JP2020003146A - 空調用放射パネル - Google Patents

Abstract

【課題】温度分布の均一性に優れ、特に冷房運転中に熱放射板の熱放射面に結露が発生しない空調用放射パネルを提供する。【解決手段】空調用放射パネル１は、熱放射機能を有する材料で形成された熱放射板１０と、熱放射板１０の上面に重なり合うように配置された熱伝導板１１と、熱伝導板１１の上面に密着させた状態で配管された熱媒循環パイプ１２と、熱媒循環パイプ１２及び熱伝導板１１の上面を被覆する断熱材１３と、断熱材１３の周縁部を押圧した状態で熱放射板１０の上面部分に取り付けられた額縁状のフレーム部材１４と、を備えている。フレーム部材１４を形成する四つの枠壁部１４ａのうちの対向する一対の枠壁部１４ａにそれぞれ複数のフック１４ｃが設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、熱放射方式の空調システムの一部を構成する空調用放射パネルに関する。

熱媒を流動させるため熱媒循環パイプと、熱媒循環パイプの熱を受けて空調対象空間に放射する熱放射板と、を備えた空調用放射パネルについては、従来、様々な形状、構造を有するものが提案されているが、本発明に関連するものとして、例えば、特許文献１に記載された「熱交換機構」がある。

前記「熱交換機構」は、供給側メインパイプ、戻り側メインパイプ、及び、これらメインパイプ間を連通する複数の熱交換パイプからなるパイプマットと、このパイプマットが設置される熱交換面と、熱伝導シートとを備え、熱伝導シートには、長さ方向にまっすぐに、かつ、幅方向にパイプマットの熱交換パイプに合わせて並べた複数のパイプ溝を形成し、この熱伝導シートの各パイプ溝に、パイプマットの熱交換パイプをそれぞれはめ込んで、これら熱交換パイプを覆った状態で、上記熱伝導シートの平面部分を、熱交換面に密着させる構成を備えている。

特開２０００−１２１０８１号公報

特許文献１に記載された「熱交換機構」においては、熱交換パイプが輻射パネルの裏面に直接には接触しているため、熱交換パネルの温度が、熱交換パイプの直下部分に位置する輻射パネルの一部に集中的に伝導されることとなり、輻射パネルの温度分布が不均一となり、空調効率が悪化することが多い。

また、夏季に冷房運転を行っているときは、特に熱交換パイプの直下部分の輻射パネルの一部が集中的に冷却される結果、集中的に冷却された箇所の表面温度が室内空気の露点以下に下がってしまうと、輻射パネルの表面（空調対象空間側に位置する面）に結露が生じ、空調対象空間内に結露水が滴下するなど、様々な弊害を生んでいる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、温度分布の均一性に優れ、特に冷房運転中に熱放射板の熱放射面に結露が発生しない空調用放射パネルを提供することにある。

本発明に係る空調用放射パネルは、
熱放射機能を有する材料で形成された熱放射板と、
前記熱放射板の一方の面に重なり合うように配置された熱伝導板と、
前記熱伝導板の露出面に少なくとも一部を密着させた状態で配管された熱媒循環パイプと、を有し、
前記熱伝導板において前記熱媒循環パイプが密着した部分を含む領域の前記熱伝導板と前記熱放射板との間に空隙を設けるため、前記熱伝導板が、前記熱放射板から離れる方向に変位した凸状部を有することを特徴とする。

このような構成とすれば、熱循環パイプの温度は、熱放射板程度の面積を持った熱伝導板を介して熱放射板に伝達されるため、温度の集中的伝導が回避され、熱放射板の熱放射面の温度分布を均一化することができる。また、熱媒循環パイプが熱放射板に直に接触する部分を無くすことができるので、特に冷房運転中に熱放射板の表面（空調対象空間側に位置する面）に結露が生じるのを防止することができる。

前記空調用放射パネルにおいては、前記熱伝導板の少なくとも一部が、平板状の山部と平板状の谷部とが交互に配設された折板形状をなしていることが望ましい。

このような構成とすれば、熱伝導板に比較的容易な加工を施すことにより、熱伝導板と熱放射板との間に均等な空隙を形成することができる。また、前記平板状の山部の長手方向に沿って熱媒循環パイプを配管すれば、熱媒循環パイプの長手方向に沿った均等な空隙を設けることができ、熱放射板の表面の温度分布をさらに均一化することができる。

前記空調用放射パネルにおいては、熱伝導性を有する粘着テープで前記熱媒循環パイプを前記熱伝導板に固定することができる。

このような構成とすれば、比較的簡単な作業により、熱媒循環パイプを熱伝導板に固定することができる。また、熱媒循環パイプから熱伝導板への熱伝導性も確保する（高める）ことができる。

前記空調用放射パネルにおいては、前記熱媒循環パイプ及び前記熱伝導板の露出面を断熱材で被覆することができる。

このような構成とすれば、熱媒循環パイプ及び熱伝導板からの熱気（冷気）の散逸を抑制することができ、空調用パネルの内部（熱放射板の裏面側の部分（空調対象空間と反対側に位置する部分））の結露発生を防止することができる。

前記空調用放射パネルにおいては、
前記熱媒循環パイプの少なくとも一部が、
合成樹脂パイプ、
若しくは、合成樹脂製の内管と、前記内管の外周を被覆する金属製の中管と、金属製の中管を被覆する合成樹脂製の外管とを有する複数層構造パイプ、の何れかであることが望ましい。

このような構成とすれば、合成樹脂パイプを用いた場合は、熱媒循環パイプの熱伝導性及び耐食性を確保することができ、複数層構造パイプを用いた場合は、合成樹脂パイプの長所に加え、熱媒循環パイプの保形性を向上させることができる。

本発明により、温度分布の均一性に優れ、特に冷房運転中に熱放射板の熱放射面に結露が発生しない空調用放射パネルを提供することができる。

本発明の実施形態である空調用放射パネルを示す一部省略平面図である。 図１に示す空調用放射パネルの一部省略底面図である。 図１中の矢線Ａ方向から見た左側面図である。 図３中の矢線Ｂで示す部分の拡大図である。 図１中の矢線Ｃ方向から見た一部省略正面図である。 図５中の矢線Ｄで示す部分の拡大図である。 図１に示す空調用放射パネルから断熱材を取り外した状態を示す一部省略平面図である。 図１中のＥ−Ｅ線における一部省略断面図である。 図８中の矢線Ｆで示す部分の拡大図である。 図８中の矢線Ｇで示す部分の拡大図である。 本発明のその他の実施形態である空調用放射パネルを示す一部省略断面図である。 図１１中の矢線Ｊで示す部分の拡大図である。 図１１中の矢線Ｋで示す部分の拡大図である。

以下、図１〜図１３に基づいて、本発明の実施形態である空調用放射パネル１，２について説明する。

初めに、図１〜図１０に基づいて空調用放射パネル１について説明する。図１〜図７に示すように、空調用放射パネル１は、熱放射機能を有する材料で形成された熱放射板１０と、熱放射板１０の上面に重なり合うように配置された熱伝導板１１と、熱伝導板１１の上面に密着させた状態で配管された熱媒循環パイプ１２と、熱媒循環パイプ１２及び熱伝導板１１の上面を被覆する断熱材１３と、断熱材１３の周縁部を押圧した状態で熱放射板１０の上面部分に取り付けられた額縁状のフレーム部材１４と、を備えている。
を備えている。

図１，図２，図７，図８に示すように、熱放射板１０は四角形状をなす底面部１０ａと、底面部１０ａの四辺部分から上方に向かって立設された周壁部１０ｂと、を有する。フレーム部材１４は、四角形の枠状をなす四つの枠壁部１４ａと、枠壁部１４ａの上縁部分からそれぞれ内側に向かって延設されたリブ１４ｂと、を有する。

なお、本実施形態に係る空調用放射パネル１を建物内の空調対象空間の天井部に設置した場合、前述した底面部１０ａは、空調対象空間側に位置し、空調対象空間に向かって熱（または冷気）を放射する面となり、表面部と称されることもあるので、以下、「底面部１０ａ」または「表面部１０ａ」と記載したり、両者を併記したりしている箇所がある。

図１，図３〜図８に示すように、フレーム部材１４を形成する四つの枠壁部１４ａの下縁部分には、それぞれフレーム部材１４を外側に向かって広がるように折り曲げて掛止部１４ｄが形成されている。それぞれの掛止部１４ｄをグリッド天井のＴバー５の下縁部５ｂ上に当接させることによって空調用放射パネル１がグリッド天井に保持される。

フレーム部材１４を形成する四つの枠壁部１４ａのうちの対向する一対の枠壁部１４ａにそれぞれ複数のフック１４ｃが設けられている。フック１４ｃはそれぞれ垂直断面が倒立鉤形状をなしており、フック１４ｃをグリッド天井のＴバー５の上縁部５ａに係合することによって、地震等の発生により空調用放射パネル１がグリッド天井から脱落しないための落下防止機構として機能する。

図７〜図１０に示すように、熱伝導板１１において熱媒循環パイプ１２が密着した部分を含む領域の熱伝導板１１と熱放射板１０との間に空隙Ｓ１を設けるため、熱伝導板１１が熱放射板１０から離れる方向に変位した凸状部（山部）１１ａを有する。空調用放射パネル１においては、熱伝導板１１は、頂上部分が平板状の山部１１ａと、底部分が平板状の谷部１１ｂと、が交互に配設された折板形状をなしている。

図１，図７に示すように、熱媒循環パイプ１２は、熱伝導板１１の上面において、対向する一対の周壁部１０ｂの一方から他方の周壁部１０ｂに向かって周期的にヘアピンカーブを描くように連続して配置されている。熱媒循環パイプ１２の直線部分１２ａは熱伝導板１１の凸状部（山部）１１ａの頂上部分に密着するように配置され、熱媒循環パイプ１２の曲線部分１２ｂは熱伝導板１１の谷部１１ｂを跨ぐように配置されている。熱媒循環パイプ１２は、その直線部分１２ａ並びに曲線部分１２ｂの一部を跨いで熱伝導板１１の上面に密着するように、熱伝導性を有する粘着テープ１５を複数個所に貼着することによって熱伝導板１１に固定されている。粘着テープ１５は、アルミニウム製粘着テープが好適であるが、これに限定するものではない。

空調用放射パネル１において、熱媒循環パイプ１２は、合成樹脂製の内管と、内管の外周を被覆する金属製の中管と、金属製の中管を被覆する合成樹脂製の外管とからなる三層構造パイプを使用しているが、これに限定するものではないので、合成樹脂パイプを使用することもできる。

図１，図８〜図１０に示すように、空調用放射パネル１においては、熱媒循環パイプ１２及び熱伝導板１１の露出面を被覆する断熱材１３を備えている。フレーム部材１４は、そのリブ１４ｂによって断熱材１３の周縁部を押圧した状態で熱放射板１０の上面部分に取り付けられている。フレーム部材１４は、その枠壁部１４ａが、熱放射板１０の周壁部１０ｂを包囲するようにして熱放射板１０の上面部分に取り付けられ、枠壁部１４ａの外側から周壁部１０ｂに向かって複数のビス（図示せず）の螺着、あるいは、リベットを用いた締結によって固定されている。

図１に示すように、断熱材１３の対角線上に位置する一対のコーナー寄りの部分には、それぞれ開口部１３ａが設けられ、熱媒循環パイプ１２の端部１２ｃ，１２ｄ及び端部１２ｃ，１２ｄ近傍を被覆する円筒状の断熱材１２ｅがそれぞれ開口部１３ａを貫通した状態で露出している。

熱媒循環パイプ１２の一方の端部１２ｃから流入した熱媒が、熱伝導板１１上に配管された熱媒循環パイプ１２内を流動し、他方の端部１２ｄから流出する。熱媒については、暖房運転の場合は温水が使用され、冷房運転の場合は冷水が使用される。熱媒循環パイプ１２内を流動する温水（または冷水）の熱（または冷気）が、熱媒循環パイプ１２から熱伝導板１１を介して熱放射板１０の上面に伝わり、この熱（または冷気）が熱放射板１０の表面部１０ａから放射されることによって空調対象空間の暖房（または冷房）が行われる。

空調用放射パネル１においては、熱媒循環パイプ１２の温度は、熱放射板１０と同程度の面積を持った熱伝導板１１を介して熱放射板１０に伝達されるため、温度の集中的伝導が回避され、熱放射板１０の熱放射面である表面部（底面部１０ａ）の温度分布を均一化することができる。また、熱媒循環パイプ１２が熱放射板１０に直に接触する部分が無いので、特に、冷房運転中に集中的冷却が発生して熱放射板１０の表面部（底面部１０ａ）などに結露が生じるのを防止することができる。

空調用放射パネル１においては、熱伝導板１１が、平板状の山部１１ａと平板状の谷部１１ｂとが交互に配設された折板形状をなしているため、熱伝導板１１に比較的容易な加工を施すことにより、熱伝導板１１と熱放射板１０との間に均等な空隙Ｓ１を形成することができる。また、平板状の山部１１ａの長手方向に沿って熱媒循環パイプ１２の直線部分１２ａが配管されているため、熱媒循環パイプ１２の長手方向に沿った均等な空隙Ｓ１を設けることができる。そのため、空調用放射パネル１の熱放射面である表面部（底面部１０ａ）の温度分布の均一性を維持することができる。

熱媒循環パイプ１２は、熱伝導性を有する粘着テープ１５ｂによって熱伝導板１１の上面に固定しているので、比較的簡単な作業により、熱媒循環パイプ１２を熱伝導板１１の上面に密着した状態に確実に固定することができる。また、熱媒循環パイプ１２から熱伝導板１１への熱伝導性も確保することができる。

また、熱媒循環パイプ１２及び熱伝導板１１の露出面（上面）は断熱材１３で被覆されているため、熱媒循環パイプ１２及び熱伝導板１１からの熱気（冷気）の散逸を抑制することができる。

熱媒循環パイプ１２は、合成樹脂製の内管と、内管の外周を被覆する金属製の中管と、金属製の中管を被覆する合成樹脂製の外管とを有する三層構造パイプであるため、熱媒循環パイプ１２の熱伝導性及び耐食性を確保することができ、熱媒循環パイプ１２の保形性も向上する。

一方、熱放射板１０の材質などについては限定しないが、金属板（例えば、鉄板やアルミ板など）の表面に塗装を施したもの（顔料として樹脂、漆喰などの放射率の高い物質が含有される塗料を塗装したもの）、金属板の表面にタイルなどの陶器を貼り付けたもの、金属板の表面に漆喰、珪藻土などを直接塗布したものなどを好適に使用することができる。また、熱放射板１０を石膏ボードで形成することもできる。

本実施形態の空調用放射パネル１は、建物内の空調対象空間の天井部に設置して使用することができるが、これに限定しないので、空調対象空間の壁部に設置して使用することもできる。例えば、壁部に設置する場合は、壁部を構成するパネルの代わりに空調用放射パネル１を使用して壁部を構成すれば、壁部の表面の一部をなす空調用放射パネル１の表面部（底面部１０ａ）から熱（または冷気）の放射を行うことができる。

空調用放射パネル１を壁部に設置した場合のメリットとしては、冷房運転、暖房運転のいずれの場合においても、空調対象空間内に温度むらができ難いという点が挙げられる。即ち、冷房運転時は足元が寒くなり、暖房運転時は空調対象空間の上部のみが暖かくなる、という現象が緩和される。

次に、図１１〜図１３に基づいて、その他の実施形態である空調用放射パネル２について説明する。なお、図１１〜図１３に示す空調用放射パネル２の構成部分において、前述した空調用放射パネル１の構成部分と共通する部分については、図１〜図１０中の符号と同符号を付して説明を省略する。

図１１〜図１３に示すように、空調用放射パネル２においては、四角形状をした熱伝導板２１の本体部２１ａの四辺部分に、下方（熱放射板１０に近づく方向）に向かって折り曲がった形状の垂下部２１ｂを設けている。垂下部２１ｂの下縁部分がそれぞれ熱放射板１０の上面に当接することにより、熱伝導板２１と熱放射板１０との間には全面的に連続した空隙Ｓ２が形成されている。

このように、空調用放射パネル２においては、熱伝導板２１と熱放射板１０との間に全面的に連続した空隙Ｓ２が存在することにより、熱媒循環パイプ１２から熱放射板１０に対する局所的な熱伝導を回避することができるので、熱放射板１０の温度分布が均一化し、空調効率の向上に有効であり、冷房運転中の結露発生を防止することができる。

なお、図１〜図１３に基づいて説明した空調用放射パネル１，２は、本発明に係る空調用放射パネルを例示するものであり、本発明に係る空調用放射パネルは前述した空調用放射パネル１，２に限定されるものではない。

本発明の空調用放射パネルは、建物内を空調する熱放射方式の空調システムの一部を構成する資材として建設業などの産業分野において広く利用することができる。

１，２ 空調用放射パネル
５ Ｔバー
５ａ 上縁部
５ｂ 下縁部
１０ 熱放射板
１０ａ 底面部（表面部）
１０ｂ 周壁部
１１，２１ 熱伝導板
１１ａ 凸状部（山部）
１１ｂ 谷部
１２ 熱媒循環パイプ
１２ａ 直線部分
１２ｂ 曲線部分
１２ｃ，１２ｄ 端部
１２ｅ，１３ 断熱材
１３ａ，１３ｂ 切欠部
１４ フレーム部材
１４ａ 枠壁部
１４ｂ リブ
１４ｃ フック
１４ｄ 掛止部
１５ 粘着テープ
２１ａ 本体部
２１ｂ 垂下部
Ｓ１，Ｓ２ 空隙

Claims (5)

1. 熱放射機能を有する材料で形成された熱放射板と、
   前記熱放射板の一方の面に重なり合うように配置された熱伝導板と、
   前記熱伝導板の露出面に少なくとも一部を密着させた状態で配管された熱媒循環パイプと、を有し、
   前記熱伝導板において前記熱媒循環パイプが密着した部分を含む領域の前記熱伝導板と前記熱放射板との間に空隙を設けるため、前記熱伝導板が、前記熱放射板から離れる方向に変位した凸状部を有する空調用放射パネル。
2. 前記熱伝導板の少なくとも一部が、平板状の山部と平板状の谷部とが交互に配設された折板形状をなしている請求項１記載の空調用放射パネル。
3. 熱伝導性を有する粘着テープで前記熱媒循環パイプを前記熱伝導板に固定した請求項１または２記載の空調用放射パネル。
4. 前記熱媒循環パイプ及び前記熱伝導板の露出面を断熱材で被覆した請求項１〜３の何れかの項に記載の空調用放射パネル。
5. 前記熱媒循環パイプの少なくとも一部が、
   合成樹脂パイプ、
   若しくは、合成樹脂製の内管と、前記内管の外周を被覆する金属製の中管と、金属製の中管を被覆する合成樹脂製の外管とを有する複数層構造パイプ、の何れかである請求項１〜４の何れかの項に記載の空調用放射パネル。

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