JP2023036141A - 発熱体敷設方法及び発熱体敷設構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便かつ低コストで行うことができる道路の融雪・凍結防止のための発熱体の敷設である。【解決手段】舗装処理された道路の路面１１ａ上に発熱体１２を敷設する発熱体敷設方法であって、道路の路面１１ａ上に発熱体１２を所定位置に貼設する発熱体貼設ステップと、貼設された発熱体１２を含む所定範囲の表面処理として薄層舗装１４を行う薄層舗装ステップと、を有するもので、既設の舗装道路を掘り起こす必要が無く、更にアスファルトによる表面処理を行うことも無い。【選択図】図３

Description

本発明は、舗装処理された道路の路面上に発熱体を敷設する発熱体敷設方法及び発熱体敷設構造に関する。

従来、特許文献１に記載される車道等の路面を加熱する発熱索状体の敷設構造が知られている。この発熱索状体の敷設構造は、融雪等を目的として車道等の道路の路面を加熱する発熱索状体を、自動車等の通行が想定される通行帯域である、自動車等のタイヤが路面に転接する軌跡の路面下に直線状又は蛇行状に敷設させたもので、車道等の舗装内部全面に電熱線を敷設した場合に比べて発熱索状体の使用量及びコストの大幅な低減を図ることができるという利点を有する。

上記発熱索状体の敷設構造による舗装路の施工は、発熱素子の周囲に絶縁被膜と保護被膜を形成した発熱ケーブルの発熱索状体を、砕石、アスファルト等で造成された路盤に設けた固定用金網に敷設した後に、発熱索状体の上に厚さ１００ｍｍ程度のアスファルトの表層を造成し、所要のローラで輾圧してなるもので、従来の電熱線、温水パイプの路面全体の敷設に比べて工期の短縮化を図ることができる。

実用新案登録第３０４０２４５号公報

上述したように、発熱索状体の敷設構造によれば、発熱索状体を自動車等の通行が想定される通行帯域のみに敷設するので、加熱しようとする路面の面積が少なくなり、発熱索状体の全長を短くすることができ、作業も短時間で行うことが可能となる等の利点があるが、歩行者が主体で車両が殆ど通行しない道路、歩道においては、自動車等の通行帯域だけに敷設するという利点を生かすことができない。

更には、既設の舗装された歩道等の融雪対策においては、発熱索状体の敷設と、その上に１００ｍｍ程度のアスファルトの表層を形成する工事は大掛かりなものとなり、コストも嵩むこととなる。

本発明は、既設の舗装道路について、簡便かつ低コストで行うことができる道路の融雪・凍結防止のための発熱体敷設方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る発熱体敷設方法は、舗装処理された道路の路面上に発熱体を敷設する発熱体敷設方法であって、前記道路の路面上に前記発熱体を所定位置に貼設する発熱体貼設ステップと、貼設された前記発熱体を含む所定範囲の表面処理として薄層舗装を行う薄層舗装ステップと、を有する構成である。

このような構成によれば、既設の舗装道路の路面上に発熱体を貼設し、発熱体を含む所定範囲を薄層舗装による表面処理を施すことによるので、既設の舗装道路を掘り起こす必要が無く、更にアスファルトによる表面処理を行うことも無いので、簡便で低コストとなる道路の融雪・凍結防止を図る発熱体敷設方法を提供することができる。１００ｍｍ程度の厚さとなる従来のアスファルト舗装による表面処理に替えて、アスファルトやコンクリートの舗装面に、樹脂系の接着材料を均一に塗布し、骨材などの混合物を固着させることですべり止め等を目的とする薄層舗装による表面処理を施すので、簡便で低コストの工法である。薄層舗装によるので、上記既設の舗装道路としては、歩道、自動車等の走行が殆ど無い通路等を対象とするのが好ましい。

本発明に係る発熱体敷設方法において、前記発熱体貼設ステップは、前記舗装処理された道路の路面上をプライマー処理を施して前記発熱体を貼設するステップを含む構成とすることができる。

このような構成によれば、主に接着を目的とした下塗り塗料によるプライマー処理を、既設の舗装処理された道路の路面上に施してから発熱体を貼り付けて設置するので、簡便かつ迅速な処理により所定位置に発熱体を配置することができる。

本発明に係る発熱体敷設方法において、更に、前記発熱体貼設ステップと前記薄層舗装ステップとの間に、前記発熱体を覆う金属板を貼設する金属板貼設ステップと、を有する構成とすることができる。

このような構成によれば、前記発熱体を含む所定範囲を、薄層舗装による表面処理を行う前に、発熱体を覆うように金属板を貼設するので、荷重を分散させることができ、集中荷重から発熱体を保護すると共に、発熱体から生じた熱を拡散して伝導することができる。金属板は、発熱体と同様に、接着を目的とした下塗り塗料によるプライマー処理により発熱体と一体となって路面に貼設される。なお、金属板として例えば、１ｍｍ未満のスチール製板材等を使用することができる。

本発明に係る発熱体敷設方法において、前記薄層舗装ステップにおける前記薄層舗装は、ニート工法又はシールコート工法による表面処理である構成とすることができる。

このような構成によれば、表面処理を１００ｍｍ程度となるアスファルト舗装に替えて、ニート工法又はシールコート工法による処理としたので、低コスト、簡便かつ迅速な作業が可能となる。ニート工法は、舗装路面に接着材としての樹脂系結合材料を塗布し、硬質骨材を散布して固着させた滑り止め舗装であり、自動車等の重量物の走行が無い歩道等の表面処理に適したものである。また、シールコート工法は、アスファルト乳剤に骨材を散布して単層に仕上げる舗装（単層舗装）であり、同様に簡便、迅速な歩道等の表面処理に適したものである。

本発明に係る発熱体敷設方法において、前記発熱体は、回路形成された金属箔の両面をフィルムで挟んだシート状の面状発熱体である構成とすることができる。

このような構成によれば、敷設する発熱体としてシート状の面状発熱体を使用するので、広い範囲への熱拡散を図ることができる。また、シート状の面状発熱体を使用するので、薄層舗装の表面処理と併せても、既設の舗装道路の表面には、面状発熱体等を含めて全体の厚さが３ｍｍ～３０ｍｍ程度の厚さとなるように抑えることができるので、既存の舗装された歩道等について低コスト、簡便かつ迅速な発熱体の敷設方法を提供することができる。

本発明に係る発熱体敷設方法において、前記発熱体貼設ステップは、前記道路に近接する側溝又は用水路に設けられた小水力発電装置により発電された電力の供給を受けるように前記発熱体を貼設する構成とすることができる。

このような構成によれば、舗装処理された道路に近接する側溝又は用水路に小水力発電装置を設け、発電された電力を発熱体に供給することで、自然エネルギーの有効活用が可能となる。なお、小水力発電の他に、太陽光発電、風力発電等による自然エネルギーによる発電の電力を利用することもできる。また、商用電源による電力の供給を受けることも可能で、商用電力単独でも、自然エネルギーと商用電力とを併用して利用することができる。

更に、本発明に係る発熱体敷設構造は、舗装処理された道路の路面上に貼設された発熱体と、貼設された前記発熱体を含む所定範囲の表面処理として形成された薄層舗装と、を有する構成である。

本発明に係る発熱体敷設構造において、前記発熱体と前記薄層舗装との間に、前記発熱体を覆う金属板を貼設した構成とすることができる。

本発明に係る発熱体敷設構造において、前記発熱体は、前記道路に近接する側溝又は用水路に設けられた小水力発電装置により発電された電力の供給を受ける構成とすることができる。

本発明によれば、既設の舗装道路の路面上に発熱体を貼設し、発熱体を含む所定範囲の表面処理として薄層舗装を施すので、既設の舗装道路を掘り起こす必要が無く、簡便で低コストとなる道路の融雪・凍結防止を図ることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る発熱体敷設方法による面状発熱体が敷設された歩道の平面図である。 図２は、図１に示すＸ－Ｘ断面図である。 図３は、図２に示すＡ部の拡大図である。 図４は、図１に示す面状発熱体の分解斜視図である。 図５は、図１に示す面状発熱体への電力供給の経路等を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態に係る発熱体敷設方法及び発熱体敷設構造について図面を用いて説明する。図１は本発明の実施形態に係る発熱体敷設方法による面状発熱体が敷設された歩道の平面図、図２は図１に示すＸ－Ｘ断面図で、図３は図２に示すＡ部の拡大図、図４は図１に示す面状発熱体の分解斜視図、図５は図１に示す面状発熱体への電力供給の経路等を示す概略図である。

図１、図２に示すように、舗装処理された道路である歩道１１の路面上に面状発熱体１２（図１では破線で示す）が所定間隔で貼設されている。そして、これらの面状発熱体１２を覆うようにスチール製板材１８が貼設され、更にその上をニート工法による表面処理である薄層舗装１４が形成されている（図３参照）。歩道の一方の側（右側）が車道１３で、車両用防護柵（ガードレール）１５、縁石１６により仕切られている。歩道の他方の側（左側）には側溝１９（図１では破線で示す）が設けられており、側溝１９の上部を覆うように方形状のコンクリート製の蓋２１がその側面同士を接するように連続して載置されている。なお、蓋２１の側面の一部には凹部が形成されており、隣接する蓋２１同士の凹部が向き合って、歩道上の雨水を側溝１９に流入させる孔部２２を形成している。

側溝１９の内部には、側溝１９を流れる水流２０によりロータを回して発電する小水力発電装置２３（図１では破線で示す）が設けられている。小水力発電装置２３は、側溝１９を流れる水流２０の流量、落差、小水力発電装置２３の性能等によるが、例えば１ｋｗ～数十ｋｗ程度の電力を得ることが出来る。特に、融雪時における側溝、用水を流れる水量が増加する時期は、昼夜安定した発電が可能となる。小水力発電装置２３の真上には、側溝１９を跨ぐように、電力供給の制御を行う制御部２５が設けられている。小水力発電装置２３で発電された電力は、制御部２５により配線２６（図１では破線で示す）を通して複数の面状発熱体１２に供給されるように制御される。

図１～図３に示すように、舗装処理された道路である歩道１１の路面１１ａ上に、下塗り塗料であり接着性を有するプライマー１７を介して、複数個の面状発熱体１２が所定の間隔で設置するようにして貼り付け（貼設）されており、更に、この貼設された複数個の面状発熱体１２を覆うようにスチール製板材１８が、同様にプライマー１７により面状発熱体１２と一体となって貼設されている。スチール製板材１８は、厚さが１ｍｍ未満のもので、例えば０．６～０．８ｍｍ程度のものが使用される。そして、スチール製板材１８を覆うように歩道１１全体にニート工法による薄層舗装１４が施されている。ニート工法は、舗装路面に接着材として樹脂系結合材料を塗布した後に、硬質骨材を散布して接着させた滑り止め舗装であり、１００ｍｍ程度の厚さのアスファルト舗装に対して数ミリ程度の厚さの薄層舗装１４である。舗装処理された歩道１１の表面から、面状発熱体１２、スチール製板材１８及び薄層舗装１４までの厚さの合計が３ｍｍ～３０ｍｍ程度の範囲となり、従来のアスファルト舗装よりも薄く、低コスト、簡便な発熱体の敷設を可能とする。

図４を参照して、本実施形態で使用する面状発熱体１２について説明する。図４に示すように、面状発熱体１２は、パターン設計されたステンレス箔（２０μｍ～３０μｍ厚）の発熱体である発熱素子３１と、発熱素子３１を間にして挟むベースフィルム３３と、カバーフィルム３５と、を有する。発熱素子３１は、ステンレス箔にレジストパターンを形成したのち、エッチング加工にて形成されたヒーター回路である。発熱素子３１は、ステンレス箔のためアルミ箔ヒーターよりも高温域の加熱が可能であり、パターン設計や被覆材の選択により用途に応じた様々なヒーターの設計が可能となる。薄厚のステンレス箔であることから、柔軟性にも優れたものである。ヒーター回路としてパターン化されたステンレス箔の端部には、金属製の端子３７ａ、３７ｂが設けられており、端子３７ａ、３７ｂに接続された配線２６（図１参照）を通じて制御部２５、小水力発電装置２３に接続されている（図１、図５参照）。

ベースフィルム３３及びカバーフィルム３５は、絶縁材としてポリエステルフィルムが使用されている。電気抵抗体であるステンレス箔の発熱素子３１の両面をポリエステル（ＰＥＴ）フィルムでラミネートしているため、高い絶縁性と耐久性を有する発熱体を提供することができる。なお、絶縁材としてポリエステルフィルムの他に耐熱温度の高いポリイミドフィルムを使用することができる。ステンレス箔の発熱素子３１と、ベースフィルム３３と、カバーフィルム３５と、端子３７ａ、３７ｂで構成される面状発熱体１２の厚さは１ｍｍ未満で、例えば０．１～０．２ｍｍ程度のものが使用される。また、面状発熱体１２は、本実施形態では、縦約２００ｍｍ、横約３００ｍｍのサイズものが使用され、使用電力も本実施形態の上記サイズのもので、１００～２００Ｗ程度となるが、これに限定されるものではない。数メートル長さの帯状の面状発熱体を使用することも可能である。なお、面状発熱体１２は、温度制御機能を有していないため、外部に設けた制御部２５（図１、図５参照）により温度制御される。

図５に示すように、舗装処理された道路の路面上に貼設され、その上に薄層舗装された数個の面状発熱体１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、・・・・、１２ｍ）が、薄層舗装内に設けられた配線２６を通じて制御部２５と接続されている。面状発熱体１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、・・・・、１２ｍ）の各々には、温度センサ３８（３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、・・・、３８ｍ）が近接して貼設されている（以下「面状発熱体３８」、「温度センサ３８」と略称する）。温度センサ３８は、検出した温度を送信するために、配線２７を通じて制御部２５に接続されている。

制御部２５は、側溝１９に設けた小水力発電装置２３に接続され、温度センサ３８により検出された温度に基づいて小水力発電装置２３で発電された電力を面状発熱体１２の各々に供給するように設定されている。制御部２５は、更に商用電力等の外部電源４１に接続されており、小水力発電装置２３による発電量の不足時等に備えている。また、制御部２５は、外部と無線又は有線により通信を行う通信部４２を備えており、温度センサ３８による検出温度、小水力発電装置２３による発電量、外部電源４１からの供給電力量等を所定の管理センター（不図示）に送信し、また管理センターからの面状発熱体１２の温度制御の指示を受けることができる。

次に、図１～図３を参照して、舗装された歩道１１の路面に面状発熱体１２を敷設する手順（敷設方法）について説明する。図１、図２に示すように、歩道１１は舗装された道路であり、その路面に融雪・凍結防止を目的として、縦約２００ｍｍ、横約３００ｍｍのサイズの面状発熱体１２を複数個所定間隔で設置する。舗装された歩道１１の路面に下塗り塗料で接着性を備えたプライマー１７を塗布し、面状発熱体１２を所定間隔で貼り付ける（図１参照）。面状発熱体１２の加熱範囲、加熱温度、使用電力等を考慮して、融雪・凍結防止を効率良く行うために、最適な間隔で複数の面状発熱体１２を配置して貼設する。なお、プライマー１７の塗布に際しては、舗装された歩道１２の路面を十分に清掃してから行うことが好ましい。ゴミ等が付着していると面状発熱体１２を強固に接着することができず、貼設した面状発熱体１２が所定位置から移動してしまい、融雪・凍結防止が十分に行えない範囲が生じるからである。また、舗装がされていない路面部分にはプライマー１７による面状発熱体１２の貼設ができないので、当該部分を面状発熱体１２の敷設の対象外とするか、又は敷設前に舗装処理を行っておく必要がある。

面状発熱体１２をプライマー１７により所定位置に貼り付けた（貼設）後は、面状発熱体１２を覆うように、スチール製板材１８を同じくプライマー１７で貼設する。面状発熱体１２をスチール製板材１８で覆うように貼設することで、上からの集中荷重より発熱体を保護すると共に、発熱体から生じた熱を効率よく拡散して伝導することができる。スチール製板材１８のサイズは、例えば９００ｍｍ×１８００ｍｍのサイズのものが使用される。例えば、１枚のスチール製板材１８で５～６枚の面状発熱体１２を覆うことができる。

スチール製板材１８で全ての面状発熱体１２を覆うように複数のスチール製板材１８をプライマー１７で貼設した後は、スチール製板材１８を含む所定範囲をニート工法により薄層舗装の表面処理を行う。上述したように、ニート工法は、樹脂系結合材料を塗布し、硬質骨材を散布接着させたすべり止め舗装であり、スチール製板材１８を含む歩道１１全体をニート工法によるすべり止めの薄層舗装１４を行う。ニート工法による薄層舗装１４は、例えば２～５ｍｍ程度の厚さとなり、薄層舗装１４、面状発熱体１２及びスチール製板材１８を含めた全体の厚さは、３ｍｍ～３０ｍｍ程度の範囲内となる。これにより、従来の厚さ１００ｍｍ程度となるアスファルト舗装に比べて低コスト、簡便かつ迅速な施工が可能となる。なお、アスファルト舗装のような強度は無いが、重量物である車両等の走行が無い歩道等では十分な舗装処理であり、既に舗装処理された歩道等の路面に面状発熱体１２を設置するには好適な敷設方法である。なお、ニート工法に替えて、アスファルト乳剤に骨材を混ぜて単層に仕上げるシールコート工法、或いは薄層のアスファルト舗装による表面処理を行うことができる。いずれもニート工法と同程度の厚さであり、従来のアスファルト舗装よりも、低コスト、簡便かつ迅速な敷設方法となる。

なお、薄層舗装を行う前に、面状発熱体１２及び温度センサ３８と、制御部２５との配線２６、２７の敷設を行っておく。ニート法による薄層舗装が完了した後に、小水力発電装置２３を作動させ、制御部２５による面状発熱体１２の電力供給と、温度センサ３８の検出状況、通信部４２による管理センター（不図示）との通信テストを行う。その後、実際に面状発熱体１２による加熱を行うことで、冬季の積雪時において、融雪・凍結防止を行うことができる。

また、上述した実施の形態では、面状発熱体１２（発熱体）と薄層舗装１４との間に、スチール製板材１８（金属板）が設けられているが、これに限定されず、スチール製板材１８を設けることなく、面状発熱体１２を薄層舗装１４で覆うようにしてもよい。

以上、本発明のいくつかの実施形態及び各部の変形例を説明したが、この実施形態や各部の変形例は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述したこれら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明に含まれる。

本発明によれば、既設の舗装道路の路面上に発熱体を貼設し、発熱体を含む所定範囲の表面処理として薄層舗装を施すので、既設の舗装道路を掘り起こす必要が無く、更に従来のアスファルトによる表面処理を行うことも無いので、簡便で低コストとなる道路の融雪・凍結防止を図ることができ、舗装処理された道路の路面上に発熱体を敷設する発熱体敷設方法として有用である。

１１ 歩道
１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、・・・、１２ｍ） 面状発熱体
１３ 車道
１４ 薄層舗装
１５ 車両用防護柵（ガードレール）
１６ 縁石
１８ スチール製板材
１９ 側溝
２０ 水流
２１ 蓋
２２ 孔部
２３ 小水力発電装置
２５ 制御部
２６ 配線
２７ 配線
３１ 発熱素子
３３ ベースフィルム
３５ カバーフィルム
３７ａ、３７ｂ 端子
３８（３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、・・・、３８ｍ） 温度センサ
４１ 外部電源
４２ 通信部

Claims (9)

1. 舗装処理された道路の路面上に発熱体を敷設する発熱体敷設方法であって、
   前記道路の路面上に前記発熱体を所定位置に貼設する発熱体貼設ステップと、
   貼設された前記発熱体を含む所定範囲の表面処理として薄層舗装を行う薄層舗装ステップと、
   を有する発熱体敷設方法。
2. 前記発熱体貼設ステップは、前記舗装処理された道路の路面上をプライマー処理を施して前記発熱体を貼設するステップを含む請求項１に記載の発熱体敷設方法。
3. 更に、前記発熱体貼設ステップと前記薄層舗装ステップとの間に、前記発熱体を覆う金属板を貼設する金属板貼設ステップと、を有する請求項１又は２に記載の発熱体敷設方法。
4. 前記薄層舗装ステップにおける前記薄層舗装は、ニート工法又はシールコート工法による表面処理である請求項１乃至３の何れかに記載の発熱体敷設方法。
5. 前記発熱体は、回路形成された金属箔の両面をフィルムで挟んだシート状の面状発熱体である請求項１乃至４の何れかに記載の発熱体敷設方法。
6. 前記発熱体貼設ステップは、前記道路に近接する側溝又は用水路に設けられた小水力発電装置により発電された電力の供給を受けるように前記発熱体を貼設する請求項１乃至５の何れかに記載の発熱体敷設方法。
7. 舗装処理された道路の路面上に貼設された発熱体と、
   貼設された前記発熱体を含む所定範囲の表面処理として形成された薄層舗装と、
   を有する発熱体敷設構造。
8. 前記発熱体と前記薄層舗装との間に、前記発熱体を覆う金属板を貼設した請求項７に記載の発熱体敷設構造。
9. 前記発熱体は、前記道路に近接する側溝又は用水路に設けられた小水力発電装置により発電された電力の供給を受ける請求項７又は８に記載の発熱体敷設構造。

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