JP2019200037A - 熱伝達パネル - Google Patents

Abstract

【課題】熱伝達性や製造効率の向上を図った構造を有する熱伝達パネルを提供する。【解決手段】床暖房パネル１０は、パネル板本体１１と、パネル板本体１１の表面に固定される上側金属板１２及び裏面に固定される下側金属板１３と、上側及び下側金属板の間に挟まれパネル板本体１１を貫通する貫通孔１７に装着される部材であって、パネル板本体１１の板厚方向の所定長さに合わせてバルク金属材により形成された金属部材１４（金属棒が切断されて形成されたものを除く）とを備えている。下側金属板１３と上側金属板１２との間で熱を伝達するように床暖房パネル１０が構成される。【選択図】図３

Description

本発明は、熱伝達パネルに係り、特に、床暖房に用いる床暖房パネルに適した熱伝達パネルに関する。

床暖房に用いる床暖房パネルの一例として、暖房床用木質系床材が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の暖房床用木質系床材は、表面化粧合板と木質下地合板との間に木質系芯材を備えている。木質系芯材には、上下方向の空隙として多数の貫通孔が穿設されている。貫通孔内には、木質系芯材よりも熱伝導性の高い伝熱材料として金属粉及び／又は樹脂が充填されている。これにより、特許文献１では、床表面を迅速に所望の温度にまで到達させることができる暖房床が得られるとしている。

特開平８−２６０６８３号公報

特許文献１に記載された木質系芯材は、金属粉の粒子の隙間に存在する空気層及び／又は樹脂層を介して熱が伝わる構造である。このような構造では熱伝達率が低いため、満足できる程度に熱伝達性を向上させにくい。一方、木質系芯材の多数の貫通孔内に伝熱材料を充填する作業を必要とするため、木質系床材の製造効率を向上させにくい。

従って、本発明の目的は、熱伝達性や製造効率の向上を図った構造を有する熱伝達パネルを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、パネル板本体と、前記パネル板本体の表面に固定される上側金属板及び裏面に固定される下側金属板と、前記上側及び下側金属板の間に挟まれ前記パネル板本体を貫通する貫通孔に装着される部材であって、前記パネル板本体の板厚方向の所定長さに合わせてバルク金属材により形成された塊状の金属部材（金属棒が切断されて形成されたものを除く）と、を備え、前記下側金属板と前記上側金属板との間で熱を伝達することを特徴とする熱伝達パネルを提供する。

前記金属部材は、鍛造品、鋳造品、焼結品、又はプレス品であることが好ましい。

前記上側金属板、前記下側金属板、及び前記金属部材は、鉄系金属材料であることが好ましい。

前記下側金属板と、前記上側金属板と、前記パネル板本体とは、釘、ねじ、又はカシメにより固定されることが好ましい。

前記熱伝達パネルは、間取りに合わせてカットして敷き詰められることが好ましい。

熱伝達パネルは、床暖房装置に用いられる床暖房パネルであることが好ましい。

本発明によれば、熱伝達性の効果の向上や製造効率の向上に優れた熱伝達パネルが得られる。

本発明の実施の形態に係る熱伝達パネルとしての床暖房パネルを用いた床暖房装置の一例を模式的に示す要部断面図である。 加熱流体循環用のホース材の敷設の一例を説明する平面模式図である。 床暖房装置の床暖房パネルの一例を模式的に示す図であって、（ａ）は部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線矢視断面拡大図である。 床暖房パネルを説明する図であって、（ａ）は床暖房パネルの一例を模式的に示す部分断面図、（ｂ）は床暖房パネルの他の一例を模式的に示す部分断面図であり、（ｃ）は床暖房パネルの更に他の一例を模式的に示す部分断面図である。 室内の間取りの一例を模式的に示す平面図である。

本発明の熱伝達パネルは、一方の面から他方の面に効率的に熱を伝達する、パネル、コンパネ、熱伝達コンパネである。本実施の形態では、熱伝達パネルとしての床暖房パネル及びそれを用いた床暖房装置の一例について、以下に添付図面を参照して説明する。

（床暖房装置１の全体構成）
図１及び図２において、熱伝達パネルとしての床暖房パネル１０は、パネル板本体１１と、パネル板本体１１の表面に固定される上側金属板１２及び裏面に固定される下側金属板１３と、上側及び下側金属板の間に挟まれパネル板本体１１を貫通して装着される金属部材１４とを備えており、下側金属板１３と上側金属板１２との間で熱を伝達するように構成されている。

床暖房装置１は、床暖房パネル１０と、床暖房パネル１０の下面に配置されるホース材２０とを有しており、所定温度の加熱流体を利用して床暖房を行う床暖房装置として構成されている。

床暖房装置１のホース材２０は、ボイラ２から供給される加熱流体を循環ポンプ３により循環させる加熱流体循環用の放熱パイプである。室内、床面や温水等の温度を検出する温度センサを設け、温度センサにより検知した温度データに基づいてボイラ２が制御されるようになっている。ボイラ２としては、ガスボイラ、電気ボイラ等の種々のボイラが使用可能であるが、ガスボイラが好ましい。

（熱伝達パネルとしての床暖房パネル１０の構成）
図１、図２、図３（ａ）、及び図３（ｂ）に示すように、熱伝達パネルとしての床暖房パネル１０は、パネル板本体１１と、パネル板本体１１の表面に固定された上側金属板１２及び裏面に固定された下側金属板１３と、上側金属板１２及び下側金属板１３の間に挟まれた状態でパネル板本体１１を貫通する貫通孔１７に装着された伝熱用の複数の金属部材１４とを備えている。

パネル板本体１１は、金属よりも熱伝導率が小さい、例えば、木質等のものである。本実施の形態に係るパネル板本体１１の１枚の大きさは、約９００ｍｍ×１８００ｍｍ程度であり、パネル板本体１１の板厚は、約１２ｍｍ程度である。

パネル板本体１１の上下面に固定された上側金属板１２及び下側金属板１３は、鉄系等の金属材料であって、例えば、表面に亜鉛メッキ加工を施したメッキ鋼板である。本実施の形態に係る亜鉛メッキ鋼板の板厚は、約１ｍｍ程度としているが、０．７〜２ｍｍ、あるいは０．７〜１．２ｍｍでもよい。上側金属板１２及び下側金属板１３のそれぞれは、パネル板本体１１に、ねじ、釘、カシメ、接着等の適宜の固定手段により固定されている。なお、上側金属板１２及び下側金属板１３は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の他の金属であってもよい。

ここで、図４（ａ）、図４（ｂ）、及び図４（ｃ）を参照すると、これらの図には、床暖房パネル１０の一例が示されている。

図４（ａ）は、パネル板本体１１の上面に上側金属板１２をねじ１５により締め付け固定した一例を示す。図４（ｂ）は、パネル板本体１１の上下面に上側金属板１２及び下側金属板１３をリベット１６によりカシメ固定した一例を示し、図４（ｃ）は、パネル板本体１１の上下面に上側金属板１２及び下側金属板１３を伝熱用の金属部材１４によりカシメ固定した一例を示している。

図１、図３（ａ）、及び図３（ｂ）に示すように、パネル板本体１１には、複数の貫通孔１７がマトリックス状に形成されている。貫通孔１７には、ホース材２０から放出される熱を床暖房パネル１０の上下面に伝達する金属部材１４が嵌入されている。金属部材１４は、鉄系等の金属材料であって、例えば、丸棒材である。丸棒材の径は、約φ３０ｍｍ〜５０ｍｍ程度である。

丸棒材の長さとしては、丸棒材の長さ方向の両端面のそれぞれが２枚の上側金属板１２及び下側金属板１３に当接する長さ寸法に設定されることが好ましい。これにより、丸棒材の長さ方向両端面とパネル板本体１１の上下面とが当接して、熱伝導の効率が高く維持される。

なお、金属部材１４は、例えば、丸鋼材（ＪＩＳ−ＳＳ４００等）を所定の長さで切断した丸棒材であってもよい。市販の丸鋼材等は、汎用製品であり、価格が安く、低コストで熱伝達パネルを製造することができる。また、金属部材１４の素材は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の他の金属であってもよい。

金属部材１４は、上記の所定の長さで切断した丸棒材の他には、以下のようなものが好ましい。金属部材１４は、パネル板本体１１の板厚方向の所定長さに合わせて形成されたバルク金属（金属の塊）が望ましい。バルク金属は、金属粉の集合等ではなく、例えば、金属の、鍛造品、鋳造品、焼結品、又はプレス品、等である。バルク金属を用いることで、熱伝達が大きくなり、伝熱効率に優れた熱伝達パネルを構成することができる。

（床暖房パネル１０及びホース材２０の設置構成）
図１及び図２に示すように、床暖房パネル１０の下面側には、所定の間隔Ｄを規定する複数のスペーサ３０を介して下地部材４０が配置されている。下地部材４０は、床暖房パネル受け部５０の上面に敷設されている。床暖房パネル１０の上面には、フローリング材やカーペット材等の床材が敷設される。

スペーサ３０は、根太等の支持材であり、例えば、約４５ｍｍ×４５ｍｍ程度の木の角材である。スペーサ３０の上面には、ホース材２０を受容可能な引き回し溝３１が形成されている。

下地部材４０は、パネル板本体１１と同じ木質等の材料からなり、床暖房パネル１０を敷設するパネル板状に形成されている。下地部材４０の上下面は、金属板を有していない。

床暖房パネル受け部５０は、木造（Ｗ造）、鉄骨造（Ｓ造）、鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）、鉄筋鉄骨コンクリート造（ＳＲＣ造）等における、基礎床部、土台部である。

ボイラ２から供給される加熱流体を循環ポンプ３により循環させるホース材２０から放出される熱は、床暖房パネル１０の下側金属板１３に伝達される。下側金属板１３からの熱は、金属部材１４によって床暖房パネル１０の上側金属板１２に集められる。下側金属板１３からの熱と金属部材１４からの熱とが上側金属板１２を介して床材の表面から放熱される。このような構成により、ホース材２０からの熱を効率的に床材に伝達させることができる。

ホース材２０は、柔軟性及び弾力性を有しており、耐熱性に優れた腐食しない単層のパイプ状に形成されている。ホース材２０の内径部に流れる加熱流体は、水、水溶液、油剤等であり、比熱が１を超える水溶液を用いてもよい。

ホース材２０の外周面は、床暖房パネル１０の下側金属板１３との接触面積を確保するために、平坦状に形成されることが好ましい。ホース材２０は、扁平に撓んだ状態で床暖房パネル１０の下側金属板１３との接触が維持される程度の弾性力を有する材質であれば、各種の弾性変形可能な材料を使用することができる。ホース材２０は、−３０°Ｃ〜１５０°Ｃの温度に耐えられる耐久性を有しており、例えば、シリコンゴムなどのゴム材料あるいは塩化ビニールなどの樹脂材料により形成される。

図示例では、ホース材２０は、下地部材４０の上面と床暖房パネル１０の下面との間で設定される所定の間隔Ｄ（例えば、４５ｍｍ）に挟まれて設置されている。ホース材２０は、下地部材４０の上面と床暖房パネル１０の下面との間に形成された空間内において径方向に撓んだ状態で、円弧部２１と平坦部２２とからなる断面が長円形状をなしている。ホース材２０が径方向に撓んで形成された平坦部２２が床暖房パネル１０の下面に面接触されている。

本実施の形態におけるホース材２０は、約７０ｍｍ程度の径を有する円環形であるが、下地部材４０の上面と床暖房パネル１０の下面との間に形成された空間内において、約４５ｍｍ程度の短軸径を有する横長の扁平な形状に撓んだ状態で維持されている。

図２に示すように、ホース材２０は、下地部材４０の上面両側部で交互にＵ字状に湾曲させながら蛇行して敷設される１本の長い単層パイプであり、床暖房パネル１０と下地部材４０との間に所定の間隔Ｄを規定するスペーサ３０に沿って直線状に引き回されるとともに、スペーサ３０に形成された引き回し溝３１に挿入して曲線状に引き回されている。

床暖房パネル１０と下地部材４０との間に所定の間隔Ｄを規定するスペーサ３０には、ホース材２０を所定の曲げ半径で湾曲させてガイドするガイド部材６０が設置されている。

ガイド部材６０の材質は、ポリプロピレン樹脂等からなる。ガイド部材６０は、スペーサ３０の引き回し溝３１を横切って配置される湾曲部６０ａと、スペーサ３０の両側壁面を挟持するクリップ部６０ｂとを有する弾性変形可能なクリップタイプの部材からなる。この構成により、ガイド部材６０の湾曲部６０ａに沿ってホース材２０の湾曲形状がガイドされるようになっている。

ガイド部材６０は、ホース材２０の設置場所に応じて適宜使用される。室内の間取りに応じてガイド部材６０の種類を変えることが好ましく、湾曲曲率が異なるガイド部材６１や円柱状のガイド部材６２を設置することで、ホース材２０の引き回し作業を容易に行うことができる。

（床暖房装置１の施工手順）
次に、図１、図２、及び図５を参照しながら、本実施の形態に係る床暖房装置１の施工手順について説明する。なお、図５は、室内の間取りの一例を模式的に示す平面図である。

いま、基礎床部として床暖房パネル受け部５０が施工されている。先ず、床暖房パネル受け部５０の上面に下地部材４０を敷設する。次に、下地部材４０の上面に複数本のスペーサ３０を所定の間隔で配置する。次に、各スペーサ３０の上面に形成された引き回し溝３１にガイド部材６０を設置する。

次に、各スペーサ３０の側面に沿ってホース材２０を直線状に引き回すとともに、各スペーサ３０の引き回し溝３１にホース材２０を挿入してガイド部材６０に沿って曲線状に引き回す。その後、ホース材２０の両端部をボイラ２のＩＮ、ＯＵＴに接続する。

次に、間取りに合わせてカットすることで所定の大きさを有する床暖房パネル１０を製作した後、各スペーサ３０の上面に床暖房パネル１０を掛け渡すように配置する。下地部材４０の上面と床暖房パネル１０の下面との間に形成された空間内においてホース材２０を径方向に撓んだ状態で、ホース材２０を床暖房パネル１０の下面に接触させる。床暖房パネル１０をスペーサ３０等に固定した後、床暖房パネル１０の上面にフローリング材等の床材を敷設する。

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る熱伝達パネルである床暖房パネル１０は、パネル板本体１１と、パネル板本体１１の表面に固定される上側金属板１２及び裏面に固定される下側金属板１３と、上側及び下側金属板の間に挟まれパネル板本体１１を貫通する貫通孔１７に装着される部材であって、パネル板本体１１の板厚方向の所定長さをもってバルク金属で形成された金属部材１４（金属棒が切断されて形成されたものを除く）とを備えており、下側金属板１３と上側金属板１２との間で熱を伝達するように構成されている。

このような構成を有する熱伝達パネルによれば、
（１）一方の面から他方の面に効率的に熱を伝達することができる。
（２）床材、壁材、天井材等の種々のコンパネに適用が可能であり、特に、床暖房装置に用いられる床暖房パネルとして好適である。
（３）床暖房パネルとして用いることにより、ホース材２０から熱を効率的に伝達することができ、効率的な床暖房が可能になる。
（４）上側金属板１２、下側金属板１３、及び金属部材１４は、鉄系金属材料を用いるので、安価な熱伝達パネルである床暖房パネル１０を構成することができる。
（５）熱伝達パネルとしての床暖房パネル１０は、間取りに合わせてカットして敷き詰められるので、住宅、マンション、オフィスビル、一般建物全般に好適に適用することができ、施工も容易である。

床暖房装置１は、床暖房パネル１０と、床暖房パネル１０の下面に配置される単層のホース材２０とを有しており、所定温度の加熱流体を利用して床暖房を行う床暖房装置として構成されている。このような構成を有する床暖房装置１によれば、
（１）設置が容易で工事に手間がかからない。すなわち、基礎床部にホース材２０を引き回し、その上から、床暖房パネル１０を間取りに合わせてカットして敷き詰める。このような構造、工法により、工事が容易であるという特長を備えている。
（２）耐震性に優れている。地震により揺れが生じた場合でも、床暖房パネル１０とホース材２０は接しているだけの構造であるので、柔軟な構造として地震等の揺れに強いという特長を備えている。
（３）住宅、マンション、オフィスビル、一般建物全般に好適に適用することが可能である。
（４）コストが抑えられ、設備費用を安くすることができる。
（５）ホコリが舞わず、乾燥もしない。
（６）低温やけどの心配がない。
（７）音がせず静かで、臭いもしない。
（８）室内等の温度を検出する温度センサで、室外ボイラをコントロールして快適な温度を保つことができる。
（９）熱しやすく冷めやすい水溶液を使い、ガス代も軽減できる（水溶液は人体に無害なものを使用する）。
（１０）トイレ、廊下、洗面所等のエアコンでは暖めにくい場所も全てに暖房効果がある。
（１１）どんな間取りでも対応できる。
（１２）火災発生の危険性がない。
（１３）メンテナンスの必要性が少なく、安く維持することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、これら新規な実施の形態およびその変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態およびその変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…床暖房装置、２…ボイラ、３…循環ポンプ、１０…床暖房パネル、１１…パネル板本体、１２…上側金属板、１３…下側金属板、１４…金属部材、１５…ねじ、１６…リベット、１７…貫通孔、２０…ホース材、２１…円弧部、２２…平坦部、３０…スペーサ、３１…引き回し溝、４０…下地部材、５０…床暖房パネル受け部、６０，６１，６２…ガイド部材、６０ａ…湾曲部、６０ｂ…クリップ部、Ｄ…間隔

Claims (6)

1. パネル板本体と、
   前記パネル板本体の表面に固定される上側金属板及び裏面に固定される下側金属板と、
   前記上側及び下側金属板の間に挟まれ前記パネル板本体を貫通する貫通孔に装着される部材であって、前記パネル板本体の板厚方向の所定長さに合わせてバルク金属材により形成された塊状の金属部材（金属棒が切断されて形成されたものを除く）と、を備え、
   前記下側金属板と前記上側金属板との間で熱を伝達することを特徴とする熱伝達パネル。
2. 前記金属部材は、鍛造品、鋳造品、焼結品、又はプレス品であることを特徴とする請求項１に記載の熱伝達パネル。
3. 前記上側金属板、前記下側金属板、及び前記金属部材は、鉄系金属材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱伝達パネル。
4. 前記下側金属板と、前記上側金属板と、前記パネル板本体とは、釘、ねじ、又はカシメにより固定されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の熱伝達パネル。
5. 間取りに合わせてカットして敷き詰められることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の熱伝達パネル。
6. 前記熱伝達パネルは、床暖房装置に用いられる床暖房パネルであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の熱伝達パネル。

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