冷暖房用放熱パネル
【課題】フローリング等の下地として敷設される放熱パネルであって、出力および放熱効率を一層高めることが出来、しかも、構造を複雑化することなく、製造コストを更に低減し得る冷暖房用放熱パネルを提供する。
【解決手段】冷暖房用放熱パネルは、断熱材としての発泡樹脂成形体（１）と、当該発泡樹脂成形体の表側にその一部が露出する様に埋設された通水管（３）と、発泡樹脂成形体（１）の表側の表面に貼設された熱拡散用の放熱シート（４）とから成り、通水管（３）によって温水の循環路が複数組構成される。通水管（３）の内径は３〜８ｍｍであり、３０〜６０ｍｍの配列ピッチで通水管（３）が平行に複数列配列された通水管の配置パターンを備えていることにより、放熱パネル上面への出力を向上できる。
【解決手段】冷暖房用放熱パネルは、断熱材としての発泡樹脂成形体（１）と、当該発泡樹脂成形体の表側にその一部が露出する様に埋設された通水管（３）と、発泡樹脂成形体（１）の表側の表面に貼設された熱拡散用の放熱シート（４）とから成り、通水管（３）によって温水の循環路が複数組構成される。通水管（３）の内径は３〜８ｍｍであり、３０〜６０ｍｍの配列ピッチで通水管（３）が平行に複数列配列された通水管の配置パターンを備えていることにより、放熱パネル上面への出力を向上できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷暖房用放熱パネルに関するものであり、詳しくは、内部の通水管に温水や冷水を循環させて温熱や冷熱を放出する放熱パネルであって、例えば床下地の上に敷設され且つ上面にフローリング等の床仕上材が配置され、温水を循環させて床暖房を行う冷暖房用放熱パネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
床暖房の施工においては、フローリング等の床仕上材の下地として、予め通水管を埋設した可撓性を有する薄板状の放熱パネルが使用される。放熱パネルの例としては、長方形にプレス形成され且つ表側に配管溝が彫り込まれた薄板状の発泡樹脂成形体（マット板）と、発泡樹脂成形体の配管溝に配置された通水管（放熱管）と、発泡樹脂成形体の表側表面に貼着された熱拡散用の放熱シート（金属箔）とを備え、ボイラーから供給された温水を通水管に循環させ、通水管から放出される温水の熱を放熱シートを介して床仕上材全体に供給する様にした「床暖房マット」が知られている。斯かるマットは、軽量な発泡樹脂成形体に予め通水管が配置されているため、取扱いに優れ、簡単に敷設することが出来る（特許文献１）。
【０００３】
また、上記の様な床暖房マットにおいては、マットの大きさ（平面面積）が大きくなるに従い、通水管が長くなり、通水管の循環路を１回路（１循環系統）設けただけでは圧力損失が大きく、均等に放熱できないため、マットの大きさに応じて通水管の循環路が複数回路設けられている。なお、床暖房マットの通水管は、温水が行来する一対の連絡配管によってボイラーと接続されるが、各循環路に対して均一に温水を供給し、循環後の温度降下した温水を各循環路から均等に回収するため、各循環路の末端、換言すれば、各通水管の端部は、１つの流路を複数に分岐し且つ複数の流路を１つに集約する所謂クロスヘッダーと称するヘッダーを介して連絡配管に接続される。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−６５３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、昨今、建物やその設備の省エネルギー化が種々提唱される中、放熱パネルによる床暖房や壁・天井を利用した冷房についても、一層の省エネルギー化が要望されている。放熱パネルにおいて省エネルギー化を図るには、放熱パネルの基本性能、すなわち、出力（パネル上面への放熱量）及び上面放熱効率（パネル上下面への全放熱量に対する上面への放熱量の比率）を同時に向上させる必要がある。また、放熱パネルにおいては、一層の普及を図るため、性能の向上に併せて製造コストの低減も重要である。
【０００６】
本発明は、放熱パネルの基本性能を更に向上させるべく種々検討の結果なされたものであり、その目的は、出力および放熱効率を一層高めることが出来、しかも、構造を複雑化することなく、製造コストを更に低減し得る冷暖房用放熱パネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、通水管によって構成される温水または冷水の循環路を複数組設けると共に、通水管の内径を特定の大きさに設定し、かつ、通水管の配置パターンとして特定の配列ピッチで通水管が平行に配列されたパターンを採用することにより、通水管における圧力損失を小さくして流れる温水または冷水の平均温度をより高い温度または低い温度に維持し、単位面積当たりで放出し得る温熱または冷熱の熱量がより大きくなる様にした。
【０００８】
すなわち、本発明の要旨は、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その一部が露出する様に埋設された通水管と、前記発泡樹脂成形体の表側の表面に貼設された熱拡散用の放熱シートとから成り、かつ、前記通水管によって温水または冷水の循環路が１組または複数組構成された冷暖房用の放熱パネルであって、前記通水管の内径が３〜８ｍｍであり、３０〜６０ｍｍの配列ピッチで前記通水管が平行に複数列配列された通水管の配置パターンを備えていることを特徴とする冷暖房用放熱パネルに存する。
【０００９】
上記の冷暖房用放熱パネルにおいては、上面側への放熱効率を高めるため、通水管の少なくとも一部分は、断面がＵ字状に形成され且つ上端縁に鍔が付設された樋状の伝熱部材に収容され、そして、前記通水管は、発泡樹脂成形体の表側に形成された溝に前記伝熱部材と共に埋設されているのが好ましい。また、上記の各態様において、通水管の外径が発泡樹脂成形体の厚さの５０％以下に設定されているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の冷暖房用放熱パネルによれば、例えば床暖房に適用した場合、通水管によって温水の循環路が複数組構成されると共に、通水管の内径が特定の大きさに設定され、特定の配列ピッチで通水管が平行に複数列配列された通水管の配置パターンを備えており、通水管における温水の圧力損失を増大させることなく、温水の十分な循環量を確保できるため、出力を一層高めることが出来る。また、通水管が特定の伝熱部材に収容されていることにより、更に、通水管の外径が発泡樹脂成形体の厚さの５０％以下に設定されていることにより、パネル下面側への放熱を低減し、上面側への放熱効率を高めることが出来る。上記の構造の冷暖房用放熱パネルは、壁や天井に利用することが出来、また、温水に代えて冷水を循環させることにより、冷房用としても使用でき、その場合も暖房用の場合と同様に冷熱の出力および放熱効率を高めることが出来る。その結果、本発明の冷暖房用放熱パネルによれば、省エネルギー化に一層貢献することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係る冷暖房用放熱パネルの実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る冷暖房用放熱パネルの一例を示す平面図、および、その内部構造を部分的に示すＡ−Ａ線に沿って破断した縦断面図である。図２は、本発明に係る冷暖房用放熱パネルの通水管周りの内部構造を部分的に示す縦断面図である。図３〜５は、本発明の好ましい態様におけるヘッダー及び通水管の引回しを示す平面図である。図６は、図３におけるＣ−Ｃ線に沿って破断した縦断面図であり、図３のヘッダーを使用した場合の通水管の交差状態を示す図である。図７は、通水管の配置形態の他の例を示す平面図である。また、図８は、冷暖房用放熱パネルの出力と放熱効率の測定方法を示す側面図である。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。また、以下の説明では、冷暖房用放熱パネルを「放熱パネル」と略記する。
【００１２】
本発明の放熱パネルは、放熱効率に優れ且つ高出力のパネルであり、床、壁、天井に機能下地材として敷設することが出来る。そして、温水を循環させることにより暖房用として使用され、また、冷水を循環させることにより冷房用として使用される。本発明において、放熱パネルの放熱効率とは、放熱パネル上下面への温熱または冷熱の総放熱量に対する放熱パネル上面への放熱量の割合を言う。また、放熱パネルの出力とは、放熱パネルの単位面積当たりの上面側への温熱または冷熱の放熱量を言う。以下、本発明の実施形態として、床暖房に適用する場合の一形態を例に挙げて説明する。
【００１３】
本発明の放熱パネルは、ベニヤ等の構造用合板やパーティクルボード、あるいは、コンクリートスラブ等から成る床下地の上に敷設され且つ上面にフローリング等の床仕上材が配置され、内部に温水を循環させる床暖房用の下地材である。床仕上材としては、通常、マトア、チーク、オーク、ナラ、サクラ、ヒノキ、メープル、ウリン等の各種天然木材を少なくとも表面に使用した所謂フローリングが使用される。
【００１４】
本発明の放熱パネルは、施工性の観点から、通常は平面形状を正方形または長方形に設計される。放熱パネルは、設置場所を考慮して種々の大きさに設計できるが、居室床の寸法設計に対応するため、通常は、一辺の長さ（幅）を５００〜３０００ｍｍ程度、他の一辺の長さ（長さ）を５００〜４０００ｍｍ程度、厚さを７〜２０ｍｍ程度に設定される。本発明は、後述する特定のヘッダーを使用して複数の循環路を構成する観点から、平面面積が０．５〜１２ｍ２の放熱パネルに好適である。因に、図１は、幅が１５００ｍｍ、長さが２０２０ｍｍの放熱パネルを例示したものである。なお、放熱パネルは、敷設する床の広さによっては複数枚使用される。
【００１５】
本発明の放熱パネルは、図１に示す様に、断熱材としての薄板状の発泡樹脂成形体（１）と、当該発泡樹脂成形体の表側にその一部が露出する様に埋設された通水管（３）と、発泡樹脂成形体（１）の表側の表面に貼設された熱拡散用の放熱シート（４）とから構成され、かつ、当該放熱パネルにおいては、通水管（３）によって温水の循環路が複数組構成される。
【００１６】
発泡樹脂成形体（１）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。
【００１７】
発泡樹脂成形体（１）は、通常、平面形状が細長の長方形に形成された小片を放熱パネルの幅に沿わせ且つ放熱パネルの長さ方向に多数配列して構成される。発泡樹脂成形体（１）の各小片の長さ及び厚さは、各々、放熱パネルの上記の幅および厚さに応じて設計され、各小片の幅（放熱パネルの長さの方向に沿った小片の短辺の長さ）は、２４０〜６００ｍｍ程度とされる。
【００１８】
また、図１（ｂ）に示す様に、発泡樹脂成形体（１）には、施工時の取扱いを容易にするため、放熱パネルの幅方向に沿ったスリット（１ｓ）が設けられてもよい。通常、スリット（１ｓ）は、上記の小片の継目において形成される。なお、発泡樹脂成形体（１）の下面には、遮音材として不織布などが貼設されてもよい。更に、図示しないが、発泡樹脂成形体（１）は、放熱パネルを折畳み構造に構成するために分断されていてもよい。
【００１９】
更に、図１（ａ）及び（ｂ）に示す様に、通常、発泡樹脂成形体（１）には、放熱パネルの幅に沿って小根太（２）が所定の間隔で配置される。すなわち、発泡樹脂成形体（１）の各小片と平行かつ並列に所定の間隔で小根太（２）が配置される。小根太（２）は、床下地が木質系の場合にビスや釘を使用して当該放熱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、スギ、サクラ、ヒノキ、ラワン及び合板などの木材で構成される。そして、小根太（２）の長さ及び厚さは、各々、放熱パネルの上記の幅および厚さに応じて設計され、通常、小根太（２）の幅は、２０〜６０ｍｍ程度とされる。
【００２０】
なお、放熱パネルにおいては、床下地がコンクリートスラブであって、ビスや釘などで床下地に対して放熱パネル、床仕上材を固定する必要のない場合、必ずしも小根太（２）が設けられる必要はない。また、上記の様な場合の床仕上材としては、例えば、防音フローリング、カーペット、畳が挙げられる。
【００２１】
通水管（３）は、通常、発泡樹脂成形体（１）の表面に形成された溝（１ｃ）（図２参照）を利用し、後述する放熱シート（４）に接触する状態に発泡樹脂成形体（１）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、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。
【００２２】
本発明においては、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４〜１０mm、好ましくは５〜８ｍｍ、内径が通常３〜８mm、好ましくは４〜６mmとされる。通水管（３）の大きさを規定する理由は次の通りである。すなわち、通水管（３）の内径が３ｍｍ未満の場合は、通水管（３）での圧力損失が大きくなりすぎて十分な通水量を確保できなくなり、フローリング（表面仕上材）を加温するのに必要な熱量が不足する。一方、通水管（３）の内径が８ｍｍを超えた場合は、通水管（３）を収めるために発泡樹脂成形体（１）の厚さが厚くなり、既存の床へ適用し難しくなる。しかも、系内の保有水量が大きくなるため、熱源装置側のタンクも大型化する。その結果、製造コスト、設備コストが増大すると言う問題もある。
【００２３】
図１（ａ）に示す様に、放熱パネルの１つの縁部には、切込みによってヘッダー取付部（１ｆ）が設けられており、上記の通水管（３）は、ヘッダー取付部（１ｆ）に取り付けられた温水分配回収用のヘッダー（７）に繋ぎ込まれ、複数系統（複数回路）、例えば図示する様な２系統の温水循環路を構成する様になされている。上記の様に、循環路を複数組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出来る。
【００２４】
通水管（３）は、通常、放熱パネルの幅方向に沿って直線状に配置され且つ幅方向の両端側、すなわち、放熱パネルの長さ方向に沿った縁部で折り返す様に配置される。換言すれば、放熱パネルは、直線状に配置した通水管（３）の列が平行に複数配列された通水管の配置パターンを備えている。そして、本発明においては、放熱パネルの単位面積当たりの通水管（３）の合計敷設長さを十分に確保し、単位面積当たりの放熱量をより大きくするため、通水管（３）の列の配列ピッチが通常３０〜６０ｍｍ、好ましくは３５〜５５ｍｍに設定される。
【００２５】
上記の通水管（３）は、単位面積当たりの敷設長さを更に長くするため、図７（ａ）及び（ｂ）に示す様に、ジグザグ状に配置されてもよい。すなわち、他の態様の放熱パネルは、ジグザグ状に配置した通水管（３）の列が平行に複数配列された通水管の配置パターンを備えており、そして、当該放熱パネルにおいては、通水管（３）の列の配列ピッチが上記と同様に通常３０〜６０ｍｍ、好ましくは３５〜５５ｍｍに設定される。なお、通水管（３）の配列ピッチとは、折り返し部分を除く、互いに隣接する通水管（３）の放熱パネルの幅方向に沿って平行に伸長された部位の中心間距離を言う。
【００２６】
通水管（３）の配列ピッチを上記の範囲に規定する理由は次の通りである。すなわち、通水管（３）の配列ピッチが３０ｍｍ未満の場合は、放熱パネル単位面積当たりの通水管（３）の長さが長くなりすぎて製造コストが高くなる。しかも、通水管（３）の長さが長くなることによって圧力損失が大きくなる。更には、放熱パネルを下地に固定する際、各通水管（３）の間が狭いため、ビスや釘によって通水管（３）を損傷させる危険がある。一方、通水管（３）の配列ピッチが６０ｍｍを超えた場合は、単位面積当たりの通水管（３）の長さが短くなるため、上面側への十分な放熱量が得られないと言う問題がある。
【００２７】
また、本発明の放熱パネルにおいては、当該放熱パネルを平面視した場合の単位面積当たりの通水管（３）の合計敷設長さは、通常２０〜４０ｍ／ｍ２、好ましくは２５〜３５ｍ／ｍ２である。前記の敷設長さを規定する理由は次の通りである。すなわち、敷設長さが２０ｍ／ｍ２未満の場合は、フローリング（表面仕上材）を加温するのに必要な熱量が不足する。一方、敷設長さが４０ｍ／ｍ２を超えた場合は、通水管（３）における圧力損失が増加し、また、製造コストが増大する。
【００２８】
更に、本発明の放熱パネルにおいては、出力を高めるため、１つの循環路を構成する通水管（３）の全長は、通常３〜３０ｍ、好ましくは５〜２５ｍである。前記の通水管（３）の全長を規定する理由は次の通りである。すなわち、通水管（３）の全長が３０ｍを超えた場合は、当該通水管における温水の温度降下が大きいため、均一な加熱が難しくなり且つ放出熱量が小さくなる傾向にある。一方、通水管（３）の全長が３ｍ未満の場合は、全体として十分な放熱量を得るためにより多数の循環路（回路）を構成しなければならず、製造コストが増大する傾向にある。
【００２９】
また、本発明においては、後述するヘッダー（７Ａ）及び（７Ｂ）を使用し且つ発泡樹脂成形体（１）の厚さの範囲内で通水管（３）を交差させるため、通水管（３）は、その外径を発泡樹脂成形体（１）の厚さの５０％以下に設定された部分を有している。これにより、シンプルな構成で且つ圧力損失の少ないヘッダー（７Ａ）及び（７Ｂ）を使用できる。特に、通水管（３）の外径は、略全長に亙って発泡樹脂成形体（１）の厚さの５０％以下に設定されているのが好ましい。これにより、発泡樹脂成形体（１）において通水管（３）の下側の厚さを全体的により厚くすることが出来るため、放熱パネル下面側への放熱を低減し、上面側への放熱効率を高めることが出来る。
【００３０】
更に、本発明の好ましい態様においては、放熱パネル上面側への出力を高め且つ上面側への放熱効率を高めるため、図２（ｂ）に示す様に、通水管（３）の少なくとも一部分は、その長さ方向に直交する断面がＵ字状に形成され且つその上端縁に鍔が付設された樋状の伝熱部材（６）に収容され、そして、通水管（３）は、前述の通り、発泡樹脂成形体（１）の表側に形成された溝（１ｃ）に前記の伝熱部材（６）と共に埋設される。伝熱部材（６）は金属箔から成り、通常は厚さが約１０〜５００μｍ、好ましくは５０〜４００μｍのアルミニウム（又はアルミニウム合金）の箔によって構成される。
【００３１】
すなわち、発泡樹脂成形体（１）の表側には、前述した様に通水管埋設用の溝（１ｃ）が形成されており、溝（１ｃ）には、上記の樋状の伝熱部材（６）が挿入され、通水管（３）の少なくとも一部分は、伝熱部材（６）に収容されて溝（１ｃ）に埋設されている。伝熱部材（６）を配置した場合には、通水管（３）から放出される熱を後述する放熱シート（４）へ効率的に伝達でき、放熱パネル上面側への放熱効率を高めることが出来る。
【００３２】
また、図１（ｂ）及び図２に示す様に、発泡樹脂成形体（１）及び小根太（２）の表面、すなわち、放熱パネルの表面には、通水管（３）の温水の熱をフローリング（床仕上材）側に伝える放熱シート（４）が配置される。放熱シート（４）は、厚さが通常１０μｍ〜２ｍｍ、好ましくは４０μｍ〜１ｍｍ、更に好ましくは１００μｍ〜１ｍｍ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）が好ましく、上面への放熱効率の点から、アルミニウムシートの厚さは１００μｍ以上が好ましい。なお、取扱性およびコスト等の実用上の観点から、アルミニウムシートの厚さの上限は１ｍｍとされる。
【００３３】
放熱シート（４）は、図１及び図２に示す様に、通常、発泡樹脂成形体（１）及び小根太（２）の表面に対して接着材（５）によって貼着される。接着材（５）としては、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・グリシジルアクリレート共重合体、エチレン・無水マレイン酸共重合体、ポリエチレンのアクリル酸グラフト共重合体、ポリエチレンの無水マレイン酸グラフト共重合体などの熱可塑性樹脂、あるいは、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂から成る接着剤または接着剤フイルムが挙げられる。なお、上記の発泡樹脂成形体（１）と小根太（２）は、これらの表面に貼設された放熱シート（４）によって一体化されている。
【００３４】
本発明の放熱パネルは、通水管（３）の内径および配列ピッチを上記の様に設定することにより、１４０Ｗ／ｍ２以上の出力を得ることが出来る。なお、６０℃の温水を１循環路当たり０．５Ｌ／ｍｉｎで循環させた際に１４０Ｗ／ｍ２以上の出力となることが好ましい。出力の上限は、通常３００Ｗ／ｍ２、好ましくは２００Ｗ／ｍ２、更に好ましくは１７０Ｗ／ｍ２である。放熱パネルの出力と放熱効率は図８に示す測定方法により測定することが出来る。斯かる測定方法は、「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」に記載の試験装置を使用する方法に準じたものである。
【００３５】
具体的には、上記の出力と放熱効率の測定においては、厚さ５０ｍｍの断熱材（８１）（発泡ポリスチレン）の上面に厚さ１２ｍｍ、平面寸法９０９ｍｍ×９０９ｍｍの合板（８２）（ＪＡＳ普通合板１類２等Ｆ☆☆☆☆）を床下地材に見立てて土間上１００ｍｍの高さに配置し、その上面に被験体である放熱パネルを配置し（符号（Ａ１）で示す）、更に、放熱パネルの上面に前記と同様の合板（８３）を床仕上材に見立てて配置すると共に、放熱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（８４）、（８４）（平面寸法：３１０ｍｍ×３１０ｍｍ、英弘精機株式会社製の商品名「熱流計ＭＦ−１９０」）を設置する。次いで、室温を２０℃に設定した後、通水管（３）に６０℃の温水を０．５ｌ／ｍｉｎの流量で循環させる。そして、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熱流計（８４）、（８４）により測定する。なお、放熱効率は、放熱パネル上面の放熱量／（放熱パネル上面の放熱量＋放熱パネル下面の放熱量）で算出する。
【００３６】
また、本発明の放熱パネルにおいては、前述の様に、通水管（３）によって温水の循環路が複数組構成されるが、上記の様に、単位面積当たりの通水管（３）の合計敷設長さを特定長さ以上に設計し、かつ、１つの循環路としての通水管（３）の全長を特定長さ未満に設計する場合、放熱パネルの大きさによっては、より多数の循環路を配置する必要がある。そして、熱源装置から供給される温水を放熱パネルの各循環路に均一に供給するには、ヘッダーによって温水を各通水管（３）へ均一に分配し且つ各通水管（３）から均一に回収しなければならない。しかしながら、温水の分配および回収を１つのヘッダーで行おうとすると、循環路の数が増加するに従い、ヘッダー内の流路構成が複雑化し、ヘッダーにおいて圧力損失が増え、また、ヘッダーの製造コストが増加する。
【００３７】
そこで、本発明においては、図３〜図５に示す様な分割構造のヘッダー（７）が使用される。図３に示すヘッダー（７）は、熱源装置から伸長された連絡配管（図示省略）の往き管に接続される温水分配用、および、前記の連絡配管の戻り管に接続される温水回収用の一対のヘッダー（７Ａ）（又は（７Ｂ）、（７Ｃ）若しくは（７Ｄ））から構成される。各ヘッダー（７Ａ）（又は（７Ｂ）、（７Ｃ）若しくは（７Ｄ））は、内部に分岐流路が形成された流路構成ブロック（７１）と、当該流路構成ブロックに付設され且つ前記の分岐流路に温水を供給し又は分岐流路の温水を取り出す連絡配管接続ポート（７２）と、流路構成ブロック（７１）に付設され且つ前記の分岐流路の温水を通水管（３）に供給し又は通水管（３）の温水を分岐流路に回収する通水管接続ポート（７３）とを備えている。
【００３８】
図３（ａ）に示すヘッダー（７Ａ）は、２回路用のヘッダーであり、扁平な直方体状の流路構成ブロック（７１）の長手方向の一方の端面に連絡配管接続ポート（７２）が設けられ、流路構成ブロック（７１）の短手方向の一方の端面に２つの通水管接続ポート（７３）が設けられたものである。これに対し、図３（ｂ）に示すヘッダー（７Ｂ）は、同様に２回路用のヘッダーであり、扁平な直方体状の流路構成ブロック（７１）の長手方向の一方の端面に連絡配管接続ポート（７２）が設けられ、流路構成ブロック（７１）の短手方向の各端面にそれぞれ通水管接続ポート（７３）が設けられたものである。
【００３９】
また、図４に示すヘッダー（７Ｃ）は、６回路用のヘッダーであり、扁平な直方体状の流路構成ブロック（７１）の長手方向の一方の端面に連絡配管接続ポート（７２）が設けられ、流路構成ブロック（７１）の短手方向の両方の端面にそれぞれ３つの通水管接続ポート（７３）が設けられたものである。更に、図５に示すヘッダー（７Ｄ）は、９回路用のヘッダーであり、扁平な直方体状の流路構成ブロック（７１）の長手方向の一方の端面に連絡配管接続ポート（７２）が設けられ、流路構成ブロック（７１）の短手方向の両方の端面にそれぞれ４つの通水管接続ポート（７３）が設けられ、かつ、流路構成ブロック（７１）の長手方向の他方の端面に１つの通水管接続ポート（７３）が設けられたものである。
【００４０】
上記の様な一対のヘッダー（７Ａ）、（７Ｂ）、（７Ｃ）及び（７Ｄ）を使用する場合には、一方の温水分配用のヘッダー（７Ａ）、（７Ｂ））、（７Ｃ）及び（７Ｄ）から伸長される通水管（３）と、他方の温水回収用のヘッダー（７Ａ）、（７Ｂ）、（７Ｃ）及び（７Ｄ）に繋ぎ込まれる通水管（３）とをこれら通水管（３）の引回しにおいて交差させる。すなわち、本発明の放熱パネルにおいては、上記の様な温水分配用と温水回収用の一対のヘッダー（７Ａ）（又は（７Ｂ）、（７Ｃ）若しくは（７Ｄ））を使用するため、図６に示す様に、通水管（３）の外径が発泡樹脂成形体（１）の厚さの１／２以下に設定される。そして、通水管（３）（往きの通水管（３１）と戻りの通水管（３２））は、発泡樹脂成形体（１）の領域内で且つ当該発泡樹脂成形体の厚さの範囲内で交差している。
【００４１】
上記の様に、ヘッダー（７）を温水分配用と温水回収用の一対で構成し、特定の外径の通水管（３）同士を発泡樹脂成形体（１）の厚さの範囲内で交差させることにより、ヘッダー（７Ａ）、（７Ｂ）、（７Ｃ）及び（７Ｄ）の構造を簡素化でき、その内部の分岐流路の断面積も十分な大きさに設計できるため、圧力損失をより小さくすることが出来、製造コストも低減できる。
【００４２】
本発明の放熱パネルは、床下地の上に敷設され、上面にフローリング等の床仕上材が配置される。そして、別途設置された熱源装置、例えば、ガスの燃焼や電力によって温水を製造する湯沸し装置やボイラー装置と連絡配管で接続される。連絡配管は、往き管および戻り管の一対の管から成る所謂ペアチューブであり、放熱パネルのヘッダー（７）に接続される。そして、放熱パネルの各循環路を構成する各通水管（３）には、３５〜８０℃程度の温水が循環される。これにより、通水管（３）から放出された熱を放熱シート（４）に伝達し、フローリング等の床仕上材をその裏面全面から加温することが出来る。
【００４３】
上記の様に、本発明の放熱パネルにおいては、通水管（３）によって温水の循環路が複数組構成されると共に、通水管（３）の内径が特定の大きさに設定され、かつ、通水管（３）が特定の配列ピッチで平行に配列された配列パターンを備えており、通水管（３）における圧力損失を増大させることなく、温水の十分な循環量を確保できるため、出力を一層高めることが出来る。すなわち、各通水管（３）における圧力損失を小さくすることが出来、流れる温水の平均温度をより高い温度に維持できるため、より大きな熱量を放出することが出来、しかも、循環路（回路）の数を適切に設定できるため、製造コストの増大を惹起することなく、単位面積に対して十分な熱量を放出することが出来る。また、通水管（３）が特定の伝熱部材（６）に収容されていることにより、更に、通水管（３）の外径が発泡樹脂成形体の厚さの５０％以下に設定されていることにより、パネル下面側への放熱を低減し、上面側への放熱効率を高めることが出来る。
【００４４】
なお、本発明の冷暖房用放熱パネルは、床の場合と同様に、壁や天井に利用することが出来、また、温水に代えて冷水を循環させることにより、冷房用としても使用でき、その場合も暖房用の場合と同様に冷熱の出力および放熱効率を高めることが出来る。
【実施例】
【００４５】
実施例１：
小型の放熱パネルを作製し、前述の測定方法に準じて出力と放熱効率を測定した。放熱パネルの平面寸法は５６１ｍｍ×９０９ｍｍ（面積：０．５１ｍ２）であり、発泡樹脂成形体（１）には、厚さが１２ｍｍの発泡ポリスチレンを使用し、表面の放熱シート（４）は、４０μｍのアルミニウムシートで構成した。通水管（３）には、呼び径が４Ａ（外径６ｍｍ、内径４ｍｍ）、全長が１４．１ｍの架橋ポリエチレン管を使用した。通水管（３）は、直線形状を折り返し、直線部分が５０．５ｍｍの配列ピッチで１２列並ぶパターンで配置した。単位面積当たりの通水管（３）の長さは２７．６ｍ／ｍ２であった。また、通水管（３）の直線部分には、厚さが１００μｍのアルミニウムシートから成る伝熱部材（６）を付設した。なお、循環路は実験用に１回路とした。測定の結果、放熱パネル上面の放熱量は１４４．０Ｗ／ｍ２、放熱パネル下面の放熱量は２１．１Ｗ／ｍ２、放熱効率は８７．２％であった。
【００４６】
実施例２：
通水管（３）を呼び径が５Ａ（外径７．２ｍｍ、内径５ｍｍ）に変更した点を除き、実施例１と同様の放熱パネルを製作し、実施例１と同様に出力と放熱効率を測定した。その結果、放熱パネル上面の放熱量は１４０．７Ｗ／ｍ２、放熱パネル下面の放熱量は２２．５Ｗ／ｍ２、放熱効率は８６．２％であった。
【００４７】
比較例１：
実施例１の放熱パネルに対し、通水管（３）を呼び径５Ａ（外径７．２ｍｍ、内径５ｍｍ）のものに変更し、通水管（３）の全長を９．４ｍに変更した放熱パネルを製作した。通水管（３）は、直線形状を折り返し、直線部分が７５．７５ｍｍの配列ピッチで８列並ぶパターンで配置した。単位面積当たりの通水管（３）の長さは１８．４ｍ／ｍ２であった。その他の構成は実施例１と同様である。そして、実施例１と同様に出力と放熱効率を測定した結果、放熱パネル上面の放熱量は１３１．１Ｗ／ｍ２、放熱パネル下面の放熱量は２０．３Ｗ／ｍ２、放熱効率は８６．６％であった。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る冷暖房用放熱パネルの一例を示す平面図、および、その内部構造を部分的に示すＡ−Ａ線に沿って破断した縦断面図である。
【図２】本発明に係る冷暖房用放熱パネルの通水管周りの内部構造を部分的に示す縦断面図である。
【図３】本発明の好ましい態様におけるヘッダー及び通水管の引回しを示す平面図である。
【図４】本発明の好ましい他の態様におけるヘッダー及び通水管の引回しを示す平面図である。
【図５】本発明の好ましい他の態様におけるヘッダー及び通水管の引回しを示す平面図である。
【図６】図３におけるＣ−Ｃ線に沿って破断した縦断面図であり、図３のヘッダーを使用した場合の通水管の交差状態を示す図である。
【図７】通水管の配置形態の他の例を示す平面図である。
【図８】冷暖房用放熱パネルの出力と放熱効率の測定方法を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ ：発泡樹脂成形体
１ｃ：溝
１ｓ：スリット
２ ：小根太
３ ：通水管
４ ：放熱シート
５ ：接着材（接着剤または接着剤フィルム）
６ ：伝熱部材
７ ：ヘッダー
７１：流路構成ブロック
７２：連絡配管接続ポート
７３：通水管接続ポート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷暖房用放熱パネルに関するものであり、詳しくは、内部の通水管に温水や冷水を循環させて温熱や冷熱を放出する放熱パネルであって、例えば床下地の上に敷設され且つ上面にフローリング等の床仕上材が配置され、温水を循環させて床暖房を行う冷暖房用放熱パネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
床暖房の施工においては、フローリング等の床仕上材の下地として、予め通水管を埋設した可撓性を有する薄板状の放熱パネルが使用される。放熱パネルの例としては、長方形にプレス形成され且つ表側に配管溝が彫り込まれた薄板状の発泡樹脂成形体（マット板）と、発泡樹脂成形体の配管溝に配置された通水管（放熱管）と、発泡樹脂成形体の表側表面に貼着された熱拡散用の放熱シート（金属箔）とを備え、ボイラーから供給された温水を通水管に循環させ、通水管から放出される温水の熱を放熱シートを介して床仕上材全体に供給する様にした「床暖房マット」が知られている。斯かるマットは、軽量な発泡樹脂成形体に予め通水管が配置されているため、取扱いに優れ、簡単に敷設することが出来る（特許文献１）。
【０００３】
また、上記の様な床暖房マットにおいては、マットの大きさ（平面面積）が大きくなるに従い、通水管が長くなり、通水管の循環路を１回路（１循環系統）設けただけでは圧力損失が大きく、均等に放熱できないため、マットの大きさに応じて通水管の循環路が複数回路設けられている。なお、床暖房マットの通水管は、温水が行来する一対の連絡配管によってボイラーと接続されるが、各循環路に対して均一に温水を供給し、循環後の温度降下した温水を各循環路から均等に回収するため、各循環路の末端、換言すれば、各通水管の端部は、１つの流路を複数に分岐し且つ複数の流路を１つに集約する所謂クロスヘッダーと称するヘッダーを介して連絡配管に接続される。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−６５３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、昨今、建物やその設備の省エネルギー化が種々提唱される中、放熱パネルによる床暖房や壁・天井を利用した冷房についても、一層の省エネルギー化が要望されている。放熱パネルにおいて省エネルギー化を図るには、放熱パネルの基本性能、すなわち、出力（パネル上面への放熱量）及び上面放熱効率（パネル上下面への全放熱量に対する上面への放熱量の比率）を同時に向上させる必要がある。また、放熱パネルにおいては、一層の普及を図るため、性能の向上に併せて製造コストの低減も重要である。
【０００６】
本発明は、放熱パネルの基本性能を更に向上させるべく種々検討の結果なされたものであり、その目的は、出力および放熱効率を一層高めることが出来、しかも、構造を複雑化することなく、製造コストを更に低減し得る冷暖房用放熱パネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、通水管によって構成される温水または冷水の循環路を複数組設けると共に、通水管の内径を特定の大きさに設定し、かつ、通水管の配置パターンとして特定の配列ピッチで通水管が平行に配列されたパターンを採用することにより、通水管における圧力損失を小さくして流れる温水または冷水の平均温度をより高い温度または低い温度に維持し、単位面積当たりで放出し得る温熱または冷熱の熱量がより大きくなる様にした。
【０００８】
すなわち、本発明の要旨は、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その一部が露出する様に埋設された通水管と、前記発泡樹脂成形体の表側の表面に貼設された熱拡散用の放熱シートとから成り、かつ、前記通水管によって温水または冷水の循環路が１組または複数組構成された冷暖房用の放熱パネルであって、前記通水管の内径が３〜８ｍｍであり、３０〜６０ｍｍの配列ピッチで前記通水管が平行に複数列配列された通水管の配置パターンを備えていることを特徴とする冷暖房用放熱パネルに存する。
【０００９】
上記の冷暖房用放熱パネルにおいては、上面側への放熱効率を高めるため、通水管の少なくとも一部分は、断面がＵ字状に形成され且つ上端縁に鍔が付設された樋状の伝熱部材に収容され、そして、前記通水管は、発泡樹脂成形体の表側に形成された溝に前記伝熱部材と共に埋設されているのが好ましい。また、上記の各態様において、通水管の外径が発泡樹脂成形体の厚さの５０％以下に設定されているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の冷暖房用放熱パネルによれば、例えば床暖房に適用した場合、通水管によって温水の循環路が複数組構成されると共に、通水管の内径が特定の大きさに設定され、特定の配列ピッチで通水管が平行に複数列配列された通水管の配置パターンを備えており、通水管における温水の圧力損失を増大させることなく、温水の十分な循環量を確保できるため、出力を一層高めることが出来る。また、通水管が特定の伝熱部材に収容されていることにより、更に、通水管の外径が発泡樹脂成形体の厚さの５０％以下に設定されていることにより、パネル下面側への放熱を低減し、上面側への放熱効率を高めることが出来る。上記の構造の冷暖房用放熱パネルは、壁や天井に利用することが出来、また、温水に代えて冷水を循環させることにより、冷房用としても使用でき、その場合も暖房用の場合と同様に冷熱の出力および放熱効率を高めることが出来る。その結果、本発明の冷暖房用放熱パネルによれば、省エネルギー化に一層貢献することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係る冷暖房用放熱パネルの実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る冷暖房用放熱パネルの一例を示す平面図、および、その内部構造を部分的に示すＡ−Ａ線に沿って破断した縦断面図である。図２は、本発明に係る冷暖房用放熱パネルの通水管周りの内部構造を部分的に示す縦断面図である。図３〜５は、本発明の好ましい態様におけるヘッダー及び通水管の引回しを示す平面図である。図６は、図３におけるＣ−Ｃ線に沿って破断した縦断面図であり、図３のヘッダーを使用した場合の通水管の交差状態を示す図である。図７は、通水管の配置形態の他の例を示す平面図である。また、図８は、冷暖房用放熱パネルの出力と放熱効率の測定方法を示す側面図である。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。また、以下の説明では、冷暖房用放熱パネルを「放熱パネル」と略記する。
【００１２】
本発明の放熱パネルは、放熱効率に優れ且つ高出力のパネルであり、床、壁、天井に機能下地材として敷設することが出来る。そして、温水を循環させることにより暖房用として使用され、また、冷水を循環させることにより冷房用として使用される。本発明において、放熱パネルの放熱効率とは、放熱パネル上下面への温熱または冷熱の総放熱量に対する放熱パネル上面への放熱量の割合を言う。また、放熱パネルの出力とは、放熱パネルの単位面積当たりの上面側への温熱または冷熱の放熱量を言う。以下、本発明の実施形態として、床暖房に適用する場合の一形態を例に挙げて説明する。
【００１３】
本発明の放熱パネルは、ベニヤ等の構造用合板やパーティクルボード、あるいは、コンクリートスラブ等から成る床下地の上に敷設され且つ上面にフローリング等の床仕上材が配置され、内部に温水を循環させる床暖房用の下地材である。床仕上材としては、通常、マトア、チーク、オーク、ナラ、サクラ、ヒノキ、メープル、ウリン等の各種天然木材を少なくとも表面に使用した所謂フローリングが使用される。
【００１４】
本発明の放熱パネルは、施工性の観点から、通常は平面形状を正方形または長方形に設計される。放熱パネルは、設置場所を考慮して種々の大きさに設計できるが、居室床の寸法設計に対応するため、通常は、一辺の長さ（幅）を５００〜３０００ｍｍ程度、他の一辺の長さ（長さ）を５００〜４０００ｍｍ程度、厚さを７〜２０ｍｍ程度に設定される。本発明は、後述する特定のヘッダーを使用して複数の循環路を構成する観点から、平面面積が０．５〜１２ｍ２の放熱パネルに好適である。因に、図１は、幅が１５００ｍｍ、長さが２０２０ｍｍの放熱パネルを例示したものである。なお、放熱パネルは、敷設する床の広さによっては複数枚使用される。
【００１５】
本発明の放熱パネルは、図１に示す様に、断熱材としての薄板状の発泡樹脂成形体（１）と、当該発泡樹脂成形体の表側にその一部が露出する様に埋設された通水管（３）と、発泡樹脂成形体（１）の表側の表面に貼設された熱拡散用の放熱シート（４）とから構成され、かつ、当該放熱パネルにおいては、通水管（３）によって温水の循環路が複数組構成される。
【００１６】
発泡樹脂成形体（１）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。
【００１７】
発泡樹脂成形体（１）は、通常、平面形状が細長の長方形に形成された小片を放熱パネルの幅に沿わせ且つ放熱パネルの長さ方向に多数配列して構成される。発泡樹脂成形体（１）の各小片の長さ及び厚さは、各々、放熱パネルの上記の幅および厚さに応じて設計され、各小片の幅（放熱パネルの長さの方向に沿った小片の短辺の長さ）は、２４０〜６００ｍｍ程度とされる。
【００１８】
また、図１（ｂ）に示す様に、発泡樹脂成形体（１）には、施工時の取扱いを容易にするため、放熱パネルの幅方向に沿ったスリット（１ｓ）が設けられてもよい。通常、スリット（１ｓ）は、上記の小片の継目において形成される。なお、発泡樹脂成形体（１）の下面には、遮音材として不織布などが貼設されてもよい。更に、図示しないが、発泡樹脂成形体（１）は、放熱パネルを折畳み構造に構成するために分断されていてもよい。
【００１９】
更に、図１（ａ）及び（ｂ）に示す様に、通常、発泡樹脂成形体（１）には、放熱パネルの幅に沿って小根太（２）が所定の間隔で配置される。すなわち、発泡樹脂成形体（１）の各小片と平行かつ並列に所定の間隔で小根太（２）が配置される。小根太（２）は、床下地が木質系の場合にビスや釘を使用して当該放熱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、スギ、サクラ、ヒノキ、ラワン及び合板などの木材で構成される。そして、小根太（２）の長さ及び厚さは、各々、放熱パネルの上記の幅および厚さに応じて設計され、通常、小根太（２）の幅は、２０〜６０ｍｍ程度とされる。
【００２０】
なお、放熱パネルにおいては、床下地がコンクリートスラブであって、ビスや釘などで床下地に対して放熱パネル、床仕上材を固定する必要のない場合、必ずしも小根太（２）が設けられる必要はない。また、上記の様な場合の床仕上材としては、例えば、防音フローリング、カーペット、畳が挙げられる。
【００２１】
通水管（３）は、通常、発泡樹脂成形体（１）の表面に形成された溝（１ｃ）（図２参照）を利用し、後述する放熱シート（４）に接触する状態に発泡樹脂成形体（１）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、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。
【００２２】
本発明においては、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４〜１０mm、好ましくは５〜８ｍｍ、内径が通常３〜８mm、好ましくは４〜６mmとされる。通水管（３）の大きさを規定する理由は次の通りである。すなわち、通水管（３）の内径が３ｍｍ未満の場合は、通水管（３）での圧力損失が大きくなりすぎて十分な通水量を確保できなくなり、フローリング（表面仕上材）を加温するのに必要な熱量が不足する。一方、通水管（３）の内径が８ｍｍを超えた場合は、通水管（３）を収めるために発泡樹脂成形体（１）の厚さが厚くなり、既存の床へ適用し難しくなる。しかも、系内の保有水量が大きくなるため、熱源装置側のタンクも大型化する。その結果、製造コスト、設備コストが増大すると言う問題もある。
【００２３】
図１（ａ）に示す様に、放熱パネルの１つの縁部には、切込みによってヘッダー取付部（１ｆ）が設けられており、上記の通水管（３）は、ヘッダー取付部（１ｆ）に取り付けられた温水分配回収用のヘッダー（７）に繋ぎ込まれ、複数系統（複数回路）、例えば図示する様な２系統の温水循環路を構成する様になされている。上記の様に、循環路を複数組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出来る。
【００２４】
通水管（３）は、通常、放熱パネルの幅方向に沿って直線状に配置され且つ幅方向の両端側、すなわち、放熱パネルの長さ方向に沿った縁部で折り返す様に配置される。換言すれば、放熱パネルは、直線状に配置した通水管（３）の列が平行に複数配列された通水管の配置パターンを備えている。そして、本発明においては、放熱パネルの単位面積当たりの通水管（３）の合計敷設長さを十分に確保し、単位面積当たりの放熱量をより大きくするため、通水管（３）の列の配列ピッチが通常３０〜６０ｍｍ、好ましくは３５〜５５ｍｍに設定される。
【００２５】
上記の通水管（３）は、単位面積当たりの敷設長さを更に長くするため、図７（ａ）及び（ｂ）に示す様に、ジグザグ状に配置されてもよい。すなわち、他の態様の放熱パネルは、ジグザグ状に配置した通水管（３）の列が平行に複数配列された通水管の配置パターンを備えており、そして、当該放熱パネルにおいては、通水管（３）の列の配列ピッチが上記と同様に通常３０〜６０ｍｍ、好ましくは３５〜５５ｍｍに設定される。なお、通水管（３）の配列ピッチとは、折り返し部分を除く、互いに隣接する通水管（３）の放熱パネルの幅方向に沿って平行に伸長された部位の中心間距離を言う。
【００２６】
通水管（３）の配列ピッチを上記の範囲に規定する理由は次の通りである。すなわち、通水管（３）の配列ピッチが３０ｍｍ未満の場合は、放熱パネル単位面積当たりの通水管（３）の長さが長くなりすぎて製造コストが高くなる。しかも、通水管（３）の長さが長くなることによって圧力損失が大きくなる。更には、放熱パネルを下地に固定する際、各通水管（３）の間が狭いため、ビスや釘によって通水管（３）を損傷させる危険がある。一方、通水管（３）の配列ピッチが６０ｍｍを超えた場合は、単位面積当たりの通水管（３）の長さが短くなるため、上面側への十分な放熱量が得られないと言う問題がある。
【００２７】
また、本発明の放熱パネルにおいては、当該放熱パネルを平面視した場合の単位面積当たりの通水管（３）の合計敷設長さは、通常２０〜４０ｍ／ｍ２、好ましくは２５〜３５ｍ／ｍ２である。前記の敷設長さを規定する理由は次の通りである。すなわち、敷設長さが２０ｍ／ｍ２未満の場合は、フローリング（表面仕上材）を加温するのに必要な熱量が不足する。一方、敷設長さが４０ｍ／ｍ２を超えた場合は、通水管（３）における圧力損失が増加し、また、製造コストが増大する。
【００２８】
更に、本発明の放熱パネルにおいては、出力を高めるため、１つの循環路を構成する通水管（３）の全長は、通常３〜３０ｍ、好ましくは５〜２５ｍである。前記の通水管（３）の全長を規定する理由は次の通りである。すなわち、通水管（３）の全長が３０ｍを超えた場合は、当該通水管における温水の温度降下が大きいため、均一な加熱が難しくなり且つ放出熱量が小さくなる傾向にある。一方、通水管（３）の全長が３ｍ未満の場合は、全体として十分な放熱量を得るためにより多数の循環路（回路）を構成しなければならず、製造コストが増大する傾向にある。
【００２９】
また、本発明においては、後述するヘッダー（７Ａ）及び（７Ｂ）を使用し且つ発泡樹脂成形体（１）の厚さの範囲内で通水管（３）を交差させるため、通水管（３）は、その外径を発泡樹脂成形体（１）の厚さの５０％以下に設定された部分を有している。これにより、シンプルな構成で且つ圧力損失の少ないヘッダー（７Ａ）及び（７Ｂ）を使用できる。特に、通水管（３）の外径は、略全長に亙って発泡樹脂成形体（１）の厚さの５０％以下に設定されているのが好ましい。これにより、発泡樹脂成形体（１）において通水管（３）の下側の厚さを全体的により厚くすることが出来るため、放熱パネル下面側への放熱を低減し、上面側への放熱効率を高めることが出来る。
【００３０】
更に、本発明の好ましい態様においては、放熱パネル上面側への出力を高め且つ上面側への放熱効率を高めるため、図２（ｂ）に示す様に、通水管（３）の少なくとも一部分は、その長さ方向に直交する断面がＵ字状に形成され且つその上端縁に鍔が付設された樋状の伝熱部材（６）に収容され、そして、通水管（３）は、前述の通り、発泡樹脂成形体（１）の表側に形成された溝（１ｃ）に前記の伝熱部材（６）と共に埋設される。伝熱部材（６）は金属箔から成り、通常は厚さが約１０〜５００μｍ、好ましくは５０〜４００μｍのアルミニウム（又はアルミニウム合金）の箔によって構成される。
【００３１】
すなわち、発泡樹脂成形体（１）の表側には、前述した様に通水管埋設用の溝（１ｃ）が形成されており、溝（１ｃ）には、上記の樋状の伝熱部材（６）が挿入され、通水管（３）の少なくとも一部分は、伝熱部材（６）に収容されて溝（１ｃ）に埋設されている。伝熱部材（６）を配置した場合には、通水管（３）から放出される熱を後述する放熱シート（４）へ効率的に伝達でき、放熱パネル上面側への放熱効率を高めることが出来る。
【００３２】
また、図１（ｂ）及び図２に示す様に、発泡樹脂成形体（１）及び小根太（２）の表面、すなわち、放熱パネルの表面には、通水管（３）の温水の熱をフローリング（床仕上材）側に伝える放熱シート（４）が配置される。放熱シート（４）は、厚さが通常１０μｍ〜２ｍｍ、好ましくは４０μｍ〜１ｍｍ、更に好ましくは１００μｍ〜１ｍｍ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）が好ましく、上面への放熱効率の点から、アルミニウムシートの厚さは１００μｍ以上が好ましい。なお、取扱性およびコスト等の実用上の観点から、アルミニウムシートの厚さの上限は１ｍｍとされる。
【００３３】
放熱シート（４）は、図１及び図２に示す様に、通常、発泡樹脂成形体（１）及び小根太（２）の表面に対して接着材（５）によって貼着される。接着材（５）としては、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・グリシジルアクリレート共重合体、エチレン・無水マレイン酸共重合体、ポリエチレンのアクリル酸グラフト共重合体、ポリエチレンの無水マレイン酸グラフト共重合体などの熱可塑性樹脂、あるいは、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂から成る接着剤または接着剤フイルムが挙げられる。なお、上記の発泡樹脂成形体（１）と小根太（２）は、これらの表面に貼設された放熱シート（４）によって一体化されている。
【００３４】
本発明の放熱パネルは、通水管（３）の内径および配列ピッチを上記の様に設定することにより、１４０Ｗ／ｍ２以上の出力を得ることが出来る。なお、６０℃の温水を１循環路当たり０．５Ｌ／ｍｉｎで循環させた際に１４０Ｗ／ｍ２以上の出力となることが好ましい。出力の上限は、通常３００Ｗ／ｍ２、好ましくは２００Ｗ／ｍ２、更に好ましくは１７０Ｗ／ｍ２である。放熱パネルの出力と放熱効率は図８に示す測定方法により測定することが出来る。斯かる測定方法は、「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」に記載の試験装置を使用する方法に準じたものである。
【００３５】
具体的には、上記の出力と放熱効率の測定においては、厚さ５０ｍｍの断熱材（８１）（発泡ポリスチレン）の上面に厚さ１２ｍｍ、平面寸法９０９ｍｍ×９０９ｍｍの合板（８２）（ＪＡＳ普通合板１類２等Ｆ☆☆☆☆）を床下地材に見立てて土間上１００ｍｍの高さに配置し、その上面に被験体である放熱パネルを配置し（符号（Ａ１）で示す）、更に、放熱パネルの上面に前記と同様の合板（８３）を床仕上材に見立てて配置すると共に、放熱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（８４）、（８４）（平面寸法：３１０ｍｍ×３１０ｍｍ、英弘精機株式会社製の商品名「熱流計ＭＦ−１９０」）を設置する。次いで、室温を２０℃に設定した後、通水管（３）に６０℃の温水を０．５ｌ／ｍｉｎの流量で循環させる。そして、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熱流計（８４）、（８４）により測定する。なお、放熱効率は、放熱パネル上面の放熱量／（放熱パネル上面の放熱量＋放熱パネル下面の放熱量）で算出する。
【００３６】
また、本発明の放熱パネルにおいては、前述の様に、通水管（３）によって温水の循環路が複数組構成されるが、上記の様に、単位面積当たりの通水管（３）の合計敷設長さを特定長さ以上に設計し、かつ、１つの循環路としての通水管（３）の全長を特定長さ未満に設計する場合、放熱パネルの大きさによっては、より多数の循環路を配置する必要がある。そして、熱源装置から供給される温水を放熱パネルの各循環路に均一に供給するには、ヘッダーによって温水を各通水管（３）へ均一に分配し且つ各通水管（３）から均一に回収しなければならない。しかしながら、温水の分配および回収を１つのヘッダーで行おうとすると、循環路の数が増加するに従い、ヘッダー内の流路構成が複雑化し、ヘッダーにおいて圧力損失が増え、また、ヘッダーの製造コストが増加する。
【００３７】
そこで、本発明においては、図３〜図５に示す様な分割構造のヘッダー（７）が使用される。図３に示すヘッダー（７）は、熱源装置から伸長された連絡配管（図示省略）の往き管に接続される温水分配用、および、前記の連絡配管の戻り管に接続される温水回収用の一対のヘッダー（７Ａ）（又は（７Ｂ）、（７Ｃ）若しくは（７Ｄ））から構成される。各ヘッダー（７Ａ）（又は（７Ｂ）、（７Ｃ）若しくは（７Ｄ））は、内部に分岐流路が形成された流路構成ブロック（７１）と、当該流路構成ブロックに付設され且つ前記の分岐流路に温水を供給し又は分岐流路の温水を取り出す連絡配管接続ポート（７２）と、流路構成ブロック（７１）に付設され且つ前記の分岐流路の温水を通水管（３）に供給し又は通水管（３）の温水を分岐流路に回収する通水管接続ポート（７３）とを備えている。
【００３８】
図３（ａ）に示すヘッダー（７Ａ）は、２回路用のヘッダーであり、扁平な直方体状の流路構成ブロック（７１）の長手方向の一方の端面に連絡配管接続ポート（７２）が設けられ、流路構成ブロック（７１）の短手方向の一方の端面に２つの通水管接続ポート（７３）が設けられたものである。これに対し、図３（ｂ）に示すヘッダー（７Ｂ）は、同様に２回路用のヘッダーであり、扁平な直方体状の流路構成ブロック（７１）の長手方向の一方の端面に連絡配管接続ポート（７２）が設けられ、流路構成ブロック（７１）の短手方向の各端面にそれぞれ通水管接続ポート（７３）が設けられたものである。
【００３９】
また、図４に示すヘッダー（７Ｃ）は、６回路用のヘッダーであり、扁平な直方体状の流路構成ブロック（７１）の長手方向の一方の端面に連絡配管接続ポート（７２）が設けられ、流路構成ブロック（７１）の短手方向の両方の端面にそれぞれ３つの通水管接続ポート（７３）が設けられたものである。更に、図５に示すヘッダー（７Ｄ）は、９回路用のヘッダーであり、扁平な直方体状の流路構成ブロック（７１）の長手方向の一方の端面に連絡配管接続ポート（７２）が設けられ、流路構成ブロック（７１）の短手方向の両方の端面にそれぞれ４つの通水管接続ポート（７３）が設けられ、かつ、流路構成ブロック（７１）の長手方向の他方の端面に１つの通水管接続ポート（７３）が設けられたものである。
【００４０】
上記の様な一対のヘッダー（７Ａ）、（７Ｂ）、（７Ｃ）及び（７Ｄ）を使用する場合には、一方の温水分配用のヘッダー（７Ａ）、（７Ｂ））、（７Ｃ）及び（７Ｄ）から伸長される通水管（３）と、他方の温水回収用のヘッダー（７Ａ）、（７Ｂ）、（７Ｃ）及び（７Ｄ）に繋ぎ込まれる通水管（３）とをこれら通水管（３）の引回しにおいて交差させる。すなわち、本発明の放熱パネルにおいては、上記の様な温水分配用と温水回収用の一対のヘッダー（７Ａ）（又は（７Ｂ）、（７Ｃ）若しくは（７Ｄ））を使用するため、図６に示す様に、通水管（３）の外径が発泡樹脂成形体（１）の厚さの１／２以下に設定される。そして、通水管（３）（往きの通水管（３１）と戻りの通水管（３２））は、発泡樹脂成形体（１）の領域内で且つ当該発泡樹脂成形体の厚さの範囲内で交差している。
【００４１】
上記の様に、ヘッダー（７）を温水分配用と温水回収用の一対で構成し、特定の外径の通水管（３）同士を発泡樹脂成形体（１）の厚さの範囲内で交差させることにより、ヘッダー（７Ａ）、（７Ｂ）、（７Ｃ）及び（７Ｄ）の構造を簡素化でき、その内部の分岐流路の断面積も十分な大きさに設計できるため、圧力損失をより小さくすることが出来、製造コストも低減できる。
【００４２】
本発明の放熱パネルは、床下地の上に敷設され、上面にフローリング等の床仕上材が配置される。そして、別途設置された熱源装置、例えば、ガスの燃焼や電力によって温水を製造する湯沸し装置やボイラー装置と連絡配管で接続される。連絡配管は、往き管および戻り管の一対の管から成る所謂ペアチューブであり、放熱パネルのヘッダー（７）に接続される。そして、放熱パネルの各循環路を構成する各通水管（３）には、３５〜８０℃程度の温水が循環される。これにより、通水管（３）から放出された熱を放熱シート（４）に伝達し、フローリング等の床仕上材をその裏面全面から加温することが出来る。
【００４３】
上記の様に、本発明の放熱パネルにおいては、通水管（３）によって温水の循環路が複数組構成されると共に、通水管（３）の内径が特定の大きさに設定され、かつ、通水管（３）が特定の配列ピッチで平行に配列された配列パターンを備えており、通水管（３）における圧力損失を増大させることなく、温水の十分な循環量を確保できるため、出力を一層高めることが出来る。すなわち、各通水管（３）における圧力損失を小さくすることが出来、流れる温水の平均温度をより高い温度に維持できるため、より大きな熱量を放出することが出来、しかも、循環路（回路）の数を適切に設定できるため、製造コストの増大を惹起することなく、単位面積に対して十分な熱量を放出することが出来る。また、通水管（３）が特定の伝熱部材（６）に収容されていることにより、更に、通水管（３）の外径が発泡樹脂成形体の厚さの５０％以下に設定されていることにより、パネル下面側への放熱を低減し、上面側への放熱効率を高めることが出来る。
【００４４】
なお、本発明の冷暖房用放熱パネルは、床の場合と同様に、壁や天井に利用することが出来、また、温水に代えて冷水を循環させることにより、冷房用としても使用でき、その場合も暖房用の場合と同様に冷熱の出力および放熱効率を高めることが出来る。
【実施例】
【００４５】
実施例１：
小型の放熱パネルを作製し、前述の測定方法に準じて出力と放熱効率を測定した。放熱パネルの平面寸法は５６１ｍｍ×９０９ｍｍ（面積：０．５１ｍ２）であり、発泡樹脂成形体（１）には、厚さが１２ｍｍの発泡ポリスチレンを使用し、表面の放熱シート（４）は、４０μｍのアルミニウムシートで構成した。通水管（３）には、呼び径が４Ａ（外径６ｍｍ、内径４ｍｍ）、全長が１４．１ｍの架橋ポリエチレン管を使用した。通水管（３）は、直線形状を折り返し、直線部分が５０．５ｍｍの配列ピッチで１２列並ぶパターンで配置した。単位面積当たりの通水管（３）の長さは２７．６ｍ／ｍ２であった。また、通水管（３）の直線部分には、厚さが１００μｍのアルミニウムシートから成る伝熱部材（６）を付設した。なお、循環路は実験用に１回路とした。測定の結果、放熱パネル上面の放熱量は１４４．０Ｗ／ｍ２、放熱パネル下面の放熱量は２１．１Ｗ／ｍ２、放熱効率は８７．２％であった。
【００４６】
実施例２：
通水管（３）を呼び径が５Ａ（外径７．２ｍｍ、内径５ｍｍ）に変更した点を除き、実施例１と同様の放熱パネルを製作し、実施例１と同様に出力と放熱効率を測定した。その結果、放熱パネル上面の放熱量は１４０．７Ｗ／ｍ２、放熱パネル下面の放熱量は２２．５Ｗ／ｍ２、放熱効率は８６．２％であった。
【００４７】
比較例１：
実施例１の放熱パネルに対し、通水管（３）を呼び径５Ａ（外径７．２ｍｍ、内径５ｍｍ）のものに変更し、通水管（３）の全長を９．４ｍに変更した放熱パネルを製作した。通水管（３）は、直線形状を折り返し、直線部分が７５．７５ｍｍの配列ピッチで８列並ぶパターンで配置した。単位面積当たりの通水管（３）の長さは１８．４ｍ／ｍ２であった。その他の構成は実施例１と同様である。そして、実施例１と同様に出力と放熱効率を測定した結果、放熱パネル上面の放熱量は１３１．１Ｗ／ｍ２、放熱パネル下面の放熱量は２０．３Ｗ／ｍ２、放熱効率は８６．６％であった。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る冷暖房用放熱パネルの一例を示す平面図、および、その内部構造を部分的に示すＡ−Ａ線に沿って破断した縦断面図である。
【図２】本発明に係る冷暖房用放熱パネルの通水管周りの内部構造を部分的に示す縦断面図である。
【図３】本発明の好ましい態様におけるヘッダー及び通水管の引回しを示す平面図である。
【図４】本発明の好ましい他の態様におけるヘッダー及び通水管の引回しを示す平面図である。
【図５】本発明の好ましい他の態様におけるヘッダー及び通水管の引回しを示す平面図である。
【図６】図３におけるＣ−Ｃ線に沿って破断した縦断面図であり、図３のヘッダーを使用した場合の通水管の交差状態を示す図である。
【図７】通水管の配置形態の他の例を示す平面図である。
【図８】冷暖房用放熱パネルの出力と放熱効率の測定方法を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ ：発泡樹脂成形体
１ｃ：溝
１ｓ：スリット
２ ：小根太
３ ：通水管
４ ：放熱シート
５ ：接着材（接着剤または接着剤フィルム）
６ ：伝熱部材
７ ：ヘッダー
７１：流路構成ブロック
７２：連絡配管接続ポート
７３：通水管接続ポート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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その一部が露出する様に埋設された通水管と、前記発泡樹脂成形体の表側の表面に貼設された熱拡散用の放熱シートとから成り、かつ、前記通水管によって温水または冷水の循環路が１組または複数組構成された冷暖房用の放熱パネルであって、前記通水管の内径が３〜８ｍｍであり、３０〜６０ｍｍの配列ピッチで前記通水管が平行に複数列配列された通水管の配置パターンを備えていることを特徴とする冷暖房用放熱パネル。
【請求項２】
通水管の少なくとも一部分は、断面がＵ字状に形成され且つ上端縁に鍔が付設された樋状の伝熱部材に収容され、そして、前記通水管は、発泡樹脂成形体の表側に形成された溝に前記伝熱部材と共に埋設されている請求項１に記載の放熱パネル。
【請求項３】
通水管の外径が発泡樹脂成形体の厚さの５０％以下に設定されている請求項１又は２に記載の放熱パネル。
【請求項４】
発泡樹脂成形体の領域内で且つ当該発泡樹脂成形体の厚さの範囲内で通水管が交差している請求項３に記載の放熱パネル。
【請求項５】
出力が１４０Ｗ／ｍ２以上である請求項１〜４の何れかに記載の放熱パネル。
【請求項１】
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その一部が露出する様に埋設された通水管と、前記発泡樹脂成形体の表側の表面に貼設された熱拡散用の放熱シートとから成り、かつ、前記通水管によって温水または冷水の循環路が１組または複数組構成された冷暖房用の放熱パネルであって、前記通水管の内径が３〜８ｍｍであり、３０〜６０ｍｍの配列ピッチで前記通水管が平行に複数列配列された通水管の配置パターンを備えていることを特徴とする冷暖房用放熱パネル。
【請求項２】
通水管の少なくとも一部分は、断面がＵ字状に形成され且つ上端縁に鍔が付設された樋状の伝熱部材に収容され、そして、前記通水管は、発泡樹脂成形体の表側に形成された溝に前記伝熱部材と共に埋設されている請求項１に記載の放熱パネル。
【請求項３】
通水管の外径が発泡樹脂成形体の厚さの５０％以下に設定されている請求項１又は２に記載の放熱パネル。
【請求項４】
発泡樹脂成形体の領域内で且つ当該発泡樹脂成形体の厚さの範囲内で通水管が交差している請求項３に記載の放熱パネル。
【請求項５】
出力が１４０Ｗ／ｍ２以上である請求項１〜４の何れかに記載の放熱パネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−３２３７７（Ｐ２００８−３２３７７Ａ）
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２１０１（Ｐ２００７−２２１０１）
【出願日】平成１９年１月３１日（２００７．１．３１）
【出願人】（０００２３６１５９）三菱化学産資株式会社 (101)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月３１日（２００７．１．３１）
【出願人】（０００２３６１５９）三菱化学産資株式会社 (101)
【Ｆターム（参考）】
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