JP3723188B2 - 暖房用マットにおける温水流通用チューブ構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、住宅の床などの暖房用マットに関し、より詳しくは、このマットの一部を構成して温水供給手段から供給される温水を流通可能とさせるチューブの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１１００６０号公報
【０００４】
住宅の床を暖房するための暖房用マットには、従来、上記特許文献１で示されたものがあり、これによれば、上記マットは、平坦に延びその表面に沿って成形された溝を有するマット基板と、上記溝に対しその径方向で圧入され内孔を温水が流通可能とされる樹脂製チューブとを備えている。
【０００５】
そして、上記マットを床に敷設し、上記チューブの一端部を温水供給手段に連通させ、この温水供給手段からの温水を上記チューブの内孔に流通させると、上記温水は床との間で熱交換させられてこの床が暖められ、床暖房が可能とされる。また、この熱交換により温度降下させられた温水は、上記チューブの他端部から上記温水供給手段に戻されて再び加熱され、上記チューブに再び流通させられる。
【０００６】
また、上記チューブには、従来、その径方向の内部側から外部側に向って順次重ね合わされる第１―第３チューブ部材を有する多重チューブ構造とされて、上記第１チューブ部材の内孔が上記チューブの内孔とされたものがある。
【０００７】
上記の場合、第１チューブ部材の内孔を温水が流通するため、この第１チューブ部材は他の第２、第３チューブ部材に比べ、温水のより高温の熱に晒される。そこで、上記第１チューブ部材は耐熱性に優れた架橋ポリエチレン製とされている。
【０００８】
また、仮に、上記チューブがその内外を空気が透過可能なものであるとすると、この透過により外部の空気がチューブの内孔に入り込んで、上記熱交換における熱伝達効率を低下させるおそれを生じる。しかも、上記チューブの内孔に入り込んだ空気中の酸素が温水に次々と溶解してこの酸素が上記温水供給手段の金属部分を酸化腐食させ、この温水供給手段に寿命上の問題点を生じさせるおそれもある。そこで、上記第３チューブ部材を空気の透過を阻止する性質に優れたポリビニルアルコール製としたものがある。
【０００９】
また、上記第２チューブ部材は、上記第１、第３チューブ部材を互いに接着させる接着性樹脂とされ、これにより、上記熱交換時の熱伝達効率が向上させられている。
【００１０】
また、上記特許文献１でも示されているように、マット基板の表面におけるチューブの配置の密度を高めるため、上記マット基板の表面に沿って小さい半径で屈曲するよう上記溝を成形し、この溝に沿うようチューブを屈曲させて、圧入させるようにしたものが、従来より提案されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したように、従来の技術におけるチューブの最外チューブ部材である第３チューブ部材はポリビニルアルコール製であるが、このポリビニルアルコールは上記架橋ポリエチレンに比べて硬度が高いため、上記した発泡ポリスチレン製のマット基板の溝に上記チューブを圧入したとき、互いに圧接する上記溝の内側面と、上記チューブの第３チューブ部材の外面との間の摩擦力は小さくなりがちである。このため、上記マット基板へのチューブの組み付け作業時において、上記溝にチューブを圧入したとき、その直後に、このチューブが上記溝から無意図的に離脱するおそれがあり、このため、上記組み付け作業では、上記溝からチューブが離脱しないように留意することが要求される分、この作業が煩雑になるおそれがある。
【００１２】
しかも、特に前記したように溝が小さい半径で屈曲させられていて、この屈曲部にチューブを圧入させようとして、このチューブを弾性的に屈曲させると、この屈曲によりチューブには大きい応力が生じがちとなる。このため、上記溝にチューブを圧入したとき、その直後に、このチューブはその大きい応力によって上記溝から無意図的に容易に離脱しがちとなり、よって、上記マット基板へのチューブの組み付け作業が更に煩雑になるおそれがある。
【００１３】
本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、暖房用マットが、表面に溝を有するマット基板と、上記溝に圧入されるチューブとを備えた場合に、上記マット基板に対するチューブの組み付け作業が容易にできるようにすることを課題とする。
【００１４】
また、上記課題に加え、チューブの寿命を向上させるようにすることを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の暖房用マットにおける温水流通用チューブ構造は、次の如くである。なお、この項において各用語に付記した符号は、本発明の技術的範囲を後述の「発明の実施の形態」の項の内容に限定解釈するものではない。
【００１６】
請求項１の発明は、平坦に延びその表面に沿って成形された溝２を有するマット基板３と、上記溝２に対しその径方向で圧入され内孔４を温水５が流通可能とされる樹脂製チューブ６とを備えた暖房用マットにおける温水流通用チューブ構造において、
【００１７】
上記チューブ６を、その径方向の内部側から外部側に向って順次重ね合わされる第１―第５チューブ部材９―１３を有する多重チューブ構造とし、上記第１チューブ部材９を架橋ポリエチレン製とし、第２、第４チューブ部材１０，１２を接着性樹脂とし、第３チューブ部材１１をポリビニルアルコール製とし、第５チューブ部材１３を架橋ポリエチレン、もしくはポリエチレン製としたものである。
【００１８】
請求項２の発明は、請求項１の発明に加えて、上記溝２を上記マット基板３の表面に沿って屈曲するよう成形したものである。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項１、もしくは２の発明に加えて、上記チューブ６を押し出し成形品とし、上記第１チューブ部材９の厚さＴ１よりも上記第５チューブ部材１３の厚さＴ５をより大きくしたものである。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１、もしくは２の発明に加えて、上記第１チューブ部材９の厚さＴ１を第５チューブ部材１３の厚さＴ５よりも大きくしたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。
【００２２】
図１―３において、符号１は、住宅床の暖房用マットであり、このマット１は、水平方向に向って平坦に延びその表面（上面）に沿って屈曲するよう成形された１本の溝２を有する発泡ポリスチレン製のマット基板３と、上記溝２に対しその径方向で圧入され内孔４を温水５が流通可能とされる樹脂製で多少の弾性を有するチューブ６とを備えている。
【００２３】
上記溝２は、その長手方向の各部断面が互いに同形同大のＵ字形状とされ、上記チューブ６は断面円形とされ、上記溝２にチューブ６が圧入されたとき、このチューブ６は弾性的に圧縮させられ、上記溝２の各内側面と、上記チューブ６の外面とが互いに圧接させられて、上記溝２の各内側面とチューブ６の外面との間には摩擦力が生じるようになっている。
【００２４】
上記マット１を床に敷設し、上記チューブ６の一端部を温水供給手段７の吐出部に連通させ、他端部を上記温水供給手段７の吸入部に連通させてこの温水供給手段７から吐出された温水５を上記チューブ６の内孔４に流通させると、上記温水５は床との間で熱交換させられてこの床が暖められる。また、この熱交換により温度降下させられた温水５は、上記チューブ６の他端部から上記温水供給手段７に戻されて加熱され、上記吐出側から吐出されて、上記チューブ６に再び流通させられる。
【００２５】
上記チューブ６は、その径方向の内部側から外部側に向って順次重ね合わされる第１―第５チューブ部材９―１３を有して多重チューブ構造とされている。上記第１、第５チューブ部材９，１３は耐熱性に優れた架橋ポリエチレン製とされ、第２、第４チューブ部材１０，１２は上記チューブ６の径方向で隣り合うチューブ部材同士を互いに面接触状に接着させるための無水フタル酸グラフトポリマー製などの接着性樹脂とされ、第３チューブ部材１１は空気の透過を阻止する性質に優れたポリビニルアルコール製とされ、これら各チューブ部材の機能は前記従来の技術にて説明の通りである。
【００２６】
また、上記チューブ６の径寸法は８―１０ｍｍである。また、上記第１チューブ部材９の厚さＴ１はほぼ０．３ｍｍで、融点は１３０―１３５℃である。また、第２チューブ部材１０と第４チューブ部材１２の厚さＴ１，Ｔ４は３０―８０μｍである。また、上記第３チューブ部材１１の厚さＴ３は５０―１５０μｍで、融点はほぼ１８３℃である。また、第５チューブ部材１３の厚さＴ５はほぼ０．６ｍｍであり、融点は１３０―１３５℃である。
【００２７】
ここで、上記マット基板３へのチューブ６の組み付け作業につき説明すると、まず、上記溝２の一端部側に上記チューブ６の一端部側をその径方向で圧入させる。次に、上記チューブ６をその上方からローラ形状の工具１６で押圧しながら、この工具１６を上記チューブ６の他端部側に向って転動させる（図２,３中矢印Ａ）。すると、上記チューブ６はその一端部側から他端部側に向って順次上記溝２内に圧入させられ、これにより、上記組み付け作業がなされる。
【００２８】
なお、上記組み付け作業は、ロボットにより自動駆動される工具１６を用いて行ってもよく、手作業により工具１６を用いて行ってもよい。
【００２９】
図４において、上記チューブ６を成形するための押出成形装置１９につき説明すると、この押出成形装置１９は、上記第１―第５チューブ部材９―１３に対応する熱可塑性の第１―第５樹脂材２１―２５をそれぞれ個別に加熱溶融させて押し出し可能とするスクリュー式押出機２６と、これら各押出機２６から押し出された第１―第５樹脂材２１―２５を通過させ、この通過の間に多重チューブ構造で上記チューブ６の前工程の中間成形品２７を成形可能とする金型２８と、この金型２８から押し出される上記中間成形品２７を、その押し出し方向と同じ方向（矢印Ｂ）に引張してこの中間成形品２７に引張応力を生じさせる引取機２９と、上記金型２８から引取機２９に至る間の中間成形品２７をその外部側から冷却固化させる冷却装置３０とを備えている。
【００３０】
上記冷却装置３０は、内部が負圧とされてこの内部に冷却水３１を溜めた水槽３２を備え、上記中間成形品２７は上記冷却水３１の水中を通るよう上記水槽３２を貫通することとされている。また、上記引取機２９は、上記金型２８からの中間成形品２７の押し出し速度に対する相対的な引き取り速度が可変とされており、この速度の調整により、上記中間成形品２７に生じる引張応力の値が定められ、これに伴い上記チューブ６の径寸法が定められる。
【００３１】
上記の場合、押出成形装置１９の金型２８から押し出された直後の中間成形品２７は２００±２０℃の温度範囲が最適とされている。これは、上記第１チューブ部材９の第５チューブ部材１３の材質である架橋ポリエチレンが上記温度範囲で酸化されにくく、しかも、良好な溶融状態が得られるためであり、また、第３チューブ部材１１のポリビニルアルコールの融点がほぼ１８３℃であって、良好な溶融状態が得られるためである。
【００３２】
上記構成によれば、チューブ６を、その径方向の内部側から外部側に向って順次重ね合わされる第１―第５チューブ部材９―１３を有する多重チューブ構造とし、上記第１チューブ部材９を架橋ポリエチレン製とし、第２、第４チューブ部材１０，１２を接着性樹脂とし、第３チューブ部材１１をポリビニルアルコール製とし、第５チューブ部材１３を架橋ポリエチレン、もしくはポリエチレン製としてある。
【００３３】
ここで、上記した最外チューブ部材である第５チューブ部材１３の材質は架橋ポリエチレンであって、この架橋ポリエチレンは、従来の技術における最外チューブ部材の材質でもある上記ポリビニルアルコールよりも硬度が低いものである。
【００３４】
このため、前記発泡ポリスチレン製のマット基板３の溝２に上記チューブ６を圧入したとき、互いに圧接する上記溝２の各内側面と、上記チューブ６の第５チューブ部材１３の外面との間の摩擦力は、より大きくなる。
【００３５】
よって、上記マット基板３へのチューブ６の組み付け作業時において、上記溝２にチューブ６を圧入したとき、その直後に、このチューブ６が上記溝２から無意図的に離脱するということが抑制され、その分、マット基板３に対するチューブ６の組み付け作業が、より容易にできることとなる。
【００３６】
なお、上記第５チューブ部材１３はポリエチレン製としてもよく、このようにすれば、この第５チューブ部材１３を架橋ポリエチレンにすることに比べてチューブ６が安価となる。
【００３７】
また、前記したように、溝２を上記マット基板３の表面に沿って屈曲するよう成形してある。
【００３８】
ここで、上記したように溝２が屈曲させられていて、この屈曲部にチューブ６を圧入させようとして、このチューブ６を弾性的に屈曲させると、この屈曲によりチューブ６には大きい応力が生じがちとなり、よって、この応力により、チューブ６が上記溝２から無意図的に容易に離脱しがちとなる。
【００３９】
しかし、上記したように、溝２の各内側面と、上記チューブ６の第５チューブ部材１３の外面との間の摩擦力は、より大きくされるため、上記マット基板３へのチューブ６の組み付け作業において、上記溝２の屈曲部にチューブ６を圧入することにより、このチューブ６に大きい応力が生じたとしても、こチューブ６が上記溝２から無意図的に容易に離脱するということは抑制され、その分、マット基板３に対するチューブ６の組み付け作業は、より容易にできることとなる。
【００４０】
また、前記したように、チューブ６を押し出し成形品とし、上記第１チューブ部材９の厚さＴ１よりも上記第５チューブ部材１３の厚さＴ５が約２倍となるよう、この第５チューブ部材１３の厚さＴ５をより大きくしてある。
【００４１】
このため、上記溝２にチューブ６を圧入したとき、上記第５チューブ部材１３の厚さＴ５をより大きくした分、上記溝２の各内側面との圧接による上記第５チューブ部材１３の厚さ方向での弾性変形量が大きくなって、上記溝２の各内側面と、上記第５チューブ部材１３の外面との間の摩擦力が、さらに大きくなる。
【００４２】
よって、上記マット基板３へのチューブ６の組み付け作業時において、上記溝２にチューブ６を圧入したとき、その直後に、このチューブ６が上記溝２から無意図的に離脱するということは、より確実に抑制され、その分、上記組み付け作業が、更に容易にできることとなる。
【００４３】
ここで、上記チューブ６が押し出し成形される場合で、押し出された直後の溶融状態の中間成形品２７が冷却装置３０によりその外部から冷却されて固化されるとき、この中間成形品２７の径方向での温度分布は外部側ほど低温度にされるが、この温度分布と、上記第３チューブ部材１１の融点（１８３℃）よりも上記第５チューブ部材１３の融点（１３０―１３５℃）の方が低いという融点についての温度勾配とが一致するため、上記第３チューブ部材１１と第５チューブ部材１３とが固化するときのタイミングが互いに、より一致する。しかも、上記したように、第１チューブ部材９の厚さＴ１よりも上記温水５の厚さＴ５を大きくしてあり、これを換言すれば、上記第１チューブ部材９の厚さＴ１は上記第５チューブ部材１３の厚さＴ５よりも小さくて、熱容量が小さいため、その分、上記第１チューブ部材９も上記第３チューブ部材１１の固化に追随して、より迅速に固化させられる。
【００４４】
よって、上記チューブ６を押し出し成形する場合に、このチューブ６の各チューブ部材９―１３の径寸法が高精度とされる。このため、上記マット基板３へのチューブ６の組み付け作業時において、上記溝２にチューブ６を圧入するとき、このチューブ６の寸法が高精度とされる分、上記圧入が容易にできると共に、上記溝２の各内側面と、チューブ６の外面との間に所望の摩擦力が確保されて、このチューブ６が溝２から無意図的に離脱するということが、更に確実に抑制され、この結果、上記組み付け作業が、更に容易にできることとなる。
【００４５】
また、前記したように、第３チューブ部材１１の厚さＴ３は、第１チューブ部材９と第５チューブ部材１３の各厚さＴ１，Ｔ５よりも小さくされているが、空気の透過を阻止する上で、必要最小限以上の寸法とされている。ここで、上記第３チューブ部材１１の材質のポリビニルアルコールは、架橋ポリエチレンやポリエチレンに比べて硬度が大きく、また、かなり高価である。
【００４６】
そこで、上記のように構成して、チューブ６の長手方向の各部に上記第１チューブ部材９と第５チューブ部材１３とにより所定の強度を確保させ、かつ、このチューブ６を屈曲し易くして、上記組み付け作業が容易にできるようにし、更に、このチューブ６を安価にさせている。
【００４７】
なお、以上は図示の例によるが、上記第１チューブ部材９の厚さＴ１を第５チューブ部材１３の厚さＴ５よりも大きくしてもよい。
【００４８】
このようにすれば、上記第１チューブ部材９は、その内孔４を温水５が流通して、より高温の熱に晒されるが、上記第１チューブ部材９の厚さＴ１が大きくされた分、耐熱性が向上し、もって、チューブ６の寿命の向上が達成される。
【００４９】
また、上記マット１は鉛直方向に延びていてもよく、傾斜していてもよい。また、上記溝２は直線的に延びたものを並設させてもよく、溝２の断面は、その上端開口の幅寸法が底部のそれよりも少し小さくされていてもよい。また、上記チューブ６の各部寸法は前記した各数値に限定されることはなく、上記第１チューブ部材９と第５チューブ部材１３の各厚さＴ１，Ｔ５は互いにほぼ同じであってもよい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明による効果は、次の如くである。
【００５１】
請求項１の発明は、平坦に延びその表面に沿って成形された溝を有するマット基板と、上記溝に対しその径方向で圧入され内孔を温水が流通可能とされる樹脂製チューブとを備えた暖房用マットにおける温水流通用チューブ構造において、
【００５２】
上記チューブを、その径方向の内部側から外部側に向って順次重ね合わされる第１―第５チューブ部材を有する多重チューブ構造とし、上記第１チューブ部材を架橋ポリエチレン製とし、第２、第４チューブ部材を接着性樹脂とし、第３チューブ部材をポリビニルアルコール製とし、第５チューブ部材を架橋ポリエチレン、もしくはポリエチレン製としてある。
【００５３】
ここで、上記した最外チューブ部材である第５チューブ部材の材質は架橋ポリエチレンであって、この架橋ポリエチレンは、従来の技術における最外チューブ部材の材質であるポリビニルアルコールよりも硬度が低いものである。
【００５４】
このため、上記マット基板の溝に上記チューブを圧入したとき、互いに圧接する上記溝の内側面と、上記チューブの第５チューブ部材の外面との間の摩擦力は、より大きくされる。
【００５５】
よって、上記マット基板へのチューブの組み付け作業時において、上記溝にチューブを圧入したとき、その直後に、このチューブが上記溝から無意図的に離脱するということが抑制され、その分、マット基板に対するチューブの組み付け作業が、より容易にできることとなる。
【００５６】
なお、上記第５チューブ部材はポリエチレン製としてもよく、このようにすれば、この第５チューブ部材を架橋ポリエチレンにすることに比べてチューブが安価となる。
【００５７】
請求項２の発明は、上記溝を上記マット基板の表面に沿って屈曲するよう成形してある。
【００５８】
ここで、上記したように溝が屈曲させられていて、この屈曲部にチューブを圧入させようとして、このチューブを弾性的に屈曲させると、この屈曲によりチューブには大きい応力が生じがちとなり、よって、この応力により、チューブが上記溝から無意図的に容易に離脱しがちとなる。
【００５９】
しかし、上記したように、溝の内側面と、上記チューブの第５チューブ部材の外面との間の摩擦力は、より大きくされるため、上記マット基板へのチューブの組み付け作業において、上記溝の屈曲部にチューブを圧入することにより、このチューブに大きい応力が生じたとしても、こチューブが上記溝から無意図的に容易に離脱するということは抑制され、その分、マット基板に対するチューブの組み付け作業は、より容易にできることとなる。
【００６０】
請求項３の発明は、上記チューブを押し出し成形品とし、上記第１チューブ部材の厚さよりも上記第５チューブ部材の厚さをより大きくしてある。
【００６１】
このため、上記溝にチューブを圧入したとき、上記第５チューブ部材の厚さをより大きくした分、上記溝の内側面との圧接による上記第５チューブ部材の厚さ方向での弾性変形量が大きくなって、上記溝の内側面と、上記第５チューブ部材の外面との間の摩擦力が、さらに大きくなる。
【００６２】
よって、上記マット基板へのチューブの組み付け作業時において、上記溝にチューブを圧入したとき、その直後に、このチューブが上記溝から無意図的に離脱するということは、より確実に抑制され、その分、上記組み付け作業が、更に容易にできることとなる。
【００６３】
ここで、上記チューブが押し出し成形される場合で、押し出された直後の溶融状態の中間成形品がその外部から冷却されて固化されるとき、この中間成形品の径方向での温度分布は外部側ほど低温度にされるが、この温度分布と、上記第３チューブ部材の融点よりも上記第５チューブ部材の融点の方が低いという融点についての温度勾配とが一致するため、上記第３チューブ部材と第５チューブ部材とが固化するときのタイミングが互いに、より一致する。しかも、上記したように、第１チューブ部材の厚さよりも上記温水の厚さを大きくしてあり、これを換言すれば、上記第１チューブ部材の厚さは上記第５チューブ部材の厚さよりも小さくて、熱容量が小さいため、その分、上記第１チューブ部材も上記第３チューブ部材の固化に追随して、より迅速に固化させられる。
【００６４】
よって、上記チューブを押し出し成形する場合に、このチューブの各チューブ部材の径寸法が高精度とされる。このため、上記マット基板へのチューブの組み付け作業時において、上記溝にチューブを圧入するとき、このチューブの寸法が高精度とされる分、上記圧入が容易にできると共に、上記溝の内側面と、チューブの外面との間に所望の摩擦力が確保されて、このチューブが溝から無意図的に離脱するということが、更に確実に抑制され、この結果、上記組み付け作業が、更に容易にできることとなる。
【００６５】
請求項４の発明は、上記第１チューブ部材の厚さを第５チューブ部材の厚さよりも大きくしてある。
【００６６】
このため、上記第１チューブ部材は、その内孔を温水が流通して、より高温の熱に晒されるが、上記第１チューブ部材の厚さが大きくされた分、耐熱性が向上し、もって、チューブの寿命の向上が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図３の１‐１線矢視断面図である。
【図２】マットの平面図である。
【図３】図２の３‐３線矢視部分断面図である。
【図４】押出成形装置の簡略側面図である。
【符号の説明】
１ マット
２ 溝
３ マット基板
４ 内孔
５ 温水
６ チューブ
９ 第１チューブ部材
１０ 第２チューブ部材
１１ 第３チューブ部材
１２ 第４チューブ部材
１３ 第５チューブ部材
１６ 工具
１９ 押出成形装置
２６ 押出機
２７ 中間成形品
２８ 金型
２９ 引取機
３０ 冷却装置
Ｔ１―Ｔ５ 厚さ
【発明が属する技術分野】
本発明は、住宅の床などの暖房用マットに関し、より詳しくは、このマットの一部を構成して温水供給手段から供給される温水を流通可能とさせるチューブの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１１００６０号公報
【０００４】
住宅の床を暖房するための暖房用マットには、従来、上記特許文献１で示されたものがあり、これによれば、上記マットは、平坦に延びその表面に沿って成形された溝を有するマット基板と、上記溝に対しその径方向で圧入され内孔を温水が流通可能とされる樹脂製チューブとを備えている。
【０００５】
そして、上記マットを床に敷設し、上記チューブの一端部を温水供給手段に連通させ、この温水供給手段からの温水を上記チューブの内孔に流通させると、上記温水は床との間で熱交換させられてこの床が暖められ、床暖房が可能とされる。また、この熱交換により温度降下させられた温水は、上記チューブの他端部から上記温水供給手段に戻されて再び加熱され、上記チューブに再び流通させられる。
【０００６】
また、上記チューブには、従来、その径方向の内部側から外部側に向って順次重ね合わされる第１―第３チューブ部材を有する多重チューブ構造とされて、上記第１チューブ部材の内孔が上記チューブの内孔とされたものがある。
【０００７】
上記の場合、第１チューブ部材の内孔を温水が流通するため、この第１チューブ部材は他の第２、第３チューブ部材に比べ、温水のより高温の熱に晒される。そこで、上記第１チューブ部材は耐熱性に優れた架橋ポリエチレン製とされている。
【０００８】
また、仮に、上記チューブがその内外を空気が透過可能なものであるとすると、この透過により外部の空気がチューブの内孔に入り込んで、上記熱交換における熱伝達効率を低下させるおそれを生じる。しかも、上記チューブの内孔に入り込んだ空気中の酸素が温水に次々と溶解してこの酸素が上記温水供給手段の金属部分を酸化腐食させ、この温水供給手段に寿命上の問題点を生じさせるおそれもある。そこで、上記第３チューブ部材を空気の透過を阻止する性質に優れたポリビニルアルコール製としたものがある。
【０００９】
また、上記第２チューブ部材は、上記第１、第３チューブ部材を互いに接着させる接着性樹脂とされ、これにより、上記熱交換時の熱伝達効率が向上させられている。
【００１０】
また、上記特許文献１でも示されているように、マット基板の表面におけるチューブの配置の密度を高めるため、上記マット基板の表面に沿って小さい半径で屈曲するよう上記溝を成形し、この溝に沿うようチューブを屈曲させて、圧入させるようにしたものが、従来より提案されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したように、従来の技術におけるチューブの最外チューブ部材である第３チューブ部材はポリビニルアルコール製であるが、このポリビニルアルコールは上記架橋ポリエチレンに比べて硬度が高いため、上記した発泡ポリスチレン製のマット基板の溝に上記チューブを圧入したとき、互いに圧接する上記溝の内側面と、上記チューブの第３チューブ部材の外面との間の摩擦力は小さくなりがちである。このため、上記マット基板へのチューブの組み付け作業時において、上記溝にチューブを圧入したとき、その直後に、このチューブが上記溝から無意図的に離脱するおそれがあり、このため、上記組み付け作業では、上記溝からチューブが離脱しないように留意することが要求される分、この作業が煩雑になるおそれがある。
【００１２】
しかも、特に前記したように溝が小さい半径で屈曲させられていて、この屈曲部にチューブを圧入させようとして、このチューブを弾性的に屈曲させると、この屈曲によりチューブには大きい応力が生じがちとなる。このため、上記溝にチューブを圧入したとき、その直後に、このチューブはその大きい応力によって上記溝から無意図的に容易に離脱しがちとなり、よって、上記マット基板へのチューブの組み付け作業が更に煩雑になるおそれがある。
【００１３】
本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、暖房用マットが、表面に溝を有するマット基板と、上記溝に圧入されるチューブとを備えた場合に、上記マット基板に対するチューブの組み付け作業が容易にできるようにすることを課題とする。
【００１４】
また、上記課題に加え、チューブの寿命を向上させるようにすることを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の暖房用マットにおける温水流通用チューブ構造は、次の如くである。なお、この項において各用語に付記した符号は、本発明の技術的範囲を後述の「発明の実施の形態」の項の内容に限定解釈するものではない。
【００１６】
請求項１の発明は、平坦に延びその表面に沿って成形された溝２を有するマット基板３と、上記溝２に対しその径方向で圧入され内孔４を温水５が流通可能とされる樹脂製チューブ６とを備えた暖房用マットにおける温水流通用チューブ構造において、
【００１７】
上記チューブ６を、その径方向の内部側から外部側に向って順次重ね合わされる第１―第５チューブ部材９―１３を有する多重チューブ構造とし、上記第１チューブ部材９を架橋ポリエチレン製とし、第２、第４チューブ部材１０，１２を接着性樹脂とし、第３チューブ部材１１をポリビニルアルコール製とし、第５チューブ部材１３を架橋ポリエチレン、もしくはポリエチレン製としたものである。
【００１８】
請求項２の発明は、請求項１の発明に加えて、上記溝２を上記マット基板３の表面に沿って屈曲するよう成形したものである。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項１、もしくは２の発明に加えて、上記チューブ６を押し出し成形品とし、上記第１チューブ部材９の厚さＴ１よりも上記第５チューブ部材１３の厚さＴ５をより大きくしたものである。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１、もしくは２の発明に加えて、上記第１チューブ部材９の厚さＴ１を第５チューブ部材１３の厚さＴ５よりも大きくしたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。
【００２２】
図１―３において、符号１は、住宅床の暖房用マットであり、このマット１は、水平方向に向って平坦に延びその表面（上面）に沿って屈曲するよう成形された１本の溝２を有する発泡ポリスチレン製のマット基板３と、上記溝２に対しその径方向で圧入され内孔４を温水５が流通可能とされる樹脂製で多少の弾性を有するチューブ６とを備えている。
【００２３】
上記溝２は、その長手方向の各部断面が互いに同形同大のＵ字形状とされ、上記チューブ６は断面円形とされ、上記溝２にチューブ６が圧入されたとき、このチューブ６は弾性的に圧縮させられ、上記溝２の各内側面と、上記チューブ６の外面とが互いに圧接させられて、上記溝２の各内側面とチューブ６の外面との間には摩擦力が生じるようになっている。
【００２４】
上記マット１を床に敷設し、上記チューブ６の一端部を温水供給手段７の吐出部に連通させ、他端部を上記温水供給手段７の吸入部に連通させてこの温水供給手段７から吐出された温水５を上記チューブ６の内孔４に流通させると、上記温水５は床との間で熱交換させられてこの床が暖められる。また、この熱交換により温度降下させられた温水５は、上記チューブ６の他端部から上記温水供給手段７に戻されて加熱され、上記吐出側から吐出されて、上記チューブ６に再び流通させられる。
【００２５】
上記チューブ６は、その径方向の内部側から外部側に向って順次重ね合わされる第１―第５チューブ部材９―１３を有して多重チューブ構造とされている。上記第１、第５チューブ部材９，１３は耐熱性に優れた架橋ポリエチレン製とされ、第２、第４チューブ部材１０，１２は上記チューブ６の径方向で隣り合うチューブ部材同士を互いに面接触状に接着させるための無水フタル酸グラフトポリマー製などの接着性樹脂とされ、第３チューブ部材１１は空気の透過を阻止する性質に優れたポリビニルアルコール製とされ、これら各チューブ部材の機能は前記従来の技術にて説明の通りである。
【００２６】
また、上記チューブ６の径寸法は８―１０ｍｍである。また、上記第１チューブ部材９の厚さＴ１はほぼ０．３ｍｍで、融点は１３０―１３５℃である。また、第２チューブ部材１０と第４チューブ部材１２の厚さＴ１，Ｔ４は３０―８０μｍである。また、上記第３チューブ部材１１の厚さＴ３は５０―１５０μｍで、融点はほぼ１８３℃である。また、第５チューブ部材１３の厚さＴ５はほぼ０．６ｍｍであり、融点は１３０―１３５℃である。
【００２７】
ここで、上記マット基板３へのチューブ６の組み付け作業につき説明すると、まず、上記溝２の一端部側に上記チューブ６の一端部側をその径方向で圧入させる。次に、上記チューブ６をその上方からローラ形状の工具１６で押圧しながら、この工具１６を上記チューブ６の他端部側に向って転動させる（図２,３中矢印Ａ）。すると、上記チューブ６はその一端部側から他端部側に向って順次上記溝２内に圧入させられ、これにより、上記組み付け作業がなされる。
【００２８】
なお、上記組み付け作業は、ロボットにより自動駆動される工具１６を用いて行ってもよく、手作業により工具１６を用いて行ってもよい。
【００２９】
図４において、上記チューブ６を成形するための押出成形装置１９につき説明すると、この押出成形装置１９は、上記第１―第５チューブ部材９―１３に対応する熱可塑性の第１―第５樹脂材２１―２５をそれぞれ個別に加熱溶融させて押し出し可能とするスクリュー式押出機２６と、これら各押出機２６から押し出された第１―第５樹脂材２１―２５を通過させ、この通過の間に多重チューブ構造で上記チューブ６の前工程の中間成形品２７を成形可能とする金型２８と、この金型２８から押し出される上記中間成形品２７を、その押し出し方向と同じ方向（矢印Ｂ）に引張してこの中間成形品２７に引張応力を生じさせる引取機２９と、上記金型２８から引取機２９に至る間の中間成形品２７をその外部側から冷却固化させる冷却装置３０とを備えている。
【００３０】
上記冷却装置３０は、内部が負圧とされてこの内部に冷却水３１を溜めた水槽３２を備え、上記中間成形品２７は上記冷却水３１の水中を通るよう上記水槽３２を貫通することとされている。また、上記引取機２９は、上記金型２８からの中間成形品２７の押し出し速度に対する相対的な引き取り速度が可変とされており、この速度の調整により、上記中間成形品２７に生じる引張応力の値が定められ、これに伴い上記チューブ６の径寸法が定められる。
【００３１】
上記の場合、押出成形装置１９の金型２８から押し出された直後の中間成形品２７は２００±２０℃の温度範囲が最適とされている。これは、上記第１チューブ部材９の第５チューブ部材１３の材質である架橋ポリエチレンが上記温度範囲で酸化されにくく、しかも、良好な溶融状態が得られるためであり、また、第３チューブ部材１１のポリビニルアルコールの融点がほぼ１８３℃であって、良好な溶融状態が得られるためである。
【００３２】
上記構成によれば、チューブ６を、その径方向の内部側から外部側に向って順次重ね合わされる第１―第５チューブ部材９―１３を有する多重チューブ構造とし、上記第１チューブ部材９を架橋ポリエチレン製とし、第２、第４チューブ部材１０，１２を接着性樹脂とし、第３チューブ部材１１をポリビニルアルコール製とし、第５チューブ部材１３を架橋ポリエチレン、もしくはポリエチレン製としてある。
【００３３】
ここで、上記した最外チューブ部材である第５チューブ部材１３の材質は架橋ポリエチレンであって、この架橋ポリエチレンは、従来の技術における最外チューブ部材の材質でもある上記ポリビニルアルコールよりも硬度が低いものである。
【００３４】
このため、前記発泡ポリスチレン製のマット基板３の溝２に上記チューブ６を圧入したとき、互いに圧接する上記溝２の各内側面と、上記チューブ６の第５チューブ部材１３の外面との間の摩擦力は、より大きくなる。
【００３５】
よって、上記マット基板３へのチューブ６の組み付け作業時において、上記溝２にチューブ６を圧入したとき、その直後に、このチューブ６が上記溝２から無意図的に離脱するということが抑制され、その分、マット基板３に対するチューブ６の組み付け作業が、より容易にできることとなる。
【００３６】
なお、上記第５チューブ部材１３はポリエチレン製としてもよく、このようにすれば、この第５チューブ部材１３を架橋ポリエチレンにすることに比べてチューブ６が安価となる。
【００３７】
また、前記したように、溝２を上記マット基板３の表面に沿って屈曲するよう成形してある。
【００３８】
ここで、上記したように溝２が屈曲させられていて、この屈曲部にチューブ６を圧入させようとして、このチューブ６を弾性的に屈曲させると、この屈曲によりチューブ６には大きい応力が生じがちとなり、よって、この応力により、チューブ６が上記溝２から無意図的に容易に離脱しがちとなる。
【００３９】
しかし、上記したように、溝２の各内側面と、上記チューブ６の第５チューブ部材１３の外面との間の摩擦力は、より大きくされるため、上記マット基板３へのチューブ６の組み付け作業において、上記溝２の屈曲部にチューブ６を圧入することにより、このチューブ６に大きい応力が生じたとしても、こチューブ６が上記溝２から無意図的に容易に離脱するということは抑制され、その分、マット基板３に対するチューブ６の組み付け作業は、より容易にできることとなる。
【００４０】
また、前記したように、チューブ６を押し出し成形品とし、上記第１チューブ部材９の厚さＴ１よりも上記第５チューブ部材１３の厚さＴ５が約２倍となるよう、この第５チューブ部材１３の厚さＴ５をより大きくしてある。
【００４１】
このため、上記溝２にチューブ６を圧入したとき、上記第５チューブ部材１３の厚さＴ５をより大きくした分、上記溝２の各内側面との圧接による上記第５チューブ部材１３の厚さ方向での弾性変形量が大きくなって、上記溝２の各内側面と、上記第５チューブ部材１３の外面との間の摩擦力が、さらに大きくなる。
【００４２】
よって、上記マット基板３へのチューブ６の組み付け作業時において、上記溝２にチューブ６を圧入したとき、その直後に、このチューブ６が上記溝２から無意図的に離脱するということは、より確実に抑制され、その分、上記組み付け作業が、更に容易にできることとなる。
【００４３】
ここで、上記チューブ６が押し出し成形される場合で、押し出された直後の溶融状態の中間成形品２７が冷却装置３０によりその外部から冷却されて固化されるとき、この中間成形品２７の径方向での温度分布は外部側ほど低温度にされるが、この温度分布と、上記第３チューブ部材１１の融点（１８３℃）よりも上記第５チューブ部材１３の融点（１３０―１３５℃）の方が低いという融点についての温度勾配とが一致するため、上記第３チューブ部材１１と第５チューブ部材１３とが固化するときのタイミングが互いに、より一致する。しかも、上記したように、第１チューブ部材９の厚さＴ１よりも上記温水５の厚さＴ５を大きくしてあり、これを換言すれば、上記第１チューブ部材９の厚さＴ１は上記第５チューブ部材１３の厚さＴ５よりも小さくて、熱容量が小さいため、その分、上記第１チューブ部材９も上記第３チューブ部材１１の固化に追随して、より迅速に固化させられる。
【００４４】
よって、上記チューブ６を押し出し成形する場合に、このチューブ６の各チューブ部材９―１３の径寸法が高精度とされる。このため、上記マット基板３へのチューブ６の組み付け作業時において、上記溝２にチューブ６を圧入するとき、このチューブ６の寸法が高精度とされる分、上記圧入が容易にできると共に、上記溝２の各内側面と、チューブ６の外面との間に所望の摩擦力が確保されて、このチューブ６が溝２から無意図的に離脱するということが、更に確実に抑制され、この結果、上記組み付け作業が、更に容易にできることとなる。
【００４５】
また、前記したように、第３チューブ部材１１の厚さＴ３は、第１チューブ部材９と第５チューブ部材１３の各厚さＴ１，Ｔ５よりも小さくされているが、空気の透過を阻止する上で、必要最小限以上の寸法とされている。ここで、上記第３チューブ部材１１の材質のポリビニルアルコールは、架橋ポリエチレンやポリエチレンに比べて硬度が大きく、また、かなり高価である。
【００４６】
そこで、上記のように構成して、チューブ６の長手方向の各部に上記第１チューブ部材９と第５チューブ部材１３とにより所定の強度を確保させ、かつ、このチューブ６を屈曲し易くして、上記組み付け作業が容易にできるようにし、更に、このチューブ６を安価にさせている。
【００４７】
なお、以上は図示の例によるが、上記第１チューブ部材９の厚さＴ１を第５チューブ部材１３の厚さＴ５よりも大きくしてもよい。
【００４８】
このようにすれば、上記第１チューブ部材９は、その内孔４を温水５が流通して、より高温の熱に晒されるが、上記第１チューブ部材９の厚さＴ１が大きくされた分、耐熱性が向上し、もって、チューブ６の寿命の向上が達成される。
【００４９】
また、上記マット１は鉛直方向に延びていてもよく、傾斜していてもよい。また、上記溝２は直線的に延びたものを並設させてもよく、溝２の断面は、その上端開口の幅寸法が底部のそれよりも少し小さくされていてもよい。また、上記チューブ６の各部寸法は前記した各数値に限定されることはなく、上記第１チューブ部材９と第５チューブ部材１３の各厚さＴ１，Ｔ５は互いにほぼ同じであってもよい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明による効果は、次の如くである。
【００５１】
請求項１の発明は、平坦に延びその表面に沿って成形された溝を有するマット基板と、上記溝に対しその径方向で圧入され内孔を温水が流通可能とされる樹脂製チューブとを備えた暖房用マットにおける温水流通用チューブ構造において、
【００５２】
上記チューブを、その径方向の内部側から外部側に向って順次重ね合わされる第１―第５チューブ部材を有する多重チューブ構造とし、上記第１チューブ部材を架橋ポリエチレン製とし、第２、第４チューブ部材を接着性樹脂とし、第３チューブ部材をポリビニルアルコール製とし、第５チューブ部材を架橋ポリエチレン、もしくはポリエチレン製としてある。
【００５３】
ここで、上記した最外チューブ部材である第５チューブ部材の材質は架橋ポリエチレンであって、この架橋ポリエチレンは、従来の技術における最外チューブ部材の材質であるポリビニルアルコールよりも硬度が低いものである。
【００５４】
このため、上記マット基板の溝に上記チューブを圧入したとき、互いに圧接する上記溝の内側面と、上記チューブの第５チューブ部材の外面との間の摩擦力は、より大きくされる。
【００５５】
よって、上記マット基板へのチューブの組み付け作業時において、上記溝にチューブを圧入したとき、その直後に、このチューブが上記溝から無意図的に離脱するということが抑制され、その分、マット基板に対するチューブの組み付け作業が、より容易にできることとなる。
【００５６】
なお、上記第５チューブ部材はポリエチレン製としてもよく、このようにすれば、この第５チューブ部材を架橋ポリエチレンにすることに比べてチューブが安価となる。
【００５７】
請求項２の発明は、上記溝を上記マット基板の表面に沿って屈曲するよう成形してある。
【００５８】
ここで、上記したように溝が屈曲させられていて、この屈曲部にチューブを圧入させようとして、このチューブを弾性的に屈曲させると、この屈曲によりチューブには大きい応力が生じがちとなり、よって、この応力により、チューブが上記溝から無意図的に容易に離脱しがちとなる。
【００５９】
しかし、上記したように、溝の内側面と、上記チューブの第５チューブ部材の外面との間の摩擦力は、より大きくされるため、上記マット基板へのチューブの組み付け作業において、上記溝の屈曲部にチューブを圧入することにより、このチューブに大きい応力が生じたとしても、こチューブが上記溝から無意図的に容易に離脱するということは抑制され、その分、マット基板に対するチューブの組み付け作業は、より容易にできることとなる。
【００６０】
請求項３の発明は、上記チューブを押し出し成形品とし、上記第１チューブ部材の厚さよりも上記第５チューブ部材の厚さをより大きくしてある。
【００６１】
このため、上記溝にチューブを圧入したとき、上記第５チューブ部材の厚さをより大きくした分、上記溝の内側面との圧接による上記第５チューブ部材の厚さ方向での弾性変形量が大きくなって、上記溝の内側面と、上記第５チューブ部材の外面との間の摩擦力が、さらに大きくなる。
【００６２】
よって、上記マット基板へのチューブの組み付け作業時において、上記溝にチューブを圧入したとき、その直後に、このチューブが上記溝から無意図的に離脱するということは、より確実に抑制され、その分、上記組み付け作業が、更に容易にできることとなる。
【００６３】
ここで、上記チューブが押し出し成形される場合で、押し出された直後の溶融状態の中間成形品がその外部から冷却されて固化されるとき、この中間成形品の径方向での温度分布は外部側ほど低温度にされるが、この温度分布と、上記第３チューブ部材の融点よりも上記第５チューブ部材の融点の方が低いという融点についての温度勾配とが一致するため、上記第３チューブ部材と第５チューブ部材とが固化するときのタイミングが互いに、より一致する。しかも、上記したように、第１チューブ部材の厚さよりも上記温水の厚さを大きくしてあり、これを換言すれば、上記第１チューブ部材の厚さは上記第５チューブ部材の厚さよりも小さくて、熱容量が小さいため、その分、上記第１チューブ部材も上記第３チューブ部材の固化に追随して、より迅速に固化させられる。
【００６４】
よって、上記チューブを押し出し成形する場合に、このチューブの各チューブ部材の径寸法が高精度とされる。このため、上記マット基板へのチューブの組み付け作業時において、上記溝にチューブを圧入するとき、このチューブの寸法が高精度とされる分、上記圧入が容易にできると共に、上記溝の内側面と、チューブの外面との間に所望の摩擦力が確保されて、このチューブが溝から無意図的に離脱するということが、更に確実に抑制され、この結果、上記組み付け作業が、更に容易にできることとなる。
【００６５】
請求項４の発明は、上記第１チューブ部材の厚さを第５チューブ部材の厚さよりも大きくしてある。
【００６６】
このため、上記第１チューブ部材は、その内孔を温水が流通して、より高温の熱に晒されるが、上記第１チューブ部材の厚さが大きくされた分、耐熱性が向上し、もって、チューブの寿命の向上が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図３の１‐１線矢視断面図である。
【図２】マットの平面図である。
【図３】図２の３‐３線矢視部分断面図である。
【図４】押出成形装置の簡略側面図である。
【符号の説明】
１ マット
２ 溝
３ マット基板
４ 内孔
５ 温水
６ チューブ
９ 第１チューブ部材
１０ 第２チューブ部材
１１ 第３チューブ部材
１２ 第４チューブ部材
１３ 第５チューブ部材
１６ 工具
１９ 押出成形装置
２６ 押出機
２７ 中間成形品
２８ 金型
２９ 引取機
３０ 冷却装置
Ｔ１―Ｔ５ 厚さ
Claims (4)
- 平坦に延びその表面に沿って成形された溝を有するマット基板と、上記溝に対しその径方向で圧入され内孔を温水が流通可能とされる樹脂製チューブとを備えた暖房用マットにおける温水流通用チューブ構造において、
上記チューブを、その径方向の内部側から外部側に向って順次重ね合わされる第１―第５チューブ部材を有する多重チューブ構造とし、上記第１チューブ部材を架橋ポリエチレン製とし、第２、第４チューブ部材を接着性樹脂とし、第３チューブ部材をポリビニルアルコール製とし、第５チューブ部材を架橋ポリエチレン、もしくはポリエチレン製とした暖房用マットにおける温水流通用チューブ構造。 - 上記溝を上記マット基板の表面に沿って屈曲するよう成形した請求項１に記載の暖房用マットにおける温水流通用チューブ構造。
- 上記チューブを押し出し成形品とし、上記第１チューブ部材の厚さよりも上記第５チューブ部材の厚さをより大きくした請求項１、もしくは２に記載の暖房用マットにおける温水流通用チューブ構造。
- 上記第１チューブ部材の厚さを第５チューブ部材の厚さよりも大きくした請求項１、もしくは２に記載の暖房用マットにおける温水流通用チューブ構造。
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