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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erwärmen einer Oberfläche. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Schmelzen von Eis und/oder Schnee, das bzw. der sich auf einer
Oberfläche
befindet.
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Während
der Wintermonate sammelt sich typischerweise Eis und Schnee auf
Straßen,
Autobahnen, Parkplätzen,
Gehwegen und anderen Arten von Oberflächen an. Um eine sichere Umgebung
für das Fahren
und Gehen aufrecht zu erhalten, ist es notwendig, Eis und angehäuften Schnee
von derartigen Oberflächen
zu entfernen. Das Entfernen von Schnee und Eis von diesen Oberflächen wurde
traditioneller Weise dadurch bewerkstelligt, dass geräumt oder
geschaufelt wurde, was üblicherweise
einen bedeutenden Aufwand hinsichtlich Zeit, Arbeitskraft und Arbeitsausstattung
erfordert. Die Kosten zur Bereitstellung derartiger Ressourcen sind
relativ hoch, insbesondere wenn viel Schnee zu entfernen ist. Ferner bewirkt
ein wiederholtes Räumen,
das sich der Straßenzustand
schnell verschlechtert, wodurch die Kosten der Straßeninstandhaltung
ansteigen. Angesichts der relativ hohen Kosten für diese traditionellen Verfahren
zur Eis- und Schneeentfernung wurden andere Alternativen entwickelt.
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Zum Beispiel werden gewisse Chemikalien, etwa
Magnesiumchlorid (MgCl2), Natriumchlorid (NaCl),
Kalziumchlorid (CaCl2) und andere Enteisungsmittel
verwendet, um die Anhäufung
von Schnee und Eis auf diesen Oberflächen zu reduzieren. Die Chemikalien
werden auf die Oberfläche
aufgetragen und gehen in Lösung,
wenn sie den Schnee und das Eis auf der Oberfläche schmelzen. Die Verwendung
chemischer Enteiser birgt jedoch auch eine Reihe von Nachteilen.
Insbesondere die aufgelösten Chemikalien,
die durch den geschmolzenen Schnee und das Eis abtransportiert werden,
gelangen schließlich
zur Bodenoberfläche
oder sickern in den Grund, wodurch die Wasserqualität des Oberflächenwassers
und des Grundwassers beeinflusst wird. Ferner setzen sich die Enteisungschemikalien
ab und beeinträchtigen
die Oberflächen,
wodurch die Lebensdauer der Oberfläche reduziert wird.
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In dem Bemühen die negativen Einflüsse auf die
Umgebung zu verringern und den Aufwand an Zeit und Arbeitsleistung,
die in traditionellen Verfahren zum Entfernen von Schnee und Eis
verwendet werden, zu verringern, wurde eine weitere Art eines Systems
zum Abtragen entwickelt. Dieses spezielle Abtragssystem umfasst
ein Gitter, das unterhalb der Oberfläche positioniert ist, eine
Leitung, die unterhalb des Gitters angeordnet ist, die mit Wasser
gefüllt
ist, und eine Heizung, um das Wasser in der Leitung aufzuheizen.
Die Wärme
des Wassers in der Leitung wird dann an das Gitter übertragen.
Die Wärme
in dem Gitter wird auf die Oberfläche übertragen, die wiederum Schnee
und Eis schmilzt, die sich auf der Oberfläche angesammelt haben. Diese
Anlage weist wiederum diverse Nachteile auf, da sie relativ teuer beim
Betrieb ist auf Grund der großen
Energiemengen, die für
die Verwendung des Heizers zur Erwärmung des Wassers in der Leitung
erforderlich ist.
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Es besteht daher ein Bedarf für ein Verfahren und
eine Vorrichtung, die in effizienter Weise den Aufwand an Zeit,
Kosten und Arbeitsleistung verringern, die zum Entfernen von Eis
und Schnee von einer Oberfläche
erforderlich sind, ohne wesentlich die Umgebung zu beeinflussen.
Die vorliegende Erfindung löst
dieses sowie diverse andere Probleme.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Um die zuvor genannten Probleme und
Einschränkungen
zu überwinden
und um die aufgeführten
Aufgaben zu lösen,
wird eine Heizeinrichtung bereitgestellt, die in kostengünstiger
Weise verwendbar ist, um Schnee und/oder Eisansammlungen auf einer Oberfläche zu schmelzen.
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Im Wesentlichen wird eine Vorrichtung
bereitgestellt, die eine Heizwicklung, die ausgebildet ist, um einen
Fluidstrom durch sie hindurch zu ermöglichen, eine Pumpe und eine
Solarenergiequelle umfasst. Die Heizwicklung weist einen oberen
Bereich auf, der mit einem ersten Abstand unterhalb der Oberfläche angeordnet
ist, und weist einen unteren Bereich auf, der mit einem zweiten
Abstand unterhalb der Oberfläche
und unterhalb des Bodens angeordnet ist. Der zweite Abstand ist
größer als
der erste Abstand. Die Pumpe ist zwischen der Solarenergiequelle
und der Heizwicklung angeordnet. Die Solarenergiequelle liefert
Energie für
die Pumpe, um das Fluid zwischen dem unteren und dem oberen Bereich der
Heizwicklung in Bewegung zu versetzen. Das Fluid nimmt Wärme von
dem Boden auf, wenn es sich durch den unteren Bereich der Heizwicklung
bewegt und verwendet diese Wärme,
um die Temperatur der Oberfläche
zu erhöhen,
wenn sich das Fluid durch den oberen Bereich der Heizwicklung bewegt. Somit
wird durch den Temperaturanstieg Schnee und/oder Eis geschmolzen,
das in Kontakt mit der erwärmten
Oberfläche
gerät.
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Ferner kann die Vorrichtung eine
Steuertafel und eine Energiespeichereinheit aufweisen. Die Steuertafel
ist zwischen der Pumpe und der Solarenergiequelle steuerungstechnisch
angeordnet und funktioniert so, um die Energiemenge, die der Pumpe zugeführt wird,
zu steuern. Die Energiespeichereinheit ist mit der Steuertafel gekoppelt
und wird verwendet, die von der Solarenergiequelle gesammelte Energie
zu speichern. Das Fluid in der Vorrichtung kann mit einem Frostschutzmittel
gemischt sein, um ein Einfrieren des Fluids in der Heizwicklung
zu vermeiden. Des weiteren kann der untere Bereich der Heizwicklung
3 bis 6 Fuß im
Boden eingegraben sein.
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Ein Verfahren zur Erwärmung der
Oberfläche
umfasst das Bereitstellen einer Heizwicklung, die das Durchleiten
eines Fluids ermöglicht,
einer Pumpe und einer Solarenergiequelle. Die Heizwicklung umfasst
einen oberen Bereich, der mit einem ersten Abstand unterhalb der
Oberfläche
angeordnet ist, und einen unteren Bereich, der mit einem zweiten Abstand
unterhalb der Oberfläche
und im Boden angeordnet ist. Der zweite Abstand ist größer als
der erste Abstand. Das Verfahren umfasst das Aufheizen des Fluids
in dem unteren Bereich der Heizwicklung, das Versorgen der Pumpe
mit der Solarenergiequelle und das Bewegen des Fluids von dem unteren
Bereich zu dem oberen Bereich unter Verwendung der Pumpe. Die Wärme in dem
Fluid wird dann an die Oberfläche
transpotiert, um den Schnee und/oder das Eis darauf zu schmelzen.
Das Verfahren umfasst ferner das Bereitstellen einer Energiespeichereinheit und
das Speichern der Energie, die von der Solarenergiequelle gesammelt
wird, in der Energiespeichereinheit. Das Verfahren ermöglicht ferner
das Steuern der Bewegung des Fluids zwischen dem unteren und dem
oberen Bereich der Heizwicklung. Zudem kann der untere Bereich der
Heizwicklung ungefähr
3 bis 6 Fuß im
Boden angeordnet sein.
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Eine alternative Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stellt eine Vorrichtung bereit, die ein
Heizelement und eine Solarenergiequelle beinhaltet. Das Heizelement
ist unter der Oberfläche
angeordnet und die Solarenergiequelle ist mit dem Heizelement gekoppelt.
Die Solarenergiequelle liefert Energie zu dem Heizelement, um die
Temperatur des Heizelements zu erhöhen, und die Wärme aus
dem Heizelement wird verwendet, um den Schnee und/oder das Eis auf
der Oberfläche
zu schmelzen. Die Vorrichtung kann ferner eine Energiespeichereinheit
und eine Steuertafel aufweisen. Die Energiespeichereinheit ist mit
der Steuertafel gekoppelt, um die von der Solarenergiequelle gesammelte
Energie zu speichern. Die Steuertafel ist zwischen der Solarenergiequelle
und dem Heizelement angeschlossen.
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Ein alternatives Verfahren zum Heizen
einer Oberfläche
umfasst das Bereitstellen einer Solarenergiequelle und eines Heizelements,
das mit Abstand unter der Oberfläche
angeordnet ist, und das Übertragen
von Energie von der Solarenergiequelle zu dem Heizelement. Die Wärme von
dem Heizelement wird verwendet, um den Schnee und/oder das Eis auf der
Oberfläche
zu schmelzen. Das Verfahren umfasst ferner das Bereitstellen einer
Energiespeichereinheit, die die von der Solarenergiequelle gesammelte
Energie speichert. Zudem kann das Verfahren das Steuern der an das
Heizelement übertragenen Energiemenge
umfassen.
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Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
Erfindung gegenüber
dem Stand der Technik gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung
der Zeichnungen hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden
Figuren studiert wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER DIVERSEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
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In den begleitenden Zeichnungen,
die einen Teil der Beschreibung bilden und im Zusammenhang damit
zu studieren sind, und in denen gleiche Bezugszeichen verwendet
sind, um ähnliche
Teile in diversen Ansichten zu benennen, zeigen:
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1 eine
schematische Draufsicht mit einem Teil einer Oberfläche, die
aufgebrochen ist, um eine Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
darzustellen, wobei ein Teil der Heizvorrichtung gestrichelt gezeigt
ist;
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2 eine
perspektivische Ansicht, wobei ein Teil der Oberfläche und
des Bodens nicht dargestellt ist, um eine Heizwicklung und eine
Pumpe der Heizvorrichtung darzustellen;
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3 eine
schematische Draufsicht, wobei ein Teil der Oberfläche nicht
dargestellt ist, um eine alternative Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zu zeigen; und
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4 eine
perspektivische Ansicht der alternativen Ausführungsform aus 3, wobei ein Teil der Oberfläche und
des Bodens nicht gezeigt ist, um ein Heizelement der alternativen
Heizvorrichtung sichtbar zu machen.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es sei nun detailliert auf die Zeichnungen und
zunächst
auf 1 verwiesen; Bezugszeichen 10 kennzeichnet
im Wesentlichen eine Heizvorrichtung, die gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Die Heizvorrichtung 10 wird
verwendet, um Schnee und/oder Eis zu schmelzen, das in Kontakt ist
mit oder sich auf einer Oberfläche 12 ansammelt.
In der grundlegenden Anordnung umfasst die Heizvorrichtung 10 eine Heizwicklung 14,
die den Durchgang eines Fluids ermöglicht, eine Pumpe 16 und
eine Solarenergiequelle 18. Diese Solarenergiequelle 18 liefert
Energie für die
Pumpe 16, um das Fluid durch die Heizwicklung 14 zu
treiben. Es sei nun zusätzlich
auf 2 verwiesen; wenn
das Fluid durch die Heizwicklung 14 strömt, nimmt es die Umgebungswärme auf,
die im Boden 20 enthalten ist und transportiert diese zu
der Oberfläche 12,
um das Eis und/oder den Schnee darauf zu schmelzen. Obwohl die begleitenden
Zeichnungen die Heizvorrichtung 10 im Zusammenhang mit
der Verwendung mit einer Straßenoberfläche 12 zeigen,
ist es selbstverständlich,
dass die Oberfläche 12 eine
Autobahn, ein Gehweg, ein Parkplatz oder eine andere Oberfläche sein
kann, auf der Schnee und/oder Eis in Kontakt mit der Oberfläche kommen kann
oder sich auf der Oberfläche
ansammeln kann, ohne dass dies vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung
abweichen würde.
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Wie man am Besten in den 1 und 2 erkennen kann, ist die Heizwicklung 14 eine
Röhre oder
eine Leitung, die im Wesentlichen unterhalb der Oberfläche 12 angeordnet
ist und so ausgebildet ist, um den Durchgang eines Fluids zu ermöglichen.
Das in der Heizwicklung 14 enthaltene Fluid ist vorzugsweise
Glykol, wobei selbstverständlich
andere Arten an Fluiden, etwa Wasser, ebenso verwendbar sind, ohne
vom Schutzbereich dieser Erfindung abzuweichen. Ein Frostschutzmittel
kann mit dem Fluid gemischt werden, um ein Einfrieren des Fluids
zu verhindern und um eine Einschränkung der Fluidströmung innerhalb
der Heizwicklung 14 zu vermeiden.
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Die Heizwicklung 14 umfasst
einen oberen Bereich 22, einen unteren Bereich 24 und
einen mittleren Bereich 26, der den oberen und unteren
Bereich 22, 24 miteinander verbindet. Insbesondere kann
der obere Bereich 22 nahe an der Oberfläche 12 positioniert
sein, so dass der Wärmetransfer
zwischen dem in dem oberen Bereich 23 enthaltenen Fluid
und der Oberfläche 12 stattfinden
kann. In einigen Fällen
kann der obere Bereich 22 in Kontakt sein mit oder eingebettet
sein in der Oberfläche 12.
Es sei nun insbesondere auf 1 verwiesen;
der obere Bereich 22 folgt einem S-förmigen Muster, um einen geeigneten
Bedeckungsgrad zu erhalten, um Eis/Schnee an der Oberfläche 12 zu
schmelzen. Wie in 1 gut
zu erkennen ist, erstreckt sich insbesondere der obere Bereich 22 in
Richtung des Randes 30 in einer Richtung senkrecht zur
Längsachse
der Oberfläche 12,
um einen linearen Bereich 28 zu bilden. An diesem Punkt
macht der obere Bereich 22 eine Schleife um ungefähr 180 Grad,
wenn dieser sich am Rand 30 der Oberfläche 12 annähert, um eine
Biegung 32 zu bilden. Der obere Bereich 22 verläuft so weiter,
um sich in Richtung senkrecht zur Längsachse der Oberfläche 12 in
Richtung eines entgegengesetzten Randes 34 der Oberfläche 12 zu
erstrecken, um einen weiteren linearen Bereich 36 zu bilden.
In der Nähe
des Randes 30 macht der lineare Bereich 36 dann
eine 180 Grad Kehre, um eine weitere Biegung 38 zu bilden.
Die linearen bzw. geraden Bereiche 28, 36 der
Heizwicklung 14 können
unter diversen Abständen
voneinander angeordnet sein, sind aber vorzugsweise ungefähr 5 bis
6 Fuß voneinander
beabstandet. Es sollte betont werden, dass das Muster, mit welchem
der obere Bereich 22 unterhalb der Oberfläche 12 angeordnet
ist, diagonal, spiralförmig,
gittermäßig oder
in einer anderen beliebigen Art eines Musters angeordnet sein kann,
das geeignet ist, um Wärme
zwischen dem oberen Bereich 22 und der Oberfläche 12 zu
transferieren, um damit Schnee und/oder Eis an der Oberfläche 12 zu schmelzen.
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Wie man am Besten in 2 erkennen kann, koppelt der mittlere
Bereich 26 den oberen Bereich 22 an den unteren
Bereich 24. Insbesondere kann sich der mittlere Bereich 26 nach
unten in den Boden, von dem oberen Bereich 22 kommend,
zu dem unteren Bereich 24 in einem S-förmigen Muster erstrecken, ähnlich zu
der Anordnung des oberen Bereichs 22, die zuvor erläutert ist.
Alternativ kann der mittlere Bereich 26 auch vertikal nach
unten gerichtet sein, oder unter einem oder mehreren Winkeln nach
unten in Richtung des unteren Bereichs 24 angeordnet sein.
Der mittlere Bereich 26 kann sich in den Boden bis zu einer
Tiefe erstrecken, an der das in dem unteren Bereich 24 enthaltene
Fluid die Wärmemenge aufnimmt,
die notwendig ist, um Schnee und/oder Eis an der Oberfläche 12 zu
schmelzen. Der mittlere Bereich 26 kann ferner verwendet
werden, um den oberen und den unteren Bereich 22, 24 an
dem gegenüberliegenden
Ende des Heizsystems 10, das ein Stück weiter die Straße hinunter
angeordnet ist, zu koppeln, was in den Zeichnungen jedoch nicht
gezeigt ist.
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Der untere Bereich 24 ist
mit dem mittleren Bereich 26 gekoppelt und erstreckt sich
im Wesentlichen linear im Boden 20. Insbesondere ist der
untere Bereich 24 in dem Boden 20 bei einer Tiefe
angeordnet, die es den in dem unteren Bereich 20 enthaltenen
Fluid ermöglicht,
Umgebungswärme
aus dem Boden 20 aufzunehmen, die erforderlich ist, um Schnee
und/oder Eis an der Oberfläche 12 zu schmelzen,
wenn es schließlich
in den oberen Bereich 22 transportiert wird. Der untere
Bereich 24 kann ungefähr
3 Fuß unterhalb
der oberen Oberfläche 12,
oder bei Tiefen im Bereich von 1 bis 4 Fuß unterhalb der Bodenoberfläche vergraben
sein. Der untere Bereich 24 ist jedoch vorzugsweise ungefähr 3 bis
6 unterhalb der Bodenoberfläche
angeordnet. Obwohl der untere Bereich 24 in 2 so dargestellt ist, dass
dieser sich geradlinig im Boden 20 ausbreitet, liegt es
auch im Bereich der Erfindung, den unteren Bereich 24 in
einer spiralförmigen,
diagonalen, S-förmigen
Konfiguration oder einem anderen Muster anzuordnen, das geeignet
ist, eine adäquate
Wärmemenge
zwischen dem Fluid in dem unteren Bereich 24 und dem Boden 20 auszutauschen.
Des weiteren muss die Tiefe des unteren Bereichs 24 nicht konstant
sein, sondern dieser könnte
an diversen Tiefen innerhalb des Bodens 20 angeordnet sein. Ferner
liegt es im Bereich der Erfindung, dass der mittlere Bereich 26 nicht
vorgesehen ist und das der obere und der untere Bereich 22, 24 direkt
miteinander verbunden sind.
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Wie in den 1 und 2 zu
erkennen ist, ist die Pumpe 16 mit der Heizwicklung 17 gekoppelt
und wird verwendet, um das Fluid durch den oberen, den unteren und
den mittleren Bereich 22, 24, 26 der Heizwicklung
zu treiben. Es kann eine beliebige Pumpenart verwendet werden, etwa,
ohne einschränkend
zu sein, eine hydraulische oder eine pneumatische Pumpe, um das
Fluid innerhalb der Heizwicklung 14 in Bewegung zu versetzen.
Wie in 1 gezeigt ist,
ist die Pumpe 16 ferner mit einer Steuertafel 40 verbunden.
Die Steuertafel 40 ermöglicht
das Ein- und Ausschalten der Pumpe 16 und kann die Energiemenge
variieren, die an die Pumpe 16 übertragen wird. Die Energiemenge,
die zu der Pumpe 16 übertragen
wird, steht im Wesentlichen mit der Rate in Beziehung, mit der die
Pumpe 16 das Fluid durch den oberen, unteren und den mittleren
Bereich 22, 24, 26 der Heizwicklung 14 transportiert.
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Wie man in 1 am besten erkennen kann, ist die Solarenergiequelle 18 mit
der Steuertafel 40 verbunden und liefert die notwendige
Energie, um die Pumpe 16 zu betreiben. Die Solarenergiequelle 18 kann
eine Reihe photoelektrischer Zellen aufweisen, die verwendet werden,
um Solarenergie in elektrischer Energie umzuwandeln. Die photoelektrischen Zellen
können
so angeordnet sein, dass sie ein Solarpaneel bilden. Des weiteren
können
ein oder mehrere Solarpaneele auf einem Turm, einem Haus oder einem
anderen Gebäude
oder Struktur montiert sein, um die photoelektrischen Zellen der
Solarenergie auszusetzen.
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Eine Energiespeichereinheit 42 ist
mit der Steuertafel 40 verbunden und bildet einen Ort,
an dem Energie gespeichert werden kann. Insbesondere kann die Energiespeichereinheit 42 verwendet werden,
um von der Solarenergiequelle 18 gesammelte überschüssige Energie
zu speichern, wenn die Pumpe 16 nicht in Betrieb ist, oder
wenn die Solarenergiequelle 18 mehr elektrische Energie
erzeugt, als für
den Betrieb der Pumpe 16 erforderlich ist. Die Energiespeichereinheit 42 kann
ein oder mehrere Arten von Batterien oder andere Arten elektrischer
Speichereinrichtungen umfassen. Die in der Energiespeichereinheit 42 gespeicherte
Energie kann die einzige Quelle für Energie zum Betreiben der
Pumpe 16 sein oder kann in Verbindung mit der Energie,
die von der Solarenergiequelle 18 gesammelt wird, verwendet werden,
um Energie an die Pumpe 16 zu liefern, um damit das Fluid
durch die Heizwicklung 16 zu treiben.
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Während
der Anwendung werden die Solarpaneele verwendet, um Sonnenenergie
zu sammeln. Die Sonnenenergie, die von den photoelektrischen Zellen
gesammelt wird, wird in elektrische Energie umgewandelt und zu der
Steuertafel 40 übertragen. Wenn
die Pumpe 16 an der Steuertafel 40 ausgeschaltet
wird, kann die von der Solarenergiequelle 18 übertragene
elektrische Energie direkt in die Energiespeichereinheit 42 gelenkt
werden. Die von der Solarenergiequelle 18 übertragene
elektrische Energie kann verwendet werden, um die Batterien in der Speichereinheit 42 zu
laden. Wenn die Pumpe 16 eingeschaltet ist, wird elektrische
Energie, die von der Solarenergiequelle 18 und/oder der
Energiespeichereinheit 42 geliefert wird, zur Pumpe 16 geführt, um
das Fluid durch die Heizwicklung 14 zu treiben. Wenn sich
das Fluid durch den unteren Bereich 24 der Heizwicklung 14 bewegt,
nimmt das Fluid die in dem Boden 20 enthaltene Umgebungswärme auf, um
damit die Temperatur des Fluids anzuheben. Das erwärmte Fluid
wird dann durch den mittleren Bereich 26 in den oberen
Bereich 22 der Heizwicklung 14 geführt. Wenn
sich das Fluid durch den oberen Bereich 22 der Heizwicklung 14 bewegt,
wird in dem Fluid enthaltene Wärme
an die Oberfläche 12 übertragen und
wird verwendet, um die Temperatur der Oberfläche 12 zu erhöhen. Der
Anstieg der Oberflächentemperatur
führt zum
Schmelzen des Schnees und/oder Eis, das sich in Kontakt mit der
Oberfläche
befindet. Nachdem das Fluid aufgehört hat, sich durch den oberen
Bereich 22 zu bewegen, wird es durch den mittleren Bereich
an dem gegenüberliegenden
Ende der Heizwicklung 14 durchgeführt und in den unteren Bereich 24 zurückgeführt. Dieser
Prozess wiederholt sich bis die Pumpe 16 abgeschaltet wird.
Als Folge des Wärmetransfers
von dem Fluid zur Oberfläche 12 verringert
sich die Temperatur des Fluids. Um ein Einfrieren des Fludis und
ein Blockieren der Strömung
des Fluids durch die Heizwicklung 14 zu vermeiden, kann
ein Frostschutzmittel dem Fluid vor, während oder nach dem Betrieb
der Heizvorrichtung hinzu gemischt werden.
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Wie in 3 gezeigt
ist, umfasst die vorliegende Erfindung eine weitere Heizvorrichtung,
die im Wesentlichen durch das Bezugszeichen 50 gekennzeichnet
ist. In der grundlegenden Konfiguration umfasst die Heizvorrichtung 50 ein
Heizelement 52 und eine Solarenergiequelle 54.
Es sei zusätzlich
auf 4 verwiesen; die
von der Solarenergiequelle 54 erzeugte elektrische Energie
wird verwendet, um die Temperatur des Heizelements 52 zu
erhöhen.
Die Wärme
des Heizelements 52 wird nun verwendet, um Eis und/oder
Schnee auf der Oberfläche 12 zu schmelzen.
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Das Heizelemente 52 ist
unterhalb der Oberfläche 12 angeordnet
und enthält
mehrere längliche und
transversale Elemente 56, 58 die in einer gitterartigen
Konfiguration angeordnet sind. Das Heizelement kann jedoch in anderen
Konfigurationen angeordnet sein, etwa, ohne einschränkend zu
sein, diagonalförmig,
S-förmig
oder spiralförmig.
Das Heizelement 52 ist aus einem elektrisch leitfähigen Material aufgebaut,
dessen Temperatur ansteigt, wenn elektrischer Strom durchgeleitet
wird. Obwohl das Heizelement 52 als in die Oberfläche 12 eingebettet
gezeigt ist, liegt es auch im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung,
das Heizelement 52 unterhalb der Oberfläche 12 und im Bodenbereich 20 anzuordnen.
Das Heizelement 52 ist vorzugsweise ungefähr 3 inch
unterhalb der Oberseite der Oberfläche 12 angeordnet.
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Das Heizelement 52 ist ferner
mit einer Steuertafel 60 gekoppelt. Die Steuertafel 60,
die in der Heizvorrichtung 50 verwendet ist, ist mit dem
Heizelement 52 gekoppelt, ohne dass es mit einer Pumpe verbunden
ist, wie dies in der Heizvorrichtung 10 gezeigt und beschrieben
ist. Ansonsten ist die Steuertafel 60 im Wesentlichen ähnlich zu
der Steuertafel 40, die zuvor beschrieben ist, daher wird
eine weitergehende Beschreibung weggelassen. Die Steuertafel 60 ist
ferner mit einer Energiespeichereinheit 62 und einer Solarenergiequelle 54 verbunden.
Wiederum sind die Energiespeichereinheit 62 und die Solarenergiequelle 54 ähnlich zu
den Komponenten, die in der Heizvorrichtung 10 verwendet
sind, und daher wird eine weitere detaillierte Beschreibung weggelassen.
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Während
der Verwendung wird, wie in der vorhergehenden Ausführungsform,
Solarenergie von den photoelektrischen Zellen gesammelt und in elektrische
Energie umgewandelt. Die elektrische Energie wird dann an die Steuertafel 60 übertragen.
Wenn das Heizelement 52 ausgeschaltet ist auf der Steuertafel 60,
kann die von der Solarenergiequelle 54 übertragene elektrische Energie
verwendet werden, um eine oder mehrere Batterien in der Energiespeichereinheit 62 zu
laden. Wenn das Heizelement 52 eingeschaltet ist, wird
elektrische Energie von der Solarenergiequelle 54 und/oder
der Energiespeichereinheit 62 geliefert und dem Heizelement 52 zugeführt. Die
elektrische Energie läuft
durch das Heizelement 52 und dessen Widerstand bewirkt,
dass die Temperatur ansteigt. Die von dem Heizelement 52 erzeugte
Wärme wird
verwendet, um die Temperatur der Oberfläche 12 zu erhöhen. Der
Anstieg der Oberflächentemperatur
bewirkt ein Schmelzen des Schnees und/oder des Eis, das sich auf
der Oberfläche 12 befindet.
Dieser Prozess geht weiter, bis das Heizelement 52 ausgeschaltet
wird und die Temperatur des Heizelements abnimmt.
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Es ist daher offensichtlich, dass
die vorliegende Erfindung so gestaltet ist, um die Nachteile und
Beeinträchtigungen
des Standes der Technik zu umgehen. Die Erfindung stellt eine Heizvorrichtung bereit,
die Solarenergie verwendet, um Schnee und/oder Eis zu schmelzen,
der bzw. das sich auf einer Oberfläche befindet. Die vorliegende
Erfindung stellt ferner eine Heizvorrichtung bereit, die die natürliche Bodenwärme nutzt,
um Schnee und/oder Eis auf einer Oberfläche zu schmelzen. Die vorliegende Erfindung
ist zeit- und kosteneffizient, erfordert weniger Arbeitskraft und
Ausstattung und beeinflusst nicht wesentlich die Umgebung im Vergleich
zu konventionellen Verfahren zum Schnee- und Eisentfernen.
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Obwohl spezielle Ausführungsformen
der Erfindung gezeigt sind, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung
nicht darauf beschränkt
ist, da der Fachmann angesichts dieser Beschreibung diverse Modifizierungen
durchführen
kann. Vernünftige
Variationen liegen innerhalb des Bereichs der vorhergehenden Offenbarung
der Erfindung, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.