JP3273147B2 - 融雪システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発熱体による発熱
を利用して道路等の表面から雪を除去するロードヒーテ
ィング方式による融雪システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】道路、ビル前の通路、駐車場等の舗装表
面上の雪を除去するシステムのひとつに、予め舗装表面
近傍に発熱体を埋設しておき、それに電力を供給して加
熱することにより融雪するロードヒーティング法を使用
した融雪システムがある。このような電気式による融雪
システムは、簡便であり、長期的なコスト比較において
も他のシステムに比べて優位性がある。

【０００３】しかしながら、電気式による融雪システム
においても、長期にわたるランニングコストを考えた場
合、融雪能力を低下させることなく、さらにコストダウ
ンを図ることが望まれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
実情に鑑みてなされたもので、融雪能力を維持しつつ、
より一層コストダウンを図ることができる融雪システム
を提供することをその課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記課
題を解決するため、第１、第２及び第３の発熱体と、第
１〜第３の発熱体に電力を供給する交流電源と、交流電
源と第１〜第３の発熱体の間に設置され、第１〜第３の
発熱体のいずれか１つの発熱体を選択するとともに、残
りの２つを選択してそれらを直列に接続し、所定の時間
間隔で、選択する前記１つの発熱体が順次変わるように
切り替えを行うスイッチング部とを具備し、前記第１〜
第３の発熱体は、道路若しくはその類似物の表面近傍に
埋設されていることを特徴とする融雪システムが提供さ
れる。また、本発明によれば、第１、第２、第３、第４
及び第５の発熱体と、第１〜第５の発熱体に電力を供給
する交流電源と、交流電源と第１〜第５の発熱体との間
にそれぞれ設けられ、第１〜第５のうちのいずれか１つ
の発熱体を選択するとともに、残りの４つの発熱体のう
ち２つずつをそれぞれ直列に接続し、所定の時間で、選
択する前記１つの発熱体が順次変わるように切り替えを
行うスイッチング部とを具備し、上記第１〜第５の発熱
体を、道路若しくはその類似物の表面近傍に埋設されて
いることを特徴とする融雪システムが提供される。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を実施例
に基づいて詳細に説明する。図１及び図２は本発明の融
雪システムの一実施例の概念図で、図１は発熱体の接続
方法、図２は制御部の説明図である。本実施例では、融
雪用の発熱体を３本に分割し、接続を順次変えることに
より、全体で使用電力を低減させるものである。発熱体
の形態としては、発熱線、発熱帯等とすることができ、
好ましくは耐熱被覆電線が使用される。

【０００７】図１においてＰは三相交流電源、Ｒ１、Ｒ
２、Ｒ３はそれぞれ第１、第２、第３の発熱体（発熱
線）でＲ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒであり、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３
はそれぞれ第１、第２、第３の端子であり、ａ、ｂ、ｃ
はそれぞれ第１、第２、第３のスイッチである。第１の
発熱体Ｒ１は、第１の端子Ｔ１と第２の端子Ｔ２の間に
設けられ、第２の発熱体Ｒ２は、第２の端子Ｔ２と第３
の端子Ｔ３の間に設けられ、第３の発熱体Ｒ３は、第３
の端子Ｔ３と第１の端子Ｔ１の間に設けられる。電源Ｐ
と端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の間にはそれぞれスイッチａ、
ｂ、ｃが設けられる。また、ｉ１〜ｉ３はそれぞれＲ１
〜Ｒ３に流れる電流値である。

【０００８】図２において、Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ図１
のスイッチａ、ｂ、ｃに対応するリレーであり、ＣＯＮ
Ｔは制御部、Ｓは降雪検知部である。降雪検知部Ｓは例
えば降雪センサ、外気温度センサ等から構成され、降雪
の開始、終了を検知し、その情報を制御部ＣＯＮＴに伝
える。制御部ＣＯＮＴは、降雪検知部Ｓからの降雪開始
情報を受けて、融雪運転を開始し、リレーＡ、Ｂ、Ｃの
切り替え動作、従ってスイッチａ、ｂ、ｃの切り替え動
作を行い、また、降雪検知部Ｓからの降雪終了情報を受
けて、融雪運転を終了するよう制御するものである。

【０００９】図１のような接続の場合、分電盤の配置は
図３のようにすることができる。また、本実施例のスイ
ッチａ、ｂ、ｃの切り替えのタイミングは図４のように
して行うことができる。すなわち、３本の発熱体のうち
いずれか１本と残りの２本の組み合わせが選択され、残
りの２本は直列接続された状態となり、この状態が順次
繰り返される。

【００１０】図４のように切り替え制御したときの、電
力消費は下記の通りとなる。 （１）ａ、ｂが閉の状態（ｃは開） Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝１００Ωとする。ａ、ｂ間に２００
Ｖ印加すると、ｉ１は２Ａ、ｉ２とｉ３はそれぞれ１Ａ
となる。この時の電力はＲ１に４００Ｗ、Ｒ２とＲ３に
それぞれ１００Ｗとなる。 （２）ｂ、ｃが閉の状態（ａは開） ｂ、ｃ間に２００Ｖ印加すると、ｉ２は２Ａ、ｉ３とｉ
１はそれぞれ１Ａとなる。この時の電力はＲ２に４００
Ｗ、Ｒ３とＲ１にそれぞれ１００Ｗとなる。 （３）ｃ、ａが閉の状態（ｂは開） ｃ、ａ間に２００Ｖ印加すると、ｉ３は２Ａ、ｉ１とｉ
２はそれぞれ１Ａとなる。この時の電力はＲ３に４００
Ｗ、Ｒ１とＲ２にそれぞれ１００Ｗとなる。

【００１１】従来方式では、３本の発熱体にそれぞれ４
００ずつの電力を供給したとすると、全体で１２００の
電力消費となる。ところが、本実施例によれば、１本の
発熱体が４００、残り２本の発熱体がそれぞれ１００ず
つの電力消費で、合計では６００の電力消費ですみ、従
来方式の半分の電力消費である。本発明において、１本
の発熱体に印加する電力は短時間に路盤温度を上げるよ
うな高い電力であり、残りの２つの発熱体に印加する電
力は温度低下を防ぐ程度の電力とする。その電力値は気
象データ（降雪量、外気温度等）より熱量計算を行い、
地域ごとに決定され、例えば単位面積（１ｍ²）当たり
３５０Ｗ、８７．５Ｗ、８７．５Ｗの組み合わせ、４０
０Ｗ、１００Ｗ、１００Ｗの組み合わせ、４５０Ｗ、１
１２．５Ｗ、１１２．５Ｗの組み合わせ等とすることが
できる。このようにすると、融雪能力を落とさずに消費
電力を削減することができ、ランニングコストを安価に
することができる。また、発熱体のスイッチングのタイ
ミングは好ましくは２０〜４０分、より好ましくは４０
分程度である。図５に本実施例による投入熱量と路盤温
度の関係を示す。図５では、供給電力は単位面積当たり
３５０Ｗ、８７．５Ｗ、８７．５Ｗの組み合わせとし、
接続の切り替えは４０分ごとに行った。同図から、３５
０Ｗ投入のところは急激な温度上昇が見られ、また８
７．５Ｗ投入のところは保温効果があることがわかる。
このことから、平均１７５Ｗの投入電力で充分な融雪が
可能であると言える。

【００１２】図６は本実施例における３本の発熱体の敷
設形態を示す図で、３本の発熱体がそれぞれ平行となる
ように蛇行配置されている。このような敷設形態は、短
時間で路盤温度を上げ、その温度低下を防ぐことができ
る。３本の発熱体を敷設する方法について述べると、例
えば、熱溶融性樹脂からなる板状材料を格子状に接合し
たもの（以下格子状構造体と記す）を、発熱体を設置す
るためのベースとして用いる。ここで熱溶融性樹脂を用
いるのは、施工時のアスファルトの熱（１４０℃以上）
で溶けてしまい、完成後に本システムの動作に影響をあ
たえないようにするためである。次に、この格子状構造
体の上に、発熱線を図６に示すように互いに平行に、か
つ蛇行させて載せ、ナイロン製の結束具等の公知の固定
具を用いて固定する。発熱体を格子状構造体に固定した
状態で、これを路盤に置き、アスファルトを用いて施工
をする。これにより、現場作業時間が短縮される。

【００１３】次に、本発明による別の実施例を図７を参
照して述べる。この実施例は、電源として単相交流を用
いる例である。図７は図１と同様な図であり、同図にお
いてＰは単相交流電源、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３はそれぞれ第
１、第２、第３の発熱体（発熱線）でＲ１＝Ｒ２＝Ｒ３
＝Ｒであり、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３はそれぞれ第１、第２、
第３の端子であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ第１、第
２、第３、第４のスイッチである。第１の発熱体Ｒ１
は、第１の端子Ｔ１と第２の端子Ｔ２の間に設けられ、
第２の発熱体Ｒ２は、第２の端子Ｔ２と第３の端子Ｔ３
の間に設けられ、第３の発熱体Ｒ３は、第３の端子Ｔ３
と第１の端子Ｔ１の間に設けられる。電源Ｐには電線Ｌ
１とＬ２が接続される。電線Ｌ１は第１の端子Ｔ１に接
続されるが、Ｌ１からは途中（Ｐ１）で電線Ｌ３が分岐
し、この電線Ｌ３は第３の端子Ｔ３に接続される。また
電線Ｌ２は第２の端子Ｔ２に接続されるが、Ｌ２からは
途中（Ｐ２）で電線Ｌ４が分岐し、この電線Ｌ４はＰ３
にて電線Ｌ３に合流する。電線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４
にはそれぞれスイッチａ、ｂ、ｃ、ｄが設けられる。ま
た、ｉ１〜ｉ３はそれぞれＲ１〜Ｒ３に流れる電流値で
ある。

【００１４】上記構成のシステムでの切り替えは次のよ
うになる。 （１）ａ、ｂが閉の状態（ｃ、ｄは開） Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝１００Ωとする。ａ、ｂ間に２００
Ｖ印加すると、ｉ１は２Ａ、ｉ２とｉ３はそれぞれ１Ａ
となる。この時の電力はＲ１に４００Ｗ、Ｒ２とＲ３に
それぞれ１００Ｗとなる。 （２）ｂ、ｃが閉の状態（ｄ、ａは開） ｂ、ｃ間に２００Ｖ印加すると、ｉ２は２Ａ、ｉ３とｉ
１はそれぞれ１Ａとなる。この時の電力はＲ２に４００
Ｗ、Ｒ３とＲ１にそれぞれ１００Ｗとなる。 （３）ｄ、ａが閉の状態（ｂ、ｃは開） ｃ、ａ間に２００Ｖ印加すると、ｉ３は２Ａ、ｉ１とｉ
２はそれぞれ１Ａとなる。この時の電力はＲ３に４００
Ｗ、Ｒ１とＲ２にそれぞれ１００Ｗとなる。

【００１５】図７のような構成としても、使用電力の低
減及び安価なランニングコストに関し、図１及び図２に
示した実施例と同様な優れた効果を得ることができる。

【００１６】次に、本発明によるさらに別の実施例を図
８を参照して述べる。この実施例は、５本の発熱体１〜
５を用いて接続を順次変えることにより、全体で使用電
力を低減させるものである。電源としては三相交流電源
又は単相交流電源を用いることができる。この場合、発
熱体に供給する電力量及びスイッチの開閉は図９に示す
通りである。すなわち、例えば発熱体１を選択すると、
発熱体２と発熱体３を直列接続し、発熱体４と発熱体５
を直列接続し、各々に２００Ｖの電圧を印加する。この
場合、例えば発熱体１には４００Ｗ、発熱体２〜５には
それぞれ１００Ｗの電力が供給され、全体として８００
Ｗの電力供給となる。これを発熱体２、３、４、５・・
・と順次選択するものを変えてスイッチングを行う。本
実施例では単位面積当たりの電力消費量は８００Ｗであ
り、従来方式では２０００Ｗの電力供給であるので、本
実施例によれば、使用電力の低減及び安価なランニング
コストに関し、前述の実施例と同様な優れた効果を得ら
れることがわかる。

【００１７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、上記構成を採用したので、融雪能力を維持しつ
つ、より一層コストダウンを図ることができる融雪シス
テムが実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の融雪システムの一実施例の概念図で、
接続方法の説明図である。

【図２】本発明の融雪システムの一実施例の概念図で、
制御部の説明図である。

【図３】分電盤の配置図である。

【図４】切り替えのタイミングチャートである。

【図５】本実施例による投入熱量と路盤温度の関係を示
す図である。

【図６】発熱体の敷設形態の説明図である。

【図７】本発明による別の実施例の説明図で、図１と同
様な図である。

【図８】本発明によるさらに別の実施例の説明図で、図
１と同様な図である。

【図９】図８のシステムの各発熱体への電力供給及びス
イッチの切り替えの説明図である。

【符号の説明】

Ｐ 電源 ａ、ｂ、ｃ スイッチ Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ 端子 Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 発熱体 Ｓ 降雪検知部 ＣＯＮＴ 制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 健一 北海道札幌市豊平区月寒２条17丁目２番 １号 工業技術院北海道工業技術研究所 内 (72)発明者 須藤 昌義 北海道石狩市花川北２条２丁目200 (72)発明者 道山 勲 北海道札幌市南区澄川４条７丁目５−21 審査官 小林 俊久 (56)参考文献 特開 平10−252010（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−256313（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−41811（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−119110（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−86455（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E01C 11/26 E01H 5/10

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１、第２及び第３の発熱体と、 第１〜第３の発熱体に電力を供給する交流電源と、 交流電源と第１〜第３の発熱体の間に設置され、第１〜
   第３の発熱体のいずれか１つの発熱体を選択するととも
   に、残りの２つを選択してそれらを直列に接続し、所定
   の時間間隔で、選択する前記１つの発熱体が順次変わる
   ように切り替えを行うスイッチング部とを具備し、 前記第１〜第３の発熱体は、道路若しくはその類似物の
   表面近傍に埋設されていることを特徴とする融雪システ
   ム。
2. 【請求項２】 第１、第２、第３、第４及び第５の発熱
   体と、 第１〜第５の発熱体に電力を供給する交流電源と、 交流電源と第１〜第５の発熱体との間にそれぞれ設けら
   れ、第１〜第５のうちのいずれか１つの発熱体を選択す
   るとともに、残りの４つの発熱体のうち２つずつをそれ
   ぞれ直列に接続し、所定の時間で、選択する前記１つの
   発熱体が順次変わるように切り替えを行うスイッチング
   部とを具備し、 上記第１〜第５の発熱体を、道路若しくはその類似物の
   表面近傍に埋設されていることを特徴とする融雪システ
   ム。
3. 【請求項３】 上記交流電源が三相交流電源である請求
   項１又は２に記載の融雪システム。
4. 【請求項４】 上記交流電源が単相交流電源である請求
   項１又は２に記載の融雪システム。
5. 【請求項５】 上記各発熱体が発熱線からなり、これら
   発熱線が互いに平行となるように配置されている請求項
   １〜４のいずれか一項に記載の融雪システム。
6. 【請求項６】 上記発熱線が蛇行配置されている請求項
   ５に記載の融雪システム。
7. 【請求項７】 降雪を検知する降雪検知部を有し、該降
   雪検知部からの降雪情報に基づき運転を開始する請求項
   １〜６のいずれか一項に記載の融雪システム。