JP5077632B2 - 載置部材とこの載置部材を用いた冷暖房ユニット - Google Patents

Description

この発明は、熱交換パイプに流通させた流体の輻射熱を利用して冷暖房を行う冷暖房ユニットに関する。

冷暖房ユニットとして、図６〜図１１に示すものが従来知られているが、この冷暖房ユニットは、図６または図７に示すパイプマットを備えている。この図６に示した冷暖用のパイプマットｍ１は、合成樹脂製の供給用メインパイプＳＰと戻り用メインパイプＢＰとを平行に配置するとともに、これら両メインパイプＳＰ、ＢＰ間を、可撓性を有する合成樹脂製の多数の熱交換パイプＲＰで連結している。

そして、上記供給用メインパイプＳＰおよび戻り用メインパイプＢＰのそれぞれの一端には、コネクター１、２を設け、これらコネクター１、２を図示していない給排システムに接続している。したがって、この給排システムからの温水または冷水（以下「冷暖流体」という）が供給用メインパイプＳＰに供給されると、この冷暖流体は、熱交換パイプＲＰを経由して戻り用メインパイプＢＰから給排システムに戻される。そして、この熱交換パイプＲＰを経由する過程で、冷暖流体の熱が放出されるとともに、その輻射熱で所望の冷暖房効果を発揮する。

また、図７に示したパイプマットｍ２は、供給用メインパイプＳＰと戻り用メインパイプＢＰとの間を多数の熱交換パイプＲＰで連結するとともに、これら熱交換パイプＲＰをＵ字状に曲げたＵ字状部３を設けて、供給用メインパイプＳＰと戻り用メインパイプＢＰとを同軸上に配置している。
そして、このパイプマットｍ２の供給用メインパイプＳＰと戻り用メインパイプＢＰのそれぞれにも、コネクター１、２を設け、これらコネクター１、２を図示していない給排システムに接続するようにしている。
なお、パイプマットｍ２において、熱交換パイプＲＰをＵ字状にわざわざ曲げたのは、供給用メインパイプＳＰと戻り用メインパイプＢＰとを同軸上に設けて、給排システムを一方の側に集約化させるためである。

上記の構成からなるパイプマットｍ１，ｍ２は、天井パネルに載置して室内冷暖房システムに利用したり、あるいは床下に設置して床暖房システムに利用したりする。例えば、室内冷暖房システムに用いる場合には、天井パネルにパイプマットｍ１，ｍ２を載置する。そして、このパイプマットｍ１，ｍ２に冷暖流体を流通させれば、熱交換パイプＲＰを通過する際に、冷暖流体の熱が天井パネルに伝達するとともに、この天井パネルの輻射熱によって室内を冷暖房することができる。

また、上記パイプマットｍ１，ｍ２を床暖房システムに利用する場合には、図８〜１０に示すようにパネル本体４に載置される。
すなわち、パネル本体４は、その長手方向両端に段差部５、６を形成し、この段差部５、６とこの段差部よりも高くした平坦面７とを設けている。そして、この平坦面７には、熱交換パイプＲＰと同数のガイド溝８を形成しているが、このガイド溝８は、熱交換パイプＲＰがぴったりとはまる溝幅と深さとを保っている。

また、上記平坦面７と段差部５、６との高低差は、パイプマットｍ１，ｍ２の供給用メインパイプＳＰおよび戻り用メインパイプＢＰの外径とほぼ同じにしている。
したがって、図９に示すように、段差部５、６に供給用メインパイプＳＰと戻り用メインパイプＢＰとを載せるとともに、それら両パイプ間の熱交換パイプＲＰをガイド溝８にはめれば、それら全ての熱交換パイプＲＰをパネル本体４にぴったりと密着させることができる。また、パイプマットｍ２においては、図１０に示すように、一方の段差部５に両メインパイプＳＰ，ＢＰを載せて、他方の段差部６にＵ字状部３を載せればよい。

上記の構成からなる床暖房システムは、供給用メインパイプＳＰに冷暖流体を供給すると、この冷暖流体が熱交換パイプＲＰを流通する過程において、冷暖流体の熱がパネル本体４に伝達する。そして、このパネル本体４を介して室内を冷暖房することができる。
このように、パイプマットｍ１，ｍ２を天井パネルに載置したり、あるいはパネル本体４に載置して床下に設置したりすれば、熱交換パイプＲＰからパネル本体４に伝達した熱によって、室内を冷暖房することができる。
特開２０００−２１３７８１号公報 特開平１１−２４１８３４号公報

上記の構成からなるパイプマットｍ１，ｍ２を天井パネルに載置して利用する際には、図１１に示すように、熱交換パイプＲＰ上に断熱プレート９を載せて、熱交換パイプＲＰが天井パネルにしっかりと密着するようにしている。このように、熱交換パイプＲＰが天井パネルに密着するようにするのは、熱伝達率を高めるためである。
すなわち、熱交換パイプＲＰは合成樹脂製で可撓性を有するため、熱交換パイプＲＰを天井パネル上に載置するだけでは、パイプが天井パネルから浮いてしまうことがある。このように、熱交換パイプＲＰが天井パネルから浮いてしまうと、その部分における熱伝達率が悪くなってしまい、天井パネルに温度ムラが生じてしまう。
そこで、パイプマットｍ１，ｍ２を天井パネルに載置して利用する場合には、断熱プレート９を載せて、熱交換パイプＲＰが天井パネルから浮いてしまわないようにするのである。

ところが、パイプマットｍ１，ｍ２においては、両メインパイプＳＰ，ＢＰの直径が熱交換パイプＲＰの直径に比べてかなり大きいのが通常である。そのため、両メインパイプＳＰ，ＢＰと熱交換パイプＲＰとの連結部分、つまり熱交換パイプＲＰにおける図中ｘの範囲が、どうしても天井パネルから浮いてしまう。
また、天井パネルから浮いてしまう部分を小さくするために、熱交換パイプＲＰの連結部分ぎりぎりまで断熱プレート９を載置して、ｘの範囲にある熱交換パイプＲＰを天井パネルに押し付けて固定することも考えられる。しかし、熱交換パイプＲＰにおけるｘの部分を天井パネルに押し付けると、連結部分に荷重が作用してしまい、連結部分が損傷するとともに熱交換パイプＲＰが折れてしまう。そのため、両メインパイプＳＰ，ＢＰからある程度の範囲においては、熱交換パイプＲＰを天井パネルに接触させることができない。
このように、パイプマットｍ１，ｍ２を天井パネルに載置した場合には、熱交換パイプＲＰの両端部近傍（連結部分近傍）の熱伝達率が低下して、天井パネルに温度ムラが生じてしまうという問題があった。

これに対して、図８〜１０に示すパネル本体４を用いれば、段差部５，６を設けた分、両メインパイプＳＰ，ＢＰと熱交換パイプＲＰとの直径差を吸収することができる。したがって、熱交換パイプＲＰの連結部分近傍をパネル本体４にしっかりと接触させることができ、熱交換パイプＲＰに対応するパネル本体４の部分に、温度ムラが生じないようにすることができる。
ところが、パネル本体４は、その両側に段差部５，６を設けるとともに、この段差部５，６に両メインパイプＳＰ，ＢＰを載置している。そのため、段差部５，６には、熱交換パイプＲＰを介して熱伝達することができない。また、両メインパイプＳＰ，ＢＰも、段差部５，６に線接触するのみであり、両メインパイプＳＰ，ＢＰを介して段差部５，６に熱伝達することもできない。

したがって、パネル本体４の段差部５，６に対応する部分にはほとんど熱伝達がされず、両メインパイプＳＰ，ＢＰを載置する段差部５，６と、熱交換パイプＲＰを載置する平坦面７とで温度ムラが生じてしまうという問題があった。
なお、冷暖房ユニットにおいて温度ムラを解消するための開発が日々なされているが、メインパイプの載置部分と熱交換パイプの載置部分との間に生じる温度ムラを解消した冷暖房ユニットは、未だ開発されていない。

この発明の目的は、冷暖房ユニットにおいて生じる温度ムラをなくすための部材を提供すること、および、温度ムラが生じない冷暖房ユニットを提供することである。

第１の発明は、一対のメインパイプを、これら一対のメインパイプよりも直径を小さくした複数の熱交換パイプで連結してなるパイプマットを載置する冷暖房ユニット用の載置部材において、上記載置部材の本体は熱伝達率が高い部材で構成されるとともに、この本体には、上記一対のメインパイプのいずれか一方または双方をはめ込むはめ込み溝と、上記熱交換パイプをはめ込む整列溝とを形成し、この整列溝の底面が上記はめ込み溝から天井パネルなどの載置面に連続する傾斜面を構成する点に特徴を有する。
第２の発明は、はめ込み溝の開口径をメインパイプの直径よりも小さくするとともに、上記メインパイプの外周面の半分以上をはめ込み溝の内面に接触させた点に特徴を有する。

第３の発明は、冷暖房ユニットにおいて、一対のメインパイプと、これら一対のメインパイプを連結し、これらメインパイプよりも直径を小さくした複数の熱交換パイプと、上記一対のメインパイプのいずれか一方または双方を載置する載置部材とを備え、上記載置部材の本体は熱伝達率が高い部材で構成されるとともに、この本体には、上記メインパイプをはめ込むはめ込み溝と、上記熱交換パイプをはめ込む整列溝とを形成し、この整列溝の底面が上記はめ込み溝から天井パネルなどの載置面に連続する傾斜面を構成する点に特徴を有する。
第４の発明は、はめ込み溝の開口径をメインパイプの直径よりも小さくするとともに、上記メインパイプの半分以上の外周面がはめ込み溝の内面に接触する点に特徴を有する。

第１，３の発明によれば、載置部材にメインパイプをはめ込むはめ込み溝を形成したので、このはめ込み溝にメインパイプをはめ込めば、メインパイプと載置部材とが密着して、メインパイプを介して熱伝達することができる。
また、熱交換パイプを載置する傾斜面を、はめ込み溝に連続して設けたので、熱交換パイプとメインパイプとの連結部分においても、熱伝達を確実にすることができる。
このように、メインパイプの載置部分および熱交換パイプの連結部分においても、確実に熱伝達がされるので、冷暖房ユニット全体を通じて温度ムラが生じないようにすることができる。
しかも、熱交換パイプが、連結部分から載置面まで傾斜面に沿って緩やかに傾斜するので、冷暖房ユニットに荷重が作用しても、連結部分に負担がかからず、熱交換パイプが折れてしまうことがない。

さらに、熱交換パイプをはめ込む整列溝の底面を傾斜面としたので、最も熱伝達させるのが難しい熱交換パイプの連結部分においても、確実に熱伝達させることができる。
第２，４の発明によれば、はめ込み溝の開口径をメインパイプの直径よりも小さくしたので、メインパイプをはめ込み溝にしっかりと保持させることができ、メインパイプから確実に熱伝達させることができる。

図１〜３を用いて、この発明の参考例について説明する。
なお、この参考例は、上記従来と同様のパイプマットｍ１，ｍ２を用いるが、ここではパイプマットｍ１を用いる場合について説明する。したがって、パイプマットｍ１については同様の符号を付するとともに、その詳細な説明は省略することとする。

図１に示す載置部材Ｓは、アルミ等の金属またはパイプマットｍ１と同様の合成樹脂等、熱伝達率の高い部材で構成している。この載置部材Ｓは、その長さ（図中ｘ方向長さ）を、パイプマットｍ１におけるコネクター１，２を除く両メインパイプＳＰ，ＢＰの長さとほぼ等しくしている。
また、上記載置部材Ｓは、本体の幅方向（図中ｙ方向）の一端側に円弧状のはめ込み溝１１を形成するとともに、このはめ込み溝１１から他端側に向かって本体を傾斜させている。そして、このはめ込み溝１１から連続して傾斜する本体の表面を傾斜面１２としている。

上記載置部材Ｓは、それを天井パネル等に整列させた状態で、はめ込み溝１１にパイプマットｍ１のメインパイプＳＰ，ＢＰをはめ込む。このとき、はめ込み溝１１は、図２に示すように、パイプマットｍ１のメインパイプＳＰ，ＢＰの外周がちょうど密着する寸法関係を維持している。
また、上記のように両メインパイプＳＰ，ＢＰをはめ込み溝１１に載置した状態では、多数の熱交換パイプＲＰが、傾斜面１２上に接触して位置する。つまり、熱交換パイプＲＰは、両メインパイプＳＰ，ＢＰから傾斜面１２上を沿うようにして、載置部材Ｓの載置面（天井パネル等）に連続することとなる。

なお、図１〜図３に示すように、はめ込み溝１１と傾斜面１２との間には、切り欠き状の段差部１３を、はめ込み溝１１に沿って形成している。これは、両メインパイプＳＰ，ＢＰと熱交換パイプＲＰとを溶着する際に生じるビードを吸収するためのものである。
すなわち、パイプマットｍ１の製造過程においては、両メインパイプＳＰ，ＢＰと熱交換パイプＲＰとを溶着する際に、当該溶着部分において円周上に波形の膨らみ（ビード）が生じてしまう。
そこで、はめ込み溝１１と傾斜面１２との連続過程に段差部１３を設けるとともに、この段差部１３に上記膨らみを位置させることで、溶着部分に生じる膨らみを吸収するようにしている。つまり、段差部１３を設けることによって、メインパイプＳＰ，ＢＰと熱交換パイプＲＰとの連結部分が、載置部材Ｓから浮き上がらないようにしたのである。

このように、メインパイプＳＰ，ＢＰが、はめ込み溝１１に密着するとともに、熱交換パイプＲＰの連結部分も、傾斜面１２にしっかりと接触して載置部材Ｓ上に載置される。上記したように、載置部材Ｓは、熱伝達率の高い部材で構成しているので、メインパイプＳＰ，ＢＰおよび熱交換パイプＲＰが、載置部材Ｓに密着すれば、冷暖流体の熱を載置部材Ｓを介して、天井パネル等にしっかりと伝達させることができる。
しかも、熱交換パイプＲＰが、連結部分から載置面まで傾斜面１２に沿って緩やかに傾斜するので、冷暖房ユニットに荷重が作用しても、連結部分に負担がかからず、熱交換パイプＲＰが折れてしまうことがない。

なお、この載置部材Ｓは、両メインパイプＳＰ，ＢＰおよび熱交換パイプＲＰの端部近傍の熱伝達を行うものであり、その他の部分においては、従来と同様、熱交換パイプＲＰが直接天井パネル等に接触して熱伝達が行われる。
そして、パイプマットｍ１を用いる冷暖房ユニットにおいては、供給用メインパイプＳＰと戻り用メインパイプＢＰとが対向して位置している（図６参照）ので、一対の載置部材Ｓも対向して位置させて用いればよい。
一方、パイプマットｍ２を用いる冷暖房ユニットにおいては、供給用メインパイプＳＰと戻り用メインパイプＢＰとが直線上に位置している（図７参照）ので、一対の載置部材Ｓも直線上に位置させて用いる。

ただし、上記載置部材Ｓは、必ずしも両メインパイプＳＰ，ＢＰに用いなければならないものではなく、両メインパイプＳＰ，ＢＰのいずれか一方に設けてもよい。
いずれにしても、載置部材Ｓは、パイプマットの構造に左右されることなく、メインパイプと熱交換パイプＲＰとを備えた冷暖房ユニットに広く用いることができる。
また、上記の載置部材Ｓは、天井パネルに限らず壁や床等に広く用いることができる。そして、この載置部材Ｓを用いれば、メインパイプＳＰ，ＢＰの載置部分および熱交換パイプＲＰの連結部分においても、確実に熱伝達がされるので、全体的に温度ムラのない冷暖房を実現することができる。

図４を用いて、この発明の第１実施形態について説明する。
なお、この第１実施形態においては、上記載置部材Ｓに整列溝を形成した点のみ上記参考例と異なり、その他の構成は上記参考例と同様である。したがって、ここでは、上記参考例と異なる点のみ説明することとする。
図４に示す第１実施形態の冷暖房ユニットは、載置部材Ｓ１を備えてなる。この載置部材Ｓ１は、本体の幅方向（図中ｙ方向）の一端側に円弧状のはめ込み溝１１を形成するとともに、このはめ込み溝１１から他端側に向かって本体を傾斜させている。そして、このはめ込み溝１１から連続して傾斜する本体表面には、パイプマットｍ１，ｍ２の熱交換パイプＲＰと同じピッチで、しかも熱交換パイプＲＰと同数の整列溝１４を形成している。

この整列溝１４は、パイプマットｍ１，ｍ２の熱交換パイプＲＰに対応する溝であり、その溝幅を熱交換パイプＲＰの外径とほぼ等しくしている。また、整列溝１４は、熱交換パイプＲＰが本体表面から突出しない程度の深さを有するとともに、この整列溝１４の底面を傾斜面１５としている。
したがって、はめ込み溝１１に両メインパイプＳＰ，ＢＰを載置すると、これら両メインパイプＳＰ，ＢＰに連結した熱交換パイプＲＰの全てが、整列溝１４内に収容されるとともに、熱交換パイプＲＰと傾斜面１５とが接触する。

このように、第１実施形態の冷暖房ユニットにおいても、上記参考例と同様の効果を得ることができる。
しかも、この第１実施形態においては、載置部材Ｓ１の本体に整列溝１４を形成するとともに、この整列溝１４の底面を傾斜面１５としたので、この整列溝１４に熱交換パイプＲＰをはめ込めば、熱交換パイプＲＰが整列溝１４の側壁に密着して、側壁を介しても熱伝達させることができる。
したがって、最も熱伝達させるのが難しい熱交換パイプＲＰの連結部分においても、確実に熱伝達させることができる。

図５を用いて、この発明の第２実施形態について説明する。
なお、この第２実施形態においては、上記参考例における載置部材Ｓのはめ込み溝１１の構造のみ異なり、その他の構成は上記参考例と同様である。したがって、ここでは、上記参考例と異なる点のみ説明することとする。
図５に示す第２実施形態の冷暖房ユニットは、載置部材Ｓ２を備えてなる。この載置部材Ｓ２は、本体の幅方向（図中ｙ方向）の一端側に円弧状のはめ込み溝１６を形成するとともに、このはめ込み溝１６から他端側に向かって本体を傾斜させている。そして、このはめ込み溝１６から連続して傾斜する本体の表面を傾斜面１２としている。
なお、図５では上記整列溝１４を省略しているが、上記傾斜面１２に図４に示す整列溝１４を形成した載置部材Ｓ２がこの発明の第２実施形態である。

そして、この載置部材Ｓ２においては、はめ込み溝１６を形成した本体の幅方向一端側の厚さ（図中ｚ方向の厚さ）を、上記参考例における載置部材Ｓよりも高くして押さえ部１７を形成している。
この押さえ部１７は、はめ込み溝１６の開口側上方に向かって本体を延長させた部分であり、はめ込み溝１６の開口径Ｌが、メインパイプＳＰ，ＢＰの直径よりも小さくなるまで内周面を延長させている。

両メインパイプＳＰ，ＢＰは合成樹脂製であるため、可撓性を多少有している。したがって、上記のはめ込み溝１６にメインパイプＳＰ，ＢＰを押し込むと、これらが弾性変形しながらはめ込み溝１６内に載置される。はめ込み溝１６内に載置されると、メインパイプＳＰ，ＢＰがはめ込み溝１６の内周面に密着するとともに、押さえ部１７がメインパイプＳＰ，ＢＰを抱えるように保持する。
このように、この第２実施形態によれば、メインパイプＳＰ，ＢＰをはめ込み溝１６にしっかりと保持させることができるので、メインパイプＳＰ，ＢＰからの熱伝達を一層確実にすることができる。

なお、メインパイプＳＰ，ＢＰの外周面の半分以上が、はめ込み溝１６の内面に接触していれば、はめ込み溝１６の開口径ＬをメインパイプＳＰ，ＢＰの直径よりも小さくすることで、メインパイプＳＰ，ＢＰをはめ込み溝１６にしっかりと保持することができる。
また、上記押さえ部１７を肉薄に形成すれば、メインパイプＳＰ，ＢＰをはめ込み溝１６にはめ込む際に、押さえ部１７も弾性変形するので、メインパイプＳＰ，ＢＰをはめ込み溝１６にはめ込みやすくなる。
また、上記第２実施形態における載置部材Ｓ２の押さえ部１７は、第１実施形態における載置部材Ｓ１に形成してもよいこと当然である。
なお、上記各実施形態においては、載置部材のはめ込み溝を円弧状に形成しているが、これは、パイプマットｍ１，ｍ２におけるメインパイプＳＰ，ＢＰを、断面円形にしているためである。したがって、メインパイプＳＰ，ＢＰが、断面楕円や矩形であれば、はめ込み溝を断面楕円や矩形にすること当然である。

参考例の載置部材を示す図である。 載置部材にパイプマットを載置した状態を示す図である。 載置部材にパイプマットを載置した状態の断面図である。 第１実施形態の載置部材を示す図である。 第２実施形態の載置部材を示す図である。 パイプマットの一例を示す図である。 パイプマットの他の例を示す図である。 従来の冷暖房ユニットにおけるパネルを示す図である。 パネル本体にパイプマットを載置した状態の一例を示す図である。 パネル本体にパイプマットを載置した状態の他の例を示す図である。 パイプマットを天井パネルに載置した状態を示す図である。

符号の説明

１１，１６ はめ込み溝
１２，１５ 傾斜面
１４ 整列溝
ｍ１，ｍ２ パイプマット
Ｌ はめ込み溝の開口径
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２ 載置部材
ＢＰ 戻り用メインパイプ
ＲＰ 熱交換パイプ
ＳＰ 供給用メインパイプ

Claims (4)

1. 一対のメインパイプを、これら一対のメインパイプよりも直径を小さくした複数の熱交換パイプで連結してなるパイプマットを載置する冷暖房ユニット用の載置部材において、上記載置部材の本体は熱伝達率が高い部材で構成されるとともに、この本体には、上記一対のメインパイプのいずれか一方または双方をはめ込むはめ込み溝と、上記熱交換パイプをはめ込む整列溝とを形成し、この整列溝の底面が上記はめ込み溝から天井パネルなどの載置面に連続する傾斜面を構成する冷暖房ユニット用の載置部材。
2. 上記はめ込み溝の開口径をメインパイプの直径よりも小さくするとともに、上記メインパイプの外周面の半分以上をはめ込み溝の内面に接触させた請求項１記載の冷暖房ユニット用の載置部材。
3. 一対のメインパイプと、これら一対のメインパイプを連結し、これらメインパイプよりも直径を小さくした複数の熱交換パイプと、上記一対のメインパイプのいずれか一方または双方を載置する載置部材とを備え、上記載置部材の本体は熱伝達率が高い部材で構成されるとともに、この本体には、上記メインパイプをはめ込むはめ込み溝と、上記熱交換パイプをはめ込む整列溝とを形成し、この整列溝の底面が上記はめ込み溝から天井パネルなどの載置面に連続する傾斜面を構成する冷暖房ユニット。
4. 上記はめ込み溝の開口径をメインパイプの直径よりも小さくするとともに、上記メインパイプの半分以上の外周面がはめ込み溝の内面に接触する構成にした請求項３記載の冷暖房ユニット。

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