(57)【要約】      （修正有）【課題】路面の融雪や凍結防止等の目的で道路舗装下に発熱体を敷設する場合の地下方向への熱ロスを抑える断熱材として、高い断熱性及び耐熱性を備えて、道路舗装下の埋設状態で長期にわたって劣化やへたれを生じることなく、高い断熱性能を維持でき、容易に安価に製造できて取扱い性にも優れるもの提供する。【解決手段】塩化ビニル系樹脂と無機質中空微粒子及び可塑剤を主成分とし、比重が０．８〜１．０、曲げ弾性率が７〜２５ＭＰａ、２５％歪み圧縮強度が０．５〜６．０ＭＰａ、５０％歪み圧縮後の寸法復元率が９８％以上である断熱材１０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩化ビニル系樹脂と無機質中空微粒子及び可塑剤を主成分とし、比重が０．８〜１．０、曲げ弾性率が７〜２５ＭＰａ、２５％歪み圧縮強度が０．５〜６．０ＭＰａ、５０％歪み圧縮後の寸法復元率が９８％以上であることを特徴とする断熱材。
【請求項２】
３０〜８０質量％の塩化ビニル系樹脂と、２〜２５質量％の無機質中空微粒子と、１５〜５０質量％の可塑剤とを含有してなる請求項１に記載の断熱材。
【請求項３】
無機質中空微粒子が粒子径５〜２００μｍのガラスバルーンを主体とする請求項１又は２に記載の断熱材。
【請求項４】
前記ガラスバルーンが、真密度０．１３〜０．６０ｇ／ｃｍ3 、メジアン径１６〜６５μｍの真球状粒子からなる請求項３に記載の断熱材。
【請求項５】
塩化ビニル系樹脂と無機質中空微粒子及び可塑剤を主成分として含むペースト状のゾルを遠赤外線加熱によってゲル化することにより、請求項１〜４のいずれかに記載の断熱材を得ることを特徴とする断熱材の製造方法。
【請求項６】
内表面に遠赤外線放射塗装を施した容器内に前記ペースト状のゾルを収容し、この容器を加熱炉内で加熱することにより、前記遠赤外線放射塗装部から放射される遠赤外線によってゲル化する請求項４に記載の断熱材の製造方法。
【請求項７】
道路基盤上もしくは該道路基盤上に設けた平坦化処理層上に、遠赤外線放射ボードが接着固定され、この遠赤外線放射ボード上に発熱体が密着敷設され、更にこれら遠赤外線放射ボード及び発熱体を埋入する舗装が施され、
前記遠赤外線放射ボードが、請求項１〜４の何れかに記載の断熱材からなる断熱層と、樹脂中に熱伝導性繊維及び遠赤外線放射剤粒子を配合した熱伝導放射層とを有することを特徴とする遠赤外線加熱装置。
【請求項８】
前記舗装に遠赤外線放射剤粒子を含む請求項７に記載の遠赤外線加熱装置。
【請求項９】
前記遠赤外線放射ボードは、前記断熱層の下側に粘着層を備え、この粘着層を介して道路基盤上もしくは前記平坦化処理層上に接着されてなる請求項７又は８に記載の遠赤外線加熱装置。
【請求項１０】
コンクリートスラブ上もしくは該スラブ上に設けた均しモルタル層上に、遠赤外線放射ボードが接着固定され、この遠赤外線放射ボード上に発熱体が密着敷設され、更にこれら遠赤外線放射ボード及び発熱体を埋入して床仕上げ層が形成され、
前記遠赤外線放射ボードが、請求項１〜４の何れかに記載の断熱材からなる断熱層と、樹脂中に熱伝導性繊維及び遠赤外線放射剤粒子を配合した熱伝導放射層とを有することを特徴とする遠赤外線加熱装置。
【請求項１１】
前記床仕上げ層に遠赤外線放射剤粒子を含む請求項１０に記載の遠赤外線加熱装置。
【請求項１２】
前記遠赤外線放射ボードは、前記断熱層と熱伝導放射層との間に、相変化による潜熱吸収能を有する蓄熱剤を含む蓄熱層が介在してなる請求項７〜１１のいずれかに記載の遠赤外線加熱装置。
【請求項１３】
前記発熱体を密着敷設した前記遠赤外線放射ボード上に、蓄熱剤内包の蓄熱容器又は蓄熱剤配合の蓄熱モルタル層が配設され、その上に前記床仕上げ層が形成されてなる請求項１０〜１２のいずれかに記載の遠赤外線加熱装置。
【請求項１４】
被加熱面を２以上の領域又は通電系統に分割して順次通電する分割通電制御を行う請求項７〜１３のいずれかに記載の遠赤外線加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱材及びその製造方法と該断熱材を用いた遠赤外線加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、冬季における道路の融雪や凍結防止のための加熱手段として、道路舗装下に、通電抵抗によって発熱する金属発熱線の如き発熱体、もしくは温水等の熱媒体を流通させる放熱管を埋設し、これら発熱体や放熱管より発する熱によって舗装内を加温する方式が多用されている。しかるに、これらの加熱手段では、概して熱効率が悪く、発生した熱エネルギーの２０〜３０％が地下への伝熱で失われることから、ランニングコストが嵩むという問題点があった。
【０００３】
そこで、放熱管の下側に熱伝導率の低い軽量コンクリート（熱伝導率０．６３Ｗ／ｍ・Ｋ）を設けることにより、地下への熱ロスを抑える方式（特許文献１）が提案されている。この提案方式では、軽量コンクリートの熱伝導率が通常のコンクリートの熱伝導率（約１．４Ｗ／ｍ・Ｋ）に比べて低いことから、地下への熱ロスはある程度は抑えられるが、アスファルト舗装の熱伝導率と同程度であるため、断熱効果としては不充分で抜本的な改善にはならない。
【０００４】
また、地表面の融雪、氷解、地中の凍上防止に遠赤外線の放射エネルギーを利用する手段として、電熱ケーブルや温水管等の発熱体に遠赤外線放射性の金属製網状体を一体化し、これをコンクリート表層の下に埋設する方式（特許文献２）も提案されている。この場合、金属製網状体が発熱体からの放射熱を受けて遠赤外線を放射することになるが、やはり発熱体から発生する熱エネルギーの地下方向への熱ロスが大きいため、効果的な遠赤外線放射が得られない。すなわち、ステファンボルツマンの法則によると黒体が放射する全エネルギーは該黒体の絶対温度の４乗に比例するから、融雪や凍結防止においては、単に発熱体の放射効率を高めるだけでなく、発熱体周辺や地中全体の温度を高めなければ、顕著な遠赤外線放射効果は発揮されない。
【０００５】
更に、融雪や凍結防止のための加熱装置として、ＰＣＴ（Positive Temperrature Coeff-icient＝正温度係数）特性発熱体を用いたものがある。このＰＣＴ特性発熱体は、ＪＩＳ第３種発熱線に属し、通電によって発熱体の温度が上昇してキューリー点に達すると、急激な電気抵抗の増大によって電流量が減少することで、発熱量を自己制御できるプラスチック熱半導体としての特性を有しており、それ自体の言わば温度センサー機能によって周辺温度とバランスして平衡温度になるために過熱断線事故を生じる懸念がない。しかし、このＰＣＴ特性発熱体を利用した上記加熱装置では、該発熱体の電気容量が大きいことから、テープ状の該発熱体を約２０〜２５０ｍｍの間隔を置いて敷設しており、そのために該発熱体から発する熱で直上の路面が優先的に加熱され、路面全体を均一に加熱しにくいという難点があった。
【０００６】
一方、発熱体から発生する熱エネルギーの地下方向への熱ロスを少なくする簡単な方策として、発熱体の下側に断熱材を配設し、地下方向への伝熱を遮断することが考えられる。例えば、本発明者らに係る先行技術として、路盤上に配した断熱層上に面状発熱体を敷設し、この面状発熱体上に該発熱体の熱を特定波長域の遠赤外線に変換して放射する遠赤外線放射層を形成し、その上に路面層を形成してなる地面の融雪・凍結防止構造が提案されている（特許文献３）。また、同様の先行技術として、路盤上に配した断熱層上を覆って遠赤外線放射層を設け、この遠赤外線放射層上に、内部に蓄熱剤が封入されると共に放熱板を装着した発熱体が挿入された蓄熱容器を固着した加熱装置が提案されている（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３０７５９６号公報
【特許文献２】特開平０８−１８４００４号公報
【特許文献３】特開平０９−１９５２２０号公報
【特許文献４】特開平１０−７３２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記の提案（特許文献３，４）に係る融雪・凍結防止構造及び加熱装置では、路盤上に配した断熱層によって発熱体から発生する熱エネルギーの地下方向への熱ロスが減少するから、該発熱体の熱が遠赤外線放射層を介して効率よく遠赤外線に変換され、高い遠赤外線放射効果が得られる。しかしながら、これら提案の場合でも、経時的に断熱層のへたり、吸水劣化、損傷、位置ずれ等を生じて断熱性能が低下することで、長期的に高い熱効率を維持できないという難点があった。因みに、前者の融雪・凍結防止構造の断熱層には、一般的な発泡樹脂パネル材、セラミック板、ガラス繊維シート材等が使用される。また、後者の加熱装置の断熱層には、ポリエステル、塩化ビニル、炭酸カルシウム等を含有する産業廃棄物残渣を圧縮成形したものが用いられている。
【０００９】
一般に、断熱材として、例えば、ポリスチレンフォーム、硬質ポリウレタンフォーム、ポリオレフィンフォームの如き発泡樹脂系断熱材、セルロースファイバーやインシュレーションボードの如き木質繊維系断熱材、グラスウールやロックウールの如き無機繊維系断熱材、炭酸カルシウム系やアルカリ珪酸塩系の無機質発泡断熱材、ポリシロキサンの如き無機質結合剤にパーライト等の多孔質ないし中空微粒子が配合された無機質断熱材等、多種多様な材質のものが知られている。しかるに、本発明者らの実施試験によれば、既存の断熱材はいずれも道路舗装下への埋設用として充分に満足できるものではなかった。
【００１０】
すなわち、道路舗装下に断熱材を埋設した場合、通行車両の大重量が頻繁に加わるため、断熱性を維持して且つ路面の凹凸変形を防止する上で、その反復荷重による潰れや割れを生じないことが必要であり、またアスファルト舗装では合材温度が１５０℃程度で敷き均し温度も１１０℃以上になるから、高い耐熱性が要求されると共に、アスファルト舗装の流動化が発生した際には断裂することなく流動化状況に応じて形態変化できねばならず、しかも本来の断熱性に優れることに加え、舗装下で長期にわたって品質を保つための高耐久性及び非吸水性、施工性、取扱い上での軽量性、更に道路に用いる上での材料コスト、製造コスト、イニシャルコスト、メンテナンスコスト等の低廉性も必要となる。
【００１１】
本発明者らは、上述の事情に鑑みて、路面の融雪や凍結防止等の目的で道路舗装下に発熱体を敷設する場合の地下方向への熱ロスを抑えるための断熱材として、高い断熱性及び耐熱性を備えて、且つ道路舗装下の埋設状態で長期にわたって劣化やへたれを生じることなく高い断熱性能を維持でき、また容易に安価に製造できて取扱い性にも優れるものを究明すべく、綿密な実験研究を重ねた。その結果、特定の樹脂基材に特定成分を配合した組成で且つ特定の比重、曲げ弾性率、圧縮強度、圧縮後の寸法復元率を備えるものが、道路舗装下に長期埋設する断熱材として性能及びコスト的に極めて適合すると共に、湿式床暖房用としての加熱装置での熱ロスを防ぐ断熱材としても有用であることを究明し、本発明をなすに至った。本発明は、該断熱材及びその製造方法と該断熱材を用いた遠赤外線加熱装置に係る。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明に係る断熱材は、塩化ビニル系樹脂と無機質中空微粒子及び可塑剤を主成分とし、比重が０．８〜１．０、曲げ弾性率が７〜２５ＭＰａ、２５％歪み圧縮強度が０．５〜６．０ＭＰａ、５０％歪み圧縮後の寸法復元率が９８％以上であることを特徴としている。
【００１３】
請求項２の発明は、上記請求項１の断熱材において、３０〜８０質量％の塩化ビニル系樹脂と、２〜２５質量％の無機質中空微粒子と、１５〜５０質量％の可塑剤とを含有してなる構成としている。
【００１４】
請求項３の発明は、上記請求項１又は２の断熱材において、無機質中空微粒子が粒子径５〜２００μｍのガラスバルーンを主体とする構成としている。
【００１５】
請求項４の発明は、上記請求項３の断熱材において、前記ガラスバルーンが、真密度０．１３〜０．６０ｇ／ｃｍ3 、メジアン径１６〜６５μｍの真球状粒子からなる構成としている。
【００１６】
請求項５の発明に係る断熱材の製造方法は、塩化ビニル系樹脂と無機質中空微粒子及び可塑剤を主成分として含むペースト状のゾルを遠赤外線加熱によってゲル化することにより、請求項１〜４のいずれかに記載の断熱材を得ることを特徴としている。
【００１７】
請求項６の発明は、上記請求項５の断熱材の製造方法において、内表面に遠赤外線放射塗装を施した容器内に前記ペースト状のゾルを収容し、この容器を加熱炉内で加熱することにより、遠赤外線放射塗装部から放射される遠赤外線によってゲル化する構成としている。
【００１８】
請求項７の発明に係る遠赤外線加熱装置は、道路基盤上もしくは該道路基盤上に設けた平坦化処理層上に、遠赤外線放射ボードが接着固定され、この遠赤外線放射ボード上に発熱体が密着敷設され、更にこれら遠赤外線放射ボード及び発熱体を埋入する舗装が施され、前記遠赤外線放射ボードが、請求項１〜４の何れかに記載の断熱材からなる断熱層と、樹脂中に熱伝導性繊維及び遠赤外線放射剤粒子を配合した熱伝導放射層とを有することを特徴としている。
【００１９】
請求項８の発明は、上記請求項７の遠赤外線加熱装置において、前記舗装に遠赤外線放射剤粒子を含む構成としている。
【００２０】
請求項９の発明は、上記請求項７又は８の遠赤外線加熱装置において、遠赤外線放射ボードは、前記断熱層の下側に粘着層を備え、この粘着層を介して道路基盤上もしくは前記平坦化処理層上に接着されてなる構成としている。
【００２１】
請求項１０の発明に係る遠赤外線加熱装置は、コンクリートスラブ上もしくは該スラブ上に設けた均しモルタル層上に、遠赤外線放射ボードが接着固定され、この遠赤外線放射ボード上に発熱体が密着敷設され、更にこれら遠赤外線放射ボード及び発熱体を埋入して床仕上げ層が形成され、前記遠赤外線放射ボードが、請求項１〜４の何れかに記載の断熱材からなる断熱層と、樹脂中に熱伝導性繊維及び遠赤外線放射剤粒子を配合した熱伝導放射層とを有することを特徴としている。
【００２２】
請求項１１の発明は、上記請求項１０の遠赤外線加熱装置において、前記床仕上げ層に遠赤外線放射剤粒子を含む構成としている。
【００２３】
請求項１２の発明は、上記請求項６〜１１の何れかの遠赤外線加熱装置において、遠赤外線放射ボードは、断熱層と熱伝導放射層との間に、相変化による潜熱吸収能を有する蓄熱剤を含む蓄熱層が介在してなる構成としている。
【００２４】
請求項１３の発明は、上記請求項１０〜１２の遠赤外線加熱装置において、発熱体を密着敷設した遠赤外線放射ボード上に、蓄熱剤内包の蓄熱容器又は蓄熱剤配合の蓄熱モルタル層が配設され、その上に前記床仕上げ層が形成されてなる構成としている。
【００２５】
請求項１４の発明は、上記請求項９〜１３の遠赤外線加熱装置において、被加熱面を２以上の領域又は通電系統に分割して順次通電する分割通電制御を行う構成としている。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１の発明に係る断熱材は、塩化ビニル系樹脂と無機質中空微粒子及び可塑剤を主成分とし、各々特定範囲の比重、曲げ弾性率、圧縮強度、圧縮復元率を有することから、高い断熱性及び耐熱性を備えることに加え、非吸水性であるために吸水による断熱性能の低下がなく、しかも高耐圧性である上に良好な柔軟性を備え、また軽量で取扱い性にも優れている。従って、路面の融雪や凍結防止等の目的で道路舗装下に発熱体を敷設する際、この断熱材を該発熱体の下側に配設すれば、その高い断熱効果により、該発熱体から発生する熱エネルギーの地下方向への熱ロスが著しく減少し、高い熱効率が得られる。しかも、この断熱材は、圧縮状態から元の非圧縮状態への復元力が極めて強く、高耐圧性で且つ良好な柔軟性を有するから、通行車両の大重量が頻繁に加わるにも関わらず、その反復荷重による潰れや割れを生じず、その潰れや割れに起因した断熱性低下や路面の凹凸変形をきたすことなく、高い断熱性能を長期にわたって維持できる。そして、アスファルト舗装の場合、その高い合材温度及び敷き均し温度に断熱材が充分に耐える上、アスファルトの流動化が発生しても、その流動化状況に応じて断熱材が形態変化するから、該断熱材の断裂や位置ずれを生じる懸念がなく、従来のような路内強化シートとその溶着固定作業が不要となる。一方、湿式床暖房用として、コンクリートスラブ上に一般的な断熱材を敷設し、その上に均しモルタル層を設け、その上から発熱体を敷設し、その上に床仕上げ層を設ける場合にも、該発熱体の下地側に本発明の断熱材を介在させることにより、該発熱体から発生する熱エネルギーの床下方側への熱ロスを防止し、高い熱効率を得ることができる。
【００２７】
請求項２の発明によれば、上記断熱材は、塩化ビニル系樹脂と無機質中空微粒子及び可塑剤を各々特定比率で含む組成を有することから、前述の断熱性、耐熱性、耐圧性、柔軟性、弾力性、非吸水性、軽量性等の諸特性により優れるものとなる。
【００２８】
請求項３の発明によれば、上記断熱材は、含有する無機質中空微粒子が特定粒子サイズのガラスバルーンを主体としており、該ガラスバルーンの耐圧強度が大きいために該断熱材の製造時や使用時の圧力や剪断力等で破壊されにくく、もって優れた断熱性及び耐圧性を備えるものとなる。
【００２９】
請求項４の発明によれば、上記のガラスバルーンが特定範囲の真密度及びメジアン径の真球状粒子からなり、遠赤外線に対して高いミー拡散効果を発揮できるから、これを含む断熱材を遠赤外線加熱装置における断熱層に用いた場合に、遠赤外線を該断熱層で回折反射することでより高い熱効率が得られる。また、該断熱材をコンクリート床の床断熱に用いた場合は、床下からの冷放射を反射してコンクリート床の冷えを防止するという効果も得られる。
【００３０】
請求項５の発明に係る断熱材の製造方法によれば、塩化ビニル系樹脂と無機質中空微粒子及び可塑剤を主成分として含むペースト状のゾルを遠赤外線加熱によってゲル化することから、前記の優れた性能を備えた断熱材として、厚みの大小に関わらず全体的に均質なものを容易に且つ確実に得ることができる。
【００３１】
請求項６の発明によれば、上記製造方法において、内表面に遠赤外線放射塗装を施した容器内に前記ペースト状のゾルを収容し、この容器を加熱炉内で加熱することにより、遠赤外線放射塗装部から放射される遠赤外線によってゲル化することから、特にブロック状のような厚みの大きい断熱材成形物として、全体的に均質なものを容易に得ることができる。
【００３２】
請求項７の発明に係る遠赤外線加熱装置では、道路舗装下に、上記断熱材からなる断熱層と樹脂中に熱伝導性繊維及び遠赤外線放射剤粒子を配合した熱伝導放射層とを有する遠赤外線放射ボードが埋設固定され、この遠赤外線放射ボード上に発熱体が密着敷設されているから、発熱体から発生する熱エネルギーの地下方向への熱ロスが遠赤外線放射ボードの断熱層によって防止されると共に、発生熱が該遠赤外線放射ボードの熱伝導放射層全体に迅速に伝わり、もって該発熱体の周辺から遠赤外線放射ボードの上位側の地中全体にわたって急速に温度が高まり、その昇温に伴って該遠赤外線放射ボードの熱伝導放射層に含まれる遠赤外線放射剤粒子を介して遠赤外線に効率よく変換され、その遠赤外線の放射エネルギーによって高い融雪・凍結防止効果が得られる。
【００３３】
請求項８の発明によれば、上記の遠赤外線加熱装置において、舗装に遠赤外線放射剤粒子を含むから、遠赤外線の放射が増大し、より高い融雪・凍結防止効果が得られる。
【００３４】
請求項９の発明によれば、上記の遠赤外線放射ボードが断熱層の下側に粘着層を備えるから、この粘着層を介して道路基盤上もしくは前記平坦化処理層上に容易に能率よく接着固定できるという利点がある。
【００３５】
請求項１０の発明に係る遠赤外線加熱装置では、コンクリートスラブ上もしくは該スラブ上に設けた均しモルタル層上に、既述同様の断熱層と熱伝導放射層を有する遠赤外線放射ボードが接着固定され、この遠赤外線放射ボード上に発熱体が密着敷設され、その上に床仕上げ層が形成されているから、従来の金属発熱線を用いた熱伝導主体の湿式床暖房に比較して格段に高い床面温度上昇が得られる。すなわち、前述の融雪・凍結防止用の加熱装置と同様に、発熱体から発生する熱エネルギーの床下方向への熱ロスが遠赤外線放射ボードの断熱層によって防止されると共に、発生熱が該遠赤外線放射ボードの熱伝導放射層全体に迅速に伝わり、もって該発熱体の周辺から遠赤外線放射ボードの上位側の地中全体にわたって急速に温度が高まり、その昇温に伴って該遠赤外線放射ボードの熱伝導放射層に含まれる遠赤外線放射剤粒子を介して遠赤外線に効率よく変換されて放射される。
【００３６】
請求項１１の発明によれば、上記の湿式床暖房用の遠赤外線加熱装置において、床仕上げ層に遠赤外線放射剤粒子を含むことから、遠赤外線の放射が増大し、より高い暖房効果が得られる。
【００３７】
請求項１２の発明によれば、上記の遠赤外線加熱装置において、遠赤外線放射ボードは、断熱層と熱伝導放射層との間に、相変化による潜熱吸収能を有する蓄熱剤を含む蓄熱層が介在しているから、発熱体から発する熱エネルギーが遠赤外線放射ボードの熱伝導放射層に沿って素早く伝導拡散しながら、同時に下地の蓄熱層にも幅広く伝導・放射し、蓄熱剤の相変化によって該蓄熱層に効率よく吸収されて蓄熱され、この蓄熱によって遠赤外線放射ボードの熱伝導放射層の熱拡散と遠赤外線放射が高レベルで持続する。よって、融雪・凍結防止用の加熱装置では路面温度の、湿式床暖房用の加熱装置では床面温度の、各々より高い上昇効果が得られる。
【００３８】
請求項１３の発明によれば、上記の湿式床暖房用の遠赤外線加熱装置において、発熱体を密着敷設した遠赤外線放射ボード上に、蓄熱剤内包の蓄熱容器又は蓄熱剤配合の蓄熱モルタル層が配設され、その上に床仕上げ層が形成されているから、蓄熱剤の急速な潜熱吸収が得られ、その蓄熱によって暖房効果が長時間持続するという利点がある。
【００３９】
請求項１４の発明によれば、上記の遠赤外線加熱装置において、分割通電制御により、融雪・凍結防止用及び湿式床暖房用の受電容量を大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の遠赤外線加熱装置に用いる遠赤外線放射ボードの構成例を示し、（ａ）は断熱層と熱伝導放射層とが接する該ボードの断面図、（ｂ）は断熱層と熱伝導放射層との間に蓄熱層が介在する該ボードの断面図である。
【図２】同遠赤外線放射ボード上に発熱体を発熱体が密着敷設した状態を示し、（ａ）は縦断正面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】本発明の融雪・凍結防止用の遠赤外線加熱装置の構成例を示し、（ａ）は縦断正面図、（ｂ）は舗装前の平面図である。
【図４】同融雪・凍結防止用の遠赤外線加熱装置の一端側について、舗装の一部を切除して示す斜視図である。
【図５】本発明の床暖房用の遠赤外線加熱装置の構成例を示し、（ａ）は縦断正面図、（ｂ）は舗装前の平面図である。
【図６】蓄熱剤内包の蓄熱容器を用いた同床暖房用の遠赤外線加熱装置の構成例を示す縦断正面図である。
【図７】蓄熱剤配合の蓄熱モルタル層を設けた同床暖房用の遠赤外線加熱装置の構成例を示す縦断正面図である。
【図８】融雪・凍結防止用の遠赤外線加熱装置の試験体構成を示し、（ａ）は縦断正面図、（ｂ）は舗装部を除いた状態での平面図である。
【図９】従来型電熱式の融雪・凍結防止用の加熱装置の試験体構成を示し、（ａ）は縦断正面図、（ｂ）は舗装部を除いた状態での平面図である。
【図１０】実施例及び比較例の加熱装置試験体による路面温度上昇特性を示し、（ａ）は側定点Ａでの特性図、（ｂ）は側定点Ｂでの特性図、（ｃ）は側定点Ｃでの特性図である。
【図１１】同加熱装置試験体における路面温度測定点毎の路面温度１℃上昇に要する所要時間を示す特性図である。
【図１２】同加熱装置試験体における通電開始４時間後の路面温度分布図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明の断熱材は、基材となる塩化ビニル系樹脂と無機質中空微粒子及び可塑剤を主成分とし、比重が０．８〜１．０、曲げ弾性率が７〜２５ＭＰａ、２５％歪み圧縮強度が０．５〜６．０ＭＰａ、５０％歪み圧縮後の寸法復元率が９８％以上であることを特徴としている。
【００４２】
ここで、断熱材の基材に塩化ビニル系樹脂を用いるのは、塩化ビニル系樹脂が可塑剤によって容易に液状化できることと、無機質中空微粒子を破壊することなく均等に分散混合できることによる。このような塩化ビニル系樹脂としては、塩化ビニル単独重合体、５０質量％以上の塩化ビニル単量体とエチレン、プロピレン等のα−オレフィン類、又は酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類のビニル系単量体との共重合体、これら以外の重合体に塩化ビニルをグラフト重合させたグラフト共重合体等が例示される。その中でも、塩化ビニル単独重合体が好ましく、特に塩化ビニルのペーストレジンが好ましい。また、塩化ビニル系樹脂は、通常、平均重合度３００〜８０００のものを用いるが、成形性と機械的物性のバランスから平均重合度５００〜３０００のものが好ましい。そして、断熱材における塩化ビニル系樹脂の含有量は、３０〜８０質量％が好ましく、特に４０〜６０質量％が好ましく、少な過ぎては断熱材の機械的強度が不足し、多過ぎては断熱材の柔軟性が不充分になる。
【００４３】
上記の無機質中空微粒子は、本発明の断熱材の断熱機能を担う成分であり、例えば、ガラスバルーン、シラスバルーン、パーライト、シリカバルーン、フライアッシュバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン、カーボンバルーン等が挙げられるが、成形時や使用時の圧力や剪断力等で破壊されると断熱材の断熱性が悪化するので、耐圧強度の大きいものがよい。そして、断熱材における無機質中空微粒子の含有量は、２〜２５質量％が好ましく、特に４〜１５質量％が好適であり、少な過ぎては断熱材の断熱性が不足し、多過ぎては断熱材の機械的強度が悪化する。
【００４４】
また、上記の無機質中空微粒子の中でもガラスバルーンが耐圧強度及びコストの両面から好適であるため、該無機質中空微粒子にはガラスバルーンを主体として用いることが推奨される。そして、このようなガラスバルーンの粒子径は、５〜２００μｍの範囲が好ましく、１０〜１００μｍの範囲がより好ましく、小さ過ぎては断熱効果が不充分になり、大き過ぎては断熱材の機械的強度が不足する。
【００４５】
更に、好適なガラスバルーンとして、真密度０．１３〜０．６０ｇ／ｃｍ3 、メジアン径１６〜６５μｍの真球状粒子からなるものが推奨される。すなわち、このような真密度及びメジアン径の真球状粒子からなるガラスバルーンを配合した断熱材では、高いミー拡散効果を発揮できるから、遠赤外線加熱装置における断熱層に用いた場合に、遠赤外線を該断熱層で回折反射することでより高い熱効率が得られる。また、該断熱材をコンクリート床の床断熱に用いた場合は、床下からの冷放射を反射してコンクリート床の冷えを防止するという効果も得られる。
【００４６】
本発明の断熱材に用いる可塑剤としては、塩化ビニル系樹脂と相溶性のものであればよく、例えば、フタル酸２−エチルヘキシル（ＤＯＰ）、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジ−ｎ−オクチル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ブチルベンジルの如きフタル酸エステル類、アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジ−ｎ−ヘキシル、セバシン酸ジブチルの如き脂肪族二塩基酸エステル類、リン酸トリブチル、リン酸トリ−ｎ−エチルヘキシル、リン酸トリクレシル、リン酸トリフェニルの如きリン酸エステル類、トリメリット酸−トリ−２−エチルヘキシル、トリメリット酸トリブチルの如きトリメリット酸エステル類、ペンタエリスリトールエステル、ジエレングリコールベンゾエートの如きグリコールエステル類、エポキシ化大豆油、エポキシ化アマニ油の如きエポキシ化エステル類、アセチルトリブチルシトレート、アセチルトリオクチルシトレート、トリ−ｎ−ブチルシトレートの如きクエン酸エステル類、テトラ−ｎ−オクチルピロメリテート、ポリプロピレンアジペート、ポリエステル系可塑剤等が挙げられ、これらは一種単独又は二種以上を組み合わせて使用できるが、特にフタル酸２−エチルヘキシル（ＤＯＰ）がコスト及び取扱い性の面から好ましい。そして、断熱材における可塑剤の含有量は、１０〜５０質量％が好ましく、特に２０〜４０質量％が好適であり、少な過ぎては断熱材の柔軟性が不足し、多過ぎてはブリードアウトして断熱材の外観が悪化する。
【００４７】
なお、本発明の断熱材には、必要に応じて、塩化ビニル系樹脂に対して一般的に使用される安定剤、塩化ビニル用改質剤、充填剤、滑剤、着色剤等を、本発明の目的を損なわない範囲で適宜配合することができる。
【００４８】
上記の安定剤としては、例えば、三塩基性硫酸鉛、二塩基性亜リン酸鉛、塩基性亜硫酸鉛、二塩基性フタル酸鉛、鉛白、鉛のラウレート又はステアレートの如き鉛系安定剤、ブチル錫マレート、オクチル錫マレート、ジ−ｎ−アルキル錫メルカプチド、ジ−ｎ−アルキル錫ジラウレート、ジブチル錫ジマレート、ジブチル錫ラウリルメルカプチド、ジオクチル錫Ｓ，Ｓ’−ビス−（イソオクチルメルカプトアセテート）、ジブチル錫ビス−イソオクチルチオグリコレート、ジ−（ｎ−オクチル）錫マレートポリマー、ジブチル錫メルカプトプロピオナートの如き有機錫系安定剤、カルシウム、カドミウム、バリウム、亜鉛のラウレート又はステアレートの如き有機金属塩系安定剤及び金属石けん系安定剤、アンチモンメルカプトカルボン酸塩又はエステル塩の如きアンチモン系安定剤、ホスフェート系安定剤、エポキシ化大豆油、エポキシ化アマニ油の如きエポキシ化油安定剤、ＢＨＴ、硫黄、メチレン基等で二量体化したビスフェノールの如きヒンダードフェノール、サリチル酸エステル、ベンゾフェノン、ベンゾトタアゾールの如き紫外線吸収剤等が挙げられ、これらは一種単独又は二種以上を組み合わせて使用できる。断熱材における安定剤の配合量は、０．５〜５質量％が好ましい。
【００４９】
上記の塩化ビニル用改質剤としては、例えは、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、塩素化ポリメチレン、メチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリルゴムの如き耐衝撃改良剤、アクリロニトリル−ブタジエン−α−メチルスチレン共重合体、メチルメタクリレート−アクリル酸共重合体、その他マレイミドを使用した共重合体の如き耐熱改質剤、三酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、アンチモン酸ナトリウム、リン酸エステル及びリン酸化合物、塩素化パラフィン、塩素化オレフィン、ヘキサブロモベンゼンの如き難燃化剤、部分架橋ＮＢＲ、アクリルゴム、ポリウレタンの如き弾性付与剤、発泡剤、帯電防止剤、界面活性剤、導電性付与剤等が挙げられ、これらは一種単独又は二種以上を組み合わせて使用できる。
【００５０】
上記の充填剤としては、例えば、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、沈降性炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドーソナイトの如き炭酸塩系、シリカ、珪藻土、酸化チタンの如き酸化物系、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムの如き水酸化物系、硫酸カルシウム、硫酸バリウムの如き（亜）硫酸塩系、タルク、クレー、マイカ、珪酸カルシウムの如き珪酸塩系、カーボンブラック、グラファィトの如き炭素系、ガラス短繊維、カーボン繊維の如き無機繊維系、ポリイミド、シリコーンの如き耐熱性樹脂系等が挙げられ、これらは一種単独又は二種以上を組み合わせて使用できる。
【００５１】
一方、本発明の断熱材は、既述のように、比重が０．８〜１．０、曲げ弾性率が７〜２５ＭＰａ、２５％歪み圧縮強度が０．５〜６．０ＭＰａ、５０％歪み圧縮後の寸法復元率が９８％以上であることを必要とし、これらの物性値が規定範囲外になると、後述する融雪・凍結防止用の遠赤外線加熱装置のように道路舗装下に埋設して用いる場合に充分な適性が得られない。
【００５２】
すなわち、上記の比重が０．８未満では、断熱材が強度不足になり、道路舗装下の埋設状態で潰れや割れを生じ易く、耐久性を確保できない。また、該比重が１．０を越えると、断熱材本来の断熱性能が不充分になると共に、重くなって取扱い性も悪くなる。しかして、このような断熱材の比重は、使用する無機質中空微粒子の粒度及び真密度と配合量によって調整できる。
【００５３】
また、上記の曲げ弾性率が７ＭＰａ未満では、断熱材が柔らか過ぎて保形性に乏しく、道路舗装下の埋設状態での繰り返し荷重により、路面の変形破損の原因となる。逆に該曲げ弾性率が２５ＭＰａを越えると、断熱材が硬く変形しにくいため、作業性が悪く、更に、アスファルト舗装の供用時に流動化が発生した際に舗装内で形態変化できず、断裂や位置ずれを起こし舗装破損を一層促進させる。しかして、このような曲げ弾性率は、塩化ビニル系樹脂と無機質中空微粒子及び可塑剤の配合比率によって調整できる。
【００５４】
更に、上記の２５％歪み圧縮強度が０．５ＭＰａ未満では、道路舗装下の埋設状態で通行車両の荷重を受ける度にへしゃげ、断熱性能を喪失するだけでなく、舗装面にひび割れを起こし舗装破損の原因となる。逆に圧縮強度が６．０ＭＰａを越えると、アスファルト舗装において流動化が発生した際に形態変化できず、断裂や位置ずれを起こし舗装破損を一層促進させる。しかして、このような圧縮強度も、塩化ビニル系樹脂と無機質中空微粒子及び可塑剤の配合比率によって調整できる。
【００５５】
５０％歪み圧縮後の寸法復元率が９８％未満では、道路舗装下の埋設状態での通行車両のによる反復荷重により、次第に厚みを減じて断熱機能が低下するから、長期にわたって高い断熱作用を持続できない。この圧縮後の寸法復元率は、主として塩化ビニル系樹脂と可塑剤の配合比率によって調整できる。
【００５６】
上記構成の本発明の断熱材は、高い断熱性及び耐熱性を備えることに加え、非吸水性であるために吸水による断熱性能の低下がなく、しかも高耐圧性である上に良好な柔軟性及び弾力性を備え、また軽量で取扱い性にも優れている。
【００５７】
従って、路面の融雪や凍結防止等の目的で道路舗装下に発熱体を敷設する際、この断熱材を該発熱体の下側に配設すれば、その高い断熱効果により、該発熱体から発生する熱エネルギーの地下方向への熱ロスが著しく減少し、高い熱効率が得られると共に、高耐圧性で且つ良好な柔軟性及び弾力性を有するから、通行車両の大重量が頻繁に加わるにも関わらず、その反復荷重による潰れや割れを生じず、その潰れや割れに起因した路面の凹凸変形をきたすことなく、高い断熱性能を長期にわたって維持できる。そして、アスファルト舗装の場合、その高い合材温度及び敷き均し温度に断熱材が充分に耐える上、アスファルトの流動化が発生しても、その流動化状況に応じて断熱材が形態変化するから、該断熱材の断裂や位置ずれを生じる懸念がない。
【００５８】
また、この断熱材は、湿式床暖房用として、コンクリートスラブ上もしくは該スラブ上に一般的な断熱材を介して設けた均しモルタル層上に発熱体を敷設し、その上に床仕上げ層を設ける場合にも、該発熱体の下地側に当該断熱材を介在させることにより、該発熱体から発生する熱エネルギーの床下方側への熱ロスを防止し、高い熱効率を得ることができる。更に、該断熱材は、これら加熱装置に限らず、建築分野や日用雑貨分野を含む広範な産業分野において、断熱を要する部位に一般的な断熱材と同様に用いることができる。例えば、建築分野では、コンクリート直張り断熱材、断熱タイル、風呂洗い場の床断熱等の用途が挙げられる。また、日用雑貨分野では、断熱機能ベンチ、防水断熱マット、防寒靴用のインソール断熱材、保温容器、保温鍋敷き等の用途が挙げられる。
【００５９】
次に、上記断熱材の製造方法について説明する。該断熱材を得るには、基本的には、塩化ビニル系樹脂と無機質中空微粒子及び可塑剤を含むペースト状のゾルを調製し、熱を加えることでゲル化して所要の成形物とすればよい。この成形物は、塩化ビニル系樹脂のポリマー分子間に可塑剤が入り込んでポリマーの配向を阻害していることで、ガラス遷移点以下でもアモルファス状態を呈するから、ゴムのような弾力性を具備する。
【００６０】
上記ペースト状のゾルを調製するには、スーパーミキサーやリボンブレンダー等の混合機を用い、まず可塑剤と無機質中空微粒子を混合し、次いで該混合液に塩化ビニル系樹脂（ペーストレジン）と要すれば前記の安定剤、改質剤、充填剤等の添加成分とを加えて均一に撹拌混合する。
【００６１】
ゲル化手段としては、本発明者らの実験研究から、一般的な電気加熱炉での炉内雰囲気による加熱（熱伝導）は不適切であることが判明している。すなわち、断熱材としてある程度以上の厚みを有する成形物を得る場合、前記ペースト状のゾルを所要厚みに対応する深さの液層を保ってゲル化させる必要があるが、そのゾルには無機質中空微粒子が多量に含まれている。従って、一般的な電気加熱炉での炉内雰囲気による加熱では、該中空微粒子の断熱作用によって液層内部まで熱伝導しにくく、加熱温度が低い場合には成形物内部のゲル化が不完全となる一方、加熱温度を高くして成形物内部までゲル化を進行させると、成形物表面側が炭化してしまい、更に炭化防止のために低い温度で長時間の加熱を行うと、ゲル化の完了前に比重の小さい該中空微粒子が浮上して液層上部に集中し、得られる成形物の断面組織が不均一になる。
【００６２】
そこで、本発明者らが更に鋭意検討を重ねる過程で、塩化ビニル系樹脂の分子構造が有極性（永久双極子）であり、遠赤外線の吸収波長域が３．４μｍ、５．８μｍ、６．３μｍ、６．８μｍ、７．９μｍ、９．０μｍ、１０．５μｍにあるという知見を得た。そして、ランベルトの法則より吸光度は物質の吸収層の厚さに比例することから、塩化ビニル系樹脂を基材とする厚みの大きい断熱材成形物を得るためのゲル化手段として、遠赤外線放射による加熱が極めて有効であることを究明した。すなわち、遠赤外線放射による加熱では、ペースト状のゾルの全体が同時に均等に加熱されてゲル化するから、表面部の炭化を生じることなく全体に均質な組織で完全にゲル化した断熱材成形物が得られる。
【００６３】
このような遠赤外線放射による加熱を行うには、遠赤外線を発生させる遠赤外線ヒーターを用いればよいが、他の手段として遠赤外線放射容器を用いる方法もある。この遠赤外線放射容器はアルミ材等よりなる容器の少なくとも内周面に遠赤外線放射塗装を施したものであり、前記ペースト状のゾルを収容して加熱炉内で加熱すれば、その遠赤外線放射塗装部より遠赤外線が放射されるから、この遠赤外線放射によってゲル化を行える。
【００６４】
ゲル化して得られる断熱材の成形物は、該断熱材の用途に応じた厚みにスライスすると共に、所要の縦横寸法となるように裁断すればよい。
【００６５】
次に、本発明の断熱材を利用した本発明の融雪・凍結防止用ならびに床暖房用の遠赤外線加熱装置について、図面を参照して具体的に説明する。これら融雪・凍結防止用ならびに床暖房用の遠赤外線加熱装置では、該断熱材を図１（ａ）（ｂ）に示すような遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂとして用いる。
【００６６】
まず、図１（ａ）に示す遠赤外線放射ボード１Ａは、本発明の断熱材からなる断熱層１０の上面側に、樹脂中に熱伝導性繊維及び遠赤外線放射剤粒子を含有する熱伝導放射層１１が形成されると共に、該断熱層１０の下面側に、粘着層１２が形成された積層構造になっている。また、図１（ｂ）に示す遠赤外線放射ボード１Ｂは、上記同様の断熱層１０と熱伝導放射層１１との間に、樹脂中に蓄熱剤を含有する蓄熱層１３が介在すると共に、該断熱層１０の下面側に、粘着層１２が形成された積層構造になっている。
【００６７】
遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂにおける熱伝導放射層１１ならびに遠赤外線放射ボード１Ｂの蓄熱層１３は、各々の成分を含む塗料の塗膜層として形成されている。高熱伝導放射層１１及び蓄熱層１３の樹脂成分としては、特に制約されないが、断熱層１０の基材が塩化ビニル系樹脂であることから、接着強度面より適合するビニールアクリルベース樹脂が好ましい。それらの塗装手段としては、刷毛塗り、こて塗り、スプレー塗装、スクリーン印刷等の種々の方法を採用できるが、作業性の面よりスクリーン印刷が推奨される。
【００６８】
遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂの熱伝導放射層１１に含有させる熱伝導性繊維としては、例えばピッチ系の炭素繊維、シリコンカーバイト繊維、銅，真鍮、銀、アルミ、鉄等の金属繊維が挙げられるが、特に高熱伝導性炭素繊維が好適である。また、この高熱伝導性炭素繊維としては、熱伝導性の高いピッチ系炭素繊維がよく、更に熱伝導効果を高める上で繊維長の長い素材が適している。なお、このようなピッチ系の高熱伝導性炭素繊維の好適な市販品として、三菱樹脂社製の商品名ダイヤリードＫ２３３ＨＭ（平均繊維長１８７μｍ、最大繊維長２００μｍ、密度２．２ｇ／ｃｍ3、引張弾性率９００ＧＰａ、引張強度３，８００ＭＰａ、熱伝導率５５０Ｗ／ｍ・Ｋ）が挙げられる。また、高熱伝導放射層１１には、熱伝導性及び遠赤外線放射を高める助剤としてアセチレンブラックや黒鉛等のカーボン粉末を配合してもよい。
【００６９】
一方、同様に熱伝導放射層１１に含有させる遠赤外線放射剤粒子としては、フライアッシュ（石炭灰）、珪石、軽石、珪藻土、シリカブラック、パーライト、ゼオライト、タルク、コージライト、珪灰石、長石、赤煉瓦、黒煉瓦、グラファィト等の粉末が挙げられ、これらは一種単独又は二種以上を組み合わせて使用できるが、これらの内でも特にフライアッシュが推奨される。このフライアッシュは、酸化ケイ素と酸化アルミニウムを主成分とした中空球形粒子からなる粉体であり、遠赤外線の９〜１０μｍの波長域において８５〜９０％の放射率を有しているから、その配合によって熱伝導放射層１１内の遠赤外線の放射伝播を高める共に、その粒子によって該熱伝導放射層１１の表面に微細な凹凸を形成することで放射面積を増大させ、波長９〜１０μｍの遠赤外線を効率よく放射させる機能を持つ。なお、このようなフライアッシュとしては、JIS A 6201（二酸化珪素４５％以上、密度１．９５以上、比表面積2,500ｃｍ2／ｇ以上）が好適である。
【００７０】
遠赤外線放射ボード１Ｂの蓄熱層１３に含有させる蓄熱剤は、固−液の相変化による蓄熱作用を発揮できるものであれば、無機化合物及び有機化合物のいずれをも使用できるが、特に有機化合物が相変化の繰り返し安定性に優れて且つ幅広い温度域にわたり蓄熱温度を容易に設定できることから好適である。このような有機化合物の蓄熱剤としては、融点が０〜３０℃の、パラフィン、高級脂肪酸、高級脂肪族アルコール、高級脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール等が挙げられるが、価格や入手の容易さパラフィンが好ましく、更には蓄熱層形成用塗料としての配合のし易さからマイクロカプセル化されたものが推奨される。
【００７１】
マイクロカプセル化された蓄熱剤の好適な市販品として、三菱製紙社製の商品名サーモメモリーＨＳカプセルを例示できる。このＨＳカプセルは、水不溶性樹脂からなるカプセル殻中にノルマルパラフィンを内包した粒径１〜１０μｍのマイクロカプセル品であって、蓄熱の相変化温度域を約０〜６０℃の範囲において５℃刻みで設定可能であり、熱を加えるとその設定温度で相変化し、水の約３３〜４３倍の潜熱蓄熱（１００〜２００ＫＪ／ｋｇ）が得られる。その耐熱性は１５０℃まで安定であり、耐溶剤性は脂肪族の非極性溶剤に対して高い耐性を示す。
【００７２】
なお、蓄熱層１３には、蓄熱剤の潜熱吸収を高めるために、既述した熱伝導放射層１１に含有させるものと同様の遠赤外線放射剤粒子の１種以上を含有させてもよい。
【００７３】
遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂの粘着層１２は、施工面に対して当該ボード１Ａ，１Ｂを接着固定し得る粘着力を発揮できるものであればよく、粘着成分を含めて構成的に制約されないが、例えば、不織布を基材として、ストレートアスファルトに軽度の加熱空気を吹き込んで改質したセミブロンアスファルトを含浸させたものを例示できる。このセミブロンアスファルトは、上記改質によってストレートアスファルトよりも軟化点が高く伸度も小さくなっていることから、大きな接着強度が得られる。なお、図示を省略しているが、使用前の遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂの粘着層１２の表面には剥離シートが貼着される。
【００７４】
図２（ａ）（ｂ）は遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂに対する発熱体２の配設状態を示している。なお、ここでは代表して遠赤外線放射ボード１Ｂを図示している。発熱体２は、帯板状の遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂの熱伝導放射層１１上に、幅方向中央位置に接触状態で長手方向に沿って配設され、該ボード１Ａ，１Ｂの両端部近傍において、逆Ｕ字形の固定金具２１と止着ピン２２，２２を介して固定される。この発熱体２としては、既述したＰＣＴ（正温度係数）特性発熱体が好適に使用される。すなわち、ＰＣＴ特性発熱体では、周辺温度が低下すると、抵抗値が下がって電流量を増大させる機能があるから、高いエネルギー負荷の使用条件でも有効なエネルギー供給が可能である。
【００７５】
融雪・凍結防止用の遠赤外線加熱装置では、図３（ａ）（ｂ）に示すように、道路基盤３上に設けたアスファルト舗装等よりなる平坦化処理層３ａ上に、帯板状の遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂ（図では代表して遠赤外線放射ボード１Ｂを示す）の複数枚が、長手方向に直列して、所定間隔置きの複数列に平行配置する形で、各々粘着層１２を介して接着固定されている。そして、これら遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂの各列毎に、熱伝導放射層１１上に発熱体２が配設固定され、その全体を覆って下側の保護層４ａと表層４ｂとからなる舗装が施されている。なお、平坦化処理層３ａは、道路基盤３の表面に凹凸がある場合に、該凹凸を埋めて平坦な施工面を形成するものである。従って、道路基盤３の表面が平坦である場合は、その表面に遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂが直接に接着固定される。
【００７６】
図４は遠赤外線加熱装置の施工域端部の構成例を示している。この施工域端部では、遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂの隣接する列が繋がり、その各列に沿う発熱体２がＵターン状に折り返して連続しており、その折り返し部分が固定金具２１を介して赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂに止着されている。Ｓは遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂの隣接する列間に配設した温度センサーである。
【００７７】
舗装の保護層４ａは、表層４ｂの舗装時のローラー圧から遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂ及び発熱体２を保護するものであり、砂、モルタル、アスファルト、コンクリート等が使用される。また、表層４ｂとしては、例えば、モルタル、アスファルト、コンクリート、コンクリートブロック等の一般的に道路舗装の表層部を構成するものが用いられる。そして、これら保護層４ａ及び表層４ｂには、既述した遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂの熱伝導放射層１１に含有するものと同様の遠赤外線放射剤粒子を配合することが推奨される。
【００７８】
上記構成の融雪・凍結防止用の遠赤外線加熱装置では、発熱体２から発する熱エネルギーは、遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂの断熱層によって地下方向への熱ロスが防止される一方、熱伝導放射層１１内の熱伝導繊維によって素早く吸収されて該遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂの上面に沿って拡散する。そして、これに伴って地中温度が急速に上昇することにより、該熱エネルギーが熱伝導放射層１１内の遠赤外線放射剤粒子にて遠赤外線に効率よく変換され、その遠赤外線の放射エネルギーによって路面温度が急速に上昇し、もって高い融雪・凍結防止効果が得られる。なお、保護層４ａ及び表層４ｂが遠赤外線放射剤粒子を含む場合は、これら両層４ａ，４ｂでも遠赤外線が素早く吸収・再放射されることで路面へ効率よく伝播すると共に、熱伝導量も増大する。加えて、遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂの断熱層１０が非吸水性であるため、吸水による断熱性能の低下がなく、長期にわたって優れた融雪・凍結防止効果を安定的に発揮する。
【００７９】
特に、蓄熱層１３を有する遠赤外線放射ボード１Ｂを用いた遠赤外線加熱装置では、熱伝導放射層１１内の熱伝導繊維に吸収されて面方向に沿って迅速に拡散する熱エネルギーが、同時に下地の蓄熱層１３にも伝導・放射されて潜熱吸収が行われる。従って、発熱体２からの熱エネルギー温度は一旦相変化温度に変換されるため、蓄熱層１３のない遠赤外線放射ボード１Ａに比較して断熱層１０の上面側温度が低くなり、それだけ該断熱層１０を通過する熱量（地下への熱ロス）が抑えられる。例えば、発熱体２の発熱温度を４〜３０℃の間でＯＮ・ＯＦＦする通電制御において、蓄熱層１３に含まれる蓄熱剤の相変化点が９℃である場合、熱伝導放射層１１を通過してきた９℃以上の熱エネルギーが潜熱吸収され、その潜熱吸収される間の蓄熱層１３の温度は９℃で推移するから、該蓄熱層１３と断熱層１０との接点温度も９℃に保たれ、結果的に断熱層１０を通過する熱エネルギー量（熱ロス）が削減されることになる。また、気象条件が急激に悪化した場合でも、該蓄熱層１３からの潜熱放出によって舗装内温度の低下が少なくなるから、融雪・凍結防止効果が持続する。
【００８０】
また、遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂは、断熱層１０が高耐圧性で且つ良好な柔軟性及び弾力性を有するから、通行車両の大重量が頻繁に加わるにも関わらず、その反復荷重による潰れや割れを生じず、その潰れや割れに起因した路面の凹凸変形をきたすことなく、高い断熱性能を長期にわたって維持できる。そして、アスファルト舗装の場合、その高い合材温度及び敷き均し温度に断熱層１０が充分に耐える上、アスファルトの流動化が発生しても、その流動化状況に応じて断熱層１０が形態変化するから、断裂や位置ずれを生じる懸念がなく、従来のような路内強化シートとその溶着固定作業が不要となる。また、道路基盤３上もしくは平坦化処理層３ａ上に遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂを接着固定する際、その被接着面に多少の凹凸や不陸があっても、断熱層１０の柔軟性によって吸収できると共に、下側の粘着層１２を介して容易に能率よく接着固定できる。
【００８１】
更に、遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂは、軽量であるため、輸送経費等が軽減されると共に、施工現場での移動や配置等の取扱い作業も容易となる。また、遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂ自体はカッターナイフ等で簡単に切断できるから、施工現場において必要寸法に調整することも容易であり、これによって作業性が一段と向上する。
【００８２】
一方、このような遠赤外線加熱装置では、加熱する路面を複数の領域又は電気系統に分割して分割通電制御を行うことにより、融雪・凍結防止用の受電容量を大幅に削減し、もって経費を大きく改善できる。すなわち、この遠赤外線加熱装置によれば路面温度が上昇が従来に比較して格段に速いから、従来と同程度の融雪・凍結防止の条件でよいとした場合、融雪面を少なくとも３領域（３電気系統）に分割した３分割通電制御とすることで、受信容量を１／３に削減できる。そして、この受電容量を削減できることにより、高価で且つ設置スペース及び維持管理を要する高圧受電設備が不要になり、低圧受電設備とする融雪面積が多くなるという利点もある。特に、蓄熱層１３を有する遠赤外線放射ボード１Ｂを用いた遠赤外線加熱装置では、分割通電制御方式を採用した際、各分割部における通電停止から通電再開までの間でも、蓄熱層１３からの潜熱放出によって地中温度のある程度以上の低下が回避されるから、高い融雪・凍結防止能力を確保できる。
【００８３】
なお、融雪設備では、急激な気象変化（降雪・外気温度低下）に対応するために、一般的に予熱運転が行われるが、この予熱運転の稼働率は融雪設備の全運転時間に対して２／３位に達すると言われている。従来型の電熱式融雪設備における予熱運転の自動設定は、例えば路面下７ｃｍに発熱体を埋設している場合、実績より１ｃｍ当たり１℃で予熱設定温度が上がり、発熱体周辺の温度が７＋１＝８℃になると予熱運転を開始するように設定される。これは、降雪や急激な気温低下となった場合、地中温度の上昇には限界があるため路面温度プラス１℃に維持できなくなり、路面凍結や積雪を発生することによる。しかし、問題は、この予熱運転が作動しても降雪や気温低下がないことが多く、予熱運転が無駄になることにある。
【００８４】
これに対し、本発明の遠赤外線加熱装置では、従来型の電熱式融雪設備に比較して、路面温度の上昇が概して４倍以上になるため、地中温度の設定を少なくとも半分以下の３〜４℃に設定でき、もって予熱運転の無駄を大幅に削減することができる。つまり、融雪用の加熱装置では、設計降雪量に対する融雪熱量算出（効率）だけでなく、余熱運転の効率も考慮した運用効率の改善が非常に重要であり、本発明はこの改善に多大に寄与することができる。
【００８５】
床暖房用の遠赤外線加熱装置では、図５（ａ）（ｂ）に示すように、コンクリートスラブ５上に一般的な断熱材５１を介して設けた均しモルタル層５２上に、帯板状の遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂ（図では代表して遠赤外線放射ボード１Ｂを示す）の複数枚が、長手方向に直列して、所定間隔置きの複数列に平行配置する形で、各々粘着層１２を介して接着固定されている。そして、これら遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂの各列毎に、熱伝導放射層１１上に発熱体２が配設固定され、その全体を覆って床仕上げ層６が形成されている。なお、コンクリートスラブ５上に断熱材５１及び均しモルタル層５２を設けない床構造の場合は、該コンクリートスラブ５の表面に遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂを直接に接着固定することになる。
【００８６】
上記構成の床暖房用の遠赤外線加熱装置では、既述の融雪・凍結防止用の遠赤外線加熱装置と同様に、発熱体２から発する熱エネルギーは、遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂの断熱層によって床下方向への熱ロスが防止される一方、熱伝導放射層１１内の熱伝導繊維によって素早く吸収されて該遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂの上面に沿って拡散する。そして、これに伴って地中温度が急速に上昇することにより、該熱エネルギーが熱伝導放射層１１内の遠赤外線放射剤粒子にて遠赤外線に効率よく変換され、その遠赤外線の放射エネルギーによって床面温度が急速に上昇する。
【００８７】
この床面温度の上昇は、従来の金属発熱線を使用した熱伝導主体の湿式床暖房と比較し、蓄熱層１３のない遠赤外線放射ボード１Ａを用いた構成で２倍以上、蓄熱層１３を有する遠赤外線放射ボード１Ｂを用いた構成では３倍以上となる。
【００８８】
図６は、上述した床暖房用の遠赤外線加熱装置において、発熱体２上に、更に蓄熱剤７１を内包するパイプ状の蓄熱容器７を配置した構成を示す。また、図７は、同じく発熱体２上に、蓄熱剤配合の蓄熱モルタル層６ａを打設し、その上に床仕上げ層６を設けた構成を示す。これら蓄熱容器７や蓄熱モルタル層６ａを設けた遠赤外線加熱装置では、従来の蓄熱式床暖房よりもモルタル層内の温度上昇が３倍以上になるから、蓄熱剤の急速な潜熱吸収が得られ、その蓄熱作用によって暖房効果が長時間持続し、もって省エネルギー床暖房を実現できる。
【００８９】
なお、図６に示す蓄熱容器７を用いた遠赤外線加熱装置では、床仕上げ層６に既述同様の遠赤外線放射剤粒子を配合することが推奨される。また、蓄熱容器７としては、図６ではパイプ状のものを例示したが、偏平状等の他の形状のものも使用可能である。一方、図７に示す遠赤外線加熱装置の蓄熱モルタル層６ａに含有させる蓄熱剤としては、既述のマイクロカプセル化されたものが好適である。更に、この蓄熱モルタル層６ａには、蓄熱剤と共に既述同様の遠赤外線放射剤粒子を配合することが推奨される。
【００９０】
また、このような床暖房用の遠赤外線加熱装置においても、被加熱面を複数の領域又は電気系統に分割して分割通電制御を行うことにより、湿式床暖房用の受電容量を大幅に削減することができる。
【実施例】
【００９１】
次に、本発明に係る断熱材の実施例を比較例と対して具体的に説明する。なお、実施例及び比較例で使用した各成分と成形容器の詳細は次の通りである。
【００９２】
＜使用成分＞
塩化ビニル系樹脂Ａ・・・塩ビペースト（カネカ社製：品番PSM-176、比重1.4）
塩化ビニル系樹脂Ｂ・・・塩ビストレート（カネカ社製：品番S-1001、比重1.4）
塩化ビニル用改質剤・・・減粘用ブレンド樹脂（カネカ社製：品番PBM-B5M、比重1.4）  可塑剤・・・ＤＯＰ（フタル酸ジ−２エチルヘキシル、比重0.98)
安定剤・・・Ｂａ／Ｚｎ系安定剤（ＡＤＥＫＡ社製：品番AC-328、比重0.98)
ガラスバルーンＡ・・・スリーエム社製：品番スコッチライト・グラスバブルズＫ２５                    、メジアン径55μｍの真球状粒子、真密度0.25g/cm3、比重0.25、                    熱伝導率0.085W/m・K、熱安定性600℃、耐圧強度5.2MPa
ガラスバルーンＢ・・・スリーエム社製：品番スコッチライト・グラスバブルズＫ４６                     、メジアン径40μｍの真球状粒子、真密度0.46g/cm3、比重0.46、                    熱伝導率0.162W/m・K、熱安定性600℃、耐圧強度41MPa
【００９３】
＜成形容器＞
容器Ａ・・・厚さ２ｍｍのアルミ材からなる蓋付き容器（幅424ｍｍ、奥行き480ｍｍ、            深さ50ｍｍ）で、表面をフッ素樹脂にて離型加工したもの。
容器Ｂ・・・容器Ａの内外面に、３〜１０μｍ領域の遠赤外線波長帯を９０％以上の効            率で放射可能な遠赤外線放射塗料（オキツモ社製：高効率輻射塗料Ｂ-600）            を焼付け塗装したもの。
【００９４】
実施例１〜３
後記表１記載の成分を表記割合で用い、まずスーパーミキサーにて可塑剤と無機質中空微粒子であるガラスバルーンとを混合し、この混合液に塩化ビニル系樹脂Ａと塩化ビニル用改質剤及び安定剤を加えて均一に撹拌混合して断熱材原料液を調製した。そして、この断熱材原液を容器Ｂ内に注入して蓋を被せ、この容器Ｂを加熱炉に入れて５０℃で１５分間予熱したのち、該加熱炉を温度１９０℃に設定して自動運転とした。自動運転開始後２４分で炉内温度は１９０℃に上昇し、その後２０分間のＯＮ・ＯＦＦ運転を行ったのち、電源をＯＦＦとして該容器Ｂを加熱炉中で１３分間養生させてから取り出した。この養生中に炉内温度は１８５℃まで徐々に低下した。なお、２００〜１８５℃領域から放射される遠赤外線波長は約２〜１００μｍの範囲であるが、その中で最大放射が得られる波長は、ウィーンの変位則から、例えば１９０℃では６．２６μｍ、１８５℃では６．３３μｍとなる。しかして、冷却後の容器Ｂから取り出した断熱材ブロックは、縦４２ｍｍ、横４７．７ｍｍ、厚さ３６ｍｍの白い直方体形状で、表面部の炭化がなく、内部まで完全にゲル化して且つ全体に均質な組織を有するものであった。
【００９５】
比較例１
実施例１と同様にして調製した断熱材原料液を容器Ａ内に注入して蓋を被せ、この容器Ａを加熱炉に入れて５０℃で１５分間予熱したのち、該加熱炉を温度１８０℃に設定して自動運転とした。自動運転開始後２９分で炉内温度は１８０℃に上昇し、その後２０分間のＯＮ・ＯＦＦ運転を行ったのち、該容器Ａを加熱炉から取り出した。冷却後に該容器Ａから取り出した断熱材ブロックは、表面部に焦げ目がなく白い状態であったが、帯板状にスライスしたところ、その断面がざらざらであって曲げると簡単に破断し、内部のゲル化が不充分な不良品であることが判明した。
【００９６】
比較例２
実施例１と同様にして調製した断熱材原料液を容器Ａ内に注入して蓋を被せ、この容器Ａを加熱炉に入れて５０℃で１５分間予熱したのち、該加熱炉を温度２００℃に設定して自動運転とした。自動運転開始後２６分で炉内温度は２００℃に上昇し、その後４０分間のＯＮ・ＯＦＦ運転を行ったのち、該容器Ａを加熱炉から取り出した。冷却後に該容器Ａから取り出した断熱材ブロックは、上面に黒い焦げ目があり、側面及び底面は表面から１０ｍｍ程度まで炭化しているが、中心部には未ゲル化部分が残る不良品であった。
【００９７】
比較例３
塩化ビニル系樹脂Ｂ：４５９ｇ（５３．２質量％）、可塑剤ＤＯＰ：２７５ｇ（３１．９質量％）、安定剤：１４ｇ（１．６質量％）の混合物を加圧ニーダーによって１８０℃で予備混練したのち、ロール温度１９０℃、クリアランス２ｍｍでロール加工し、次いでクリアランスを３ｍｍに変更してガラスバルーンＢ：１１５ｇ（１３．３質量％）を添加し、５分間のロール加工を行ってシートを取り出した。このシートは、比重０．９８５、熱伝導率０．１５４Ｗ／ｍ・ｋであり、その比重から配合したガラスバルーンＢの約４３％が割れていることが想定され、また熱伝導率が高く断熱材として適していないことが判った。なお、比重及び熱伝導率の測定は後記方法による。
【００９８】
比較例４
先行技術の特許文献４に開示される加熱装置に用いられる断熱材として、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、炭酸カルシウム等を含有するタイルカーペットの廃材を粉砕し、厚さ２０ｍｍの矩形板状に圧縮成形したものを用意した。
【００９９】
実施例１〜３で得られた断熱材ブロックならびに比較例４の断熱材から試料を採取し、比重、曲げ弾性率、曲げ降伏応力、２５％歪み圧縮強度、５０％歪み圧縮後の寸法復元率、吸水率、熱伝導率の各物性を測定した。その結果を後記表１に示す。なお、各物性の測定方法は次のとおりである。
【０１００】
〔比重〕・・・ＪＩＳＫ7112Ａに準じて測定した。
〔曲げ弾性率，曲げ降伏応力〕・・・ミネベア社製の引張圧縮試験機ＡＬ−５０ｋＮＢを用い、ロードセル容量５ｋＮ、クロスヘッド速度５ｍｍ／分にて測定した。
〔２５％歪み圧縮強度〕・・・上記と同じ引張圧縮試験機を用い、ロードセル容量５ｋＮ、クロスヘッド速度１ｍｍ／分にて２５％歪みのときの圧縮応力を求めた。
〔５０％歪み圧縮後の寸法復元率〕・・・上記と同じ引張圧縮試験機を用い、ロードセル容量５ｋＮ、クロスヘッド速度１ｍｍ／分にて５０％歪みまで圧縮したのち、試料を取り出して３０分後の厚さを測定し、元の厚さ対する復元率を算出した。
〔吸水率〕・・・ＪＩＳＫ7209に準じ、試料を５０℃のオーブン中で１６５時間乾燥したのち、２３℃の蒸留水に浸漬し、２３℃、５０％ＲＨの恒温室で２４時間放置後の重量を測定し、吸水率を算出した。
〔熱伝導率〕・・・昭和電工社製の熱伝導測定装置Shortherm QTMを用い、ＪＩＳＲ2251-1に従い、非定常熱線法で測定した。
【０１０１】
【表１】
2015203427.tif 000003
【０１０２】
表１で示すように、実施例１〜３の断熱材は、比重、曲げ弾性率、２５％歪み圧縮強度、５０％歪み圧縮後の寸法復元率がいずれも本発明の断熱材として適合し、熱伝導率が低く断熱性に優れる上、非吸水性である。これに対し、比較例４の断熱材は、高耐圧性であるが、比重が大きい上に柔軟性がないため、路面の融雪・凍結防止用としては、コンクリート舗装、コンポジット舗装、半たわみ舗装等に使用が限定され、路面舗装の９５％以上を占めるアスファルト舗装には適用できず、また熱伝導率が高く断熱性に劣ることに加え、吸水性が大きいために吸水に伴う断熱性能の低下が免れないという難点がある。
【０１０３】
なお、実施例２は、実施例１の断熱材と同等の柔軟性を確保しつつ耐圧性をより高める目的で、実施例１のガラスバルーンＡよりも圧縮強度の高いガラスバルーンＢを同じ体積％で用いている。その結果、得られた断熱材は、実施例１の断熱材に比較し、曲げ降伏応力は変わらないが、圧縮強度が約１．４５倍に増大している。従って、ガラスバルーンとして圧縮強度の高いものを用いることで、柔軟性を低下させずに耐圧性を高め得るが、曲げ弾性率及び耐熱性は相対的に低下する。
【０１０４】
また、実施例３は、実施例１の断熱材よりも柔軟性を高める目的で、可塑剤の配合量を実施例１の約１．２倍に増量し、他の配合成分を実施例１と同体積で用いている。その結果、得られた断熱材は、曲げ降伏応力が０．４４ＭＰａとなり、実施例１の断熱材よりも柔軟性が大幅に増大しているが、曲げ弾性率及び圧縮強度は低下している。
【０１０５】
これら実施例１〜３から明らかなように、本発明の断熱材の諸特性は、塩化ビニル系樹脂と可塑剤と無機質中空微粒子の配合比率に加え、ガラスバルーンの如き無機質中空微粒子の種類（性状）によっても調整可能である。
【０１０６】
次に、上記の断熱材を用いた融雪・凍結防止用の遠赤外線加熱装置の実施例について、比較例と対比して具体的に説明する。
【０１０７】
実施例４
前記実施例１で得られた断熱材ブロックをスライス及び裁断することにより、幅１３０ｍｍ、長さ３００ｍｍ、厚さ７ｍｍの帯板状断熱材を作成した。そして、この帯板状断熱材の上面側に、熱伝導放射層用塗料をシルクスクリーン印刷（スクリーン網目８０メッシュ）によって塗付・乾燥し、膜厚６０μｍの熱伝導放射層を形成すると共に、該断熱材の下面側に、不織布を基材としてセミブロンアスファルトを含浸させた厚さ２ｍｍの粘着層を形成することにより、既述の図１（ａ）に示す遠赤外線放射ボード１Ａを作製した。使用した熱伝導放射層用塗料は、市販のシルク印刷用塗料（セイコーアトバンス社製の商品名ＬＯＶ（Ｚ）710ブラック：ビニールアクリル樹脂３７質量％、カーボンブラック８質量％、芳香族炭化水素溶剤２６質量％、ケトン溶剤１６質量％、イソホロン９質量％、添加剤４質量％よりなる）１００質量部に対し、フライアッシュ（JIS A 6201、前出）５質量部と、炭素繊維（三菱樹脂社製：ダイアリードＫ233ＨＭ、前出）１００質量部を配合したものである。
【０１０８】
一方、図８（ａ）（ｂ）に示すように、厚さ１２ｍｍの合板材８１からなる箱枠の四周内壁面に、厚さ２０ｍｍの発泡断熱材８２（カネカ社製の商品名カネライトフォーム・・・発泡ポリスチレン）を貼着し、内側空間が縦３００ｍｍ、横４００ｍｍ、高さ１２０ｍｍである試験体容器８を製作した。そして、この試験体容器８内に、既述の道路基盤上に設ける平坦化処理層３ａとしてモルタルを４０ｍｍ厚に打設し、その上に前記の遠赤外線放射ボード１Ａの２枚を、各々粘着層を介して幅方向中間点の距離が２００ｍｍとなる間隔で並列に接着固定し、ＰＣＴ特性の発熱体２（２００ＶＡＣ、負荷容量５５Ｗ／ｍ、幅１３．３ｍｍ、厚さ６．３５ｍｍ、長さ３００ｍｍ）を各遠赤外線放射ボード１Ａ幅方向中央位置に接触状態で長手方向に沿って配設し、その両端部を固定金具２１で固定し、その上に舗装４として、遠赤外線放射剤のフライアッシュを細骨材質量に対して７質量％の割合で配合したモルタルを８６ｍｍ厚に打設し、加熱装置試験体を作製した。
【０１０９】
実施例５
前記実施例４と同様の帯板状断熱材の上面側に、蓄熱層用塗料をシルクスクリーン印刷（スクリーン網目８０メッシュ）によって塗付・乾燥し、膜厚６０μｍの蓄熱層を形成し、この蓄熱層上に実施例４と同様にして膜厚６０μｍの熱伝導放射層用を形成すると共に、該断熱材の下面側に実施例４と同様にして厚さ２ｍｍの粘着層を形成することにより、既述の図１（ｂ）に示す遠赤外線放射ボード１Ｂを作製した。使用した蓄熱層用塗料は、市販のシルク印刷用塗料（セイコーアトバンス社製の商品名ＬＯＶ（Ｚ）800メジューム：ビニールアクリル樹脂３９質量部、芳香族炭化水素溶剤３０質量％、ケトン溶剤１７質量％、イソホロン１１質量％、添加剤５質量％よりなる）１００質量部に対し、フライアッシュ（JIS A 6201、前出）５質量部と、カプセル化蓄熱剤（三菱製紙社製：サーモメモリーＨＳ、品番ＦＰ-9、嵩密度０．３ｇ／ｃｍ3、融点９℃、融解熱量３３Kcal/kg）３３質量部を配合したものである。
【０１１０】
次いで、実施例４と同様の試験体容器８内に、実施例４と同様にして、平坦化処理層３ａの打設、前記の遠赤外線放射ボード１Ｂの２枚の接着固定、ＰＣＴ特性の発熱体２の配設固定、舗装４としての遠赤外線放射剤を配合したモルタルの打設、を順次行って加熱装置試験体を作製した。
【０１１１】
比較例５
幅１３０ｍｍ、長さ３００ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの鋼板の表面に、遠赤外線放射塗料（オキツモ社製：高効率輻射塗料Ｂ-600、前出）を焼付け塗装して膜厚２０μｍの遠赤外線放射層を形成し、熱拡散放射板とした。そして、前記比較例４の断熱材をスライス及び裁断して得られた幅１３０ｍｍ、長さ３００ｍｍ、厚さ８ｍｍの帯板状断熱材の上面に、上記の熱拡散放射板を接着一体化して遠赤外線放射ボードを作製した。次いで、実施例４と同様の試験体容器８内に、実施例４と同様にして平坦化処理層３ａを打設し、この平坦化処理層３ａ上に上記の遠赤外線放射ボードの２枚を実施例４と同様の配置間隔で配置し、各遠赤外線放射ボード上にＰＣＴ特性の発熱体２を実施例４と同様にして配設固定したのち、その上に試験体容器８の内側全体を覆うサイズで厚さ１ｍｍの熱融着性の路内強化シート（遠赤外線放射剤粒子を２０質量％含有するアスファルトをポリエステル系不織布に含浸させたもの）を密着状態に被せ、更に実施例４と同様にして舗装４としての遠赤外線放射剤を配合したモルタルを打設し、加熱装置試験体を作製した。
【０１１２】
比較例６
図９（ａ）（ｂ）に示すように、実施例４と同様の試験体容器８内に実施例４と同様にして平坦化処理層３ａを打設したのち、この平坦化処理層３ａ上に直接に、２本のＰＣＴ特性の発熱体２を実施例４と同様間隔で並行配置し、その両端部を固定金具２１で固定し、その上に舗装４として遠赤外線放射剤を含まないモルタルを８６ｍｍ厚に打設し、従来型電熱式の加熱装置試験体を作製した。
【０１１３】
〔加熱試験〕
上記実施例４，５及び比較例５，６で作製した加熱装置試験体を、それぞれ下からの冷却の影響を避けるために厚さ３０ｍｍの発泡断熱材８３〔発泡断熱材８２と同じ材料・・・図８（ａ），図９（ａ）参照〕を敷いた状態で恒温室に収容し、該恒温室をマイナス６℃に自動制御する設定として、発熱体２への通電を行って路面の加熱状況を調べた。通電はＯＮ：５分とＯＦＦ：５分の２分割通電制御方式とし、次の側定点Ａ〜Ｃの路面温度を測定した。
側定点Ａ・・・発熱体直上
側定点Ｂ・・・発熱体直上から５０ｍｍ側方
側定点Ｃ・・・発熱体直上から１００ｍｍ側方
【０１１４】
上記加熱試験にて得られた、実施例５及び比較例５，６の加熱装置試験体における側定点Ａ〜Ｃ毎の路面温度上昇特性を、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す。これら図中、実５の測定曲線は実施例５、比５の測定曲線は比較例５、比６の測定曲線は比較例６、の各試験体にそれぞれ対応しており、各測定曲線の途中にある□印は、路面温度が１℃に達した時点を表している。なお、図１０（ａ）〜（ｃ）では、実施例４の加熱装置試験体の路面温度上昇特性の図示を省略している。
【０１１５】
図１１に、上記加熱試験おいて路面温度が１℃まで上昇するのに要した時間を、実施例４，５及び比較例５，６の各加熱装置試験体の側定点Ａ〜Ｃ毎及び側定点Ａ〜Ｃの平均として棒グラフで示す。また、図１２に、上記加熱試験における通電開始４時間後の、実施例４，５及び比較例５，６の各加熱装置試験体の路面温度分布を示す。
【０１１６】
図１０及び図１１より、実施例５の蓄熱層を有する遠赤外線放射ボード１Ｂを用いた遠赤外線加熱装置では、通電開始からの路面温度上昇速度が側定点Ａ〜Ｃの平均で、比較例６の従来型電熱式の加熱装置に比較して４倍近くも速く、先行技術（特許文献４）に対応する比較例５の加熱装置に比較しても２倍以上に速くなっている。また、実施例４の蓄熱層のない遠赤外線放射ボード１Ａを用いた遠赤外線加熱装置でも、同路面温度上昇速度が側定点Ａ〜Ｃの平均で、比較例６の加熱装置の２．４倍程度、比較例５の加熱装置の１．４倍程度に達している。従って、本発明の遠赤外線加熱装置によれば、通電後の短時間で路面温度が上昇するから、降雪や急激な気温低下が発生した際に迅速に対応できる。
【０１１７】
一方、図１２より、通電開始から４時間後の路面温度は、実施例４の遠赤外線加熱装置では発熱体直上の側定点Ａで３．７℃、発熱体直上から１００ｍｍ側方つまり遠赤外線放射ボード１Ｂから外れた位置の側定点Ｃで１．０℃あり、実施例５の遠赤外線加熱装置でも側定点Ａで１．５℃、側定点Ｃで０．６℃になっている。従って、本発明の遠赤外線加熱装置によれば、持続的に路面全体の高い融雪・凍結防止効果が得られることが明らかである。これに対し、比較例６の従来型電熱式の加熱装置では、同４時間後の路面温度が発熱体直上では０．３℃とかろうじて融雪・凍結防止効果が得られても、発熱体直上から５０ｍｍ側方で−０．４℃、１００ｍｍの側方で−０．５℃と氷点下であり、路面全体にわたる融雪・凍結防止効果が得られないことが判る。また、比較例５の加熱装置でも、同４時間後の路面温度が発熱体直上で１．０℃であり、ほぼ満足な融雪・凍結防止効果が得られるが、遠赤外線放射ボード上から外れた側定点Ｃでは０．１℃に止まっているから、降雪度合や気温低下の程度によっては路面全体にわたる融雪・凍結防止効果を発揮できなくなる懸念がある。
【０１１８】
更に、これら図１０〜図１２に示す加熱試験の結果から、本発明の融雪・凍結用の遠赤外線加熱装置を用いる場合、従来と同程度の融雪・凍結防止の条件を確保するだけなら、既述の分割通電制御により、受電容量（契約電力＝電気料金）を実施例５の構成では１／３程度、実施例４の構成では１／２程度と大幅に減らし得ることが判る。また、既述のように、予熱自動運転制御を行う場合に、予熱温度の設定を従来の８℃から３〜４℃まで低くすることが可能であり、これによって予熱運転の無駄を大きく削減し、上記受電容量の減少と相俟って、ランニングコストを従来に比して格段に低減できることが明らかである。
【符号の説明】
【０１１９】
１Ａ，１Ｂ    遠赤外線放射ボード
１０          断熱材
１１          熱伝導放射層
１２          粘着層
１３          蓄熱層
２            発熱体
２１          固定金具
３            道路基盤
３ａ          平坦化処理層
４            舗装
４ａ          保護層
４ｂ          表層
５            コンクリートスラブ
５２          均しモルタル層
６            床仕上げ層
６ａ          蓄熱モルタル層
７            蓄熱容器
【図１】
2015203427.tif 000004
【図２】
2015203427.tif 000005
【図３】
2015203427.tif 000006
【図４】
2015203427.tif 000007
【図５】
2015203427.tif 000008
【図６】
2015203427.tif 000009
【図７】
2015203427.tif 000010
【図８】
2015203427.tif 000011
【図９】
2015203427.tif 000012
【図１０】
2015203427.tif 000013
【図１１】
2015203427.tif 000014
【図１２】
2015203427.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月30日(2015.6.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
更に、融雪や凍結防止のための加熱装置として、ＰＴＣ（Positive Temperrature Coeff-icient＝正温度係数）特性発熱体を用いたものがある。このＰＴＣ特性発熱体は、ＪＩＳ第３種発熱線に属し、通電によって発熱体の温度が上昇してキューリー点に達すると、急激な電気抵抗の増大によって電流量が減少することで、発熱量を自己制御できるプラスチック熱半導体としての特性を有しており、それ自体の言わば温度センサー機能によって周辺温度とバランスして平衡温度になるために過熱断線事故を生じる懸念がない。しかし、このＰＴＣ特性発熱体を利用した上記加熱装置では、該発熱体の電気容量が大きいことから、テープ状の該発熱体を約２００〜２５０ｍｍの間隔を置いて敷設しており、そのために該発熱体から発する熱で直上の路面が優先的に加熱され、路面全体を均一に加熱しにくいという難点があった。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
図２（ａ）（ｂ）は遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂに対する発熱体２の配設状態を示している。なお、ここでは代表して遠赤外線放射ボード１Ｂを図示している。発熱体２は、帯板状の遠赤外線放射ボード１Ａ，１Ｂの熱伝導放射層１１上に、幅方向中央位置に接触状態で長手方向に沿って配設され、該ボード１Ａ，１Ｂの両端部近傍において、逆Ｕ字形の固定金具２１と止着ピン２２，２２を介して固定される。この発熱体２としては、既述したＰＴＣ（正温度係数）特性発熱体が好適に使用される。すなわち、ＰＴＣ特性発熱体では、周辺温度が低下すると、抵抗値が下がって電流量を増大させる機能があるから、高いエネルギー負荷の使用条件でも有効なエネルギー供給が可能である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０８】
一方、図８（ａ）（ｂ）に示すように、厚さ１２ｍｍの合板材８１からなる箱枠の四周内壁面に、厚さ２０ｍｍの発泡断熱材８２（カネカ社製の商品名カネライトフォーム・・・発泡ポリスチレン）を貼着し、内側空間が縦３００ｍｍ、横４００ｍｍ、高さ１２０ｍｍである試験体容器８を製作した。そして、この試験体容器８内に、既述の道路基盤上に設ける平坦化処理層３ａとしてモルタルを４０ｍｍ厚に打設し、その上に前記の遠赤外線放射ボード１Ａの２枚を、各々粘着層を介して幅方向中間点の距離が２００ｍｍとなる間隔で並列に接着固定し、ＰＴＣ特性の発熱体２（２００ＶＡＣ、負荷容量５５Ｗ／ｍ、幅１３．３ｍｍ、厚さ６．３５ｍｍ、長さ３００ｍｍ）を各遠赤外線放射ボード１Ａ幅方向中央位置に接触状態で長手方向に沿って配設し、その両端部を固定金具２１で固定し、その上に舗装４として、遠赤外線放射剤のフライアッシュを細骨材質量に対して７質量％の割合で配合したモルタルを８６ｍｍ厚に打設し、加熱装置試験体を作製した。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１０】
次いで、実施例４と同様の試験体容器８内に、実施例４と同様にして、平坦化処理層３ａの打設、前記の遠赤外線放射ボード１Ｂの２枚の接着固定、ＰＴＣ特性の発熱体２の配設固定、舗装４としての遠赤外線放射剤を配合したモルタルの打設、を順次行って加熱装置試験体を作製した。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１１】
比較例５
幅１３０ｍｍ、長さ３００ｍｍ、厚さ０．４ｍｍの鋼板の表面に、遠赤外線放射塗料（オキツモ社製：高効率輻射塗料Ｂ-600、前出）を焼付け塗装して膜厚２０μｍの遠赤外線放射層を形成し、熱拡散放射板とした。そして、前記比較例４の断熱材をスライス及び裁断して得られた幅１３０ｍｍ、長さ３００ｍｍ、厚さ８ｍｍの帯板状断熱材の上面に、上記の熱拡散放射板を接着一体化して遠赤外線放射ボードを作製した。次いで、実施例４と同様の試験体容器８内に、実施例４と同様にして平坦化処理層３ａを打設し、この平坦化処理層３ａ上に上記の遠赤外線放射ボードの２枚を実施例４と同様の配置間隔で配置し、各遠赤外線放射ボード上にＰＴＣ特性の発熱体２を実施例４と同様にして配設固定したのち、その上に試験体容器８の内側全体を覆うサイズで厚さ１ｍｍの熱融着性の路内強化シート（遠赤外線放射剤粒子を２０質量％含有するアスファルトをポリエステル系不織布に含浸させたもの）を密着状態に被せ、更に実施例４と同様にして舗装４としての遠赤外線放射剤を配合したモルタルを打設し、加熱装置試験体を作製した。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１２】
比較例６
図９（ａ）（ｂ）に示すように、実施例４と同様の試験体容器８内に実施例４と同様にして平坦化処理層３ａを打設したのち、この平坦化処理層３ａ上に直接に、２本のＰＴＣ特性の発熱体２を実施例４と同様間隔で並行配置し、その両端部を固定金具２１で固定し、その上に舗装４として遠赤外線放射剤を含まないモルタルを８６ｍｍ厚に打設し、従来型電熱式の加熱装置試験体を作製した。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１７】
一方、図１２より、通電開始から４時間後の路面温度は、実施例５の遠赤外線加熱装置では発熱体直上の側定点Ａで３．７℃、発熱体直上から１００ｍｍ側方つまり遠赤外線放射ボード１Ｂから外れた位置の側定点Ｃで１．０℃あり、実施例４の遠赤外線加熱装置でも側定点Ａで１．５℃、側定点Ｃで０．６℃になっている。従って、本発明の遠赤外線加熱装置によれば、持続的に路面全体の高い融雪・凍結防止効果が得られることが明らかである。これに対し、比較例６の従来型電熱式の加熱装置では、同４時間後の路面温度が発熱体直上では０．３℃とかろうじて融雪・凍結防止効果が得られても、発熱体直上から５０ｍｍ側方で−０．４℃、１００ｍｍの側方で−０．５℃と氷点下であり、路面全体にわたる融雪・凍結防止効果が得られないことが判る。また、比較例５の加熱装置でも、同４時間後の路面温度が発熱体直上で１．０℃であり、ほぼ満足な融雪・凍結防止効果が得られるが、遠赤外線放射ボード上から外れた側定点Ｃでは０．１℃に止まっているから、降雪度合や気温低下の程度によっては路面全体にわたる融雪・凍結防止効果を発揮できなくなる懸念がある。
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
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