JP6372004B2 - 輻射要素 - Google Patents
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Description
本実施の形態の輻射要素は、熱媒体が流れる管状部材と、面内方向の熱伝導率が厚さ方向の熱伝導率よりも高く、前記管状部材の管外径の1/2以下の厚さを有し、前記管状部材と熱結合する熱伝導部材とを備える。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る輻射要素が適用された輻射パネルの平面図である。図2Aは、図1のA−A線断面図、図2Bは図2Aのパネル本体を下から見た平面図である。図3は、図1のB−B線断面図である。
パネル本体2は、図1に示すように、例えば短手方向の辺(短辺)と長手方向の辺(長辺)との比が1:2の長方形を有する底壁20(図2A参照)と、底壁20の短辺に設けられた側壁21a、21bと、底壁20の長辺に設けられた側壁21c、21dと、側壁21a〜21dの開口側端部に外側に向かって形成された鍔部22a〜22dと、側壁21b〜21dの開口側端部に内側に向かって形成された鍔部23a〜23fとを備える。輻射パネル1を室内の天井や壁等に敷設した場合は、パネル本体2の底壁20の表面20cが赤外線(熱線)を放出又は吸収して室内を輻射空調する輻射面となる。
第1及び第2の熱伝導シート30A、30Bは、面内方向の熱伝導率が厚さ方向の熱伝導率よりも高く、熱交換パイプ44の外径(例えば3〜4mm)の1/3以下若しくは1/2以下、又は1mm以下若しくは2mm以下の厚さ(例えば0.15〜0.4mm)を有する。
管状部材4は、輻射パネル1の長手方向の一方に設けられたメインパイプ部40と、メインパイプ部40にほぼ同一ピッチでほぼ平行に接続された複数の熱交換パイプ44とを有する。供給側メインパイプ42及び戻り側メインパイプ43は、熱交換パイプ44の内径よりも大きい内径を有する。なお、図1に示す熱交換パイプ44の数は、理解を容易にするために実際よりも少ない数で図示している。
押え部材5は、例えば、バネ性を有する金属からなる押え板50と、押え板50に接合された発泡ゴム、発泡樹脂等からなる弾性部材51とを備える。押え板50は、両端側が中央部よりも持ち上がっており、これにより押え板50をパネル本体2の鍔部23a〜23dに係止したとき、中央部で管状部材4の熱交換パイプ44を底壁20側に押え付けることができる。
図4Aは、第1及び第2の熱伝導シート30A、30Bの製造装置の一例を示す平面図である。図4Bは、第1及び第2の熱伝導シート30A、30Bの製造装置の一例を示す側面図である。
図示しない熱交換ユニットから温度等が制御された熱媒体を、供給側配管を介して供給側メインパイプ42の供給側コネクタ42aに供給すると、熱媒体は供給側メインパイプ42から各熱交換パイプ44に分岐し、さらに各熱交換パイプ44を循環して戻り側メインパイプ43で合流し、戻り側コネクタ43aから戻り側配管を介して熱交換ユニットに戻る。熱媒体が熱交換パイプ44を通過する間に第1及び第2の熱伝導シート30A、30B、及びパネル本体2との熱交換が行われる。すなわち、熱媒体の熱が熱交換パイプ44から第2の熱伝導シート30B及び第1の熱伝導シート30Aに伝わり、さらにパネル本体2の底壁20全体に伝わり、底壁20の表面20cが輻射面となって輻射空調が行われる。
本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)管状部材4の熱交換パイプ44と第2の熱伝導シート30Bとは面接触しているので、熱交換パイプ44からの熱が第2の熱伝導シート30Bに伝わり易くなる。また、第2の熱伝導シート30Bとパネル本体2との間に第1の熱伝導シート30Aを配置しているので、第2の熱伝導シート30Bに伝わった熱がパネル本体2の底壁20全体に伝わり易くなる。この結果、冬は低めの温度、夏は高めの温度の熱媒体を用いてもパネル本体2の表面温度を第1及び第2の熱伝導シート30A、30Bを用いない場合の表面温度と同等にすることができ、効率的な輻射を行うことができる。
(2)管状部材として樹脂製のものを用い、熱伝導部材として薄くて軽い第1及び第2の熱伝導シート30A、30Bを用いているので、軽量化を図ることができ、熱伝導部材3及び管状部材4のパネル本体2への組込みが容易になる。
(3)パネル本体2に吸音孔20aを設け、第2の熱伝導シート30Bの山部32と第1の熱伝導シート30Aとの間の空間30cを共鳴空間としているので、ヘルムホルツ共鳴により大きな吸音効果が得られる。
(4)天井側のスラブとの間に空間を設けて天井に本実施の形態に係る輻射パネル1を敷設した場合、輻射パネル1の運転中は、室内に対する輻射だけでなく、熱交換パイプ44及び第2の熱伝導シート30Bから天井側のスラブに対しても輻射が行われるので、例えば、夜間に天井側のスラブに蓄熱しておき、昼間にスラブの蓄熱を室内の空調に利用することができる。
図5A〜図5Fは、第2の熱伝導シート30Bの変形例を示す。図5A〜図5Fは、第1及び第2の熱伝導シート30A、30Bのみを図示する。
図6は、本発明の第2の実施の形態に係る輻射パネルの平面図である。本実施の形態は、第1の実施の形態とは、管状部材4が異なり、他は第1の実施の形態と同様に構成されている。以下、第1の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
図7は、本発明の第3の実施の形態に係る輻射パネルの平面図である。本実施の形態は、第1の実施の形態とは、管状部材4が異なり、他は第1の実施の形態と同様に構成されている。以下、第1の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
図8は、本発明の第4の実施の形態に係る輻射パネルの平面図、図9は、図8のC−C線断面図である。第1の実施の形態では、管状部材としてメインパイプ部40と複数の熱交換パイプ44からなる構成を用いたが、本実施の形態は、1本の樹脂パイプ45を用いたものであり、他は第1の実施の形態と同様に構成されている。以下、第1の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
図10は、本発明の第5の実施の形態に係る輻射パネルの図2Aに対応する要部断面図である。本実施の形態は、第1の実施の形態に対して第2の熱伝導シート30Bを省略したものであり、他は第1の実施の形態と同様に構成されている。以下、第1の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
図11は、本発明の第6の実施の形態に係る輻射パネルの図2Aに対応する要部断面図である。本実施の形態は、第1の実施の形態に対して第1の熱伝導シート30Aを省略したものであり、他は第1の実施の形態と同様に構成されている。以下、第1の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
図12は、本発明の第7の実施の形態に係る輻射パネルの図2Aに対応する要部端面図である。本実施の形態は、第1の実施の形態の構成に対して管状部材4の上に第3の熱伝導シート30Cを配置したものであり、他は第1の実施の形態と同様に構成されている。以下、第1の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
図13は、本発明の第8の実施の形態に係る輻射パネルの平面図である。図14は、図13のD−D線断面図である。本実施の形態は、第2の実施の形態とは、熱伝導部材3が異なり、他は第2の実施の形態と同様に構成されている。以下、第2の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
(1)管状部材4の熱交換パイプ44と主熱伝導シート130Aとは面接触しているので、熱交換パイプ44からの熱が主熱伝導シート130Aに伝わり易くなる。また、副熱伝導シート130Bが熱交換パイプ44に接触しているので、熱交換パイプ44から副熱伝導シート130Bを介して主熱伝導シート130Aの谷部31に伝わり易くなる。
(2)管状部材4、主熱伝導シート130A及び副熱伝導シート130Bを熱伝導ユニット100としてユニット化しているので、パネル本体2への組込みが容易になる。
(3)パネル本体2に吸音孔20aを設け、主熱伝導シート130Aの山部32と底壁20との間の空間30cを共鳴空間としているので、ヘルムホルツ共鳴により大きな吸音効果が得られる。
図15A〜図15Cは、第8の実施の形態の熱伝導部材3の変形例を示す要部断面図である。図15Aに示す熱伝導部材3は、図14に示す熱伝導部材3を上下逆にしてパネル本体2の底壁20の裏面20bに配置したものである。なお、高い吸音性能が求められていない場合には、本変形例のように、パネル本体2の吸音孔20aを省いてもよい。図15Aにおいて、主熱伝導シート130Aは、第1乃至第4、第6、第7の実施の形態の第2の熱交換シート30Bに対応し、副熱伝導シート130Bは、第1乃至第5、第7の実施の形態の第1の熱交換シート30Aに対応する。
実施例1及び比較例1の管状部材4は、共にメインパイプ部40として内径16mm、外径20mmのものを用い、熱交換パイプ44として内径2.3mm、外径3.4mmのものを用い、熱交換パイプ44をピッチ10mmでメインパイプ部40に接続した。
実施例1の試料と比較例1の試料を並列配管で接続して、各試料の配管に流量計を設置し、流量をそれぞれ1.0L/分に設定し、40℃〜45℃の温水を通水し、パネル本体2の底壁20の表面の温度を熱画像計測器(CHINO社製サーモビジョンCPA7000)で計測した(実施例2、3も同じ)。
なお、本発明の実施の形態は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で種々に変形実施が可能である。例えば、温度及び湿度が制御された空気をチャンバーを介してパネル本体に形成した複数の貫通孔から室内側に供給する空気式パネルと本実施の形態の輻射パネルとを組み合わせてもよい。これにより、窓側の領域の方が内側の領域よりも通常高い冷暖房能力が要求され、その要求に応じて冷暖房能力が異なる輻射パネルと空気式パネルを配置することができる、各パネルはパイプ用の配管とチャンバー用の配管が混在しないため、天井裏の配管が容易になる、等の効果を奏する。
5…押え部材、6…製造装置、20…底壁、20a…吸音孔、20b…裏面、
20c…表面、21a-21d…側壁、22a-22d…鍔部、23a-23f…鍔部、
24a、24b…切欠き、30A…第1の熱伝導シート、30B…第2の熱伝導シート、
30C…第3の熱伝導シート、30a、30b…連通孔、30c…空間、31…谷部、
31a…平坦面、32…山部、32a…平坦面、33…傾斜部、34…起立部、
35…曲線部、36…谷部、40…メインパイプ部、40A…第1のメインパイプ部、
40B…第2のメインパイプ部、41…仕切り部、42…供給側メインパイプ、
42a…供給側コネクタ、43…戻り側メインパイプ、43a…戻り側コネクタ、
44…熱交換パイプ、45…樹脂パイプ、50…押え板、51…弾性部材、
60…第1の素材シート供給部、61…第2の素材シート供給部、62…送りローラ、
63A、63B…波形成型ローラ、64A、64B…貫通孔形成ローラ、
65A、65B…接着剤塗布ローラ、66A…第1の貼り合わせローラ、
66B…第2の貼り合わせローラ、67…切断部、
100…熱伝導ユニット、130A…主熱伝導シート、
130B、130C…副熱伝導シート、300…第1の素材シート、
300a、300b…領域、301…第2の素材シート、H…熱交換パイプの高さ、
h…山部の高さ、Pp…熱交換パイプのピッチ、Pv…谷部のピッチ、
Px、Py、…吸音孔のピッチ
Claims (7)
- 並列に配設された複数の流路部分を介して熱媒体が流れる管状部材と、
面内方向の熱伝導率が厚さ方向の熱伝導率よりも高く、前記管状部材の前記流路部分の管外径の1/2以下の厚さを有する第1の熱伝導シートと、
前記第1の熱伝導シートと前記管状部材との間に前記第1の熱伝導シートに接するように配置され、面内方向の熱伝導率が厚さ方向の熱伝導率よりも高く、前記管状部材の管外径の1/2以下の厚さを有して谷部と山部が交互に形成された形態を有し、前記谷部が前記複数の流路部分の外周面にそれぞれ接触する第2の熱伝導シートとを備えた輻射要素。 - 前記第1の熱伝導シートは、前記第2の熱伝導シートの前記山部に対応する位置に前記山部に沿って複数の吸音孔が形成されて前記山部との間に共鳴空間を形成する請求項1に記載の輻射要素。
- 前記管状部材の前記第2の熱伝導シートと反対側に前記管状部材に接するように配置され、面内方向の熱伝導率が厚さ方向の熱伝導率よりも高く、前記管状部材の管外径の1/2以下の厚さを有する第3の熱伝導シートをさらに備えた請求項1又は2に記載の輻射要素。
- 前記第3の熱伝導シートは、前記第2の熱伝導シートの前記山部に接着された請求項3に記載の輻射要素。
- 前記第1の熱伝導シート及び前記第2の熱伝導シートは、繊維に熱伝導粉末を添加してなる湿式抄紙の黒鉛シートであり、
前記管状部材の前記流路部分は、断面円形状を有し、
前記第2の熱伝導シートは、前記谷部が前記管状部材の前記流路部分に面接触するように第1の半径で曲げて形成され、前記山部が前記谷部間に平坦状部を有し、前記平坦状部と前記谷部との間に前記第1の半径よりも小さい第2の半径で曲げられて形成された曲げ部を有する、
請求項1又は2に記載の輻射要素。 - 前記第2の熱伝導シートは、前記谷部が前記管状部材の前記流路部分に180°を超えて面接触するように前記第1の半径で曲げて形成された、
請求項5に記載の輻射要素。 - 前記第1の熱伝導シートは、前記第2の熱伝導シートの前記谷部及び前記山部が延びる方向の両端からさらに前記延びる方向に露出する一対の露出部を備えた請求項1から6のいずれか1項に記載の輻射要素。
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