JP2004124636A - 廃熱利用型融雪乾燥システム - Google Patents
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Abstract
【課題】低コストで路面下に融雪乾燥用空気を拡散させる送気路を形成でき、修理作業や修理コスト、およびランニングコストを低減し、路面温度を０℃以上の乾燥状態に保持して積雪を抑制して速やかに融雪するし、夏場には濡れた路面を乾燥させ、雑草の生育を抑制し、二酸化炭素排出量を抑えることができる廃熱利用型融雪乾燥システムを提供する。
【解決手段】冷暖房手段１０を備えた建築物２に冷暖房用空気を巡らせるための通気スペース７を設け、通気スペース７と各部屋とをつなぐ通気孔８を形成し、通気スペース７から融雪乾燥路面体３に至る送気路１６を設け、送気路１６には冷暖房用空気を融雪乾燥用空気として融雪乾燥路面体３に送風する強制送気手段１７を取り付ける。一方、融雪乾燥路面体３は、くびれ部１９ａが形成されたくびれブロック１９を隣接するくびれブロック１９との位置をずらして複数個配置することでブロック間通気路２１が形成される。
【選択図】 図１
【解決手段】冷暖房手段１０を備えた建築物２に冷暖房用空気を巡らせるための通気スペース７を設け、通気スペース７と各部屋とをつなぐ通気孔８を形成し、通気スペース７から融雪乾燥路面体３に至る送気路１６を設け、送気路１６には冷暖房用空気を融雪乾燥用空気として融雪乾燥路面体３に送風する強制送気手段１７を取り付ける。一方、融雪乾燥路面体３は、くびれ部１９ａが形成されたくびれブロック１９を隣接するくびれブロック１９との位置をずらして複数個配置することでブロック間通気路２１が形成される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物で冷暖房として使用された後の廃熱を利用して道路や駐車場等の融雪を行い路面を乾燥させる廃熱利用型融雪乾燥システムに関し、特に、化石燃料を使用しないで自家発電を行う建築物周辺における路面への積雪を防止したり、雨や雪で濡れた路面を乾燥させるのに好適な廃熱利用型融雪乾燥システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、住宅の周辺や道路上に降り積もる雪を融かすために、地面の下に温水パイプや電熱ヒータを敷設するロードヒーティング設備が使用されている。このロードヒーティング設備は、大別すると灯油式と電気式とに分けられる。灯油式のロードヒーティング設備は、融雪路面の下に温水パイプを張り巡らせ、そのパイプ内に灯油ボイラによって暖めた温水や不凍液をポンプで循環させるようになっている。また、電気式のロードヒーティング設備は、融雪路面の下に電流を流したときの電気抵抗により発熱する電熱ヒータを配線して路面を暖めるようになっている。これらのロードヒーティング設備によれば、雪が降り始めると、温水パイプに温水を循環させたり、電熱ヒータに電気を通して発熱させて路面温度を上昇させるため積もった雪を溶かして消失させることができる。
【０００３】
しかしながら、上述した従来のロードヒーティング設備は、温水パイプや伝熱ヒータを埋設する工事のためにイニシャルコストが相当にかかるし、設備を駆動するための灯油代や電気代のランニングコストがかなり高くなり大きな負担になっている。また、燃料の灯油を燃焼する場合や発電所における発電を行う場合には二酸化炭素が発生してしまうので近年世界的な問題となっている地球温暖化を抑制する観点から好ましくない。さらに、大型トラックの重量に耐えかねて断線したり破損してしまうと、一連の温水パイプや電熱ヒータをすべて交換しなければならず、修理作業および修理コストの負担が大きかった。
【０００４】
これに対して特開平１１−１９００１４号公報には、ランニングコストの低減を目的として、太陽光の放射熱を利用することにより屋根や地面の積雪を融かす融雪装置が提案されている（特許文献１参照）。この発明によれば、屋根や地面に放熱パイプを設置するとともに、太陽光の熱を吸収する吸熱パイプを太陽光が当たる位置に配置しておく。さらに、それら放熱パイプまたは吸熱パイプには太陽電池で作動するファンが取り付けられている。そして、天候が晴れると、太陽光によって太陽電池に電力が蓄えられてファンが作動し、吸熱パイプに空気を取り込んで放熱パイプへと送風するようになっており、このとき、前記吸熱パイプ内の空気は太陽光の放射熱によって暖められているため、吸熱パイプへ移動した暖かい空気によって屋根や地面に積もった雪を融解することができるとされる。これによりファンを駆動する電力は太陽電池によるためランニングコストが不要となるとされる。
【０００５】
また、特開２０００−３０４３２８号公報には、寒冷地の高気密住宅において、その住宅からの排気熱によって玄関前を融雪する給排気経路構造が提案されている（特許文献２参照）。この発明は、外気を取り入れて室内を循環させた後に再び外へ排気する換気経路が設けられており、室内を循環させた空気を床下空間の集約器で集約して玄関ドアの地面から水平方向にその空気を吹き出すように構成されている。これにより、暖かい空気を玄関前に積もった雪に直接的に吹き付けるため玄関前の融雪ができて雪を積もらせないという効果があるとされる。また、排気経路を床下空間に集約することで、外気を取り入れる床下が暖められ外気導入による喚起時の熱損失を最小限に抑えることができるとされる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１９００１４号公報
【特許文献２】
特開２０００−３０４３２８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平１１−１９００１４号公報に記載された発明においては、太陽熱を利用して空気を暖めるようになっているため、太陽が照っていない降雪時には機能せず、雪が積もってしまうという問題がある。積もった雪を溶かすには相当なエネルギーが必要であるし、一旦積もってしまうと積雪が空洞化するように溶けるため、最後まで完全に融雪することができない。また、太陽熱を利用することでランニングコストを安くすることができるが、放熱パイプを地面に敷設する構造になっているため、従来から存在するようにどこか一カ所でも損傷すると広い範囲の修理が必要となり、修理作業や修理コストの負担が大きいという問題は解消できていない。
【０００８】
一方、前記特開２０００−３０４３２８号公報に記載の発明においては、玄関前に降り積もる雪に温風を直接吹きかけて溶かす発想であるため、融雪可能な範囲が極めて限定的にならざるを得ない。また、換気経路を設けるために別途排気パイプの張り巡らせるための設置コストがかかってしまう。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、温水パイプや電熱ヒータを使用せずにくびれ部が形成されたくびれブロックを整然配置するだけで、路面下に融雪乾燥用空気を拡散させるための送気路を形成することができるのでイニシャルコストを低減することができるし、もし、くびれブロックが損傷しても損傷したブロックのみを交換すればよいので修理作業や修理コストの負担が小さくて済む。また、建築物の廃熱を利用して融雪するためランニングコストが安くなることはもちろん、常時、路面下に乾燥空気を送風して路面温度を０℃以上の乾燥状態に保持できるため、雪が積もるのを抑制して速やかに融雪することができるし、夏場には雨で濡れた路面を乾燥させ、雑草を生えにくくすることもでき、しかも二酸化炭素を排出しないため地球温暖化防止に寄与することができる廃熱利用型融雪乾燥システムを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る廃熱利用型融雪乾燥システムの特徴は、冷暖房手段を備えた建築物と、この建築物で冷暖房に使用した熱を利用して融雪したり雨で濡れた路面を乾燥させる融雪乾燥路面体とから構成される廃熱利用型融雪乾燥システムであって、前記建築物には、前記冷暖房手段により温度調節された冷暖房用空気を前記建築物内に巡らせるための通気スペースが、床下、壁内および屋根裏に設けられているとともに、前記通気スペースと各部屋とをつなぐ通気孔が形成されており、さらに前記屋根裏の通気スペースから前記融雪乾燥路面体に至る送気路が設けられており、この送気路には、前記冷暖房用空気を集気して融雪乾燥用空気として前記融雪乾燥路面体に送風する強制送気手段が取り付けられており、前記融雪乾燥路面体は、高さ方向の中ほどに細くせばめられたくびれ部が形成されたくびれブロックを複数個整然配置して構成されており、それらのくびれ部間にブロック間通気路が形成されている点にある。
【００１１】
そして、このような構成を採用したことにより、建築物内では、冷暖房手段により温度調節された冷暖房用空気が、建築物の床下、壁内および屋根裏に設けられた通気スペース内を巡って通気孔から各部屋へ拡散するので、各部屋の冷暖房や床暖房、換気が穏やかに行われる。また外壁と内壁間の通気により断熱効果が高められるし、常に空気の流れが生じているのでカビや結露が発生しにくい。さらに、屋根裏へも空気を送気するため屋根の表面が暖められて乾燥されて屋根に降ってくる雪を溶かすという作用を奏する。また、くびれブロックを複数個整然配置するだけで、隣接するくびれブロックのくびれ部間にブロック間通気路が形成されるので、別途、通気路を敷設する必要がなくなり、イニシャルコストが低減されるし、くびれブロックが損傷しても損傷したブロックのみを交換すればよいので修理作業や修理コストの負担が低減される。さらに、強制送気手段が建築物内で冷暖房に使用された冷暖房空気をブロック間通気路に送気することにより路面を常に０℃以上の乾燥状態に保持し、できるだけ雪が積もる前に溶かし、また雨が水溜まりにならないように乾燥させ、しかも乾燥により雑草が生えないという作用を奏する。
【００１２】
また、本発明において、くびれブロックは、ブロック間通気路を流れる融雪乾燥用空気が、その流れをくびれ部によって変えられる経路を形成するように、隣接するくびれブロックとの位置をずらして配置されていることが好ましい。これにより、くびれブロックのくびれ部が、ブロック間通気路に供給された融雪乾燥用空気の流れを変えて、様々な方向へ進ませるのでブロック間通気路の隅々まで融雪乾燥用空気を行き渡らせるという作用を奏する。
【００１３】
さらに、本発明において、融雪乾燥路面体における各くびれブロックの配置構成は、送気路の送気口近傍に、融雪乾燥用空気の流れを分散する形状のくびれ部が形成されたくびれブロックを配置していることが好ましい。これにより、くびれ部が送気口から供給された融雪乾燥用空気の流れを広角方向に分散させ、融雪乾燥用空気を広い領域へ送気するという作用を奏する。
【００１４】
また、本発明において、、融雪乾燥路面体における各くびれブロックの配置構成は、送気路の送気口から排気口に至る中間部分に、融雪乾燥用空気の流れを滞留させる形状のくびれ部が形成されたくびれブロックを配置していることが好ましい。これにより、中間部分にまで移動した融雪乾燥用空気の流れを一旦、滞留させ、ブロック間通気路内にこもる時間を長くして、融雪乾燥用空気の熱を融雪乾燥路面体上に十分伝達させるという作用を奏する。
【００１５】
さらに、本発明において、融雪乾燥路面体における各くびれブロックの配置構成は、排気口近傍に、融雪乾燥用空気の流れを阻害する形状のくびれ部が形成されたくびれブロックを配置していることが好ましい。これにより、排気口近傍にまで移動した融雪乾燥用空気の流れを直ちに排出するのではなく、排気口からの排気量を抑制してできるだけ広く充満させる。したがって、ブロック間通気路内で過剰気味となった融雪乾燥用空気が、くびれブロック間の微細な隙間から排出され、融雪乾燥路面体の融雪乾燥性能を向上させるという作用を奏する。
【００１６】
また、本発明において、融雪乾燥路面体の路面には水をくびれブロック上面へ浸透させる透水層が設けられていることが好ましい。これにより、透水層が融雪乾燥路面体上の雨水や融雪水を下方へと浸透させてくびれブロック上面へと導いて消失させ、路面上に水が滞留しないようにするという作用を奏する。
【００１７】
さらに、本発明において、くびれブロックは、その上面からブロック間通気路の上端までの厚さが５ｃｍ以下に形成されていることが好ましい。これにより、ブロック間通気路を通過する冷暖房用空気の熱気が５ｃｍ以下の厚さのブロック部分を介して路面まで十分に伝達するし、通常の道路に使われるブロック素材であれば車両等の重量を支えられる強度を備えられる。
【００１８】
また、本発明において、ブロック間通気路は、雨水桝に連通する排気口が形成されていることが好ましい。これにより、ブロック間通気路に行き渡った融雪乾燥用空気が雨水桝から排気されると、雨水桝に捨てられた除雪の雪を融かすという作用を奏し、雨水桝を融雪槽としても利用できる。
【００１９】
さらに、本発明において、建築物には、さらに太陽光発電手段が備えられているとともに、その太陽光発電手段によって得られる電力を使って水を電気分解することにより生成される水素および酸素を使用する燃料電池が配置されており、冷暖房手段は、前記燃料電池から得られる電力によって作動するとともに前記燃料電池の廃熱を熱交換に利用する熱交換器を有していることが好ましい。これにより、太陽光発電手段が燃料電池の燃料を生成し、燃料電池が冷暖房手段を動作させる電力と熱交換に利用する熱を生成する作用を奏し、化石燃料に依存せず、二酸化炭素排出量を削減する。
【００２０】
さらに、本発明において、送気路には、冷暖房手段が配置されている空間から冷暖房用空気を融雪乾燥路面体へ直接的に供給するための補助送気路が連通されており、その補助送気路には送気量調整弁が設けられていることが好ましい。これにより、降雪量や降雨量が多い場合には、融雪乾燥用空気を通気スペースへ供給するだけでなく、一部を直接的に融雪乾燥路面体へ送気するという作用を奏する。
【００２１】
また、本発明において、強制送気手段は、少なくとも送気路と補助送気路とが連通する位置より下流側に設けられていることが好ましい。これにより、１つの強制送気手段が、各部屋を巡回して屋根裏の通気スペースに集気された冷暖房用空気を送気路から融雪乾燥路面体へ送気するとともに、冷暖房手段から直接的に補助送気路へ供給される融雪乾燥用空気も融雪乾燥路面体へ送気するという作用を奏する。
【００２２】
また、本発明に係る廃熱利用型融雪乾燥システムの特徴は、冷暖房手段を備えた施設と、この施設で冷暖房に使用した冷暖房用空気を利用して融雪したり雨で濡れた路面を乾燥させる融雪乾燥路面体とから構成される廃熱利用型融雪乾燥システムであって、前記施設には、前記冷暖房用空気を前記融雪乾燥路面体に送気する送気路が設けられており、この送気路には、前記冷暖房用空気を前記融雪乾燥路面体に送風する強制送気手段が取り付けられており、前記融雪乾燥路面体は、高さ方向の中ほどに細くせばめられたくびれ部が形成されたくびれブロックを複数個整然配置して構成されており、それらのくびれ部間にブロック間通気路が形成されている点にある。
【００２３】
そして、このような構成を採用したことにより、くびれブロックを複数個整然配置するだけで、隣接するくびれブロックのくびれ部間にブロック間通気路が形成されるので、別途、通気路を敷設する必要がなくなり、イニシャルコストが低減されるし、くびれブロックが損傷しても損傷したブロックのみを交換すればよいので修理作業や修理コストの負担が低減される。さらに、強制送気手段が施設内で冷暖房に使用された冷暖房用空気をブロック間通気路に送気することにより路面を常に０℃以上の乾燥状態に保持し、できるだけ雪が積もる前に溶かし、また雨が水溜まりにならないように乾燥させ、しかも乾燥により雑草が生えないという作用を奏する。
【００２４】
また、本発明において、くびれブロックは、ブロック間通気路を流れる融雪乾燥用空気が、その流れをくびれ部によって変えられる経路を形成するように、隣接するくびれブロックとの位置をずらして配置されていることが好ましい。これにより、くびれブロックのくびれ部が融雪乾燥用空気の流れを変えて、ブロック間通気路の隅々まで融雪乾燥用空気を行き渡らせるという作用を奏する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る廃熱利用型融雪乾燥システムの実施形態の一例を図面を用いて説明する。
【００２６】
図１は、本発明に係る廃熱利用型融雪乾燥システム１の第１実施形態の概略図である。本第１実施形態の廃熱利用型融雪乾燥システム１は、住宅、マンション、工場、公共施設等の建築物２と、その建築物２の周辺に設けられ、前記建築物２で冷暖房に使用した熱を利用して融雪したり雨で濡れた路面を乾燥させる融雪乾燥路面体３ａとから構成されている。
【００２７】
『建築物２の構成について』
建築物２には、床下、壁内、天井裏等の所定箇所に通気スペースが形成されている。本第１実施形態では、建築物２の外壁４と内壁５との間、床下空間Ｓ１と１階部屋Ｓ２との間、１階部屋Ｓ２と２階部屋Ｓ３との間、２階部屋Ｓ３と屋根裏空間Ｓ４との間、および屋根６と屋根裏空間Ｓ４との間に、それぞれ互いに連通する通気スペース７が形成されている。そして、床下空間Ｓ１、１階部屋Ｓ２、２階部屋Ｓ３、および屋根裏空間Ｓ４のそれぞれには、通気スペース７と連通する通気孔８が形成されている。なお、通気孔８は、１階部屋Ｓ２と２階部屋Ｓ３の床、壁および天井のうち、いずれか２ヶ所に形成していれば空気の流れを形成することができるが、本第１実施形態では、空気の巡回効率を向上させるために、床、壁および天井のすべてに通気孔８を形成している。
【００２８】
床下空間Ｓ１には、建築物２の各部屋に冷暖房用空気を供給するための冷暖房手段１０が設置されている。この冷暖房手段１０は、熱交換器１０ａで空気との熱交換を行って冷暖房用空気を生成するようになっている。また、本第１実施形態における冷暖房手段１０は、水素と酸素を燃料とする燃料電池９により生成される電気で作動するようになっており、さらに電気が生成される際に発生する廃熱を熱交換器１０ａで利用するようになっている。しかも燃料電池９の燃料は、建築物２の屋根６に設けられたソーラパネル等の太陽光発電手段１１によって生成される電気を使って、電気分解槽１２の水を電気分解することにより得られる水素および酸素を利用している。この燃料は、一旦、貯蔵部１２ａに貯蔵されるようになっており、消費量の急激な変動や悪天候に燃料生成の低下が生じても安定供給できるようになっている。もちろん、通常の燃料タンクを併設してもよい。仮に燃料が枯渇した場合には、一般の電力を使用したり、風力発電や太陽光発電の余剰電力を蓄電した蓄電池の電力を使用する。したがって、本第１実施形態では、化石燃料をほとんど使用する必要がなく、二酸化炭素の排出量の低減につながる。
【００２９】
また、冷暖房手段１０の近傍には、屋外空気を吸入する外気吸入部１３が設けられており、床下空間Ｓ１の温度や湿度を調整するようになっている。前記外気吸入部１３は、屋外と床下空間Ｓ１とをつなぐパイプ１３ａに吸気量調整弁１３ｂを備えており、この給気量調整弁１３ｂは、冷暖房手段１０の温湿制御部１０ｂによって外気の吸気量を自動的に調整するようになっている。さらに、床下空間Ｓ１の上面に形成された通気孔８には、冷暖房用空気を通気スペース７へと供給する給気ファン１４が取り付けられている。
【００３０】
一方、建築物２には、屋根裏空間Ｓ４から床下空間Ｓ１を経由し、融雪乾燥路面体３ａに至るパイプ状の送気路１６が設けられている。そして、その送気路１６には、強制送気手段である送風ファン１７が、任意の位置に設けられており、屋根裏空間Ｓ４内に冷暖房用空気を集気し、融雪乾燥用空気として融雪乾燥路面体３ａのブロック間通気路２１へと強制的に送気するようになっている。本第１実施形態では、第１送風ファン１７ａが送気路１６の入口近傍に設けられている。前記送風ファン１７は、各部屋の空気を穏やかに流動させる程度の動力があればよい。
【００３１】
また、送気路１６には、床下空間Ｓ１の融雪乾燥用空気を直接的に融雪乾燥路面体３ａへと供給するための補助送気路１８が連通されている。この補助送気路１８には、送気量調整弁１５が設けられており、降雪量や降雨量が多い場合、融雪乾燥用空気を通気スペース７へ供給するだけでなく、融雪乾燥用空気の一部を直接的に融雪乾燥路面体３ａへ送風できるようになっている。なお、送気量調整弁１５に、降雪量や降雨量を検知する雨雪検知センサー（図示せず）を接続しておき、雪や雨の降り方が激しくなると自動的に送気量調整弁１５を開口するようにしてもよい。
【００３２】
そして、送気路１６および補助送気路１８の双方から融雪乾燥用空気を導けるようにするために、第２送風ファン１７ｂが前記送気路１６と前記補助送気路１８との合流位置より下流側に設けられている。なお、第２送風ファン１７ｂは、建築物２と融雪乾燥路面体３ａとの寒暖空気が合流する地点であるブロック間通気路２１から結露を生じない程度に離間されていることが好ましい。また、送風ファン１７の数は特に限定されるものではなく、建築物２の大きさや構造に応じて増減すればよい。
【００３３】
『融雪乾燥路面体３ａの構成について』
融雪乾燥路面体３ａは、建築物２の周辺の私道や駐車場、歩道、車道等として構成される。図１に示すように、融雪乾燥路面体３ａは、敷き固めた基礎砂利Ｂ１上に基礎コンクリートＢ２が打設され、その基礎コンクリートＢ２上には、図３に示すような、くびれブロック１９Ａが複数個整然配置される。さらに、くびれブロック１９Ａの上には、透水性を有する透水層２０が配置される。なお、透水層２０は、路面上に降った雨や融雪水をくびれブロック１９Ａの上面へと浸透させるものであればよく、本第１実施形態では細粒アスコンを用いている。
【００３４】
くびれブロック１９Ａについて図３から図４を参照しつつ説明する。図３はくびれブロック１９Ａの斜視図を示し、図４はくびれブロック１９Ａを複数個整然配置した融雪乾燥路面体３ａの側面概略図を示し、図５は図４の一点鎖線Ａ−Ａにおける断面図を示す。図３に示すように、くびれブロック１９Ａは、その高さ方向の中ほどに細くせばめられたくびれ部１９ａが形成されている。このため、図４および図５に示すように、くびれブロック１９Ａを整然配置すると、隣接するくびれブロック１９Ａのくびれ部１９ａ間に、断面略円形状のブロック間通気路２１が形成される。
【００３５】
ここで、本第１実施形態では、図５に示すように、くびれブロック１９Ａが、隣接するくびれブロック１９Ａとの位置をずらして配置されている。このため、ブロック間通気路２１は、送気路１６から供給された融雪乾燥用空気の流れをくびれ部１９ａによって変えられる経路を形成する。したがって、融雪乾燥用空気は、前進方向に流れる空気と、くびれ部１９ａによって横方向に流れる空気に分散される。また、送気路１６については、図６に示すように、その送気方向を、融雪乾燥用空気が、送気路１６に最も近いくびれブロック１９Ａのくびれ部１９ａに向かって供給されるように設定してもよい。これにより、送気路１６から供給された融雪乾燥用空気は、直ちにくびれブロック１９Ａのくびれ部１９ａに当たってランダムな方向に分散するため、ブロック間通気路２１内に広く行き渡り、滞留する時間も長くなる。
【００３６】
なお、本第１実施形態では、くびれ部１９ａが形成された部分が強度低下につながるおそれがあるため、通気空間をできるだけ大きく取りつつ、応力集中をできるだけ小さくするように、くびれ部１９ａを曲線的に湾曲させている。このため、ブロック間通気路２１の断面形状は略円形状に形成される。しかしながら、図７に示すように、断面形状が略八角形となるようなくびれ部１９ａ’が形成されたくびれブロック１９Ａ’を用いても良いし、その他の矩形、菱形等に適宜変更して強度を確保するようにしてもよい。
【００３７】
また、図３に示すように、本第１実施形態のくびれブロック１９Ａは、その上面からブロック間通気路２１の上端までの厚さが約５ｃｍに形成されている。これは、融雪乾燥路面体３ａの強度と融雪乾燥性能を左右する熱伝達効率とを比較考量して定められるものであり、コンクリート素材であれば５ｃｍ以下に形成するのが好ましい。厚さが厚いほど強度は強くなるが、５ｃｍを超えると路面を暖めて乾燥させる効果が低下するおそれがある。また、くびれブロック１９Ａの材質は、ある程度の透水性を有する材料を用いるのが好ましい。これにより、透水層２０を浸透した水分がさらにくびれブロック１９Ａを浸透するので、融雪乾燥路面体３ａの水はけがより一層向上する。
【００３８】
さらに、くびれブロック１９Ａは、その上部周縁部に、図示しないゴム等の弾性部材を取り付けるようにしてもよい。このこの弾性部材は、隣接するくびれブロック１９Ａ間の接触面が車両の移動などにより擦れ合って摩耗するのを防止するものである。また、各くびれブロック１９Ａ間に適当な隙間を形成して路面上に融雪乾燥用空気を直接的に供給することもできる。なお、弾性部材は、予めくびれブロック１９Ａに取り付けてもよいし、融雪乾燥路面体３ａを構築する際に、各くびれブロック１９Ａ間に挿入するようにしてもよい。
【００３９】
また、図１、図４および図５に示すように、本第１実施形態におけるブロック間通気路２１の排気口２２ａは、雨水桝２２に連通するように設けられており、ブロック間通気路２１に拡散された融雪乾燥用空気が最終的に雨水桝２２から排気されるようになっている。
【００４０】
つぎに、本第１実施形態の廃熱利用型融雪乾燥システム１の作用について説明する。
【００４１】
本第１実施形態の廃熱利用型融雪乾燥システム１では、燃料電池を中心とする自立型発電を採用してるため、通常、冷暖房手段１０を常時作動させて空調しているとともに、融雪乾燥路面体３ａに融雪乾燥用空気を送風している。建築物２内では、１階部屋Ｓ２や２階部屋Ｓ３の冷房あるいは暖房を行う場合、冷暖房手段１０の熱交換器１０ａにより床下空間Ｓ１の空気を熱交換し、冷暖房用空気を床下空間Ｓ１に供給する。そして、給気ファン１４が床下空間Ｓ１から冷暖房用空気を１階部屋Ｓ１の床下の通気スペースへ送気する。この床下に供給された冷暖房用空気は、冬期には床暖房として機能し、夏期には湿気を除去する作用を奏する。
【００４２】
つづいて、冷暖房用空気は、通気孔８から１階部屋Ｓ２に供給されて冷暖房として利用されるとともに、１階の壁内に供給されて断熱材の効果も発揮する。その後、１階部屋Ｓ２の天井の通気孔８から２階床下の通気スペース７へと供給されて２階部屋Ｓ３の冷暖房として利用されるとともに、２階の壁の断熱材効果を発揮する。２階部屋Ｓ３を冷暖房した空気は、２階部屋Ｓ３の天井の通気孔７や壁内の通気スペース７から屋根裏の通気スペース７へと供給される。屋根裏では、冷暖房用空気が屋根を暖めて乾燥させるため屋根に降る雪を溶かすことができる。そして、屋根裏空間Ｓ４では、送気路１６の入口に設けられた第１送気ファン１７ａが、冷暖房用空気を集気してパイプ状の送気路１６に導き、下方へと送気する。さらに、第２送気ファン１７ｂが冷暖房用空気を吸入し、融雪乾燥路面体３ａへと導いてブロック間通気路２１へ供給する。
【００４３】
ブロック間通気路２１では、送気路１６から冷暖房用空気が融雪乾燥用空気として供給される。供給された融雪乾燥用空気は、くびれ部１９ａによって分散され、流れの方向を変えながらブロック間通気路２１内で広く拡散される。融雪乾燥用空気は、少なくとも０℃に保持されている。これは、建築物２内が一般に２０℃以上に設定されているし、燃料電池９から生成される廃熱は６０〜９０℃程度であって補助送気路１８から送風される空気は充分に高温になることから、仮に北海道の厳冬期であっても外気温が−２０℃程度であることを考慮すると、融雪乾燥用空気はブロック間通気路２１内を０℃以上で供給される。
【００４４】
そして、融雪乾燥用空気は０℃以上の暖かく乾燥した空気の熱をくびれブロック１９Ａを介して路面へ伝え、路面を乾かす。これにより融雪乾燥路面体３ａの路面が暖められて乾燥し、雪が降ってきたときには直ちに融雪するようになる。さらに、そのときの融雪水は路面上の透水層２０を浸透し、くびれブロック１９Ａの上面へと導かれて蒸発する。このようにして常に路面を乾燥させる作用が働き、雪ができる限り積もらないようにする。もし、夏期に雨が降ってきた場合、雨水を透水層２０から浸透させて乾燥させることにより、できるだけ水溜まりにならないようにする。このため、路面に雑草を生えさせないという作用・効果も奏する。
【００４５】
また、くびれブロック１９Ａの上部周縁部に取り付けたゴム等の弾性部材によって、大型トラックや車両の振動を緩衝し、くびれブロック１９Ａ間に生じる衝撃や摩擦を緩和する。しかも、前記弾性部材を適当な間隔で形成すると、くびれブロック１９Ａ間に適当な小さい隙間を生じさせることになり、ブロック間通気路２１内に滞留する融雪乾燥用空気を直接的に路上へと導いて、融雪乾燥効果を向上させることになる。
【００４６】
一方、雪や雨が激しく降る場合、手動あるいは雨雪検知センサーの検知によって補助送気路１８の送気量調整弁１５を開くようにし、床下空間Ｓ１の冷暖房用空気を直接的にブロック間通気路２１へ供給する。これにより、各部屋の冷暖房に利用されていない、暖かく乾燥された空気をより多く積極的に融雪乾燥に使用することができる。
【００４７】
ブロック間通気路２１で拡散された融雪乾燥用空気は、雨水桝２２に連通した排気口２２ａへと移動し、そこから外部へ排気される。このとき雨水桝２２に除雪の雪が捨てられている場合、その雪を溶かして融雪槽の役割をも果たせる。
【００４８】
一方、建築物２の温度の寒暖を調整する場合、温湿制御部１０ｂが設定温度および湿度に従って吸気量調整弁１３ｂを開放したり閉鎖したりして、屋外空気を床下空間Ｓ１に取り入れることで温度および湿度を調整する。
【００４９】
また、冷暖房用空気および融雪乾燥用空気は、いずれも冷暖房手段１０によって生成されるが、この冷暖房手段１０を作動させる電力は燃料電池９により賄われており、熱交換器１０ａに必要な熱は、各部屋を巡回した後の廃熱や前記燃料電池９の電力生成時に発生する熱を利用している。このため、冷暖房の燃料に化石燃料を使用する必要がなく、二酸化炭素の削減に寄与する。さらに、燃料電池９の燃料は、水素と酸素であるが、それらは太陽光発電手段１１によって発電された電力を使用して電気分解槽１２で水を電気分解することによって生成する。もちろん太陽光発電手段１１によって電力を生成する場合、熱も生成されるため、これを冷暖房に利用することもできる。また、電気分解槽１２で発生した水素および酸素を一旦貯蔵部１２ａに貯蔵して晴天日に燃料を十分に貯蔵しておくことができる。
【００５０】
したがって、本第１実施形態によれば、冷暖房手段１０により温度調節された冷暖房用空気が、建築物２の床下、壁内および屋根裏に設けられた通気スペース７内を巡って通気孔８から各部屋へ拡散するので、各部屋の冷暖房や床暖房、換気を穏やかに行うことができる。また、外壁４と内壁５間の通気により断熱効果が高められるので、冷暖房コストを低減できるし、常に空気の流れが生じているのでカビや結露の発生を抑制することができる。さらに、屋根裏へ送られた空気が屋根６の表面を暖め、かつ、乾燥させるため、屋根６に降ってくる雪を溶かし、雪降ろし作業を軽減することができる。
【００５１】
また、融雪乾燥路面体３ａでは、くびれブロック１９Ａを複数個整然配置するだけで、くびれ部１９ａ間にブロック間通気路２１が形成されるので、別途、熱媒体を流通させるためのパイプ等を敷設する必要がなくなり、イニシャルコストを低減することができる。また、くびれブロック１９Ａが損傷しても損傷したくびれブロック１９Ａのみを交換すればよいので修理作業や修理コストの負担を低減することができる。
【００５２】
さらに、建築物２内で使用された冷暖房空気をブロック間通気路２１に送気し、路面を０℃以上の乾燥状態に保持することにより、降ってくる雪を直ちに溶かして雪が積もらないようにし、除雪作業等を軽減することができるし、雨水等も路面に溜まらないようにすることができるし、しかも乾燥により雑草の生育を妨げることができる。
【００５３】
また、くびれブロック１９Ａは、隣接するくびれブロック１９Ａとの位置をずらして配置されているので、ブロック間通気路２１は、送気路１６から供給された融雪乾燥用空気の流れをくびれ部１９ａによって変えられる経路を形成する。これにより、融雪乾燥用空気の流れが様々な方向へ分散し、ブロック間通気路２１内の隅々まで行き渡るので、融雪乾燥路面体３ａを広い範囲で融雪・乾燥させることができる。
【００５４】
さらに、送気路１６は、融雪乾燥用空気が、送気路１６に最も近いくびれブロック１９Ａのくびれ部１９ａに向かって供給されるように、その送気方向が設定されている。このため、送気路１６から供給された融雪乾燥用空気は、最初からくびれ部１９ａによって多様な方向に分散されるため、ブロック間通気路２１の経路がどのような経路に形成されていても、融雪乾燥用空気が拡散し、路面の雪の融け残りや雨の消え残りが生じないようにすることができる。
【００５５】
また、融雪乾燥路面体３ａ上に設けられた透水層２０は、融雪乾燥路面体３ａ上の雨水や融雪水を下方へすばやく浸透させて、くびれブロック１９Ａ上面へと導いて消失させ、路面上に水が滞留しないようにするので、路面上に水溜まりが発生してしまう頻度をより一層低減し、スリップによる転倒事故を防止することができる。
【００５６】
さらに、くびれブロック１９Ａの上面からブロック間通気路２１の上端までの厚さが５ｃｍ以下に形成されているくびれブロック１９Ａにより、通常の道路に使われるブロック素材であれば車両等の重量を支えられる強度を備えていながら、ブロック間通気路２１を通過する冷暖房用空気の熱気が路面まで十分に伝達するので、路面の融雪や乾燥を効果的に行うことができる。
【００５７】
また、ブロック間通気路２１は、雨水桝２２に連通されているので、融雪乾燥用空気が雨水桝２２から排気され、雨水桝２２に捨てられた除雪の雪を溶かすこともできる。
【００５８】
さらに、熱交換器１０を燃料電池９から得られる電力によって作動させているとともに、前記燃料電池９の廃熱を熱交換に利用し、前記燃料電池９の燃料として、太陽光発電手段１１によって得られる電力を使って水を電気分解することにより生成される水素および酸素を使用しているので、化石燃料に依存せず、二酸化炭素排出量を削減することができる。
【００５９】
また、送気路１６には、補助送気路１８が連通されており、降雪量や降雨量が多い場合には、冷暖房用空気の一部を各部屋に巡回させずに直接的に融雪乾燥路面体３ａへ送気することができるので、融雪乾燥路面体３ａの融雪能力または乾燥能力を増大させることができる。
【００６０】
つぎに、本発明に係る廃熱利用型融雪乾燥システムの第２実施形態について、図８から図１１を参照しつつ説明する。なお、本第２実施形態の構成のうち、第１実施形態と同一または相当する構成については同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【００６１】
本第２実施形態の特徴は、融雪乾燥路面体３ｂを構成するくびれブロック１９の形状および配置構成の点にある。すなわち、本第２実施形態における融雪乾燥路面体３ｂの各くびれブロック１９の配置構成は、送気路１６の送気口１６ａ近傍に、融雪乾燥用空気の流れを分散する形状のくびれ部１９ｂが形成されたくびれブロック１９Ｂを配置し、送気路１６の送気口１６ａから排気口２２ａに至る中間部分に、融雪乾燥用空気の流れを滞留させる形状のくびれ部１９ｃが形成されたくびれブロック１９Ｃを配置し、排気口２２ａ近傍に、融雪乾燥用空気の流れを阻害する形状のくびれ部１９ｄが形成されたくびれブロック１９Ｄを配置していることを特徴としている。
【００６２】
前述したくびれブロック１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄのうち、送気口１６ａ近傍に配置されるくびれブロック１９Ｂは、供給された融雪乾燥用空気の流れを広角な方向に分散させる形状が好ましい。例えば、図８に示すように、水平断面の形状が、菱形に形成されたものが挙げられる。このように、送気口１６ａに近い位置のくびれブロック１９Ｂは、融雪乾燥用空気を広角状に導くようなくびれ部１９ｂを備えていることが好ましい。これにより、空気の流れを広角方向に分散させて、融雪乾燥用空気を広い領域へ送気する。
【００６３】
また、送気口１６ａから排気口２２ａに至る中間部分に配置されるくびれブロック１９Ｃは、移動してきた融雪乾燥用空気の流れをまっすぐ排気口２２ａに向かわせずに、中間部分で籠もらせたり、横方向に流れを変えさせるような形状が好ましい。例えば、図９に示すように、くびれ部１９ｃの水平断面の形状が、略円形に形成されたものが挙げられる。これにより、融雪乾燥用空気が円柱状のくびれ部１９ｃの円周面に沿って滞留したり、渦状の気流となってブロック間通気路２１内に滞留しやすい。
【００６４】
また、排気口２２ａ近傍に配置されたくびれブロック１９Ｄは、融雪乾燥用空気が排気口２２ａにまっすぐ向かう流れを邪魔して、斜め方向や横方向、あるいは後退方向に流れを変える形状が好ましい。例えば、図１０に示すように、くびれ部１９ｄの水平断面の形状が略矩形状のものが挙げられる。これにより、融雪乾燥用空気の流れを横方向や逆方向に戻し、滞留させる。
【００６５】
前述した各くびれブロック１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃは、例えば、図１１に示すように、それらの特徴を発揮できる位置に適宜配置される。もちろん、図１１の配置構成に限定されるものではない。
【００６６】
つぎに、上記くびれブロック１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃを備えた本第２実施形態の作用について説明する。本第２実施形態では、建築物２の送気路１６から供給された融雪乾燥用空気は、送気口１６ａの近傍に配置された水平断面菱形状のくびれブロック１９Ｂに当たり、その流れが広角状に分散される。分散された融雪乾燥用空気は、水平断面円形状のくびれブロック１９Ｃに当たって滞留したり、他の水平断面菱形状のくびれブロック１９Ｂに当たってさらに広角状に分散され、次第に遠方へと拡散される。
【００６７】
つづいて、中間部分にまで移動した融雪乾燥用空気は、水平断面円形状のくびれブロック１９Ｃが多く配置されたブロック間通気路２１において、円を描くように流れて滞留する。滞留している融雪乾燥用空気からは、くびれブロック１９Ｃを介して路面上に熱が伝わり、乾燥させる。また、くびれブロック１９Ｃ間の隙間から徐々に０℃以上の乾燥空気が漏れて直接的に路面を乾燥させる。
【００６８】
つづいて、排気口２２ａ近傍へと移動された融雪乾燥用空気は、水平断面菱形状のくびれブロック１９Ｂによって、その流れが排気口２２ａへ向かう方向からずらせれたり、さらに、水平断面矩形状のくびれブロック１９Ｄに当たって、横方向や逆方向へ流れが変えられる。これにより、融雪乾燥用空気が、ブロック間通気路２１内により長く滞留する。
【００６９】
したがって、本第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、融雪乾燥用空気が、くびれブロック１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄによって広角状に分散されたり、円を描くように流れて滞留されたり、逆方向や横方向に流れを変えられて、より広い範囲で、かつ、長い時間にわたって、ブロック間通気路２１内に滞留するため、より多くの熱が路面に伝わり、広い範囲における路面の融雪および乾燥を効果的に行うことができる。
【００７０】
なお、本発明に係る廃熱利用型融雪乾燥システム１は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。
【００７１】
例えば、各実施形態では、建築物２を冷暖房した冷暖房用空気を廃熱として利用しているが、既存のボイラー室や厨房等の暖気が積極的に生じる部屋に、別途、送気路１６を連通させて融雪乾燥路面体３に送気するようにしてもよい。また、建築物２としては、一般住宅等に限らず、地下鉄や地下街等の公共施設、工場やサウナ店等の店舗施設も考えられる。
【００７２】
また、各実施形態では屋根裏空間Ｓ４に集気させた空気を融雪乾燥路面体３に送気させるように送気路１６が設けられているが、これに限らず、１階部屋Ｓ２や２階部屋Ｓ３に集気させるようにし、そこから送気路１６を用いて融雪乾燥路面体３に排出するようにしてもよい。
【００７３】
さらに、各実施形態では、強制送気手段１７として、第１送風ファン１７ａおよび第２送風ファン１７ｂを設けているが、これに限らず、第２送風ファン１７ｂのみを送気路１６と補助送気路１８との合流地点より下流側に設けるようにし、送気路１６および補助送気路１８からの空気を融雪乾燥路面体３へ送気するようにしてもよい。
【００７４】
また、各実施形態におけるくびれブロック１９の配置構造は、隣接するくびれブロック１９の位置をずらして配置し、できるだけ融雪乾燥用空気が滞留するようにしているが、これに限らず、融雪乾燥用空気が流れやすいが、図１２に示すように、くびれブロック１９を碁盤目状に配置することもできる。
【００７５】
また、図１２に示すように、融雪乾燥路面体３に連接される送気路１６の設置方向は、供給する融雪乾燥用空気が多様な方向へ分散されやすいように適当な角度をなして配置することが好ましい。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、温水パイプや電熱ヒータを使用せずに、くびれ部が形成されたくびれブロックを整然配置するだけで、路面下に融雪乾燥用空気を拡散させるための送気路を形成することができるので、イニシャルコストを低減することができるし、もし、くびれブロックが損傷しても損傷したブロックのみを交換すればよいので修理作業や修理コストの負担が小さくて済む。また、建築物の廃熱を利用して融雪するためランニングコストが安くなることはもちろん、常時、路面下に乾燥空気を送風して路面温度を０℃以上の乾燥状態に保持できるため、雪を速やかに溶かして雪が積もるのを抑制することができるし、夏場には雨で濡れた路面を乾燥させ、雑草を生えにくくすることもでき、しかも二酸化炭素を排出しないため地球温暖化防止に寄与することができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃熱利用型融雪乾燥システムの第１実施形態の概略図である。
【図２】本第１実施形態における冷暖房手段に関するブロック図である。
【図３】本第１実施形態におけるくびれブロックを示す斜視図である。
【図４】本第１実施形態における融雪乾燥路面体を示す概略側面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線についての断面図である。
【図６】本第１実施形態におけるブロック間通気路に通じる送気路の他の実施例を示す上面から見た断面図である。
【図７】本第１実施形態におけるくびれブロックの他の実施例を示す斜視図である。
【図８】本発明に係る廃熱利用型融雪乾燥システムの第２実施形態において、主として送気口近傍に配置されるくびれブロックを示す斜視図である。
【図９】本第２実施形態において、主として中間部に配置されるくびれブロックを示す斜視図である。
【図１０】本第２実施形態において、主として排気口近傍に配置されるくびれブロックを示す斜視図である。
【図１１】本第２実施形態における融雪乾燥路面体を示す上方から見た断面図である。
【図１２】本実施形態における融雪乾燥路面体の他の一例を示す上方から見た断面図である。
【符号の説明】
１ 廃熱利用型融雪乾燥システム
２ 建築物
３ 融雪乾燥路面体
３ａ 融雪乾燥路面体（第１実施形態）
３ｂ 融雪乾燥路面体（第２実施形態）
４ 外壁
５ 内壁
６ 屋根
７ 通気スペース
８ 通気孔
９ 燃料電池
１０ 冷暖房手段
１０ａ 熱交換器
１０ｂ 温湿制御部
１１ 太陽光発電手段
１２ 電気分解槽
１２ａ 貯蔵部
１３ 外気吸入部
１３ａ パイプ
１３ｂ 吸気量調整弁
１４ 給気ファン
１５ 送気量調整弁
１６ 送気路
１６ａ 送気口
１７ 強制送気手段
１７ａ 第１送風ファン
１７ｂ 第２送風ファン
１８ 補助送気路
１９ くびれブロック
１９Ａ，１９Ａ´，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄ くびれブロック
１９ａ，１９ａ´，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ くびれ部
２０ 透水層
２１ ブロック間通気路
２２ 雨水桝
２２ａ 排気口
Ｂ１ 基礎砂利
Ｂ２ 基礎コンクリート
Ｓ１ 床下空間
Ｓ２ １階部屋
Ｓ３ ２階部屋
Ｓ４ 屋根裏空間
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物で冷暖房として使用された後の廃熱を利用して道路や駐車場等の融雪を行い路面を乾燥させる廃熱利用型融雪乾燥システムに関し、特に、化石燃料を使用しないで自家発電を行う建築物周辺における路面への積雪を防止したり、雨や雪で濡れた路面を乾燥させるのに好適な廃熱利用型融雪乾燥システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、住宅の周辺や道路上に降り積もる雪を融かすために、地面の下に温水パイプや電熱ヒータを敷設するロードヒーティング設備が使用されている。このロードヒーティング設備は、大別すると灯油式と電気式とに分けられる。灯油式のロードヒーティング設備は、融雪路面の下に温水パイプを張り巡らせ、そのパイプ内に灯油ボイラによって暖めた温水や不凍液をポンプで循環させるようになっている。また、電気式のロードヒーティング設備は、融雪路面の下に電流を流したときの電気抵抗により発熱する電熱ヒータを配線して路面を暖めるようになっている。これらのロードヒーティング設備によれば、雪が降り始めると、温水パイプに温水を循環させたり、電熱ヒータに電気を通して発熱させて路面温度を上昇させるため積もった雪を溶かして消失させることができる。
【０００３】
しかしながら、上述した従来のロードヒーティング設備は、温水パイプや伝熱ヒータを埋設する工事のためにイニシャルコストが相当にかかるし、設備を駆動するための灯油代や電気代のランニングコストがかなり高くなり大きな負担になっている。また、燃料の灯油を燃焼する場合や発電所における発電を行う場合には二酸化炭素が発生してしまうので近年世界的な問題となっている地球温暖化を抑制する観点から好ましくない。さらに、大型トラックの重量に耐えかねて断線したり破損してしまうと、一連の温水パイプや電熱ヒータをすべて交換しなければならず、修理作業および修理コストの負担が大きかった。
【０００４】
これに対して特開平１１−１９００１４号公報には、ランニングコストの低減を目的として、太陽光の放射熱を利用することにより屋根や地面の積雪を融かす融雪装置が提案されている（特許文献１参照）。この発明によれば、屋根や地面に放熱パイプを設置するとともに、太陽光の熱を吸収する吸熱パイプを太陽光が当たる位置に配置しておく。さらに、それら放熱パイプまたは吸熱パイプには太陽電池で作動するファンが取り付けられている。そして、天候が晴れると、太陽光によって太陽電池に電力が蓄えられてファンが作動し、吸熱パイプに空気を取り込んで放熱パイプへと送風するようになっており、このとき、前記吸熱パイプ内の空気は太陽光の放射熱によって暖められているため、吸熱パイプへ移動した暖かい空気によって屋根や地面に積もった雪を融解することができるとされる。これによりファンを駆動する電力は太陽電池によるためランニングコストが不要となるとされる。
【０００５】
また、特開２０００−３０４３２８号公報には、寒冷地の高気密住宅において、その住宅からの排気熱によって玄関前を融雪する給排気経路構造が提案されている（特許文献２参照）。この発明は、外気を取り入れて室内を循環させた後に再び外へ排気する換気経路が設けられており、室内を循環させた空気を床下空間の集約器で集約して玄関ドアの地面から水平方向にその空気を吹き出すように構成されている。これにより、暖かい空気を玄関前に積もった雪に直接的に吹き付けるため玄関前の融雪ができて雪を積もらせないという効果があるとされる。また、排気経路を床下空間に集約することで、外気を取り入れる床下が暖められ外気導入による喚起時の熱損失を最小限に抑えることができるとされる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１９００１４号公報
【特許文献２】
特開２０００−３０４３２８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平１１−１９００１４号公報に記載された発明においては、太陽熱を利用して空気を暖めるようになっているため、太陽が照っていない降雪時には機能せず、雪が積もってしまうという問題がある。積もった雪を溶かすには相当なエネルギーが必要であるし、一旦積もってしまうと積雪が空洞化するように溶けるため、最後まで完全に融雪することができない。また、太陽熱を利用することでランニングコストを安くすることができるが、放熱パイプを地面に敷設する構造になっているため、従来から存在するようにどこか一カ所でも損傷すると広い範囲の修理が必要となり、修理作業や修理コストの負担が大きいという問題は解消できていない。
【０００８】
一方、前記特開２０００−３０４３２８号公報に記載の発明においては、玄関前に降り積もる雪に温風を直接吹きかけて溶かす発想であるため、融雪可能な範囲が極めて限定的にならざるを得ない。また、換気経路を設けるために別途排気パイプの張り巡らせるための設置コストがかかってしまう。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、温水パイプや電熱ヒータを使用せずにくびれ部が形成されたくびれブロックを整然配置するだけで、路面下に融雪乾燥用空気を拡散させるための送気路を形成することができるのでイニシャルコストを低減することができるし、もし、くびれブロックが損傷しても損傷したブロックのみを交換すればよいので修理作業や修理コストの負担が小さくて済む。また、建築物の廃熱を利用して融雪するためランニングコストが安くなることはもちろん、常時、路面下に乾燥空気を送風して路面温度を０℃以上の乾燥状態に保持できるため、雪が積もるのを抑制して速やかに融雪することができるし、夏場には雨で濡れた路面を乾燥させ、雑草を生えにくくすることもでき、しかも二酸化炭素を排出しないため地球温暖化防止に寄与することができる廃熱利用型融雪乾燥システムを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る廃熱利用型融雪乾燥システムの特徴は、冷暖房手段を備えた建築物と、この建築物で冷暖房に使用した熱を利用して融雪したり雨で濡れた路面を乾燥させる融雪乾燥路面体とから構成される廃熱利用型融雪乾燥システムであって、前記建築物には、前記冷暖房手段により温度調節された冷暖房用空気を前記建築物内に巡らせるための通気スペースが、床下、壁内および屋根裏に設けられているとともに、前記通気スペースと各部屋とをつなぐ通気孔が形成されており、さらに前記屋根裏の通気スペースから前記融雪乾燥路面体に至る送気路が設けられており、この送気路には、前記冷暖房用空気を集気して融雪乾燥用空気として前記融雪乾燥路面体に送風する強制送気手段が取り付けられており、前記融雪乾燥路面体は、高さ方向の中ほどに細くせばめられたくびれ部が形成されたくびれブロックを複数個整然配置して構成されており、それらのくびれ部間にブロック間通気路が形成されている点にある。
【００１１】
そして、このような構成を採用したことにより、建築物内では、冷暖房手段により温度調節された冷暖房用空気が、建築物の床下、壁内および屋根裏に設けられた通気スペース内を巡って通気孔から各部屋へ拡散するので、各部屋の冷暖房や床暖房、換気が穏やかに行われる。また外壁と内壁間の通気により断熱効果が高められるし、常に空気の流れが生じているのでカビや結露が発生しにくい。さらに、屋根裏へも空気を送気するため屋根の表面が暖められて乾燥されて屋根に降ってくる雪を溶かすという作用を奏する。また、くびれブロックを複数個整然配置するだけで、隣接するくびれブロックのくびれ部間にブロック間通気路が形成されるので、別途、通気路を敷設する必要がなくなり、イニシャルコストが低減されるし、くびれブロックが損傷しても損傷したブロックのみを交換すればよいので修理作業や修理コストの負担が低減される。さらに、強制送気手段が建築物内で冷暖房に使用された冷暖房空気をブロック間通気路に送気することにより路面を常に０℃以上の乾燥状態に保持し、できるだけ雪が積もる前に溶かし、また雨が水溜まりにならないように乾燥させ、しかも乾燥により雑草が生えないという作用を奏する。
【００１２】
また、本発明において、くびれブロックは、ブロック間通気路を流れる融雪乾燥用空気が、その流れをくびれ部によって変えられる経路を形成するように、隣接するくびれブロックとの位置をずらして配置されていることが好ましい。これにより、くびれブロックのくびれ部が、ブロック間通気路に供給された融雪乾燥用空気の流れを変えて、様々な方向へ進ませるのでブロック間通気路の隅々まで融雪乾燥用空気を行き渡らせるという作用を奏する。
【００１３】
さらに、本発明において、融雪乾燥路面体における各くびれブロックの配置構成は、送気路の送気口近傍に、融雪乾燥用空気の流れを分散する形状のくびれ部が形成されたくびれブロックを配置していることが好ましい。これにより、くびれ部が送気口から供給された融雪乾燥用空気の流れを広角方向に分散させ、融雪乾燥用空気を広い領域へ送気するという作用を奏する。
【００１４】
また、本発明において、、融雪乾燥路面体における各くびれブロックの配置構成は、送気路の送気口から排気口に至る中間部分に、融雪乾燥用空気の流れを滞留させる形状のくびれ部が形成されたくびれブロックを配置していることが好ましい。これにより、中間部分にまで移動した融雪乾燥用空気の流れを一旦、滞留させ、ブロック間通気路内にこもる時間を長くして、融雪乾燥用空気の熱を融雪乾燥路面体上に十分伝達させるという作用を奏する。
【００１５】
さらに、本発明において、融雪乾燥路面体における各くびれブロックの配置構成は、排気口近傍に、融雪乾燥用空気の流れを阻害する形状のくびれ部が形成されたくびれブロックを配置していることが好ましい。これにより、排気口近傍にまで移動した融雪乾燥用空気の流れを直ちに排出するのではなく、排気口からの排気量を抑制してできるだけ広く充満させる。したがって、ブロック間通気路内で過剰気味となった融雪乾燥用空気が、くびれブロック間の微細な隙間から排出され、融雪乾燥路面体の融雪乾燥性能を向上させるという作用を奏する。
【００１６】
また、本発明において、融雪乾燥路面体の路面には水をくびれブロック上面へ浸透させる透水層が設けられていることが好ましい。これにより、透水層が融雪乾燥路面体上の雨水や融雪水を下方へと浸透させてくびれブロック上面へと導いて消失させ、路面上に水が滞留しないようにするという作用を奏する。
【００１７】
さらに、本発明において、くびれブロックは、その上面からブロック間通気路の上端までの厚さが５ｃｍ以下に形成されていることが好ましい。これにより、ブロック間通気路を通過する冷暖房用空気の熱気が５ｃｍ以下の厚さのブロック部分を介して路面まで十分に伝達するし、通常の道路に使われるブロック素材であれば車両等の重量を支えられる強度を備えられる。
【００１８】
また、本発明において、ブロック間通気路は、雨水桝に連通する排気口が形成されていることが好ましい。これにより、ブロック間通気路に行き渡った融雪乾燥用空気が雨水桝から排気されると、雨水桝に捨てられた除雪の雪を融かすという作用を奏し、雨水桝を融雪槽としても利用できる。
【００１９】
さらに、本発明において、建築物には、さらに太陽光発電手段が備えられているとともに、その太陽光発電手段によって得られる電力を使って水を電気分解することにより生成される水素および酸素を使用する燃料電池が配置されており、冷暖房手段は、前記燃料電池から得られる電力によって作動するとともに前記燃料電池の廃熱を熱交換に利用する熱交換器を有していることが好ましい。これにより、太陽光発電手段が燃料電池の燃料を生成し、燃料電池が冷暖房手段を動作させる電力と熱交換に利用する熱を生成する作用を奏し、化石燃料に依存せず、二酸化炭素排出量を削減する。
【００２０】
さらに、本発明において、送気路には、冷暖房手段が配置されている空間から冷暖房用空気を融雪乾燥路面体へ直接的に供給するための補助送気路が連通されており、その補助送気路には送気量調整弁が設けられていることが好ましい。これにより、降雪量や降雨量が多い場合には、融雪乾燥用空気を通気スペースへ供給するだけでなく、一部を直接的に融雪乾燥路面体へ送気するという作用を奏する。
【００２１】
また、本発明において、強制送気手段は、少なくとも送気路と補助送気路とが連通する位置より下流側に設けられていることが好ましい。これにより、１つの強制送気手段が、各部屋を巡回して屋根裏の通気スペースに集気された冷暖房用空気を送気路から融雪乾燥路面体へ送気するとともに、冷暖房手段から直接的に補助送気路へ供給される融雪乾燥用空気も融雪乾燥路面体へ送気するという作用を奏する。
【００２２】
また、本発明に係る廃熱利用型融雪乾燥システムの特徴は、冷暖房手段を備えた施設と、この施設で冷暖房に使用した冷暖房用空気を利用して融雪したり雨で濡れた路面を乾燥させる融雪乾燥路面体とから構成される廃熱利用型融雪乾燥システムであって、前記施設には、前記冷暖房用空気を前記融雪乾燥路面体に送気する送気路が設けられており、この送気路には、前記冷暖房用空気を前記融雪乾燥路面体に送風する強制送気手段が取り付けられており、前記融雪乾燥路面体は、高さ方向の中ほどに細くせばめられたくびれ部が形成されたくびれブロックを複数個整然配置して構成されており、それらのくびれ部間にブロック間通気路が形成されている点にある。
【００２３】
そして、このような構成を採用したことにより、くびれブロックを複数個整然配置するだけで、隣接するくびれブロックのくびれ部間にブロック間通気路が形成されるので、別途、通気路を敷設する必要がなくなり、イニシャルコストが低減されるし、くびれブロックが損傷しても損傷したブロックのみを交換すればよいので修理作業や修理コストの負担が低減される。さらに、強制送気手段が施設内で冷暖房に使用された冷暖房用空気をブロック間通気路に送気することにより路面を常に０℃以上の乾燥状態に保持し、できるだけ雪が積もる前に溶かし、また雨が水溜まりにならないように乾燥させ、しかも乾燥により雑草が生えないという作用を奏する。
【００２４】
また、本発明において、くびれブロックは、ブロック間通気路を流れる融雪乾燥用空気が、その流れをくびれ部によって変えられる経路を形成するように、隣接するくびれブロックとの位置をずらして配置されていることが好ましい。これにより、くびれブロックのくびれ部が融雪乾燥用空気の流れを変えて、ブロック間通気路の隅々まで融雪乾燥用空気を行き渡らせるという作用を奏する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る廃熱利用型融雪乾燥システムの実施形態の一例を図面を用いて説明する。
【００２６】
図１は、本発明に係る廃熱利用型融雪乾燥システム１の第１実施形態の概略図である。本第１実施形態の廃熱利用型融雪乾燥システム１は、住宅、マンション、工場、公共施設等の建築物２と、その建築物２の周辺に設けられ、前記建築物２で冷暖房に使用した熱を利用して融雪したり雨で濡れた路面を乾燥させる融雪乾燥路面体３ａとから構成されている。
【００２７】
『建築物２の構成について』
建築物２には、床下、壁内、天井裏等の所定箇所に通気スペースが形成されている。本第１実施形態では、建築物２の外壁４と内壁５との間、床下空間Ｓ１と１階部屋Ｓ２との間、１階部屋Ｓ２と２階部屋Ｓ３との間、２階部屋Ｓ３と屋根裏空間Ｓ４との間、および屋根６と屋根裏空間Ｓ４との間に、それぞれ互いに連通する通気スペース７が形成されている。そして、床下空間Ｓ１、１階部屋Ｓ２、２階部屋Ｓ３、および屋根裏空間Ｓ４のそれぞれには、通気スペース７と連通する通気孔８が形成されている。なお、通気孔８は、１階部屋Ｓ２と２階部屋Ｓ３の床、壁および天井のうち、いずれか２ヶ所に形成していれば空気の流れを形成することができるが、本第１実施形態では、空気の巡回効率を向上させるために、床、壁および天井のすべてに通気孔８を形成している。
【００２８】
床下空間Ｓ１には、建築物２の各部屋に冷暖房用空気を供給するための冷暖房手段１０が設置されている。この冷暖房手段１０は、熱交換器１０ａで空気との熱交換を行って冷暖房用空気を生成するようになっている。また、本第１実施形態における冷暖房手段１０は、水素と酸素を燃料とする燃料電池９により生成される電気で作動するようになっており、さらに電気が生成される際に発生する廃熱を熱交換器１０ａで利用するようになっている。しかも燃料電池９の燃料は、建築物２の屋根６に設けられたソーラパネル等の太陽光発電手段１１によって生成される電気を使って、電気分解槽１２の水を電気分解することにより得られる水素および酸素を利用している。この燃料は、一旦、貯蔵部１２ａに貯蔵されるようになっており、消費量の急激な変動や悪天候に燃料生成の低下が生じても安定供給できるようになっている。もちろん、通常の燃料タンクを併設してもよい。仮に燃料が枯渇した場合には、一般の電力を使用したり、風力発電や太陽光発電の余剰電力を蓄電した蓄電池の電力を使用する。したがって、本第１実施形態では、化石燃料をほとんど使用する必要がなく、二酸化炭素の排出量の低減につながる。
【００２９】
また、冷暖房手段１０の近傍には、屋外空気を吸入する外気吸入部１３が設けられており、床下空間Ｓ１の温度や湿度を調整するようになっている。前記外気吸入部１３は、屋外と床下空間Ｓ１とをつなぐパイプ１３ａに吸気量調整弁１３ｂを備えており、この給気量調整弁１３ｂは、冷暖房手段１０の温湿制御部１０ｂによって外気の吸気量を自動的に調整するようになっている。さらに、床下空間Ｓ１の上面に形成された通気孔８には、冷暖房用空気を通気スペース７へと供給する給気ファン１４が取り付けられている。
【００３０】
一方、建築物２には、屋根裏空間Ｓ４から床下空間Ｓ１を経由し、融雪乾燥路面体３ａに至るパイプ状の送気路１６が設けられている。そして、その送気路１６には、強制送気手段である送風ファン１７が、任意の位置に設けられており、屋根裏空間Ｓ４内に冷暖房用空気を集気し、融雪乾燥用空気として融雪乾燥路面体３ａのブロック間通気路２１へと強制的に送気するようになっている。本第１実施形態では、第１送風ファン１７ａが送気路１６の入口近傍に設けられている。前記送風ファン１７は、各部屋の空気を穏やかに流動させる程度の動力があればよい。
【００３１】
また、送気路１６には、床下空間Ｓ１の融雪乾燥用空気を直接的に融雪乾燥路面体３ａへと供給するための補助送気路１８が連通されている。この補助送気路１８には、送気量調整弁１５が設けられており、降雪量や降雨量が多い場合、融雪乾燥用空気を通気スペース７へ供給するだけでなく、融雪乾燥用空気の一部を直接的に融雪乾燥路面体３ａへ送風できるようになっている。なお、送気量調整弁１５に、降雪量や降雨量を検知する雨雪検知センサー（図示せず）を接続しておき、雪や雨の降り方が激しくなると自動的に送気量調整弁１５を開口するようにしてもよい。
【００３２】
そして、送気路１６および補助送気路１８の双方から融雪乾燥用空気を導けるようにするために、第２送風ファン１７ｂが前記送気路１６と前記補助送気路１８との合流位置より下流側に設けられている。なお、第２送風ファン１７ｂは、建築物２と融雪乾燥路面体３ａとの寒暖空気が合流する地点であるブロック間通気路２１から結露を生じない程度に離間されていることが好ましい。また、送風ファン１７の数は特に限定されるものではなく、建築物２の大きさや構造に応じて増減すればよい。
【００３３】
『融雪乾燥路面体３ａの構成について』
融雪乾燥路面体３ａは、建築物２の周辺の私道や駐車場、歩道、車道等として構成される。図１に示すように、融雪乾燥路面体３ａは、敷き固めた基礎砂利Ｂ１上に基礎コンクリートＢ２が打設され、その基礎コンクリートＢ２上には、図３に示すような、くびれブロック１９Ａが複数個整然配置される。さらに、くびれブロック１９Ａの上には、透水性を有する透水層２０が配置される。なお、透水層２０は、路面上に降った雨や融雪水をくびれブロック１９Ａの上面へと浸透させるものであればよく、本第１実施形態では細粒アスコンを用いている。
【００３４】
くびれブロック１９Ａについて図３から図４を参照しつつ説明する。図３はくびれブロック１９Ａの斜視図を示し、図４はくびれブロック１９Ａを複数個整然配置した融雪乾燥路面体３ａの側面概略図を示し、図５は図４の一点鎖線Ａ−Ａにおける断面図を示す。図３に示すように、くびれブロック１９Ａは、その高さ方向の中ほどに細くせばめられたくびれ部１９ａが形成されている。このため、図４および図５に示すように、くびれブロック１９Ａを整然配置すると、隣接するくびれブロック１９Ａのくびれ部１９ａ間に、断面略円形状のブロック間通気路２１が形成される。
【００３５】
ここで、本第１実施形態では、図５に示すように、くびれブロック１９Ａが、隣接するくびれブロック１９Ａとの位置をずらして配置されている。このため、ブロック間通気路２１は、送気路１６から供給された融雪乾燥用空気の流れをくびれ部１９ａによって変えられる経路を形成する。したがって、融雪乾燥用空気は、前進方向に流れる空気と、くびれ部１９ａによって横方向に流れる空気に分散される。また、送気路１６については、図６に示すように、その送気方向を、融雪乾燥用空気が、送気路１６に最も近いくびれブロック１９Ａのくびれ部１９ａに向かって供給されるように設定してもよい。これにより、送気路１６から供給された融雪乾燥用空気は、直ちにくびれブロック１９Ａのくびれ部１９ａに当たってランダムな方向に分散するため、ブロック間通気路２１内に広く行き渡り、滞留する時間も長くなる。
【００３６】
なお、本第１実施形態では、くびれ部１９ａが形成された部分が強度低下につながるおそれがあるため、通気空間をできるだけ大きく取りつつ、応力集中をできるだけ小さくするように、くびれ部１９ａを曲線的に湾曲させている。このため、ブロック間通気路２１の断面形状は略円形状に形成される。しかしながら、図７に示すように、断面形状が略八角形となるようなくびれ部１９ａ’が形成されたくびれブロック１９Ａ’を用いても良いし、その他の矩形、菱形等に適宜変更して強度を確保するようにしてもよい。
【００３７】
また、図３に示すように、本第１実施形態のくびれブロック１９Ａは、その上面からブロック間通気路２１の上端までの厚さが約５ｃｍに形成されている。これは、融雪乾燥路面体３ａの強度と融雪乾燥性能を左右する熱伝達効率とを比較考量して定められるものであり、コンクリート素材であれば５ｃｍ以下に形成するのが好ましい。厚さが厚いほど強度は強くなるが、５ｃｍを超えると路面を暖めて乾燥させる効果が低下するおそれがある。また、くびれブロック１９Ａの材質は、ある程度の透水性を有する材料を用いるのが好ましい。これにより、透水層２０を浸透した水分がさらにくびれブロック１９Ａを浸透するので、融雪乾燥路面体３ａの水はけがより一層向上する。
【００３８】
さらに、くびれブロック１９Ａは、その上部周縁部に、図示しないゴム等の弾性部材を取り付けるようにしてもよい。このこの弾性部材は、隣接するくびれブロック１９Ａ間の接触面が車両の移動などにより擦れ合って摩耗するのを防止するものである。また、各くびれブロック１９Ａ間に適当な隙間を形成して路面上に融雪乾燥用空気を直接的に供給することもできる。なお、弾性部材は、予めくびれブロック１９Ａに取り付けてもよいし、融雪乾燥路面体３ａを構築する際に、各くびれブロック１９Ａ間に挿入するようにしてもよい。
【００３９】
また、図１、図４および図５に示すように、本第１実施形態におけるブロック間通気路２１の排気口２２ａは、雨水桝２２に連通するように設けられており、ブロック間通気路２１に拡散された融雪乾燥用空気が最終的に雨水桝２２から排気されるようになっている。
【００４０】
つぎに、本第１実施形態の廃熱利用型融雪乾燥システム１の作用について説明する。
【００４１】
本第１実施形態の廃熱利用型融雪乾燥システム１では、燃料電池を中心とする自立型発電を採用してるため、通常、冷暖房手段１０を常時作動させて空調しているとともに、融雪乾燥路面体３ａに融雪乾燥用空気を送風している。建築物２内では、１階部屋Ｓ２や２階部屋Ｓ３の冷房あるいは暖房を行う場合、冷暖房手段１０の熱交換器１０ａにより床下空間Ｓ１の空気を熱交換し、冷暖房用空気を床下空間Ｓ１に供給する。そして、給気ファン１４が床下空間Ｓ１から冷暖房用空気を１階部屋Ｓ１の床下の通気スペースへ送気する。この床下に供給された冷暖房用空気は、冬期には床暖房として機能し、夏期には湿気を除去する作用を奏する。
【００４２】
つづいて、冷暖房用空気は、通気孔８から１階部屋Ｓ２に供給されて冷暖房として利用されるとともに、１階の壁内に供給されて断熱材の効果も発揮する。その後、１階部屋Ｓ２の天井の通気孔８から２階床下の通気スペース７へと供給されて２階部屋Ｓ３の冷暖房として利用されるとともに、２階の壁の断熱材効果を発揮する。２階部屋Ｓ３を冷暖房した空気は、２階部屋Ｓ３の天井の通気孔７や壁内の通気スペース７から屋根裏の通気スペース７へと供給される。屋根裏では、冷暖房用空気が屋根を暖めて乾燥させるため屋根に降る雪を溶かすことができる。そして、屋根裏空間Ｓ４では、送気路１６の入口に設けられた第１送気ファン１７ａが、冷暖房用空気を集気してパイプ状の送気路１６に導き、下方へと送気する。さらに、第２送気ファン１７ｂが冷暖房用空気を吸入し、融雪乾燥路面体３ａへと導いてブロック間通気路２１へ供給する。
【００４３】
ブロック間通気路２１では、送気路１６から冷暖房用空気が融雪乾燥用空気として供給される。供給された融雪乾燥用空気は、くびれ部１９ａによって分散され、流れの方向を変えながらブロック間通気路２１内で広く拡散される。融雪乾燥用空気は、少なくとも０℃に保持されている。これは、建築物２内が一般に２０℃以上に設定されているし、燃料電池９から生成される廃熱は６０〜９０℃程度であって補助送気路１８から送風される空気は充分に高温になることから、仮に北海道の厳冬期であっても外気温が−２０℃程度であることを考慮すると、融雪乾燥用空気はブロック間通気路２１内を０℃以上で供給される。
【００４４】
そして、融雪乾燥用空気は０℃以上の暖かく乾燥した空気の熱をくびれブロック１９Ａを介して路面へ伝え、路面を乾かす。これにより融雪乾燥路面体３ａの路面が暖められて乾燥し、雪が降ってきたときには直ちに融雪するようになる。さらに、そのときの融雪水は路面上の透水層２０を浸透し、くびれブロック１９Ａの上面へと導かれて蒸発する。このようにして常に路面を乾燥させる作用が働き、雪ができる限り積もらないようにする。もし、夏期に雨が降ってきた場合、雨水を透水層２０から浸透させて乾燥させることにより、できるだけ水溜まりにならないようにする。このため、路面に雑草を生えさせないという作用・効果も奏する。
【００４５】
また、くびれブロック１９Ａの上部周縁部に取り付けたゴム等の弾性部材によって、大型トラックや車両の振動を緩衝し、くびれブロック１９Ａ間に生じる衝撃や摩擦を緩和する。しかも、前記弾性部材を適当な間隔で形成すると、くびれブロック１９Ａ間に適当な小さい隙間を生じさせることになり、ブロック間通気路２１内に滞留する融雪乾燥用空気を直接的に路上へと導いて、融雪乾燥効果を向上させることになる。
【００４６】
一方、雪や雨が激しく降る場合、手動あるいは雨雪検知センサーの検知によって補助送気路１８の送気量調整弁１５を開くようにし、床下空間Ｓ１の冷暖房用空気を直接的にブロック間通気路２１へ供給する。これにより、各部屋の冷暖房に利用されていない、暖かく乾燥された空気をより多く積極的に融雪乾燥に使用することができる。
【００４７】
ブロック間通気路２１で拡散された融雪乾燥用空気は、雨水桝２２に連通した排気口２２ａへと移動し、そこから外部へ排気される。このとき雨水桝２２に除雪の雪が捨てられている場合、その雪を溶かして融雪槽の役割をも果たせる。
【００４８】
一方、建築物２の温度の寒暖を調整する場合、温湿制御部１０ｂが設定温度および湿度に従って吸気量調整弁１３ｂを開放したり閉鎖したりして、屋外空気を床下空間Ｓ１に取り入れることで温度および湿度を調整する。
【００４９】
また、冷暖房用空気および融雪乾燥用空気は、いずれも冷暖房手段１０によって生成されるが、この冷暖房手段１０を作動させる電力は燃料電池９により賄われており、熱交換器１０ａに必要な熱は、各部屋を巡回した後の廃熱や前記燃料電池９の電力生成時に発生する熱を利用している。このため、冷暖房の燃料に化石燃料を使用する必要がなく、二酸化炭素の削減に寄与する。さらに、燃料電池９の燃料は、水素と酸素であるが、それらは太陽光発電手段１１によって発電された電力を使用して電気分解槽１２で水を電気分解することによって生成する。もちろん太陽光発電手段１１によって電力を生成する場合、熱も生成されるため、これを冷暖房に利用することもできる。また、電気分解槽１２で発生した水素および酸素を一旦貯蔵部１２ａに貯蔵して晴天日に燃料を十分に貯蔵しておくことができる。
【００５０】
したがって、本第１実施形態によれば、冷暖房手段１０により温度調節された冷暖房用空気が、建築物２の床下、壁内および屋根裏に設けられた通気スペース７内を巡って通気孔８から各部屋へ拡散するので、各部屋の冷暖房や床暖房、換気を穏やかに行うことができる。また、外壁４と内壁５間の通気により断熱効果が高められるので、冷暖房コストを低減できるし、常に空気の流れが生じているのでカビや結露の発生を抑制することができる。さらに、屋根裏へ送られた空気が屋根６の表面を暖め、かつ、乾燥させるため、屋根６に降ってくる雪を溶かし、雪降ろし作業を軽減することができる。
【００５１】
また、融雪乾燥路面体３ａでは、くびれブロック１９Ａを複数個整然配置するだけで、くびれ部１９ａ間にブロック間通気路２１が形成されるので、別途、熱媒体を流通させるためのパイプ等を敷設する必要がなくなり、イニシャルコストを低減することができる。また、くびれブロック１９Ａが損傷しても損傷したくびれブロック１９Ａのみを交換すればよいので修理作業や修理コストの負担を低減することができる。
【００５２】
さらに、建築物２内で使用された冷暖房空気をブロック間通気路２１に送気し、路面を０℃以上の乾燥状態に保持することにより、降ってくる雪を直ちに溶かして雪が積もらないようにし、除雪作業等を軽減することができるし、雨水等も路面に溜まらないようにすることができるし、しかも乾燥により雑草の生育を妨げることができる。
【００５３】
また、くびれブロック１９Ａは、隣接するくびれブロック１９Ａとの位置をずらして配置されているので、ブロック間通気路２１は、送気路１６から供給された融雪乾燥用空気の流れをくびれ部１９ａによって変えられる経路を形成する。これにより、融雪乾燥用空気の流れが様々な方向へ分散し、ブロック間通気路２１内の隅々まで行き渡るので、融雪乾燥路面体３ａを広い範囲で融雪・乾燥させることができる。
【００５４】
さらに、送気路１６は、融雪乾燥用空気が、送気路１６に最も近いくびれブロック１９Ａのくびれ部１９ａに向かって供給されるように、その送気方向が設定されている。このため、送気路１６から供給された融雪乾燥用空気は、最初からくびれ部１９ａによって多様な方向に分散されるため、ブロック間通気路２１の経路がどのような経路に形成されていても、融雪乾燥用空気が拡散し、路面の雪の融け残りや雨の消え残りが生じないようにすることができる。
【００５５】
また、融雪乾燥路面体３ａ上に設けられた透水層２０は、融雪乾燥路面体３ａ上の雨水や融雪水を下方へすばやく浸透させて、くびれブロック１９Ａ上面へと導いて消失させ、路面上に水が滞留しないようにするので、路面上に水溜まりが発生してしまう頻度をより一層低減し、スリップによる転倒事故を防止することができる。
【００５６】
さらに、くびれブロック１９Ａの上面からブロック間通気路２１の上端までの厚さが５ｃｍ以下に形成されているくびれブロック１９Ａにより、通常の道路に使われるブロック素材であれば車両等の重量を支えられる強度を備えていながら、ブロック間通気路２１を通過する冷暖房用空気の熱気が路面まで十分に伝達するので、路面の融雪や乾燥を効果的に行うことができる。
【００５７】
また、ブロック間通気路２１は、雨水桝２２に連通されているので、融雪乾燥用空気が雨水桝２２から排気され、雨水桝２２に捨てられた除雪の雪を溶かすこともできる。
【００５８】
さらに、熱交換器１０を燃料電池９から得られる電力によって作動させているとともに、前記燃料電池９の廃熱を熱交換に利用し、前記燃料電池９の燃料として、太陽光発電手段１１によって得られる電力を使って水を電気分解することにより生成される水素および酸素を使用しているので、化石燃料に依存せず、二酸化炭素排出量を削減することができる。
【００５９】
また、送気路１６には、補助送気路１８が連通されており、降雪量や降雨量が多い場合には、冷暖房用空気の一部を各部屋に巡回させずに直接的に融雪乾燥路面体３ａへ送気することができるので、融雪乾燥路面体３ａの融雪能力または乾燥能力を増大させることができる。
【００６０】
つぎに、本発明に係る廃熱利用型融雪乾燥システムの第２実施形態について、図８から図１１を参照しつつ説明する。なお、本第２実施形態の構成のうち、第１実施形態と同一または相当する構成については同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【００６１】
本第２実施形態の特徴は、融雪乾燥路面体３ｂを構成するくびれブロック１９の形状および配置構成の点にある。すなわち、本第２実施形態における融雪乾燥路面体３ｂの各くびれブロック１９の配置構成は、送気路１６の送気口１６ａ近傍に、融雪乾燥用空気の流れを分散する形状のくびれ部１９ｂが形成されたくびれブロック１９Ｂを配置し、送気路１６の送気口１６ａから排気口２２ａに至る中間部分に、融雪乾燥用空気の流れを滞留させる形状のくびれ部１９ｃが形成されたくびれブロック１９Ｃを配置し、排気口２２ａ近傍に、融雪乾燥用空気の流れを阻害する形状のくびれ部１９ｄが形成されたくびれブロック１９Ｄを配置していることを特徴としている。
【００６２】
前述したくびれブロック１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄのうち、送気口１６ａ近傍に配置されるくびれブロック１９Ｂは、供給された融雪乾燥用空気の流れを広角な方向に分散させる形状が好ましい。例えば、図８に示すように、水平断面の形状が、菱形に形成されたものが挙げられる。このように、送気口１６ａに近い位置のくびれブロック１９Ｂは、融雪乾燥用空気を広角状に導くようなくびれ部１９ｂを備えていることが好ましい。これにより、空気の流れを広角方向に分散させて、融雪乾燥用空気を広い領域へ送気する。
【００６３】
また、送気口１６ａから排気口２２ａに至る中間部分に配置されるくびれブロック１９Ｃは、移動してきた融雪乾燥用空気の流れをまっすぐ排気口２２ａに向かわせずに、中間部分で籠もらせたり、横方向に流れを変えさせるような形状が好ましい。例えば、図９に示すように、くびれ部１９ｃの水平断面の形状が、略円形に形成されたものが挙げられる。これにより、融雪乾燥用空気が円柱状のくびれ部１９ｃの円周面に沿って滞留したり、渦状の気流となってブロック間通気路２１内に滞留しやすい。
【００６４】
また、排気口２２ａ近傍に配置されたくびれブロック１９Ｄは、融雪乾燥用空気が排気口２２ａにまっすぐ向かう流れを邪魔して、斜め方向や横方向、あるいは後退方向に流れを変える形状が好ましい。例えば、図１０に示すように、くびれ部１９ｄの水平断面の形状が略矩形状のものが挙げられる。これにより、融雪乾燥用空気の流れを横方向や逆方向に戻し、滞留させる。
【００６５】
前述した各くびれブロック１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃは、例えば、図１１に示すように、それらの特徴を発揮できる位置に適宜配置される。もちろん、図１１の配置構成に限定されるものではない。
【００６６】
つぎに、上記くびれブロック１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃを備えた本第２実施形態の作用について説明する。本第２実施形態では、建築物２の送気路１６から供給された融雪乾燥用空気は、送気口１６ａの近傍に配置された水平断面菱形状のくびれブロック１９Ｂに当たり、その流れが広角状に分散される。分散された融雪乾燥用空気は、水平断面円形状のくびれブロック１９Ｃに当たって滞留したり、他の水平断面菱形状のくびれブロック１９Ｂに当たってさらに広角状に分散され、次第に遠方へと拡散される。
【００６７】
つづいて、中間部分にまで移動した融雪乾燥用空気は、水平断面円形状のくびれブロック１９Ｃが多く配置されたブロック間通気路２１において、円を描くように流れて滞留する。滞留している融雪乾燥用空気からは、くびれブロック１９Ｃを介して路面上に熱が伝わり、乾燥させる。また、くびれブロック１９Ｃ間の隙間から徐々に０℃以上の乾燥空気が漏れて直接的に路面を乾燥させる。
【００６８】
つづいて、排気口２２ａ近傍へと移動された融雪乾燥用空気は、水平断面菱形状のくびれブロック１９Ｂによって、その流れが排気口２２ａへ向かう方向からずらせれたり、さらに、水平断面矩形状のくびれブロック１９Ｄに当たって、横方向や逆方向へ流れが変えられる。これにより、融雪乾燥用空気が、ブロック間通気路２１内により長く滞留する。
【００６９】
したがって、本第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、融雪乾燥用空気が、くびれブロック１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄによって広角状に分散されたり、円を描くように流れて滞留されたり、逆方向や横方向に流れを変えられて、より広い範囲で、かつ、長い時間にわたって、ブロック間通気路２１内に滞留するため、より多くの熱が路面に伝わり、広い範囲における路面の融雪および乾燥を効果的に行うことができる。
【００７０】
なお、本発明に係る廃熱利用型融雪乾燥システム１は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。
【００７１】
例えば、各実施形態では、建築物２を冷暖房した冷暖房用空気を廃熱として利用しているが、既存のボイラー室や厨房等の暖気が積極的に生じる部屋に、別途、送気路１６を連通させて融雪乾燥路面体３に送気するようにしてもよい。また、建築物２としては、一般住宅等に限らず、地下鉄や地下街等の公共施設、工場やサウナ店等の店舗施設も考えられる。
【００７２】
また、各実施形態では屋根裏空間Ｓ４に集気させた空気を融雪乾燥路面体３に送気させるように送気路１６が設けられているが、これに限らず、１階部屋Ｓ２や２階部屋Ｓ３に集気させるようにし、そこから送気路１６を用いて融雪乾燥路面体３に排出するようにしてもよい。
【００７３】
さらに、各実施形態では、強制送気手段１７として、第１送風ファン１７ａおよび第２送風ファン１７ｂを設けているが、これに限らず、第２送風ファン１７ｂのみを送気路１６と補助送気路１８との合流地点より下流側に設けるようにし、送気路１６および補助送気路１８からの空気を融雪乾燥路面体３へ送気するようにしてもよい。
【００７４】
また、各実施形態におけるくびれブロック１９の配置構造は、隣接するくびれブロック１９の位置をずらして配置し、できるだけ融雪乾燥用空気が滞留するようにしているが、これに限らず、融雪乾燥用空気が流れやすいが、図１２に示すように、くびれブロック１９を碁盤目状に配置することもできる。
【００７５】
また、図１２に示すように、融雪乾燥路面体３に連接される送気路１６の設置方向は、供給する融雪乾燥用空気が多様な方向へ分散されやすいように適当な角度をなして配置することが好ましい。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、温水パイプや電熱ヒータを使用せずに、くびれ部が形成されたくびれブロックを整然配置するだけで、路面下に融雪乾燥用空気を拡散させるための送気路を形成することができるので、イニシャルコストを低減することができるし、もし、くびれブロックが損傷しても損傷したブロックのみを交換すればよいので修理作業や修理コストの負担が小さくて済む。また、建築物の廃熱を利用して融雪するためランニングコストが安くなることはもちろん、常時、路面下に乾燥空気を送風して路面温度を０℃以上の乾燥状態に保持できるため、雪を速やかに溶かして雪が積もるのを抑制することができるし、夏場には雨で濡れた路面を乾燥させ、雑草を生えにくくすることもでき、しかも二酸化炭素を排出しないため地球温暖化防止に寄与することができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃熱利用型融雪乾燥システムの第１実施形態の概略図である。
【図２】本第１実施形態における冷暖房手段に関するブロック図である。
【図３】本第１実施形態におけるくびれブロックを示す斜視図である。
【図４】本第１実施形態における融雪乾燥路面体を示す概略側面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線についての断面図である。
【図６】本第１実施形態におけるブロック間通気路に通じる送気路の他の実施例を示す上面から見た断面図である。
【図７】本第１実施形態におけるくびれブロックの他の実施例を示す斜視図である。
【図８】本発明に係る廃熱利用型融雪乾燥システムの第２実施形態において、主として送気口近傍に配置されるくびれブロックを示す斜視図である。
【図９】本第２実施形態において、主として中間部に配置されるくびれブロックを示す斜視図である。
【図１０】本第２実施形態において、主として排気口近傍に配置されるくびれブロックを示す斜視図である。
【図１１】本第２実施形態における融雪乾燥路面体を示す上方から見た断面図である。
【図１２】本実施形態における融雪乾燥路面体の他の一例を示す上方から見た断面図である。
【符号の説明】
１ 廃熱利用型融雪乾燥システム
２ 建築物
３ 融雪乾燥路面体
３ａ 融雪乾燥路面体（第１実施形態）
３ｂ 融雪乾燥路面体（第２実施形態）
４ 外壁
５ 内壁
６ 屋根
７ 通気スペース
８ 通気孔
９ 燃料電池
１０ 冷暖房手段
１０ａ 熱交換器
１０ｂ 温湿制御部
１１ 太陽光発電手段
１２ 電気分解槽
１２ａ 貯蔵部
１３ 外気吸入部
１３ａ パイプ
１３ｂ 吸気量調整弁
１４ 給気ファン
１５ 送気量調整弁
１６ 送気路
１６ａ 送気口
１７ 強制送気手段
１７ａ 第１送風ファン
１７ｂ 第２送風ファン
１８ 補助送気路
１９ くびれブロック
１９Ａ，１９Ａ´，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄ くびれブロック
１９ａ，１９ａ´，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ くびれ部
２０ 透水層
２１ ブロック間通気路
２２ 雨水桝
２２ａ 排気口
Ｂ１ 基礎砂利
Ｂ２ 基礎コンクリート
Ｓ１ 床下空間
Ｓ２ １階部屋
Ｓ３ ２階部屋
Ｓ４ 屋根裏空間
Claims (13)
- 冷暖房手段を備えた建築物と、この建築物で冷暖房に使用した熱を利用して融雪したり雨で濡れた路面を乾燥させる融雪乾燥路面体とから構成される廃熱利用型融雪乾燥システムであって、
前記建築物には、前記冷暖房手段により温度調節された冷暖房用空気を前記建築物内に巡らせるための通気スペースが、床下、壁内および屋根裏に設けられているとともに、前記通気スペースと各部屋とをつなぐ通気孔が形成されており、さらに前記屋根裏の通気スペースから前記融雪乾燥路面体に至る送気路が設けられており、この送気路には、前記冷暖房用空気を集気して融雪乾燥用空気として前記融雪乾燥路面体に送風する強制送気手段が取り付けられており、
前記融雪乾燥路面体は、高さ方向の中ほどに細くせばめられたくびれ部が形成されたくびれブロックを複数個整然配置して構成されており、それらのくびれ部間にブロック間通気路が形成されていることを特徴とする廃熱利用型融雪乾燥システム。 - 請求項１において、くびれブロックは、ブロック間通気路を流れる融雪乾燥用空気が、その流れをくびれ部によって変えられる経路を形成するように、隣接するくびれブロックとの位置をずらして配置されていることを特徴とする廃熱利用型融雪乾燥システム。
- 請求項１または請求項２において、融雪乾燥路面体における各くびれブロックの配置構成は、送気路の送気口近傍に、融雪乾燥用空気の流れを分散する形状のくびれ部が形成されたくびれブロックを配置していることを特徴とする廃熱利用型融雪乾燥システム。
- 請求項１から請求項３のいずれかにおいて、融雪乾燥路面体における各くびれブロックの配置構成は、送気路の送気口から排気口に至る中間部分に、融雪乾燥用空気の流れを滞留させる形状のくびれ部が形成されたくびれブロックを配置していることを特徴とする廃熱利用型融雪乾燥システム。
- 請求項１から請求項４のいずれかにおいて、融雪乾燥路面体における各くびれブロックの配置構成は、排気口近傍に、融雪乾燥用空気の流れを阻害する形状のくびれ部が形成されたくびれブロックを配置していることを特徴とする廃熱利用型融雪乾燥システム。
- 請求項１から請求項５のいずれかにおいて、融雪乾燥路面体の路面には水をくびれブロック上面へ浸透させる透水層が設けられていることを特徴とする廃熱利用型融雪乾燥システム。
- 請求項１から請求項６のいずれかにおいて、くびれブロックは、その上面からブロック間通気路の上端までの厚さが５ｃｍ以下に形成されていることを特徴とする廃熱利用型融雪乾燥システム。
- 請求項１から請求項７のいずれかにおいて、ブロック間通気路は、雨水桝に連通する排気口が形成されていることを特徴とする廃熱利用型融雪乾燥システム。
- 請求項１から請求項８のいずれかにおいて、建築物には、さらに太陽光発電手段が備えられているとともに、その太陽光発電手段によって得られる電力を使って水を電気分解することにより生成される水素および酸素を使用する燃料電池が配置されており、冷暖房手段は、前記燃料電池から得られる電力によって作動するとともに前記燃料電池の廃熱を熱交換に利用する熱交換器を有していることを特徴とする廃熱利用型融雪乾燥システム。
- 請求項１から請求項９のいずれかにおいて、送気路には、冷暖房手段が配置されている空間から冷暖房用空気を融雪乾燥路面体へ直接的に供給するための補助送気路が連通されており、その補助送気路には送気量調整弁が設けられていることを特徴とする廃熱利用型融雪乾燥システム。
- 請求項１０において、強制送気手段は、少なくとも送気路と補助送気路とが連通する位置より下流側に設けられていることを特徴とする廃熱利用型融雪乾燥システム。
- 冷暖房手段を備えた施設と、この施設で冷暖房に使用した冷暖房用空気を利用して融雪したり雨で濡れた路面を乾燥させる融雪乾燥路面体とから構成される廃熱利用型融雪乾燥システムであって、
前記施設には、前記冷暖房用空気を前記融雪乾燥路面体に送気する送気路が設けられており、この送気路には、前記冷暖房用空気を前記融雪乾燥路面体に送風する強制送気手段が取り付けられており、
前記融雪乾燥路面体は、高さ方向の中ほどに細くせばめられたくびれ部が形成されたくびれブロックを複数個整然配置して構成されており、それらのくびれ部間にブロック間通気路が形成されていることを特徴とする廃熱利用型融雪乾燥システム。 - 請求項１２において、くびれブロックは、ブロック間通気路を流れる融雪乾燥用空気が、その流れをくびれ部によって変えられる経路を形成するように、隣接するくびれブロックとの位置をずらして配置されていること廃熱利用型融雪乾燥システム。
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