JP2010156532A - 床暖房用温水ホースの保持体、及びこれを用いた暖房床の構造 - Google Patents

Abstract

【課題】既存の建物にも新築の建物にも同一の工法で施工でき、かつ安価で短工期の温水床暖房の床構造を提供する。
【解決手段】床下地材の上に保温マットを敷き、前記保温マット上に第二の根太を固定し、前記第二の根太と同じ高さのホース保持体の上面に設けた溝内に温水ホースを嵌めて床の所要範囲に配策し、前記第二の根太上に床仕上げ材を張る。
ホース保持体はアルミを主成分とする断面形状が一定の長尺部品であり、上部平面のほぼ中央に長手方向に設けた溝と、前記溝内にホースをはめ込んで挟持する部分とを有し、ホースを挟持する部分はホースの水平方向両側からホースと円弧状に接し、接触部の上部からそれぞれ前記上部平面に連結し、前記円弧状の接触部の下部からそれぞれ底面に連結し、前記底面には接触熱伝達を低減するために凹部を形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、既存の建物にも新築の建物にも施行可能な暖房床の構造と、これに使用する温水ホースの保持体に関する。

温水床暖房の床構造に関しては、従来種々の方法が提案・実施されている。
例えば、特許文献１では配管溝及び短冊状架橋材の位置を予め記し、且つ床形状に合わせて作成した樹脂製基礎シートを床に敷きつめた後、前記配管溝を残しながら、短冊状架橋材を、前記樹脂製基礎シート上に接着し、前記配管溝には可とう性温水循環チューブを配設し、前記短冊状架橋材上面にはアルミ箔等の保護シートを接着する方法が提案されている。

特許文献２では、長尺放熱板部の下面長手方向に、断面Ｕ字状のホース保持部を長手方向に連続又は断続的に設けて、暖房畳に使用したり、高断熱高気密住宅の床暖房を施そうとする床面の裏面に、直接放熱板を釘着その他の手段で貼り付け、ホース保持部に温水管を嵌着する方法が提案されている。

しかし、特許文献１の方法は、現場での施工に重点が置かれるため、様々な床形状に対応できるという利点があるが、その工程は複雑であり、安価で短工期の工法とは言えない。
特許文献２の方法をフローリングに適用した場合、構造は単純であるが、現実的には床の裏面に放熱板を固定することは容易ではなく、ホースの設置やメンテナンスにも困難が予想される。

特開平６−１９３８９４号公報 特開平１１−１１８１６７号公報

本発明は、既存の建物にも新築の建物にも同一の工法で対応でき、かつ安価で短工期の温水床暖房の床構造を提供することにある。

第一の根太上に固定した床下地材の上に保温マットを敷き、前記保温マット上に第二の根太を固定し、前記第二の根太と同じ高さのホース保持体を床の所要範囲に固定し、前記ホース保持体の上面に設けた溝内に温水ホースを嵌めて配策し、前記第二の根太上に床仕上げ材を張ることによって床暖房構造を完成する。

前記ホース保持体はアルミを主成分とする金属からなる断面形状が一定の長尺部品であり、前記保温マットに接する底面と、該底面に平行な上部平面と、該上部平面のほぼ中央に長手方向に設けた溝と、前記溝内にホースをはめ込んで挟持する部分とを有し、前記ホース保持体の断面形状において前記ホースを挟持する部分はホースの水平方向両側からホースと円弧状に接し、前記円弧状の接触部の上部からそれぞれ前記上部平面に連結し、前記円弧状の接触部の下部からそれぞれ前記底面に連結し、前記底面には、前記保温マットとの接触熱伝達を低減するために凹部を形成した。

さらに温水ホースの外周最上面が前記ホース保持体の上部平面より僅かに高くなるようにして、ホース保持体の上に床仕上げ材を張った際にホース上面と床仕上げ材が必ず接するようにして上方向の熱伝達を増加させ、温水ホースの下面側にはホース保持体との間に空間を設けて下方への熱伝達を低減した。

ホース保持体と第二の根太間に、前記第二の根太の高さの３／４以下の厚さの断熱材を敷くことにより、空気の対流によって伝達される熱が上の床仕上げ材に多く伝わり、下の保温マットや床下地材には伝わりにくくした。

床構造の下から上に順を追って施工することによって完成する暖房床構造なので、作業が容易であり短期間で施工できる。

新築も改築も同じ工法で施工できるので、部品や作業方法を統一でき、安価でありながら安定した品質を提供できる。

ホースとして架橋ポリエチレン管を使用することにより、安価で耐久性が高く施工が容易であり、ホース保持体としてはアルミを主成分とした金属を押出成形した長尺部品を使うことにより製造コストを低く抑えることができる。

ホース保持体がホースを挟持する部分はホースの水平方向両側からホースと円弧状に面で接触して熱を吸収し、円弧状の接触部の上部からそれぞれ上部平面に伝わりこれに接している床仕上げ材に効率よく熱を伝達する。
またホースの上面をホース保持体の上面より高くすることにより、ホースの上面が直接床仕上げ材に接し、さらに効率よく熱が伝達する。

前記円弧状の接触部の下部からそれぞれホース保持体の底面に繋がっているが、前記底面には接触熱伝達を低減するために凹部が形成されており、さらにホース下面側とホース保持体の間に空間を設けることにより下方向、すなわち保温マットや床下地材に伝達する熱を少なくすることができる。

ホース保持体がホースと円弧状に接する部分の外側は、空気と接するようになっており、床下地材と床仕上げ材で囲まれた部分の空気を暖めて対流させることにより、ホース保持体と接していない部分の床仕上げ材を下面から暖める。
空気の対流を積極的に利用することにより、従来の床暖房構造で一般的に採用されていた床仕上げ材の下面全面に薄い伝熱板を張る必要が無くなり、施工が簡単でコスト低減になり、且つ伝熱板の垂れ下がりによる伝熱ムラが無くなるので長期にわたって安定した暖房性能を得ることができる。

さらにホース保持体と第二の根太間に、前記第二の根太の高さの３／４以下の厚さの断熱材を敷くことにより、空気の対流によって伝達される熱が上の床仕上げ材に多く伝わり、下の保温マットや床下地材には伝わりにくくなるので、熱の損失が少なくなる。同時に対流する空気の容積が少なくなるので、暖房開始から床が暖かくなるまでに要する時間（暖房の立ち上がり時間）を短縮することができる。

尚、前記断熱材の厚さをホース保持体側を薄く、第二の根太に近い部分を厚くすることにより断熱材の上面に勾配を付けると、冷たい空気が勾配に沿ってホース保持体側に流れるので、空気の対流が促進され更に暖房の立ち上がり時間を短縮することができる。

接触熱伝達に関しては、第二の根太とホース保持体の高さ方向の寸法をほぼ同じにし、双方をやや弾力性のある保温マット上に固定し、その上に床仕上げ材を張ることにより、ホース保持体の上面とホースの上面は必然的に床仕上げ材に接することになり、ホース及びホース保持体と床仕上げ材間の熱伝達のばらつきを小さくすることができる。

本発明による暖房床構造の斜視図 本発明によるホース保持体とホースの断面図（請求項１の実施例） 本発明によるホース保持体とホースの断面図（請求項２の実施例） 本発明による暖房床構造の断面図 ホース保持体と第二の根太間の空気の対流を示す説明図（断熱材上面が水平） ホース保持体と第二の根太間の空気の対流を示す説明図（断熱材上面が傾斜） 本発明による床暖房システムの配管図例（床仕上げ材を取付ける前の平面図） 本発明による床暖房システムの配管図例（上流側と下流側の温水ホースを近接させた例）

図１は本発明による暖房床構造を示す斜視図である。
第一の根太８の上に床下地材７を張り、床下地材７の上全面に保温マット６を敷き、保温マット６の上に第二の根太４を固定し、第二の根太４とほぼ同じ厚さのホース保持体２を前記第二の根太４とほぼ平行に並べて固定し、前記ホース保持体２の上面中央の溝内部に、温水を流すためのホース１を保持させる。

ホース保持体の上面に設けた溝の内部にホースを保持した状態の断面図を図２に示す。
ホース保持体２はアルミ押出成形に適した断面形状であり、ホース１をホース保持体２の上面２０の中央部に設けた溝状開口２３の中に押し込むと、挟持部２４によりホースを両側から挟んで保持する。
ホースの外周上面１１はホース保持体の上部平面２０より０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度高くなるように構成し（すなわち、Ｅ＝０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ）、ホース保持体２の上に床仕上げ材を張った際に、ホースの外周上面１１が押し下げられるようにして床仕上げ材の下面と接触するようになっている。

ホースを挟持する部分２４は、ホースの水平方向両側面で接触し、その断面形状はホースの外径に合致した円弧状であり、円弧状の接触部の上部２４ａからホース保持体の上部平面２０に連結している。
また、円弧状の接触部の下部２４ｂは、ホース保持体の底面２１に連結している。

ホース保持体２の断面形状は、ホース１の中心に対して左右対称であり、ホース保持体の左右連結部２５はホースの下方に位置する。
左右連結部２５は図２のようにホース下面と接しても良いが、より好ましくは、図３のようにホース下面とホース保持体の間に空間２６を設けた方が良い。
空間２６を設けることにより、ホース保持体のホースを保持する部分の寸法や、ホースの外形寸法がばらついてＥ≒０．５ｍｍに近づいても、ホースが床仕上げ材から押されたときに無理なくホースがホース保持体内に収まることができる。
さらに、空間２６を設けることによりホースの熱が下方に伝わりにくくなり、熱損失が少なくなる。

又、ホース保持体の底面側には、空間２２が設けられている。

上記のような構造にすることにより、ホース内の温水によって運ばれた熱量は、ホースの上方向には、ホース外周上面１１及びホース保持体上部平面２０と床仕上げ材の接触熱伝達により効率よく伝わるが、ホースの下側方向には、凹状空間２２やホースとホース保持体間の空間２６が存在するので熱伝達量が少なくなる。

又、ホースの左右方向は、ホース１と接している円弧状の接触部２４がホースの熱を上部平面２０へ伝えると同時に、床下地材７と床仕上げ材３の間に閉じこめられている空気を暖め、該空気が対流し、床仕上げ材を下から暖める。

ホース１は、例えばＪＩＳ−Ｋ６７６９で規格化された架橋ポリエチレン管外径１７ｍｍ、内径１２．８ｍｍ程度、これに対応するホース保持体の高さ２４ｍｍ程度が一般家屋や保育所用としては好ましく、更に広い体育館等の施設ではこれより太いホースを使用することが好ましい。これらのホース内径は、従来家庭用として提供されている床暖房ユニットに比べて十分に太いので、温水の圧力をさほど上げなくても、立ち上がりの早い（暖房開始から暖房効果が得られるまでの時間が短い）床暖房を実現することができる。
また架橋ポリエチレン管は連続した長尺状態で入手できるので、接続箇所を最小限にできるので水漏れの危険性が少なく、内面が平滑なので水あかが堆積しにくく、太めの内径を選定することにより、水あかが堆積してもその影響を小さくすることができる。
以上の特性により、地階だけでなく２階以上の床暖房にも安心して使用することができる。

図１に示したように、ホースの湾曲部１ａは必ずしもホース保持体２で覆う必要はない。
なぜならば、本発明はホースおよびホース保持体が床仕上げ材に接触して熱を伝達すると同時に、床仕上げ材の下に閉じこめられた空気を暖めて対流させることによって床仕上げ材を暖めることを意図しているからである。

但し、一般的にはあまり暖房が必要でなく、且つ、熱が外部に逃げやすい部屋の周辺部分の床下と、暖房が必要な部屋の中央部分の床下間の空気の流通を遮断するために、横桟５を設置した。
また、ホースが露出している１ａ部と保温マット６の間には厚さ７ｍｍ程度の枕材９ａを挟んで、ホース１ａが断熱マット６に直接触れず、床仕上げ材には接触するようにした。

図４は、本発明による暖房床構造の断面図である。
床下地材７の上に、保温マット６を敷き、この上に、厚さ方向の寸法がほぼ等しく作られた第二の根太４とホース保持体２を固定することにより、第二の根太４上に張られた床仕上げ材３の下面に、ホース保持体２の上面を密着させることができる。
尚、ホース保持体２を固定するための延出部２７には固定用のＶ溝２８が設けられており、この溝２８上に所定の間隔でビス３１を打ち込んで床下地材７に固定する。
保温マット６としては、厚さ３ｍｍ程度のポリプロピレンやポリエステルを主原料とした不織布カーペット（いわゆるニードルパンチカーペット）が、フラットなので施工が容易で保温性が良く、垂直荷重に対するへたりが少ないので適している。

ホース保持体２と第二の根太４の間には、保温マット６の上に断熱材９ｂを敷くのが好ましい。この場合、断熱材９ｂの上面高さの平均値はホース保持体の高さＨの３／４以下であることが望ましい。このことにより図５に示すように、床仕上げ材３の下に、空気が対流可能な空間ができ、矢印２９で示したように、ホース保持体近傍で暖められた空気が上昇して床仕上げ材３の下面を暖め、床仕上げ材に熱を奪われて冷えた空気は断熱材９ｂの上面に沿って矢印のように戻ることにより、対流熱伝達が促進され、かつ、床下に逃げる熱量を低減することができる。

さらに好ましくは、図６に示した断熱材９ｃのように、断熱材の上面が第二の根太４側からホース保持体２に向かって下がり勾配になっていると、冷えた空気の戻りがよりスムーズになって対流熱伝達が促進され、暖房の応答性が向上し、床仕上げ材の温度ムラも低減される。

図７は、一部屋分の床暖房構造を示した平面図であり、断熱材と床仕上げ材を設置する前の状態を示している。
ボイラー４０から出た温水は、床仕上げ材の下に巡らせたホース１を通ってボイラーに戻る。
ボイラーに戻ってきた温水の温度を温度計測部４１で測り、例えば２５℃になるようにボイラーの加熱量を調節する。
このときボイラー出口の温度は、外気温度や温水の流速によっても異なるが、通常は５０〜５５℃程度になる。
一般に暖房時の床仕上げ材の表面温度は約２０℃に保たれることが好ましい。この調節は、通常、温水の戻り温度の目標値を変えることにより行う。

図８は、他の配管レイアウトの例であり、上流側と下流側のホースを接近させて配置した例である。図７に比べて、部屋全体の床温度が均一化されるメリットがある。

尚、本発明は温水暖房を前提にして説明したが、熱媒体は必ずしも水だけに限らず、同様な特性を持つ流体であれば使用可能である。

１ ホース
１ａ ホースの湾曲部
２ ホース保持体
３ 床仕上げ材
４ 第二の根太
５ 横桟
６ 保温マット
７ 床下地材
８ 第一の根太
９ａ ホース下の枕材
９ｂ 上面が水平な断熱材
９ｃ 上面が傾斜した断熱材
１１ ホースの外周上面
１２ ホースの外周下面
２０ ホース保持体の上部平面
２１ ホース保持体の底面
２２ ホース保持体の底面側に設けた凹状空間
２３ ホース保持体上面に設けた溝状開口部
２４ ホースをホース保持体の溝内に挟持するための部分（円弧状の接触部）
２４ａ 円弧状接触部の上部
２４ｂ 円弧状接触部の下部
２５ ホース保持体の左右連結部
２５ａ ホースを下から支える突起
２６ ホースとホース保持体間の空間
２７ ホース保持体の固定用延出部
２８ Ｖ溝
２９ 空気の流れ方向を示す矢印
３０ ビス
３１ ビス
４０ ボイラ
４１ 温度計測部
４２ 保温材
４３ 温水の流れ方向を示す矢印
Ｅ ホース上面がホース保持体上面より出ている量
Ｈ ホース保持体の高さ（第二の根太の高さとほぼ同じ）
Ｔ 断熱材上面の平均高さ

Claims (4)

1. 床暖房用ホースの保持体であり、断面形状が一定の長尺部品で、底面と、該底面に平行な上部平面と、該上部平面のほぼ中央に長手方向に設けられた溝状開口と、該溝状開口内にホースをはめ込んで挟持する部分とを有し、前記断面形状において前記ホースを挟持する部分はホースの水平方向両側からホースと円弧状に接し、前記円弧状の接触部の上部からそれぞれ前記上部平面に連結し、前記円弧状の接触部の下部からそれぞれ前記底面に連結し、前記底面には、接触熱伝達を低減するために凹部が形成されていることを特徴とする床暖房用温水ホースの保持体。
2. 前記ホースの外周最上面が前記保持体の上部平面より僅かに高く、かつ前記ホースの下面の一部分と前記ホース保持体の間に空間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載した床暖房用温水ホースの保持体。
3. 第一の根太またはこれと同等の構造材上に敷き詰めて固定した板材（以下、床下地材と称す）と、該床下地材の上全面に敷設した保温マットと、該保温マット上に固定した第二の根太と、前記保温マットの上に設置され、かつ前記第二の根太の高さとほぼ等しい高さの請求項１又は請求項２に記載したホース保持体と、前記ホース保持体の溝状開口内に保持された温水を通すためのホースと、前記第二の根太上に敷き詰めて固定した床仕上げ材で構成されていることを特徴とする暖房床構造。
4. 請求項３に記載した暖房床構造において、前記ホース保持体は平行に固定された前記第二の根太の中間に前記第二の根太とほぼ平行に配置され、前記ホース保持体と前記第二の根太間に、平均厚さが前記第二の根太の高さの３／４以下である断熱材が敷かれていることを特徴とする暖房床構造。

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