JPH0734425A - 面状発熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロ−ドヒ−テイング用資材、あるいは住居の
屋根、瓦、壁など、若しくは家畜小屋の屋根や壁など積
雪・凍結防止として有用発熱体を提供する。 【構成】 カーボンフアイバー単体糸で織った織布また
は網状体、あるいはカーボンフアイバーと耐熱性繊維と
の混紡糸で織った織布または網状体の両面を熱可塑性樹
脂で被覆し、該熱可塑性樹脂被覆織布または網状体に通
電して発熱せしめ得る面状発熱体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば道路上の積雪・
凍結を防止するためのロ−ドヒ−テイング用の資材など
に使用し得る面状発熱体に関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】例えば、冬季における積雪寒
冷地域の道路の凍結および積雪は、道路交通上重大な問
題で地域社会、地域経済に及ぼす影響は甚大であり、ス
リップによる交通事故などでの人的被害も社会的問題と
なっている。かといって、自動車のスリップ防止のため
にスパイクタイヤを自動車に装着することは、粉塵公害
発生の点から各府県では禁止している。従来この道路の
凍結および積雪対策として、塩化カルシウムや塩化ナト
リウムなどの塩化物の路面散布や地下水の路面散水が行
われていた。しかしながら、塩化物の路面散布は極低温
時や多雪時においてはその効果に限界があり、またその
付近の植生に対して悪影響及ぼすなどの問題があり、ま
た地下水の路面散水にしても地下水汲み上げによる地盤
沈下や地下水の枯渇などの懸念が問題視されている。最
近、温風または温水などを循環利用するヒ−トパイプ方
式によるロ−ドヒ−テイングや、高分子樹脂で被覆した
ニクロム線の埋設による電熱方式によるロ−ドヒ−テイ
ングが試験的に試みられている。しかしながら、前者の
ヒ−トパイプ方式においては、施設および施工などが共
に大がかなりなものになり、またダクト・パイプの延長
に伴い温度の低下が著しく、建設費、維持管理費とも膨
大なものとなる。また、後者のニクロム線による電熱方
式においては、ニクロム線が非常に高温となるため絶縁
被覆樹脂が損傷を起こしやすく、また走行車両の荷重に
よる路面変形で該ニクロム線の断絶が起こりやすいため
施設の寿命が短く、維持管理が難しい、といった問題が
ある。一方、特開平１−１３０４８８号公報、特開平３
−２０３１８５号公報で提案されている面状加熱装置
は、炭化珪素繊維織布をセラミックシ−トでサンドイッ
チ構造に挟んだものとか、炭素質の面状発熱体を石英容
器に内蔵したものであって、いずれもその製作にはかな
りのコストがかかり、また広範囲にわたって加熱する面
状体には不適当である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来技術の問題点を解決するものであって、熱利用効率が
高く施工性に優れ維持管理が容易な面状発熱体を、例え
ば舗装道路用凍結防止および融雪施設として提供するこ
とを目的としてなされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、例えば道路
舗装などにおけるロ−ドヒ−テイングに関して良好な凍
結防止および融雪効果を有する面状発熱体について鋭意
研究を重ねた結果、導電性に富むカ−ボンフアイバ−を
熱可塑性の樹脂で被覆した面状発熱体を用いることによ
り、前記目的を達成することを見出し、この知見に基づ
いて本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は導
電性に富むカーボンフアイバーを少なくとも一部に含む
織物体または網状体、即ち、カーボンフアイバー単体糸
で織った織布または網状体、あるいはカーボンフアイバ
ーと耐熱性繊維との混紡糸で織った織布または網状体の
両面を熱可塑性樹脂で被覆し、該熱可塑性樹脂被覆織布
または網状体に通電して発熱せしめ得る面状発熱体とす
るものである。ここで、単体糸とは、長繊維もしくは短
繊維からなるカーボンフアイバーの撚糸、もしくは束状
体を含む無撚糸をいい、また、混紡糸とは、長、短カー
ボンフアイバーと長、短耐熱繊維との混合物からなる
撚、無撚糸をいい、更に、織布または網状態は、経緯糸
にそれぞれ単体糸、混紡糸、耐熱繊維単体糸を用いた混
織布又は網でよいが、少なくとも一部にカーボンフアイ
バーを含み、通電した場合に発熱するものである。以下
の実施例・施工例では主としてロ−ドヒ−テイングとし
て採用した発熱体について説明しているが、もちろん本
発明の面状発熱体をロ−ドヒ−テイング用資材以外に採
用することも可能であり、例えば寒冷地区における住居
の屋根、瓦、壁など、あるいは家畜小屋の屋根や壁など
に本発明に係わる面状の発熱体を埋め込むことにより積
雪・凍結防止はもちろん室内の保温維持にも効果がある
のであり、寒冷地区において本発明の面状発熱体を幅広
く採用することにより該地区の住民の生活環境は著しく
改善されるものである。

【０００５】

【実施例】本発明の実施例について以下の詳細に説明す
る。本発明によりなる面状発熱体は、カーボンフアイバ
ー単体糸、あるいはカーボンフアイバーと耐熱性繊維と
の混紡糸を織ってなる織布の両面を熱可塑性樹脂で被覆
したもの（以下略して「織物体」という。）、またはカ
ーボンフアイバー単体糸、あるいはカーボンフアイバー
と耐熱性繊維との混紡糸で格子状に織った網状体を熱可
塑性樹脂で被覆したもの（以下略して「網状体」とい
う。）に所定の電流を通電して該発熱体を発熱せしめる
ことにより、例えば道路上の氷結・積雪を溶かすもので
あって、使用するカーボンフアイバーの比抵抗は１０^-1
〜１０^-4Ω・ｃｍの範囲のものが好ましく、特に１０^-3
Ω・ｃｍオ−ダ−のものが発熱効率の点から特に好まし
い。更に、カーボンフアイバーは、従来のニクロム線方
式に較べて通電時の表面温度が低いので、高温による材
料の断線事故防止などに顕著な効果を有する。上記の耐
熱性繊維材料としては、例えばガラス繊維、アラミド繊
維、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエ
チレン、ポリアセタ−ル、ポリビニ−ルアルコ−ル繊維
などがあげられる。

【０００６】得られた材料は織物体または網状体なの
で、例えばロ−ドヒ−テイングなどに採用する場合、前
記したヒ−トパイプ方式における配管工事のような特別
な工事を必要とせず容易に舗装面に敷設することができ
る。また、通電することにより熱源となるカーボンフア
イバーは、織物体または網状体内に織り込まれた形態で
形成されているので、位置ずれなどは一切起こらないも
のである。更に、従来のヒートパイプ方式やニクロム線
方式においては、熱源のパイプや配線などの外径が非常
に太く、このため舗装表面へのひび割れなどの悪影響あ
ったのでどうしても深い位置に敷設する必要があり、し
たがって、熱源から舗装表面への距離が大きくなり熱効
率の点で問題があった。これに対して、本発明よりなる
面状発熱体は、薄いシ−ト状となっているので、舗装道
路の表層近くに敷設することができ、熱効率が優れてお
り、本発明は前記の問題点を著しく改善したものであ
る。前記の如く、織物体または網状体の両面は熱可塑性
樹脂で被覆されているが、該被覆はカーボンフアイバー
の電気的絶縁体としての作用と外部からの損傷を防止す
る作用のために必須なものである。

【０００７】熱可塑性樹脂は特に限定するものではな
く、熱的に安定した材料であることが好ましく、例えば
アスフアルト舗装およびコンクリ−ト舗装の凍結防止お
よび融雪材料として通常用いられている、アスフアル
ト、石油樹脂、ゴム、ワックス、軟質ポリ塩化ビニ−
ル、ポリ酢酸ビニ−ル、変成ポリ酢酸ビニ−ル、エチレ
ン一酢酸ビニ−ル共重合体、ポリ塩化ビニリデン、塩化
ビニ−ル一酢酸ビニ−ル共重合体、塩化ビニ−ル塩化ビ
ニリデン共重合体、ポリウレタン、変成ポリウレタン、
ポリビニ−ルアルコ−ル、変成ポリビニ−ルアルコ−ル
および変成ポリアミドなどの内から１種または２種以上
混合したものの中から適宜選択することができる。本発
明よりなる面状発熱体はシ−ト状となっており、その厚
さは施工上通常１０ｍｍ以下が好ましい。また、カーボ
ンフアイバーは高強度で弾性率も高いので、一体成形さ
れた面状発熱体は，アスファルト舗装あるいはコンクリ
−ト舗装の際、補強効果にも寄与するものである。

【０００８】次に本発明よりなる面状発熱体を、ロ−ド
ヒ−テイングに採用した場合の施工例を図面に基づいて
説明する。図１は上記した格子状をなす網状体の面状発
熱体（１）の一部の部分断面図であり、（２）は束状に
なったカーボンフアイバー、あるいはカーボンフアイバ
ーと耐熱繊維との混紡糸であり、これらはそれぞれ格子
状に織られて網状体をなしており、（３）は上記した網
状体を被覆している熱可塑性樹脂である。網状体の成形
は、熱可塑性樹脂で被覆したカーボンフアイバー、ある
いはカーボンフアイバーと耐熱性繊維との混紡糸を格子
状に織り込むか、あるいは格子状に織られた網状体に熱
可塑性樹脂製テ−プなどを巻回して成形してもよく、ま
た格子状の溝を有す上下金型を用いてもよい。そして、
上記網状体は、例えば２ｍ² 毎に切断して敷設し，それ
ぞれに所定の電流を通電して発熱体を発熱せしめるので
ある。

【０００９】図２は発熱体をロ−ドヒ−テイングとして
採用した場合の施工例の断面概略図であって、図におい
て（１）は面状発熱体、（４）は電線ケ−ブル、（５）
は制御盤、（６）は表層アスフアルト−コンクリ−ト、
（７）は下層アスフアルト−コンクリ−トである。本施
工例において採用した網状体の仕様は、カーボンフアイ
バー（旭化成登録商標名「ハイ・カ−ボロンＡＭ−４０
０−ＥＷ−１２００」）を１ｍ² 当たり１６０ｇ、ガラ
ス繊維を１ｍ² 当たり３００ｇ用いて開口部が１５ｍｍ
角の網状体を成形し、さらに熱可塑性のスチレン・ブタ
ジエン共重合体（旭化成登録商標名「アサフレック
ス」）で被覆した。被覆物の厚さは５ｍｍであった。

【００１０】敷設条件、実験結果は下記の通りであっ
た。 １ 敷設場所 東北地方の実験所内敷地 ２ 気象条件 施工日当日 最高温度 ３度 最低気温 −４度 曇り、既に５ｃｍの積雪があった。 施工日翌日 最高気温 ２度 最低気温 −３度 曇り、後小雪、更に２ｃｍの積雪があった。 ３ 敷設条件 上記網状体を１メ−トル×２メ−トル
に切断し、網状体全面に通電するようにカーボンフアイ
バーをそれぞれ接続した。次に試験用道路アスフアルト
施工時に上記発熱体をアスフアルト舗装内、表面より５
ｃｍのところに敷設セットした。 ４ 通電条件 敷設が終了した午後３時から１００Ｖ
の電流を１時間通電、１時間遮断する条件で施工日翌日
午前１０時まで継続した。 ５ 実験結果 施工日翌日午前１０時における発熱体
埋設カ所の地表には一切の積雪はみられず、また凍結も
していなかった。発熱体を敷設していないカ所の地表に
は５ｃｍほどの積雪があり、その表面は一部凍結してい
た。

【００１１】

【発明の効果】本発明に係わる面状発熱体は、導電性に
富むカーボンフアイバー単体糸、あるいはカーボンフア
イバーと耐熱性繊維とを混紡糸した糸で織った織物体、
あるいは網状体の両面を熱可塑性樹脂で被覆してシ−ト
状としており、発熱体に所定の電流を所定の条件で通電
して該発熱体を発熱せしめて例えば積雪を溶かすといっ
たロ−ドヒ−テイング用資材として有用なものである。
更に、本発明の面状発熱体はロ−ドヒ−テイング以外に
も採用することもでき、例えば寒冷地区における住居の
屋根、瓦、壁など、あるいは家畜小屋の屋根や壁などに
本発明に係わる面状の発熱体を埋め込むことにより積雪
・凍結防止はもちろん室内の保温維持にも効果があるの
であって、寒冷地区において本発熱体を幅広く採用する
ことにより該地区の住民の生活環境は著しく改善される
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】格子状をなす網状の面状発熱体の一部の部分切
欠図。

【図２】発熱体をロードヒーテイングとして使用した場
合の施工例の断面概略図。

【符号の説明】

１ 面状発熱体 ２ カーボンフアイバー含有糸 ３ 熱可塑性樹脂 ４ 電線ケーブル ５ 制御盤 ６ 表層アスファルト−コンクリート ７ 下層アスファルト−コンクリート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カーボンフアイバー単体糸で織った織布
   または網状体、あるいはカーボンフアイバーと耐熱性繊
   維との混紡糸で織った織布または網状体の両面を熱可塑
   性樹脂で被覆し、該熱可塑性樹脂被覆織布または網状体
   に通電して発熱せしめ得ることを特徴とする面状発熱
   体。