JP2005325877A

JP2005325877A - 断熱チューブ

Info

Publication number: JP2005325877A
Application number: JP2004143009A
Authority: JP
Inventors: Koichi Ueno; 浩一上野; Masaru Kumagai; 勝熊谷
Original assignee: Ef Techno Kk; Mitsubishi Kagaku Sanshi Corp
Current assignee: Ef Techno Kk; Mitsubishi Kagaku Sanshi Corp
Priority date: 2004-05-13
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2005-11-24

Abstract

【課題】断熱配管などの基材として好適な温・冷水用の断熱チューブであって、施工性に一層優れた断熱チューブを提供する。
【解決手段】断熱チューブは、可撓性を有する合成樹脂製のチューブ（１）と、当該チューブの外周を被覆する断熱材（２）とを備えている。断熱材（２）は、合成樹脂製の織布または不織布から成り、更にラッピングテープ（３）によって被覆されており、チューブ（１）の外周には、外部から遮蔽された空気層が構成されている。しかも、厚さの薄い断熱材（２）を厚さの薄いラッピングテープ（３）で被覆した構造により、外径を一層小さくし、施工における自由度を高めた。
【選択図】図１

Description

本発明は、断熱チューブに関するものであり、詳しくは、温・冷水用の断熱チューブに関するものであり、特に、床暖房システムにおける温水用断熱配管などの基材として好適な断熱チューブに関するものである。

床暖房システムは、温水チューブが埋設された温水マットを床表面材の下に敷設し、給湯機器から温水マットに６０〜８０℃程度の温水を循環供給することにより、床と共に床からの輻射熱で部屋を暖房するシステムである。斯かる床暖房システムにおいては、給湯機器から温水マットに温水を供給するにあたり、熱損失を低減するため、各種の断熱配管が使用されている。

上記の断熱配管としては、断熱被覆が施された断熱チューブ（温水配管）をフレキシブルチューブ（さや管）に収容して成る配管が「温水暖房用配管」として提案されている。斯かる断熱配管に使用される基材である断熱チューブは、例えば、内径が１０ｍｍ程度の架橋ポリエチレン製の２本のチューブを温水の往き管および戻り管として並列に配置し、かつ、発泡樹脂製の厚さ５ｍｍ程度の断熱材によって前記の２本のチューブを束ねる様に被覆したものである。上記の断熱チューブは、発泡樹脂の断熱材によって温水循環中の熱損失を抑制するものであり、主に断熱材を保護するため、内径が４０ｍｍ程度のポリエチレン製のフレキシブル管（さや管）に収容されている。
特開２００１−２１１５７号公報

ところで、上記の様な従来の断熱チューブは、発泡樹脂製の断熱材によって被覆されているため、高い断熱性能を発揮することが出来る。しかしながら、上記の断熱材をさほど薄く成形することが出来ないため、断熱チューブ全体の太さが大きくなり、しかも、施工時に断熱材を破損し易いため、施工にあたって多くの手間を要する。具体的には、建物の躯体に挿通する場合には、例えば４０ｍｍ以上の穴を開口しなければならず、また、床下などで屈曲させる場合にも、例えば１０ｃｍ以上の曲げ半径を確保して施工しなければならない。

本発明は、上記の実情に鑑みなされたものであり、その目的は、温水用断熱配管などの基材として好適な断熱チューブであって、施工性に一層優れた断熱チューブを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明は、可撓性を有する合成樹脂製のチューブと、当該チューブの外周を被覆する断熱材とを備えた断熱チューブにおいて、断熱材として、薄く成形可能な合成樹脂製の織布または不織布を使用し、しかも、ラッピングテープによって断熱材を更に被覆することにより、チューブの外周側に形成される空気層によって断熱機能を発揮させ、かつ、施工における自由度を高める様にした。

本発明に係る断熱チューブによれば、合成樹脂製の織布または不織布から成る断熱材がラッピングテープによって被覆されており、外部から遮蔽された空気層がチューブの外周に構成されているため、断熱機能に優れ、しかも、厚さの薄い断熱材を厚さの薄いラッピングテープで被覆した構造は傷付き難く且つ全体の外径を一層小さくすることが出来るため、引き回しや曲げ等をより自由に行うことが出来、施工において一層容易に取り扱うことが出来る。

本発明に係る断熱チューブの実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る断熱チューブの一構造例を部分的に破断して示す斜視図である。

本発明の断熱チューブは、保温・保冷が要求される温水や冷水の輸送に適用されるチューブであり、特に、床暖房システム、パネルラジエーター、エアコン、浴室暖房、乾燥機などにおける温水の輸送、例えば、床暖房システムにおける給湯機器と温水マットとの間での４０〜９５℃の温水の輸送に好適である。本発明の断熱チューブは、図１に示す様に、可撓性を有する合成樹脂製のチューブ（１）と、当該チューブの外周を被覆する断熱材（２）とを備えている。

チューブ（１）としては、容易に曲げ及び引き回しが出来る様に、合成樹脂から成る曲げ操作可能なチューブ（管）が使用される。チューブ（１）を構成する樹脂としては、オレフィン系樹脂をはじめとした熱可塑性樹脂（例えばＥＶＡ、ＥＥＡ、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＭＭＡ樹脂、ＰＰＯ，ＰＰＥ樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネイト（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、フッ素樹脂等）が挙げられるが、特に汎用性やコストの面から、エチレン、プロピレン、１−ブテン等の炭素数２〜８程度のα−オレフィンの単独重合体、それらのα−オレフィンとエチレン、プロピレン、１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン等の炭素数２〜２０程度の他のα−オレフィンや、酢酸ビニル、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル等との共重合体などのオレフィン系樹脂が挙げられる。また、それらは架橋された構造であっても良い。

具体的には、例えば、低・中・高密度ポリエチレン等（分岐状又は直鎖状）のエチレン単独重合体、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−１−ブテン共重合体、エチレン −４−メチル−１−ペンテン共重合体、エチレン−１−ヘキセン共重合体、エチレン−１−オクテン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エチル共重合体等のエチレン系樹脂、プロピレン単独重合体、プロピレン−エチレン共重合体、プロピレン−エチレン−１−ブテン共重合体等のプロピレン系樹脂、及び、１−ブテン単独重合体、１−ブテン−エチレン共重合体、１−ブテン−プロピレン共重合体等の１−ブテン系樹脂などが挙げられる。

特に、床暖房システム等に適用する場合は、９５℃程度の比較的高温の温水にも耐えることが出来かつ柔軟性を発揮し得る様に、エチレンの単独重合体または共重合体が好ましく、低密度のエチレン単独重合体または共重合体が一層好ましい。そして、チューブ（１）は、床暖房システムに適用する場合、耐久性、断熱性および取扱い性を考慮し、通常、内径を６〜１３ｍｍ程度、外径を７〜１６ｍｍ程度に設計される。なお、床暖房システム等に適用するため、チューブ（１）は２本並列に配置されてもよい。

本発明の断熱チューブは、断熱性能を高めるため、チューブ（１）の外周が断熱材（２）によって被覆される。本発明においては、所要の断熱性能を確保しつつ、断熱材（２）の厚さを薄くし且つ施工において取扱いを容易にし、しかも、低コストで製造するため、断熱材（２）が合成樹脂製の織布または不織布によって構成される。斯かる断熱材（２）は、後述するラッピングテープ（３）で覆われることにより、チューブ（１）の外周に空気層（断熱層）を形成する。

断熱材（２）は、無機繊維以外の繊維、すなわち、天然繊維、合成繊維を含む化学繊維の織布または不織布によって構成される。具体的には、断熱材（２）を構成する繊維としては、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリアクリロニトリル系、ポリビニルアルコール系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリ塩化ビニリデン系、ポリウレタン系などの繊維が挙げられる。断熱材（２）としては、織布または不織布の何れでもよいが、厚さに対する空隙の割合、製造コスト等の観点からは、シート状の不織布が好ましい。

周知の通り、上記の不織布は、混合ビーターでバインダー樹脂や分散剤と共に繊維を攪拌した後、抄紙機に流し込み、水分を除去して乾燥成形する湿式法、カード機でウエブを作成し、これに噴霧法または浸漬法によりバインダー樹脂を含浸させた後、プレス、乾燥成形する乾式法の他、多数の繊維を低融点の繊維と混入して幅広く並べ且つ積層した後、熱プレスなどによって繊維同士を固定してシート状に成形するサーマルボンド法、紡口から噴出させた繊維に熱ロールでエンボス加工を施してシート状に成形するスパンボンド法、あるいは、カード機で作成したウエブに高圧の水流を加えて繊維を絡ませるウォータージェット法などの各種の製造方法で製造でき、本発明においては、長繊維不織布、短繊維不織布の何れでもよい。

本発明において、断熱材（２）を構成する繊維の太さは、通常０．１〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍとされる。断熱材（２）の繊維の太さを上記の範囲に設定する理由は次の通りである。すなわち、断熱材（２）の繊維が０．１μｍ未満の場合は施工中に潰れ易く且つ復元し難い。一方、断熱材（２）の繊維が１００μｍよりも太い場合は潰れ難い反面、断熱材（２）中の空隙が少なくなり、断熱性能が低下するので好ましくない。

また、断熱性能を確保し且つ施工性を高めるため、通常、断熱材（２）の厚さは、通常０．１〜３ｍｍ、好ましくは０．２〜１ｍｍとされる。断熱材（２）の繊維の厚さを上記の範囲に設定する理由は次の通りである。すなわち、断熱材（２）の厚さが０．１ｍｍ未満の場合には断熱性に欠け、また、３ｍｍよりも厚い場合には断熱チューブ全体の外径が大きくなり、取扱い性に欠ける。更に、断熱材（２）の厚さは、上記の様な断熱性と施工性の観点から、目付量によっても規定することが出来る。すなわち、本発明において、断熱材（２）の目付量は、通常１〜５００ｇ／ｍ^２、好ましくは３０〜１００ｇ／ｍ^２に設定される。

本発明の断熱チューブにおいては、上記の断熱材（２）を保護し且つ当該断熱材と協働的に機能させて遮蔽された空気層を形成するため、断熱材（２）は、更にラッピングテープ（３）によって被覆される。ラッピングテープ（３）としては、熱可塑性樹脂のフィルムから成る各種のテープを使用することが出来るが、断熱性能を高める観点からは、アルミニウム箔またはアルミニウム蒸着フィルムによって形成されたテープが好ましい。ラッピングテープ（３）がアルミニウム箔またはアルミニウム蒸着フィルムによって構成されている場合には、輻射機能によってラッピングテープ（３）の内側に熱を蓄積することが出来る。なお、上記のアルミニウムはアルミニウム合金を含む。

通常、ラッピングテープ（３）の厚さは１〜５００μｍ程度である。また、施工において容易にラッピングテープ（３）の一部を剥がせる様に、ラッピングテープ（３）の幅（巻回する前のテープの幅）は１０〜５０ｍｍ程度とされる。本発明の断熱チューブにおいては、上記の様に、断熱材（２）の外周をラッピングテープ（３）によって被覆することにより、断熱材（２）中の多数の空隙が外部から遮蔽された状態の断熱層構造を構成している。

本発明の断熱チューブは、チューブ（１）の外周を断熱材（２）、例えば不織布により包む様にして被覆しつつ、不織布で被覆された部位にラッピングテープ（３）を順次巻き付けることにより、連続的に製造することが出来る。なお、ラッピングテープ（３）は、例えば、断熱材（２）の外周に密着した状態で巻回され、他の粘着テープ等により固定される。

本発明の断熱チューブは、そのままの状態で温水輸送用の配管として使用することも出来るが、通常は配管基材として外套管（図示省略）に収容され、外套管に収められた状態で引き回され、そして、機器類との取合部分や建築躯体に対する挿通部分だけ外套管を切除して使用される。上記の外套管は、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタノール等の合成樹脂によって略蛇腹状に形成された所謂フレキシブルチューブであり、断熱チューブの保護および断熱性能向上のために使用される。

また、図示しないが、本発明の断熱チューブにおいては、前述の通り、チューブ（１）が２本並列に配置されてもよい。すなわち、本発明の断熱チューブは、可撓性を有する２本の合成樹脂製のチューブ（１）と、これらチューブを束ねる状態でこれらの外周を被覆する断熱材（２）とを備え、断熱材（２）が更にラッピングテープ（３）によって被覆されていてもよい。チューブ（１）が２本並列に配置された上記の様な断熱チューブは、給湯機器と温水マットの間を温水が往復する床暖房システム等に好適に使用できる。

上記の様に、本発明の断熱チューブは、合成樹脂製の織布または不織布から成る断熱材（２）がラッピングテープ（３）によって被覆されており、外部から遮蔽された空気層がチューブ（１）の外周に構成されているため、断熱機能に優れ、しかも、厚さの薄い断熱材（２）を厚さの薄いラッピングテープ（３）で被覆した構造は傷付き難く且つ全体の外径を一層小さくすることが出来るため、引き回しや曲げ等をより自由に行うことが出来、施工において一層容易に取り扱うことが出来る。

例えば、本発明の断熱チューブは、その外径が最大でも１８ｍｍ程度であり、建物の躯体に挿通する場合も２０ｍｍ未満の穴を開口すれば挿通できる。そして、外径が細く且つ曲げによる断熱材（２）の損傷がなく、しかも、断熱材（２）の表面がラッピングテープ（３）で保護されているいため、床下などにおいて、例えばチューブ（１）の内径が７ｍｍの場合でも約６ｃｍの曲げ半径で敷設することが出来る。

本発明に係る断熱チューブとして、２本の合成樹脂製のチューブ（１）が断熱材（２）で被覆され且つその外周を更にラッピングテープ（３）によって被覆された断熱チューブを製作し、その断熱性能を確認した。チューブ（１）としては、外径１３ｍｍ、内径１０ｍｍの架橋ポリエチレン製のチューブを使用した。断熱材（２）は、目付量４０ｇ／ｍ^２のＰＥＴ製の不織布によって構成した。ラッピングテープ（３）としては、アルミニウム蒸着ＰＥＴフィルムから成る厚さ２３μｍのテープを使用した。

断熱性能においては、ＢＬＴ法（「暖・冷房システム／搬送部材（配管）性能試験方法」；ＢＬＴＨＳ／Ｂ−ｃ−１０１）に準拠した試験により放熱係数を求めた。上記の試験方法は次の通りである。

すなわち、恒温槽と熱交換器（冷却水によってコイル中の流体を冷却する装置）とを長さ１０ｍの上記の断熱チューブで連結し、その一方の供給側チューブ（１）を通じて恒温槽から熱交換器へ常時一定の流量（Ｗ_０）（２ｋｇ／ｍｉｎ）で温水を供給すると共に、熱交換器によって冷却された温水を断熱チューブの他方の返流側チューブ（１）を通じて恒温槽へ戻す。その際、供給側チューブ（１）の基端（恒温槽側の端部）における水温（ｔ_１）が常時８０℃となる様に、また、返流側チューブ（１）の基端（熱交換器側の端部）における水温（ｔ_３）が常時６０℃となる様に、恒温槽および熱交換器を調節する。次いで、上記の水温（ｔ_１）及び（ｔ_３）を監視、測定すると共に、供給側チューブ（１）の先端における水温（ｔ_２）、および、返流側チューブ（１）の先端における水温（ｔ_４）を測定する。また、試験に際しては、室温を略一定に保持したうえ、試験設備の３個所の室温（ｔ_ｒ１）、（ｔ_ｒ２）及び（ｔ_ｒ３）を測定する。そして、水温および室温の実測よって得られたデータから、以下の式に基づいて放熱係数（Ｋ_０）を算出する。

上記の試験の結果、本願発明に係る断熱チューブの放熱係数（Ｋ_０）は０．３８Ｗ／ｍ・ｋであった。これに対し、比較例として、断熱材（２）の無いチューブ（２本のチューブ（１）を揃えてラッピングテープ（３）で被覆したチューブ）を製作し、上記と同様の条件で試験を行ったところ、その放熱係数（Ｋ_０）は０．４６Ｗ／ｍ・ｋであった。また、本願発明の上記の断熱チューブは、内部の２本のチューブ（１）が同一半径となる様に揃った状態に半径８ｃｍまで湾曲させても断熱材（２）及びラッピングテープ（３）に異常は見られなかった。

本発明に係る断熱チューブの一構造例を部分的に破断して示す斜視図である。

符号の説明

１：チューブ
２：断熱材
３：ラッピングテープ

Claims

可撓性を有する合成樹脂製のチューブと、当該チューブの外周を被覆する断熱材とを備えた断熱チューブであって、前記断熱材が合成樹脂製の織布または不織布から成り、かつ、前記断熱材が更にラッピングテープによって被覆されていることを特徴とする断熱チューブ。
断熱材が合成樹脂製の不織布から成る請求項１に記載の断熱チューブ。
断熱材の厚さが０．１〜３ｍｍである請求項２に記載の断熱チューブ。
断熱材の目付量が１〜５００ｇ／ｍ^２である請求項２又は３に記載の断熱チューブ。
外套管に収容されている請求項１〜４の何れかに記載の断熱チューブ。