(57)【要約】【課題】本発明は極寒地用融雪・凍結防止装置に関し、極寒地でのコンクリートまたはアスファルト内に埋設して使用するのに適し、熱効率が良く、また外容積がコンパクトな割に適量の熱量を長期安定的に供給して融雪を行ったり、凍結を防止することができ、また断線が少なく耐用年数が長く使用するのに最適なものである。【解決手段】極低温から高温領域まで広温度範囲にわたり耐温度特性、機械的特性、電気的特性、耐化学薬品性等に優れたポリイミド系樹脂よりなる防水性の電気絶縁材２を介してラミネートされ合成樹脂分散媒に黒鉛と、カーボンブラックとよりなる導電性材料が分散、混入された複数層の面状発熱体３と、該面状発熱体を層状に収容する合成樹脂容器４とからなる。また、面状発熱体ユニット１をコンクリートまたはアスファルトよりなる躯体７内に所望深さＨに複数個を所望配列、所望数段近接して埋設する。【選択図】図１
2005149874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
極低温から高温領域まで広温度範囲にわたり耐温度特性、機械的特性、電気的特性、耐化学薬品性等に優れたポリイミド系樹脂よりなる防水性の電気絶縁材を介してラミネートされ合成樹脂分散媒に黒鉛と、カーボンブラックとよりなる導電性材料が分散、混入された複数層の面状発熱体と、該面状発熱体および前記電気絶縁材を層状に収容する合成樹脂容器とから成る極寒地用融雪・凍結防止装置。
【請求項２】
極低温から高温領域まで広温度範囲にわたり耐温度特性、機械的特性、電気的特性、耐化学薬品性等に優れたポリイミド系樹脂よりなる防水性の電気絶縁材を介してラミネートされ合成樹脂分散媒に黒鉛と、カーボンブラックとよりなる導電性材料が分散、混入された複数層の面状発熱体と、該面状発熱体および前記電気絶縁材を層状に収容する合成樹脂容器とから成る面状発熱体ユニットをコンクリートまたはアスファルトよりなる躯体内に所望深さに複数個を所望配列、所望数段近接して埋設することを特徴とした極寒地用融雪・凍結防止装置。
【請求項３】
前記面状発熱体および電気絶縁材は、複数個が同心円的にかつ断面略円筒形に略円筒形の合成樹脂容器内に配列されたことを特徴とした請求項１または請求項２に記載の極寒地用融雪・凍結防止装置。
【請求項４】
前記面状発熱体は、黒鉛と、カーボンブラックと、合成樹脂分散媒とにより形成され、前記黒鉛と、カーボンブラックと、合成樹脂分散媒との組成比は２〜５：１〜３：７〜９（重量％）、好ましくは４：２：８（重量％）に混合されることを特徴とした請求項１、
請求項２、請求項３に記載の極寒地用融雪・凍結防止装置。
【請求項５】
前記合成樹脂分散媒は、フッソ系樹脂またはポリエチレン樹脂であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４に記載の極寒地用融雪・凍結防止装置。
【請求項６】
前記電気絶縁材は、ピロメリット酸二無水物と、４,４ジアミノジフェニルエテールとの重合物により形成されることを特徴とした請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５に記載の極寒地用融雪・凍結防止装置。
【請求項７】
前記合成樹脂容器は、ポリエチレン樹脂により形成されることを特徴とした請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６に記載の極寒地用融雪・凍結防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は極寒地用融雪・凍結防止装置に関し、例えば戸外温度が零下４０°Ｃにもなる極寒地で面状発熱体を使用して融雪を行ったり、暖房を行ったり、凍結を防止するのに最適に使用される。
【背景技術】
【０００２】
従来、降雪地の路面に用いて融雪機能を発揮するために、ニッケルクロム、銅ニッケル合金等の金属系の断面丸形の熱線で形成される通電発熱用芯線と、該通電発熱用芯線を被覆する架橋ポリエチレン製の絶縁層と、該絶縁層を被覆する遠赤外線素子を含有する塩化ビニール製のシース材層とよりなる通電発熱シース線を路面に埋設し、その発熱により融雪するものがある。
【特許文献１】特開２００２−２４６１５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら特許文献１に記載の上記従来の通電発熱シース線は、通電発熱用芯線がニッケルクロム、銅ニッケル合金等の金属系の断面丸形の熱線で形成されるので、熱効率が悪く、発熱量を多くする必要があった。そのため、大電流を供給し、高熱量を定期的に長時間供給すると、通電発熱用芯線は酸化、炭化等の劣化を生じ、熱源の交換を短期間に必要とし、耐用年数が短いものであった。この時、熱源を交換するためには、交換個所の道路の路面舗装材としてのコンクリート、アスファルトを掘削して強制的に破壊し、残土および掘削したガラの運搬を行い、その後新たな通電発熱シース線を埋設し、再度コンクリート、アスファルト等の路面舗装材により路面の舗装仕上げを行わなければならず、多大な労力および時間と費用とが必要であった。現実には、車両の走行加重が路面に加わったり、路面が凍結する等することにより数年で熱源が断線し、そのまま放置されることが多かった。
【０００４】
そして、金属系の断面丸形の熱線を用いるこの方法は、戸外温度が零下４０°Ｃにもなる極寒地での路面内に埋設して使用するのには、大電流を供給する割りには熱効率が悪く、また放熱や雪、氷、冷気等から受ける熱損失も顕著であるため、適量の熱量を長期安定的に供給して路面の融雪を行ったり、路面の凍結を防止するのには不向きであつた。
【０００５】
本発明は上記従来の欠点を解決し、戸外温度が例えば零下４０°Ｃにもなる極寒地での路面内に埋設して使用するのに適し、熱効率が良く、また外容積がコンパクトな割に適量の熱量を長期安定的に供給して路面の融雪を行ったり、路面の凍結を防止することができ、また断線が少なく耐用年数が長く、さらには簡単な構造であり、製作コストは安価な極寒地用融雪・凍結防止装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、請求項１に記載の発明は、極低温から高温領域まで広温度範囲にわたり耐温度特性、機械的特性、電気的特性、耐化学薬品性等に優れたポリイミド系樹脂よりなる防水性の電気絶縁材を介してラミネートされ合成樹脂分散媒に黒鉛と、カーボンブラックとよりなる導電性材料が分散、混入された複数層の面状発熱体と、該面状発熱体および前記電気絶縁材を層状に収容する合成樹脂容器とから成るという手段を採用した。
【０００７】
また、本発明の請求項２に記載の発明は、極低温から高温領域まで広温度範囲にわたり耐温度特性、機械的特性、電気的特性、耐化学薬品性等に優れたポリイミド系樹脂よりなる防水性の電気絶縁材を介してラミネートされ合成樹脂分散媒に黒鉛と、カーボンブラックとよりなる導電性材料が分散、混入された複数層の面状発熱体と、該面状発熱体および前記電気絶縁材を層状に収容する合成樹脂容器とから成る面状発熱体ユニットをコンクリートまたはアスファルトよりなる躯体内に所望深さに複数個を所望配列、所望数段近接して埋設することを特徴としたという手段を採用した。
【０００８】
また、本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２において、前記面状発熱体および電気絶縁材は、複数個が同心円的にかつ断面略円筒形に略円筒形の合成樹脂容器内に配列されたことを特徴としたという手段を採用した。
【０００９】
また、本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３において、前記面状発熱体は、黒鉛と、カーボンブラックと、合成樹脂分散媒とにより形成され、前記黒鉛と、カーボンブラックと、合成樹脂分散媒との組成比は２〜５：１〜３：７〜９（重量％）、好ましくは４：２：８（重量％）に混合されることを特徴としたという手段を採用した。
【００１０】
また、本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４において、前記合成樹脂分散媒は、フッソ系樹脂またはポリエチレン樹脂であることを特徴とするという手段を採用した。
【００１１】
また、本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５において、前記電気絶縁材は、ピロメリット酸二無水物と、４,４ジアミノジフェニルエテールとの重合物により形成されることを特徴としたという手段を採用した。
【００１２】
また、本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６において、前記合成樹脂容器は、ポリエチレン樹脂により形成されることを特徴としたという手段を採用した。
【発明の効果】
【００１３】
極寒地での路面内に埋設して使用するのに適し、熱効率が良く、また外容積がコンパクトな割に適量の熱量を長期安定的に供給して路面の融雪を行ったり、路面の凍結を防止することができ、また断線が少なく耐用年数が長く、さらには簡単な構造であり、製作コストは安価になる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下図面に従い、本発明を実施するための最良の形態につき詳細を説明する。
図１は本発明の極寒地用融雪・凍結防止装置の実施形態１を示し、面状発熱体ユニットの断面図、図２は同じく平面図、図３は同じく長手方向の断面図、図４は本実施形態１の面状発熱体ユニットを躯体内に所望配列、所望数段にて埋設した状態の断面図、図５は本実施形態１の面状発熱体ユニットを躯体内に所望配列、所望数段にて埋設した場合に躯体内温度と、躯体表面温度と、躯体側面温度等を室内にて測定した温度特性を示すグラフ、図６は本実施形態１の面状発熱体ユニットを躯体内に所望配列、所望数段にて埋設した場合に躯体内温度と、躯体表面温度と、躯体側面温度等を冷却槽内にて測定した温度特性を示すグラフ、図７は本実施形態１の面状発熱体ユニットを躯体内に所望配列、所望数段にて埋設した場合に電圧、電力、積算電力、電流等について電力試験した特性を示すグラフ、図８は同じく冷却槽内において、本実施形態１の面状発熱体ユニットの単体の交流電圧、電力等を測定した温度特性を示すグラフである。
【００１５】
１は面状発熱体ユニットであり、この面状発熱体ユニット１は防水性の電気絶縁材２を介してラミネートされた複数層の面状発熱体３と、該面状発熱体３を層状に収容する合成樹脂容器４とからなる。この面状発熱体ユニット１としては、本実施形態では実験室において試験に供するように合成樹脂容器４の全長が例えば約５００ｍｍに形成される。
【００１６】
前記電気絶縁材２は、極低温、例えば−２６９°Ｃから高温領域、例えば＋４００°Ｃまで広温度範囲にわたり耐温度特性、電気的特性、機械的特性、耐化学薬品性、耐放射性に優れたポリイミド樹脂、すなわちピロメリット酸二無水物と、４,４ジアミノジフェニルエテールとの重合物により形成される。
【００１７】
前記面状発熱体３は、本実施形態１では、黒鉛と、カーボンブラックとよりなる導電性材料と、該導電性材料が混入、分散される合成樹脂分散媒とにより形成される。そして、黒鉛と、カーボンブラックと、合成樹脂分散媒との組成比は２〜５：１〜３：７〜９（重量％）、好ましくは４：２：８（重量％）に混合され、混合後に押出成形する等して面状発熱体３は断面略円筒形に成形される。また、合成樹脂分散媒に混入される物質として黒鉛とカーボンブラックによる導電性材料のほかに例えば産業廃棄物としてのフライアッシュ、２酸化モリブデン、チタン酸アルミニウム、酸化鉛等の金属酸化物や炭化ケイ素、炭化アルミニウム、炭化カルシウム等の炭化物を混入させることにより遠赤外線線機能を発揮させて遠赤外線による電磁波の伝搬により面状発熱体３から発する熱エネルギーを損なうことなく雪や氷の分子と共鳴振動して活性化したり、励起状態から基底状態に戻る際に氷の分子等から放出される熱エネルギーにより融雪や凍結を防止するようにしてもよい。
【００１８】
前記合成樹脂分散媒としては例えばフッソ系樹脂が使用されるが、このフッソ系樹脂は例えば耐寒性、耐熱性、耐薬品性、耐摩耗性、耐衝撃性等の機械的特性に優れ、安定した電気特性を発揮し、電気絶縁材２との接着性も良好であり、また黒鉛と、カーボンブラックと、合成樹脂分散媒との組成比を上記組成にしたことにより内部に分散される通電性材料としての前記カーボンブラック等との結合性が強固になるとともにカーボンブラックが均一に分散し、抵抗値を低減する。また、合成樹脂分散媒は、フッソ系樹脂のほかに例えばポリエチレン樹脂が使用される。
【００１９】
そして、前記面状発熱体３および電気絶縁材２は、同心円的にかつ断面略円筒形に形成され、複数個、本実施形態１では図１に示すように３層づつがラミネートされた状態で略円筒形の硬質の合成樹脂容器４内に配列される。この面状発熱体３および電気絶縁材２のラミネート個数は、図示する本実施形態では、３層が示されているが、これは例示であり、その設置個数の増減変更、および厚みの設定は自由に行える。また、前記面状発熱体３および電気絶縁材２を、同心円的にかつ断面略円筒形に形成したのは、外容積がコンパクトである割に１枚の面状発熱体３自体の発熱面積を広く採ることができるとともに層状の面状発熱体３による放熱面積の合計値も広く採れるようにして適量の熱量を長期安定的に供給することができるようにするためである。
【００２０】
また、前記合成樹脂容器４は本実施形態１ではポリエチレン樹脂により略円筒形に形成されたものが使用されるが、この合成樹脂容器４を形成するための材料はこれに限ることなく、例えばポリアクリル樹脂、ポリメタクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂等があげられる。
【００２１】
５,５′は合成樹脂容器４の前端または後端に装着された電極であり、この電極５,５′としては例えば銅箔が使用されるが、通電性および加工性が良く、入手が容易な物であるならば銅箔に限られない。６,６′は前記電極５,５′に接続される通電部である。
【００２２】
図４において７は前記面状発熱体ユニット１を埋設するコンクリートまたはアスファルトよりなる躯体であり、この躯体７内に面状発熱体ユニット１は所望深さＨに複数個を所望配列、所望数段に近接して埋設する。そして、極寒地の道路に積もった雪を融雪したり、凍結を防止するために面状発熱体ユニット１を路面下に埋設する本実施形態１では、実験室にてその効用を確かめるために、具体的にベースとして厚さｔが７０ｍｍのコンクリート８上に２５ｍｍの断熱材９を敷き、その後その断熱材９の上面に２個の面状発熱体ユニット１を所望配列、所望数段に、すなわち１列、２段に近接して配列し、また面状発熱体ユニット１,１の両側には１２．５ｍｍの断熱材１０,１０を添設してから路面舗装材としてコンクリートをベースの上に５０ｍｍの深さＨに打設することによりコンクリートよりなる躯体７内に、約５０ｍｍの深さＨにて２個の面状発熱体ユニット１,１を近接して埋設した。
【００２３】
この際、面状発熱体ユニット１,１の埋設個所を上記説明では５０ｍｍの深さＨに設定したが、これは面状発熱体ユニット１,１を極寒地の道路に積もった雪を融雪したり、凍結を防止するために路面舗装材としてコンクリートよりなる躯体７と、路床ベースとしてのコンクリート８との境界面に面状発熱体ユニット１,１を埋設させるのに適合させたためであり、面状発熱体ユニット１の埋設深さはこれに限らず、自由に選択することができる。
【００２４】
また、面状発熱体ユニット１が埋設される躯体７としてのコンクリートは、打設時のスランプ値が８〜１２のものを養生・固化させたものを用いる。
【００２５】
そして、実験室にて面状発熱体ユニット１の効用を確かめるために、コンクリートよりなる躯体７内に、ステンレス等の金属パイプ１１を挿入することにより、この金属パイプ１１内に温度センサーＳを入れて躯体７内の温度を測定できるようにした。この際、使用する断熱材９；１０,１０としては、たとえばグラスウール、ポリウレタン樹脂フォーム、石綿等があげられる。
【００２６】
また、面状発熱体ユニット１を埋設するための躯体７としては、上記説明では、コンクリートを用いる場合を説明したが、躯体７としてはコンクリートに限ることなく例えばアスファルトを使用することもできる。アスファルトを用いる場合にも面状発熱体ユニット１は、例えば＋４００°Ｃの高温に耐えるポリイミド樹脂により形成された電気絶縁材２により面状発熱体１が熱破壊されるのが防止できる。
【００２７】
本発明の極寒地用融雪・凍結防止装置の実施形態１の構成は以上の構成からなり、極低温、例えば−２６９°Ｃから高温領域、例えば＋４００°Ｃまでの広温度範囲にわたり耐温度特性に優れ、機械的特性、電気的特性、耐化学薬品性、耐放射性等にも優れたポリイミド樹脂、すなわちピロメリット酸二無水物と、４,４ジアミノジフェニルエテールとの重合物により形成される防水性の電気絶縁材２を介してラミネートされ、黒鉛と、カーボンブラックと、フッソ系樹脂等の合成樹脂分散媒とよりなり、複数層、図１では３層が同心円的に断面略円筒形に形成された面状発熱体３は、略円筒形の合成樹脂容器４内に層状に配列して収容されることにより面状発熱体ユニット１を形成するが、この面状発熱体ユニット１の経時の表面温度を室温にて測定した結果、[表１]を得た。
【００２８】
【表１】
2005149874.tif 000003
【００２９】
測定条件として、室温が２６°Ｃ、電圧が１００Ｖ、電力３２Ｗ、面状発熱体３の抵抗値が３１３Ωである。そして、これらの条件の下に、それぞれ通電時間が１分、２分、３分、４分、５分、６分、７分、８分、９分、１０分、２０分、３０分、６０分、１２０分経過毎の面状発熱体３を収容している合成樹脂容器４の表面温度を測定すると、通電時間がそれぞれ１分経過後には４３°Ｃ、２分経過後には５８°Ｃ、３分経過後には６７°Ｃ、４分経過後には７２°Ｃ、５分経過後には７９°Ｃ、６分経過後には８５°Ｃ、７分経過後には８６°Ｃ、８分経過後には８７°Ｃ、９分経過後には８８°Ｃ、１０分経過後には９４°Ｃ、２０分経過後には９５°Ｃ、３０分経過後には９３°Ｃ、６０分経過後には９４°Ｃ、１２０分経過後には９４°Ｃであった。そして、１０分経過後にはそれぞれ９３°Ｃ〜９４°Ｃの間を横這いに推移し、面状発熱体ユニット１の表面温度は略一定に落ち着くことがわかった。
【００３０】
そして、今度は極低温、例えば−２６９°Ｃから高温領域、例えば＋４００°Ｃまで広温度範囲にわたり優れた耐温度特性であり、機械的特性、電気的特性、耐化学薬品性、耐放射性等にも優れたポリイミド樹脂、すなわちピロメリット酸二無水物と、４,４ジアミノジフェニルエテールとの重合物により形成される電気絶縁材２を介してラミネートされ、黒鉛と、カーボンブラックと、フッソ系樹脂等の合成樹脂分散媒とよりなる同心円的に断面略円筒形に形成された面状発熱体３を複数層、本実施形態では３層が略円筒形の合成樹脂容器４内に層状に配列して収容した面状発熱体ユニット１をコンクリートよりなる躯体７内に所望深さＨが、例えば表面から５０ｍｍにて所望配列にて所望数段、例えば本実施形態１ではベースとして厚さｔが７０ｍｍのコンクリート８上に２５ｍｍの断熱材９を敷き、２個の面状発熱体ユニット１,１を１列、２段に近接して配列したもの（図４に示すもの）について室内温度Ａが約２５°Ｃの下において交流電圧：ＡＣ１００Ｖ、電力３０Ｗにより面状発熱体１,１に通電し、経時のコンクリートよりなる躯体７内の躯体内温度Ｂと、躯体７の躯体表面温度Ｃと、躯体７の側面温度Ｄとを測定した結果、図５に示す温度特性のグラフを得た。
【００３１】
そして、図５のグラフから４時間（２４０分）経過後のコンクリートよりなる躯体７内の躯体内温度Ｂは約８８°Ｃ以上に達し、また躯体７の表面温度Ｃは約７８°Ｃ以上になり、さらに躯体７の側面温度Ｄは約５３°Ｃにもなり、何れも高温度を維持することがわかった。
【００３２】
また、ポリイミド樹脂、すなわちピロメリット酸二無水物と、４,４ジアミノジフェニルエテールとの重合物により形成される電気絶縁材２を介してラミネートされ、黒鉛と、カーボンブラックと、フッソ系樹脂等の合成樹脂分散媒とよりなり、同心円的に断面略円筒形に形成された前記面状発熱体３を複数層、本実施形態では３層が略円筒形の合成樹脂容器４内に層状に配列して収容した面状発熱体ユニット１をコンクリートよりなる躯体７内に所望深さＨ、例えば５０ｍｍにて所望配列にて所望数段、例えば２個の面状発熱体ユニット１を１列、２段に近接して配列したもの（図４に示すもの）について冷却槽内において槽内温度が約−４０°Ｃの下において交流電圧：ＡＣ１００Ｖ、電力３０Ｗにより面状発熱体３,３,３に通電し、コンクリートよりなる躯体７内の躯体内温度Ｂ′と、躯体７の表面温度Ｃ′と、躯体７の側面温度Ｄ′とを経時に測定した結果、図６に示す温度特性のグラフを得た。
【００３３】
そして、図６に示すグラフから２時間（１２０分）経過後には、コンクリートよりなる躯体７内の躯体内温度Ｂ′は約４０°Ｃに達して横這いに推移する。また、躯体７の表面温度Ｃ  ′は約１０°Ｃになつて横這いに推移する。さらに、躯体７の側面温度Ｄ′は約−２５°Ｃになり、横這いに推移することがわかった。
【００３４】
従って、実施にあたり、戸外温度が−４０°Ｃにもなる極寒地において、本実施形態１の面状発熱体ユニット１を道路の融雪を行ったり、凍結を防止するのに使用する場合に、コンクリート８よりなる路床ベース上と、この路床ベース上に敷設する路面舗装材としてのコンクリートよりなる躯体７との境界間に所望深さＨ、例えば路面から約５０ｍｍの深さにて面状発熱体ユニット１を所望配列、所望数段にて埋設することにより、コンクリートよりなる躯体７内の躯体内温度Ｂ′は約４０°Ｃに達して横這いに推移し、また躯体７の表面温度Ｃ′は約１０°Ｃになるので、路面に積もる雪を融雪したり、路面の凍結を防止することができることがわかった。
【００３５】
そして、本実施形態１の面状発熱体ユニット１の抵抗値が３３２Ωである時の電圧（Ｖ）、電力（Ｗ）、積算電力（Ｗ／Ｈ）についての経時の電力試験を行った結果、図７に示す電力特性のグラフを得た。
【００３６】
そして、図７に示すグラフから交流電圧がＡＣ１００（Ｖ）、電流が約８０（Ａ）を面状発熱体ユニット１に通電すると、電力は約３０（Ｗ）が消費され、積算電力（Ｗ／Ｈ）は２時間（１２０分）経過後には０．２（Ａ）であり、低消費電力で済み、エネルギー効率もよいことがわかった。
【００３７】
また、因みにフッソ系樹脂等の合成樹脂分散媒内に黒鉛と、カーボンブラックとよりなる通電性材料を分散する断面略円筒形に形成された面状発熱体３をポリイミド樹脂にて形成される電気絶縁材２を介してラミネートして３層が略円筒形の合成樹脂容器４内に同心円的に層状に配列して収容された面状発熱体ユニット１の単体についての表面温度を交流電圧：ＡＣ１００Ｖ、電力：３０Ｗ、抵抗値：３１０Ωである時の経時の温度を冷却槽内で測定した結果、図８に示す温度特性のグラフを得た。
【００３８】
これによると、５４００秒を経過すると、冷却槽内の槽内温度が−３６°Ｃになるのに伴い、面状発熱体ユニット１の単体についての表面温度は−１６°Ｃ〜−１７°Ｃに横這いに推移することがわかった。
【００３９】
この結果、３層の面状発熱体３を電気絶縁材２を介してラミネートして略円筒形の合成樹脂容器４内に同心円的に層状に配列して収容された面状発熱体ユニット１を単体に躯体７内に埋設して使用する場合よりも、前述のように断面略円筒形の複数個の面状発熱体ユニット１を所望数列、所望数段にて近接して躯体７内に埋設して使用する方が適量の熱量を長期安定的に供給でき、路面の融雪が行えたり、路面の凍結を防止することができることがわかった。
【００４０】
この時、所望数列、所望数段にて近接して躯体７内に埋設された複数個の面状発熱体ユニット１,１は,下面と左右の両側とを断熱材９；１０,１０により覆っているので、躯体７の周囲から伝わる雪、氷、外気等の冷気を断熱材９；１０,１０により遮断するとともに面状発熱体ユニット１,１からの発熱が損なわれることなく躯体７の周囲に放熱することができる。そして、面状発熱体ユニット１の設置個数の増減変更、また面状発熱体ユニット１の配列、配段、設置の深さＨ等は自由に選択することができ、図示するものに限らない。
【００４１】
この時、躯体７内に所望配列、所望数段に埋設された面状発熱体ユニット１は、それぞれの面状発熱体３が、フッソ系樹脂よりなる合成樹脂分散媒内に黒鉛と、カーボンブラックとよりなる通電性材料を分散するので、黒鉛とカーボンブラックとが均一に分散するため、抵抗値を低減して安定した電気特性が発揮される。また、耐寒性、耐熱性、耐薬品性、耐摩耗性、耐衝撃性等の機械的特性に優れ、電気絶縁材２との接着性も良好になる。そのため、通電発熱用芯線がニッケルクロム、銅ニッケル合金等の金属系の断面丸形の熱線で形成された特許文献１に記載の従来の通電発熱シース線では、熱効率が悪く、発熱量を多くする必要があるので、大電流を供給し、高熱量を定期的に長時間供給するため、通電発熱用芯線が酸化、炭化等の劣化を生じて熱源の交換を短期間に必要とし、耐用年数が短く、しかも車両の走行加重が路面に加わったり、路面が凍結する等することにより熱源が断線するのとは異なり、本実施形態１の面状発熱体３では熱効率が良く、適量の熱量を長期安定的に供給することができ、しかも面状発熱体３の酸化、炭化等の劣化が少なく、断線事故が生ずるのも少ないから、熱源の交換を長期間に必要とすることなく、耐用年数が長くなり、融雪が充分に行えるのと路面の凍結を確実に防止することができる。
【００４２】
しかも本実施形態１の面状発熱体３は、フッソ系樹脂等の合成樹脂分散媒内に黒鉛と、カーボンブラックとよりなる通電性材料を分散する断面略円筒形に形成された面状発熱体３,３,３をポリイミド樹脂にて形成される電気絶縁材２を介してラミネートして３層が略円筒形の合成樹脂容器４内に同心円的に層状に配列して収容されて保護されるので、上方からかかる自動車等の荷重や左右の側方からの荷重を分散することができ、しかも断面同心円的に配列した断面略円筒形の３層の面状発熱体３,３,３は中心から外周に向かって放射状に均一に放熱し、熱伝導されるとともに中心から外周に向かって３層の各面状発熱体３,３,３から放熱される熱は重畳的に放熱が行われ、全体的には大きな熱量が得られる。
【００４３】
また、略円筒形に形成される面状発熱体３,３,３は、電気絶縁材２を介して略同心円的に３層にラミネートされ略円筒形の合成樹脂容器４内に収容されているので、外容積がコンパクトである割に１枚の面状発熱体３自体の発熱面積を広く採ることができるとともに層状の面状発熱体３の放熱面積の合計値も広く採れるので、路面の融雪を行ったり、凍結を防止するのに適量の熱量を長期に安定的に供給することができる。
【００４４】
上記説明ではフッソ系樹脂等の合成樹脂分散媒内に黒鉛と、カーボンブラックとよりなる通電性材料を分散する断面略円筒形に形成され、ポリイミド樹脂にて形成される電気絶縁材２を介してラミネートした３層の面状発熱体３,３,３は、同一の抵抗値に設定されて通電が行われることにより略同様の発熱量が発されるようにしているが、面状発熱体３,３,３の抵抗値を大小異らせて発熱量を変化させて発生するようにして全体的には大きな熱を発生させ、路面の融雪を行ったり、凍結を防止するようにすることも本発明の適用範囲である。
【００４５】
そして、上記説明では、本発明の極寒地用融雪・凍結防止装置は極寒地の路面に用いて道路に積もった雪を融雪したり、凍結を防止するために路面下に埋設する場合を代表的に説明したが、これに限ることなく例えば車道、歩道、駐車場、車庫、階段、アプローチ、路肩、飛行場、鉄道のレールのまくら木間に敷設してポイントの凍結を防止するためのもの、さらには建物の外壁、屋根等の施設に応用した場合も本発明の適用範囲である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は極寒地でのコンクリートまたはアスファルト内に埋設して使用するのに適し、面状発熱体ユニットの熱効率が良く、また外容積がコンパクトな割に適量の熱量を長期安定的に供給して融雪を行ったり、凍結を防止することができ、また断線が少なく耐用年数が長く使用する用途、分野に適する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は本発明の極寒地用融雪・凍結防止装置の実施形態１を示し、面状発熱体ユニットの断面図である。
【図２】図２は同じく平面図である。
【図３】図３は同じく長手方向の断面図である。
【図４】図４は本実施形態１の面状発熱体ユニットを躯体内に所望配列、所望数段にて埋設した状態の断面図である。
【図５】図５は本実施形態１の面状発熱体ユニットを躯体内に所望配列、所望数段にて埋設した場合に躯体内温度と、躯体表面温度と、躯体側面温度等を室内にて測定した温度特性を示すグラフである。
【図６】図６は本実施形態１の面状発熱体ユニットを躯体内に所望配列、所望数段にて埋設した場合に躯体内温度と、躯体表面温度と、躯体側面温度等を冷却槽内にて測定した温度特性を示すグラフである。
【図７】図７は図５は本実施形態１の面状発熱体ユニットを躯体内に所望配列、所望数段にて埋設した場合に電圧、電力、積算電力、電流等について電力試験した特性を示すグラフである。
【図８】図８は同じく冷却槽内において、本実施形態１の面状発熱体ユニットの単体の交流電圧、電力等を測定した温度特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１    面状発熱体ユニット
２    電気絶縁材
３    面状発熱体
４    合成樹脂容器
５    電極
５′  電極
６    通電部
６′  通電部
７    躯体
８    コンクリート
９    断熱材
１０  断熱材
【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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【図８】
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