JP5009633B2 - 可動式放熱器 - Google Patents

Description

本発明は放熱器に係り、特に、住宅の腰高窓や掃き出し窓への設置に好適な折りたたみ可能な可動式放熱器に関する。

一般に、放熱器（ラジエータ）は放熱面が金属材質で構成され、温水、オイル、電熱線を熱源として放熱面を温めて輻射により部屋を暖房するものであり、通常、壁面や窓下等に固定的に設置されることが多い。
このような従来の放熱器の問題として、（１）素材が金属であるため重量が重い、（２）金属の放射率が小さいため輻射熱が弱く暖房性能が低い、（３）固定式であるため移動や収納ができない、（４）住宅壁面には家具等が置かれていることが多く、設置スペースの確保が難しい、等が指摘されている。
上記（１）、（２）の問題に対応するものとして、放熱面に樹脂管を用いる放熱器が提案されている（例えば特許文献１）。この技術は、熱可塑性樹脂製の小口径管を並行方向に密集して配置し、内部に温水を通過させることにより樹脂管を放熱面として機能させるものである。

特開２００１-１１６４７５号公報

上記技術によれば本体軽量化が可能であり、かつ、樹脂管は放射率が大きいため暖房性能を向上させることができる。しかしながら、依然として上記（３）、（４）の問題は解消されない。

本発明は上記課題を解決するためのものであって、暖房性能に優れ、かつ移動可能な放熱器を提供するものである。本発明は、以下の内容を要旨とする。すなわち、

（１）連結手段により互いに連結する複数の放熱ユニットを備え、該放熱ユニットは、フレーム部と、フレーム部枠内に放熱パイプ群と、少なくとも一の放熱ユニットは熱源供給手段と、を備え、該連結手段は、フレーム部側辺に配設され、隣接する放熱ユニット同士を折り畳み自在に連結する手段と、隣接する放熱ユニット間で熱源を流通させる手段と、を備えて成ることを特徴とする可動式放熱器である。
ここにいう「熱源」とは、放熱パイプ管内から外部に放熱するためのものであり、例えば、温水、オイル、電熱線等を用いることができる。
熱源としては温熱源に限らず、冷熱源を含む。例えば管内に冷水を循環させることにより、冷房機としても機能させることができる。

（２）上記において、各放熱ユニットを上部から支持するガイドレールと、前記フレーム部上部に、ガイドレールに嵌合して各放熱ユニットをガイドレールに沿って移動可能とするランナーと、を、さらに備えることができる。
各放熱ユニットをガイドレールに沿って移動可能とすることにより、例えば窓枠等に設置する場合、使用時には各放熱ユニットを窓枠一杯に展開させ、不使用時には完全に折り畳むことができる。これにより、窓機能を損なうことのない放熱器が実現できる。なお、「ガイドレール」としては、窓枠等に既設のカーテンレールであってもよい。

（３）また、上記において放熱ユニットは底部にキャスターを備え、かつ、自立可能に構成することができる。
（４）上記各発明において、熱源が温熱流体であることを特徴とする。
（５）上記発明において、前記放熱パイプ群は、前後２列に配置構成され、かつ、前列を温熱流体往き側に、後列を温熱流体戻り側に構成して成ることを特徴とする。
（６）上記各発明において、温熱流体の流路が、シングルパスにより構成されて成ることを特徴とする。
（７）上記各発明において、フレーム部内部に、隣接する放熱パイプ同士を接続し、かつ、温熱流体を流通可能とする接続部材を備えて成ることを特徴とする。
（８）上記各発明において、前記接続部材は、放熱パイプ弛み防止用の張力付勢手段を備えて成ることを特徴とする。
（９）上記各発明において、前記温熱流体が、温水であることを特徴とする。

（１０）上記各発明において、前記放熱パイプ素材が、樹脂（合成樹脂）であることを特徴とする。
物体からの輻射（放熱）量は、放熱面表面温度：Ｔｗ、室内温度：Ｔ∞、放熱面面積：Ａとして次式で表される。

一般に、樹脂は金属と比較して輻射率εが大きい。樹脂とアルミニウムの輻射率を比較すると、樹脂はアルミの約４倍である。従って、上式により放熱面温度が同一の場合、輻射量も４倍となる。
図１２は、Ｔ∞＝２０℃、Ａ＝０．４ｍ２
として、放熱面表面温度と輻射量の関係を示したものである。同図に示すように、樹脂を放熱パイプ素材として用いることにより放熱面の輻射量を増大することができ、暖房性能が向上する。
さらに、架橋ポリエチレン管等、半透明の樹脂を用いることにより、例えば窓枠等を利用して放熱器を設置した場合であっても、外光を妨げることなく室内を明るく保つことができる。

（１１）上記各発明において、前記放熱パイプは、金属管表面に樹脂被覆して成ることを特徴とする。
樹脂は放熱パイプ素材として優れている反面、紫外線による劣化により漏洩等の問題がある。金属管表面に樹脂を被覆することにより、暖房性能向上を図りつつ、劣化により生ずる問題を解消することが可能となる。
（１２）樹脂として架橋ポリエチレンを用いることができる。
上述のように架橋ポリエチレン管は半透明であり、外光を妨げることなく室内を明るく保つことができる。さらに耐熱性、クリープ性能に優れているため、温水配管として好適である。
（１３）上記各発明において、放熱パイプの一部に紫外線遮蔽部材を付設して成ることを特徴とする。
（１４）さらに、紫外線遮蔽部材は、放熱パイプと対向する側に輻射熱反射材料を用いて成ることを特徴とする。
窓枠等を利用して放熱器を設置する場合に、本発明の紫外線遮蔽部材を外光に曝される面側の放熱パイプに付設することにより、放熱パイプの紫外線劣化を防止することができる。さらに、放熱パイプと対向する側に輻射熱反射材料を用いることにより、室内側をより効率的に暖房することができる。

本発明により、設置スペースの確保が容易で、かつ移動や収納も可能な放熱器が実現できる。
また、放熱パイプ素材として樹脂を用いる発明にあっては、金属素材を用いるものと比較して本体軽量化が達成でき、かつ、暖房性能を向上させることができる。

以下、本発明の各実施形態について、図１乃至１０を参照してさらに詳細に説明する。なお、重複記載を回避するため、各図において同一構成には同一符号を用いて示している。また、本発明の範囲は特許請求の範囲記載のものであって、以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。
（第一の実施形態）
本実施形態は、温水を熱源とし、放熱パイプとして樹脂管（例えば架橋ポリエチレン管）を用いた可動式放熱器の一例である。図１は、本実施形態に係る可動式放熱器１の全体構成を示す図である。図２は、放熱器本体２の温水流路を模式的に示す図である。図３は、接続部材８ｄと温水往き管８ｉとの接続状態を示す図である。図４は、ヒンジ９の詳細構成を示す図である。図５は、ヒンジ９をフレーム１２に取り付けた状態を示す図である。図６は、可動式放熱器１を腰高窓部に設置した状態を示す図である。

図１を参照して、本実施形態に係る可動式放熱器１は４枚の放熱ユニット４乃至７で構成される放熱器本体２と、本体２の上部に各放熱ユニットを吊下げ支持するためのガイドレール３を備えている。各放熱ユニットは放熱ユニット４を例にとると、フレーム１２と、フレーム１２の枠内に平行に配列される放熱パイプ群８を備えている。上側フレーム１２ｃの右端部にはガイドレールに嵌合し、放熱ユニットをガイドレール方向にスライド自在とするランナー（図示せず）が設けられている。下側フレーム１２ｄの底部には放熱ユニットを支持するための支持部材１２ｅが設けられている。フレーム１２には放熱パイプ群と交差するように振れ止め用桟１２ｆが設けられており、暖房時に放熱パイプの平行配列が乱れるのを規制するように構成されている。

放熱パイプ群８は温水往き系統８ａと、温水戻り系統８ｂに分類され、温水往き管８ｉ、温水戻り管８ｊ内を温水が流れるように構成されている。また、放熱ユニット４の下側フレーム１２ｄ内の右端底部には、熱源機（不図示）から供給される循環温水を流入、流出するための温水流入部８ｇ、温水流出部８ｈが設けられている。
左側フレーム１２ｂには３個のヒンジ９乃至１１が取り付けられており、これにより放熱ユニット４，５を折り畳み自在に構成している。また、後述するようにヒンジ９、１０内部には温水流路が設けられており、隣接する放熱ユニット５と温水を流通可能に構成されている。なお、ヒンジ１１は温水流通機能を持たずヒンジ機能のみ有している。

次に図２をも参照して、温水往き系統８ａ及び温水戻り系統８ｂの構成について説明する。なお、同図では温水流路の理解を容易にするため、便宜的に両端の放熱ユニット４、７で構成される２枚組の放熱器として模式的に示している。また、パイプ本数も省略してある。
温水往き系統８ａは複数の温水往き管８ｉと、隣接する温水往き管８ｉ同士を接続して温水の流れをＵターンさせる接続部材８ｃ、８ｄにより構成されている。温水戻り系統８ｂについても同様に、温水戻り管８ｊと、接続部材８ｅ、８ｆにより構成されている。さらに、放熱ユニット５乃至７も同様に構成されている。なお、同図では示されないが、実際には接続部材８ｃ、８ｄは、それぞれ上側フレーム１２ｃ及び下側フレーム１２ｄ内に格納されている。

次に、図３を参照して温水往き管８ｉと接続部材８ｄとの接続構成について説明する。温水往き管８ｉは接続部材８ｄに設けられた接続口（図示せず）に差し込まれている。さらに、接続部材８ｄと下側フレーム１２ｄの間隙部分には、放熱パイプ外側にスプリング８ｋが嵌め込まれており、スプリング８ｋの弾性により接続部材８ｄを下側に付勢するように構成されている。これにより、温水通水時に熱膨張により温水往き管８ａが弛んでしまうことを防止することができる。接続部材８ｆと温水戻り管８ｊとの接続についても同様に構成されている。

次に、図４，５を参照してヒンジ９の構成について説明する。ヒンジ９は固定部である本体９ａと、左右対称に形成された２組の回動部９ｂにより構成されている。本体９ａ内部にはＵ字状通水部９ｆが設けられている。回動部９ｂは、蝶板部９ｅ、通水部９ｃ、放熱パイプとの接続口９ｄが一体に構成されている。また、蝶板部９ｅにはヒンジ９をフレーム１２に固定するためのビス穴９ｇが複数設けられている。本体９ａと回動部側の通水部９ｃ内側との接合部にはＯリング溝９ｈが複数設けられており、Ｏリング（不図示）によりシールするように構成されている。これにより、放熱ユニットの折り畳みに際してシールを保持しつつ回動可能としている。

可動式放熱器１は以上のように構成されており、次に、再度、図２を参照して可動式放熱器１の暖房時における温水の流れについて説明する。放熱ユニット４の温水流入部８ｇから導入される温水は、前面側の温水往き系統８ａ管内を上下に通水してヒンジ９に至る。温水はさらにヒンジ９内を通過して隣接する放熱ユニットに供給され、最終的に末端の放熱ユニット７に達する。さらに、温水は背面側の温水戻り系統８ｂに運ばれ、放熱ユニット７から放熱ユニット４まで順次通水して、最後に温水流出部８ｈに至り、さらに熱源機に戻される。このようにして温水循環回路が構成される。この間、各放熱ユニットの温水往き系統で放熱して温水温度が低下し、温水戻り系統では低温温水が流れることとなる。このため、各放熱ユニットにおいて前面側温度が高く背面側温度が低くなり、図６に示すように窓枠１４に放熱器を設置した場合、室内側への輻射が大きく、より効率的な暖房が可能となる。
さらに、放熱管として架橋ポリエチレン管など半透明の樹脂管を利用することにより、外光を妨げることなく室内を明るく保つことができる。また、完全に折り畳んだ状態では放熱ユニット４側に寄せられ、明かり取りや外気導入等の窓機能を損なわない

なお、本実施形態では放熱パイプとして樹脂管を用いた形態を示したが、金属管又は金属管表面に樹脂被覆した放熱パイプを用いることもできる。
また、各放熱ユニットをガイドレールで吊下げ支持する形態としたが、下側フレーム底部の支持部材１２ｅで荷重を受ける形態としてもよい。
また、４枚の放熱ユニットを用いた放熱器を例示したが、窓枠寸法又は壁面寸法に合わせて適当な枚数の放熱ユニットを用いる形態とすることができる。
また、温水循環に際してシングルパス（一筆書き）とする形態を示したが、これに限らず、例えば温水流入部で分岐して放熱ユニット一枚おきに温水を供給する形態としてもよい。
また、隣接する放熱パイプ同士をＵ字状に接続して通水する接続部材を用いる形態としたが、さらに多くの接続口を備えたマニホールドを用いる形態としてもよい。
また、放熱器を腰高窓に設置する形態を示したが、掃き出し窓に設置する形態とすることができる。勿論、展開させた状態で壁面に設置することも可能である。
また、熱源として温水を用いる形態を示したが、オイル又は電気等、他の熱源を用いることもできる。

（第二の実施形態）
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図７は、本実施形態に係る放熱ユニット２０の断面構成を示す図である。放熱ユニット２０が上述の実施形態に係る放熱ユニット４と異なる点は、温水往き管８ｉ及び温水戻り管８ｊの背面側（窓側）近傍に、紫外線を遮蔽し、かつ、輻射熱を反射するための弓状薄板からなる遮蔽部材２１を備えていることである。その他の構成については放熱ユニット４と同一であるので、図示及び重複説明を省略する。
遮蔽部材２１を備えることにより、放熱ユニット２０を窓枠部に取り付けても、紫外線による放熱管の劣化を防止するとともに、室内側をより効率的に暖房することができる。

（第三の実施形態）
さらに図８、９を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。図８は、本実施形態に係る放熱器３０の構成を示す図である。図９は放熱器３０の移動範囲を示す図である。
放熱器３０の構成が第一の実施形態に係る放熱器１の構成と異なる点は、放熱器１がガイドレール３により吊下げ支持されているのに対して、放熱器３０はガイドレールを備えず、これに替えて支持手段として左端の放熱ユニット３１が支柱３７とヒンジ３５により接続されている。さらに各放熱ユニットは底部にキャスター３６を備えている。その他の構成は放熱器１と同様である。
これらにより、放熱器１では各放熱ユニットの移動が一次元的に規制されているのに対して、放熱器３０では図９の斜線範囲Ｒ１に示すように二次元的に移動可能となり（ヒンジ３５が９０度回動可能の場合）、設置自由度がさらに向上する。

（第四の実施形態）
さらに図１０を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。図１０は、本実施形態に係る放熱器４０の構成を示す図である。
放熱器４０の構成が上述の放熱器３０の構成と異なる点は、放熱器３０においては放熱ユニット３１の一端が固定されているのに対して、放熱器４０では固定箇所が全くないことである。さらに、移動確保のためフレキシブル温水配管４６が接続されている。その他の構成は放熱器３０と同様である。
このような構成により、放熱器３０では支柱３７に接続する放熱ユニットの移動が規制されているのに対して、放熱器４０ではフレキシブル温水配管４６の延長限度内で部屋内を移動可能となり、さらに設置自由度が向上する。

本発明は、熱源、用途を問わず輻射暖房機、冷房機として広く利用可能である。

第一の実施形態に係る可動式放熱器１の全体構成を示す図である。 放熱器本体２の温水流路を模式的に示す図である。 接続部材８ｄと温水往き管８ｉとの接続状態を示す図である。 ヒンジ９の詳細構成を示す図である。 ヒンジ９をフレーム１２に取り付けた状態を示す図である。 可動式放熱器１を腰高窓に設置した状態を示す図である。 第二の実施形態に係る放熱ユニット２０の断面構成を示す図である。 第三の実施形態に係る放熱ユニット３０の断面構成を示す図である。 放熱器３０の移動範囲を示す図である。 第四の実施形態に係る放熱ユニット４０の断面構成を示す図である。 樹脂とアルミニウムの熱輻射量を比較した図である。

符号の説明

１、３０、４０・・・・可動式放熱器
３・・・・ガイドレール
４〜７、２０、３１〜３４、４１〜４４・・・・放熱ユニット
８・・・・放熱パイプ群
８ａ・・・・温水往き系統
８ｂ・・・・温水戻り系統
８ｃ〜８ｆ・・・・接続部材
８ｇ・・・・温水流入部
８ｈ・・・・温水流出部
８ｉ・・・・温水往き管
８ｊ・・・・温水戻り管
８ｋ・・・・スプリング
９〜１１、３５・・・・ヒンジ
１２・・・・フレーム
１２ｆ・・・・振れ止め用桟
２１・・・・紫外線遮蔽兼輻射熱反射部材
３６・・・・キャスター
３７・・・・支柱
４６・・・・フレキシブル温水配管

Claims (3)

1. 連結手段により互いに連結する複数の放熱ユニットを備え、
   該放熱ユニットは、フレーム部と、フレーム部枠内に放熱パイプ群と、少なくとも一の放熱ユニットは熱源供給手段と、を備え、
   該連結手段は、フレーム部側辺に配設され、隣接する放熱ユニット同士を折り畳み自在に連結する手段と、隣接する放熱ユニット間で熱源を流通させる手段と、を備えて成り、
   前記熱源が温熱流体であり、かつ、
   前記フレーム部内部に、隣接する放熱パイプ同士を接続し、かつ、温熱流体を流通可能とする接続部材を備え、
   前記接続部材は、放熱パイプ弛み防止用の張力付勢手段を備えて成ることを特徴とする可動式放熱器。
2. 連結手段により互いに連結する複数の放熱ユニットを備え、
   該放熱ユニットは、フレーム部と、フレーム部枠内に放熱パイプ群と、少なくとも一の放熱ユニットは熱源供給手段と、を備え、
   該連結手段は、フレーム部側辺に配設され、隣接する放熱ユニット同士を折り畳み自在に連結する手段と、隣接する放熱ユニット間で熱源を流通させる手段と、を備えて成り、
   前記熱源が温熱流体であり、かつ、
   前記放熱パイプの一部に紫外線遮蔽部材を付設して成ることを特徴とする可動式放熱器。
3. 前記紫外線遮蔽部材は、放熱パイプと対向する側に輻射熱反射材料を用いて成ることを特徴とする請求項２に記載の可動式放熱器。
   

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