(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
床下地面に載置される金属製の基材シートと、該基材シートの上面に、所定のパイプパターンで配置された樹脂製の温水パイプと、該温水パイプを収容するパイプ収容溝を有し、該パイプ収容溝に温水パイプを収容した状態で前記基材シートを覆う上部カバーと、を少なくとも備えた温水パイプユニットであって、
前記温水パイプの表面には、金属製のフィルムが被覆されており、該フィルムは、前記基材シートに当接しており、
前記温水パイプの表面積に対する前記フィルムの占有率が、温水が流れる方向に沿って増加するように、前記フィルムが被覆されていることを特徴とする温水パイプユニット。
【請求項２】
前記温水パイプの温水の導入口から排出口までの温水流路のうち、少なくとも温水流路の中央から前記排出口までの下流側温水パイプに、前記フィルムが被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の温水パイプユニット。
【請求項３】
前記下流側温水パイプは、前記導入口から温水流路の中央までの上流側温水パイプに沿って、並設するように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の温水パイプユニット。
【請求項４】
前記フィルムは、前記温水パイプに螺旋状に巻き付けられており、前記フィルムの螺旋のピッチは、温水が流れる方向に沿って小さくなっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の温水パイプユニット。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の温水パイプユニットと、該温水パイプユニットの温水パイプに、温水が循環するように接続されたヒートポンプ熱源と、を備えることを特徴とする温水循環システム。
【請求項６】
請求項５に記載の温水循環システムと、該温水循環システムの温水パイプユニットの上方から上部カバーに収容された温水パイプを覆う凹溝が形成された床材と、を備える床暖房フロア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温水を用いて床を暖房するに好適な温水パイプユニット、それを用いた温水循環システム、及び床暖房フロアに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、床下地面の上に配設された温水パイプに温水を通湯することにより、床の暖房をおこなう温水式の床暖房フロアは一般的に知られている。温水パイプは、施工の容易さから、パネル状の温水パイプユニットにして用いられることが多い。例えば、図９ａおよび図９ｂ（図９ａのＡ−Ａ線矢視断面図）に示すように、温水パイプユニット９０は、床下地面Ｃに載置される平面視矩形状の断熱性を有した断熱基材９１を備えており、断熱基材９１の上面９１ａには、パイプ溝９２が形成されている。パイプ溝９２は、温水が循環するように、所定のパターンに形成されており、その溝のパターンに合わせて、温水パイプ９３が折り曲げて収納されている。さらに、断熱基材９１の上面の全面９１ａには、温水パイプ９３に接触するように、アルミニウムなどの金属製シート９４が貼付けられている。さらに、特許文献１には、このような構造において、温水パイプに金属製のフィルムが被覆されたものが提案されている。
【０００３】
この種の温水パイプユニット９０は床下地面Ｃに必要枚数だけ敷き詰められ、各温水パイプユニット９０とボイラなどの熱源９５との間に閉じた温水の循環流路を形成し、床暖房フロア用の温水循環システム９７が構築される。さらに、敷き詰めた温水パイプユニット群の上には木質系床材９８が敷設されて、温水式の床暖房フロア９とされる。
【０００４】
しかしながら、図９ａ、ｂに示す床暖房フロア９を床下地面に敷設した場合には、木質系床材９８のみを敷設したものに比べ、断熱基材９１の厚み分、フロア高さが高くなってしまう。このことを鑑みて、これまでに出願人は、例えば、図１０ａおよび図１０ｂ（図１０ａのＢ−Ｂ線矢視断面図）に示すような、床下地面Ｃの断熱性を利用した温水パイプユニット１を提案してきた（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
具体的には、温水パイプユニット１は、床下地面Ｃに載置された金属製の基材シート１０を備えている。基材シート１０は平面視矩形状であり、その上に、複数列の直線状部２１とその両端側のＵターン部２２とを有するパイプパターンに形成された長尺の温水パイプ２０がほぼ全面にわたって配置される。この温水パイプ２０を覆うように、基材シート１０と同じ大きさでありかつパイプ収容溝３１を備えた上部カバー３０が、パイプ収容溝３１に温水パイプ２０を収容した状態で載置され、基材シート１０と上部カバー３０の少なくとも４周囲の部分が適宜の粘着剤を用いて粘着積層されることにより、全体が一体化されている。
【０００６】
さらに、床暖房フロア２の温水パイプユニット１に敷設される木質系床材５０の裏面には、上方からパイプ収容溝３１に収容された温水パイプ２０を覆うように、そのパターンに沿った凹溝５１が形成されている。このようにして、図１０ａ、ｂの床暖房フロア５は、床下地面Ｃの断熱性を利用する構造となっているので、図９ａ、ｂに示す断熱基材９１が不要となり、床下地面に敷設した床暖房フロアの高さの増加を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−０３０７２３号公報
【特許文献２】特開２００４−２４４９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、図１０ａ、ｂの床暖房フロア５を用いた場合、温水パイプ２０に流れる温水から放熱される熱の一部は、パイプ周壁から基材シート１０に直接伝達されると同時に、その周りの空間に放熱される。温水パイプ２０の放熱量は、通湯される温水の温度に依存するため、この放熱量の差により床表面に温度ムラが発生するおそれがある。
【０００９】
そこで、床材５０の凹溝５１の溝深さは、床材５０と上部カバー３０との間に断熱空間Ｓが形成されるように、上部カバー３０の凸部３２を収容できる溝深さよりも深いものとなっている。これにより、温水パイプ周りに放熱される熱は、基材シート１０に均一に伝達される。このような断熱効果をより高めるためには、溝深さはより深い方が好ましい。しかしながら、床材５０の凹溝５１をより深くすることは、床材５０の強度低下にも繋がり、さらには、敷設後のフロア表面に凹溝形状が映し出されるおそれもある。
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、温水パイプからその周りの空間に放熱される熱量を抑えることにより、床材裏面に形成された凹溝の深さを浅くし、これにより、床材強度を高めるとともに、床材裏面の凹溝形状がフロア表面に映し出されることのない温水パイプユニット、及びそれを用いた床暖房フロアを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成すべく、本発明に係る温水パイプユニットは、床下地面に載置される金属製の基材シートと、該基材シートの上面に、所定のパイプパターンで配置された樹脂製の温水パイプと、該温水パイプを収容するパイプ収容溝を有し、該パイプ収容溝に温水パイプを収容した状態で前記基材シートを覆う上部カバーと、を少なくとも備えた温水パイプユニットであって、前記温水パイプの表面には、金属製のフィルムが被覆されており、該フィルムは、前記基材シートに当接していることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、温水パイプを流れる温水の熱は、温水パイプの周壁から、温水パイプに被覆された金属製のフィルムに伝達され、さらに、その熱は基材シートに伝達される。これにより、温水パイプからその周りの空間に放熱される熱量を抑えることができる。この結果、上部カバーのうち温水パイプを収容した部分と、床材との間の断熱空間が不要となり、床材裏面の凹溝の溝深さをこれまでに比べて浅くすることができるので、床材強度を高めることができる。
【００１３】
また、温水パイプの周壁から周囲の空間に放熱されていた熱の一部は、フィルムを介して基材シートに伝達されるので、これまでの温度より低い温度の温水を通湯しても、床表面温度を同程度にすることができ、省エネ化を図ることができる。
【００１４】
金属製のフィルムは、温水パイプから放熱される熱を、基材シートに伝達することができるのであれば、特にその被覆箇所は限定されず、例えば、温水の導入口から排出口までの温水パイプすべてに被覆してもよく、また部分的に被覆してもよい。
【００１５】
しかしながら、より好ましい態様としては、前記温水パイプの温水の導入口から排出口までの温水流路のうち、少なくとも温水流路の中央から前記排出口までの下流側温水パイプに、前記フィルムが被覆されている。これにより、上流側に比べてより温度の低い下流側の温水の熱伝達効率を高め、下流側の床表面温度を上流側に近づけることができる。
【００１６】
また、この態様では、パイプの配置（ハイプパターン）は特に限定されるものではないが、さらにより好ましい態様としては、前記下流側温水パイプは、前記導入口から温水流路の中央までの上流側温水パイプに沿って、並設するように配置されている。このように、下流側温水パイプと上流側温水パイプとを並設するように配置することにより、床表面全体の温度ムラをさらに低減することができる。
【００１７】
さらに、好ましい態様としては、温水パイプの表面積に対する前記フィルムの占有率が、温水が流れる方向に沿って増加するように、前記フィルムが被覆されている。これにより、温水が流れる方向に沿って、段階的に基材シートへの熱伝達を高め、温水が流れる方向に沿った床表面の温度差を低減することができる。
【００１８】
このようなフィルムの占有率は、例えば、テープ状のフィルムを、ピッチを変えて温水パイプに巻きつけたり、異なる幅のフィルムを所定のピッチでパイプに巻きつけたりして達成することができる。しかしながら、より好ましくは、前記フィルムは、前記温水パイプに螺旋状に巻き付けられており、前記フィルムの螺旋のピッチは、温水が流れる方向に沿って小さくなっている。このように、温水パイプにフィルムを螺旋状に巻き付けることにより、螺旋のピッチを変えて、容易にフィルムの占有率を変更することができる。
【００１９】
また、本発明として、上述した温水パイプユニットと、温水パイプユニットの温水パイプに温水が循環するように接続されたヒートポンプ熱源と、を備えた床暖房フロア用の温水循環システムをも開示する。上述したように、温水パイプにフィルムを被覆することにより、温水パイプユニット通過前後の温水の温度差を、これまでのものに比べて大きくすることができ、これによりヒートポンプ熱源の熱変換効率をさらに高めることができる。
【００２０】
さらに、温水循環システムに、上部カバーに収容された温水パイプを覆うように凹溝が形成された床材を、温水パイプユニットの上方に載置することにより、床暖房フロアとすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、温水パイプからその周りの空間に放熱される熱量を抑えることにより、床材裏面に形成された凹溝の深さを浅くし、これにより、床材強度を高めることができ、凹溝形状がフロア表面に映し出されることのない床暖房フロアを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る第一の形態の床暖房システムの一例を説明する図であり、図１ａは、床暖房システムの斜視図、図１ｂは、図１ａのＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図２】図１に示す温水パイプへフィルムの被覆を説明する図であり、図２ａは、直線状部の被覆を説明する図、図２ｂは、Ｕターン部の被覆を説明する図。
【図３】図１に示す温水パイプへのフィルムの被覆の変形例であり、図３ａは、パイプ長手方向に沿ったフィルムの被覆を説明する図、図３ｂは、Ｕ字状のフィルムの被覆を説明する図、図３ｃは、図３ｂに示すフィルムを用いた場合の図１ａのＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図４】本発明に係る第二の形態の床暖房システムの一例を説明する図であり、図４ａは、温水パイプのパイプパターンを示した図、図４ｂは、フィルムの被覆状態を示した図。
【図５】本発明に係る第三の形態の床暖房システムの一例を説明する図であり、図５ａは、温水パイプのパイプパターンを示した図、図５ｂ〜ｄは、図５ａのＡ部〜Ｃ部におけるフィルムの被覆状態を示した図。
【図６】図５に示す温水パイプへのフィルムの被覆の変形例であり、図６ａ〜ｃは、図５ａのＡ部〜Ｃ部におけるフィルムの被覆状態を示した図。
【図７】図５に示す温水パイプへのフィルムの被覆の別の変形例であり、図７ａ〜ｃは、図５ａのＡ部〜Ｃ部におけるフィルムの被覆状態を示した図。
【図８】本発明に係る第四の形態の床暖房システムの一例を説明する図であり、図８ａは、温水パイプのパイプパターンを示した図、図８ｂ〜ｄは、図８ａのＡ部〜Ｃ部におけるフィルムの被覆状態を示した図。
【図９】従来の床暖房システムの一例を説明する図であり、図９ａは、床暖房システムの斜視図、図９ｂは、図９ａのＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図１０】従来の床暖房システムの一例を説明する図であり、図１０ａは、床暖房システムの斜視図、図１０ｂは、図１０ａのＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、いくつかの実施の形態に基づき本発明を説明する。図１は、本発明に係る第一の形態の床暖房システム５Ａの一例を説明する図であり、図１ａは、床暖房システム５Ａの模式的な斜視図、図１ｂは、図１ａのＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図２は、温水パイプ２０Ａへのフィルムの被覆を説明する図であり、図２ａは、直線状部２１の被覆、図２ｂは、Ｕターン部２２の被覆、を説明する図である。
【００２４】
なお、第一の形態に係る床暖房システム５Ａは、温水パイプユニット１Ａの温水パイプ２０Ａに「フィルム」が被覆されていることを除いて、例えば図１０ａ、ｂに基づき一例を説明した従来知られた床暖房システム５と同様であってよい。従って、同じ部材には同じ符号を付すことにより、床暖房システム本体の詳細な説明は省略する。
【００２５】
図１に示す床暖房システム５の温水パイプユニット１Ａにおいて、温水の導入口２０ａから排出口２０ｂまでのパイプ全長に亘って、温水パイプ２０Ａの表面にアルミ製フィルム３Ａが被覆され、フィルム３Ａの一部は、基材シート１０に当接している。フィルム３Ａは、図２ａに示すように、アルミ製のテープ３ａを、温水パイプ２０Ａの表面に等ピッチで螺旋状に巻き付けたものである。
【００２６】
ここで、温水パイプ２０Ａは、架橋ポリエチレンなどの樹脂製のパイプであり、これに巻かれるテープ３ａとしては、アルミ箔、アルミ蒸着フィルム、アルミラミネートフィルムなどを挙げることができるが、熱伝導性の高い金属を含むテープであれば、特にその金属の種類は限定されない。また、基材シート１０は、１００μｍ程度のアルミ箔等の金属シートからなる。
【００２７】
温水パイプユニット１Ａの製造時には、図１ａのパイプパターンとなるように、フィルム３Ａが巻かれた温水パイプ２０Ａを、図２ｂに示すように、Ｕターン部２２で折り曲げながら基材シート１０に接着する。接着された温水パイプ２０Ａの上に、パイプ収容溝３１に温水パイプ２０Ａを収容するように上部カバー３０を載置し、上部カバー３０を基材シート１０に接着する。
【００２８】
このとき、温水パイプ２０ＡのＵターン部２２は、直線状の温水パイプにテープ３ａを巻き付けた後これを屈曲しているので、その形状は保持され易い。また、樹脂製の温水パイプ２０Ａに、金属製のフィルム３Ａが被覆されているので、温水パイプ２０Ａと基材シート１０との接着性を高めることができる。このように、フィルム３Ａを被覆することにより、これまでに比べ、所望のパイプパターンに温水パイプ２０Ａを配置し易く、接着後の配置状態を維持し易くなる。また、温水パイプ２０Ａの熱膨張による基材シート１０からの飛び出しを抑えることができ、その対策を講じる必要がなくなる。
【００２９】
このようにして、得られた温水パイプユニット１Ａに、温水が循環するようにヒートポンプ熱源６０を接続して、温水循環システム４Ａとし、さらに、温水パイプユニット１Ａに、木質系床材５０を覆い床暖房フロア５Ａとする。
【００３０】
このような床暖房フロア５Ａに温水を循環させた場合、温水パイプ２０Ａの周壁の熱を、フィルム３Ａから基材シート１０に伝達することができる（図１ｂの矢印参照）。これにより、温水パイプ２０Ａ周りの空間に放熱される熱量を抑えられる。この結果、床材５０の凹溝５１の溝深さを、これまでに比べて浅くし、床材強度を高めることができる。
【００３１】
さらに、基材シート１０に熱が伝達されることにより、基材シート１０の放熱性が高まるので、従来よりも低い温度（例えば５５℃よりも低い温度）で通湯しても、同程度の床表面温度を得ることができる。
【００３２】
また、温水の熱の伝達効率が高まることにより、これまでに比べて、より低い温度の温水を通湯しても、温水パイプユニット１Ａの通過前後の温水温度の差がより大きくなるので、ヒートポンプ熱源６０の熱変換効率を向上させ、省エネを図ることができる。
【００３３】
ここで、フィルムの被覆は、図３ａの如く、例えば、パイプ長に沿った長さのフィルム３Ｂを準備し、フィルム３Ｂの対向する辺３ｃが、パイプ長さ方向Ｌに沿って重なるように、フィルム３Ｂを温水パイプに被覆してもよい。また、図３ｂの如く、端部３ｄが外側に屈曲したＵ字状のフィルム３Ｃを準備し、これを上方から温水パイプに被覆してもよい。この場合、図３ｃに示すように、フィルム３Ｃの端部３ｄが、基材シート１０に当接するので、矢印の如く、フィルム３Ｃの熱が基材シート１０に伝達される。
【００３４】
図４は、本発明に係る第二の形態の床暖房システム５Ｂの一例を説明する図であり、図４ａは、温水パイプ２０Ａのパイプパターンを示した図、図４ｂは、フィルム３Ａの被覆状態を示した図である。第二の形態は、第一の形態に比べ、温水パイプ２０Ａの温水の導入口２０ａから排出口２０ｂまでの温水流路のうち、温水流路の中央２０ｃから排出口２０ｂまでの下流側温水パイプ２３Ｂに、フィルム３Ａが被覆されている点のみが相違する。
【００３５】
ここで、温水パイプユニット１Ｂに温水を通湯した際には、下流側温水パイプ２３Ｂを流れる温水の温度は、上流側温水パイプ２３Ａの温水の温度よりも低い。本形態では、下流側温水パイプ２３Ｂに、図４ｂの如くフィルム３Ａに被覆したので、下流の温水の熱は、これまでより多く基材シートに伝達され、その結果、下流側の床表面温度を上流側に近づけることができる。特に、下流側温水パイプ２３Ｂは、上流側温水パイプ２３Ａに沿って、並設するように配置されているので、床表面全体の温度ムラを低減することができる。なお、フィルムの被覆を、先に述べた図３ａ、ｂに示すようにしてもよい。
【００３６】
図５は、第三の形態の床暖房システム５Ｃの一例を説明する図であり、図５ａは、温水パイプ２０Ａのパイプパターンを示した図、図５ｂ〜ｄ、図５ａのＡ部〜Ｃ部におけるフィルム３Ａの被覆状態を示した図である。図６及び図７は、図５に示す温水パイプ２０Ａへのフィルム３Ｂ，３Ｃの被覆の変形例であり、図６ａ〜ｃ及び図７ａ〜ｃは、図５ａのＡ部〜Ｃ部におけるフィルム３Ｂ，３Ｃの被覆状態を示している。
【００３７】
第三の形態は、第一の形態に比べ、温水流路に応じて、温水パイプ２０Ａの表面積に対するフィルム３Ａの占有率を変更した点が相違する。具体的には、温水パイプ２０Ａにおいて、導入口２０ａから排出口２０ｂまでの温水の流れ方向Ｆに進むに従って、単位長さあたりの温水パイプ２０Ａの表面積に対するフィルム３Ａの占有率が増加している。この占有率の増加は、図５ｂ〜図５ｄに示すように、フィルム３Ａの螺旋のピッチを、温水が流れる方向Ｆに沿って小さく（Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３）することにより達成することができる。ここでは、図５ｂの上流側（Ａ部）では占有率は数％、図５ｃの流路中央近傍（Ｂ部）では占有率ほぼ５０％、５ｄの下流側（Ｃ部）では略１００％となっている。
【００３８】
このように、流れ方向に沿って、段階的にフィルムの占有率を増加させることにより、温水が流れる方向Ｆに沿った床表面の温度差を低減することができる。なお、図６ａ〜図６ｃに示すように、巻き付けるフィルム３Ｂの幅Ｔｂと、巻き付ける間隔Ｐｂを変更してもよく、図７ａ〜図７ｃに示すように、Ｕ字状フィルム３Ｃの幅Ｔｃと、その配置間隔Ｐｃを変更してもよい。
【００３９】
図８は、第四の形態の床暖房システム５Ｄの一例を説明する図であり、図８ａは、温水パイプ２０Ｂのパイプパターンを示した図、図８ｂ〜ｄは、図８ａのＡ部〜Ｃ部におけるフィルム３Ａの被覆状態を示した図である。
【００４０】
第四の形態は、第一の形態に比べ、パイプパターンが相違している点、および温水パイプ２０Ｂの表面積に対するフィルム３Ａの占有率を変更した点が相違する。具体的には、温水パイプ２０Ｂの導入口２０ａと排出口２０ｂとが対角に配置されており、上流側温水パイプ２３Ｃと下流側温水パイプ２３Ｄとが、横並びに配置されている。さらに、導入口２０ａから排出口２０ｂに進むに従って、図８ｂ〜ｄに示すように、螺旋のピッチを小さくすることにより（Ｐ４＞Ｐ５＞Ｐ６）、単位長さあたりの温水パイプ２０Ｂの表面積に対するフィルム３Ａの占有率が増加している。このようにして、温水が流れる方向Ｆに沿って段階的にフィルム３Ａの占有率を増加させることにより、上流側と下流側との床表面の温度差を低減することができる。なお、フィルムの占有率の変更は、図６または図７に示すようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１Ａ〜１Ｄ：温水パイプユニット，３Ａ〜３Ｃ：フィルム、４Ａ：温水循環システム，５Ａ〜５Ｄ：床暖房フロア，１０：基材シート，２０Ａ，２０Ｂ：温水パイプ，２０ａ：温水パイプの導入口，２０ｂ：温水パイプの排出口，２０ｃ：温水流路の中央，２１：直線状部，２２：Ｕターン部，２３Ａ、２３Ｃ：上流側温水パイプ，２３Ｂ、２３Ｄ：下流側温水パイプ，３０：上部カバー，３１：パイプ収容溝，５０：木質系床材，５１：凹溝，６０：ヒートポンプ熱源，Ｃ：床下地面，Ｆ：温水が流れる方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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