JP2004205135A

JP2004205135A - 床暖房用ポリエチレンパイプ

Info

Publication number: JP2004205135A
Application number: JP2002376205A
Authority: JP
Inventors: Yuuji Ajihara; 祐二味原
Original assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Current assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】耐久性、耐熱性、耐食性を損なうことなく十分な柔軟性を有し、蛇行状に這わせる際の施工性を大幅に向上させることができる床暖房用ポリエチレンパイプを提供する。
【解決手段】床暖房装置におけるパイプ敷設用断熱材１４に形成したパイプ敷設溝１５内に敷設される床暖房用ポリエチレンパイプ１６であって、密度が９２０〜９４０［ｋｇ／ｍ^３］、降伏点応力が１５〜１７［ＭＰａ］、破断点伸びが７６０〜８２０［％］、引張弾性率が５５０〜５８０［ＭＰａ］、熱伝導率が０．３０〜０．５０［Ｗ／ｍＫ］、線膨張係数が１．８〜２．０［１０^−４／Ｋ］のポリエチレンで形成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、床暖房用ポリエチレンパイプに関し、詳しくは、床暖房装置におけるパイプ敷設用断熱材に形成されたパイプ敷設溝内への敷設作業性に優れた床暖房用ポリエチレンパイプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
室内を暖房するための装置として、断熱性のパネルボードの表面側に、温水を循環させる放熱路を蛇行状に這わせてヒートパネルを形成し、このヒートパネルをフロアに敷設して床面からの輻射熱及び自然対流熱伝導によって室内を暖房する温水式床暖房装置が知られている。前記放熱路には、ナイロン、架橋ポリエチレン、ポリブテン、超低密度ポリエチレン等の可撓性を有する合成樹脂パイプ（チューブ）が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。また、前記断熱性のパネルボードには、放熱路を嵌め込むためのＵ字状の溝が設けられており、この溝の開口部にパイプ抜け止め用の突起を設けている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１１００６０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記放熱路を形成する従来の合成樹脂パイプは、材質として、耐久性、耐熱性、耐食性に重点をおいて選定されており、施工性についての配慮は十分に行われていなかった。例えば、ポリブテンパイプは、放熱路を蛇行させるために円弧状に曲げたときに、その曲げ部分がパネルボードから浮き上がってしまうことがあるため、前述のように、Ｕ字状の溝の開口部に抜け止め用の突起を設けてパイプの浮き上がりを防止する必要があった。
【０００５】
したがって、前記突起部分にはパイプを溝内に保持できる強度が要求されることになり、パネルボード全体に剛性の高いものを用いる必要があった。また、パネルボードとして発泡スチロール等の剛性の低いものを用いる場合には、パイプを所定位置に保持するためのサドル等の固定金具を別途必要としていた。このような固定金具を使用する場合は、多数の固定金具を使用する必要があり、パネルボードとして固定金具を固着できる材質のものを選定しなければならなかった。また、ポリエチレンパイプに特殊な架橋処理を施すことによって柔軟性を付与する方法も提案されているが、ポリエチレンパイプを製造するための設備を改造したり、特殊な装置を設置したりする必要がある。
【０００６】
そこで本発明は、耐久性、耐熱性、耐食性を損なうことなく十分な柔軟性を有し、蛇行状に這わせる際の施工性を大幅に向上させることができる床暖房用ポリエチレンパイプを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の床暖房用ポリエチレンパイプは、床暖房装置におけるパイプ敷設用断熱材に形成したパイプ敷設溝内に敷設される床暖房用ポリエチレンパイプであって、密度が９３０〜９４５［ｋｇ／ｍ^３］、降伏点応力が１５〜１７［ＭＰａ］、破断点伸びが７６０〜８２０［％］のポリエチレンで形成したことを特徴とし、また、前記ポリエチレンパイプが乳白色半透明であること、あるいは、前記ポリエチレンパイプの少なくとも表面層にカーボンが３〜８重量％を含有していることを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明の床暖房用ポリエチレンパイプの使用状態例を示すもので、図１は断面図、図２は平面図である。まず、図１に示すように、床暖房装置は、基礎１１に支えられた根太１２の上に設けられた下地材１３と、下地材１３の上に敷き並べたブロック状のパイプ敷設用断熱材１４と、パイプ敷設用断熱材１４に形成されているパイプ敷設溝１５内に敷設された放熱路となるポリエチレンパイプ１６と、パイプ敷設用断熱材１４の上面を覆うように設けられるアルミ箔等からなる熱伝導性シート１７と、この熱伝導性シート１７の上面に敷設される床パネル１８とにより形成されている。
【０００９】
パイプ敷設用断熱材１４は、発泡スチロールのような軽量で断熱性に優れた材料を、例えば厚さが５ｃｍ程度で縦横３０ｃｍ程度のブロック状に形成するとともに、その表面にポリエチレンパイプ１６を敷設するための断面Ｕ字状のパイプ敷設溝１５をあらかじめ設定された位置に形成したものであって、パイプ敷設溝１５は、ポリエチレンパイプ１６を連続して敷設するため、図２に示すように、直線状の複数の溝１５ａ、Ｕ字状に折り返す溝１５ｂ、隣接するパイプ敷設用断熱材１４間に連続する溝１５ｃ等の形状を有している。なお、パイプ敷設溝１５は、ポリエチレンパイプ１６の形状に合わせた単純なＵ字状に形成されており、従来のような抜け止め用の突起は設けられていない。
【００１０】
このような床暖房装置に使用する本発明のポリエチレンパイプ１６は、密度が９３０〜９４５［ｋｇ／ｍ^３］、降伏点応力が１５〜１７［ＭＰａ］、破断点伸びが７６０〜８２０［％］の耐熱性を有する高温長期強度に優れた中密度ポリエチレンであって、このポリエチレンを、通常の方法によって内径が５〜３０ｍｍ、肉厚が１〜３ｍｍのパイプ状に押出成形したものである。
【００１１】
前記ポリエチレンにおいて、密度が９３０ｋｇ／ｍ^３未満だと柔らかくなり過ぎて長期使用に対する耐久性が劣り、９４５ｋｇ／ｍ^３を超えると硬くなって曲げ難くなる。また、降伏点応力が１５ＭＰａ未満だと曲げ易くはなるが耐久性に劣り、１７ＭＰａを超えると反発力が高くなって曲げ難くなる。さらに、破断点伸びが７６０％未満だと曲がり難くなり、８２０％を超えると伸びによって形状維持が困難になる。
【００１２】
また、前記ポリエチレンは、引張弾性率が５５０〜６５０［ＭＰａ］、熱伝導率が０．３８〜０．４２［Ｗ／ｍＫ］、線膨張係数が１．８〜２．０［１０^−４／Ｋ］の範囲のものが好適に使用できる。この中で、引張弾性率が大きなものは曲げ難くなり、線膨張係数が大きなものは耐久性に劣るという傾向にある。
【００１３】
このような特性を有するポリエチレンによって形成したポリエチレンパイプ１６は、従来の床暖房用パイプ、例えばポリブテンパイプに比べて、熱伝導率が高くて暖房効果の向上が図れるとともに、伸びが大きいながらやや硬いという性質を有しているので、Ｕ字状に折り返す際に、曲げ半径を５０〜１００ｍｍ程度にして曲げた場合でも、図３の側面図に示すように、ポリエチレンパイプ１６は曲げ部分１６ａが浮き上がったりすることがほとんどないのに対し、ポリブテンパイプ１９の場合は、図４の側面図に示すように、曲げ部分１９ａが大きく浮き上がってしまうことがある。また、外径１３ｍｍ、内径１０ｍｍ程度のポリエチレンパイプ１６の場合は、曲げ半径を５０ｍｍ以下、例えば３０ｍｍ程度にしても曲げ部分１６ａに座屈等を生じることがない。しかも、多少変形したとしても、手で容易に元に戻せるので、パイプの無駄も少なくなる。
【００１４】
さらに、前記ポリエチレンパイプ１６の場合は、パイプの曲がりを手で容易に矯正することができるので、前記パイプ敷設溝１５に沿ってポリエチレンパイプ１６を簡単に敷設することができ、パイプ敷設溝１５に抜け止め用の突起を設けたり、多数の固定金具を使用したりすることなく、ポリエチレンパイプ１６を溝内に確実に敷設することができる。したがって、軽量で断熱性に優れた発泡スチロールをパイプ敷設用断熱材１４に使用することが可能となり、抜け止め用の突起を設ける必要がないのでパイプ敷設溝１５の形成も容易に行うことができる。また、ポリエチレンパイプ１６は、ポリブテンパイプに比べて表面の滑りがよいため、サドル等の固定金具にパイプを通すのも楽に行うことができる。
【００１５】
本発明のポリエチレンパイプ（本発明品）と直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）パイプ及びポリブテンパイプとにおける６０℃でのクリープ線図を図５に、９５℃でのクリープ線図を図６にそれぞれ示す。また、呼び径１０のパイプにおいて支点間距離を１２０ｍｍとしたときの降伏点での曲げ加重は、従来のポリブテンパイプでは８５Ｎ、本発明のポリエチレンパイプでは６５Ｎとなり、ポリエチレンパイプの方が曲げたときの反力が小さく、軽い力で曲げることができるので曲げ施工が容易である。このときの加重［Ｎ］と変位［ｍｍ］との関係を図７に示す。
【００１６】
また、前記ポリエチレンパイプ１６は、乳白色半透明であるから、施工後の通水試験時等にパイプ内の通水状態を容易に確認することができる。一方、ポリエチレンパイプ１６の少なくとも表面層、例えば、表面から０．５〜２ｍｍの範囲にカーボンを３〜８重量％含有させることにより、放熱効果を向上させることができる。なお、カーボン含有ポリエチレンをポリエチレンパイプ１６の表面層に設ける場合は、二色押出等によって前記ポリエチレンの外周にカーボン含有ポリエチレンを積層するようにすればよく、パイプ全体をカーボン含有ポリエチレンとする場合は、あらかじめ所定量のカーボンを含有したポリエチレンを使用してパイプを押出成形すればよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の床暖房用ポリエチレンパイプによれば、発泡ポリスチレン等の軽量な断熱材に設けた溝内に、温水を循環させる放熱路（床暖房用パイプ）を容易に敷設することができるので、床暖房装置の施工性を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の床暖房用ポリエチレンパイプの使用状態例を示す断面図である。
【図２】同じく平面図である。
【図３】本発明のポリエチレンパイプにおける曲げ部分の状態を示す側面図である。
【図４】従来のポリブテンパイプにおける曲げ部分の状態を示す側面図である。
【図５】本発明のポリエチレンパイプと直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）パイプ及びポリブテンパイプとにおける６０℃でのクリープ線図である。
【図６】本発明のポリエチレンパイプとポリブテンパイプとにおける９５℃でのクリープ線図である。
【図７】本発明のポリエチレンパイプとポリブテンパイプとにおける加重［Ｎ］と変位［ｍｍ］との関係を示す図である。
【符号の説明】
１１…基礎、１２…根太、１３…下地材、１４…パイプ敷設用断熱材、１５…パイプ敷設溝、１６…ポリエチレンパイプ、１７…熱伝導性シート、１８…床パネル、１９…ポリブテンパイプ

Claims

床暖房装置におけるパイプ敷設用断熱材に形成したパイプ敷設溝内に敷設される床暖房用ポリエチレンパイプであって、密度が９３０〜９４５［ｋｇ／ｍ^３］、降伏点応力が１５〜１７［ＭＰａ］、破断点伸びが７６０〜８２０［％］のポリエチレンで形成したことを特徴とする床暖房用ポリエチレンパイプ。
前記ポリエチレンパイプは、乳白色半透明であることを特徴とする請求項１記載の床暖房用ポリエチレンパイプ。
前記ポリエチレンパイプは、少なくとも表面層にカーボンが３〜８重量％を含有していることを特徴とする請求項１記載の床暖房用ポリエチレンパイプ。