JP5601864B2 - 床暖房構造 - Google Patents

Description

本発明は、温水パイプに温水を通湯することにより床表面を暖房するに好適な床暖房構造に関する。

従来から、床下地面の上に配設された温水パイプに温水を通湯することにより、床の暖房をおこなう温水式の床暖房構造は一般的に知られている。温水パイプは、施工の容易さから、パネル状の温水パイプユニットにして用いられることが多い。

例えば、図５ａおよび図５ｂ（図５ａのＢ−Ｂ線矢視断面図）に示す床暖房構造５が提案されている（例えば、特許文献１参照）。床暖房構造５は、温水パイプユニット５０と、温水パイプユニット５０に敷設される木質系の床材５８とを備えている。

温水パイプユニット５０は、床下地面Ｃに載置される金属製の金属シート５２を備えている。金属シート５２は平面視矩形状であり、その上に、複数列の直線状部５３ａとその両端側のＵターン部５３ｂとを有するパイプパターンに形成された長尺の樹脂製の温水パイプ５３がほぼ全面にわたって配置される。さらに、金属シート５２を覆うように、収容カバー５５が、温水パイプ５３を収容した状態で載置され、金属シート５２の全面に粘着剤を塗布し、金属シート５２と収容カバー５５とを粘着積層することにより、これら全体が一体化されている。

一体化された温水パイプユニット５０は床下地面Ｃに必要枚数だけ敷き詰められ、各温水パイプユニット５０とボイラなどの熱源５７との間に閉じた温水の循環流路を形成し、床暖房フロア用の温水循環システムが構築される。さらに、敷き詰めた温水パイプユニット群の上には木質系の床材５８が敷設されて、温水式の床暖房フロア５とされる。

なお、温水パイプユニット５０に敷設される床材５８の表面には、表面化粧材５８ａが接合されており、その裏面には、上方から収容カバー５５に収容された温水パイプ５３を覆うように、そのパターンに沿った凹溝５８ｂが形成されている。さらに、凹溝５８ｂの底面５８ｃと、収容カバー５５との間には、断熱空間５８ｓが形成されている。

一方、別の態様として、図６ａに示す床暖房構造６Ａは、温水パイプ６１を収容した収容溝６２ａと、収容溝６２ａの下方に断熱空間６２ｂとが形成された木質系基材６２を備えている。木質系基材６２の表面には、均熱層６３ａ、上部木質材６３ｂ、及び表面化粧材６３ｃが順次積層されている（例えば、特許文献２参照）。

また、図６ｂに示す床暖房構造６Ｂは、裏面材６４の上方に、温水パイプ６５を収容する収容溝６６ａが形成された木質系基材６６を備えている。木質系基材６６の表面には、均熱層６７ａ、上部木質材６７ｂ、及び表面化粧材６７ｃが順次積層されている。さらに、収容溝６６ａには、温水パイプ６５を配置した状態で、その下方に発泡樹脂材等のクッション材６８が配置されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００４−２４４９９２号公報 特開平９−１１９６５５号公報 特開平１１−３０４１６９号公報

しかしながら、図５に示す床暖房構造５の場合には、温水パイプ５３の熱は、一旦、その下方に配置された金属シート５２で均熱されてから、木質系床材５８を介して床表面５８ｄに伝達され、また、金属シート５２で均熱された熱の一部は、床下地面Ｃに奪われるので、熱効率が高いものであるとはいえなかった。特に、床の暖房を開始時に、床表面５８ｄの床温度が目標温度に到達するまでに時間がかかり、床表面における温度上昇の応答性が高いものであるとは言い難い。

このような点を鑑みると、図６ａ，ｂに示す床暖房構造６Ａ，６Ｂは、温水パイプの熱をその下方に逃げないように断熱し（床暖房構造６Ｂの場合はクッション材６８が断熱材として作用し）、さらに温水パイプの上方には、その熱を均熱する均熱層が形成されているので、上述した床暖房構造５に比べて、熱効率が良いものとも考えられる。

しかしながら、床暖房構造６Ａの場合、温水パイプ６１の側面が、収容溝６２ａの側面６２ｃに接触しているため、温水パイプ６１から放熱される熱の一部は、木質系基材６２の水平方向（側方）に逃げてしまう。そうすると、床暖房構造６Ｂの場合には、温水パイプ６５と収容溝６６ａの側面６６ｂは接触していないので、温水パイプ６５の熱は、床表面に効率良く伝えることができるようにみえる。

しかしながら、床暖房構造６Ｂの場合、床暖房の運転時に、温水パイプ６５に通湯される温水の熱により、温水パイプ６５が熱膨張し、長手方向Ｌに沿って延びる（図６ｃ参照）が、この際、長手方向の両側（Ｕターン部）において、温水パイプ６５は、木質系基材６６の収容溝６６ａの側面に接触する。さらに、この接触により長手方向Ｌの両側は拘束され、さらなる温水の温度上昇により延びようとした温水パイプ６５は、直線状部において屈曲し、これにより、図６ｃに示すように、温水パイプ６５は、直線状部における収容溝６６ａの側面６６ｂにおいても接触する。このような結果、床暖房構造６Ｂの場合であっても、結局のところ、温水パイプ６５の熱は、木質系基材６６の側方に逃げてしまうことがある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、温水パイプから放熱された熱を、温水パイプの下方及び側方に逃がすことなく、効率良くその上方にある床表面に温度ムラなく伝達することができる床暖房構造を提供することにある。

前記課題を解決すべく、発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、温水パイプから放熱される熱を、温水パイプの上方に配置された均熱層に効率良く伝達するためには、温水パイプが熱膨張した場合であっても、常時床材の凹溝の側面に、温水パイプが接触しない構造にすべきであると考えた。

ところで、出願人は、これまでに、床暖房構造に温水パイプを収容する収容カバーを設けることにより、温水パイプユニットと木質系床材とを分離する構造を開発しており、この分離型構造は、敷設面積に応じて床材を温水パイプユニットの上に配置することができるので、これまでの図６ａ，ｂに示す一体型構造に比べて、温水パイプの供給口、排出口を減らすことができた。

そこで、発明者らは、床暖房構造の分離構造を目的として用いる収容カバーに、単に温水パイプを収容するための溝を設けるのではなく、この収容溝を、温水パイプの直線状部分及びＵターン部分に拘わらず、常時床材の凹溝の側面に接触しないように温水パイプのルートを厳密に定めるパイプ案内溝とすることが重要であるとの新たな知見を得た。

本発明は、この新たな知見に基づくものであり、本発明に係る床暖房構造は、床下地面に載置される非金属製の基材シートと、該基材シートの上方に、所定のパイプパターンで配置された温水パイプと、該温水パイプを収容した状態で、前記基材シートを覆う収容カバーと、該収容カバーに収容された温水パイプを上方から覆う凹溝が裏面側に形成された木質系の床材と、を少なくとも備えた床暖房構造であって、前記床材には、前記凹溝の底面よりも表面側の均熱層が形成されており、前記収容カバーには、該収容カバーと前記床材の凹溝の側面とが接触しないように、前記温水パイプを案内するためのパイプ案内溝が形成されており、該パイプ案内溝には、前記温水パイプから前記床下地面に向かって放熱される熱を断熱するための断熱部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、パイプ案内溝における温水パイプの下方には、断熱部が設けられている。また、熱膨張時であっても温水パイプが収容カバーを介して木質系床材の凹溝の側面に接触しないように、すなわち、温水パイプの側方に常時、断熱空間が形成されるように、温水パイプがパイプ案内溝に案内される。これにより、温水パイプを流れる温水の熱は、確実に、その上方にある床材に伝達される。さらに、床材には、均熱層が形成されているので、伝達された熱は、均熱層で均熱される。このような結果、温水パイプから放熱された熱を、下方及び側方に逃がすことなく、効率良くその上方にある床表面に温度ムラなく伝達することができる。

温水パイプ、収容カバー、及び床材の接触状態は、温水パイプから放熱された熱が温水パイプの直上の床材の部分に効率良く伝達されるものであれば、特に限定されるものではないが、より好ましくは、前記温水パイプは、前記パイプ案内溝の底面に接触し、前記収容カバーは、前記床材の凹溝の底面に接触している。

本発明によれば、前記温水パイプは、前記パイプ案内溝の底面に接触し、前記収容カバーは、前記床材の凹溝の底面に接触しているため、温水パイプから放熱される熱は、パイプ案内溝の底面、床材の凹溝の底面を順次経由して、より短いルートで温水パイプの上方にある床材の部分に伝達される。

また、上述するパイプ案内溝に設けられた断熱部は、例えば、断熱材または断熱空間などを挙げることができ、温水パイプの下方において、温水パイプから床下地面に向かって放熱される熱を断熱することができるのであれば、特にその材質及び構造は限定されるものではない。

しかしながら、断熱部が断熱材である場合、該断熱材は、パイプ案内溝内において前記温水パイプと前記基材シートとの間に配置されることが好ましく、さらに、この断熱材は温水パイプの外周面の一部を覆うように配置されることがより好ましい。

本発明によれば、断熱部として、断熱材を基材シートと温水パイプとの間に配置するので、断熱材を温水パイプと基材シートの間に挟持することができる。さらに、断熱材が温水パイプの下方の外周面の一部を覆うように配置されるので、温水パイプから放熱される熱のうち下方に向かう熱をより確実に断熱し、温水パイプから上方への熱伝達を促進させることができる。

一方、断熱部が断熱空間である場合、該断熱空間は、パイプ案内溝内において前記温水パイプと、床下地面との間に形成されることが好ましく、さらに、この断熱空間は、前記パイプ案内溝の内部に向かって、前記基材シートを折り曲げることにより形成されていることがより好ましい。

本発明によれば、断熱空間が、パイプ案内溝内において温水パイプと床地面の間に形成されるので、温水パイプから放熱される熱のうち下方に向かう熱を断熱することができる。また、基材シートをパイプ案内溝の内部に向かって折り曲げて断熱空間を形成するので、基材シートの折り曲げ部分に温水パイプの自重を支持させながら、断熱空間を保持することができる。

本発明によれば、温水パイプから放熱された熱を、下方及び側方に逃がすことなく、効率良くその上方にある床表面に伝達することができる。

本発明に係る第一の実施形態の床暖房構造の一例を説明する図であり、図１ａは、床暖房構造の斜視図、図１ｂは、図１ａのＡ−Ａ線に沿う矢視断面図。 本発明に係る暖房床構造を構成する床材の積層構造を説明するための部分分解斜視図。 図１に示す床暖房構造の変形例を示した図であり、図１ｂに相当する断面図。 本発明に係る第二の実施形態の床暖房構造を示した図であり、図４ａは、図１ｂに相当する断面図、図４ｂは、図４ａの変形例を示した図であり、図４ｃは、図４ａの別の変形例を示した図。 従来の床暖房構造の一例を説明する図であり、図５ａは、床暖房構造の斜視図、図５ｂは、図５ａのＢ−Ｂ線に沿う矢視断面図。 従来の床暖房構造の別の態様を説明する図であり、図６ａは、温水パイプの下方に断熱空間を設けた従来例であり、図６ｂは、温水パイプの下方に断熱材を設けた従来例であり、図６ｃは、図６ｂのＣ−Ｃ線に沿う矢視断面図。

以下、２つの実施の形態に基づき本発明を説明する。図１は、本発明に係る第一の実施形態の床暖房構造の一例を説明する図であり、図１ａは、床暖房構造の斜視図、図１ｂは、図１ａのＡ−Ａ線に沿う矢視断面図であり、図２は、本発明に係る暖房床構造を構成する床材の積層構造を説明するための部分分解斜視図であり、図３は、図１に示す床暖房構造の変形例を示した図であり、図１ｂに相当する断面図である。

第一実施形態に係る床暖房構造１は、熱源７０に接続された温水パイプユニット１０と、温水パイプユニット１０に敷設される木質系の床材４０とを備えている。温水パイプユニット１０は、床下地面Ｃに載置される基材シート１２を備えている。基材シート１２は、和紙、クラフト紙、樹脂フィルム等の非金属製からなる。基材シート１２は平面視矩形状であり、基材シート１２の上方には、上述した従来例と同様に、複数列の直線状部１３ａとその両端側のＵターン部１３ｂとを有するパイプパターンに形成された架橋ポリエチレン等の樹脂製の温水パイプ１３が配置されている。

また、温水パイプ１３の上方には、温水パイプ１３を収容した状態で基材シート１２を覆う収容カバー１５が設けられている。収容カバー１５には、温水パイプ１３を案内するためのパイプ案内溝１５ａが形成されており、温水パイプ１３は、パイプ案内溝１５ａの底面１５ｂに接触している。

このような収容カバー１５は、ポリエチレン、ポリプロピレン等のような等の樹脂製のシート材を真空成形することにより得られ、パイプ案内溝１５ａは、収容カバー１５が後述する床材４０の裏面側に形成された凹溝４０ａの側面４０ｂに接触しないように形成されており、収容カバー１５のパイプ案内溝１５ａの壁部と床材４０の側面４０ｂとの間には、断熱空間が形成されている。さらに、収容カバー１５は、床材４０の凹溝４０ａの底面４０ｃに接触している。

さらに、パイプ案内溝１５ａには、温水パイプ１３から床下地面Ｃに向かって放熱される熱を断熱するための断熱部として、断熱材１８Ａが設けられている。具体的には、断熱材１８Ａは、温水パイプ１３と基材シート１２との間に配置されており、不織布材や発泡材などの材料からなる。

断熱材１８Ａが不織布材である場合、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等からなる合成繊維などの熱伝導性が低い材料からなることが好ましく、発泡材である場合、これらの樹脂材料に加え、さらにポリウレタン樹脂、ポリスチレン樹脂、又はポリフェノール樹脂等の合成樹脂、ＮＢＲ等の合成ゴム、または天然ゴムなどからなってもよい。

また、断熱材１８Ａは、温水パイプ１３の下側の外周面１３ｃを被覆するように配置されている。外周面１３ｃの被覆は、弾性を有する断熱材１８Ａを外周面１３ｃに倣うように変形させることにより成されてもよく、外周面１３ｃの形状に合わせた凹部が形成された断熱材１８Ａを配置することにより成されてもよい。

さらに、床材４０は、合板からなり、床材４０のうち凹溝４０ａの底面４０ｃよりも床材表面４０ｄ側の内部には、均熱層４１が形成されている。均熱層４１は、図２に示すように、厚さ数十μｍ程度のアルミニウムの箔またはシートからなる層であり、その表裏両面には、ドライラミネート法によって、薄葉紙４２、４２がそれぞれ貼着され、予め一体に積層した積層シート４４とされている。

ここでは、均熱層４１は、鉄、銅などの金属箔又は金属シートであってもよく、その両面に貼着される材料は薄葉紙の他にも、和紙、クラフト紙、樹脂含浸紙、紙間強化紙などの紙であってもよい。また、紙の他にも、不織布であってもよく、ポリエチレンなどの樹脂繊維やパルプ繊維などを素材とする不織布のような繊維質シートであってよい。

さらに積層シート４４の上下には、酢酸ビニル系樹脂、ラテックス系樹脂のような接着剤４５，４５を介して、上部側パネル基材４６の下面及び下部側パネル基材４７がそれぞれ貼着されている。上部側パネル基材４６には表面化粧材４８が積層されており、例えば、挽き板や突板のような銘木単板や化粧紙、又は、適宜模様を施した印刷層などが用いられる。このようにして、一体に積層された床材４０によれば、上部側パネル基材４６及び下部側パネル基材４７と均熱シート（均熱層）４１との接着強度が向上し、十分なパネル強度を有することができる。

以上のように構成された床暖房構造１は、パイプ案内溝１５ａにおける温水パイプ１３の下側の外周面１３ｃを被覆するように、断熱材１８Ａが配置されるので、温水パイプ１３から放熱される下方に向かう熱をより確実に断熱することができる。温水パイプ１３は、床暖房の運転時に拘らず床材４０の凹溝４０ａの側面４０ｂに接触しないように、収容カバー１５のパイプ案内溝１５ａに案内されているので、通湯時に温水パイプ１３が熱膨張した場合であっても、温水パイプ１３が直接的に床材４０の凹溝４０ａに接触することはない。このような結果、温水パイプ１３から放熱される熱は、パイプ案内溝１５ａの底面１５ｂ、床材４０の凹溝４０ａの底面４０ｃ、を順次経由して、最短のルートで温水パイプ１３の上方にある床材４０に伝達される。

さらに、床材４０には、均熱層４１が形成されているので、床材４０に伝達された熱は、均熱層４１で均熱される。このような結果、温度ムラなく温水パイプ１３から放熱された熱を、下方及び側方に逃がすことなく、その上方にある床表面４０ｄに効率良く伝達することができる。

また、図３に示すように、床暖房構造３の断熱材１８Ｂは、パイプ案内溝１５ａにおいて、温水パイプ１３と基材シート１２との間に断熱空間を形成するように成形された断面コの字状の成形体であってもよく、このような成形体は、温水パイプ１３の自重により、断熱空間を保持することができるのであれば、樹脂又は紙等、特にその材質は限定されるものではない。

図４は、本発明に係る第二の実施形態の床暖房構造を示した図であり、図４ａは、図１ｂに相当する断面図、図４ｂは、図４ａの変形例を示した図であり、図４ｃは、図４ａの別の変形例を示した図である。第二実施形態は、第一実施形態に比べ、断熱部の構造が相違する。したがって、その他の同一の機能を有する部材は、同じ符号を付して、以下の詳細の説明は省略する。

図４ａに示すように、本実施形態の床暖房構造４Ａの断熱部は、断熱空間１８Ｃである。断熱空間１８Ｃは、温水パイプ１３の下方の基材シート１２Ａと、床下地面Ｃとの間において、パイプ案内溝１５ａの開口から内部に向かって、基材シート１２Ａを台形状に折り曲げた折り曲げ部分１２ａにより形成されている。

このようにして、温水パイプ１３から放熱される熱が、基材シート１２Ａの折り曲げ部分１２ａを介して、収容カバー１５にも伝達されないように、折り曲げ部分１２ａがパイプ案内溝１５ａの側面１５ｃに接触しない状態で、温水パイプ１３の自重を支持している。なお、基材シート１２Ａとなるクラフト紙などの非金属シートを折り曲げは、真空成形などにより行うことができる。このようにして、第一実施形態と同様に、温水パイプ１３から放熱された熱を、温水パイプ１３の下方及び側方に逃がすことなく、効率良くその上方にある床表面に、温度ムラなく伝達することができる。

また、折り曲げ部分は、断熱空間を形成することができるのであれば、例えば、図４ｂに示すように矩形状の折り曲げ部分１２ｃにより断熱空間１８Ｄを形成してもよく、図４ｃに示すように、温水パイプ１３をパイプ案内溝１５ａの底面１５ｂに粘着剤により粘着させて、断熱空間１８Ｅを形成してもよい。

１Ａ，３，４Ａ〜４Ｃ：床暖房構造、１０：温水パイプユニット、１２，１２Ａ，１２Ｂ：基材シート、１３：温水パイプ、１３ｃ：温水パイプの下側外周面、１５：収容カバー、１５ａ：パイプ案内溝、１５ｂ：パイプ案内溝の底面、１５ｃ：パイプ案内溝の側面、１８Ａ，１８Ｂ：断熱材（断熱部）、１８Ｃ〜１８Ｅ：断熱空間、４０：床材、４０ａ：凹溝、４０ｂ：凹溝の側面、４０ｃ：凹溝の底面、４１：均熱層、４２：薄葉紙、４４：積層シート、４５：接着剤、４６：上部側パネル基材、４７：下部側パネル基材

Claims (1)

1. 床下地面に載置される非金属製の基材シートと、該基材シートの上方に、所定のパイプパターンで配置された温水パイプと、該温水パイプを収容した状態で前記基材シートを覆う収容カバーと、該収容カバーに収容された温水パイプを上方から覆う凹溝が裏面側に形成された木質系の床材と、を少なくとも備えた床暖房構造であって、
   前記床材には、前記凹溝の底面よりも表面側に均熱層が形成されており、
   前記収容カバーには、該収容カバーと前記床材の凹溝の側面とが接触しないように、前記温水パイプを案内するためのパイプ案内溝が形成されており、該パイプ案内溝には、前記温水パイプから前記床下地面に向かって放熱される熱を断熱するための断熱部が設けられており、
   前記温水パイプは、前記パイプ案内溝の底面に接触し、前記収容カバーは、前記床材の凹溝の底面に接触し、
   前記断熱部は、前記温水パイプと前記基材シートとを非接触状態とすることにより、前記温水パイプと前記基材シートとの間に形成された断熱空間であることを特徴とする床暖房構造。

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