JP3747380B2 - 流下規正機能を備えた除雪／集熱または加熱／冷却用の 熱交換接着シート - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、流下規正機能を備えた除雪／集熱または加熱／冷却用の熱交換接着シート、特に、磁性材料の表面にはり付けて熱媒体の流下拘束経路を形成する接着シート、具体的には、鉄板製の屋根や壁面、熱交換金属ボードや金属バックアップ樹脂膜構造体の表面にはり付けて使用する熱交換接着シートに係る。鉄板屋根にこの熱交換接着シートを使用する場合、熱交換接着シートに沿って温水を流せば冬期には屋根の除雪または融雪を行なうことができ、夏期には太陽熱の集熱を行なうことができ、また冷水を流せば屋根や壁面を冷却することができる。
【０００２】
【従来の技術】
シートの表面に疎液性部分と親液性部分をすじ状に交互に設けて液体の流れを規正する流下経路並列一体構造の流下規正シートは周知となっている。本件出願人はこうした流下規正シートをストリップ状に細分化し、必要とする被接着面に簡単にはり付けて使用できる簡易接着テープにつき検討を加え、各種のものを試作し評価してきた経緯がある。
当初の試作品には、吸水性材料／接着剤／ポリエステル基材からなる積層テープを感圧接着層を介して被接着面にはり付ける構造のものがある。
【０００３】
こうした接着テープの課題は、過酷な条件下での使用および特殊な使用条件の要求される場合を含めて、如何にして耐久性に優れた信頼性ある商品を製造するかにあった。例えば、湿潤と乾燥が頻繁に繰り返されたり、太陽光の直射を受けたり、高温となる厳しい環境下で使用されるテープの場合、吸水規正経路を構成する繊維の膨潤／乾燥収縮により接着剤と繊維表面とが比較的容易に剪断剥離する傾向が見られる。さらに、流下する熱媒体の中にあって流下経路を構成する繊維組織には浮力が作用する。吸水性繊維の劣化も相まって繊維が破断し、短期間の使用により吸水性材料が基材から剥離し易いことが判明した。こうした課題に対処する方法として、本件出願人は様々な繊維素材につき評価検討した結果、吸水性は劣るが耐候性／機械強度に優れ、且つ膨張収縮の少ないポリエステル糸とこの糸の周囲に螺旋状に巻き付けた吸水性に優れるビニロン繊維とでなる複合糸で構成した織布、不織布、編布を使用すれば好結果の得られることが確かめられた。こうして、従来から試作検討してきたパルプ繊維、レーヨン繊維、綿繊維に代えて新たに前述した構造の繊維を使用することで、長年の懸案であった、耐候性に優れ切断剥離しにくい強靭な流下規正テープを製造することができるようになった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような開発過程を経て市販できそうなテープが完成したものの、最近の実験結果から新たな不安材料が見出されるに至った。例えばこのテープを瓦棒鉄板屋根にはり付ける場合、屋根に補修塗装がされているとテープが塗装の剥離に伴って簡単に外れてしまう現象が観察されている。テープが剥離すると、流下する水の勢いによりテープの横移動が起き、テープ相互の間隔が乱れ均等な熱交換を行なえなかったり、局部的な短絡が起きて規正効果が失われる。実験段階では基材と被接着面との接着状態は良好であったが、実際の既設屋根の塗装面は相当に劣化の進行したものも多く見受けられるため、現場でのテープ付設工事には厳重な品質管理が要求される。さらに、流下水により鉄板はより腐食し易い環境に晒されるため、流下規正テープをはり付けてある屋根等の被接着面はそうでない屋根に比べて塗装管理をより厳重に行なわなくてはならない。
【０００５】
豪雪地帯の家屋屋根を細かく調査してみると、積雪の滑りによると思われる塗装面の傷が顕著に認められ、また局部的に腐食が進行し所々に赤錆びの発生が認められる。塗装管理を的確に行なう上で流下規正テープが塗装作業の邪魔になり、流下水あるいは雨水の侵入し易いテープ側縁部およびテープ裏側の残留空隙部／剥離面が未塗装のまま残り、これら箇所が他に先行して腐食し漏水の原因となる可能性のあることが見出された。これに対する対策として、基材に厚手のポリエステルフィルムを使用し、必要に応じ、被接着面にできるだけ接着剤が残らない状態でテープを剥ぎ取れるようにする方法を接着剤メーカーおよび接着テープメーカーの協力の下に試作し検討してきた。しかしながら、未だ充分に満足のいく結果が得られていない。テープの接着固定／除去／再接着を確実に行なえるようにしなければ、例えば、屋根の除雪用商品としては、新設屋根または管理の行き届いた条件のよい屋根を除く既設屋根では事実上使用できない。施工の仕方にもよるが、比較的短期間（例えば、ひと冬を越した程度の短期間）の使用により、流下規正テープの側縁部および裏側の屋根地が広い範囲にわたり急速に腐食を起こし漏水事故の頻発する恐れが強い。
尚、基材を厚くしたり接着剤を多量に使用するとこれら介在層が被接着面との間の熱抵抗層となり、基材を介しての熱交換が円滑に行なえなくなるため採用しがたい。
屋根地のような上向きの表面であれば、テープを未接着のまま屋根地面に沿わせて置いておき、適当な金具でこのテープを固定する方法についても検討しているがテープ全体にわたり滑り／横移動を防ぐことが難しいのが現状である。
【０００６】
本発明の目的は、新設または既存を問わず如何なる表面塗装状態の被接着面にも簡単にはり付けられ、常時そのままにして使用し、必要に応じて取り外すことのできる着脱自在な汎用性に優れた安価な熱交換接着シートを提供することにある。（ここで言う「シート」とは、長いストリップまたはテープからなる連続体、あるいは連続的に多数並べて使用する矩形のプレート状の単体を含む概念である。）尚、このシートを鉄板屋根に使用する場合、冬場は除雪シートとして、また夏場は集熱若しくは屋根冷却シートとして使用することができる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を達成するために、本発明による熱交換接着シートは、透磁率の大きな磁性材料からなる被接着面に対して磁力作用によりはり付くように作られている。シート本体は、少なくとも一部分が、例えば、多量の鉄粉を含む熱伝導性に優れたプラスチック製またはゴム製のフェライト系磁石から構成された疎液性材料からなる所定幅の基材層と、基材層の表側の表面に接着された液体吸収性に富む熱媒体移動経路層とを用いて構成されている。
【０００８】
【作用】
前述の如く構成することにより、透磁率の大きな磁性材料からなる被接着面と基材層は面接触し、基材層は被接着面にはり付いた状態で熱媒体移動経路層は被接着面に対し固定される。磁石には、例えば、多量の鉄粉を含むフェライト系磁石を使用することができるが、この種の磁石は良好な熱伝導率を備えており、磁石の基材層は伝熱面として機能する。また磁石の基材層は比重が大きいため熱媒体移動経路層に対しては重りとして作用し、ゴムそのものも摩擦係数が大きく被接着面に対し本来滑りにくい素材であるため、平面状にはり付く磁力と相まって熱媒体移動経路層を強力に接着固定することができる。
【０００９】
【実施例】
図１は、本発明に係る熱交換接着シートの瓦棒屋根への使用例を示す斜視説明図である。図示の熱交換接着シート（以下、単にシートという）はそれ自身が磁力を備えている。瓦棒屋根は透磁率の大きな磁性材料、例えば鉄板の被接着面３を構成し、シートはこの屋根の被接着面３に対し磁力作用によりはり付けて使用される。
【００１０】
シートは、基材層１とこの基材層に接して設けた熱媒体移動経路層２で構成されている。基材層１は、少なくとも一部分が、例えば、多量の鉄粉を含む熱伝導性に優れたプラスチック製またはゴム製のフェライト系磁石からなり、基材全体を疎液性材料から構成することができる。また熱媒体移動経路層２は液体吸収性に富む材料からなり、基材層１の一方の側の表面に接着されている。
基材層１は押出し成形法により製造することができる。この基材層１と熱媒体移動経路層２は、熱媒体移動経路層の液体吸水性を害さない程度に基材の一部が熱媒体移動経路層の目地を塞ぐ形態で入り込み両者は一体化されている。これとは別に、図２に示すように、熱媒体移動経路層２に目地を塞ぐプライマ層４を予めコーティングしておき、このコーティングプライマ層４とフェライト系ゴム磁石シート５を接着して基材層１を形成することもできる。ゴム磁石シートは、例えば０．３mm以下のものから数十ミリ厚のものまで使用できるが、通常の鉄板屋根、サイディング鉄板壁の場合では、約０．２mmから約５mm程度のものが使われる。
【００１１】
図２は、前記基材層１と熱媒体移動経路層２の側縁部が互いに重なり合い被接着面３に対し少なくとも両者の厚み相当分の高さの段差６を形成した状態を示す縦断面説明図である。この構成によれば、流下する熱媒体は熱媒体移動経路層２の持つ液体吸収性と段差面に対する流下熱媒体の付着力により熱媒体を収束させその流下方向を拘束することができる。図中にて、参照番号７および８は、熱媒体移動経路層の表面を覆って流れる熱媒体の流れとシート側縁部に付着して流れる熱媒体の流れをそれぞれ示している。
図３から図６は、本発明に係る熱交換接着シートの第２の実施例を示す斜視説明図である。図示の一連のシートは、何れも熱媒体移動経路層２の幅が基材層１の幅よりも狭く設定されており、基材層の持つ疎液性により熱媒体移動経路層の側縁に液体吸収性の変化する境界域が形成されている。流下する熱媒体を基材の側縁部に接触しないように隔離しておく構成が採用されており、図１および図２のものとは異なっている。
【００１２】
図４は、熱媒体移動経路層２の側縁部から間隔を開けて配置され、この熱媒体移動経路層と基材層１の側縁部との間に配置された、比較的幅の狭い親液性または疎液性の境界拘束経路９を備えた熱交換接着テープの例を示している。境界拘束経路９を設ければ熱媒体の横方向への移動遮断効果はさらに高まる。この境界拘束経路９は熱媒体移動経路層の片側または両側に配置することができる。
【００１３】
図３および図４の基材層１は、それぞれ疎水性材料の上側層４ａとフェライト系ゴム磁石シートの下側層５ａから構成されている。
図５に示す基材層１は、疎水性材料層４ｂと基材層の両側部に配置されたフェライト系ゴム磁石ストリップ５ｂから構成されている。
図６に示す基材層１は、疎水性材料層４ｂと、基材層の側縁部と熱媒体移動経路層２の中間部に配置したフェライト系ゴム磁石ストリップ５ｂから構成されている。
【００１４】
図５に示すシートを使用すれば、任意の支持面に接着固定した基材層１は両側部が基材層の中間部に比べて持ち上がり、基材層１には僅かに底の湾曲した窪みが形成される。流下する液体は基材層の撥水作用と共に窪みによる拘束作用を同時に受ける。
【００１５】
図６に示すシートを使用すれば、任意の支持面に接着固定した基材層１は、熱媒体移動経路層２の両側が持ち上がり中間部には僅かに底の湾曲した窪みが形成され、また基材層の両側部は下向き勾配の傾斜面を形成している。
【００１６】
図５および図６に示す構成のシートは、熱媒体移動経路層から熱媒体をオーバーフローさせるのに適した構造である。これらシートは、例えば、熱媒体を吸収したシャーベット状の雪または熱媒体の流れの中に浮上したシャーベット状の雪を横に押しのけ、基材層の側縁に沿って滑り落とす融雪シートに利用すると便利である。
図１から図６に示す何れのテープを使用しても、熟練を要しない単純且つ迅速な作業により、被接着面が複雑な形態をした立体面であろうと必要箇所に規正熱媒体移動経路層を理想的な間隔／方向に装着することができる。
【００１７】
図７は、並列した複数の溝１０を持つ異形断面の押出し成形ゴム磁石５ｃの基材層１と、溝１０内に配置した熱媒体移動経路層２とでなる熱交換接着シートの例を示している。このシートは、屋根や壁面にはり付けて使用する以外に、下地鉄板フレーム１１の表面にはり付けて融雪歩道を形成するのに使用することができる。下地鉄板フレームは接続手段を用い複数のものを連結して延長する形態をとるが、シートは連続した１枚のものを使用でき、熱媒体移動経路層を途中で接続する等の面倒な作業が不要である。下地鉄板フレーム１の上面は水平または一定の勾配を持たせて配置され、供給された熱媒体は熱媒体移動経路層を伝って移動していく。下地鉄板フレーム１１は、例えば、レベル調節手段を備えた外郭構造、周囲断熱層１２および補助加熱手段１３を備えている。補助加熱手段１３には、温水パイプや電線ヒータを使用することができる。
【００１８】
図８から図１１は、本考案に係る熱交換接着シートの第３の実施例を示す斜視説明図である。これらシートは、図１から図７に示すものとは異なり、基材層１が上方にくる姿勢で示されている。尚、図１から図１１に示すシートおよび以下に記載のシートの何れも、接着の姿勢および向きは自由に選択が可能である。
【００１９】
図８に示すシートは、可撓性のある磁石材料の基材層１と、この基材層に接着された液体吸収性に富む熱媒体移動経路層２と、この層を覆う疎水性材料のカバー層１４とで構成されている。熱媒体移動経路層の側部は、図８に示す例では両側が露出している。
【００２０】
図９は、前記基材層１とカバー層１４の一方の側部同志が互いに接着され、熱媒体移動経路層の一方の側部を隠蔽してなるシートが示されている。
【００２１】
図１０は、基材層１とカバー層１４が互いに連続する磁性ゴムまたは磁性プラスチックからなり、基材層１の部分が磁化処理を施されている。
【００２２】
図１１は、横断面が基材層の側に向く窪みを形成した湾曲断面を呈するカバー層１４を備えたシートを示している。このカバー層の露出する側の表面には、カバー層よりも幅の狭い液体吸収性に富む第２の熱媒体移動経路層１５を接着することができる。
【００２３】
図１２は、図１０に示すシートの変更例にして、基材層の横幅が熱媒体移動経路層とカバー層よりも広い例を示している。このシートは、図３から図６に示すシートの特徴と図８から図１１に示すシートの特徴を兼ね備えている。
【００２４】
図１３は、図３に示すシートの変更例にして、図１２のものと同様に、基材層の横幅が熱媒体移動経路層とカバー層よりも広い例を示している。このシートは、図３から図６に示すシートの特徴と図８から図１１に示すシートの特徴を兼ね備えている。
【００２５】
図１４は、図１２に示すシートの変更例にして、基材層の横幅が熱媒体移動経路層とカバー層よりも広い例を示している。このシートは、図３から図６に示すシートの特徴と図８から図１１に示すシートの特徴を兼ね備えている。
【００２６】
前述したシートにおいて、基材層またはカバー層、あるいはカバー層の露出面に接着される熱媒体移動経路層は任意の色に着色することができる。これら層材料は、温度に応じて任意の色に変色する色素を混入しておいたり、層材の表面に各種のエネルギー変換素子をはり付けておくことができる。黒色、赤色、青色等の色彩は、集熱／放熱にとり都合のよい色である。
【００２７】
前述の如く構成することにより、熱媒体移動経路層に沿って移動する流体はその殆どの部分が隠蔽された経路内を移動し、露出する部分は側縁に沿った部分に限られる。このように構成すれば、熱媒体移動経路層内の空気は圧縮されると熱媒体移動経路層の解放縁側から排気され、また流量が多過ぎたり過度の圧力がかかる場合、流体は解放縁から流出してこの流出縁に沿って流下するようになる。また、熱媒体移動経路層が露出していないため、熱媒体の蒸発量は少なくすることができる。シートを工場建屋／納屋の屋根裏にはり付けて使用する場合、熱媒体移動経路層から熱媒体が剥離して滴下するのを防ぐことができる。
【００２８】
流量が多過ぎたり過度の圧力がかかる場合、熱媒体は解放縁から流出するが、露出する熱媒体移動経路層の側縁を基材層の側縁より内側に間隔をあけて配置しているため流出した熱媒体はこの流出縁に沿って収束した状態で流下する傾向を示し、基材層の側端面に接触することがない。従って、基材層と被接着面との間に漏洩熱媒体が侵入するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱交換接着シートの使用例を示す斜視図。
【図２】シート基材層の積層構造例を示す縦断面説明図。
【図３】本発明に係る熱交換接着シートの第２の実施例の一例を示す斜視説明図。
【図４】図３に示すシートの改良例の斜視説明図。
【図５】図３に示すシートの他の改良例の斜視説明図。
【図６】図５に示すシートの改良例の斜視説明図。
【図７】本発明に係る熱交換接着シートの他の変更例を示す斜視説明図。
【図８】本発明に係る熱交換接着シートの第３の実施例の一例を示す斜視説明図。
【図９】図８に示すシートの改良例の斜視説明図。
【図１０】図９に示すシートの他の改良例の斜視説明図。
【図１１】シートの他の改良例を示す斜視説明図。
【図１２】図１０に示すシートの他の改良例の斜視説明図。
【図１３】図３に示すシートの変更例の斜視説明図。
【図１４】図１２に示すシートの変更例の斜視説明図。
【符号の説明】
１ 基材層
２ 熱媒体移動経路層
３ 被接着面
４ コーティングプライマ層
４ａ 疎水性材料の上側層
４ｂ 疎水性材料層
５、５ａ フェライト系ゴム磁石シート
５ｂ フェライト系ゴム磁石ストリップ
５ｃ 押出し成形ゴム磁石
６ 段差
７、８ 熱媒体の流れ
９ 境界拘束経路
１０ 押出し成形ゴム磁石に設けた並列の溝
１１ 下地鉄板フレーム
１２ 周囲断熱層
１３ 補助加熱手段
１４ カバー層
１５ 第２の熱媒体移動経路層

Claims (2)

1. 透磁率の大きな磁性材料からなる被接着面に対して磁力作用によりはり付くように、少なくとも一部分が、例えば、プラスチック製またはゴム製の磁石から構成された疎液性材料からなる基材層と、基材層の表側の表面に接着された液体吸収性に富む熱媒体移動経路層と、この熱媒体移動経路層の表面を覆う疎液性材料からなるカバー層を有し、熱媒体移動経路層の少なくとも一方の側縁が露出し、この露出する熱媒体移動経路層の側縁を基材層の側縁より内側に間隔をあけて配置してなる熱交換接着シート。
2. 請求項１に記載された熱交換接着シートにおいて、前記基材層とカバー層の一方の側縁部同志が互いに連結され、熱媒体移動経路層の一方の側縁を隠蔽し他方の側縁を開放してなる熱交換接着シート。

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