JPH1032084A

JPH1032084A - 面状発熱体とその製造方法

Info

Publication number: JPH1032084A
Application number: JP18367896A
Authority: JP
Inventors: Junichi Mizawa; 順一見沢; Yukio Asano; 幸雄浅野; Yusuke Mizawa; 祐輔見沢; Takao Koyama; 貴生小山
Original assignee: Arisawa Mfg Co Ltd; Misawa Shokai Co Ltd
Current assignee: Arisawa Mfg Co Ltd; Misawa Shokai Co Ltd
Priority date: 1996-07-12
Filing date: 1996-07-12
Publication date: 1998-02-03

Abstract

(57)【要約】【課題】面状発熱体の熱効率をさらに高める。【解決手段】面状発熱体１は、第１の方向及び第２の
方向に絶縁用の硝子繊維を織り、第１の方向に発熱用の
炭素繊維を所定間隔ごとに織り込むとともに、第２の方
向に電極用の第１の導体及び第２の導体を織り込んだ発
熱体本体１０と、硝子繊維、炭素繊維並びに第１の導体
及び第２の導体を結合させる熱硬化性樹脂からなる結合
材と、発熱体本体１０の両面に貼り合わされる絶縁性樹
脂シート１５及び１６と、絶縁性樹脂シート１６上に設
けられ、発熱体本体１０から発せられる熱を反射するた
めの熱反射材１８とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、道路の凍結防止
用等に好適な面状発熱体とその製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】寒冷地におけるスパイクタイヤの禁止に
伴い、道路の凍結防止システムが種々開発されている。
例えば、温水式の凍結防止システムは、ガス、灯油又は
電気等を熱源として、ボイラーによって温水を作り、銅
管、ステンレス管又は塩化ビニール管等により配管され
たパイプ内を、その温水が循環する方式である。このシ
ステムにおいて、消費される熱量は、温水によって供給
される。

【０００３】また、電熱線式の凍結防止システムは、金
属抵抗線を路面下に埋設して、配線接続によって使用さ
れる方式である。さらに、本件出願人により提案された
もので、硝子繊維、炭素繊維及び導体からなる面状発熱
体を、アスファルトやコンクリート内に埋設する方式が
知られている（特開平７−３０２６８３号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来の
凍結防止システムでは、以下の問題があった。温水式の
ものでは、昇温に長時間を要し、温水のコントロールが
難しいという問題があった。また、ボイラーの耐用年数
が少なく、設備交換が必要となり、さらには、ボイラー
の騒音や大気への汚染が発生するという問題があった。
また、電熱線式のものでは、電気量が増加し、温度ムラ
が生じやすいという問題があった。

【０００５】一方、面状発熱体を用いる方式のものは、
温度コントロールがしやすく、熱源となるエネルギーを
安定して供給することができ、メンテナンスが容易であ
り、かつ環境破壊を起こすことがない。しかし、面状発
熱体の周辺が昇温した後に、路面に熱が伝導されるの
で、路面を迅速に昇温させることができないという問題
があった。

【０００６】本発明の課題は、上述の面状発熱体の熱効
率をさらに高めるとともに、その製造方法を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、請求項１の発明は、第１の方向及び第２の方向に
絶縁用の硝子繊維を織り、前記第１の方向に発熱用の炭
素繊維を所定間隔ごとに織り込むとともに、前記第２の
方向に電極用の第１の導体及び第２の導体を織り込んだ
発熱体本体と、前記硝子繊維、前記炭素繊維並びに前記
第１の導体及び第２の導体を結合させる熱硬化性樹脂か
らなる結合材と、前記発熱体本体の両面に貼り合わされ
る絶縁性樹脂シートと、前記絶縁性樹脂シート上のいず
れか一方の面上に設けられ、前記発熱体本体から発せら
れる熱を反射するための熱反射材とを備えることを特徴
とする。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１に記載の面状
発熱体において、前記熱反射材上に設けられ、前記熱反
射材を保護するための樹脂コーティング材を備えること
を特徴とする。

【０００９】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
に記載の面状発熱体の製造方法であって、前記硝子繊維
と前記炭素繊維との紡織工程中に前記導体を織り込む導
体織込工程と、前記絶縁性樹脂シート上のいずれか一方
の面に、熱反射材料を蒸着し又は熱反射部材を装着する
ことにより、前記熱反射材を形成する熱反射材形成工程
とを含むことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面等を参照して、本発明
の一実施形態について説明する。図１は、本発明に用い
られる発熱体を示す要部拡大図であり、図２は、図１の
発熱体がロール状に巻かれた状態を示す斜視図である。
本発明における発熱体としては、特開平７−３０２６８
３号公報に開示されたもの等が使用される。

【００１１】図１において、発熱体１０は、炭素繊維１
１、硝子繊維１２及び導体１３を紡織したものであり、
硝子繊維１２を縦糸、横糸として織りあげるとともに、
数ｍｍから数１０ｍｍの間隔で炭素繊維を横糸として織
り込み、さらに両端に電極となる銅線等からなる導体１
３を縦糸として織り込むことにより形成されている。し
たがって、炭素繊維１１と炭素繊維１１との間は、硝子
繊維１２が布状に形成されるので、位置決めされて動く
ことはなく、完全に絶縁される。また、炭素繊維１１と
両端の導体１３とは、密着して電気的な接続がなされ
る。

【００１２】ここで、炭素繊維１１を使用する理由は、
安定した抵抗値が得られ、金属抵抗とは違い、温度上昇
に対しても自己制御するので、電気量が増加することは
ないからである。また、炭素繊維１１及び硝子繊維１２
は、耐用年数は半永久的なものであるために、人為的に
損傷を与えない限り故障の原因とはならない利点があ
る。また、熱源として供給が安定している電気を使用で
き、大気汚染、騒音等はなく、温度ムラもなく、熱効率
は良いので、昇温時間が短い。さらに、電気量も電熱線
と比べて安くなる。

【００１３】発熱体１０は、図２に示すように、ロール
状に巻き取られる。この巻き取られた発熱体１０は、両
端の導線１３の部分に、交互に切断部１７Ａ、１７Ｂ、
１７Ｃ、１７Ｄ、・・・を形成して、電極１３Ａ、１３
Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、・・・とし、電極１３Ａ、炭素繊
維１１Ａ、電極１３Ｂ、炭素繊維１１Ｂ、電極１３Ｃ、
炭素繊維１１Ｃ、・・・と電気回路を構成する。

【００１４】図３は、本発明による面状発熱体の製造装
置の一実施形態を示す模式図である。この製造装置１０
０において、ディスペンサ１０１によって、発熱体１０
に熱硬化性樹脂１４を滴下した後に、上下から絶縁性樹
脂シート１５，１６を供給し、プレスローラ１０２によ
って加圧する。さらに、ヒーター１０３により加熱し
て、熱硬化性樹脂１４を均一にしてから、プレスローラ
１０４によって、最終仕上げのプレスを行う。

【００１５】また、絶縁性樹脂シート１５又は１６のい
ずれか一方（本実施形態では、絶縁性シート１６側とす
る）の上面に熱反射材１８を設ける。熱反射材１８を設
ける方法としては、予め熱反射材１８を設けた絶縁性樹
脂シート１６を用いるか、又は上述のようにして形成し
た後、絶縁性樹脂シート１６上に熱反射材１８を設ける
方法がある。後から熱反射材１８を設ける方法として
は、例えばアルミ蒸着法により表面にアルミニウムの薄
膜（厚みが５００オングストローム程度）を形成する方
法、熱反射性を有する塗料を塗布する方法、又は熱反射
材１８を接着剤によって接着する方法があげられる。形
成される面状発熱体１の厚みは、約０．７ｍｍ程度であ
る。

【００１６】以上のようにして形成される面状発熱体１
は、絶縁性樹脂シート１５，１６によって被覆してある
ので、水漏れ、漏電等の心配はない。また、温度コント
ロールがしやすく、電気エネルギーを安定して供給する
ことができる。さらにまた、メンテナンスを容易に行う
ことができる。さらには、環境破壊を起こすおそれがな
い。

【００１７】図４は、面状発熱体１を詳細に示す断面図
である。面状発熱体１は、発熱体１０の両面側から絶縁
性樹脂シート１５及び１６が積層されており、さらに、
一方の絶縁性樹脂シート１６上に、熱反射材１８が設け
られている。これにより、面状発熱体１の発熱体１０に
電力が供給されると、赤外線の照射によって発熱体１０
が発熱する。ここで、発熱体本体１０の絶縁性樹脂シー
ト１５側の面からの熱は、絶縁性樹脂シート１５を介し
てその上側に伝導される。

【００１８】一方、発熱体本体１０の絶縁性樹脂シート
１６側の面からの熱は、絶縁性樹脂シート１６から熱反
射材１８に伝導されるが、熱反射材１８によってその熱
が反射されるので、絶縁性樹脂シート１５側に伝導され
る。すなわち、発熱体１０の熱は、専ら熱反射材１８が
設けられていない面側に伝導されることとなる。これに
より、発熱体１０からの熱を、無駄なく効率良く反射さ
せて、一方の面側に熱を伝導することができる。

【００１９】図５は、本発明の面状発熱体を道路に取り
付けたときの一実施形態を示す断面図である。この例
は、道路の融雪及び凍結防止用のロードヒーティングを
示したものである。先ず、路盤２１上に、保護シート２
２を貼り付ける。保護シート２２の両面には、接着剤が
設けられており、この接着剤によって保護シート２２と
路盤２１とが接着される。そして、保護シート２２上
に、面状発熱体１を設ける。保護シート２２と面状発熱
体１とは、保護シート２２上に設けられた接着剤によっ
て接着される。また、面状発熱体１は、熱反射材１８が
下側となるように取り付けられる。

【００２０】そして、面状発熱体１上に保護シート２４
が設けられる。保護シート２４は、一方の面に接着剤が
設けられ、他方の面に砂が設けられたものである。保護
シート２４は、保護シート２４に設けられた接着剤よっ
て面状発熱体１に接着される。これらを貼り合わせた後
は、ローラ等で加圧し、完全に密着させる。そして、そ
の上部をコンクリート２５によって舗装する。ここで、
面状発熱体１は、８〜１０ｋｇ／ｃｍ² 程度の耐力を有
しているので、路盤２１とコンクリート２５との密着性
に悪影響を与えることはない。

【００２１】以上の構成よりなるロードヒーティング
は、面状発熱体１に電力が供給されると、赤外線の照射
によって面状発熱体１が発熱する。その熱は、熱反射材
１８によって、ほとんど路盤２１側には伝導されず、コ
ンクリート２５側に伝導される。したがって、面状発熱
体１の熱は、効率良く路面側に伝導される。また、面状
発熱体１は、保護シート２２及び２４によって保護され
ているので、面状発熱体１が損傷等しにくく、漏電等の
心配がない。

【００２２】面状発熱体１の反射率は、約９４％であ
り、路面への熱伝導が早く、低容量で高出力を得ること
ができる。また、熱反射材１８を用いていないものと比
較すると、２０〜４０％（１．５〜１．６５倍）のラン
ニングコストの低減を図ることができる。さらに、路面
等に断熱材等を設ける必要がなく、従来の面状発熱体と
同様のコストで熱効率を高めることができる。

【００２３】図６は、本発明の面状発熱体をビニールハ
ウスに用いたときの一実施形態を示す断面図である。先
ず、例えば幅１０００ｍｍ、長さ２２００ｍｍ及び深さ
３００ｍｍ程度の穴３１を畑に掘る。穴３１の底部を平
滑にして、保護シート２２を設ける。そして、その上部
に面状発熱体１を、保護シート２２の接着剤によって貼
り合わせる。このときは、面状発熱体１の熱反射材１８
が下側となるように取り付ける。さらにその上部に保護
シート２４を設け、保護シート２４の接着剤により、保
護シート２４と面状発熱体１とを接着する。

【００２４】そして、この上部に、深さが約１００ｍｍ
となるように砂３５を設ける。その上にビニールシート
２６を敷き、水３７を入れる。さらにこの内部に発芽用
パレット３８を設け、この発芽用パレット３８内に土３
９と種子４０を入れる。最後に、この上部をビニール４
１で覆い、ビニールハウスを形成する。

【００２５】以上の構成よりなるビニールハウスは、そ
の内部を効率良く昇温することができる。発芽実験で
は、温水方式や電熱線方式では、発芽まで約６０日を必
要としたが、本発明の方式では、約５日で発芽した。ま
た、ランニングコストの比較では、温水方式等で約４３
０００円であったのに対し、本発明の方式では５００円
であった。

【００２６】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、本発明は、上述した実施形態に限定されることな
く、均等の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、
本発明の面状発熱体１は、道路、歩道橋、屋根、階段又
は非常階段の融雪や凍結防止、水耕栽培、発芽及び育成
等に広く適用することができる。また、図７に示す面状
発熱体１Ａのように、熱反射材１８を設けた面上を覆う
ように樹脂コーティング１９を施して、熱反射材１８を
保護するようにしても良い。

【００２７】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、一方の面側の
みに熱を伝導させることができ、昇温対象部の昇温を迅
速に効率良く行うことができる。請求項２の発明によれ
ば、樹脂コーティングにより熱反射材を保護することが
できる。請求項３の発明によれば、本発明による面状発
熱体を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いられる発熱体を示す要部拡大図で
ある。

【図２】図１の発熱体がロール状に巻かれた状態を示す
斜視図である。

【図３】本発明による面状発熱体の製造装置の一実施形
態を示す模式図である。

【図４】面状発熱体１を詳細に示す断面図である。

【図５】本発明による面状発熱体を道路に取り付けたと
きの一実施形態を示す断面図である。

【図６】本発明の面状発熱体をビニールハウスに用いた
ときの一実施形態を示す断面図である。

【図７】本発明による第２の実施形態である面状発熱体
１Ａを示す図である。

【符号の説明】

１面状発熱体１０発熱体１１炭素繊維１２硝子繊維１３導体１５絶縁性樹脂シート１６絶縁性樹脂シート１８熱反射材１９樹脂コーティング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者見沢祐輔東京都東久留米市幸町２丁目５番19号株式会社ミサワ商会内 (72)発明者小山貴生東京都東久留米市幸町２丁目５番19号株式会社ミサワ商会内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の方向及び第２の方向に絶縁用の硝
子繊維を織り、前記第１の方向に発熱用の炭素繊維を所
定間隔ごとに織り込むとともに、前記第２の方向に電極
用の第１の導体及び第２の導体を織り込んだ発熱体本体
と、前記硝子繊維、前記炭素繊維並びに前記第１の導体及び
第２の導体を結合させる熱硬化性樹脂からなる結合材
と、前記発熱体本体の両面に貼り合わされる絶縁性樹脂シー
トと、前記絶縁性樹脂シート上のいずれか一方の面上に設けら
れ、前記発熱体本体から発せられる熱を反射するための
熱反射材とを備えることを特徴とする面状発熱体。
【請求項２】請求項１に記載の面状発熱体において、前記熱反射材上に設けられ、前記熱反射材を保護するた
めの樹脂コーティング材を備えることを特徴とする面状
発熱体。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の面状発熱
体の製造方法であって、前記硝子繊維と前記炭素繊維との紡織工程中に前記導体
を織り込む導体織込工程と、前記絶縁性樹脂シート上のいずれか一方の面に、熱反射
材料を蒸着し又は熱反射部材を装着することにより、前
記熱反射材を形成する熱反射材形成工程とを含むことを
特徴とする面状発熱体の製造方法。