特許 7178088 融雪システム、発熱部材、及び発熱部材の製造方法

(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】2022-11-16

(45)【発行日】2022-11-25

(54)【発明の名称】融雪システム、発熱部材、及び発熱部材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   E01C 11/26 20060101AFI20221117BHJP

   E01C 5/22 20060101ALI20221117BHJP

   E01C 11/24 20060101ALI20221117BHJP

   H05B 6/74 20060101ALI20221117BHJP

   H05B 6/64 20060101ALI20221117BHJP

【ＦＩ】

E01C11/26 Z

E01C5/22

E01C11/24

H05B6/74 A

H05B6/64 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018229692

(22)【出願日】2018-12-07

(65)【公開番号】P2020090870

(43)【公開日】2020-06-11

【審査請求日】2021-12-01

(73)【特許権者】

【識別番号】304021277

【氏名又は名称】国立大学法人 名古屋工業大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000497

【氏名又は名称】弁理士法人グランダム特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 洋介

(72)【発明者】

【氏名】河邊 伸二

【審査官】大塚 裕一

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６４－０８２６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１５７６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２０６８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１３８１７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０９７１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５２－０７９０５１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６０－１２４０９７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１０－１９６００４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０２１０１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０１８８５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０１Ｃ １／００－１７／００

Ｅ０１Ｈ １／００－１５／００

Ｈ０１Ｂ ３／００－３／１４

Ｈ０１Ｑ １５／００－１９／３２

Ｈ０５Ｋ ９／００

Ｈ０５Ｂ ６／６４、６／７４、６／７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の周波数の電波を発信する電波発信機と、前記電波発信機に一端を接続した電波伝送体と、前記電波伝送体から漏えいして一定方向に照射される所定の周波数の電波を吸収し、発熱する電波吸収発熱体と、を備えた融雪システムであって、
前記電波吸収発熱体は、比誘電率及び比透磁率が均一の材料によって形成されており、吸水性を有し、電波照射方向に直交する方向に拡がる断面積が前記電波を照射される側から遠ざかる方向に向けて増加していることを特徴とする融雪システム。

【請求項2】

前記電波吸収発熱体は、前記電波を照射される側の端部が電波照射方向に直交する方向に直線状に延びており、前記端部の両側から前記電波を照射される側から遠ざかる方向に延びる側面の間隔が前記電波を照射される側から遠ざかる方向に大きくなるウェッジ形状であることを特徴とする請求項１に記載の融雪システム。

【請求項3】

前記電波吸収発熱体は、頂点が前記電波を照射される側に位置する四角錘形状であることを特徴とする請求項１に記載の融雪システム。

【請求項4】

前記電波吸収発熱体は、所定の周波数の電波が照射されると、この電波が照射される側とは反対側である表面が温度上昇することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の融雪システム。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか１項に記載の融雪システムに利用される発熱部材であって、
前記電波吸収発熱体と、
樹脂製であり、前記電波吸収発熱体の前記電波が照射される側である裏面に当接して配置され、前記電波吸収発熱体を支持する基材と、
を備えていることを特徴とする発熱部材。

【請求項6】

前記基材は、発泡体に成形されていることを特徴とする請求項５に記載の発熱部材。

【請求項7】

前記基材は、比誘電率が１．０～１．５であることを特徴とする請求項５又は６に記載の発熱部材。

【請求項8】

請求項５乃至７のいずれか１項に記載の発熱部材の製造方法であって、
水平方向に広がる断面における空間が下方から上方に向けて増加する凹部が形成された前記基材を前記凹部が上方を向いて開口するように配置する第１工程と、
第１工程後に前記凹部に流動性を有する電波吸収発熱材料を流し込む第２工程と、
を備えていることを特徴とする発熱部材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電波吸収発熱体、この発熱体を支持する基材、及びこれらを備えた発熱部材の製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は従来の発熱ブロックを開示している。この発熱ブロックは、降雪地域の各戸の敷地内通路等に敷設され、融雪に利用される。この発熱ブロックは所定の周波数の電波を漏洩する電波伝送体の上方に配置される。この発熱ブロックは、電波伝送体から漏洩した所定の周波数の電波が照射されることによって、電波を吸収して発熱する。この発熱ブロックは、通路等に敷設された施工状態において、上方から見た平面視が正方形状であり、所定の厚みを有している。この発熱ブロックは、施工状態において、下方から上方に向けて、基材、電波吸収発熱体、及び電波を反射する反射材の順に積層して形成されている。基材は砂モルタルで形成されている。電波吸収発熱体は電波を吸収するスラグを骨材としたモルタルによって平板状に形成されている。また、電波吸収発熱体は、防水剤が添加され、モルタル等の撥水性を向上させ水の侵入を低減している。このため、この発熱ブロックは、被水しても、電波吸収発熱体の含水が抑えられて比誘電率及び比透磁率の変化が少なく発熱性能の低下を抑えることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－２０６８１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１の電波吸収発熱体は、平板状であるため、電波吸収発熱体の厚さや、電波伝送体からの距離が電波吸収性能、つまり発熱性能に大きく影響する。このため、良好な発熱性能を得るためには、電波吸収発熱体の製造精度や発熱ブロックの施工精度を高くしなければならず、手間やコストが増加してしまう。

【0005】

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、被水しても良好に発熱することができるとともに、製造及び施工における手間やコストの低減を図ることができる電波吸収発熱体及び発熱部材を提供することを解決すべき課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１発明の電波吸収発熱体は、一定方向に照射される所定の周波数の電波を吸収して発熱する電波吸収発熱体であって、
吸水性を有し、電波照射方向に直交する方向に拡がる断面における比誘電率又は比透磁率の少なくとも一方が前記電波を照射される側から遠ざかる方向に向けて増加していることを特徴とする。

【0007】

この電波吸収発熱体は、電波照射方向に直交する方向に広がる断面における比誘電率又は比透磁率の少なくとも一方が前記電波を照射される側から遠ざかる方向に向けて増加するため、電波照射方向における施工位置がずれたり、被水して含水したりしても、所定の周波数の電波を電波吸収発熱体の厚さ方向のどこかで吸収し発熱することができる。このため、この電波吸収発熱体は、製造精度や施工精度を厳しく管理しなくても良好に発熱することができる。

【0008】

第２発明の電波吸収発熱体は、一定方向に向けて照射される所定の周波数の電波を吸収して発熱する電波吸収発熱体であって、
比誘電率及び比透磁率が均一の材料によって形成されており、吸水性を有し、電波照射方向に直交する方向に拡がる断面積が前記電波を照射される側から遠ざかる方向に向けて増加していることを特徴とする。

【0009】

この電波吸収発熱体は、比誘電率及び比透磁率が均一の材料によって形成されており、電波照射方向に直交する方向に拡がる断面積が前記電波を照射される側から遠ざかる方向に向けて増加しているため、等価比誘電率及び等価比透磁率が下方から上方に向けて増加している。このため、この電波吸収発熱体は電波照射方向のどこかで所定の周波数の電波を吸収し発熱することができる。また、この電波吸収発熱体は、電波照射方向における施工位置がずれたり、被水して含水したりしても、所定の周波数の電波を電波照射方向のどこかで吸収し発熱することができる。このため、この電波吸収発熱体は製造精度や施工精度を厳しく管理しなくても良好に発熱することができる。

【0010】

ここでいう「均一」とは完全に一様であることに限らず、発熱性能に支障を生じない範囲においてばらついていてもよい。

【0011】

したがって、第１発明及び第２発明の電波吸収発熱体は、被水しても良好に発熱することができるとともに、製造及び施工における手間やコストの低減を図ることができる。

【0012】

第３発明の基材は、樹脂製であり、第１発明又は第２発明の電波吸収発熱体の前記電波が照射される側の裏面に当接して配置され、前記電波吸収発熱体を支持することを特徴とする。

【0013】

この基材は樹脂製であるため含水し難い。このため、この基材は被水した際に比誘電率又は比透磁率の変化を抑えることができる。

【0014】

第４発明の発熱部材の製造方法は、水平方向に広がる断面における空間が下方から上方に向けて増加する凹部が形成された第３発明の基材を前記凹部が上方を向いて開口するように配置する第１工程と、
第１工程後に前記凹部に流動性を有する電波吸収発熱材料を流し込む第２工程と、
を備えていることを特徴とする。

【0015】

この発熱部材の製造方法は、所定の周波数の電波を効率的に吸収して発熱する発熱部材を施工現場で容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施例１の融雪システムを示す斜視図である。

【図2】実施例１の発熱部材及び電波伝送体の断面を示す断面斜視図である。

【図3】電波伝送体から漏えいした電波の電界の方向を示す概略図である。

【図4】（Ａ）はウェッジ形状の電波吸収発熱体の寸法を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＸＹ平面内の断面を示す断面図である。

【図5】ウェッジ形状の電波吸収発熱体の特性の近似計算する際の模式図である。

【図6】多層型電波吸収体の構成を示す概念図である。

【図7】ウェッジ形状の電波吸収発熱体及び平板型電波吸収発熱体の反射減衰量を示すグラフである。

【図8】アーチ型測定装置を示す概略図である。

【図9】供試体への電波の入射方向を示す概略図である。

【図10】ウェッジ形状の電波吸収発熱体の山数と反射減衰量の関係を示すグラフである。

【図11】ウェッジ形状の電波吸収発熱体の山数と散乱量の関係を示すグラフである。

【図12】砂：スラグ比を変化させたときの周波数と反射減衰量の関係を示すグラフである。

【図13】第２溝部に電波伝送体を埋設する状態を示す斜視図である。

【図14】第１溝部に基材を配置した状態を示す斜視図である。

【図15】基材の各凹部に流動性を有するスラグモルタルを流し込んだ状態を示す斜視図である。

【図16】スラグモルタル上に電波反射材を配置した状態を示す斜視図である。

【図17】電波反射材の上から保護材となる流動性を有する砂モルタルを流し込んだ状態を示す斜視図である。

【図18】下層から上層に向けて比誘電率又は比透磁率が増加した平板状の電波吸収発熱体を示す斜視図である。

【図19】四角錘形状の電波吸収発熱体を示す斜視図である。

【図20】電波伝送体が延びている方向に平行な方向に複数のスロットが延びている電波伝送体を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明における好ましい実施の形態を説明する。

【0018】

第２発明の電波吸収発熱体は、前記電波を照射される側の端部が電波照射方向に直交する方向に直線状に延びており、前記端部の両側から前記電波を照射される側から遠ざかる方向に延びる側面の間隔が前記電波を照射される側から遠ざかる方向に大きくなるウェッジ形状であり得る。この場合、電波吸収発熱体の電波照射方向に直交する方向に直線状に延びている端部を照射する所定の周波数の電波の電界Ｅの方向に交差するように電波吸収発熱体を配置すると、電波を良好に吸収し発熱することができる。なお、図３に示すように、電波の電界Ｅの方向は、後述する電波伝送体２０に形成されたスロット２１が延びている方向に直交する。

【0019】

第２発明の電波吸収発熱体は、頂点が前記電波を照射される側に位置する四角錘形状であり得る。この場合、照射する所定の周波数の電波の電界Ｅの方向に関わらず、電波吸収発熱体が電波を良好に吸収し発熱することができる。このため、電波吸収発熱体は電界Ｅの方向を考慮せずに施工することができる。

【0020】

第１発明及び第２発明の電波吸収発熱体は、所定の周波数の電波が照射されると、この電波が照射される側とは反対側の表面が温度上昇し得る。この電波吸収発熱体を融雪システムに利用すれば、良好に雪を溶かすことができる。

【0021】

第３発明の基材は発泡体に成形され得る。この場合、この基材は、発泡体であるため、断熱性が高く、下方に逃げる熱を抑制することができる。また、この基材は、発泡体にすることによって、比誘電率を低くすることができる。なお、比誘電率の低い材質を発泡して基材を形成するとよい。

【0022】

第３発明の基材は、比誘電率が１．０～１．５であり得る。この場合、この基材による電波の吸収や反射が少なくなるため、電波吸収発熱体まで電波が到達し易く電波吸収体が良好に発熱することができる。なお、基材の比誘電率は１．０～１．３が好ましく、さらに好ましくは、１．０～１．１がよい。基材の比誘電率は１．０に近い程、電波の吸収や反射が少なくなり、電波吸収体が良好に発熱することができる。

【0023】

次に、本発明の電波吸収発熱体、基材、及びこれらを備えた発熱部材の製造方法を具体化した実施例１について、図面を参照しつつ説明する。

【0024】

＜実施例１＞
実施例１の電波吸収発熱体４３、基材４１、及びこれらを備えた発熱部材４０は、図１及び図２に示すように、融雪システムに利用される。融雪システムは、電波発信機１０、電波伝送体２０、及び発熱ブロック３０を具備している。この発熱ブロック３０は、発熱部材４０を有しており、降雪地域の各戸の敷地内通路等に敷設される。

【0025】

電波発信機１０は所定の周波数（２．４５ＧＨｚ）の電波を発信する。電波伝送体２０は、電波発信機１０に一端が接続され、一方向に延びるステンレス製の角型鋼管である。電波伝送体２０は延びている方向に直交する断面形状が横長四角形状である。この断面形状は、短辺の外寸が５０．０ｍｍ、短辺の内寸が４６．８ｍｍであり、長辺の外寸が１００ｍｍ、長辺の内寸が９６．８ｍｍである。

【0026】

電波伝送体２０は、発熱ブロック３０の下方に配置された施工状態において、上面に複数のスロット２１が形成されている。スロット２１はスリット状の孔である。スロット２１は電波伝送体２０が延びている方向に直交する方向に延びている。スロット２１は、幅が３ｍｍであり、長さが３０ｍｍである。また、スロット２１は１０ｍｍ間隔で形成されている。電波伝送体２０は各スロット２１から上方に向けて電波が漏えいする。電波伝送体２０から漏えいする電波の電界Ｅの方向は、図３に示すように、スロット２１が延びている方向に直交する。つまり、電波伝送体２０から漏えいする電波の電界Ｅの方向は電波伝送体２０が延びている方向と平行である。電波伝送体２０の上面に発熱ブロック３０の下面（基材４１の下面）の中央部が当接した状態で後述する発熱ブロック３０が通路等に敷設される。

【0027】

発熱ブロック３０は、図２に示すように、発熱部材４０、電波反射材５０、及び保護材６０を有している。発熱部材４０は電波吸収発熱体４３と基材４１を備えている。この発熱ブロック３０は、通路等に敷設された施工状態において、上方から見た平面視（以下、「平面視」と言う。）が正方形状（一辺が３００ｍｍ）である。

【0028】

基材４１は発泡スチロール（発泡ポリエチレン）製である。つまり、基材４１は樹脂製の発泡体である。この基材４１は、発泡倍率を調整することによって、比誘電率を１～１．５にすることができる。発泡倍率を５０倍にした発泡スチロール製の基材４１の比誘電率及び比透磁率を表１に示す。

【0029】

【表1】

【0030】

基材４１の外形は直方体である。基材４１は、平面視が正方形状（一辺が３００ｍｍ）であり、上下方向の厚さが１３０ｍｍである。基材４１は、平面視において、平行な２辺に亘って一方向に延びた９個の凹部４１Ａが平行に間隔を空けずに並んで形成されている。各凹部４１Ａは、発熱ブロック３０（基材４１）を通路等に敷設した施工状態において、上方を向いて開口している。各凹部４１Ａは、施工状態において、凹部４１Ａが延びている方向に直交する断面形状が逆二等辺三角形状である。各凹部４１Ａの最下端部の深さは７０ｍｍである。これら凹部４１Ａは後述するウェッジ形状の電波吸収発熱体４３が嵌まり込んだ状態になる。また、基材４１は、施工状態において、各凹部４１Ａの下端よりも下方に６０ｍｍの厚さを有している。

【0031】

基材４１は電波伝送体２０が延びている方向に直交する方向に各凹部４１Ａが延びるように通路等に敷設される。つまり、各凹部４１Ａは電波伝送体２０に形成された複数のスロット２１が延びている方向と平行な方向に延びるように施工される。また、基材４１は下面の中央部が電波伝送体２０の上面に当接した状態で施工される。このように、電波伝送体２０の上面に下面が当接するように施工された基材４１は、電波吸収発熱体４３の下面に当接した状態で電波吸収発熱体４３の下方に配置され、電波吸収発熱体４３を支持する。

【0032】

電波吸収発熱体４３はスラグを骨材としたモルタル（以下、「スラグモルタル４３Ｃ」と言う。）により形成されている。スラグは、電波を吸収し、熱に変換する性質を持った電気炉酸化スラグである。スラグモルタル４３Ｃは、比誘電率及び比透磁率が均一になるように、スラグ、セメント及び水を混錬して形成されている。スラグモルタル４３Ｃのスラグ、セメント及び水の調合（質量比）を表２に示す。
このスラグモルタル４３Ｃは硬化した状態で吸水性を有している。

【0033】

【表2】

【0034】

ここで、セメントは普通ポルトランドセメントであるが、他のポルトランドセメントや、混合セメントや、エコセメントや、特殊セメントであってもよい。なお、ポルトランドセメントには、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、及びこれらそれぞれについて低アルカリ形タイプが含まれる。また、混合セメントには、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメントが含まれる。また、エコセメントには、普通エコセメント、速硬エコセメントが含まれる。また、特殊セメントには、白色ポルトランドセメント、アルミナセメント、超速硬セメント、グラウト用セメント、油井セメントが含まれる。

【0035】

一つの発熱ブロック３０において、電波吸収発熱体４３は、一方向に平行に並んで延びた９個の凸部４３Ａによって形成されている。各凸部４３Ａは、発熱ブロック３０（電波吸収発熱体４３）を通路等に敷設した施工状態において、下方に向けて突出している。各凸部４３Ａは、施工状態において、下端の頂部４３Ｂが水平方向に直線上に延びている。また、この状態において、各凸部４３Ａは頂部４３Ｂに直交する断面形状が逆二等辺三角形状である。つまり、各凸部４３Ａは、施工状態において、下端（電波を照射される側の端部）が水平方向（電波照射方向に直交する方向）に直線状に延びており、下端の両側から斜め上方（電波を照射される側から遠ざかる方向）に延びる平面状の側面が下方から上方（電波を照射される側から遠ざかる方向）に向けて連続的に大きくなるウェッジ形状である。各凸部４３Ａは、施工状態における上下方向の寸法が７０ｍｍであり、頂部４３Ｂが延びている方向の寸法は３００ｍｍである。

【0036】

各凸部４３Ａは、施工状態において、基材４１に形成された各凹部４１Ａに嵌合した状態になる。つまり、各凸部４３Ａは、施工状態において、電波伝送体２０が延びている方向に直交する方向（スロット２１が延びている方向）に平行に延びている。また、電波吸収発熱体４３は、電波伝送体２０の上面に下面が当接した基材４１に支持されるため、電波吸収発熱体４３の下端の頂部４３Ｂが電波伝送体２０の上面から６０ｍｍ離れた位置に延びた状態に配置される。さらにウェッジ形状の各凸部４３Ａは上下方向の寸法が周波数２．４５ＧＨｚの電波の半波長より大きい７０ｍｍである。

【0037】

この電波吸収発熱体４３は、上面（電波が照射される側とは反対側の表面）の近傍で周波数２．４５ＧＨｚの電波を最も吸収しやすいように等価比誘電率と等価比透磁率を調整することによって、電波伝送体２０から漏えいする周波数２．４５ＧＨｚの電波を上端部近傍で吸収して発熱し、上面が温度上昇する。

【0038】

電波反射材５０は、発熱ブロック３０を通路等に敷設した施工状態において、電波吸収発熱体４３の上面に配置される。電波反射材５０は溶接金網の一部を欠損させて電波反射性能を高めた欠損金網である（図１６参照）。電波反射材５０は、通路等に敷設した施工状態において、電波伝送体２０が延びている方向に直交する方向に欠損部５１が延びるように配置される。

【0039】

保護材６０は、電波反射材５０の上から電波吸収発熱体４３の上面に流し込まれた砂モルタルである。砂モルタルの調合（質量比）を表３に示す。保護材６０は、電波反射材５０を発熱部材４０に対して所定の位置に固定すると共に、発熱ブロック３０の上面を形成している。保護材６０の厚さは８ｍｍである。この保護材６０は少なくとも上面が露出した状態で施工される。

【0040】

【表3】

【0041】

＜ウェッジ型電波吸収発熱体４３の特性＞
次に、上述したウェッジ形状の電波吸収発熱体４３（以下、「ウェッジ型電波吸収発熱体４３」と言う。）の特性について説明する。

【0042】

図４（Ａ）にウェッジ型電波吸収発熱体４３の一つの凸部４３Ａの寸法を示す。ウェッジ型電波吸収発熱体４３の一つの凸部４３ＡのＺ軸方向の長さをａ、底面のＸ軸方向の長さをｂ、Ｙ軸方向の長さをｃ、Ｚ軸上の位置ｚにおけるＸ軸方向の長さをｂ_ｚとする。このウェッジ型電波吸収発熱体４３の凸部４３Ａを図５に示すように十分に薄い層に分割する。分割した各層の比誘電率及び比透磁率を平均化して、均一な電気特性を持つ平板として扱うことでウェッジ型電波吸収発熱体４３の特性を近似計算で算出できる。このとき、平均化した比誘電率を等価比誘電率、平均化した比透磁率を等価比透磁率という。なお、図５における下方を向いた白抜き矢印は照射される電波の方向を示している。Ｚ軸上の位置ｚにおけるＸＹ平面内の断面を図４（Ｂ）に示す。この断面における電波吸収発熱材料の占有面積Ｓ_ｕと空気の占有面積Ｓ_ａは、それぞれ式（１）、式（２）で表される。

【0043】

【数1】

【0044】

この面積比で比誘電率の平均を求めると式（３）のように表され、比透磁率の平均を求めると式（４）のように表される。

【0045】

【数2】

【0046】

多層型電波吸収体の構成を図６に示す。１層目の規格化入力インピーダンス及び２層目の規格化入力インピーダンスは式（５）、式（６）で表される。

【0047】

【数3】

【0048】

ここで、

【0049】

【数4】

【0050】

式（５）～式（７）をＮ層まで拡大すると、式（８）、式（９）で表される。

【0051】

【数5】

【0052】

式（５）～式（９）で算出したＺ_Ｎ、空気の特性インピーダンスＺ_０を用いて反射係数Ｓ及び反射減衰量ＲＬ（ｄＢ）を式（１０）、式（１１）で表すことができる。

【0053】

【数6】

【0054】

以上の式を用いてウェッジ型電波吸収発熱体４３の反射減衰量を算出すると図７に示すようになる。従来の平板型電波吸収発熱体の反射減衰量と比較すると、広い周波数帯で目的（基準）の反射減衰量を満たすことができる。このことから製造上の誤差や含水で比誘電率及び比透磁率に変化があっても目的の反射減衰量を満たすことができると考える。

【0055】

次に、供試体８３を用いて反射減衰量を測定した結果を説明する。
＜供試体８３＞
供試体８３の底辺は、３００×３００ｍｍとする。高さは周波数２．４５ＧＨｚの電波の半波長より大きい７０ｍｍとする。電波が照射される中心に凸部８３Ａの頂部８３Ｂが位置するように、底面積に収まる凸部８３Ａの数（以下、山数とする）は奇数とする。

【0056】

スラグモルタル４３Ｃの調合（容積比）を表４に、作製条件を表５に示す。使用する供試体８３の山数は、製造上のコストを考慮して９を最大数とし、細骨材として用いる山砂とスラグの比（以下、砂：スラグ比とする）=０：１０の調合で山数１、３、５、７、９の供試体８３を作製する。砂：スラグ比の変化と反射減衰量の関係を明らかにするため、砂：スラグ比=２：８、４：６の調合でも山数９を製造する。

【0057】

【表4】

【0058】

【表5】

【0059】

蛍光Ｘ線による無機元素の定性分析により得られたスラグの成分を酸化物に換算した質量比で表６に示す。使用したスラグの粒径は０．３～０．６ｍｍで、セメントは普通ポルトランドセメントとする。

【0060】

供試体８３は、気中養生１日、水中養生５日とし、その後１００度の恒温恒湿器で７２時間以上乾燥させた。

【0061】

【表6】

【0062】

＜測定方法＞
アーチ型測定装置９０を図８に、供試体８３への電波の入射方向を図９で示す。本測定では、アーチ型測定装置９０を用いてＳパラメータ測定法により反射減衰量を測定する。電波はネットワークアナライザ９５のポート１から発信され、同軸ケーブルを介して送信アンテナ（ダブルリジッドホーンアンテナ）９１によって供試体８３に照射される。照射された電波は供試体８３により反射・吸収されるか、供試体８３を透過する。透過した電波は金属製の供試体設置台９２に反射され、供試体８３表面で反射された電波とともに受信アンテナ９３で受信されて、同軸ケーブルを介してポート１に受信される。

【0063】

このとき、ポート１における入射波をα_１、反射波をβ_１とすると反射係数は式（１２）で示される。

【0064】

【数7】

【0065】

式（１２）で示される反射係数はベクトル量であるので実部をａ、虚部をｂ、虚数単位をｊとすると、式（１３）で表せる。これをスカラー量の反射係数に変換すると式（１４）となる。式（１４）のスカラー量の反射係数を用いて式（１５）から反射減衰量ＲＬ（ｄＢ）を算出する。

【0066】

【数8】

【0067】

図８に示すアーチ型測定装置９０により図９に示すＸ軸方向に散乱した電波を測定する。ネットワークアナライザ９５のポート１から電波を発信し、同軸ケーブルを介して送信アンテナ９１から供試体８３に照射する。発信する電波の強度は約１０ｄＢｍとする。供試体８３の表面で斜め方向に反射した電波は受信アンテナ９３（ダブルリジッドホーンアンテナ）を介してスペクトラムアナライザ９６のポート２で受信される。受信アンテナ９３は送信アンテナ９１を中心として左右に１５、３０、４５、６０、７５度の位置に設置する。全位置での反射量の合計をウェッジ型電波吸収発熱体４３の散乱量として評価する。

【0068】

周波数２．４５ＧＨｚにおける山数と反射減衰量の関係を図１０に、山数と散乱量の関係を図１１に示す。反射減衰量は山数９のとき最大の２８．６ｄＢをとる。１５ｄＢ以上の反射減衰量があれば、十分に発熱するので、山数９は十分な発熱性能を有すると考える。しかし、ウェッジ型電波吸収発熱体４３はその形状により凸部４３Ａの斜面に対して電波が斜入射する形にもなり得る。その場合、照射された電波が供試体８３の表面で斜め方向に反射し、散乱するため、平板状の吸収体と比較して散乱の割合が高くなることが懸念され、反射減衰量が大きいだけでは吸収性能が高いとは言えない。図１１の散乱量を見ると山数が１のとき最大の－２３．２ｄＢｍをとった後、急激に低下し、山数が３以上になると－２６．５ｄＢｍ～－２６ｄＢｍ付近で一定となる。また、電波暗室で一般的に用いるカーボンを含浸させたウレタン製のピラミッド型電波吸収体及び平板型電波吸収発熱体に電波を照射した際の散乱量は、それぞれ－２５．９ｄＢｍ、－２５．４ｄＢｍであった。いずれも山数が３以上であれば下回っており、散乱量は十分に小さい。

【0069】

以上より、最も反射減衰量が高く、散乱量も－２６．６ｄＢｍと十分小さい値をとる山数９が最も電波吸収性能の高いウェッジ型電波吸収発熱体４３の形状であると考えられる。また、図１１より、１以外の山数でも十分小さい散乱量であり、十分な電波吸収性能を有していると考える。

【0070】

砂：スラグ比を変化させたときの周波数と反射減衰量の関係を図１２に示す。周波数２．４５ＧＨｚにおいて反射減衰量は砂：スラグ比=０：１０で最大の２３．７ｄＢをとった後、スラグの割合が少なくなるにつれて減少し、砂：スラグ比=４：６で最小の１４．５ｄＢをとる。

【0071】

スラグの割合が高いほど低周波帯で最大の反射減衰量に達し、その周波数は砂：スラグ比=４：６で約４．６ＧＨｚ、２：８で約４．３ＧＨｚ、０：１０で約３．９ＧＨｚである。その後、約５ＧＨｚ以上になると０：１０～４：６のいずれの砂：スラグ比でも安定して２０ｄＢ以上の反射減衰量をとる。

【0072】

式（５）～式（１１）を用いると、電波吸収材の比誘電率及び比透磁率が大きいほど、最大の反射減衰量をとる周波数は低周波に推移すると分かる。スラグは山砂と比較して十分に比誘電率等が大きいため、スラグの割合が大きいほど比誘電率等が大きくなり、低周波帯の電波を吸収できる。

【0073】

測定範囲内において、最大の反射減衰量をとる周波数は２．４５ＧＨｚより高周波にある。そこで、より比誘電率等が高いスラグへの変更や、焼成でスラグの比誘電率等を高める、スラグの一部をスラグより比誘電率等が高いカーボン等に置換する等を行って、最大の反射減衰量をとる周波数を２．４５ＧＨｚより低周波に推移させれば、周波数２．４５ＧＨｚにおいてより高い電波吸収性能を持つウェッジ型電波吸収発熱体４３を製造できると考える。

【0074】

ウェッジ型電波吸収発熱体４３は式（１）～式（１１）に基づけば製造上の誤差が生じた場合も反射減衰量に大きな変化は無く、含水した場合も図１２から比誘電率の上昇により最大の反射減衰量をとる周波数が低周波に推移するため、反射減衰量は低下しないと考える。よって、測定結果より、製造上の誤差や含水による比誘電率の変化で反射減衰量が低下しにくいウェッジ型電波吸収発熱体４３が設計できると考える。

【0075】

＜融雪システムの施工方法＞
上述した発熱ブロック３０を複数個用意し、各戸の敷地に埋め込まれた電波伝送体２０の上方に各発熱ブロック３０を並べて敷設する施工方法によって融雪システムを完成させてもよいが、電波発信機１０、電波伝送体２０、及び発熱部材４０を具備した融雪システムを次に説明する施工方法によって完成させることができる。なお、ここでは３００ｍｍ幅の融雪システムを直線状に施工する場合について説明する。

【0076】

先ず、図１３に示すように、融雪システムを施工する各戸の敷地に電波伝送体２０と発熱部材４０とを埋め込むことができる溝１００を直線状に形成する。この溝１００は、第１溝部１０１と、第１溝部１０１の底面の中央に延びる第２溝部１０２によって形成されている。第１溝部１０１は、幅が３００ｍｍであり、発熱部材４０の上側に形成される保護材６０の上面が露出するように形成されている。第２溝部１０２は、電波伝送体２０の長辺の外寸（１００ｍｍ）と同じ幅であり、電波伝送体２０の短辺の外寸（５０．０ｍｍ）と同じ深さで形成されている。第１溝部１０１及び第２溝部１０２はコンクリートで固めて形成する。

【0077】

次に、図１３に示すように、第２溝部１０２に電波伝送体２０の複数のスロット２１が形成された面が上を向くように第２溝部１０２に電波伝送体２０を埋設する。なお、電波伝送体２０は一端が電波発信機１０に接続されている。

【0078】

次に、図１４に示すように、平面視において、一辺が３００ｍｍの正方向である発泡スチロール製の複数の基材４１を各凹部４１Ａが上方を向いて開口するように第１溝部１０１の全体に整列させて配置する。この際、電波伝送体２０の複数のスロット２１が延びている方向と平行な方向（電波伝送体２０が延びている方向に直交する方向）に各凹部４１Ａが延びた状態になるように基材４１を配置する（第１工程）。

【0079】

なお、基材は、平面視において、一辺が３００ｍｍであり、この辺に直交する他辺が３００ｍｍよりも長くてもよい。この場合、基材の長辺を第１溝部１０１が延びている方向に平行にして配置することによって、第１溝部１０１の全体に整列させる基材の個数を減らすことができる。

【0080】

次に、図１５に示すように、硬化前の流動性を有するスラグモルタル４３Ｃを基材４１の各凹部４１Ａに流し込む（第２工程）。この際、基材４１の凹部４１Ａの上端よりも僅かに高い位置までスラグモルタル４３Ｃを流し込む。流し込まれたスラグモルタル４３Ｃが硬化することによってウェッジ型電波吸収発熱体４３が形成される。

【0081】

次に、図１６に示すように、スラグモルタル４３Ｃ上に電波反射材５０である欠損金網を配置する。この際、電波伝送体２０の複数のスロット２１が延びている方向と平行な方向（電波伝送体２０が延びている方向に直交する方向）に欠損金網の欠損部５１が延びるように電波反射材５０を配置する。

【0082】

次に、図１７に示すように、保護材６０となる流動性を有する砂モルタル６０Ａを電波反射材５０の上から流し込む。

【0083】

その後、電波吸収発熱体４３であるスラグモルタル４３Ｃ及び保護材６０である砂モルタル６０Ａが硬化するまで放置し、融雪システムの施工が完了する。

【0084】

以上説明したように、実施例１のウェッジ型電波吸収発熱体４３は、比誘電率及び比透磁率を均一にしたスラグモルタル４３Ｃによって形成されている。また、このウェッジ型電波吸収発熱体４３は吸水性を有している。このウェッジ型電波吸収発熱体４３は、水平方向（電波照射方向に直交する方向）に拡がる断面積が下方から上方（電波を照射される側から遠ざかる方向）に向けて増加するように、下端部（電波を照射される側の端部）が水平方向（電波照射方向に直交する方向）に直線状に延びており、この下端部の両側から斜め上方（電波を照射される側から遠ざかる方向）に延びる側面の間隔が下方から上方（電波を照射される側から遠ざかる方向）に向けて大きくなっている。詳しくは、このウェッジ型電波吸収発熱体４３は、下端の頂部４３Ｂが水平方向に直線上に延び、この頂部４３Ｂに直交する断面形状が逆二等辺三角形状である。さらに、このウェッジ型電波吸収発熱体４３は、施工状態において、下面が電波伝送体２０の上面に当接した基材４１に支持されている。

【0085】

このように形成されたウェッジ型電波吸収発熱体４３は、等価比誘電率及び等価比透磁率が下方から上方に向けて増加している。また、ウェッジ型電波吸収発熱体４３の水平方向に直線状に延びている下端の頂部４３Ｂを下方から照射する周波数２．４５ＧＨｚの電波の電界Ｅの方向に交差するようにウェッジ型電波吸収発熱体４３を配置しているため、電波を良好に吸収し発熱することができる。また、このウェッジ型電波吸収発熱体４３は上下方向（電波照射方向）のどこかで周波数２．４５ＧＨｚの電波を吸収し発熱することができる。つまり、このウェッジ型電波吸収発熱体４３は、施工位置が上下方向にずれたり、被水して含水したりしても、周波数２．４５ＧＨｚの電波をウェッジ型電波吸収発熱体４３の上下方向（電波照射方向）のどこかで吸収し発熱することができる。このため、このウェッジ型電波吸収発熱体４３は製造精度や施工精度を厳しく管理しなくても良好に発熱することができる。

【0086】

したがって、実施例１のウェッジ型電波吸収発熱体４３は、被水しても良好に発熱することができるとともに、製造及び施工における手間やコストの低減を図ることができる。

【0087】

また、このウェッジ型電波吸収発熱体４３は、基材４１によって最適な位置に支持されているため、電波伝送体２０から漏えいする電波を上端部近傍で吸収して発熱し、上面が温度上昇する。このため、このウェッジ型電波吸収発熱体４３を備えた発熱部材４０を具備した融雪システムは良好に雪を溶かすことができる。

【0088】

また、実施例１の基材４１は、発泡スチロール製であり、比誘電率が１．０４８９である。また、この基材４１は、施工状態において、ウェッジ型電波吸収発熱体４３の下面（電波が照射される側の裏面）に当接して下方に配置され、ウェッジ型電波吸収発熱体４３を支持する。

【0089】

このように、この基材４１は、ウェッジ型電波吸収発熱体４３を適切な高さに容易に施工することができる。また、この基材４１は、発泡スチロール製であるため含水し難い。このため、この基材４１は被水した際に比誘電率又は比透磁率の変化を抑えることができるため、ウェッジ型電波吸収発熱体４３と基材４１を一体として周波数２．４５ＧＨｚの電波を吸収するように設計した場合、ウェッジ型電波吸収発熱体４３が周波数２．４５ＧＨｚの電波を確実に吸収し発熱することができる。また、この基材４１は発泡スチロール製であるため比誘電率が低い。このため、この基材４１はウェッジ型電波吸収発熱体４３の電波吸収量への影響を砂モルタルと比べて小さくすることができるため、ウェッジ型電波吸収発熱体４３が周波数２．４５ＧＨｚの電波を効率的に吸収し発熱することができる。また、この基材４１は、電波伝送体２０の電波漏えい量への影響が小さくなるため、電波伝送体２０の設計が容易になる。また、この基材４１は、発泡スチロール製であるため、断熱性が高く、下方に逃げる熱を抑制することができる。

【0090】

また、実施例１の発熱部材４０の製造方法は、電波伝送体２０の複数のスロット２１が延びている方向と平行な方向（電波伝送体２０が延びている方向に直交する方向）に発泡スチロール製の基材４１に形成された各凹部４１Ａが延びるように、かつ各凹部４１Ａが上方を向いて開口するように基材４１を配置する第１工程と、第１工程後に基材４１の各凹部４１Ａに硬化前の流動性を有するスラグモルタル４３Ｃを流し込む第２工程とを備えている。この発熱部材４０の製造方法は、周波数２．４５ＧＨｚの電波を効率的に吸収して発熱する発熱部材４０を施工現場で容易に製造することができる。

【0091】

本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例１に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施例１では、ウェッジ型電波吸収発熱体４３であったが、図１８に示すように、吸水性を有した複数の層を積層して平板状の電波吸収発熱体１４３を形成してもよい。この、電波吸収発熱体１４３は、各層におけるスラグ、セメント及び水の混合比率を変更して、下層から上層（電波を照射される側から遠ざかる方向）に向けて比誘電率又は比透磁率を増加している。この場合も、施工位置が上下方向にずれたり、被水して含水したりしても、所定の周波数の電波を電波吸収発熱体１４３の厚さ方向のどこかで吸収し発熱することができる。このため、この電波吸収発熱体１４３は、製造精度や施工精度を厳しく管理しなくても良好に発熱することができる。図１８において、実施例１と同一の構成は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

【0092】

（２）実施例１では、ウェッジ型電波吸収発熱体４３であったが、図１９に示すように、施工状態において、下方に向けて突出した各凸部２４３Ａを複数の四角錘形状で形成してもよい。つまり、頂点が電波を照射される側に位置する四角錘形状で各凸部２４３Ａを形成している。この電波吸収発熱体２４３は、下方から照射する所定の周波数の電波の電界Ｅの方向に関わらず、電波吸収発熱体２４３が電波を良好に吸収し発熱することができる。このため、電波の電界Ｅの方向を考慮せずに電波吸収発熱体２４３を配置することができる。図１９において、実施例１と同一の構成は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

【0093】

（３）実施例１では、電波伝送体２０が延びている方向に直交する方向に電波伝送体２０の複数のスロット２１が延びていたが、図２０に示すように、電波伝送体１２０の延びている方向に平行な方向に電波伝送体１２０の複数のスロット１２１が延びるようにしてもよい。より詳しくは、電波伝送体１２０の延びている方向に直交する断面形状における長辺の中央部よりも両端側にずれた位置の両側に交互に形成してもよい。この電波伝送体１２０から漏えいした電波の電界Ｅの方向は電波伝送体１２０が延びている方向に直交する方向になる。このため、ウェッジ型電波吸収発熱体４３を電波伝送体１２０が延びている方向に平行に頂部４３Ｂが延びるように電波伝送体１２０の上に配置することによって、ウェッジ型電波吸収発熱体４３の発熱範囲を電波伝送体１２０が延びている方向に直交する方向に広くすることができる。

【0094】

（４）実施例１では、平面視において、一辺が３００ｍｍの正方向のウェッジ型電波吸収発熱体４３において、９個の凸部４３Ａが形成されていたが、９個に限らず、２個以上の凸部を形成してもよい。
（５）実施例１では、ウェッジ型電波吸収発熱体４３の凸部４３Ａの断面形状が逆二等辺三角形状であったが、電波吸収発熱体下端部が尖っていなくてもよい。また、側面が平面状であったが、内側に凹んだ湾曲面で形成されていてもよい。
（６）電波吸収発熱体の各凸部を四角錘の頂部を切断して先端部を平坦にした形状にしてもよい。例えば、四角錘の頂部を切断した先端部を電波照射方向に直交する面に沿って平坦にしてもよい。
（７）実施例１では、発泡スチロール製の基材４１を備えていたが、比誘電率が１～１．５の素材であれば他の素材で基材を形成してもよい。例えば、基材を発泡ポリプロピレン、発泡ウレタンなどの発泡樹脂で形成してもよい。
（８）実施例１では、基材４１はウェッジ型電波吸収発熱体４３の電波が照射される側の裏面に当接して配置され、ウェッジ型電波吸収発熱体４３を支持していたが、ウェッジ型電波吸収発熱体４３のように、比誘電率、比透磁率、等価比誘電率、等価比透磁率が変化する電波吸収発熱体に限らず、これらが一定の電波吸収発熱体や形態が異なる電波吸収発熱体を基材が支持するようにしてもよい。
（９）実施例１では基材４１を備えていたが、基材４１を備えていなくてもよい。

【符号の説明】

【0095】

１０…電波発信機
２０，１２０…電波伝送体
２１，１２１…スロット
３０…発熱ブロック
４０…発熱部材
４１…基材
４３，１４３，２４３…電波吸収発熱体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】