JP2004060258A

JP2004060258A - 融雪装置

Info

Publication number: JP2004060258A
Application number: JP2002219433A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Hagino; 萩野　敏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】広域の融雪にはロードヒーティングが多用されているが、設備費やランニングコスト及び融雪能力の問題から大型運搬車両による排雪作業が一般的に行われている。しかし電気式設備は部品が高額で、燃焼式設備は機器及び部品が多く高額な設備になり、何れも降雪を予測し事前に融雪面を暖めておく必要があり、また、融雪水を凍結させないため乾燥するまでの稼働が必要で電気代、燃料代が多額になるなどの問題がある。
【解決手段】融雪槽と井戸を一体化し地下水をもって融雪し、地下水と融雪水を地中に浸透させるよう構成されている。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、寒冷地において広域の機械除雪、大型運搬車両による排雪を余儀なくされる場所に設置し融雪処理を行うのに好適な融雪装置に関するものである。詳しくは、本発明は下記のようになるものである。
Ａ．地中に埋設した融雪槽に井戸を直結し、その井戸より揚水した地下水を利用して融雪を行う。そして、利用した地下水と融雪水を地中に浸透させる。
Ｂ．土木、建築の地下掘削工事に採用される水処理用井戸（揚水、浸透目的）を融雪装置に応用したものである。
Ｃ．従来の融雪装置の諸欠点に鑑みなされたもので、設備費やランニングコスト及び公害問題を考慮して社会に貢献することを狙ったものである。
本発明は地下水の真冬の温度と地質条件に注目し、地中埋設した融雪槽部に揚水と浸透を目的とする井戸を地中で連結し、その井戸より揚水した自然のままの地下水を融雪エネルギーとし、融雪槽内に投入された雪に直接散布して融雪を行うと共に、融雪に使用した地下水と融雪水を地中に浸透させるように構成したものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の広域の融雪にはロードヒーティング（電力、燃料）などが代表的であるが、設備費やランニングコスト及び融雪能力の問題点から大型運搬車両による排雪作業が一般的に行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術で述べたものにあっては、下記のような問題点を有していた。
Ａ．装置の設備費の問題
電気式設備は部品が高額で、燃焼式設備は機器及び部品が多く高額な設備になる。
Ｂ．ランニングコストの問題
電気式設備、燃焼式設備の何れも降雪を予測し事前に融雪面を暖めておく必要があり、また、融雪水を凍結させないため乾燥するまで稼働するので、電気代、燃料代が多額になる。
Ｃ．維持管理の問題
機械装置が複雑で保守管理や維持管理が必要である。
Ｄ．融雪能力の問題
雪温より外気温に影響されるためにエネルギーロスが生じるので、融雪能力に関係してくる。
Ｅ．排雪に伴う問題
降雪後、排雪が集中するために交通渋滞などの問題が伴う。
Ｆ．雪捨て場に伴う問題
多数の雪捨て場の確保とその管理費用が多額になっている。
Ｇ．公害に伴う問題
大型車両による騒音、振動、排ガス、ボイラー燃焼によるＣＯ^２　の発生などの問題がある。
【０００４】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、下記のことができるものを提供しようとするものである。
Ａ．地中に埋設した融雪槽底部に井戸を直結して一体化することにより、井戸先端より水中ポンプにて揚水した地下水を融雪槽上端より吐出させる。
その地下水は井戸上端より自然地下水位面へ向かい流れ落ちて地中に浸透して行く。
その地下水の循環経路の途中に融雪槽を設け、地下水と雪の温度差を利用して融雪目的を果たす。
Ｂ．過去に地下水利用型融雪装置が普及しなかったのは、設備費やランニングコストが膨大なことと、また、融雪水処理を下水道に頼り寒冷地ゆえの悪条件も加わり、排水設備の問題点も大きな障害になっていた。
本発明のものは、地中の自然原理を応用することにより十分な揚水量（融雪エネルギー）の確保が可能となり、また、融雪水処理は地中浸透方式の採用により排水設備を必要としないので、上記のような問題点を解決することができる。
Ｃ．融雪エネルギーは地下水を利用し、融雪水と地下水を地下に戻す。
Ｄ．除雪範囲に降った雪の排雪運搬をなくし、雪捨て場の負担を減らす。
Ｅ．異常な地下水位の低下や大地震の影響がない限り半永久的に使用可能である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は下記のようになるものである。
すなわち、
請求項１記載の発明は、融雪槽と井戸を一体化し地下水をもって融雪し、融雪に利用された地下水と融雪水を地中に浸透させるよう構成されていることを特徴とするものである。
【０００６】
請求項２記載の発明は、融雪槽部２と井戸部３と水中ポンプ４と散水部５から構成され、
Ａ．融雪槽部２は、地面ＧＬから地中に所定深さをもって埋設された状態の側壁２Ａ１で形成された融雪部２Ａと、側壁の上端に張設された天板２Ｂと、天板に開口された投雪口用蓋２Ｃ１を有する投雪口２Ｃと、融雪部２Ａの底面部分に所定厚さで敷設されたグリ石層２Ｄと、グリ石層の上面に張設されたネット２Ｅから構成され、
Ｂ．井戸部３は、透水管３Ａとフィルター部３Ｂから構成され、透水管３Ａは融雪槽部２と地中で直結されていると共に、下端は自然地下水位イより下方位置に達する状態で埋設され、透水管３Ａの上端３Ａ１は融雪槽部２におけるグリ石層２Ｄ、ネット２Ｅを貫通して融雪部２Ａに開口され、下端は底面３Ａ２で閉じられ、フィルター部３Ｂは、透水管３Ａの外周に豆砂利３Ｂ１が所定厚さをもって充填され、
Ｃ．水中ポンプ４は、井戸部３の透水管３Ａにおける下端近傍に配置され、この水中ポンプ４に連結された送水パイプ４Ａの上方部分４Ａ１は、融雪槽部２の側壁２Ａ１に配管され、
Ｄ．散水部５は、送水パイプ４Ａの上方部分４Ａ１に上下方向をもって取付けられた適数個の散水用ノズル５Ａで構成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項３記載の発明は、融雪槽部２と井戸部３と水中ポンプ４と散水部５と上屋１０から構成され、
Ａ．融雪槽部２は、地面ＧＬから地中に所定深さをもって埋設された状態の側壁２Ａ１で形成された融雪部２Ａと、側壁の上端に張設された天板２Ｂと、天板に開口された投雪口用蓋２Ｃ１を有する投雪口２Ｃと、融雪部２Ａの底面部分に所定厚さで敷設されたグリ石層２Ｄと、グリ石層の上面に張設されたネット２Ｅから構成され、
Ｂ．井戸部３は、透水管３Ａとフィルター部３Ｂから構成され、透水管３Ａは融雪槽部２と地中で直結されていると共に、下端は自然地下水位イより下方位置に達する状態で埋設され、透水管３Ａの上端３Ａ１は融雪槽部２におけるグリ石層２Ｄ、ネット２Ｅを貫通して融雪部２Ａに開口され、下端は底面３Ａ２で閉じられ、フィルター部３Ｂは、透水管３Ａの外周に豆砂利３Ｂ１が所定厚さをもって充填され、
Ｃ．水中ポンプ４は、井戸部３の透水管３Ａにおける下端近傍に配置され、この水中ポンプ４に連結された送水パイプ４Ａの上方部分４Ａ１は、融雪槽部２の側壁２Ａ１に配管され、上屋１０は、融雪槽部２の上面を覆うよう構成された側壁１０Ａと、側壁の一部に設けられた出入口１０Ｂで構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項２または請求項３記載の発明において、井戸部３における透水管３Ａは、透水コンクリート管あるいはスリットが形成された鋼管であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項５記載の発明は、請求項２または請求項３記載の発明において、融雪槽部２に井戸部３における透水管３Ａを複数本連結したことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項６記載の発明は、請求項２または請求項３記載の発明において、融雪槽部２と井戸部３の周囲に融雪槽部２のグリ石層２Ｄのレベルより下方に位置する砂礫層６、砂礫層の上面に積層された砂質シルト７、砂質シルトの上面に積層されたシルト８、シルトの上面に積層された盛土９を形成したことを特徴とするものである。
【００１１】
図５を参照して、作用を説明する。
Ａ．融雪を所望する雪を融雪槽内に投入したのち、水中ポンプを作動させる。
Ｂ．所定深度より水中ポンプで揚水された大量の地下水ハは、送水パイプを通り、融雪槽内部の噴射口より当該融雪槽内に投入された雪に連続散布し融雪する。
Ｃ．融雪に使用された地下水と融雪水ニは、一部グリ石層を通り地中に浸透し、大半は井戸を通り自然地下水位イに向かう。
Ｄ．融合水ロは、融雪に使用された地下水と融雪水ニと地下水ハの混じったものである。
ホは浸透カーブである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例にもとづき図面を参照して説明する。
１は本発明の融雪装置で、融雪槽部２と井戸部３と水中ポンプ４と散水部５と上屋１０から構成されている。
Ａ．融雪槽部２は、地面ＧＬから地中に所定深さをもって埋設された状態の側壁２Ａ１で形成された融雪部２Ａと、側壁の上端に張設された天板２Ｂと、天板に開口された投雪口２Ｃと、融雪部２Ａの底面部分に所定厚さで敷設されたグリ石層２Ｄと、グリ石層の上面に張設されたネット２Ｅから構成されている。
図中、２Ｃ１は投雪口用蓋である。
【００１３】
Ｂ．井戸部３は、透水管３Ａとフィルター部３Ｂから構成されている。
ａ．透水管３Ａは融雪槽部２と地中で直結されていると共に、下端は自然地下水位イより下方位置に達する状態で埋設されている。
透水管３Ａの上端３Ａ１は融雪槽部２におけるグリ石層２Ｄ、ネット２Ｅを貫通して融雪部２Ａに開口され、下端は底面３Ａ２で閉じられている。
なお、透水管３Ａについては、透水係数が設計地質に適する透水コンクリート管が使用されているが、地質条件によってはスリットが形成された鋼管を使用する場合もある。
また、図示のものは融雪槽部２に１本の透水管３Ａを連結したものとなっているが、複数本の透水管３Ａを連結して構成することができる。
ｂ．フィルター部３Ｂは、透水管３Ａの外周に豆砂利３Ｂ１が所定厚さをもって充填されている。
【００１４】
Ｃ．水中ポンプ４は、井戸部３の透水管３Ａにおける下端近傍に配置され、この水中ポンプ４に連結された送水パイプ４Ａの上方部分４Ａ１は、融雪槽部２の側壁２Ａ１に配管されている。
Ｄ．散水部５は、送水パイプ４Ａの上方部分４Ａ１に上下方向をもって取付けられた適数個の散水用ノズル５Ａで構成されている。
Ｅ．６は融雪槽部２のグリ石層２Ｄのレベルより下方に位置する砂礫層、７は砂礫層の上面に積層された砂質シルト、８は砂質シルトの上面に積層されたシルト、９はシルトの上面に積層された盛土である。
Ｆ．上屋１０は、融雪槽部２の上面を覆うよう構成された側壁１０Ａと、側壁の一部に設けられた出入口１０Ｂで構成されている。
上屋及び投雪口用蓋２Ｃ１は、雪投入作業時の第三者安全確保のために設けられている。
また、外気と融雪槽部の温度遮断にも効果があり、配電盤もこの中に設置する。
図中、イは自然地下水位、ロは融合水、ハは地下水、ニは融雪に使用された地下水と融雪水である。
【００１５】
【実施例】
さらに、以下のような条件で実験した結果、極めて良好な結果が得られた。
Ａ．本装置の設計に当たり自然地下水位と揚水深度（水中ポンプ設置位置）が重要な要素になる。
Ｂ．揚水深度の設定は、自然地下水位レベル及びそれより下の地質の透水係数と将来の自然地下水位の低下や安全率を考慮して決められる。
Ｃ．例えば、札幌市中央区北６条西１６丁目に本発明のものを設置すべく地質柱状と自然地下水位を調査すると下記の通りである。
Ｃ１．地質柱状は、ＧＬマイナス４ｍより砂礫層となる。
Ｃ２．自然地下水位はＧＬマイナス８．７ｍである。
Ｄ．砂礫層は透水係数が非常に大きく、井戸部３における透水管３Ａとほぼ同じ透水係数である。
融雪に必要な十分な揚水量を確保することは勿論であるが、揚水した地下水と融雪水がこの井戸部３の上部より浸透還元する。
Ｅ．また、融雪に使用した地下水が水中ポンプの設置深度に達することなく浸透還元が繰り返される計算の基に設計されている。
標準的には、揚水深度は自然地下水位より７ｍ〜９ｍ程度下に設置される。
以上のことと、所望する融雪量（除雪に伴う処理量）を考慮し、本装置を構成した結果が図５に示す通りである。
【００１６】
雪と自然地下水の温度差を利用する。
大差ある温度差ではないので大量の地下水を必要とするため、設置場所の自然地下水位と地質柱状を前提にして目的の処理量に合わせて設計される。
設計手順に沿って説明する。
Ａ．除雪範囲の設定により融雪槽のサイズを決定する。
Ｂ．融雪に必要な揚水量の確保のために、自然地下水位を把握する。
Ｃ．利用した地下水と融雪水を１００％地中に浸透させるために、地質柱状（透水係数）を把握する。
Ｄ．設置場所の諸条件を考慮し施工計画を組む。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は、上述の通り構成されているので次に記載する効果を奏する。
本装置により排雪作業及び雪捨て場の確保の必要がなく、また、除雪時間の短縮になり、有形無形に相乗効果が得られる。
より具体的には下記の通りである。
１．融雪エネルギーは地下水であり、二次的エネルギーである水中ポンプの電力のみで省エネルギー化を実現することができる。
２．無公害装置である。（騒音、振動、大気汚染、土壌汚染、地盤沈下など）
３．装置の耐用年数は半永久的である。
本装置は異常な地下水低下や地震がない限り半永久的に使用可能である。
４．複雑な機械設備がなく操作や維持管理が簡単である。
５．制作日数が短期で、使用部品点数や消耗部品が少ないので経済的である。
６．融雪及び排水を同時に行う（一体の）装置に構成されているので、公共の下水道や雨水用側溝などの排水設備は一切不要である。
７．本装置は、除雪（融雪）を所望する範囲と地質、自然地下水位、設置条件に合わせた経済サイズ設定ができる。
８．融雪エネルギーは、自然の状態の地下水を使用するので省エネを実現でき、また、利用した地下水と融雪水を１００％地中に浸透させるので地盤沈下等の公害も解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】全体の１部を省略した縦断面図である。
【図２】同上の要部拡大図である。
【図３】Ａ−Ａ線拡大断面図である。
【図４】Ｂ−Ｂ線拡大断面図である。
【図５】作用を説明する断面図である。
【符号の説明】
１　融雪装置
２　融雪槽部
３　井戸部
４　水中ポンプ
５　散水部
１０　上屋

Claims

融雪槽と井戸を一体化し地下水をもって融雪し、融雪に利用された地下水と融雪水を地中に浸透させるよう構成されていることを特徴とする融雪装置。
融雪槽部（２）と井戸部（３）と水中ポンプ（４）と散水部（５）から構成され、
融雪槽部（２）は、地面（ＧＬ）から地中に所定深さをもって埋設された状態の側壁（２Ａ１）で形成された融雪部（２Ａ）と、側壁の上端に張設された天板（２Ｂ）と、天板に開口された投雪口用蓋（２Ｃ１）を有する投雪口（２Ｃ）と、融雪部（２Ａ）の底面部分に所定厚さで敷設されたグリ石層（２Ｄ）と、グリ石層の上面に張設されたネット（２Ｅ）から構成され、
井戸部（３）は、透水管（３Ａ）とフィルター部（３Ｂ）から構成され、透水管（３Ａ）は融雪槽部（２）と地中で直結されていると共に、下端は自然地下水位（イ）より下方位置に達する状態で埋設され、透水管（３Ａ）の上端（３Ａ１）は融雪槽部（２）におけるグリ石層（２Ｄ）、ネット（２Ｅ）を貫通して融雪部（２Ａ）に開口され、下端は底面（３Ａ２）で閉じられ、フィルター部（３Ｂ）は、透水管（３Ａ）の外周に豆砂利（３Ｂ１）が所定厚さをもって充填され、水中ポンプ（４）は、井戸部（３）の透水管（３Ａ）における下端近傍に配置され、この水中ポンプ（４）に連結された送水パイプ（４Ａ）の上方部分（４Ａ１）は、融雪槽部（２）の側壁（２Ａ１）に配管され、
散水部（５）は、送水パイプ（４Ａ）の上方部分（４Ａ１）に上下方向をもって取付けられた適数個の散水用ノズル（５Ａ）で構成されていることを特徴とする融雪装置。
融雪槽部（２）と井戸部（３）と水中ポンプ（４）と散水部（５）と上屋（１０）から構成され、
融雪槽部（２）は、地面（ＧＬ）から地中に所定深さをもって埋設された状態の側壁（２Ａ１）で形成された融雪部（２Ａ）と、側壁の上端に張設された天板（２Ｂ）と、天板に開口された投雪口用蓋（２Ｃ１）を有する投雪口（２Ｃ）と、融雪部（２Ａ）の底面部分に所定厚さで敷設されたグリ石層（２Ｄ）と、グリ石層の上面に張設されたネット（２Ｅ）から構成され、
井戸部（３）は、透水管（３Ａ）とフィルター部（３Ｂ）から構成され、透水管（３Ａ）は融雪槽部（２）と地中で直結されていると共に、下端は自然地下水位（イ）より下方位置に達する状態で埋設され、透水管（３Ａ）の上端（３Ａ１）は融雪槽部（２）におけるグリ石層（２Ｄ）、ネット（２Ｅ）を貫通して融雪部（２Ａ）に開口され、下端は底面（３Ａ２）で閉じられ、フィルター部（３Ｂ）は、透水管（３Ａ）の外周に豆砂利（３Ｂ１）が所定厚さをもって充填され、水中ポンプ（４）は、井戸部（３）の透水管（３Ａ）における下端近傍に配置され、この水中ポンプ（４）に連結された送水パイプ（４Ａ）の上方部分（４Ａ１）は、融雪槽部（２）の側壁（２Ａ１）に配管され、上屋（１０）は、融雪槽部（２）の上面を覆うよう構成された側壁（１０Ａ）と、側壁の一部に設けられた出入口（１０Ｂ）で構成されていることを特徴とする融雪装置。
井戸部（３）における透水管（３Ａ）は、透水コンクリート管あるいはスリットが形成された鋼管である請求項２または請求項３記載の融雪装置。
融雪槽部（２）に井戸部（３）における透水管（３Ａ）を複数本連結した請求項２または請求項３記載の融雪装置。
融雪槽部（２）と井戸部（３）の周囲に融雪槽部（２）のグリ石層（２Ｄ）のレベルより下方に位置する砂礫層（６）、砂礫層の上面に積層された砂質シルト（７）、砂質シルトの上面に積層されたシルト（８）、シルトの上面に積層された盛土（９）を形成した請求項２または請求項３記載の融雪装置。