JP2007284964A - 融雪システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、山間部など、近くに河川などの水源が無いところでも、高い圧力と、高い温度とを持つ十分な量の水４を確保して効率良く積雪を融解させる。
【解決手段】ＮＧＨタンク３に貯留されているＮＧＨ２をＮＧＨ分解装置７に供給して分解させながら、分解処理で生成された高い圧力を持つ水４を路面６に流して、路面６上の積雪を融解させた後で貯水槽１０に貯留するとともに、分解処理で生成された天然ガス５を燃焼器８に供給して燃焼させ、そのとき発生する排熱で貯水槽１０に貯留されている水４を加熱して温水９とし、これを路面６に流し路面６上の積雪を融解させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロードヒーティングや屋根の融雪装置等として使用される融雪システムに係わり、特にＮＧＨ（天然ガスハイドレート）を使用して、雪を融解させる融雪システムに関する。

豪雪地帯などでは、冬の間、近隣の河川などから汲み上げた水を路面の下に敷設された配管に通して路面に流出させることにより路面上の積雪を融解させるとともに、循環ポンプを使用して融解水を再度配管に戻すという作業を連続的に繰り返して路面上の積雪を融解させている。
また、特許文献１には、路面直下に敷設したパイプ中に温水を通水することにより路面の温度を高めて積雪を融解する技術が開示されている。特許文献２には融雪用の散水を行うためのブロック構造が開示されている。

しかしながら、このような従来の融雪システムは、近くに水源が無い地域では使用することができないという問題があった。
そこで、このような問題を解決する方法として、井戸などから汲み上げた地下水を使用する融雪システムなどが開発されているが、このような融雪システムでは水を汲み上げすぎて井戸が涸れるという問題があった。

また、特許文献３には、路面直下に配置した電熱ヒータに通電することにより路面温度を高めて積雪を融雪する技術が提案されている。しかし、熱源として電熱ヒータを使用しているため膨大な電力を消費するという問題をもたらす。また、山間部等の道路に電力供給用の電線等の設備を敷設するためのコストが高くなるという問題もある。
特開２００６−０２２６４３公報 特開２００５−１８８０５１公報 特開２００５−０４２３４１公報

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、山間部など、近くに河川などの水源が無いところであっても、高い圧力を有した十分な量の水を確保して積雪を融解させることができる融雪システムを提供することを目的としている。
また、本発明は、山間部など、近くに河川などの水源が無いところであっても、高い圧力と高い温度を有した十分な量の水を確保して効率良く積雪を融解することができる融雪システムを提供することを目的としている。

また、本発明は、山間部など、近くに河川などの水源が無いところであっても、高い圧力を有した十分な量の水を確保して積雪を融解させるとともに、水を生成するときに得られる天然ガスを使用して得た電力を利用してシステムを動作させることができる融雪システムを提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明に係る融雪システムは、水、又は温水を用いて、散水対象物に付着した雪や氷を融解させる融雪システムにおいて、ＮＧＨに熱を加えて分解し、水と天然ガスを生成するＮＧＨ分解装置と、前記ＮＧＨ分解装置により生成された水を前記撒水対象物に供給することにより雪や氷を融解させる散水機構と、を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の融雪システムにおいて、前記ＮＧＨ分解装置により生成された天然ガスを燃焼させたときに得られた排熱を用いて、前記ＮＧＨ分解装置により生成された水を加熱する加熱機構を備えたことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の融雪システムにおいて、前記ＮＧＨ分解装置により生成された天然ガスを燃焼させたときに得られた熱エネルギーを使用して発電を行う発電機を備えたことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１、２又は３において、前記散水対象物に前記水又は温水を散水するための散水口を備え、前記ＮＧＨ分解装置により生成された水を該ＮＧＨ分解装置により生成される圧力を利用して前記散水口に供給することを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか一項において、前記散水口から前記散水対象物に散水された水、及び前記雪や氷が融解した水を回収する取水口を備え、前記取水口から回収された水を貯留する貯水槽を備えたことを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項２乃至５の何れか一項において、前記加熱機構は、前記貯水槽に貯水された水を加熱することを特徴とする。

本発明による融雪システムでは、山間部など、近くに河川、地下水などの水源が無いところであっても、高い圧力を持つ十分な量の水を確保して、積雪を融解することができる。冬場の低温環境を利用してハイドレートの自然分解を抑制することができるため、ＮＧＨタンクはできるだけ、山間部等の高所、寒冷箇所に設置することが好ましい。
また、本発明の融雪システムでは、山間部など、近くに河川などの水源が無いところであっても、高い圧力と、高い温度とを持つ十分な量の水を確保して、効率良く積雪を融解することができる。
また、本発明の融雪システムでは、山間部など、近くに河川などの水源が無いところであっても、高い圧力を持つ十分な量の水を確保して、積雪を融解することができるとともに、水を生成させるときに得られる天然ガスを使用して得られた電力でシステムを動作させることができる。従って、高価な発電設備を設置したり、遠方から電力供給用の電線を敷設する必要がなくなる。

以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
《第１の実施形態》
図１は本発明による融雪システムの第１の実施形態を示す概略構成図である。
この図に示す融雪システム１は、ＮＧＨ（天然ガスハイドレート）２を貯留するＮＧＨタンク３と、ＮＧＨタンク３から供給されたＮＧＨ２を受入れて後述する温水による加熱、或いは外気温度を利用した自然分解によって５℃程度の水４と天然ガス５とに分解するＮＧＨ分解装置７と、ＮＧＨ分解装置７が生成した水４を路面６や路面下に敷設したパイプ等の流路中（散水対象物）に流す散水機構Ａと、ＮＧＨ分解装置７により生成された天然ガス５を燃焼させる燃焼器（加熱機構）８と、路面６に供給されることにより融雪に使用された水４（融解した積雪から得た水を含む）を取り込んで貯留すると共に貯留した水を路面に再び供給する貯水槽１０と、を備えている。
なお、ＮＧＨ分解装置７から生成された水４を散水前に燃焼器８によって加熱して温水にし、この温水を散水対象物としての路面６等に散水するように構成してもよい。温水によって融雪を行う方がより少ない水量による融雪が可能となるからである。
貯水槽１０中の水は、燃焼器８が天然ガスを燃焼させることにより生成した排熱によって加熱され、温水９として路面６に供給されて融雪に供される。

このように本実施形態では、ＮＧＨタンク３に貯留されているＮＧＨ２をＮＧＨ分解装置７に供給して分解させながら、分解処理で生成された高い圧力を持つ水４を散水機構Ａを利用して路面６に流して路面６上の積雪（氷を含む）を融解させた後で貯水槽１０に貯留させる。更に、分解処理で生成された天然ガス５を燃焼器８に供給して燃焼させ、そのとき発生する排熱を利用して貯水槽１０に貯留されている水４を温水９にして路面６に流し、路面６上の積雪を融解させる。
なお、後述するように燃焼器８から得られた排熱を利用して発電機を駆動して電気を生成するようにしてもよい。

ＮＧＨタンク３は、ＮＧＨ２が外部温度の影響によって自然分解しないように十分な断熱効果を備えた断熱材によって構成する。本発明の融雪システムが最も必要とされるのは降雪の多い冬季であるため、冬季の低温環境を利用してハイドレートの自然分解を抑制することができる。従って、ＮＧＨタンクはできるだけ、山間部等の高所、寒冷箇所に設置することが好ましい。
ＮＧＨ分解装置７は、図２に示す如く密閉された筒状部材によって構成される分解槽１１と、分解槽１１内を上下に仕切るように内部に配置されてＮＧＨタンク３から供給されるＮＧＨ２を支持する網１２と、分解槽１１内の上部から温水１３を散水することにより網１２上に載置されているＮＧＨ２を分解させ、高い圧力を持つ水（分解水）４と天然ガス５とに分離させる散水管１４と、分解槽１１内の下部に貯まった高い圧力の水（分解水）４を分解槽１１外に取り出して路面６に導く給水管（散水機構）１５と、分解槽１１内の下部に貯まった水（分解水）４を汲み出すポンプ１６と、ポンプ１６によって汲み出された水４を加熱して温水１３にし、散水管１４から分解槽１１内に噴射させる熱交換器１７と、分解槽１１内の上部に貯まった高い圧力の天然ガス５を取り出して燃焼器８に供給するガス供給管１８と、を備えている。
なお、ＮＧＨ２は熱を加えることによって分解するため、温水による分解の促進をせずに、外気温度によって自然分解するように構成することも可能である。この場合には装置構成を更にシンプル化することができる。

本実施形態では、ＮＧＨタンク３から供給されるＮＧＨ２を分解槽１１内の網１２上に載置した状態で、ポンプ１６及び熱交換器１７を動作させて分解槽１１内の下部に貯まった水４を汲み出し、加熱して温水１３とし、この温水１３を散水管１４から分解槽１１内に散水させてＮＧＨを分解させる。また、この動作と並行し、給水管１５を使用して分解処理で得られた高い圧力を持つ水４を取り出して路面６に供給するとともに、ガス供給管１８を使用して分解処理で得られた天然ガス５を取り出し燃焼器８に供給する。
このように本実施形態では、ＮＧＨタンク３に貯留されているＮＧＨをＮＧＨ分解装置７に供給して分解させながら、分解処理で生成された高い圧力を持つ水４を路面６に流して路面６上の積雪を融解させた後で、融解水を含む水４を貯水槽１０に貯留させるとともに、分解処理で生成された天然ガス５を燃焼器８に供給して燃焼させ、そのとき発生する排熱を利用して貯水槽１０に貯留されている水４を温水９にして路面６に流し、路面６上の積雪を融解させるようにしている。このため、山間部など、近くに河川などの水源が無いところであっても、高い圧力と、高い温度とを持つ、十分な量の水４を確保して、効率良く積雪を融解することができる。

《第２の実施形態》
図３は本発明による融雪システムの第２の実施形態の構成を示す概略図である。
この図に示す融雪システム２１は、ＮＧＨ（天然ガスハイドレート）２を貯留するＮＧＨタンク２３と、ＮＧＨタンク２３から供給されるＮＧＨ２を加熱して分解し、高い圧力を持つ水２４と天然ガス２５とを生成するＮＧＨ分解装置２６と、ＮＧＨ分解装置２６から排出される天然ガス２５を燃焼させて得られた燃焼ガスを用いて駆動力を発生するガスエンジン（加熱機構）２７と、ガスエンジン２７からの駆動力を用いて発電する発電機２８と、ＮＧＨ分解装置２６から排出される水２４を路面２９上に散水して指定された方向に流すことにより路面２９上の積雪を融解させる散水口３０と、路面２９上に散水された水２４、積雪を融解して得られた水２４などを取り込む取水口３１と、発電機２８の駆動により得られた電気により作動して取水口３１から取り込まれた水２４を汲み上げるポンプ３２と、ポンプ３２によって汲み上げられた水２４を貯留する貯水槽３３と、を備えている。
ＮＧＨ分解装置２６から排出される水２４は５℃程度の温度であるため、積雪を融雪するには十分な温度であるため、この水２４を加熱せずに路面に散水しても十分な融雪効果を期待できる。

貯水槽３３に貯留された水２４は、ガスエンジン２７の排熱を利用して加熱されることにより温水３４となり、散水口３０から路面２９上に散水されるように構成する。温水３４を用いることにより、より少ない水量による融雪が可能となる。
また、ＮＧＨ分解装置２６から排出されてきた５℃程度の水２４と、貯水槽３３からの温水３４とを混合した温水を路面に供給するように構成してもよい。
ＮＧＨ分解装置２６から排出される水２４は分解装置により生成される圧力を利用して圧送できるため、散水口３０までの排出に際しては格別のポンプを設ける必要がない。また、ＮＧＨ分解装置２６内の圧力を一定に保つことにより、散水口３０から路面に供給される水の量を常に一定の状態に安定化させることができる。
本発明の例では路面２９が一方に傾斜した斜面であるため、散水口３０を傾斜面の上方の適所に配置することにより、水２４や、温水３４や、水と温水の混合温水は、路面を下降しながら降雪や氷を溶かしながら下方へ流れて取水口３１によって回収されることとなる。路面に傾斜がない場合には、散水口３０から排出される水や温水の放出圧力を高めて路面全体に行き渡るように構成してもよい。

ＮＧＨタンク２３からＮＧＨ２を供給されたＮＧＨ分解装置２６は、ＮＧＨ２を水２４と天然ガス２５とに分解し、分解処理で得られた天然ガス２５をガスエンジン２７で燃焼させてガスエンジン２７の駆動軸に連結された発電機２８を駆動させて発電し、ポンプ３２に電力を供給して駆動する。
また、この動作と並行してＮＧＨ分解装置２６により生成された水２４を、ＮＧＨ分解装置２６→散水口３０→路面２９→取水口３１なる経路を経て路面２９上に流して路面２９上の積雪を融解させるとともに、発電機２８で得られた電力によりポンプ３２を動作させて、取水口３１→ポンプ３２→貯水槽３３なる経路で取水口３１に取り込まれた水２４を貯水槽３３に供給し、ガスタービン２７の排熱を利用して貯水槽内の水を温水３４にした後、貯水槽３３→散水口３０なる経路を経て散水口３０に導き、路面２９上に排出させる。

このように、この実施形態では、ＮＧＨタンク２３に貯留されているＮＧＨ２をＮＧＨ分解装置２６に供給して水と天然ガスに分解し、分解処理で生成された水２４を路面２９に流して路面２９上の積雪を融解させる一方で、分解処理で生成された天然ガス２５をガスエンジン２７で燃焼させて発電機２８に発電動作を行わせる。更に、発電機２８で得られた電力を用いてポンプ３２を駆動させながら、ガスエンジン２７から排出される燃焼ガスを用いて貯水槽３３に貯留されている水２４を加熱して温水３４とし、路面２９に流すようにしている。このため、山間部など、近くに河川などの水源が無い環境であっても、高い圧力と、高い温度とを持つ、十分な量の水２４を確保して、積雪を融解することができるとともに、水２４と同時に生成される天然ガス２５を使用して得られた電力によりシステムを動作させることができる。

なお、上記の実施形態ではＮＧＨを分解することにより得た水を路面に供給して融雪、解氷を促進する構成を説明したが、路面の内部に配設したパイプ等の流路内に水や温水を供給することにより路面の融雪、解氷、凍結防止等を実現することもできる。
また、上述した各実施形態では、融解システム１、２１によって路面６、２９上の積雪を融解させるようにしているが、路面６、２９以外の散水対象物上に付着した雪や氷、例えば建物の屋根などに積もった雪などを融解させるようにしても良い。
或いは、夏期に大都会で発生するヒートアイランド現象に起因した気温の上昇、路面、ビル等の温度上昇を解消する手段としても、ハイドレートを利用した散水装置による冷却効果を利用することが可能である。

本発明による融雪システムの第１の実施形態を示す概略構成図である。 図１に示すＮＧＨ分解装置の詳細な内容を示す構成図である。 本発明による融雪システムの第２の実施形態を示す概略構成図である。

符号の説明

１：融雪システム
３：ＮＧＨタンク
４：水
５：天然ガス
６：路面
７：ＮＧＨ分解装置
８：燃焼器（加熱機構）
９：温水
１０：貯水槽（加熱機構）
１１：分解槽
１２：網
１３：温水
１４：散水管
１５：給水管（散水機構）
１６：ポンプ
１７：熱交換器
１８：ガス供給管
２１：融雪システム
２３：ＮＧＨタンク
２４：水
２５：天然ガス
２６：ＮＧＨ分解装置
２７：ガスエンジン（加熱機構）
２８：発電機
２９：路面
３０：散水口（散水機構）
３１：取水口
３２：ポンプ
３３：貯水槽（加熱機構）
３４：温水

Claims (6)

1. 水、又は温水を用いて、散水対象物に付着した雪や氷を融解させる融雪システムにおいて、
   ＮＧＨに熱を加えて分解し、水と天然ガスを生成するＮＧＨ分解装置と、
   前記ＮＧＨ分解装置により生成された水を前記撒水対象物に供給することにより雪や氷を融解させる散水機構と、を備えたことを特徴とする融雪システム。
2. 請求項１に記載の融雪システムにおいて、
   前記ＮＧＨ分解装置により生成された天然ガスを燃焼させたときに得られた排熱を用いて、前記ＮＧＨ分解装置により生成された水を加熱する加熱機構を備えたことを特徴とする融雪システム。
3. 請求項１又は２に記載の融雪システムにおいて、
   前記ＮＧＨ分解装置により生成された天然ガスを燃焼させたときに得られた熱エネルギーを使用して発電を行う発電機を備えたことを特徴とする融雪システム。
4. 前記散水対象物に前記水又は温水を散水するための散水口を備え、
   前記ＮＧＨ分解装置により生成された水を該ＮＧＨ分解装置により生成される圧力を利用して前記散水口に供給することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の融雪システム。
5. 前記散水口から前記散水対象物に散水された水、及び前記雪や氷が融解した水を回収する取水口を備え、
   前記取水口から回収された水を貯留する貯水槽を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の融雪システム。
6. 前記加熱機構は、前記貯水槽に貯水された水を加熱することを特徴とする請求項２乃至５の何れか一項に記載の融雪システム。

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