(57)【要約】   【課題】  施工性がよく、高い加熱効果を有する発熱部材を提供する。  【解決手段】  有機高分子材料中に導電性材料が分散されてなる発熱層であって、その厚み方向へ貫通する貫通孔を有する発熱層と、発熱層の周面を囲繞する保護層と、該発熱層へ電力を供給する電極と、を備えてなる発熱部材を提供する。この発熱部材を敷石材等の被加熱材に埋設する。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機高分子材料中に導電性材料が分散されてなる発熱層であって、その厚み方向へ貫通する貫通孔を有する発熱層と、
前記発熱層の周面を囲繞する保護層と、
該発熱層へ電力を供給する電極と、
を備えてなる発熱部材。
【請求項２】
前記高分子材料は高分子エラストマー材料である、ことを特徴とする請求項１に記載の発熱部材。
【請求項３】
前記発熱層において単位面積あたりに占める前記貫通孔の開口面積が変化している、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の発熱部材
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の前記発熱部材がインサートされている、ことを特徴とする発熱材。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の前記発熱部材がコンクリートで囲繞されている、ことを特徴とする敷石材。
【請求項６】
有機高分子材料中に導電性材料が分散されてなる発熱層と、
前記発熱層の周面を囲繞する保護層と、
該発熱層へ電力を供給する電極と、
を備えてなる発熱部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は発熱部材に関する。更に詳しくは、この発明は敷石材、床材、屋根材等（以下、「被加熱材」ということがある）の下又は上に敷設若しくはインサートされて、これらを加熱することに好適な発熱部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンブラック等の導電性材料をモルタル等の無機材料からなるバインダ物質の中に分散させてなる発熱性組成物が知られている（特許文献１、２参照）。この発熱性組成物を板状に成形して、これをゴムで囲繞し、更に電極を挿入して発熱部材が構成される。上記発熱部材は例えば敷石材の融雪に利用される。
本件発明の関連する先行技術として特許文献３を参照されたい。
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−２３１８６８号公報
【特許文献２】実公平０４−４３９２号公報
【特許文献３】特許第３０４１４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記発熱部材は地面に敷設されその上に敷石材が重ねて敷設される。このように発熱部材はその使用に際し、施工面で二重の手間がかかるものであった。
また、省エネルギーの見地から発熱部材にはより高い加熱効果（敷石材等の被加熱材を昇温させる効果）が要求される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは上記課題を解決すべく発熱部材の改良の検討に努めてきたところ、敷石材を加熱するのに最適な構成の発熱部材及び当該発熱部材を供えた敷石材を開発するに至った。
即ち、有機高分子材料中に導電性材料が分散されてなる発熱層であって、その厚み方向へ貫通する貫通孔を有する発熱層と、
前記発熱層の周面を囲繞する保護層と、
該発熱層へ電力を供給する電極と、
を備えてなる発熱部材、である。
【発明の効果】
【０００６】
この発熱部材をインサートとしてコンクリートで囲繞することにより、敷石材が形成される。コンクリートが発熱部材の貫通孔を充填するので、発熱部材の一面と他面とがモルタルで連結される。これにより、敷石材の上面に加えられた力の全部を直接発熱部材へかけることなく、敷石材の下側部分へ逃がすことができる。よって、全体としての機械的強度が向上する。また、発熱部材のガタツキも防止できる。
また、貫通孔へモルタルが回りこむことにより発熱部材と敷石材との接触面積が大きくなって熱伝導効率が向上し、もって敷石材が効率よく加熱される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明者らの検討によれば、発熱性組成物を板状に成形してなる発熱層の厚さを４．０ｍｍ以上としたとき、これに接触する敷石材等の被加熱材を効率よく加熱できることを見出した。これは、発熱層（若しくは発熱ボード）自体を厚く形成することにより、これに蓄熱性が備えられるためと考えられる。
【０００８】
以下、発明の各構成要素を詳細に説明する。
（発熱層）
発熱層はバインダ材料に導電性材料を分散させた発熱性組成物を層状（板状）に形成したものである。
この発明ではバインダ材料として有機高分子材料を選択した。なかでも有機エラストマーを採用することが好ましい。これは、発熱層ひいては発熱部材に可撓性、耐衝撃性を与えるためである。これにより発熱部材の敷設及びインサートしての取り扱いが容易になる。また敷石材等の被加熱材料にかかる力を緩衝する作用も奏する。
かかる有機エラストマーとしてＥＰＴ（エチレンプロピレンターポリマー）、ブチルゴム等のゴム材料、ウレタン系のエラストマーの１種又は２種以上の複合体を挙げることができる。
バインダ材料としてフェノール樹脂等の熱硬化性合成樹脂及び熱可塑性合成樹脂等の１種又は２種以上を使用することもできる。
【０００９】
導電性材料には、グラファイト、カーボンブラック、カーボン繊維、メソカーボンマイクロビーズ、カーボンナノ物質等の汎用的な材料を用いることができる。
その他、安定剤、発泡剤、補強材、着色材等の他の助剤を配合できる。
【００１０】
上記の各材料を混練して発熱性組成物を得、これをローラ成形若しくは型成形して発熱層を形成する。発熱層は任意の形状に形成することができる。実施例では矩形板状に形成したが、これを円盤状、波板状等とすることが可能である。
発熱層には貫通孔を形成することが好ましい。これにより、発熱部材にも貫通孔が形成され、当該発熱部材を敷石材にインサートしたとき貫通孔を通して敷石材の材料がその上下面で連通して機械的強度が増すからである。
また、発熱層に貫通孔を形成することにより、発熱層の発熱量を制御することができる。発熱層の単位面積あたりに貫通孔の開口の占める面積が大きいほど、当該単位面積あたりの発熱量は小さくなる。
貫通孔の形状は特に限定されるものではなく、実施例で採用した丸孔の外、四角孔、三角孔等を採用することができる。
この貫通孔は板状の発熱層を形成後、これを打ち抜いて形成することができる。発熱層を型成形するときは、当該貫通孔を同時成形可能である。
【００１１】
（保護層）
保護層は発熱層の周面を囲繞する。即ち、保護層の形成材料が発熱層の全表面（貫通孔の周面を含む）に積層される。
保護層の形成材料は絶縁性及び耐水性があれば特に限定されるものではないが、発熱層のバインダ材料である有機高分子材料と同一若しくは同種の材料とすることが両層の接着性向上の見地から好ましい。
保護層の形成材料として、ＥＰＴ（エチレンプロピレンターポリマー）、ブチルゴム等のゴム材料、ウレタン系のエラストマーの１種又は２種以上の複合体を挙げることができる。そのほか、フェノール樹脂等の熱硬化性合成樹脂及び熱可塑性樹脂等を用いることもできる。
保護層の厚さは、発熱層に対して十分な絶縁性と防水性、更には機械的強度が確保されれば特に限定されるものではない。なお、本発明者らの検討によれば、保護層の厚さは１．５ｍｍ以上とすることが好ましい。なお、保護層の厚さは発熱層の貫通孔を塞がない程度とし、その結果、発熱部材にその厚み方向の貫通孔が形成される。
発熱層に貫通孔が形成されている場合、発熱層の全表面を隙間なく保護層で囲繞するには、保護層を型成形することが好ましい。例えば、中子（インサート）として発熱層を型のキャビティ内にセットし、保護層の形成材料を注入して発熱層の全表面へ実質的に同一厚さの保護層を積層することもできる。
なお、保護層は均一な厚さに限定されるものではなく、またその形状も任意に設計できる。
【００１２】
（電極）
電極は発熱層へ電力を供給しこれを発熱できれば、任意の形状及び構造を採用することができる。
実施例において電極は矩形の発熱層の相対向する辺のそれぞれへ沿って貫通されており、これにより発熱層の全域へ電力が均等に供給される。
【００１３】
（被加熱材）
この発明の発熱部材は敷石材等の被加熱材の下に敷設したり、またその中にインサートして使用する。
例えばコンクリート製の敷石材の場合、本発明の発熱部材をインサートすることにより、一体化することが好ましい。例えば、予め形成された（好ましくは固化する前の状態の）敷石材の下面部分の上に発熱部材を置き、これを型へセットして敷石材の上面部分を型成形する。このとき、上面部分の材料が発熱部材の貫通孔へ回り込んで更に下側部分に接触結合する。これにより、敷石材に対する発熱部材のガタツキが防止されるとともに機械的安定性が向上する。また、貫通孔の周面からも敷石材へ熱が伝達されることとなり、熱伝導効率が向上する。
被加熱材として、上記の敷石材の外、家屋の床材、屋根材等を挙げることができる。
この発明の発熱部材は、被加熱材に応じて、任意の形状を取ることができる。敷石材等の下に敷設される場合には平板状とすることが好ましいが、地中管を加熱するときには、発熱部材自体も管状（断面弧状のものも含む）とすることが好ましい。また、球状、半球状、なべ型など任意の形状を取ることができる。
【実施例】
【００１４】
以下、この発明の実施例について説明する。
図１はこの発明の実施例の発熱部材１の断面を示し、図２は同じく平面を示す。
図１及び２から明らかなように、発熱部材１は発熱層３、保護層５及び電極９を備えてなる。
発熱層３は有機高分子材料としてＥＰＴとブチルゴムの複合材の中にカーボンブラックを分散させたものである。カーボンブラックの配合量は要求される発熱量に応じて適宜選択できるものであるが、この実施例では１００重量部に対して２〜１０重量部のカーボンブラックを配合した。この発熱層３には貫通孔４が形成され、この貫通孔４は発熱層の平面内においてほぼ均等に分配されている。
【００１５】
保護層５はＥＰＴからなり、発熱層３の全表面（貫通孔４の周面も含む）を被覆している。発熱層３に対する絶縁性、防水性を確保するため、保護層５には隙間を完全に無くする必要がある。そのためこの実施例では発熱層３を囲繞するように保護層５は型成形される。型成形の方法としては圧縮成形若しくは射出成形を採用することができる。
図中の符号７は発熱部材の貫通孔である。
【００１６】
実施例の発熱部材は次のようにして形成される（図７参照）
軟化状態のＥＰＴ−ブチルゴム複合材をローラで板状に成形し、貫通孔４を打ち抜き成形して発熱層２３が形成される。図７に示すように、２枚の発熱層２３、２３が重ねあわされて、その間に電極９が埋設される。
軟化状態のＥＰＴをローラで板状に形成して保護層２５を形成し、発熱層２３、２３を挟むように重ねられる。下側の保護層２５には下型３１のピン３３を通す貫通孔２６が打ち抜き形成される。
保護層２５、発熱層２３、２３及び保護層２４が下型３１の上に順次重ねられる。このとき、ピン３３が貫通孔２６及び４へ通され、もって各層の位置合せが行われる。上型３５にはピン３３に対向する凹部３６が形成される。
型締めして上型３５と下型３１とを近接させると、図７（Ｂ）に示すように、ピン３３と凹部３６の周壁により上側の保護層２５が切断され、型締めに伴い下側の保護層２５へ近接しこれと接着する。これにより、発熱層２３、２３に形成された貫通孔４の周壁が保護層２５の材料で隙間無く被覆されることとなる。
図７（Ｂ）の状態に型締めして加熱することにより各層の材料が加硫され、また、発熱層２３、２３及び保護層２５、２５がそれぞれ融着され一体となる。発熱層２３と保護層２５とは共にＥＰＴを含むので、この間にも十分な接着力が得られる。
【００１７】
このように構成された発熱部材１によれば、電極９、９間へ電力を印加すると発熱性組成物からなる発熱層３がジュール熱を発生し、発熱部材１の全体が発熱する。これにより、発熱部材１に接触する被加熱部材を加熱する。
なお、図３及び図４に示すように、貫通孔７の形成密度に変化を与えることにより、発熱層３ひいては発熱部材１において熱発生量に変化を与えることができる。図３においては貫通孔７が疎に形成される図示下側部分で発熱量が大きくなる。また、図４においては貫通孔８の開口面積が小さくされた図示下側部分で発熱量が大きくなる。なお、図３及び４において図２と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
また、貫通孔の全てを省略することもできる。
【００１８】
図５及び図６は実施例の発熱部材１をインサート（中子）として有する敷石材１１を示す。この敷石材１１は下側部分１３と上側部分１５とからなり、両者の間に発熱部材１が埋設されている。下側部分１３はコンクリート製であって、コンクリートを箱型１４の底部へ流し込み形成される。この下側部分１３が固化する前にその上へ発熱部材１を載せ、上側部分１５を形成するためのコンクリートを箱型１４へ更に流し込む。このコンクリートは発熱部材１の貫通孔７へ回り込んで下側部分１３の底面に接触結合する。これにより、発熱部材１のガタツキが防止されるとともに、敷石材１１の上側部分１５に加えられた圧力は、その全てが発熱部材１にかかることなく、下側部分１３へ逃がされる。よって、発熱部材１の断線を未然に防止できる。また、発熱部材１の貫通孔７の周壁においても発熱部材１の熱が敷石材へ伝達されるので、発熱部材と被加熱材との接触面積が拡大し、もって熱伝達効率が向上する。
上側部分１５には敷石として表面加工が施される。
【００１９】
図５において符号１７は敷石材１１へ埋設されるケーブルである。このケーブル１７へ発熱部材１の電極９が連結される。ケーブル１７の外端はコネクタ１９にまとめられる。このコネクタ１９は他の敷石材１１のコネクタ１９と連結可能である。これにより、敷石材１１の敷設時にコネクタ１９−１９を結合させるだけで、全ての敷石材１１に埋設された発熱部材１へ電力を供給可能となる。
【００２０】
以上、敷石材を発熱材の例として説明をしてきたが、床材や屋根材等にも同様にして本発明の発熱部材を埋設することができる。
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は実施例の発熱部材の断面図である。
【図２】図２は同じく平面図である。
【図３】図３は他の実施形態の発熱部材の平面図である。
【図４】図４は他の実施形態の発熱部材の平面図である。
【図５】図５は発熱部材を埋設した実施例の敷石材を示す部分切欠き斜視図である。
【図６】図６は同じく敷石材の断面図である。
【図７】図７は実施形態の発熱部材の製造方法を示す。
【符号の説明】
【００２２】
１  発熱部材
３  発熱層
４  発熱層の貫通孔
５  保護層
７  発熱部材の貫通孔
９  電極
１１  敷石材
１７  ケーブル
１９  コネクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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