JP2006299622A - レーザー消雪装置、およびそれを用いたレーザー消雪方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 放熱施設の敷設工事を一切必要とせず、設置工事を大幅に簡素化できる上、その後の維持、管理作業をも簡便にして冬季間における管理負担を大幅に削減できるロードヒーティング技術を提供する。
【解決手段】 ２基以上の支持施設６,６,……夫々に走査線状駆動機構２１と、安全センサ２２とを有するレーザー照射器２,２,……を設け、積雪センサ３１に反応し得る調和的集光用制御部３に接続し、対象面範囲内の所定の一点で交叉するようレーザー光４,４,……を集光、照射して消雪可能な程度に加熱するよう自動制御し、順次、集光点４１を同対象面範囲５内全域に渡って走査線状に隈無く駆動、消雪可能にすると共に、安全センサ２２が生物や物品等を検知した際には、瞬時にレーザー光照射を停止するか、集光点４１を変更するよう制御可能にしてなるレーザー消雪装置である。
【選択図】 図１

Description

この発明は、消雪技術に関連するあらゆる分野をその技術分野とするものであって、レーザー光を消雪用の熱源とする消雪装置を製造する分野は勿論のこと、その製造に必要とする設備、器具類を提供、販売する分野から、それら資材や機械装置、部品類に必要となる素材、例えば、木材、石材、各種繊維類、プラスチック、各種金属材料等を提供する分野、それらに組み込まれる電子部品やそれらを集積した制御関連機器の分野、各種計測器の分野、当該設備、器具を動かす動力機械の分野、そのエネルギーとなる電力やエネルギー源である電気、オイルの分野といった一般的に産業機械と総称されている分野、更には、それら設備、器具類を試験、研究したり、それらの展示、販売、輸出入に係わる分野、将又、それらの使用の結果やそれを造るための設備、器具類の運転に伴って発生するゴミ屑の回収、運搬等に係わる分野、それらゴミ屑を効率的に再利用するリサイクル分野、その他現時点で想定できない新たな分野までと、関連しない技術分野はない程である。

（視 点）
我が国における国・県道等の主要な幹線道路では、冬季間の積雪を２４時間体制で除雪するよう道路交通網の維持、管理がなされており、このような除雪作業は一般的に、道路内に積もった雪を、除雪トラックやグレーダー、ロータリー車等を動員して路肩に排除し、さらに積雪や凍結の虞がある場合には、必要に応じて凍結防止剤を散布し、周辺に堆雪スペースが少ない場所では、ダンプやトラックに積み込み空き地や河川敷等に排雪するという多大な労力と経費とを費やさざるを得なかった。

このように負担の大きな除雪作業を必要としない消雪技術として汲み上げた海水や河川水あるいは地下水等を、道路中央に沿って埋設された配管パイプを通じて路面上に散水し、融雪する散水消雪や温水パイプその他発熱体を地中に埋設し、温水あるいは電力を供給して消雪する所謂ロードヒーティングが既に数多く開発、実用化されている。
しかしながら、既存の道路にロードヒーティングを採用するには、道路の舗装面を一旦剥がして配管パイプや発熱体を埋設する工事が不可欠であり、工事中の道路の通行止めと多大な施工費用とを要してしまうだけではなく、施工後にも燃料や電気の供給を必要とする等、施工から維持、管理に至るまで様々な経費を必要とすることになっていた。

（従来の技術）
こうした弊害を解消しようと、既に様々な消雪技術が開発済みとなっており、例えば特開２００４−３３９８０６号公報の「路面状態を判別するロードヒーティング制御装置」発明のように、路面に埋設した熱流束センサにて発熱体から道路表面に流れる実熱流束を求め、演算器にて各気象センサと路面温度センサとからの入力信号から、路面の乾燥時、濡れ時に必要となる推定熱流束を演算し、実熱流束と推定熱流束とに基づき判別器が道路表面の乾燥・濡れ等の路面状態を判断するようにしたものや、特開２００４-７６５３５号公報に開示された「道路の融雪構造」発明のような、地中に温水による放熱パイプや電熱ヒーターを埋設し、その上側に遠赤外線によって熱線を発する融雪セラミックス粒を散布してから舗装するようにした道路とし、放熱パイプや電熱ヒーターの熱を融雪セラミックに伝えて遠赤外線の熱線放射を盛んにした後、放熱パイプや電熱ヒーターの熱源を止めて当該融雪セラミックス粒からの遠赤外線の放熱のみによって融雪するようにしたもの等々に代表されるとおりである。

しかし、このようなロードヒーティング技術は、何れも地中に埋設した放熱パイプや放熱用熱線、あるいは発熱面体に供給する熱エネルギー量を省力化するものであって、前者の「路面状態を判別するロードヒーティング制御装置」は、路面の乾燥状態を正確且つ自動的に判断し、無駄なエネルギーの消費を解消すると共に、安全な路面環境の確保を果たそうとするものであり、また、後者の「道路の融雪構造」は、燃料や電力を必要とする放熱パイプや電熱ヒーター等を専ら初期加熱用のものとして間接的に用い、その加熱を受けて持続的に遠赤外線を放射する融雪セラミックス粒が路面の融雪を行うものとし、燃料や電力の消費量を削減しようと試みるものであるが、何れも道路に敷設する際には、従来型のロードヒーティングと略同等か、それ以上の工事期間と費用とを要することになってしまうため、大幅な経費の節減に繋がるものではなかった。
（１）特開２００４−３３９８０６号公報 （２）特開２００４-７６５３５号公報

（問題意識）
この発明は、以上のように、従前までに開発されたロードヒーティング技術が、何れも道路舗装面の下層に放熱パイプや電熱ヒーター等の発熱体を埋設する工事が不可欠とされ、しかも大型車両等の通行にも耐える十分な強度を確保しなければならないため、施工に際しては多大な費用と比較的長期に渡る工期とを要するものとなってしまい、特に繁華街等の迂回路を確保するのが難しく、交通量の多い既存の道路等に施工するのが非常に困難になる虞れがある上、施工後に行う舗装路面の定期的なメンテナンス工事のときにも埋設施設への配慮が不可欠であり、工期中に渡る交通渋滞等施工工事と同様の問題が発生してしまうことから、そのための経済的、労力的負担があまりにも大き過ぎるという問題を抱えるものとなっていた。

（発明の目的）
そこで、この発明は、舗装道路への放熱施設の敷設工事を一切必要とせず、設置工事を大幅に簡素化できる上、その後の維持、管理作業をも簡便にして冬季間における道路管理の負担を大幅に削減できるロードヒーティング技術を提供することはできないものかとの判断から、逸速くその開発、研究に着手し、長期に渡る試行錯誤と幾多の試作、実験とを繰り返してきた結果、今回、遂に新規な構造のレーザー消雪装置、およびそれを用いた新規なレーザー消雪方法を実現化することに成功したものであり、以下では、図面に示すこの発明を代表する実施例と共に、その構成を詳述することとする。

（発明の構成）
図面に示すこの発明を代表する実施例からも明確に理解されるように、この発明のレーザー消雪装置は、基本的に次のような構成から成り立っている。
即ち、消雪対象となる同一面範囲を、異なる方向から見下ろせる箇所とした２基以上の支持施設夫々に、走査線状駆動機構を有するレーザー照射器を設置し、それら各レーザー照射器は、対象面範囲内の積雪や凍結を検知可能な積雪センサからの情報に反応し得る調和的集光用制御部に接続され、照射タイミングを制御可能にしてなるものとした構成と要旨とするレーザー消雪装置である。

これを換言すると、消雪対象となる同一面範囲を、異なる方向から見下ろせる箇所とした２基以上の支持施設夫々に、走査線状駆動機構を有するレーザー照射器を設置し、それら各レーザー照射器は、対象面範囲内の積雪や凍結を検知可能な積雪センサからの情報に反応し得る調和的集光用制御部に接続されたものとし、積雪センサの感知した対象面範囲内積雪情報により、当該調和的集光用制御部が、各レーザー照射器から対象面範囲内の所定の一点で交叉するようレーザー光を集光、照射して消雪可能な程度に加熱するよう自動制御し、順次、集光点を同対象面範囲内全域に渡って走査線状に隈無く駆動、消雪可能にしてなるものとしたレーザー消雪装置であるということができる。

そして、この基本的な構成からなるものを、より具体的な構成によって示すと、消雪対象となる同一面範囲を、異なる方向から見下ろせる箇所とした２基以上の支持施設夫々にレーザー照射器を設け、それら各レーザー照射器は、走査線状駆動機構と、対象面範囲内に進入、移動、停止または固定された積雪や氷以外の生物や物品等を、照射レーザー光線に交叉する直前に検知可能な安全センサとを有するものとした上、対象面範囲内の積雪や凍結を検知可能な積雪センサからの情報に反応し得る調和的集光用制御部に接続され、照射タイミングを制御可能にしてなるものとしたレーザー消雪装置となる。

これを他の表現によるものとして示せば、消雪の対象となる同一面範囲を、異なる方向から見下ろす２基以上の支持施設夫々にレーザー照射器を設け、それら各レーザー照射器は、走査線状駆動機構と、対象面範囲内に進入、移動、停止または固定された積雪や氷以外の生物や物品等を、照射レーザー光線に交叉する直前に検知可能な安全センサとを有するものとした上、対象面範囲内の積雪や凍結を検知可能な積雪センサからの情報に反応し得る調和的集光用制御部に接続されたものとし、積雪センサの感知した対象面範囲内積雪情報により、当該調和的集光用制御部が、各レーザー照射器から対象面範囲内の所定の一点で交叉するようレーザー光を集光、照射して消雪可能な程度に加熱するよう自動制御し、順次、集光点を同対象面範囲内全域に渡って走査線状に隈無く駆動、消雪可能にすると共に、安全センサが対象面範囲内に進入、移動、停止または固定された生物や物品等を検知した際には、瞬時に少なくとも該当する一基か、あるいは全基のレーザー照射器からのレーザー光照射を、それら生物や物品に照射しないよう停止するか、もしくは各レーザー光の集光点を、検知物以外の適宜位置に変更するよう制御可能にしてなるものとしたレーザー消雪装置ということができる。

（関連する発明）
上記した、レーザー消雪装置に関連し、この発明には、それを使用してなるレーザー消雪方法も包含している。
即ち、前記したこの発明のレーザー消雪装置を用い、積雪センサが、対象面範囲内の積雪を感知したときに、当該調和的集光用制御部が、各レーザー照射器から同対象面範囲内の一点で交叉するようレーザー光を照射させ、その照射点を消雪可能な程度に加熱すると共に、集光点を同対象面範囲内に渡って走査線状に隈無く駆動させるよう、照射タイミングを制御するようにしたレーザー消雪方法である。

より具体的には、この発明のレーザー消雪装置を用い、安全センサが、対象面範囲内のレーザー照射直前位置に、積雪や氷以外の生物や物品等が進入、移動、停止または固定されているのを検知したとき、当該調和的集光用制御部が、瞬時に少なくとも該当する一基か、あるいは全基のレーザー照射器からのレーザー光照射を、それら生物や物品類に照射しないよう停止するか、もしくは各レーザー光の集光点を検知物以外の適宜位置に変更するかするよう制御するようにしたレーザー消雪方法といえる。

そして、この発明のレーザー消雪方法を別の表現で示すと、この発明のレーザー消雪装置を用い、温度計が常時、対象面範囲内の表面温度および／または気温を測定し、何れか一方もしくは双方が氷点下に達したときに、当該調和的集光用制御部が、各レーザー照射器から同対象面範囲内の一点で交叉するようレーザー光を照射させ、その照射点を消雪可能な程度に加熱すると共に、集光点を同対象面範囲内に渡って走査線状に隈無く駆動させるよう、自動制御するようにしたレーザー消雪方法ということが可能である。

以上のとおり、この発明のレーザー消雪装置によれば、従来型のロードヒーティングにおいて不可欠であった放熱パイプや電熱ヒーター等発熱体を埋設する工事が一切不要となり、対象面範囲を見下ろす２基以上の既存のものか、あるいは新設した支持施設の夫々にレーザー照射器を設置し、それら各レーザー照射器の照射タイミングを、積雪センサからの情報に反応し得る調和的集光用制御部によって制御し得ることから、対象面範囲内に隈無くレーザー光を集光、照射して消雪可能とすることができ、消雪対象面範囲内への直接の敷設工事が全く不要となって設置工事を大幅に簡素化できる上、その後の維持、管理作業をも簡便なものにし、冬季間における管理負担を大幅に削減できるという秀れた特徴が得られるものである。

また、この発明のレーザー消雪方法によれば、消雪対象の面範囲を見下ろす２基以上の支持施設の夫々にレーザー照射器を設置し、それら各レーザー照射器から照射するようにしたレーザー光を、調和的集光用制御部によって対象面範囲内の一点に交叉させるよう集光し、消雪可能に加熱すると共に、該集光点を同対象面範囲内の全域に渡って走査線状に隈無く駆動、制御するようにしたことから、一基のレーザー照射器によって同程度の発熱量を得る場合に比較して一基毎のレーザー照射器の出力エネルギーを低減し、集光点に到達する前に異物に照射してしまったとしても、異常発熱等の問題を引き起こすようなことのない高い安全性を確保できるものとすることができ、しかも一基毎のレーザー照射器に必要な電力エネルギー量を削減するようにしてあり、装置各部の発熱等によるエネルギー損失を軽減して高い経済性を達成できるという顕著な効果を奏することになる。

上記したとおりの構成からなるこの発明の実施に際し、その最良もしくは望ましい形態について説明を加えることにする。
レーザー照射器は、外部からの供給エネルギーを受けてレーザー光を発振し、消雪の対象となる面範囲内に向けてレーザー光を照射可能とする機能を果たすものであり、調和的集光用制御部からの制御を受けて自動的に駆動する捜査線状駆動機構を有するものとしなければならず、個体、液体、気体等様々なレーザー媒質を用いたものとすることが可能であり、具体的には半導体、ルビー、アレキサンドライト、色素、ＹＡＧ、希ガス、エキシマ、ＣＯ２等とすることができ、特に雪や氷に照射した際に効率良く発熱する波長のレーザー光を発振する物質を選択するのが望ましく、電力の供給源として既存の電力供給網からの配線、供給の外、同じ支持施設に並設された太陽電池や風力発電機および、それに接続されたバッテリーとすることが可能である。

走査線状駆動機構は、レーザー照射器から照射されるレーザー光を、消雪対象の面範囲内に到達させ、そのレーザー光スポットを縦横の二次元的もしくは縦横上下の三次元的に隈無く走査、可能とするという機能を果たすものであり、消雪対象面範囲の周辺に設置された複数基のレーザー照射器に、夫々個別に設けられたものとしなければならず、調和的集光用制御部から消雪対象面範囲内の集光点を指示する信号を受信すると、外のレーザー照射器と同様に、指定集光点で互いのレーザー光スポット同士を交叉状に一致させることができる程度の精度を有するものとすべきであり、必要に応じて対象面範囲内に進入、移動、停止または固定された生物や物品を検知した安全センサの出力信号を受けてレーザーの照射を緊急停止、あるいはレーザー光照射スポットを支障のない箇所に瞬時に移動するよう制御するものとするか、もしくは、安全センサの検知信号に呼応する調和的集光用制御部から出力信号を受け、対象面範囲内に進入、移動、停止または固定された生物や物品を回避するようレーザー光スポットを走査、制御可能とするものとすることができ、レーザー照射器自体を搭載状に支持し、レーザー光の照射方向を駆動用モータやギア等を用いて機械的に駆動制御するものとすることができる外、レーザー照射器から出力されるレーザー光を、走査用レンズやガルバノミラー、ポリゴンミラー等を組み合わせて光学的に走査するようにしたものとすることができ、機械的駆動機構と光学的走査機構とを組み合わせたものとすることも可能である。

安全センサは、消雪対象面範囲内に進入、移動、停止または固定された雪や氷以外の生物や物品類を、レーザー照射器が発するレーザー光線がそれらに干渉する直前までに感知し得るものとし、レーザー光がそれら生物や物品類に干渉するのを阻止可能なタイミングで、その検知信号を必要箇所に向けて出力可能とする機能を果たすものであり、当該レーザー消雪装置の性質上、非接触型センサとしなければならず、具体的には赤外線、超音波、電波、レーザー等を用いた二次元あるいは三次元レーダー型やドップラ型のもの等とすることが可能である外、ＣＣＤカメラによって撮影した画像を解析処理して感知するものとすることが可能であり、調和的集光用制御部を介さずに、直接各レーザー照射器の走査線状駆動機構に検出情報を送信し、これを受けた走査線状駆動機構が、生物や物品に干渉しないようレーザー光線を回避走査できるようにするものや、あるいは、調和的集光用制御部に検出情報を送信し、これを受信した調和的集光用制御部が、生物や物品に干渉しないよう各レーザー光線の集光点を回避走査するよう制御するか、または該当する一基、複数基もしくは全基のレーザー照射器からのレーザー光を瞬時にストップさせてしまうよう制御できるよう、検知信号を出力するものとすることができる。

調和的集光用制御部は、消雪対象の面範囲周辺に設置された複数のレーザー照射器を、それら各レーザー照射器から発射されるレーザー光線が当該対象面範囲の一点に集光し、その集光点にある積雪や氷を溶解するに十分な程度の発熱が得られるようにすると共に、その集光点を同対象面範囲内に渡って二次元的あるいは三次元的に走査するよう統合的に制御可能とする機能を果たすものであり、消雪対象面範囲周辺に設置された各レーザー照射器を統合的に制御するよう、夫々のレーザー照射器と情報通信可能に接続したものにすることができる外、何れか一基のレーザー照射器が自律的にレーザー光走査を行えるようにし、そのレーザー光スポットを、外のレーザー照射器が追従してレーザー光線を照射するよう走査信号を電送、制御するものとすることができる。

また、調和的集光用制御部は、レーザー光の集光点を、積雪していない消雪対象面上に一致するものとすることができる外、消雪対象面範囲内を逐次、移動する集光点に相当する積雪上面もしくは氷表面の三次元的位置情報を検出可能とする測距離機構を有するものとなし、走査するレーザー光の集光点を、気象条件やその外の外的要因によって増減する積雪上面もしくは氷表面に追従させるよう制御可能とする外、対象面範囲内の表面温度および／または対象面範囲内の気温を測定可能な温度計を有し、氷点下を示したときに起動するよう制御可能となるようにしたものとすることができる。

積雪センサは、消雪対象面範囲内の積雪量あるいは凍結状態を検知し、その検知信号を調和的集光用制御部に向けて伝達可能とする機能を果たすものであり、消雪対象面範囲内の積雪深さや氷厚を非接触測定するか、あるいは消雪対象面範囲に近接する位置の積雪量や凍結状態を検出するものとするのが望ましく、より具体的には赤外線反射率計、超音波積雪深計、積雪重量計等を用いることができる。

測距離機構は、予め設定された基準点位置から、消雪対象面範囲内の集光点とすべき積雪や氷の表面位置までの距離を正確に計測し、その計測結果に基づき、各レーザー照射器からのレーザー光線を、指示された積雪や氷表面位置に照射、集光可能にするという機能を果たすものであり、消雪対象面範囲内の各点毎の集光点位置を正確に測定できるものとしなければならず、前記安全センサや積雪センサ等の検知データに基づき、演算処理して各集光点位置の測定結果とするものであってもよい。

温度計は、消雪対象面範囲付近の気温および／もしくは消雪対象面範囲の面温度を測定し、逐次測定温度情報を、あるいは氷点下に達したときに、氷点下検出信号を調和的集光用制御部に向けて出力可能とする機能を果たすものであり、積雪対象面を非接触で温度測定するものか、あるいは消雪対象面範囲付近の気温を測定するかしたものとすべきであるが、消雪対称面の適所に直接接触させて測定するようにしたものとすることも可能であり、より具体的には熱型、量子型の放射温度計を用いるのが望ましく、例えば赤外線放射型のサーミスターを用いたものとすることができる外、消雪対象面に埋設した熱電対とすることが可能である。

消雪対象面範囲は、積雪や氷の凍結に晒される屋外であって略平面状の所定範囲に限定され、消雪を必要とする面上範囲であり、従来であればロードヒーティング施設を敷設するような場所であるということができ、より具体的には建築物の屋根面や庭、道路等であるということができる。

支持施設は、消雪対象面範囲を見下ろす２箇所以上に配置され、レーザー照射器を十分な強度で支持可能とする機能を果たすものであり、対象箇所で目的を達成可能な最適箇所に立設した専用の照明柱の外、消雪対象面範囲周辺で目的配置に適う位置に立設されている既存の支柱、塀、柵、建築物壁面等とすることができ、より具体的には、既存の電柱や照明柱、標識、信号機、ガードレール、塀、その他の建築物の利用も可能であり、あるいはそれら既存の施設に対してレーザー照射器を支持するために特別に開発したブラケットを組み合わせるようにする等の手段とすることが可能である。
以下では、図面に示すこの発明を代表する実施例と共に、その構造について詳述することとする。

図１のレーザー消雪装置の斜視図にされる事例は、消雪対象となる同一面範囲５を、異なる方向から見下ろす２基以上の支持施設６,６,……夫々にレーザー照射器２,２,……を設け、それら各レーザー照射器２,２,……は、走査線状駆動機構２１と、対象面範囲５内に進入、移動、停止または固定された積雪や氷以外の生物や物品等を、照射レーザー光線に交叉する直前に検知可能な安全センサ２２とを有するものとした上、対象面範囲５内の積雪や凍結を検知可能な積雪センサ３１からの情報に反応し得る調和的集光用制御部３に接続されたものとし、積雪センサ３１の感知した対象面範囲５内積雪情報により、当該調和的集光用制御部３が、各レーザー照射器２,２,……から対象面範囲内の所定の一点で交叉するようレーザー光４,４,……を集光、照射して消雪可能な程度に加熱するよう自動制御し、順次、集光点４１を同対象面範囲５内全域に渡って走査線状に隈無く駆動、消雪可能にすると共に、安全センサ２２が対象面範囲５内に進入、移動、停止または固定された生物や物品等を検知したときには、瞬時に少なくとも該当する一基からのか、あるいは全基のレーザー照射器２,２,……からのかのレーザー光照射を、それら生物や物品に照射しないよう停止するか、もしくは各レーザー光の集光点４１を検知物以外の適宜位置に変更するかするよう制御可能にしてなる、この発明のレーザー消雪装置における代表的な一実施例を示すものである。

当該レーザー消雪装置１は、車両や人々等が行き交う交差点の舗装路面を、消雪対象面範囲５とするものであり、その交差点の四隅外側付近夫々に立設された四本の支持施設としての既存の照明支柱６,６,……における所定高さ位置であって同交叉点５内を見渡すことのできる周壁面に対し、夫々レーザー照射器２,２,……を設置したものとしている。
各レーザー照射器２は、照明支柱６から電力の供給を受けて作動するものとし、射出直前のレーザー光を光学的に方向転換、可能とし、交差点５の隅々に至る範囲内に渡り、縦横および上下に走査可能とする走査線状駆動機構２１を設けると共に、レーザー光線の照射範囲の数メートル範囲内に進入、移動、停止あるいは固定されている生物や物品等を瞬時に検知可能な電波レーダー型の安全センサ２２を有するものとなっている。

何れか一基のレーザー照射器２が設置された照明支柱６の適所には、調和的集光用制御部３が設置され、各４基のレーザー照射器２,２,……に電気的信号を通信可能とするよう接続されたものとなっており、交差点５付近の積雪量を測定可能とした光電式あるいは超音波型の積雪センサ３１と、周辺気温を測定可能な電気式温度計３２とを設けたものとし、交差点５に面する適所には、事前に設定した原点から、交差点５内に積もった雪面あるいは氷面に順次、設定される集光点４１までの距離を測定可能とするようレーザー距離計と、走査制御系とを組み合わせてなる測距離機構３３を設けたものとしている。

調和的集光用制御部３は、上記構造とする外に、４分割して各レーザー照射器２,２,……に付属させたものとすることが可能であり、１個の制御信号発振部と、３個の制御信号受信部とからなるものとして、４基のレーザー照射器２,２,……を統合的に制御するものとすることができる。

（実施例の作用）
以上のとおりの構成からなる実施例のレーザー消雪装置１は、この発明に包含されるレーザー消雪方法に使用可能であり、以下では、その具体的な工程に従って消雪する際の作用について示すものとする。
図２の自動消雪のフローチャートに示すように、調和的集光用制御部３を起動して自動制御をスタートＡさせると、温度計３２が気温の測定を開始し、気温が氷点下になったときＢに積雪センサ３１を作動Ｃさせ、積雪がなければ、そのまま気温の測定を繰り返すものとなり、積雪センサ３１が積雪を感知したＤときに、測距離機構３３を起動させて、予め設定された原点から積雪表面箇所までの距離を測定Ｅする。

消雪目標となる積雪表面までの距離測定Ｅは、図１中に矢印で示すように、縦Ｙ、横Ｘ、高さＺの各方向成分に分けて測定し、縦Ｙ、横Ｘの平面上を走査線状に移動しながら連続的に測定を繰り返し、その計測値を受信した調和的集光用制御部３は、その計測データに基づき、各レーザー照射器２,２,……の制御データを演算、出力して各走査線状駆動機構２１,２１,……を調和的に個別制御Ｆするものとなる。

このようにして調和的に制御された各レーザー照射器２,２,……は、同図１中に破線で示すように、互いが照射するレーザー光線４,４,……を、図示しない積雪表面に設定された集光点４１で交叉するよう集光、制御されることとなり、４基のレーザー照射器２,２,……からのレーザー光線４,４,……が集光され、発熱量が増大して効果的に消雪することが可能となり、しかもその集光点４１を、同図中のＸ,Ｙ方向に走査線状に連続的に走査して交差点５の範囲内を隈無く消雪するものとなり、図２中に示すように、積雪センサ３１によって各集光点４１に積雪の有無を確認Ｄしながら消雪を進め、最終的に同交差点５内に積雪が無くなったときには、レーザー照射器２,２,……からのレーザー光の照射を停止させ、気温の測定Ｂを行うこととなる。

レーザー光線４,４,……の走査によって消雪を行っている最中、交差点５内に図示しない自動車や人等が不用意に進入してきたときには、逸早く安全センサ２２が、その存在を検知して調和的集光用制御部３の照射制御に優先し、それら進入者がレーザー光線４に干渉する虞のある１基または複数基のレーザー照射器２２,２２,……からのレーザー照射を強制的に停止させるものとし、自動車や人等が居なくなったときか、あるいは干渉の危険性が無くなったときにレーザー照射を再開する。
また、次に示すように、調和的集光用制御部３を介してレーザー光を停止または回避させるよう制御することも可能である。

前述と同様に消雪を行っている最中、交差点に自動車や人等が予期せずして進入してきたときには、瞬時に安全センサ２２が、その存在を検知して調和的集光用制御部３に検出信号を送信し、これを受けた調和的集光用制御部３は、レーザー光線４が自動車や人等に交叉状となり得ると判断した、一基もしくは複数基のレーザー照射器２,２、あるいは全てのレーザー照射器２,２,……を緊急停止あるいはレーザー光線４を遮断し、レーザー光線４が照射されないよう制御するものとするか、または、自動車や人等とは干渉しない交差点５内範囲に集光点４１を瞬時に移動させるよう制御するものとなり、停止させた場合には、自動車や人等が居なくなったときにレーザー照射を再開するものとし、また、集光点４１を移動させたときには、その移動の直後にその地点から走査駆動を再開することとする。

（実施例の効果）
以上のような構成からなる実施例のレーザー消雪装置、およびそれを用いたレーザー消雪方法は、前記この発明の効果の項で記載の特徴に加え、各レーザー照射器２,２,……の夫々に安全センサ２２を設けたことにより、個々のレーザー照射器２,２,……毎のレーザー光線４照射範囲に、自動車や人などが進入してきたときに確実且つ瞬時にレーザー光の照射を停止させ、あるいは照射スポットを移動させることが可能となり、高い安全性を確保するものとなる。

また、調和的集光用制御部３に測距離機構３３を設け、積雪面上もしくは氷上面の三次元的位置情報を検出可能としたことから、その測定データに基づき各レーザー光線４,４,……の集光点４１を消雪対象物の上面で正確に一致させることが可能となり、降雪や凍結が進行して上昇中か、または融解過程にあって降下中の雪面や氷面に正確に追従して集光、照射し、より効果的且つ迅速な消雪を実現し得るものとなる。

さらに、調和的集光用制御部３に気温測定用の温度計を設置してあることから、積雪や凍結の可能性がない氷点下以上では積雪センサ３１の作動を停止し、氷点下以下に気温が下がったときにだけに積雪センサ３１を起動するようにしてあることから、無駄な可動を抑えて経済的な運用と長寿命化とを可能にするという効果を発揮できる。

（結 び）
叙述の如く、この発明によるレーザー消雪装置、およびそれを用いたレーザー消雪方法は、その新規な構成によって所期の目的を遍く達成可能とするものであり、しかも製造も容易で、従前までの地中に埋設するロードヒーティング技術に比較して設置工事が簡便で大幅な工期の短縮を実現し得るものになると共に、消雪対象範囲内に一切の工事が不要になり、既存の道路や建築物の屋根等にも支障なく設置できる上、維持、管理も容易になって全ての作業負担を軽減し、経費を大幅に削減できるものとなることから、従来型のロードヒーティングの導入を躊躇している各種施設管理者や、度重なる積雪とその除雪作業に困惑している一般家庭を含めた様々な人々によって高く評価され、その秀れた実用性と設置の容易性とにより、多方面に渡って広範に利用、普及していくものになると予想される。

図面は、この発明のレーザー消雪装置、およびそれを用いたレーザー消雪方法の技術的思想を具現化した代表的な幾つかの実施例を示すものである。
レーザー消雪装置を示す斜視図である。 自動消雪のフローチャート図である。

符号の説明

１ レーザー消雪装置
２ レーザー照射器
２１ 同 走査線状駆動機構
２２ 同 安全センサ
３ 調和的集光用制御部
３１ 同 積雪センサ
３２ 同 温度計
３３ 同 測距離機構
４ レーザー光線
４１ 同 集光点
５ 交差点（消雪対象面範囲）
６ 照明支柱（支持施設）

Claims (9)

1. 消雪対象となる同一面範囲を、異なる方向から見下ろせる箇所とした２基以上の支持施設夫々に、走査線状駆動機構を有するレーザー照射器を設置し、それら各レーザー照射器は、対象面範囲内の積雪や凍結を検知可能な積雪センサからの情報に反応し得る調和的集光用制御部に接続され、照射タイミングを制御可能にしてなるものとしたことを特徴とするレーザー消雪装置。
2. 消雪対象となる同一面範囲を、異なる方向から見下ろせる箇所とした２基以上の支持施設夫々に、走査線状駆動機構を有するレーザー照射器を設置し、それら各レーザー照射器は、対象面範囲内の積雪や凍結を検知可能な積雪センサからの情報に反応し得る調和的集光用制御部に接続されたものとし、積雪センサの感知した対象面範囲内積雪情報により、当該調和的集光用制御部が、各レーザー照射器から対象面範囲内の所定の一点で交叉するようレーザー光を集光、照射して消雪可能な程度に加熱するよう自動制御し、順次、集光点を同対象面範囲内全域に渡って走査線状に隈無く駆動、消雪可能にしてなるものとしたことを特徴とするレーザー消雪装置。
3. 消雪対象となる同一面範囲を、異なる方向から見下ろせる箇所とした２基以上の支持施設夫々にレーザー照射器を設け、それら各レーザー照射器は、走査線状駆動機構と、対象面範囲内に進入、移動、停止または固定された積雪や氷以外の生物や物品等を、照射レーザー光線に交叉する直前に検知可能な安全センサとを有するものとした上、対象面範囲内の積雪や凍結を検知可能な積雪センサからの情報に反応し得る調和的集光用制御部に接続され、照射タイミングを制御可能にしてなるものとしたことを特徴とするレーザー消雪装置。
4. 消雪対象となる同一面範囲を、異なる方向から見下ろせる箇所とした２基以上の支持施設夫々にレーザー照射器を設け、それら各レーザー照射器は、走査線状駆動機構と、対象面範囲内に進入、移動、停止または固定された積雪や氷以外の生物や物品等を、照射レーザー光線に交叉する直前に検知可能な安全センサとを有するものとした上、対象面範囲内の積雪や凍結を検知可能な積雪センサからの情報に反応し得る調和的集光用制御部に接続されたものとし、積雪センサの感知した対象面範囲内積雪情報により、当該調和的集光用制御部が、各レーザー照射器から対象面範囲内の所定の一点で交叉するようレーザー光を集光、照射して消雪可能な程度に加熱するよう自動制御し、順次、集光点を同対象面範囲内全域に渡って走査線状に隈無く駆動、消雪可能にすると共に、安全センサが対象面範囲内に進入、移動、停止または固定された生物や物品等を検知した際には、瞬時に少なくとも該当する一基か、あるいは全基のレーザー照射器からのレーザー光照射を、それら生物や物品に照射しないよう停止するか、もしくは各レーザー光の集光点を、検知物以外の適宜位置に変更するよう制御可能にしてなるものとしたことを特徴とするレーザー消雪装置。
5. 調和的集光用制御部が、対象面範囲内を逐次、移動する集光点に相当する積雪上面もしくは氷表面の三次元的位置情報を検出可能とする測距離機構を有するものとすることにより、走査するレーザー光の集光点を気象条件やその外の外的要因によって増減する積雪上面もしくは氷表面に追従させるよう制御可能としてなるものとした、請求項１ないし４何れか一項記載のレーザー消雪装置。
6. 調和的集光用制御部が、対象面範囲内の表面温度および／または対象面範囲内の気温を測定可能な温度計を有し、氷点下を示したときに、起動するよう制御可能としてなるものとした、請求項１ないし５何れか一項記載のレーザー消雪装置
7. 請求項１ないし６何れか一項に記載のレーザー消雪装置を用い、積雪センサが対象面範囲内の積雪を感知したとき、当該調和的集光用制御部が、それら各レーザー照射器から同対象面範囲内の一点で交叉するようレーザー光を照射させ、その照射点を消雪可能な程度に加熱すると共に、集光点を同対象面範囲内に渡って走査線状に隈無く駆動させるよう、照射タイミングを制御するようにしたことを特徴とするレーザー消雪方法。
8. 請求項３または４何れか一項記載のレーザー消雪装置を用い、安全センサが、対象面範囲内のレーザー照射直前位置に、積雪や氷以外の生物や物品等が進入、移動、停止または固定されているのを検知したとき、当該調和的集光用制御部が、瞬時に少なくとも該当する一基のレーザー照射器からか、あるいは全基のレーザー照射器からかのレーザー光照射を、それら生物や物品類に照射しないよう停止するか、または各レーザー光の集光点を検知物以外の適宜位置に変更するかするよう制御することを特徴とするレーザー消雪方法。
9. 請求項６に記載のレーザー消雪装置を用い、温度計が常に対象面範囲内の表面温度および／または気温を測定し、何れか一方もしくは双方が氷点下に達したとき、当該調和的集光用制御部が、それら各レーザー照射器から同対象面範囲内の一点で交叉するようレーザー光を照射させ、その照射点を消雪可能な程度に加熱すると共に、集光点を同対象面範囲内に渡って走査線状に隈無く駆動させるよう、自動制御することを特徴とするレーザー消雪方法。
   

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