JP2018146143A - 放射パネル - Google Patents

Abstract

【課題】熱媒体から放射板への熱伝達効率を向上させ、当該熱媒体の熱の有効利用を図ることができる放射パネルを提供する。
【解決手段】内部を熱媒体が流れる流路体２と、前記流路体２と当接しており前記熱媒体からの熱を放射する一対の放射板３ａ，３ｂとを備えた放射パネル。前記一対の放射板３ａ，３ｂのうち一方の放射板３ａは、前記流路体２の横断面の一部を収容する第１の溝５ａを有しており、他方の放射板３ｂは、前記流路体２の横断面の残りの部分を収容する第２の溝５ｂを有している。前記一対の放射板３ａ，３ｂを、前記第１の溝５ａと第２の溝５ｂとが対向するように当接させることで、前記流路体２を当該第１の溝５ａ及び第２の溝５ｂで挟み込んでいる。
【選択図】図３

Description

本発明は放射パネルに関する。さらに詳しくは、パネル内部に配設された流路体を流れる熱媒体からの熱を当該パネルの表面（放射面）から放射又は輻射（以下、「放射」で代表させる）する放射パネルに関する。

主に居住者の快適性を向上させることを目的として、冷風や温風を室内に吹き出す空調方式に代えて、又は、かかる空調方式と併用して、室内の天井面、壁面などに設けたパネルの表面からの放射を利用する空調方式が提案されている。

放射を利用する空調方式では、内部を温水や冷水からなる熱媒体が流れる流路を放射板に取り付けた放射パネルが用いられる（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された放射パネル３０は、図６に示されるように、内部を温水又は冷水からなる熱媒体が流れる熱媒体流路３１と、当該熱媒体流路３１を流れる熱媒体から受熱して当該熱を放射する放射板３とを備えている。熱媒体流路３１は、当該熱媒体流路３１の断面形状が真円であると仮定したときに比べて熱媒体流路３１と放射板３２との接触面積が大きくなるように、扁平形状、半円形状、矩形状等の断面形状を有している。

特開２００６−２１４６９７号公報

特許文献１に記載された放射パネルは、断面形状が真円の熱媒体流路を採用する放射パネルに比べて、熱媒体流路を流れる熱媒体から放射板への熱伝達効率を大きくすることができるものの、熱媒体流路を構成する管体の外壁の多くの部分が露出された状態であるので、熱伝達効率の向上には限界があり、熱媒体からの熱の有効利用が不十分である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、熱媒体から放射板への熱伝達効率を向上させ、当該熱媒体の熱の有効利用を図ることができる放射パネルを提供することを目的としている。

本発明の放射パネルは、
（１）内部を熱媒体が流れる流路体と、
前記流路体と当接しており前記熱媒体からの熱を放射する一対の放射板と
を備え、
前記一対の放射板のうち一方の放射板は、前記流路体の横断面の一部を収容する第１の溝を有しており、他方の放射板は、前記流路体の横断面の残りの部分を収容する第２の溝を有しており、
前記一対の放射板を、前記第１の溝と第２の溝とが対向するように当接させることで、前記流路体を当該第１の溝及び第２の溝で挟み込んでいる。

本発明の放射パネルでは、熱媒体が流れる流路体を一対の放射板のそれぞれに形成された溝内に収容しており、流路体の外壁面の実質的にすべてが放射板と接触している。このため、流路体を流れる熱媒体から放射板への熱伝達効率を大きくすることができ、当該熱媒体の熱を有効に利用することができる。

（２）前記（１）の放射パネルにおいて、前記流路体の横断面形状が扁平形状であることが望ましい。この場合、流路体の横断面形状が、例えば真円や正方形である場合に比べて、流路体と放射板との接触面積を大きくすることができ、その結果、熱媒体から放射板への熱伝達効率を大きくすることができる。

（３）前記（１）又は（２）の放射パネルにおいて、前記第１の溝の横断面形状と前記第２の溝の横断面形状とが同じであることが望ましい。この場合、一対の放射板の仕様を同一にすることが可能となり、部品種類を削減して、コストダウンを図ることができる。

（４）前記（１）〜（３）の放射パネルにおいて、前記流路体がアルミニウム製の多穴扁平管であることが望ましい。この場合、流路体の横断面形状が、例えば真円や正方形である場合に比べて、流路体と放射板との接触面積を大きくすることができ、その結果、熱媒体から放射板への熱伝達効率を大きくすることができる。

（５）前記（４）の放射パネルにおいて、前記放射板が長方形状であり、前記熱媒体が冷凍サイクルを循環する冷媒であり、前記流路体が直線状であり、当該流路体が前記放射板の一方の短辺から他方の短辺に向けて配設されていることが望ましい。この場合、直線状の多穴扁平管に熱媒体である冷媒を流すことで、当該冷媒を流すための圧損を小さくすることができる。

（６）前記（５）の放射パネルにおいて、前記流路体が垂直に配置され、当該流路体の一方の端部にガスヘッダーが接続され、当該流路体の他方の端部に液ヘッダーが接続され、前記ガスヘッダーが前記流路体の上方に配置され、前記液ヘッダーが前記流路体の下方に配置されていることが望ましい。この場合、放射パネルを蒸発器として使用するときに、冷媒が下方から上方に流れることになり、二相冷媒での偏流、すなわちある流路体に液冷媒が相対的に多く流れ、別の流路体にガス冷媒が相対的に多く流れることで、各流路体における液／ガス冷媒の比率が異なることを抑制することができる。

（７）前記（６）の放射パネルにおいて、前記多穴扁平管の扁平面が前記ガスヘッダーおよび液ヘッダーの軸方向に沿って配置されていることが望ましい。この場合、放射パネルの空間への熱伝達性を向上させることができる。

（８）前記（１）〜（７）の放射パネルにおいて、前記放射板の放射面にアルマイト加工が施されていることが望ましい。この場合、放射板の放射面にアルマイト加工を施すことで、当該放射面からの放射の効率を向上させることができる。

（９）前記（１）〜（７）の放射パネルにおいて、前記放射板の放射面に放熱性塗料が塗布されていることが望ましい。この場合、放射板の放射面に放熱性塗料を塗布することで、当該放射面からの放射の効率を向上させることができる。

本発明の放射パネルによれば、熱媒体から放射板への熱伝達効率を向上させ、当該熱媒体の熱の有効利用を図ることができる。

本発明の放射パネルの一実施形態の斜視説明図である。 図１に示される放射パネルの正面説明図である。 図１に示される放射パネルの水平断面説明図である。 扁平多穴管の横断面図である。 本発明の放射パネルの他の実施形態の正面説明図である。 従来の放射パネルの一例の斜視説明図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の放射パネルを詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の一実施形態（第１実施形態）に係る放射パネル１の斜視説明図であり、図２は、図１に示される放射パネル１の正面説明図であり、図３は、図１に示される放射パネル１の水平断面説明図である。放射パネル１は、居室の床に立設されるタイプの放射パネルであり、流路体２と、一対の放射板３ａ、３ｂとを備えている。流路体２を挟み込んだ一対の放射板３ａ、３ｂは、矩形状のフレーム４内に取り付けられている。

流路体２は、その内部を熱媒体が流れる部材であり、本実施形態では、図３〜４に示されるように、複数の流路（本実施形態では５つの流路）２ａを有する多穴扁平管が採用されている。多穴扁平管はアルミニウム製であり、加工性及び熱伝導性に優れている。多穴扁平管の流路２ａは断面円形である。多穴扁平管は扁平な面である扁平面２ｂを有している。

流路体２の流路２ａを流れる熱媒体としては温水や冷水を用いることもできるが、本実施形態では、空気調和機などの冷凍装置で用いられる冷媒が採用されている。このため、温水や冷水を流すための水配管やポンプが不要となり、また、水漏れが発生する恐れもない。
さらに、本実施形態では、居室に配設される室内機（図示せず）と並列に冷媒配管が放射パネル１に接続されている。このため、放射パネル１単独で運転をオンオフすることができる。すなわち、放射パネル１だけを運転することもできるし、空気調和機の室内機及び放射パネル１の両方を同時に運転することもできる。さらに、空気調和機の室内機がすでに設置されている居室に放射パネル１を後付けすることもできる。

一対の放射板３ａ、３ｂは、いずれも矩形形状を呈しており、そのサイズは用途などに応じて適宜選定することができるが、例えば縦が１５０〜１８０ｃｍ、横が９０〜１２０ｃｍの大きさとすることができる。また、厚さは２〜３ｍｍとすることができる。放射板３ａ、３ｂは、前記多穴扁平管と同じく、アルミニウム製であり、加工性及び熱伝導性に優れている。

一対の放射板３ａ、３ｂのうち一方の放射板３ａには、流路体２である多穴扁平管の横断面の半分（一部）を収容する第１の溝５ａが形成されている。一方、一対の放射板３ａ、３ｂのうち他方の放射板３ｂには、流路体２である多穴扁平管の横断面の残りの半分（残りの部分）を収容する第２の溝５ｂが形成されている。放射板３ａ、３ｂには、当該放射板３ａ、３ｂで挟み込む流路体２の数と同数の溝が形成されている。流路体２の厚さが１．８ｍｍであるとすると、各溝５ａ、５ｂの深さは、当該厚さの半分の０．９ｍｍである。本実施形態では、放射板３ａに形成される溝（第１の溝）と放射板３ｂに形成される溝（第２の溝）の仕様、すなわち形状及び大きさが同じである。したがって、一対の放射板の仕様を同一にすることができ、部品種類を減らすことができる。その結果、コストダウンを図ることができる。

一対の放射板３ａ、３ｂは、放射板３ａの第１の溝５ａと放射板３ｂの第２の溝５ｂとが対向するように当接しており、流路体２は、当該第１の溝５ａ及び第２の溝５ｂで挟み込まれている。第１の溝５ａ及び第２の溝５ｂは、流路体２の横断面形状に対応した形状を呈しているので、当該流路体２の外壁面２ａの実質的にすべてを放射板と接触させることができる。このため、流路体２を流れる冷媒から放射板３ａ、３ｂへの熱伝達効率を大きくすることができ、当該冷媒の熱を有効に利用することができる。

本実施形態における流路体２は、図２に示されるように、直線状であり、矩形形状の放射板の一方の短辺から他方の短辺に向けて互いにほぼ平行となるように配設されている。直線状の多穴扁平管内に冷媒を流すことで、当該冷媒を流すための圧力損失を小さくすることができる。なお、図２では、分かりやすくするために、隣接する流路体２間の間隔を、図３に示される間隔よりも広げて描いている。

放射板３ａ、３ｂの放射面６ａ、６ｂ（溝が形成された側の面と反対側の面）には、常法によりアルマイト加工が施されている。放射板３ａ、３ｂの放射面６ａ、６ｂにアルマイト加工を施すことで、当該放射面６ａ、６ｂからの放射の効率を向上させることができる。なお、放射効率を向上させるために、アルマイト加工に代えて、放射面６ａ、６ｂに、例えばシリコーン系、エポキシ系などの放熱性塗料を塗布するようにしてもよい。

流路体２を挟み込んだ一対の放射板３ａ、３ｂは、矩形状のフレーム４の開口内に取り付けられている。フレーム４は、アルミニウム等の金属製基材にポリプロピレン等の合成樹脂で作製されたカバーが被覆された構成であり、天井部７とベース部８とを有している。フレーム４は、前後方向（放射板の放射面と垂直な方向）のサイズが、上端よりも下端の方が大きい、末広がりの形状を呈している。例えば、天井部７の前後方向のサイズｄ１は６０ｍｍであり、ベース部８の前後方向のサイズｄ２は１００ｍｍである。

図２に示されるように、天井部７内には上部ヘッダー９ａが配設されており、ベース部８内には下部ヘッダー９ｂが配設されている。流路体２の一方の端部（上端）は、上部ヘッダー９ａに接続されており、流路体２の他方の端部（下端）は、下部ヘッダー９ｂに接続されている。上部ヘッダー９ａおよび下部ヘッダー９ｂには、冷媒配管１０が接続されている。放射パネル１を蒸発器として用いる場合、上部ヘッダー９ａをガスヘッダーとし、下部ヘッダー９ｂを液ヘッダーとすることが望ましい。こうすることで、冷媒が下方から上方に流れることになり、二相冷媒での偏流、すなわちある流路体に液冷媒が相対的に多く流れ、別の流路体にガス冷媒が相対的に多く流れることで、各流路体における液／ガス冷媒の比率が異なることを抑制することができる。

流路体２として多穴扁平管を用いる場合、当該多穴扁平管の扁平面２ｂが前記上部ヘッダー９ａおよび下部ヘッダー９ｂの軸方向（図２において左右方向）に沿って配置されていることが望ましい。これにより、放射パネル１の放射板３ａ、３ｂの放射面６ａ、６ｂから空間への熱伝達性を向上させることができる。

冷房用として放射パネル１を用いる場合、当該放射パネル１の放射板３ａ、３ｂの放射面６ａ、６ｂに結露が生じることが考えられる。この結露が放射面６ａ、６ｂに沿って下降して床面に滴下すると床面が汚れてしまう。そこで、本実施形態では、ベース部８の上面８ａにスリット状の開口１１（図１参照）を形成し、放射面６ａ、６ｂに生じた結露が当該開口１１からベース部８内に滴下するようにしている。ベース部８内には、放射面６ａ、６ｂから滴下した結露を受けるドレンパン１２が配設されている。ドレンパン１２内に溜まった結露は、当該ドレンパン１２内に配設されたポンプ１３によって外部に排出される。

〔第２実施形態〕
図５は、本発明の他の実施形態（第２実施形態）に係る放射パネル２１の正面説明図である。なお、本実施形態において、前述した第１実施形態と同様の構成については、同じ参照符号を付し、簡単のため、それらの説明を省略する。
本実施形態に係る放射パネル２１では、第１実施形態に係る放射パネル１における一枚ものの放射板に代えて分割型の放射板２３ａ、２３ｂが採用されている。具体的に、矩形状の放射板２３ａを横長の状態で上下方向に４枚配置して、一対の放射板２３ａ、２３ｂにおける一方の放射板２３ａを構成している。同様に、矩形状の放射板２３ｂを横長の状態で上下方向に４枚配置して、一対の放射板２３ａ、２３ｂにおける他方の放射板２３ｂを構成している。図５は、一番上の手前側の放射板を取り除いた状態を示している。

矩形状の放射板２３ａ、２３ｂの長辺および短辺のサイズは、例えば、それぞれ９０〜１２０ｃｍ、４０〜４５ｃｍとすることができる。放射板の分割の数は、４に限定されるものではなく、２〜３であってもよいし、５以上であってもよい。

本実施形態においても流路体２を挟み込んだ一対の放射板は矩形状のフレーム２４の開口内に取り付けられている。上下方向、すなわち垂直に配置された流路体２の上端はフレーム２４の天井部２７内に配設された上部ヘッダー２９ａに接続されており、流路体２の下端はフレーム２４のベース部２８内に配設された下部ヘッダー２９ｂに接続されている。上部ヘッダー２９ａには、冷媒配管１０が接続されている。下部ヘッダー２９ｂには、分岐管２０を介して冷媒配管１０が接続されている。放射パネル２１の下端の両隅部には、断面Ｌ字状の部材からなる脚部１９が取り付けられている。
なお、本実施形態においても、図１〜４に示される第１実施形態と同様に、ベース部２８内にドレンパンを配設し、放射板を滴下する結露を当該ドレンパンで受け、溜まった結露を同じくベース部２８内に配設したポンプで外部に排出する構成を採用することもできる。

〔その他の変形例〕
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、前述した実施形態では、放射パネルは居室の床に立設した状態で用いられているが、これに限定されることなく、例えば居室の壁や天井に取り付けた状態で用いることもできる。

また、前述した実施形態では、放射パネルの両面、すなわち前面と後面と放射面とし、当該放射面から熱を放射させているが、放射パネルの片面だけを放射面とし、当該放射面から熱を放射させる構成とすることもできる。この場合、放射面と反対側の面に断熱層を設けて、当該反対側の面から熱が逃げるのを抑制することが望ましい。

また、前述した実施形態では、流路体として多穴扁平管を採用しているが、横断面が円形、長円形、矩形など他の形状の管を用いることもできる。ただ、放射板との接触面積を多くして熱媒体から放射板への熱伝導効率を大きくするという点からは、多穴扁平管を採用することが望ましい。

１ ：放射パネル
２ ：流路体
２ａ：流路
２ｂ：扁平面
３ａ：放射板
３ｂ：放射板
４ ：フレーム
５ａ：第１の溝
５ｂ：第２の溝
６ａ：放射面
６ｂ：放射面
７ ：天井部
８ ：ベース部
９ａ：上部ヘッダー
９ｂ：下部ヘッダー
１０ ：冷媒配管
１１ ：開口
１２ ：ドレンパン
１３ ：ポンプ
１９ ：脚部
２０ ：分岐管
２１ ：放射パネル
２３ａ：放射板
２３ｂ：放射板
２４ ：フレーム
２７ ：天井部
２８ ：ベース部
２９ａ：上部ヘッダー
２９ｂ：下部ヘッダー

Claims (9)

1. 内部を熱媒体が流れる流路体（２）と、
   前記流路体（２）と当接しており前記熱媒体からの熱を放射する一対の放射板（３ａ，３ｂ）と
   を備え、
   前記一対の放射板（３ａ，３ｂ）のうち一方の放射板（３ａ）は、前記流路体（２）の横断面の一部を収容する第１の溝（５ａ）を有しており、他方の放射板（３ｂ）は、前記流路体（２）の横断面の残りの部分を収容する第２の溝（５ｂ）を有しており、
   前記一対の放射板（３ａ，３ｂ）を、前記第１の溝（５ａ）と第２の溝（５ｂ）とが対向するように当接させることで、前記流路体（２）を当該第１の溝（５ａ）及び第２の溝（５ｂ）で挟み込んでいる放射パネル（１）。
2. 前記流路体（２）の横断面形状が扁平形状である、請求項１に記載の放射パネル（１）。
3. 前記第１の溝（５ａ）の横断面形状と前記第２の溝（５ｂ）の横断面形状とが同じである、請求項１又は請求項２に記載の放射パネル（１）。
4. 前記流路体（２）がアルミニウム製の多穴扁平管である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の放射パネル（１）。
5. 前記放射板（３ａ，３ｂ）が長方形状であり、前記熱媒体が冷凍サイクルを循環する冷媒であり、前記流路体（２）が直線状であり、当該流路体（２）が前記放射板（３ａ，３ｂ）の一方の短辺から他方の短辺に向けて配設されている、請求項４に記載の放射パネル（１）。
6. 前記流路体（２）が垂直に配置され、当該流路体（２）の一方の端部にガスヘッダー（９ａ）が接続され、当該流路体（２）の他方の端部に液ヘッダー（９ｂ）が接続され、前記ガスヘッダー（９ａ）が前記流路体（２）の上方に配置され、前記液ヘッダー（９ｂ）が前記流路体（２）の下方に配置されている、請求項５に記載の放射パネル（１）。
7. 前記多穴扁平管の扁平面（２ｂ）が前記ガスヘッダー（９ａ）および液ヘッダー（９ｂ）の軸方向に沿って配置されている、請求項６に記載の放射パネル（１）
8. 前記放射板（３ａ，３ｂ）の放射面（６ａ，６ｂ）にアルマイト加工が施されている、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の放射パネル（１）。
9. 前記放射板（３ａ，３ｂ）の放射面（６ａ，６ｂ）に放熱性塗料が塗布されている、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の放射パネル（１）。

Images