JP5689241B2 - 輻射パネル材 - Google Patents

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Description

本発明は、輻射冷房及び輻射暖房に用いられる輻射パネル材に関する。
従来、水などの液体状の熱媒体が流通可能な複数枚のパネルを備えて形成される輻射パネル装置が知られている。この種の輻射パネル装置は、複数のパネルと、別途設置される熱源との間で熱媒体を循環させることで各パネルに輻射能を持たせ、そのパネルによる輻射暖房又は輻射冷房によって居室等の空調を行うことが可能となっている。例えば特許文献1には、熱媒体が流通する熱媒体流通管がパネル内に収容された輻射パネル材を複数設け、輻射パネル材の熱媒体流通管に熱媒体を流通させることで輻射パネル材から輻射熱を放射させる輻射パネル装置が開示されている。
特開2006−153431号公報
ところで、居室に家具や家電設備等を設置する場合、他の家具や家電設備に並べて設置する関係から、その奥行きよりも幅等の制約が大きい場合が少なくなく、可及的狭い幅で充分な性能を発揮する装置構成が好ましい。しかしながら、上記特許文献1に記載の輻射パネル装置では複数枚の輻射パネル材を並べることで所望の輻射機能を発揮させる構成なので、性能を上げるには輻射パネル材の枚数を増やす必要があり、スペース上の制約が大きいと充分な枚数を並べることができず、所望の輻射機能を発揮させることが難しくなってしまう。
特に手摺の如く腰高の高さの輻射パネル材を採用する場合では、天地丈、すなわち床から天井までの高さを有するパネルを採用することで充分な吸放熱面積を確保できる態様と比べると各輻射パネル材の吸放熱面積がやや過小となり、場合によっては輻射パネル装置自体を複数台設置することで単体の冷暖房能力を補うことも考えられ、設置スペースや施工等をさらに配慮しなければならない虞がある。
かかる問題を解決すべく、熱媒体を循環させる配管径を大きくして熱媒体の循環量を増加させ、これによって輻射パネル材一枚あたりの出力を向上させることが考えられるが、配管の直径を大きくすると輻射パネル材の板厚が大きくなってしまい、複数枚の輻射パネル材を並べて構成される装置自体が大型化してしまうという問題があった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、出力の向上とスリム化とを両立して装置の小型化に有効である輻射パネル材を提供することを目的とする。
本発明は、長尺状に形成されるパネルと、そのパネルの長手方向に沿って配設されて熱媒体が流動する配管とを備え、幅方向が並び方向に垂直な方向に対して傾斜するように一列に並んで複数配置される輻射パネル材において、パネル内に複数本の配管が収容され、複数本の配管は、同一平面上に並んで配置されており、配管は、パネルの長手方向の一方の端部から他方の端部に向けて延在する往路部と、その往路部に連なってパネルの他方の端部から一方の端部に向けて延在する復路部とを有するU字状に形成されており、複数本の配管は、往路部と復路部との間の離間幅がそれぞれ異なり、離間幅の小さい配管の方が離間幅の大きい配管よりも内側となるように、同一平面上に並んで配置されており、往路部は、熱媒体がパネルの一方の端部から他方の端部に流動する流体往路を形成し、復路部は、熱媒体がパネルの他方の端部から一方の端部に流動する流体復路を形成し、隣り合う配管は、往路部同士が隣り合い、復路部同士が隣り合う状態で配設されており、隣り合って並ぶ複数のパネルそれぞれの幅方向の一方側に往路部が集中配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、複数本の配管がパネル内に収容されているので、実質的に熱媒体の循環量を増加させることが可能になり、出力の向上に有効である。さらに、複数本の配管は、パネル内で同一平面上に並んで配置されているので、例えば、千鳥状に並んでいる態様に比べてパネルのスリム化に有効である。その結果として、本発明によれば、出力の向上とスリム化とを両立して装置の小型化に有効である。
また、例えば、U字状の配管において出力向上のために径を大きくすると、湾曲部分の曲率半径を大きくしなければ湾曲した部位の製造が困難になって大型になり易く、結果的に輻射パネル材のスリム化を損なう虞がある。しかしながら、上記構成によれば、配管の径を大きくするのではなく、複数の配管を並べることで出力の向上を図る事ができるので、スリム化に有効である。さらに、上記構成によれば、各配管の径外方向に放射状に広がる出力領域の一部を重なり合わせた状態で各配管が配設され、当該隣り合う配管の間にいずれの配管からの出力の影響を受けない空白領域が形成されることが可及的回避され、これによって、各配管がそれぞれ単体で線状に出力領域を形成するのではなく、隣り合う配管との間で相乗効果をもって面状に出力領域を形成することとなり、パネル全体の出力の向上を図ることができるものとなる。
また、熱源にて十分な熱を得た熱媒体が流動する往路部が互いに隣り合うこととなるので、パネルにあって往路部を集中配置させた部位の出力を著しく向上させることができる。
さらに、隣り合って配設される配管同士の間隔は、少なくとも最も内側に配置された配管の離間幅の半分よりも小さいと好適である。この構成によれば、隣り合う配管同士の間で相乗効果をもって面状に出力領域を形成するという利点がより顕著になり、パネル全体の出力の向上に有効である。
さらに、復路部側を壁に向けてパネルを固定するブラケットを備えていると好適である。
本発明によれば、出力の向上とスリム化とを両立して装置の小型化に有効である輻射パネル材を提供することを目的とする。
本発明の第1実施形態に係る輻射パネル装置を取り付けた状態を示す正面図である。 図1のII−II線に沿った端面図である。 図2のIII−III線に沿った断面図である。 図3のIV−IV線に沿った端面図である。 熱媒体流通管の往路部及び復路部を模式的に示し、(a)は往路部同士及び復路部同士が隣り合う態様を示す図であり、(b)は往路部と復路部とが隣り合い態様を示す図である。 本実施形態に係る複数枚の輻射パネル材を幅方向が並び方向に直交するように並べた態様を示す断面図である。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
(第1実施形態)
図1〜図4に示されるように、輻射パネル装置1は、輻射暖房あるいは輻射冷房を行う輻射装置である。さらに、輻射パネル装置1は、窓枠の下や手摺りなどの比較的背の低い壁Rに沿って設置される。輻射パネル装置1は、鉛直方向に立設された一対の支柱3と、一対の支柱3の上端(一端)側に架設されるブリッジ5と、ブリッジ5に上端が支持される複数の長尺の輻射パネル材7と、ブリッジ5の上方を覆うカバー部8と、輻射パネル材7の下方で且つ床板F上に設けられ、上方に位置する複数の輻射パネル材7の表面から滴る結露水を受け止めて排出する結露水受構造9とを備えて構成されている。ブリッジ5及びカバー部8は、ブラケット5a,8a(図3参照)を介して壁Rに固定されている。
輻射パネル材7は、断面が扁平状に形成された長尺状の中空部材(パネル)10を備え、パネル10は、アルミニウムやステンレスなどの金属を、例えば押出成形により筒状体を形成し、当該筒状体を所定の長さで切断することで形成される。輻射パネル材7は、長手方向D1が鉛直方向を向くように配置され、パネル10の上端がパネルキャップを介してブリッジ5にねじ止めされている。
図2及び図4に示されるように、パネル10は、長手方向D1に直交する方向に沿って切断した断面(横断面)の外形が複数の突起10cを有する略凸レンズ状になっており、略レンズ状を形成する片側の略円弧状の面が一方のパネル面10aとなり、反対側の略円弧状の面が他方のパネル面10bとなる。その結果、一対のパネル面10a,10b同士は、凸状に膨らんだ方向(パネル面10a,10bそれぞれの頂部における法線方向)が互いに反対方向を向くように対向配置された関係を形成している。
パネル面10a,10bに形成された複数の突起10cは、パネル面10a,10bの長手方向(輻射パネル材7の長手方向)D1に沿って直線状に延在する。複数の突起10cは、外気に対する伝熱面積を広げる放熱吸熱フィンとして機能すると共に、当該輻射パネル装置1を冷房として使用した場合にパネル面10a,10bの表面に付着する結露水を下方へ伝える結露水のガイドとしても機能する。
図3に示されるように、パネル10には、流体からなる熱媒体、例えば不凍液や水を循環させるためのU字状の二本の熱媒体流通管(配管)11,12が挿嵌されている。熱媒体流通管11,12は、内径が8mm以下の樹脂製管からなる。このように樹脂製の熱媒体流通管11,12を用いることにより、屈曲性が良く、小半径に曲げることができ、熱媒体流通管11,12同士の加工、輻射パネル材7への組み付け作業を容易に行える。なお、本実施形態においては、樹脂製管として架橋ポリエチレン管を採用しているが、ポリブデン製の管等の他のポリオレフィン系の樹脂材料を採用することも可能である。
熱媒体流通管11は、輻射パネル材7の上端部から延設方向(鉛直下方)に沿った熱媒体の流体往路を形成する往路部11aと、往路部11aに連なって輻射パネル材7の下端部から延設方向とは反対側となる方向(鉛直上方)に沿った熱媒体の流体復路を形成する復路部11bとを有する。また、熱媒体流通管12も同様に輻射パネル材7の上端部から延設方向(鉛直下方)に沿った熱媒体の流体往路を形成する往路部12aと、往路部12aに連なって輻射パネル材7の下端部から延設方向とは反対側となる方向(鉛直上方)に沿った熱媒体の流体復路を形成する復路部12bとを有する。
二本の熱媒体流通管11,12の先端湾曲部分の曲率半径r1,r2は異なり、曲率半径r1が小さい側の熱媒体流通管11の曲率半径は約55mmである。また、熱媒体流通管11の往路部11aと復路部11bとの間の離間幅L1は、熱媒体流通管12の往路部12aと復路部12bとの間の離間幅L2よりも小さくなっている。そして、熱媒体流通管11は、パネル10内で幅方向D2の内側(中央寄り)に配置され、熱媒体流通管12は外側に配置されている。さらに、熱媒体流通管11,12同士の間隔L3は、最内に配置された熱媒体流通管11の離間幅L1の半分よりも小さくなっている。その結果として、熱媒体流通管11,12は、パネル10の幅方向D2に沿った同一平面P上(図4参照)に並んだ状態を形成しており、同一平面状でこれら熱媒体流通通管12同士が交叉しない構成となっている。なお、パネル10の幅方向D2とは、長手方向D1に直交し、且つ、板厚方向D3に直交する方向を意図する。
図4に示されるように、パネル10の内部には、熱媒体流通管11の往路部11aをガイドする断面略半円状の第1のガイド壁部10dが設けられている。さらに、パネル10の内部には、第1のガイド壁部10dに対向するように断面略半円状の第1のガイド部材10eが嵌め込まれて挿着されている。第1のガイド壁部10dと第1のガイド部材10eとは、パネル10の長手方向D1に沿って延在し、互いに組み合うことで往路部11aを管状に囲んで所定位置に保持する。
また、パネル10の内部には、熱媒体流通管11の復路部11bをガイドする第2のガイド壁部10fが設けられ、さらに、第2のガイド壁部10fに対向するように第2のガイド部材10gが挿着されている。第2のガイド壁部10fと第2のガイド部材10gの構成は、第1のガイド壁部10dと第1のガイド部材10eと同様であり、互いに組み合うことで復路部11bを管状に囲んで所定位置に保持する。
また、パネル10の内部には、外側の熱媒体流通管12をガイドして所定位置に保持する第3のガイド壁部10h及び第3のガイド部材10iと第4のガイド壁部10j及び第4のガイド部材10kとが設けられている。第3のガイド壁部10hは、第1のガイド壁部10dよりも外側で第1のガイド壁部10dに並んで設けられており、第3のガイド部材10iは第3のガイド壁部10hに対向するように挿着されている。第3のガイド壁部10h及び第3のガイド部材10iは断面略半円状であり、互いに組み合うことで往路部12aを管状に囲んで所定位置に保持する。同様に、第4のガイド壁部10jは、第2のガイド壁部10fよりも外側で第2のガイド壁部10fに並んで設けられており、第4のガイド部材10kは第4のガイド壁部10jに対向するように挿着されている。第4のガイド壁部10j及び第4のガイド部材10kの構成は、第3のガイド壁部10h及び第3のガイド部材10iと同様であり、互いに組み合うことで復路部12bを管状に囲んで所定位置に保持する。
図1及び図3に示されるように、ブリッジ5の上方には、輻射パネル材7に挿嵌された熱媒体流通管11,12に熱媒体を供給して熱媒体流通管11,12に熱媒体を流動させ、さらに熱媒体流通管11,12から流出した熱媒体を受け入れる第1のヘッダ部13及び第2のヘッダ部14が設けられている。第1のヘッダ部13は、熱媒体流通管11に熱媒体を供給する分配管13aと、熱媒体流通管11から排出された熱媒体を受け入れる合流管13bとを備えている。また、第2のヘッダ部14は、熱媒体流通管11に熱媒体を供給する分配管14aと、熱媒体流通管11から排出された熱媒体を受け入れる合流管14bとを備えている。第1のヘッダ部13及び第2のヘッダ部14は、カバー部8で覆われて外部から視認されないように隠されている。なお、カバー部8内には第1のヘッダ部13及び第2のヘッダ部14を包むように断熱材18が収容されている。
第1のヘッダ部13の分配管13a及び合流管13bと複数の熱媒体流通管11との連絡、または第2のヘッダ部14の分配管14a及び合流管14bと複数の熱媒体流通管12との連絡は様々な態様を実現できるが、第1のヘッダ部13と熱媒体流通管11との連絡態様を例に説明すると、本実施形態では、複数本の熱媒体流通管11同士が直列に連結され(図5参照)、その中で最も上流側の熱媒体流通管11の往路部11aに分配管13aが連絡し、最も下流側の熱媒体流通管11の復路部11bに合流管13bが連絡している。その他にも、全ての熱媒体流通管11の往路部11aに分配管13aが連絡し、全ての熱媒体流通管11の復路部11bに合流管13bが連絡するように構成することも可能である。なお、第2のヘッダ部14と熱媒体流通管12の連絡態様も同様である。
第1のヘッダ部13の分配管13aが往路側の主管15を介して熱源17に連絡され、合流管13bが復路側の主管15を介して熱源17に連絡され、これによって熱源17と熱媒体流通管11との間での循環路が形成される。同様に、第2のヘッダ部14の分配管14aが往路側の主管16を介して熱源17に連絡され、合流管14aが復路側の主管16を介して熱源17に連絡され、これによって熱源17と熱媒体流通管12との間での循環路が形成される。
図2に示されるように、複数の輻射パネル材7は、一列に並んで配置されているが、複数の輻射パネル材7それぞれの幅方向D2は、輻射パネル材7の並び方向D4に垂直な方向D5に対して傾斜している。また、隣り合って並ぶ輻射パネル材7同士は、輻射パネル材7の並び方向D4に垂直な方向D5を基準にして重なり合う領域(ラップ領域)Aを有する。
次に、図5を参照して熱媒体流通管11,12内の熱媒体の流れについて説明する。本実施形態では、図5(a)に示されるように、熱媒体流通管11,12それぞれに向けて熱媒体を順方向に流すことで、熱媒体流通管11の流体往路を形成する往路部11aと熱媒体流通管12の流体往路を形成する往路部12aとが隣り合って並び、また、熱媒体流通管11の流体復路を形成する復路部11bと熱媒体流通管12の流体復路を形成する復路部12aとが隣り合って並ぶ状態を具現化している。このように、往路部11a,12a同士、復路部11b,12b同士が隣り合うような状態を形成することで、例えば、熱源17にて十分な熱を得た熱媒体が流動する往路部11a,12aが互いに隣り合うこととなるので、パネル10にあって往路部11a,12aを集中配置させた部位の出力を著しく向上させることができる。
このように、熱媒体流通管12の往路部11a,12aを輻射パネル材7の一方の側部に集中させる方法は、特に壁に沿って設置される輻射パネル装置1において当該一方の側部を室内側に設定する場合に有効となる。
一方で、図5(b)に示されるように、熱媒体流通管11に向けて熱媒体を順方向に流し、熱媒体流通管12に向けて熱媒体を逆方向に流すことで、熱媒体流通管11の流体往路を形成する往路部11aと熱媒体流通管12の流体復路を形成する復路部12bとが隣り合って並び、また、熱媒体流通管11の流体復路を形成する復路部11bと熱媒体流通管12の流体往路を形成する往路部12aとが隣り合って並ぶ状態とすることも可能である。このように、隣り合って配設される複数本の熱媒体流通管11,12にあって、往路部11a,12aと復路部11b,12bとを互いに交互に並ぶように配置することにより、復路部11b,12bで出力が低下する部位であっても、その復路部11b,12bに隣り合う往路部11a,12aがその低下分を補うこととなり、パネル10全体に亘って一定の出力を維持させることができる。
このように、熱媒体流通管12の往路部11a,12aと復路部11b,12bとを交互とする方法は、当該輻射パネル装置1を間仕切壁として用いる際に有効となる。
次に、本実施形態に係る輻射パネル材7の作用、効果について説明する。熱媒体は熱源17と熱媒体流通管11,12との間を循環し、輻射パネル材7に供給された熱媒体が室温よりも低い場合には輻射冷却機能を発揮し、室温よりも高い場合には輻射暖房機能を発揮する。ここで、輻射パネル材7のパネル10内には、二本(複数本)の熱媒体流通管11,12が収容されているので、実質的に熱媒体の循環量を増加させることが可能になり、出力の向上に有効である。さらに、複数本の熱媒体流通管11,12は、パネル10内で同一平面P上に並んで配置されているので、例えば、千鳥状に並んでいる態様に比べてスリム化に有効である。その結果として、本実施形態によれば、出力の向上とスリム化とを両立して複数の輻射パネル材7を備えて構成される輻射パネル装置1の小型化に有効である。
また、一本の熱媒体流通管がパネル内に配置されている従来の装置(特許文献1参照)において、熱媒体の循環量を増加させることで出力の向上を図ることも考えられるが、この場合には熱媒体を循環させるポンプが過度に大型化し易く装置の小型化には不利である。一方で、本実施の形態では、複数本の熱媒体流通管11,12をパネル10内に収容する態様であるので、所望の出力に合わせて熱媒体流通管11,12の本数とポンプの能力とを選定して最適化し易く装置の小型化に有効である。
さらに、熱媒体流通管11,12は、往路部11a,12aと復路部11b,12bとを有するU字状に形成されており、複数本の熱媒体流通管11,12は、往路部11a,12aと復路部11b,12bとの間の離間幅L1,L2がそれぞれ異なる。そして、離間幅L1の小さい熱媒体流通管11の方が離間幅L2の大きい熱媒体流通管12よりも内側となるように、同一平面P上に並んで配置されている。
例えば、パネル内に挿嵌される配管がU字状である場合、出力向上のために配管径を大きくすると、湾曲部分の曲率半径を大きくしなければ湾曲した部位の製造が困難になって大型になり易く、結果的に輻射パネル材のスリム化を損なう虞がある。しかしながら、本実施形態によれば、U字状の熱媒体流通管11,12の管径を大きくするのではなく、複数の熱媒体流通管11,12を並べることで出力の向上を図る事ができるので、スリム化に有効である。
さらに、本実施形態によれば、熱媒体流通管11,12の径外方向に放射状に広がる出力領域を重なり合わせた状態で熱媒体流通管11,12が配設され、隣り合う熱媒体流通管11,12にいずれの熱媒体流通管11,12からの出力の影響を受けない空白領域が形成されることが可及的回避され、これによって、熱媒体流通管11,12がそれぞれ単体で線状に出力領域を形成するのではなく、熱媒体流通管11,12との間で相乗効果をもって面状に出力領域を形成することとなり、パネル10全体の出力の向上を図ることができるものとなる。
特に、本実施形態では、隣り合って配設される熱媒体流通管11,12同士の間隔L3は、最も内側に配置された熱媒体流通管11の離間幅L1の半分よりも小さいので、隣り合う熱媒体流通管11,12同士の間で相乗効果をもって面状に出力領域を形成するという利点がより顕著になり、パネル10全体の出力の向上に有効である。
また、本実施形態に係る複数枚の輻射パネル材7は、並び方向D4に垂直な方向D5に対して幅方向D2が傾斜するように配置されている。また、隣り合って並ぶ輻射パネル材7同士は、輻射パネル材7の並び方向D4に垂直な方向D5を基準にして重なり合う領域(ラップ領域)Aを有する。従って、輻射パネル装置1の横幅寸法(輻射パネル材7の並び方向)D4を圧縮しながら輻射パネル材7の枚数を増加できて輻射機能の能力を向上し易くなる。
なお、本実施形態では、複数枚の輻射パネル材7は、並び方向D4に垂直な方向D5に対して幅方向D2が傾斜するように配置されているが、例えば、図6に示されるように、複数枚の輻射パネル材7を平行に並べ、輻射パネル材7の幅方向D2が並び方向D4に垂直な方向D5を向くように配置してもよい。
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、輻射パネル材のパネル内にU字状の配管(熱媒体流通管)を挿嵌する態様を説明したが、複数本の直線状の配管をパネル内に収容する態様であってもよい。また、パネル内に収容される配管(熱媒体流通管)の本数は二本に限定されず、三本以上の配管を同一平面上に並べて配置することも可能である。
1…輻射パネル装置、7…輻射パネル材、10…パネル、11,12…熱媒体流通管(配管)、11a,12a…熱媒体流通管の往路部、11b,12b…熱媒体流通管の復路部、D1…長手方向、L1,L2…往路部と復路部との間の離間幅、L3…隣り合って配設される熱媒体流通管同士の間隔、P…熱媒体流通管が並ぶ同一平面。

Claims (3)

  1. 長尺状に形成されるパネルと、該パネルの長手方向に沿って配設されて熱媒体が流動する配管とを備え、幅方向が並び方向に垂直な方向に対して傾斜するように一列に並んで複数配置される輻射パネル材において
    前記パネル内に複数本の前記配管が収容され、
    前記複数本の配管は、同一平面上に並んで配置されており、
    前記配管は、前記パネルの長手方向の一方の端部から他方の端部に向けて延在する往路部と、該往路部に連なって前記パネルの他方の端部から一方の端部に向けて延在する復路部とを有するU字状に形成されており、
    前記複数本の配管は、前記往路部と前記復路部との間の離間幅がそれぞれ異なり、前記離間幅の小さい前記配管の方が前記離間幅の大きい前記配管よりも内側となるように、同一平面上に並んで配置されており、
    前記往路部は、前記熱媒体が前記パネルの一方の端部から他方の端部に流動する流体往路を形成し、前記復路部は、前記熱媒体が前記パネルの他方の端部から一方の端部に流動する流体復路を形成し、
    隣り合う前記配管は、前記往路部同士が隣り合い、前記復路部同士が隣り合う状態で配設されており、
    隣り合って並ぶ複数のパネルそれぞれの幅方向の一方側に前記往路部が集中配置されていることを特徴とする輻射パネル材。
  2. 隣り合って配設される前記配管同士の間隔は、少なくとも最も内側に配置された前記配管の離間幅の半分よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の輻射パネル材。
  3. 長尺状に形成されるパネルと、該パネルの長手方向に沿って配設されて熱媒体が流動する配管とを備える輻射パネル材において、
    前記パネル内に複数本の前記配管が収容され、
    前記複数本の配管は、同一平面上に並んで配置されており、
    前記配管は、前記パネルの長手方向の一方の端部から他方の端部に向けて延在する往路部と、該往路部に連なって前記パネルの他方の端部から一方の端部に向けて延在する復路部とを有するU字状に形成されており、
    前記複数本の配管は、前記往路部と前記復路部との間の離間幅がそれぞれ異なり、前記離間幅の小さい前記配管の方が前記離間幅の大きい前記配管よりも内側となるように、同一平面上に並んで配置されており、
    前記往路部は、前記熱媒体が前記パネルの一方の端部から他方の端部に流動する流体往路を形成し、前記復路部は、前記熱媒体が前記パネルの他方の端部から一方の端部に流動する流体復路を形成し、
    隣り合う前記配管は、前記往路部同士が隣り合い、前記復路部同士が隣り合う状態で配設されており、
    隣り合って並ぶ複数のパネルそれぞれの幅方向の一方側に前記往路部が集中配置されており、
    前記復路部側を壁に向けて前記パネルを固定するブラケットを更に備えることを特徴とする輻射パネル材。
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