(57)【要約】【課題】更なる性能向上を図ることができる床構造、及び管部材の製造方法を提供できる。【解決手段】管部材６の流路断面積は、２２．５ｍｍ２以上である。これにより、熱媒体が流れやすくなるため、放熱面への放熱比を向上できる。円周応力は１．２ＭＰａ以下である。これにより、床暖房パネル１００に用いられる管部材６として十分に安全性を担保できる強度とすることができる。管部材６の外径に対する肉厚の比は、１９％以上、２５％以下である。肉厚の比を２５％以下とすることで、管部材の肉厚を薄くすることができる。このように、管部材６を薄肉とすることで、熱媒体の熱を管部材６の外部へ伝達し易くできる。従って、床暖房パネル１００の放熱性能を向上することができる。また、肉厚の比を１９％以上とすることで、十分な強度を確保することができる。【選択図】図２
2020165542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状に広がるベース部材と、
前記ベース部材に設けられ、熱媒体を流通させる複数の管部材と、を備える床暖房パネルであって、
前記ベース部材の厚みは１１ｍｍ以上、１３ｍｍ以下であり、
前記管部材の外径は８．５ｍｍ以下であり、
前記管部材の流路断面積は、２２．５ｍｍ２以上であり、
円周応力は１．２ＭＰａ以下であり、
前記管部材の外径に対する肉厚の比は、２５％以下である、床暖房パネル。
【請求項２】
請求項１に記載の床暖房パネルと、
前記床暖房パネルが載置されるスラブと、
前記床暖房パネルの上側の床仕上材の下面に形成される樹脂層と、を備える、床構造。
【請求項３】
平板状に広がるベース部材に複数設けられ、熱媒体を流通させる床暖房パネルの管部材の製造方法であって、
前記管部材の種類を選択する選択工程と、
前記選択工程で選択された種類の前記管部材において設定されている基準寸法よりも、肉厚が薄くなるように外径及び内径を設定する設定工程と、
前記設定工程で設定された外径及び内径を有する前記管部材を形成する形成工程と、を備える、床暖房パネルの管部材の製造方法。
【請求項４】
前記設定工程では、前記基準寸法の外径を維持し、前記基準寸法よりも前記内径を大きくする、請求項３に記載の床暖房パネルの管部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、床構造、及び管部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、住宅等の部屋の暖房のために、床面上に敷設される床暖房パネルとして、特許文献１に記載されたものが知られている。この床暖房パネルは、平板状に広がるベース部材と、ベース部材に設けられ、熱媒体を流通させる複数の管部材と、を備える。熱媒体が熱媒体の内部を流通することで、熱が管部材の管壁を介してベース部材に伝達される。これにより、床面が加温される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７１０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、床暖房パネルの更なる性能向上が求められている。すなわち、投入した熱量に対する床暖房パネルの放熱性能を高めつつ、構造上の強度などの特性も要求される。
【０００５】
本発明は、更なる性能向上を図ることができる床構造、及び管部材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係る床暖房パネルは、平板状に広がるベース部材と、ベース部材に設けられ、熱媒体を流通させる複数の管部材と、を備える床暖房パネルであって、ベース部材の厚みは１１ｍｍ以上、１３ｍｍ以下であり、管部材の外径は８．５ｍｍ以下であり、管部材の流路断面積は、２２．５ｍｍ２以上であり、円周応力は１．２ＭＰａ以下であり、管部材の外径に対する肉厚の比は、２５％以下である。
【０００７】
この床暖房パネルにおいて、管部材は、ベース部材に設けられ、熱媒体を流通させる部材である。ベース部材の厚みは、下面側に熱を逃がさないようにするため、且つ、折り畳みすることができるようにするために、１１ｍｍ以上、１３ｍｍ以下である。このようなベース部材の厚みに対して、管部材の外径は８．５ｍｍ以下である。これにより、熱が逃げる経路となるベース部材の下面から、管部材の外周面を離すことで、放熱面への放熱比を向上できる。管部材の流路断面積は、２２．５ｍｍ２以上である。これにより、熱媒体が流れやすくなるため、放熱面への放熱比を向上できる。円周応力は１．２ＭＰａ以下である。これにより、床暖房パネルに用いられる管部材として十分に安全性を担保できる強度とすることができる。管部材の外径に対する肉厚の比は、２５％以下である。肉厚の比を２５％以下とすることで、管部材の肉厚を薄くすることができる。このように、管部材を薄肉とすることで、熱媒体の熱を管部材の外部へ伝達し易くできる。従って、床暖房パネルの放熱性能を向上することができる。以上より、床暖房パネルの更なる性能向上を図ることができる。
【０００８】
本発明の一側面に係る床構造は、上述の床暖房パネルと、床暖房パネルが載置されるスラブと、前記床暖房パネルの上側の床仕上材の下面に形成される樹脂層と、を備える。
【０００９】
この床構造は、床暖房パネルの下側にスラブを有し、床暖房パネルの上側の床仕上材の下面に形成される樹脂層を有している。下側にスラブが形成されている場合、管部材の熱が下面側へ逃げやすくなる。また、樹脂層が断熱材として機能することで床仕上材の上面側への放熱も妨げられ易くなる。このような構造に対し、本発明の床暖房パネルを用いることで、効果的に床仕上材の上面側へ放熱することができる。
【００１０】
本発明の一側面に係る管部材の製造方法は、平板状に広がるベース部材に複数設けられ、熱媒体を流通させる床暖房パネルの管部材の製造方法であって、管部材の種類を選択する選択工程と、選択工程で選択された種類の記管部材において設定されている基準寸法よりも、肉厚が薄くなるように外径及び内径を設定する設定工程と、設定工程で設定された外径及び内径を有する管部材を形成する形成工程と、を備える。
【００１１】
この管部材の製造方法は、選択工程で選択された種類の管部材において設定されている基準寸法よりも、肉厚が薄くなるように外径及び内径を設定する設定工程を備えている。基準寸法に基づいた設定を行うことで、容易に、且つ確実に管部材を薄肉にすることができる。
【００１２】
設定工程では、基準寸法の外径を維持し、基準寸法よりも内径を大きくしてよい。このように、基準位置の外径を維持することで、ベース部材の溝部の大きさを、既存の基準寸法に準拠した大きさに設定することができる。この場合、既存のベース部材に既設の管部材と、本実施形態に係る薄肉の管部材とを容易に交換できる。また、内径を大きくして薄肉とするに従って、熱媒体の流路面積を大きくすることができる。従って、熱媒体をスムーズに流すことによって熱媒体の管部材に対する伝熱効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、更なる性能向上を図ることができる床構造、及び管部材の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る床暖房パネルを示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】上述の床暖房パネルを用いて構築した床構造を示す概略断面図である。
【図４】管部材の各寸法を示す断面図である。
【図５】管部材の種類に設定された基準寸法に基づく寸法の設定方法を示す概念図である。
【図６】管部材の種類に設定された基準寸法に基づく寸法の設定方法を示す概念図である。
【図７】管部材の種類に設定された基準寸法に基づく寸法の設定方法を示す概念図である。
【図８】設定工程において、採用可能な寸法及び各種パラメータを具体的に示す表である。
【図９】設定工程において、採用可能な寸法及び各種パラメータを具体的に示す表である。
【図１０】設定工程において、採用可能な寸法及び各種パラメータを具体的に示す表である。
【図１１】設定工程において、採用可能な寸法及び各種パラメータを具体的に示す表である。
【図１２】実施例に係る床暖房パネルの測定時における設置構造を示す図である。
【図１３】実験結果を示す表である。
【図１４】実施例１の実験結果を示すグラフである。
【図１５】実施例２の実験結果を示すグラフである。
【図１６】比較例１の実験結果を示すグラフである。
【図１７】比較例２の実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る床暖房パネルを示す平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図１に示す床暖房パネル１００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。床暖房パネル１００は、熱媒体を循環させることにより暖房として使用される。床暖房パネル１００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る。また、床暖房パネル１００の上面には、フローリング等の床仕上材（仕上材）が配置される。床仕上材としては、例えば、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てよい。
【００１７】
本実施形態に係る床暖房パネル１００は、施工性の観点から、平面形状を方形（正方形または長方形）に形成されてよい。床暖房パネル１００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、一辺の長さ（幅）を５００〜４０００ｍｍ程度、他の一辺の長さ（長さ）を５００〜４０００ｍｍ程度、厚さを５〜３０ｍｍ程度に設定されてよい。そして、後述するヘッダー７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に設計されてよい。なお、床暖房パネル１００は、敷設する床の広さによっては複数枚使用されてよい。
【００１８】
床暖房パネル１００は、ベース部材１と、根太部材３と、管部材６と、ヘッダー７と、放熱シート８（図２参照）と、を備えている。なお、本実施形態においては、床暖房パネル１００の平面と平行な方向に対して、Ｘ軸方向とＹ軸方向を設定する。Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向と直交する方向である。
【００１９】
ベース部材１は、平板状に広がる部材である。ベース部材１は、平面視において矩形状をなす板状部材によって構成されている。ベース部材１は、Ｙ軸方向において互いに対向する縁部１ａ，１ｂと、Ｘ軸方向において互いに対向する縁部１ｃ，１ｄと、を備える。縁部１ａは、Ｙ軸方向の正側において、Ｘ軸方向と平行に真っ直ぐ延びている。縁部１ｂは、Ｙ軸方向の負側において、Ｘ軸方向と平行に真っ直ぐ延びている。縁部１ｃは、Ｘ軸方向の負側において、Ｙ軸方向と平行に真っ直ぐ延びている。縁部１ｄは、Ｘ軸方向の正側において、Ｙ軸方向と平行に真っ直ぐ延びている。
【００２０】
ベース部材１は、発泡樹脂成形体によって構成されてよい。発泡樹脂成形体としては、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。
【００２１】
ベース部材１は、例えば、平面形状が細長の長方形に形成された小片を床暖房パネル１００の幅に沿わせ且つ床暖房パネル１００の長さ方向に複数配列して構成されてよい。ベース部材１の各小片の長さ及び厚さは、各々、床暖房パネル１００の上記の幅および厚さに応じて設計されてよい。ベース部材１は、床暖房パネル１００を折畳み構造に構成するために分断されていてもよい。
【００２２】
根太部材３は、ベース部材１に設けられ、Ｙ軸方向に延び、Ｘ軸方向に離間して複数配列される部材である。根太部材３は、Ｘ軸方向に沿って所定の間隔でベース部材１に埋設された状態に配置される。根太部材３は、床下地が木質系の場合にビスや釘を使用して当該床暖房パネル１００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る。根太部材３は、例えば、スギ、サクラ、ヒノキ、ラワン及び合板などの木材、または、樹脂の硬質発泡材で構成されてよい。根太部材３の長さ及び厚さは、各々、床暖房パネル１００の上記の幅および厚さに応じて設計され、本実施形態において、根太部材３の幅（Ｘ軸方向の寸法）は、３０〜６０ｍｍ程度に設定されてよい。
【００２３】
ベース部材１においては、Ｘ軸方向に沿って、根太部材３Ａと、根太部材Ｂとが、交互に設けられている。根太部材３Ａと、根太部材３Ｂとは、Ｘ軸方向に沿って等ピッチで設けられてもよいが、異なるピッチで設けられてもよい。中央位置よりＹ軸方向の正側の領域では、根太部材３Ａは、ベース部材１のＹ軸方向の正側の縁部１ａから、中央位置の手前までＹ軸方向に延びている。中央位置よりＹ軸方向の正側の領域では、根太部材３Ｂは、ベース部材１の中央位置から、ベース部材１のＹ軸方向の正側の縁部１ａの手前までＹ軸方向に延びている。中央位置よりＹ軸方向の負側の領域では、根太部材３Ａは、ベース部材１の中央位置から、Ｙ軸方向の負側の縁部１ｂの手前までＹ軸方向に延びている。中央位置よりＹ軸方向の負側の領域では、根太部材３Ｂは、ベース部材１のＹ軸方向の負側の縁部１ｂから、ベース部材１の中央位置の手前までＹ軸方向に延びている。
【００２４】
管部材６は、ベース部材１に設けられ、熱媒体を流通させる部材である。管部材６は、ベース部材１に埋め込まれるように、互いに並列をなすように複数設けられる。管部材６は、図２に示すように、ベース部材１の表面に形成された溝１ｅを利用し、放熱シート８に接触する状態にベース部材１に埋設される。管部材６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る。管部材６内を流れる熱媒体として、温水が採用される。管部材６の大きさについては、後述する。
【００２５】
管部材６は、ベース部材１の略全域にわたって張り巡らされている。管部材６は、床暖房パネル１００において、Ｙ軸方向に沿って直線状に配置されている。また、管部材６は、Ｙ軸方向の両端側の縁部１ａ，１ｂ及び中央位置で折り返されるように配置される。すなわち、床暖房パネル１００は、直線状に配置した管部材６の列が平行に複数配列された管部材６の配置パターンを備えている。
【００２６】
ヘッダー７は、管部材６に接続されており、管部材６に熱媒体を供給する装置である。ヘッダー７は、床暖房パネル１００の角部付近に配置されている。ヘッダー７には、複数の管部材６が接続されており、複数系統（複数回路）の温水循環路を構成する。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。
【００２７】
放熱シート８は、管部材６熱媒体の熱を床仕上材側に伝える部材である。放熱シート８は、厚さが３０〜１５０μｍ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。
【００２８】
放熱シート８は、ベース部材１、根太部材３の表面に対して接着材によって貼着される。接着材としては、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。上記のベース部材１と根太部材３は、これらの表面に貼設された放熱シート８によって一体化されている。なお、一体化されるに十分な強度を有していれば、特に前述の接着材に限定されるものではない。
【００２９】
図３は、上述の床暖房パネル１００を用いて構築した床構造２００を示す概略断面図である。床構造２００は、床暖房パネル１００と、スラブ２０１と、樹脂層２０２と、床仕上材２０３と、を備える。床暖房パネル１００は、上述で説明した構造を有するパネルである。スラブ２０１は、コンクリートで構成される床部材である。スラブ２０１は、床暖房パネル１００が載置される部材である。床暖房パネル１００は、スラブ２０１の上面に直接載置される。樹脂層２０２は、床暖房パネル１００の上側の床仕上材２０３の下面に形成される層である。樹脂層２０２の材料として、例えば、ウレタン系発泡樹脂などが採用される。樹脂層２０２は、床暖房パネル１００と床仕上材２０３との間に介在する層である。床仕上材２０３としては、前述した例示に係る材料が用いられる。
【００３０】
次に、図４〜図７を参照して、管部材６の構成、及び管部材６の製造方法について説明する。図４は、管部材６の各寸法を示す断面図である。図５〜図７は、管部材６の種類に設定された基準寸法に基づく寸法の設定方法を示す概念図である。
【００３１】
図４に示すように、管部材６は、中心線ＣＰを基準とする断面円環状の形状を有している。管部材６は、外周面６ａと、内周面６ｂと、を有する。管部材６の内周面６ｂで囲まれる内部空間は、熱媒体が通過する流路として機能する。外周面６ａは、管部材６の外部へ熱を放熱する放熱面として機能する。従って、熱媒体から内周面６ｂへ伝達された熱は、管部材６の管壁内を通過し、外周面６ａで放熱される。このような管部材６に対して、外径Ｄ１、内径Ｄ２、肉厚中心径Ｄ３、及び肉厚Ｔが設定される。外径Ｄ１は、外周面６ａの直径である。内径Ｄ２は、内周面６ｂの直径である。肉厚Ｔは、管壁の厚みである。肉厚中心径Ｄ３は、管壁の周方向における各箇所における厚みの中央位置によって描かれる肉厚中心ＮＣの円の直径である。
【００３２】
本実施形態では、各種類において設定された基準寸法よりも、薄くなり、且つ、強度を十分に確保できるような肉厚Ｔが設定される。すなわち、当該条件を満たす肉厚Ｔが得られるような、外径Ｄ１及び内径Ｄ２が設定される。
【００３３】
このような管部材６の製造方法について具体的に説明する。当該製造方法は、管部材６の種類を選択する選択工程と、管部材６の外径及び内径を設定する設定工程と、設定工程で得られた外径及び内径を有する管部材６を形成する形成工程と、を備える。
【００３４】
選択工程では、用いられる管部材６の大きさに基づいて、種類を選択する。例えば、ベース部材１の厚みとして１２ｍｍのものを用いる場合、種類として「５Ａ」「６Ａ」が選択される。
【００３５】
設定工程では、選択工程で選択された種類の管部材６において設定されている基準寸法よりも、肉厚Ｔが薄くなるように外径Ｄ１及び内径Ｄ２を設定する。例えば、「５Ａ」の基準寸法に係る外径ＳＤ１は７．２ｍｍであり、基準寸法に係る内径ＳＤ２は５．０ｍｍである。「６Ａ」の基準寸法に係る外径ＳＤ１は８．５ｍｍであり、基準寸法に係る内径ＳＤ２は６．０ｍｍである。
【００３６】
設定工程では、図５〜図７に示す何れかの方法によって寸法を設定してよい。これらの方法は、外径Ｄ１及び内径Ｄ２を、基準寸法に係る外径ＳＤ１及び内径ＳＤ２の範囲内に収まるように、寸法を設定する方法である。すなわち、外径Ｄ１を基準寸法に係る外径ＳＤ１以下に設定し、内径Ｄ２を基準寸法に係る内径ＳＤ２以上に設定する方法である。
【００３７】
図５に示す方法は、外径Ｄ１を基準寸法に係る外径ＳＤ１で固定し、内径Ｄ２を基準寸法に係る内径ＳＤ２よりも大きくすることで、肉厚Ｔを基準寸法に係る肉厚ＳＴよりも薄くする。このような方法を採用した場合、外径Ｄ１を基準寸法で維持することにより、ベース部材１の溝部の大きさを、既存の基準寸法に準拠した大きさに設定することができる。この場合、既存のベース部材１に既設の管部材６と、本実施形態に係る薄肉の管部材６とを容易に交換できる。また、内径Ｄ２を大きくして薄肉とするに従って、熱媒体の流路面積を大きくすることができる。従って、熱媒体をスムーズに流すことによって熱媒体の管部材６に対する伝熱効率を向上することができる。なお、「５Ａ」の基準寸法を採用した場合、外周面がベース部材１の下面から十分に離れているので、外径の寸法が、ベース部材１の下面から熱が逃げることを抑制できる寸法となっている。従って、図５に示す方法を採用して、流路断面積を大きくすることが好ましい。
【００３８】
図６に示す方法は、内径Ｄ２を基準寸法に係る内径ＳＤ２で固定し、外径Ｄ１を基準寸法に係る外径ＳＤ１よりも小さくすることで、肉厚Ｔを基準寸法に係る肉厚ＳＴよりも薄くする。このような方法を採用した場合、図５による管部材６と肉厚Ｔが同じであっても、当該図５による管部材６よりも、強度を高くすることができる。例えば、「６Ａ」の基準寸法を採用した場合、外周面がベース部材１の下面に近い位置に配置される。従って、図６の方法を採用して、外周面をベース部材１の下面から離すことで、熱が下面側から逃げることを抑制することができる。なお、外周面をベース部材１の下面から所定距離まで離した後は、図５に示す方法を採用して、流路断面積を大きくしてよい。
【００３９】
図７に示す方法は、外径Ｄ１を基準寸法に係る外径ＳＤ１よりも小さくし、内径Ｄ２を基準寸法に係る内径ＳＤ２よりも大きくすることで、肉厚Ｔを基準寸法に係る肉厚ＳＴよりも薄くする。このような方法を採用した場合、図５及び図６に係る方法の両方のメリットを得ることができる。
【００４０】
形成工程では、設定工程で設定された外径Ｄ１及び内径Ｄ２を有する管部材６を形成する。管部材６の形成方法として、例えば、樹脂の混合物を成形する方法が採用される。
【００４１】
図８〜図１０は、上述の設定工程において、採用可能な寸法及び各種パラメータを具体的に示す表である。図８は、「５Ａ」「６Ａ」の管部材６において、図５に示す設定方法を採用するときに採用可能な寸法及び各種パラメータを示す。図９は、「５Ａ」の管部材６において、図６及び図７に示す設定方法を採用するときに採用可能な寸法及び各種パラメータを示す。具体的には、サンプル２２〜３３が図６に示す設定方法に対応し、サンプル３４〜４４が図７に示す設定方法に対応する。図１０は、「６Ａ」の管部材６において、図６及び図７に示す設定方法を採用するときに採用可能な寸法及び各種パラメータを示す。具体的には、サンプル４５〜５１が図６に示す設定方法に対応し、サンプル５２〜５８が図７に示す設定方法に対応する。
【００４２】
ここで、ベース部材１の厚みとの関係から、管部材６の外径は、８．５ｍｍ以下に設定されることが好ましい。ベース部材１は、下面側に熱を逃がさないようにするために１１ｍｍ以上とすることが好ましく、折り畳みすることができるようにするために１３ｍｍ以下であることが好ましい。管部材６の外径を８．５ｍｍ以下とすることで、熱が逃げる経路となるベース部材１の下面から、管部材６の外周面を離すことで、放熱面への放熱比を向上できる。そして、本発明者らは、管部材６の外径を８．５ｍｍ以下とすることで、放熱比を顕著に向上できることを見出した。図８〜図１０に示すサンプルでは、当該外径の条件を満たすものが採用される。
【００４３】
また、管部材６の円周応力は１．２ＭＰａ以下であることが好ましい。すなわち、円周応力が当該範囲となるように、管部材６の寸法設定がなされる。円周応力を１．２ＭＰａ以下とすることで、床暖房パネルに用いられる管部材６として十分に安全性を担保できる強度とすることができる。図８〜図１０に示すサンプルでは、当該円周応力の条件を満たすものが採用される。
【００４４】
また、管部材６の流路断面積は、２２．５ｍｍ２以上であることが好ましい。管部材６の流路断面積を広くすれば、熱媒体が流れやすくなるため、放熱面への放熱比を向上できる。そして、本発明者らは、管部材６の流路断面積を２２．５ｍｍ２以上とすることで、放熱比を顕著に向上できることを見出した。図８〜図１０に示すサンプルでは、当該流路断面積の条件を満たすものが採用される。
【００４５】
ここで、図８〜図１０において、管部材６の強度を示す値について説明する。樹脂管の耐久性は一般的に熱間内圧クリープ特性で表される。熱間内圧クリープ特性とは、ある温度条件下で一定圧力を加えたとき、内圧によって生じる円周応力（フープストレス）と管部材６が破裂するまでの時間の関係を表した特性である。即ち、一定時間、一定圧力にて連続使用した場合の耐久性を示すものである。
【００４６】
樹脂管の要求性能をJXPA401に基づき８０℃の最高使用圧力０．２５ＭＰａとしたときの円周応力を求めた。計算式はＩＳＯ１１６７・ＪＸＰＡ４０１に規定された以下の式（１）により求め、圧力０．２５ＭＰａにおける円周応力に安全率１．５（ＩＳＯ４０６５・ＪＩＳＫ６７６９）に乗じたときの円周応力を算出した。各計算結果を図８〜図１０に示す。
Ｐ  =  σ・２ｅｍｉｎ／（Ｄ-ｅｍｉｎ）  …（１）
Ｐ  ：  圧力 
σ ：  円周応力 
Ｄ  ：  管の平均外径 
ｅｍｉｎ  ：  管の最小肉厚
【００４７】
ここで、採用される寸法条件の一例について説明する。当該採用可能な条件として、「条件１：安全係数１．５として、円周応力が２．０ＭＰａ以下であること」「条件２：基準寸法、許容差外であること」という条件を採用してもよい。一般的な許容差は、「５Ａ」の場合は「±０．１２」であり、「６Ａ」の場合は「±０．１５」である。従って、図８より、「５Ａ」の場合は、肉厚Ｔが０．７ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下の寸法を採用してよく（サンプル４〜８）、「６Ａ」の場合は、肉厚Ｔが０．８ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下の寸法を採用してよい（サンプル１４〜１８）。
【００４８】
種類によらず、管部材６の外径に対する肉厚の比（表では「肉厚比（外径）」と示される）は、２５％以下とすることが好ましい。管部材６の内径に対する肉厚の比（表では「肉厚比（内径）」と示される）は、３４％以下とすることが好ましい。管部材６の肉厚中心径に対する肉厚の比（表では「肉厚比（肉厚中心径）」と示される）は、２９％以下とすることが好ましい。すなわち、管部材６の全体的な大きさに比して肉厚を薄くすると、内部空間を流れる熱媒体の熱を良好に外周面に伝達することができる。そして、本願発明者らは、肉厚比を前述の数値範囲の上限以下とすることで、薄肉化による放熱性能を顕著に向上できることを見出した。
【００４９】
なお、管部材６の外径に対する肉厚の比（表では「肉厚比（外径）」と示される）は、１９％以上とすることが好ましい。管部材６の内径に対する肉厚の比（表では「肉厚比（内径）」と示される）は、２４％以上とすることが好ましい。管部材６の肉厚中心径に対する肉厚の比（表では「肉厚比（肉厚中心径）」と示される）は、２１％以上とすることが好ましい。これらの数値範囲の下限値以上とすることで、管部材６の十分な強度を確保することができる。
【００５０】
なお、上述の肉厚比に基づくことで、基準寸法の範囲内から外れた寸法を有する管部材６について、好ましい寸法を設定することができる。すなわち、上述の説明では、基準寸法の範囲に入る範囲の中で、肉厚Ｔが薄くなるように外径Ｄ１及び内径Ｄ２を設定していたが、上述の肉厚比を満たすような寸法を採用してよい。例えば、図１１に示すように、「５Ａ」と「６Ａ」の中間となるような寸法関係を基準として肉厚を調整してもよい。図１１では、管部材６の外径に対する肉厚の比が１９％以上、２５％以下となるのは、サンプル６５〜６９である。
【００５１】
次に、本実施形態に係る床暖房パネル１００、床構造２００、及び管部材６の製造方法について説明する。
【００５２】
床暖房パネル１００において、管部材６は、ベース部材１に設けられ、熱媒体を流通させる部材である。ベース部材１の厚みは、下面側に熱を逃がさないようにするため、且つ、折り畳みすることができるようにするために、１１ｍｍ以上、１３ｍｍ以下である。このようなベース部材１の厚みに対して、管部材の外径は８．５ｍｍ以下である。これにより、熱が逃げる経路となるベース部材１の下面から、管部材６の外周面を離すことで、放熱面への放熱比を向上できる。管部材６の流路断面積は、２２．５ｍｍ２以上である。これにより、熱媒体が流れやすくなるため、放熱面への放熱比を向上できる。円周応力は１．２ＭＰａ以下である。これにより、床暖房パネル１００に用いられる管部材６として十分に安全性を担保できる強度とすることができる。管部材６の外径に対する肉厚の比は、１９％以上、２５％以下である。肉厚の比を２５％以下とすることで、管部材の肉厚を薄くすることができる。このように、管部材６を薄肉とすることで、熱媒体の熱を管部材６の外部へ伝達し易くできる。従って、床暖房パネル１００の放熱性能を向上することができる。また、肉厚の比を１９％以上とすることで、十分な強度を確保することができる。以上より、床暖房パネル１００の更なる性能向上を図ることができる。
【００５３】
このような薄肉の管部材６を用いる場合、低温域での暖房において特に有効になる。すなわち、高い温度域であれば、肉厚の大きい管部材であっても十分な放熱性能を得ることができる。これに対し、低温域では、管部材の熱伝達率の影響によって十分な放熱性能が得られにくい場合がある。これに対し、本実施形態の薄肉の管部材６を採用することで、低温域での使用においても十分に放熱性能を得る事ができる。ただし、本実施形態の管部材６を用いた場合は、全温度域に対応可能である。
【００５４】
本実施形態に係る床構造２００は、上述の床暖房パネル１００と、床暖房パネル１００が載置されるスラブ２０１と、床暖房パネル１００の上面に形成される樹脂層２０２と、を備える。
【００５５】
この床構造２００は、床暖房パネル１００の下側にスラブ２０１を有し、床暖房パネル１００の上側の床仕上材２０３の下面に形成される樹脂層２０２を有している。下側にスラブ２０１が形成されている場合、管部材６の熱が下面側へ逃げやすくなる。また、樹脂層２０２が断熱材として機能することで床仕上材２０３の上面側への放熱も妨げられ易くなる。このような構造に対し、本実施形態の床暖房パネル１００を用いることで、効果的に床仕上材２０３の上面側へ放熱することができる。
【００５６】
本実施形態に係る管部材６の製造方法は、平板状に広がるベース部材１に複数設けられ、熱媒体を流通させる床暖房パネル１００の管部材６の製造方法であって、管部材６の種類を選択する選択工程と、選択工程で選択された種類の管部材６において設定されている基準寸法よりも、肉厚が薄くなるように外径及び内径を設定する設定工程と、設定工程で設定された外径及び内径を有する管部材６を形成する形成工程と、を備える。
【００５７】
この管部材６の製造方法は、選択工程で選択された種類の管部材６において設定されている基準寸法よりも、肉厚が薄くなるように外径及び内径を設定する設定工程を備えている。基準寸法に基づいた設定を行うことで、容易に、且つ確実に管部材６を薄肉にすることができる。
【００５８】
設定工程では、基準寸法の外径を維持し、基準寸法よりも内径を大きくしてよい。このように、基準位置の外径を維持することで、ベース部材１の溝部の大きさを、既存の基準寸法に準拠した大きさに設定することができる。この場合、既存のベース部材１に既設の管部材６と、本実施形態に係る薄肉の管部材６とを容易に交換できる。また、内径を大きくして薄肉とするに従って、熱媒体の流路面積を大きくすることができる。従って、熱媒体をスムーズに流すことによって熱媒体の管部材６に対する伝熱効率を向上することができる。
【００５９】
［実施例］
次に、図１２〜図１７を参照して、本発明の実施例について説明する。図１３に示すように、実施例１として、外径を７．２ｍｍ、内径を５．４ｍｍとした管部材を準備し、小根太間の管部材が４本となるように設置した床暖房パネルを準備した。マット寸法は９０９ｍｍ×１７７３ｍｍ×１２ｍｍとした。室温を２０℃とした。管部材に流す通湯温度を４５℃とした。この床暖房パネルを図１２に示すような配置にした。床暖房パネル上の仕上げ材は、１３．９ｍｍの防音フローリングとした。床暖房パネルの下地は、１８０ｍｍのスラブとした（コンクリートブロックｔ６０×３段）。図１２に示すように、床表面の温度を測定するセンサ６１、マット裏面の温度を測定するセンサ６２、スラブ下段、中段、上段の温度を測定するセンサ６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃを設置した。実施例２は、小根太間の管部材の本数を６本とした点以外は、実施例１と同様である。比較例１は、「６Ａ」の基準寸法の管部材を用い、小根太間の管部材の本数を６本とした点以外は、実施例１と同様である。比較例２は、「５Ａ」の基準寸法の管部材を用いた点以外は実施例１と同様である。
【００６０】
実施例１の測定結果を図１４に示し、実施例２の測定結果を図１５に示し、比較例１の測定結果を図１６に示し、比較例２の測定結果を図１７に示す。また、これらのグラフで得られた結果をまとめた表を図１３に示す。実施例１，２の上面放熱率は、いずれの条件においても比較例１，２より良好な結果が得られている。
【符号の説明】
【００６１】
１…ベース部材、６…管部材、１００…床暖房パネル、２００…床構造、２０１…スラブ、２０２…樹脂層、２０３…床仕上材。
【図１】
2020165542.tif 000003
【図２】
2020165542.tif 000004
【図３】
2020165542.tif 000005
【図４】
2020165542.tif 000006
【図５】
2020165542.tif 000007
【図６】
2020165542.tif 000008
【図７】
2020165542.tif 000009
【図８】
2020165542.tif 000010
【図９】
2020165542.tif 000011
【図１０】
2020165542.tif 000012
【図１１】
2020165542.tif 000013
【図１２】
2020165542.tif 000014
【図１３】
2020165542.tif 000015
【図１４】
2020165542.tif 000016
【図１５】
2020165542.tif 000017
【図１６】
2020165542.tif 000018
【図１７】
2020165542.tif 000019