JP3136475B2 - 融雪方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は融雪方法と装置、特に積
雪地域における除雪（消雪）用の埋設型の排水槽と融雪
部およびそれらとは別置された加熱部を含む装置を用い
る融雪方法および当該除雪装置に関する。

【０００２】北海道融雪工業会（北海道ガス技術開発研
究所内）刊行の「北国の冬を快適にすごすために 融雪
装置のすべて」平成５年１月２９日初版、平成８年８月
３０日改訂版によると、家庭用融雪設備は表１のとおり
分類される。

【０００３】

【表１】

【０００４】上記の最上段の温水方式は人手で除雪と融
雪を行うもので、人手がかかるもののコストが安くて済
む利点を有する。その埋設型には、深くて大型の穴を掘
って大量の雪を一時に穴に投入し時間をかけて融雪する
方式と、浅い穴を堀りそこに融雪槽とボイラー体を設置
する方式とがあり、前者は深い穴（直径約１ｍ、深さ約
２ｍ）を掘る点に問題があるのに対し、後者は浅い穴に
ボイラー体を設置し人手で運んできた雪を短時間内に融
かす方式であり、昨年の実績でこの方式を実施する装置
は６，０００〜７，０００台が販売された。本願発明は
この埋設型の部類に属する。

【０００５】

【従来の技術】本願発明者の調査したところ、名称「埋
設型融雪装置」が特開平３−２９３４１３号公報に公開
されている。当該装置は、特許請求の範囲の記載による
と、「上部が開口した箱体からなり、地中に埋設される
ケーシングと、該ケーシング内に画成され、上部開口が
雪投入口になった融雪水槽と、該融雪水槽の雪投入口を
開閉すべく前記ケーシングに設けられた平板状の蓋体
と、前記融雪水槽内に設けられ、一側にバーナー接続口
を有し、他側に排気口を有し、途中に折曲部を有するボ
イラーと、前記ケーシング内に位置して前記バーナー接
続口に接続されたバーナーと、前記ケーシングの内壁に
沿って前記融雪水槽内上部に配設された側部散水管と、
起立時にはノズル口が下向きの状態で前記雪投入口の上
方に突出し、転倒時には前記融雪水槽内に格納されるよ
うに、基端側が該側部散水管の途中に回動自在に接続さ
れた上部散水管と、該上部散水管と側部散水管に前記融
雪水槽内の温水を加圧供給すべく該融雪水槽内に設けら
れた給水ポンプと、前記ケーシングに設けられ、前記融
雪水槽内から一定量以上の融雪水を排出する排水口とか
ら構成してなる」ものである。

【０００６】前掲特開平３−２９３４１３号公報（２）
頁には、「散水管はケーシング内に投入された雪に側方
のみから温水を吹き付けるため、温水の吹き付けられた
部分のみが溶融して水になり雪に空洞が形成されてしま
う結果、上部側はほとんど溶融されないことになり、い
わゆるブリッジ現象が生じ」ることが記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】積雪地域の都市部での
住宅地過密化、交通手段としての自動車利用増加など
で、住宅、事務所、店舗などの通路や駐車場の除雪した
雪の処理場所の確保が困難になっており、また道路の除
雪を積み上げた雪壁が、交通渋滞や子供の飛び出し事故
にもつながり、さらに高齢化、家族数の減少で除雪作業
の負担が大きな問題になっている。そこで、除雪の際に
融雪して排水する融雪装置（融雪機）が提供され、歩行
者や駐車する車両の障害にならない埋設型融雪機が多く
使用され始めた。この埋設型融雪機は、地中に埋設した
箱型のケーシング内にボイラを内蔵し、上部が開口蓋か
らなり雪の投入口として構成し、ケーシング内壁や上部
開口蓋内面に配設した散水管と散水口、それにケーシン
グ内の散水用温水供給ポンプから成るものである。

【０００８】従来の埋設型融雪機は、内壁や開口蓋内面
に配設した散水管や散水口からケーシングに投入された
雪の側方と上方または上方と側方から温水を撒布し雪を
融かしているが、散水口が固定式では雪に均一に撒布で
きず、撒布されない部分の雪が空洞化して容易に融けず
融雪能率が極端に悪くなる。多量の雪をケーシング内に
投入すると、融雪によってボイラ水の温度が低下し、ボ
イラ燃焼室（缶体内）の燃焼ガス中の水蒸気が外壁でボ
イラ水と接触し缶体内壁で結露水となり缶体を腐食させ
る。埋設型融雪機は短い時間で雪を融かし、繰り返して
雪を投入使用する方式であるので、ボイラには熱出力の
大きなバーナを取り付けてある。熱出力の大きなバーナ
を小さな燃焼室で燃焼させると、高温の排気ガスが大気
中に放出され効率が悪い。融雪水をボイラ水として使用
すると、細かい土砂の混入があり、ボイラ内蔵のケーシ
ング底部に堆積して燃焼室の過熱、空焚きを起こし、ボ
イラ寿命を極端に短くする。ケーシング内にボイラを内
蔵し地中に埋設するが、外気との温度差による結露、融
雪用の散水によるバーナ駆動部（モータ）や制御用の電
装部品の錆による回転不良や絶縁劣化を起こす。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の方法は、排水槽
と融雪槽およびこれら二つの槽とは別置された加熱部を
用いる融雪方法であって、加熱部により加温した熱媒
を、熱媒配管により排水槽の第１熱交換部に供給して融
雪槽から排出される融雪水と熱交換させ、次いで融雪槽
の第２熱交換部に供給してケーシング内の雪および融雪
水と熱交換させた後に加熱部へ戻し、排水槽の第１熱交
換部において加温された融雪水を融雪槽のケーシングの
ふたに取り付けられた散水管に供給しシャワーとしてケ
ーシング内へ散水することを特徴とする。

【００１０】本発明の装置は、加熱部、排水槽および融
雪槽から成り、第１ボイラと第２ボイラから成る加熱部
は排水槽から離れた位置に別個に配置され、排水槽はゴ
ミ集め部とそれからフィルターにより隔てられた第１熱
交換部および貯水部を含み、融雪槽のケーシングはふた
を有し、このふたに散水管、ギヤドモータ、ギヤドモー
タの駆動軸に取り付けられたフランジおよびフランジと
共に動く散水管に取り付けられたクランクが取り付けら
れ、加熱部において加温された熱媒は熱媒配管により第
１熱交換部に供給された後にケーシングの底部の第２熱
交換部に通されケーシングに投入された雪と熱交換した
後に加熱部へ戻され、融雪槽から排出される融雪水は融
雪水配管により排水槽に導入され、この融雪水の一部は
第１熱交換部において加熱部から供給される熱媒と熱交
換して加温され、加温された融雪水は水中ポンプにより
散水配管を通って回り継手に連結された回動する散水管
に供給され散水口からシャワーとなってケーシング内に
散水されることを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明の方法によると、排水槽の第１熱交換部
で加温された融雪槽から排出される融雪水は回動する散
水管によりケーシングへ向け散水されるがこの散水はケ
ーシングの隅々まで平均して行なわれるのでケーシング
内の雪へはすべてが散水される。第１熱交換部を出た熱
媒はケーシングの底に配置された第２熱交換部に通され
てケーシング内の雪および水と熱交換した後に加熱部へ
戻され、この加熱部は埋設された排水槽・融雪槽とは別
の場所に配置されるのでボイラが雪または融雪水と接触
することがなくボイラの損傷が防止される。

【００１２】

【実施例】本発明の概要を説明すると、融雪を効率よく
実施するためには、空気を多量に含んだ氷片であるとこ
ろの雪をつぶし個々の氷片を水（もしくは温水）と接触
させることが重要である。雪をつぶす手段として融雪槽
（ケーシング）上面に投入された雪に均一に散水する
が、融雪時に開けて使用するケーシングの開口蓋内面
に、ケーシングの長手方向の長さと同じかやや長い多数
の散水口を形成した散水管を取り付け、この散水管に排
水槽内で昇温した融雪水を水中ポンプで圧送し、散水管
を反復旋回させてケーシング前端部から後端部まで散水
口から均一に勢いよく散水し、雪をつぶして融かす。

【００１３】ボイラを融雪槽とセットにして埋設する例
で短時間内に投入された雪を融かすためには能力過大な
バーナを使用しなければならず、またボイラ水として融
雪水を簡単な濾過沈澱方式で濾して使用すると細かい土
砂等は除却できずボイラ内に沈澱堆積し、さらに融雪で
水温が低下した融雪水は、ボイラ燃焼筒の接水部内面に
燃焼により発生する水蒸気を結露させボイラの寿命を著
しく短くし、バーナの駆動部分や制御部の電気部品は高
湿度環境におかれると腐食や絶縁劣化を発生させ、保
守、点検、修理などの負担を増大する。このことから、
融雪水を昇温させるボイラは別置方式（移動または固定
方式）とし、凍結予防とメンテナンスの観点から不凍液
を熱媒として使用する。ケーシングからの融雪水は排水
槽で回収し、濾過・沈澱後一部はそのまま排水し、残部
はボイラの熱媒と槽内の熱交換器で熱交換し昇温して低
温水となった融雪水を槽内の水中ポンプで開口蓋内面の
散水管に圧送する。融雪水は直接ボイラ水として使用し
ないので、燃焼筒内の結露やボイラ缶体内の土砂の堆積
はなく、またケーシング内に能力過大なバーナも必要な
く、バランスのとれたボイラを組み合わせ使用でき、高
湿度の条件でのボイラ使用が避けられ従来の問題が解決
される。

【００１４】図１は、本発明実施例の配管系統図で、図
中、一点鎖線で囲む部分１０は加熱部，２０は排水槽，
３０は融雪槽である。

【００１５】加熱部１０は第１ボイラ１１ａと第２ボイ
ラ１１ｂを含み、これらのボイラには往きと戻りの熱媒
配管１２が連結され、往きの配管１２には順にバルブ１
３、熱媒循環ポンプ１４、バルブ１３が設けられて排水
槽２０へ導かれる。第１ボイラ１１ａと第２ボイラ１１
ｂは熱媒配管１２ａにより相互に連結され、各ボイラに
は排水口１５が設けられる。加熱部１０の２台のボイラ
は、融雪水の加熱に毎時８０万ｋｃａｌ（８０万ｋｃａ
ｌ／ｈ）の出力、雪投入部の融雪槽底板の加熱に毎時２
０万ｋｃａｌ（２０万ｋｃａｌ／ｈ）の合計１００万ｋ
ｃａｌ／ｈの加熱能力のあるものとする。

【００１６】図１には配管系統の理解のためにボイラは
排水槽２０の隣に示されるが、スペースを小にするため
にボイラを図示のように融雪槽３０に内蔵一体にして埋
設したとすると、ボイラの結露だけでなく融雪中の土
砂、ゴミなどが付着してボイラを汚し、事故を発生させ
またはボイラの寿命を縮めるので、ボイラは別置式に
し、別のところに固定するかまたは移動可能なものとす
る。

【００１７】排水槽２０はフィルター２３により分離さ
れるゴミ集め部２９と貯水部２１と第１熱交換部２２と
を含む。第１熱交換部２２は８基の熱交換器２４により
構成され、熱交換器２４の２基が直列に配置されたブロ
ックを４列に並列配置する。熱媒配管１２はヘッダー１
６を介して熱交換器２４に連結され、ヘッダー１６と熱
交換器２４の間で調節弁２５と温度計２６が熱媒配管１
２に連結される。

【００１８】ボイラ１１ａとボイラ１１ｂで加温された
熱媒（その進行方向は図中黒矢印で示す。）は循環ポン
プ１４により往きの熱媒配管１２を通り、ヘッダー１６
と調節弁２５，温度計２６を経て熱交換器２４に通され
る。調節弁２５は熱媒の流量を調節し、温度計２６は熱
交換器２４に入る熱媒の温度を検知する。

【００１９】第１熱交換部２２から出る熱媒は次いで排
水槽２０の外に出て入口１２ｂから融雪槽３０に入り、
融雪槽３０のケーシング３１の底部に配置された第２熱
交換部３２を通されケーシング３１内の雪もしくは融雪
水と熱交換をなして降温し、出口１２ｃから融雪槽３０
の外に出た後、戻りの熱媒配管１２によりボイラ１１ａ
とボイラ１１ｂに戻され加温される。熱媒はこのよう
に、ボイラ１１ａ・１１ｂ→第１熱交換部２２→第２熱
交換部３２→ボイラ１１ａ・１１ｂの径路を循環する。

【００２０】融雪槽３０内で第２熱交換部３２により加
温された融雪水と散水管４２から放出された水は融雪水
入口２９ｂを通って排水槽のゴミ集め部２９内に送ら
れ、この融雪水の一部は白抜矢印で示すようにフィルタ
ー２３で濾過され第１熱交換部２２に入って加温され、
加温された融雪水は水中ポンプ２８により融雪槽３０の
散水管４２へ圧送される。残りの融雪水は排水出口２７
ａから白抜矢印で示すように下水配管２７ｂを通って下
水等へ排水される。

【００２１】水中ポンプ２８は第１熱交換部２２で加温
された白抜矢印方向に流れる融雪水を散水配管４０へ圧
送する。散水配管４０はスウィベルジョイント（回り継
手）４１を経て軸受４８により支持される２本の散水管
（シャワーパイプ）４２に連結され、散水管の散水口４
３から毎分１０リットルの融雪水がシャワー４４になっ
て放出される。散水口４３は１本の散水管４２に２５〜
３０個形成され、２本の散水管の散水口４３はそれぞれ
ほぼ等間隔に、かつ重なることのないよう互い違いに配
列される。融雪水の第１熱交換部２２による加熱は、加
温融雪水の温度が３０℃を超えないようにする。その理
由は、放熱損失を最小限とすることと、融雪現場の外気
温は０℃以下、平均してほぼ−５℃程度であるので、加
温融雪水温が高くなるとモヤ発生の問題があるからであ
る。

【００２２】図２は本発明装置の排水槽２０と融雪槽３
０を示す斜視図で、図中、図１に示した部分と同じ部分
は同一符号で示し、３３は側板，３４ａは前板，３４ｂ
は後板，３５は厚さ約５０ｍｍの断熱材，３６はふた
で、ふた３６に散水管４２とその附属部品が取り付けら
れる。ふた３６の横幅はケーシング３１の横幅より大に
なっていてふた３６を閉めたときにケーシング内部が密
閉される。第２熱交換部（図示せず）は破線３９の下に
配置される。ケーシング３１の寸法は、横幅４０５１ｍ
ｍ、奥行き２０００ｍｍ、断熱材抜きの高さ５００ｍｍ
である。

【００２３】図３は図２に示した排水槽２０と第１熱交
換部２２の配置を示す斜視図で、図中、図１〜図２で示
した部分と同じ部分は同一符号で示し、また、各部分の
寸法はｍｍ単位で示す。融雪水は黒矢印で示す方向に熱
交換器２４に供給され、端部に斜線を付した各ブロック
への流量は２２５リットル／ｍｉｎである。ブロックの
各々は２基の熱交換器２４が直列に連結されたもので、
その長さは（熱交換器２４の長さ６２０×２＋熱交換器
間の距離２１０）（単位はｍｍ）である。水中ポンプ２
８（定格３．７ｋｗ）は毎分９００リットルの水を揚水
する。

【００２４】図４（ａ）は第１熱交換部２２とゴミ集め
部２９の配置を示す斜視図で、図中、図１〜図３に示し
た部分と同じ部分は同一符号で示す。同図（ｂ）はゴミ
集め部２９の斜視図で、２９ａはつりかご，２９ｂは融
雪水入口，２９ｃはゴミ止め用のスクリーン，２９ｄは
吊上げ具である。融雪水には土砂だけでなく多種多用の
ゴミが混ざっているので、スクリーン２９ｃの隙間の大
きさを適宜選定して例えば小石以上の大きさのゴミは２
枚のスクリーンの間にはさんで保持しそれらが排水槽２
０内に散乱しないようにする。つりかごの出し入れ時に
用いる吊上げ具２９ｄはつりかごのほぼ中央部に設け
る。つりかご２９ａは図４（ａ）に見て第１熱交換部２
２の手前に配置される。

【００２５】８個の熱交換器２４は図３に示すようにヘ
ッダー１６を用いて直並列に、すなわち、熱交換器２４
の２個を直列につなぎこれら４つのブロックを並列に配
置し、温度計２６で熱交換器２４のそれぞれが正常に作
動しているかどうかを点検する。図４（ｃ）の斜視図に
示す熱交換器２４はプレートフィン（中空になった板）
で構成され、中空部分を熱媒が矢印で示すように流れ、
熱交換器の外の空いたところを融雪水が通る。融雪水は
土砂を含むので熱交換器の外の本来空いているべき部分
がつまることがある。その場合は、図１を参照すると、
逆洗浄ノズル１７を作動させ融雪水を逆方向に流させて
つまった土砂などを流し去る。

【００２６】図５と図６は第２熱交換部３２の図で、図
５の斜線Ｄの左半部は切欠した第２熱交換部３２の表面
を示す平面図、図６の斜線Ｄの右半部は前記左半部の第
２熱交換部の平面図である。図５〜図８において、図１
〜図４に示した部分と同じ部分は同一符号で示す。管状
部３７は熱媒を通すための中空になったもので、それは
図７に拡大して示す熱交換器として働くものである。

【００２７】図７は図５の第２熱交換部３２の中央部分
を切欠した正面断面図で、３８は押さえ板でその上に雪
が投げ込まれる。図示のように、管状部３７の両側部は
上方に向け互いに相手方に近づく方向にテーパしていて
管状部を通る熱媒の熱が管状部の間を上方に拡散する。
各部分の間の間隔はｍｍ単位で示す。

【００２８】図８は管状部３７の拡大断面図で、各部の
寸法はｍｍで表す。管状部３７の表面は厚さ１．２ｍｍ
のＳＤＰＩ−ＡＫＣ１２デッキプレートである。

【００２９】図１に戻ると、散水配管４０は回り継手４
１を介して散水管４２に連結される。軸受４８と回り継
手４１との間にギヤドモータ４５が配置され、ギヤドモ
ータ４５の駆動軸４５ａにフランジ４６が固定され、フ
ランジ４６に回動可能に取り付けたクランク４７は散水
管４２に固定してある。このような構成により、散水配
管４０を通して供給される水は散水管４２へ供給され、
図１に示されるように散水口４３からシャワー４４とな
ってケーシング３１内の雪に散布される。

【００３０】

【発明の効果】以上述べてきたように本発明によると、
埋設型の排水槽および融雪槽とは別置した加熱部から熱
媒が供給され、熱媒は排水槽の第１熱交換部において融
雪槽から排出される融雪水を加温し、熱媒は排水槽から
外に出る熱媒配管から融雪槽の第２熱交換部を通されて
ケーシング内の雪および水と熱交換した後に加熱部へ戻
され、ケーシングのふたに取り付けられた散水管は回動
しつつ水中ポンプにより供給される加温された融雪水を
ケーシング内へシャワーとして散水することにより、加
熱部は融雪水と接触しないためボイラに対する損傷が防
止され、散水管はほぼ６０°の範囲内で回動しつつ加温
された融雪水をケーシング内へ散水するのでケーシング
内の雪に平均的に散水され、またゴミ集め部は所定の寸
法以上のゴミを収集するので排水槽内にゴミが散乱する
ことが防止され、熱媒は第１熱交換部でケーシングから
排出された融雪水を加温し加温された融雪水はケーシン
グ内へ散水され、ケーシング内では第２熱交換部により
融雪水を加温するというように熱媒は循環させられて利
用され効率よく融雪の機能を果たす、という効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の配管系統図である。

【図２】本発明実施例の排水槽と融雪槽を示す斜視図で
ある。

【図３】図２の第１熱交換部の配置を示す斜視図であ
る。

【図４】図４（ａ）は第１熱交換部とゴミ集め部の配置
を示す斜視図、図４（ｂ）はゴミ集め部の斜視図、図４
（ｃ）は熱交換器２４の斜視図である。

【図５】第２熱交換部３２の左半部の底部の平面図であ
る。

【図６】第２熱交換部の右半部の平面図である。

【図７】図５の第２熱交換部の正面断面図である。

【図８】第２熱交換部３２の管状部の拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 加熱部 １１ａ 第１ボイラ １１ｂ 第２ボイラ １２，１２ａ 熱媒配管 １２ｂ 入口 １２ｃ 出口 １３ バルブ １４ 熱媒循環ポンプ １５ 排水口 １６ ヘッダー １７ 逆洗浄ノズル ２０ 排水槽 ２１ 貯水部 ２２ 第１熱交換部 ２３ フィルター ２４ 熱交換器 ２５ 調節弁 ２６ 温度計 ２７ 融雪水配管 ２７ａ 排水出口２７ｂ 下水配管 ２８ 水中ポンプ ２９ ゴミ集め部 ２９ａ つりかご ２９ｂ 融雪水入口 ２９ｃ スクリーン ２９ｄ 吊上げ具 ３０ 融雪槽 ３１ ケーシング ３２ 第２熱交換部 ３３ 側板 ３４ａ 前板 ３４ｂ 後板 ３５ 断熱材 ３６ ふた ３７ 管状部 ３８ 押さえ板 ３９ 第２熱交換部の位置を示す破線 ４０ 散水配管 ４１ スウィベルジョイント（回り継手） ４２ 散水管（シャワーパイプ） ４２ａ ピン ４３ 散水口 ４４ シャワー ４５ ギヤドモータ ４５ａ 駆動軸 ４６ フランジ ４７ クランク ４７ａ 溝穴 ４８ 軸受４９ 三方切換弁

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排水槽（２０）と融雪槽（３０）および
   これら二つの槽とは別置された加熱部（１０）を用いる
   融雪方法であって、 加熱部（１０）により加温した熱媒を、熱媒配管（１
   ２）により排水槽（２０）の第１熱交換部（２２）に供
   給して融雪槽（３０）から排出される融雪水と熱交換さ
   せ、次いで融雪槽（３０）の第２熱交換部（３２）に供
   給してケーシング（３１）内の雪および融雪水と熱交換
   させた後に加熱部（１０）へ戻し、 排水槽（２０）の第１熱交換部（２２）において加温さ
   れた融雪水を融雪槽（３０）のケーシング（３１）のふ
   た（３６）に取り付けられた散水管（４２）に供給しシ
   ャワー（４４）としてケーシング（３１）内へ散水する
   ことを特徴とする融雪方法。
2. 【請求項２】 加熱部（１０）、排水槽（２０）および
   融雪槽（３０）から成り、 第１ボイラ（１１ａ）と第２ボイラ（１１ｂ）から成る
   加熱部（１０）は排水槽（２０）から離れた位置に別個
   に配置され、 排水槽（２０）はゴミ集め部（２９）とそれからフィル
   ター（２３）により隔てられた第１熱交換部（２２）お
   よび貯水部（２１）を含み、 融雪槽（３０）のケーシング（３１）はふた（３６）を
   有し、このふた（３６）に散水管（４２）、ギヤドモー
   タ（４５）、ギヤドモータ（４５）の駆動軸（４５ａ）
   に取り付けられたフランジ（４６）およびフランジ（４
   ６）と共に動く散水管（４２）に取り付けられたクラン
   ク（４７）が取り付けられ、 加熱部（１０）において加温された熱媒は熱媒配管（１
   ２）により第１熱交換部（２２）に供給された後にケー
   シング（３１）の底部の第２熱交換部（３２）に通され
   ケーシング（３１）に投入された雪と熱交換した後に加
   熱部（１０）へ戻され、 融雪槽（３０）から排出される融雪水は融雪水配管（２
   ７）により排水槽（２０）に導入され、この融雪水の一
   部は第１熱交換部（２２）において加熱部（１０）から
   供給される熱媒と熱交換して加温され、加温された融雪
   水は水中ポンプ（２８）により散水配管（４０）を通っ
   て回り継手（４１）に連結された回動する散水管（４
   ２）に供給され散水口（４３）からシャワー（４４）と
   なってケーシング（３１）内に散水されることを特徴と
   する融雪装置。