JP4601475B2

JP4601475B2 - 放熱マットおよび放熱マットの組み立て方法

Info

Publication number: JP4601475B2
Application number: JP2005098788A
Authority: JP
Inventors: 正俊浅川
Original assignee: 株式会社ガスター
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2025-03-30
Also published as: JP2006275472A

Description

本発明は床面の暖房や冷房を行う放熱マットおよび放熱マットの組み立て方法に関するものである。

近年、住生活の快適環境を図る観点から、建物（家屋）の床面暖房が広く普及されている。フローリング等の床暖房を行う装置として、温水式の放熱マット（暖房マット）がある（例えば、特許文献１参照。）。

図９には本出願人が開発している放熱マットの一例が熱源器と共に示されている。同図に示すように、放熱マット（暖房マット）１１は、板状のマット本体１２を有しており、マット本体１２は、四角形状をした発泡スチロール等により形成されている。マット本体１２の互いに対向する辺側からマット本体１２の長手方向（対向辺の辺長方向）に間隔を介して、互い違いに相手側の辺方向に伸張するスリットが複数形成され、その各スリットに骨材としての小根太１３と小小根太１５が収容配置されている。小根太１３や小小根太１５は、通常、横断面が四角形状を呈した木材の棒状の角材が使用されるが、合成樹脂であってもよい。

マット本体１２の上面側には、放熱用（暖房用）の熱媒体である温水を通すパイプ（熱媒体流通パイプ）６が、小根太１３を迂回する形態で１本以上（図９に示す例では２本）引き回し配設されている。なお、通常は、マット本体１２の表面にパイプ６を配線するための溝が形成され、その溝にパイプ６が収容されて配線敷設されている。

また、マット本体１２の上面には前記パイプ６と根太（小根太１３および小小根太１５）とを覆うように、シート状の放熱部材であるアルミ箔（同図には図示せず）が接着形成されている。前記マット本体１２の端部側にはパイプ６と外部配管１８とを連通接続するヘッダー１が設けられており、ヘッダー１には外部配管１８を介して熱源器２０が接続されている。

熱源器２０は給水される水を加熱して温水（湯）を作り出す給湯機能を備えた熱源器であり、熱源器２０で作り出された温水は外部配管１８の往管１８ａを通してヘッダー１に供給される。ヘッダー１は熱源器２０から供給される温水を放熱マット１１に導くと共に、放熱マット１１から戻ってくる温水（湯温が低下した温水）を、外部配管１８の戻り管１８ｂを通して、再加熱のために熱源器２０へ戻す役割を担う。

上記のような放熱マットの大きさは様々であるが、例えばリビングや台所等、放熱マット１１を配設する部屋の床面積のうち、できるだけ広い面積を占める領域を暖房できるように、例えば縦横の長さが３m程度といった大型のマットの需要が特に高い。

特開平６―４０７１８号公報

ところで、例えばマンション等の集合住宅の建設時等には、大型の部材を搬送できる工事用のエレベーターを設けて工事に必要な部材の搬送を行うものであり、上記のような放熱マット１１の配設施工に関しても、工事用のエレベーターを用いて大型のマットを搬送することが行われる。なお、放熱マット１１は、例えば図１０に示すように、根太（小根太１３および小小根太１５）の配列方向（横方向）に丸めて搬送される。

しかしながら、工事後の竣工検査の時には、工事用のエレベーターは外されてしまうので、竣工検査の際に不適箇所が見つかっても、配設施工場所から外したり、新たに運び入れる放熱マット１１を工事用のエレベーターを用いて運ぶことはできない。また、一般的な人移動用のエレベーターでは、縦方向の長さが３ｍ程度の大型のマットの搬送はできないので、狭い螺旋階段等を用いて放熱マット１１の搬送を行わなければならなくなり、放熱マット１１の搬送が非常に困難であるといった問題があった。

また、リフォーム等の際に放熱マット１１を新たに取り付けようとする場合も、上記と同様に、狭い螺旋階段等を用いて放熱マット１１の搬送を行わなければならないので、その搬送が非常に困難であるといった問題があった。

さらに、大型のマットは、パイプ６を流れる温水の圧力損失が大きくなる傾向にあり、この圧力損失に起因して、放熱マット１１の温度ムラが生じることから、利用者が不快な思いをするといった問題も起こりえるため、大型のマットであっても、上記搬送等を含む組み立て作業性と敷設後の利用の快適性とが高い放熱マットの開発が望まれていた。

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、搬送等を含む組み立て作業性と敷設後の利用の快適性とが高い放熱マットとその放熱マットの組み立て方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、次の構成をもって上記課題を解決する手段と成している。すなわち、第１の発明の放熱マットは、複数の板状の小マットを配列接続して形成された放熱マットであり、前記各小マットは放熱用の熱媒体を通すパイプが配設されたパイプ付きの小マットと成すと共に、前記複数の小マットのうちの１つは前記パイプを外部配管に連通接続するヘッダーを有するヘッダー付き小マットと成しており、それぞれの小マットの接続端側には前記パイプの開口端が配置され、隣接する小マットの接続端で前記パイプの開口端同士が接続の手段を介して接続されており、前記ヘッダー付き小マットに配設されたパイプの内径よりも他の小マットに配設されたパイプの内径を大きく形成することにより前記パイプを流れる熱媒体の圧力損失が低減されている構成をもって課題を解決する手段としている。

また、第２の発明の放熱マットは、上記第１の発明の構成に加え、前記ヘッダー付き小マットに配設されたパイプの内径を５ｍｍとし、それ以外の小マットに配設されたパイプの内径を６ｍｍとした構成をもって課題を解決する手段としている。

さらに、第３の発明の放熱マットは、上記第１または第２の発明の構成に加え、前記小マットは複数設けられて、大きさと形状とパイプの配設形態の１つ以上が互いに異なる２種類以上の小マットを有している構成をもって課題を解決する手段としている。

さらに、第４の発明の放熱マットは、上記第３の発明の構成に加え、前記放熱マットの外形は内側に小マットが配設されていない領域を有する中空き形状を有している構成をもって課題を解決する手段としている。

さらに、第５の発明の放熱マットの組み立て方法は、上記第１乃至第４のいずれか一つの発明の放熱マットの組み立て方法であって、複数の小マットを配列させた組み立て形状が放熱マットの敷設領域の形状に合うように大きさと形状とパイプの配設形態の１つ以上が互いに異なる２種類以上の小マットを用意し、これら複数の小マットを放熱マットの配設施工場所に搬送した後、前記複数の小マットを前記組み立て形状となるように前記放熱マットの配設施工場所にて配列接続する構成をもって課題を解決する手段としている。

本発明の放熱マットによれば、マット本体は複数の板状の小マットを配列接続して形成され、該複数の小マットのうちの１つは前記パイプを外部配管に連通接続するヘッダーを有するヘッダー付き小マットと成しており、該ヘッダー付き小マットに配設されたパイプの内径よりも他の小マットに配設されたパイプの内径を大きく形成することにより前記パイプを流れる熱媒体の圧力損失を低減するので、たとえ大型のマットであっても、パイプを流れる熱媒体の圧力損失を低減でき、この圧力損失に起因しての放熱マットの温度ムラを抑制できる。したがって、本発明の放熱マットは、利用者が快適に利用できる。

また、本発明の放熱マットは、前記のように、複数の小マットを配列接続してマット本体を形成するので、搬送等を含む組み立て作業性の良好な放熱マットを実現できる。

また、本発明の放熱マットにおいて、ヘッダー付き小マットに配設されたパイプの内径を５ｍｍとし、それ以外の小マットに配設されたパイプの内径を６ｍｍとした構成によれば、このように各小マットに配設されるパイプの内径を形成することにより、上記圧力損失に起因しての放熱マットの温度ムラを的確に抑制できる。

さらに、本発明の放熱マットにおいて、小マットは複数設けられて、大きさと形状とパイプの配設形態の１つ以上が互いに異なる２種類以上の小マットを有している構成によれば、２種類以上の小マットの組み合わせによって、いろいろな大きさ、形状、パイプの配列形態のマット本体を形成することができ、放熱マットのバリエーションを多くすることができる。

さらに、本発明の放熱マットにおいて、放熱マットの外形は内側に小マットが配設されていない領域を有する中空き形状を有している構成によれば、部屋の内側に、放熱マットよる暖房や冷房を必要としない領域を有する部屋（例えば掘り炬燵の設置構成を有する部屋）等への最適な適用ができる。

さらに、本発明の放熱マットの組み立て方法によれば、複数の小マットを配列させた組み立て形状が放熱マットの敷設領域の形状に合うように大きさと形状とパイプの配設形態の１つ以上が互いに異なる２種類以上の小マットを用意し、これら複数の小マットを放熱マットの配設施工場所に搬送した後、前記複数の小マットを前記組み立て形状となるように前記放熱マットの配設施工場所にて配列接続するので、放熱マットの搬送と組み立ての作業性を良好にできる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、以下の実施の形態の説明において、既に説明した図９の構成部分と同一部分には同一符号を付して重複説明は省略又は簡易化する。

図１は、本発明の放熱マットの一実施形態例を示す説明図である。本実施形態例の放熱マット１１は、従来例と同様に、板状のマット本体１２を有しているが、本実施形態例において、マット本体１２は複数（ここでは９枚）の板状の小マット２を配列接続して形成されている。なお、図１は、小マット２の配列構成を分かりやすく示すために、隣り合う小マット２の境界部を太線により示しているが、実際には、隣り合う小マット２の境界領域は、その表面や裏面に段差等がない状態で接続されている。

また、図２には、本実施形態例の放熱マット１１のマット本体１２を、それぞれの小マット２に分解した状態で示しており、これらの図１、図２に示すように、それぞれの小マット２には放熱用の熱媒体を通すパイプ６が配設されると共に、複数の小マット２のうちの１つは前記パイプ６を外部配管に連通接続するヘッダー１を有するヘッダー付き小マット２ａと成している。

ヘッダー付き小マット２ａには８本のパイプ６ａが、ヘッダー１を介して４本ずつ配列され、その他の小マット２ｂにはパイプ６ｂが４本ずつ配列されている。それぞれの小マット２の接続端側には前記パイプ６（６ａ，６ｂ）の開口端が配置され、隣接する小マット２の接続端で前記パイプ６の開口端同士が接続されている。なお、図中、符号９が小マット２同士の接続部と成している。

本実施形態例では、大きさと形状とパイプ６の配設形態の１つ以上が互いに異なる２種類以上（ここでは、８種類）の小マット２を有しており、これらの小マット２の組み合わせによって、放熱マット１１は、マット本体１２の一端側が階段状に形成されている。

本実施形態例において、放熱マット１１の横方向の長さ（幅）は約２９９０ｍｍ、縦方向の長さＬ_１は約２６４０ｍｍ、Ｌ_２は約２３４０ｍｍ、Ｌ_３は約１７７０ｍｍである。また、放熱マット１１の面積は、約６．６４ｍ^２である。

また、図３（ａ）には、本実施形態例に適用されているヘッダー付き小マット２ａの拡大図が示されており、本実施形態例では、このヘッダー付き小マット２ａに配設されたパイプ６ａの内径を５ｍｍとし、他の小マット２ｂに配設されたパイプ６ｂの内径を６ｍｍと大きく形成することにより、前記パイプ６を流れる温水の圧力損失が低減されている。

本実施形態例の放熱マット１１は以上のように構成されており、この放熱マット１１を組み立てる際は、複数の小マット２を配列させた組み立て形状がマット本体１２の敷設領域の形状に合うように、図２に示したような、大きさと形状とパイプの配設形態の１つ以上が互いに異なる２種類以上の小マット２を用意する。そして、これら複数の小マット２を放熱マットの配設施工場所に搬送した後、前記小マット２を前記組み立て形状となるように前記放熱マット１１の配設施工場所（例えば、一戸建てやマンション、オフィスビル等の様々な施工場所）にて配列接続する。

この接続の方法は特に限定されるものではないが、例えばそれぞれの小マット２の接続部９は肉薄に形成されているので、この接続部９の上側に、隣り合う小マット２の対応する接続端を重ね、接続するそれぞれの小マット２を所定の位置にビス等で固定すると共に、パイプ６の開口端同士を継ぎ手管等の適宜の手段を介して接続する。その後、放熱部材であるアルミ箔を上から接着する。

また、大小別々のマットを同時に使用した場合、それぞれのマットの圧損は大きいマットの方が大きいため、大きいマットには熱媒体の流量が少なく、小さいマットに多く流れる。放熱の方面から考えると大きいマットの方が放熱量が多いため、熱媒体の流量はなるべく多い方がよく、小さいマットは少量の流量で十分である。よって小さいマットにはある程度の圧損を持たせ、それよりも大きくなるマットはなるべく圧損が大きくならないようにする必要がある。

ところで、本発明者は、現在、特に需要が大きい大型の暖房用の放熱マットを始めとする様々な放熱マットの搬送性や組み立て作業性の向上と、パイプ６を流れる熱媒体（一般には温水）の圧力損失による温度ムラの抑制とを検討し、その結果に基づいて、本実施形態例の放熱マット１１のような、本発明の放熱マットを提案することにしたものである。

本発明者は、第１に、搬送性や組み立て作業性を向上するための手段として、複数の小マット２を配列してマット本体１２を形成することが有効だと判断し、大きい大型のマットを含む様々な（特に需要が大きいものを中心とする）放熱マット１１を形成するために必要な複数種類の小マット２の形成パターン（大きさ、形状、パイプ６の配列形態等）を様々に検討し、決定した。

また、第２に、パイプ６を流れる温水の圧力損失の抑制を図るために、様々な大きさの放熱マット１１について、放熱マット１１の面積とパイプ６を流れる温水の圧力損失との関係を、本実施形態例と同様に複数の小マット２を組み合わせてマット本体１２を形成して、ヘッダー付き小マット２ａに配設されたパイプ６ａの内径よりも他の小マット２ｂに配設されたパイプ６ｂの内径を大きく形成した放熱マット１１について、シミュレーションにより求めた。

このシミュレーションは、従来構成の放熱マット１１と比較して行っており、その結果、図４の◆に示すように、全てのパイプ６の径を同じ（この場合、５ｍｍ）にして形成した従来構成のマット場合に比べ、図４の○および特性線ａに示すように、ヘッダー付き小マット２ａに配設されたパイプ６ａの内径（この場合、５ｍｍ）よりも、他の小マット２ｂに配設されたパイプ６ｂの内径（この場合、６ｍｍ）を大きく形成する方が、小さいマットは、ある程度圧損があり、それよりも大きなサイズになっても圧損の増加が少なく、かつ、従来のマットよりも圧損を低減できることを本発明者は見出した。

本実施形態例は、上記本発明者の検討に基づいて形成したものであり、ヘッダー付き小マット２ａに配設されたパイプ６ａの内径よりも他の小マット２ｂに配設されたパイプ６ｂの内径を大きく形成することにより、パイプ６を流れる温水の圧力損失を低減でき、それにより、この圧力損失に起因しての放熱マットの温度ムラを抑制できるので、利用者が快適に利用できる放熱マット１１を実現できる。

また、本実施形態例の放熱マット１１は、複数の小マット２を配列接続してマット本体１２を形成するので、搬送等を含む組み立て作業性の良好な放熱マットを実現できる。

なお、本発明は上記実施形態例に限定されるものでなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば本発明に係る放熱マット１１を形成する小マット２のうち、ヘッダー付き小マット２の別の例が図３（ｂ）に示されており、ヘッダー１が配列されていない小マット２ｂの例が図５、図６にそれぞれ示されている。なお、図中Ａは、約２４５ｍｍであり、上記実施形態例および、図３、図５、図６の各例において、接続部９は、いずれも同じ大きさに形成されている。

本発明の放熱マットは、図５、図６に示す小マット２ｂや、図２、図３（ａ）に示した小マット２ａを組み合わせることにより、例えば現在需要が高い大きさのマット、つまり、縦方向の長さ（幅）が約８６０ｍｍ〜約２９９０ｍｍ、横方向の長さが約１１６７ｍｍ〜約３２８８ｍｍといった範囲のマットを始めとし、様々なタイプの放熱マットを容易に、かつ、的確に形成できる。

また、いずれの場合も、複数の小マット２を配列接続してマット本体１２を形成することにより、搬送等を含む組み立て作業性を良好にでき、かつ、ヘッダー付き小マット２ａに配設されたパイプ６ａの内径よりも他の小マット２ｂに配設されたパイプ６ｂの内径を大きく形成することにより、放熱マットの温度ムラを抑制して、利用者が快適に利用できる放熱マット１１を実現できる。

また、図７（ａ）に示すように、放熱マット１１の外形は、内側に小マット２が配設されていない領域を有する中空き形状を有しているものとすることもできる。この場合、例えば掘り炬燵の設置構成を有する部屋等への最適な適用ができる。なお、図７（ａ）に示す例は、図３（ｂ）、図５（ｄ）、図２（ｄ）、図６（ｅ）、図５（ｅ）、図６（ｂ）、図６（ｇ）にそれぞれ示す小マット２を１枚ずつと、図２（ｉ）または図２（ｅ）に示す小マット２（図２（ｉ）と（ｅ）は同じマットの配列向きを変えたもの）を２枚組み合わせることにより形成される。

もちろん、本発明において、放熱マット１１の外形は、図７（ｂ）に示すような、長方形状のマットや正方形状のマットとしてもよいし、図８に示すように、横方向の幅Ｗが７ｍ近くあって、縦方向の長さ（約１．２ｍ）に比べて非常に長い形状としてもよいし、様々に設定できるものである。

なお、図７（ｂ）に示す例は、図３（ｂ）、図６（ｆ）、図５（ｆ）にそれぞれ示す小マット２を１枚ずつと、図２（ｄ）、図５（ｈ）、図２（ｅ）または図２（ｉ）に示す小マット２を、それぞれ２枚ずつ組み合わせることにより形成される。図８に示す例は、図３（ｂ）に示すマット１枚と、図２（ｇ）に示すマット３枚、図５（ｄ）、図２（ｅ）または図２（ｉ）に示す小マット２を、それぞれ２枚ずつ組み合わせることにより形成される。

さらに、上記実施形態例では、ヘッダー付き小マット２ａのパイプ６ａの内径を５ｍｍとし、その他の小マット２ｂのパイプ６ｂの内径を６ｍｍとしたが、パイプ６ａ，６ｂの大きさは特に限定されるものでなく、適宜設定されるものであり、ヘッダー付き小マット２ａに配設されたパイプ６ａの内径よりも他の小マット６ｂに配設されたパイプ６ｂの内径を適宜の大きさだけ大きく形成することによりパイプ６を流れる熱媒体の圧力損失を低減し、放熱マット１１の温度ムラを小さくできる。

さらに、上記実施形態例では、骨材の小根太１３を棒状の角材形態にしてマット本体１２の面内に互い違いに設けたが、小根太１３の配設形態はこれとは異なる形態で配置してもよく、また、骨材は小根太１３のような棒状の角材を寝せた姿勢で配置するのではなく、短柱状の骨材を立設状にマット本体１２の領域に間隔を介して複数配置したものでもよい。さらに、マット本体１２の形状も実施形態例では四角形としたが、四角形以外の多角形状であってもよく、仕様に応じた様々な形状にすることができる。

さらに、上記実施形態例においては、放熱マット１１の上面全面に放熱材（アルミニウム箔等の伝熱シート）が張られていたが、放熱材を放熱マット１１の上面の一部位に張ったものでもよく、極端な例では放熱材を設けない場合も有り得る。

さらに、上記実施形態例において、放熱マット１１に供給する温水の熱源器２０はガスや石油を燃料とする給湯機能を備えた温水循環式熱源器を念頭において説明したが、熱源器２０は温水循環式の電気温水器であってもよく、発電装置等の廃熱を利用して温水を作り出す、コジェネレーション温水循環式熱源器であってもよい。

さらに、上記実施形態例では、パイプ６に温水を通して暖房を行う用途を例にして説明したが、パイプ６に室温よりは低温の冷水（加熱されていない水）を通すことにより、冷房の用途に使用することができる。

本発明に係る放熱マットの一実施形態例を模式的に示す説明図である。上記実施形態例の放熱マットのマット本体を分解状態で示す説明図である。本発明の放熱マットに適用されるヘッダー付き小マットの例を示す説明図である。本発明者の検討した放熱マットのパイプ管径とパイプに流れる温水圧力損失との関係を示すグラフである。本発明の放熱マットに適用されるヘッダー無しの小マットの例を示す説明図である。本発明の放熱マットに適用されるヘッダー無しの小マットの別の例を示す説明図である。本発明の放熱マットの他の実施形態例を示す説明図である。本発明の放熱マットのさらに他の実施形態例を示す説明図である。従来の放熱マットを示す説明図である。従来の放熱マットの搬送形態例を示す説明図である。

符号の説明

１ヘッダー
２，２ａ，２ｂ小マット
６，６ａ，６ｂパイプ
９接続部
１１放熱マット
１２マット本体
１８外部配管

Claims

複数の板状の小マットを配列接続して形成された放熱マットであり、前記各小マットは放熱用の熱媒体を通すパイプが配設されたパイプ付きの小マットと成すと共に、前記複数の小マットのうちの１つは前記パイプを外部配管に連通接続するヘッダーを有するヘッダー付き小マットと成しており、それぞれの小マットの接続端側には前記パイプの開口端が配置され、隣接する小マットの接続端で前記パイプの開口端同士が接続の手段を介して接続されており、前記ヘッダー付き小マットに配設されたパイプの内径よりも他の小マットに配設されたパイプの内径を大きく形成することにより前記パイプを流れる熱媒体の圧力損失が低減されていることを特徴とする放熱マット。
ヘッダー付き小マットに配設されたパイプの内径を５ｍｍとし、それ以外の小マットに配設されたパイプの内径を６ｍｍとしたことを特徴とする請求項１記載の放熱マット。
小マットは複数設けられて、大きさと形状とパイプの配設形態の１つ以上が互いに異なる２種類以上の小マットを有していることを特徴とする請求項１または請求項２記載の放熱マット。
放熱マットの外形は内側に小マットが配設されていない領域を有する中空き形状を有していることを特徴とする請求項３記載の放熱マット。
請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の放熱マットの組み立て方法であって、複数の小マットを配列させた組み立て形状が放熱マットの敷設領域の形状に合うように大きさと形状とパイプの配設形態の１つ以上が互いに異なる２種類以上の小マットを用意し、これら複数の小マットを放熱マットの配設施工場所に搬送した後、前記複数の小マットを前記組み立て形状となるように前記放熱マットの配設施工場所にて配列接続することを特徴とする放熱マットの組み立て方法。