JP6428469B2 - 床暖房用パネル - Google Patents

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Description

本発明は、床暖房用パネルに関するものであり、詳しくは、面積の異なる2つの部屋の床に敷設される温水循環方式のパネルであって、面積の異なる3枚のパネルを配置して2組の温水循環経路を構成すると共に、各温水循環経路における圧力損失を減らし且つこれらパネルの間での温度ムラを低減するようにした床暖房用パネルに関するものである。
床暖房の施工においては、フローリング等の床仕上げ材の下地として、通水管を埋設した温水循環方式の床暖房用パネルが使用される。斯かる床暖房用パネルは、断熱材としての薄板状の発泡樹脂成形体と、当該発泡樹脂成形体の表側に埋設された通水管と、発泡樹脂成形体に埋設された床仕上げ材固定用の根太状部材と、発泡樹脂成形体の表側の表面に貼着された熱拡散用の放熱シートとから主に構成され、通水管によって温水の循環路が構成されている。上記の床暖房用パネルにおいては、上面への放熱量(出力)を高め且つ暖房性能を向上させるため、例えば、金属製の樋状の伝熱部材に通水管の直線部分を収容する等の工夫を施している(特許文献1参照)。
特開2008−309395号公報
ところで、上記の床暖房用パネルは、面積の異なる2つの床部分、例えば、食堂の床と台所の床に敷設する場合には、通常、各床に対して同等のパネルを設置している。そのため、小面積の例えば台所では、不必要に広い面積を加温し、無駄に熱量を消費している。一方、パネルの面積を変更し、各床の面積に応じて単純に大面積のパネルと小面積のパネルとを組み合わせた場合には、大面積のパネルにおける圧力損失が上昇し、大面積のパネルと小面積のパネルとで温水循環路間の圧力損失に偏りが生じ、その結果、小面積のパネルを付設した床の温度が上昇し過ぎて不快感を生じると言う問題を惹起する。
本発明は、一層効果的な床暖房を構築すべく種々検討の結果なされたものであり、その目的は、面積の異なる2つの部屋の床に敷設される温水循環方式のパネルであって、各床暖房用パネル間での温度ムラを低減し、各部屋において一層快適な暖房効果が得られる床暖房用パネルを提供することにある。
上記の課題を解決するため、本発明においては、大面積の部屋に敷設される床暖房用パネルとして、敢えて、面積の異なる2枚の床暖房用パネルA,Bを使用し、小面積の部屋に敷設される床暖房用パネルとして、前記の2枚よりも更に小面積の床暖房用パネルCを使用すると共に、大面積の部屋に敷設された面積の小さい床暖房用パネルBに対し、小面積の部屋に敷設された更に面積の小さい床暖房用パネルCを直列に接続することにより、熱源装置から供給される温水が面積の最も大きい床暖房用パネルAに流れる第1の温水循環経路と、熱源装置から供給される温水が中間面積の床暖房用パネルBを経由して面積の最も小さい床暖房用パネルCへ順次に流れる第2の温水循環経路とを並列に構成した。これにより、各温水循環経路における圧力損失を減らして各床暖房用パネルA,B,Cへの温水の流れをより円滑にし、かつ、各温水循環経路間の圧力損失の偏りを少なくするようにした。
すなわち、本発明の要旨は、面積の異なる2つの部屋の床に敷設される床暖房用パネルであって、大面積の部屋に敷設される2枚の床暖房用パネルA,Bと、小面積の部屋に敷設される床暖房用パネルCとを含み、かつ、床暖房用パネルAの面積>床暖房用パネルBの面積>床暖房用パネルCの面積に設定されており、各床暖房用パネルA,B,Cは、各々、薄板状の発泡樹脂成形体の表側に通水管を配置して構成され、かつ、熱源装置から伸長された連絡配管としての一対の往き管および戻り管によって通水管に温水を循環可能に構成されており、2枚の床暖房用パネルA,Bの温水導入口には、熱源装置から温水を供給する往き管から分岐された分岐管が各接続され、床暖房用パネルBの温水排出口には、床暖房用パネルCの温水導入口に至る連絡管が接続され、床暖房用パネルAの温水排出口、および、床暖房用パネルCの温水排出口には、熱源装置へ温水を戻す戻り管へ至る回収管が各接続されていることを特徴とする床暖房用パネルに存する。
本発明に係る床暖房用パネルによれば、熱源装置から供給される温水が面積の最も大きい床暖房用パネルAに流れる第1の温水循環経路と、熱源装置から供給される温水が中間面積の床暖房用パネルBを経由して面積の最も小さい床暖房用パネルCへ順次に流れる第2の温水循環経路とが並列に構成されており、各温水循環経路における圧力損失を減らして各床暖房用パネルA,B,Cへの温水の流れをより円滑にし、かつ、各温水循環経路間の圧力損失の偏りを少なくすることができるため、各床暖房用パネルA,B,Cの間での温度ムラを低減することができ、各部屋において一層快適な暖房効果が得られる。
本発明に係る床暖房用パネルを示す平面図であり、面積の異なる3枚のパネルの配置例を示す平面図である。 図1の床暖房用パネルにおいて大面積の部屋に敷設されるパネルの構成を示す平面図および縦断面図である。 図1の床暖房用パネルにおいて小面積の部屋に敷設されるパネルの構成を示す平面図および縦断面図である。
本発明に係る床暖房用(以下、「パネル」と略記する。)パネルの実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は、その趣旨を越えない限り、以下の実施形態に限定されるものではない。
本発明のパネルは、建物の床下地材の上に敷設され且つ上面にフローリング等の床仕上げ材が配置される温水循環方式のパネルである。斯かるパネルは、面積の異なる2つの部屋の床に敷設されるパネルであり、図1に示すように、例えば、大面積の部屋である食堂部分10と、小面積の部屋である台所部分11とに亘って敷設される。図中、符号9は、食堂部分10と台所部分11を区画する調理台9を示す。なお、本発明は、面積の異なる2つの部屋であれば、食堂と台所に限られず、通常の居室とこれに隣接する各種用途の部屋との組み合わせに適用できる。
本発明のパネルは、大面積の部屋に敷設される2枚のパネルA,Bと、小面積の部屋に敷設されるパネルCとを含み、かつ、これらのパネルA,B,Cの面積は、後述する2組の温水循環経路間での圧力損失の偏りを少なくするため、以下の関係に設定されている。
床暖房用パネルAの面積>床暖房用パネルBの面積>床暖房用パネルCの面積
大面積の部屋に敷設されるパネルA,Bは、図2示すように、薄板状の発泡樹脂成形体2の表側の溝に通水管3を配置して構成されており、そして、図示しないが、熱源装置から伸長された連絡配管としての往き管6及び戻り管8(図1参照)によって前記の通水管3に温水を循環可能に構成されている。パネルA,Bは、施工性の観点から、平面形状を方形、例えば長方形に形成される。パネルA,Bは、設置場所を考慮して種々の大きさに設計できるが、通常は、一辺の長さを500〜4000mm程度、他の一辺の長さを500〜4000mm程度、厚さを7〜20mm程度に設計される。パネルA,Bの具体的な構成は以下の通りである。
すなわち、パネルA,Bは、各々、断熱材としての薄板状の発泡樹脂成形体2と、当該発泡樹脂成形体の表側の溝に挿入された通水管3と、発泡樹脂成形体2にその上下面が露出する状態に埋設された床仕上げ材固定用の複数本の根太状部材4と、発泡樹脂成形体2の表側の表面に貼着された熱拡散用の放熱シート2sとから構成され、かつ、これらパネルA,Bにおいては、複数本の通水管3によって温水の循環路が複数系統、例えば4系統構成される。
発泡樹脂成形体2としては、硬質ポリウレタン発泡体、硬質ポリエチレン発泡体、硬質ポリプロピレン発泡体、ポリスチレン発泡体、フェノール樹脂発泡体、硬質ポリ塩化ビニル発泡体、ポリメチルメタクリレート発泡体、ポリカーボネート発泡体、ポリフェニレンオキサイド発泡体、ポリスチレンとポリエチレン混合物の発泡体などが挙げられる。中でも、硬質ポリプロピレン発泡体、硬質ポリウレタン発泡体、ポリスチレン発泡体などが好適である。発泡樹脂成形体2は、通常、平面形状が細長の長方形に形成された小片を多数配列して構成される。
根太状部材4は、床下地が木質系の場合にビスや釘を使用して当該パネルを固定すると共に、上方から加わる鉛直荷重を支持するための小割り状の部材であり、各種の木材または硬質発泡樹脂で構成される。根太状部材4は、平面形状が方形のパネルの幅方向の中央部で分断された形態、または、パネルの幅方向の両端部に達しない形態で当該パネルの幅方向に沿って一定ピッチで配置される。一般的な床仕上げ材(フローリング)の幅の規格に対応するため、根太状部材4の配列ピッチは例えば300〜305mmに設定される。
通水管3は、発泡樹脂成形体2の表面に形成された溝(図示省略)を利用し、放熱シート2sに接触する状態に発泡樹脂成形体2に埋設される。通水管3としては、架橋ポリエチレン管、ポリブテン管、ポリプロピレン管、ポリエチレン管、銅管の他、周面に金属線を埋設した樹脂管などが使用でき、一般的には、架橋ポリエチレン管、ポリブテン管が使用される。通水管3における圧力損失を小さくして流れる温水の平均温度をより高い温度に維持するため、通水管3の大きさは、外径が通常は4〜10mm、好ましくは5〜8mm、内径が通常は4〜7mm、好ましくは5〜6mmとされる。
各パネルA,Bの1つの縁部(図中の下縁部)には、切込みによって構成されたヘッダー取付部が備えられており、上記の通水管3は、ヘッダー取付部に取り付けられた温水分配回収用のヘッダー5に繋ぎ込まれ、複数系統、例えば図示するような4系統の温水循環路を構成するようになされている。上記のように、循環路を複数系統構成することにより、各系統における温水の温度低下を少なくしてパネル全体で均一に放熱し且つ出力を高めることができる。
通水管3は、根太状部材4と平行に配置された直線部分と、折り返す形態に配置された曲線部分(根太状部材4の分断された部位を横切る部分および根太状部材4が床暖房用パネルの両端部に達していない部位において当該根太状部材を迂回する部分)とを備えており、例えば、通水管3の直線部分の配列ピッチは75mm程度とされる。また、上面出力を高め且つ上面放熱効率を高めるため、通水管3の直線部分は、金属箔からなる樋状の伝熱部材3cに収容されて上記の溝に埋設されてもよい。更に、通水管3の曲線部分は、発泡樹脂成形体2の表面に予め貼着された金属箔の上面から当該金属箔を裂いて溝に埋設されてもよい。
放熱シート2sは、通水管3の温水の熱を床仕上げ材側に伝える部材であり、厚さが20〜100μm、好ましくは30〜60μmで且つ熱伝導性に優れた可撓性のフィルム又はシート、例えば、アルミニウム箔、錫箔、銅箔、ステンレス鋼箔などの金属箔、金属製の織布や不織布、樹脂フィルム又は樹脂シート、あるいは、これらを組合せた積層シート等から構成される。中でも、製造の容易さやコストの点から、アルミニウムシート(又はフィルム若しくは箔)が好ましい。
上記の放熱シート2sは、通常、発泡樹脂成形体2及び根太状部材4の表面に対してアクリル樹脂系粘着剤によって貼着される。また、放熱シート2sの表面には、根太状部材4に相当する位置に釘打ち用のマーキングが施されているのが好ましい。斯かるマーキングが施されていることにより、通水管3を傷つけることなく且つ迅速に床仕上げ材を敷設することができる。
一方、小面積の部屋に敷設されるパネルCは、図3示すように、薄板状の発泡樹脂成形体2の表側の溝に通水管3を配置して構成されており、そして、前述の熱源装置から伸長された連絡配管としての往き管6及び戻り管8(図1参照)を介して通水管3に温水を循環可能に構成されている。パネルCも、施工性の観点から、平面形状を方形、例えば長方形に形成される。パネルCは、通常は、一辺の長さを500〜4000mm程度、他の一辺の長さを600〜610mm程度、厚さを7〜20mmに設計される。パネルA,Bと同様に、パネルCは、発泡樹脂成形体2、根太状部材4、通水管3及び熱拡散用の放熱シート2sとから構成される。
パネルCを構成する発泡樹脂成形体2は、平面寸法および通水管挿入用の溝の配置が異なる点を除き、パネルA,Bにおけるのと同様のものである。すなわち、パネルCにおいて、通水管3(発泡樹脂成形体2の溝)が蛇行する状態に配置される。通水管3は、例えば、図3(a)に示すように、短辺方向に沿わせてジグザグに折り返す形状に形成される。あるいは、図3(b)に示すように、長辺方向に沿わせてジグザグに折り返す形状に形成される。
通水管3としては、パネルA,Bにおけるのと同様の材料で構成された管が使用される。斯かる通水管3は、パネルA,Bよりも更に圧力損失を小さくするため、外径が通常は6〜14mm、好ましくは8〜12mm、内径が通常は4〜12mm、好ましくは6〜9mmとされる。しかも、パネルCにおいては、上記の通水管3によって温水の循環路が1系統構成される。なお、通水管3の直線部分の配列ピッチは、上記の溝の配置によって75mm程度に設計される。パネルCにおいて、放熱シート2s、伝熱部材3c、根太状部材4の材料構成は、パネルA,Bにおけるのと同様である。
パネルCにおいては、通水管3での圧力損失を一層低減するため、通水管3は、上記のように発泡樹脂成形体2の表側に蛇行する状態に配置され、かつ、通水管3の曲がり部分の最小曲げ半径が当該通水管の直径の4倍以上に設定される。パネルCの通水管3を1系統とし且つ通水管3の曲がり部分を大きな曲げ半径とすることにより、後述するように、パネルBを通過させた温水をパネルCに流した際、パネルCにおける通水管3での圧力損失を更に低減させ、パネルA,Bとの圧力損失の偏りを少なくすることができる。
また、パネルCは、温水導入口および温水排出口として、通水管3の両端に直線状のソケットで構成されたヘッダー5を備えている。ヘッダー5を構成する直線状のソケットとしては、コスト、施工性の観点から、タケノコ管を利用するのがよい。パネルCにおいては、上記のヘッダー5を使用することにより、温水導入口および温水排出口における圧力損失をより一層低減することができる。
また、本発明においては、各パネルA,B,Cの間での温度ムラを出来る限り少なくするため、パネルAの通水管3の全長に対し、パネルBの通水管の全長が5〜99%、パネルCの通水管の全長が4〜98%に設定される。しかも、パネルCの通水管3の全長がパネルBの通水管の全長よりも短く、かつ、上記のように、パネルA,Bの通水管3の内径に対し、パネルCの通水管3の内径が1.1〜1.5倍に設定される。これにより、各パネルA,B,Cにおける出力の均等化を図ることができる。
更に、本発明においては、パネルA,B,Cの各通水管3の配置、長さ、直径を上記のように調整することにより、各パネルA,B,Cにおける単位面積当たりの上面放熱量を規定することができ、各パネルA,B,Cの間での温度ムラを低減することができる。すなわち、本発明のパネルでは、パネルCの単位面積当たりの上面放熱量がパネルA,Bの単位面積当たりの上面放熱量に対して70〜95%に設定されている。
なお、上面放熱量とは、パネル上面への放熱量(出力)であり、上面放熱量は、例えば、「優良住宅部品性能試験方法書」(財団法人ベターリビング編)の「暖・冷房システム/床暖房ユニット BLT HS/B−b−8」に記載の試験方法に準じた放熱量測定方法によって測定できる。斯かる放熱量測定方法においては、概略、木材からなる根太組みをコンクリートスラブ上の所定高さに構成し、根太間に断熱材(発泡ポリスチレン)を配置し、根太組み上に所定の平面寸法、厚さの合板を床下地材に見立てて設置し、更に、その上面に被験体であるパネル配置した後、パネルの上面に前記と同様の合板を床仕上材に見立てて配置すると共に、パネルの下面および最上段の合板の上面にそれぞれシート状の熱流計を設置する。そして、床表面側の室温を20℃に設定した後、通水管に60℃の温水を循環させ、放熱パネルの上面方向および下面方向に放出される熱量を上記の各熱流計により測定する。
本発明のパネルは、上記の3枚のパネルA,B及びCにおいて温水の流れをより円滑にし、かつ、各温水循環経路間の圧力損失の偏りを少なくするため、図1に示すように、2枚のパネルA,Bの温水導入口には、熱源装置から温水を供給する往き管6から更に分岐された分岐管61,62が各接続される。往き管6から分岐された分岐管61がパネルAに繋ぎ込まれ、往き管6から分岐された分岐管62がパネルBに繋ぎ込まれる。一方、パネルBの温水排出口(ヘッダー5の出口側)には、パネルCの温水導入口(ヘッダー5の入口側)に至る連絡管7が接続される。そして、パネルAの温水排出口(ヘッダー5の出口側)、および、パネルCの温水排出口(ヘッダー5の出口側)には、熱源装置へ温水を戻す戻り管8へ至る回収管81,82が各接続される。すなわち、パネルAの温水排出用の回収管81が戻り管8へ繋ぎ込まれ、パネルC温水排出用の回収管82が戻り管8へ繋ぎ込まれる。これにより、パネルAとパネルB,Cとで圧力損失の偏りを少なくすることができ、各パネルA,B,Cの間での温度ムラを低減することができる。
本発明において、パネルA,Bは、大面積の部屋の床下地の上に配置され、パネルCは、小面積の部屋の床下地の上に配置される。そして、パネルA,B及びCの上面にフローリング等の床仕上げ材が配置される。床仕上げ材を敷設する場合には、各パネルA,B,Cの根太状部材4の上面に接着剤を貼付し、配置した床仕上げ材の縁部を釘で仮止めする。床仕上げ材を敷設した後は、別途設置された熱源装置、例えば、ガスの燃焼によって温水を製造する湯沸し装置やボイラー装置にパネルA,B,Cを上記のような往き管6、戻り管8、分岐管61,62、回収管81,82で接続する。
本発明のパネルによって床暖房を行う場合には、パネルA,B,Cの各循環路を構成する各通水管3に35〜80℃程度の温水が循環され、これにより、床仕上げ材をその裏面から加温する。その際、本発明のパネルにおいては、熱源装置から往き管6を介して供給される温水の一部はパネルAを流れ、回収管81及び戻り管8を介して熱源装置に回収される。また、熱源装置から往き管6を介して供給される温水の他の一部はパネルBを流れた後、連絡管7を介してパネルCに流れ、その後、回収管82及び戻り管8を介して熱源装置に回収される。換言すれば、本発明においては、最大面積のパネルAに温水の一部を供給し、次に面積の大きなパネルB及び最小面積のパネルCに温水の他の一部を供給する。
すなわち、本発明のパネルにおいては、大面積の部屋に敷設された面積の小さい床暖房用パネルBに対し、小面積の部屋に敷設された更に面積の小さい床暖房用パネルCを直列に接続することにより、熱源装置から供給される温水が面積の最も大きい床暖房用パネルAに流れる第1の温水循環経路と、熱源装置から供給される温水が中間面積の床暖房用パネルBを経由して面積の最も小さい床暖房用パネルCへ順次に流れる第2の温水循環経路とを並列に2組構成している。これにより、第1及び第2の各温水循環経路における圧力損失を減らして各パネルA,B,Cへの温水の流れをより円滑にし、かつ、各温水循環経路間の圧力損失の偏りを少なくしている。
その結果、本発明のパネルにおいては、各パネルA,B,Cの間での温度ムラを低減することができ、各部屋において一層快適な暖房効果を得ることができる。換言すれば、台所などの小面積の部屋においても過剰な放熱による不快感を生じることがなく、各部屋でバランスよく暖房効果を発揮させることができ、室内全体で快適な暖房効果が得られる。しかも、本発明のパネルによれば、面積の異なる3枚のパネルA,B,Cを上記のように組み合わせることにより、パネルAと、パネルB,Cとでそれぞれに放熱量を増やすことができるため、熱源装置における熱効率(運転効率)を一層高めることができる。
また、本発明のパネルでは、熱源装置から温水を供給する往き管6と、パネルA,Bの各温水導入口へ至る分岐管61,62との分岐部に配置される継手には、接続すべき配管を識別するための案内表示が設けられていてもよい。同様に、パネルA,Cの各温水排出口に接続される回収管81,82と、熱源装置へ温水を戻す戻り管8との集合部に配置される継手には、接続すべき配管を識別するための案内表示が設けられていてもよい。更に、連絡管7、分岐管61,62及び回収管81,82には、接続先を識別するための案内表示が設けられていてもよい。上記のような各案内表示が設けられている場合には、施工性を飛躍的に高めることができるため、上記の熱効率の向上による運転コストの低減に加え、施工費コストを一層低減することができる。
A :床暖房用パネル
B :床暖房用パネル
C :床暖房用パネル
10:食堂部分
11:台所部分
2 :発泡樹脂成形体
2s:放熱シート
3 :通水管
3c:伝熱部材
4 :根太状部材
5 :ヘッダー
6 :往き管(連絡配管)
61:分岐管
62:分岐管
7 :連絡管
8 :戻り管(連絡配管)
81:回収管
82:回収管
9 :調理台

Claims (7)

  1. 面積の異なる2つの部屋の床に敷設される床暖房用パネルであって、大面積の部屋に敷設される2枚の床暖房用パネル(A),(B)と、小面積の部屋に敷設される床暖房用パネル(C)とを含み、かつ、床暖房用パネル(A)の面積>床暖房用パネル(B)の面積>床暖房用パネル(C)の面積に設定されており、各床暖房用パネル(A),(B),(C)は、各々、薄板状の発泡樹脂成形体の表側に通水管を配置して構成され、かつ、熱源装置から伸長された連絡配管としての一対の往き管および戻り管によって通水管に温水を循環可能に構成されており、2枚の床暖房用パネル(A),(B)の温水導入口には、熱源装置から温水を供給する往き管から分岐された分岐管が各接続され、床暖房用パネル(B)の温水排出口には、床暖房用パネル(C)の温水導入口に至る連絡管が接続され、床暖房用パネル(A)の温水排出口、および、床暖房用パネル(C)の温水排出口には、熱源装置へ温水を戻す戻り管へ至る回収管が各接続されていることを特徴とする床暖房用パネル。
  2. 床暖房用パネル(A)の通水管の全長に対し、床暖房用パネル(B)の通水管の全長が5〜99%、床暖房用パネル(C)の通水管の全長が4〜98%であり、かつ、床暖房用パネル(C)の通水管の全長が床暖房用パネル(B)の通水管の全長よりも短く、しかも、床暖房用パネル(A),(B)の通水管の内径に対し、床暖房用パネル(C)の通水管の内径が1.1〜1.5倍に設定されている請求項1に記載の床暖房用パネル。
  3. 床暖房用パネル(C)の単位面積当たりの上面放熱量が床暖房用パネル(A),(B)の単位面積当たりの上面放熱量に対して70〜95%である請求項1又は2に記載の床暖房用パネル。
  4. 床暖房用パネル(C)において、通水管は、発泡樹脂成形体の表側に蛇行する状態に配置され、かつ、通水管の曲がり部分の最小曲げ半径が当該通水管の直径の4倍以上に設定されている請求項1〜3の何れかに記載の床暖房用パネル。
  5. 床暖房用パネル(C)が、温水導入口および温水排出口として、直線状のソケットで構成されたヘッダーを備えている請求項1〜4の何れかに記載の床暖房用パネル。
  6. 熱源装置から温水を供給する往き管と、床暖房用パネル(A),(B)の各温水導入口へ至る分岐管との分岐部に配置される継手、および、床暖房用パネル(A),(C)の各温水排出口に接続される回収管と、熱源装置へ温水を戻す戻り管との集合部に配置される継手には、接続すべき配管を識別するための案内表示が設けられている請求項1〜5の何れかに記載の床暖房用パネル。
  7. 連絡管、分岐管および回収管には、接続先を識別するための案内表示が設けられている請求項1〜6の何れかに記載の床暖房用パネル。
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