特許 7011232 電力供給線接続部を有する埋設用ヒートパイプのヒーター装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-18

(45)【発行日】2022-01-26

(54)【発明の名称】電力供給線接続部を有する埋設用ヒートパイプのヒーター装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/02 20060101AFI20220119BHJP

   E01C 11/26 20060101ALI20220119BHJP

   E01H 5/10 20060101ALI20220119BHJP

【ＦＩ】

H05B3/02 A

E01C11/26 A

E01H5/10 Z

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019009698

(22)【出願日】2019-01-23

(65)【公開番号】P2020119747

(43)【公開日】2020-08-06

【審査請求日】2019-11-26

(73)【特許権者】

【識別番号】591032703

【氏名又は名称】群馬県

(73)【特許権者】

【識別番号】398050858

【氏名又は名称】江川工業株式会社

(72)【発明者】

【氏名】高田 豊

(72)【発明者】

【氏名】江川 尚志

(72)【発明者】

【氏名】肖 昌炎

【審査官】西村 賢

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－２９３３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３５１３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０２３５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－００４８６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｂ ３／０２－ ３／８２

Ｅ０１Ｃ １／００－１７／００

Ｅ０１Ｈ １／００－１５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

導電性接続中継体と、
前記導電性接続中継体の一端側に、導線の先端側が接続固定された外装が軟質系絶縁樹脂シースの電力供給線と、
前記導電性接続中継体の他端側に、発熱体もしくは発熱体に接続された導線の先端側が接続固定された円筒状金属外装のヒーターと、
を備えたヒーター装置であって、
前記ヒーターの電力供給線接続部を完全に覆う前記電力供給線側の内径より前記ヒーター側の内径が大径である貫通孔を有する円筒状の保護体と、
前記保護体の一端近傍の前記貫通孔の内周に穿設された内周溝に、前記電力供給線の外周との間を密閉するように嵌め込まれて調整され、つぶし率がＪＩＳ B ２４０１の規格値の９０～１２５％の範囲となる、ニトリルゴム、熱可塑性エラストマーなどエチレンプロ ピレンゴム、水素化ニトリルゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴムまたは ウレタンゴムから選択された一種の第１の弾性環状シールと、
前記保護体の他端近傍の前記貫通孔の内周に穿設された内周溝に、前記ヒーターの外装との間を密閉するように嵌め込まれた、シリコーンゴムまたはフッ素ゴムから選択された一方の第２の弾性環状シールと、を具備した電力供給線接続部を有する埋設用ヒートパイプのヒーター装置。

【請求項2】

前記保護体の前記一端側および前記他端側の前記貫通孔の前記内周溝がそれぞれ複数であると共に、前記内周溝のそれぞれに嵌めこまれた複数の第1の弾性環状シールおよび複数の第２の弾性環状シールを具備した請求項１に記載された電力供給線接続部を有する埋設用ヒートパイプのヒーター装置。

【請求項3】

前記複数の第１の弾性環状シールがニトリルゴムであり、前記複数の第２の弾性環状シールがシリコーンゴムである請求項２に記載された電力供給線接続部を有する埋設用ヒートパイプのヒーター装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、道路上の雪や雨などが気温の低下とともに道路上で凍ることを防ぐと同時に降雪する雪や凍結した氷を解かすため、アスファルト舗装や舗装用のコンクリート角板などの道路の一部になる部分に埋め込むための電力供給線接続部を有するヒートパイプ等のヒーター装置に関する。

【背景技術】

【0002】

豪雪地や寒冷地などでは、積雪によって道路などの生活環境に生じる障害を除去するため、除雪作業や融雪作業が不可欠である。また、場所によっては路面上の凍結防止や凍結した部分の氷を解かすことが不可欠である。

【0003】

特に、人が通行する道路などでは残雪や雪が解けて凍った道路面などでは、足を滑らせてケガや骨折など事故の発生が起こる危険がある。例えば、踏切内で車の事故が起こると列車の通行を妨げる可能性もある。このため、アスファルトやコンクリート板などの道路の一部になる部分にヒートパイプ等を埋設して危険から通行人や車の事故を防いでいる。

【0004】

特許文献１には、ヒーターの先端が電源プラグの後端に接続され、その外側がゴムモールドされたプラグ端子部と、電源に接続されたゴムモールド電線の先端がジャックの後端に接続され、その外側がゴムモールドされたジャック端子部と、それらのプラグとジャックとが嵌装接続されることにより容易かつ確実に接続保持して通電できるようにした構造の外側をゴムモールドすることにより防水性を備えるようにしたシーズヒーターが開示されている。

【0005】

また、特許文献２には、冷蔵庫の霜取り装置の加熱用として、水分の侵入防止の構成として、ヒーター線とリード線との連結部にチューブ状のガラス繊維の編組チューブが嵌装された後、編組線チューブの端部を止めるため、ヒーター側に係る金属パイプがかしめられ、それらの上面側がゴム材のモールド部で覆われている構成のパイプヒーターが開示されている。

【0006】

前述の事故防止のため設けられるヒートパイプ等のヒーター装置などの文献は探索できなかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】実開昭４８－７６５４０号の全文公開公報

【文献】実開昭５７－１４３６９４号の全文公開公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

道路の融雪・融氷・凍結防止などに限定して先行技術を見た場合、どちらの電源接続部を有するヒーター構造も採用できない。なぜならば、これらの発明の場合、コンクリート中への埋設（後述する図７～図９参照）あるいは舗装用アスファルト中への埋設（後述する図１１参照）という特殊性を考慮する必要がある。特に、舗装用のコンクリート角板中へ埋設する場合、水、砂、砂利やセメントなどの混合物に埋設された状態で一定の圧力下で固められる。また、アスファルト道路を行き交う車両から受ける荷重に耐えうる構成でなくてはならない。

【0009】

特に、舗装用アスファルトに埋設する場合、図１１に示されるように、切込路盤層７０の上面にアスファルト安定処理層７１が約５０ｍｍ舗装された状態で、例えば５～６ｍの長さのヒートパイプ２０が一定間隔、例えば、約０．３ｍごとに並べられΩ型金具で固定される。この状態で、粗粒度アスコン層７２を約６０ｍｍ舗装する。この際の温度は１５０℃前後の温度になる。このため電力供給線などには冷却水をまきながら舗装作業が進められる。さらに、この上面に細粒度ギャップアスコン７３が約３０ｍｍ舗装されて、融雪アスファルト道路舗装工事が終了となる。

【0010】

舗装工事における舗装ロードローラの表層仕上げの転圧は１０～１２トン程度である。同時に、アスファルトを構成するピッチの溶融温度であることから、１６０℃前後の温度に耐えられる構成でなければならない。この観点から考察すると、先行する技術の構成では、外装が単に耐水性のみを考慮して構成されたものであり、耐荷重性と耐温度性という観点を含みながら耐水性を保つことが困難である。

【0011】

また、コンクリート角板に埋め込む際には、図７～図９に示されているような構造で製造（適用例で後述する。）される。柵状の鉄筋に、複数のヒーター装置を取り付けた状態で、生のコンクリートを型枠内に流し込み、固めて製造される。この際には水分を含んだ生のコンクリートに接触することになり、圧力が加わる中で耐水性がないと電力供給線接続部に水分が入り込み密閉された状態で、絶縁抵抗が１０００ＭΩ以下となるようになり、やがて漏電するような事態になる。このような事態が続くと電源供給ができなくなってしまう。このような事態に耐えられる電力供給線接続部の構成が要求される。更には、埋設された状態で４０年あるいは５０年のような半世紀にわたる使用に耐えられる品質が要求される。

【0012】

発明者等が知りうるヒートパイプ用ヒーター装置Ｈの電力供給線接続部１の絶縁構造は、図１２に図示されている。例えば、複数の導電性接続中継体である筒状圧着端子１０Ａ、１０Ｂのそれぞれに二本の電力供給線６の導線６ｅ、６ｆの先端がそれぞれ差し込まれた状態で、筒状圧着端子１０Ａ、１０Ｂの一箇所がかしめられている。また、筒状圧着端子１０Ａ、１０Ｂの他方にヒーターから導出されている二本のリード線８a、８ｂがそれぞれ差し込まれ、筒状圧着端子１０Ａ、１０Ｂが十分覆われた状態で、それぞれ一箇所がかしめられている。ヒーターのリード線８a、８ｂに、電力供給線６の導線６e、６ｆのそれぞれの先端が、筒状圧着端子１０Ａ、１０Ｂを介して導電接続され、電力を供給できる状態になっている。

【0013】

このように接続の一方は、絶縁電線６ａの導線６ｅとリード線８aとを圧着接続した筒状圧着端子１０Ａで、他方は絶縁電線６ｂの導線６ｆとリード線８ｂとを圧着接続した筒状圧着端子１０Ｂで構成されている。これらはそれぞれが相互に絶縁されるように熱収縮チューブ１１Ａと、熱収縮チューブ１１Ｂとで、それぞれが覆われた状態で熱収縮されている。また、これら電力供給線接続部１には、ヒーター８の外径より十分に大きい径のステンレス管６０で覆われている。電力供給線接続部１とステンレス管６０とが同心になるような空間部には、シリコーン樹脂６１が詰め込まれ、ヒーター装置Ｈの接続部分を構成している。このような電力供給線接続部１が、ヒートパイプ２０の加熱部分を構成し、ヒーター装置Ｈとし、耐水性、耐荷重性と耐温度性を図るよう、後述するようなコンクリート角板３１，３２に埋め込まれたり、図１１で示したようなアスファルト道路に埋設されたり、されている。

【0014】

しかしながら、三十数年を過ぎる頃になるとコンクリートは振動などに起因する劣化が起こり、水が染み入るようになる。そうすると、上述の電力供給線接続部１では、絶縁耐力が落ちて通電できないものが出てくる可能性がある。そこで、試験条件は本発明の説明で詳述するが、過酷な加圧試験や凍結試験で、１０００ＭΩ以上であれば問題はないとされているが、１ＭΩ以下になってしまうことがある。例えば、２ｍ×１．５ｍ角板で、厚み０．３４ｍのコンクリート角板に埋め込む際には、５～９本のヒートパイプ２０が平行になるように埋め込まれ、電力供給線はそれぞれのヒートパイプに並列的に接続されて、電力が供給される。ユーザー仕様により三十数年程度で取り換えられるまでの間に、いくつかのヒートパイプのヒーターの絶縁抵抗が下がり、十分な役割を果たしていないものがある可能性がある。ヒーター装置Ｈとしてみた場合、初期性能の７～８割になってしまう可能性があると推測されている。ステンレス管６０の空間部には、シリコーン樹脂６１が詰められるが、シリコーン樹脂を固めるのに、加熱しながら数時間を要するため、生産性もあまりよくなく、コスト高なものになってしまう。

【0015】

本発明は、上述のような状況に十分耐えられる耐荷重性と耐温度性の両方を備え、かつ耐水性を備えた電力供給線接続部を有し、生産性に優れる埋設用ヒートパイプのヒーター装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0016】

上記目的を達成するための発明は、圧着端子などのような導電性接続中継体を用いる。このような導電性接続中継体の一端側に導線の先端側が接続固定された電力供給線を有している。この電力供給線は、外装が軟質系絶縁樹脂、たとえば塩化ビニールのシースで構成されている。
また、上述の導電性接続中継体の他端側に、発熱体もしくは発熱体に接続された導線の先端側が接続固定されたヒーターを有している構成のヒーター装置に関する。このようなヒーター装置は、電力供給線接続部を完全に覆うように貫通孔を有する円筒状の保護体を有している。
さらに、上述の保護体の一端近傍の上述の貫通孔の内周に穿設された内周溝に、上述の電力供給線の外周との間を密閉するように嵌めこまれた接続部側の第１の弾性環状シールを有している。この第１の弾性環状シールは、つぶし率がＪＩＳ B ２４０１の規格値の９０～１２５％の範囲のものが選択される。材料としては、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、熱可塑性エラストマーなどエチレンプロピレンゴム（ＥＤＰＭ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）またはウレタンゴム（ＡＵ）から選択された一種が用いられる。
また、上述の保護体の他端近傍の上述の貫通孔の内側に穿設された内周溝に、上述のヒーターの外装の外周との間を密閉するように嵌めこまれた第１の弾性環状シールを有している。このヒーター側弾性環状シールは、シリコーンゴム（ＶＭＱ）またはフッ素ゴム（ＦＫＭ）どちらかから選択される。
上述のようなヒーター装置は、電力供給線接続部を有する埋設用ヒートパイプに使われる嵌め込みと組立で生産が可能なヒーター装置を提供することができる 。

【発明の効果】

【0017】

上述したように、本発明１の電力供給線接続部を有するヒーター装置は、道路の一部のアスファルトへの埋設やコンクリートブロックへ埋設するのにふさわしい耐荷重性と耐温度性の両方を備え、かつ耐水性を保つことができる。また、生産性にも優れる。
（発明が解決するためのその他の手段）

【0018】

上記の発明１における保護体の上述の一端側および上述の他端側の内周溝と第1および第２の弾性環状シールのそれぞれの下位概念である発明２ として、上述の保護体の上述の一端側および上述の他端側の貫通孔の内周溝がそれぞれ対になるように複数であると共に、上述の内周溝のそれぞれに嵌めこまれた複数の接続部側の弾性環状シールおよびヒーター側の複数の弾性環状シールを具備しているので、表面を伝わって侵入しようとする水分をダブルに遮断した発明１ に記載された電力供給線接続部を有する埋設用ヒートパイプのヒーター装置、を提供する。

【0019】

このような構成のヒーター装置であれば、シリコーンゴム等を乾燥させるような工程は不要になり、嵌め込みを含む組立で短時間に完成品とすることが可能である。また、保護体を円筒状の合成樹脂体とすれば、この合成樹脂の種類の選択と、肉厚の選択とで調整が可能であり、設計仕様に沿った強度と、樹脂の種類の選択で必要な耐荷重性や耐温度性を持たせることが可能である。
上述の発明２の装置であれば、電力供給線の外装と保護体との間およびヒーターの外装と保護体との間は、それぞれ複数の弾性環状シールで強力に締め付けて密閉されているため、耐水性の向上が計られ、耐荷重性と耐温度性の両方を備えるヒートパイプ等のヒーター装置とすることができる。本装置は、例えば踏切などの融雪・融氷・凍結防止などで長期間の使用に耐えられ、歩行者や車の事故防止に寄与することが多大になり、本発明の目的を達成することが可能なものである。

【0020】

上述の発明２ における第1および第２ の弾性環状シールのそれぞれの下位概念である発明３は、上述の電力線接続部側の弾性環状シールがニトリルゴム製であり、絶縁電線の絶縁シースと比較的に親和性が高く接触部分の密着が良く、絶縁シースがへこみ、接触面積が広くなる。また、上述のヒーター側の弾性環状シールがシリコーンゴム製であり、熱に対する経年変化が最も少なく、発熱するヒーター上であっても、つぶし率を長期間にわたって保つことが可能になり、発明２に記載された電力供給線接続部を有する埋設用ヒートパイプのヒーター装置を提供できる。

【0021】

この発明３によれば、電源供給側の電線のシースは一般的に塩化ビニル系絶縁シ－ス材が使用されるので、接続側の弾性環状シールがニトリルゴム製であれば、絶縁シ－ス等の表面を伝わって入り込む水分を通さないという効果がある。ヒーター側の弾性環状シールがシリコーンゴム製であると、熱に強く１００℃～１２５℃程度の加熱温度では変性しないため、要求される長期の使用にも耐えられる。

【0022】

上述の発明１および発明２のそれぞれの下位概念の発明４は、上述の電力供給線の絶縁シースが軟質系絶縁樹脂であり変形するため、親和性が高く接触部分の密着が良く、電力供給線接続部側の弾性環状シールのつぶし率が、ＪＩＳＢ２４０１の規格値の９０～１２５％であるように、少し緩めからきつめに電力供給線接続部側の弾性環状シールが取り付けられ、多少の変形があり接触面積が増加するため、表面を伝わる水分を遮断する構成の電力供給線接続部を有するヒーター装置を提供する。

【0023】

このように電力供給線接続部側の弾性環状シールのつぶし率がＪＩＳＢ２４０１の規格値の９０～１２５％の範囲であれば、電力供給線の絶縁シースが軟質塩化ビニルなどであり、比較的柔軟性に富むため、変形が可能である。したがって、金属のような硬い表面と異なり、上述の範囲であれば、十分な耐水性が得られるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】図１は、本発明のヒーターパイプなどに使用されるヒーター装置の電力供給線接続部の部分縦断面図である。

【図2】図２は、本発明の図１の円筒状保護体のみの縦断面図である。

【図3】図３は、本発明の電力供給線接続部とその円筒状保護体との分解斜視図である。

【図4】図４は、本発明の電力供給線接続部を円筒状保護体で保護している状態の部分断面斜視図である。

【図5】図５は、本発明の電力供給線における絶縁電線の導線先端部とヒーターのリード線先端部とがそれぞれ筒状圧着端子に差し込まれ、部分圧着されている様子を説明する部分断面拡大図である。

【図6】図６は、ヒートパイプを説明するための概略断面図である。

【図7】図７は、踏切における発熱コンクリートブロック角板の敷設状態の斜視図である。

【図8】図８は、踏切のレール側面の発熱コンクリートブロック角板におけるヒートパイプを鉄骨枠に取り付け状態を示す概要斜視図である。

【図9】図９は、踏切のレール中央の発熱コンクリートブロック角板におけるヒートパイプを鉄骨枠に取り付けた状態を示す概要斜視図である。

【図10】図１０は、複数のヒートパイプに電力を並列供給する電力供給線の分岐モールド接続部の概略図である。

【図11】図１１は、ヒートパイプをアスファルト道路に埋設した事例の部分断面図である。

【図12】図１２は、現状の電力供給線接続部の一部断面斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下に本発明の実施の形態を図１から図１１に基づいて説明する。

【0026】

本発明の実施の形態を、図１から図５に基づいて、非常に簡単な構成でありながら、求められる仕様、例えば、コンクリートの耐用年数の使用にも耐えられるヒーター装置を以下に説明する。すなわち、電力供給線６を構成する軟質塩化ビニルなどの絶縁シース６ｃ、６ｄが被覆された絶縁電線６ａ、６ｂの導線６ｅ、６ｆの先端側が、導電性接続中継体である、たとえば、スズメッキされた無酸素銅などの筒状圧着端子１０Ａ、１０Ｂの一端側から長さの半分ほどまでに挿入されている。また、筒状圧着端子１０Ａ、１０Ｂの他端側から長さの半分ほどまでに、ヒーター８の二本のリード線８ａ、８ｂの先端側が挿入されている。導線６ｅ、６ｆの挿入された筒状圧着端子１０Ａ、１０Ｂの一端側のそれぞれの少なくても１か所を、圧着ペンチ（電工ペンチともいう。）で圧着してかしめている。また、リード線８ａ、８ｂの挿入された筒状圧着端子１０Ａ、１０Ｂの他端側のそれぞれの少なくても１か所を、圧着ペンチで圧着してかしめている。このようにして、導線６ｃ、６ｄおよびリード線８ａ、８ｂのそれぞれと筒状圧着端子１０Ａあるいは１０Ｂとが電気的にも、機械的にも一体化されている。さらには、各接触部はスズ・銀・銅系の鉛フリーはんだなどで電気的・機械的に補強を施すことにより、１０年以上の使用を確実にさせる。

【0027】

このように導線６ｅ、６ｆとリード線８ａ、８ｂとが、電力供給されるようになった状態で、筒状圧着端子１０Ａと筒状圧着端子１０Ｂとが接触導通してしまわないようにしている。すなわち、軟質ポリオレフィン樹脂などの熱収縮チューブ１１Ａと熱収縮チューブ１１Ｂとが、筒状圧着端子１０Ａと筒状圧着端子１０Ｂのそれぞれを絶縁するために、予め差し込み準備され、接続された後に被管され、熱で収縮させている。この結果、絶縁電線６ａと筒状圧着端子１０Ａとが熱収縮チューブ１１Ａで固定され、絶縁電線６ｂと筒状圧着端子１０Ｂとが熱収縮チューブ１１Ｂで固定され、電気的にも機械的にも安定するようになっている。

【0028】

さらに、この電力供給線接続部１は、図１に示されているように、円筒状の例えば保護体２で覆われて保護される構成になっている。材質は、アスファルトに埋設する場合、ステンレス製やアルミニュウム製でも合成樹脂製でもよいが、コンクリート中に埋める場合、製造時にアルカリ性の水にさらされるため、腐食しない合成樹脂製が好ましく、アスファルトに埋設する場合も想定し、耐熱性を有するポリプロピレン樹脂がさらに好ましい。

【0029】

円筒状の合成樹脂、例えばポリプロピレン樹脂製の保護体２は、図２に示されるような縦断面形状になっている。保護体２は、長軸方向に貫通する貫通孔３に電力供給線接続部１が収納されている。電力供給線接続部１を収納しているのは、接続部収納孔部３ａである。この接続部収納孔部３ａの一端側は、電力供給線収納孔部３ｂで電力供給線６の外形より、製造の作業性を考慮した大きさの僅かに大きめの孔径に形成されている。電力供給線接続部１を収納する接続部収納孔部３ａを含めた部分も電力供給線６の外形とほぼ同等の孔径に形成されている。この接続部収納孔部３ａの他端側は、ヒーター８がすっぽり収納できるヒーター８の外形よりほんの僅かに大きい孔径のヒーター収納孔３ｃが形成されている。ヒーター収納孔３ｃは、ヒーター８の後部とリード線８ａ、８ｂが導出されている側のみを収納するように形成され、孔の段起部３ｄで位置決めされるように構成されている。したがって、ヒーター収納孔３ｃの孔径の方が、接続部収納孔部３ａより僅かに大きい孔径に形成されている。

【0030】

保護体２の外周には、電力供給線接続部１を鉄骨などに簡易に取り付けられるように、図２に示されるように、取付溝４ｃが穿設されており、クリップ状取付ピンなどで、容易に取り付け作業ができるようになっている。

【0031】

保護体２の一端側において、電力供給線６の絶縁シース部分が挿入される電力供給線収納孔部３ｂの内周囲には、内周溝、すなわちＯリングの嵌め込み溝４ｂが離間して二つが穿設されている。また、ヒーター収納孔３ｃの他端側において、ヒーター８のリード線８ａ、８ｂが導出されている後部側が収納されている内周には、内周溝、すなわちＯリングの嵌め込み溝４ａが離間して二つ穿設されている。これらＯリングの嵌め込み溝４ａ、４ｂのそれぞれは、予め決められた太さで、かつ内径と外形を有する弾性環状シールであるＯリング７Ａ、７Ｂ、５Ａ、５Ｂが、それぞれのＯリングの嵌め込み溝４ａ、４ｂにはめられ、設計されたＯリングのつぶし率になるように嵌めこまれている。

【0032】

上述のように保護体２の嵌め込み溝４ａ、４ｂのそれぞれにＯリング７Ａ、７Ｂ、５Ａ、５Ｂがはめ込まれた状態で、電力供給線接続部１の組み立て前に電力供給線６にＯリング５Ａ、５Ｂ側から挿入される。その後、上述したように電力供給線接続部１の組み立てを行い、その組み立てが終了した後に、ヒーター８の金属ケース側に被管するように、保護体２を移動させる。このような作業によってヒーター装置Ｈが完成する。

【0033】

なお、円筒状の合成樹脂製の保護体２は、上述のような孔構成であるが、肉厚は、転圧１０～１２トンに耐える選択材料の厚みになるような設計をする。以下に実施例とその実施例に基づく加速試験を行った条件およびその結果を説明する。

【0034】

図１に示されているように、保護体２が電力供給線接続部１を完全に密閉し覆う状態は、電力供給線６の軟質ビニルからなる絶縁シースの外周に、前述したように溝４ｂに嵌め込まれたニトリルゴム（ＮＢＲ）からなる二つのＯリング５Ａ、５Ｂが配設されている。この嵌め込みは、つぶし率が例えば２３％前後になるように、ＪＩＳ値のつぶし率１９．３５％よりは、緩めも含みどちらかというときつめのつぶし率になっている。すなわち、ＪＩＳ値のつぶし率１９．３５％の９０～１２５％の範囲であれば、コンクリートの耐用年数と同等の期間、十分な密閉度を保つことが可能である。

【0035】

この時の電力供給線６の絶縁シースの外形は、百分の数ミリのバラツキがあり９．７２～９．７７ｍｍの範囲にはいるものを選択した。また、上述のつぶし率を決定する要素のＯリング嵌め込み溝４ａ、４ｂの幅と深さは、次の範囲で形成させた。

【0036】

まず、実験例では、ニトリルゴムの断面円形３．１φｍｍ、内径９．４ｍｍ、外形１５．６ｍｍを固定し、許容される範囲を確かめるため、嵌め込み溝４ｂの幅の例は、４．０ｍｍで溝の深さは２．３～２．５ｍｍのいくつかの段階で形成させ、角溝となるようにした。このような設計値範囲であれば、１０数年以上の耐水性で劣化するようなことにはならないと後述する加速試験で絶縁抵抗値が４０００ＭΩ以上との結果が得られた。

【0037】

加速試験は、公式な試験ではなく、発明者らが埋設されるコンクリートの耐用年数と同等という要求に耐えられるには、このくらいが必要と考えられることを想定して決定した凍結試験と加圧試験を行い、範囲を決定した。

【0038】

まず、凍結試験は、角板状コンクリートブロックに埋め込まれたヒートパイプ２０へ電力を供給する電力供給線接続部１も凍結する状況が考えられるため、この状況を想定した過酷な条件を想定した。この想定の試験が可能な低温恒温恒湿器は、株式会社いすゞ製作所製のＴＰＡＣ－２４０－２０を使用した。この装置は、温度範囲は－２０℃～＋１５０℃の能力がある。条件としては、－２０℃×１０時間と＋５０℃×５時間とを１サイクルとして５サイクル繰返し、試験前と後の絶縁抵抗値をそれぞれ測定した。

【0039】

次に、加圧試験は、電力供給線接続部１を水に浸水した状態で、０．５ＭＰａ圧縮空気を充填したまま圧力（約５０ｍの水深に相当）をかけられるＨＩＶＰ管で作製した圧力容器で、実験例の試料を一つ一つ入れ替えながら、６０分後に大気開放して５分を１サイクルとし、２０サイクルを繰り返した加圧試験を行い、その試験の前後で絶縁抵抗値を測定し、合否の判断をした。

【0040】

絶縁抵抗の測定は、アルミバットに実験試料が十分に浸水する状態に浸し、アルミバットにアース側の測定端子を取り付け、プラス端子側を各測定する導線に取り付け、それぞれの絶縁抵抗値を測定した。なお、絶縁抵抗測定計は、日置電機株式会社のＩＲ４０５１を使用した。

【0041】

上述の試験条件において、ＪＩＳ規定値に対し、つぶし率は９０％～１２５％程度の範囲であれば、絶縁抵抗値を目標値内に収めることは可能であることが、それぞれの試験値で確かめられた。緩くなる範囲を超えると、４０００ＭΩを下回る例が出てきた。逆に、きつくなる範囲を超えると、作業が困難になり相応しくない。ニトリルゴム（ＮＢＲ）に代えて使うことが可能な他の材質は、熱可塑性エラストマーなどエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ウレタンゴム（ＡＵ）などが挙げられる。

【0042】

また、ヒーター８の外形は、ほぼ１３．９～１４．０φｍｍの範囲のものを選択した。ヒーター８の容器を構成するステンレス管の外周に、二つのシリコーンゴム（ＶＭＱ）からなるＯリング７Ａ、７Ｂが離間して、つぶし率が例えばＪＩＳ値の１９．３５％前後になるようなる範囲に設計した。実験例は、シリコーンゴム（ＶＭＱ）の断面円形３．１φｍｍ、内径１３．４ｍｍ、外形１９．６ｍｍを使用した。Ｏリング嵌め込み溝４ａの幅の例は、４．０ｍｍで溝の深さは２．４～２．７ｍｍの角溝に形成される範囲で実験を行った。このような範囲であれば、加速試験で４０００ＭΩ以上との結果が得られた。これらのうち緩くなる範囲超えると、４０００ＭΩを保てない値になる例が出てくる。きつくなる範囲を超えると、作業が困難になり、相応しくない。なお、シリコーンゴム（ＶＭＱ）に代えて使用可能な他の材質は、フッ素ゴム（ＦＫＭ）が挙げられる。

【0043】

ところで、図１２で説明したヒーター装置Ｈの場合、サンプルを５つ準備して試験前の絶縁抵抗は、すべてのサンプルにおいて４０００ＭΩ以上であり問題は全くなかった。続いて、前述した凍結試験を行ったところ、０．３５Ω～０．６７Ωという１Ω以下になってしまった。このように、厳しい凍結試験でＮＧになったため、加圧試験は行わなかった。現状で使用できる範囲のものでも、厳しい加速試験においては、ＮＧになってしまった。

【0044】

図１～図５で説明した本発明のヒーター装置Ｈの場合、サンプルを５つ準備して試験前の絶縁抵抗は、すべて４０００ＭΩ以上であり問題は全くなかった。続いて、前述した凍結試験を行った後、すべてのサンプルにおいて４０００ＭΩ以上であり問題は全くなかった。さらに続いて、前述した加圧試験後の絶縁抵抗値でも、すべて４０００ＭΩ以上であり問題は全くなかった。

【0045】

このように、本発明の場合、絶縁抵抗の測定値が、１０００ＭΩ以上であれば、ＯＫと判断され、未満であればＮＧ判断する基準で対応していたが、本発明のヒーター装置Ｈの場合、十分な値でクリヤーできていた。

【0046】

本発明の適用例を以下に説明する。
まず、上述のヒートパイプ２０を図６において説明すると、直径が約４０ｍｍφであるパイプ状の銅合金もしくは鉄などの容器２１は、先端側が塞がれている。後端側は、例えば直径１４ｍｍΦ、長さ２６０ｍｍのヒーター８がすっぽり入るパイプ状のヒーター収納さや管２２を中空部に備えて、すぼむように閉塞されている。長さは、用途により１．５ｍ～６ｍのような長さにする。パイプの中にはアルコール等の気体が封入されている。ヒーター８で加熱すると、ヒーター収納さや管２２の周りのアルコールが沸騰して、矢印の方向に蒸気となって移動し容器外へ放熱する。放熱後の気体は凝縮しヒーター８側に戻るように、たとえば、αが５～１０度に傾斜して設置される。ヒーター８側に戻ったアルコール等は再び加熱されて蒸気になり、移動し放熱する。いわゆる潜熱利用の熱源体である。この熱源体は、ヒーターのような顕熱体に比較し、５９０倍の放熱が可能である。このような放熱を繰り返しながらアスファルト表面や角板上コンクリートの表面を加熱する。容量は１００Ｗ～３００Ｗとなるような設計がされている。２～３分程度で表面温度を、融雪や氷を解かす温度に加熱させることができるので、早い融雪などが可能となる。ヒーター８の後端部からは、電力供給用のリード線８ａ、８ｂが引き出されている。

【0047】

図７に基づいて、踏切への適用例を説明する。踏切は狭い道路や広い道路など種々の幅になる。この適用例の場合、９メートル幅の例が示されている。レール幅約１．０６メートル両側面に６枚ずつの角板状発熱コンクリートブロック３１が敷設されている。６枚ずつの角板状発熱コンクリートブロック３１は、図示していないが、人や車が通行した際に、ガタ付きが出ないように設置されている。その手段としては、二つの貫通孔をそれぞれ長径２０ｍｍ程度の軸のボルトがレール軸と平行に貫通してナットで固定されている。一対のレール３０が敷設される部分には、レール３０部分が収まる一対の窪みが形成されたレール敷設角板状発熱コンクリートブロック３２が６枚敷設され、コンクリートブロック３１と同様に、図示していないが、二つの貫通孔をそれぞれ長径２０ｍｍ程度の軸のボルトがレール軸と平行に貫通してナットで固定されている。

【0048】

角板状発熱コンクリートブロック３１を図８に基づき詳述すると、例えば、９本のヒートパイプ２０が埋設される例を示している。一端側には、電力供給線接続部１を取り付ける長方形のコの字状鉄骨枠４１が配設されている。この鉄骨枠４１には、電力供給線接続部１が取り付けられる箇所に垂直上に取付枠４１ａ９本がそれぞれ溶接されている。これらの取付枠４１ａに、それぞれが電力供給線接続部１における保護体２の当該取付リング溝４ｃに嵌められたクリップ状取付ピン５５で固定されている。ヒートパイプ２０の長さ方向の端部と中央と鉄骨枠４１側の３か所に鉄骨枠４２ｃ、４２ｂ、４２ａがヒートパイプ２０の傾斜を構成するように、それぞれ異なる高さに構成して弧状挟持金具５６を使用し接触箇所で固定されている。二点鎖線で示されるような角板状のコンクリートブロック３１になるよう型枠に入れて、製造される。電力供給線６は、必要な長さになるように、コンクリートブロック３１の外に引き出されている。

【0049】

次に、角板状発熱コンクリートブロック３２をもう少し図９に基づき詳述すると、レールが通る部分は凹部になるように構成されている。ヒートパイプ２０は、レールが通る部分は凹部を除いた箇所に、例えば、５本が配設されている。それぞれの取付枠５１、５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、レールが通る部分は凹部になるよう変形した形状である。電力供給線接続部１の取り付け方は、コンクリートブロック３１と同様である。取付リング溝４ｃに嵌められたクリップ取付ピン５５で固定されている。ヒートパイプ２０と取付枠５２ｃ、５２ｂ、５２ａとの取り付け方も、コンクリートブロック３１の場合と同様であり、ヒートパイプ２０が終端になるほど高くなるように、弧状挟持金具５６を使用し接触箇所で固定されている。角板状のコンクリートブロック３２になるよう型枠に入れて、製造される。電力供給線６は、必要な長さになるように、コンクリートブロック３２の外に引き出されている。

【0050】

これら図８および図９において、電力供給線６の引き出し方が、コンクリートブロック３１、３２の側面にヒートパイプ２０毎にそれぞれ引き出されているが、図１０に示されるように一本の線となるように、電力供給母線９に、それぞれの電力供給線６が図５で詳述したと同様な筒状圧着端子などで並列接続させ、その接続部を電力供給母線９のシース材料と同質の塩ビ系樹脂を使用して、絶縁モールド部９ａをインジェクション成形で形成してもよい。

【0051】

以上、本発明の一実施形態に基づき説明したが、開示は一部の説明であり、これらの範囲に限定すべきではなく、本発明の技術思想に基づき代替できる実施形態も含まれることは容易に理解できるであろう。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によって定められるものである。

【符号の説明】

【0052】

Ｈ ヒーター装置
１ 電力供給線接続部
２ 円筒状の保護体
３ 貫通孔
３ａ 接続部収納孔部
３ｂ 電力供給線収納孔部
３ｃ ヒーター収納孔部
３ｄ 段起
４ａ ヒーター収納部側のＯリングの嵌め込み溝
４ｂ 電力供給線収納孔部側のＯリングの嵌め込み溝
４ｃ 保護体固定用の取付溝
５Ａ、５Ｂ 第1の弾性環状シール
６ 電力供給線
６ａ、６ｂ 絶縁電線
６ｃ、６ｄ 絶縁シース
６ｅ、６ｆ 導線
７Ａ、７Ｂ 第２の弾性環状シール
８ ヒーター
８ａ、８ｂ リード線
９ 電力供給母線
１０Ａ、１０Ｂ 筒状圧着端子
１１Ａ、１１Ｂ 熱収縮チューブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】