(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オレフィン系チューブの外周表面に接着層を備えた温水パイプを、前記接着層によって均熱部材上に一体化してなる温水床暖房パネル発熱ユニットであって、前記温水パイプを構成するオレフィン系チューブは、常温における曲げ弾性率が３１０ＭＰａ以下であり、且つ、試験温度１１０℃で、延性破壊時間が０．１時間以下であるフープストレス値が１．３ＭＰａ以上であることを特徴とする温水床暖房パネル用発熱ユニット。
【請求項２】
オレフィン系チューブの外周表面に接着層を備えた温水パイプを、前記接着層によって均熱部材上に一体化してなる温水床暖房パネル発熱ユニットであって、前記温水パイプを構成するオレフィン系チューブは、密度０．９４ｇ／ｃｍ３以下のポリエチレンとエチレン−αオレフィン共重合体を９０：１０〜７０：３０の混合比率で混合したものを管状に押出成形した後、電子線照射により架橋されていることを特徴とする温水床暖房パネル用発熱ユニット。
【請求項３】
前記温水パイプの接着層は、スチレン系エラストマーから構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の温水床暖房パネル用発熱ユニット。
【請求項４】
前記均熱部材の表面には、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又はポリアミド系接着剤の中から選択された接着剤層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の温水床暖房パネル用発熱ユニット。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４記載の何れか１項に記載の発熱ユニットと、該発熱ユニットを構成する温水パイプの循環路の形状に対応した収納構造が表面に形成されてなる基材とからなる温水床暖房パネルであって、前記発熱ユニットは、前記温水パイプが前記基材の収納構造に収納されるように敷設されていることを特徴とする温水床暖房パネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パイプ内に温水を循環させて暖房を行なう温水循環式の床暖房パネルなどで好適に用いられる発熱ユニットと、該発熱ユニットを用いた床暖房パネルに係り、特に、発熱ユニットを構成する温水パイプと均熱部材とを予め一体化することにより、施工作業性と暖房効果を向上させるとともに、コストの低減を図ったものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
温水循環式の床暖房パネルとしては、例えば、図３に示すような構成のものがある。この床暖房パネル１１は、発泡樹脂板、木質板などからなる基材１２と、合成樹脂などからなる温水パイプ１３と、アルミニウム箔などの金属箔からなる均熱部材１４とから構成されており、温水パイプ１３は、基材１２の上面に所定形状（例えば、蛇行形状）に形成された凹溝１２ａ内に収納された状態で、均熱部材１４によって覆われている。そして、この均熱部材１４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、温水パイプ１３内を循環する温水の熱が該温水パイプ１３から均熱部材１４を介して表面床材に伝導され、該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。まず、基材１２に設けられた凹溝１２ａ内へ温水パイプ１３を収納する作業が大変煩わしく施工作業性に劣るものであった。又、均熱部材１４と温水パイプ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、温水パイプ１３から均熱部材１４への熱の伝導にバラツキがあった。従って、均熱部材１４からの熱が表面床材の上面まで伝わり難く、暖房効果が充分に得られない場合があった。この問題に対しては、例えば、特開平７−２９３９０６号公報に開示されているように、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温水パイプを均熱部材１４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ことなどが対策として考えられるが、これらの方法では、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、基材への温水パイプの収納作業が極めて簡単で施工作業性に優れるとともに、特別な断熱構造を必要とすることなく優れた暖房効果を得ることの可能な、温水床暖房パネル用の発熱ユニットと、該発熱ユニットを使用した温水床暖房パネル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】
前記目的を達成するべく、本発明による温水床暖房パネル用発熱ユニットは、オレフィン系チューブの外周表面に接着層を備えた温水パイプを、前記接着層によって均熱部材上に一体化してなる温水床暖房パネル発熱ユニットであって、前記温水パイプを構成するオレフィン系チューブは、常温における曲げ弾性率が３１０ＭＰａ以下であり、且つ、試験温度１１０℃で、延性破壊時間が０．１時間以下であるフープストレス値が１．３ＭＰａ以上であることを特徴とするものである。
又、前記温水パイプを構成するオレフィン系チューブは、密度０．９４ｇ／ｃｍ３以下のポリエチレンとエチレン−αオレフィン共重合体を９０：１０〜７０：３０の混合比率で混合したものを管状に押出成形した後、電子線照射により架橋されていることが考えられる。
又、前記接着層がスチレン系エラストマーからなることが考えられる。
又、前記均熱部材の表面に、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又はポリアミド系接着剤の中から選択された接着剤層が形成されていることが考えられる。
更に、本発明による温水床暖房パネルは、前記発熱ユニットと、該発熱ユニットを構成する温水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なる基材とからなる温水床暖房パネルであって、前記発熱ユニットは、前記温水パイプが前記基材の収納構造に収納されるように敷設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温水パイプは、オレフィン系チューブの表面に接着層が形成された構造となっている。
【０００７】
本発明では、オレフィン系チューブとして、常温における曲げ弾性率が３５０ＭＰａ以下であり、且つ、試験温度１１０℃で、延性破壊時間が０．１時間以下であるフープストレス値が１．２ＭＰａ以上となるものを使用することを必須としている。ここで、常温における曲げ弾性率が３５０ＭＰａを超えると、温水パイプを均熱部材に適宜な形状で敷設する際に困難であり、更に、温水パイプの復元力によって均熱部材が変形、破壊してしまう可能性がある。一方、試験温度１１０℃で、延性破壊時間が０．１時間以下であるフープストレス値が１．２ＭＰａ未満であると、耐圧性に乏しく長期に渡って温水を通水するための耐圧を保持できなくなってしまう。尚、本発明でいう「曲げ弾性率」は、ＪＩＳ  Ｋ７２２１―２（１９９９）に準拠して測定をし、次式１により算出した値である。又、「フープストレス値」は、ＩＳＯ−１１６７（１９９６）に示された試験方法を用い、試験温度１１０℃で、延性破壊時間０．１時間以下のフープストレス値を求めたものである。
【０００８】
【式１】
0004898036.tif 000002
【０００９】
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、本発明で規定している値の上限値である３５０ＭＰａを超えてしまうため好ましくない。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。
【００１０】
オレフィン系チューブの構成材料として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、温水パイプとして使用する場合、パイプ内部を循環する温水の温度は最高で８５℃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、電子線架橋などが公知であるが、本発明で採用している電子線架橋は、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に好ましい。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、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う。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（５０ｋＧｙ以上３００ｋＧｙ以下）で適宜に照射線量を調節する。
【００１１】
このチュ−ブの外周に押出被覆などの公知の成形手段で接着層を形成して温水パイプとする。接着層としてはエチレン系エラストマー，ウレタン系エラストマー，スチレン系エラストマー，ポリアミド系エラストマー，ポリエステル系エラストマー、エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂などが挙げられる。これらの内の何れを用いても構わないが、スチレン系エラストマーは、温水パイプの柔軟性を損なうことなく、且つ、均熱部材上の接着剤層及び温水パイプに対して適度な親和性を持つので、好ましく用いられる。スチレン系エラストマーとしては、ポリスチレン−ポリブタジエン系、ポリスチレン−ポリイソプレン系、ポリスチレン−水添ポリブタジエン系、ポリスチレン−水添ポリイソプレン系、ポリスチレン・ポリエチレン−水添ポリブタジエン系、ポリスチレン−変性水添ポリブタジエン系、ポリスチレン−変性ポリブタジエン系などが挙げられる。これらの内の一種又は複数種を選んで、そのまま使用すれば良い。又、接着層組成物の一部として使用しても良く、その際もこれらの内の一種又は複数種を選んで用いれば良い。
【００１２】
このようにして得られた温水パイプと、均熱部材とを一体化することにより本発明の温水床暖房パネル用の発熱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。
【００１３】
又、上記均熱部材の表面に接着剤層を形成すると、より強固に温水パイプと接着させることができ、好ましい。接着剤層の材料としては、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などが挙げられ、これらの何れを用いても構わない。
【００１４】
温水パイプと均熱部材とを一体化させる方法としては、例えば、均熱部材上に温水パイプを所定の形状（温水パイプの循環路の形状に対応した形状）に敷設した後、加熱加圧によりスチレン系エラストマーからなる接着層を溶融して均熱部材と一体化させる方法が挙げられる。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、本発明における温水パイプをヒータ線に置き換えたものである。
【００１５】
以上のようにして構成された発熱ユニットを、該発熱ユニットを構成する温水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、前記温水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温水床暖房パネルを完成させる。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、上述した温水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、温水パイプが完全に収納でき、表面床材からの圧力が温水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。
【００１６】
本発明の発熱ユニットは、温水パイプが予め均熱部材に一体化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。又、均熱部材と温水パイプが隙間なく密着して一体化されているため、温水パイプから均熱部材への熱伝導が安定し、加熱効率が大幅に向上する。従って、従来のように特別な断熱構造を必要とすることなく、優れた暖房効果を得ることが可能である。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を比較例と併せて説明する。
【００１８】
実施例１
まず、以下のようにしてオレフィン系チューブを製造した。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。得られたオレフィン系チューブのゲル分率をＪＩＳ  Ｋ６７９６（１９９８）に準拠して測定したところ、７７％であった。又、曲げ弾性率は、３１０ＭＰａ、試験温度１１０℃で延性破壊時間が６分間であるフープストレス値は、１．９ＭＰａであった。尚、曲げ弾性率は、ＪＩＳ  Ｋ７２２１―２（１９９９）に準拠して測定をし、式１により算出した値である。又、フープストレス値は、ＩＳＯ−１１６７（１９９６）に示された試験方法を用い、試験温度１１０℃で、延性破壊時間６分間のフープストレス値を求めたものである。次に、このオレフィン系チューブの外周に、スチレン系エラストマーとしてポリスチレン−変性水添ポリブタジエン系を厚さ０．２ｍｍとなるように押出被覆して接着層を形成し、温水パイプを製造した。
【００１９】
実施例２
オレフィン系チューブを構成するポリエチレン樹脂（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）の混合比率を７０：３０とした他は、上記実施例１と同様の材料、同様の工法で温水パイプを製造した。本実施例２の温水パイプを構成するオレフィン系チューブは、ゲル分率が７４％であり、曲げ弾性率の実測値は２１０ＭＰａ、試験温度１１０℃で延性破壊時間が６分間であるフープストレスの実測値は１．３ＭＰａであった。
【００２０】
比較例１
オレフィン系チューブを構成するポリエチレン樹脂（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）の混合比率を５０：５０とした他は、上記実施例１と同様の材料、同様の工法で温水パイプを製造した。本比較例１の温水パイプを構成するオレフィン系チューブは、ゲル分率が７２％であり、曲げ弾性率の実測値は１４０ＭＰａ、試験温度１１０℃で延性破壊時間が６分間であるフープストレスの実測値は０．７３ＭＰａであった。
【００２１】
比較例２
オレフィン系チューブを構成するポリエチレン樹脂の密度を０．９５ｇ／ｃｍ３とした他は、上記実施例１と同様の材料、同様の工法で温水パイプを製造した。本比較例２の温水パイプを構成するオレフィン系チューブは、ゲル分率が７４％であり、曲げ弾性率の実測値は４７０ＭＰａ、試験温度１１０℃で延性破壊時間が６分間であるフープストレスの実測値は２．２ＭＰａであった。
【００２２】
比較例３
接着層を設けなかった他は、上記実施例１と同様の材料、同様の工法で温水パイプを製造した。本比較例３の温水パイプを構成するオレフィン系チューブは、ゲル分率が７７％であり、曲げ弾性率の実測値は３１０ＭＰａ、試験温度１１０℃で延性破壊時間が６分間であるフープストレスの実測値は１．９ＭＰａであった。
【００２３】
上記のようにして得られた５種類の温水パイプに対し、ＩＳＯ  １１６７（１９９６）に示された方法を用いて熱間内圧クリープ試験を行った。ここで、試験条件は実使用時を考慮して、試験温度を１１０℃、試験圧力を０．３６ＭＰａとし、破壊時間が１０００時間以上であることを合格基準とした。結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
0004898036.tif 000003
【００２５】
実施例１、実施例２、比較例２及び比較例３は合格となったが、フープストレス値が本発明において規定したフープストレス値の下限値（１．２ＭＰａ）を下回っている比較例１は、必要な耐圧性が得られず不合格となった。
【００２６】
次に、実施例１、実施例２、比較例１乃至３の５種類の温水パイプを、図１に示すように、片面にウレタン系接着剤層が形成された縦４００ｍｍ、横３００ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのアルミニウム箔からなる均熱部材４の接着剤層側に、加熱加圧して一体化させて発熱ユニット５を得た。尚、温水パイプ３のパターン形状は、Ｒ＝１５０ｍｍの蛇行形状とした。このとき、実施例１、実施例２及び比較例１は良好な状態で接着されていたが、曲げ弾性率が本発明において規定した曲げ弾性率の上限値（３５０ＭＰａ）を上回っている比較例２は、剥がれてしまい接着されなかった。尚、接着層のない比較例３は全く接着されなかった。
【００２７】
ここで、発熱ユニットとしての特性を評価するために、実施例１の温水パイプを用いた発熱ユニットを試料として、温水パイプと均熱部材との接着強度を測定した。接着強度は、発熱ユニットを固定し、温水パイプの片端をカギ状の爪で引っ掛けて均熱部材表面垂直方向に引き上げて、温水パイプが均熱部材から剥離したときの荷重値を用いた。その結果、実施例１の接着強度は２６Ｎであった。この数値は実用上の接着強度を満たしており、発熱ユニットを運搬や施工する際に温水パイプと均熱部材が剥がれることはないことが確認された。
【００２８】
次に、実施例１に対して、−２０℃で３０分保持の後８０℃で３０分保持する、という行程を１サイクルとしたヒートサイクル試験を１００サイクル実施し、ヒートサイクル試験前後の接着強度を確認した。試験前後での接着強度の低下は少なく、実用上の接着強度を維持していた。このため、頻繁な温度変化の起こる実使用の際にも、温水パイプと均熱部材が剥がれることはないことが確認された。
【００２９】
本実施例では更に、上記実施例１の温水パイプを使用した発熱ユニット５を、図２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２ａを有するパネル基材２に敷設して温水床暖房パネルを構成した。この際、温水パイプ３は均熱部材４に蛇行形状を保持した状態で強固に一体化されているため、基材２の収納構造２ａ内への収納作業を極めて簡単に行なうことができた。又、図２を見ても解るように、温水パイプ３は、基材２の収納構造２ａの底面及び側面に接触することはなく、温水パイプ３の下部及び横部に断熱効果の高い空気層が存在しているため、温水パイプ３の熱が基材２の方向に放熱されにくくなる。従って、従来のような特別な断熱構造を必要とすることなく優れた暖房効果を得ることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の発熱ユニットは、温水パイプが予め均熱部材に一体化されることで、所定のパターン形状を保持することから、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、施工作業性が大幅に向上する。又、従来のように、特別な断熱構造を必要とすることなく優れた暖房効果を得ることが可能である。従って、パイプ内に温水を循環させて暖房を行なう温水循環式の床暖房パネルなどで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温水床暖房パネル用発熱ユニットの断面図である。
【図２】本発明の一実施例を示す図で温水床暖房パネルの断面図である。
【図３】従来例を示す図で温水床暖房パネルの断面図である
【符号の説明】
１  温水床暖房パネル
２  基材
２ａ  収納構造
３  温水パイプ
４  均熱部材
５  発熱ユニット
【図１】
0004898036.tif 000004
【図２】
0004898036.tif 000005
【図３】
0004898036.tif 000006