JP2689400B2 - 太陽熱蓄熱型路面融雪装置 - Google Patents

太陽熱蓄熱型路面融雪装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、路面の融雪や凍結防
止を行なうための装置に関し、特に太陽熱を利用して融
雪を行なう装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば道路の除雪は、ショベルローダ等
の土木機械による方法が一般的であるが、この種の除雪
作業は、ある程度の積雪量になって始めて行なうもので
あるうえに、除雪作業は、交通を一時的に遮断する場合
もあるから、交通量の多い道路ではこれに変わる方法が
望まれる。また路面の凍結を防止する方法として石灰な
どの凍結防止剤を散布する手段が知られているが、凍結
防止剤が車両や路面あるいは周囲の環境に悪影響を及ぼ
す場合もあるので、凍結防止剤を使用しようすることは
必ずしも好ましい方法とはいえない。
【0003】そこで従来、道路の融雪や凍結防止を行う
装置として、地下水を散布する装置や、路面の直下にヒ
ートパイプを埋設して地熱によって路面を保温する装置
が知られている。
【0004】前述した地下水を散布する装置は、地下水
の温度が冬期においても5〜15℃程度で、雪を溶かす
のに充分な熱量を持っていることから、これを利用して
路面の融雪を行う装置であるが、積雪期の全般にわたっ
て常時地下水を汲み上げて路面に散布するため、大量の
地下水を消費することになり、その結果、地盤の沈下を
招くおそれが多分にあり、また地下水の汲み上げに動力
を必要とするためにランニングコストがかかるという不
都合があった。
【0005】またヒートパイプによって地熱を路面近く
まで汲み上げる装置では、自然界の熱をそのまま利用
し、しかも熱の移動のみを行うものであるから、ランニ
ングコストがかからず、また可動部分のない装置とする
ことができるが、融雪に利用できる地熱の量に対して降
雪量が多い場合が多々あり、このような場合には補助熱
源を用いざるを得ず、結局、地熱の不足分を補うための
コストや設備を必要とする問題があった。そして地下水
や地熱を利用する設備ではボーリングを行う必要がある
ので、設備コストが高くなる不都合があった。
【0006】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、太陽熱を有効に利用して路面の融雪や凍結防止を効
果的に行う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。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段としてこの発明は、路面の一側より上方に延び、
かつ太陽光の照射方向に対してほぼ垂直な傾斜面と、前
記路面の下方に設けられた蓄熱槽と、前記傾斜面に沿っ
て蒸発部が配置され、かつ凝縮部が前記蓄熱槽の内部に
配置されたループ型ヒートパイプと、そのループ型ヒー
トパイプの中間部に設けられ、ループ型ヒートパイプ内
の液相の作動流体を該作動流体の気泡によって前記蒸発
部に還流させる気泡ポンプと、蒸発部が前記蓄熱槽内に
配置されかつ凝縮部が前記路面の直下に配置された他の
熱輸送手段とを備えていることを特徴とするものであ
る。
【0008】
【0009】
【0010】
【作用】この発明では、雪や氷の融解のためのエネルギ
ーとして太陽熱が使用される。すなわち傾斜面に太陽光
が照射することにより、ループ型ヒートパイプの蒸発部
が加熱され、その内部の作動流体が蒸発して凝縮部に流
動し、その凝縮部で放熱する。したがって太陽熱がルー
プ型ヒートパイプによって輸送され、蓄熱槽に蓄えられ
る。その蓄熱槽の熱は、他の熱輸送手段によって路面直
下に輸送され、路面を加熱して融雪が行われる。一方、
放熱して凝縮した作動流体は、気泡ポンプによって蒸発
部に輸送され、その場合のポンプ作用は、ループ型ヒー
トパイプに入力される熱エネルギーによって生じるの
で、ループ型ヒートパイプを動作させるための特別な動
力源や装置が不要であり、ランニングコストを低廉化で
きる。
【0011】
【0012】
【0013】
【実施例】以下にこの発明の実施例を図1および図2を
参照して説明する。
【0014】図1および図2はこの発明の実施例の太陽
熱蓄熱型融雪装置を示すもので、図1は切通し部分の断
面図であり、図2は気泡ポンプの説明図である。
【0015】道路は車両等の走行用路面1を形成する舗
装コンクリート層2と、路面1の幅方向一側からこの路
面1の上方に向かって傾斜面3を形成する傾斜コンクリ
ート層4と、路面1の両側に設けられたピット5,5等
から構成されている。なお、傾斜コンクリート層4の上
端側にはほぼ水平な段部6が形成されている。前記傾斜
コンクリート層4は南側に面するとともに太陽光Rをほ
ぼ垂直に受ける法面上に設けられたものであり、太陽か
らの熱吸収をよくするために、その表面の傾斜面3には
黒色塗装が施されている。
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】そしてこの実施例での蓄熱型融雪装置は、
路の舗装コンクリート層2の下方に設けられた蓄熱槽
10と、道路の傾斜コンクリート層4から蓄熱槽10に
太陽熱の輸送を行う第1ループ式ヒートパイプ40と、
蓄熱槽10から舗装コンクリート層2に熱輸送を行ない
路面1の融雪を行う第2ループ式ヒートパイプ50とか
ら構成されている。その蓄熱槽10の外周部は周囲の土
壌中への熱の放出や内部への水の侵入を防ぐ断熱防水材
11で覆われるとともに、この断熱防水材11の内部は
蓄熱媒体12で満たされている。この蓄熱媒体12は蓄
熱性の大きい温水や砕石等から構成されるものである
が、ある程度蓄熱性が期待できる含水率(例えば20%
程度)の土壌であってもよい。
【0028】第1ループ式ヒートパイプ40は傾斜コン
クリート層4内にその傾斜面3の方向に向いて埋設され
ている蒸発部41と、蓄熱槽10内に配設されている凝
縮部42と、蒸発部41と凝縮部42とを連結する連結
部43,44と、上部側の蒸発部41で蒸発した作動流
体の蒸気を下部側の凝縮部42に移動させるための気泡
ポンプ45とから構成されている。
【0029】ここで、ループ式ヒートパイプとはヒート
パイプを無端状に連結し、作動流体の蒸気通路と液還流
通路とを分離したものであり、一般に下部側に蒸発部、
上部側に凝縮部を有して重力による液還流が得られるも
のであるが、この第2ループ式ヒートパイプ40では上
部側に蒸発部41を有し、下部側に凝縮部42を有する
トップヒートタイプであるため、作動流体の循環は気泡
ポンプ45によって強制的に行なわれる。なお、第1ル
ープ式ヒートパイプ40の蒸発部41および凝縮部42
のパイプ形式には特に定めはないが、例えば上、下のヘ
ッダー間を細管で連結したもの等が考えられる。
【0030】気泡ポンプ45は液部を上昇させ蒸気部
下降させることが可能な公知の流体移動手段であり、
2で示されるように、蒸発部41側から凝縮部42側へ
向かう連結部43の一部(以下冷却部45aという)を
凝縮部42側から蒸発部41側へ向かう連結部44のジ
ャケット部45bで覆い、冷却部45aの出口およびジ
ャケット部45bの入口に第1、第2逆止弁45c,4
5dを設けたものである。そして、気泡ポンプ45は蒸
発部41内の作動流体の蒸発により、蒸発部41内の圧
力が高まると第1逆止弁45cを介して蒸発部41内の
作動流体を凝縮部42側へ移動させると共に、冷却部4
5a内の作動流体をジャケット部45bを介して冷却
し、その作動流体を一部凝縮させてその体積を減少させ
ることにより蒸発部41内の圧力を下げて、第2逆止弁
45dを介して、連結部44内の作動流体を蒸発部41
内に移動させるものであり、結局、この気泡ポンプ45
により、上部の蒸発部41側の蒸気状態の作動流体が下
部の凝縮部42側に移動することとなる。
【0031】第2ループ式ヒートパイプ50はその蒸発
部51が蓄熱槽10内に配設され、その凝縮部52が舗
装コンクリート層2内に埋設されたもので、上部側に凝
縮部、下部側に蒸発部が設けられた通常のループ式ヒー
トパイプである。また、この第2ループ式ヒートパイプ
50には、融雪時のみ蓄熱槽10から舗装コンクリート
層2内に熱を輸送させるために、作動流体の循環を停止
させるバルブ53が取り付けられている。なお、凝縮部
52のパイプ形式は例えばパイプを蛇行させたものであ
り、蒸発部51のパイプ形式は例えば蛇行パイプを蓄熱
槽10内に複数段配設させたものである。
【0032】したがって、この蓄熱型融雪装置において
も、傾斜面3を介して傾斜コンクリート層4が太陽熱に
より加熱されると、この熱が第1ループ式ヒートパイプ
40により蓄熱槽10内に熱輸送され、蓄熱される。な
お、融雪時期以外では第2ループ式ヒートパイプ50の
バルブ53は閉じられており、第2ループ式ヒートパイ
プ50による蓄熱槽10から舗装コンクリート層2への
熱輸送は行なわれない。
【0033】そして、冬期に路面1の温度が下降し、こ
の路面1上に積雪が生じはじめると、第2ループ式ヒー
トパイプ50のバルブ53を開け、この第2ループ式ヒ
ートパイプ50内で作動流体の循環を開始させて、蓄熱
槽10から舗装コンクリート層2に熱を移動させる。そ
して、路面1の温度が上昇すれば、路面1上の雪は溶か
されると共に、路面1の凍結も防止される。
【0034】なお、第1ループ式ヒートパイプ40の替
わりに温水循環路を設け、傾斜コンクリート層4から蓄
熱槽10に熱を輸送するようにしてもよい。すなわち、
温水循環路の一部を傾斜コンクリート層4内および蓄熱
槽10内に配設し、温水循環ポンプを駆動して傾斜コン
クリート層4から蓄熱槽10に熱輸送を行えばよい。
【0035】また、第2ループ式ヒートパイプ50の替
わりに温水循環路を設け、蓄熱槽10から舗装コンクリ
ート層2に熱を輸送するようにしてもよい。すなわち、
温水循環路の一部を舗装コンクリート層2内および蓄熱
槽10内に配設し、路面1の温度が低下し積雪が生じは
じめた時点で温水循環ポンプを駆動して蓄熱槽10から
舗装コンクリート層2内に熱輸送を行い融雪等を行えば
よい。この場合、舗装コンクリート層2の温度が蓄熱槽
10の温度より上昇する太陽熱の強い夏期等において
は、温水循環ポンプ35を作動させ、舗装コンクリート
層2側から蓄熱槽10側に熱輸送を行うようにしてもよ
いのは勿論である。
【0036】
【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、年間を通じて太陽熱を蓄熱し、その熱を路面
の融雪や凍結の防止に使用する構成であるから、利用可
能なエネルギー量が多くなって路面の融雪や凍結防止を
効果的に行うことができ、また太陽熱をそのまま使用
し、他の形態のエネルギーに交換しないから熱効率が良
好になり、さらに一部温水を循環するための動力を必要
とするが、その量は僅かでよいから、ランニングコスト
の低廉な装置とすることができる。また、地下水や地熱
を利用する場合と比較して、この発明の装置ではボーリ
ングを必要としないので、設備コストを低廉なものとす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の太陽熱蓄熱型融雪装置の実施例を示
す道路の断面図である。
【図2】同装置の第1ループ式ヒートパイプの作動流体
が循環する原理を示す説明図である。
【符号の説明】
1 路面 3 傾斜面 10 蓄熱槽 40 第1ループ式ヒートパイプ(第1の熱輸送手段) 50 第2ループ式ヒートパイプ(第2の熱輸送手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 祐士 東京都江東区木場一丁目5番1号 藤倉 電線株式会社内 (72)発明者 杉原 伸一 東京都江東区木場一丁目5番1号 藤倉 電線株式会社内 (72)発明者 益子 耕一 東京都江東区木場一丁目5番1号 藤倉 電線株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−189906(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 路面の一側より上方に延び、かつ太陽光
    の照射方向に対してほぼ垂直な傾斜面と、前記路面の下
    方に設けられた蓄熱槽と、前記傾斜面に沿って蒸発部が
    配置され、かつ凝縮部が前記蓄熱槽の内部に配置された
    ループ型ヒートパイプと、そのループ型ヒートパイプの
    中間部に設けられ、ループ型ヒートパイプ内の液相の作
    動流体を該作動流体の気泡によって前記蒸発部に還流さ
    せる気泡ポンプと、蒸発部が前記蓄熱槽内に配置されか
    つ凝縮部が前記路面の直下に配置された他の熱輸送手段
    とを備えていることを特徴とする太陽熱蓄熱型路面融雪
    装置。
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