JP2014037946A

JP2014037946A - 冷暖房用輻射パネル及びスタンド型輻射装置

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Publication number: JP2014037946A
Application number: JP2012181660A
Authority: JP
Inventors: Masaji Miyamura; 正司宮村; Tomoaki Tanaka; 智明田中; Junichi Matsuzawa; 潤一松澤
Original assignee: Toyox Co Ltd
Current assignee: Toyox Co Ltd
Priority date: 2012-08-20
Filing date: 2012-08-20
Publication date: 2014-02-27

Abstract

【課題】取扱い性に優れ、重量の増加を抑えて熱伝導板を補強することが可能な冷暖房用輻射パネル及びそれを用いたスタンド型輻射装置を提供する。
【解決手段】冷暖房用輻射パネル１は、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を挟むように接合して配管部材２に熱結合した一対の熱伝導板３Ａ、３Ｂと、一対の熱伝導板３Ａ、３Ｂの主面３ａ、３ｂに接着された表面材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れを用いたスタンド型輻射装置に関する。

近年、壁暖房、天井暖房或いは床暖房のような平面的に配置された暖房装置要素と関係して利用することを目的として、平面にわたる迅速かつ一様な熱分配を達成するため、平面内における優れた熱伝導を可能にした熱伝導板及びそれを用いた暖房装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１には、板平面に対して平行方向（面内方向）において少なくとも５．５Ｗ／ｍ・Ｋ、板平面に対して垂直方向（厚さ方向）において３．６Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する熱伝導板が開示されている。また、特許文献１には、上記熱伝導板を用いた暖房装置として、一対の熱伝導板の間に熱媒体を搬送する金属製又は樹脂製の管を配置し、一対の熱伝導板を管とともに圧縮して一対の熱伝導板間を結合剤なしに接合した暖房装置が開示されている。

特開２００６−６４２９６号公報

しかし、従来の熱伝導板は、膨張された炭素から形成されているため、それ自体で平坦な形状を維持することは難しく、冷暖房用輻射パネルとして用いるには、補強部材が必要となるが、熱伝導板の表面全体を鋼板等で覆ったのでは、重量が重くなり、搬送時や施工時等における作業者の負担となる。また、熱媒体の流量を確保すべく管の直径を大きくすると、その分厚さが厚くなり、取扱い難くなる。

したがって、本発明の目的は、取扱い性に優れ、重量の増加を抑えて熱伝導板を補強することが可能な冷暖房用輻射パネル及びそれを用いたスタンド型輻射装置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、熱媒体が供給される側に配置される供給側メインパイプと、熱媒体が戻る側に配置される戻り側メインパイプと、前記供給側メインパイプと前記戻り側メインパイプとを接続する複数の熱交換パイプとを有する主として樹脂から形成された配管部材と、膨張黒鉛を含んで形成され、前記配管部材を挟むように接合されて前記配管部材に熱結合した一対の熱伝導板と、前記一対の熱伝導板の周縁を保持する金属からなる枠部材と、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、上記冷暖房用輻射パネルと、床面から前記冷暖房用輻射パネルを支持するスタンド部と、を備えたスタンド型輻射装置を提供する。

本発明によれば、取扱い性に優れ、重量の増加を抑えて熱伝導板を補強することが可能になる。

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斜視図である。図２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３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。図４は、本発明の第２の実施の形態に係るスタンド型輻射装置を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は冷暖房用輻射パネルを下側から見た要部斜視図である。

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斜視図である。図２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３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。なお、図２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の主面３ａ、３ｂに接着された表面材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７Ａ〜７Ｄ（これらを総称するときは「枠部材７」ともいう。）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２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。熱交換パイプ２２は、並列して配置され、そのピッチは、１０〜５０ｍｍが好ましく、１０〜３０ｍｍがより好ましい。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、熱交換パイプ２２の外径は、３〜１５ｍｍが好ましく、３〜８ｍｍがより好ましい。このように熱交換パイプ２２のピッチや外径を定めた理由は、熱可塑性樹脂は金属に比べて熱伝導率が低く、熱交換パイプ２２の肉厚を薄く成形する必要がある。
このため、熱交換パイプ２２の外径を細く成形することで内圧に対する強度を維持している。また、熱交換パイプ２２のピッチを狭くすることで高い熱伝導性が得られ、合わせて脆い膨張黒鉛を補強している。なお、配管部材２の全部又は一部が銅等の金属により形成することもできる。

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。

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１に示すように、長手方向に設けられた枠部材７Ａ、７Ｂと、短手方向に設けられた枠部材７Ｃ、７Ｄとを組み合わせて構成されている。各枠部材７Ａ〜７Ｄは、図３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。短手方向に設けられた枠部材７Ｃ、７Ｄには、配管部材２の導入口２０ａ、導出口２１ａとの干渉を回避するための図示しない穴が形成されている。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。なお、枠部材７は、熱伝導板３Ａ、３Ｂの平面視の形状が正方形の場合は、これに対応して長手方向の長さがほぼ同じ長さの枠部材７Ａ〜７Ｄを用いる。

（冷暖房用輻射パネルの製造方法）
次に、本冷暖房用輻射パネル１の製造方法の一例について説明する。

まず、ステージ上で膨張黒鉛を含んで形成された熱伝導板３Ａ、３Ｂ間に配管部材２を配置し、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、熱伝導板３Ａ、３Ｂは、配管部材２の表面に接触した状態となる。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を合成系接着剤や無機系接着剤等の接着剤により接着する。最後に熱伝導板３Ａ、３Ｂ及び表面材６Ａ、６Ｂの周縁を枠部材７Ａ〜７Ｄ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２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）
第１の実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（ア）熱伝導板３Ａ、３Ｂの周縁を枠部材７で保持しているので、熱伝導板３Ａ、３Ｂの表面全体を金属製の板部材で覆う場合と比べて重量の増加を抑制して熱伝導板３Ａ、３Ｂを補強することができる。
（イ）熱交換パイプ２２に細径のものを使用しているので、熱伝導板３Ａ、３Ｂの厚さを薄くすることができ、取扱い性に優れたものとなる。
（ウ）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。
（エ）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スタンド型輻射装置を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は冷暖房用輻射パネルを下側から見た要部斜視図である。

このスタンド型輻射装置１００は、スタンド部１１０と、スタンド部１１０に取り付けられた第１の実施の形態の冷暖房用輻射パネル１とを備える。

スタンド型輻射装置１００は、例えばベッドと組み合わされて使用される。なお、ベッドを組み合わせる他に、マットレス、布団等の寝具、机や椅子等の家具等と組み合わせてもよい。

（スタンド部）
スタンド部１１０は、床面ＦＬから冷暖房用輻射パネル１を支持するものであり、側方から見て全体としてコ字状を有し、床面ＦＬに置かれるベース部１１１と、ベース部１１１にほぼ垂直に接続された柱部１１２と、床面ＦＬに対向するように、例えば、床面ＦＬにほぼ平行（例えば、床面ＦＬに対して±５°以内の傾き）になるように柱部１１２に接続され、冷暖房用輻射パネル１が取り付けられるアーム部１１３とを備える。スタンド部１１０は、例えばアルミニウム等の金属を主な材料として形成される。スタンド部１１０は、床面ＦＬから冷暖房用輻射パネル１までの距離は、例えば１７００〜２０００ｍｍとしている。

ベース部１１１は、ベッドの下に入るような幅（例えば５００〜７００ｍｍ）を有する。ベース部１１１は、本実施の形態ではキャスタ１１４を備えているが、床面ＦＬにアンカーボルト等の固定手段で固定してもよい。

アーム部１１３は、必ずしも床面ＦＬに平行になっていなくてもよく、例えば先端を予め持ち上げておき、冷暖房用輻射パネル１をアーム部１１３に取り付けたときに床面ＦＬに平行になるようにしてもよい。また、アーム部１１３は、天井からワイヤー等により支持してもよい。これにより、地震等による大きな外力が加わってもアーム部１１３や冷暖房用輻射パネル１が外れたり落ちたりするのを防止することが可能となり、アーム部１１３を薄型化、軽量化することができる。アーム部１１３のサイズは、例えば、幅２０〜１００ｍｍ、長さ２０００〜２３００ｍｍである。

スタンド部１１０は、種々な周辺機器、付属品等を備えることができる。例えば、柱部１１２、アーム部１１３、冷暖房用輻射パネル１等に照度を調整可能なＬＥＤ照明を設けてもよい。また、柱部１１２に、手すり、荷物を吊り下げるためのフック、テレビ台等を設けてもよい。また、アーム部１１３又は冷暖房用輻射パネル１等の露出している部分に、患者の状態、治療プラン等が分かるランプサイン等を設けてもよい。これにより、本スタンド型輻射装置１００を病室内に設置した場合にベッドから離れた場所からでも患者の状態が把握できる。

なお、冷暖房用輻射パネル１の４つの側面、あるいはいずれかの側面にロール式カーテンを設けてもよい。例えば、ロール式カーテンを冷暖房用輻射パネル１の柱部１１２側の側面を除く３つの側面にそれぞれ設けてもよい。このロール式カーテンは、気流遮蔽部材の一例である。

ロール式カーテンは、例えば、巻き取り軸にカーテンを巻き取り及び引出し可能に連結して構成されている。ロール式カーテンは、エアーコンディショナーや天井に設けられた吹出口からの空気流が冷暖房用輻射パネル１の下のベッドに寝ている者、例えば患者に当たるのを抑制することができるものであれば、材質やサイズ等は問わない。カーテンは、例えば、完全に気流を遮断するものでもよく、エアーコンディショナーの風を患者が感じない程度で微風を通すことのできる通気性を有する布目の粗い素材でもよい。また、カーテンは、患者のプライバシー保護のために中が見えないようにするものや、看護師が患者の状態や機器の状態を監視することのできるレース素材など外側からベッド上に居る者のシルエットがぼんやり視認可能な程度の光透過性を有するのが好ましい。ロール式カーテンの巻き取り軸を冷暖房用輻射パネル１の側面に取り付ければ、高い気流遮蔽効果が得られ、気流遮蔽量を調節できる点で好ましい。

なお、気流遮蔽部材としては、ロール式カーテンの他に、横引き式のカーテンでもよく、板部材でもよい。カーテンは、複数の種類のカーテンを組み合わせて通気性を調整できるようにしてもよい。

（第２の実施の形態の効果）
（ア）本スタンド型輻射装置１００を用いることで、従来のように既存の天井を解体して新たに冷暖房用輻射パネルによる天井を形成しなくても輻射空調環境を作ることができるので、個人毎に快適な空調環境を簡易に作り出すことが可能となる。
（イ）冷暖房用輻射パネル１が軽量なので、スタンド部１１０の柱部１１２やアーム部１１３の負荷が少ない。
（ウ）エアーコンディショナーや天井の吹出口からの風をロール式カーテンによって遮ることができるので、風の無い快適な空調空間を提供することができ、ベッドの上に快適に寝ていられる。
（エ）本スタンド型輻射装置１００は、自立型であるので、既存のベッドに取り付けたり、並設することを容易にできる。
（オ）ロール式カーテンでエアーコンディショナーからの風を遮蔽した環境内において、ベッドに寝ている患者からの熱のやり取りは冷暖房用輻射パネル１で行うため、風のない快適な空調環境を作り出すことができ、夏は冷房、冬は暖房の環境を作り出すことができる。

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、表面材６Ａ、６Ｂの代わりに、又は表面材６Ａ、６Ｂと共に断熱部材を熱伝導板３Ａ、３Ｂの主面３ａ、３ｂ側に配置してもよい。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、蛇行した状態に配置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、冷暖房が不要な主面部のみ、表面材６Ａ、６Ｂを用いなくてもよい。また、枠部材は、長手方向の枠部材７Ａ、７Ｂのみでもよい。

１…冷暖房用輻射パネル、２…配管部材、３Ａ、３Ｂ…熱伝導板、３ａ、３ｂ…主面、３ｃ、３ｄ…接合面、６Ａ、６Ｂ…表面材、７、７Ａ〜７Ｄ…枠部材、７ａ…縦壁、７ｂ…横壁、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、１００…スタンド型輻射装置、１１０…スタンド部、１１１…ベース部、１１２…柱部、１１３…アーム部、１１４…キャスタ、ＦＬ…床面

Claims

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と、熱媒体が戻る側に配置される戻り側メインパイプと、前記供給側メインパイプと前記戻り側メインパイプとを接続する複数の熱交換パイプとを有する主として樹脂から形成された配管部材と、
膨張黒鉛を含んで形成され、前記配管部材を挟むように接合されて前記配管部材と熱結合した一対の熱伝導板と、
前記一対の熱伝導板の周縁を保持する金属からなる枠部材と、
を備えた冷暖房用輻射パネル。
前記配管部材の前記熱交換パイプは、外径３〜１５ｍｍを有し、ピッチ１０〜５０ｍｍで配置された請求項１に記載の冷暖房用輻射パネル。
請求項１に記載の冷暖房用輻射パネルと、
床面から前記冷暖房用輻射パネルを支持するスタンド部と、
を備えたスタンド型輻射装置。