JP2014037940A - 冷暖房用輻射パネル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配管部材の組込みが容易な冷暖房用輻射パネル及びその製造方法を提供する。
【解決手段】冷暖房用輻射パネル１は、水、ガス等の熱媒体が流れる配管部材と、膨張黒鉛を含んで形成され、配管部材と熱結合した熱伝導板と、熱伝導板の一方の主面３ａに設けられた表面材６Ａと、熱伝導板の他方の主面３ｂに設けられた表面材６Ｂと、配管部材に接触する位置に切込み３１を有し、切込み３１が広げられて配管部材と熱結合した一対の熱伝導板３Ａ、３Ｂとを備え、熱伝導板３Ａ、３Ｂ及び表面材の周縁を保持する枠部材７とを備え、例えば、室内の床、側壁、天井等に配置されて用いられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱伝導率に異方性を有する熱伝導板を用いた冷暖房用輻射パネル及びその製造方法に関する。

近年、輻射により室内の冷暖房を行う冷暖房用輻射パネルが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

この冷暖房用輻射パネルは、金属製のパネル本体と、パネル本体の裏面に並設された複数の保持金具と、保持金具により蛇行した状態に保持され、水等の熱媒体が流れる樹脂製の熱交換パイプとを備える。

特開２０１０−９４８３７号公報

しかし、従来の冷暖房用輻射パネルの製造には、比較的高価な複数の保持金具が平行になるようにパネル本体に固定する工程、及び保持金具に熱交換パイプを固定する工程が必要となることから、コスト高を招くおそれがある。

したがって、本発明の目的は、配管部材の組込みが容易な冷暖房用輻射パネル及びその製造方法を提供することにある。

本発明の一態様は、上記目的を達成するため、熱媒体が流れる配管部材と、膨張黒鉛を含んで形成され、前記配管部材に接触する位置に切込みを有し、前記切込みが広げられて前記配管部材と熱結合した熱伝導板と、を備えた冷暖房用輻射パネルを提供する。

また、本発明の他の態様は、上記目的を達成するため、膨張黒鉛を含んで形成された熱伝導板を準備する工程と、前記熱伝導板の一の面に切込みを入れる工程と、前記熱伝導板の前記切込みに前記配管部材を差し込む工程と、を含む冷暖房用輻射パネルの製造方法を提供する。

本発明によれば、配管部材の組込みが容易になる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る冷暖房用輻射パネルの平面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、第１の実施の形態に係る冷暖房用輻射パネルの製造工程を示す断面図である。 図４は、本発明の第２の実施の形態に係る冷暖房用輻射パネルの図２に対応する断面図である。 図５（ａ）〜（ｄ）は、第２の実施の形態に係る冷暖房用輻射パネルの製造工程を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る冷暖房用輻射パネルの平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。なお、図１では、配管部材２を実線で示し、他の構成要素は破線で示す。

この冷暖房用輻射パネル１は、水、ガス等の熱媒体が流れる配管部材２と、膨張黒鉛を含んで形成され、配管部材２を挟むように接合されて配管部材２と熱結合した一対の熱伝導板３Ａ、３Ｂと、熱伝導板３Ａ、３Ｂの表面である主面３ａ、３ｂに設けられた表面材６Ａ、６Ｂと、熱伝導板３Ａ、３Ｂ及び表面材６Ａ、６Ｂの周縁を保持する枠部材７とを備え、例えば、室内の床、側壁、天井等に配置されて用いられる。

（配管部材）
本実施の形態の配管部材２は、熱媒体が供給される側に配置される供給側メインパイプ２０と、熱媒体が戻る側に配置される戻り側メインパイプ２１と、供給側メインパイプ２０と戻り側メインパイプ２１とを接続する複数の熱交換パイプ２２とを備える。なお、図１に示す矢印は、熱媒体の流れを示す。

配管部材２は、例えば熱可塑性樹脂等からなり、供給側メインパイプ２０と戻り側メインパイプ２１と熱交換パイプ２２をそれぞれ押出成形し、これらを溶着して組み立てたものである。なお、配管部材２は、射出成型等により一体的に形成してもよい。そして、熱交換パイプ２２のピッチは、例えば１０〜５０ｍｍである。これにより、配管部材２が熱伝導板３Ａ、３Ｂに対する補強材としても機能する。また、配管部材２の全部又は一部が銅等の金属により形成されてもよい。

供給側メインパイプ２０は、一端に導入口２０ａを有し、他端に止水部２０ｂを有する。戻り側メインパイプ２１は、一端に導出口２１ａを有し、他端に止水部２１ｂを有する。供給側メインパイプ２０の導入口２０ａには、図示しない熱源装置から供給側配管が接続される。戻り側メインパイプ２１の導出口２１ａには、図示しない熱源装置から戻り側配管が接続される。供給側メインパイプ２０及び戻り側メインパイプ２１は、互いに平行に配置されているが、平行でなくてもよい。供給側メインパイプ２０及び戻り側メインパイプ２１は、熱交換パイプ２２の内径よりも大きい内径を有する。

（熱伝導板）
熱伝導板３Ａ、３Ｂは、膨張黒鉛を含んで構成されているが、膨張黒鉛の他に、結合剤や追加剤を含んでもよい。一対の熱伝導板３Ａ、３Ｂの接合面３ｃ、３ｄ同士は、本実施の形態では、接着剤を用いずに接合されているが、接着剤を用いて接合されていてもよい。

熱伝導板３Ａ、３Ｂは、例えば、５〜５０ｍｍあるいは１０〜４０ｍｍの厚さを有し、床、側壁及び天井に適用される場合には、例えば、平面のサイズとして６００×６００ｍｍ〜１０００×３０００ｍｍを有する。

熱伝導板３Ａ、３Ｂは、主面３ａ、３ｂに対して垂直な方向（厚さ方向）の熱伝導率よりも主面３ａ、３ｂに平行な方向（面内方向）の方が高い熱伝導率（例えば１．２倍以上、好ましくは１．５倍以上）を有する。熱伝導板３Ａ、３Ｂの面内方向の熱伝導率は、例えば５Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。一対の熱伝導板３Ａ、３Ｂは厚さ方向に圧縮されることで、所定の密度（例えば０．０１〜０．５ｇ／ｃｍ^３）を有する。

一対の熱伝導板３Ａ、３Ｂは、それぞれの接合面３ｃ、３ｄの配管部材２に接触する位置に切込み３１を有し、配管部材２を一対の熱伝導板３Ａ、３Ｂ間に配置するとき、切込み３１が広げられて配管部材２と熱結合するように構成されている。

表面材６Ａ、６Ｂは、例えば印刷フイルム（住友スリーエム株式会社製、登録商標「ダイノック」）や、樹脂製の繊維からなる不織布、紙等を用いることができる。

枠部材７は、図２に示すように、縦壁７ａと、一対の横壁７ｂ、７ｃを有して断面コ字状又は断面Ｕ字状に形成されている。枠部材７としては、例えば、アルミニウム板、アルミニウム合金板、鋼板等の厚さ０．５〜２ｍｍ程度の金属板を用いることができる。

（第１の実施の形態の製造方法）
次に、第１の実施の形態に係る冷暖房用輻射パネル１の製造方法の一例について図３を参照して説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、一対の熱伝導板３Ａ、３Ｂの接合面３ｃ、３ｄの配管部材２を構成する供給側メインパイプ２０、戻り側メインパイプ２１及び熱交換パイプ２２に接触する位置に切込み３１を形成する。ステージ８上に熱伝導板３Ｂを配置し、熱伝導板３Ｂの接合面３ｄに配管部材２を配置する。

次に、図３（ｂ）に示すように、ステージ８上で一対の熱伝導板３Ａ、３Ｂを配管部材２とともに上方から圧縮する。この圧縮によって一対の熱伝導板３Ａ、３Ｂの接合面３ｃ、３ｄ同士が接合されるとともに、切込み３１が広げられて配管部材２と熱結合した状態となる。また、一対の熱伝導板３Ａ、３Ｂの密度は、接合作業時の圧縮によって所定の値となる。

次に、熱伝導板３Ａ、３Ｂの主面３ａ、３ｂにそれぞれ表面材６Ａ、６Ｂを接着する。最後に熱伝導板３Ａ、３Ｂ及び表面材６Ａ、６Ｂの周縁を枠部材７で保持する。以上のようにして冷暖房用輻射パネル１が製造される。

（第１の実施の形態の動作）
次に、第１の実施の形態に係る冷暖房用輻射パネル１の動作の一例について説明する。図示しない熱源装置から温度及び流量が制御された熱媒体が配管部材２の供給側メインパイプ２０の導入口２０ａに導入されると、供給側メインパイプ２０の導入口２０ａに導入された熱媒体は、図１の矢印に示すように、供給側メインパイプ２０の止水部２０ｂに向かって流れるとともに、各熱交換パイプ２２に分岐する。各熱交換パイプ２２に分岐した熱媒体は、戻り側メインパイプ２１で合流して戻り側メインパイプ２１の導出口２１ａから熱源装置に戻る。熱媒体が配管部材２を通過する間に、熱伝導板３Ａ、３Ｂで熱交換され、冷暖房用輻射パネル１による輻射が行われて室内が冷暖房される。

（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（ア）一対の熱伝導板３Ａ、３Ｂの接合面３ｃ、３ｄに予め切込み３１を入れておくことで、配管部材２の組込みが容易になる。
（イ）熱伝導板３Ａ、３Ｂは、熱交換パイプ２２の表面全周に密着するため、良好な熱結合が得られる。
（ウ）枠部材７を有しているので、冷暖房用輻射パネル１の床、側壁、天井等への取り付けが容易になる。

［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る輻冷暖房用射パネルの図２に対応する断面図である。第１の実施の形態では、一対の熱伝導板３Ａ、３Ｂを用いたが、本実施の形態は、１つの熱伝導板３を用いたものである。

本実施の形態の冷暖房用輻射パネル１は、水、ガス等の熱媒体が流れる配管部材２と、膨張黒鉛を含んで形成され、配管部材２と熱結合した熱伝導板３と、熱伝導板３の一方の主面３ａに設けられた表面材９と、熱伝導板３の他方の主面３ｂに設けられた表面材６と、熱伝導板３Ａ、３Ｂ及び表面材６、９の周縁を保持する枠部材７とを備え、例えば、室内の床、側壁、天井等に配置されて用いられる。

熱伝導板３の上側の主面３ａには、切込み３１及び凹部３２が形成され、凹部３２内に配管部材２が差し込まれる。表面材９は、主面３ａから凹部３２に差し込まれた配管部材２までの隙間に充填された充填部９ａと、主面３ａに形成された表面部９ｂとを有する。熱伝導板３に切込み３１を形成する理由は、膨張黒鉛に密度のばらつきがあり、均一な凹部３２が形成できないためである。

充填部９ａは、熱伝導板３の上側の主面３ａに形成された切込み３１及び凹部３２の穴を埋める役割を有する。また、充填部９ａを熱交換パイプ２２に密着させることで熱伝導性を高めることができる。このため、充填部９ａは、熱伝導性の高い無機系充填材が適している。一方、主面３ａに形成された表面部９ｂは、脆い膨張黒鉛を保護し、他の表面材や断熱材を接着するものであるので、表面部９ｂの材料を充填部９ａと変えてもよい。例えば、表面部９ｂとして表面材６を接着させる合成樹脂系接着剤を選択しても構わない。

表面材６は、例えば印刷フイルム（住友スリーエム株式会社製、登録商標「ダイノック」）や、樹脂製の繊維からなる不織布、紙等を用いることができる。

（第２の実施の形態の製造方法）
次に、第２の実施の形態に係る冷暖房用輻射パネル１の製造方法の一例について図５を参照して説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、熱伝導板３の主面３ａの配管部材２を構成する供給側メインパイプ２０、戻り側メインパイプ２１及び熱交換パイプ２２に接触する位置に配管部材２の厚さよりも深い切込み３１を形成する。次に、ステージ８上に熱伝導板３を配置し、熱伝導板３の主面３ａ上に配管部材２を配置する。

次に、図５（ｂ）に示すように、ステージ８上でベース１１に凸部１２を設けた押し込み治具１０により配管部材２を熱伝導板３の切込み３１に押し込む。この押込みによって、図５（ｃ）に示すように、熱伝導板３の主面３ａに凹部３２が形成される。

次に、熱伝導板３の主面３ａに表面材９用の無機系充填材を塗布し硬化させる。配管部材２までの隙間である凹部３２に充填部９ａが充填され、主面３ａに表面部９ｂが形成される。なお、充填部９ａの充填材と、表面部９ｂの接着剤は同じ無機系充填材でもよいし、表面部９ｂの接着剤を合成系接着剤や無機系接着剤等の接着剤としてもよい。

次に、図５（ｄ）に示すように、熱伝導板３の主面３ｂに表面材６を接着する。最後に熱伝導板３及び表面材６、９の周縁を枠部材７で保持する。以上のようにして冷暖房用輻射パネル１が製造される。

（第２の実施の形態の効果）
本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（ア）熱伝導板３の主面３ａに予め切込み３１を入れておくことで、配管部材２の組込みが容易になる。
（イ）熱伝導板３は、熱交換パイプ２２の表面のほぼ全周に密着するため、良好な熱結合が得られる。
（ウ）枠部材７を有しているので、冷暖房用輻射パネル１の床、側壁、天井等への取り付けが容易になる。

なお、本発明の実施の形態は、本発明の要旨を変更しない範囲内で種々に変形実施が可能である。例えば、熱伝導板の上側に断熱材を設けてもよい。また、第２の実施の形態において、表面部９ｂを形成せずに充填部９ａのみを形成した後、熱伝導板３の主面３ａに熱伝導板３の下面に設けた表面材６と同じ表面材６を設けてもよい。また、配管部材２は、供給側メインパイプ２０、戻り側メインパイプ２１及び熱交換パイプ２２を備えるものとしたが、特許文献１の蛇行した状態に保持された樹脂製の熱交換パイプでもよい。

また、本発明の要旨を変更しない範囲内で上記実施の形態の構成要素のうち一部を除くことも可能である。例えば、第１の実施の形態の表面材６Ａ、６Ｂや第２の実施の形態の表面材６を省いてもよい。また、枠部材７以外に熱伝導板を天井等に取り付ける手段があれば、枠部材７を省いてもよい。

１…冷暖房用輻射パネル、２…配管部材、３、３Ａ、３Ｂ…熱伝導板、３ａ、３ｂ…主面、３ｃ、３ｄ…接合面、６、６Ａ、６Ｂ…表面材、７…枠部材、７ａ…縦壁、７ｂ…横壁、８…ステージ、０…表面材、９ａ…充填部、９ｂ…表面部、１０…押込み治具、１１…ベース、１２…凸部、２０…供給側メインパイプ、２０ａ…導入口、２０ｂ…止水部、２１…戻り側メインパイプ、２１ａ…導出口、２１ｂ…止水部、２２…熱交換パイプ、３１…切込み、３２…凹部

Claims (7)

1. 熱媒体が流れる配管部材と、
   膨張黒鉛を含んで形成され、前記配管部材に接触する位置に切込みを有し、前記切込みが広げられて前記配管部材と熱結合した熱伝導板と、
   を備えた冷暖房用輻射パネル。
2. 前記熱伝導板は、前記配管部材を挟むようにして接合された一対の熱伝導板であり、
   前記一対の熱伝導板は、それぞれの接合する面の前記配管部材に接触する位置に切込みを有し、前記切込みが広げられて前記配管部材と熱結合したものである請求項１に記載の冷暖房用輻射パネル。
3. 前記熱伝導板は、一の主面に前記配管部材の厚さよりも深い前記切込みを有し、
   前記配管部材は、その厚さの全てが前記切込みに差し込まれ、前記一の主面から前記配管部材までの隙間に充填材が充填された請求項１に記載の冷暖房用輻射パネル。
4. 前記熱伝導板は、前記充填材が前記熱伝導板の前記一の主面にも形成された請求項３に記載の冷暖房用輻射パネル。
5. 膨張黒鉛を含んで形成された熱伝導板を準備する工程と、
   前記熱伝導板の一の面に切込みを入れる工程と、
   前記熱伝導板の前記切込みに配管部材を差し込む工程と、
   を含む冷暖房用輻射パネルの製造方法。
6. 膨張黒鉛を含んで形成された一対の熱伝導板を準備する工程と、
   前記一対の熱伝導板の対向する面にそれぞれ切込みを入れる工程と、
   前記一対の熱伝導板の対向する面で配管部材を挟むようにして前記対向する面を接合するとともに、前記配管部材を前記切込みに差し込む工程と、
   を含む冷暖房用輻射パネルの製造方法。
7. 膨張黒鉛を含んで形成された熱伝導板を準備する工程と、
   前記熱伝導板の一の主面に配管部材の厚さよりも深い切込みを入れる工程と、
   前記熱伝導板の前記切込みに前記配管部材の前記厚さの全てを差し込む工程と、
   前記一の主面から前記配管部材までの隙間に充填材を充填する工程と、
   を含む冷暖房用輻射パネルの製造方法。

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