JP2761189B2 - 風力発電式道路反射鏡 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冬期に生じやすい交通
安全に使用する道路反射鏡の着氷雪防止装置に関し、風
力発電機を利用し、道路反射鏡への着氷雪を防止するこ
とを目的とする。

【０００２】

【従来の技術】反射鏡などの交通安全のため、道路反射
鏡は冬期に鏡面が凍結や着雪で役立たなくなり、道路交
通に危険が生じるためにその解決が望まれている。

【０００３】寒冷時に道路反射鏡が凍結、着雪する主要
な原因は次のようである。降雪や降氷雨時に、反射鏡面
の温度が氷点以下に下がるため、鏡面に着氷雪するもの
である。したがって、この着氷雪の防止には、反射鏡面
の温度を、氷点以上に保てばよい。

【０００４】従来、反射鏡の着氷雪防止のためには、商
用電力の電源より受電して電気ヒーターを通電加温する
方法がある。この方法では、近くに商用電源がある所で
は、問題ないが、道路や鉄道線路などの個所には、この
用途に使用できる商用電源がなく一部しか使用されてい
ない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】道路や鉄道線路等に設
置される道路反射鏡の近くには、この用途に使用できる
商用電源がない所がほとんどである。新たに受電を行う
ために電線を引くには、土地の借用、役所手続き、工事
費、電気代負担など、ひとつひとつ大変手間と費用がか
かるので、ほとんど実用されていない。

【０００６】また特開平６−70832 号公報では、道路反
射鏡の裏面にゲル状蓄熱剤を熱伝導可能に設置し、次い
で断熱材を配置して、鏡面と蓄熱剤と断熱材とを裏板を
用いて一体化し、昼間の外気温の高い時間帯に鏡面より
集熱して、夜間外気温の低くなったときに、蓄熱剤から
鏡面を加温することが提案されている。

【０００７】この方法では、道路反射鏡面の結露防止に
ついては、大変有効である。しかし着氷雪防止について
は、北海道や、温度が氷点以下に下がる所で降るサラサ
ラの乾いた雪には有効であが、気温が氷点以上の時降る
湿った雪でしまり雪、ざらめ雪などは物に付着しやすい
性質があり、昼間の蓄熱量の不足により夜間に十分な着
氷雪防止効果がない。

【０００８】また最近は太陽電池が普及しているが、太
陽電池はエネルギー変換効率が１／10以下と低いこと
や、冬期の日照条件の悪い地域においては、発電電力が
低く実用化されていない。

【０００９】以上のように従来から提案されている技術
は、幅広い気象条件の中では、充分な機能を発揮するま
でには至っていない。

【００１０】屋外で使用される交通安全のための道路反
射鏡面には降氷雪が付着する。本発明の反射鏡は風力発
電機による風力エネルギーを電気に変換して電気ヒータ
ーを加熱し湿った雪で、しまり雪、ざらめ雪などの降氷
雪時に道路反射鏡面に十分効果のある着氷雪機能をもた
せちることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、これらの課題
を解決することを目的としたものである。本発明は、鏡
面の裏側反射鏡の面積当り１〜４ｃｃ／cm² のゲル状蓄
熱剤を熱伝播可能に封入して設けた容器とその裏に薄い
電気ヒーターと、反射器とを設置し、さらにその裏に断
熱材を入れ、その裏面に設けた裏板で一体化するととも
に、前記の電気ヒーターを通電するための風力発電機と
しては、風速７ｍ／秒において反射鏡の面積当り0.005
〜0.1 Ｗ／cm² とした自励式ブラシレス交流発電機を使
用して蓄電池は使用せず、直接、サーモスタットを介し
て通電することを特徴とする風力発電式道路反射鏡にあ
る。

【００１２】

【作用】風力エネルギーにより風力発電機を回転し、電
気エネルギーに変換して取出し、道路反射鏡内に収容し
ている蓄熱剤入り容器に密着した電気ヒーターを風力エ
ネルギーにより発電機出力があるとき、電気ヒーターの
発熱を蓄熱剤に蓄熱しつつ、反射鏡面も温めるように
し、風が停止したり弱くなったときにも、継続して蓄熱
剤に貯めた熱により反射鏡面を温めるようにし、又外気
温度の高い時は、反射鏡面から集熱し、蓄熱剤に蓄熱す
るようにする。以上の原理により、反射鏡面を氷の融点
温度（０℃）より高く保ち着氷雪を防止する。電気ヒー
ターの裏側には反射器及び断熱材を入れて、全体を道路
反射鏡面と裏板により一体化する。

【００１３】風力発電機は本発明装置の加温エネルギー
源として本設備の重要な部分である。この風力発電機は
３ｍ／ｓｅｃの低速時から始動し、15ｍ／ｓｅｃ以上の
強風時に耐える必要がある。本発明では、この風力発電
機の構成を簡単にするために、自励方式とし、ブラシレ
スの交流発電機を使用するのが望ましい。

【００１４】風力発電機10の出力を電気ヒーター７に通
電し、電気ヒーター７を加温する。電気ヒーター７の通
電回路中に外気温度が高くなると通電を断とするサーモ
スタット22を接続する。サーモスタット22の設定は20〜
30℃程度で作動するもので、デェフレンシャルが５〜10
℃と差の大きものがよい。サーモスタット22には、花火
除去素子24を並列接続し、サーモスタット22の接点を保
護する。

【００１５】電気ヒーター７は、厚さの薄いもので柔軟
性があり、比熱が低く、通電開始後、温度上昇の速いも
のがよい。

【００１６】蓄熱剤５は−50℃位から＋50℃までの広い
温度範囲において、液状又はゲル状態にある、エチレン
グリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコ
ール等の水溶液を使用する。水溶液は、水溶液ポリマー
及び架橋剤によりゲル化したものが好ましい。蓄熱剤５
は透明のままでもよいが、食添用の着色剤により着色し
てもよい。蓄熱剤５を入れる容器６は、電気ヒーター７
で加温されて熱吸収をよくするため、透明フィルムで透
湿性の低いものが望ましい。

【００１７】断熱材９Ａ，９Ｂとしては、ウレタンフォ
ームや発泡ポリエチレン、発泡スチロール等が用いられ
る。

【００１８】

【実施例】本発明による実施例について更に詳細に説明
する。図１は、本発明の道路反射鏡の断面図である。図
２は、蓄熱剤を入れる容器の一部を切欠いた斜視図であ
る。

【００１９】図１において、１は適当な曲率の鏡面１Ａ
をもった金属プレートより成る集放熱部としての反射
鏡、２は適当な内容物の収容空間をもって前記反射鏡に
一体に接合した裏板、３は前記反射鏡１の上方に突出し
て設けた庇である。本発明においては、反射鏡１の鏡面
内側に接して、熱伝導緩衝材４を入れる。熱伝導緩衝材
４は1.0 ｔ〜5.0 ｔの発泡ポリエチレン又は、ウレタン
フォームが使用できる。次にこれに密接して、蓄熱剤５
を入れる容器６を収納し、この容器６内にゲル化した蓄
熱剤５を充填し、この蓄熱剤５入り容器６の背面に電気
ヒーター７を密着して収納し、電気ヒーター７の背面
に、反射器８を収納し、これに密着して断熱材９Ａを密
着して設け、この断熱材９Ａと裏板２の間に更に断熱材
９Ｂを設け、前記電気ヒーター７に風力発電機10を接続
し、この風力発電機10により発電した風力発電エネルギ
ーを電気ヒーター７に通電して発熱し、反射鏡１の表面
の着氷雪を防止するよう構成したものである。

【００２０】11は本発明の反射鏡１と裏板２とを一体に
結合する鏡面裏板締付部、12は裏板２の背面に取付けた
支持板、13は連結片、14は支持板12に連結片13を枢支す
るための枢軸、15は支持板12と連結片13との間の位置決
め用止金、16は止金を嵌合するための円弧状の長溝、17
は連結片13を支持する柱、18はその締め金具を示す。蓄
熱剤５としては−50℃程度から＋50℃までの広い温度範
囲の全域において、体積当たりの蓄熱量が大きく、−30
℃以下で凍結せずしかも長期に安定するようゲル化した
ゲル状蓄熱剤がよい。

【００２１】又、この蓄熱剤５と容器６の適合性も充分
考慮する必要がある。本発明では前記の条件を考えて、
例えば直径φ800 の鏡１を使用する場合、エチレングリ
コールと水との配合液に、高吸水性樹脂を２〜10％添加
して容器６に鏡面面積当たりに１〜４cc／cm² 注入して
使用する。ゲル状蓄熱剤５は容器６に入れて熱伝導緩衝
材４と電気ヒーター７との間に取り付ける。

【００２２】鏡面のこの湾曲に対して、ゲル化蓄熱剤５
を入れる容器６が熱伝導緩衝材４を介して、反射鏡１の
鏡面１Ａの内側に密着することが望ましい。又、反射鏡
１の中心部と外周部の単位面積当たりの蓄熱剤体積がほ
ぼ同じであることが望ましい。このために蓄熱剤５はゲ
ル状とすることが好ましい。さらに前述したように使用
温度が−50℃から＋50℃までの間となるので蓄熱剤５の
体積膨張に対しても容器６が破損したり、蓄熱剤５が外
部に散逸しないことが必要である。

【００２３】これらの条件を考えて本発明では容器６は
例えばポリエチレン低温シール性フィルムとポリエチレ
ンフィルムとポリプロピレンを貼り合わせた３層フィル
ムを使用して丸形の容器を使用しているが、これのみに
限定するものではない。ゲル状蓄熱剤５が鏡面全面にわ
たり、ほぼ同じ体積になるよう、図２に示すように、蓄
熱剤５を入れる容器６はフィルム２面を一定間隔で均等
液量シール19、外周シール20と共に透湿ロスを押さえる
ように構成する。容器６には蓄熱剤５を入れる注入口21
を設ける。

【００２４】蓄熱剤容器６の裏には、電気ヒーター７を
配置する。電気ヒーター７は、風力発電機取付金具23に
より取付けられた風力発電機10により通電される。風力
発電機10は、風速の３乗に比例した電力を発電する。風
力発電機10、電気ヒーター７は、風速７ｍ／秒におい
て、鏡面の面積当たり0.005Ｗ〜0.1 Ｗ／cm² 程度の規
格品を使用する。電気ヒーター７の裏には、アルミラミ
ネートフィルムの反射器８を配置する。

【００２５】電気ヒーター７の発熱は、容器６中の蓄熱
剤５に吸収蓄熱されることと同時に一部の熱は蓄熱剤５
入り容器６を透過し、熱伝導緩衝材４を透過して鏡面内
部を加温し、鏡面１Ａの温度を氷点以上に保つ。風が弱
まったり停止した時は、それまでに蓄熱剤５に貯えた熱
エネルギーにより連続して鏡面１Ａを加温し、氷点以上
に保つことにより着氷雪を鏡面１Ａの熱により接触面よ
り溶かし、着氷雪を落下させ、その付着を防止する。

【００２６】又、外気温の高い時は、反射鏡面板１の鏡
面１Ａより集熱し、熱伝導緩衝材４を透過して蓄熱剤５
に蓄熱する。反射器８の裏面には、断熱材９Ａ，９Ｂを
入れる。断熱材９Ａ，９Ｂは、スポンジをポリエチレン
フィルムの袋にいれて防水して設置する。

【００２７】着氷雪防止効果を増加するために、電気ヒ
ーター７と反射器８の間に鏡面面積当たり、１〜４cc／
cm² の蓄熱剤入り容器６を設置することが好ましい。本
実施例ではポリプロピレンを貼り合わせた３層フィルム
を使用した丸形の容器を使用しているが、これのみに限
定するものではない。ゲル状蓄熱剤５が鏡面全面にわた
り、ほぼ同じ体積になるよう、蓄熱剤を入れる容器６は
フィルム２面を一定間隔で均等液量シール19、外周シー
ル20と共に透湿ロスを押さえるように構成する。容器６
には蓄熱剤５を入れる注入口21を設ける。（図２参照）
又、断熱材９Ａ，９Ｂとして使用するスポンジはその弾
力を用いて蓄熱剤容器６を鏡面１Ａの内部に密着させる
よう構成する。

【００２８】次に本発明による道路反射鏡（Ａ）と、特
開平２−204508号公報で提案されている方式の曇り防止
装置付き道路反射鏡、（以下従来品）（Ｄ）について比
較試験した結果を図３に示す。

【００２９】図３は、上記の両者を24時間鏡面及びその
周辺の温度を記録しグラフ化したものであり、本発明に
よる反射鏡鏡面温度（Ａ）は、従来品の反射鏡面温度
（Ｄ）に比べ夜間から朝にかけても、氷点以上の温度を
示している。これは、風のあるとき、風力発電機10と電
気ヒーター７とによる発熱エネルギーと、温度の上昇す
る晴天の時間帯では反射鏡の鏡面より外気の熱エネルギ
ーを取込み相乗的に蓄熱剤５に蓄熱される。風の停止時
や、温度の低下する夜間の時間帯では、蓄熱剤５に貯え
られた熱エネルギーにより鏡面を加温する。蓄熱剤５を
ゲル化することにより対流現象をなくし、蓄熱エネルギ
ーの利用効率をアップすることができる。又、蓄熱剤の
ゲル化により鏡面の上部、下部の温度差を少なくするこ
とができる。風力発電機10と電気ヒーター７の配線に
は、20℃〜30℃の間で動作するサーモスタット22を接続
し、設定温度以上では、電気ヒーター７の通電をストッ
プする。図３は以上の比較試験結果を示すもので、本発
明の道路反射鏡は図３に示すように極めて有効な着氷雪
防止効果を示している。

【００３０】

【発明の効果】 本発明は道路や鉄道等の交通安全のための道路反射
鏡の改良に関するもので、風力発電機、電気ヒーター及
び蓄熱剤のそれぞれの特性を有効的に結合することによ
り寒冷時道路反射鏡に対する着氷雪を防止し、交通の安
全性を高めることができる顕著な効果があるものであ
る。

【００３１】 本発明の効果を列記すると下記のよう
である。 イ．商用電量受電のない場所で、風力発電機により風力
発電エネルギーを発生し、これを電気ヒーターに通電
し、電気・熱交換し使用すること、電源のない避遠の地
又は山中でも有効に利用できる。 ロ．風力発電機は連続的電力量保持という点では、商用
電力の千分の１程度に過ぎず、強弱の不安定な変動があ
るエネルギーである。しかし、無公害エネルギーでもあ
る。従って、蓄熱剤を使用し、電気ヒーターの発熱量の
大きな変動を蓄熱剤に、貯え平均化して利用することが
できる。これは風エネルギーの低下したときも太陽熱の
蓄熱エネルギーにより反射面を加温できるという大変大
きなメリットがある。 ハ．又蓄熱剤容器及び蓄熱剤を熱伝播可能な、透明なプ
ラスチックの通光構造とすると、電気ヒーターの発熱
は、熱伝播的に蓄熱剤容器の蓄熱剤に伝わり、吸熱蓄熱
しながら、又、晴天時に透光通過した太陽エネルギーに
より反射面を加温することにより有効な加熱蓄熱ができ
る。

【００３２】従来の着氷雪防止対策としては、電気ヒー
ターのみを内蔵する方法があるが、設置される反射鏡の
近くに商用電力がないことや、受電をするとしても手続
き、工事費、使用電力の管理などが大きなため使用され
ていない。本発明はこれらの問題をクリーンエネルギー
を活用することで解決できたもので、この種工業上極め
て有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施態様の一例を示す要部を断
面とした一部切欠断面図である。

【図２】図２は蓄熱剤を入れる容器の一例を示す一部切
欠斜視図である。

【図３】図３は本発明の道路反射鏡（Ａ）と従来品
（Ｂ）及び（Ｄ）との性能を比較して測定した温度変化
の挙動を示すグラフである。

【図４】図４は風力発電機と電気ヒーターとを結ぶ回路
図である。

【符号の説明】

１ 反射鏡 １Ａ 鏡面 ２ 裏板 ３ 庇し板 ４ 熱伝導緩衝材 ５ 蓄熱剤 ６ 蓄熱剤を入れる容器 ７ 電気ヒーター ８ 反射器 ９Ａ 断熱材 ９Ｂ 断熱材 １０ 風力発電機 １１ 鏡面裏板締付部 １２ 支持板 １３ 連結片 １４ 枢軸 １５ 位置決め用止金 １６ 長溝 １７ 柱 １８ 締め金具 １９ 均等液量シール ２０ 外周シール ２１ 注入口 ２２ サーモスタット ２３ 風力発電機取付金具 ２４ 火花除去素子

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鏡面の裏側反射鏡の面積当り１〜４ｃｃ
   ／cm² のゲル状蓄熱剤を熱伝播可能に封入して設けた容
   器とその裏に薄い電気ヒーターと、反射器とを設置し、
   さらにその裏に断熱材を入れ、その裏面に設けた裏板で
   一体化するとともに、 前記の電気ヒーターを通電するための風力発電機として
   は、風速７ｍ／秒において反射鏡の面積当り0.005 〜0.
   1 Ｗ／cm² とした自励式ブラシレス交流発電機を使用し
   て蓄電池は使用せず、直接、サーモスタットを介して通
   電することを特徴とする風力発電式道路反射鏡。