屋根材および融雪式屋根構造
【目的】本発明の課題は、屋根の融雪構造を安価に提供することにある。
【解決手段】電気炉酸化スラグ８を含有する屋根材２０を屋根に葺設し、その下段から電磁波照射手段３９によって電磁波を照射し、該屋根材２０に含まれている電気炉酸化スラグ８によって該電磁波を熱エネルギーに変換する。
【解決手段】電気炉酸化スラグ８を含有する屋根材２０を屋根に葺設し、その下段から電磁波照射手段３９によって電磁波を照射し、該屋根材２０に含まれている電気炉酸化スラグ８によって該電磁波を熱エネルギーに変換する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁波を照射して加熱することが出来る屋根材および該屋根材を葺設した融雪式屋根構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
積雪量が多い地方では建物の屋根の上に多量の雪が積り、その重量によって建物が圧壊されるおそれがあるので、屋根の上に積った雪を除去する必要がある。
人が屋根の上に登って除雪作業することは極めて危険な作業である。このような危険な除雪作業を解消するために、最近ではフェライト磁性体を取付けた融雪式屋根材が提供されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−４１８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記屋根材を葺設した屋根にあっては、該屋根材の下側から電磁波を照射すると、上記屋根材に取付けたフェライト磁性体によって該電磁波が熱エネルギーに変換されて上記屋根材を加熱し、該屋根材上に積った雪が融けて除雪が行われる。
フェライト磁性体は非常に高価であり、これを取付けた屋根材はしたがって高価になる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記従来の融雪式屋根材の問題点を解消して融雪式屋根材を安価に提供することを目的とするものであり、電気炉酸化スラグ含有する屋根材を提供することを骨子とする。一般に上記屋根材は水硬性無機材料を主体とした材料、または粘土を主体とした材料からなる。上記屋根材が水硬性無機材料を主体とする材料からなる場合には、補強材を添加することが好ましい。また、上記屋根材の上面には電磁波遮蔽層が設けられることが好ましい。上記電気炉酸化スラグは、電気炉酸化スラグ溶融物に電磁波加熱性を向上させるための添加物を添加した上で空気または酸素を吹き込んで強制酸化処理を施し、その後急冷固化することによって得られる改質電気炉酸化スラグであることが好ましく、また上記屋根材には上記電気炉スラグが１５〜３０質量％の範囲で含有されていることが好ましい。上記屋根材中のスラグ含有量が１５質量％に満たない場合には、該屋根材の発熱量が不足して充分な融雪効果が期待できず、スラグ含有量が３０質量％を超えると、該屋根材の重量が大となるし、これ以上スラグ含有量を増やしても該屋根材の発熱量はあまり増大しない。
本発明にあっては、更に上記屋根材を野地面材上に葺設し、上記野地面材の下側に配置されている電磁波照射手段とからなる融雪式屋根構造を提供される。
通常、上記電磁波照射手段は電磁波出力装置と、上記電磁波出力装置に接続されたアンテナ線とからなり、上記アンテナ線が上記野地面材の下側に配置されている。
【発明の効果】
【０００６】
〔作用〕
電気炉酸化スラグの粒状物または破砕物は、他のフェライト系無機質に比べて非常に安価であり、かつ耐化学性があり殆ど変質しないので実用性が高い。そして電磁波を及ぼせば該電気炉酸化スラグは電磁波を吸収して熱エネルギーに変換する。したがって該電気炉酸化スラグを含有する屋根材は安価に提供出来、また非接触的に発熱させることが出来るから、配線、結線等が不要である。該電気炉スラグとして、電気炉スラグ溶融物に電磁波加熱性を向上させるための添加物を添加した上で空気または酸素を吹き込んで強制酸化処理を施し、そして急冷固化することによって得られた改質電気炉酸化スラグを使用すると、電磁波加熱性を更に向上し、小さな電力で高温度の加熱が可能になる。本発明の屋根材が電磁波の照射によって融雪に充分な熱エネルギーを放射するためには、該電気炉酸化スラグが屋根材中に１５質量％以上の量で添加されていることが望ましいが、３０質量％を越えると屋根材の重量が重くなり過ぎるし、また電磁波発熱性もこれ以上顕著には向上しない。
更に電磁波漏洩を防止する手段としては屋根材上面に電磁波遮蔽層を設ける手段がある。上記手段によれば電気炉酸化スラグの添加量を余り増やすことなく電磁波の漏洩を効率良く阻止することが出来る。
【０００７】
〔効果〕
本発明では、従来は産業廃棄物とされていた電気炉酸化スラグを屋根材に添加するから、電磁波を照射して該電気炉酸化スラグに吸収させ、熱エネルギーに変換して発熱させ、融雪を行なうことが出来る屋根材が極めて安価に提供出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を以下に詳細に説明する。
〔電気炉酸化スラグ〕
本発明で使用する電気炉酸化スラグは、通常ＣａＯ：１０〜２６質量％、ＳｉＯ２：８〜２２質量％、ＭｎＯ：４〜７質量％、ＭｇＯ：２〜８質量％、ＦｅＯ：１３〜３２質量％、Ｆｅ２Ｏ３：９〜４５質量％、Ａｌ２Ｏ３：４〜１６質量％、Ｃｒ２Ｏ３：１〜４質量％程度含み、更に微量成分としてＢａＯ：０．０５〜０．２０質量％、ＴｉＯ２：０．２５〜０．７０質量％、Ｐ２Ｏ５：０．１５〜０．５０質量％、Ｓ：０．００５〜０．０８５質量％程度含み、安定な鉱物組成を得るためのＦｅを２０〜４５質量％程度含むものであり、天然骨材成分に含まれる粘土、有機不純物、塩分を全く含まず、不安定な遊離石灰、遊離マグネシアあるいは鉱物も殆ど含まない。該電気炉酸化スラグは粒状物または破砕物として提供される。
【０００９】
〔電気炉酸化スラグ粒化法〕
上記電気炉酸化スラグを粒化して粒状物を製造するには、該電気炉酸化スラグの溶融物を高速回転する羽根付きドラムに注入し、該溶融物を該羽根付きドラムによって破砕粒状化し、粒状化した該溶融物を水ミスト雰囲気中で急冷処理する方法が採られる。該羽根付きドラムは複数個配置して複数段の破砕粒状化を行なってもよい。
このようにして得られる電気炉酸化スラグの粒状物は、再酸化が促進されるので、Ｆe２Ｏ３系の鉱物を多く含み、かつ急冷により、極微細な粒状物になるため、電磁波加熱性が非常に良好なものとなる。また通常５mm以下の粒径を有し、粒径２．５mm以下のものは略球状であり、比重は３．３〜４．１の範囲にあり、表面にはひび割れ等の欠陥はなく、微細な凹凸を有し、中空構造のものからなるか、または中空構造のものを含んでいる。
【００１０】
〔電気炉酸化スラグ破砕法〕
上記電気炉酸化スラグ破砕物を製造するには、上記電気炉酸化スラグを溶融状態で耐熱容器中に所定の厚みに流し出し、上から水をかけることによって急冷改質処理が施される。この場合、耐熱容器中のスラグ溶融物の厚さが小さすぎると、水をかける前に自然冷却（徐冷）によって硬化し易くなり、所望の硬度が得られなくなるおそれがあり、また厚さが大きくなり過ぎると、水をかけた場合に水が急激に水蒸気となり、水蒸気爆発の危険がある。望ましいスラグ溶融物の厚さは８０mm〜１２０mmである。
【００１１】
水をかける場合には耐熱容器中のスラグ溶融物の表面に水が溜まらないようにすることが望ましく、水をかける量が多過ぎてスラグ溶融物の表面に水が溜まって水の蒸発潜熱による急冷効果が期待出来なくなる。
上記水をかける量は、スラグ溶融物１トン当たり毎秒２００〜４００リットル程度が望ましい。
上記急冷によってスラグ溶融物は急速に硬化するが、この際自己破砕によって容器中のスラグ溶融物の厚さ程度の径を有するスラグ原塊が得られる。
【００１２】
該スラグ原塊は粗砕機で粗砕され、更に細砕機で細砕される。上記粉砕によって、スラグ塊はスラグ成分のマトリクスと鉱物相との境界で破断し、表面に微細な凹凸が形成される。所望なれば上記破砕物は粗篩機等によって粗分級され、更に細砕機等によって細分級して５〜２５mm望ましくは５〜２０mmの粗骨材、粒径５〜１３mm望ましくは５〜１０mmの粗骨材、および５mm以下の細骨材に分ける。
【００１３】
上記粗砕および細砕はスラグ原塊が水で濡れたままで行ってもよいし、またスラグ原塊を乾燥して粗砕以後の工程を行ってもよいし、あるいはスラグ原塊を粗砕した後に乾燥して細砕以後の工程を行ってもよい。また上記分級工程において、篩を通過しない残分は破砕工程に戻されることが望ましい。
このようにして得られる破砕物は徐冷スラグに較べ、再酸化が促進されるので、Ｆe２Ｏ３系の鉱物を多く含み、かつ急冷により、微細な粒状物になるため、電磁波加熱性が非常に良好なものとなり、その比重は水砕品と同様３．３〜４．１の範囲にある。
【００１４】
〔改質電気炉酸化スラグ〕
本発明において使用される改質電気炉酸化スラグには電磁波加熱性を向上させるための添加物を添加する。
上記電磁波加熱性を向上させるための添加物としては、Ｆｅ、Ｂａ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｓｒ、Ｚｎ等の金属あるいはこれら金属を含む合金あるいはこれらの金属の酸化物、水酸化物、塩化物、硫酸塩等の加熱により酸化物を与える化合物である。望ましい添加物としては鉄スクラップ、スケール、ＢａＯ屑、硫酸バリウムを含む重晶石等がある。
上記添加物は前記粒化法あるいは破砕法において、電気炉酸化スラグ溶融物に添加されるかあるいは電気炉酸化スラグに混合されて共に溶融される。上記溶融は通常電気溶解炉で行われるが、この時溶融物に空気または酸素を吹込み強制酸化処理を施す。上記強制酸化処理は特にＦｅＯ比率が高い破砕法によるスラグに対して有効であり、上記強制酸化処理によってＦe２Ｏ３比率を高めて電磁波加熱性を向上せしめることが出来る。
該改質電気炉酸化スラグも粒状物または破砕物として提供される。
【００１５】
〔屋根材〕
本発明における屋根材としては、主として水硬性無機材料を主材料とした屋根材と、粘土を主材料とした屋根材とがある。
水硬性無機材料とする屋根材に使用される水硬性無機材料としては、ポルトランドセメント、アルミナセメント、高炉セメント等のセメント類あるいは高炉急冷スラグ微粉末、電気炉急冷還元スラグ微粉末、該セメント類にケイ砂、ケイ石粉、シリカヒューム、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シラスバルーン、パーライト、ベントナイト、ケイソウ土等のケイ酸含有物質を添加した混合粉体等が例示される。上記水硬性無機材料には、シリカ粉、ケイ砂、ケイ石粉、水ガラス、シリカヒューム、マイカ、珪藻土、ドロマイト、フライアッシュ、シラスバルーン、ガラスバルーン、パーライト等のケイ酸質材料が添加されてもよい。
更に本発明の水硬性無機材料を主材料とした屋根材には、木粉、木毛、木片、木質繊維、木質バルプ等の木質補強材、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ビスコース繊維、アセテート繊維、塩化ビニル繊維、塩化ビニリデン繊維、ビニロン繊維等の有機合成繊維補強材、アスベスト繊維、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、金属繊維、ウィスカー繊維等の無機質補強材を添加することが望ましい。
更に上記屋根材には砕石粉、砂利、汚泥焼却灰等の骨材や、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤等の減水剤やニカワ、ゼラチン、カゼイン、澱粉、変性澱粉、酸化澱粉、デキストリン、アラビアゴム、アルギン酸ソーダ、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ハイドロキシエチルセルロース、ポリアクリル酸ソーダ、ポリメタクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリビニルメチルエーテル、酢酸ビニル−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸エステル部分鹸化物、ポリメタクリル酸エステル部分鹸化物等の増粘剤等が添加されてもよい。
【００１６】
上記水硬性無機材料１００質量部に対して、上記ケイ酸質材料は通常４０〜１２０質量部、上記補強材は通常０．５〜２０質量部程度添加され、上記電気炉酸化スラグは上記原料混合物全量中に１５〜３０質量％になるように添加する。
上記屋根材の製造方法としては、上記原料混合物を水に分散してスラリーとし、該スラリーを抄造することによって抄造シートをフォーミングし、該抄造シートを所望なれば複数層積層して圧締して養生硬化し、所定形状に切り出すか、あるいは所定形状に切り出した後圧締して養生硬化する方法（抄造法）、上記原料混合物と水とを混練し、該混練物を押出成形機からシート状に押出して所定形状に切り出し、圧締硬化するか、あるいは圧締硬化してから所定形状に切り出す方法（押出し法）、上記原料混合物に水を加えたものと下型板上に撒布してマット状にフォーミングし、更にその上に上型板を載置して圧締して養生硬化し、その後所定形状に切り出す方法（半乾寸法）等がある。
粘土を主材料とした屋根材にあっては、石器土粘土、水ひ粘土、陶石質粘土、陶石等の粘土を普通３種類以上配合し、電気炉酸化スラグを水と混練して混練物とし、該混練物を真空押出機によって荒地を押出し、該荒地を所定形状にプレス成形し、成形品は乾燥後焼成する。所望なれば成形品にはフリット釉や長石質釉を施釉してから焼成する。焼成温度は通常１０００℃〜１１００℃である。焼成温度が１１００℃を超えると、屋根材に含有されている電気炉酸化スラグが溶融発泡して屋根材としての外観、強度等を劣化させる。
水硬性材料を主材料とした屋根材２０と、粘土を主材料とした屋根材２０Ａとを図１（ａ）（ｂ）に示す。
更に本実施例では、電磁波の漏洩を防止するために図１６（ａ）（ｂ）に示すように屋根材２０，２０Ａの上面に金網２０２を配し、金網２０２により構成される電磁波遮蔽層２０１を設けても良い。前記金網２０２は、孔眼サイズ５ｍｍ角以下で線直径０．２ｍｍ以上のステンレス・スチール製である。
上記電磁波遮蔽層２０１としては、例えば金属箔等としても良い。このように電磁波遮蔽層２０１，２０１として、孔眼サイズ５ｍｍ角以下で線直径０．２ｍｍ以上のステンレス・スチール製金網を使用した場合、電磁波遮蔽層２０１を使用してない屋根材２０，２０Ａに比して電磁波が約６０ｄｂ低下する。
なお、電磁波遮蔽層２０１を有する屋根材の製造方法としては、上記原料混合物を水に分散してスラリーとし、該スラリーを抄造することによって抄造シートをフォーミングし、該抄造シートを所望なれば複数層積層して圧締して養生硬化し、所定形状に切り出すか、あるいは所定形状に切り出した後、その表面に金網２０２を配置して該金網２０２と共に圧締して養生硬化する方法（抄造法）、上記原料混合物と水とを混練し、該混練物を押出成形機からシート状に押出して所定形状に切り出し、その表面に金網２０２を配置して該金網２０２と共に圧締硬化するか、あるいは金網２０２と共に圧締硬化してから所定形状に切り出す方法（押出し法）、上記原料混合物に水を加えたものと下型板上に撒布してマット状にフォーミングし、更にその上に上型板を載置して、更にその表面に金網２０２を配置して該金網２０２と共に圧締して養生硬化し、その後所定形状に切り出す方法（半乾寸法）等がある。また、金網２０２を屋根材２０，２０Ａの上面に接着剤を用いて配設しても良い。
【００１７】
〔実施例１〕（電気炉スラグ粒状物の製造）
図２に本発明の電気炉スラグ粒状物（以下スラグ粒状物と略す８を製造する装置を示す。
即ち１５００℃前後の電気炉酸化スラグ溶融物１は電気溶解炉から取鍋２に移され、該取鍋２からシューター３に移し、該シューター３から高速回転する羽根付きドラム４，５に注入する。該製鋼スラグ溶融物１は該羽根付きドラム４，５によって細破砕されて粒状化し、該電気炉酸化スラグ溶融物の粒化物１Ａは急冷チャンバー６内にスプレー装置７からスプレーされる水ミストによって急冷される。そしてこのようにして得られたスラグ粒状物８は備蓄容器９内に備蓄される。
該スラグ粒状物８は略球状の中空体であり、表面にはひび割れ等の欠陥はなく、微細な凹凸が有り、高硬度（モース硬さでマトリックスが６程度、鉱物相が８程度であった。）を有し耐摩耗性に優れており、真比重は３．８４、絶乾比重は３．５２、耐火度は１１００℃で、電磁波発熱性、透磁性、誘電性、耐酸性、耐アルカリ性等にも優れている。
該スラグ粒状物８の粒度分布を図３に示す。
【００１８】
〔実施例２〕（電気炉スラグ破砕物の製造）
実施例１において電気溶解炉から取鍋２に移されたスラグの溶融物に鉄粉および酸化カルシウムと酸化ケイ素とを後添加して次の組成に調節する。
ＣａＯ ２４．９２重量％
ＳｉＯ２ １５．２４重量％
Ａl２Ｏ３ ６．７２重量％
ＭｎＯ ５．６６重量％
ＭｇＯ ４．２５重量％
Ｃr２Ｏ３ １．９７重量％
ＴｉＯ２ ０．４２重量％
ＢａＯ ０．０７重量％
総Ｆｅ ４０．７５重量％
ＣａＯ／ＳｉＯ2 ＝１．６４
上記スラグ溶融物は約１３５０℃に加熱されているが、取鍋２から耐熱容器（皿型鋼鉄製）に約１００mmの厚さに流し出され、直ちにスラグ溶融物１トン当たり毎秒３００リットル、スプレーにより散水する。
【００１９】
このようにして約１００mm径のスラグ原塊が得られ、該スラグ原塊のモース硬さはマトリクスで６、鉱物相で８であった。該スラグ原塊は粗砕機で粗砕され、乾燥機で乾燥後細砕機で細砕される。細砕されたスラグ原塊は次いで粗篩機で粗分級され、更に細篩機で細分級されて、５〜２０mm粒径の粗骨材または５〜１３mm粒径の粗骨材、５mm以下の細骨材に分けられる。
【００２０】
〔実施例３〕（改質電気炉スラグ破砕物の製造）
４．５トンの電気炉酸化スラグ１を図４に示す電気溶解炉Ｄに投入し、更に鉄スクラップとして１．５トンの銑ダライと１２５kgの重晶石を加えてランス管Ｒから酸素を吹精しつゝ加熱溶融し、得られた溶融物１Ａを図２に示す取鍋２に移し、以後実施例２と同様にして改質電気炉酸化スラグ破砕物を得る。
上記改質電気炉酸化スラグ破砕物の化学組成の一例を表１に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】
〔実施例４〕
本発明の融雪式屋根構造を図５〜図１１に示す一実施例によって以下に説明する。屋根パネル２１ は野地面材２２と、該野地面材２２の下面に接着剤によって接着されている断熱性板材２３とからなる。該断熱性板材２３ は複数枚の断熱材２３Ａと、隣接する一対の該断熱材２３Ａ間を連結する細長の補強材２３Ｂとからなり、該断熱材２３Ａ相互間には垂木嵌合溝２５が形成され、該補強材２３Ｂは隣接する一対の該断熱材２３Ａ相互に上側から差渡して貼着され、該断熱性板材２３は該補強材２３Ｂを介して該野地面材２２に接着され、かくして該野地面材２２と該断熱性板材２３の断熱材２３Ａとの間には、該補強材２３Ｂの厚み分の通気路２４該形成されている。即ち該屋根材２３Ｂは、該野地面材２２と該断熱材２３Ａとの間のスペーサーとしても機能している。
上記断熱材２３Ａは、ポリスチレン発泡体、ポリエチレン発泡体、ポリプロピレン発泡体、半硬質ポリウレタン発泡体、フェノール樹脂発泡体、メラミン樹脂発泡体等のプラスチック発泡体や、特に半硬質発泡体やフェノール樹脂発泡体の上下両面にプラスチックフィルムが貼着されている複合発泡体、更にポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維等の合成繊維やガラス繊維、セラミック繊維、炭素繊維、ロックウール等の無機繊維を合成樹脂によって結着した繊維板等の板状多孔質体からなる。
また上記補強材２３Ｂは、木材、ハードボード、パーチクルボード、合板、上記繊維板の硬質なもの等の高強度材料からなる。
そして該屋根パネル２１の両端においては、該断熱性板材２３の補強材２３Ｂと野地面材２２とを共に断熱材２３Ａから延出せしめ、該延出部分２３Ｃの下側と両端の垂木嵌合溝２５Ａとする。上記両端の嵌合溝２５Ａの巾はその他の嵌合溝２５の巾の１／２に設定する。
【００２３】
図７に示すように該屋根パネル２１は屋根骨格の垂木２６上に被着され、該垂木２６を該屋根パネル２１の断熱性板材２３の垂木嵌合溝２５，２５Ａに嵌合する。この状態で該断熱性板材２３の補強材２３Ｂが断熱材２３Ａを補強する。補強効果を高めるために該補強材２３Ｂの厚みは２０ｍｍ以上とすることが望ましい。
【００２４】
図８に示すように該垂木２６は下側において軒桁２７Ａ、母屋２７Ｂ、棟木２７Ｃによって支持されている。そして該屋根パネル２１の横方向の相互接続部においては、図７に示すように該断熱性板材２３の断熱材２３Ａと垂木２６との間にシール材２８を介在させて気密性を確保している。
【００２５】
更に軒先部にあっては該屋根パネル２１の通気路２４軒先側端は外気に開放されており、また該断熱性板材２３の断熱材２３Ａの下面は壁断熱材３０の上端と当接しており、該屋根パネル２１の断熱性板材２３の断熱材２３Ａの下面と該壁断熱材３０の上端との間に形成されている隙間には軟質ポリウレタン発泡体、軟質ポリ塩化ビニル発泡体、合成ゴムスポンジ等の軟質プラスチック発泡体や軟質繊維シートからなる断熱性シール材２９を充填し、屋根の断熱性板材２３と壁断熱材３０との接合部において、断熱構造の連続性が断たれることを防止している。更に棟部にあっても左右の屋根パネル２１，２１の接合部の隙間にも、同様な断熱性シール材３０が充填されて断熱構造の連続性が断たれることを防止しているが、該断熱性シール材３０は該屋根パネル２１の通気路２４を閉塞しないように該屋根パネル２１の断熱性板材２３の断熱材２３Ａ間に充填され、棟に沿って左右の屋根パネル２１，２１間に形成される横通気路３１に該屋根パネル２１，２１の各通気路２４，２４の棟側端が開放されるように設定されている。
【００２６】
図９に示すように、該屋根パネル２１の野地面材２２の上面には、屋根材２０あるいは屋根材２０Ａが葺設される。そして棟部にあっては笠木３３，３３を介して水切り板３４が被覆されている。そして棟部所定個所には図１０および図１１に示すような棟換気部材３６が被着されており、屋根３７の該横通気路３１が該棟換気部材３６を介して外気に開放されるように設定されている。該棟換気部材３６はポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等の硬質なプラスチックを材料とし、笠形水切り板３６Ａと、該水切り板３６Ａの下面両側に接着される通気性ブロック３６Ｂとからなり、該通気性ブロック３６Ｂには例えばハニカム状に多数の連通孔が設けられている。
【００２７】
上記屋根３７にあっては、軒先側の換気は屋根パネル２１の通気路２４の軒先端が直接外気に開放していることによって行なわれ、棟側換気は屋根パネル２１の通気路２４が横通気路３１に開放され、該横通気路３１が該棟換気部材３６を介して外気に開放されることによって行なわれる。
【００２８】
上記構造の屋根３７において、図１２に示すように軒桁２７Ａ，母屋２７Ｂ，２７Ｂ、棟木２７Ｃの下側には吊環３８を介してアンテナ線３９が張設されている。図１３に示すように、該アンテナ線３９にあっては、導電線３９ａの外周面に電気絶縁層３９ｂを介して金属メッシュからなる電磁波遮蔽層３９ｃが被覆され、更に該電磁波遮蔽層３９ｃの外周に電磁波吸収磁性層３９ｄが被覆だれており、該電磁波遮蔽層３９ｃと該電磁波吸収磁性層３９ｄとは電磁波射出角度およぶ電磁波の周波数に対応した長さと巾とで切り欠かれている。なお図中３９ｅ，３９ｆはケースである。
【００２９】
上記アンテナ線３９は屋根３７の棟より左右に別かれて二組張設されており、電磁波出力装置４０に接続されている。該電磁波出力装置４０は電磁波発振装置４１と、制御装置４２とからなり、該制御装置４２にはスイッチ４３と熱電対等に屋根温度センサー４４とが付設されている。
【００３０】
上記電磁波発振装置４１は上記スイッチ４３をＯＮするか、あるいは上記屋根温度センサー４４によって屋根の温度が設定温度以下になった場合にはその信号に基づいて作動し、上記アンテナ３９からは、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの高周波数帯で、出力５〜１００Ｗ程度の電磁波が出力され、上記屋根材２０，２０Ａに含有されている電気炉酸化スラグが電磁波を熱エネルギーに変換し、屋根材２０，２０Ａが加熱される。通常該屋根材２０，２０Ａは３０〜５０℃に加熱され、例えば５０℃になった時、上記屋根温度センサー４４によって上記電磁波発振装置４５の作動が停止するように設定されている。
このようにして該屋根材２０，２０Ａは電磁波によって加熱され、該屋根材２０，２０Ａに積った雪が融かされ、あるいは着雪が防止される。
上記電磁波発振装置４５は例えば天井材上に設置されるが、室内に電磁波漏洩することを防止するために、例えば天井材の上面および／または下面に電磁波遮蔽層あるいは電磁波反射層を設けておくことが望ましい。
図１４および図１５には他の実施例が示されている。本実施例にあっては、アンテナ線３９は屋根パネル２１の通気路２４内に配設される。該アンテナ線３９は該通気路２４内にあって九十九（つづら）折り状とされ、補強材２３Ｂから差出されているガイドリング４６によってガイドされている。
【００３１】
〔発熱試験〕
屋根材Ａ
ポルトランドセメント１００質量部、ケイ石粉９０質量部、パルプ１０質量部、改質電化炉酸化スラグ（実施例３）５０質量部（全体に対して２０質量％）の原料混合物に対して１５質量％の含水率になるように水を加え、下型板上に撒布してマットをフォーミングし、該マットの上に上型板を載置して圧締し、この状態で７２時間自然養生を行ない、１６０℃、１０時間オートクレーブ養生を行なった。得られた厚み１０ｍｍの板を図１ａに示す形状に切り出した。
【００３２】
屋根材Ｂ
せっ器粘土に２０質量％の改質電化炉酸化スラグ（実施例３）を添加し、水を加えて混練した荒地を図１ｂに示す形状に成形し、乾燥した後表面にフリット釉を施釉し、１１００℃で焼成して厚み１０ｍｍの屋根材Ｂを製造した。
【００３３】
上記屋根材Ａ，Ｂの５００ｍｍの下側にそれぞれ図１３に示すアンテナ線を配置して、２．４５ＧＨｚ９００〜１０００Ｗの高周波を照射し、発熱状態を調べた。結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
【００３５】
表２を参照すると、高周波照射後１分以内に屋根材Ａ，Ｂ共に１０℃以上の融雪温度に達していることが認められた。
〔スラグ含有量と発熱状態〕
前記〔発熱試験〕において作成した屋根材Ａ、屋根材Ｂと同様にして、スラグ含有量を１５質量％にした屋根材Ａ試料を屋根材Ａ１、スラグ含有量を３０質量％にした屋根材Ａ試料を屋根材Ａ２、スラグ含有量を１０質量％にした屋根材Ａ試料を屋根材Ａ３、スラグ含有量を３５質量％にした屋根材Ａ試料を屋根材Ａ４として作成し、スラグ含有量を１５質量％にした屋根材Ｂ試料を屋根材Ｂ１、スラグ含有量を３０質量％にした屋根材Ｂ試料を屋根材Ｂ２、スラグ含有量を１０質量％にした屋根材Ｂ試料を屋根材Ｂ３、スラグ含有量を３５質量％にした屋根材Ｂ試料を屋根材Ｂ４として作成した（表３を参照）。
【００３６】
【表３】
【００３７】
上記屋根材Ａ３、Ａ１、Ａ２、Ａ４、Ｂ３、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ４について前記〔発熱試験〕と同様にして発熱状態を調べた。その結果を表４に示す。
【００３８】
【表４】
【００３９】
表３を参照すると、屋根材Ａ，Ｂ共にスラグ含有量１５質量％、３０質量％のＡ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２は高周波照射後１分以内に１５℃以上の融雪温度に達していることが認められた。しかし、スラグ含有量１０質量％のＡ３，Ｂ３は照射時間３分でようやく１０℃以上の融雪温度に達し、スラグ含有量３５質量％のＡ４，Ｂ４は、スラグ含有量３０質量％のＡ２，Ｂ２に比較して発熱状況に余り変わりがないことが認められた。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明にあっては、屋根の融雪構造が極めて安価に提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
図１は実施例の屋根材を示すものである。
図２〜図４は電気炉酸化スラグの一製造実施例に関するものである。
図５〜図１１は本発明の屋根の一実施例を示すものである。
図１４，１５は他の実施例を示すものである。
図１６は他の実施例として電磁波遮蔽層を設けた屋根材を示すものである。
【図１】ａは、水硬性無機材料を主とする屋根材の一実施例を示す斜視図であり、ｂは、粘土を主材料とする屋根材の一実施例を示す斜視図である。
【図２】電気炉スラグ粒状物製造装置の説明図。
【図３】電気炉スラグ粒状物の粒度分布を示すグラフ。
【図４】電気溶解炉説明図。
【図５】断熱材および野地面材の部分斜視図。
【図６】屋根パネルの横断面図。
【図７】屋根パネルを屋根骨格上に被着した状態の部分横断面図。
【図８】屋根パネルを屋根骨格上に被着した状態の部分縦断面図。
【図９】棟部の横断面図（水切り板取付け部分）。
【図１０】棟部の横横断面図（棟換気部材取付け部分）。
【図１１】棟換気部材の正面図。
【図１２】屋根躯体の平面図。
【図１３】アンテナ線の説明図。
【図１４】屋根パネルを屋根骨格上に被着した状態の部分横断面図。
【図１５】野地面材を取り除いた屋根平面図。
【図１６】ａは水硬性無機材料を主とする屋根材の一実施例を示す斜視図であり、ｂは粘土を主材料とする屋根材の一実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４２】
８ 電気炉酸化スラグ
２０，２０Ａ 屋根材
２２ 野地面材
３９ アンテナ線
２０１ 電磁波遮蔽層
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁波を照射して加熱することが出来る屋根材および該屋根材を葺設した融雪式屋根構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
積雪量が多い地方では建物の屋根の上に多量の雪が積り、その重量によって建物が圧壊されるおそれがあるので、屋根の上に積った雪を除去する必要がある。
人が屋根の上に登って除雪作業することは極めて危険な作業である。このような危険な除雪作業を解消するために、最近ではフェライト磁性体を取付けた融雪式屋根材が提供されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−４１８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記屋根材を葺設した屋根にあっては、該屋根材の下側から電磁波を照射すると、上記屋根材に取付けたフェライト磁性体によって該電磁波が熱エネルギーに変換されて上記屋根材を加熱し、該屋根材上に積った雪が融けて除雪が行われる。
フェライト磁性体は非常に高価であり、これを取付けた屋根材はしたがって高価になる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記従来の融雪式屋根材の問題点を解消して融雪式屋根材を安価に提供することを目的とするものであり、電気炉酸化スラグ含有する屋根材を提供することを骨子とする。一般に上記屋根材は水硬性無機材料を主体とした材料、または粘土を主体とした材料からなる。上記屋根材が水硬性無機材料を主体とする材料からなる場合には、補強材を添加することが好ましい。また、上記屋根材の上面には電磁波遮蔽層が設けられることが好ましい。上記電気炉酸化スラグは、電気炉酸化スラグ溶融物に電磁波加熱性を向上させるための添加物を添加した上で空気または酸素を吹き込んで強制酸化処理を施し、その後急冷固化することによって得られる改質電気炉酸化スラグであることが好ましく、また上記屋根材には上記電気炉スラグが１５〜３０質量％の範囲で含有されていることが好ましい。上記屋根材中のスラグ含有量が１５質量％に満たない場合には、該屋根材の発熱量が不足して充分な融雪効果が期待できず、スラグ含有量が３０質量％を超えると、該屋根材の重量が大となるし、これ以上スラグ含有量を増やしても該屋根材の発熱量はあまり増大しない。
本発明にあっては、更に上記屋根材を野地面材上に葺設し、上記野地面材の下側に配置されている電磁波照射手段とからなる融雪式屋根構造を提供される。
通常、上記電磁波照射手段は電磁波出力装置と、上記電磁波出力装置に接続されたアンテナ線とからなり、上記アンテナ線が上記野地面材の下側に配置されている。
【発明の効果】
【０００６】
〔作用〕
電気炉酸化スラグの粒状物または破砕物は、他のフェライト系無機質に比べて非常に安価であり、かつ耐化学性があり殆ど変質しないので実用性が高い。そして電磁波を及ぼせば該電気炉酸化スラグは電磁波を吸収して熱エネルギーに変換する。したがって該電気炉酸化スラグを含有する屋根材は安価に提供出来、また非接触的に発熱させることが出来るから、配線、結線等が不要である。該電気炉スラグとして、電気炉スラグ溶融物に電磁波加熱性を向上させるための添加物を添加した上で空気または酸素を吹き込んで強制酸化処理を施し、そして急冷固化することによって得られた改質電気炉酸化スラグを使用すると、電磁波加熱性を更に向上し、小さな電力で高温度の加熱が可能になる。本発明の屋根材が電磁波の照射によって融雪に充分な熱エネルギーを放射するためには、該電気炉酸化スラグが屋根材中に１５質量％以上の量で添加されていることが望ましいが、３０質量％を越えると屋根材の重量が重くなり過ぎるし、また電磁波発熱性もこれ以上顕著には向上しない。
更に電磁波漏洩を防止する手段としては屋根材上面に電磁波遮蔽層を設ける手段がある。上記手段によれば電気炉酸化スラグの添加量を余り増やすことなく電磁波の漏洩を効率良く阻止することが出来る。
【０００７】
〔効果〕
本発明では、従来は産業廃棄物とされていた電気炉酸化スラグを屋根材に添加するから、電磁波を照射して該電気炉酸化スラグに吸収させ、熱エネルギーに変換して発熱させ、融雪を行なうことが出来る屋根材が極めて安価に提供出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を以下に詳細に説明する。
〔電気炉酸化スラグ〕
本発明で使用する電気炉酸化スラグは、通常ＣａＯ：１０〜２６質量％、ＳｉＯ２：８〜２２質量％、ＭｎＯ：４〜７質量％、ＭｇＯ：２〜８質量％、ＦｅＯ：１３〜３２質量％、Ｆｅ２Ｏ３：９〜４５質量％、Ａｌ２Ｏ３：４〜１６質量％、Ｃｒ２Ｏ３：１〜４質量％程度含み、更に微量成分としてＢａＯ：０．０５〜０．２０質量％、ＴｉＯ２：０．２５〜０．７０質量％、Ｐ２Ｏ５：０．１５〜０．５０質量％、Ｓ：０．００５〜０．０８５質量％程度含み、安定な鉱物組成を得るためのＦｅを２０〜４５質量％程度含むものであり、天然骨材成分に含まれる粘土、有機不純物、塩分を全く含まず、不安定な遊離石灰、遊離マグネシアあるいは鉱物も殆ど含まない。該電気炉酸化スラグは粒状物または破砕物として提供される。
【０００９】
〔電気炉酸化スラグ粒化法〕
上記電気炉酸化スラグを粒化して粒状物を製造するには、該電気炉酸化スラグの溶融物を高速回転する羽根付きドラムに注入し、該溶融物を該羽根付きドラムによって破砕粒状化し、粒状化した該溶融物を水ミスト雰囲気中で急冷処理する方法が採られる。該羽根付きドラムは複数個配置して複数段の破砕粒状化を行なってもよい。
このようにして得られる電気炉酸化スラグの粒状物は、再酸化が促進されるので、Ｆe２Ｏ３系の鉱物を多く含み、かつ急冷により、極微細な粒状物になるため、電磁波加熱性が非常に良好なものとなる。また通常５mm以下の粒径を有し、粒径２．５mm以下のものは略球状であり、比重は３．３〜４．１の範囲にあり、表面にはひび割れ等の欠陥はなく、微細な凹凸を有し、中空構造のものからなるか、または中空構造のものを含んでいる。
【００１０】
〔電気炉酸化スラグ破砕法〕
上記電気炉酸化スラグ破砕物を製造するには、上記電気炉酸化スラグを溶融状態で耐熱容器中に所定の厚みに流し出し、上から水をかけることによって急冷改質処理が施される。この場合、耐熱容器中のスラグ溶融物の厚さが小さすぎると、水をかける前に自然冷却（徐冷）によって硬化し易くなり、所望の硬度が得られなくなるおそれがあり、また厚さが大きくなり過ぎると、水をかけた場合に水が急激に水蒸気となり、水蒸気爆発の危険がある。望ましいスラグ溶融物の厚さは８０mm〜１２０mmである。
【００１１】
水をかける場合には耐熱容器中のスラグ溶融物の表面に水が溜まらないようにすることが望ましく、水をかける量が多過ぎてスラグ溶融物の表面に水が溜まって水の蒸発潜熱による急冷効果が期待出来なくなる。
上記水をかける量は、スラグ溶融物１トン当たり毎秒２００〜４００リットル程度が望ましい。
上記急冷によってスラグ溶融物は急速に硬化するが、この際自己破砕によって容器中のスラグ溶融物の厚さ程度の径を有するスラグ原塊が得られる。
【００１２】
該スラグ原塊は粗砕機で粗砕され、更に細砕機で細砕される。上記粉砕によって、スラグ塊はスラグ成分のマトリクスと鉱物相との境界で破断し、表面に微細な凹凸が形成される。所望なれば上記破砕物は粗篩機等によって粗分級され、更に細砕機等によって細分級して５〜２５mm望ましくは５〜２０mmの粗骨材、粒径５〜１３mm望ましくは５〜１０mmの粗骨材、および５mm以下の細骨材に分ける。
【００１３】
上記粗砕および細砕はスラグ原塊が水で濡れたままで行ってもよいし、またスラグ原塊を乾燥して粗砕以後の工程を行ってもよいし、あるいはスラグ原塊を粗砕した後に乾燥して細砕以後の工程を行ってもよい。また上記分級工程において、篩を通過しない残分は破砕工程に戻されることが望ましい。
このようにして得られる破砕物は徐冷スラグに較べ、再酸化が促進されるので、Ｆe２Ｏ３系の鉱物を多く含み、かつ急冷により、微細な粒状物になるため、電磁波加熱性が非常に良好なものとなり、その比重は水砕品と同様３．３〜４．１の範囲にある。
【００１４】
〔改質電気炉酸化スラグ〕
本発明において使用される改質電気炉酸化スラグには電磁波加熱性を向上させるための添加物を添加する。
上記電磁波加熱性を向上させるための添加物としては、Ｆｅ、Ｂａ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｓｒ、Ｚｎ等の金属あるいはこれら金属を含む合金あるいはこれらの金属の酸化物、水酸化物、塩化物、硫酸塩等の加熱により酸化物を与える化合物である。望ましい添加物としては鉄スクラップ、スケール、ＢａＯ屑、硫酸バリウムを含む重晶石等がある。
上記添加物は前記粒化法あるいは破砕法において、電気炉酸化スラグ溶融物に添加されるかあるいは電気炉酸化スラグに混合されて共に溶融される。上記溶融は通常電気溶解炉で行われるが、この時溶融物に空気または酸素を吹込み強制酸化処理を施す。上記強制酸化処理は特にＦｅＯ比率が高い破砕法によるスラグに対して有効であり、上記強制酸化処理によってＦe２Ｏ３比率を高めて電磁波加熱性を向上せしめることが出来る。
該改質電気炉酸化スラグも粒状物または破砕物として提供される。
【００１５】
〔屋根材〕
本発明における屋根材としては、主として水硬性無機材料を主材料とした屋根材と、粘土を主材料とした屋根材とがある。
水硬性無機材料とする屋根材に使用される水硬性無機材料としては、ポルトランドセメント、アルミナセメント、高炉セメント等のセメント類あるいは高炉急冷スラグ微粉末、電気炉急冷還元スラグ微粉末、該セメント類にケイ砂、ケイ石粉、シリカヒューム、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シラスバルーン、パーライト、ベントナイト、ケイソウ土等のケイ酸含有物質を添加した混合粉体等が例示される。上記水硬性無機材料には、シリカ粉、ケイ砂、ケイ石粉、水ガラス、シリカヒューム、マイカ、珪藻土、ドロマイト、フライアッシュ、シラスバルーン、ガラスバルーン、パーライト等のケイ酸質材料が添加されてもよい。
更に本発明の水硬性無機材料を主材料とした屋根材には、木粉、木毛、木片、木質繊維、木質バルプ等の木質補強材、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ビスコース繊維、アセテート繊維、塩化ビニル繊維、塩化ビニリデン繊維、ビニロン繊維等の有機合成繊維補強材、アスベスト繊維、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、金属繊維、ウィスカー繊維等の無機質補強材を添加することが望ましい。
更に上記屋根材には砕石粉、砂利、汚泥焼却灰等の骨材や、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤等の減水剤やニカワ、ゼラチン、カゼイン、澱粉、変性澱粉、酸化澱粉、デキストリン、アラビアゴム、アルギン酸ソーダ、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ハイドロキシエチルセルロース、ポリアクリル酸ソーダ、ポリメタクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリビニルメチルエーテル、酢酸ビニル−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸エステル部分鹸化物、ポリメタクリル酸エステル部分鹸化物等の増粘剤等が添加されてもよい。
【００１６】
上記水硬性無機材料１００質量部に対して、上記ケイ酸質材料は通常４０〜１２０質量部、上記補強材は通常０．５〜２０質量部程度添加され、上記電気炉酸化スラグは上記原料混合物全量中に１５〜３０質量％になるように添加する。
上記屋根材の製造方法としては、上記原料混合物を水に分散してスラリーとし、該スラリーを抄造することによって抄造シートをフォーミングし、該抄造シートを所望なれば複数層積層して圧締して養生硬化し、所定形状に切り出すか、あるいは所定形状に切り出した後圧締して養生硬化する方法（抄造法）、上記原料混合物と水とを混練し、該混練物を押出成形機からシート状に押出して所定形状に切り出し、圧締硬化するか、あるいは圧締硬化してから所定形状に切り出す方法（押出し法）、上記原料混合物に水を加えたものと下型板上に撒布してマット状にフォーミングし、更にその上に上型板を載置して圧締して養生硬化し、その後所定形状に切り出す方法（半乾寸法）等がある。
粘土を主材料とした屋根材にあっては、石器土粘土、水ひ粘土、陶石質粘土、陶石等の粘土を普通３種類以上配合し、電気炉酸化スラグを水と混練して混練物とし、該混練物を真空押出機によって荒地を押出し、該荒地を所定形状にプレス成形し、成形品は乾燥後焼成する。所望なれば成形品にはフリット釉や長石質釉を施釉してから焼成する。焼成温度は通常１０００℃〜１１００℃である。焼成温度が１１００℃を超えると、屋根材に含有されている電気炉酸化スラグが溶融発泡して屋根材としての外観、強度等を劣化させる。
水硬性材料を主材料とした屋根材２０と、粘土を主材料とした屋根材２０Ａとを図１（ａ）（ｂ）に示す。
更に本実施例では、電磁波の漏洩を防止するために図１６（ａ）（ｂ）に示すように屋根材２０，２０Ａの上面に金網２０２を配し、金網２０２により構成される電磁波遮蔽層２０１を設けても良い。前記金網２０２は、孔眼サイズ５ｍｍ角以下で線直径０．２ｍｍ以上のステンレス・スチール製である。
上記電磁波遮蔽層２０１としては、例えば金属箔等としても良い。このように電磁波遮蔽層２０１，２０１として、孔眼サイズ５ｍｍ角以下で線直径０．２ｍｍ以上のステンレス・スチール製金網を使用した場合、電磁波遮蔽層２０１を使用してない屋根材２０，２０Ａに比して電磁波が約６０ｄｂ低下する。
なお、電磁波遮蔽層２０１を有する屋根材の製造方法としては、上記原料混合物を水に分散してスラリーとし、該スラリーを抄造することによって抄造シートをフォーミングし、該抄造シートを所望なれば複数層積層して圧締して養生硬化し、所定形状に切り出すか、あるいは所定形状に切り出した後、その表面に金網２０２を配置して該金網２０２と共に圧締して養生硬化する方法（抄造法）、上記原料混合物と水とを混練し、該混練物を押出成形機からシート状に押出して所定形状に切り出し、その表面に金網２０２を配置して該金網２０２と共に圧締硬化するか、あるいは金網２０２と共に圧締硬化してから所定形状に切り出す方法（押出し法）、上記原料混合物に水を加えたものと下型板上に撒布してマット状にフォーミングし、更にその上に上型板を載置して、更にその表面に金網２０２を配置して該金網２０２と共に圧締して養生硬化し、その後所定形状に切り出す方法（半乾寸法）等がある。また、金網２０２を屋根材２０，２０Ａの上面に接着剤を用いて配設しても良い。
【００１７】
〔実施例１〕（電気炉スラグ粒状物の製造）
図２に本発明の電気炉スラグ粒状物（以下スラグ粒状物と略す８を製造する装置を示す。
即ち１５００℃前後の電気炉酸化スラグ溶融物１は電気溶解炉から取鍋２に移され、該取鍋２からシューター３に移し、該シューター３から高速回転する羽根付きドラム４，５に注入する。該製鋼スラグ溶融物１は該羽根付きドラム４，５によって細破砕されて粒状化し、該電気炉酸化スラグ溶融物の粒化物１Ａは急冷チャンバー６内にスプレー装置７からスプレーされる水ミストによって急冷される。そしてこのようにして得られたスラグ粒状物８は備蓄容器９内に備蓄される。
該スラグ粒状物８は略球状の中空体であり、表面にはひび割れ等の欠陥はなく、微細な凹凸が有り、高硬度（モース硬さでマトリックスが６程度、鉱物相が８程度であった。）を有し耐摩耗性に優れており、真比重は３．８４、絶乾比重は３．５２、耐火度は１１００℃で、電磁波発熱性、透磁性、誘電性、耐酸性、耐アルカリ性等にも優れている。
該スラグ粒状物８の粒度分布を図３に示す。
【００１８】
〔実施例２〕（電気炉スラグ破砕物の製造）
実施例１において電気溶解炉から取鍋２に移されたスラグの溶融物に鉄粉および酸化カルシウムと酸化ケイ素とを後添加して次の組成に調節する。
ＣａＯ ２４．９２重量％
ＳｉＯ２ １５．２４重量％
Ａl２Ｏ３ ６．７２重量％
ＭｎＯ ５．６６重量％
ＭｇＯ ４．２５重量％
Ｃr２Ｏ３ １．９７重量％
ＴｉＯ２ ０．４２重量％
ＢａＯ ０．０７重量％
総Ｆｅ ４０．７５重量％
ＣａＯ／ＳｉＯ2 ＝１．６４
上記スラグ溶融物は約１３５０℃に加熱されているが、取鍋２から耐熱容器（皿型鋼鉄製）に約１００mmの厚さに流し出され、直ちにスラグ溶融物１トン当たり毎秒３００リットル、スプレーにより散水する。
【００１９】
このようにして約１００mm径のスラグ原塊が得られ、該スラグ原塊のモース硬さはマトリクスで６、鉱物相で８であった。該スラグ原塊は粗砕機で粗砕され、乾燥機で乾燥後細砕機で細砕される。細砕されたスラグ原塊は次いで粗篩機で粗分級され、更に細篩機で細分級されて、５〜２０mm粒径の粗骨材または５〜１３mm粒径の粗骨材、５mm以下の細骨材に分けられる。
【００２０】
〔実施例３〕（改質電気炉スラグ破砕物の製造）
４．５トンの電気炉酸化スラグ１を図４に示す電気溶解炉Ｄに投入し、更に鉄スクラップとして１．５トンの銑ダライと１２５kgの重晶石を加えてランス管Ｒから酸素を吹精しつゝ加熱溶融し、得られた溶融物１Ａを図２に示す取鍋２に移し、以後実施例２と同様にして改質電気炉酸化スラグ破砕物を得る。
上記改質電気炉酸化スラグ破砕物の化学組成の一例を表１に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】
〔実施例４〕
本発明の融雪式屋根構造を図５〜図１１に示す一実施例によって以下に説明する。屋根パネル２１ は野地面材２２と、該野地面材２２の下面に接着剤によって接着されている断熱性板材２３とからなる。該断熱性板材２３ は複数枚の断熱材２３Ａと、隣接する一対の該断熱材２３Ａ間を連結する細長の補強材２３Ｂとからなり、該断熱材２３Ａ相互間には垂木嵌合溝２５が形成され、該補強材２３Ｂは隣接する一対の該断熱材２３Ａ相互に上側から差渡して貼着され、該断熱性板材２３は該補強材２３Ｂを介して該野地面材２２に接着され、かくして該野地面材２２と該断熱性板材２３の断熱材２３Ａとの間には、該補強材２３Ｂの厚み分の通気路２４該形成されている。即ち該屋根材２３Ｂは、該野地面材２２と該断熱材２３Ａとの間のスペーサーとしても機能している。
上記断熱材２３Ａは、ポリスチレン発泡体、ポリエチレン発泡体、ポリプロピレン発泡体、半硬質ポリウレタン発泡体、フェノール樹脂発泡体、メラミン樹脂発泡体等のプラスチック発泡体や、特に半硬質発泡体やフェノール樹脂発泡体の上下両面にプラスチックフィルムが貼着されている複合発泡体、更にポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維等の合成繊維やガラス繊維、セラミック繊維、炭素繊維、ロックウール等の無機繊維を合成樹脂によって結着した繊維板等の板状多孔質体からなる。
また上記補強材２３Ｂは、木材、ハードボード、パーチクルボード、合板、上記繊維板の硬質なもの等の高強度材料からなる。
そして該屋根パネル２１の両端においては、該断熱性板材２３の補強材２３Ｂと野地面材２２とを共に断熱材２３Ａから延出せしめ、該延出部分２３Ｃの下側と両端の垂木嵌合溝２５Ａとする。上記両端の嵌合溝２５Ａの巾はその他の嵌合溝２５の巾の１／２に設定する。
【００２３】
図７に示すように該屋根パネル２１は屋根骨格の垂木２６上に被着され、該垂木２６を該屋根パネル２１の断熱性板材２３の垂木嵌合溝２５，２５Ａに嵌合する。この状態で該断熱性板材２３の補強材２３Ｂが断熱材２３Ａを補強する。補強効果を高めるために該補強材２３Ｂの厚みは２０ｍｍ以上とすることが望ましい。
【００２４】
図８に示すように該垂木２６は下側において軒桁２７Ａ、母屋２７Ｂ、棟木２７Ｃによって支持されている。そして該屋根パネル２１の横方向の相互接続部においては、図７に示すように該断熱性板材２３の断熱材２３Ａと垂木２６との間にシール材２８を介在させて気密性を確保している。
【００２５】
更に軒先部にあっては該屋根パネル２１の通気路２４軒先側端は外気に開放されており、また該断熱性板材２３の断熱材２３Ａの下面は壁断熱材３０の上端と当接しており、該屋根パネル２１の断熱性板材２３の断熱材２３Ａの下面と該壁断熱材３０の上端との間に形成されている隙間には軟質ポリウレタン発泡体、軟質ポリ塩化ビニル発泡体、合成ゴムスポンジ等の軟質プラスチック発泡体や軟質繊維シートからなる断熱性シール材２９を充填し、屋根の断熱性板材２３と壁断熱材３０との接合部において、断熱構造の連続性が断たれることを防止している。更に棟部にあっても左右の屋根パネル２１，２１の接合部の隙間にも、同様な断熱性シール材３０が充填されて断熱構造の連続性が断たれることを防止しているが、該断熱性シール材３０は該屋根パネル２１の通気路２４を閉塞しないように該屋根パネル２１の断熱性板材２３の断熱材２３Ａ間に充填され、棟に沿って左右の屋根パネル２１，２１間に形成される横通気路３１に該屋根パネル２１，２１の各通気路２４，２４の棟側端が開放されるように設定されている。
【００２６】
図９に示すように、該屋根パネル２１の野地面材２２の上面には、屋根材２０あるいは屋根材２０Ａが葺設される。そして棟部にあっては笠木３３，３３を介して水切り板３４が被覆されている。そして棟部所定個所には図１０および図１１に示すような棟換気部材３６が被着されており、屋根３７の該横通気路３１が該棟換気部材３６を介して外気に開放されるように設定されている。該棟換気部材３６はポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等の硬質なプラスチックを材料とし、笠形水切り板３６Ａと、該水切り板３６Ａの下面両側に接着される通気性ブロック３６Ｂとからなり、該通気性ブロック３６Ｂには例えばハニカム状に多数の連通孔が設けられている。
【００２７】
上記屋根３７にあっては、軒先側の換気は屋根パネル２１の通気路２４の軒先端が直接外気に開放していることによって行なわれ、棟側換気は屋根パネル２１の通気路２４が横通気路３１に開放され、該横通気路３１が該棟換気部材３６を介して外気に開放されることによって行なわれる。
【００２８】
上記構造の屋根３７において、図１２に示すように軒桁２７Ａ，母屋２７Ｂ，２７Ｂ、棟木２７Ｃの下側には吊環３８を介してアンテナ線３９が張設されている。図１３に示すように、該アンテナ線３９にあっては、導電線３９ａの外周面に電気絶縁層３９ｂを介して金属メッシュからなる電磁波遮蔽層３９ｃが被覆され、更に該電磁波遮蔽層３９ｃの外周に電磁波吸収磁性層３９ｄが被覆だれており、該電磁波遮蔽層３９ｃと該電磁波吸収磁性層３９ｄとは電磁波射出角度およぶ電磁波の周波数に対応した長さと巾とで切り欠かれている。なお図中３９ｅ，３９ｆはケースである。
【００２９】
上記アンテナ線３９は屋根３７の棟より左右に別かれて二組張設されており、電磁波出力装置４０に接続されている。該電磁波出力装置４０は電磁波発振装置４１と、制御装置４２とからなり、該制御装置４２にはスイッチ４３と熱電対等に屋根温度センサー４４とが付設されている。
【００３０】
上記電磁波発振装置４１は上記スイッチ４３をＯＮするか、あるいは上記屋根温度センサー４４によって屋根の温度が設定温度以下になった場合にはその信号に基づいて作動し、上記アンテナ３９からは、１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの高周波数帯で、出力５〜１００Ｗ程度の電磁波が出力され、上記屋根材２０，２０Ａに含有されている電気炉酸化スラグが電磁波を熱エネルギーに変換し、屋根材２０，２０Ａが加熱される。通常該屋根材２０，２０Ａは３０〜５０℃に加熱され、例えば５０℃になった時、上記屋根温度センサー４４によって上記電磁波発振装置４５の作動が停止するように設定されている。
このようにして該屋根材２０，２０Ａは電磁波によって加熱され、該屋根材２０，２０Ａに積った雪が融かされ、あるいは着雪が防止される。
上記電磁波発振装置４５は例えば天井材上に設置されるが、室内に電磁波漏洩することを防止するために、例えば天井材の上面および／または下面に電磁波遮蔽層あるいは電磁波反射層を設けておくことが望ましい。
図１４および図１５には他の実施例が示されている。本実施例にあっては、アンテナ線３９は屋根パネル２１の通気路２４内に配設される。該アンテナ線３９は該通気路２４内にあって九十九（つづら）折り状とされ、補強材２３Ｂから差出されているガイドリング４６によってガイドされている。
【００３１】
〔発熱試験〕
屋根材Ａ
ポルトランドセメント１００質量部、ケイ石粉９０質量部、パルプ１０質量部、改質電化炉酸化スラグ（実施例３）５０質量部（全体に対して２０質量％）の原料混合物に対して１５質量％の含水率になるように水を加え、下型板上に撒布してマットをフォーミングし、該マットの上に上型板を載置して圧締し、この状態で７２時間自然養生を行ない、１６０℃、１０時間オートクレーブ養生を行なった。得られた厚み１０ｍｍの板を図１ａに示す形状に切り出した。
【００３２】
屋根材Ｂ
せっ器粘土に２０質量％の改質電化炉酸化スラグ（実施例３）を添加し、水を加えて混練した荒地を図１ｂに示す形状に成形し、乾燥した後表面にフリット釉を施釉し、１１００℃で焼成して厚み１０ｍｍの屋根材Ｂを製造した。
【００３３】
上記屋根材Ａ，Ｂの５００ｍｍの下側にそれぞれ図１３に示すアンテナ線を配置して、２．４５ＧＨｚ９００〜１０００Ｗの高周波を照射し、発熱状態を調べた。結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
【００３５】
表２を参照すると、高周波照射後１分以内に屋根材Ａ，Ｂ共に１０℃以上の融雪温度に達していることが認められた。
〔スラグ含有量と発熱状態〕
前記〔発熱試験〕において作成した屋根材Ａ、屋根材Ｂと同様にして、スラグ含有量を１５質量％にした屋根材Ａ試料を屋根材Ａ１、スラグ含有量を３０質量％にした屋根材Ａ試料を屋根材Ａ２、スラグ含有量を１０質量％にした屋根材Ａ試料を屋根材Ａ３、スラグ含有量を３５質量％にした屋根材Ａ試料を屋根材Ａ４として作成し、スラグ含有量を１５質量％にした屋根材Ｂ試料を屋根材Ｂ１、スラグ含有量を３０質量％にした屋根材Ｂ試料を屋根材Ｂ２、スラグ含有量を１０質量％にした屋根材Ｂ試料を屋根材Ｂ３、スラグ含有量を３５質量％にした屋根材Ｂ試料を屋根材Ｂ４として作成した（表３を参照）。
【００３６】
【表３】
【００３７】
上記屋根材Ａ３、Ａ１、Ａ２、Ａ４、Ｂ３、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ４について前記〔発熱試験〕と同様にして発熱状態を調べた。その結果を表４に示す。
【００３８】
【表４】
【００３９】
表３を参照すると、屋根材Ａ，Ｂ共にスラグ含有量１５質量％、３０質量％のＡ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２は高周波照射後１分以内に１５℃以上の融雪温度に達していることが認められた。しかし、スラグ含有量１０質量％のＡ３，Ｂ３は照射時間３分でようやく１０℃以上の融雪温度に達し、スラグ含有量３５質量％のＡ４，Ｂ４は、スラグ含有量３０質量％のＡ２，Ｂ２に比較して発熱状況に余り変わりがないことが認められた。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明にあっては、屋根の融雪構造が極めて安価に提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
図１は実施例の屋根材を示すものである。
図２〜図４は電気炉酸化スラグの一製造実施例に関するものである。
図５〜図１１は本発明の屋根の一実施例を示すものである。
図１４，１５は他の実施例を示すものである。
図１６は他の実施例として電磁波遮蔽層を設けた屋根材を示すものである。
【図１】ａは、水硬性無機材料を主とする屋根材の一実施例を示す斜視図であり、ｂは、粘土を主材料とする屋根材の一実施例を示す斜視図である。
【図２】電気炉スラグ粒状物製造装置の説明図。
【図３】電気炉スラグ粒状物の粒度分布を示すグラフ。
【図４】電気溶解炉説明図。
【図５】断熱材および野地面材の部分斜視図。
【図６】屋根パネルの横断面図。
【図７】屋根パネルを屋根骨格上に被着した状態の部分横断面図。
【図８】屋根パネルを屋根骨格上に被着した状態の部分縦断面図。
【図９】棟部の横断面図（水切り板取付け部分）。
【図１０】棟部の横横断面図（棟換気部材取付け部分）。
【図１１】棟換気部材の正面図。
【図１２】屋根躯体の平面図。
【図１３】アンテナ線の説明図。
【図１４】屋根パネルを屋根骨格上に被着した状態の部分横断面図。
【図１５】野地面材を取り除いた屋根平面図。
【図１６】ａは水硬性無機材料を主とする屋根材の一実施例を示す斜視図であり、ｂは粘土を主材料とする屋根材の一実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４２】
８ 電気炉酸化スラグ
２０，２０Ａ 屋根材
２２ 野地面材
３９ アンテナ線
２０１ 電磁波遮蔽層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気炉酸化スラグ含有することを特徴とする屋根材。
【請求項２】
上記屋根材は水硬性無機材料を主体とした材料からなる請求項１に記載の屋根材。
【請求項３】
上記屋根材は粘土を主体とした材料からなる請求項１に記載の屋根材。
【請求項４】
上記屋根材には補強材が添加されている請求項１から請求項３の何れか１項に記載の屋根材。
【請求項５】
上記屋根材の上面には電磁波遮蔽層が設けられている請求項１から請求項４の何れか１項に記載の屋根材。
【請求項６】
上記電気炉酸化スラグは、電気炉酸化スラグ溶融物に電磁波加熱性を向上させるための添加物を添加した上で空気または酸素を吹き込んで強制酸化処理を施し、その後急冷固化することによって得られる改質電気炉酸化スラグである請求項１から請求項５の何れか１項に記載の屋根材。
【請求項７】
上記屋根材には上記電気炉酸化スラグが１５〜３０質量％の範囲で含有されている請求項１から請求項６の何れか１項に記載の屋根材。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れか１項に記載の屋根材を野地面材上に葺設し、上記野地面材の下側に配置されている電磁波照射手段とからなることを特徴する融雪式屋根構造。
【請求項９】
上記電磁波照射手段は電磁波出力装置と、上記電磁波出力装置に接続されたアンテナ線とからなり、上記アンテナ線が上記野地面材の下側に配置されている請求項８に記載の融雪式屋根構造。
【請求項１】
電気炉酸化スラグ含有することを特徴とする屋根材。
【請求項２】
上記屋根材は水硬性無機材料を主体とした材料からなる請求項１に記載の屋根材。
【請求項３】
上記屋根材は粘土を主体とした材料からなる請求項１に記載の屋根材。
【請求項４】
上記屋根材には補強材が添加されている請求項１から請求項３の何れか１項に記載の屋根材。
【請求項５】
上記屋根材の上面には電磁波遮蔽層が設けられている請求項１から請求項４の何れか１項に記載の屋根材。
【請求項６】
上記電気炉酸化スラグは、電気炉酸化スラグ溶融物に電磁波加熱性を向上させるための添加物を添加した上で空気または酸素を吹き込んで強制酸化処理を施し、その後急冷固化することによって得られる改質電気炉酸化スラグである請求項１から請求項５の何れか１項に記載の屋根材。
【請求項７】
上記屋根材には上記電気炉酸化スラグが１５〜３０質量％の範囲で含有されている請求項１から請求項６の何れか１項に記載の屋根材。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れか１項に記載の屋根材を野地面材上に葺設し、上記野地面材の下側に配置されている電磁波照射手段とからなることを特徴する融雪式屋根構造。
【請求項９】
上記電磁波照射手段は電磁波出力装置と、上記電磁波出力装置に接続されたアンテナ線とからなり、上記アンテナ線が上記野地面材の下側に配置されている請求項８に記載の融雪式屋根構造。
【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】
【公開番号】特開２００９−２１３７（Ｐ２００９−２１３７Ａ）
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４４１２４（Ｐ２００７−２４４１２４）
【出願日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【出願人】（３９４０２６０７９）株式会社星野産商 (12)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【出願人】（３９４０２６０７９）株式会社星野産商 (12)
【Ｆターム（参考）】
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