JP2587677B2 - 下水熱を利用した融雪装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、路面の融雪を行なう装置に関し、特に熱
源を下水の有する熱とした融雪装置に関するものであ
る。

従来の技術 寒冷地方における路面の融雪技術として地下水を利用
する技術が知られており、例えばポンプで汲み上げた地
下水を直接路面に散布し、その地下水の有する熱で雪を
溶かす方法や、ポンプで汲み上げた地下水と工業用水な
どの水との間で熱交換し、温度の上った水を路面に散布
して融雪する方法などが知られている。しかしながら前
者の方法では、多量の地下水を汲み上げるために地盤沈
下の問題が生じ、また後者の方法では、熱交換器など設
備を必要とするために設備が大型化する問題が生じる。

そこで従来、ヒートパイプによって路面直下にまで熱
を運んで融雪を行なうことが試みられている。すなわち
地下水域などの比較的温度の高い箇所までヒートパイプ
の一端部を挿入し、そのヒートパイプの他方の端部を路
面直下にほぼ水平に埋設し、積雪時に路面温度と地下水
温度とに差が生じることにより、ヒートパイプが地中か
ら熱を路面直下に輸送し、その熱によって雪を溶かすも
のである。

発明が解決しようとする課題 しかるに地下水は、10℃前後の安定した温度であるか
ら、融雪のための熱源として有効であるが、必要充分な
熱をヒートパイプによって地下水から汲み上げるとすれ
ば、ヒートパイプの端部を地下５〜10m前後の深さまで
挿入する必要があり、埋設作業が困難であるなどの問題
がある。

ところで融雪に必要な温度は10℃前後であるから、地
下水以外に融雪のための熱源を地中に求めることがで
き、例えば下水は日常の生活や産業などの活動に伴って
生じるものであるから、10℃前後の温度であり、融雪の
ための熱源としては有効である。しかしながら下水管
は、比較的浅い箇所に埋設され、その周囲には気孔の多
い砂礫もしくは土砂が存在するのみであるから、断熱状
態に近い状態にあり、したがって下水を熱源としてその
熱をヒートパイプによって路面直下に輸送するとして
も、下水管とヒートパイプとの間の熱伝達が効率的に行
ない得ない問題がある。

このような問題を解決するために、ヒートパイプの端
部を下水管の内部に挿入し、下水を直接ヒートパイプに
接触させることが考えられるが、このような構造では、
下水管を特殊な構造にしなければならないので、設備コ
ストが高くなったり、あるいはヒートパイプ自体が排水
によって腐食され、その耐久性が極めて悪くなるなどの
問題が生じる。

このように下水は、熱量の点では融雪に充分であるに
も拘らず、路面に対して安定的にかつ充分に熱を輸送し
得ないものであったために、従来では実用に供されてい
ないのが実情である。

この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、
下水の熱を融雪に使用し、しかも実用に供することので
きる装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記の目的を達成するために、この出願の請求項１に
記載した発明は、地中に埋設した下水管の少なくとも下
側に非透水性部材を配置し、その非透水性部材と下水管
との間にヒートパイプの一端部を配置し、さらにそのヒ
ートパイプの他端部を路面直下に埋設したことを特徴と
するものである。

また請求項２に記載した発明は、地中に埋設した下水
管の少なくとも下側に非透水性材料からなる中空容器を
埋設するとともに、その中空容器の内部に熱伝導材を充
填し、さらにヒートパイプの一端部を中空容器内の熱伝
導材中に挿入するとともに、そのヒートパイプの他端部
を路面直下に埋設したことを特徴とするものである。

作用 請求項１に記載した発明では、雨水などの地上から浸
透した水が、非透水性部材によって地中深く流下するこ
とが妨げられ、下水管との間に溜められる。その結果、
下水管と非透水性部材との間の水が下水管からヒートパ
イプへの熱伝達を媒介し、下水の有する熱がヒートパイ
プを介して充分に路面直下に輸送され、路面の融雪が行
なわれる。

また請求項２に記載した発明では、熱伝導材を充填し
た容器が、非透水性を備えているので、雨水などの地表
から浸透した水の流下がその容器によって妨げられ、下
水管との間に溜められる。その結果、その水が下水管か
ら容器への熱伝達を媒介するために、下水の有する熱が
容器内に挿入したヒートパイプに充分与えられ、したが
ってヒートパイプが下水の熱を路面直下に充分輸送する
ので路面の融雪が所期通りに行なわれる。

実 施 例 つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は請求項１に記載した発明についての実施例を
示す概略的な断面図であって、符号１は下水管を示し、
下水管１は路面２から所定の深さの箇所に埋設されてお
り、その下側には、非透水性部材すなわち止水枠３が配
置されている。この止水枠３は、合成樹脂板や鋼板など
の非透水性のある板材を半円形断面に湾曲させたもので
あって、下水管１の下側を一定の間隔をあけて覆うよう
に配置されている。また下水管１とこの止水枠３との間
には、粒径の大きい砂などの透水性のある砂４が充填さ
れている。

さらに下水管１の外周面のうち下側の約半分には、ヒ
ートパイプ５の一端部が軸線方向に沿わせて下水管１に
対して密着状態に配置されており、そのヒートパイプ５
の他方の端部は、路面２の直下にほぼ水平に埋設されて
いる。ここで、ヒートパイプ５は各種の分野で従来一般
に使用されているものであって、密閉したパイプの内部
を真空脱気した後に、目的とする温度で蒸発および凝縮
する作動流体を封入し、その作動流体の潜熱として熱の
輸送を行なうものである。

上述した装置においては、雨水などの路面２から浸透
した水６の流下が前記止水枠３によって止められるた
め、止水枠３の上側すなわち下水管１との間に水が次第
に溜まる。その結果、下水管１の周囲での熱伝導率およ
び熱伝達率が高くなる。一方、下水管１の内部には下水
７が流れ、所定の温度を保持しているのに対して、積雪
期には路面２が雪および外気によって冷されるため、ヒ
ートパイプ５としてはその下水管１側の端部と路面２側
の端部とで温度差が生じる。したがってヒートパイプ５
の内部においては下端部で作動流体が蒸発するととも
に、その蒸気が上端部に流れた後に放熱して凝縮し、作
動流体の潜熱として熱を路面２の直下に輸送し、路面２
の雪はその熱によって溶かされる。その場合、下水管１
の周囲の熱伝導率および熱伝達率が前述したように水の
存在によって高くなっているから、ヒートパイプ５に対
しては下水管１からの熱が効率良く伝達され、したがっ
て路面２に対して下水７の有する熱が多量に輸送され
る。

すなわち上記の構成の装置では、下水管１とヒートパ
イプ５との間に熱授受が効率良く行なわれるために、路
面２の直下へ必要充分な量の熱が輸送され、効果的な融
雪を行なうことができる。

第２図は請求項２に記載した発明の実施例を示すもの
であって、下水管１の下側に水を溜めるための非透水性
部材を中空容器によって構成したものである。すなわち
下水管１の下側に配置された止水枠13は、断面形状がほ
ぼ半円形を成しかつ下水管１の軸潜方向に沿う所定の長
さの中空の容器であって、下水管１の下側のほぼ半分を
覆うよう配置されている。この止水枠13の内部には、不
凍液や水などの熱伝導材10が充填されるとともに、ヒー
トパイプ５の下側の端部が挿入されている。

したがって第２図に示す構成とした場合には、雨水な
どの水６が止水枠13の上側に次第に溜まるために、下水
管１の外周側での熱伝導率および熱伝達率が高くなり、
下水管１から熱が止水枠13に効率良く伝達される。そし
て止水枠13の内部では、下水管１からの熱によって熱伝
導材10の温度が上昇するために、積雪期においては、ヒ
ートパイプ５の下端部と上端部とで温度差が生じ、その
結果、ヒートパイプ５が下水管１から与えられた熱を路
面２の直下に熱を輸送し、積雪を行なう。すなわち第２
図に示す構成においても、下水管１からヒートパイプ５
への熱の伝達が効率良く行なわれるために、下水７の有
する熱を有効に利用して路面２の融雪を行なうことがで
きる。

なお、第２図に示す構成の場合、下水管１の埋設深さ
が深く、その結果、下水管１の周囲の温度がある程度高
い場合には、止水枠13にフィンを設けることにより、地
熱を吸収して融雪の用に供することができ、このように
すれば、更に効果的な融雪を行なうことができる。

なお、上記の実施例では、止水枠3,13を半円形断面形
状のものとしたが、この発明では平板状であってもよ
く、その場合、下水管の直径より幅の広いものを用いる
ことが好ましい。

発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明によれば、下
水管の周囲の熱伝導率および熱伝達率を高くしてヒート
パイプに対する熱の移動を促進できるので、下水の有す
る熱を必要充分に路面直下に輸送でき、従来、実用化さ
れ得なかった下水の熱による融雪が可能になる。またこ
の発明の装置では、下水管の周囲に水を保持することに
なるので、その水が蓄熱機能をも果し、したがって下水
の負荷変動を吸収して安定した融雪が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの出願の請求項１に記載した発明の一実施例
を示す概略的な断面図、第２図は請求項２に記載した発
明の一実施例を示す概略的な断面図である。 １……下水管、２……路面、3,13……止水枠、５……ヒ
ートパイプ、６……水、７……下水。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地中に埋設した下水管の少なくとも下側に
   非透水性部材を配置し、その非透水性部材と下水管との
   間にヒートパイプの一端部を配置し、さらにそのヒート
   パイプの他端部を路面直下に埋設したことを特徴とする
   下水熱を利用した融雪装置。
2. 【請求項２】地中に埋設した下水管の少なくとも下側に
   非透水性材料からなる中空容器を埋設するとともに、そ
   の中空容器の内部に熱伝導材を充填し、さらにヒートパ
   イプの一端部を中空容器内の熱伝導材中に挿入するとと
   もに、そのヒートパイプの他端部を路面直下に埋設した
   ことを特徴とする下水熱を利用した融雪装置。