(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム組成物で構成されている下側ゴム層と、
前記下側ゴム層上に配置された面状発熱体と、
前記面状発熱体上に配置された金属層と、
前記金属層上に配置され、前記下側ゴム層を構成するゴム組成物よりも熱伝導率が高いゴム組成物で構成されている上側ゴム層と、
を有し、
前記金属層は、平面視上、前記下側ゴム層および前記上側ゴム層に内包され、前記下側ゴム層と前記上側ゴム層とは、前記金属層の外側で加硫接着されており、
前記面状発熱体は、平面視上、前記金属層に内包され、
前記金属層は、平面視上、前記面状発熱体の発熱部の外側領域で、前記発熱部の内側領域よりも前記上側ゴム層の上方側に厚くなる厚さ分布を有している融雪マット。
【請求項２】
前記上側ゴム層を構成するゴム組成物には、カーボンナノチューブ、酸化アルミニウム、およびカーボンブラックのうちの少なくとも１つが添加されている請求項１に記載の融雪マット。
【請求項３】
前記上側ゴム層は、前記下側ゴム層よりも薄い請求項１または２に記載の融雪マット。
【請求項４】
前記上側ゴム層上に配置された損傷防止布をさらに有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の融雪マット。
【請求項５】
前記損傷防止布上に配置され、植物原料から製造された多孔性炭素材粒子が添加されたゴム組成物で構成されている防滑層をさらに有する請求項４に記載の融雪マット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、融雪マットに関する。
【背景技術】
【０００２】
融雪マットとして、種々の構造のものが提案されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
融雪マットの面内で生じる温度ムラによって、雪の融け方にムラが生じることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−１７７０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一目的は、面内での温度分布の均一性向上が図られた融雪マットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一観点によれば、
ゴム組成物で構成されている下側ゴム層と、
前記下側ゴム層上に配置された面状発熱体と、
前記面状発熱体上に配置された金属層と、
前記金属層上に配置され、前記下側ゴム層を構成するゴム組成物よりも熱伝導率が高いゴム組成物で構成されている上側ゴム層と、
を有し、
前記金属層は、平面視上、前記下側ゴム層および前記上側ゴム層に内包され、前記下側ゴム層と前記上側ゴム層とは、前記金属層の外側で加硫接着されており、
前記面状発熱体は、平面視上、前記金属層に内包されている融雪マット
が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
下側ゴム層と上側ゴム層とが加硫接着により強固に接着された融雪マットであって、金属層および熱伝導性の高められた上側ゴム層により、面内の全域に亘って温度分布の均一性向上が図られた融雪マットが得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（ａ）は、本発明の一実施形態による融雪マットの概略構造を示す断面図であり、図１（ｂ）は、一実施形態（および第１、第２変形例）による融雪マットの概略構造を示す平面図である。
【図２】図２（ａ）は、第１変形例による融雪マットの概略構造を示す断面図であり、図２（ｂ）は、第２変形例による融雪マットの概略構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１（ａ）および図１（ｂ）を参照して、本発明の一実施形態による融雪マット１００について説明する。図１（ａ）および図１（ｂ）は、それぞれ、本実施形態による融雪マット１００の概略構造を示す断面図および平面図である。
【００１０】
融雪マット１００は、下側ゴム層１０、面状発熱体２０、金属層３０、および上側ゴム層４０を有する。下側ゴム層１０上に面状発熱体２０が配置され、面状発熱体２０上に金属層３０が配置され、金属層３０上に上側ゴム層４０が配置されている。つまり、面状発熱体２０および金属層３０が、下側ゴム層１０と上側ゴム層４０とに挟まれている。融雪マット１００は、下側ゴム層１０側を地面側にして設置され、上側ゴム層４０上方の雪を融かすように構成されている。融雪マット１００の地面側を下側、融雪側を上側と呼ぶこともある。
【００１１】
下側ゴム層１０および上側ゴム層４０は、それぞれゴム組成物により構成されている。下側ゴム層１０を構成するゴム組成物および上側ゴム層４０を構成するゴム組成物のそれぞれに用いられるベースゴムとしては、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、イソブチレン・イソプレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム等が挙げられる。これらをブレンドしたものを使用してもよい。
【００１２】
下側ゴム層１０および上側ゴム層４０に用いられるベースゴムとして、より具体的には、例えば、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）を用いることが好ましい。ＥＰＤＭは、耐候性、耐熱性等が高いので、屋外で使用される融雪マット１００の材料として好ましい。必要に応じて、下側ゴム層１０のベースゴムと上側ゴム層４０のベースゴムとを異ならせてもよい。
【００１３】
下側ゴム層１０を構成するゴム組成物および上側ゴム層４０を構成するゴム組成物のそれぞれは、ベースゴムの他に、適宜、加硫剤（架橋剤）、加硫助剤（架橋助剤）、充填剤、難燃剤、可塑剤、老化防止剤（酸化防止剤）、安定剤、着色剤、加工助剤等の添加剤を含んでいてもよい。
【００１４】
融雪マット１００においては、面状発熱体２０で発生した熱の、下方への伝達は抑制し、上方への伝達は促進したい。このため、上側ゴム層４０は、下側ゴム層１０を構成するゴム組成物よりも熱伝導率が高いゴム組成物で構成されていることが好ましく、上側ゴム層４０を構成するゴム組成物には、熱伝導率を向上させる添加剤として、例えば、カーボンナノチューブ、酸化アルミニウム、およびカーボンブラックのうちの少なくとも１つが添加されていることが好ましい。また、カーボンナノチューブおよび酸化アルミニウム、または、カーボンナノチューブおよびカーボンブラックが添加されていることがより好ましい。また、カーボンナノチューブ、酸化アルミニウム、およびカーボンブラックが添加されていることがさらに好ましい。
【００１５】
カーボンナノチューブの添加量は、熱伝導率向上の観点から、ベースゴム１００質量部に対して例えば５質量部以上が好ましく、経済効果の観点から、ベースゴム１００質量部に対して例えば３０質量部以下が好ましい。また、酸化アルミニウムの添加量は、熱伝導率向上（カーボンナノチューブの熱伝導率補完）の観点から、ベースゴム１００質量部に対して例えば３０質量部以上が好ましく、ゴム組成物の機械的特性維持の観点から、ベースゴム１００質量部に対して例えば２５０質量部以下が好ましい。また、カーボンブラックの添加量は、機械的強度、熱伝導率向上の観点から、ベースゴム１００質量部に対して例えば３０質量部以上が好ましく、硬さ上昇抑制の観点から、ベースゴム１００質量部に対して例えば１２０質量部以下が好ましい。
【００１６】
カーボンナノチューブとしては、高熱伝導率の観点から、例えば昭和電工（株）製ＶＧＣＦを用いることが好ましい。また、酸化アルミニウムとしては、熱伝導率向上（カーボンナノチューブの熱伝導率補完）の観点から、例えば昭和電工（株）製アルミナを用いることが好ましい。また、カーボンブラックとしては、機械的強度の観点から、例えばＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦを用いることが好ましい。
【００１７】
上側ゴム層４０の熱伝導性を下側ゴム層１０に対して高めるため、上側ゴム層４０は、下側ゴム層１０よりも薄いことが好ましい。上側ゴム層４０の厚さは、上側ゴム層４０の強度を確保する観点から、例えば２ｍｍ以上の厚さであることが好ましく、上側ゴム層４０の熱伝導性を高める観点から、例えば５ｍｍ以下の厚さであることが好ましい。下側ゴム層１０の厚さは、下側ゴム層４０の強度を確保し、下側ゴム層４０の断熱性を高める観点から、例えば３ｍｍ以上の厚さであることが好ましく、製品重量の観点から、例えば６ｍｍ以下の厚さであることが好ましい。
【００１８】
下側ゴム層１０および上側ゴム層４０の平面形状は、つまり融雪マット１００の平面形状は、特に制限されないが、例えば、幅方向（図１（ｂ）の横方向）が６００ｍｍ程度で、長さ方向（図１（ｂ）の縦方向）が２０００ｍｍ程度の長方形形状である。
【００１９】
面状発熱体２０としては、例えば、面状の発熱部２１として半導体熱交換素子を有するもの（例えば日本ゲルマヒーター株式会社製のゲルマヒーター（登録商標））が用いられる。面状発熱体２０は、発熱部２１と被覆部２２とを有する。例示の面状発熱体２０は、複数の発熱部２１を有し、複数の発熱部２１は、平面視上、間隙２３を隔てて配置されている。被覆部２２は、例えば樹脂で形成され、複数の発熱部２１を覆って、面状発熱体２０の外装を構成している。面状発熱体２０に、電源接続線２４が接続されている。面状発熱体２０の電源電圧は、例えば１００Ｖまたは２００Ｖであり、発熱温度は、例えば２０℃〜１２０℃である。
【００２０】
面状発熱体２０の厚さは、例えば０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度である。面状発熱体２０の平面形状は、特に制限されないが、例えば、幅方向が５００ｍｍ程度で、長さ方向が１８００ｍｍ程度の長方形形状である。
【００２１】
面状発熱体２０の発熱部２１は、融雪マット１００の面内の全域を覆っているわけではない。つまり、融雪マット１００の面内には、発熱部２１が配置されている領域と、発熱部２１が配置されていない領域とが存在する。したがって、発熱部２１が配置されている領域は比較的高温となり、発熱部２１が配置されていない領域は比較的低温となるような、面内での温度ムラが生じやすい。
【００２２】
金属層３０は、融雪マット１００の面内での温度分布の均一性を高めるための均熱部材として配置されている。金属層３０としては、例えば、金属箔（例えばアルミニウム箔）が用いられ、また例えば、金属メッシュや金属蒸着布が用いられる。金属層３０は、面状発熱体２０を覆うように配置され、少なくとも、発熱部２１が配置されていない領域（間隙２３等の、発熱部２１の外側領域）を覆うように配置されている。これにより、発熱部２１が配置されていない領域に伝達される熱を増やすことができ、面内での温度分布の均一性向上効果を得ることができる。なお、発熱部２１が配置されている領域を覆う金属層３０により、発熱部２１内で生じた発熱の温度ムラを低減させることもできる。
【００２３】
金属層３０（例えばアルミニウム箔）の厚さは、例えば０．０１ｍｍ程度である。金属層３０は、平面視上、下側ゴム層１０および上側ゴム層４０に内包されている。また、面状発熱体２０は、平面視上、金属層３０に内包されている。金属層３０の平面形状は、特に制限されないが、例えば、幅方向が５４０ｍｍ程度で、長さ方向が１９４０ｍｍ程度の長方形形状である。金属層３０の外側に、接着代５０が画定されている。接着代５０の幅は、例えば１０ｍｍ〜３０ｍｍである。接着代５０で、下側ゴム層１０と上側ゴム層４０とが加硫接着されている。
【００２４】
金属層３０を、平面視上、下側ゴム層１０および上側ゴム層４０に内包させて配置することで、金属層３０の外側領域を、接着代５０として確保することができる。そして、金属層３０の外側に確保された接着代５０で、下側ゴム層１０と上側ゴム層４０とを加硫接着することができる。下側ゴム層１０と上側ゴム層４０とを加硫接着することで、加硫済みのゴム層同士が接着剤で接着された接着構造と比べて、強固な接着構造を得ることができる。
【００２５】
また、金属層３０を、平面視上、下側ゴム層１０および上側ゴム層４０に内包させて配置することで、接着代５０より内側の全域に金属層３０を配置することができる。これにより、接着代５０より内側の全域で、金属層３０による面内での温度分布の均一性向上効果を得ることができる。
【００２６】
面状発熱体２０を、平面視上、金属層３０に内包させて配置することで、面状発熱体２０において発熱部２１が配置されていない領域（発熱部２１の外側領域）を確実に金属層３０で覆うことができ、面内での温度分布の均一性向上効果を高めることができる。
【００２７】
上側ゴム層４０は、カーボンナノチューブ等の添加により、熱伝導性が高められている。これにより、金属層３０の外側、すなわち接着代５０においても、金属層３０による効果よりは小さいものの、面内での温度分布の均一性向上効果を得ることができる。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態によれば、下側ゴム層１０と上側ゴム層４０とが加硫接着により強固に接着された融雪マット１００であって、金属層３０および熱伝導性の高められた上側ゴム層４０により、面内の全域に亘って温度分布の均一性向上が図られた融雪マット１００を得ることができる。
【００２９】
次に、本実施形態による融雪マット１００の作製方法について説明する。未加硫の下側ゴム層１０と、面状発熱体２０と、金属層３０と、未加硫の上側ゴム層４０とを位置合わせして積層した積層体を準備する。そして、このような積層体を、熱板で挟み、高温高圧（例えば１５５±３℃、１０±１ＭＰａ程度）でプレスすることにより、下側ゴム層１０および上側ゴム層４０の加硫を行うとともに、金属層３０の周囲に画定される接着代５０で下側ゴム層１０と上側ゴム層４０とを加硫接着する。例えばこのようにして、融雪マット１００を作製することができる。なお、バッチ加硫方式を例示したが、連続加硫方式を用いてもよい。
【００３０】
次に、図２（ａ）を参照して、上述の実施形態の第１変形例による融雪マット１００について説明する。図２（ａ）は、第１変形例による融雪マット１００の概略構造を示す断面図である。平面構造については、再び図１（ｂ）を参照して説明を進める。
【００３１】
第１変形例の融雪マット１００は、上述の実施形態の融雪マット１００に、損傷防止布６０が追加された構造を有する。損傷防止布６０は、上側ゴム層４０上に配置されている。損傷防止布６０は、上側ゴム層４０よりも損傷しにくい材料、例えばアラミド繊維で形成されている。損傷防止布６０が配置されていることで、上側ゴム層４０を薄くした場合でも、上側ゴム層４０や金属層３０等の損傷を抑制できる。損傷防止布６０の厚さは、例えば１ｍｍ程度である。損傷防止布６０は、上側ゴム層４０の全面に設けられていることが好ましい。
【００３２】
融雪マット１００の設置場所が、融雪マット１００上を歩行者等が通行するような場所である場合、さらに、防滑層７０を追加してもよい。防滑層７０は、損傷防止布６０上に配置されている。防滑層７０は、融けた雪により濡れた状態で損傷防止布６０よりも滑りにくい材料、例えば、ベースゴムにＲＢ（Ｒｉｃｅ Ｂｒａｎ）セラミックス粒子が添加されたゴム組成物により構成されている。防滑層７０が配置されていることで、歩行者の靴底等が滑ることを抑制できる。防滑層７０の厚さは、例えば２ｍｍ程度である。防滑層７０は、損傷防止布６０の全面に設けられていることが好ましい。
【００３３】
防滑層７０を構成するゴム組成物に用いられるベースゴムとしては、上述のような、上側ゴム層１０や下側ゴム層４０に用いられるベースゴムと同様なゴムが挙げられる。例えば、耐候性、耐熱性等が高いゴムであるＥＰＤＭを用いることが好ましい。
【００３４】
ＲＢセラミックスは、植物原料から製造された多孔性炭素材粒子であり、より具体的に説明すると、脱脂ぬかの炭化物（軟質なアモルファスカーボン）と、フェノール樹脂の炭化物であるガラス状炭素（硬質なアモルファスカーボン）とで構成され、数種類の気孔を有する硬質多孔性炭素材である。
【００３５】
ＲＢセラミックス粒子は、防滑層７０のベースゴムに、ベースゴム１００質量部に対し３質量部以上１０質量部以下の範囲内の割合で添加されていることが好ましい。ＲＢセラミックス粒子をベースゴムに対して３質量部以上添加すると、水中での（表面が濡れている状態での）摩擦係数が上昇し、ＲＢセラミックス粒子の割合を増やしていくと、摩擦係数はある程度まで上昇した後、再び減少する。本願発明者の検討によれば、ベースゴム１００質量部に対するＲＢセラミックス粒子の割合を３〜１０質量部とすることで、融雪マットの防滑層７０として適切な高い摩擦係数が得られることが分かっている。
【００３６】
また、添加するＲＢセラミックス粒子の粒子径は、５μｍ以上１５０μｍ以下の範囲内の粒子径とすることが好ましい。ＲＢセラミックス粒子の粒子径は、篩（スクリーンメッシュ）を通すことで制御することができ、本変形例では、例えば、粒子径１０μｍ以下、１０μｍ以上５３μｍ以下、５３μｍ以上１０６μｍ以下、１０６μｍ以上１５０μｍ以下の４サイズのものを好ましく用いることができる。例えば上述のような添加量や粒子径とすることで、防滑性を効果的に向上させることができる。
【００３７】
ベースゴムに添加されたＲＢセラミックス粒子は、気孔に水を吸収することで、歩行者の靴底等が接触する面に水膜が形成されることを抑制する。また、防滑層７０の表面に突き出したＲＢセラミックス粒子が、歩行者の靴底等に食い込むことにより、スパイク効果が生じる。このようにして、防滑性が高められる。さらに、ＲＢセラミックス粒子の添加により、耐滑性の向上効果とともに、耐摩耗性の向上効果を得ることもできる。
【００３８】
なお、防滑層７０を構成するゴム組成物は、ベースゴム、およびＲＢセラミックス等の多孔性炭素材粒子の他に、適宜、加硫剤（架橋剤）、加硫助剤（架橋助剤）、充填剤、難燃剤、可塑剤、老化防止剤（酸化防止剤）、安定剤、着色剤、加工助剤等の添加剤を含んでいてもよい。
【００３９】
次に、第１変形例による融雪マット１００の作製方法について説明する。下側ゴム層１０から上側ゴム層４０までの積層体の上側ゴム層４０上に、さらに損傷防止布６０および未加硫の防滑層７０を積層した積層体を準備する。損傷防止布６０は、未加硫のゴムで被覆しておく。そして、上述の実施形態と同様にしてプレスを行うことで、下側ゴム層１０と上側ゴム層４０と防滑層７０の加硫を行うとともに、下側ゴム層１０と上側ゴム層４０と損傷防止布６０と防滑層７０の加硫接着を行う。このようにして、第１変形例による融雪マット１００を作製することができる。なお、バッチ加硫方式を例示したが、連続加硫方式を用いてもよい。
【００４０】
次に、図２（ｂ）を参照して、上述の実施形態の第２変形例による融雪マット１００について説明する。図２（ｂ）は、第２変形例による融雪マット１００の概略構造を示す断面図である。平面構造については、再び図１（ｂ）を参照して説明を進める。
【００４１】
第２変形例の融雪マット１００は、第１変形例の融雪マット１００に、第２金属層３１が追加された構造を有する。なお、第２金属層３１との区別のために、上述の金属層３０を、第１金属層と呼ぶこととする。第２金属層３１は、第１金属層３０上に配置されている。
【００４２】
第２金属層３１は、平面視上、第１金属層３０の内側領域のうち、面状発熱体２０の発熱部２１が配置されていない領域（発熱部２１の外側領域）を覆うように配置されている。つまり、第１金属層３０と第２金属層３１とを合わせた全体の金属層は、平面視上、発熱部２１の外側領域の金属層が、発熱部２１の内側領域の金属層よりも厚くなるような、厚さ分布を有している。
【００４３】
全体の金属層をこのような厚さ分布を持つように設けることで、発熱部２１が配置されていない領域に伝達される熱を、より増やすことができる。また、発熱部２１が配置されていない領域から、より効率的に上方へ熱を伝達することができる。このようにして、面内での温度分布の均一性向上効果をより高めることができる。
【００４４】
第２金属層３１としては、第１金属層３０と同様に、例えば、金属箔（例えばアルミニウム箔）や、金属メッシュや金属蒸着布が用いられる。第１金属層３０と第２金属層３１とを合わせた全体の金属層は、第１金属層３０と第２金属層３１とを別体で準備し積層することで構成してもよいし、一体的に構成してもよい。
【００４５】
なお、面状発熱体２０の上方に配置された第１金属層３０や第２金属層３１に加えて、さらに、面状発熱体２０の下方に第３金属層３２を配置してもよい。つまり、下側ゴム層１０と面状発熱体２０との間に、第３金属層３２を配置してもよい。第３金属層３２により、面状発熱体２０の下方でも熱を面内方向に伝達させることで、面内での温度分布の均一性向上効果をより高めることができる。
【００４６】
次に、第２変形例による融雪マット１００の作製方法について説明する。第２金属層３１および第３金属層３２を所定位置に配置して、下側ゴム層１０から防滑層７０までの積層体を準備し、第１変形例と同様にしてプレスを行うことで、第２変形例による融雪マット１００を作製することができる。なお、バッチ加硫方式を例示したが、連続加硫方式を用いてもよい。
【００４７】
以上、実施形態およびその変形例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００４８】
以下、本発明の好ましい形態について付記する。
【００４９】
（付記１）
ゴム組成物で構成されている下側ゴム層と、
前記下側ゴム層上に配置された面状発熱体と、
前記面状発熱体上に配置された金属層と、
前記金属層上に配置され、前記下側ゴム層を構成するゴム組成物よりも熱伝導率が高いゴム組成物で構成されている上側ゴム層と、
を有し、
前記金属層は、平面視上、前記下側ゴム層および前記上側ゴム層に内包され、前記下側ゴム層と前記上側ゴム層とは、前記金属層の外側で加硫接着されており、
前記面状発熱体は、平面視上、前記金属層に内包されている融雪マット。
【００５０】
（付記２）
前記上側ゴム層を構成するゴム組成物には、カーボンナノチューブ、酸化アルミニウム、およびカーボンブラックのうちの少なくとも１つが添加されている付記１に記載の融雪マット。
【００５１】
（付記３）
前記上側ゴム層は、前記下側ゴム層よりも薄い付記１または２に記載の融雪マット。
【００５２】
（付記４）
前記面状発熱体は、発熱部として半導体熱交換素子を有する付記１〜３のいずれか１つに記載の融雪マット。
【００５３】
（付記５）
前記金属層として、金属箔、金属メッシュ、金属蒸着布のいずれかが用いられる付記１〜４のいずれか１つに記載の融雪マット。
【００５４】
（付記６）
前記上側ゴム層上に配置された損傷防止布をさらに有する付記１〜５のいずれか１つに記載の融雪マット。
【００５５】
（付記７）
前記損傷防止布上に配置され、植物原料から製造された多孔性炭素材粒子が添加されたゴム組成物で構成されている防滑層をさらに有する付記６に記載の融雪マット。
【００５６】
（付記８）
前記金属層は、平面視上、前記面状発熱体の発熱部の外側領域で、前記発熱部の内側領域よりも厚くなる厚さ分布を有している付記１〜７のいずれか１つに記載の融雪マット。
【００５７】
（付記９）
前記下側ゴム層と前記面状発熱体との間に配置された他の金属層をさらに有する付記１〜８のいずれか１つに記載の融雪マット。
【符号の説明】
【００５８】
１０  下側ゴム層
２０  面状発熱体
２１  発熱部
２２  被覆部
２３  間隙
２４  電源接続線
３０，３１，３２  金属層
４０  上側ゴム層
５０  接着代
６０  損傷防止布
７０  防滑層
１００  融雪マット
【図１】
0006512046.tif 000002
【図２】
0006512046.tif 000003