(57)【要約】【課題】壁の配置と最終床材料の設置を柔軟に行うことができ、損傷しにくく、また損傷した場合にはより容易に修復でき、従来の建築手段で設置されるものから形成される暖房システムを提供する。【解決手段】暖房システムが、それぞれが鋸で切れ、釘打ちされ又は接着することができる構造材料からなり、かつそれぞれが溝の付けられている表面を有する複数の下張り床パネルから構成される。その下張り床パネルの表面には、熱伝導性の表面を形成する熱伝導シートが溝の形状にも合わせられて接着されている。下張り床パネルは、支持部材に固定され、熱伝導性の表面が下張り床全体にわたって溝の連続する経路をもたらす。溝は、熱交換手段を組み入れるために前記下張り床の上面で開口し、実質上前記下張り床の全てにわたって連続し、これにより、実質上平坦な熱伝導性の表面が形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多様な溝、及び前記溝にほぼ合うように型押しされ、パネル表面に接着された熱伝導層を有するパネル構造物からなる、暖房、又は冷房要素からなるシステムにおいて、
連続する溝の経路を提供する様々な構成にこれらのパネルを一緒に結合することを容易にするモジュラー幾何配列に、前記溝が配列され、
中空の管が、熱エネルギー転送媒体が循環する溝の経路の中に埋め込まれ、それによってパネル表面に暖房又は冷房手段を提供することを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は温水、又は電気放射パネルの暖房、又は冷房システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術において、空間に面した床表面を加熱することによって空間を暖房する概念は、ローマ帝国の時代までさかのぼる。最近使用されている温水床パネル暖房システムは、コンクリート・スラブ内に埋め込まれた金属、又はプラスチックの管や、様々な手段によって取り付けられたアルミニウム板を有する管を使用している。（例えば、アメリカ合衆国ミネソタ州Apple ValleyのWirsbo Companyによって販売されているもののように、）床が構成された後に、アルミニウム板が合板の下張り床の下の根太の間に取り付けられるシステムがある。アルミニウム板と管が軽い枠組みによって支持され（例えば、Shirokiの特許文献１を参照）、溝のついた発泡プラスチックのシートや溝のついた合板（例えば、スウェーデンのLagerstedt及びKrantz ABによって販売されているようなもの）が、下張り床の上に配置され、くぎ付け可能な材料からなる追加シートによって覆われるシステムがある。管の配置レイアウトを容易にするために、モジュラー幾何配列溝を用いる幾つかの発泡プラスチック・システム（例えば、スウェーデンのWirsbo ABによって販売されているシステム）及び幾つかのタイル・システム（例えば、特許文献２及びWilliamsの特許文献３を参照）がある。
【０００３】
パネル内に既に埋め込まれている管を含み、その後それらのパネルが一緒に結合されて、事前に構築された下張り床システム上に配置される、より大きな放射パネル配列を形成する（例えば、Rappの特許文献４及び特許文献５〜８を参照）個々のパネルからなる数多くのシステムがある。
下張り床パネル構造物を、モジュラー幾何配列で配置された溝で型押しされた熱伝導シートからなる最上部の表面と組み合わせたシステムが存在する形跡はなく、このシステムがここで説明される特徴の全範囲を実施する。本発明と従来の発明とを区別するものは、放射パネル暖房の設置を非常に簡単にするシステム内の要素のこうした独自の組み合わせである。
【０００４】
全ての放射パネル暖房システムは、利点の中でも、とりわけ優れた快適性を提供しようとするが、現在のシステムはまだ、以下のような理由で、部分的には種々の容認が必要である。
【０００５】
（Ａ）法外な費用：従来のシステムは通常、各ビルの設計にぴったり合うように高度にカスタマイズされた設計を含み、結果的に大きな位置を占める。システムは、追加構造物の設計を要求し、パネルの重さのために費用が増すことが多い。システムの設置は労働力を多く必要とし、スペシャリストによって達成される。これらのシステムは建築手順のタイミングを混乱させ、最終の床材料の設置を困難にすることが多い。
【０００６】
（Ｂ）信頼性：現在のほとんどのシステムでは、管が最終床材料の設置手段によって隠されるが、管がこの処理の間に固定されることによって損傷を受けることは希ではない。改装の際には、内壁の再配置もまた、管に損傷を与える大きな危険を有する。管が損傷を受けると、その損傷を受けた場所は容易に検出されず、修理は実質的な床パネルの除去を必要とすることが多い。
【０００７】
（Ｃ）応答時間：高い熱量、及び／又は高い熱抵抗のために、現在のシステムは通常、時間又は日で測定される応答時間での熱負荷の変更に対する応答が遅い。
【特許文献１】米国特許第4,865,120号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第3411339号明細書
【特許文献３】米国特許第3,037,746号明細書
【特許文献４】米国特許第2,681,796号明細書
【特許文献５】特開昭57-108531号公報
【特許文献６】特開昭59-158919号公報
【特許文献７】特開昭59-95321号公報
【特許文献８】特開昭59-225228号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題を以下に示す。
【０００９】
（１）モジュラー幾何配列、下張り床システム、従来の建築手段で設置されたもの、タイミング、及び技能が組み合わせられて、下張り床構造と暖房システムの基礎を提供する。
【００１０】
（２）放射パネル暖房システムの余分な重量を低減することは、ビル構造物のシステムの水平方向と垂直方向の負荷を減らすことになる。
【００１１】
（３）壁の配置と最終床材料の設置を非常に柔軟に行うことができ、従って非常に高い独立性を有するシステムは、初期の構築、またはあらゆる後続の改装段階のどちらにおいても容易に損傷することなく、損傷した場合はより容易に修復できる。
【００１２】
（４）熱負荷を変更するための応答時間を短くする。
【００１３】
（５）前記全ての目的の組み合わせにおいて、材料費と労働力の低減とともに、他の暖房システムに対して放射パネル暖房の全体の費用対効果をより良いものにするのに十分な、高い満足感をユーザに与える。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の典型的な実施例では、ビルの下張り床の薄膜が、通常は合板、繊維指向ボード、又は合板に似た他の構造的に好適な材料からなる特別な下張り床パネルで構成される。これらの材料は容易に鋸で切れ、釘打ちされ、にかわで付けられ、及びその他、建築産業で極普通に行われているのと同じ方法で使用される。下張り床は、その表面に形成された溝のパターンを有するように加工され、熱伝導シートはその溝パターンに合うように型押しされ、更にこのシートは前記下張り床に接着されている。
【００１５】
パネルが所定の位置に配置された後、弾性化合物が溝の中に配置され、モジュラー幾何配列によって提供されたパターンに従って、管が溝の中に押し込まれる。この化合物は管を所定の位置に保持し、管と熱伝導表面との間の空気が含まれる全ての空所を充填し、パネルの最上部表面が平らにこてで塗られる。それによって、最終床材料を簡単に取り付けられる滑らかな表面が提供される。熱伝導表面が直接、最終床被膜に接触し、従来システムより急速な熱応答を提供する。
【００１６】
壁が作られる前に同時に、下張り床構造物と暖房システムが設置され、それによって大きな費用の節約が達成される。管の経路がはっきり見えるために、壁、及び最終床部材をこの下張り床に固定される間に管に損傷を与えることは考えにくい。管が損傷した場合、漏れは簡単に見つけられ、修復が簡単に行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は以下の詳細な説明と図から、より十分に理解される。
【００１８】
ここで図１を参照すると、床枠組みシステムにおける本発明の典型的な適用例が示されている。従来の床の根太１は、支持システムを含む。（図３に示されているような）パネル２及び（図４に示されているような）パネル３は、従来の下張り床薄膜の通常の方法で床の根太に固定される。放射パネル暖房で用いられるタイプの管４は、モジュラー経路の溝内に押し込められる。
【００１９】
この例では、入り口は５であり、出口は６である。溝と溝の間隔は、管が損傷を受けることなく、外側の壁７が直接パネルに固定されることを可能にする。内側の壁８は、管に影響することなく管を横切り、従って、管に損傷を与えることがない。管の経路がはっきり見えることによって、壁、又は最終の床材料を、管を損傷することなく釘９で下張り床薄膜に固定することができる。
【００２０】
修理が必要な場合、同じ見やすさによって、穴が空けられることはなく、漏れを簡単に見つけることができる。検出にあたっては、下張り床の全体部分が除去されるのではなく、むしろ、最終の床被膜のその部分だけが除去される。
【００２１】
熱伝導表面が直接、例えばカーペット、堅木の床、又はタイルのような床被膜と接触する。最終床被膜によって提供される熱インピーダンスが、隣接する温水管要素の間の熱勾配を低減させるのに十分なほど、表面からの熱の浪費を低減させる。
【００２２】
既存の温水システムでは、ウオームアップ時間や熱のずれが、コンクリート・スラブや合板の下張り床の高い熱量、及び／又は高い熱抵抗によって制御されている。これは、既存のシステムでは多くの時間や日にまでなる。本発明では、低い熱量と低い熱抵抗によって、表面温度の変更を分単位で測定できるようにする。
【００２３】
図２は、どのように温水管が配列内に配置されるかの例を示す暖房パネルの典型的配列の正面図である。熱水入口５は、パネルの端部セクション２の円弧に対して接線方向をなす溝10に沿って経路付けされる。次に、90゜に曲げられた溝11に経路付けられる。次に図２に示されるように、端部パネル２を通って通常端部パネルの両側で180゜旋回し(12)、真っ直ぐなパネル３を通って最終的には90゜曲げられた溝11で曲がり、出口６に達し、それによって１つの回路を完成させる。
【００２４】
図３は、パネル毎に３つの長手方向の溝を使用する端部セクション・パネルの正面図である。サイズと縦横比は現在使用している通常の下張り床パネルのものである。３つの溝13、14、15の中心の間の間隔は、パネルの幅の1/3である。溝13と15の中心は、パネル２の長い方の端から、パネル２の幅の1/6だけ離れている。パネル２の一方の端において、溝13、14、及び15の端は半円の円弧の溝12によって終端される。更に、溝13、15は、1/4の円の円弧の溝11に接続される。最後に、真っ直ぐな溝10が接線方向に配置され、円弧11及び12に接続される。この接線方向の溝の中心は、パネルの短い方の端から、溝13と15が長い方の端から隔置されている間隔と同じ距離に配置される。
【００２５】
この間隔は、パネル毎に３つの主要な管経路に基づき、英国計測単位に基づく米国内の通常建設に適している。それは、外側の壁の内側表面と、カーペット・タック・ストリップの取付に最も近い管経路の間に十分な空間のある間、従来の薄さの外側の壁の構築を可能にする。それにも関わらず、下張り床のシート毎に１、２、４、５、又は６個の管モジュールを有するが、依然ここで記述する幾何配列とモジュラリティにほぼ一致するパネルを製造することは有利である。これらの単位は、例えばカーペットを設置する際の容易さが、表面温度や管の密度のような他の様々な考察より重要性が小さいという場合に選択されうる。メートル・ベースの材木、及び下張り床材料が使用される場合、従来の構築のメートルでの測定に基づいて、正確な間隔の修正が必要とされるが、依然ここで記述する幾何配列とモジュラリティにほぼ一致する。
【００２６】
図４は、パネル毎に３つの長手方向の溝を使用する、真っ直ぐなセクションのパネルの正面図である。３つの溝16、17、18の中心の間の間隔は、パネル３の幅の1/3である。溝16と18の中心は、パネル３の長い方の端から、パネルの幅の1/6だけ離れている。図３のパネルの記述から分かる、パネル毎の管の経路の数、又は測定単位の違いからくる変更はこれらの真っ直ぐな流れのパネルにも同様に適用することができる。
【００２７】
図５は、ここで記述される全てのパネルに適用可能なものの断面図である。溝19は下張り床パネル内に形成される。一実施例では、パネルは、合板や繊維指向ボードのような同質の材料から製造されうる。この実施例では、溝が形成されるパネル23の層は、溝によって構造的に脆弱にされており、従って、溝の付けられていない残りの層24は、標準的な構成に見られる床の根太の通常の間隔の間に架かるのに十分な構造上の特性を有していなければならない。代わりに、最も費用効果のある本発明の実施例が、主たる特徴が圧縮強さである、木くずを固めた板や削片板のような材料からなる層23、及び根太の間隔の間に架かる構造に最適化された特徴を有する合板や繊維指向ボードのような材料からなる層24を有するハイブリッド・パネルであってもよい。
【００２８】
熱伝導シート20が、下張り床パネルの形状にぴったり合うような輪郭を有するように事前形成され、その後パネルに接着される。パネルを図１及び２の配列に設置した後、弾性体21が溝19内に配置される。次に、温水管22が、溝19に沿った弾性体の底部にしっかりと押しつけられ、熱伝導表面20と良好な熱接触が行われる。溝19の熱伝導表面と温水管22の間の空所を充填していない弾性体21は全て、温水管22の頂部に絞り出される。この余剰分は次に、パネルの上部表面に水平にこてで塗られる。これは、床の被膜が直接設置される平らな表面を提供する。
【００２９】
弾性体21は以下の３つの機能を提供する。第１は、温水管５と伝導表面20との間の熱転送を、空気の充填された空間を削減あるいは除去することによって改良することである。第２は、滑らかな表面を提供し、カーペット、リノリウム、又はタイルのような柔軟な床のカバーを支持することである。第３は、管を所定の位置に保持することである。堅木のような堅い床のカバーがある場合、温水管22と溝19に沿った熱伝導の間の、きつく押された接合が、弾性体21の完全な除去を可能とし、経済的に最も魅力的な構築方法となりうる。
【００３０】
図３及び４に記述されたタイプの２つのパネルは、位置に関する修正を時々行うだけで、本発明に関する所望の利点の全てを達成するのに十分である。しかし、このたった２つのタイプのパネルが、広範な種類のパネルのレイアウトを調節するためには、所与のパネルにおいて、所与のパネルには使われていない円弧の経路11と12、及び接線方向の経路10が存在する可能性があることが明らかである。システムの基本的な幾何配列を多くの別のパネルに分離することによって、これらの使用されていない経路を除去することは、製造費用と設置費用を幾分低減させる可能性がある。それは、より多くのタイプのパネルが必要になると、そのことによって本発明に関連する道具と在庫の費用が上昇するというトレード−オフによるものである。図7A、7B、7C、7D及び7Eは、パネル２及び３の幾何配列の分離を行ったパネルのシステムの例を示している。
【００３１】
代わりに、製造を単純にし、要件を蓄積することによる費用の節約は、使用しない経路の数を低減させるいかなる要求をも無視し、反対に、図３及び４に記載されたパネルの幾何配列に結合した単一のパネルが最も費用効果があることを指示する。図６は、パネル２及び３の幾何配列を単一パネルに結合した例である。
【００３２】
本発明は他の潜在適用能力を有し、当業者においては他の分野に使用可能であることが分かる。本発明は、セッコウ板表面の通常の方法で滑らかに作ることが簡単な壁パネル、又は天井パネルとして使用されうる。暖房の代わりに、本発明は冷却水を循環させることによって冷房に使用することもできる。別の電気パネル暖房の例では、これらのシステムで通常である、より小さな直径の電線を受容するためのより小さな溝を有する同様のモジュラー・パネルを使用することができる。電気冷房は、クーロン冷却を使用することによって達成される。標準化モジュラー・パネルが電線、管、又はファイバの配列の簡単な組立を、伝導表面の一部として容易にすることができる、他の電気的、又は熱力学上の適用例がある。
【００３３】
本発明を要約すると次のようになる。放射パネル暖房システムを組み合わせの形態で提供する。前記システムは、設置及び製造が容易なように構成され、また、床枠組みシステムにおける下張り床パネルに必要な構造上の特徴も提供する。前記システムは、モジュラー幾何配列で配置された溝を有する下張り床パネル(2)からなる。前記パネルは溝パターンに合うよう型押しされた熱伝導表面によって覆われる。パネルは、下張り床パネルに行う典型的な方法で、様々な床支持構造(1)に固定することができ、温水又は電気放射パネル暖房が設置される際に通常使用されるタイプの管(4)、又は電線が埋め込まれる、ほぼ均一に配置された溝の配列を作成するよう同時に相互作用している間だけ構造上の要件を満たす。
【００３４】
また以下に、本発明の有利な態様を示す。
１．  多様な溝、及び前記溝にほぼ合うように型押しされ、パネル表面に接着された熱伝導層を有するパネル構造物からなる、暖房、又は冷房要素からなるシステムにおいて、
連続する溝の経路を提供する様々な構成にこれらのパネルを一緒に結合することを容易にするモジュラー幾何配列に、前記溝が配列され、
中空の管が、熱エネルギー転送媒体が循環する溝の経路の中に埋め込まれ、それによってパネル表面に暖房又は冷房手段を提供することを特徴とするシステム。
２．  前記幾何配列が、ほぼ並行で均一に配置された溝のみを有する第１のパネル設計、及び前記第１のパネル設計におけるように均一に配置され、平行な溝を有するが、円弧状の溝で終端し、平行な溝に対して90゜に延びる追加の溝を有し、前記追加の溝が前記円弧状の溝に対して接線方向に延びている第２のパネル設計に基づいており、
前記幾何配列によって、端部では180゜旋回するか又は、配列を横切るために主要管の方向に対して90゜曲がる、平行な経路で延びる管の配列の組立が可能になり、
このシステムの結果が、熱伝導表面をほぼ均一な温度に上昇、あるいは下降させる、ほぼ均一に隔置された管の回路となることを特徴とする、上項１に記載の暖房、又は冷房要素からなるシステム。
３．  ２つのパネルの幾何配列が単一のパネルに結合されることを特徴とする、上項２に記載の暖房、又は冷房要素からなるシステム。
４．  ２つのパネルの幾何配列が、それぞれ独自の溝パターンを有する、より多くのパネルに分離されることを特徴とする、上項２に記載の暖房、又は冷房要素からなるシステム。
５．  主要管の経路に対して90゜の方向に延び、半円又は1/4の円の円弧に対して接線方向に延びる溝がなく、管の経路の回路が、管が他の管のパネルの配列を横切ることを必要としない方法で、パネル表面の外側で完了することを特徴とする、上項２に記載の終端パネル。
６．  パネルが製造される基板構造物が、合板、繊維指向ボード、木くずを固めた板、又はその他の床の枠組みシステムで下張り床を形成するための典型的な方法で使用される好適な材料のような、任意の典型的な下張り床材料であり、その中に、溝が形成され、型押しされ、射出成形され、その他では木枠構造の典型的な間隔の間に架かる能力をパネルが維持するように形成されることを特徴とする、上項１に記載の暖房、又は冷房要素からなるシステム。
７．  前記基板がハイブリッド材料であり、枠組み構造の典型的な間隔の間に架かることができる構造上の特徴を有する溝のない層が存在し、次に構造上の特徴が十分な圧縮力であり、かつ壁の枠組み又は最終床材料が直接そこに固定される程の表面の硬さである、材料の層で覆われ、その中にモジュラー溝が機械加工、射出成形、プレス、又は他の有効な手段によって簡単に形成されることを特徴とする、上項６に記載の暖房、又は冷房要素からなるシステム。
８．  円弧が、円形でないにもかかわらず、約90゜又は約180゜だけ管の経路の方向を変える能力を有する幾何配列形状であることを特徴とする、上項２に記載の床暖房要素からなるシステム。
９．  管の経路の見やすさ、及び間隔によって、壁構造又は最終の床部材が、管を損傷することなく床部材に固定され、管が損傷を受けた場合でも容易に修復可能であることを特徴とする、上項１に記載の床暖房要素からなるシステム。
10．  中空の管と熱伝導層の間の空間が、空気の隙間によるどんな絶縁効果も排除するように自硬充填材料を含み、あるいは又、実質的に滑らかな表面を提供するように、最上部表面をこてで平らに塗るか又は、溝の中の所定の位置に管を保持することができることを特徴とする、上項１に記載の床暖房要素からなるシステム。
11．  前記充填材料が熱伝導特性を改良する手段を含むことを特徴とする、上項10に記載の床暖房要素からなるシステム。
12．  管の代わりに、電線及びオーム加熱を使用する熱エネルギー転送のための手段を用いることを特徴とする、上項１に記載の床暖房要素からなるシステム。
13．  クーロン冷却を使用する熱エネルギー転送のための手段を用いることを特徴とする、上項13に記載の床暖房要素からなるシステム。
14．  別の独立した構造の床システムが存在し、パネルの構造の質が、十分な圧縮力と、壁の枠組みや最終床部材を直接そこに固定されることができる表面の硬さに制限されることを特徴とする、上項１に記載の床暖房要素からなるシステム。
15．  パネルが、天井の最終表面に適した材料から構成され、それが加熱、又は冷却されることを特徴とする、上項１に記載のシステム。
16．  パネルが、壁の最終表面に適した材料から構成され、それが加熱、又は冷却されることを特徴とする、上項１に記載のシステム。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】通常の床の枠組み、下張り床、及び壁枠組みシステムに使用される本発明の等角図である。
【図２】連続する非結合の管の経路を提供する配列の暖房パネルのモジュラー・アセンブリの概略正面図である。
【図３】管が端部で延びるのに使用する典型的なモジュラー下張り床内の溝の正面図である。
【図４】管が真っ直ぐ延びるのに使用する典型的なモジュラー下張り床内の溝の正面図である。
【図５】組み立てられた下張り床パネル、熱伝導表面、及び温水管の断面図である。
【図６】図３及び４に示された幾何配列の集合である単一のモジュラー下張り床パネル内の溝の正面図である。
【図７Ａ】図３及び４に示す幾何配列から分離された、１つのグループの関連するモジュラー下張り床パネルの１つに設けられた溝の正面図である。
【図７Ｂ】図３及び４に示す幾何配列から分離された、１つのグループの関連するモジュラー下張り床パネルの１つに設けられた溝の正面図である。
【図７Ｃ】図３及び４に示す幾何配列から分離された、１つのグループの関連するモジュラー下張り床パネルの１つに設けられた溝の正面図である。
【図７Ｄ】図３及び４に示す幾何配列から分離された、１つのグループの関連するモジュラー下張り床パネルの１つに設けられた溝の正面図である。
【図７Ｅ】図３及び４に示す幾何配列から分離された、１つのグループの関連するモジュラー下張り床パネルの１つに設けられた溝の正面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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