この発明は、室内の壁面に冷暖房用のパイプユニットを一体的に施工可能な冷暖房装置に関する。

従来、室内の壁面に暖房用のパネルユニットを一体化して施工した冷暖房装置として、特許文献１に示すように、内装壁下部の腰壁部に一体に取り付けられた暖房装置がある。 また、特許文献２では、温水を流通させる温水パイプと壁材を一体化してパネルを形成し、そのパネルを室内壁面に貼り付けて暖房する壁暖房構造が開示されている。 そのほか、特許文献３には、室内の床面に複数の熱放熱パイプから成る冷暖房用のパネルユニットを一体に設けて、床冷暖房を行うユニットが開示されている。

特開２００３−４２４６４号公報

特開２００４−１６３０５１号公報

特開２００２−１３７４９号公報

上記従来の技術の場合、特許文献１では、内装壁一面の下部に、電気式ヒータを壁パネルに一体化した電熱パネルが、壁面上部に取り付けた壁パネルの表面と略同一面上に取り付けられている。 しかし、下部パネルの室内側表面は、化粧シートが貼付されて表面形成されるため、例えば、腰板が設けられた壁面への施工では、壁面の意匠性を保つために、腰板を貼付する必要があり施工が面倒であった。 しかも、腰板の熱伝導効率が低いと、効率低下を招くものであった。 また、電気ヒータを内蔵するため、水などによる感電の危険性が残るものであった。 さらに、制御機器の故障等により、ヒータからの発火などの危険性もあり、表面形成材に制約があるものであった。

特許文献２では、壁材に温水パイプを一体化し形成した壁面パネルを、壁面に貼り付けるものであるが、温水パイプは、一本のパイプを蛇行させて形成されている。 そのため、シーズン初めの使用開始時または試運転時の際、パイプ内にエアーだまりが発生し、温水が流通し難くなることがある。 この場合、エアー抜き作業などの手間がかかるものであった。 また、広い室内を暖房するには、複数のパネルを壁面に貼り付ける必要があるが、温水パイプの総延長が長くなり、熱効率が悪い上にパイプ内の圧力損失が大きく、必要とする稼働電力が大きくなるという問題があった。

また、特許文献３は、一対のメインパイプに連通された複数の熱交換パイプから形成され、床構成材と一体化され施工されている冷暖房パネルであるが、垂直方向に設置された壁面冷暖房装置の場合、熱交換用流体の流れに重力が掛かる上、パイプ内に気泡を挟んだ場合気泡は上方に向かうため、駆動動力の効率化や気泡によるパイプ詰まりが問題であった。 従って、熱交換用流体が流れやすく、気泡によるパイプ詰まりが生じにくいパイプユニットが求められていた。

この発明は、上記従来技術の問題に鑑みて成されたもので、施工性が良好であり、管路の圧力損失が少なくエアー詰まり等がなく、稼働効率や熱交換効率の良い壁面冷暖房装置を提供することを目的とする。

この発明は、隣接してほぼ平行に並べて設けられ熱交換用流体が流れる供給側メインパイプと戻り側メインパイプと、前記各メインパイプ間に両端が接続され前記各メインパイプに対して直角方向に延びて一定の長さで折り返されて前記各メインパイプを連通させる複数の細い熱交換パイプとから成るパイプユニットを有し、前記各メインパイプの内径の断面積が熱交換パイプの内径の断面積の総和より大きく形成され、前記各メインパイプおよび熱交換パイプを保持し下地材となる収納板を備え、この収納板に前記熱交換パイプを収納する収納溝を設け、前記パイプユニットが設けられた前記収納板を建築物壁面の構造材等に取り付けて成る壁面冷暖房装置である。

またこの発明は、互いに離間して一対に形成された熱交換用流体の供給側メインパイプ及び戻り側メインパイプと、前記各メインパイプ間に端部が溶着されて連通された複数の細い熱交換パイプとから成るパイプユニットを有し、前記各メインパイプの内径の断面積が前記熱交換パイプの内径の断面積の総和より大きく形成され、前記各メインパイプおよび熱交換パイプを保持し下地材となる収納板を備え、この収納板に前記各メインパイプを収容する収納凹部と、前記熱交換パイプを収納する収納溝を設け、前記収納板の収納凹部及の深さは、前記メインパイプ全体をほぼ収容可能な深さに形成され、前記パイプユニットが設けられた前記収納板を建築物壁面の構造材等に取り付けて成る壁面冷暖房装置である。

前記熱交換用流体は、供給側メインパイプ下側から供給され、各熱交換パイプに並列に分配されて戻り側メインパイプの上側から排出されるものである。

前記収納板に対して、前記パイプユニットを挟み込むように表面側に仕上げ材が一体に取り付けられている。 さらに、前記収納板及び仕上げ材の裏面側に空間部が形成され、前記収納板の取り付け状態で垂直方向下方と上方に、前記空間部と連通した空気流通口が形成されたものでも良い。

この発明の壁面冷暖房装置によれば、建築物壁面の構造材に取り付けられ、壁面と一体に取り付け可能であって、壁面の仕上げが容易で施工性がよく、外観も良く短期間に施工を完了することが可能なものである。 さらに、熱交換パイプ内径の断面積の総和より、供給側メインパイプと戻り側メインパイプの内径の断面積の方が大きくなるように形成されるため、熱交換用流体の流路における圧力損失が低減され、しかも高い熱交換効率が得られ、運転開始時のエアー詰まりもないものである。

さらに、供給側メインパイプ下側から熱交換用流体を供給し、各熱交換パイプに並列に分配されて戻り側メインパイプの上側から排出されるようにしたため、運転当初において管路内では必ず液体が下から満たされ、空気は上方に押しやされるとともに熱交換パイプ内からも確実に押しやられ、パイプ内でのエアー詰まりが無く運転も良好なものである。

以下、この発明の壁面冷暖房装置の一実施形態について、図面に基づいて説明する。 この実施形態の壁面冷暖房装置１０は、屋内壁面に壁材と一体に取り付けて、室内の冷暖房を行う装置としてとして使用される。

まず、図１〜図３は、この発明の第一実施形態の壁面冷暖房装置１０を示す。 この実施形態の壁面冷房装置１０は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、合板や、石膏ボードまたはケイカル板などから形成された収納板１２を備え、この収納板１２には、長手方向の両端部近傍に位置し、後述するパイプユニット１４を収納可能な貫通した収納凹部１６が、短辺に沿って設けられている。 収納板１２の表面側には、パイプユニット１４の熱交換パイプ２２とほぼ等しい幅で１本ずつ収納可能に形成された収納溝１７が設けられている。

パイプユニット１４は、樹脂製のパイプで形成された供給側メインパイプ１８と戻り側メインパイプ２０を有し、収納板１２上の同じ側に設けられている。 そして、可撓性を有した樹脂製のパイプで形成され、各々１８０°折り返され収納溝１７に収納された熱交換パイプ２２の両端部が、一方の収納凹部１６で供給側メインパイプ１８及び戻り側メインパイプ２０に各々溶着により連結されている。 また、熱交換パイプ２２の折り返し部は、他方の収納凹部１６内に収納されている。 この熱交換パイプ２２は、適宜な本数毎にグループ分けされ、隣接するグループとの間には、収納板１２に適宜なスペース２４が設けられている。 スペース２４は、柱や壁下地材等に釘やビス等により収納板１２を固定するためのものである。 また、供給側メインパイプ１８及び戻り側メインパイプ２０の端部は、各々閉鎖されている。

このパイプユニット１４は、熱交換パイプ２２の内径の断面積の総和より供給側メインパイプ１８と戻り側メインパイプ２０の内径の断面積の方が大きくなるように形成されている。 また、図２に示すように、供給側メインパイプ１８の下側と戻り側メインパイプ２０の上側には、例えば温水や冷水などの熱交換用流体が出入りするコネクタ２６が取り付けられ、図示しない主配管へ配管され、熱交換用流体が流通可能に連結される。 さらに、図１（ｂ）に示すように、パイプユニット１４が収納される収納板１２とほぼ同じ大きさを有するアルミニウム箔など金属製の均熱板２８が収納板１２に貼付され、均熱板２８上に、化粧板などの仕上げ材３２が一体に取り付けられて、パネルユニット３０が形成されている。

このパネルユニット３０は、図２に示すように、家屋の室内側壁面に、熱交換パイプ１４が床３４と略平行な方向で、壁面の腰板部３６の図示しない壁面部の構造材に取り付けられる。 そして、図２、図３に示すように、壁面冷房装置１０は、壁面上部３８の表面と腰板部３６表面が略同一面上に位置するように施工される。 さらに、パネルユニット３０の上端近傍と下端近傍には、それぞれスリットＳ１，Ｓ２が設けられ、パネルユニット３０裏側には、適度な隙間４０が設けられている。 この隙間４０を挟んでパネルユニット３０の裏面と対面する外壁裏側には、断熱材４２が貼付されている。

熱交換用流体である温水や冷水の流れは、供給側メインパイプ１８のコネクタ２６へ図示しない主配管から供給され、この熱交換用流体が供給側メインパイプ１８から各熱交換パイプ２２に並列に分配される。 そして、これらの熱交換パイプ２２を通過する過程で、仕上げ材３２である化粧板との間で熱交換が行われ、戻り側メインパイプ２０からコネクタ２６を経て次のパネルユニット３０または図示しない戻り側の主配管に熱交換用流体が排出される。 また、パネルユニット３０に温水等が供給され暖房している場合は、パネルユニット３０裏側と断熱材４２との隙間４０の空気は暖められ、自然対流が発生して、下部のスリットＳ２から流入した室内の空気が上部のスリットＳ１を経て再び室内へ排出される。 なお、冷房時には、対流は逆にスリットＳ１から流入した室内の空気が隙間４０で冷やされ、スリットＳ２を経て再び室内へ排出される。

この実施形態の壁面冷暖房装置１０によれば、パネルユニット３０を壁面と一体に取付可能であり、パネルユニット３０に直接仕上げ材３２を取り付け可能であるため、壁面仕上げが容易で施工性が良いものである。 また、熱交換パイプ２２の内径の断面積の総和より供給側メインパイプ１８と戻り側メインパイプ２０の内径の断面積の方が大きくなるように形成されるため、熱交換用流体の流路での圧力損失が低減され、高い熱交換効率が得られる。 さらに、熱交換用流体を流し始めた当初において、メインパイプ１８，２０に十分な流量が流入可能となるため、熱交換パイプ２２内の空気を確実に押し出すように液体が流れる。 これにより、熱交換パイプ２２内でのエアーによる詰まりを防止する。 これに対して、逆にメインパイプの断面積が熱交換パイプ２２の断面積の総和よりも小さいと、使用当初において熱交換パイプ２２内へ十分に熱交換用流体の液体が供給されず、熱交換パイプ２２内の空気と液体とが断続的に流れたりして、気泡による熱交換パイプ２２の目詰まりが発生する。

さらに、供給側メインパイプ１８の下側から供給された熱交換用流体は、各熱交換パイプ２２に並列に分配されて戻り側メインパイプ２０の上側から排出されるため、管路内を浮上したエアーが確実に排出されるものである。 また、パイプユニット３０の上端近傍及び下端近傍にスリットＳ１，Ｓ２を設けることにより、断熱材４２の隙間４０の空気が暖められて対流が発生し、パネルユニット３０背面からの熱も有効に利用され熱効率が良くなり、冷房時の壁面裏側の結露を防止する。

なお、この実施形態の壁面冷暖房装置１０は、図４に示すように、仕上げ材３２に手すり４４を一体に形成しても良い。 これにより、別途手すりを取り付ける手間もかからないものである。 この場合、例えば、壁面に形成する腰板部３６を壁面上部３８より幾分突出させると、ちょうど、仕上げ材３２の上部に手すり４４を設けることができる。 これにより、既存の壁を外すことなく壁面冷暖房装置１０を取り付けることができ、しかも、手すり４４のみが壁面より突出しないため、子供が頭部をぶつけたりする危険性を回避できるものである。 また、突出した腰板部３６下端と床の間に適宜な隙間を設けることにより、足下を照らす照明機器なども取付可能なものである。

次に、この発明の第二実施形態の壁面冷暖房装置について、図５に基づき説明する。 ここで、上記実施形態と同様の部材は同一符号を付して説明を省略する。 この実施形態の壁面冷暖房装置５０は、上記第一実施形態と同様の収納板１２に設けられた収納凹部１６に、パイプユニット１４の供給側メインパイプ１８と戻り側メインパイプ２０が収納されてパネルユニット３０が形成されている。 パイプユニット１４は、図５（ｂ）に示すように、収納板１２の両端近傍に分かれて、扁平な断面を持つ樹脂製パイプで形成され、端部が閉鎖された供給側メインパイプ１８と戻り側メインパイプ２０が各々設けられ、収納凹部１６内に各メインパイプ１８，２０収納されている。 壁面取り付け状態で、供給側メインパイプ１８の下部及び戻り側メインパイプ２０の上部には、図５（ａ）に示すように、コネクタ２６が設けられている。 各コネクタ２６は、供給側メインパイプ１８及び戻り側メインパイプ２０の長手方向に平行な位置で一方は供給側メインパイプ１８の下側に設け他方は戻り側メインパイプ２０上側に各々設けられている。

また、このコネクタ２６の開口の延長上に位置する収納板１２の枠には、切込４６が設けられている。 この切込４６は、各コネクタと接続して図示しない主配管へ配管される接続ホースを導くためのものである。

パネルユニット３０の両端部の給側メインパイプ１８と戻り側メインパイプ２０間には、パイプユニット１４の熱交換パイプ２２が、一定ピッチに並べられて収納溝１７に設けられ、両端が溶着されている。 また、供給側メインパイプ１８と戻り側メインパイプ２０の内径の断面積が、供給側メインパイプ１８と戻り側メインパイプ２０を連結する熱交換パイプ２２の内径の断面積の総和より大きくなるように形成されている。

この実施形態の壁面冷暖房装置によれば、図示しない主配管からコネクタ２６を介して供給側メインパイプ１８へ供給される熱交換用流体が、熱交換パイプ２２を一直線に戻り側メインパイプ２０に流れるため、管路抵抗が少なく圧力損失が小さいものであり、十分な流量が得られる。 従って、複数のパネルユニット３０を連結して熱交換パイプ２２内に熱交換用流体を流しても、圧力損失を小さくでき、装置の駆動エネルギーを抑えことができるものである。

なお、この発明の壁面冷暖房装置は上記実施形態に限定されるものではなく、収納板は、パイプユニットを収納できる厚みと、歪みが無い状態で固定可能であればよいため、適宜に選択可能なものである。 また、供給側メインパイプと戻り側メインパイプを連結する熱交換パイプの本数は、適宜設定可能なものである。 さらに、収納板の大きさは適宜設定可能なものである。

そのほか、仕上げ材には、化粧板のほかに壁紙、フィルムなど、適宜選択可能であり、アルミなどの金属板を用いると熱伝導効率が上がりさらによいものである。 また、化粧板などの固定には、鋲や螺子など適宜選択可能である。

この発明の第一実施形態の壁面冷暖房装置を示す概略平面図（ａ）と、端部の部分断面を表す拡大断面図（ｂ）である。

この発明の第一実施形態の壁面冷暖房装置を施工した壁面の概略断面図である。

この発明の第一実施形態の壁面冷暖房装置を施工した室内を示す概略斜視図である。

この発明の第一実施形態の壁面冷暖房装置の変形例を施工した壁面の概略断面図である。

この発明の第二実施形態の壁面冷暖房装置を示す概略平面図（ａ）と、端部の部分断面を表す拡大断面図（ｂ）である。

符号の説明

１０ 壁面冷暖房装置１２ 収納板１４ パイプユニット１６ 収納凹部１７ 収納溝１８ 供給側メインパイプ２０ 戻り側メインパイプ２２ 熱交換パイプ２８ 均熱板３０ パネルユニット３２ 仕上げ材