JP2012246731A - 路面融雪用排気管構造、融雪用路面材および路面融雪システム - Google Patents

Abstract

【課題】融雪対象となる路面下に融雪用の空気を従来よりもムラなく排出することで融雪ムラを抑制できるとともに、施工を容易にし、かつ施工時間や施工費用を低減することができる路面融雪用排気管構造、融雪用路面材および路面融雪システムを提供する。
【解決手段】融雪対象となる路面下の所定範囲に敷設される複数の空気噴出孔６が形成された複数本の有孔管７，７・・・と、これら有孔管７，７・・・の両端部をそれぞれ通気可能に連結する一対の通気用連結管８，８と、これら通気用連結管８，８の一端部を通気可能に連結するとともに空気を供給する空気供給口１１を備えた空気供給管９と、を有しているとともに、一対の通気用連結管８，８の他端部８１を閉鎖状態または端部通気管１０により通気可能に連結してなる。
【選択図】図６

Description

本発明は、融雪対象となる路面の下に融雪用の空気を排出して路面を暖めることにより融雪を行う路面融雪用排気管構造、融雪用路面材および路面融雪システムに関するものである。

従来、融雪対象となる路面の下に廃熱等を利用した融雪用の空気を排出し、その空気の熱で路面を暖めることにより融雪を行う路面融雪システム等に関する発明が種々提案されている。

例えば、特開２００５−３６６２２号公報では、周囲に開口部を形成する筒状構造体の両端面を土止板で遮蔽して対流空間部を形成し、送風用ファンを具備する温風パイプとヘッダー管を介して接続する給温パイプと、排気用ファンを具備する冷温パイプを前記筒状構造体内の対流空間部に挿入して設け、前記筒状構造体の外周囲を粒状石で覆ってなる温風融雪装置が提案されている（特許文献１）。この特許文献１の記載によれば、融雪用の空気として廃熱を利用することができ、極めてランニングコストの要しない経済効果が高い融雪装置であるとされている。

また、特開平１−２４７６０２号公報では、空気を地中に埋設した多数の排気孔を有する排気管に送風し、排気孔から空気を地表面に向けて排気させることにより、地表面の凍結および積雪を防止する地表面凍結及び積雪防止方法が提案されている（特許文献２）。この特許文献２の記載によれば、極めて簡易でかつ確実に地表面の凍結を一様に防止することができるのみならず、積雪をも防止することができるとされている。

さらに、特開２００３−２３９２１４号公報では、排水性舗装の下部に気体を噴出するための配管が適当な間隔に設けて舗装路面に気体を噴出する舗装路面の融雪システムおよび凍結防止システムが提案されている（特許文献３）。この特許文献３の記載によれば、媒体が空気であり、地上であれば何処でも入手でき、施設費用は送気・噴出のための配管費用とコンプレッサーの費用のみで安価となり、年間の路面の凍結・集雪回数が少ない地方での排水性舗装との併用は高い投資効果が期待できるとされている。

特開２００５−３６６２２号公報 特開平１−２４７６０２号公報 特開２００３−２３９２１４号公報

ところで、路面の融雪にあたり、実用上の重要な要望として、単に狭い範囲を融かすのではなく、ある一定以上の広い範囲をできるだけムラなく融雪することが求められている。しかしながら、上記特許文献１から特許文献３に記載された各発明においては、いずれも路面の融雪ムラを解決することに着目しておらず、記載も示唆もない。たとえば特許文献１では、筒状構造体に空気を送風する給温パイプの開口端部の近傍と、筒状構造体の奥側の土止板近傍とでは、開口部から排出される空気量に大きな差が生じるという問題がある。そのため、融雪対象となる路面を均一に暖めることができず、融雪ムラが発生したり、融雪効率が低くなる。

また、特許文献１に記載された発明においては、対流空間部を形成するために路面下を深く掘る必要があり、施工が難しくなるとともに、施工時間や施工費用の増加を招くという問題もある。

また、特許文献２に記載された発明も送風機から一方的に排気管へ供給しているところ、特に融雪ムラについては考慮されておらず、排気管の奥側の排気孔からより多くの空気が排気されて融けやすくなり、融雪ムラが生じることになる。

さらに、特許文献３には、噴出孔を備えた配管について融雪ムラが配慮された配置構成等は記載も示唆もない。

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、融雪対象となる路面下に融雪用の空気を従来よりもムラなく排出することで融雪ムラを抑制できるとともに、施工を容易にし、かつ施工時間や施工費用を低減することができる路面融雪用排気管構造、融雪用路面材および路面融雪システムを提供することを目的としている。

本発明に係る路面融雪用排気管構造は、融雪対象となる路面の下に埋設されてその路面へ融雪用の空気を排出する路面融雪用排気管構造であって、前記融雪対象となる路面下の所定範囲に敷設される複数の空気噴出孔が形成された複数本の有孔管と、これら有孔管の両端部をそれぞれ通気可能に連結する一対の通気用連結管と、これら通気用連結管の一端部を通気可能に連結するとともに空気を供給する空気供給口を備えた空気供給管と、を有しているとともに、前記一対の通気用連結管の他端部を閉鎖状態または端部通気管により通気可能に連結してなる。

また、本発明の一態様として、複数本の前記有孔管を所定の間隔で略平行に並列配置するとともに、これらの有孔管を一対の前記通気用連結管および前記空気供給管によって略Ｕ字状に囲んで通気可能に構成してもよい。

さらに、本発明の一態様として、複数本の前記有孔管を所定の間隔で略平行に並列配置し、これらの有孔管を一対の前記通気用連結管、前記空気供給管および前記端部通気管によって略ループ状に囲んで通気可能に構成してもよい。

さらにまた、本発明の一態様として、前記各空気噴出孔は、頂部において所定の間隔毎に穿孔された複数の頂孔と、隣り合う前記頂孔の中間毎に右側へ所定の角度傾斜させた位置に穿孔される右側孔と、隣り合う前記頂孔の中間毎に前記右側孔と対称となる左側の位置に穿孔される左側孔とから構成されており、前記各有孔管は、隣り合う前記有孔管の右側孔から噴射される前記融雪用の空気と前記左側孔から噴射される前記融雪用の空気とが前記路面の近傍で交差しうる深さの位置において埋設されていてもよい。

また、本発明に係る融雪用路面材は、前記路面融雪用排気管構造を内蔵し、この路面融雪用排気管構造の上方に前記空気噴出孔から噴出される空気を流通可能な空気流通部が形成されている。

また、本発明に係る路面融雪システムは、前記路面融雪用排気管構造と、この路面融雪用排気管構造の空気供給口に連結されて前記融雪用の空気を供給する空気供給手段と、前記路面融雪用排気管構造の上方に敷設されて前記空気噴出孔から噴出される空気を上方に流通可能な空気流通部と、この空気流通部上に敷設される路面とを有する。

本発明によれば、融雪対象となる路面下に融雪用の空気を従来よりもムラなく排出することで融雪ムラを抑制できるとともに、施工を容易にし、かつ施工時間や施工費用を低減することができる。

本発明に係る路面融雪システムの一実施形態を示す断面模式図である。 本実施形態の路面融雪用排気管構造を示す概略平面図である。 本実施形態における有孔管を示す拡大平面図である。 図３における４Ａ−４Ａ断面を示す縦断面図である。 図３における５Ａ−５Ａ断面を示す縦断面図である。 本発明に係る路面融雪用排気管構造の他の実施形態を示す概略平面図である。 本実施形態における有孔管を敷設する深さを示す拡大断面図である。 実施例１における比較例のシミュレーションで使用した解析モデルを示す斜視図である。 実施例１における本発明の路面融雪用排気管構造のシミュレーションで使用した解析モデルを示す斜視図である。 図８に示す比較例のモデルを用いて流体解析により得られた管内圧力分布を示す等高線図である。 図８に示す比較例のモデルを用いて流体解析により得られた各空気噴出孔から噴射される空気量を示す三次元グラフである。 図９に示す本発明の路面融雪用排気管構造のモデルを用いて、有孔管が通気可能に略Ｕ字状に囲まれた場合の流体解析により得られた管内圧力分布を示す等高線図である。 図９に示す本発明の路面融雪用排気管構造のモデルを用いて、有孔管が通気可能に略Ｕ字状に囲まれた場合の流体解析により得られた各空気噴出孔から噴射される空気量を示す三次元グラフである。 図９に示す本発明の路面融雪用排気管構造のモデルを用いて、有孔管が通気可能に略ループ状に囲まれた場合の流体解析により得られた管内圧力分布を示す等高線図である。 図９に示す本発明の路面融雪用排気管構造のモデルを用いて、有孔管が通気可能に略ループ状に囲まれた場合の流体解析により得られた各空気噴出孔から噴射される空気量を示す三次元グラフである。 実施例２における空気噴出孔が頂孔のみにより構成される場合のシミュレーションで使用した解析モデルを示す斜視図である。 実施例２における空気噴出孔が頂孔、右側孔および左側孔より構成される場合のシミュレーションで使用した解析モデルを示す斜視図である。 図１６および図１７に示すモデルを用いて流体解析により得られたＡ側の有孔管の各空気噴出孔から噴射される空気量を示す三次元グラフである。 図１６および図１７に示すモデルを用いて流体解析により得られたＢ側の有孔管の各空気噴出孔から噴射される空気量を示す三次元グラフである。 実施例３において使用した路面融雪システムの路面融雪用排気管構造を撮影したデジタル写真画像である。 実施例３における路面融雪システムの構成を示す平面図である。 実施例３における実験日の外気温、降雪量および降水量を示す折れ線グラフである。 実施例３における実験日の１９：０３から１：３３までの路面融雪システムの路面を撮影したデジタル写真画像である。 本発明に係る路面融雪用排気管構造の他の実施形態として長さの異なる複数本の有孔管を有したものを示す概略平面図である。

以下、本発明に係る路面融雪用排気管構造、融雪用路面材およびこれらを用いた路面融雪システムの一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態の路面融雪システム１を示す断面模式図である。また、図２は、本実施形態の路面融雪用排気管構造２を示す平面図である。

図１および図２に示すように、路面融雪システム１は、主として、路面融雪用排気管構造２と、この路面融雪用排気管構造２に融雪用の空気を供給する空気供給手段３と、前記路面融雪用排気管構造２を内蔵するとともに空気流通部４１を有する融雪用路面材４と、この融雪用路面材４の上に敷設される路面５とから構成されている。以下、各構成について詳細に説明する。

路面融雪用排気管構造２は、融雪対象となる路面の下に埋設されて融雪用の空気を排出するものであり、図２に示すように、複数の空気噴出孔６が形成された複数の有孔管７と、これら有孔管７の両端部を連結する一対の通気用連結管８，８と、これらの通気用連結管８，８の一端部を連結する空気供給管９とを有している。

有孔管７は、融雪用の空気を排出する空気噴出孔６を長手方向の上面全体にわたって多数形成した管である。材質は樹脂や金属など、特に限定されないが、本実施形態では塩化ビニール管により構成されている。また、図２に示すように、本実施形態の路面融雪用排気管構造２では、同じ長さに形成された複数本の有孔管７，７・・・を所定の間隔で略平行に並列配置して構成されている。

空気噴出孔６は、有孔管７内に融雪用の空気を供給した場合に路面５に対して空気が均等に噴出されるように配置されている。本実施形態では、図３から図５に示すように、頂孔６１と、右側孔６２と、左側孔６３とからなる。

頂孔６１は、有孔管７の頂部に所定の間隔毎に穿孔された孔であり、供給された空気を略垂直方向に噴出するものである。右側孔６２は、隣り合う頂孔６１の各中間位置において、右側へ所定の角度に傾斜させた位置に穿孔された孔であり、供給された空気を右上方向に噴出するものである。また、左側孔６３は、隣り合う頂孔６１の各中間位置において、右側孔６２と対象となる左側の位置に穿孔された孔であり、供給された空気を左上方向に噴出するものである。

これらの空気噴出孔６から排出される空気は漏れ出る程度の勢いで排出されることも多いため、頂孔６１、右側孔６２および左側孔６３を厳密に方向付けする必要はないが、意図的に各方向へ向けて噴出させることで、より広範囲に排気することができて、隣設する他の有孔管７との隙間上にある路面５に対しても効果的に空気を供給して融雪できるようになっている。

通気用連結管８は、各有孔管７，７・・・に融雪用の空気を供給するための管であり、隣り合う有孔管７を通気可能に連結している。図２に示すように、前記通気用連結管８は一対で使用され、各有孔管７，７・・・の両端部に連結されている。本実施形態では、上述のように並列配置された複数本の有孔管７，７・・・に対して、直線状に形成された一対の通気用連結管８，８により各有孔管７，７・・・を両端部から狭持するようにして連結されている。

また、各通気用連結管８，８の一端部には空気供給管９が連結されており、他端部８１は閉鎖状態または端部通気管１０が別途連結されている。以下に、空気供給管９および各通気用連結管８，８の他端部８１の構成について説明する。

空気供給管９は、通気用連結管８の一端部を流通可能に連結するとともに、空気を供給する空気供給口１１を備えた管である。本実施形態では、図２に示すように、通気用連結管８と空気供給管９とは、Ｌ字型の継ぎ手１２により連結されている。なお、通気用連結管８および空気供給管９との連結は、Ｌ字型の継ぎ手１２によるものに限定されるものではなく、溶接や接着等により連結してもよく、通気用連結管８および空気供給管９を一体的に形成してもよい。

空気供給口１１は、融雪用の空気を路面融雪用排気管構造２内に取り込む取込口であり、図１および図２に示すように空気供給手段３に連結されている。本実施形態では、一対の通気用連結管８，８のそれぞれに対して融雪用の空気が均等に供給されるように、空気供給管１０の略中央部ないしその近傍に設けられている。

また、本実施形態における各通気用連結管８，８の他端部８１は、図２に示すように、閉鎖状態にされている。よって、各有孔管７，７・・・は、通気可能な一対の通気用連結管８，８および空気供給管９によって略Ｕ字状に囲まれている。

一方、路面融雪用排気管構造２の他の実施形態として、図６に示すように、各通気用連結管８，８の他端部８１を別途、端部通気管１０により通気可能に連結してもよい。この場合、各有孔管７，７・・・は、通気可能な一対の通気用連結管８，８、空気供給管９および端部通気管１０によって略ループ状に囲まれている。

また、路面融雪用排気管構造２は、図１に示すように融雪用路面材４に内蔵されている。本実施形態における融雪用路面材４は、粒状物をコンクリート等で固めることにより形成された路面材である。また、内蔵した路面融雪用排気管構造２の上方には、この路面融雪用排気管構造２から噴出した融雪用の空気を流通させる空気流通部４１が形成されている。図１および図７に示すように、本実施形態の空気流通部４１は各粒状物の間における網目状に分岐した空隙によって形成されている。つまり、空気流通部４１は、有孔管７の空気噴出孔６から排出される空気を路面５上に流通できる構成であれば特に限定されるものではなく、例えば予めブロック状に構成された融雪用路面材４として構成されていてもよいし、砂利等を敷設して空気が流通できる隙間を形成する施工工事により構成してもよい。

また、路面融雪用排気管構造２の埋設位置は、空気流通部４１を通過した融雪用の空気ができるだけ路面５全体に接するような位置であることが望ましい。例えば図７に示すように、隣り合う有孔管７，７の右側孔６２から排出される融雪用の空気と、左側孔６３から排出される融雪用の空気とが路面５の近傍で交差しうる深さであることが望ましい。

空気供給手段３は、空気供給口１１に連結されて融雪用の空気を供給するためのものであり、空気供給用のポンプを有している。空気供給手段３として用いられるポンプは、特に限定されるものではなく、空気量や設置場所等を考慮して、適宜選択することができる。

なお、融雪用の空気は、融雪用の熱源となるために０℃以上の温度を有することが必要であるが、供給源は特に限定されるものではない。例えば、温泉の廃熱や下水の廃熱、一般家屋からの廃熱、ビル等の商業施設や地下鉄等の公共施設からの廃熱、工場からの廃熱および地熱等のように熱交換により暖められた空気等を利用することができる。

路面５は、融雪用路面材４の上に敷設されるものであって路面５下に供給される空気の作用によって融雪できる構造であれば特に限定されるものではなく、空気を路面５下に溜めて路面５を暖めることにより融雪する構造でもよく、空気を路面５に通過させて路面５を暖めるとともに路面５上に排出させて雪に直接的に吹きかけて融雪する構造でもよい。例えば、アスファルト、コンクリート、透水性コンクリート、ウッドチップ、芝生、砂利、砂等が挙げられる。なお、本発明における路面とは、自動車の走行や人間等の歩行のための道路のみならず、駐車場、庭、畑や運動場等を含む広い概念である。

次に、本実施形態の路面融雪用排気管構造２、融雪用路面材４および路面融雪システム１における各構成の作用について融雪用の空気の流れとともに説明する。

まず、空気供給手段３は、０℃以上の温度を有する融雪用の空気を供給源から吸引し、その空気を空気供給口１１から路面融雪用排気管構造２内に供給する。

供給された空気は、空気供給管９を左右に分かれて流れ、一対の通気用連結管８，８にそれぞれ供給される。本実施形態では、空気供給口１１が空気供給管９の略中央位置に設けられているため、各通気用連結管８，８までの距離がほぼ等しくなり、同量程度の空気がそれぞれ供給される。

また、各通気用連結管８，８の他端部８１は閉鎖状態または端部通気管１０が設けられることにより、他端部８１に最も近い有孔管７または端部通気管１０により通気可能となる。そのため、各通気用連結管８，８に送られた空気が他端部８１側に偏ってしまうのを回避することができる。

すなわち、複数本の有孔管７，７・・・は、通気可能な略Ｕ字状または略ループ状に囲まれた管から空気の供給を受けることにより、各有孔管７，７・・・に供給される空気量に大きな差が生じないように構成されている。

次に、各通気用連結管８，８に供給された空気は、各有孔管７，７・・・の両端部から供給され、各空気噴出孔６，６・・・から空気流通部４１に向かって噴出される。有孔管７の両端部から空気を供給することにより、有孔管７内での気圧が略一定に保たれやすく、各空気噴出孔６，６・・・から噴出される空気量を略均一に近づけることができる。また、多数の空気噴出孔６，６・・・が有孔管７の上面全体にほぼ均等に穿孔されているため、各空気噴出孔６，６・・・から噴出される空気量にも差が生じにくい。

また、本実施形態では、各有孔管７，７・・・が、隣り合う有孔管７の右側孔６２から噴射される融雪用の空気と、左側孔６３から噴射される融雪用の空気とが融雪用路面材４の上方に敷設される路面５の近傍で交差しうる深さに埋設されているため、路面５全体に分散して空気を噴出させることができる。また、空気流通部４１が路面融雪用排気管構造２の上方で網目状に分岐されているため、空気噴出孔６から噴出された空気を分岐し、適当なバランスで空気量を保持しながら流通させている。

なお、本実施形態では、融雪用路面材４として、予め空気流通部４１を形成したことにより、施工現場において路面融雪用排気管構造２を埋設する深さを調整しやすく、容易に施工することができる。

路面５まで排気された空気の熱により路面が暖められて路面５に積もる雪を融かす。また、路面５上に融雪用の空気を排気可能に構成することにより、融雪用の空気を直接雪に接触されてより効果的に融雪することができる。

以上のような本実施形態の路面融雪用排気管構造２、融雪用路面材４および路面融雪システム１によれば、以下の効果を得ることができる。
１．複数本の有孔管７，７・・・へ空気をほぼ均等に供給することができる。
２．有孔管７ごとの各空気噴出孔６，６・・・から噴出される空気量のばらつきを抑えることができる。
３．路面５に供給される空気量のムラを抑制することができる。
４．路面５の融雪ムラを低減することができる。
５．融雪用路面材４として予めブロック状等に構成しておくことにより、容易かつ迅速に施工することができ、施工時間の短縮および施工費用の低減を図ることができる。

次に、本発明に係る路面融雪用排気管構造２の作用効果について、実用可能性を探る実験を行った。実施例１では、流体解析プログラムを使用し、路面融雪用排気管構造２に係る複数本の有孔管７，７・・・を略Ｕ字状または略ループ状に囲んで通気可能とした場合の流体解析を行った。本実施例１において使用した熱流体解析プログラムは、市販のＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓおよびＣＯＳＭＯＳＦｌｏＷｏｒｋｓである。

図８および図９に本実施例１のシミュレーションで使用した解析モデルを示す。これらのモデルは、ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓを用いてモデリングしたものである。図８に示されるモデルは、比較例として、複数本の有孔管７，７・・・の一端部のみを通気用連結管８により連結し、他端部を閉鎖状態にしたものである。また、通気用連結管８の一端部を空気供給口１１とし（図８の左側端部）、他端部８１は閉鎖状態とした（図８の右側端部）。一方、図９に示されるモデルは、本発明に係る路面融雪用排気管構造２の一例として、複数本の有孔管７を、空気供給管９、一対の通気用連結管８，８および端部通気管１０により略ループ状に囲んで通気可能に連結したモデルである。また、空気供給管９の略中央部には空気供給口１１が設けられている。なお、複数本の有孔管７，７・・・を略Ｕ字状に囲んで通気可能とする構成のシミュレーションは、図９に示されるモデルを利用し、一対の通気用連結管８，８の端部通気管１０側の端部を閉鎖状態にする境界条件を与えることで行った。

ここで各モデルの共通の条件について説明する。まず、有孔管７の長さは２３００ｍｍである。有孔管７の本数は１５本であり、３００ｍｍ間隔で平行に並べられている。なお、各有孔管７には、識別するために空気供給口１１側から順にＡからＯの符号を付した。

通気用連通管８の長さは４７５０ｍｍである。また、空気供給口１１の口径は１０７ｍｍである。

各有孔管７の空気噴出孔６は、頂孔６１のみで構成されており、孔径は１０．５ｍｍである。また、孔同士のピッチは１００ｍｍであり、有孔管１本あたり２１個形成されている。なお、各空気噴出孔６には、それぞれ順に１から２１の符号を付した。

以上のモデルを用い、空気供給口１１における空気の供給量を０．０４２５ｍ^３／ｓとして、ＣＯＳＭＯＳＦｌｏＷｏｒｋｓにより流体解析を行った。解析結果を以下に示す。

図１０は、図８に示される比較例のモデルを用いて流体解析を行った管内の圧力分布を等高線で示したものである。また、図１１は、そのときの各空気噴出孔６，６・・・から噴出される空気の流量を三次元グラフとして示したものである。

図１０に示すように、通気用連結管８内の圧力は、空気供給口（図１０の左側）よりも閉鎖状態とした通気用連結管８の他端部８１側（図１０の右側）に進むにつれて高くなる傾向がある。

また、各有孔管７，７・・・内の圧力は、通気用連結管８に連結された側（図１０の下側）よりも閉鎖状態とした有孔管の他端部側（図１０の上側）に進むにつれて高くなる傾向がある。

よって、図８に示されるモデルでは、空気供給口１１に近く、かつ通気用連結管８に近い方が圧力が低く、空気供給口１１から遠くかつ通気用連結管８より遠い方が圧力が高い傾向になることが理解できる。

また、図１１に示すように、各空気噴出孔６，６・・・において噴出される空気の流量においても、管内の圧力分布に従う傾向が示された。すなわち、空気供給口１１および通気用連結管８に最も近いＡの２１番の空気噴出孔６から噴出される空気の流量が約５×１０^−５ｍ^３／ｓであるのに対し、空気供給口１１および通気用連結管８から最も遠いＯの１番の空気噴出孔６から噴出される空気の流量が約２０×１０^−５ｍ^３／ｓであった。これらの流量を比較すると、約４倍の流量の差があり、図８に示されるモデルでは、各空気噴出孔６，６・・・からの流量を均等にすることができないことが理解できる。

次に、図９に示されるモデルを用い、有孔管７を通気可能に略Ｕ字状に囲んだ場合の解析結果について説明する。図１２は、管内の圧力分布を等高線で示したものであり、図１３は、各空気噴出孔６，６・・・から噴出される空気の流量を三次元グラフとして示したものである。

図１２に示すように、各通気用連結管８，８内の圧力は、空気供給管９よりも閉鎖状態とした通気用連結管８の他端部８１側に進むにつれて高くなる傾向があるが、その差は比較例と比べても小さい。また、各有孔管７，７・・・内の圧力は、両端部と中央部とで比較してもほとんど差がない。また、一対の通気用連結管８，８同士の圧力差については、空気供給管９からの距離に応じてほぼ同等の値を示しており、図１２の上下の通気用連結管８，８の違いによる傾向の差はなかった。

また、図１３に示すように、空気噴出孔６から噴出される空気の流量については、通気用連結管８内の圧力の傾向と同様に、空気供給管９側の有孔管７より閉鎖状態とした通気用連結管８の他端部８１側の有孔管７の方が若干、空気量が多い傾向を示した。具体的には、空気供給管９側に最も近いＡ番の有孔管７の複数の空気噴出孔６，６・・・から噴出される平均流量が約１０×１０^−５ｍ^３／ｓであり、通気用連結管８の他端部８１側に最も近いＰ番の有孔管７の複数の空気噴出孔６，６・・・から噴出される平均流量が約１５×１０^−５ｍ^３／ｓであった。

上記の通り、比較例では空気量の差が最大約４倍があったのに対し、本件の有孔管７を略Ｕ字状に囲んだ場合の空気量の差は、最大約１．５倍程度に抑えられた。

また、有孔管７内における各空気噴出孔６，６・・・同士の空気量にはほとんど差が生じなかった。

図１４および図１５は、図９に示されるモデルを用い、複数本の有孔管７，７・・・を通気可能に略ループ状に囲んだ場合の解析結果であり、管内の圧力分布を等高線および各空気噴出孔６，６・・・から噴出される空気の流量の三次元グラフを示している。

図１４に示すように、端部通気管１０にも空気が通気されており、図１２の有孔管を通気可能に略Ｕ字状に囲んだ場合と同様に、通気用連結管８内の圧力が空気供給管９より端部通気管１０に進むにつれてわずかに高くなる傾向が示されたが、比較例と比べてもその差は小さい。

また、図１５に示すように、各空気噴出孔６，６・・・において噴出される空気の流量についても、複数本の有孔管７，７・・・を通気可能に略Ｕ字状に囲んだ場合と同様の傾向を示し、空気供給管９側に最も近いＡ番の有孔管７の各空気噴出孔６，６・・・から噴出される平均流量が約１０ｍ^３／ｓであり、端部通気管１１に最も近いＰ番の有孔管７の各空気噴出孔６，６・・・から噴出される平均流量が約１５ｍ^３／ｓであった。また、有孔管７内における各空気噴出孔６，６・・・同士の空気量にはほとんど差が生じなかった。

以上より、複数本の有孔管７，７・・・の両端部に一対の通気用連結管８，８を設けたことにより、有孔管７内の圧力差を小さくすることができ、各空気噴出孔６，６・・・からの空気の噴出量を略均等に近づけることが可能となる。また、複数本の有孔管７，７・・・を空気供給管９、一対の通気用連結管８，８および端部通気管１０により略Ｕ字状または略ループ状に通気可能に囲むことにより、各有孔管７，７・・・に対して供給される空気量の差を低減できることがわかった。

実施例２では、流体解析プログラムを使用し、有孔管７に形成される空気噴出孔６の数と空気噴出量についてのシミュレーションを行った。使用した熱流体解析プログラムは、実施例１と同じＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓおよびＣＯＳＭＯＳＦｌｏＷｏｒｋｓである。

図１６および図１７に本実施例２のシミュレーションで使用した解析モデルを示す。図１６に示されるモデルは、路面融雪用排気管構造２において、空気噴出孔６が、頂孔６１のみにより構成されたものである。一方、図１７に示されるモデルは、路面融雪用排気管構造２において、空気噴出孔６が、頂孔６１、右側孔６２および左側孔６３により構成されたものである。

各モデルの共通の条件について説明する。まず、有孔管７の長さは２３００ｍｍである。有孔管７の本数は２本であり、３００ｍｍ間隔で平行に並べられている。なお、各有孔管７，７には、それぞれ空気供給管９側から順にＡおよびＢの符号を付した。また、通気用連通管８の長さは９００ｍｍであり、空気供給口１１の口径は１０７ｍｍである。

有孔管７の空気噴出孔６は、各モデルで異なる。まず、図１６に示される空気噴出孔６が頂孔６１のみのモデルでは、孔径は１０．５ｍｍである。また、孔同士のピッチは１００ｍｍであり、各有孔管７，７に２１個ずつ穿孔されている。このときの有孔管７、１本あたりの各空気噴出孔６，６・・・の総面積は１８１８ｍｍ^２である。なお、各空気噴出孔６には、それぞれ順に１から２１の符号を付した。

一方、図１７に示される空気噴出孔６が頂孔６１、右側孔６２および左側孔６３から構成されるモデルでは、孔径は全て６ｍｍである。頂孔同士のピッチは１００ｍｍであり、各有孔管７，７に２１個ずつ穿孔されている。それぞれの頂孔には順に１から２１の符号を付した。

また、右側孔６２は、隣り合う頂孔６１の中間において、右側に４５度の角度に傾斜させた位置に穿孔されている。右側孔６２同士のピッチは１００ｍｍであり、各有孔管７，７に２２個ずつ穿孔されている。左側孔６３は、右側孔６２と対象となる左側の位置に穿孔されており、各有孔管７に２２個ずつ穿孔されている。よって、有孔管７、１本当たりの各空気噴出孔６，６・・・の総面積は１８３８ｍｍ^２であり、図１６に示される空気噴出孔が頂孔のみのモデルにおける各空気噴出孔６，６・・・の総面積とほぼ同じ面積とした。

以上のモデルを用い、空気供給口１１における空気の供給量を０．００５６６ｍ^３／ｓとして、ＣＯＳＭＯＳＦｌｏＷｏｒｋｓにより流体解析を行った。解析結果を以下に示す。

図１８は、各モデルにおける、Ａ番の有孔管７における各空気噴出孔６，６・・・から噴出される空気の流量を三次元グラフとして示したものである。

図１８に示すように、図１６に示される空気噴出孔６が頂孔６のみのモデルでは、各空気噴出孔６，６・・・から噴出される空気量にばらつきがある。

一方、図１７に示される空気噴出孔６が頂孔６１、右側孔６２および左側孔６３から構成されるモデルでは、各頂孔６１から噴出される空気量、各右側孔６２から噴出される空気量および各左側孔６３から噴出される空気量には、大きなばらつきは見られなかった。

また、頂孔６１と右側孔６２との平均的な空気量を比較すると、若干、右側孔６２から噴出される空気量が多いが、大きな差はなかった。同様に、頂孔６１と左側孔６３との平均的な空気量を比較すると、若干、左側孔６３から噴出される空気量が多いが、大きな差はなかった。また、右側孔６２と左側孔６３との平均的な空気量を比較すると、ほぼ同じだった。また、図１９に示すように、Ｂ番の有孔管７においても同様の傾向であった。

以上より、空気噴出孔６については、有孔管７、１本あたりの各空気噴出孔６，６・・・の総面積が同じである場合、空気噴出孔６の数を多くすることにより、各空気噴出孔６，６・・・から噴出される空気の量を均等に近づけることができることがわかった。

実施例３では、図２０に示すような、本発明に係る路面融雪用排気管構造２を用いた路面融雪システム１を作成し、実際に路面５下に埋設して、路面融雪システム１の融雪効果の実証実験を行った。

本実施例３における路面融雪用排気管構造２は、図２１に示すように、複数本の有孔管７，７・・・を空気供給管９、一対の通気用連結管８，８および端部通気管１０により略ループ状に囲んで通気可能としたものである。そして、融雪対象となる範囲を４つのブロックに別け、各ブロック毎に略ループ状の路面融雪用排気管構造２を配置した。

本実施例３における有孔管７は、内径約５０ｍｍ、長さ２３００ｍｍの塩化ビニール製の管により形成されている。また、空気噴出孔６は、頂孔６１、右側孔６２および左側孔６３で構成されている。頂孔６１、右側孔６２および左側孔６３の孔径は約５ｍｍである。また、頂孔同士のピッチは１００ｍｍであり、有孔管１本あたり２１個ずつ穿孔されている。右側孔６２および左側孔６３は、隣り合う頂孔６１の中間において、左右に約６０度の角度で傾斜させた位置に穿孔されている。

また、空気供給管９、一対の通気用連結管８，８および端部通気管１０は内径約１００ｍｍの塩化ビニール製の管により形成されている。

空気供給管９の空気供給口１１には空気供給手段３が連結されている。また、空気供給手段３は、下水が流れるマンホールＭ内に連結されており、下水により暖められた空気を融雪用の空気として利用している。マンホールＭ内の空気の温度はおよそ２０℃である。

空気流通部４１は、路面融雪用排気管構造２の周囲には砂利を敷設することにより形成した。さらに、空気流通部４１の上には、路面５として透水性コンクリートを敷設し、融雪用の空気が路面５上に噴出される構造とした。

実験は、このマンホールＭ内の空気を常時、路面融雪用排気管構造２に供給することにより行った。

図２２は、実験日における外気温、降雪量および降水量を示すグラフである。このグラフが示すように、実験日においては、１９：００から２３：００にかけて雪が降った。

図２３は、実験日における路面を撮影したデジタル写真画像である。図２３（ａ）から図２３（ｎ）までは、１９：０３から次の日の１：３３までを３０分毎の時系列として並べたものである。

図２３（ａ）に示すように、雪が降り始めた１９：０３では、路面５上に積雪は確認できない。その３０分後の図２３（ｂ）では、路面５上に雪が積もり始めている。

図２２に示すように、その後、雪は２３：００位まで降り続けている。図２３においては、図２３（ｂ）から図２３（ｉ）までがこの時間帯に相当し、この間は路面５上の積雪が確認できる。この間の降雪量はおよそ８ｃｍであり、融雪を行っているものの、全てを融雪することができずに積もった状態である。

その後、降雪が止まってからおよそ３０分後、図２３（ｊ）に示すようには路面５上の雪が融け、路面５が見え始めている。そして、図２３（ｎ）に示すように、降雪が止まってからおよそ２時間３０分後の１：３３には、路面５上の雪はほぼ全て融雪されている。

以上のように、本実施例３における実証実験では、８ｃｍ程度の降雪量をほぼ２時間３０分で融雪することに成功した。従来の電熱線を用いたロードヒーティングシステムと同等な融雪能力である。ただし、本発明に係る路面融雪システム１に必要とするエネルギーは、空気供給手段３を駆動させるエネルギーのみであり、従来の電熱線を用いたロードヒーティングシステムと比較して、極めて省電力であってエネルギー効率に優れているシステムであるといえる。

また、路面融雪システム１では、図２３（ｎ）に示すように、融雪ムラも極めて少なく、融雪用の空気を効率よく融雪に利用できており、実用性が高いものである。

なお、本発明に係る路面融雪用排気管構造２、融雪用路面材４および路面融雪システム１は、前述した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。

例えば、実施例３および図２４に示すように、融雪対象となる路面５を複数のブロックに別け、それぞれにユニット化した路面融雪用排気管構造２を設けてもよい。また、複数本の有孔管７，７・・・は、図２４に示すような長さの異なるものであってもよい。また、図示しないが、路面融雪用排気管構造２を上下に複数段重ねる構成にしてもよい。

１ 路面融雪システム
２ 路面融雪用排気管構造
３ 空気供給手段
４ 融雪用路面材
５ 路面
６ 空気噴出孔
７ 有孔管
８ 通気用連結管
９ 空気供給管
１０ 端部通気管
１１ 空気供給口
１２ Ｌ字型継ぎ手
４１ 空気流通部
６１ 頂孔
６２ 右側孔
６３ 左側孔
８１ 通気用連結管の他端部
Ｍ マンホール

Claims (6)

1. 融雪対象となる路面の下に埋設されてその路面へ融雪用の空気を排出する路面融雪用排気管構造であって、
   前記融雪対象となる路面下の所定範囲に敷設される複数の空気噴出孔が形成された複数本の有孔管と、これら有孔管の両端部をそれぞれ通気可能に連結する一対の通気用連結管と、これら通気用連結管の一端部を通気可能に連結するとともに空気を供給する空気供給口を備えた空気供給管と、を有しているとともに、前記一対の通気用連結管の他端部を閉鎖状態または端部通気管により通気可能に連結してなる路面融雪用排気管構造。
2. 複数本の前記有孔管を所定の間隔で略平行に並列配置するとともに、これらの有孔管を一対の前記通気用連結管および前記空気供給管によって略Ｕ字状に囲んで通気可能に構成してなる請求項１に記載された路面融雪用排気管構造。
3. 複数本の前記有孔管を所定の間隔で略平行に並列配置し、これらの有孔管を一対の前記通気用連結管、前記空気供給管および前記端部通気管によって略ループ状に囲んで通気可能に構成してなる請求項１に記載された路面融雪用排気管構造。
4. 前記各空気噴出孔は、頂部において所定の間隔毎に穿孔された複数の頂孔と、隣り合う前記頂孔の中間毎に右側へ所定の角度傾斜させた位置に穿孔される右側孔と、隣り合う前記頂孔の中間毎に前記右側孔と対称となる左側の位置に穿孔される左側孔とから構成されており、前記各有孔管は、隣り合う前記有孔管の右側孔から噴射される前記融雪用の空気と前記左側孔から噴射される前記融雪用の空気とが前記路面の近傍で交差しうる深さの位置において埋設されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の路面融雪用排気管構造。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の路面融雪用排気管構造を内蔵し、この路面融雪用排気管構造の上方に前記空気噴出孔から噴出される空気を流通可能な空気流通部が形成されている融雪用路面材。
6. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の路面融雪用排気管構造と、この路面融雪用排気管構造の空気供給口に連結されて前記融雪用の空気を供給する空気供給手段と、前記路面融雪用排気管構造の上方に敷設されて前記空気噴出孔から噴出される空気を上方に流通可能な空気流通部と、この空気流通部上に敷設される路面とを有する路面融雪システム。