JP2000303407A - 道路融雪システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的小規模なエネルギ源で豪雪に対応でき
る道路融雪システムを提供する。 【解決手段】 温水を道路１の路面下で移送して道路の
融雪に用いる道路融雪システムにおいて、電力でヒート
ポンプ７を作動させて温水を製造する温水源５を設け、
この温水源５に温水を貯蓄する温水タンク８を接続する
と共に、降雪の予測に基づいて予め前記ヒートポンプ７
を作動させて温水を製造し、この温水を前記温水タンク
８に貯蓄しておく予測貯蓄手段を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、道路上の雪を融雪
して取り除く道路融雪システムに係り、特に、比較的小
規模な融雪設備容量で豪雪に対応できる道路融雪システ
ムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】道路上の雪を融雪して取り除く道路融雪
システムは、機械的に雪を取り除く除雪作業のように交
通障害が生じることがない。道路融雪システムには、従
来、道路上に水を散布するもの、路面下に電熱式の発熱
体や温水循環パイプを埋設したものなどが知られてい
る。

【０００３】従来の融雪システムの利点は、以下のとお
りである。

【０００４】散水によるものは、水に触れることによっ
て雪がとけると共に、その融雪により生じた融雪水や散
水によって雪が流されるという利点がある。なお、水源
には、地下水が利用されることが多い。

【０００５】発熱体によるものは、電気を使用している
ので自動制御も可能であり、例えば、温度センサと連動
させることができる。また、路面に水が流されないの
で、歩行者の通行を妨げない。なお、電源には、電力会
社からの送電による電力が利用される。

【０００６】温水パイプによるものは、流量や熱量の調
整が容易である。また、路面に融雪水以外の水が流され
ないので、歩行者の通行を妨げない。なお、熱源には、
ボイラが使用される。

【０００７】従来の融雪システムの欠点は、以下のとお
りである。

【０００８】散水によるものは、散水量が積雪量とは無
関係であるため、大雪のときに効果が得られなかった
り、無雪のときに無駄撒きになったりする。また、地下
水の取り過ぎによる地盤沈下のおそれがある。

【０００９】発熱体によるものは、発熱体等の設備費や
電力料金等の維持費が高い。

【００１０】温水パイプによるものは、パイプ埋設設備
費や燃料等の維持費が高い。

【００１１】これらの問題点のうち、エネルギ源に関し
ては、自然エネルギを利用することが提案されている。
例えば、特願平２−３２１５０４号（特公平７−６８６
８２号）に開示されたものは、風力エネルギ及び地下蓄
熱を利用するもので、風力発電装置の電力でヒートポン
プを作動させ、無積雪期にはその熱を地下蓄熱部に蓄
え、積雪期には地下蓄熱部で熱交換した温水を道路下で
往復に循環させ、温水循環路よりヒートパイプを介して
路面を温めるようになっている。

【００１２】しかしながら、地下蓄熱のためには地下蓄
熱設備を建設する大規模な工事が必要になる。地下蓄熱
設備が省略できるとよいが、蓄熱を行わずに風力発電の
みで融雪用のエネルギを得ようとすると、豪雪時融電に
必要な大エネルギをまかなうために、発電装置が大規模
化してしまう。また、ヒートパイプを路面下に埋設する
には、道路の掘り起こし、ヒートパイプの敷設、埋め戻
し、路面舗装という手順になるため、埋設工事費が高く
なると共に、高価なヒートパイプを大量に使用すること
になるので、設備費が高くなる。仮に、ヒートパイプの
代わりに安価な温水パイプを路面下に埋設するとして
も、同様の埋設工事が必要となる。また、温水パイプの
補修を行うときにも道路を掘り起こすことになるので、
補修費も高くなる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本出願人
は、温水パイプの熱源に風力エネルギを利用する融雪シ
ステムを提案するものである。ただし、前述のように、
温水パイプ方式や風力発電方式は、設備が大規模にな
り、工事も容易でない。

【００１４】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、比較的小規模な融雪設備容量で豪雪に対応できる道
路融雪システムを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、温水を道路の路面下で移送して道路の融雪
に用いる道路融雪システムにおいて、電力でヒートポン
プを作動させて温水を製造する温水源を設け、この温水
源に温水を貯蓄する温水タンクを接続すると共に、降雪
の予測に基づいて予め前記ヒートポンプを作動させて温
水を製造し、この温水を前記温水タンクに貯蓄しておく
予測貯蓄手段を設けたものである。

【００１６】予め温水移送用の配管を取り付けた加熱床
板を作成しておき、この加熱床板を敷き詰めると共に、
この加熱床板上に水の結晶の吸収波長を持つ放射線を放
射する遠赤外線素子を含む舗装材料で舗装して路面を形
成し、前記配管に前記温水源を接続してもよい。

【００１７】前記遠赤外線素子を含む材料を板状に形成
し、この遠赤外線素子板を予め前記加熱床板に取り付け
てもよい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて詳述する。

【００１９】図１、図２に示されるように、本発明の道
路融雪システムにおいては、高速道路１の基礎の上或い
は通常の高速道路舗装の上に所定サイズの加熱床板２が
密に敷き詰められている。この加熱床板２には、図１に
破断して示すように、予め温水移送用の配管３が取り付
けてある。この配管３は温水循環用配管４ａ，４ｂを介
して温水源５に接続されている。これらの加熱床板２の
上には、遠赤外線素子を含んだ舗装材によるコーティン
グ舗装が施され、これにより車両が通行する路面が形成
されている。遠赤外線素子は、水の結晶の吸収波長を放
射するものであるが、詳しくは後に述べる。なお、路面
には、地形、カーブの方向等を考慮して傾斜を持たせ、
融雪水の排水を図るとよい。

【００２０】温水源５は、風力発電電力でヒートポンプ
を作動させて温水を製造するものであり、風車式の風力
発電装置６、ヒートポンプ７、温水タンク８等からな
る。ヒートポンプ７は、ヒートポンプ室７ａに収容され
ている。

【００２１】風力発電装置６は、高速道路の長手方向に
適宜間隔で設けられている。風車の向きは、任意に設定
してよく、風向に追従して向きが変わるようにしてもよ
い。また、風力発電装置６とヒートポンプ７とをつなぐ
電源系統は、図示しない電力会社の送電ラインにも連携
されている。９は、受変電盤である。ヒートポンプ７
は、大気からの熱量と入力電力とを合算した熱量を二次
冷媒に受け渡すもので、消費電力に比して高効率の熱量
を得ることができる。ここでは、二次冷媒は道路の融雪
に用いる水である。ヒートポンプ７は、１基の風力発電
装置６に対し複数設置することができる。

【００２２】ヒートポンプ７で製造された温水を貯蓄す
る温水タンク８は、ポンプ１０を介して温水循環用の往
路配管４ａに接続されている。往路配管４ａは、例え
ば、高速道路１の路肩に沿わせて埋設されている。この
往路配管４ａには各加熱床板２の配管３の一端が接続さ
れている。各加熱床板２の配管３の他端は復路配管４ｂ
に接続されている。復路配管４ｂは往路配管４ａと共に
布設されている。復路配管４ｂの下流には貯水タンク
（又は溜池）１１が設けられている。貯水タンク１１に
は、ヒートポンプ８に水を供給するポンプ１２が設けら
れている。

【００２３】この道路融雪システムには、ヒートポンプ
７、電源系統、各ポンプ１０，１２を制御する制御装置
が、例えば、管理棟１３に設けられている。この制御装
置は、気象衛星、監視衛星等の人工衛星１４から気象情
報（予測及び現在状況）を受信する受信器を備え、気象
情報の中に降雪の予測があれば温水の貯蓄動作を行い、
道路上に積雪が見られる状況では、加熱床板への温水供
給を行う。なお、道路近傍に道路を撮像監視する積雪監
視カメラを設け、監視により得られた積雪状況から温水
の供給が必要かどうかを制御装置が判別してもよい。さ
らに、制御装置は、ヒートポンプ７を運転しない期間中
の風力発電の余剰電力を電力会社の送電ライン側に供給
したり、風力発電電力が不足しているときに送電ライン
から電力を取り出す制御を行う。

【００２４】図１の道路融雪システムの動作を説明す
る。

【００２５】制御装置は、気象情報から加熱床板２への
温水供給が必要かどうかを判別する。温水の供給が必要
な場合、風力発電装置６の電力でヒートポンプ７を運転
すると共に、ポンプ１０，１２を運転する。これによ
り、ヒートポンプ７で製造された温水が往路配管４ａを
経由して加熱床板２内の配管３に供給される。配管３内
を流れる温水からの熱が加熱床板２に伝導し、さらに、
加熱床板２上の遠赤外線素子を含んだ舗装に伝導し、路
面の温度が０℃以上に上昇する。その結果、遠赤外線素
子からの放射と伝導とにより加熱床板上の融雪及び融氷
が促進される。一方、熱を奪われた水は、復路配管４ｂ
を経由して貯水タンク１２に回収される。

【００２６】温水の供給が必要でない場合、或いは温水
供給を行っているときでも、風力発電電力が余剰な場
合、制御装置は、風力発電電力を電力会社の送電ライン
側に供給する。逆に、温水供給の需要に対して風力発電
電力が不足であれば送電ラインから電力を取り込んで消
費する。

【００２７】気象情報の中に降雪の予測があった場合、
制御装置は、温水の貯蓄動作を行う。例えば、道路上に
は現在積雪がないけれども、豪雪が予測されるときに
は、前もって風力発電電力や送電ラインからの電力でヒ
ートポンプ７を運転して温水を製造し、ポンプ１０を停
止して温水を温水タンク８に貯蓄しておく。その後、実
際に降雪が始まるようであれば、ポンプ１０を運転し、
温水を往路配管４ａに供給する。この場合、風力発電に
よる温水製造と並行して温水タンク８からの温水払い出
しが行われるので、風力発電による温水製造能力を上回
る温水需要が生じるような豪雪となっても、十分に融雪
が可能となる。

【００２８】以上のように、本発明の道路融雪システム
は、主として風力発電による電力でヒートポンプ７を運
転するので、特別なエネルギ供給を必要とせず、維持費
がかからない。また、リアルタイムの風力発電のみで融
雪を行うのではなく、不足電力を送電ラインから取り込
んだり、温水を温水タンク８に貯蓄したりできるので、
発電装置６は比較的小規模のものでよい。その温水タン
ク８も、無積雪期に蓄熱して積雪期に取り出すような大
規模なものを設ける必要はなく、地上に設けることも可
能である。また、送電ラインから電力を取り込む際に、
第２融雪用電力又は融雪用電力Ｂ（豪雪地域向の電力サ
ービス）を利用すれば、経費を少なくすることができ
る。

【００２９】そして、本発明の道路融雪システムは、加
熱床板２を敷き詰めることで路面下に配管３を設けるこ
とができるので、従来の温水パイプ方式に比べて設置が
容易になり、工事費が安くなる。また、この道路融雪シ
ステムは、配管３の補修を行うときには、補修が必要な
箇所の加熱床板２のみを取り外し、健全な加熱床板２を
嵌み込めばよいので、補修が容易になり、補修費が安く
なる。また、通常の道路舗装の上に加熱床板２を敷き詰
める形態では、降雪季のみ加熱床板２を使用し、降雪の
ない季節には加熱床板２を取り外しておくことにより、
加熱床板２の老朽化を防止することができる。

【００３０】さらに、図１の道路融雪システムは、加熱
床板２上に遠赤外線素子を含んだ材料で舗装しているの
で、通常の舗装に比べて入熱に対する融雪効率が著しく
優れている。即ち、少ない熱量で多くの雪を溶解するこ
とができる。従って、発電装置６や温水タンク８を小規
模化することができる。

【００３１】ここで遠赤外線素子について説明する。

【００３２】遠赤外素子は、遠赤外線（波長約４μｍ〜
９９９μｍ）をよく放射する材料であり、特に融雪用に
は波長９．８μｍ（色温度２０℃）の遠赤外線を放射す
るものが最適である。雪、氷などの水の結晶は、遠赤外
線を吸収する性質があり、その吸収係数のピークが波長
９．８μｍのところにある。これは遠赤外線によって水
の結晶が共振するためである。このように遠赤外線を吸
収することで、水の結晶に含まれる熱量が増大する。従
って、遠赤外線素子上の積雪は、遠赤外線素子からの熱
伝導に加えて遠赤外線放射により、急速に溶解する。熱
伝導では熱源と雪との間が開いていると効果が激減する
が、遠赤外線放射では放射源と雪との間が開いていても
効果がある。また、遠赤外線素子を高温にする必要がな
く、遠赤外線素子の温度が０℃以上であれば融雪効果が
ある。

【００３３】遠赤外線素子は、カーボン、アルミナ、シ
リカ等の微粉からなり、アスファルト等の舗装材及び滑
り止め材に混入させて道路を舗装することができる。ま
た、遠赤外線素子を焼成することによりセラミック板を
構成することも容易である。従って、遠赤外線素子を含
んだ材料を板状に形成し、この遠赤外素子板を敷き詰め
て路面を形成してもよい。

【００３４】このようにして遠赤外線素子を含んだ材料
を加熱床板２上に舗装又は設置すると、加熱床板２から
遠赤外線素子に伝導した熱量のうち多くが波長９．８μ
ｍの遠赤外線として積雪に向かって放射されるので、与
えた熱量に対する融雪効率は、加熱床板２のみの場合や
加熱床板２上に通常のアスファルト舗装を施した場合に
比べて著しく向上する。

【００３５】次に、加熱床板について説明する。

【００３６】図３（ａ）に示されるように、加熱床板
は、長方形に形成され、例えば、長辺が道路を横断し、
短辺が道路に沿うよう設置される。図３（ａ）に示され
るように、加熱床板は、アルミ製又はアルミ合金製の骨
格材３１の上にアルミ製又はアルミ合金製の板材３２を
接合し、板材３２の裏面に配管３３を接合したものであ
る。この配管３３は、加熱床板の片側短辺の外側から挿
入され、反対側短辺に向けて延ばされ、適宜間隔で折り
返して片側短辺より外側に引き出されている。

【００３７】配管３３からの熱を効果的に融雪に活用す
るためには、底面方向に逃げる熱を極力少なくするとよ
い。このために、板材３２に穴３４を設け、板材３２か
ら下の空間に熱伝導の小さいコンクリート、モルタル等
が充填できるようになっている。

【００３８】この加熱床板２を予め工場で製造し、設置
現場まで運搬する。設置現場では、道路基礎の上に加熱
床板２を下ろして据え付ける。このようにして加熱床板
２を、密に、かつ段差なく敷き詰めた後、空間内に充填
材を注入する。その後、加熱床板２の上に遠赤外線素子
をアスファルト等の舗装材及び滑り止め材に混入した舗
装３５を施す。

【００３９】なお、図３（ｃ）に示されるように、加熱
床板２を工場で製造する際に、板材３２上に遠赤外線素
子板３６を取り付けておくと、工事が簡略化できる。

【００４０】上記の実施形態では、主電力として風力発
電を用いたが、太陽発電を用いてもよく、風力発電と太
陽発電とを併用してもよいことは勿論である。

【００４１】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００４２】（１）降雪の予測に基づいて予め温水を製
造して温水タンクに貯蓄しておくので、比較的小規模の
融電システムで豪雪にも対応できる。

【００４３】（２）予め配管を取り付けた加熱床板を作
成し、この加熱床板を敷き詰めて路面を形成するように
したので、設置・補修が容易である。

【００４４】（３）加熱床板上に遠赤外線素子を舗装し
たので、熱量に対する融雪効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す道路融雪システムの
外観図である。

【図２】図１の道路融雪システムの温水循環系統図であ
る。

【図３】本発明に使用する加熱床板の図であり、（ａ）
は平面図、（ｂ）は側面断面図、（ｃ）は部分断面図で
ある。

【符号の説明】

２ 加熱床板 ３ 配管 ５ 温水源 ６ 風力発電装置 ７ ヒートポンプ ８ 温水タンク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温水を道路の路面下で移送して道路の融
   雪に用いる道路融雪システムにおいて、電力でヒートポ
   ンプを作動させて温水を製造する温水源を設け、この温
   水源に温水を貯蓄する温水タンクを接続すると共に、降
   雪の予測に基づいて予め前記ヒートポンプを作動させて
   温水を製造し、この温水を前記温水タンクに貯蓄してお
   く予測貯蓄手段を設けたことを特徴とする道路融雪シス
   テム。
2. 【請求項２】 予め温水移送用の配管を取り付けた加熱
   床板を作製しておき、この加熱床板を敷き詰めると共
   に、この加熱床板上に水の結晶の吸収波長を持つ放射線
   を放射する遠赤外線素子を含む舗装材料で舗装して路面
   を形成し、前記配管に前記温水源を接続したことを特徴
   とする請求項１記載の道路融雪システム。
3. 【請求項３】 前記遠赤外線素子を含む材料を板状に形
   成し、この遠赤外線素子板を予め前記加熱床板に取り付
   けたことを特徴とする請求項２記載の道路融雪システ
   ム。