(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定形状に配設されたパイプを、一対の均熱部材で狭持してなることを特徴とするパイプユニットにおいて、上記一対の均熱部材の内、少なくとも一方は、上記パイプの曲がり部分の位置の一部又は全部に切抜き又は切込みが設けられているとともに、上記パイプは、上記一対の均熱部材のいずれとも固着されておらず、パイプがある程度自由に動くことができる状態であることを特徴とするパイプユニット。
【請求項２】
上記一対の均熱部材の内、少なくとも一方は、上記パイプの断面形状に添って成形されていることを特徴とする請求項１記載のパイプユニット。
【請求項３】
上記一対の均熱部材は、接着剤を用いて接着一体化されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のパイプユニット。
【請求項４】
上記パイプは、ポリエチレン又はポリエチレンとエチレン−α−オレフィン共重合体の混合物を構成材料としていることを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のパイプユニット。
【請求項５】
上記パイプは、電子線架橋により架橋が施されていることを特徴とする請求項４記載のパイプユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、パイプ内に温水等の熱媒体を循環させて暖房を行なう熱媒体循環式の床暖房パネルなどで好適に用いられるパイプユニットに係り、特に、所定形状に配設されたパイプを一対の均熱部材で挟持することにより、熱効率を向上させて、ランニングコストの低減を図ったものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、温水、熱グリコール、オイル等の熱媒体をパイプ内に循環させて暖房を行う熱媒体循環式の床暖房パネルが知られている。その一例を図５に示す。この床暖房パネル１１は、アルミニウム箔などの金属箔からなる均熱部材１２と、合成樹脂などからなるパイプ１３と、発泡樹脂板、木質板などからなる基材１４とから構成されており、パイプ１３は、基材１４の上面に所定形状（例えば、蛇行形状）に形成された凹溝１４ａ内に収納された状態で、均熱部材１２によって覆われている。そして、この均熱部材１２の上面には、木質化粧板、合成樹脂タイルなどからなる図示しない表面床材が貼付されている。この床暖房パネルにおいては、パイプ１３内を循環する熱媒体の熱がパイプ１３から均熱部材１２を介して表面床材に伝導され、表面床材上が暖房される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成によると次のような問題点があった。均熱部材１２とパイプ１３とが一体化されていないため、両者の接触状態が不安定となり、パイプ１３から均熱部材１２への熱の伝導にバラツキがあった。従って、均熱部材１２からの熱が表面床材まで伝わり難いため、熱効率が悪くなり、ランニングコストが高くなってしまう。この問題に対しては、例えば、特開平７−２９３９０６号公報には、基材に設けられた凹溝の底部に弾性に富む断熱材を充填し、該断熱材の弾性によってパイプを均熱部材の下面に圧接したり、基材自体を断熱性に優れた材料で構成する、などの対策が提案されている。しかし、断熱材といえどもパイプからの熱が伝わり、基材へと放熱してしまうことは否めないため、熱効率の改善には不十分で、ランニングコストを抑えることは難しい。更に、断熱材を用いることで製造コストが著しく上昇してしまい非経済的である。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の欠点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、所定形状に配設されたパイプを一対の均熱部材で挟持することにより、熱効率を向上させてランニングコストの低減を図った、例えば、熱媒体循環式の床暖房パネルなどで好適に用いられるパイプユニットを安価に提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するべく、本発明の請求項１によるパイプユニットは、所定形状に配設されたパイプを、一対の均熱部材で狭持してなり、上記一対の均熱部材の内、少なくとも一方は、上記パイプの曲がり部分の位置の一部又は全部に切抜き又は切込みが設けられているとともに、上記パイプは、上記一対の均熱部材のいずれとも固着されておらず、パイプがある程度自由に動くことができる状態であることを特徴とするものである。
又、請求項２によるパイプユニットは、上記一対の均熱部材の内、少なくとも一方は、上記パイプの断面形状に添って成形されていることを特徴とするものである。
又、請求項３によるパイプユニットは、上記一対の均熱部材は、接着剤を用いて接着一体化されていることを特徴とするものである。
又、請求項４によるパイプユニットは、上記パイプは、ポリエチレン又はポリエチレンとエチレン−α−オレフィン共重合体の混合物を構成材料としていることを特徴とするものである。
又、請求項５によるパイプユニットは、上記パイプは、電子線架橋により架橋が施されていることを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明において用いられるパイプは、合成樹脂や合成ゴム等の従来公知の高分子材料からなるもので、耐熱性及び耐圧性を有し、且つ、所定形状に配設するために、柔軟性を有しているものが好ましい。これらの中でも、例えば、オレフィン系チューブは薄肉で充分な耐圧性を有し、安価であることから好ましく用いられる。
【０００７】
オレフィン系チューブの構成材料としては、ポリエチレン又はポリエチレンとエチレン−α−オレフィン共重合体の混合物が好ましく用いられる。ポリエチレンは、従来公知のものから、密度０．９４ｇ／ｃｍ３以下となる材料を適宜に選択又は組み合わせて使用すれば良い。密度が０．９４ｇ／ｃｍ３を超えるものでは、オレフィン系チューブの曲げ弾性率が強くなり、所定の形状に配設しにくいため好ましくない。エチレン−α−オレフィン共重合体は、エチレンとα−オレフィンが共重合されたものであり、α−オレフィンとしては、プロピレン、ブテン−１、ペンテン−１、４−メチルペンテン−１、ヘプテン−１、ヘキセン−１、オクテン−１、デセン−１、ドデセン−１などが挙げられる。これらは、各種市販されているので、それらを適宜に選択して使用すれば良い。又、両材料を混合する場合には、それぞれ単独のものを組み合わせて混合しても良いし、二種以上のものを組み合わせて混合しても良い。
【０００８】
オレフィン系チューブの構成材料として、ポリエチレン又はポリエチレンとエチレン−α−オレフィン共重合体の混合物を用いる場合は、架橋を施して使用する。架橋を施す理由は、ポリエチレン混合物は、その耐熱温度が６０℃と低く、熱媒体循環式の床暖房パネルに使用する場合、パイプ内部を循環する熱媒体の温度は最高で８０℃程度に達する場合もあることから、架橋を施すことによって高温での耐圧性を高める必要があるからである。架橋手段としては、例えば、過酸化物架橋、シラン架橋、電子線架橋など公知の架橋手段を用いれば良い。電子線架橋は、過酸化物架橋やシラン架橋のように架橋剤などの他の材料を配合する必要が無いため、材料の選択に自由度があり、より好ましい。尚、電子線架橋を施す場合、照射の加速電圧はチューブの太さと肉厚によって適宜に選択すれば良いが、照射線量は５０ｋＧｙ以上３００ｋＧｙ以下とすることが好ましい。照射線量が５０ｋＧｙ未満の場合には架橋度が低くなってしまい、十分な耐熱性と耐圧性を得ることが出来ない。一方、照射線量が３００ｋＧｙを超えた場合にはチューブの劣化が始まってしまい好ましくない。更に好ましくは、ゲル分率が６５％以上となるように上記の範囲内で適宜に照射線量を調節する。
【０００９】
このようにして得られたパイプを、一対の均熱部材で挟持することにより本発明のパイプユニットが完成する。均熱部材としては、熱伝導性に優れた金属の箔、板などが用いられる。材料としては、例えば、アルミニウム、銅、鉄といった金属及びこれらの金属が主となった合金などが挙げられる。好ましくは、軽量で、延性が有り、熱伝導性に優れるアルミニウムやその合金が用いられる。
【００１０】
上記一対の均熱部材は、少なくとも一方が前記パイプの断面形状に添って成形されていることが好ましい。このような構造にすることで、パイプを強固に保持することができる上、パイプと均熱部材との接触面積が増加して熱伝導性が良くなり、熱効率を向上させることができる。均熱部材の厚さは、使用用途に合わせ適宜に選択すればよいが、好ましくは、２００μｍ以下のものが用いられる。厚さが２００μｍを超えた場合、パイプを挟持する際に均熱部材をパイプの断面形状に添って成形することが困難となるため、予め所定の形状に成形する工程が必要となる。
【００１１】
又、上記一対均熱部材は、少なくとも一方が前記パイプの曲がり部分の位置の一部又は全部に切抜き又は切込みが設けられていることが好ましい。これは、以下の理由によるものである。つまり、均熱部材の材質と厚さによっては、曲がり部分に位置する均熱部材にしわが発生する場合があるため、切抜き又は切込みを設けることにより、しわの発生を防止することができる。又、パイプユニットに冷熱サイクルが加わると、パイプと均熱部材の熱膨張係数差によってパイプと均熱部材の接触面に応力が生じ、それにより均熱部材が破損してしまう可能性がある。この応力は、パイプの曲がり部分で大きいため、パイプの曲がり部分を覆う均熱部材に切抜き又は切込みを設けることで、応力が緩和されて、均熱部材の破損を防ぐことができる。
【００１２】
パイプを一対の均熱部材で挟持する方法としては、例えば、一対の均熱部材の間に所定形状にパイプを配設し、一対の均熱部材を接着剤によって接着一体化することが考えられる。接着一体化の方法としては、例えば、片面に接着剤を塗布した均熱部材上にパイプを所定の形状に配設し、もう一方の均熱部材を重ね合わせた後、加熱加圧により接着剤を溶融して一体化させる方法などが挙げられる。この際、例えば、特公昭６２−４４３９４号公報や特公昭６２−６２０３２号公報などに開示された方法を採用しても良い。これらの方法は、本発明におけるパイプをヒータ線に置き換えたものである。
【００１３】
本発明において使用される接着剤としては、例えば、ポリウレタン系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリアクリレート系接着剤、ポリアミド系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリオレフィン系接着剤などが挙げられ、これらの何れを用いても構わない。
【００１４】
パイプと一対の均熱部材を一体化する際は、パイプがある程度自由に動くことができるように、パイプと一対の均熱部材が固着されていないように構成することが好ましい。これは、以下の理由によるものである。つまり、パイプユニットに冷熱サイクルが加わるとパイプと均熱部材の熱膨張係数差によってパイプと均熱部材の接触面に応力が生じ、それにより均熱部材が破損してしまう可能性があるが、パイプがある程度自由に動くことができれば、応力が緩和されて、均熱部材の破損を防ぐことができるからである。
【００１５】
パイプと一対の均熱部材が固着されていないようにする方法としては、例えば、パイプが配設される部分の均熱部材に接着剤を塗布しない方法、均熱部材に設けられた接着剤としてパイプとの接着効果を有しないものを使用する方法、均熱部材に設けられた接着剤と接着し難い材料をパイプの外周面に設ける方法、均熱部材に設けられた接着剤と接着し易く、且つ、パイプの外周面と接着し難い材料をパイプの外周面に設ける方法などが挙げられる。
【００１６】
パイプとの接着効果を有しない接着剤は、使用されるパイプの種類を考慮して従来公知の接着剤の中から適宜に選択される。例えば、パイプとしてポリエチレン又はポリエチレンとエチレン−α−オレフィン共重合体の混合物を用いる場合は、ポリウレタン系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリアクリレート系接着剤、ポリアミド系接着剤、エポキシ系接着剤などが挙げられる。
【００１７】
均熱部材に設けられた接着剤と接着し難い材料は、使用される接着剤の種類を考慮して従来公知の材料の中から適宜に選択される。例えば、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられる。これらをパイプの外周面に設ける方法としては、例えば、押出成形によりパイプの外周面に被覆する方法、プラスチックフィルムや金属箔に積層又は塗布した状態でパイプの外周面に横巻き又は縦添えする方法、それらの材料からなるフィルムやテープをパイプの外周面に横巻き又は縦添えする方法などが考えられる。
【００１８】
均熱部材に設けられた接着剤と接着し易く、且つ、パイプの外周面と接着し難い材料は、使用される接着剤の種類やパイプを構成する材料などを考慮して従来公知の材料の中から適宜に選択される。例えば、オレフィン系、ウレタン系、スチレン系、ポリアミド系、ポリエステル系、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂系、ポリアクリレート系、エポキシ系、塩ビ系などの樹脂やエラストマーなどが挙げられる。これらをパイプの外周面に設ける方法としては、例えば、押出成形によりパイプの外周面に被覆する方法、プラスチックフィルムや金属箔に積層又は塗布した状態でパイプの外周面に横巻き又は縦添えする方法、それらの材料からなるフィルムやテープをパイプの外周面に横巻き又は縦添えする方法などが考えられる。ここで、パイプの外周面に上記の材料を押出被覆、横巻き又は縦添えする際、パイプとの間に僅かな隙間が形成されるように調整すれば、より一層パイプが動く自由度が増えることになり好ましい。横巻き又は縦添えする場合には、例えば、パイプとの間に線状体を介した状態で上記の材料を横巻き又は縦添えすることなどが考えられる。
【００１９】
尚、均熱部材に設けられた接着剤と接着し易く、且つ、パイプの外周面と接着し難い材料をパイプの外周面に設けた場合には、パイプユニットの製造過程において、均熱部材上にパイプを所定形状に配設した際、その配設形状を良好に保持できるという効果もある。
【００２０】
以上のようにして構成されたパイプユニットは、例えば、該パイプユニットを構成するパイプの循環路の形状に対応した収納構造が形成された基材に、前記パイプが前記基材の収納構造に収納されるように敷設して使用される。基材は、発泡樹脂板、木質板などから構成されていて、その表面には、上述したパイプの循環路の形状に対応した収納構造が形成されている。収納構造としては、例えば、基材表面に溝を掘ることによって形成されるものや、基材表面に突起物やスペーサなどを配置することによって形成されるものなどが考えられるが、パイプが完全に収納でき、表面床材からの圧力がパイプに直接加わらない構造であればどのような構造であっても構わない。尚、上記の使用方法はあくまで一例であり、表面床材からの圧力がパイプに直接加わらない構造であり、表面床材とパイプユニットが接していれば良いため、基材を省略することも可能である。
【００２１】
本発明のパイプユニットは、パイプが熱伝導性に優れた均熱部材によって狭持されているため、パイプから均熱部材への熱伝導が安定するとともに、パイプの熱を無駄なく表面床材に伝えることができる。従って、熱効率が大幅に向上し、ランニングコストを低減させることが可能である。又、パイプが予め一対の均熱部材によって挟持され所定のパターン形状を保持していることから、基材に設けられた収納構造内への収納作業を極めて簡単に行なうことができ、施工作業性を大幅に向上させることができる。更に、パイプが空気を透過しない均熱部材で狭持されているため、空気がパイプを透過してパイプ内に侵入することを抑制することができる。このとき、パイプ外周面に設けられた材料の構成によっては、空気の透過をより一層抑制することができる。このため、パイプ内に熱媒体を循環させる為に使用されるポンプへの悪影響を低減することができる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。この実施例は、本発明のパイプユニットを熱媒体循環式の床暖房パネルに適用した例を示すものである。
【００２３】
実施例１
まず、ポリエチレン樹脂（密度０．９３ｇ／ｃｍ３）とエチレン−α−オレフィン共重合体（密度０．８７ｇ／ｃｍ３）を混合比率９０：１０で混合したものを、内径５ｍｍ、外径７．２ｍｍの管状に押出成形した後、２００ｋＧｙの線量の電子線を照射して架橋を施した。得られたパイプの、ＪＩＳ  Ｋ６７９６（１９９８）に準拠して測定したゲル分率は７７％であった。
【００２４】
次に、上記のようにして得られたパイプを、図１に示すように、片面にウレタン系接着剤が塗布されたアルミニウム箔からなる均熱部材２（縦７９０ｍｍ、横２５０ｍｍ、厚さ０．０４ｍｍ）の接着剤塗布側に配設し、アルミニウム箔からなる均熱部材３（縦７９０ｍｍ、横２５０ｍｍ、厚さ０．０４ｍｍ）を重ね合わせた後、加熱加圧して一体化させてパイプユニット１を得た。尚、パイプ４のパターン形状は、蛇行形状とし、パイプ間ピッチは７５ｍｍとした。
【００２５】
実施例２
実施例１と同様にして得られたパイプを、図２及び図３に示すように、片面にウレタン系接着剤が塗布されたアルミニウム箔からなる均熱部材２（縦７９０ｍｍ、横２５０ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍ）の接着剤塗布側に配設し、アルミニウム箔からなり、パイプの曲がり部分の位置に切抜き７を設けた均熱部材３（縦６９０ｍｍ、横２５０ｍｍ、厚さ０．０４ｍｍ）を重ね合わせた後、加熱加圧して一体化させてパイプユニット１を得た。尚、パイプ４のパターン形状は、蛇行形状とし、パイプ間ピッチは７５ｍｍとした。
【００２６】
実施例３
パイプが配設される部分を除いてウレタン系接着剤が塗布されたアルミニウム箔からなる均熱部材２（縦７９０ｍｍ、横２５０ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍ）を使用した他は、実施例２と同様にしてパイプユニット１を得た。
【００２７】
実施例４
均熱部材に設けられた接着剤と接着し易い材料を外周面に設けたパイプ４を使用した他は、実施例２と同様にしてパイプユニット１を得た。パイプ４の外周面には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、アイオノマー樹脂を順に積層したフィルム（幅３５ｍｍ、厚さ６２μｍ）を、アイオノマー樹脂を外側として１／２のピッチで横巻きした。
【００２８】
実施例１乃至実施例４の何れも、パイプ４が蛇行形状を保ったまま一対の均熱部材２及び３で強固に保持されており、均熱部材２及び３にも破損等が見られなかったことから、良好なパイプユニットが得られることが確認された。
【００２９】
本実施例では更に、実施例２のパイプユニット１を、図４に示すように、木質板からなり、上面に蛇行形状に形成された収納構造５ａを有するパネル基材５に敷設して床暖房パネル６を構成した。この際、パイプ４は、熱伝導性に優れた均熱部材２及び３に囲まれており、且つ、均熱部材３が基材５の収納構造５ａの底面に接触することはなく、収納構造５ａの底部に断熱効果の高い空気層が存在している。そのため、パイプ４からの熱が基材５の方に放熱されず、大部分の熱が一対の均熱部材２及び３を通して図示しない表面床材へと伝わる。従って、従来技術と比較して格段に熱効率を向上させることができた。又、パイプ４は一対の均熱部材２及び３に蛇行形状を保持した状態で挟持されているため、基材５の収納構造５ａ内への収納作業を極めて簡単に行なうことができた。
【００３０】
尚、本発明は上記の実施例に限定されるものではない。上記の実施例では、本発明によるパイプユニットを熱媒体循環式の床暖房パネルに適用した例を示したが、これ以外にも、例えば、部屋の壁や天井に埋め込んで部屋全体を温める熱媒体循環式暖房パネルや建築物の屋根や道路等の雪を融かす熱媒体循環式融雪パネルなどとしても使用することが可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明のパイプユニットは、所定形状に配設されたパイプを一対の均熱部材で挟持することにより、従来に比べて熱効率を格段に向上させることができ、ランニングコストを低減させることが可能である。又、基材への敷設作業を極めて簡単に行なうことができ、施工作業性を大幅に向上させることができる。従って、例えば、パイプ内に熱媒体を循環させて暖房を行なう熱媒体循環式の床暖房パネルなどに好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す図でパイプユニットの断面図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す図でパイプユニットの断面図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す図でパイプユニットの平面図である。
【図４】本発明の一実施例を示す図で熱媒体循環式床暖房パネルの断面図である。
【図５】従来例を示す図で熱媒体循環式床暖房パネルの断面図である
【符号の説明】
１  パイプユニット
２  均熱部材
３  均熱部材
４  パイプ
５  基材
５ａ  収納構造
６  床暖房パネル
７  切抜き
【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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