JP2518206Y2 - 補助熱源付ヒートパイプ式融雪装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は主に地熱によって地表面の融雪を行う融雪
装置に関し、特にヒートパイプによって地熱を地表近く
に運びかつ熱量の不足を補助熱源によって補う構造の融
雪装置に関するものである。

従来の技術 道路などの地表面の融雪は、降雪期における交通を確
保するうえで重要であるが、融雪のために必要とする熱
源の温度が比較的低くてもよいものの、融雪を行うべき
面積が広いために種々の問題がある。すなわち融雪のた
めの温度が低くてもよいものの面積が広いことにより全
熱量は相当多く、人工的なエネルギを使用するとすれ
ば、エネルギコストが嵩むことになる。また融雪のため
の設備は自然環境下に置かれるものであるから、耐久性
に富みかつメンテナンスの不必要なものであることが必
要である。

そこで従来、地熱を熱源としたヒートパイプ式融雪装
置が提案されている。これはヒートパイプの下端吸熱部
を、地下水脈等の比較的温度の高い箇所に挿入するとと
もに、上端放熱部を地表直下にほぼ水平に埋設したもの
である。このヒートパイプ式融雪装置においては、降雪
によって地表温度が低下すれば、下端吸熱部と上端放熱
部との温度差により、地中の熱が地表面直下に輸送さ
れ、その熱によって地表の雪が溶かされる。したがって
人工的な熱源を要しないうえに動力源も不要であるか
ら、ランニングコストがかからず、またメンテナンスも
特に必要としない。

考案が解決しようとする課題 上述したヒートパイプ式融雪装置における地中の熱源
として10〜15℃前後の箇所を設定している。これは、融
雪のための温度としてはその程度の温度で充分であり、
またそれ以上の高温の箇所まで掘削すると掘削コストが
高くなるからである。

しかしながらその反面、熱量に余裕がないために、降
雪量が一時的に増大した場合には、充分な融雪を行い得
ず、また熱量の一時的な減少によって充分な融雪を行え
ない場合がある。

このような一時的な事態に対処するために、電気ヒー
タなどの補助熱源を設けることが考えられている。しか
しその場合、ヒートパイプは温度差によって自動的に熱
輸送するものであるから、補助熱源の熱がヒートパイプ
によって他の箇所に運ばれて地表面の加熱以外に消費さ
れたり、また特定の範囲に対してヒートパイプと補助熱
源とが相加的に作用した場合には、その範囲のみの地表
面を不必要に高温に加熱して熱を無駄に消費する問題が
生じる。

この考案は上記の事情に鑑みてなされたもので、熱効
率の良い補助熱源付ヒートパイプ式融雪装置を提供する
こを目的とするものである。

課題を解決するための手段 この考案は、上記の目的を達成するために、複数本の
ヒートパイプの下端吸熱部が地中の熱源に挿入されると
ともにそれらのヒートパイプの上端放熱部が地表直下に
一定間隔に埋設され、さらにこれらのヒートパイプの上
端放熱部の中間部でかつ上端放熱部から地表へ移動する
熱量とほぼ等しい移動熱量となる位置に補助ヒータが埋
設されていることを特徴とするものである。

作用 この考案においては、ヒートパイプの上端放熱部が地
表直下に一定間隔で埋設され、地中深部の熱をここに運
んで放熱することにより、地表の雪や氷を溶かす。また
このヒートパイプの上端放熱部の間には補助ヒータが配
置されている。この補助ヒータの位置は、前記上端放熱
部から地表への熱移動量とほぼ等しい地表への熱移動量
となる位置に設定されていることにより、それぞれが融
雪のための負荷をほぼ等しく分担する。その結果、過剰
加熱や補助ヒータの熱を融雪以外に消費することがな
く、熱効率が向上する。

実施例 つぎにこの考案の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの考案の一実施例を示すものであって、ヒ
ートパイプ１と補助ヒータ２との配列状態を示してい
る。ここで、ヒートパイプ１は真空脱気した密閉管の内
部にフロンや水などの凝縮性の流体を作動流体として封
入したものであって、その上端1aは放熱部とされ、地表
３の直下にほぼ水平に埋設され、また下端部（図示せ
ず）は吸熱部であって、地中の10〜15℃程度の深部に挿
入されている。またこれらのヒートパイプ１の上端部1a
は、その放熱容量に基づいて予め決めた一定ピッチｐで
配列されている。

補助ヒータ２は、第１図に示す例では、伝熱面積がヒ
ートパイプ１に比べて小さい電熱線ヒータであって、ヒ
ートパイプ１の上端部1a同士の中間部に配置されてい
る。すなわち隣接するヒートパイプ１との間隔はp/2と
なっている。またこの補助ヒータ２の埋設深さh2は、ヒ
ートパイプ１の上端部1aの埋設深さh1に対して浅く設定
されている。これは、補助ヒータ２の伝熱面積が小さい
ことによる地表３への移動熱量の不足を、埋設深さを浅
くすることにより補うためである。

すなわち第１図に示す構成では、ヒートパイプ１から
地表３へ移動する熱量Q HPと、補助ヒータ２から地表３
へ移動する熱量Q Hとがほぼ等しくなるよう各々が配置
されている。これを式によって説明すると、ヒートパイ
プ１から地表３に移動する熱量Q HPは、 で表わされる。なお、T HPはヒートパイプ１の表面温
度、A HPはその放熱面積、Tqは地表温度、ｐはヒートパ
イプ上端部の布設ピッチ、lcは融雪対象部のヒートパイ
プ長さ、λは構成舗装材の熱伝導率である。

また一方、補助ヒータ２から地表３に移動する熱量Q
Hは、 で表わされる。ここでT Hは補助ヒータの表面温度、A H
はその放熱面積である。そして第１図に示す装置では、 Q HP＝Q H となるよう各値が設定されており、前述した各々の放熱
面積が A HP＞A H となっていることにより、それに伴う熱量の差を是正す
るよう h2＜h1 に設定されている。

したがって第１図に示すように構成した融雪装置にお
いて、ヒートパイプ１による熱量の不足を補うよう補助
ヒータ２を発熱させた場合、それぞれによる地表３の加
熱の度合が等しく、過剰に加熱することがないから、熱
を無駄に消費することがなく効率良く融雪を行うことが
できる。

なお、上記の実施例では、埋設深さを調節することに
よってヒートパイプと補助ヒータとの地表への移動熱量
を等しくするよう構成したが、この考案ではそれらと地
表との間に介在する舗装材の実質的な熱伝導率を異なら
せることにより、ヒートパイプと補助ヒータとの各々か
ら地表への移動熱量を等しくするようにしてもよい。

考案の効果 以上説明したようにこの考案の融雪装置によれは、ヒ
ートパイプおよび補助ヒータが共に過剰加熱箇所を生じ
ないよう地表を加熱して融雪を行うので、各々から放熱
される熱が無駄に消費されることがなく、熱効率の良い
融雪行うことができ、ひいてはランニングコストの高騰
を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す略解斜視図である。 １……ヒートパイプ、1a……（ヒートパイプの）上端
部、２……補助ヒータ、３……地表。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】複数本のヒートパイプの下端吸熱部が地中
   の熱源に挿入されるとともにそれらのヒートパイプの上
   端放熱部が地表直下に一定間隔に埋設され、さらにこれ
   らのヒートパイプの上端放熱部の中間部でかつ上端放熱
   部から地表へ移動する熱量とほぼ等しい移動熱量となる
   位置に補助ヒータが埋設されていることを特徴とする補
   助熱源付ヒートパイプ式融雪装置。