JP2603192B2 - 蓄熱材を格納した舗装道路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は舗装道路の凍結を防止す
る技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】冬季では路面の凍結に基づくスリップに
よる事故が非常に多く発生する訳であるが、車のスリッ
プ事故は路面に積雪がある場合よりも、積雪がなくて凍
結状態にある方が圧倒的に多い。これは凍結状態にあっ
てもドライバーはそれを知ることが出来ない為であり、
普通通りのスピードを出して運転することに起因する。
近年では除雪対策は完備している為に、積雪がもとで大
きな事故を招くケースは比較的少ないと思える。

【０００３】ところで、凍結防止対策の従来技術として
は幾つか知られているが、その一つは路面に塩化剤等の
凍結防止剤（凝固点降下剤）を散布することで対処して
いる。しかし、これでは毎日のように散布しなければな
らず、散布作業が非常に面倒であるとともに、植物への
塩害や道路構造物及び車両の腐食促進の問題がある。ま
た、塩分などを舗装内部に混入させ、該塩分を舗装表面
から滲み出すことで氷点を下げて凍結防止を行う方法も
知られているが、舗装内部に混入した該塩分は熱い夏場
に流れ出してしまい、冬場における凍結防止効果が低下
してしまう。塩分を増やすならば、舗装面の耐摩耗性が
低下したり、上記と同じように流出した塩分が車両に付
着して腐食の原因となったり、更に農地に入って農作物
に害を及ぼすなどの問題を引き起こす。

【０００４】更に、ゴムチップを舗装に分散埋着するこ
とで車両の車輪との摩擦抵抗を上げる対策も知られてい
る。しかしゴムは摩耗が早いと同時に、積雪時や舗装面
に薄い氷の膜が生じると（アイスバーン状態では）効果
がなくなってしまう。これらは何れも道路舗装の表面
（表層）に工夫を施したものであるが、路面が老化した
ならば特殊加工した高価な舗装表面は再び施工し直さね
ばならない。

【０００５】更に、特開平５−２１４７１０号に係る蓄
熱式路面構造は上記技術とは全く異なる方式の凍結防止
対策技術である。これは路面の表面材層下に蓄熱材にて
囲まれたヒートパイプが敷設された路面構造であって、
ヒートパイプが表面材層に平行する部分と表面材層から
深さ方向の路深部に達する部分より成り、蓄熱材が蓄熱
成分のパラフィン類と、該パラフィン類１００重量部あ
たり５〜３０重量部の炭化水素系有機高分子から成るバ
インダー成分とが機械的手段にて混合されている。

【０００６】したがって路深部の蓄熱材に蓄えた熱エネ
ルギーをヒートパイプを介して路面の表面材層下の蓄熱
材へ導き、路面の凍結を防止することが出来る。このよ
うな路面構造の場合、該路面の表面材層が傷んだり老化
しても補修工事を行うことは出来るが、しかし道路の表
面材層下に蓄熱材やヒートパイプを埋設する施工は非常
に大変であり、実用的な凍結防止技術とは成り得ない。
それに、上記ヒートパイプはある程度の路深部まで埋設
しなければ地中の潜熱を利用することは出来ない訳で、
高架型式の道路ではこの路面構造とすることは不可能と
なる。

【０００７】

【本発明が解決しようとする課題】このように従来の路
面凍結防止技術には上記のごとき問題がある。本発明が
解決しようとする課題はこれら問題点であり、いたって
簡単な構造で施工も容易な凍結防止技術であり、蓄熱材
を格納した舗装道路を提供する。しかも本発明の技術は
道路の型式にとらわれず、あらゆる道路に適用出来る技
術である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は道路舗装の一部
に格納容器を埋設し、該格納容器内には数℃で液体から
固体に相変化する蓄熱材を格納し、その潜熱を利用して
路面の凍結防止を行うものである。ここで、上記格納容
器を埋設する深さは路面の補修工事を行う場合に支障の
ない深さが必要であると共に、また蓄熱材の潜熱を路面
に伝導して凍結を防止することの出来る深さでなければ
ならない。そして、上記格納容器の材質並びに形状は問
わず、該格納容器に格納される蓄熱材の種類も任意であ
る。ただし、該蓄熱材として利用するには、相変化する
際に多くの熱を放出することの出来る蓄熱材であること
が必要である。該蓄熱材は一般に格納容器に充填された
状態で用いられるが、別基材に直接格納したもの製作
し、施工に当たって該基材を利用することも出来る。

【０００９】

【作用】格納容器に格納されている蓄熱材が液体の状態
にある場合、該蓄熱材が冷却されるならば凝固点以下に
なり、その後蓄熱材は液体から固体へ相変化する。蓄熱
材によっては過冷却する場合もあるが、液体から固体に
相変化する場合には凝固点温度を維持しながら凝固を続
ける。したがって、この際に蓄熱材は潜熱を放出し、路
面に熱エネルギーを与え、その結果、路面の凍結を防止
する。本発明は、路面が凍結する温度よりも僅かに高い
数℃で相変化する蓄熱材を使用する。場合によっては１
℃〜８℃で相変化する蓄熱材を使用してもある程度の効
果は得られるが、好ましくは数℃前後で相変化する蓄熱
材が適している。

【００１０】上記蓄熱材が全て固体に相変化するまでは
熱エネルギーを放出し、路面へ熱を与えることになる訳
で、一旦固体に相変化した蓄熱材は逆に路面から熱エネ
ルギーを与えられて再び液体に戻る。これは、日中気温
が上昇して路面温度が高くなるならば、該路面から蓄熱
材へ熱が伝わって、固体から液体へ相変化する。液体と
なって潜熱を得た蓄熱材は、上記の通り、明け方の気温
低下時に再び液体から固体へ相変化して路面へ熱を与え
る。本発明はこのように蓄熱材の相変化を利用して路面
の凍結を防止するものであり、以下、本発明に係る実施
例を図面に基づいて詳細に説明する。

【００１１】

【実施例】図１は本発明に係る実施例であり、蓄熱材を
格納した舗装道路の断面を示している。同図の１は表
層、２は基層、３は路盤、４は路床を示しており、上記
蓄熱材を格納した格納容器５は基層２に埋設されてい
る。同図はアスファルト舗装道路の場合であるが、コン
クリート舗装道路の場合には上記表層１と基層２は同一
層を形成することに成る。そして、表層１の厚さは５c
m、基層２の厚さも５cmと成っている。勿論、これら各
層１、２の厚さを限定することはないが、傷んだり、老
化したりした路面を補修する際に削り取られる表層１は
十分必要とされ、上記格納容器５、５…は補修の際に障
害にならない深さに設けられた基層２内に埋設されてい
る。したがって、コンクリート舗装道路の場合には表層
１の上面から数cm乃至７cm〜８cmの深さに設けられる。

【００１２】図２は道路全体の横断面を表しているが、
このように上記格納容器５、５…を道路全体に均一に埋
設することなく、タイヤが接する領域に限定して設けて
もよい。ところで、該格納容器５とは蓄熱材を格納する
為の容器であって、その形態は限定されないが、一般に
はパイプ状のものや缶状のもの等を用いる。一方、該容
器の形態として骨材に相当するものを使用することも出
来る。すなわち、基層２を構成する石などの骨材と同じ
ように、蓄熱材を充填した容器を混入してしまうならば
施工上は便利である。ただし、相変化する際の体積変化
に対応出来る容器と成っている。

【００１３】図３はアルコール、パラフィン、無機塩、
氷酢酸、及び水を試験管に入れてフリーザーで冷却した
時の温度変化を表している。上記アルコールや無機塩、
それにパラフィンはいずれも数℃まで低下し、液体から
固体に成るにつれてやや温度が上昇し、数℃前後の凝固
点で液体から固体へ相変化するのに比較的長時間を要し
ていることがわかる。これは、上記物質の凝固熱が大き
いことが理解出来る。

【００１４】ところで、上記凝個温度が高いならば路面
の水が凍結した時までに凝固熱が風や輻射で冷やされて
いまい、正に必要な時には無くなってしまうことにな
る。逆に、凝固温度が低過ぎる場合、路面と凝固温度の
差が小さい為に路面の水が凍結しても熱が伝わらないと
いったことになる。この相反する温度設定をクリアする
凝固温度として最適な温度が数℃であることを実験で確
認している。凝固現象では、純溶液に不純物を入れると
該凝固点が降下し、その降下度は溶質の種類に無関係
で、一定質量の溶媒に溶けている溶質粒子の物質量だけ
に比例する。したがって、凝固点温度をその地方のもの
に合った最適な物質となるようにコントロールすること
は可能である。

【００１５】更に、前記図３のアルコールの温度変化か
ら明らかなように、凝固点に達しても凝固せずに、更に
温度低下を呈したところで凝固する過冷却現象が見られ
る。この場合、温度が低下して過冷却現象を呈すが、路
面が凍結した時には凝固温度まで上昇する為に路面への
熱の伝達は良好となり、凍結防止には効果的である。し
かし、該過冷却温度があまりに大き過ぎる場合には、路
面が凍結しても凝固しないことになって役に立たない
が、この過冷却温度は防止剤によりコントロール出来
る。

【００１６】図４、図５は福井県福井市での1992年1 月
7 日〜13日におけるデータであって、表層上面温度（路
面温度）、基層上面温度、及び路盤上面温度をそれぞれ
表している。図４の場合には本発明に係る蓄熱材を格納
した道路であり、図５は従来の道路の場合を示してい
る。上記蓄熱材は、厚さを５cmとした基層２内に、断面
比で15％の割合で埋設し、蓄熱材としてはパラフィンを
使用している。両図を比較する場合、上記蓄熱材を格納
した表層上面温度は僅かに高くなり、０℃以下の日が無
くなることがわかる。

【００１７】ところで、上記蓄熱材は所定の容器に充填
された状態で施工時に基層に埋設されるのが一般的であ
るが、図６に示すように蓄熱材７、７…を固体化処理し
たものを多数埋設した基材６を別部材として成形し、こ
の基材６を施工時に基層２の一部として構成することも
可能である。勿論、固化した蓄熱材７、７…は液化して
基材６のポーラスに充填された状態となる。またパラフ
ィン等で気化する可能性のある場合には、基材６の周囲
をコーチング処理すればよい。以上述べたように、本発
明の舗装道路は路面下に蓄熱材を格納したものであり、
次のような効果を得ることが出来る。

【００１８】

【発明の効果】本発明の舗装道路は、路面下に蓄熱材を
格納することで、該蓄熱材の凝固熱を利用して路面の凍
結を防止することが出来る。この蓄熱材は数℃前後で液
体から固体に相変化する物質であり、相変化の際には凝
固熱を発生する為、該凝固熱が路面に伝わって該路面の
凍結を防止することが出来る。そして、固体に相変化し
た蓄熱材は、日中気温が上昇することにより路面から熱
を奪って液体に戻り、気温が低下する明け方の凍結時に
は再び固体に相変化して凝固熱を発生する。しかも本発
明は外部からのエネルギーの供給を行うことなしに機能
することが出来る為に、ランニングコストは全く不要で
あり、自然環境を破壊することもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例であり、蓄熱材を格納した
舗装道路の断面を示す。

【図２】蓄熱材を部分的に埋設した場合の道路断面図。

【図３】各種蓄熱材の温度変化を示す。

【図４】蓄熱材を格納した場合の路面温度を表してい
る。

【図５】蓄熱材を格納しない従来の路面温度を示す。

【図６】本発明に係る他の実施例であり、基材内に蓄熱
材を格納した場合。

【符号の説明】

１ 表層 ２ 基層 ３ 路盤 ４ 路床 ５ 格納容器 ６ 基材 ７ 蓄熱材

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 舗装道路の路面から所定の深さに蓄熱材
   を格納したもので、該蓄熱材は数℃前後で液体から固体
   に相変化する性質を有し、この相変化する際に生じる凝
   固熱を路面に伝えて、路面の凍結を防止することを特徴
   とする蓄熱材を格納した舗装道路。
2. 【請求項２】 舗装道路の路面から所定の深さに蓄熱材
   を格納したもので、該蓄熱材は格納容器に充填されて埋
   設され、そして数℃前後で液体から固体に相変化する性
   質を有し、この相変化する際に生じる凝固熱を路面に伝
   えて、路面の凍結を防止することを特徴とする蓄熱材を
   格納した舗装道路。
3. 【請求項３】 舗装道路の路面から所定の深さに蓄熱材
   を格納したもので、該蓄熱材は別部材として構成した基
   材内に格納して施工時に該基材を路面下に埋設し、そし
   て蓄熱材は数℃前後で液体から固体に相変化する性質を
   有し、この相変化する際に生じる凝固熱を路面に伝え
   て、路面の凍結を防止することを特徴とする蓄熱材を格
   納した舗装道路。