JP4803120B2

JP4803120B2 - 冷暖房用放熱パネル

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Publication number: JP4803120B2
Application number: JP2007157319A
Authority: JP
Inventors: 毅久家
Original assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Current assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Priority date: 2007-06-14
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2027-06-14
Also published as: JP2008309395A

Description

本発明は、冷暖房用放熱パネルに関するものであり、詳しくは、内部の通水管に温水や冷水を循環させて温熱や冷熱を放出する放熱パネルであって、例えば床下地の上に敷設され且つ上面にフローリング等の床仕上材が配置され、温水を循環させて床暖房を行う冷暖房用放熱パネルに関するものである。

床暖房の施工においては、フローリング等の床仕上材の下地として、予め通水管を埋設した可撓性を有する薄板状の放熱パネルが使用される。放熱パネルの例としては、長方形にプレス形成され且つ表側に配管溝が彫り込まれた薄板状の発泡樹脂成形体（マット板）と、発泡樹脂成形体の配管溝に配置された通水管（放熱管）と、発泡樹脂成形体の表側表面に貼着された熱拡散用の放熱シート（金属箔）とを備え、ボイラーから供給された温水を通水管に循環させ、通水管から放出される温水の熱を放熱シートを介して床仕上材全体に供給する様にした「床暖房マット」が知られている。斯かるマットは、軽量な発泡樹脂成形体に予め通水管が配置されているため、取扱いに優れ、簡単に敷設することが出来る（特許文献１）。

また、上記の様な床暖房マットにおいては、マットの大きさ（平面面積）が大きくなるに従い、通水管が長くなり、通水管の循環路を１系統設けただけでは圧力損失が大きく、均等に放熱できないため、マットの大きさに応じて通水管の循環路が複数組設けられている。なお、床暖房マットの通水管は、温水が行来する一対の連絡配管によってボイラーと接続されるが、各循環路に対して均一に温水を供給し、循環後の温度降下した温水を各循環路から均等に回収するため、各循環路の末端、換言すれば、各通水管の端部は、１つの流路を複数に分岐し且つ複数の流路を１つに集約する所謂クロスヘッダーと称するヘッダーを介して連絡配管に接続される。

特開２００６−２２６６０４号公報

ところで、昨今、建物やその設備の省エネルギー化が種々提唱される中、放熱パネルによる床暖房や壁・天井を利用した冷房についても、一層の省エネルギー化が要望されている。放熱パネルにおいて省エネルギー化を図るには、放熱パネルの基本性能、すなわち、出力（パネル上面への放熱量）及び上面放熱効率（パネル上下面への全放熱量に対する上面への放熱量の比率）を同時に向上させる必要がある。更に、床仕上材の敷設に要する手間を軽減し、施工性を高めることも必要である。また、放熱パネルにおいては、一層の普及を図るため、性能の向上に併せて製造コストの低減も重要である。

本発明は、放熱パネルの基本性能を更に向上させるべく種々検討の結果なされたものであり、その目的は、出力および放熱効率を一層高めることが出来、施工性に優れ、しかも、構造を複雑化することなく、製造コストを更に低減し得る冷暖房用放熱パネルを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明においては、温水または冷水の循環路を構成する通水管の配置パターンとして特定の配列ピッチで通水管が平行に配列されたパターンを採用することにより、通水管における圧力損失を小さくして流れる温水または冷水の平均温度をより高い温度または低い温度に維持し、単位面積当たりで放出し得る温熱または冷熱がより大きくなる様にした。しかも、根太状部材の配列ピッチを標準的なピッチに設定し且つ根太状部材の両側の通水管の配列ピッチを上記の配列ピッチよりも大きな特定のピッチに設定することにより、根太状部材における出力を低減することなく、床仕上材敷設における施工性を高める様にした。

すなわち、本発明の要旨は、断熱材としての薄板状の発泡樹脂成形体と、当該発泡樹脂成形体の表側にその一部が露出する様に埋設された通水管と、前記発泡樹脂成形体にその上下面が露出する様に埋設された床仕上材固定用の複数本の根太状部材と、前記発泡樹脂成形体の表側の表面に貼設された熱拡散用の放熱シートとから成り、かつ、前記通水管によって温水または冷水の循環路が複数組構成された冷暖房用の放熱パネルであって、前記根太状部材と平行に前記通水管が複数列配列された根太状部材と通水管の配置パターンを備え、前記根太状部材の配列ピッチが３００〜３０５ｍｍに設定され、前記通水管の配列ピッチが前記根太状部材の両側で５５〜９０ｍｍに設定され且つ前記根太状部材の両側以外の部位で３０〜５５ｍｍに設定されており、６０℃の温水を循環させた場合の上面放熱量が１５０Ｗ／ｍ ^２以上、４５℃の温水を循環させた場合の上面放熱量が９０Ｗ／ｍ ^２以上であることを特徴とする冷暖房用放熱パネルに存する。

本発明の冷暖房用放熱パネルによれば、循環路を構成する通水管が特定の配列ピッチで平行に複数列配列された通水管の配置パターンを備えており、例えば床暖房に適用した場合、通水管における温水の圧力損失が小さく、流れる温水の平均温度をより高い温度に維持できるため、出力および放熱効率を一層高めることが出来る。しかも、標準的な配列ピッチで配列された根太状部材の配置パターンを備え且つ根太状部材の両側の通水管の配列ピッチが上記の通水管の配列ピッチよりも大きな特定のピッチに設定されており、根太状部材の幅を十分に確保でき且つ従来の規格の床仕上材をそのまま敷設することが出来、敷設の際に床仕上材の敷設位置のズレや釘打ち位置のズレを根太状部材の幅内で吸収することが出来るため、施工性をより高めることが出来る。上記の構造の冷暖房用放熱パネルは、壁や天井に利用することが出来、また、温水に代えて冷水を循環させることにより、冷房用としても使用でき、その場合も暖房用の場合と同様に冷熱の出力および放熱効率を高めることが出来る。その結果、本発明の冷暖房用放熱パネルによれば、省エネルギー化に一層貢献することが出来る。

本発明に係る冷暖房用放熱パネルの実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る冷暖房用放熱パネルの一例を示す平面図である。図２は、本発明に係る冷暖房用放熱パネルの内部構造を部分的に示す図であり、図１のＡ−Ａ線に沿って破断した縦断面図である。図３は、本発明の冷暖房用放熱パネルにおける通水管周りの内部構造を部分的に示す縦断面図である。図４は、本発明の冷暖房用放熱パネルに対する床仕上材の敷設方法を示す斜視図である。図５は、本発明の冷暖房用放熱パネルにおける通水管の配置パターンの一部を示す図であり、根太状部材に対する通水管の迂回部分の平面図および一部破断の斜視図である。図６は、本発明の冷暖房用放熱パネルにおける通水管の埋設状態および通水管と熱拡散用の放熱シートの接触状態を示す縦断面図である。図７は、本発明の冷暖房用放熱パネルにおいて基材の発泡樹脂成形体に肉抜きをした例を示す縦断面図である。図８は、本発明の冷暖房用放熱パネルに付設されるヘッダーの例を示す平面図であり、また、図９は、本発明の冷暖房用放熱パネルに付設されるヘッダーの他の例を示す平面図ある。図１０は、冷暖房用放熱パネルの出力と放熱効率を測定方法を示す主要機材の側面図である。なお、本発明は、その趣旨を越えない限り、以下の実施形態に限定されるものではない。また、以下の説明では、冷暖房用放熱パネルを「放熱パネル」と略記する。

本発明の放熱パネルは、放熱効率に優れ且つ高出力のパネルであり、床、壁、天井に機能下地材として敷設することが出来る。そして、温水を循環させることにより暖房用として使用され、また、冷水を循環させることにより冷房用として使用される。本発明において、放熱パネルの放熱効率とは、放熱パネル上下面への温熱または冷熱の総放熱量に対する放熱パネル上面への放熱量の割合を言う。また、放熱パネルの出力とは、放熱パネルの単位面積当たりの上面側への温熱または冷熱の放熱量を言う。以下、本発明の実施形態として、床暖房に適用する場合の一形態を例に挙げて説明する。

図中に符号（１）で示す本発明の放熱パネルは、ベニヤ等の構造用合板やパーティクルボード、あるいは、コンクリートスラブ等から成る床下地の上に敷設され且つ上面にフローリング等の床仕上材（７１）が配置され、内部に温水を循環させる床暖房用の下地材である。床仕上材（フローリング）（図４に符号（７１）で例示する仕上材）としては、通常、マトア、チーク、オーク、ナラ、サクラ、ヒノキ、メープル、ウリン等の各種天然木材を少なくとも表面に使用した所謂フローリングが使用される。

本発明の放熱パネル（１）は、図１に示す様に、施工性の観点から、通常は平面形状を方形（正方形または長方形）に形成される。放熱パネル（１）は、設置場所を考慮して種々の大きさに設計できるが、居室床の寸法設計に対応するため、通常は、一辺の長さ（幅）を５００〜４０００ｍｍ程度、他の一辺の長さ（長さ）を５００〜４０００ｍｍ程度、厚さを７〜２０ｍｍ程度に設定される。そして、後述する特定のヘッダー（流体分岐ブロック）（１４）を使用して複数の循環路を構成する観点から、平面面積が０．５〜１２ｍ^２に設計される。因に、図１は、幅が２９８５ｍｍ、長さが２４２４ｍｍの放熱パネル（１）を例示したものである。なお、放熱パネル（１）は、敷設する床の広さによっては複数枚使用される。

本発明の放熱パネル（１）は、図１及び図２に示す様に、断熱材としての薄板状の発泡樹脂成形体（２２）と、当該発泡樹脂成形体の表側にその一部が露出する様に埋設された通水管（１３）と、発泡樹脂成形体（２２）にその上下面が露出する様に埋設された床仕上材固定用の複数本の根太状部材（１２）と、発泡樹脂成形体（２２）の表側の表面に貼設された熱拡散用の放熱シート（２１）とから構成され、かつ、当該放熱パネル（１）においては、通水管（１３）によって温水の循環路が複数組構成される。

発泡樹脂成形体（２２）としては、硬質ポリウレタン発泡体、硬質ポリエチレン発泡体、硬質ポリプロピレン発泡体、ポリスチレン発泡体、フェノール樹脂発泡体、硬質ポリ塩化ビニル発泡体、ポリメチルメタクリレート発泡体、ポリカーボネート発泡体、ポリフェニレンオキサイド発泡体、ポリスチレンとポリエチレン混合物の発泡体などが挙げられる。中でも、硬質ポリプロピレン発泡体、硬質ポリウレタン発泡体、ポリスチレン発泡体などが好適である。

発泡樹脂成形体（２２）は、通常、平面形状が細長の長方形に形成された小片を放熱パネル（１）の幅に沿わせ且つ放熱パネル（１）の長さ方向に多数配列して構成される。発泡樹脂成形体（２２）の各小片の長さ及び厚さは、各々、放熱パネル（１）の上記の幅および厚さに応じて設計され、各小片の幅（放熱パネル（１）の長さの方向に沿った小片の短辺の長さ）は、１２０〜６００ｍｍ程度とされる。なお、発泡樹脂成形体（２２）の下面には、遮音材として不織布などが貼設されてもよい。また、図１に示す様に、発泡樹脂成形体（２２）は、放熱パネル（１）を折畳み構造に構成するために分断されていてもよい。

更に、図７に示す様に、発泡樹脂成形体（２２）の裏面には、コストダウンを図るため、後述する根太状部材（１２）の長さ方向と平行に凹溝が複数設けられていてもよい。斯かる凹溝の幅（ｆ）は５ｍｍ以上３０ｍｍ以下とされ、凹溝の深さ（ｇ）は２ｍｍ以上７ｍｍ以下とされる。凹溝の幅（ｆ）が５ｍｍ未満、深さ（ｇ）が２ｍｍ未満では、コストダウンの効果が殆どなく、また、凹溝の幅（ｆ）が３０ｍｍを超えたり、凹溝の深さ（ｇ）が７ｍｍを超えた場合には、放熱パネル（１）の強度が極端に低下し、敷設作業において歩行などにより凹みが生じたり、防音床を敷設した場合などに床上から歪みが生じる。上記の様な凹溝を設けた場合には、基材としての発泡樹脂成形体（２２）の製造において原料を削減することが出来、コストダウンに寄与できる。なお、上記の凹溝が設けられた放熱パネル（１）の性能を後述する方法によって測定した結果、凹溝による出力と放熱効率の低下は見られなかった。

図１及び図２に示す様に、通常、発泡樹脂成形体（２２）には、放熱パネル（１）の幅に沿って根太状部材（小根太）（１２）が所定の間隔で埋設された状態に配置される。すなわち、発泡樹脂成形体（２２）の各小片と平行かつ並列に所定の間隔で根太状部材（１２）が配置される。根太状部材（１２）は、床下地が木質系の場合にビスや釘（７２）を使用して当該放熱パネル（１）を固定すると共に、上方から加わる鉛直荷重を支持するための小割り状の部材であり、スギ、サクラ、ヒノキ、ラワン及び合板などの木材、または、樹脂の硬質発泡材で構成される。根太状部材（１２）の長さ及び厚さは、各々、放熱パネル（１）の上記の幅および厚さに応じて設計され、本発明において、根太状部材（１２）の幅は、施工性の観点から４０〜５０ｍｍ程度が好適である。

通水管（１３）は、図３に示す様に、通常、発泡樹脂成形体（２２）の表面に形成された溝（６１）を利用し、後述する放熱シート（２１）に接触する状態に発泡樹脂成形体（２２）に埋設される。通水管（１３）としては、架橋ポリエチレン管、ポリブテン管、ポリプロピレン管、ポリエチレン管、銅管の他、周面に金属線を埋設した樹脂管などが使用でき、一般的には、架橋ポリエチレン管、ポリブテン管が使用される。

本発明においては、通水管（１３）における圧力損失を小さくして流れる温水の平均温度をより高い温度に維持するため、通水管（１３）の大きさは、外径が通常は４〜１０mm、好ましくは５〜８ｍｍ、内径が通常は４〜７mm、好ましくは５〜６mmとされる。通水管（１３）の大きさを規定する理由は次の通りである。すなわち、通水管（１３）の内径が４ｍｍ未満の場合は、通水管（１３）での圧力損失が大きくなりすぎて十分な通水量を確保できなくなり、床仕上材（７１）を加温するのに必要な熱量が不足する。一方、通水管（１３）の内径が７ｍｍを超えた場合は、通水管（１３）を収めるために発泡樹脂成形体（２２）の厚さが厚くなり、放熱パネル（１）周辺に使用するダミー合板の厚みが厚くなることで汎用性が失われたり、施工コストが高くなる他、既存の床へ適用が困難になる。しかも、系内の保有水量が大きくなるため、熱源装置側のタンクも大型化する。その結果、製造コスト、設備コストが増大すると言う問題も生じる。

図１に示す様に、放熱パネル（１）の１つの縁部には、切込みによって構成されたヘッダー取付部（１６）が備えられており、上記の通水管（１３）は、ヘッダー取付部（１６）に取り付けられた温水分配回収用のヘッダー（流体分岐ブロック）（１４）に繋ぎ込まれ、複数系統（複数回路）、例えば図示する様な６系統の温水循環路を構成する様になされている。上記の様に、循環路を複数組構成することにより、各系統における温水の温度低下を少なくしてパネル全体で均一に放熱し且つ出力を高めることが出来る。

通水管（１３）は、通常、放熱パネル（１）の幅方向に沿って直線状に配置され且つ幅方向の両端側、すなわち、放熱パネル（１）の長さ方向に沿った縁部、ならびに、放熱パネル（１）の幅の中央部で折り返す様に配置される。換言すれば、放熱パネル（１）は、直線状に配置した通水管（１３）の列が平行に複数配列された通水管の配置パターンを備えている。そして、本発明においては、放熱パネル（１）の単位面積当たりの通水管（１３）の合計敷設長さを十分に確保し、単位面積当たりの放熱量をより大きくするため、通水管（１３）の列の配列ピッチが根太状部材（１２）の両側で５５〜９０ｍｍに設定され且つ根太状部材（１２）の両側以外の部位で３０〜５５ｍｍに設定される。

通水管（１３）の配列ピッチを上記の範囲に規定する理由は次の通りである。すなわち、根太状部材（１２）の両側の配管ピッチが５５ｍｍ未満の場合には、４０〜５０ｍｍ必要とされる根太状部材（１２）の幅を十分に確保できなくなり、例えば図４に示す様に床仕上材（７１）を敷設する際に、その敷設位置の僅かなズレにより釘打ち仮固定することが出来ず、また、接着剤（７３）による根太状部材（１２）と床仕上材（７１）の接着効果を十分に発揮できず、固定不良となる可能性が高く、施工後の音鳴りや不陸等の原因となる。更に、根太状部材（１２）の幅を十分に確保できない場合は、近傍の通水管（１３）に誤って釘（７２）を打ち込んでしまう可能性が高くなり、漏水の原因となる。一方、根太状部材（１２）の両側の配管ピッチが９０ｍｍを超えた場合には、出力が著しく低下する。

また、根太状部材（１２）の両側以外の部位の通水管（１３）の配管ピッチが３０ｍｍ未満の場合には、放熱パネル（１）単位面積当たりの通水管（１３）の長さが長くなり過ぎて製造コストが高くなる。しかも、通水管（１３）の長さが長くなることによって圧力損失が大きくなる。一方、上記の部位の通水管（１３）の配列ピッチが５５ｍｍを超えた場合には、単位面積当たりの通水管（１３）の長さが短くなるため、上面側への十分な放熱量が得られないという問題が生じる。

因に、図１２に示す様に、従来の放熱パネルにおける通水管の配列ピッチ（ｃ）は、根太状部材の両側とそれ以外部位とで概ね等しく設定されている。これに対し、図２に示す様に、本発明の放熱パネル（１）においては、根太状部材（１２）の両側の通水管（１３）の配列ピッチ（ａ）が、根太状部材（１２）の両側以外の部位の通水管（１３）の配列ピッチ（ｂ）よりも大きく設定されている。なお、配列ピッチ（ｂ）は、必ずしも一定である必要はなく、前述の範囲内で概ね一定であればよい。

また、本発明の放熱パネル（１）においては、当該放熱パネルを平面視した場合の単位面積当たりの通水管（１３）の合計敷設長さは、通常１５〜３０ｍ／ｍ^２、好ましくは１９〜２７ｍ／ｍ^２である。上記の敷設長さを規定する理由は次の通りである。すなわち、敷設長さが１５ｍ／ｍ^２未満の場合は、床仕上材（７１）を加温するのに必要な熱量が不足する。一方、敷設長さが３０ｍ／ｍ^２を超えた場合は、通水管（１３）における圧力損失が増加し、また、製造コストが増大する。

更に、本発明の放熱パネル（１）においては、出力を高めるため、１つの循環路を構成する通水管（１３）の全長は、通常３〜４０ｍ、好ましくは１０〜３５ｍである。上記の様に通水管（１３）の全長を規定する理由は次の通りである。すなわち、通水管（１３）の全長が４０ｍを超えた場合は、当該通水管における温水の温度降下が大きいため、均一な加熱が難しくなり且つ放出熱量が小さくなる傾向にある。一方、通水管（１３）の全長が３ｍ未満の場合は、全体として十分な放熱量を得るためにより多数の循環路（回路）を構成しなければならず、製造コストが増大する傾向にある。

更に、本発明の好ましい態様においては、放熱パネル（１）の上面側への出力を高め且つ上面側への放熱効率を高めるため、図３に示す様に、通水管（１３）の少なくとも一部分は、その長さ方向に直交する断面がＵ字状に形成され且つその上端縁に鍔が付設された樋状の伝熱部材（１５）に収容され、そして、通水管（１３）は、前述の通り、発泡樹脂成形体（２２）の表側に形成された溝（６１）に伝熱部材（１５）と共に埋設される。伝熱部材（１５）は金属箔から成り、通常は厚さが約１０〜５００μｍ、好ましくは５０〜１５０μｍのアルミニウム（又はアルミニウム合金）の箔によって構成される。

すなわち、発泡樹脂成形体（２２）の表側には、前述した様に通水管埋設用の溝（６１）が形成されており、溝（６１）には、上記の樋状の伝熱部材（１５）が挿入され、通水管（１３）の少なくとも一部分は、伝熱部材（１５）に収容されて溝（６１）に埋設されている（図１参照）。上記の様な伝熱部材（１５）を配置した場合には、通水管（１３）から放出される熱を後述する放熱シート（２１）へ効率的に伝達でき、放熱パネル（１）上面側への放熱効率を高めることが出来る。

また、図１に示す様に、上記の根太状部材（１２）は、平面形状が方形の放熱パネル（１）の幅方向の中央部で分断された形態、または、放熱パネル（１）の幅方向の両端部に達しない形態で当該放熱パネルの幅方向に沿って配置されており、各通水管（１３）は、根太状部材（１２）の分断された部位または根太状部材（１２）が放熱パネル（１）の両端部に達していない部位において根太状部材（１２）を迂回する様に配置される。その場合、迂回部分においては、前述の樋状の伝熱部材（１５）を挿入するのが実質的に難しい。換言すれば、伝熱部材（１５）は、スリットを入れて通水管（１３）の曲がり形状に倣って加工することも出来るが、この様な加工は、コストが高くなる等の問題から実用的ではない。しかしながら、上記の迂回部分において通水管（１３）を発泡樹脂成形体（２２）に直接配置した場合、上面側への放熱効率が他の部分に比較して低くなり、温度ムラを生じる虞がある。

そこで、図５に示す様に、本発明では、根太状部材（１２）を迂回する部位における通水管（１３）の配列ピッチ（ｄ）は、当該通水管の内径＋５ｍｍ以上、内径＋１０ｍｍ以下とされる。すなわち、通水管（１３）の配置においては、通水管内径＋５ｍｍ≦配列ピッチ（ｄ）≦通水管内径＋１０ｍｍに設定される。迂回部分で通水管（１３）を上記の様に配置した場合には、伝熱部材（１５）が敷設された部位と比較しても、例えば放熱パネル（１）の端部の３００ｍｍ×３００ｍｍの方形面内での平均温度のムラを実使用上問題ないレベルに抑えることが出来る。因に、図１１に示す従来の放熱パネルの様に、外周部に小さな根太状部材（４１）が配置されている場合には、根太状部材（４１）を迂回する部分において通水管が複雑に湾曲し、湾曲部分で配列ピッチが大きく変化するため、温度ムラが生じ易くなる。

また、図２及び図３に示す様に、発泡樹脂成形体（２２）及び根太状部材（１２）の表面、すなわち、放熱パネル（１）の表面には、通水管（１３）の温水の熱を床仕上材（７１）側に伝える放熱シート（２１）が配置される。放熱シート（２１）は、厚さが通常１０μｍ〜２００μｍ、好ましくは３０μｍ〜１００μｍで且つ熱伝導性に優れた可撓性のフィルム又はシート、例えば、アルミニウム箔、錫箔、銅箔、ステンレス鋼箔などの金属箔、金属製の織布や不織布、樹脂フィルム又は樹脂シート、あるいは、これらを組合せた積層シート等から構成される。中でも、製造の容易さやコストの点から、アルミニウムシート（又はフィルム若しくは箔）が好ましく、上面への放熱効率の点から、アルミニウムシートの厚さは４０μｍ以上が好ましい。

放熱シート（２１）は、通常、発泡樹脂成形体（２２）及び根太状部材（１２）の表面に対して接着材によって貼着される。接着材としては、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・グリシジルアクリレート共重合体、エチレン・無水マレイン酸共重合体、ポリエチレンのアクリル酸グラフト共重合体、ポリエチレンの無水マレイン酸グラフト共重合体などの熱可塑性樹脂、あるいは、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂から成る接着剤または接着剤フイルムが挙げられる。上記の発泡樹脂成形体（２２）と根太状部材（１２）は、これらの表面に貼設された放熱シート（２１）によって一体化されている。なお、一体化されるに十分な強度を有していれば、特に前述の接着材に限定されるものではない。

更に、熱拡散用の放熱シート（２１）は、図６に示す様に、通水管（１３）の外周面の１５％以上に接触しているのが好ましい。すなわち、通水管（１３）を断面視した場合、通水管（１３）の外周面と放熱シート（２１）との接触部分が符号（ｅ゜）で示す角度の円弧とすると、角度ｅ゜が５０゜以上となる様に設計される。放熱シート（２１）に対して上記の様に接触する状態に通水管（１３）を配置する場合、基材である発泡樹脂成形体（２２）に刻む溝（６１）の深さは、通水管（１３）の外径＋伝熱部材（１５）の厚さ−突出量（ｈ）とされ、突出量（ｈ）は、０．２〜０．７ｍｍ程度とされる。突出量（ｈ）を上記の範囲に設定する理由は次の通りである。すなわち、突出量（ｈ）が０．２ｍｍ未満の場合には、通水管（１３）と放熱シート（２１）との接触面積が小さくなり、放熱パネル上面の放熱量が不足する。一方、突出量（ｈ）が０．７ｍｍを超えた場合には、通水管（１３）の浮き上がりや、床仕上材を敷設する際に段差の原因となる。

また、本発明の放熱パネル（１）には、熱交換器（図示省略）から供給された温水をパネル内の各循環路に分配し且つこれら循環路を循環した温水を集約して熱交換器に戻すヘッダー（１４）が付設されている。すなわち、放熱パネル（１）においては、図８に示す構造のヘッダー（１４）を使用することにより、例えば６組または８組の循環路（通水管（１３）で構成される回路）に温水を均等に循環させ且つ圧力損失を低減することが出来る。

ヘッダー（１４）には、熱交換器から伸長された往き及び戻りの一対の連絡配管（図示省略）を接続するための一対の直管状の配管連結口（８４）と、各循環路を構成する各通水管（１３）の両端を接続するための６組（１２本）又は８組（１６本）の直管状の通水管連結口（８５）とが設けられている。そして、ヘッダー（１４）の内部には、各配管連結口（８４）からこれら配管連結口と同方向に且つ互いに平行に伸長された一対の主流路（８２）と、これら主流路から直交する方向に分岐され且つ互いに平行に各通水管連結口（８５）まで伸長された６組または８組の分岐流路（８３）とが構成されている。

上記の様なヘッダー（１４）は、図９に示す様に、小さな継ぎ手ブロック（９１），（９１）・・・を連結して構成されていてもよい。図９に示すヘッダー（１４）は、上記の主流路（８２）及び分岐流路（８３）に相当する通路が各継ぎ手ブロック（９１）の内部に形成されており、継ぎ手ブロック（９１）を共通部品として容易に制作でき且つパネルへ装着する際に継ぎ手ブロック（９１）の数を調節することにより、６組または８組の循環路に簡単にに対応することが出来る。

因に、従来のヘッダーは、図１４に示す様に、２本の直管状の配管連結口（８４）から延びる内部の流路（１０１）が配管連結口（８４）に対してジグザグに屈曲して左右の通水管連結口（８５）に順次に繋がった状態に構成されており、循環路（回路）の数が４組までの場合は、圧力損失を低減させる効果が見られる。しかしながら、図１５に示す様に、６組以上の循環路に適用する従来のヘッダーは、内部の流路（１１１）の屈曲部分が多くなるため、圧力損失が増大し、かつ、各循環路に均等に温水を供給できなくなる傾向がある。６組または８組の循環路に適用する図８に示すヘッダーは、内部流路の屈曲部分が少なく、圧力損失を低減させる効果がある。

なお、６組または８組の循環路（回路）が設けられ且つ図８に示す様なヘッダー（１４）が付設された大サイズの６ｍ^２以上の放熱パネル（１）と、比較的中サイズの３ｍ^２以上６ｍ^２以下の放熱パネル（１）或いは比較的小サイズの３ｍ^２未満の放熱パネル（１）とを併用する場合は、中サイズの放熱パネル（１）には３回路または２回路のヘッダーを使用し、小サイズの放熱パネル（１）には２回路または１回路のヘッダーを使用し、段階的に１循環路あたりの通水管（１３）の長を調節して放熱パネル（１）内の圧損を同等程度にすることにより、温度ムラを抑えることが出来る。

本発明の放熱パネル（１）は、通水管（１３）の内径および配列ピッチを前述の様に設定することにより、高い出力を得ることが出来る。すなわち、本発明の放熱パネル（１）においては、６０℃の温水を循環させた場合の上面放熱量が１５０Ｗ／ｍ^２以上、４５℃の温水を循環させた場合の上面放熱量が９０Ｗ／ｍ^２以上である。上記の上面放熱量は、温水を１循環路当たり０．５Ｌ／ｍｉｎで循環させた際の放熱量である。また、出力の上限は、６０℃以上の高温水を通湯させたときに床温が不快な温度まで上昇しない様に、通常は２００Ｗ／ｍ^２、好ましくは１７０Ｗ／ｍ^２以下であることが好ましい。

放熱パネル（１）の出力と放熱効率は図１０に示す測定方法により測定することが出来る。斯かる測定方法は、「優良住宅部品性能試験方法書」（財団法人ベターリビング編）の「暖・冷房システム／床暖房ユニットＢＬＴＨＳ／Ｂ−ｂ−８」に記載の試験装置を使用する方法に準じたものである。

具体的には、上記の出力と放熱効率の測定においては、厚さ５０ｍｍの断熱材（１５１）（発泡ポリスチレン）の上面に厚さ１２ｍｍ、平面寸法９０９ｍｍ×９０９ｍｍの合板（１５２）（ＪＡＳ普通合板１類２等Ｆ☆☆☆☆）を床下地材に見立てて土間上１００ｍｍの高さに配置し、その上面に被験体である放熱パネル（１）を配置し、更に、放熱パネル（１）の上面に前記と同様の合板（１５４）を床仕上材に見立てて配置すると共に、放熱パネル（１）の下面および最上段の合板の上面にそれぞれシート状の熱流計（１５５）、（１５５）（平面寸法：３１０ｍｍ×３１０ｍｍ、英弘精機株式会社製の商品名「熱流計ＭＦ−１６０」）を設置する。次いで、室温を２０℃に設定した後、通水管（１３）に６０℃の温水を０．５ｌ／ｍｉｎの流量で循環させる。そして、放熱パネル（１）の上面方向および下面方向に放出される熱量を上記の熱流計（１５５）、（１５５）により測定する。なお、放熱効率は、放熱効率＝放熱パネル上面の放熱量／（放熱パネル上面の放熱量＋放熱パネル下面の放熱量）として算出する。

本発明の放熱パネル（１）は、床下地の上に敷設され、図４に示す様に、上面にフローリング等の床仕上材（７１）が配置される。床仕上材（７１）を敷設する場合には、根太状部材（１２）の上面に接着剤（７３）を貼付し、配置した床仕上材（７１）の縁部を釘（７２）で仮止めする（図４中の符号（７４）は、釘打ち、接着可能範囲を示す）。そして、床仕上材（７１）を敷設した後は、別途設置された熱源装置、例えば、ガスの燃焼や電力によって温水を製造する湯沸し装置やボイラー装置と連絡配管で接続される。連絡配管は、往き管および戻り管の一対の管から成る所謂ペアチューブであり、放熱パネル（１）のヘッダー（１４）に接続される。

放熱パネル（１）を使用して床暖房を行う場合、放熱パネル（１）の各循環路を構成する各通水管（１３）に３５〜８０℃程度の温水が循環される。これにより、通水管（１３）から放出された熱を放熱シート（２１）に伝達し、床仕上材（７１）をその裏面全面から加温することが出来る。特に、本発明の放熱パネル（１）は、放熱効率に優れ且つ高出力化されているため、３５〜４５℃程度の低温の温水で床仕上材（７１）を加温でき、そして、低温水供給時に熱効率に優れた熱源機と組み合わせることが出来る。その結果、熱源機側での効率向上にも対応でき、一次消費エネルギー効率（熱源機に入るエネルギー量に対して実際に暖房に使用されるエネルギー量の割合）を向上させることが出来る。

上記の様に、本発明の放熱パネル（１）においては、例えば床暖房に適用した場合、通水管（１３）における温水の圧力損失が小さく、流れる温水の平均温度をより高い温度に維持できるため、出力および放熱効率を一層高めることが出来る。しかも、標準的な配列ピッチで配列された根太状部材（１２）の配置パターンを備え且つ根太状部材（１２）の両側の通水管（１３）の配列ピッチが上記の通水管（１３）の配列ピッチよりも大きな特定のピッチに設定されており、根太状部材（１２）の幅を十分に確保でき且つ従来の規格の床仕上材（７１）をそのまま敷設することが出来、敷設の際に床仕上材（７１）の敷設位置のズレや釘打ち位置のズレを根太状部材（１２）の幅内で吸収することが出来るため、施工性をより高めることが出来る。

また、本発明の放熱パネル（１）においては、特定の構造のヘッダー（１４）が付設されていることにより、圧力損失を更に低減して十分な温水を通水することが出来る。更に、通水管（１３）が特定の伝熱部材（１５）に収容されていることにより、パネル下面側への放熱を低減し、上面側への放熱効率を高め、出力をより一層向上させることが出来、また、通水管（１３）が湾曲する部分（根太状部材（１２）を迂回する部分）の配列ピッチが特定のピッチに設定されていることにより、一定の出力を確保することが出来る。そして、放熱シート（２１）が通水管（１３）の外周面の１５％以上に接触していることにより、パネル上面側への放熱効率を更に高めることが出来る。

上記の構造の本発明の放熱パネル（１）は、壁や天井に利用することが出来、また、温水に代えて冷水を循環させることにより、冷房用としても使用でき、その場合も暖房用の場合と同様に冷熱の出力および放熱効率を高めることが出来る。その結果、本発明の冷暖房用放熱パネルによれば、省エネルギー化に一層貢献することが出来る。

実施例１：
小型の放熱パネル（１）を作製し、前述の測定方法に準じて出力と放熱効率を測定した。放熱パネル（１）の平面寸法は５６１ｍｍ×９０９ｍｍ（面積：０．５１ｍ^２）であり、発泡樹脂成形体（２２）には、厚さが１２ｍｍの発泡ポリスチレンを使用し、表面の放熱シート（２１）は、４０μｍのアルミニウムシートで構成した。通水管（１３）には、呼び径が５Ａ（外径６．９ｍｍ、内径５．０ｍｍ）の架橋ポリエチレン管を使用した。通水管（１３）は、直線状に伸長して発泡樹脂成形体（２２）の端部で折り返し、直線部分が１２列並ぶパターンで配置した。根太状部材（１２）の両側の通水管（１３）の配列ピッチは７５．７５ｍｍ、それ以外の部分の通水管（１３）の配列ピッチは４５．４５ｍｍに設定した。単位面積当たりの通水管（１３）の長さは２１．４ｍ／ｍ^２であった。また、通水管（１３）の直線部分には、厚さが６０μｍのアルミニウムシートから成る伝熱部材（１５）を敷設した。なお、循環路は実験用に１回路とした。測定の結果、６０℃の温水を通水したときの放熱パネル（１）上面の放熱量は１６１Ｗ／ｍ^２、放熱パネル（１）下面の放熱量は２７Ｗ／ｍ^２、放熱効率は８６％であった。また、４５℃の温水を通水したときの放熱パネル（１）上面の放熱量は１０１Ｗ／ｍ^２、放熱パネル（１）下面の放熱量は１７Ｗ／ｍ^２であった。

比較例１：
図１１に示す様な従来構造の放熱パネルを作製し、実施例１と同様に出力と放熱効率を測定した。通水管（１３）としては、呼び径が５Ａ（外径７．２ｍｍ、内径５ｍｍ）の架橋ポリエチレン管を使用した。通水管（１３）の配置パターンは、直線部分を発泡樹脂成形体（２２）の端部で折り返し、直線部分が８列並ぶパターンとした。直線部分の配列ピッチは７５．７５ｍｍであった。また、単位面積当たりの通水管（１３）の長さは１４．２ｍ／ｍ^２であった。なお、伝熱部材（１５）は敷設しなかった。その他の構成は実施例１と同様である。測定の結果、６０℃の温水を通水したときの放熱パネル上面の放熱量は１１５Ｗ／ｍ^２、放熱パネル下面の放熱量は２２Ｗ／ｍ^２、放熱効率は８４％であった。また、４５℃の温水を通水したときの放熱パネル上面の放熱量は、７２Ｗ／ｍ^２、放熱パネル下面の放熱量は１４Ｗ／ｍ^２であった。

上記の測定結果から、従来の放熱パネルにおいては、４５℃の温水を通水した場合の出力が特に小さいことが確認された。これに対し、本発明の放熱パネル（１）は、４５℃の温水を通水した際も、従来の放熱パネルに６０℃の温水を通水した場合と遜色のない出力が得られ、かつ、上面放熱効率も向上することが確認された。

本発明に係る冷暖房用放熱パネルの一例を示す平面図である。本発明に係る冷暖房用放熱パネルの内部構造を部分的に示す図であり、図１のＡ−Ａ線に沿って破断した縦断面図である。本発明の冷暖房用放熱パネルにおける通水管周りの内部構造を部分的に示す縦断面図である。本発明の冷暖房用放熱パネルに対する床仕上材の敷設方法を示す斜視図である。本発明の冷暖房用放熱パネルにおける通水管の配置パターンの一部を示す図であり、根太状部材に対する通水管の迂回部分の平面図および一部破断の斜視図である。本発明の冷暖房用放熱パネルにおける通水管の埋設状態および通水管と熱拡散用の放熱シートの接触状態を示す縦断面図である。本発明の冷暖房用放熱パネルにおいて基材の発泡樹脂成形体に肉抜きをした例を示す縦断面図である。本発明の冷暖房用放熱パネルに付設されるヘッダーの例を示す平面図である。本発明の冷暖房用放熱パネルに付設されるヘッダーの他の例を示す平面図ある。冷暖房用放熱パネルの出力と放熱効率を測定方法を示す主要機材の側面図である。従来の冷暖房用放熱パネルの一例を示す平面図である。従来の冷暖房用放熱パネルの内部構造を部分的に示す図であり、図１１のＢ−Ｂ線に沿って破断した縦断面図である。従来の冷暖房用放熱パネルにおける通水管周りの内部構造を部分的に示す縦断面である。従来の冷暖房用放熱パネルに付設されているヘッダーを示す平面図である。従来の冷暖房用放熱パネルに付設されているヘッダーを示す平面図である。

符号の説明

１：冷暖房用放熱パネル
１２：根太状部材
１３：通水管
１４：ヘッダー
１５：伝熱部材
１６：ヘッダー取付部
２１：放熱シート
２２：発泡樹脂成形体
６１：溝
７１：床仕上材
８３：ヘッダー内の流路
８４：配管連結口
８５：通水管連結口
９１：継ぎ手ブロック
１５１：断熱材
１５２：合板
１５４：合板
１５５：熱流計

Claims

断熱材としての薄板状の発泡樹脂成形体と、当該発泡樹脂成形体の表側にその一部が露出する様に埋設された通水管と、前記発泡樹脂成形体にその上下面が露出する様に埋設された床仕上材固定用の複数本の根太状部材と、前記発泡樹脂成形体の表側の表面に貼設された熱拡散用の放熱シートとから成り、かつ、前記通水管によって温水または冷水の循環路が複数組構成された冷暖房用の放熱パネルであって、前記根太状部材と平行に前記通水管が複数列配列された根太状部材と通水管の配置パターンを備え、前記根太状部材の配列ピッチが３００〜３０５ｍｍに設定され、前記通水管の配列ピッチが前記根太状部材の両側で５５〜９０ｍｍに設定され且つ前記根太状部材の両側以外の部位で３０〜５５ｍｍに設定されており、６０℃の温水を循環させた場合の上面放熱量が１５０Ｗ／ｍ ^２以上、４５℃の温水を循環させた場合の上面放熱量が９０Ｗ／ｍ ^２以上であることを特徴とする冷暖房用放熱パネル。
通水管の少なくとも一部分は、断面がＵ字状に形成され且つ上端縁に鍔が付設された樋状の伝熱部材に収容され、前記通水管は、発泡樹脂成形体の表側に形成された溝に前記伝熱部材と共に埋設されている請求項１に記載の放熱パネル。
通水管の内径が４〜７ｍｍであり、当該通水管の配列ピッチが６又は８本／３００〜３０５ｍｍに設定されている請求項１又は２に記載の放熱パネル。
通水管によって循環路が６組または８組構成され、熱交換器から供給された温水または冷水を前記各循環路に分配し且つこれら循環路を循環した温水または冷水を集約して前記熱交換器に戻すヘッダーが付設されており、当該ヘッダーには、前記熱交換器から伸長された往き及び戻りの一対の連絡配管を接続するための一対の直管状の配管連結口と、前記各循環路を構成する各通水管の両端を接続するための６組または８組の直管状の通水管連結口とが設けられている請求項１〜３の何れかに記載の放熱パネル。
ヘッダー内には、各配管連結口からこれら配管連結口と同方向に且つ互いに平行に伸長された主流路と、これら主流路から直交する方向に分岐され且つ互いに平行に各通水管連結口まで伸長された分岐流路とが構成されている請求項４に記載の放熱パネル。
根太状部材は、平面形状が方形の放熱パネルの幅方向の中央部で分断された形態または放熱パネルの幅方向の両端部に達しない形態で放熱パネルの幅方向に沿って配置され、各通水管は、前記根太状部材の分断された部位または前記根太状部材が放熱パネルの両端部に達していない部位において根太状部材を迂回する様に配置され、迂回部分における通水管の配列ピッチが当該通水管の内径＋５ｍｍ以上、内径＋１０ｍｍ以下である請求項１〜５の何れかに記載の放熱パネル。
熱拡散用の放熱シートが、厚み３０〜１００μｍのアルミニウムシートである請求項１〜６の何れかに記載の放熱パネル。
熱拡散用の放熱シートが、通水管の外周面の１５％以上に接触している請求項１〜７の何れかに記載の放熱パネル。
発泡樹脂成形体の裏面には、幅５〜３０ｍｍ、深さ２〜７ｍｍの凹溝が複数設けられている請求項１〜８の何れかに記載の放熱パネル。