特開 2024-91185 輻射パネルおよびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024091185

(43)【公開日】2024-07-04

(54)【発明の名称】輻射パネルおよびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   F28D 1/047 20060101AFI20240627BHJP

   F24F 5/00 20060101ALI20240627BHJP

   F28F 21/08 20060101ALI20240627BHJP

   B23P 15/26 20060101ALI20240627BHJP

【ＦＩ】

F28D1/047 B

F24F5/00 101B

F28F21/08 A

B23P15/26

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022207696

(22)【出願日】2022-12-24

(71)【出願人】

【識別番号】522500918

【氏名又は名称】金城 学

(74)【代理人】

【識別番号】100216471

【弁理士】

【氏名又は名称】瀬戸 麻希

(72)【発明者】

【氏名】金城 学

【テーマコード（参考）】

3L103

【Ｆターム（参考）】

3L103AA01

3L103BB42

3L103CC02

3L103CC23

3L103DD06

3L103DD36

3L103DD85

(57)【要約】

【課題】任意のサイズの輻射パネルを低コストで迅速に生産可能にする。
【解決手段】輻射パネル１は、長さ方向に貫通する貫通穴１２を有するアルミフレーム４が所定の幅方向Ｘ１に複数並べて配置されることで構成されたパネル本体２と、貫通穴１２に熱媒体を通過させるための流路が形成されるように、該複数の貫通穴１２間を接続する接続手段３０と、を備える。輻射パネル１の製造方法は、長さ方向に貫通する貫通穴１２をそれぞれ有する複数のアルミフレーム４を所定の幅方向Ｘ１に並べて互いに結合させるフレーム結合ステップと、複数の貫通穴１２間を接続して、貫通穴１２に熱媒体を通過させるための流路を形成する流路形成ステップと、を備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

長さ方向に貫通する貫通穴を有するアルミフレームが所定の幅方向に複数並べて配置されることで構成されたパネル本体と、
前記貫通穴に熱媒体を通過させるための流路が形成されるように、複数の前記貫通穴間を接続する接続手段と、を備えることを特徴とする輻射パネル。

【請求項2】

前記接続手段は、前記幅方向に隣接する前記貫通穴間を接続する複数の接続管を含むことを特徴とする請求項１に記載の輻射パネル。

【請求項3】

前記パネル本体を支持する架台を備え、
前記架台は、複数のアルミフレームで構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の輻射パネル。

【請求項4】

前記架台を構成する複数のアルミフレームは、前記パネル本体を構成する複数のアルミフレームを互いに結合させる結合フレームを含むことを特徴とする請求項３に記載の輻射パネル。

【請求項5】

前記架台を構成する複数のアルミフレームは、設置面と前記結合フレームとの間に介在する脚フレームを含むことを特徴とする請求項４に記載の輻射パネル。

【請求項6】

長さ方向に貫通する貫通穴をそれぞれ有する複数のアルミフレームを所定の幅方向に並べて互いに結合させるフレーム結合ステップと、
複数の前記貫通穴間を接続して、前記貫通穴に熱媒体を通過させるための流路を形成する流路形成ステップと、を備えることを特徴とする輻射パネルの製造方法。

【請求項7】

前記流路形成ステップでは、前記幅方向に隣接する前記貫通穴間を接続するように、前記複数のアルミフレームの端面に接続管を取り付けることを特徴とする請求項６に記載の輻射パネルの製造方法。

【請求項8】

前記フレーム結合ステップでは、前記複数のアルミフレームとは異なる方向に延びる結合用のアルミフレームを介して、前記複数のアルミフレームを互いに結合させることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の輻射パネルの製造方法。

【請求項9】

前記フレーム結合ステップよりも前に、設置面に載置される脚部を前記結合用のアルミフレームに取り付けておくことを特徴とする請求項８に記載の輻射パネルの製造方法。

【請求項10】

前記脚部としてアルミフレームを用いることを特徴とする請求項９に記載の輻射パネルの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷暖房に用いられる輻射パネルと、その製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

冷暖房システムとしては、ルームエアコンのような対流式のものが広く用いられているが、近年、輻射式の冷暖房システムへの注目が高まっている。輻射式の冷暖房システムでは、室外の熱源機で作られた温水または冷水などの熱媒体が、室内の輻射パネルに循環供給されることで、輻射パネルから室内に輻射熱が放出される。

【0003】

輻射式の冷暖房システムでは、対流式に比べて、風、音、及び温度むらが抑えられることで、より快適で健康的な冷暖房を実現することが可能である。なお、輻射式の冷暖房システムの具体的な構成例は、特許文献１を含む多くの文献に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６３２８３１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来、冷暖房用の輻射パネルは、専用の部品を用いて組み立てられるため、部品を低コストで早く調達することが難しい課題がある。また、多くの輻射パネルは規格化されているため、所望サイズの輻射パネルを設置できないことがある。さらに、特注サイズの輻射パネルを製造するためには、特注サイズの部品を用意する必要があり、これによって更に生産コストが上昇する。

【0006】

そこで、本発明は、任意のサイズの輻射パネルを低コストで迅速に生産可能にすることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る輻射パネルは、長さ方向に貫通する貫通穴を有するアルミフレームが所定の幅方向に複数並べて配置されることで構成されたパネル本体と、前記貫通穴に熱媒体を通過させるための流路が形成されるように、複数の前記貫通穴間を接続する接続手段と、を備えることを特徴とする。

【0008】

また、本発明の一態様に係る輻射パネルの製造方法は、長さ方向に貫通する貫通穴をそれぞれ有する複数のアルミフレームを所定の幅方向に並べて互いに結合させるフレーム結合ステップと、複数の前記貫通穴間を接続して、前記貫通穴に熱媒体を通過させるための流路を形成する流路形成ステップと、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、市場に広く流通しているアルミフレームを用いて輻射パネルを形成できるため、輻射パネルの部品を低コストで早く調達することができる。また、アルミフレームは、接続および加工が容易であるため、複数のアルミフレームを用いて簡単に輻射パネルを組み立てることができる。さらに、アルミフレームの本数および長さを適宜調整することで、輻射パネルの寸法を任意に調整可能である。したがって、任意のサイズの輻射パネルを低コストで迅速に生産することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係る輻射パネルを正面側から見た斜視図である。

【図2】同輻射パネルの分解斜視図である。

【図3】同輻射パネルを構成するアルミフレームの一例を示す斜視図である。

【図4】同輻射パネルの製造過程を示す斜視図である。

【図5】同輻射パネルを構成可能なアルミフレームの別の例を示す斜視図である。

【図6】本発明の変形例に係る輻射パネルを示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態が説明される。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。

【0012】

［全体構成］
図１は、本実施形態に係る輻射パネル１を示す斜視図であり、図２は、輻射パネル１の分解斜視図である。以下の説明において、起立姿勢の輻射パネル１を正面から見たときの、横方向が幅方向Ｘ１とされ、輻射パネル１の正面に直交する方向が前後方向Ｙ１とされ、上下方向が高さ方向Ｚ１とされる。

【0013】

輻射パネル１は、冷暖房用として室内に設置されるものであり、例えば室外に設置される熱源機（図示せず）に接続されて使用される。熱源機としては、例えばヒートポンプが用いられ、熱源機によって作られる温水または冷水などの熱媒体が、輻射パネル１に循環供給される。なお、熱媒体としては、水に限られず、水以外の液体または気体が用いられてもよい。

【0014】

図１及び図２に示すように、輻射パネル１は、輻射熱を放出するパネル本体２と、パネル本体２を支持する架台２０とを備える。

【0015】

［パネル本体］
パネル本体２は、複数のアルミフレーム４が並べて配置されることで構成されている。各アルミフレーム４は、高さ方向Ｚ１に延びる姿勢で配置されており、かかる姿勢の複数のアルミフレーム４が幅方向Ｘ１に並べて配置されている。パネル本体２を構成する複数のアルミフレーム４は、例えば、全て同じ長さを有する。パネル本体２を構成する複数のアルミフレーム４としては、全て同型のアルミフレームが用いられることが好ましく、これにより、材料コストの低減を図ることができる。

【0016】

高さ方向Ｚ１において、全てのアルミフレーム４は、上端および下端の高さ位置が一致するように配置されている。幅方向Ｘ１において、隣接するアルミフレーム４間には隙間が設けられている。幅方向Ｘ１において、隣接するアルミフレーム４間の隙間は、アルミフレーム４の幅よりも小さいことが好ましい。ただし、隣接するアルミフレーム４同士が接するように配置されてもよい。パネル本体２を構成する複数のアルミフレーム４は、後述のように架台２０を介して互いに結合されている。このように複数のアルミフレーム４が結合されることで、全体として長方形状のパネル本体２が構成される。

【0017】

アルミフレーム４としては、市場に広く流通しているものが用いられる。具体的に、本実施形態では、図３に示すタイプのアルミフレーム４が用いられている。図３に示すアルミフレーム４は、枠状のフレーム部５と、フレーム部５内において長さ方向に延びるコア部１０とを有する。

【0018】

フレーム部５は、概ね断面正方形の角筒状であるが、フレーム部５の各面には、長さ方向に延びるスリット６が全長に亘って設けられている。フレーム部５の各コーナー部には、断面正方形の補強部７がフレーム部５の内側に突出して設けられている。補強部７には、円形の貫通穴８が長さ方向に貫通して設けられている。

【0019】

コア部１０は、断面正方形の角柱状である。コア部１０は、フレーム部５の全長に亘って設けられている。コア部１０の端面は、フレーム部５の端面と同一面上に配置されている。長さ方向から見て、コア部１０は、フレーム部５の内部の中央に配置されている。コア部１０の各側面の幅は、フレーム部５のスリット６の幅よりも大きい。コア部１０の各コーナー部は、リブ部１４を介してフレーム部５のコーナー部（補強部７）に連なっている。

【0020】

コア部１０には、円形の貫通穴１２が長さ方向に貫通して設けられている。この貫通穴１２は、アルミフレーム４の両端面に露出している。コア部１０の貫通穴１２は、フレーム部５の貫通穴８よりも大径である。長さ方向から見て、コア部１０の貫通穴１２は、コア部１０の中央、すなわち、アルミフレーム４の中央に配置されている。

【0021】

図１及び図４に示すように、輻射パネル１は、アルミフレーム４の貫通穴１２に熱媒体を通過させるための流路（以下、「熱媒体流路」ともいう）が形成されるように複数の貫通穴１２間を接続する接続手段として、幅方向Ｘ１に隣接する貫通穴１２間を接続する複数の接続管３０を有する。これらの接続管３０は、パネル本体２を構成する複数のアルミフレーム４に亘って連続して熱媒体流路が形成されるように、パネル本体２の上端部および下端部のそれぞれにおいてアルミフレーム４の端面に取り付けられる。

【0022】

接続管３０は、Ｕ字状に湾曲または屈曲した管本体３１と、管本体３１の両端に設けられたアダプタ３２とを有する。アダプタ３２は、例えば、管本体３１の端部に取り付けられた第１係合部３３と、第１係合部３３に係合可能でありアルミフレーム４の端面に取り付けられる第２係合部３４とを有する。

【0023】

アルミフレーム４の端面に取り付けられた第２係合部３４に第１係合部３３が係合されることで、アルミフレーム４の貫通穴１２に接続管３０の一端が接続される。接続管３０の両端が、隣接する２本のアルミフレーム４の貫通穴１２にそれぞれ接続されることで、これらのアルミフレーム４の貫通穴１２は、接続管３０を介して互いに連通される。なお、アダプタ３２としては、ゼロスピルカプラ（登録商標）が用いられてもよい。この場合、例えばメンテナンス時に熱媒体を溢すことなくワンタッチで接続管３０を脱着することができる。

【0024】

パネル本体２の幅方向Ｘ１両端に位置するアルミフレーム４については、一方の端面（例えば、上側の端面）のみに接続管３０が取り付けられ、他方の端面（例えば、下側の端面）には、熱源機に連絡される連絡管４０が取り付けられる。パネル本体２の幅方向Ｘ１一端に位置するアルミフレーム４の貫通穴１２には、熱源機から供給される熱媒体が連絡管４０を経由して導入される。また、パネル本体２の幅方向Ｘ１他端に位置するアルミフレーム４の貫通穴１２から排出される熱媒体は、連絡管４０を経由して熱源機に戻される。なお、連絡管４０のアダプタにもゼロスピルカプラ（登録商標）が用いられてもよい。この場合、連絡管４０を簡単に脱着できることで、別の空間への輻射パネル１の移設を容易に行うことができる。

【0025】

パネル本体２の幅方向Ｘ１中間部に位置する残りのアルミフレーム４については、両側の端面のそれぞれに接続管３０の一端が取り付けられる。各アルミフレーム４の上側の端面に取り付けられた接続管３０は、幅方向Ｘ１の一方側に隣接するアルミフレーム４との接続に用いられ、各アルミフレーム４の下側の端面に取り付けられた接続管３０は、幅方向Ｘ１の他方側に隣接するアルミフレーム４との接続に用いられる。

【0026】

これにより、パネル本体２では、熱媒体がアルミフレーム４の貫通穴１２を上方へ流れる流路部分と、アルミフレーム４の貫通穴１２を下方へ流れる流路部分とが交互に連続するようなジグザグ状の熱媒体流路が形成される。

【0027】

［架台］
図２に示すように、架台２０も、複数のアルミフレーム２２，２３，２５，２６で構成されている。架台２０を構成するアルミフレーム２２，２３，２５，２６としては、パネル本体２を構成するアルミフレーム４と同型のものが用いられることが好ましく、これにより、材料コストのさらなる低減を図ることができる。

【0028】

架台２０は、パネル本体２を構成する複数のアルミフレーム４を互いに結合させる結合部２１と、輻射パネル１の設置面に載置される脚部２４とを備える。

【0029】

架台２０の結合部２１は、パネル本体２のアルミフレーム４とは異なる方向に延びる結合用のアルミフレームとして、結合フレーム２２，２３を有する。具体的に、結合フレーム２２，２３は、幅方向Ｘ１に延びるように配置される。結合部２１は、例えば２本の結合フレーム２２，２３で構成される。ただし、結合部２１を構成する結合フレームの本数は特に限定されるものでない。結合フレーム２２，２３は、幅方向Ｘ１におけるパネル本体２の幅と略同じ長さを有する。

【0030】

結合フレーム２２，２３は、高さ方向Ｚ１に互いに間隔を空けて配置され、それぞれパネル本体２の背面に固定される。各結合フレーム２２，２３は、パネル本体２を構成する全てのアルミフレーム４に対して固定される。これにより、パネル本体２の全てのアルミフレーム４は、結合フレーム２２，２３を介して互いに結合される。

【0031】

架台２０の脚部２４は、輻射パネル１の設置面と結合部２１との間に介在する。これにより、脚部２４は、結合部２１を介してパネル本体２を支持可能となっている。脚部２４は、高さ方向Ｚ１に延びる脚フレーム２５と、前後方向Ｙ１に延びるベースフレーム２６とを有する。

【0032】

脚フレーム２５は例えば２本設けられている。ただし、脚フレーム２５の本数は特に限定されるものでない。これらの脚フレーム２５は、高さ方向Ｚ１において同じ長さを有し、幅方向Ｘ１において互いに間隔を空けて配置されている。脚フレーム２５の上端部は、結合部２１の下側の結合フレーム２３の下面に固定されている。

【0033】

ベースフレーム２６は、輻射パネル１の設置面に載置される台座部である。ベースフレーム２６は例えば２本設けられている。ただし、ベースフレーム２６の本数は、脚フレーム２５の本数に合わせて適宜変更可能である。各ベースフレーム２６の上面には、脚フレーム２５の下端面が固定されている。なお、ベースフレーム２６の下面には、設置面上を転動可能なキャスターが設けられてもよい。この場合、キャスターの車輪を転がしながら輻射パネル１を容易に移動させることができる。

【0034】

［輻射パネルの製造方法］
輻射パネル１は、準備ステップ、フレーム結合ステップ、及び流路形成ステップを順に経て製造される。

【0035】

準備ステップは、パネル本体２の形成前に予め行われる。準備ステップでは、架台２０が準備される。具体的に、準備ステップでは、架台２０の結合部２１及び脚部２４の構成部材として、所要長さのアルミフレーム２２，２３，２５，２６が用意され、結合部２１に脚部２４が取り付けられる。より具体的には、ベースフレーム２６に脚フレーム２５が固定されることで脚部２４が形成され、結合部２１の下側の結合フレーム２３に脚部２４の脚フレーム２５が固定される（図２参照）。

【0036】

フレーム結合ステップでは、パネル本体２を構成する複数のアルミフレーム４が並べられて互いに結合されることで、パネル本体２が形成される。

【0037】

具体的に、フレーム結合ステップでは、複数のアルミフレーム４が幅方向Ｘ１に並べられ、このように並べられたアルミフレーム４のそれぞれに対して、架台２０の結合フレーム２２，２３が固定される（図２及び図４参照）。これにより、パネル本体２を構成する全てのアルミフレーム４が結合フレーム２２，２３を介して互いに結合される。

【0038】

続く流路形成ステップでは、パネル本体２における複数の貫通穴１２間が接続されて、熱媒体流路が形成される。

【0039】

具体的に、流路形成ステップでは、幅方向Ｘ１に隣接する貫通穴１２間が接続されるように、アルミフレーム４の端面に接続管３０が取り付けられる（図４参照）。より具体的には、まず、アルミフレーム４の各端面に、接続管３０の第２係合部３４が固定された後、接続管３０の第１係合部３３が第２係合部３４に係合されることで、アルミフレーム４の各端面に接続管３０が取り付けられる。

【0040】

流路形成ステップにおいて、図１に示すようにアルミフレーム４の上端面と下端面に接続管３０が適宜取り付けられることで、パネル本体２を構成する全てのアルミフレーム４の貫通穴１２が接続管３０を介して互いに連通する。これにより、パネル本体２の全面に亘ってジグザグ状の熱媒体流路が形成される。

【0041】

以上のように製造された輻射パネル１は、室内の任意の場所に設置されて、連絡管４０を介して室外の熱源機に接続される。なお、連絡管４０は、パネル本体２の幅方向Ｘ１両端に位置する２本のアルミフレーム４の下端面にそれぞれ取り付けられ、これにより、熱源機から循環供給される熱媒体を、パネル本体２内の熱媒体流路に導入したり、該熱媒体流路から排出したりすることが可能になる。なお、熱媒体の圧力を測定する一対の圧力計をパネル本体２の前後に設置してもよい。流入と排出の圧力差を算出することで輻射パネル１による圧損を把握することができる。

【0042】

［作用効果］
本実施形態によれば、市場に広く流通しているアルミフレーム４を用いてパネル本体２を形成できるため、パネル本体２の部品を低コストで早く調達することができる。また、パネル本体２を支持する架台２０も、同様のアルミフレーム２２，２３，２５，２６を用いて形成できるため、材料コストのさらなる低減を図ることができる。さらに、アルミフレームは、接続および加工が容易であるため、複数のアルミフレーム４，２２，２３，２５，２６を用いて簡単に輻射パネル１を組み立てることができる。したがって、輻射パネル１を低コストで迅速に生産することができる。

【0043】

また、アルミフレーム４の本数および長さを適宜調整することで、幅方向Ｘ１及び高さ方向Ｚ１においてパネル本体２を任意の寸法に形成することができる。したがって、任意のサイズのパネル本体２を簡単に生産することができる。

【0044】

さらに、アルミフレーム４の貫通穴１２を流れる熱媒体から、熱伝導率の高いアルミフレーム４に効率よく熱が伝達されるとともに、露出表面積が大きい断面形状を有するアルミフレーム４の表面から室内に効率よく熱放射される。したがって、熱効率の高い冷暖房を実現することができ、ランニングコストの低減を図ることができる。

【0045】

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

【0046】

例えば、上述の実施形態では、パネル本体２を構成するアルミフレームが、図３に示すアルミフレーム４である例が説明されているが、本発明において、パネル本体を構成するアルミフレームの種類は、長さ方向に貫通する貫通穴を有するものであれば、特に限定されるものでない。例えば、図５に示すように、複数の貫通穴１２を有するアルミフレーム１０４を用いてパネル本体２が構成されてもよく、この場合も、貫通穴１２に熱媒体を通過させるための流路が形成されることで、上記実施形態と同様の輻射パネルを得ることが可能である。

【0047】

また、上述の実施形態では、１列に並ぶ複数のアルミフレーム４でパネル本体２が構成される例が説明されているが、本発明において、パネル本体を構成する複数のアルミフレームは、複数列に並ぶように配置されてもよい。

【0048】

さらに、上述の実施形態では、上下方向に延びる姿勢のアルミフレーム４が水平方向に並べて配置されることでパネル本体２が構成される例が説明されているが、本発明において、各アルミフレームの向き、及び、複数のアルミフレームが並べられる方向は特に限定されるものでない。例えば、水平方向に延びる姿勢のアルミフレームが上下方向に複数並べて配置されることでパネル本体が構成されてもよい。

【0049】

また、上述の実施形態では、パネル本体２を構成する複数のアルミフレーム４が同じ長さを有する例が説明されているが、本発明において、パネル本体を構成する複数のアルミフレームの長さは互いに異なっていてもよい。この場合、長方形以外の形状のパネル本体を構成することが可能である。

【0050】

さらに、上述の実施形態では、複数の接続管３０で接続手段が構成される例が説明されているが、本発明において、接続手段の構成は、アルミフレームの貫通穴に熱媒体流路を形成可能である限り適宜変更可能である。

【0051】

また、上述の実施形態では、輻射パネル１が床面上に設置される例が説明されているが、本発明において、輻射パネルの設置態様は特に限定されるものでない。例えば、輻射パネルは、壁面に掛けられたり、天井またはテーブル下面に吊り下げられたりすることで設置されてもよい。これらの場合、パネル本体を支持する架台の構成は、引っ掛け、吊り下げ、又は固定などにアルミフレームが利用されるように適宜変更可能である。

【0052】

さらに、図６に示すように、パネル本体２の背面にバックパネル１１０が追加で設けられてもよい。この場合、バックパネル１１０は、例えば、架台２０の結合フレーム２２，２３の背面に固定される。バックパネル１１０は、例えばアルミ複合板で構成される。バックパネル１１０の表面には、複数の縦溝が設けられてもよい。輻射パネル１が室内の壁面に沿って設置される場合、壁面とパネル本体２との間にバックパネル１１０が介在することで、壁面に結露が発生することを抑制することができる。また、バックパネル１１０は、パネル本体２から放出された輻射熱を正面側へ反射させる機能も有する。

【0053】

また、図６に示すように、輻射パネル１は、パネル本体２及び／又はバックパネル１１０の下方に配置されたドレンパン１２０を備えてもよい。ドレンパン１２０としては、例えばオーバーフロー方式のものが採用される。ドレンパン１２０の材料としては、例えば市販の雨樋を利用可能である。この場合、２つの雨樋を重ねて間に空気層を形成することで、ドレンパン１２０での結露発生を防止可能である。あるいは、３Ｄプリンタによって、空気層を有する二重構造のドレンパン１２０が製作されてもよい。いずれの場合も、低コストでドレンパン１２０を追加可能である。

【符号の説明】

【0054】

１ 輻射パネル
２ パネル本体
４ アルミフレーム
１２ 貫通穴
２０ 架台
２１ 結合部
２２，２３ 結合フレーム（結合用のアルミフレーム）
２４ 脚部
２５ 脚フレーム
２６ ベースフレーム
３０ 接続管（接続手段）
１０４ アルミフレーム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】