JP4202629B2 - パネル式ラジエーター - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭用、体育館等の室内の輻射式暖房に使用されるパネル式ラジエーター、特にヒートパイプ原理に基づいて加熱源から熱放射部への熱輸送を効率的に行うことのできる熱源と一体になった小型のパネル式ラジエーターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の温水式又は蒸気式パネルヒーターは、暖房用等のパネルとは別に大型のボイラー熱源部が設置されており、そこから循環ポンプ等でパイプを通じ加熱蒸気や熱水等を循環させてパネルを加熱する方法が主であった。
このようなヒーターは熱源と暖房用等の放熱板との間の配管が長いので放熱ロスが大きいという問題があり、常時（２４時間）各部屋や廊下等を一括して暖房するような老人ホームや大病院では比較的効率的であるが、小規模な暖房には不向きであるという欠点があった。
【０００３】
また、このような加熱蒸気や熱水等を循環させてパネルを加熱する方法は高い気密・液密性を必要とし、ボイラー熱源部と配管、配管の主管と枝管、さらには配管と各放熱板としてのパネルとの間のシールが厳密に行われている必要があった。
例えば、このようなシールの一部に欠陥があると、そこから水蒸気等が漏れ出し、この修理のために関連する配管全部を一時的に停止しなければならないという問題があった。このような修理があると、たとえ大型の施設をもつ病院等でも、冬季間では深刻な暖房危機に陥ることもある。
また、パネルの接続台数が多くなると熱源としてのボイラーも大型化し、設備費、運転費ともにコスト高になるという問題があった。
【０００４】
しかし、このような温水等の熱媒体を使用するパネルヒーターは、強制的な空気攪拌を行うことなく、対流によって穏やかな暖房を行うことができ、またポータブル灯油燃焼暖房器のように直接燃焼排ガス（炭酸ガス）を放出しないので、空気を汚さず衛生的であるという優れた利点がある。
このため、どのような場所でも比較的手軽に設置できるより小型の熱媒体加熱式パネルヒーターが望まれているが、残念ながら効率の良いパネル式ラジエーターがないというのが現状である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点に鑑み、ヒートパイプ原理を利用し加熱源から熱放射部への熱輸送を効率的に行うことのできる熱源と一体になった小型のパネル式ラジエーターを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、パネル式ラジエーターの構造を改善することにより、ヒートパイプ原理を利用したより効率的なパネル式ラジエーターが得られ、従来の問題を解決できるとの知見と得た。
本発明は、この知見に基づき、
１．横長の放熱用パネル本体とその下部に燃焼部及び熱交換部を有する横長の蒸気発生部を備え、放熱用パネル本体と蒸気発生部はそれぞれ長さ方向の端部近傍位置において、左右の蒸気導入管により結合しており、蒸気発生部及びパネル本体を減圧にすることによりヒートパイプを構成するパネル式ラジエーターにおいて、蒸気発生部の上部に位置する左右の蒸気導入管の一方を放熱用パネル本体の下端に結合させるとともに、他方を放熱用パネル本体の上端に結合させ、かつ前記燃焼部を前記横長の蒸気発生部の一端に設けて、該蒸気発生部に熱勾配による圧力差を形成するとともに、該蒸気発生部の高温側を放熱用パネル本体の上端に結合した蒸気導入管に結合することを特徴とするパネル式ラジエーター
２．放熱用パネル本体が、両端が連通する複数の管状のパネル板から構成されていることを特徴とする上記１記載のパネル式ラジエーター
３．放熱用パネル本体が前後１対のパネル板から構成されていることを特徴とする上記１又は２記載のパネル式ラジエーター
４．前後１対のパネル板の間に放熱用フィンを備えていることを特徴とする上記３記載のパネル式ラジエーター
５．放熱用パネル本体の前後に放熱用フィンを備えていることを特徴とする上記１〜４のいずれかに記載のパネル式ラジエーター、を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の一例を図に基づいて説明する。図１は本発明のパネル式ラジエーター概略を示す斜視図であり、また図２は図１のＩ−Ｉ方向の断面図、図３（なお、この図は「参考図」である。以下同様とする。）は、図１のＩＩ−ＩＩ方向の断面図である。
本発明のパネル式ラジエーターは、下部に燃焼部２及び熱交換部３を有する矩形（横長）の蒸気発生部４を備え、放熱用パネル本体１と一体になったコンパクトな構造を有している。そしてこのパネル式ラジエーターは、従来のような他のボイラー熱源部や配管を必要としないという特長を有する。
矩形の蒸気発生部４は、図１に示すように放熱用パネル本体１とほぼ平行に横に長く延びた筐体とし、この中に作動流体を導入する。蒸気発生部４及び放熱用パネルをこのように横長にすることによって、コンパクトなラジエーターとすることができる。
必要に応じて、この作動流体に腐食防止剤又は凍結防止剤を添加することができる。作動流体の材料には特に制限はなく、従来の作動流体を使用できる。性質が良く知られている水の使用が一般的であるが、カルキ成分が少ないものが望ましい。
【０００８】
燃焼部２は蒸気発生部４に内蔵させる構造にしてもよいし、該蒸気発生部４と別体にしてもよいが、内蔵させた場合にはパネル式ラジエーターをよりコンパクトにできるという利点がある。この燃焼部２はこの形状に特に制限される必要はなく、従来の加熱装置を使用することもできる。
蒸気発生部４内に加熱管を配置し、作動流体を加熱し熱交換部３とする。図では加熱管をＵ字形にし、排気ガスの方向を逆方向に戻すような構造にしているが、この構造も特に制限されるものではなく、効率的に作動流体を加熱できるものであれば公知の構造を使用しても良い。例えば、直管状の燃焼加熱方式を採用しても良い。
【０００９】
矩形の蒸気発生部４の上端に結合する左右の導入管５、６により放熱用パネル本体１の蒸気導入部に結合する。放熱用パネル本体１の左右には蒸気導入ヘッダー７を備えている。
蒸気発生部４及びパネル本体１内を真空引きし、減圧にすることによりヒートパイプを構成する。蒸気発生部４の燃焼部で加熱された作動流体は蒸気となり、蒸気導入管５、６を通じて蒸気導入ヘッダー７に導入され、そこからさらにパネル本体１に広がって放熱する構造となっている。
パネル本体１は、通常両端が連通する複数の管状のパネル板から構成されているが、各管状のパネル板の断面は、細長（扁平な）の楕円形状とする。しかし、この各管状のパネル板の断面は、特にこのような形に限定する必要はないが、上記の形状は本パネル式ラジエーターをコンパクトとし、効率のよい放熱ができる利点がある。
【００１０】
燃焼部２においてバーナー等の燃焼により発生した高温の燃焼ガスは熱交換部３で作動流体と熱交換し、作動流体の蒸気を発生する。ここで発生した蒸気は前記導入管５、６を通じて蒸気導入ヘッダー７に導入され、さらにパネル本体１に広がるが、ここで作動流体が凝縮し蒸発潜熱を放出して復液する。
このときパネル本体１に発生する復液による減圧と蒸気発生部２の蒸発による増圧により、蒸気は引き続きパネル本体１に導入される。
図１及び図３に示すように、蒸気発生部４の左右の蒸気導入管５、６が放熱用パネル本体１すなわち蒸気導入ヘッダーの下端に結合しているが、パネル本体１で復液した作動流体は、通常この導入管５、６を通じて蒸気発生部２に戻る。
【００１１】
図１に示すように、燃焼部２が矩形（直方体）の蒸気発生部の一端に設けられた場合には、図１又は図３で示す高温部が蒸気発生部４の左側になり、燃焼部２よりもやや遠方となる右側が比較的低温部となるが、これによって該蒸気発生部に熱勾配による圧力差が形成される。
したがって、導入管５側が蒸気の主たる導入部となり、他方導入管６側が主として復液側となる。これにより、蒸気の導入と復液の効率が増大し、パネル本体１への蒸気の導入が加速化しかつ均一化する。
したがって、蒸気発生部４が横に長く延びた矩形の筐体（直方体）であり、その両端近傍の左右の導入管５、６が放熱用パネル本体１すなわち蒸気導入ヘッダーの左右の下端に結合している構造は、効率のよい熱交換すなわち放熱を行う上で重要な意味を有する。
なお、上記の構造において、左右の導入管が解放されているので、少量ながら、いずれも蒸気の導入部及び復液部となり得る。
【００１２】
さらに、図４に示すように、蒸気発生部の左右の導入管５、６の一方が放熱用パネル本体１の下端に結合し、他方すなわち高温部の蒸気発生部４側の蒸気導入ヘッダー７をパネル本体１の上端に結合する構造とすることもできる。
この場合、導入管５の蒸気導入ヘッダー７からパネル本体１の上に高温の上記が導入され、パネル本体１に上記が行き渡り、作動流体が凝縮し蒸発潜熱を放出して復液した後、導入管６側が主たる復液側となり、蒸気の導入と復液の効率が増大し、パネル本体１への蒸気の導入がより加速化しかつ均一化するという著しい特長を有する。
【００１３】
放熱用パネル本体１には、前後１対又は複数のパネル板とすることもできる。このパネル板の設置はパネル式ラジエーター容量と暖房能力の規模に応じで設計変更が可能である。
また、前後パネル板の間又は複数のパネルの間に、さらにはパネル板の前後に放熱用フィンを設けることができる。この形状もパネル式ラジエーター容量と暖房能力の規模に応じで設計変更が可能である。
一対の前後パネル板の間に放熱用フィンを設けた場合には、パネル式ラジエーターをよりコンパクトにできるという利点がある。
【００１４】
【発明の効果】
本発明のパネル式ラジエーターは、燃焼部と熱交換部を内包した蒸気発生部とパネル本体とが配管等を介せずに直接結合し、これ自体が独立したラジエーターを構成するものであり、従来の温水又は蒸気の循環による暖房装置に比べて、設備コストが低くなりかつ熱交換効率が著しく向上するという特長がある。
また、パネル式ラジエーターが小型化し、暖房装置の交換や設置が極めて容易となり、しかも安全性が高いパネル式ラジエーターを得ることができる。
さらに、蒸気発生部を横に長く延びた矩形の筐体（直方体）とし、その両端近傍の左右の導入管を放熱用パネル本体すなわち蒸気導入ヘッダーの左右の下端に、又は一方を上端に結合する構造とすることにより、一方の導入管を蒸気の主たる導入部とし、他方の導入管を主たる復液側として蒸気の導入と復液の効率が増大させ、パネル本体への蒸気の導入をより加速化しかつ均一化するという、パネル式ラジエーターの効率をより高めることができる著しい特長を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパネル式ラジエーター概略を示す斜視図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ方向の断面図である。
【図３】図１のII−II方向の断面図である。
【図４】蒸気発生部の左右の導入管の一方が放熱用パネル本体の下端に結合し、他方がパネル本体の上端に結合する構造の、本発明の他の例を示すパネル式ラジエーターの断面図である。
【符号の説明】
１：パネル本体
２：燃焼部
３：熱交換部
４：蒸気発生部
５、６：導入管
７：蒸気導入ヘッダー

Claims (5)

1. 横長の放熱用パネル本体とその下部に燃焼部及び熱交換部を有する横長の蒸気発生部を備え、放熱用パネル本体と蒸気発生部はそれぞれ長さ方向の端部近傍位置において、左右の蒸気導入管により結合しており、蒸気発生部及びパネル本体を減圧にすることによりヒートパイプを構成するパネル式ラジエーターにおいて、蒸気発生部の上部に位置する左右の蒸気導入管の一方を放熱用パネル本体の下端に結合させるとともに、他方を放熱用パネル本体の上端に結合させ、かつ前記燃焼部を前記横長の蒸気発生部の一端に設けて、該蒸気発生部に熱勾配による圧力差を形成するとともに、該蒸気発生部の高温側を放熱用パネル本体の上端に結合した蒸気導入管に結合することを特徴とするパネル式ラジエーター。
2. 放熱用パネル本体が、両端が連通する複数の管状のパネル板から構成されていることを特徴とする請求項１記載のパネル式ラジエーター
3. 放熱用パネル本体が前後１対のパネル板から構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のパネル式ラジエーター
4. 前後１対のパネル板の間に放熱用フィンを備えていることを特徴とする請求項３記載のパネル式ラジエーター
5. 放熱用パネル本体の前後に放熱用フィンを備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のパネル式ラジエーター

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