JP5301121B2 - 放射冷暖房用合成樹脂管、及び、放射冷暖房用パネル - Google Patents
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Description
本発明は、優れた放射冷暖房効果とともに、適度な可撓性及び自立性を有する放射冷暖房用合成樹脂管、並びに、これを用いてなる放射冷暖房用パネルに関する。
従来から、灯油ボイラーやガス給湯器等で加熱した湯、又は、不凍液を循環させる温水式床暖房パネルや、温水式パネルジェネレーターは、その熱放射効果によるエアコン等と比較して穏やかな暖房の快適さに対する認知が広まりつつあり、集合住宅、戸建住宅はもちろんのこと、特に病室や高齢者施設、児童施設等の穏やかな空調が求められる空間への導入が積極的に進められている。
ところが、これらの温水式暖房器具による熱放射効果の快適さを夏季でも享受しようと、床暖房パネルに冷水を循環させると、冷気は室内の下部に滞留するため期待されたほどの効果は得られず、湿った空気が冷やされてパネルで結露し、建物の根太を腐らせて基礎を損なう危険性があるため、実際には行われるに至っていない。
このような問題に対し、パネルを床面に配置するのではなく、天井面や壁面に配置して冷水を循環させることで人体からの放射熱を吸収し、冷房効果を及ぼす放射冷暖房用パネルが近年注目されている。
このような問題に対し、パネルを床面に配置するのではなく、天井面や壁面に配置して冷水を循環させることで人体からの放射熱を吸収し、冷房効果を及ぼす放射冷暖房用パネルが近年注目されている。
このような放射冷暖房用パネルに用いられる配管として、例えば、特許文献１には、架橋ポリエチレン管を利用することが開示されており、また、特許文献２には、合成樹脂からなる管を利用することが開示されている。しかしながら、これらの放射冷暖房用パネルに用いられる配管は、熱伝導率が金属管と比較して遥かに低く、熱放射率もさほど高くないため、室内の熱の授受や熱交換効率を考えると、充分とは言い難いものであった。
また、これらの配管の形態としては、例えば、輻射パネルとしてプレートを付属させたものや、コンクリートスラブに埋め込んだもの等が挙げられるが、合成樹脂等からなる配管は、可撓性を有するため施工時にコンクリート埋設する際に仮止め等が必要であり、大掛かりでシステム価格が上昇し、結果、エアコン代替となるほど爆発的に世の中に広まっていない。
また、これらの配管の形態としては、例えば、輻射パネルとしてプレートを付属させたものや、コンクリートスラブに埋め込んだもの等が挙げられるが、合成樹脂等からなる配管は、可撓性を有するため施工時にコンクリート埋設する際に仮止め等が必要であり、大掛かりでシステム価格が上昇し、結果、エアコン代替となるほど爆発的に世の中に広まっていない。
また、一般に、熱放射の効果は、熱源と対象物との温度の４乗の差に比例することが知られており、放射冷暖房用パネルを用いて暖房を行う場合、一般的な熱源機の生み出す配管に循環させる温水の温度は６０℃程度であるため、外気温度を５℃程度と仮定すると、その差はΔ５５℃もあり、このように外気と循環させる温水との温度差を大きくとることによって、配管の熱交換能力が多少劣っていても充分な暖房を行うことが可能であった。
一方、放射冷暖房用パネルを用いて冷房を行う場合、熱源機側の効率（ＣＯＰ）を悪化させないために配管に循環させる冷水の温度は１５℃程度であるため、外気温を３５℃程度と仮定すると、その差はΔ２０℃と暖房を行う場合と比較して非常に不利となる。
一方、放射冷暖房用パネルを用いて冷房を行う場合、熱源機側の効率（ＣＯＰ）を悪化させないために配管に循環させる冷水の温度は１５℃程度であるため、外気温を３５℃程度と仮定すると、その差はΔ２０℃と暖房を行う場合と比較して非常に不利となる。
更に、熱の移動には伝導、対流及び放射の３態様があるが、強制的な空気の循環（対流）を伴わない、つまり熱移動の３態様のうち、伝導、放射で多くの熱を伝える放射冷暖房においては、配管内の冷温媒体の温度を配管外部に、熱伝導と熱放射とでいかに効率よく伝えるかが重要となる。例えば、放射冷暖房パネルの配管として、一般的な単層の樹脂管を使用すると、熱放射率εが０．８程度を示すものはあるものの、熱伝導率が低く使用に耐えるものではない。これに対し、例えば、熱伝導率の高い金属管を用いると、ロー付けが必要な継ぎ目が発生したり、金属特有の腐食が発生したりするという問題があった。また、表層からの熱放射を考えると、酸化（腐食）した金属管は熱放射率εが高くなるものの、外観が損なわれるため商品として活用できず、一方、商品として活用できる外観が光沢面をもつ金属管では、熱放射率εが０．２以下程度であり、放射冷暖房パネルの配管として全く不充分であった。
また、放射冷暖房用の配管が金属管であると、硬く自立性があるものの、曲線部にはエルボ等の準備が必要であり、接続部が多くなって信頼性に欠けるという問題があった。一方、合成樹脂管であると、可撓性があるものの、施工時のコンクリートに埋設する際に仮止め等が必要であり、施工に手間がかかるともに施工コストの増大となっていた。そのため、放射冷暖房用の配管には可撓性と自立性との両立が求められていた。
特開２００３−１６０９８５号公報
特開２００１−２４８８５０号公報
本発明は、上記現状に鑑み、優れた放射冷暖房効果とともに、適度な可撓性及び自立性を有する放射冷暖房用合成樹脂管、並びに、これを用いてなる放射冷暖房用パネルを提供することを目的とする。
また、本発明は、少なくとも、最外層に設けられた熱放射層、上記熱放射層の内面側に設けられた熱伝導層、及び、上記熱放射層と前記熱伝導層との間に設けられた金属層を有する放射冷暖房用合成樹脂管であって、上記熱放射層の熱放射率が０．８５以上であり、上記熱伝導層の熱伝導率が０．８Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、上記熱放射層の厚さが０．０１〜５ｍｍ、上記熱伝導層の厚さが０．３〜５ｍｍ、上記金属層の厚さが０．１〜２ｍｍである放射冷暖房用合成樹脂管である。
以下に本発明を詳述する。
以下に本発明を詳述する。
図１は、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管の一例を模式的に示す断面図である。
図１に示すように、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管２０は、少なくとも、最外層に設けられた熱放射層２１、熱放射層２１の内面側に設けられた熱伝導層２３、及び、熱放射層２１と熱伝導層２３との間に設けられた金属層２２を有する。
図１に示すように、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管２０は、少なくとも、最外層に設けられた熱放射層２１、熱放射層２１の内面側に設けられた熱伝導層２３、及び、熱放射層２１と熱伝導層２３との間に設けられた金属層２２を有する。
本発明の放射冷暖房用合成樹脂管２０において、熱放射層２１は、最外層に設けられた管状の部材であって、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管２０内を循環する冷温媒体の熱を外部に放射させて熱交換を行うものである。
本発明の放射冷暖房用合成樹脂管２０において、熱放射層２１は、熱放射率εの下限が０．８５である。０．８５未満であると、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管２０内を循環する冷温媒体の熱が管肉厚を伝わり配管外表面からの熱放射による熱交換が不充分となる。好ましい下限は０．９である。なお、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管において、「熱放射層の熱放射率ε」とは、該熱放射層を構成する樹脂材料を用いてサンプルを作製し、該サンプルを用いて、ＪＩＳ Ａ １４２３「赤外線放射温度計による放射率の簡易測定方法」に準拠した方法により測定した値である。
熱放射層２１を構成する樹脂材料としては特に限定されず、例えば、耐熱性ポリエチレン、架橋ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル等が挙げられる。なかでも、比較的熱伝導率、熱放射率が良好な耐熱性ポリエチレン、架橋ポリエチレンが好適に用いられる。
なお、上述した熱放射層２１を構成する樹脂材料は、熱放射率εが０．８３以下程度であるため、このままでは充分な熱放射による熱交換を行うまでには至らない。そのため、熱放射層２１を構成する樹脂材料が上述したものである場合、樹脂材料よりも放射率の高い充填剤を混入することによって、熱放射率εを上記範囲とすることが必要である。
なお、上述した熱放射層２１を構成する樹脂材料は、熱放射率εが０．８３以下程度であるため、このままでは充分な熱放射による熱交換を行うまでには至らない。そのため、熱放射層２１を構成する樹脂材料が上述したものである場合、樹脂材料よりも放射率の高い充填剤を混入することによって、熱放射率εを上記範囲とすることが必要である。
熱放射層２１を構成する上述した樹脂材料に混入させる充填剤としては特に限定されず、例えば、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化マンガン、珪素ナトリウム、炭化珪素、カーボンブラック、天然の蛇紋石等が挙げられる。
熱放射層２１を構成する上述した樹脂材料に混入させる物質の形状としては特に限定されず、粒状、針状等任意の形状が挙げられるが、いわゆる最密充填となるように粒径を調整し、樹脂材料よりも放射率の高い充填剤の添加部数を増やしたほうが高熱放射化しやすいため好ましい。
熱放射層２１を構成する上述した樹脂材料に混入させる充填剤の混入量としては、上記混入させる充填剤の表面状態や比重等によって適宜決定されるが、熱放射層２１中好ましい下限が３重量％、好ましい上限が３３重量％である。３重量％未満であると、熱放射層１２の熱放射率が上記範囲を満たさないことがあり、３３重量％を超えると、混合物の流動性が悪化し、成形時の背圧が高くなり成形し難くなったり、また、成形時に脈動したり、樹脂と混合物とが充分に含浸せず、外観不良が起こる場合がある。より好ましい下限は７重量％、より好ましい上限は２０重量％である。
熱放射層２１は、高い熱伝導率を有することが好ましい。具体的には、熱放射層２１の熱伝導率の好ましい下限は０．８０Ｗ／ｍ・Ｋである。０．８０Ｗ／ｍ・Ｋ未満であると、熱放射層を通過する熱量が不足し、放射する表層の温度が低下することがある。
なお、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管において、「熱放射層の熱伝導率」とは、該熱放射層を構成する樹脂材料を用いてサンプルを作製し、該サンプルを用いてＡＳＴＭ Ｃ１７７に準拠して測定した値である。
なお、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管において、「熱放射層の熱伝導率」とは、該熱放射層を構成する樹脂材料を用いてサンプルを作製し、該サンプルを用いてＡＳＴＭ Ｃ１７７に準拠して測定した値である。
ここで、熱放射層２１を構成する材料として上述した耐熱性ポリエチレン等の樹脂材料を用いた場合、これらの樹脂材料は、通常、熱伝導率が０．０５〜０．５３Ｗ／ｍ・Ｋ程度である。そのため、熱放射層２１を構成する上記樹脂材料に、更に、樹脂材料よりも放射率の高い充填剤である金属、無機材料及び／又はカーボン等の充填剤を添加し、その熱伝導率の下限を０．８０Ｗ／ｍ・Ｋとすることが好ましい。
上記充填剤としては、例えば、鉄、スズ、亜鉛、金、銀、銅、クロム、チタン、マグネシウムや、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素、又は、これらの酸化物等が挙げられる。なかでも、酸化マグネシウム及び繊維状カーボンが好ましい。酸化マグネシウム及び繊維状カーボンは、他の充填剤と比較して、熱放射層２１の熱伝導率を引き上げるのみならず、熱放射率の向上への寄与も大きい。
上記充填剤としては、例えば、鉄、スズ、亜鉛、金、銀、銅、クロム、チタン、マグネシウムや、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素、又は、これらの酸化物等が挙げられる。なかでも、酸化マグネシウム及び繊維状カーボンが好ましい。酸化マグネシウム及び繊維状カーボンは、他の充填剤と比較して、熱放射層２１の熱伝導率を引き上げるのみならず、熱放射率の向上への寄与も大きい。
上記充填剤の添加量としては、用いる充填剤の種類、充填剤の表面状態及び比重等により前後するが、用いる充填剤の合計量の好ましい下限は１重量％、好ましい上限は３３重量％である。この範囲で上記充填剤を添加することで、熱放射層２１の熱伝導率の下限を０．８０Ｗ／ｍ・Ｋとすることができる。
また、上記充填剤として酸化マグネシウムを添加する場合、該酸化マグネシウムの平均粒子径の好ましい下限は０．５μｍ、好ましい上限は１０μｍであり、その添加量の好ましい下限は１重量％、好ましい上限は３３重量％である。熱放射層２１を構成する上述した材料にこのような酸化マグネシウムを添加することで、熱放射層２１の熱放射率は０．９を超えるものとなり、かつ、熱伝導率が０．８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上となる。
また、上記充填剤として繊維状カーボンを添加する場合、上記充填剤の添加量の好ましい下限は１重量％、好ましい上限は３３重量％である。この範囲で繊維状カーボンを添加することで、熱放射層２１の熱伝導率が非常に高いものとなる。
上記繊維状カーボンとしては、実際に繊維を形成したものであってもよく、結晶子が集合した一次粒子を形成しこれが融着することによりストラクチャー構造をとったものであってもよい。具体的には、例えば、カーボンブラック、カーボングラファイト、カーボン繊維、カーボンナノチューブ等が挙げられる。
上記充填剤として酸化マグネシウムを添加する場合、更に、繊維状カーボンを好ましい下限が１重量％、好ましい上限が３３重量％の範囲で添加することが好ましい。上記範囲で繊維状カーボンを添加することで、熱放射層２１の熱伝導率が非常に高いものとなる。これは、熱放射層２１を構成する材料中に粒子状の酸化マグネシウムと繊維状カーボンとを添加することで、熱放射層２１は、粒状の酸化マグネシウム単体が樹脂中に浮かぶ、いわゆる海島構造ではなく、繊維状カーボンを介して酸化マグネシウムがつながった構造となるため、熱の通り道ができ熱放射層２１の熱伝導率が飛躍的に向上するものと考えられる。
上記酸化マグネシウムと繊維状カーボンとが熱放射層２１を構成する樹脂材料中に添加する場合、両物質の添加量の合計の好ましい下限は２重量％、好ましい上限は６６重量％となるが、成形性、可撓性、熱性能向上性に鑑みると、両物質の添加量のより好ましい下限は５重量％、より好ましい上限は４０重量％、更に好ましい下限は１０重量％、更に好ましい上限は３３重量％である。
また、熱放射層２１には、熱放射率εを上記範囲とするために混入させる物質、熱伝導率を上記範囲とするために添加する充填剤とともに、粘度調整剤、界面活性剤等を使用して添加部数を調整してもよい。
熱放射層２１の厚さとしては特に限定されないが、好ましい下限は０．０１ｍｍ、好ましい上限は５ｍｍである。０．０１ｍｍ未満であると、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管２０のたわみによって破損する場合があり、５ｍｍを超えると、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管２０全体としての熱の伝導が悪くなったり、熱放射層２１を構成する材料マトリックスによっては剛性が上がり、可撓性を持たなくなったりすることがある。より好ましい下限は０．２ｍｍ、より好ましい上限は２．０ｍｍである。
熱伝導層２３は、上述した熱放射層２１の内面側に設けられた管状の部材であって、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管２０内を循環する冷温媒体の熱を伝導させ、熱放射層２１に伝えるものである。
本発明の放射冷暖房用合成樹脂管２０において、熱伝導層２３は、高い熱伝導率を有するものである。具体的には、熱伝導率の下限が０．８Ｗ／ｍ・Ｋであることが好ましい。０．８Ｗ／ｍ・Ｋ未満であると、上記冷温媒体の熱を充分に熱放射層２１へ伝導させることができないことがある。なお、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管において、「熱伝導層の熱伝導率」とは、該熱伝導層を構成する樹脂材料を用いてサンプルを作製し、該サンプルを用いてＡＳＴＭ Ｃ１７７に準拠して測定した値である。
熱伝導層２３を構成する樹脂材料としては特に限定されず、例えば、耐熱性ポリエチレン、架橋ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等のポリオレフィン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、塩化ビニル等が好適に用いられる。なかでも、比較的熱伝導率、熱放射率が良好な耐熱性ポリエチレン、架橋ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂が好適に用いられる。
また、熱伝導層２３を構成する樹脂材料は、該熱伝導層２３内を循環する冷温媒体の温度が最大９０℃程度であることから、上記ポリオレフィン系樹脂は、ビカレット軟化温度の下限が１１５℃、好ましくは下限が１２０℃であり、プロピレン、ブテン、ヘキセン、オクテン、４−メチルペンテン等のα−オレフィンと共重合して短鎖分岐を導入し、更に、数平均分子量の下限が１５０００、上限が５万、重量平均分子量の下限が８万、上限が１５万である、ポリエチレン系樹脂組成物であることが好ましい。熱伝導層２３を構成する樹脂材料がこのようなポリエチレン系樹脂組成物であることにより、材料コストを抑制しつつ、高温での安定性、耐久性を更に高めることができる。
なお、上述した熱伝導層２３を構成する樹脂材料は、熱伝導率が０．０５〜０．５３Ｗ／ｍ・Ｋ程度であるため、このままでは充分に高い熱伝導を行うまでには至らない。そのため、熱伝導層２３を構成する樹脂材料が上述したものである場合、樹脂材料よりも熱伝導率の高い充填剤を混入することによって、熱伝導率を高めることが必要である。
熱伝導層２３を構成する樹脂材料の熱伝導率を高めるために混入させる物質としては、金属や無機材料又はカーボン類等が挙げられる。具体的には、例えば、鉄、スズ、亜鉛、金、銀、銅、クロム、チタン、マグネシウムや、アルミナ、窒化ケイ素、カーボングラファイト等が挙げられる。
また、熱伝導層２３は、光、熱、遷移金属イオン等の作用によってラジカルが生成し、これらが自動酸化の連鎖サイクルに入ってしまい酸化反応が継続することで劣化することがある。特に本発明の放射冷暖房用合成樹脂管２０においては、熱による酸化、つまり劣化が発生するため、これを防ぐために熱伝導層２３は、酸化防止剤を含有することが好ましい。
上記酸化防止剤としては特に限定されず、例えば、３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジルベンゼンや４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール等のフェノール系酸化防止剤；トリフェニルホスファイトやトリノニルフェニルホスファイト等のリン系酸化防止剤；ジラウリルチオジプロピオン酸エステルやジステアリルチオジプロピオン酸エステル等のイオン系酸化防止剤が挙げられる。
これらの酸化防止剤は、単独で用いられてもよく、２種以上を併用してもよいが、上記フェノール系酸化防止剤とリン系酸化防止剤との組み合わせ、又は、フェノール系酸化防止剤とイオウ系酸化防止剤との組み合わせは、酸化防止作用やキノン類の生成による黄変の防止効果が更に発現されるため特に好適である。
上記酸化防止剤の添加量としては特に限定されないが、上述した熱伝導層２３を構成する樹脂材料１００重量部に対して、好ましい下限が０．００１重量部、好ましい上限が５重量部である。０．００１重量部未満であると、熱伝導層２３の酸化防止効果を殆ど発現できず、５重量部を超えると、熱伝導層２３を構成する樹脂材料本来の物性の低下や、内蔵水への溶出による水質悪化が発生することがある。
熱伝導層２３を構成する上述した樹脂材料には、更に、各種粘度調整剤、界面活性剤を併用し、成形性を向上させてもよい。また、付加的成分、例えば、帯電防止剤、難燃剤、結露防止剤、及び、これらマスターバッチの付加的樹脂成分等を配合してもよい。
熱伝導層２３の厚さとしては特に限定されないが、好ましい下限は０．３ｍｍ、好ましい上限は５ｍｍである。０．３ｍｍ未満であると、冷温媒体の移動に伴う劣化や、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管２０を曲げたときにミクロクラックが発生し、冷温媒体が後述する金属層２２に達し、金属層２２を腐食することがある。５ｍｍを超えると、冷温媒体の熱の伝導が悪くなったり、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管２０の剛性が上がり、可撓性を持たなくなったりすることがある。
金属層２２は、上述した熱放射層２１と熱伝導層２３との間に設けられており、熱伝導層２３から伝導してきた熱を熱放射層２１へ伝導させるとともに、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管２０の適度な剛性と可撓性とを確保するものである。
金属層２２を構成する金属材料としては、良好な熱伝導性を持つものであれば特に限定されないが、例えば、鉄、真鋳、銅、ステンレス、アルミニウム、チタン、銀合金等が好適に用いられる。なかでも、価格、加工性の観点から銅又はアルミニウムが好適であり、特に、熱放射層２１や熱伝導層２３を構成する樹脂材料が銅害による腐食を起こることに鑑みると、アルミニウムが最も好適である。
金属層２２を構成する金属材料は、熱伝導率が２０〜４２０Ｗ／ｍ・Ｋと非常に良好であり、一般的な樹脂組成物の数十倍以上であることと、この金属層が強度にも寄与するため、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管２０としては相対的に熱放射層２１や熱伝導層２３の厚みを薄めに取ることができ、結果として本発明の放射冷暖房用合成樹脂管２０の熱的特性が向上する。
金属層２２の厚さとしては特に限定されないが、好ましい下限は０．１ｍｍ、好ましい上限は２．０ｍｍである。０．１ｍｍ未満であると、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管２０が折れ曲がりやすくなるとともに、耐圧強度も低下することがあり、２．０ｍｍを超えると、金属層２２の材料コストが高くつくとともに、剛性が高くなって本発明の放射冷暖房用合成樹脂管２０の可撓性が犠牲となる。
また、金属層２２は、必要に応じて、内面側の熱伝導層２３、外面側の熱放射層２１との接着性に悪影響が出ないように、一般的なブラスト処理、アルカリ等による脱脂処理、塩酸、硝酸、硫酸等による酸処理等が施されていてよい。
本発明の放射冷暖房用合成樹脂管において、上述した熱伝導層、金属層及び熱放射層の各層間は、密着性を高めるために、従来公知の接着剤等が塗布されていてもよい。上記熱伝導層、金属層及び熱放射層の各層間に接着剤が塗布されている場合、厚さが０．２ｍｍ以下となるように塗布されることが好ましい。０．２ｍｍよりも厚い場合、各層間の熱伝導を阻害し、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管の熱交換効率が低下することがある。
本発明の合成樹脂管の外径としては特に限定されないが、好ましい下限は５ｍｍ、好ましい上限は２５ｍｍである。５ｍｍ未満であると、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管が異物により閉塞することがあり、２５ｍｍを超えると、施工時の取り扱い、保有水量の重量等の点から本発明の放射冷暖房用合成樹脂管を用いてなる放射冷暖房用パネルを屋内に設置することが困難となり、更に破損の恐れがある。
また、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管は、最外層に熱放射層を有するため、フィンや勘合物を使用せず露出して使用することが好ましいが、フィンや勘合物が用いられてもよい。
このような構造の本発明の放射冷暖房用合成樹脂管内を循環させる冷温媒体としては特に限定されず、冷温水、不凍液等放射冷暖房装置に用いられている従来公知のものが挙げられる。
本発明の放射冷暖房用合成樹脂管を製造する方法としては特に限定されないが、例えば、図１に示す熱伝導層２３の部分を公知公用の押出し機で成形後、その進行方向延長線上にて金属層２２を外側から巻き付け、更にその延長線上に公知公用の押出し機で熱放射層２１を外側から被覆する方法等が挙げられる。更に例えば、金属層２２は管周とほぼ同等の幅をもった金属連続板をライン上で内側に曲げ加工しながら、熱導電層２３に被覆、端面を溶接し管形状に仕上げる方法も挙げられる。また、熱放射層２１、金属層２２、熱伝導層２３の各層間は別途押出し機や吹きつけ等で接着層を被覆してもよい。
本発明の放射冷暖房用合成樹脂管は、冷温媒体が循環する側に熱伝導性に優れる熱伝導層を有するため、冷温媒体の熱をその外側に設けられた金属層及び熱放射層へ好適に伝導させることができる。また、最外層に熱放射性能の高い熱放射層を有するため、吸放熱性能に優れ、放射冷暖房用パネル用途に非常に優れたものとなる。また、熱放射層と熱伝導層との間に金属層を有するため、適度な剛性を有し、可撓性と自立性とを両立するものとなる。
本発明の放射冷暖房用合成樹脂管は、図２（ａ）又は（ｂ）に示すようなヘッダーに取り付けられ、パネル化されることで放射冷暖房用パネルを構成することができる。なお、図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管を取り付けるためのヘッダーの一例を模式的に示す斜視図である。
図２（ａ）に示すヘッダー３０は、長方形状の本体部の内部に冷温媒体を流通させる管状の流路３１と、流路３１に通じる複数の開口３２とが設けられている。一方、図２（ｂ）に示すヘッダー３５は、長方形状の本体部の内部に冷温媒体を流通させる２の管状の流路３６ａ、３６ｂと、流路３６ａ、３６ｂのそれぞれに通じる複数の開口３７ａ、３７ｂとが設けられている。
本発明の放射冷暖房用合成樹脂管をこのようなヘッダー３０やヘッダー３５に取り付ける場合、各ヘッダーに設けられた開口の数に合わせて本発明の放射冷暖房用合成樹脂管を複数並列に配置し、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管の末端をヘッダーの開口に取り付ける。
このような、複数並列に配列された本発明の放射冷暖房用合成樹脂管、及び、内部に冷温媒体を流通させる管状の流路と該流路に通じる複数の開口とが設けられたヘッダーを有し、前記放射冷暖房用合成樹脂管の末端が前記ヘッダーの開口に取り付けられ、パネル化されている放射冷暖房用パネルもまた、本発明の１つである。
このような、複数並列に配列された本発明の放射冷暖房用合成樹脂管、及び、内部に冷温媒体を流通させる管状の流路と該流路に通じる複数の開口とが設けられたヘッダーを有し、前記放射冷暖房用合成樹脂管の末端が前記ヘッダーの開口に取り付けられ、パネル化されている放射冷暖房用パネルもまた、本発明の１つである。
図３は、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管を図２（ａ）に示すヘッダー３０に取り付ける様子を模式的に示す分解斜視図である。
図３に示すように、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管をヘッダー３０に取り付けてパネル化する場合、一対のヘッダー間に本発明の放射冷暖房用合成樹脂管が配置される。
すなわち、一対のヘッダー３０を開口３２が設けられた面が対向するように配置し、各ヘッダー３０の開口３２と、開口３２の数に合わせて複数並列に配置した本発明の放射冷暖房用合成樹脂管４０の末端とを接続金具４１を介して取り付ける。なお、図３に示すように、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管４０の一方の末端に取り付けた接続金具４１は、更に流量調整バルブ４２を介してヘッダー３０の開口３２に取り付けられることが好ましい。
図３に示すように、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管をヘッダー３０に取り付けてパネル化する場合、一対のヘッダー間に本発明の放射冷暖房用合成樹脂管が配置される。
すなわち、一対のヘッダー３０を開口３２が設けられた面が対向するように配置し、各ヘッダー３０の開口３２と、開口３２の数に合わせて複数並列に配置した本発明の放射冷暖房用合成樹脂管４０の末端とを接続金具４１を介して取り付ける。なお、図３に示すように、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管４０の一方の末端に取り付けた接続金具４１は、更に流量調整バルブ４２を介してヘッダー３０の開口３２に取り付けられることが好ましい。
図３に示すようにヘッダー３０に本発明の放射冷暖房用合成樹脂管４０を取り付けてなる放射冷暖房用パネルを使用する際には、冷温媒体は、一方のヘッダー３０の流路３１から各開口３２に通じ、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管４０の内部に供給され、他方のヘッダー３０の開口３２から流路３１に循環する。
また、図４は、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管を図２（ｂ）に示すヘッダー３５に取り付ける様子を模式的に示す分解斜視図である。
図４に示すように、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管をヘッダー３５に取り付けてパネル化する場合、屈曲した本発明の放射冷暖房用合成樹脂管５０の一方の末端が一方の流路３６ａに通じる開口３７ａに取り付けられ、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管５０の他方の流路３７ｂに取り付けられる。
すなわち、ヘッダー３５の開口３７ａ及び３７ｂが設けられた面上に中央付近で屈曲させた本発明の放射冷暖房用合成樹脂管５０を、開口３７ａ及び３７ｂの数に合わせて複数並列に配置し、ヘッダー３５の開口３７ａ及び開口３７ｂと、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管５０の末端とを接続金具４１を介して取り付ける。なお、図４に示すように、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管５０の一方の末端に取り付けた接続金具４１は、更に流量調整バルブ４２を介してヘッダー３５の開口３６ａに取り付けられることが好ましい。
図４に示すように、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管をヘッダー３５に取り付けてパネル化する場合、屈曲した本発明の放射冷暖房用合成樹脂管５０の一方の末端が一方の流路３６ａに通じる開口３７ａに取り付けられ、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管５０の他方の流路３７ｂに取り付けられる。
すなわち、ヘッダー３５の開口３７ａ及び３７ｂが設けられた面上に中央付近で屈曲させた本発明の放射冷暖房用合成樹脂管５０を、開口３７ａ及び３７ｂの数に合わせて複数並列に配置し、ヘッダー３５の開口３７ａ及び開口３７ｂと、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管５０の末端とを接続金具４１を介して取り付ける。なお、図４に示すように、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管５０の一方の末端に取り付けた接続金具４１は、更に流量調整バルブ４２を介してヘッダー３５の開口３６ａに取り付けられることが好ましい。
図４に示すようにヘッダー３５に本発明の放射冷暖房用合成樹脂管５０を取り付けてなる放射冷暖房用パネルを使用する際には、冷温媒体は、例えば、流路３６ａから各開口３７ａに通じ、本発明の放射冷暖房用合成樹脂管５０の内部に供給され、開口３７ｂから流路３６ｂに循環する。
本発明の放射冷暖房用合成樹脂管は、冷温媒体が循環する側に熱伝導性に優れる熱伝導層を有するため、冷温媒体の熱をその外側に設けられた金属層及び熱放射層へ好適に伝導させることができる。また、最外層に熱放射性能の高い熱放射層を有するため、吸放熱性能に優れ、放射冷暖房用パネル用途に非常に優れたものとなる。また、熱放射層と熱伝導層との間に金属層を有するため、適度な剛性を有し、可撓性と自立性とを両立するものとなる。
従って、本発明によると、優れた放射冷暖房効果とともに、適度な可撓性及び自立性を有する放射冷暖房用合成樹脂管、並びに、これを用いてなる放射冷暖房用パネルを提供できる。
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１）
（１）熱伝導層及び金属層の製造
マトリックス樹脂として高密度ポリエチレン（丸善石油化学）Ｐ９８２０を使用し、平均粒子径４３μｍの銅粉１０重量％と、径１３μｍ長さ３００μｍの炭素繊維１０重量％を混練押出ししてマスターバッチ化したのち、押出し機で内径１３ｍｍ・厚み１．２ｍｍの管形状に成形し、その上に金属層として厚さ０．４５ｍｍのアルミニウム板を、内層押出した管外周と同等の幅をもたせ、幅方向内側に曲げ加工しながら、被覆、端面を溶接し管形状に被覆し仕上げ、該熱伝導層の外側面に厚さ０．４５ｍｍのアルミニウムからなる金属層とを形成した。なお、熱伝導層を構成する樹脂材料を用いて、別途５０ｍｍ角、厚さ８ｍｍの熱伝導率測定用サンプルを作製し、該熱伝導率測定用サンプルを用いて、ＡＳＴＭ Ｃ１７７に準拠した方法で、京都電子工業社製、プローブ式熱伝道率計「ＱＴＭ−３」で熱伝導率を測定したところ、０．９８Ｗ／ｍ・Ｋであった。
（１）熱伝導層及び金属層の製造
マトリックス樹脂として高密度ポリエチレン（丸善石油化学）Ｐ９８２０を使用し、平均粒子径４３μｍの銅粉１０重量％と、径１３μｍ長さ３００μｍの炭素繊維１０重量％を混練押出ししてマスターバッチ化したのち、押出し機で内径１３ｍｍ・厚み１．２ｍｍの管形状に成形し、その上に金属層として厚さ０．４５ｍｍのアルミニウム板を、内層押出した管外周と同等の幅をもたせ、幅方向内側に曲げ加工しながら、被覆、端面を溶接し管形状に被覆し仕上げ、該熱伝導層の外側面に厚さ０．４５ｍｍのアルミニウムからなる金属層とを形成した。なお、熱伝導層を構成する樹脂材料を用いて、別途５０ｍｍ角、厚さ８ｍｍの熱伝導率測定用サンプルを作製し、該熱伝導率測定用サンプルを用いて、ＡＳＴＭ Ｃ１７７に準拠した方法で、京都電子工業社製、プローブ式熱伝道率計「ＱＴＭ−３」で熱伝導率を測定したところ、０．９８Ｗ／ｍ・Ｋであった。
（２）熱放射層の形成
マトリックス樹脂として高密度ポリエチレン（丸善石油化学、Ｐ９８２０）を使用し、５０μｍの酸化ケイ素１０重量％と、径１０μｍのカーボンブラック５重量％を混練押出ししてマスターバッチ化したのち、押出し成形法にて形成した金属層の上に同ラインで被覆押し出し、厚さ０．３ｍｍの熱放射層を形成し、放射冷暖房用合成樹脂管を製造した。なお、熱放射層を構成する樹脂材料を用いて、別途５０ｍｍ角、厚さ５ｍｍの熱放射率測定用サンプルを作製し、該熱放射率測定用サンプルの熱放射率εを、ＪＩＳ Ａ １４２３「赤外線放射温度計による放射率の簡易測定方法」に準拠した方法で測定したところ、０．９４であった。
マトリックス樹脂として高密度ポリエチレン（丸善石油化学、Ｐ９８２０）を使用し、５０μｍの酸化ケイ素１０重量％と、径１０μｍのカーボンブラック５重量％を混練押出ししてマスターバッチ化したのち、押出し成形法にて形成した金属層の上に同ラインで被覆押し出し、厚さ０．３ｍｍの熱放射層を形成し、放射冷暖房用合成樹脂管を製造した。なお、熱放射層を構成する樹脂材料を用いて、別途５０ｍｍ角、厚さ５ｍｍの熱放射率測定用サンプルを作製し、該熱放射率測定用サンプルの熱放射率εを、ＪＩＳ Ａ １４２３「赤外線放射温度計による放射率の簡易測定方法」に準拠した方法で測定したところ、０．９４であった。
（３）放射冷暖房用パネルの作製
得られた放射冷暖房用合成樹脂管を長さ２０００ｍｍにカットし、図３に示すような形態で７５ｍｍピッチで１５本平行に配置した放射冷暖房用パネルを作成した。
得られた放射冷暖房用合成樹脂管を長さ２０００ｍｍにカットし、図３に示すような形態で７５ｍｍピッチで１５本平行に配置した放射冷暖房用パネルを作成した。
（実施例２）
（１）熱伝導層及び金属層の製造
マトリックス樹脂として高密度ポリエチレン（丸善石油化学、Ｐ９８２０）を使用し、径１５μｍ、アスペクト比５の酸化鉄５重量％と、径１３μｍ長さ２００μｍの炭素繊維を１２重量％使用してマスターバッチ化した後、押出し機で内径１３ｍｍ・厚み１．２ｍｍの管形状に成形し、厚さ０．２ｍｍの銅板を用いて、実施例１と同様に厚さ１．２ｍｍの熱伝導層と厚さ０．２ｍｍの銅からなる金属層とを形成した。なお、熱伝導層を構成する樹脂材料を用いて、実施例１と同様に熱伝導率を測定したところ、１．０２Ｗ／ｍ・Ｋであった。
（１）熱伝導層及び金属層の製造
マトリックス樹脂として高密度ポリエチレン（丸善石油化学、Ｐ９８２０）を使用し、径１５μｍ、アスペクト比５の酸化鉄５重量％と、径１３μｍ長さ２００μｍの炭素繊維を１２重量％使用してマスターバッチ化した後、押出し機で内径１３ｍｍ・厚み１．２ｍｍの管形状に成形し、厚さ０．２ｍｍの銅板を用いて、実施例１と同様に厚さ１．２ｍｍの熱伝導層と厚さ０．２ｍｍの銅からなる金属層とを形成した。なお、熱伝導層を構成する樹脂材料を用いて、実施例１と同様に熱伝導率を測定したところ、１．０２Ｗ／ｍ・Ｋであった。
（２）熱放射層の形成
マトリックス樹脂として高密度ポリエチレン（丸善石油化学、Ｐ９８２０）を使用し、平均粒径５０μｍの酸化チタン１０重量％を混練・押出ししてマスターバッチ化したのち、押出し成形法にて形成した金属層の上に同ラインで被覆押し出し、厚さ０．３ｍｍの熱放射層を形成し、放射冷暖房用合成樹脂管を製造した。なお、熱放射層を構成する樹脂材料を用いて、実施例１と同様に熱放射率εを測定したところ、０．９２であった。
マトリックス樹脂として高密度ポリエチレン（丸善石油化学、Ｐ９８２０）を使用し、平均粒径５０μｍの酸化チタン１０重量％を混練・押出ししてマスターバッチ化したのち、押出し成形法にて形成した金属層の上に同ラインで被覆押し出し、厚さ０．３ｍｍの熱放射層を形成し、放射冷暖房用合成樹脂管を製造した。なお、熱放射層を構成する樹脂材料を用いて、実施例１と同様に熱放射率εを測定したところ、０．９２であった。
（３）放射冷暖房用パネルの作製
得られた放射冷暖房用合成樹脂管を長さ２０００ｍｍにカットし、図３に示すような形態で７５ｍｍピッチで１５本平行に配置した放射冷暖房用パネルを作製した。
得られた放射冷暖房用合成樹脂管を長さ２０００ｍｍにカットし、図３に示すような形態で７５ｍｍピッチで１５本平行に配置した放射冷暖房用パネルを作製した。
（実施例３）
実施例２と同様にして熱伝導層と金属層とを形成した。
その後、マトリックス樹脂として高密度ポリエチレン（丸善石油化学、Ｐ９８２０）を使用し、平均粒径１．３μｍの酸化マグネシウム粉末３３重量％を混練・押出ししてマスターバッチ化したのち、押出し成形法にて形成した金属層の上に同ラインで被覆押し出し、厚さ０．３ｍｍの熱放射層を形成し、放射冷暖房用合成樹脂管を製造した。なお、熱放射層を構成する樹脂材料を用いて、実施例１と同様に熱放射率εを測定したところ０．９７であった。
得られた放射冷暖房用合成樹脂管を長さ２０００ｍｍにカットし、図３に示すような形態で７５ｍｍピッチで１５本平行に配置した放射冷暖房用パネルを作製した。
実施例２と同様にして熱伝導層と金属層とを形成した。
その後、マトリックス樹脂として高密度ポリエチレン（丸善石油化学、Ｐ９８２０）を使用し、平均粒径１．３μｍの酸化マグネシウム粉末３３重量％を混練・押出ししてマスターバッチ化したのち、押出し成形法にて形成した金属層の上に同ラインで被覆押し出し、厚さ０．３ｍｍの熱放射層を形成し、放射冷暖房用合成樹脂管を製造した。なお、熱放射層を構成する樹脂材料を用いて、実施例１と同様に熱放射率εを測定したところ０．９７であった。
得られた放射冷暖房用合成樹脂管を長さ２０００ｍｍにカットし、図３に示すような形態で７５ｍｍピッチで１５本平行に配置した放射冷暖房用パネルを作製した。
（比較例１）
熱伝導層及び熱放射層を構成する材料として、いずれも高密度ポリエチレン（丸善石油化学、Ｐ９８２０）を使用した以外は、実施例１と同様にして放射冷暖房用合成樹脂管を製造した。なお、熱伝導層及び熱放射層を構成する樹脂材料を用いて、実施例１と同様に熱伝導率及び熱放射率εを測定したところ、熱伝導率は０．３２Ｗ／ｍ・Ｋであり、熱放射率εは０．８０であった。
その後、実施例１と同様にして放射冷暖房用パネルを作製した。
熱伝導層及び熱放射層を構成する材料として、いずれも高密度ポリエチレン（丸善石油化学、Ｐ９８２０）を使用した以外は、実施例１と同様にして放射冷暖房用合成樹脂管を製造した。なお、熱伝導層及び熱放射層を構成する樹脂材料を用いて、実施例１と同様に熱伝導率及び熱放射率εを測定したところ、熱伝導率は０．３２Ｗ／ｍ・Ｋであり、熱放射率εは０．８０であった。
その後、実施例１と同様にして放射冷暖房用パネルを作製した。
（比較例２）
放射冷暖房用合成樹脂管として、内径１３ｍｍ、厚み０．８ｍｍの汎用銅管を使用した。なお、該汎用銅管と同じ材料を用いて、実施例１と同様に熱伝導率及び熱放射率εを測定したところ、熱伝導率は２６９Ｗ／ｍＫであり、熱放射率εは０．１０であった。
その後、実施例１と同様にして放射冷暖房用パネルを作製した。
放射冷暖房用合成樹脂管として、内径１３ｍｍ、厚み０．８ｍｍの汎用銅管を使用した。なお、該汎用銅管と同じ材料を用いて、実施例１と同様に熱伝導率及び熱放射率εを測定したところ、熱伝導率は２６９Ｗ／ｍＫであり、熱放射率εは０．１０であった。
その後、実施例１と同様にして放射冷暖房用パネルを作製した。
（比較例３）
放射冷暖房用合成樹脂管として、内径１３ｍｍ、厚み１．０ｍｍの汎用架橋ポリエチレン管を使用した。なお、該汎用架橋ポリエチレン管と同じ材料を用いて、実施例１と同様に熱伝導率及び熱放射率εを測定したところ、熱伝導率は０．３１Ｗ／ｍＫであり、熱放射率εは０．７９であった。
その後、実施例１と同様にして放射冷暖房用パネルを作製した。
放射冷暖房用合成樹脂管として、内径１３ｍｍ、厚み１．０ｍｍの汎用架橋ポリエチレン管を使用した。なお、該汎用架橋ポリエチレン管と同じ材料を用いて、実施例１と同様に熱伝導率及び熱放射率εを測定したところ、熱伝導率は０．３１Ｗ／ｍＫであり、熱放射率εは０．７９であった。
その後、実施例１と同様にして放射冷暖房用パネルを作製した。
（比較例４）
厚さ０．２ｍｍの銅からなる金属層を形成せず、熱伝導層と熱放射層との２層のみとしたこと以外は、実施例２と同様にして放射冷暖房用合成樹脂管、及び、放射冷暖房用パネルを作製した。
厚さ０．２ｍｍの銅からなる金属層を形成せず、熱伝導層と熱放射層との２層のみとしたこと以外は、実施例２と同様にして放射冷暖房用合成樹脂管、及び、放射冷暖房用パネルを作製した。
（評価）
実施例１〜３、比較例１〜４で製造した放射冷暖房用パネルについて、以下の評価を行った。結果を表１に示した。
実施例１〜３、比較例１〜４で製造した放射冷暖房用パネルについて、以下の評価を行った。結果を表１に示した。
冷温水チラーを用い、往き温水温度を４０℃とした。流量は１．０Ｌ／ｍｉｎに設定した。温水戻り温度は、作製した放射冷暖房パネルの放熱性能により成り行きとなった。
（評価駆体）
次世代省エネ基準（ＩＩＩ地域）のＱ値・Ｃ値に準拠して作製した模擬住宅の６畳の一室を利用した。長府製作所製、冷温水供給ヒートポンプ（ＡＥＹ４０３０ＳＶＸＣ）にて、放射冷暖房用パネルから熱が放出されようとも、常に室内空間を２０℃（外気温度５℃）に維持した。
次世代省エネ基準（ＩＩＩ地域）のＱ値・Ｃ値に準拠して作製した模擬住宅の６畳の一室を利用した。長府製作所製、冷温水供給ヒートポンプ（ＡＥＹ４０３０ＳＶＸＣ）にて、放射冷暖房用パネルから熱が放出されようとも、常に室内空間を２０℃（外気温度５℃）に維持した。
（放熱量）
運転後３時間後〜４時間後、１時間当たりの放射冷暖房用パネルの放射熱量を、往き温水温度と戻り温水温度の差と流量から、室内に放出した熱量を計算した。これをパネル単位面積で割り、単位面積あたりの放熱量とした。
運転後３時間後〜４時間後、１時間当たりの放射冷暖房用パネルの放射熱量を、往き温水温度と戻り温水温度の差と流量から、室内に放出した熱量を計算した。これをパネル単位面積で割り、単位面積あたりの放熱量とした。
（保持性）
温水を回し、形状を維持できたものを「○」、温度による軟化や自重に耐えきれず形状を保持できなかった物を「×」とした。
温水を回し、形状を維持できたものを「○」、温度による軟化や自重に耐えきれず形状を保持できなかった物を「×」とした。
（曲げ加工性）
汎用銅管用の直径７５曲げ型を使用し、曲げ加工を行った。問題なく曲げ加工できたものを「○」、折れ曲がったもの、可撓性で復帰してしまったもの、連続１ヶ月連続運転で腐食等の問題があったものを「×」とした。
汎用銅管用の直径７５曲げ型を使用し、曲げ加工を行った。問題なく曲げ加工できたものを「○」、折れ曲がったもの、可撓性で復帰してしまったもの、連続１ヶ月連続運転で腐食等の問題があったものを「×」とした。
（総合判定）
全ての評価に鑑みて放射冷暖房パネルとして使用に耐えるものを「○」、不具合があり使用に耐え得ないものを「×」とした。
全ての評価に鑑みて放射冷暖房パネルとして使用に耐えるものを「○」、不具合があり使用に耐え得ないものを「×」とした。
（実施例４）
（１）熱伝導層及び金属層の製造
ポリオレフィン層として、ビカット軟化温度１２３℃、かつ、α−オレフィンとしてオクテンを共重合させ短鎖分岐を導入し、数平均分子量約３万かつ重量平均分子量約１２万としたポリエチレン樹脂組成物を使用し、酸化防止剤として、フェノール系である４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノールフェノールを０．１重量部とリン系酸化防止剤としてトリノニルフェニルホスファイト０．０５重量部と使用し、劣化を抑制した樹脂配合を作成し、これを押出し機で内径１３ｍｍ・厚み１．０ｍｍの管形状に成形し、その上に金属層として厚さ０．２８ｍｍのＳＵＳ板を、内層押出した管外周と同等の幅をもたせ、幅方向内側に曲げ加工しながら、被覆、端面を溶接し管形状に被覆し仕上げ、厚さ１．２ｍｍの熱伝導層、該熱伝導層の外側面に厚さ０．２８ｍｍのＳＵＳからなる金属層とを形成した。なお、熱伝導層を構成する樹脂材料は、長期熱水耐久性を狙うために高熱伝導充填物を混練すると、樹脂と高熱伝導充填材界面が水による劣化を受けやすくなるため充填物による高放熱化は行わなかった。尚、別途５０ｍｍ角、厚さ５ｍｍの熱伝導率測定用サンプルを作製し、該熱伝導率測定用サンプルを用いて、ＡＳＴＭ Ｃ１７７に準拠した方法で、京都電子工業社製、プローブ式熱伝導率計「ＱＴＭ−３」で熱伝導率を測定したところ、０．３７Ｗ／ｍ・Ｋであった。
（１）熱伝導層及び金属層の製造
ポリオレフィン層として、ビカット軟化温度１２３℃、かつ、α−オレフィンとしてオクテンを共重合させ短鎖分岐を導入し、数平均分子量約３万かつ重量平均分子量約１２万としたポリエチレン樹脂組成物を使用し、酸化防止剤として、フェノール系である４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノールフェノールを０．１重量部とリン系酸化防止剤としてトリノニルフェニルホスファイト０．０５重量部と使用し、劣化を抑制した樹脂配合を作成し、これを押出し機で内径１３ｍｍ・厚み１．０ｍｍの管形状に成形し、その上に金属層として厚さ０．２８ｍｍのＳＵＳ板を、内層押出した管外周と同等の幅をもたせ、幅方向内側に曲げ加工しながら、被覆、端面を溶接し管形状に被覆し仕上げ、厚さ１．２ｍｍの熱伝導層、該熱伝導層の外側面に厚さ０．２８ｍｍのＳＵＳからなる金属層とを形成した。なお、熱伝導層を構成する樹脂材料は、長期熱水耐久性を狙うために高熱伝導充填物を混練すると、樹脂と高熱伝導充填材界面が水による劣化を受けやすくなるため充填物による高放熱化は行わなかった。尚、別途５０ｍｍ角、厚さ５ｍｍの熱伝導率測定用サンプルを作製し、該熱伝導率測定用サンプルを用いて、ＡＳＴＭ Ｃ１７７に準拠した方法で、京都電子工業社製、プローブ式熱伝導率計「ＱＴＭ−３」で熱伝導率を測定したところ、０．３７Ｗ／ｍ・Ｋであった。
（２）熱放射層の形成
マトリックス樹脂として高密度ポリエチレン（丸善石油化学、Ｐ９８２０）を使用し、平均粒径５０μｍの酸化ケイ素１０重量％と、平均粒径８μｍの窒化ホウ素３５重量％を混練・押出ししてマスターバッチ化した後、押出し成形法にて形成した金属層の上に同ラインで被覆押し出し、厚さ０．３ｍｍの熱放射層を形成し、放射冷暖房用合成樹脂管を製造した。なお、熱放射層を構成する樹脂材料を用いて、別途５０ｍｍ角、厚さ５ｍｍの熱伝導率測定用サンプルを作製し、該熱伝導率測定用サンプルを用いて、ＡＳＴＭ Ｃ１７７に準拠した方法で、京都電子工業社製、プローブ式熱伝道率計「ＱＴＭ−３」で熱伝導率を測定したところ、０．８２Ｗ／ｍ・Ｋであった。また、熱放射層を構成する樹脂材料を用いて、別途５０ｍｍ角、厚さ５ｍｍの熱放射率測定用サンプルを作製し、該熱放射率測定用サンプルの熱放射率εを、ＪＩＳ Ａ １４２３「赤外線放射温度計による放射率の簡易測定方法」に準拠した方法で測定したところ、０．８６であった。
マトリックス樹脂として高密度ポリエチレン（丸善石油化学、Ｐ９８２０）を使用し、平均粒径５０μｍの酸化ケイ素１０重量％と、平均粒径８μｍの窒化ホウ素３５重量％を混練・押出ししてマスターバッチ化した後、押出し成形法にて形成した金属層の上に同ラインで被覆押し出し、厚さ０．３ｍｍの熱放射層を形成し、放射冷暖房用合成樹脂管を製造した。なお、熱放射層を構成する樹脂材料を用いて、別途５０ｍｍ角、厚さ５ｍｍの熱伝導率測定用サンプルを作製し、該熱伝導率測定用サンプルを用いて、ＡＳＴＭ Ｃ１７７に準拠した方法で、京都電子工業社製、プローブ式熱伝道率計「ＱＴＭ−３」で熱伝導率を測定したところ、０．８２Ｗ／ｍ・Ｋであった。また、熱放射層を構成する樹脂材料を用いて、別途５０ｍｍ角、厚さ５ｍｍの熱放射率測定用サンプルを作製し、該熱放射率測定用サンプルの熱放射率εを、ＪＩＳ Ａ １４２３「赤外線放射温度計による放射率の簡易測定方法」に準拠した方法で測定したところ、０．８６であった。
（３）放射冷暖房用パネルの作製
得られた放射冷暖房用合成樹脂管を長さ２０００ｍｍにカットし、図３に示すような形態で７５ｍｍピッチで１５本平行に配置した放射冷暖房用パネルを作成した。
得られた放射冷暖房用合成樹脂管を長さ２０００ｍｍにカットし、図３に示すような形態で７５ｍｍピッチで１５本平行に配置した放射冷暖房用パネルを作成した。
（実施例５）
ＳＵＳ板に代えて、厚さ０．２８ｍｍのアルミニウム板を用いた以外は、実施例４と同様にして熱伝導層と該熱伝導層の外側面に金属層とを形成した。
次いで、マトリックス樹脂として高密度ポリエチレン（丸善石油化学、Ｐ９８２０）を使用し、平均粒径１０μｍの粒状カーボンブラック４０重量％を混練・押出ししてマスターバッチ化した後、押出し成形法にて形成した金属層の上に同ラインで被覆押し出し、厚さ０．３ｍｍの熱放射層を形成し、放射冷暖房用合成樹脂管を製造した。なお、熱放射層を構成する材料を用いて、実施例４と同様にして熱伝導率及び熱放射率を測定したところ、熱伝導率は０．９７Ｗ／ｍ・Ｋであり、熱放射率εは０．８６であった。
得られた放射冷暖房用合成樹脂管を長さ２０００ｍｍにカットし、図３に示すような形態で７５ｍｍピッチで１５本平行に配置した放射冷暖房用パネルを作成した。
ＳＵＳ板に代えて、厚さ０．２８ｍｍのアルミニウム板を用いた以外は、実施例４と同様にして熱伝導層と該熱伝導層の外側面に金属層とを形成した。
次いで、マトリックス樹脂として高密度ポリエチレン（丸善石油化学、Ｐ９８２０）を使用し、平均粒径１０μｍの粒状カーボンブラック４０重量％を混練・押出ししてマスターバッチ化した後、押出し成形法にて形成した金属層の上に同ラインで被覆押し出し、厚さ０．３ｍｍの熱放射層を形成し、放射冷暖房用合成樹脂管を製造した。なお、熱放射層を構成する材料を用いて、実施例４と同様にして熱伝導率及び熱放射率を測定したところ、熱伝導率は０．９７Ｗ／ｍ・Ｋであり、熱放射率εは０．８６であった。
得られた放射冷暖房用合成樹脂管を長さ２０００ｍｍにカットし、図３に示すような形態で７５ｍｍピッチで１５本平行に配置した放射冷暖房用パネルを作成した。
（実施例６）
実施例５と同様にして熱伝導層及び金属層を作製した。
次いで、マトリックス樹脂として高密度ポリエチレン（丸善石油化学、Ｐ９８２０）を使用し、径１５μｍアスペクト比５の酸化鉄１０重量％と、平均径１３μｍ長さ５０μｍの炭素繊維を１５重量％を混練・押出ししてマスターバッチ化した後、押出し成形法にて形成した金属層の上に同ラインで被覆押し出し、厚さ０．３ｍｍの熱放射層を形成し、放射冷暖房用合成樹脂管を製造した。なお、熱放射層を構成する樹脂材料を用いて、実施例４と同様にして熱伝導率及び熱放射率を測定したところ、熱伝導率は１．０８Ｗ／ｍ・Ｋであり、熱放射率εは０．９０であった。
得られた放射冷暖房用合成樹脂管を長さ２０００ｍｍにカットし、図３に示すような形態で７５ｍｍピッチで１５本平行に配置した放射冷暖房用パネルを作成した。
実施例５と同様にして熱伝導層及び金属層を作製した。
次いで、マトリックス樹脂として高密度ポリエチレン（丸善石油化学、Ｐ９８２０）を使用し、径１５μｍアスペクト比５の酸化鉄１０重量％と、平均径１３μｍ長さ５０μｍの炭素繊維を１５重量％を混練・押出ししてマスターバッチ化した後、押出し成形法にて形成した金属層の上に同ラインで被覆押し出し、厚さ０．３ｍｍの熱放射層を形成し、放射冷暖房用合成樹脂管を製造した。なお、熱放射層を構成する樹脂材料を用いて、実施例４と同様にして熱伝導率及び熱放射率を測定したところ、熱伝導率は１．０８Ｗ／ｍ・Ｋであり、熱放射率εは０．９０であった。
得られた放射冷暖房用合成樹脂管を長さ２０００ｍｍにカットし、図３に示すような形態で７５ｍｍピッチで１５本平行に配置した放射冷暖房用パネルを作成した。
（実施例７）
実施例５と同様にして熱伝導層及び金属層を作製した。
次いで、マトリックス樹脂として高密度ポリエチレン（丸善石油化学、Ｐ９８２０）を使用し、平均粒径２μｍの酸化マグネシウム１０重量％と、粒子が鎖状につながる繊維状カーボンブラック（ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ）２０重量％を混練・押出ししてマスターバッチ化した後、押出し成形法にて形成した金属層の上に同ラインで被覆押し出し、厚さ０．３ｍｍの熱放射層を形成し、放射冷暖房用合成樹脂管を製造した。なお、熱放射層を構成する樹脂材料を用いて、実施例４と同様にして熱伝導率及び熱放射率を測定したところ、熱伝導率は１．２５Ｗ／ｍ・Ｋであり、熱放射率εは０．９４であった。
得られた放射冷暖房用合成樹脂管を長さ２０００ｍｍにカットし、図３に示すような形態で７５ｍｍピッチで１５本平行に配置した放射冷暖房用パネルを作成した。
実施例５と同様にして熱伝導層及び金属層を作製した。
次いで、マトリックス樹脂として高密度ポリエチレン（丸善石油化学、Ｐ９８２０）を使用し、平均粒径２μｍの酸化マグネシウム１０重量％と、粒子が鎖状につながる繊維状カーボンブラック（ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ）２０重量％を混練・押出ししてマスターバッチ化した後、押出し成形法にて形成した金属層の上に同ラインで被覆押し出し、厚さ０．３ｍｍの熱放射層を形成し、放射冷暖房用合成樹脂管を製造した。なお、熱放射層を構成する樹脂材料を用いて、実施例４と同様にして熱伝導率及び熱放射率を測定したところ、熱伝導率は１．２５Ｗ／ｍ・Ｋであり、熱放射率εは０．９４であった。
得られた放射冷暖房用合成樹脂管を長さ２０００ｍｍにカットし、図３に示すような形態で７５ｍｍピッチで１５本平行に配置した放射冷暖房用パネルを作成した。
（比較例５）
熱伝導層及び熱放射層を構成する材料として、いずれも高密度ポリエチレン（丸善石油化学、Ｐ９８２０）を使用した以外は、実施例４と同様にして放射冷暖房用合成樹脂管を製造した。なお、熱伝導層及び熱放射層を構成する材料を用いて、実施例４と同様にして熱伝導率及び熱放射率を測定したところ、熱伝導率が０．３２Ｗ／ｍ・Ｋであり、熱放射率εが０．８０であった。
その後、実施例４と同様にして放射冷暖房用パネルを作製した。
熱伝導層及び熱放射層を構成する材料として、いずれも高密度ポリエチレン（丸善石油化学、Ｐ９８２０）を使用した以外は、実施例４と同様にして放射冷暖房用合成樹脂管を製造した。なお、熱伝導層及び熱放射層を構成する材料を用いて、実施例４と同様にして熱伝導率及び熱放射率を測定したところ、熱伝導率が０．３２Ｗ／ｍ・Ｋであり、熱放射率εが０．８０であった。
その後、実施例４と同様にして放射冷暖房用パネルを作製した。
（比較例６）
放射冷暖房用合成樹脂管として、内径１３ｍｍ、厚み０．８ｍｍの汎用銅管を使用した。なお、該汎用銅管と同じ材料を用いて、実施例１と同様に熱伝導率及び熱放射率εを測定したところ、熱伝導率は２６９Ｗ／ｍＫであり、熱放射率εは０．１０であった。
その後、実施例４と同様にして放射冷暖房用パネルを作製した。
放射冷暖房用合成樹脂管として、内径１３ｍｍ、厚み０．８ｍｍの汎用銅管を使用した。なお、該汎用銅管と同じ材料を用いて、実施例１と同様に熱伝導率及び熱放射率εを測定したところ、熱伝導率は２６９Ｗ／ｍＫであり、熱放射率εは０．１０であった。
その後、実施例４と同様にして放射冷暖房用パネルを作製した。
（比較例７）
放射冷暖房用合成樹脂管として、内径１３ｍｍ、厚み１．０ｍｍの汎用架橋ポリエチレン管を使用した。なお、該汎用架橋ポリエチレン管と同じ材料を用いて、実施例１と同様に熱伝導率及び熱放射率εを測定したところ、熱伝導率は０．３４Ｗ／ｍＫであり、熱放射率εは０．７９であった。
その後、実施例４と同様にして放射冷暖房用パネルを作製した。
放射冷暖房用合成樹脂管として、内径１３ｍｍ、厚み１．０ｍｍの汎用架橋ポリエチレン管を使用した。なお、該汎用架橋ポリエチレン管と同じ材料を用いて、実施例１と同様に熱伝導率及び熱放射率εを測定したところ、熱伝導率は０．３４Ｗ／ｍＫであり、熱放射率εは０．７９であった。
その後、実施例４と同様にして放射冷暖房用パネルを作製した。
（評価）
実施例４〜７、比較例５〜７で製造した放射冷暖房用パネルについて、以下の評価を行った。結果を表２に示した。
実施例４〜７、比較例５〜７で製造した放射冷暖房用パネルについて、以下の評価を行った。結果を表２に示した。
冷温水チラーを用い、往き温水温度を４０℃とした。流量は１．０Ｌ／ｍｉｎに設定した。温水戻り温度は、作製した放射冷暖房パネルの放熱性能により成り行きとなった。
（評価駆体）
次世代省エネ基準（ＩＩＩ地域）のＱ値・Ｃ値に準拠して作製した模擬住宅の６畳の一室を利用。長府製作所製、冷温水供給ヒートポンプ（ＡＥＹ４０３０ＳＶＸＣ）にて、放射冷暖房用パネルから熱が放出されようとも、常に室内空間を２０℃（外気温度５℃）に維持した。
次世代省エネ基準（ＩＩＩ地域）のＱ値・Ｃ値に準拠して作製した模擬住宅の６畳の一室を利用。長府製作所製、冷温水供給ヒートポンプ（ＡＥＹ４０３０ＳＶＸＣ）にて、放射冷暖房用パネルから熱が放出されようとも、常に室内空間を２０℃（外気温度５℃）に維持した。
（放熱量）
運転後３時間後に放射冷暖房用パネルの放射熱量を、往き温水温度と戻り温水温度の差と流量から室内に放出した熱量を測定した。これをパネル単位面積で割り、単位面積あたりの放熱量とした。
運転後３時間後に放射冷暖房用パネルの放射熱量を、往き温水温度と戻り温水温度の差と流量から室内に放出した熱量を測定した。これをパネル単位面積で割り、単位面積あたりの放熱量とした。
（保持性）
温水を回し、形状を維持できたものを「○」、温度による軟化や自重に耐えきれず形状を保持できなかったものを「×」とした。
温水を回し、形状を維持できたものを「○」、温度による軟化や自重に耐えきれず形状を保持できなかったものを「×」とした。
（曲げ加工性）
汎用銅管用の直径７５曲げ型を使用し、曲げ加工を行った。問題なく曲げ加工できたものを「○」、折れ曲がったもの、また、可撓性で復帰してしまったものを「×」とした。
汎用銅管用の直径７５曲げ型を使用し、曲げ加工を行った。問題なく曲げ加工できたものを「○」、折れ曲がったもの、また、可撓性で復帰してしまったものを「×」とした。
（短期腐食性）
曲げ加工後、８０℃のお湯に２４ｈｒ浸積、取りだして２４時間常温放置を２週間繰りかえした後、曲げ加工部分の管を縦割りにし、目視でさび等の腐食を確認した。さび等が確認できなかったものを「○」、内層樹脂のひび割れ、金属層のさび等確認できたものを「×」とした。
曲げ加工後、８０℃のお湯に２４ｈｒ浸積、取りだして２４時間常温放置を２週間繰りかえした後、曲げ加工部分の管を縦割りにし、目視でさび等の腐食を確認した。さび等が確認できなかったものを「○」、内層樹脂のひび割れ、金属層のさび等確認できたものを「×」とした。
（長期腐食性）
短期腐食性と同様の評価を３ヶ月行った後、曲げ加工部分の管を縦割りにし、目視でさび等の腐食を確認した。さび等が確認できなかったものを「○」、内層樹脂のひび割れ、金属層のさび等確認できたものを「×」とした。
短期腐食性と同様の評価を３ヶ月行った後、曲げ加工部分の管を縦割りにし、目視でさび等の腐食を確認した。さび等が確認できなかったものを「○」、内層樹脂のひび割れ、金属層のさび等確認できたものを「×」とした。
（総合判定）
全ての評価に鑑みて放射冷暖房パネルとして使用に耐えるものを「○」、不具合があり使用に耐え得ないものを「×」とした。
全ての評価に鑑みて放射冷暖房パネルとして使用に耐えるものを「○」、不具合があり使用に耐え得ないものを「×」とした。
本発明によれば、優れた放射冷暖房効果とともに、適度な可撓性及び自立性を有する放射冷暖房用合成樹脂管、並びに、これを用いてなる放射冷暖房用パネルを提供することができる。
２０、４０、５０ 放射冷暖房用合成樹脂管
２１ 熱放射層
２２ 金属層
２３ 熱伝導層
３０ ヘッダー
３１ 流路
３２ 開口
３５ ヘッダー
３６ａ、３６ｂ 流路
３７ａ、３７ｂ 開口
４１ 接続金具
４２ 流量調整バルブ
２１ 熱放射層
２２ 金属層
２３ 熱伝導層
３０ ヘッダー
３１ 流路
３２ 開口
３５ ヘッダー
３６ａ、３６ｂ 流路
３７ａ、３７ｂ 開口
４１ 接続金具
４２ 流量調整バルブ
Claims (9)
- 少なくとも、最外層に設けられた熱放射層、前記熱放射層の内面側に設けられた熱伝導層、及び、前記熱放射層と前記熱伝導層との間に設けられた金属層を有する放射冷暖房用合成樹脂管であって、前記熱放射層の熱放射率が０．８５以上であり、前記熱伝導層の熱伝導率が０．８Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、
前記熱放射層の厚さが０．０１〜５ｍｍ、前記熱伝導層の厚さが０．３〜５ｍｍ、前記金属層の厚さが０．１〜２ｍｍであり、
前記熱放射層は、樹脂材料と該樹脂材料よりも熱放射率の高い充填剤とを含有し、かつ、前記熱伝導層は、樹脂材料と該樹脂材料よりも熱伝導率の高い充填剤とを含有することを特徴とする放射冷暖房用合成樹脂管。 - 熱放射層は、平均粒子径が０．５〜１０μｍの酸化マグネシウム粉末を１〜３３重量％含有することを特徴とする請求項１記載の放射冷暖房用合成樹脂管。
- 熱放射層は、繊維状カーボンを１〜３３重量％含有することを特徴とする請求項１又は２記載の放射冷暖房用合成樹脂管。
- 熱放射層の熱伝導率が０．８Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の放射冷暖房用合成樹脂管。
- 熱伝導層は、酸化防止剤を含有することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の放射冷暖房用合成樹脂管。
- 金属層は、厚さ０．１〜２．０ｍｍのアルミニウムからなることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の放射冷暖房用合成樹脂管。
- 複数並列に配置された請求項１、２、３、４、５又は６記載の放射冷暖房用合成樹脂管、及び、内部に冷温媒体を流通させる管状の流路と該流路に通じる複数の開口とが設けられたヘッダーを有し、前記放射冷暖房用合成樹脂管の末端が前記ヘッダーの開口に取り付けられ、パネル化されていることを特徴とする放射冷暖房用パネル。
- 一対のヘッダー間に放射冷暖房用合成樹脂管が配置されていることを特徴とする請求項７記載の放射冷暖房用パネル。
- ヘッダーは、内部に２の管状の流路と前記２の管状の流路にそれぞれ通じる複数の開口とが設けられており、屈曲した放射冷暖房用合成樹脂管の一方の末端が一方の前記流路に通じる開口に取り付けられ、前記放射冷暖房用合成樹脂管の他方の末端が他方の前記流路に取り付けられていることを特徴とする請求項７記載の放射冷暖房用パネル。
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