JP6193259B2 - 輻射パネル装置 - Google Patents

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Description

本発明は、輻射暖房や輻射冷房を行う輻射パネル装置に関する。
従来、オイルや不凍液などの液体を熱媒体とした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においては、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、パネルの内部に熱媒体を流通させるための熱媒体流通管を設け、その熱媒体流通管に熱媒体を流通させることでパネル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2010−243127号公報
この種の輻射パネル装置では、そもそもパネルを揺動させることは想定されておらず、パネル間を通って流れてくる風の向きを変更させたり、パネルの向こう側と手前側との間で視線を遮ったりすることができない。実際に、特許文献1に記載された輻射パネル装置では、パネルを揺動させるための構成を有しておらず、更に、パネルの揺動を可能とする配管の構成とはなっていない。
そこで、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、熱媒体の循環によって輻射能が付与される複数のパネルを揺動させることが可能な輻射パネル装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決すべく、本発明に係る輻射パネル装置は、長尺状の扁平な複数のパネルと、パネル内に収容される部分を有し、熱源との間で循環する熱媒体の通過経路を形成することでパネルに輻射能を付与する熱媒体流通管と、複数のパネルを所定の間隔で並べた状態で保持すると共に、パネルの一方の端部と対向する位置に貫通孔を有するブリッジと、貫通孔に通された軸管を有し、パネルの一方の端部からブリッジにかけて設けられて、パネルをブリッジに対し軸管の軸線周りに回転可能に支持する回転機構と、を備え、熱媒体流通管は、パネル内で折り返され、パネルの一方の端部側を出入り口とする往復の通過経路を形成する収容部と、収容部の端部に接続されると共に軸管の内部を通って貫通孔を通過することで、軸管の軸線に対する対称位置から突出する一対の延在部と、複数のパネルそれぞれから突出する延在部の先端部であって、他のパネルの延在部に連結される接続部とを備え、接続部には、他のパネルから突出する延在部の接続部のうち、軸管の軸線に対して同じ側から突出した延在部の接続部が接続されていることを特徴とする。
上記の輻射パネル装置では、複数のパネルを保持するブリッジを備え、ブリッジはパネルの一方の端部と対向する位置に貫通孔を有する。貫通孔には回転機構の軸管が通されており、回転機構は、パネルの一方の端部を、ブリッジに対して軸管の軸線周りに回転可能に支持している。熱媒体流通管はパネルから突出する一対の延在部を有し、一対の延在部は軸管の内部を通って貫通孔を通過することで、軸管の軸線に対する対称位置から突出している。従って、軸管の軸線を中心にしてパネルを揺動させた場合、一対の延在部は、軸管内で互いの位置関係が保持されたままの状態で軸管の軸線周りに移動する。その結果、パネルの揺動に伴って一対の延在部間の距離が変化したり、あるいは一対の延在部が軸線から離間したりすることが防止され、一対の延在部の軸線に対する位置関係は、パネルを揺動させても維持される。
更に、この輻射パネル装置では、複数のパネルそれぞれから突出する延在部のうち、軸線に対して同じ側から突出した延在部同士が接続部を介して接続されている。つまり、各パネルを回転可能に支持する各回転機構に対して同じ側から突出する延在部同士が接続され、これによってパネル間で熱媒体流通管の直列配管系統が形成されるものとなる。従って、互いに接続される延在部同士の間隔と、双方の延在部が通される各軸管の軸線同士の間隔とが一致し、この間隔を維持したままパネルが揺動することとなる。その結果、互いに接続される延在部同士の間隔がパネルの揺動によって広がったり狭まったりすることを回避できるため、パネルの回転不良を防止でき、パネルをスムーズに揺動させることができる。さらに、熱媒体流通管の一対の延在部が軸管の内部を通過していることにより、パネルの揺動に伴う熱媒体流通管の移動が抑えられるため、パネルの揺動時における熱媒体流通管への負荷を低減させることができ、さらに熱媒体流通管を軸管内で保温することもできる。
また、回転機構は、軸管内で各延在部の軸線に近接離間する方向への移動を拘束した状態で保持することが好ましい。この構成では、一対の延在部が軸管内で軸線に対して対称となる状態で拘束されているので、パネルを揺動させても、一対の延在部同士の位置関係のずれが軸管内で生じ難くなる。その結果、パネルのスムーズな揺動状態を安定して維持できる。
更に、軸管は、パネルの一方の端部に固定されると共に、貫通孔に回転可能に遊嵌されてブリッジから突き出ており、該軸管のブリッジから突き出た部分側には、当該軸管をブリッジに対し回転可能に係合する係合部を更に有していることが好ましい。なお、遊嵌とは、遊びがある状態に嵌め込まれていることを意図する。この構成では、軸管がパネルの一方の端部に固定され、その軸管はパネルと共にブリッジに対して相対回転することとなる。その結果、パネルの揺動に伴って軸管内で拘束された熱媒体流通管の一対の延在部も揺動することになり、パネルの揺動に伴う熱媒体流通管のねじれを低減でき、パネルをよりスムーズに揺動させる上で有効である。
更に、回転機構は、係合部の回転に伴ってブリッジと係合部との間で生じる摩擦抵抗を減じる緩衝部材を更に有することが好ましい。この構成では、パネルの揺動に伴って生じるブリッジと係合部との間の摩擦抵抗が緩和されることとなるため、よりスムーズにパネルを揺動させることができる。
また、軸管の内周は、軸線に対して直交する方向の断面形状が非円形であることが好ましい。この構成では、軸管の断面形状を非円形とすることにより、軸管の取り付け時におけるブリッジに対する回転位置が定まることとなり、パネルのブリッジに対する位置決めを容易に行うことができる。
また、複数の回転機構又はパネルを連結するリンク機構を更に備えていると好ましい。この構成では、複数のパネルそれぞれを回転可能に支持する複数の回転機構がリンク機構によって連結される。このため、一のパネルを揺動させると、回転機構の回転及びリンク機構の移動に伴い、他のパネルが当該一のパネルと同じ分だけ揺動することとなる。この結果、延在部間の間隔は、より厳密に維持されることとなり、回転不良をより抑制できるものとなる。
また、リンク機構は、複数の回転機構に連結され、且つ軸線周りに軸管と一体に揺動する複数の連結ブラケットと、連結ブラケットに対して回転可能に設けられ、且つ隣り合う連結ブラケット間に亘って延在するプレートと、を備えていると好ましい。この構成では、プレートの延在方向に対する各パネルの角度を互いに同じとすることができるため、より正確に各パネルを同じ向きに揺動させることができる。
また、複数の熱媒体流通管同士が接続部にて接続されることで形成される直列配管系統を複数備え、熱源と直列配管系統との間で、複数の直列配管系統それぞれに熱媒体を分配する並列分配部と、熱源と直列配管系統との間で、複数の直列配管系統それぞれから排出される熱媒体を集約する並列合流部と、を更に備え、並列分配部と並列合流部とは、パネルの回転に伴って上下に揺動可能とされていると好ましい。各直列配管系統は、パネルの揺動に伴って僅かに熱媒体流通管の軸回りにねじれることが考えられるが、この輻射パネル装置では、並列分配部と並列合流部とを揺動可能としておくことにより、熱媒体流通管のねじれが許容されることとなるため、熱媒体流通管のねじれに対して抵抗力が付与されることによるパネルの回転不良の発生を抑制することができる。
本発明によれば、熱媒体の循環によって輻射能が付与される複数のパネルを揺動させることが可能となる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る輻射パネル装置を設置した状態を示す斜視図である。 図2は、輻射パネル装置のブリッジ周りを示す斜視図である。 図3は、輻射パネル装置のブリッジ周りを示す側面図である。 図4は、輻射パネル装置を示し、(a)は図3のIV−IV線に沿った断面図であり、(b)は、(a)のb−b線に沿った断面図である。 図5は、輻射パネル装置におけるブリッジ上部の構成を示す分解斜視図である。 図6は、輻射パネル装置におけるブリッジ下部の構成を示す分解斜視図である。 図7は、輻射パネル装置の回転機構及びリンク機構を示す平面図である。 図8は、各直列配管系統を示す斜視図であり、(a)は並列分配部から各パネルに熱媒体を供給する熱媒体流通管を示し、(b)は図示左側のパネルから図示右側のパネルに向かって熱媒体を流動させる熱媒体流通管を示す。 図9は、各直列配管系統を示す斜視図であり、(a)は図示右側のパネルから図示左側のパネルに向かって熱媒体を流動させる熱媒体流通管を示し、(b)はパネルから並列合流部に向かって熱媒体を排出する熱媒体流通管を示す。 図10は、熱媒体流通管の延在部の連結状態を模式的に示す図である。 図11は、並列分配部及び並列合流部を示し、(a)は平面図、(b)は熱媒体流通管を装着した状態の断面図を示す。 図12は、第2実施形態に係る輻射パネル装置の図4(a)に対応する断面図である。 図13は、第3実施形態に係る輻射パネル装置の図4(a)に対応する断面図である。 図14は、第3実施形態に係る輻射パネル装置のブリッジ上部を示す平面図である。
以下、図面を参照して本発明に係る輻射パネル装置の実施形態を説明する。なお、説明において同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
(第1実施形態)
図1及び図2に示されるように、第1実施形態に係る輻射パネル装置1は、建物の居室の一角に設置されて輻射暖房あるいは輻射冷房を行う装置である。輻射パネル装置1は、特に、部屋の中央部に間仕切りとして配置されると、部屋全体を効率よく温めたり冷やしたりすることができるので、効果的である。この輻射パネル装置1は、長尺状の扁平な12枚(複数)のパネル4と、パネル4のそれぞれに収容される熱媒体流通管5とを備えており、各熱媒体流通管5は互いに接続され、更に熱源H(図8及び図9参照)とも配管100a,100bを通じて連結されて熱媒体の循環ライン100を形成する。熱媒体の循環によってパネル4には輻射能が付与される。熱媒体の温度が居室の室温よりも高い場合には、パネル4に輻射能が付与されることで居室の輻射暖房が可能になり、熱媒体の温度が居室の室温よりも低い場合には、居室の輻射冷房が可能になる。
輻射パネル装置1は、上述した通り、複数のパネル4及び熱媒体流通管5と、居室の天井板Rと床板Fとの間で鉛直方向に立設された一対の支柱2A,2Bと、一対の支柱2A,2Bの上端側に架設され、複数のパネル4を保持するブリッジ3と、パネル4の下方且つ床板F上に設けられて結露水を受け止める結露水受け部材6と、を備えている。
支柱2A,2Bは、床板Fから天井板Rまで届く長さを有する支柱本体8と、支柱本体8の下端に外嵌して床板Fに固定される柱脚部材9と、を備えている。また、結露水受け部材6は、図示しない排水管に連通しており、パネル4に沿って流下した結露水が結露水受け部材6に集められ、排水管を通じて外部に排出される。
ブリッジ3は、立てた状態の複数のパネル4を所定の間隔で横方向に並べた状態で保持する。なお、所定の間隔とは、複数のパネル4が揺動した際に、互いに干渉しない程度の幅であれば足り、更に、パネル4の枚数含め、居室の広さや高さ、あるいは求められる性能に応じて適宜に決定できる。なお、ブリッジ3は、「上枠」ともいう。
図2〜図5に示されるように、ブリッジ3は、水平方向に延在する長尺状の支持プレート3aと、支持プレート3aの上面に立設された一対のリブ壁3bと、を備えている。一対のリブ壁3bは、支持プレート3aの長手方向に沿って延在しており、互いに対向すべく、平行に配置されている。ブリッジ3は、アルミニウムやステンレス等の金属を押出成形することによって形成されている。なお、図示は省略するが、ブリッジ3には、一対のリブ壁3bを跨ぐように補強部材が配置されており、支持プレート3aは補強部材にボルト止めされている。
支持プレート3aは一対のリブ壁3bに挟まれた中央部3dと、一対のリブ壁3bよりも外側に張り出した一対の鍔部3eとを有する。中央部3dには、複数のパネル4それぞれの上端部(一方の端部)4aと対向する位置に貫通孔3cが設けられている。貫通孔3cには、パネル4を支持する回転機構25の軸管17が通され、パネル4は、回転機構25を介して支持プレート3aに回転自在に取り付けられている。
パネル4は、鉛直方向に延在し、断面が扁平に形成された長尺状の筒状部材の両端をキャップで蓋をして形成され、例えば金属を押出成形することで形成される。パネル4の材料は特に限定されないが、パネル4をアルミニウム製とすると、軽量化が実現できパネル4を容易に揺動させることができるため好ましい。以下では、パネル4の扁平な断面形状が水平方向に延びる方向を「パネル4の幅方向」と称し、幅方向と垂直な水平方向を「パネル4の厚さ方向」と称する。
パネル4の外壁50の断面形状は、略凸レンズ状(図4(b)参照)であり、幅方向外側へ向かうにつれて先細りとなる左右一対の尖端部50xと、左右の尖端部50x同士を連結する一対の平板部50yとを備えている。一対の平板部50yは略平行に並んでおり、平板部50y間には回転機構25の軸管17が挿入される所定の隙間が形成されている。
尖端部50xの外面には、外気に対する伝熱面積を広げるために波状に突き出た複数のフィン50cが設けられている。複数のフィン50cは、パネル4の長手方向、つまりパネル4を立てた状態での鉛直方向に延在しており、冷房時にパネル4の表面に発生する結露水を結露水受け部材6に向けて下方へ案内するという機能も有する。また、尖端部50xには、ネジ31aが螺合する締付孔50hが形成されており、ネジ31aを締付孔50hに螺合することで、パネル4の上端(一方の端部)4a及び下端4bにキャップ30が固定される。
パネル4内には熱媒体流通管5の一部が収容されている。熱媒体流通管5は、図2及び図4に示されるように略U字状であり、パネル4内に挿入された部分は、パネル4の下端(他方の端部)側で湾曲して折り返され、上端(一方の端部)側を出入り口とする往復の通過経路を形成する収容部5a,5bとなる。収容部5a,5b,5gのうち、熱媒体が下方に向けて流れる通路を形成する部分は往路側収容部5aであり、熱媒体が上方に向けて流れる通路を形成する部分は復路側収容部5bであり、往路側収容部5aと復路側収容部5bとを連絡する部位が折り返し部5gである。
熱媒体流通管5は、例えば、内径が7mm程度の樹脂製管からなる。このように樹脂製の熱媒体流通管5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5同士の加工、パネル4への組み付け作業を容易に行える。さらに、熱媒体流通管5を樹脂製とすることにより、パネル4の揺動に伴うねじれや移動が許容されることとなり、パネル4の揺動時における熱媒体流通管5への負荷を低減させることができる。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、ポリブデン又は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。
パネル4の各尖端部50xの内部には、熱媒体流通管5を保持するガイド部50dがそれぞれ形成されており、各ガイド部50dと対向する位置には、ガイド部材51がそれぞれ嵌め込まれている。ガイド部50d、及びガイド部材51はそれぞれ半円形であり、ガイド部50dとガイド部材51とが組み合うことで、断面円形の空間を形成し、その空間内に挿入された熱媒体流通管5の往路側収容部5a、または復路側収容部5bを挟むように保持する。
ガイド部材51は、パネル4の下端まで達しているわけではなく、ガイド部材51の下方には、熱媒体流通管5の往路側収容部5aと復路側収容部5bとを湾曲した通路にて連絡する折り返し部5gが配置されている。また、ガイド部材51は、パネル4の上端まで達しているわけではなく、ガイド部材51の上方には、往路側収容部5aと復路側収容部5bとが中央寄りにまとめられる空間S1が存在する。
空間S1内で中央寄りに集められた熱媒体流通管5は、回転機構25の軸管17に通され、パネル4の上端4aに取り付けられたキャップ30、及びブリッジ3の支持プレート3aを貫通してブリッジ3の上方に突出している。熱媒体流通管5において、パネル4の上端から突出した部位は延在部5c,5dであり、特に、往路側収容部5aに連絡する側は往路側延在部5cであり、復路側収容部5bに連絡する側は復路側延在部5dである。
空間S1のうち、軸管17の下端からガイド部材51までの領域は、熱媒体流通管5を拘束しない領域となっており、パネル4の揺動に伴う熱媒体流通管5のねじれを吸収可能な部分となっている。この領域の高さH、つまり、ガイド部材51から軸管17の下端からまでの上下方向の距離は、熱媒体流通管5の直径の3倍以上で、特に、望ましくは5倍〜15倍程度の高さを有していれば、熱媒体流通管5のねじれの吸収効果を一層高めることができる。
パネル4の上端4aに取り付けられるキャップ30は、図6に示されるように、パネル4の外周に倣った形状のプレートであり、上端4aの開口を覆うように外壁50に取り付けられる。キャップ30は、例えばASA(アクリロニトリル-スチレン-アクリレート)やAES(アクリロニトリル-エチレンプロピレンジエン-スチレン)などを主成分とする樹脂から構成されており、パネル4とブリッジ3との間の熱伝達を抑制する機能を有している。また、キャップ30の中央には、軸管17の外形に対応した形状の貫通孔30bが形成されており、軸管17は、貫通孔30bに嵌め込まれる。
図4〜図7に示されるように、パネル4を支持する回転機構25は、ブリッジ3の貫通孔3cに通され、熱媒体流通管5の往路側延在部5c、及び復路側延在部5dの双方が通される軸管17と、軸管17の軸線Sfを中心として、軸管17をブリッジ3に対して回転可能となるようにブリッジ3に係合する係合部11とを備える。係合部11及び軸管17の材料は特に限定されないが、樹脂製とした場合、周囲に熱を伝え難くなるため好ましい。
図6に示されるように、軸管17は、キャップ30の貫通孔30bに嵌め込まれるように通される筒状体17xと、筒状体17xから張り出すように設けられたフランジ17yとを有する。フランジ17yは軸管17の軸線Sfに対して対称に設けられた一対の突き出し片からなり、ねじ31b(図4参照)が螺合するねじ孔17dが形成されている。筒状体17xは、フランジ17yよりも上方の部位がキャップ30の貫通孔30bに下から通され、フランジ17yはキャップ30の裏面に当接し、ねじ31bによってキャップ30に締結されている。
筒状体17xの断面を見た場合に、その外形は非円形であり、より詳細には、長方形の短辺が外側に膨らむように湾曲した形状となっている。したがって、筒状体17xがキャップ30の貫通孔30bに嵌合されると、筒状体17x(軸管17)はキャップ30の回転に追従することになる。つまり、軸管17の軸線Sfを中心にしてパネル4を回転させると、パネル4と一緒にキャップ30が回転し、その回転が軸管17に伝わって軸管17がパネル4と同期回転することになる。
筒状体17xの内部には、熱媒体流通管5の往路側延在部5cと復路側延在部5dとが並んで通されている。筒状体17xの内側の形状は、長方形の短辺が外周に向けて凸円弧状に湾曲した形状になっており、往路側延在部5cと復路側延在部5dとが並んで配置されるのに丁度良いサイズになっている。より詳細には、筒状体17x内で、往路側延在部5cと復路側延在部5dとは長辺に沿って並び、短辺側の湾曲面が往路側延在部5cや復路側延在部5dに周面に倣うように近接する。
その結果、軸管17(筒状体17x)の軸線Sfを挟んで対称となる位置に往路側延在部5cと復路側延在部5dとが配置されることになり、短辺側の湾曲面が往路側延在部5cや復路側延在部5dの周面に倣うように接して往路側延在部5cや復路側延在部5dの動きを規制することになる。従って、軸管17は、往路側延在部5cや復路側延在部5dに無理な負荷をかけることなく往路側延在部5cや復路側延在部5dを拘束した状態で保持することが可能になる。なお、筒状体17xの内側の形状は、上記の形状に限定されず、往路側延在部5cや復路側延在部5dが、パネルの揺動に伴って互いにずれ難ければ、楕円形や多角形状、その他の形状であっても良い。
図5に示されるように、ブリッジ3上には、貫通孔3cから突き出した筒状体17xに通され、ブリッジ3に引っ掛かるように載置されるリング状のスペーサ受け22が設置されている。貫通孔3cは、略円形であるが、ブリッジ3の長手方向の対称位置にスペーサ受け22の回り止めとなる溝3gが形成されている。また、スペーサ受け22には、貫通孔3cの溝3gに嵌合する爪22dが設けられている。
係合部11は、スペーサ受け22を通された筒状体17xに嵌合するスペーサ23と、スペーサ23を上方から押さえ付けるように筒状体17xに装着される固定部材24とを備えている。スペーサ23は、筒状体17xが嵌合する筒部23aと、筒部23aから張り出してスペーサ受け22に引っ掛かる掛止部23cとを有する。筒部23aはスペーサ受け22に遊嵌され、掛止部23cは、スペーサ受け22と同一の円形状であり、スペーサ受け22の上面に当接する。
また、筒状体17xがスペーサ23の貫通孔23bに嵌合することによって、パネル4の回転に伴い軸管17及びスペーサ23がスペーサ受け22に対して回転するようになっている。よって、このスペーサ受け22の上面にスペーサ23が当接することによって、スペーサ受け22が上記回転に伴って生じる摩擦抵抗を減じる緩衝部材として機能する。なお、このスペーサ受け22は、ポリエチレンテレフタレート、又はポリアセタール等によって構成されている。
固定部材24は、筒状体17xが嵌合する筒状のねじ止め部24xと、ねじ止め部24xから張り出してスペーサ23の上面に当接する押え部24yとを有する。ねじ止め部24xは筒状体17xの外形に沿った形状であり、具体的には、長方形の短辺が湾曲した形状になっている。ねじ止め部24xの長辺を構成する壁24bには、固定ねじ18が挿入される孔24cが形成されている。また、押え部24yには、連結ブラケット15が収まる切欠き24dが形成されている。
固定部材24は、切欠き24dを下に向け、スペーサ23との間で連結ブラケット15を挟み込むようにしながら、ねじ止め部24xに筒状体17xを嵌め込み、固定ねじ18でねじ止め部24xに筒状体17xを固定する。その結果、スペーサ23、及び固定部材24を備えた係合部11は、軸管17のブリッジ3から上方に突き出た部分側に設けられた態様を具現化し、さらに、スペーサ受け22を介してブリッジ3に係合することになる。そして係合部11は、軸管17に同期して回転し、さらに、係合部11のねじ止め部24xの回転に連動するようにして連結ブラケット15が揺動することになる。
上述した通り、輻射パネル装置1は、複数のパネル4が、各回転機構25によって、ブリッジ3に対して回転可能に支持されている。更に、輻射パネル装置1は、複数の回転機構25を連結するリンク機構28を備えている。
図4、図5、及び図7に示されるように、リンク機構28は、上述した連結ブラケット15と、連結ブラケット15に対して回転可能に設けられ、隣り合う連結ブラケット15間に亘って延在するプレート12と、連結ブラケット15とプレート12とを回転自在に接続する複数のピン13とを備えている。プレート12は、連結ブラケット15のそれぞれとピン13を介して連結されている。
連結ブラケット15は、平面視において略六角形状を偏平させて引き延ばした形状を呈しており、長手方向の端部に向かうにつれて先細りする形状となっている。連結ブラケット15は、その延在方向の両端にピン13を係合するための貫通孔15c,15cを有し、その延在方向の中央部に軸管17の筒状体17xを嵌合するための貫通孔15bを有する。貫通孔15bは、平面視において、筒状体17xの外周と一致するようになっている。
また、連結ブラケット15は、係合部11の押え部24yに形成された切欠き24dに嵌め込まれ、その下面がスペーサ23の上面に載置されることにより、押え部24yとスペーサ23との間に介在する。さらに、連結ブラケット15は、筒状体17xが嵌合されるので、軸管17と同期回転するようになっており、従って、連結ブラケット15は、パネル4の揺動の支点となる軸線Sfを支点にして揺動する。
図2、及び図7に示されるように、プレート12は直線状であり、複数のパネル4の間隔に対応した所定間隔ごとにピン13が挿通される貫通孔12aが形成されている。プレート12は、ピン13によって連結ブラケット15の上部に連結される。具体的には、プレート12と連結ブラケット15との間にはワッシャ14が介在し、ピン13は、プレート12の貫通孔12a、ワッシャ14、及び連結ブラケット15の貫通孔15cに挿通され、貫通孔15cの下部に位置するピン受け部16に係合されている。このようにしてプレート12及び連結ブラケット15は互いに回転自在に連結される。
輻射パネル装置1は、リンク機構28を備えているので、一のパネル4を揺動させると、そのパネル4に接続された回転機構25が回転し、その回転機構25に設けられた連結ブラケット15が軸線Sfを支点に揺動する。その結果、連結ブラケット15に連結されたプレート12が移動して、他の連結ブラケット15を揺動させ、全ての回転機構25が連動して同じ向きに回転することになって、全てのパネル4が同じ向きに揺動するようになる。
次に、複数のパネル4に収容された各熱媒体流通管5の接続、及び熱媒体流通管5の接続によって形成される熱媒体の通過経路について説明する。
熱媒体流通管5の往路側延在部5cと復路側延在部5dとは、パネル4の軸線Sfに対する対称位置からブリッジ3の上方に突き出ている。往路側延在部5cと復路側延在部5dとは、ブリッジ3の上方でブリッジ3の長手方向に向けて湾曲しているが、ブリッジ3から往路側延在部5c、または復路側延在部5dの湾曲部位までは十分な余裕があり、特に熱媒体流通管5が樹脂製で柔軟な材質からなることもあり、パネル4の揺動に伴って熱媒体流通管5がねじれても、そのねじれを吸収できる。
ブリッジ3上では、パネル4から突き出た熱媒体流通管5の往路側延在部5cが湾曲して往路側接続部5eが形成され、復路側延在部5dが湾曲して復路側接続部5fが形成されている。そして、一のパネル4から突き出た復路側延在部5dに連絡する復路側接続部5fは、他のパネル4から突き出た往路側延在部5cに連絡する往路側接続部5eに接続されている。つまり、複数の熱媒体流通管5同士が、復路側接続部5fと往路側接続部5eとの接続によって直列につながり、その結果、直列配管系統L1,L2,L3,L4を形成する。
図10に示されるように、復路側接続部5fと往路側接続部5eとは互いに突き当てられ、両管内に嵌め込まれるジョイント7を介して接続されている。ジョイント7は、耐腐蝕性を備える銅等の金属や硬質プラスチックから形成されており、内部に熱媒体が通過する貫通孔7aを有する。復路側接続部5fと往路側接続部5eとの接続態様は、ジョイント7を介しての接続に限定されず、熱媒体流通管5の材質や形状、サイズによって適宜に選択できる。
図8、及び図9に示されるように、直列配管系統L1〜L4を形成する際には、パネル4から突き出す往路側延在部5c、及び復路側延在部5dのうち、軸線Sfを基準にして同じ側から突出した往路側延在部5cと復路側延在部5dとが接続されている。
図8(b)、及び図9(b)を参照しながら具体的に説明する。例えば、左から三枚目のパネル4から突き出す復路側延在部5dは軸線Sfよりも手前側(図面の左下側)である。この復路側延在部5dは、左から七枚目のパネル4から突き出す往路側延在部5cに接続されているが、この往路側延在部5cも、復路側延在部5dと同様に軸線Sfよりも手前側(図面の左下側)である。また、この左から七枚目のパネル4から突き出す復路側延在部5dは、軸線Sfよりも奥側(図面の右上側)で突き出しており、この復路側延在部5dは、右から二枚目のパネル4から突き出す往路側延在部5cに接続されている。そして、この往路側延在部5cは、復路側延在部5dと同様に軸線Sfよりも奥側(図面の右上側)である。
また、本実施形態に係る輻射パネル装置1では、計四本(複数)の直列配管系統L1〜L4が形成されており、各直列配管系統L1〜L4の最上流の往路側接続部5eは、並列分配部(「ヘッダ管」ともいう)252から分岐する四本の枝管252aそれぞれに接続されている(図8(a)、図10参照)。また、各直列配管系統L1〜L4の最下流の復路側接続部5fは、並列合流部253から分岐する四本の枝管253aそれぞれに接続されている(図9(b)、図10参照)。並列分配部252は、熱媒体を加熱し、または冷却する熱源Hとの間で配管100a(図8(a)参照)を介して接続されており、熱源Hから送り込まれた熱媒体を各直列配管系統L1〜L4に均等に分配する。また、並列合流部253は、熱源Hとの間で配管100b(図8(a)参照)を介して接続されており、各直列配管系統L1〜L4から排出された熱媒体を集約させ、熱源Hまで戻す。
並列分配部252及び並列合流部253について更に詳しく説明する。なお、並列分配部252と並列合流部253とは実質的に同じ構造であるため、図11(a)及び(b)を参照して並列分配部252を中心に説明し、並列合流部253の説明は省略する。
並列分配部252は、熱源Hにつながる配管100bを接続するための筒状のジョイント管252gと、ジョイント管252gを介して熱媒体を受け入れる本体管252fと、本体管252fから分岐し、本体管252fに導入された熱媒体を各直列配管系統L1〜L4に分配する複数の枝管252aと、を備えている。
本体管252fの一方の端部は閉鎖されており、他方の端部にはジョイント管252gが設けられている。ジョイント管252gは配管100aに差し込まれて装着されており、また、ジョイント管253gと配管100aとの間には、シールのための2個のOリング252eが挟み込まれている。
枝管252aは、先端側に向かうに従って徐々に先細りする形状となっている。枝管252aは、その外周に、抜け防止用の返し部252xが複数設けられている。熱媒体流通管5が枝管252aに接続された状態において、熱媒体流通管5と枝管252aとの接続部分は、抜け止めのために外側から締め付ける環状のバンド256が取り付けられている。バンド256によって、熱媒体流通管5と枝管252aとがより強固に接続されるため、熱媒体流通管5から枝管252aが抜けてしまうのを効果的に防止でき、更に熱媒体流通管5と枝管252aとの接続部分からの漏水をより確実に回避できる。
以上、並列分配部252について説明したが、並列合流部253も実質的に同様の構造からなる。また、並列分配部252、及び並列合流部253は、例えば金属製管や樹脂製管等、種々の材料で構成された管を用いることができる。
また、並列分配部252及び並列合流部253はブリッジ3に固定されておらず、ブリッジ3に対して移動可能となっている。ここで、仮に並列分配部252及び並列合流部253がブリッジ3に固定されている場合、パネル4の揺動は、熱媒体流通管5の直列配管系統L1〜L4側の撓みやねじれのみで吸収させる必要があり、その分、熱媒体流通管5の往路側延在部5cや復路側延在部5dを長くするなどの工夫を要する。
一方で、本実施形態に係る輻射パネル装置1では、並列分配部252及び並列合流部253がブリッジ3に直接固定されているわけではなく、ブリッジ3に対して移動自在である。従って、並列分配部252及び並列合流部253が上下に移動することで、熱媒体流通管5のねじれ吸収のみでは吸収しきれないねじれを吸収させることができるので、かかるねじれに起因するパネル4の揺動に伴う熱媒体流通管5の移動を抑制させることができるので、熱媒体流通管5にかかる負荷を低減でき、パネル4の揺動をよりスムーズに行わせることができる。
次に、一のパネル4を揺動させたときの各部材の動作について説明する。図7に示されるように、一のパネル4(例えば、図7の最も左のパネル4)を揺動させると、一のパネル4に取り付けられた回転機構25の軸管17が、ブリッジ3に対して軸線Sfを中心として回転する。これに伴い、一のパネル4に連結された連結ブラケット15が軸線Sfを中心として揺動し、その連結ブラケット15の両端に設けられたピン13も揺動し、その結果、プレート12が左右方向に平行移動する。
プレート12の移動に伴い、一のパネル4以外の他のパネル4に連結された連結ブラケット15が、一のパネル4の連結ブラケット15と同方向に揺動し、それに伴って、他のパネル4に取り付けられた軸管17が一のパネル4の軸管17と同方向に回転することにより、その他のパネル4が一のパネル4と同方向に揺動する。このように、一のパネル4を揺動させると、それに連動して、他のパネル4が全て同方向に揺動する。
以上の通り、本実施形態に係る輻射パネル装置1は、図2及び図4に示されるように、複数のパネル4を保持するブリッジ3を備え、ブリッジ3はパネル4の上端(一方の端部)と対向する位置に貫通孔3cを有する。貫通孔3cには回転機構25の軸管17が通されており、回転機構25は、キャップ30を介してパネル4の上端からブリッジ3にかけて設けられて、パネル4をブリッジ3に対し軸管17の軸線Sf周りに回転可能に支持している。熱媒体流通管5はパネル4から突出する一対の延在部5c,5dを有し、一対の延在部5c,5dは軸管17の内部を通って貫通孔3cを通過することで、軸管17の軸線Sfに対する対称位置から突出している。
従って、軸管17の軸線Sfを中心にしてパネル4を揺動させた場合、一対の延在部5c,5dは、軸管17内で互いの位置関係が保持されたままの状態で軸線Sf周りに移動する。その結果、パネル4の揺動に伴って延在部5c,5d間の距離が変化したり、あるいは延在部5c,5dが軸線Sfから離間したりすることが防止され、一対の延在部5c,5dの軸線Sfに対する位置関係は、パネル4を揺動させても維持される。
また、輻射パネル装置1では、複数のパネル4それぞれから突出する延在部5c,5dの先端部であって、他のパネル4の延在部5c,5dに連結される接続部5e,5fを備え、接続部5e,5fには、他のパネル4から突出する延在部5c,5dの接続部5e,5fのうち、軸線Sfに対して同じ側から突出した延在部5c,5dの接続部5e,5fが接続されている。つまり、図8及び図9に示されるように、各パネル4を回転可能に支持する各回転機構25に対して同じ側から突出する延在部5c,5d同士が接続され、これによってパネル4間で熱媒体流通管5の複数の直列配管系統L1〜L4が形成される。従って、互いに接続される延在部5c,5d同士の間隔と、双方の延在部5c,5dが通される各軸管17の軸線Sf同士の間隔とが一致し、この間隔を維持したままパネル4が揺動することとなる。その結果、互いに接続される延在部5c,5d同士の間隔がパネル4の揺動によって広がったり狭まったりすることを回避できるため、パネル4の回転不良を防止でき、パネル4をスムーズに揺動させることができる。
更に、熱媒体流通管5の一対の延在部5c,5dが軸管17の内部を通過していることにより、パネル4の揺動に伴う熱媒体流通管5の移動が抑えられるため、パネル4の揺動時における熱媒体流通管5への負荷を低減させることができ、さらに熱媒体流通管5を軸管17内で保温することもできる。
また、回転機構25は、軸管17内で各延在部5c,5dの軸線Sfに近接離間する方向への移動を拘束した状態で保持しているため、延在部5c,5dが軸管17内で軸線Sfに対して対称となる状態で拘束されているので、パネル4を揺動させても、延在部5c,5d同士の位置ずれが軸管17内で生じ難くなる。その結果、パネル4のスムーズな揺動状態を安定して維持できる。なお、延在部5c,5dの軸線Sfに近接離間する方向とは、延在部5c,5dが軸線Sfに近づく方向、及び延在部5c,5dが軸線Sfから離れる方向、を意図する。
更に、軸管17は、キャップ30を介してパネル4の上端に固定されると共に、図5に示されるように、貫通孔3cに回転可能に遊嵌されてブリッジ3から突き出ており、回転機構25は、軸管17のブリッジ3から突き出た部分に設けられると共に、軸管17から張り出してブリッジ3に係合する係合部11を有しているため、軸管17がパネル4の一方の端部に固定され、その軸管17はパネル4と共にブリッジ3に対して相対回転することとなる。その結果、パネル4の揺動に伴って軸管17内で拘束された熱媒体流通管5の延在部5c,5dも揺動することとなり、パネル4の揺動に伴う熱媒体流通管5のねじれを低減でき、パネル4をよりスムーズに揺動させる上で有効である。
また、軸管17の内周は、軸線Sfに対して直交する方向の断面形状が非円形であるため、軸管17の取り付け時におけるブリッジ3に対する回転位置が定まることとなり、パネル4のブリッジ3に対する位置決めを容易に行うことができる。
また、輻射パネル装置1は、図7に示されるように、複数の回転機構25を連結するリンク機構28を備えるため、複数のパネル4それぞれを回転可能に支持する複数の回転機構25がリンク機構28によって連結される。このため、一のパネル4を揺動させると、回転機構25の回転及びリンク機構28の揺動に伴い、他のパネル4が当該一のパネル4と同じ分だけ揺動することとなる。この結果、延在部5c,5d間の間隔は、より厳密に維持されることとなり、回転不良をより抑制できるものとなる。
また、リンク機構28は、複数の回転機構25に連結され、且つ軸線Sf周りに軸管17と一体に揺動する複数の連結ブラケット15と、連結ブラケット15に回転可能に設けられ、且つ隣り合う連結ブラケット15に亘って延在するプレート12とを備えているため、プレート12の延在方向に対する各パネル4の角度を互いに同じとすることができる。従って、より正確に各パネル4を同じ向きに揺動させることができる。
また、輻射パネル装置1は、複数の熱媒体流通管5同士が接続部5e,5fにて接続されることで形成される直列配管系統L1〜L4を備え、熱源Hと直列配管系統L1〜L4との間で直列配管系統L1〜L4それぞれに熱媒体を分配する並列分配部252と、熱源Hと直列配管系統L1〜L4との間で、直列配管系統L1〜L4それぞれから排出される熱媒体を集約する並列合流部253とを備え、並列分配部252及び並列合流部253はパネル4の回転に伴って、例えば図8及び図9の矢印Yのように上下に揺動可能とされている。
各直列配管系統L1〜L4は、パネル4の揺動に伴って僅かに図8及び図9の矢印Xのように熱媒体流通管5の軸回りにねじれることが考えられるが、輻射パネル装置1では、並列分配部252及び並列合流部253が撓んで熱媒体流通管5のねじれが許容されることとなるため、熱媒体流通管5のねじれに対して抵抗力が付与されることによるパネル4の回転不良の発生を抑制することができる。
(第2実施形態)
次に、図12を参照して、第2実施形態に係る輻射パネル装置1Aについて説明する。輻射パネル装置1Aと第1実施形態に係る輻射パネル装置1との主な相違点は、係合部11とブリッジ3との間に、ベアリング223及びベアリング受け222を有する緩衝部材227を設けたことであり、その他の構成は輻射パネル装置1と実質的に同一である。従って、以下では、相違点を中心に説明し、共通する構造や要素については、第1実施形態に係る輻射パネル装置1Aと同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
ベアリング受け222及びベアリング223は、平面視における外形が円形となっている。また、ベアリング223及びベアリング受け222は、樹脂材料で構成されており、熱が伝わりにくい構成となっている。
ベアリング受け222は、ベアリング223の下で、貫通孔3cに嵌め込まれるようにしてブリッジ3に装着される。ベアリング受け222には、軸管17が遊嵌される貫通孔222aが形成されている。ベアリング223は、円環状のスラスト玉軸受であり、連結ブラケット15とベアリング受け222とに挟まれるように装着されている。なお、ベアリング223及び連結ブラケット15の取り付けは、第1実施形態に係る輻射パネル装置1と同様に、固定部材24で押さえ込まれることで行われる。なお、固定部材24が係合部に相当する。
第2実施形態において、一のパネル4を揺動させると、一のパネル4に取り付けられた回転機構25の軸管17がブリッジ3に対して軸線Sfを中心として回転する。これに伴い、第1実施形態と同様に、一のパネル4に連結された連結ブラケット15、ピン13、及びプレート12が軸線Sfを中心として揺動し、一のパネル4以外の他のパネル4が、一のパネル4と同方向に揺動する。すなわち、一のパネル4を揺動させると、それに連動して、他のパネル4が全て同方向に揺動する。
以上、輻射パネル装置1Aでは、第1実施形態に係る輻射パネル装置1と同様の効果に加えて、ベアリング223を備えることにより、回転機構25をブリッジ3に対してよりスムーズに回転させることが可能となるため、パネル4をよりスムーズに揺動させることができる。
(第3実施形態)
次に、図13及び図14を参照して、第3実施形態に係る輻射パネル装置1Bについて説明する。輻射パネル装置1Bと第1実施形態に係る輻射パネル装置1との主な相違点は、パネル4に固定される軸管17の代わりにブリッジ3に固定される軸管517が設けられた点、リンク機構528がブリッジ3の下部に設けられパネル4を連結させる点、及び回転機構525とキャップ530の構造が一部異なる点であり、輻射パネル装置1Bのその他の構成は輻射パネル装置1と実質的に同一である。従って、以下では、相違点を中心に説明し、共通する構造や要素については、第1実施形態に係る輻射パネル装置1と同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
軸管517は、ブリッジ3の貫通孔3cに嵌め込まれる円筒状の本体管517cと、本体管517cの上端から張り出してブリッジ3の上面に当接するフランジ517aとを有する。本体管517c内には、熱媒体流通管5の往路側延在部5c、及び復路側延在部5dが並んで通されている。一方、パネル4の上端であるキャップ530には玉軸受523がねじ止めされており、パネル4は、玉軸受523を介し、軸管517に対して回転可能に接続されている。軸管517、及び玉軸受523は回転機構525である。つまり、回転機構525は、パネル4を、ブリッジ3に対して軸管517の軸線Sf周りに回転可能に支持している。
第3実施形態のリンク機構528は、パネル4の上端4aに取り付けられるキャップ530と、キャップ530に回転可能に設けられ、隣り合うキャップ530間に亘って延在するプレート512と、キャップ530とプレート512とを回転自在に接続する複数のピン513とを備えている。プレート512は、ピン513を介し、複数のキャップ530それぞれと回転自在に連結されており、キャップ530には、軸線Sfに対して互いに対称となる位置にピン513が挿通される孔部531dを有する。本実施形態ではキャップ530は、複数の回転機構525に設けられ、且つ軸線Sfを支点に揺動する連結ブラケットに相当する。
第3実施形態に係る輻射パネル装置1によれば、一のパネル4を揺動させると、そのパネル4の揺動に伴ってキャップ530が軸線Sfを中心として揺動する。その結果、プレート512が平行移動して他のパネル4に取り付けられたキャップ530に作用し、全てのパネル4が連動して同方向に揺動する。
以上、輻射パネル装置1Bでは、第1実施形態に係る輻射パネル装置1と同様の効果に加えて、回転機構525に玉軸受523を備えているので、パネル4をブリッジ3に対してよりスムーズに回転させることができる。
以上、本発明について各実施形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではない。本発明に係る輻射パネル装置は、各請求項に記載した要旨を変更しないように実施形態に係る輻射パネル装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。具体的には、例えば、図5に示すスペーサ23の下面及びスペーサ受け22の上面に放射状に広がる断面U字状の凹凸を形成し、これらの凹凸部を噛み合わせることで構成されるクリック機構を備えていてもよい。このクリック機構を備える場合、全てのパネル4をブリッジ3の延在方向に対して所定角度(例えば、30度、45度、または60度)だけ回転させた状態を維持することが可能となる。なお、クリック機構を設ける場所としては、上記スペーサ受け22及びスペーサ23に限られず、別の場所であってもよい。
また、上記実施形態では、連結ブラケット又はキャップの両端にピン及びプレートが設けられたリンク機構について説明したが、この種のリンク機構に限られず、例えば、連結ブラケット又はキャップの片側のみにピン及びプレートが設けられていてもよい。
また、上記実施形態では、パネルに収容される熱媒体流通管について、パネルの上端から下端側に延在する往路及び復路と、往路及び復路をパネルの他端側でU字状に連結させるU字部とを備える例について説明した。しかし、この例に限られず、熱媒体流通管をパネルの一端から他端に向けて貫通させ、パネルの上端側に並列分配部を備え、パネルの下端側に並列合流部を備える構成を採用することも可能である。さらに、熱媒体流通管、ブリッジ、並列分配部、及び並列合流部をパネルの下端側に備えていてもよい。
また、本発明に係る輻射パネル装置を設置する建物としては、例えば戸建住宅や集合住宅が挙げられる。しかし、この例に限られず、例えば事務所ビルや公共建物に本発明に係る輻射パネル装置を設置することも可能である。
1…輻射パネル装置、3…ブリッジ、3c…貫通孔、4…パネル、5…熱媒体流通管、5a…往路側収容部(収容部)、5b…復路側収容部(収容部)、5c…往路側延在部(延在部)、5d…復路側延在部(延在部)、5e…往路側接続部(接続部)、5f…復路側接続部(接続部)、11…係合部、12,512…プレート、15…連結ブラケット、17,517…軸管、25,525…回転機構、227…緩衝部材、28,528…リンク機構、252…並列分配部、253…並列合流部、H…熱源、L1〜L4…直列配管系統、Sf…軸線。

Claims (8)

  1. 長尺状の扁平な複数のパネルと、
    前記パネル内に収容される部分を有し、熱源との間で循環する熱媒体の通過経路を形成することで前記パネルに輻射能を付与する熱媒体流通管と、
    前記複数のパネルを所定の間隔で並べた状態で保持すると共に、前記パネルの一方の端部と対向する位置に貫通孔を有するブリッジと、
    前記貫通孔に通された軸管を有し、前記パネルの一方の端部から前記ブリッジにかけて設けられて、前記パネルを前記ブリッジに対し前記軸管の軸線周りに回転可能に支持する回転機構と、を備え、
    前記熱媒体流通管は、
    前記パネル内で折り返され、前記パネルの一方の端部側を出入り口とする往復の通過経路を形成する収容部と、
    前記収容部の端部に接続されると共に前記軸管の内部を通って前記貫通孔を通過することで、前記軸管の軸線に対する対称位置から突出する一対の延在部と、
    前記複数のパネルそれぞれから突出する延在部の先端部であって、他のパネルの延在部に連結される接続部とを備え、
    前記接続部には、他のパネルから突出する延在部の接続部のうち、前記軸管の軸線に対して同じ側から突出した延在部の接続部が接続されている輻射パネル装置。
  2. 前記回転機構は、前記軸管内で前記各延在部の前記軸線に近接離間する方向への移動を拘束した状態で保持することを特徴とする請求項1記載の輻射パネル装置。
  3. 前記軸管は、前記パネルの一方の端部に固定されると共に、前記貫通孔に回転可能に遊嵌されて前記ブリッジから突き出ており、
    該軸管の前記ブリッジから突き出た部分側には、当該軸管を前記ブリッジに対し回転可能に係合する係合部を更に有していることを特徴とする請求項1又は2記載の輻射パネル装置。
  4. 前記回転機構は、前記係合部の回転に伴って前記ブリッジと前記係合部との間で生じる摩擦抵抗を減じる緩衝部材を更に有することを特徴とする請求項3記載の輻射パネル装置。
  5. 前記軸管の内周は、前記軸線に対して直交する方向の断面形状が非円形であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の輻射パネル装置。
  6. 複数の前記回転機構又は前記パネルを連結するリンク機構を更に備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の輻射パネル装置。
  7. 前記リンク機構は、前記複数の回転機構に連結され、且つ前記軸線周りに前記軸管と一体に揺動する複数の連結ブラケットと、前記連結ブラケットに対して回転可能に設けられ、且つ隣り合う前記連結ブラケット間に亘って延在するプレートと、を備えたことを特徴とする請求項6に記載の輻射パネル装置。
  8. 複数の前記熱媒体流通管同士が前記接続部にて接続されることで形成される直列配管系統を複数備え、
    前記熱源と前記直列配管系統との間で、前記複数の直列配管系統それぞれに熱媒体を分配する並列分配部と、
    前記熱源と前記直列配管系統との間で、前記複数の直列配管系統それぞれから排出される熱媒体を集約する並列合流部と、を更に備え、
    前記並列分配部と前記並列合流部とは、前記パネルの回転に伴って上下に揺動可能とされている、ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の輻射パネル装置。
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