JP2992800B2 - 輻射パネルおよび壁面暖房器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば窓際の腰壁面
に設置されて、この付近の暖房により居住環境を改善す
る輻射パネルおよび壁面暖房器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ビルの空調システムには種々
の方式が提案され、居室空間をトータルで快適暖房，冷
房することが行われている。特に、暖房が必要となる冬
期では、外気に接した窓面からのコールドドラフトが室
内の温度分布を不均一にし、室内が暖房により略十分に
暖まっているにも拘らず窓際の腰壁付近では温度が著し
く低下し、特に、腰下や足元付近が冷え過ぎるという問
題があった。

【０００３】一方、これに対して、かかるコールドドラ
フトによる影響を回避するために、従来から、室内の窓
際の腰壁付近における空調暖房をファンコイルユニット
を用いて行ったり、壁に埋めこまれているパイプに直接
温水を通すシーズヒータの輻射パネルを用いて行うもの
が提案されるに及んでいる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のコールドドラフトの対策システムにおいては、上
記ファンコイルユニットを使用するものにあっては、冷
温水配管の敷設が必要になるため、その作業が複雑かつ
膨大となり、大きな労力が必要となることにより、イニ
シャルコストが高くなるほか、メンテナンス及びリニュ
ーアルが困難になるなどの問題点があった。

【０００５】また、上記シーズヒータを用いる輻射パネ
ルにあっては、そのシーズヒータがパネルの一部分にし
か敷設されていないため、パネル面における輻射熱の分
布が不均一になるほか、熱容量確保のため、シーズヒー
タ径が大きくなると、輻射パネルの厚みが大きくなり、
壁面への設置に工夫を要し、設置空間を確保することが
困難になる場合があるなどの問題点があった。

【０００６】更に、空調負荷容量の違いに応じてゾーニ
ングを行うような場合でも、上記ファンコイルユニット
及びシーズヒータの配管に供給される温水は、一様の温
度のものしか供給できないため、効率良くコールドドラ
フトを防止することできないという問題点もある。

【０００７】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたものであり、壁面への設置を容易かつロ
ーコストに実施できるとともに、窓面および壁面を流下
するコールドドラフトを防止できる薄形の輻射パネルお
よび壁面暖房器を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的に鑑
みてなされたものであって、その要旨は、電力を受けて
発熱する面状発熱体を有し、これに外部としての裏面側
に断熱材を添着し、さらに少くとも室内の裏面側に面状
発熱体を保持する枠体を備えた輻射パネルにある。

【０００９】本発明の輻射パネルにおいて、前記面状発
熱体の表側には金属製板、例えば面状発熱体を保持する
枠体を設けることもできる。しかしながら、面状発熱体
が、導体表面を不導体で被覆して形成されたものである
場合、面状発熱体と金属製板との静電容量からリーク電
流が発生することがある。したがって、金属製板を設け
た場合には、この静電容量を低減する手段として、面状
発熱体と金属製板との間に樹脂製シートを設ける。かよ
うに不導体のシートを設けることによって、面状発熱体
の導体と、金属製板または金属製枠体とを一定の間隔で
隔離することができ、したがって、静電容量も低減し、
リーク電流も低減することができる。なお、このシート
の大きさは面状発熱体や金属製板と同等の寸法として、
これらの全面に貼着しても良く、また面状発熱体や金属
製板よりも小片として、面状発熱体と金属製板との間の
複数箇所、例えば四隅と中央に貼着して面状発熱体と金
属製板とを一定の間隔で隔離するようにしても良い。

【００１０】また、本発明の輻射パネルにおいて、前記
面状発熱体の表側に枠体を設けた場合、この枠体の表面
を予め設定した温度分布にする温度分布設定手段を設け
ることもできる。すなわち、枠体と面状発熱体との間に
は、伝熱板つまり部分的に切欠き部のある鋼板を設け、
また面状発熱体と断熱材との間には、集熱板つまり切欠
き部の全く無い鋼板を全面にわたって設ける。したがっ
て、伝熱板の切欠き部では枠体と面状発熱体が接っして
おらず、空隙になっている。

【００１１】かような構成によって、面状発熱体の表面
の熱は伝熱板を介して表側の枠体に伝わり、一方、面状
発熱体の裏面の熱は、一旦、集熱板に吸収され、この集
熱板から面状発熱体と伝熱板とを介して、表側の枠体に
伝わる。この時、伝熱板の切欠き部に対向する枠体の部
分では、集熱板や面状発熱体からの熱が空隙の空気を介
して伝わるため、切欠き部以外の部分よりは伝熱効率が
低くくなる。したがって、枠体の表面で低い温度分布に
設定する必要がある箇所には、その箇所に対向する伝熱
板の位置に切欠き部を設ければ良い。なお、前記枠体
は、これをそのまま室内仕上げ材としての化粧板として
も良く、また枠体を化粧板の内側に設けるようにしても
良い。

【００１２】更に、本発明の輻射パネルにおいて、発熱
温度を予め設定した温度に制御できる制御手段を備える
こともできる。

【００１３】また本発明の別の要旨は、電力を受けて発
熱する面状発熱体と、該面状発熱体の裏面側に添着した
絶縁材と、少なくとも室内側としての裏面側に面状発熱
体を保持する枠体とからなる輻射パネルとを備えて、該
輻射パネルを室内における窓面下部の腰壁に取付手段に
よって固定するようにした壁面暖房器にある。

【００１４】本発明の壁面暖房器において、前記輻射パ
ネルと同様にして、表面側で面状発熱体を保持する枠体
を金属製とし、この面状発熱体と金属製枠体との間に、
静電容量を低減してリーク電流を抑制する静電容量低減
手段を設けることもできる。

【００１５】また、本発明の壁面暖房器において、前記
輻射パネルと同様にして、表面側で面状発熱体を保持す
る枠体の表面を、予め設定した温度分布にする温度分布
設定手段を設けることもできる。

【００１６】更に、本発明の壁面暖房器において、発熱
温度を予め設定した温度に制御できる制御手段を備える
こともできる。

【００１７】

【作用】請求項１の発明における輻射パネルは、面状発
熱体により熱を発生させ、この発生した熱を表面板を介
して室内へ輻射し、この輻射熱により発生する上昇気流
によって、例えば窓面に沿って室内に流下するコールド
ドラフトを緩和し、以って、窓面や窓際の壁面付近にお
ける快適暖房を実現する。

【００１８】請求項２の発明における壁面暖房器は、輻
射パネルを窓面下部の壁面にフック等の固定部材によっ
て取り付け可能とすることで、その輻射パネルの交換や
メンテナンスの容易化を図りながら、窓面下部や窓際の
壁面付近における快適暖房を実現する。

【００１９】

【実施例】以下に、この発明の一実施例を図について説
明する。図１はこの発明の輻射パネルの概略を示す断面
図であり、同図において、１は全面に亘って発熱量が均
一な面状発熱体で、例えば炭素繊維とパルプを含む混抄
シートを絶縁性シートなどによって挾むように一体化し
たものからなり、その厚みは例えば０．３ミリ程度に作
られている。

【００２０】また、２は上記面状発熱体１の裏面側に輻
射反射用のアルミ箔３を介して当接された絶縁性，断熱
性のグラスウール、４はこれらの面状発熱体１をグラス
ウールとともに収容保持する表面板であり、この表面板
４′の周囲には、上記面状発熱体１、アルミ箔、及びグ
ラスウール２を包むように、上下にボルト孔５を設けた
固定板６を有する裏面板４″を嵌合して成る鋼板箱であ
る。そして、これらが一体となって上記輻射パネルＡを
形成している。

【００２１】なお、図示しないが、面状発熱体１は各一
の上記混抄シートに接続した端子に、スイッチを介して
電源接続用のリード線が接続されており、スイッチオン
により混抄シートに電流を流して、抵抗損により発熱さ
せるようになっている。

【００２２】また、上記面状発熱体１および鋼板箱４
は、相互の膨張率の違いできしみ音や剥離が発生した
り、メンテナンスが不可能になるのを避けるために、互
いに接着剤で固定する方法をとらない方が望ましい。

【００２３】図２はかかる面状発熱体１および鋼板箱４
の取付構造およびこれらを含む輻射パネルの壁面への取
付構造を示す側面図である。同図において、１１は躯体
１６側（壁面）の窓面１７の下部に設けられた腰壁であ
り、この腰壁１１の所要箇所には複数本のボルト１２，
１２′によって上下の係止片１３，１３′を固定してい
る。

【００２４】一方、上記輻射パネルＡは、予め上下部に
上記係止片１３，１３′とそれぞれ掛止するフック部材
１４，１５を設けた化粧板１８の内側所要箇所に設けた
ボルト止め１９に、上記固定板６を重ね、これらをボル
ト２０によって輻射パネルＡと化粧板１８とを予め一体
に固着している。

【００２５】一体になっている輻射パネルを付けた化粧
板１８は、まず化粧板の下部内側に固定した鉤状の上記
フック部材１５を腰壁１１に固定した下方の係止片に引
っ掛け、これと同時に化粧板１８の上部にある上記フッ
ク部材１４を腰壁１１の係止片１３に引っ掛けて、化粧
板を輻射パネルＡごと落し込むことにより、簡単に取り
付け作業を行なうことができる。

【００２６】従って、本発明の輻射パネルは、化粧板に
取り付けたフック部材１４，１５を腰壁１１に設けた係
止片１３，１３′に掛止するといった取付手段によって
確実、容易に固定され、また分離可能になっているので
メンテナンスも簡単に行っている。

【００２７】かかる状態において、図示しない上記リー
ド線を介して面状発熱体１の各一の導電性金属シートに
電圧を印加することにより、これらの導電性金属シート
間の炭素繊維を含む混抄シートに電流が流れることで、
これらに抵抗損によるジュール熱を全体に亘って均等に
発生させることができ、この熱を鋼板箱４を介して室内
へ輻射させることができる。

【００２８】この結果、この輻射パネルＡを、図３に示
すように、窓面１７の下部壁面である腰壁１６やサッシ
枠廻りの下部壁面などに取り付けて、面状発熱体１を動
作させた場合には、この面状発熱体１によって鋼板箱４
を介して発生する輻射熱２４がつくる上昇気流２３によ
り、窓面１７に沿って下降するコールドドラフトを和ら
げ、窓際における居住環境が大きく改善される。

【００２９】実験によれば、輻射パネルＡがない場合に
は、図３に示すような環境下で、床上１．５ｍと０．５
ｍとでは０．９℃の温度差が生じ、特に、床面付近の温
度が著しく低いのに対し、輻射パネルＡを設けた場合に
は、上記と同一環境下で、温度差は０．２℃〜０．５℃
にとどまった。

【００３０】また、快適性を表わすＰＭＶ指標は、±０
が最適、＋３が暑い、＋２が暖かい、＋１がやや暖か
い、−３が寒い、−２がすずしい、−１がややすずしい
とした場合には、輻射パネルＡがない場合のＰＭＶが−
０．９であるのに対して、輻射パネルＡがある場合には
−０．５の快適の範囲に入り、温度改善が見られる。

【００３１】図４は上記輻射パネルＡの発熱温度を予め
設定した温度に制御可能とした制御手段としての制御回
路を示し、図において、３１，３２は輻射パネルＡを構
成する２枚の面状発熱体で、これがリレースイッチ３３
を介してトランス３４の一次側コイルの両端に接続され
ている。

【００３２】また、このトランス３４の一次側コイルの
両端は、制御ボックス３５外の外部スイッチ３６を介し
て、上記リード線によって３Ｐプラグ３７に接続されて
いる。なお、この３Ｐプラグ３７の一端子は、上記面状
発熱体３１，３２を有する電熱ボード３８の接地回路に
接続されている。

【００３３】さらに、制御ボックス３５内において、３
９はトランス３４の二次側コイルに接続された整流器、
４０はこの整流器３９の出力側にリレー４１を介してコ
レクタおよびエミッタを接続したトランジスタ、４２〜
４５は抵抗、４６は可変抵抗、４７はコンデンサで、こ
れらによって直流電圧をそれぞれ分圧した基準電位を制
御用のＩＣ４８に入力するようにしてある。

【００３４】また、４９，５０は各面状発熱体３１，３
２の温度を検出するサーミスタで、これらの各出力信号
は上記ＩＣ４８に入力されるようになっている。なお、
上記リレー４１は上記リレースイッチ３３を有し、トラ
ンジスタ３９に流れる電流により付勢されて、リレース
イッチ３３をオンからオフにするように機能する。

【００３５】かかる構成になる輻射パネルＡの制御回路
では、外部スイッチ３６のオンにより、ＩＣ４８を含む
制御回路を立ち上げ、面状発熱体３１，３２にはリレー
スイッチ３３を介して電流が供給され、これらの面状発
熱体３１，３２が加熱され、輻射熱を発生する。

【００３６】この場合において、サーミスタ４９，５０
は常に面状発熱体３１，３２の発熱温度を監視してお
り、これらの温度の信号レベルが、上記抵抗４２〜４
５，可変抵抗４６，コンデンサ４７によって分圧された
所定の基準電位を超えた場合には、ＩＣ４８はトランジ
スタ４０のベース電位をローレベルにセットする。

【００３７】このため、このローレベルの電位をベース
に受けたトランジスタ４０はオンからオフとなり、リレ
ー４１を消勢することとなる。この結果、リレー４１は
リレースイッチ３３をオフにし、各面状発熱体３１，３
２に対する電流の供給を遮断する。このため、面状発熱
体３１，３２の過熱を防止でき、面状発熱体３１，３２
が次第に温度低下すると、サーミスタ４９，５０の出力
を受けてＩＣ４８は再びトランジスタ４０をオンにす
る。

【００３８】従って、トランジスタ４０に電流が流れ
て、リレー４１およびリレースイッチ３３を再びオンに
して、その面状発熱体３１，３２を温度上昇させる。そ
して、かかるリレースイッチ３３のオン，オフ動作によ
って、面状発熱体３１，３２は予め設定した設定温度
（例えば５０℃）に保たれることとなる。

【００３９】次に、図５及図６により、図１及び図２と
は異なる実施態様について説明する。図５は、本発明の
輻射パネルの概略を示す断面図であり、同図において、
図１及び図２と同じ構成については、同じ参照番号を用
いて説明を省略する。この輻射パネルＢは、居室空間側
に設けられる化粧板１８と、枠体の裏面板４″と、更に
これら化粧板１８と裏面板４″とによって挾まれるよう
に設けられた、静電容量低減手段としての不導体シート
６０と、温度分布設定手段としての伝熱板６１と、面状
発熱体１と、温度分布設定手段としての集熱板６２と、
断熱材としてのグラスウール２とからなる。なお、これ
ら不導体シート６０、伝熱板６１、面状発熱体１、集熱
板６２及びグラスウール２は、ほぼ同じ外周寸法に形成
されており、この順に化粧板１８から裏面板４″までの
間に挾まれる。

【００４０】ここで、前記化粧板１８は熱伝導率の大き
い鋼板を使用して形成し、これを以って、面状発熱体１
を表面側で保持する枠体、および居室内の仕上げ材とす
る。また、この輻射パネルＢの化粧板１８の内側所要箇
所には、予めナット６４が溶接されたボルト止め１９が
設けられており、このナット６４にボルト２０を螺着し
て、ボルト２０の先端が裏面板４″を圧着することによ
り、化粧板１８と裏面板４″とを予め一体に固着してい
る。

【００４１】また、裏面板４″の端部には、断熱材から
なる断熱エッジ６３が設けられている。したがって、化
粧板１８と裏面板４″とが、ボルト２０の先端部によっ
て、熱伝達可能に接触しているものの、この接触面積は
非常に小さく、しかも限られたものであるため、化粧板
１８の熱が裏面板４″にまで伝達して熱損失が生じるの
を防止することができる。

【００４２】更にまた、図６に示した伝熱板６１は鋼板
を用いて、伝熱板上部６１ａと伝熱板下部６１ｃとの
間、すなわち伝熱板６１の上下端のほぼ中間に、切欠き
部６１ｂを有するように形成する。更に、集熱板６２
も、伝熱板６１と同様に鋼板を用いて形成する。

【００４３】かように集熱板６２と伝熱板６１とを設け
ることによって、面状発熱体１の表面側の熱は伝熱板６
１を介して化粧板１に伝わり、一方、面状発熱体１の裏
面側の熱は、一旦、集熱板６２に吸収され、この集熱板
６２から面状発熱体１と伝熱板６１とを介して、化粧板
１に伝わる。この時、伝熱板６１の切欠き部６１ｂに対
向する化粧板１の中央部分では、集熱板６２や面状発熱
体１からの熱がこの切り欠き部６１ｂにある空気を介し
てしか伝わらないため、切欠き部６１ｂ以外の部分より
は伝熱効率が低くくなる。したがって、切欠き部６１ｂ
に対向する部分の面状発熱体１からは、他の部分よりも
多くの熱が集熱板６２に逃げ、この熱が伝熱板６１ａに
対向する化粧板１の上端部に伝わり、この化粧板１の上
端部が他の部分よりも高温となり、より有効なコールド
ドラフト防止を可能にする。

【００４４】かように形成された輻射パネルＢは、上記
輻射パネルＡと同様に、フック部材１４，１５をそれぞ
れ腰壁１１に固定した係止片１３，１３′下方の係止片
に引っ掛けて、腰壁１１に取り付ける。

【００４５】なお、輻射パネルＢには、上述以外にも、
輻射パネルＡと同様な構成の制御回路を接続することが
でき、面状発熱体は予め設定した設定温度に保つことが
できる。

【００４６】上記実施例では窓下のコールドドラフトを
改善する用途に利用する場合を示したが、室内のトイレ
や洗面所などの壁面への設置なども任意に実施可能であ
る。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明の輻射パネルによ
れば、電力を受けて発熱する面状発熱体を有し、該面状
発熱体の裏面側に添着する断熱材と、少なくとも表面側
に面状発熱体を保持する枠体とで構成したので、全体に
亘って発熱量が均一な面状発熱体が発生した熱を表面板
を介して室内へ輻射させることができ、従って、この輻
射熱によって暖められた空気の上昇気流によって、例え
ば窓面に沿って室内を流下するコールドドラフトを緩和
し、壁面付近にも快適環境を創成できるものが得られる
効果が得られる。

【００４８】また、面状発熱体自身は薄形で、グラスウ
ールなどの絶縁材および表面板間に介在して圧接保持す
る簡単な構成であるため、イニシァルコストが安く、組
立及び分解が容易で、メンテナンスおよび設置が容易に
なるという効果が得られる。

【００４９】さらに、本発明によれば、上記面状発熱体
を含む薄形の輻射パネルをフック部材などの取付手段に
よって窓下の壁面などに固定されるように構成したの
で、従来のような、冷温水配管を敷設するため多大な労
力とコストを費やしたり、イニシァルコストが高くなる
等の、施工上の問題点がなくなり、輻射パネル用のプラ
グをコンセントに差し込むだけで、所期の室内暖房環境
が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による輻射パネルを示す概略断
面図である。

【図２】図１における輻射パネルの取付構造を示す側面
図である。

【図３】図１における輻射パネルの腰壁への取付構造を
示す説明図である。

【図４】図１における輻射パネルの面状発熱体を加熱制
御する制御回路を示す回路図である。

【図５】図１とは異なる、本発明の実施例による輻射パ
ネルを示す概略断面図である。

【図６】図５の輻射パネルに使用する温度分布設定手段
としての伝熱板の平面図である。

【符号の説明】

１ 面状発熱体 ２ グラスウール（断熱材） ４ 枠体（鋼板箱） １１ 腰壁 １３ 係止片（取付手段） １４ フック部材（取付手段） １７ 窓面 ６０ 不導体（静電容量低減手段） ６１ 伝熱板（温度分布設定手段） ６２ 集熱板（温度分布設定手段） Ａ，Ｂ 輻射パネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋山 隆一 東京都港区北青山２−５−８ 株式会社 間組内 (72)発明者 橋本 信一 東京都港区北青山２−５−８ 株式会社 間組内 (72)発明者 斎藤 至正 東京都大田区上池台４丁目24番18号 株 式会社ソーワエンジニアリング内 (56)参考文献 特開 平３−55450（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−144227（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−23912（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭50−105648（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F24D 13/02 H05B 3/00 365 H05B 3/20 301

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力を受けて発熱する面状発熱体と、こ
   の面状発熱体の裏面側に添着する断熱材と、少なくとも
   裏面側に面状発熱体を保持する枠体とを備えた輻射パネ
   ルにおいて、 前記面状発熱体の表面側に金属製板を設け、この面状発
   熱体と金属製板との間に、静電容量を低減してリーク電
   流を抑制する不導体のシートを設け、該不導体のシート
   が前記面状発熱体とほぼ同じ大きさに形成されてなる輻
   射パネル。
2. 【請求項２】 電力を受けて発熱する面状発熱体と、こ
   の面状発熱体の裏面側に添着する断熱材と、少なくとも
   表面側に面状発熱体を保持する枠体とからなる輻射パネ
   ルと、この輻射パネルを室内における窓面下部の腰壁に
   固定する取付手段とを備えた壁面暖房器において、 前記表面側で面状発熱体を保持する枠体を金属製と成
   し、この面状発熱体と金属製枠体との間に、静電容量を
   低減してリーク電流を抑制する不導体のシートを設け、
   該不導体のシートが前記面状発熱体とほぼ同じ大きさに
   形成されてなる壁面暖房器。
3. 【請求項３】 電力を受けて発熱する面状発熱体と、こ
   の面状発熱体の裏面側に添着する断熱材と、少なくとも
   裏面側に面状発熱体を保持する枠体とを備えた輻射パネ
   ルにおいて、 前記面状発熱体の表面側に枠体を設け、前記面状発熱体
   と前記枠体との間に伝熱板を設け、該伝熱板は前記面状
   発熱体とほぼ同じ外周寸法に形成され、上下端のほぼ中
   間に切欠きを有することを特徴とする輻射パネル。
4. 【請求項４】 電力を受けて発熱する面状発熱体と、こ
   の面状発熱体の裏面側に添着する断熱材と、少なくとも
   表面側に面状発熱体を保持する枠体とからなる輻射パネ
   ルと、この輻射パネルを室内における窓面下部の腰壁に
   固定する取付手段とを備えた壁面暖房器において、 前記表面側で面状発熱体を保持する枠体と前記面状発熱
   体との間に伝熱板が設けられ、該伝熱板は前記面状発熱
   体とほぼ同じ外周寸法に形成され、上下端のほぼ中間に
   切欠きを有することを特徴とする壁面暖房器。