JP3681662B2 - 道路の融雪・凍結防止装置 - Google Patents
道路の融雪・凍結防止装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3681662B2 JP3681662B2 JP2001232859A JP2001232859A JP3681662B2 JP 3681662 B2 JP3681662 B2 JP 3681662B2 JP 2001232859 A JP2001232859 A JP 2001232859A JP 2001232859 A JP2001232859 A JP 2001232859A JP 3681662 B2 JP3681662 B2 JP 3681662B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- space
- pipe
- thermosyphon
- thermosiphon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Road Paving Structures (AREA)
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は例えば車道、歩道に降り積る雪を融雪する融雪・凍結防止装置に係り、特に車道の輪だち部分、橋梁部分、チェ−ンベ−スなどや歩道等に降り積る雪を潜熱の利用によって融かす道路の融雪・凍結防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冬季に道路面の積雪・凍結を防ぐために、多くの自治体では除雪作業や塩化カルシュ−ムなどの凍結防止剤を散布する散布作業が一般に行われている。
【０００３】
また、これらの除雪作業や凍結防止剤を散布する散布作業のほかに、道路の凍結防止装置、融雪装置には、散水消雪施設、温水パイプ方式（無散水消雪施設）や電熱融雪施設などがある。
【０００４】
この散水消雪施設は、道路面に沿って消雪パイプを配置し、この消雪パイプから地下水や河川水を道路に散水して道路の積雪や凍結を防止するもので、この散水消雪施設では、残雪があっても散水で残雪がシャ−ベット状になり通過車両のタイヤによる攪拌効果が促進され、連続的に散水することにより道路面の凍結や積雪を防止できる特徴がある。
【０００５】
しかしながら、その反面、設計降雪量を超える大雪の時は、積雪・凍結機能を十分に発揮できず、逆に、設計降雪量より少ない小雪の時は、地下水や河川水が無駄撤き状態になる欠点がある。
【０００６】
一方、温水パイプ方式（無散水消雪施設）は、道路の舖装体の中に放熱管を埋設し、この放熱管へ揚水井戸から汲み上げた地下水やボイラ等で加熱された温水を供給して道路面の温度を上昇させて積雪や凍結を防止するもので、この温水パイプ方式（無散水消雪施設）では、通行車両による飛散水が少なく歩行も安全である特徴がある。
【０００７】
しかしながら、その反面、前述の散水消雪施設に比較して放熱管の長さが長くなり、それだけ動力消費量も嵩み、また、放熱管の送湯始め部と終わり部では温度差が大きく道路の路面を均一に加熱できない欠点がある。
【０００８】
他方、電熱融雪施設は、道路の舖装体内に絶縁した電熱ケ−ブルを埋設し、この電熱ケ−ブルに通電加熱して道路の路面温度を上昇させて積雪や凍結を防止するもので、この電熱融雪施設では、常に雪のない状態を確保でき、気象条件に適合する自動制御運転ができる特徴がある。
【０００９】
しかしながら、その反面、消雪・凍結機能を発揮するまでに時間がかかり過ぎ、他の散水消雪施設、温水パイプ方式（無散水消雪施設）に比べて維持費が嵩む欠点がある。
【００１０】
以上、従来の散水消雪施設、温水パイプ方式（無散水消雪施設）、電熱融雪施設ではいずれの施設も一長一短があり好ましくない。
【００１１】
なお、本発明の類似技術として特開昭６３−９７７０１号公報や特開平４−１９４１０４号公報がある。
【００１２】
ところで、近年、交通量の増大等に伴い、冬季に道路面の積雪や凍結が原因で通行車両のスリップ事故が増大し、このスリップ事故は一つの社会問題になっている。
【００１３】
そして、橋梁・トンネルが続くバイパスの開通が相次ぐ中、道路面の積雪や凍結防止は一層無視できない問題になっている。
【００１４】
また、最近では車両のみならず、特に通学路等の歩道やチェ−ンベ−スなどにおいても積雪や凍結防止対策を施す必要性が望まれている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の欠点を解消しようとするもので、優れた熱伝導によって道路の融雪や凍結を防止することができ、しかも、省エネルギ−で道路の融雪や凍結を防止することができる道路の融雪・凍結防止装置を提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、道路面の下に温水を循環する内管を埋設し、この内管の外周に、作動液を封入するとともにほぼ真空状態の空間と、この空間を密封する外筒を設け、内管からの熱伝導によって道路面上に降り積もる雪を融雪するものにおいて、
前記内管と外筒を二重管構造の熱サイフォン管によって構成し、前記内管に温水を循環させることにより、作動液を前記熱サイフォン管の下側で加熱し沸騰させて上向きに蒸気を発生させ、その蒸気を前記空間の上部や前記外筒壁に到達させ、前記熱サイフォン管の上側で凝縮させ、その凝縮する際に多量の潜熱を放出させ、凝縮により液化した作動液をその作動液自体の重力によって前記外筒の内壁に沿って下げ前記空間の下部に戻すように、作動液を前記熱サイフォン管の直径方向で加熱，蒸発，凝縮のサイクルを繰り返すようにしたものである。
【００１７】
また本発明は、道路面の下に温水を循環する内管を埋設し、この内管の外周に、水又はアルコールからなる作動液を封入するとともにほぼ真空状態の空間と、この空間を密封する外筒を設け、内管からの熱伝導によって道路面上に降り積もる雪を融雪するものにおいて、
前記内管と外筒を二重管構造の銅製の熱サイフォン管によって構成し、前記内管に温水を循環させることにより、作動液を前記熱サイフォン管の下側で加熱し沸騰させて上向きに蒸気を発生させ、その蒸気を前記空間の上部や前記外筒壁に到達させ、前記熱サイフォン管の上側で凝縮させ、その凝縮する際に多量の潜熱を放出させ、凝縮により液化した作動液をその作動液自体の重力によって前記外筒の内壁に沿って下げ前記空間の下部に戻すように、作動液を前記熱サイフォン管の直径方向で加熱，蒸発，凝縮のサイクルを繰り返すようにしたものである。
【００１８】
また本発明は、道路面の下に温水を循環する内管を埋設し、この内管の外周に、水又はアルコールからなる作動液を封入するとともにほぼ真空状態の空間と、この空間を密封する外筒を設け、内管からの熱伝導によって道路面上に降り積もる雪を融雪するものにおいて、
前記内管と外筒を二重管構造の銅製の熱サイフォン管によって構成するとともに、しかる後に銅製の熱サイフォン管の外周をポリエステル樹脂モルタルで覆い、前記内管に温水を循環させることにより、作動液を前記熱サイフォン管の下側で加熱し沸騰させて上向きに蒸気を発生させ、その蒸気を前記空間の上部や前記外筒壁に到達させ、前記熱サイフォン管の上側で凝縮させ、その凝縮する際に多量の潜熱を放出させ、凝縮により液化した作動液をその作動液自体の重力によって前記外筒の内壁に沿って下げ前記空間の下部に戻すように、作動液を前記熱サイフォン管の直径方向で加熱，蒸発，凝縮のサイクルを繰り返すようにしたものである。
【００１９】
【作用】
このように内管と外筒を二重管構造の熱サイフォン管によって構成したので、温水の熱により熱サイフォン管内の作動液が蒸発し、外筒壁で多量の潜熱を放出して凝縮する。
この潜熱を利用して道路の融雪や凍結を防止するようにしたものである。
【００２０】
また、この熱サイフォン管を銅製の管で構成したので、道路に埋設しても防食性に優れ、作動液との相性もよく、優れた熱伝導で道路の融雪や凍結を防止することができる。
【００２１】
また、銅製の熱サイフォン管の外周をポリエステル樹脂モルタルで覆うので、ポリエステル樹脂モルタルの熱変形温度を高くすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２３】
図１は本発明の実施形態に係る熱サイフォン管の断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線拡大断面図、図３は本発明の実施形態に係る道路の融雪・凍結防止装置の概略系統図、図４は融雪・凍結防止装置をアスファルト道路に施工した様子を示す断面図である。
【００２４】
図１から図４において、１は温水を循環する内管、２は内管１の外周に設けられたほぼ真空状態の空間、３は空間２に充填された水、アルコ−ルなどの作動液、４は空間２を密封する外筒で、この外筒４は空間２を被う外管４ａと、内管１の外周面と外管４ａの外周面を密封するＯリング付きレジュ−サー４ｂによって構成されている。
５は内管１、空間２、作動液３、外筒４によって構成された熱サイフォン管である。
６は空間２のガス抜きを行うフィルチュ−ブ、７は熱サイフォン管５，５同士を繋ぐ伸縮継ぎ手、８は給水ポンプ、９はボイラ、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄはゲ−トバルブ、１１は循環ポンプ、１２は電磁弁、１３はクッションタンク、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅは温水供給管、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆは温水戻り配管、１６はアスファルト道路、１７はアスファルト道路１６の路盤、１８はアスファルト道路１６の基層アスファルト、１９はアスファルト道路１６の表層アスファルト、２０はアスファルト道路１６の基層アスファルト１８にダイヤモンドカッタ−などで穿設された溝で、この溝２０には熱サイフォン管５が埋設される。
２１は溝２０に充填されたポリエステル樹脂モルタルである。
【００２５】
このような構造において、説明の都合上、本発明の実施形態に係る道路の融雪・凍結防止装置について説明する以前に、先ず図１及び図２を用いて熱サイフォン管５の組み立て順序、熱サイフォン管５の検査方法、熱サイフォン管５の性能テスト、熱サイフォン管５の原理などについて説明し、その後に熱サイフォン管５を銅製の管で構成した点について説明する。
最後に図３を用いて本発明の実施形態に係る道路の融雪・凍結防止装置の概略について説明する。
【００２６】
先ず、図１を用いて熱サイフォン管５の組み立て順序について説明するが、図１に図示したものはすでに熱サイフォン管５の組み立てが完了した状態を示している。
【００２７】
熱サイフォン管５の組み立て順序として、先ず図１の内管１の外周面と外管４ａの外周面、Ｏリング付きレジュ−サー４ｂの内周面（外筒４の内周面と外周面）を例えばメタノ−ルなどで洗浄し、乾燥させる。
【００２８】
次に、図１に示すように内管１にフィルチュ−ブ６をロウ付けして取り付ける。
【００２９】
次に、図１に示すように外管４ａの中に内管１を挿入し、内管１の両端からＯリング付きレジュ−サ−４ｂ、４ｂを内管１に沿って挿入する。
【００３０】
次に、この内管１とＯリング付きレジュ−サ−４ｂ、外管４ａとＯリング付きレジュ−サ−４ｂの継ぎ目をかしめによって二重管に組み立て、図１に示すように内管１と外筒４の間に空間２を形成させる。
【００３１】
次に、内管１と外筒４の空間２に、フィルチュ−ブ６から空気を供給して、内管１とＯリング付きレジュ−サ−４ｂ、外管４ａとＯリング付きレジュ−サ−４ｂの継ぎ目部分（内管１と外筒４の継ぎ目部分）からの漏れ、内管１とフィルチュ−ブ６のロウ付け部分からの漏れを検査する。（熱サイフォン管５の検査方法）。
【００３２】
次に、図１のフィルチュ−ブ６を図示していない真空ポンプに接続し、約３０分かけて約６、７×１０−２Ｐａ位まで空間２の真空引きをする。（この真空引きによって空間２内はほぼ真空状態になる。）
【００３３】
次に、図示していないバルブを切り替えて空間２へフィルチュ−ブ６から空間容積の約１０％の作動液３を注入し、図１に示すようにフィルチュ−ブ６の先端をロウ付けして密封する。（この密封によって図１に示すような熱サイフォン管５が完成する）。
【００３４】
なお、熱サイフォン管５、５の両端には図３に示すように伸縮継ぎ手７，７が配置されており、この伸縮継ぎ手７、７によって他の熱サイフォン管５、温水供給配管１４ｅや温水戻り配管１５ａなどと接続することができる。
【００３５】
また、熱サイフォン管５を組み立てた後は、図１には図示していないが、熱サイフォン管５の一端を約７５℃の熱湯を満たしたタンク（図示していない）に斜めに浸漬すると、図１に示す空間２内の作動液３は直ちに蒸発し音速に近いスピ−ドで蒸気流は熱サイフォン管５の他端に移動し、熱サイフォン管５の他端が７５℃近辺になれば熱サイフォン管５の性能テストは完了する。（熱サイフォン管５の性能テスト）。
【００３６】
以上の説明は、熱サイフォン管５の組み立て順序、検査方法、性能テストの概要について説明したものである。
【００３７】
次に、図２を用いて熱サイフォン管５の原理について説明する。
【００３８】
内管１と外筒４は図２に示すように二重管構造の熱サイフォン管５になっており、内管１と外筒４の間の空間２には水またはアルコ−ルなどの作動液３が封入され、空間２はほぼ真空状態で密封されている。
【００３９】
内管１の中を循環している約７５℃の熱湯を熱源として空間２内の作動液３を加熱すると、空間２内がほぼ真空状態であるために、この空間２内の作動液３は容易に吸熱、沸騰して図２の上向きの矢印で示すように蒸気を発生する。（例えば、熱湯の温度が２０〜３０℃の低温であっても空間２内がほぼ真空状態であるために作動液３は容易に吸熱、沸騰して蒸気を発生することができる。）
【００４０】
図２に示すように熱サイフォン管５の下側が加熱域、図２の上側が凝縮域で、加熱域での作動液３の表面の蒸気圧により作動液３は容易に蒸発し、空間２の上部（凝縮域）や外筒壁に到達し、凝縮する際に多量の熱（潜熱）を放出する。
【００４１】
そして、空間２の上部（凝縮域）の温度が、空間２の下部（加熱域）の温度より低くなれば作動液３は凝縮し、液化した作動液３は図２の下向きの矢印で示すように重力によって熱サイフォン管５の外筒５の内壁に沿って下がり、空間２の下部（加熱域）の作動液３の液面に戻る。
【００４２】
このように空間２内の作動液３は沸騰、蒸発、凝縮のサイクルを繰り返して熱湯の顕熱を汲み上げ、外筒４より潜熱として放熱し、道路１６（図３のアスファルト道路１６を参照）に熱を伝達する仕組みになっている。
【００４３】
以上の説明は、熱サイフォン管５の原理についての説明である。
【００４４】
このように、図１及び図２に示す熱サイフォン管５を本発明の実施形態に係る道路の融雪・凍結防止装置に応用すれば、熱サイフォン管５で作動液３の潜熱を融雪や凍結防止に利用することができる。
【００４５】
しかも、熱伝導に優れた熱サイフォン管５によって道路面にほぼ均一に熱を伝えることができる。
【００４６】
以下、熱サイフォン管５を銅製の管で構成した点について説明する。
【００４７】
熱サイフォン管の材料としてステンレス鋼、アルミニウム、銅が最もよく使われている。
以下、熱サイフォン管にステンレス鋼、アルミニウム、銅を用いた場合について説明するが、本発明に係る道路の融雪・凍結防止装置の熱サイフォン管を道路に埋設した場合、熱サイフォン管の内側と外側で問題が発生する。
つまり、熱サイフォン管の内側では作動液の種類と熱サイフォン管の材質との適合性、熱サイフォン管の外側では熱サイフォン管の材質と道路（土壌）の腐食環境との適合性で二つの問題が発生する。
【００４８】
その一つの問題は作動液の種類と熱サイフォン管の材質との適合性が悪いと、熱サイフォン管内で不凝集性ガスが発生し、この不凝集性ガスが熱サイフォン管の凝縮部に蓄積されていき、ついには作動液の蒸気が凝縮できなくなる。
このように作動液の蒸気が凝縮できなくなると、作動液の蒸気によって道路の融雪や凍結防止をすることができないからである。
【００４９】
他の一つの問題は熱サイフォン管の材質と道路（土壌）の腐食環境との適合性が悪いと、道路が水分を含んだ石炭殻や酸性土壌であった場合、熱サイフォン管自体が腐食することである。
このように熱サイフォン管が腐食すると長期間にわたって道路の融雪や凍結防止をすることができないからである。
【００５０】
ステンレス鋼は作動液にアセトン、アンモニア及び液体金属（水銀、ナトリュウム、カリュウム等）を使った場合には熱サイフォン管の材質としては好適であるが、作動液に水、アルコ−ルを使った場合にはステンレス鋼製の熱サイフォン管内で不凝縮性ガスが発生するために、道路の融雪・凍結防止装置の熱サイフォン管にステンレス鋼製の熱サイフォン管を用いることは好ましくない。
【００５１】
また、ステンレス鋼製の熱サイフォン管は土中埋設しても腐食環境では問題ないが、ステンレス鋼の欠点として熱伝導が小さいので熱伝導性を重視する道路の融雪・凍結防止装置の熱サイフォン管にステンレス鋼製の熱サイフォン管を用いることは好ましくない。
【００５２】
一方、アルミニウムは軽量で、熱伝導率もステンレス鋼に比べて大きいために使用されているが、アルミニウム製の熱サイフォン管にするとアルミニウムの材質自体にかなり多量の不凝縮性ガスを吸着しているので、作動液に水を使用した場合、水とアルミニウムとの適合性の悪い組み合わせとなり、道路の融雪・凍結防止装置の熱サイフォン管にアルミニウム製の熱サイフォン管を用いることは好ましくない。
【００５３】
また、アルミニウム製の熱サイフォン管を水分を含んだ石炭殻や酸性土壌の道路に土中埋設して道路の融雪・凍結防止装置に使用した場合、耐食性に問題があるので好ましくない。
【００５４】
他方、銅は水、アルコ−ル、その他殆どの作動液との適合性もよく、熱伝導率も大きいので水を作動液に使う道路の融雪・凍結防止装置の熱サイフォン管に銅製の熱サイフォン管を用いることは好適である。
【００５５】
特に、水分を含んだ石炭殻や酸性土壌の道路に土中埋設して道路の融雪・凍結防止装置に使用した場合、銅製の熱サイフォン管と道路（土壌）との環境腐食の適合性もよく耐食性に優れているので好適である。
【００５６】
また、銅は水素よりイオン化傾向が小さいので安定であるはずであるが、銅製の熱サイフォン管の外周が空気中の酸素の存在で酸化銅の薄い皮膜に覆われる。
この皮膜の厚さが５０Å程度になると緻密になり腐食環境の進行を抑制する効果がある。
【００５７】
なお、ステンレス鋼製やアルミニウム製の熱サイフォン管を道路の融雪・凍結防止装置に使用した場合、長期間使用すると熱サイフォン管の内側に水垢がつき熱伝導が悪くなる。
これに対し、銅製の熱サイフォン管では銅イオンによる殺菌作用があるので水垢の発生が少なく、従って、熱伝導率も低下しない。
【００５８】
以上説明した理由により、道路の融雪・凍結防止装置の熱サイフォン管を銅製の熱サイフォン管で構成したのである。
【００５９】
以下、熱サイフォン管とヒ−トパイプの違いについて説明する。
【００６０】
熱サイフォン管に類似な伝熱素子としてヒ−トパイプがあり、熱サイフォン管もヒ−トパイプも両者ともに管内がほぼ真空状態で密封され、管内には作動液が封入されている。
【００６１】
そして、両者の管内には作動液の加熱領域、蒸発領域、凝縮領域があり、この点では全く類似している。
【００６２】
しかしながら、熱サイフォン管とヒ−トパイプには以下のような差異がある。
【００６３】
つまり、熱サイフォン管内の作動液は管の直径方向で加熱、蒸発、凝縮を繰り返すのに対し、ヒ−トパイプ内の作動液は管の長手方向（管軸方向）で加熱、蒸発、凝縮を繰り返す点である。
【００６４】
そして、熱サイフォン管とヒ−トパイプの大きな違いはその内部構造物にある。
【００６５】
つまり、ヒ−トパイプの内側にはウイック（例えば、薄い金網を何層も重ねた毛管力の大きい構造体）が装着されており、このウイックの毛管力によって作動液が加熱領域へ戻される。
【００６６】
これに対し、熱サイフォン管の内側には内部構造物（ウイックなど）は全くなく、凝縮した作動液はこの作動液自体の重力によって加熱領域へ戻される点で大きく異なっている。
【００６７】
従って、ヒ−トパイプを道路の融雪・凍結防止装置に応用すると、ウイックに作動液の水垢などが凝縮されてウイックに目詰まりが発生し、このウイックへの目詰まりによってヒ−トパイプ自体のバ−ンアウト等のトラブルが発生するが、熱サイフォン管を道路の融雪・凍結防止装置に応用しても、熱サイフォン管内には内部構造物が全くないので、水垢などによる目詰まりやバ−ンアウト等のトラブルは発生しない。
【００６８】
以下、図３を用いて本発明の実施形態に係る道路の融雪・凍結防止装置の概略について説明する。
【００６９】
図３の右側にはアスファルト道路１６に熱サイフォン管５，５が伸縮継ぎ手７、７によって接続され、アスファルト道路１６の車両走行方向（車道の輪だち部分）に埋設されている様子が示されている。
【００７０】
先ず、図３に示すクッションタンク１３内の水は、給水ポンプ８によって温水供給配管１４ａ、１４ｂを経てボイラ９へ供給され、ボイラ９で温水は熱湯に加熱される。
【００７１】
このボイラ９で加熱された熱湯は、図３に示す循環ポンプ１１によって温水供給配管１４ｃ、ゲ−トバルブ１０ａ、温水供給配管１４ｄ、１４ｅを経て熱サイフォン管５、伸縮継ぎ手７を経て温水戻り配管１５ａへ供給される。
【００７２】
この熱サイフォン管５に供給された熱湯は、熱サイフォン管５内の作動液３を加熱して作動液３自体は蒸発し、作動液３の潜熱によってアスファルト道路１６を加熱する。
【００７３】
この熱サイフォン管５によってアスファルト道路１６を加熱するので、アスファルト道路１６の凍結を防止し、アスファルト道路１６上に積もった雪を融雪することができる。
【００７４】
このように、熱サイフォン管５，５で熱放散して低温になった温水は、温水戻り配管１５ａ、電磁弁１２、温水戻り配管１５ｂ、１５ｃ、ゲ−トバルブ１０ｂ、温水戻り配管１５ｄを経てボイラ９へ循環され、熱湯に加熱されて再び熱サイフォン管５、５に供給される。
【００７５】
なお、温水戻り配管１５ｃでの圧力が異常に上昇した場合は、ゲ−トバルブ１０ｃの開き量を調節して温水戻り配管１５ｂの温水は温水戻り配管１５ｅ、１５ｆよりクッションタンク１３へ戻される。
【００７６】
以上の説明は水、熱湯、低温になった温水の循環についてその概略について説明したが、図３に示すように熱サイフォン管５を熱源ユニットに接続し、循環ポンプ１１により熱湯を循環することによりアスファルト道路１６の路面は、熱サイフォン管５によって一方的に加熱され、路面の温度を熱サイフォン管５の潜熱によって上昇させることができる。
【００７７】
なお、アスファルト道路１６の路面温度が約２℃以上になればアスファルト道路１６の雪は融け始める。
【００７８】
また、図３に示すように熱サイフォン管５、５をアスファルト道路１６の車両走行方向に沿って埋設し、熱サイフォン管５のピッチを１６００ｍｍ程度にしてアスファルト道路１６の幅方向に配列すると、熱サイフォン管５の両側約８００ｍｍの範囲（アスファルト道路１６の輪だち部分）の融雪ができ、軽自動車から大型自動車まで殆どの車両が凍結防止されたアスファルト道路１６を通行することができる。
【００７９】
なお、図３には図示していないが地面に地温センサ−を埋設すれば、この地温センサ−から検出された地面温度でボイラ９などの熱源ユニットの設定温度を自由に代えて運転でき、気象条件にともなって自動制御運転することもできる。
【００８０】
以上の説明は図３に示す道路の融雪・凍結防止装置の概略系統図について説明したものである。
【００８１】
以下、図４を用いて熱サイフォン管５をアスファルト道路１６に施工する様子について説明するが、図４は熱サイフォン管５、５を埋設した後のアスファルト道路１６の舖装作業が完了した状態を示している。
【００８２】
なお、アスファルト道路１６は図４に示すように路盤１７、基層アスファルト１８、表層アスファルト１９によって構成されている。
【００８３】
先ず、図４に示すようにアスファルト道路１６の基層アスファルト１８をダイヤモンドカッタ−で切断し、基層アスファルト１８に幅約５０ｍｍ、深さ約１００ｍｍの溝２０を掘る。
【００８４】
次に、図４に示すように溝２０の中に熱サイフォン管５を挿入する。
【００８５】
その後、溝２０内にポリエステル樹脂モルタル２１を充填し、図４に示すように溝２０とアスファルト道路１６の基層アスファルト１８の段差をなくしほぼ面一にする。
【００８６】
最後に、図４に示すように表層アスファルト１９によってアスファルト道路１６の表面を仕上げる。
【００８７】
以上、アスファルト道路１６に熱サイフォン管５を施工する様子について説明したが、一般にアスファルト道路１６の舖装材料として耐久的で耐磨耗性に優れているセメントコンクリ−ト（アスファルトコンクリ−ト）が用いられている。
【００８８】
しかしながら、これらの舖装材料はひび割れや車両による輪だち掘れ等の損傷に対しては、従来耐磨耗性や下地（路盤１７や基層アスファルト１８）との接着性に優れ、短時間で交通開放ができることから舖装補修材料としてメタクリル樹脂モルタル（アクリル樹脂モルタル）が用いられていた。
【００８９】
ところが、この舖装補修材料としてのメタクリル樹脂モルタル（アクリル樹脂モルタル）を図４の溝２０に充填して長期間道路の融雪・凍結防止を行うとメタクリル樹脂モルタルが劣化することが判明した。
このメタクリル樹脂モルタルの劣化の原因は、道路の融雪・凍結防止装置の運転、停止の繰り返しによってメタクリル樹脂モルタルへの熱サイフォン管５からの熱による伸縮も影響しているが、多くはメタクリル樹脂モルタルのバインダ−であるメタクリル樹脂の熱変形温度が低いので劣化するものと推定される。
【００９０】
それはメタクリル樹脂モルタル中の骨材同士のバインダ−の役目をしているメタクリル樹脂の熱変形温度は７０〜９０℃であるが、このメタクリル樹脂の熱変形温度が低いために熱サイフォン管５の表面温度が７５℃前後である熱サイフォン管５の周りのメタクリル樹脂モルタルから劣化が始まっているからである。
【００９１】
そこで、発明者はこのメタクリル樹脂モルタルに代えてポリエステル樹脂、寒水石、珪砂４号、珪砂５号、重質炭酸カルシュウム、ガラス繊維からなるポリエステル樹脂モルタルを開発したのである。
このポリエステル樹脂モルタル２１のポリエステル樹脂の熱変形温度は８０〜１８０℃であり、熱サイフォン管５の表面温度が７５℃前後であってもポリエステル樹脂モルタル２１の劣化は防止でき、長期間道路の融雪・凍結防止を行うことができた。
【００９２】
以上説明したように、既設のアスファルト道路であっても舖装補修材料としてポリエステル樹脂モルタル２１を用いることによってアスファルト道路１６に道路の融雪・凍結防止装置を設置することができる。
【００９３】
なお、熱サイフォン管５を銅製の管で構成し、電車の軌道に沿ってアスファルト道路１６が並行に走るアスファルト道路１６に道路の融雪・凍結防止装置を設置する場合、電車の軌道近傍では銅製の熱サイフォン管５が迷走電流によって電食による孔食が発生することがあるので、図４に示すように熱サイフォン管５の外周をポリエステル樹脂モルタル２１で覆うことによって銅製の熱サイフォン管５を電食による孔食から防止することができる。
【００９４】
また、ポリエステル樹脂モルタル２１内へガラス繊維を補強材として混入しているので、ポリエステル樹脂モルタル２１のひび割れを防止することができる。
【００９５】
そして、銅製の熱サイフォン管５の外周をポリエステル樹脂モルタル２１で覆うので、遠赤外線効果による融雪・凍結防止効果もそれだけよくなる。
【００９６】
【発明の効果】
本発明によれば、熱サイフォン管によって構成したので、潜熱の保有熱量によって道路の融雪や凍結を防止することができ、省エネルギ−化が図れる。
【００９７】
また、熱サイフォン管を銅製の管で構成したので、道路に埋設しても防食性に優れ、作動液との相性もよく、優れた熱伝導で道路の融雪や凍結を防止することができる。
【００９８】
なお、銅製の熱サイフォン管の外周をポリエステル樹脂モルタルで覆うので、熱変形温度も高くなり劣化も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る熱サイフォン管の断面図である。
【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ線拡大断面図である。
【図３】 本発明の実施形態に係る道路の融雪・凍結防止装置の概略系統図である。
【図４】 融雪・凍結防止装置をアスファルト道路に施工した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 内管
２ 空間
３ 作動液
４ 外筒
４ａ 外管
４ｂ Ｏリング付きレジュ−サー
５ 熱サイフォン管
１６ 道路
２１ ポリエステル樹脂モルタル
【発明が属する技術分野】
本発明は例えば車道、歩道に降り積る雪を融雪する融雪・凍結防止装置に係り、特に車道の輪だち部分、橋梁部分、チェ−ンベ−スなどや歩道等に降り積る雪を潜熱の利用によって融かす道路の融雪・凍結防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冬季に道路面の積雪・凍結を防ぐために、多くの自治体では除雪作業や塩化カルシュ−ムなどの凍結防止剤を散布する散布作業が一般に行われている。
【０００３】
また、これらの除雪作業や凍結防止剤を散布する散布作業のほかに、道路の凍結防止装置、融雪装置には、散水消雪施設、温水パイプ方式（無散水消雪施設）や電熱融雪施設などがある。
【０００４】
この散水消雪施設は、道路面に沿って消雪パイプを配置し、この消雪パイプから地下水や河川水を道路に散水して道路の積雪や凍結を防止するもので、この散水消雪施設では、残雪があっても散水で残雪がシャ−ベット状になり通過車両のタイヤによる攪拌効果が促進され、連続的に散水することにより道路面の凍結や積雪を防止できる特徴がある。
【０００５】
しかしながら、その反面、設計降雪量を超える大雪の時は、積雪・凍結機能を十分に発揮できず、逆に、設計降雪量より少ない小雪の時は、地下水や河川水が無駄撤き状態になる欠点がある。
【０００６】
一方、温水パイプ方式（無散水消雪施設）は、道路の舖装体の中に放熱管を埋設し、この放熱管へ揚水井戸から汲み上げた地下水やボイラ等で加熱された温水を供給して道路面の温度を上昇させて積雪や凍結を防止するもので、この温水パイプ方式（無散水消雪施設）では、通行車両による飛散水が少なく歩行も安全である特徴がある。
【０００７】
しかしながら、その反面、前述の散水消雪施設に比較して放熱管の長さが長くなり、それだけ動力消費量も嵩み、また、放熱管の送湯始め部と終わり部では温度差が大きく道路の路面を均一に加熱できない欠点がある。
【０００８】
他方、電熱融雪施設は、道路の舖装体内に絶縁した電熱ケ−ブルを埋設し、この電熱ケ−ブルに通電加熱して道路の路面温度を上昇させて積雪や凍結を防止するもので、この電熱融雪施設では、常に雪のない状態を確保でき、気象条件に適合する自動制御運転ができる特徴がある。
【０００９】
しかしながら、その反面、消雪・凍結機能を発揮するまでに時間がかかり過ぎ、他の散水消雪施設、温水パイプ方式（無散水消雪施設）に比べて維持費が嵩む欠点がある。
【００１０】
以上、従来の散水消雪施設、温水パイプ方式（無散水消雪施設）、電熱融雪施設ではいずれの施設も一長一短があり好ましくない。
【００１１】
なお、本発明の類似技術として特開昭６３−９７７０１号公報や特開平４−１９４１０４号公報がある。
【００１２】
ところで、近年、交通量の増大等に伴い、冬季に道路面の積雪や凍結が原因で通行車両のスリップ事故が増大し、このスリップ事故は一つの社会問題になっている。
【００１３】
そして、橋梁・トンネルが続くバイパスの開通が相次ぐ中、道路面の積雪や凍結防止は一層無視できない問題になっている。
【００１４】
また、最近では車両のみならず、特に通学路等の歩道やチェ−ンベ−スなどにおいても積雪や凍結防止対策を施す必要性が望まれている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の欠点を解消しようとするもので、優れた熱伝導によって道路の融雪や凍結を防止することができ、しかも、省エネルギ−で道路の融雪や凍結を防止することができる道路の融雪・凍結防止装置を提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、道路面の下に温水を循環する内管を埋設し、この内管の外周に、作動液を封入するとともにほぼ真空状態の空間と、この空間を密封する外筒を設け、内管からの熱伝導によって道路面上に降り積もる雪を融雪するものにおいて、
前記内管と外筒を二重管構造の熱サイフォン管によって構成し、前記内管に温水を循環させることにより、作動液を前記熱サイフォン管の下側で加熱し沸騰させて上向きに蒸気を発生させ、その蒸気を前記空間の上部や前記外筒壁に到達させ、前記熱サイフォン管の上側で凝縮させ、その凝縮する際に多量の潜熱を放出させ、凝縮により液化した作動液をその作動液自体の重力によって前記外筒の内壁に沿って下げ前記空間の下部に戻すように、作動液を前記熱サイフォン管の直径方向で加熱，蒸発，凝縮のサイクルを繰り返すようにしたものである。
【００１７】
また本発明は、道路面の下に温水を循環する内管を埋設し、この内管の外周に、水又はアルコールからなる作動液を封入するとともにほぼ真空状態の空間と、この空間を密封する外筒を設け、内管からの熱伝導によって道路面上に降り積もる雪を融雪するものにおいて、
前記内管と外筒を二重管構造の銅製の熱サイフォン管によって構成し、前記内管に温水を循環させることにより、作動液を前記熱サイフォン管の下側で加熱し沸騰させて上向きに蒸気を発生させ、その蒸気を前記空間の上部や前記外筒壁に到達させ、前記熱サイフォン管の上側で凝縮させ、その凝縮する際に多量の潜熱を放出させ、凝縮により液化した作動液をその作動液自体の重力によって前記外筒の内壁に沿って下げ前記空間の下部に戻すように、作動液を前記熱サイフォン管の直径方向で加熱，蒸発，凝縮のサイクルを繰り返すようにしたものである。
【００１８】
また本発明は、道路面の下に温水を循環する内管を埋設し、この内管の外周に、水又はアルコールからなる作動液を封入するとともにほぼ真空状態の空間と、この空間を密封する外筒を設け、内管からの熱伝導によって道路面上に降り積もる雪を融雪するものにおいて、
前記内管と外筒を二重管構造の銅製の熱サイフォン管によって構成するとともに、しかる後に銅製の熱サイフォン管の外周をポリエステル樹脂モルタルで覆い、前記内管に温水を循環させることにより、作動液を前記熱サイフォン管の下側で加熱し沸騰させて上向きに蒸気を発生させ、その蒸気を前記空間の上部や前記外筒壁に到達させ、前記熱サイフォン管の上側で凝縮させ、その凝縮する際に多量の潜熱を放出させ、凝縮により液化した作動液をその作動液自体の重力によって前記外筒の内壁に沿って下げ前記空間の下部に戻すように、作動液を前記熱サイフォン管の直径方向で加熱，蒸発，凝縮のサイクルを繰り返すようにしたものである。
【００１９】
【作用】
このように内管と外筒を二重管構造の熱サイフォン管によって構成したので、温水の熱により熱サイフォン管内の作動液が蒸発し、外筒壁で多量の潜熱を放出して凝縮する。
この潜熱を利用して道路の融雪や凍結を防止するようにしたものである。
【００２０】
また、この熱サイフォン管を銅製の管で構成したので、道路に埋設しても防食性に優れ、作動液との相性もよく、優れた熱伝導で道路の融雪や凍結を防止することができる。
【００２１】
また、銅製の熱サイフォン管の外周をポリエステル樹脂モルタルで覆うので、ポリエステル樹脂モルタルの熱変形温度を高くすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２３】
図１は本発明の実施形態に係る熱サイフォン管の断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線拡大断面図、図３は本発明の実施形態に係る道路の融雪・凍結防止装置の概略系統図、図４は融雪・凍結防止装置をアスファルト道路に施工した様子を示す断面図である。
【００２４】
図１から図４において、１は温水を循環する内管、２は内管１の外周に設けられたほぼ真空状態の空間、３は空間２に充填された水、アルコ−ルなどの作動液、４は空間２を密封する外筒で、この外筒４は空間２を被う外管４ａと、内管１の外周面と外管４ａの外周面を密封するＯリング付きレジュ−サー４ｂによって構成されている。
５は内管１、空間２、作動液３、外筒４によって構成された熱サイフォン管である。
６は空間２のガス抜きを行うフィルチュ−ブ、７は熱サイフォン管５，５同士を繋ぐ伸縮継ぎ手、８は給水ポンプ、９はボイラ、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄはゲ−トバルブ、１１は循環ポンプ、１２は電磁弁、１３はクッションタンク、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅは温水供給管、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆは温水戻り配管、１６はアスファルト道路、１７はアスファルト道路１６の路盤、１８はアスファルト道路１６の基層アスファルト、１９はアスファルト道路１６の表層アスファルト、２０はアスファルト道路１６の基層アスファルト１８にダイヤモンドカッタ−などで穿設された溝で、この溝２０には熱サイフォン管５が埋設される。
２１は溝２０に充填されたポリエステル樹脂モルタルである。
【００２５】
このような構造において、説明の都合上、本発明の実施形態に係る道路の融雪・凍結防止装置について説明する以前に、先ず図１及び図２を用いて熱サイフォン管５の組み立て順序、熱サイフォン管５の検査方法、熱サイフォン管５の性能テスト、熱サイフォン管５の原理などについて説明し、その後に熱サイフォン管５を銅製の管で構成した点について説明する。
最後に図３を用いて本発明の実施形態に係る道路の融雪・凍結防止装置の概略について説明する。
【００２６】
先ず、図１を用いて熱サイフォン管５の組み立て順序について説明するが、図１に図示したものはすでに熱サイフォン管５の組み立てが完了した状態を示している。
【００２７】
熱サイフォン管５の組み立て順序として、先ず図１の内管１の外周面と外管４ａの外周面、Ｏリング付きレジュ−サー４ｂの内周面（外筒４の内周面と外周面）を例えばメタノ−ルなどで洗浄し、乾燥させる。
【００２８】
次に、図１に示すように内管１にフィルチュ−ブ６をロウ付けして取り付ける。
【００２９】
次に、図１に示すように外管４ａの中に内管１を挿入し、内管１の両端からＯリング付きレジュ−サ−４ｂ、４ｂを内管１に沿って挿入する。
【００３０】
次に、この内管１とＯリング付きレジュ−サ−４ｂ、外管４ａとＯリング付きレジュ−サ−４ｂの継ぎ目をかしめによって二重管に組み立て、図１に示すように内管１と外筒４の間に空間２を形成させる。
【００３１】
次に、内管１と外筒４の空間２に、フィルチュ−ブ６から空気を供給して、内管１とＯリング付きレジュ−サ−４ｂ、外管４ａとＯリング付きレジュ−サ−４ｂの継ぎ目部分（内管１と外筒４の継ぎ目部分）からの漏れ、内管１とフィルチュ−ブ６のロウ付け部分からの漏れを検査する。（熱サイフォン管５の検査方法）。
【００３２】
次に、図１のフィルチュ−ブ６を図示していない真空ポンプに接続し、約３０分かけて約６、７×１０−２Ｐａ位まで空間２の真空引きをする。（この真空引きによって空間２内はほぼ真空状態になる。）
【００３３】
次に、図示していないバルブを切り替えて空間２へフィルチュ−ブ６から空間容積の約１０％の作動液３を注入し、図１に示すようにフィルチュ−ブ６の先端をロウ付けして密封する。（この密封によって図１に示すような熱サイフォン管５が完成する）。
【００３４】
なお、熱サイフォン管５、５の両端には図３に示すように伸縮継ぎ手７，７が配置されており、この伸縮継ぎ手７、７によって他の熱サイフォン管５、温水供給配管１４ｅや温水戻り配管１５ａなどと接続することができる。
【００３５】
また、熱サイフォン管５を組み立てた後は、図１には図示していないが、熱サイフォン管５の一端を約７５℃の熱湯を満たしたタンク（図示していない）に斜めに浸漬すると、図１に示す空間２内の作動液３は直ちに蒸発し音速に近いスピ−ドで蒸気流は熱サイフォン管５の他端に移動し、熱サイフォン管５の他端が７５℃近辺になれば熱サイフォン管５の性能テストは完了する。（熱サイフォン管５の性能テスト）。
【００３６】
以上の説明は、熱サイフォン管５の組み立て順序、検査方法、性能テストの概要について説明したものである。
【００３７】
次に、図２を用いて熱サイフォン管５の原理について説明する。
【００３８】
内管１と外筒４は図２に示すように二重管構造の熱サイフォン管５になっており、内管１と外筒４の間の空間２には水またはアルコ−ルなどの作動液３が封入され、空間２はほぼ真空状態で密封されている。
【００３９】
内管１の中を循環している約７５℃の熱湯を熱源として空間２内の作動液３を加熱すると、空間２内がほぼ真空状態であるために、この空間２内の作動液３は容易に吸熱、沸騰して図２の上向きの矢印で示すように蒸気を発生する。（例えば、熱湯の温度が２０〜３０℃の低温であっても空間２内がほぼ真空状態であるために作動液３は容易に吸熱、沸騰して蒸気を発生することができる。）
【００４０】
図２に示すように熱サイフォン管５の下側が加熱域、図２の上側が凝縮域で、加熱域での作動液３の表面の蒸気圧により作動液３は容易に蒸発し、空間２の上部（凝縮域）や外筒壁に到達し、凝縮する際に多量の熱（潜熱）を放出する。
【００４１】
そして、空間２の上部（凝縮域）の温度が、空間２の下部（加熱域）の温度より低くなれば作動液３は凝縮し、液化した作動液３は図２の下向きの矢印で示すように重力によって熱サイフォン管５の外筒５の内壁に沿って下がり、空間２の下部（加熱域）の作動液３の液面に戻る。
【００４２】
このように空間２内の作動液３は沸騰、蒸発、凝縮のサイクルを繰り返して熱湯の顕熱を汲み上げ、外筒４より潜熱として放熱し、道路１６（図３のアスファルト道路１６を参照）に熱を伝達する仕組みになっている。
【００４３】
以上の説明は、熱サイフォン管５の原理についての説明である。
【００４４】
このように、図１及び図２に示す熱サイフォン管５を本発明の実施形態に係る道路の融雪・凍結防止装置に応用すれば、熱サイフォン管５で作動液３の潜熱を融雪や凍結防止に利用することができる。
【００４５】
しかも、熱伝導に優れた熱サイフォン管５によって道路面にほぼ均一に熱を伝えることができる。
【００４６】
以下、熱サイフォン管５を銅製の管で構成した点について説明する。
【００４７】
熱サイフォン管の材料としてステンレス鋼、アルミニウム、銅が最もよく使われている。
以下、熱サイフォン管にステンレス鋼、アルミニウム、銅を用いた場合について説明するが、本発明に係る道路の融雪・凍結防止装置の熱サイフォン管を道路に埋設した場合、熱サイフォン管の内側と外側で問題が発生する。
つまり、熱サイフォン管の内側では作動液の種類と熱サイフォン管の材質との適合性、熱サイフォン管の外側では熱サイフォン管の材質と道路（土壌）の腐食環境との適合性で二つの問題が発生する。
【００４８】
その一つの問題は作動液の種類と熱サイフォン管の材質との適合性が悪いと、熱サイフォン管内で不凝集性ガスが発生し、この不凝集性ガスが熱サイフォン管の凝縮部に蓄積されていき、ついには作動液の蒸気が凝縮できなくなる。
このように作動液の蒸気が凝縮できなくなると、作動液の蒸気によって道路の融雪や凍結防止をすることができないからである。
【００４９】
他の一つの問題は熱サイフォン管の材質と道路（土壌）の腐食環境との適合性が悪いと、道路が水分を含んだ石炭殻や酸性土壌であった場合、熱サイフォン管自体が腐食することである。
このように熱サイフォン管が腐食すると長期間にわたって道路の融雪や凍結防止をすることができないからである。
【００５０】
ステンレス鋼は作動液にアセトン、アンモニア及び液体金属（水銀、ナトリュウム、カリュウム等）を使った場合には熱サイフォン管の材質としては好適であるが、作動液に水、アルコ−ルを使った場合にはステンレス鋼製の熱サイフォン管内で不凝縮性ガスが発生するために、道路の融雪・凍結防止装置の熱サイフォン管にステンレス鋼製の熱サイフォン管を用いることは好ましくない。
【００５１】
また、ステンレス鋼製の熱サイフォン管は土中埋設しても腐食環境では問題ないが、ステンレス鋼の欠点として熱伝導が小さいので熱伝導性を重視する道路の融雪・凍結防止装置の熱サイフォン管にステンレス鋼製の熱サイフォン管を用いることは好ましくない。
【００５２】
一方、アルミニウムは軽量で、熱伝導率もステンレス鋼に比べて大きいために使用されているが、アルミニウム製の熱サイフォン管にするとアルミニウムの材質自体にかなり多量の不凝縮性ガスを吸着しているので、作動液に水を使用した場合、水とアルミニウムとの適合性の悪い組み合わせとなり、道路の融雪・凍結防止装置の熱サイフォン管にアルミニウム製の熱サイフォン管を用いることは好ましくない。
【００５３】
また、アルミニウム製の熱サイフォン管を水分を含んだ石炭殻や酸性土壌の道路に土中埋設して道路の融雪・凍結防止装置に使用した場合、耐食性に問題があるので好ましくない。
【００５４】
他方、銅は水、アルコ−ル、その他殆どの作動液との適合性もよく、熱伝導率も大きいので水を作動液に使う道路の融雪・凍結防止装置の熱サイフォン管に銅製の熱サイフォン管を用いることは好適である。
【００５５】
特に、水分を含んだ石炭殻や酸性土壌の道路に土中埋設して道路の融雪・凍結防止装置に使用した場合、銅製の熱サイフォン管と道路（土壌）との環境腐食の適合性もよく耐食性に優れているので好適である。
【００５６】
また、銅は水素よりイオン化傾向が小さいので安定であるはずであるが、銅製の熱サイフォン管の外周が空気中の酸素の存在で酸化銅の薄い皮膜に覆われる。
この皮膜の厚さが５０Å程度になると緻密になり腐食環境の進行を抑制する効果がある。
【００５７】
なお、ステンレス鋼製やアルミニウム製の熱サイフォン管を道路の融雪・凍結防止装置に使用した場合、長期間使用すると熱サイフォン管の内側に水垢がつき熱伝導が悪くなる。
これに対し、銅製の熱サイフォン管では銅イオンによる殺菌作用があるので水垢の発生が少なく、従って、熱伝導率も低下しない。
【００５８】
以上説明した理由により、道路の融雪・凍結防止装置の熱サイフォン管を銅製の熱サイフォン管で構成したのである。
【００５９】
以下、熱サイフォン管とヒ−トパイプの違いについて説明する。
【００６０】
熱サイフォン管に類似な伝熱素子としてヒ−トパイプがあり、熱サイフォン管もヒ−トパイプも両者ともに管内がほぼ真空状態で密封され、管内には作動液が封入されている。
【００６１】
そして、両者の管内には作動液の加熱領域、蒸発領域、凝縮領域があり、この点では全く類似している。
【００６２】
しかしながら、熱サイフォン管とヒ−トパイプには以下のような差異がある。
【００６３】
つまり、熱サイフォン管内の作動液は管の直径方向で加熱、蒸発、凝縮を繰り返すのに対し、ヒ−トパイプ内の作動液は管の長手方向（管軸方向）で加熱、蒸発、凝縮を繰り返す点である。
【００６４】
そして、熱サイフォン管とヒ−トパイプの大きな違いはその内部構造物にある。
【００６５】
つまり、ヒ−トパイプの内側にはウイック（例えば、薄い金網を何層も重ねた毛管力の大きい構造体）が装着されており、このウイックの毛管力によって作動液が加熱領域へ戻される。
【００６６】
これに対し、熱サイフォン管の内側には内部構造物（ウイックなど）は全くなく、凝縮した作動液はこの作動液自体の重力によって加熱領域へ戻される点で大きく異なっている。
【００６７】
従って、ヒ−トパイプを道路の融雪・凍結防止装置に応用すると、ウイックに作動液の水垢などが凝縮されてウイックに目詰まりが発生し、このウイックへの目詰まりによってヒ−トパイプ自体のバ−ンアウト等のトラブルが発生するが、熱サイフォン管を道路の融雪・凍結防止装置に応用しても、熱サイフォン管内には内部構造物が全くないので、水垢などによる目詰まりやバ−ンアウト等のトラブルは発生しない。
【００６８】
以下、図３を用いて本発明の実施形態に係る道路の融雪・凍結防止装置の概略について説明する。
【００６９】
図３の右側にはアスファルト道路１６に熱サイフォン管５，５が伸縮継ぎ手７、７によって接続され、アスファルト道路１６の車両走行方向（車道の輪だち部分）に埋設されている様子が示されている。
【００７０】
先ず、図３に示すクッションタンク１３内の水は、給水ポンプ８によって温水供給配管１４ａ、１４ｂを経てボイラ９へ供給され、ボイラ９で温水は熱湯に加熱される。
【００７１】
このボイラ９で加熱された熱湯は、図３に示す循環ポンプ１１によって温水供給配管１４ｃ、ゲ−トバルブ１０ａ、温水供給配管１４ｄ、１４ｅを経て熱サイフォン管５、伸縮継ぎ手７を経て温水戻り配管１５ａへ供給される。
【００７２】
この熱サイフォン管５に供給された熱湯は、熱サイフォン管５内の作動液３を加熱して作動液３自体は蒸発し、作動液３の潜熱によってアスファルト道路１６を加熱する。
【００７３】
この熱サイフォン管５によってアスファルト道路１６を加熱するので、アスファルト道路１６の凍結を防止し、アスファルト道路１６上に積もった雪を融雪することができる。
【００７４】
このように、熱サイフォン管５，５で熱放散して低温になった温水は、温水戻り配管１５ａ、電磁弁１２、温水戻り配管１５ｂ、１５ｃ、ゲ−トバルブ１０ｂ、温水戻り配管１５ｄを経てボイラ９へ循環され、熱湯に加熱されて再び熱サイフォン管５、５に供給される。
【００７５】
なお、温水戻り配管１５ｃでの圧力が異常に上昇した場合は、ゲ−トバルブ１０ｃの開き量を調節して温水戻り配管１５ｂの温水は温水戻り配管１５ｅ、１５ｆよりクッションタンク１３へ戻される。
【００７６】
以上の説明は水、熱湯、低温になった温水の循環についてその概略について説明したが、図３に示すように熱サイフォン管５を熱源ユニットに接続し、循環ポンプ１１により熱湯を循環することによりアスファルト道路１６の路面は、熱サイフォン管５によって一方的に加熱され、路面の温度を熱サイフォン管５の潜熱によって上昇させることができる。
【００７７】
なお、アスファルト道路１６の路面温度が約２℃以上になればアスファルト道路１６の雪は融け始める。
【００７８】
また、図３に示すように熱サイフォン管５、５をアスファルト道路１６の車両走行方向に沿って埋設し、熱サイフォン管５のピッチを１６００ｍｍ程度にしてアスファルト道路１６の幅方向に配列すると、熱サイフォン管５の両側約８００ｍｍの範囲（アスファルト道路１６の輪だち部分）の融雪ができ、軽自動車から大型自動車まで殆どの車両が凍結防止されたアスファルト道路１６を通行することができる。
【００７９】
なお、図３には図示していないが地面に地温センサ−を埋設すれば、この地温センサ−から検出された地面温度でボイラ９などの熱源ユニットの設定温度を自由に代えて運転でき、気象条件にともなって自動制御運転することもできる。
【００８０】
以上の説明は図３に示す道路の融雪・凍結防止装置の概略系統図について説明したものである。
【００８１】
以下、図４を用いて熱サイフォン管５をアスファルト道路１６に施工する様子について説明するが、図４は熱サイフォン管５、５を埋設した後のアスファルト道路１６の舖装作業が完了した状態を示している。
【００８２】
なお、アスファルト道路１６は図４に示すように路盤１７、基層アスファルト１８、表層アスファルト１９によって構成されている。
【００８３】
先ず、図４に示すようにアスファルト道路１６の基層アスファルト１８をダイヤモンドカッタ−で切断し、基層アスファルト１８に幅約５０ｍｍ、深さ約１００ｍｍの溝２０を掘る。
【００８４】
次に、図４に示すように溝２０の中に熱サイフォン管５を挿入する。
【００８５】
その後、溝２０内にポリエステル樹脂モルタル２１を充填し、図４に示すように溝２０とアスファルト道路１６の基層アスファルト１８の段差をなくしほぼ面一にする。
【００８６】
最後に、図４に示すように表層アスファルト１９によってアスファルト道路１６の表面を仕上げる。
【００８７】
以上、アスファルト道路１６に熱サイフォン管５を施工する様子について説明したが、一般にアスファルト道路１６の舖装材料として耐久的で耐磨耗性に優れているセメントコンクリ−ト（アスファルトコンクリ−ト）が用いられている。
【００８８】
しかしながら、これらの舖装材料はひび割れや車両による輪だち掘れ等の損傷に対しては、従来耐磨耗性や下地（路盤１７や基層アスファルト１８）との接着性に優れ、短時間で交通開放ができることから舖装補修材料としてメタクリル樹脂モルタル（アクリル樹脂モルタル）が用いられていた。
【００８９】
ところが、この舖装補修材料としてのメタクリル樹脂モルタル（アクリル樹脂モルタル）を図４の溝２０に充填して長期間道路の融雪・凍結防止を行うとメタクリル樹脂モルタルが劣化することが判明した。
このメタクリル樹脂モルタルの劣化の原因は、道路の融雪・凍結防止装置の運転、停止の繰り返しによってメタクリル樹脂モルタルへの熱サイフォン管５からの熱による伸縮も影響しているが、多くはメタクリル樹脂モルタルのバインダ−であるメタクリル樹脂の熱変形温度が低いので劣化するものと推定される。
【００９０】
それはメタクリル樹脂モルタル中の骨材同士のバインダ−の役目をしているメタクリル樹脂の熱変形温度は７０〜９０℃であるが、このメタクリル樹脂の熱変形温度が低いために熱サイフォン管５の表面温度が７５℃前後である熱サイフォン管５の周りのメタクリル樹脂モルタルから劣化が始まっているからである。
【００９１】
そこで、発明者はこのメタクリル樹脂モルタルに代えてポリエステル樹脂、寒水石、珪砂４号、珪砂５号、重質炭酸カルシュウム、ガラス繊維からなるポリエステル樹脂モルタルを開発したのである。
このポリエステル樹脂モルタル２１のポリエステル樹脂の熱変形温度は８０〜１８０℃であり、熱サイフォン管５の表面温度が７５℃前後であってもポリエステル樹脂モルタル２１の劣化は防止でき、長期間道路の融雪・凍結防止を行うことができた。
【００９２】
以上説明したように、既設のアスファルト道路であっても舖装補修材料としてポリエステル樹脂モルタル２１を用いることによってアスファルト道路１６に道路の融雪・凍結防止装置を設置することができる。
【００９３】
なお、熱サイフォン管５を銅製の管で構成し、電車の軌道に沿ってアスファルト道路１６が並行に走るアスファルト道路１６に道路の融雪・凍結防止装置を設置する場合、電車の軌道近傍では銅製の熱サイフォン管５が迷走電流によって電食による孔食が発生することがあるので、図４に示すように熱サイフォン管５の外周をポリエステル樹脂モルタル２１で覆うことによって銅製の熱サイフォン管５を電食による孔食から防止することができる。
【００９４】
また、ポリエステル樹脂モルタル２１内へガラス繊維を補強材として混入しているので、ポリエステル樹脂モルタル２１のひび割れを防止することができる。
【００９５】
そして、銅製の熱サイフォン管５の外周をポリエステル樹脂モルタル２１で覆うので、遠赤外線効果による融雪・凍結防止効果もそれだけよくなる。
【００９６】
【発明の効果】
本発明によれば、熱サイフォン管によって構成したので、潜熱の保有熱量によって道路の融雪や凍結を防止することができ、省エネルギ−化が図れる。
【００９７】
また、熱サイフォン管を銅製の管で構成したので、道路に埋設しても防食性に優れ、作動液との相性もよく、優れた熱伝導で道路の融雪や凍結を防止することができる。
【００９８】
なお、銅製の熱サイフォン管の外周をポリエステル樹脂モルタルで覆うので、熱変形温度も高くなり劣化も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る熱サイフォン管の断面図である。
【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ線拡大断面図である。
【図３】 本発明の実施形態に係る道路の融雪・凍結防止装置の概略系統図である。
【図４】 融雪・凍結防止装置をアスファルト道路に施工した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 内管
２ 空間
３ 作動液
４ 外筒
４ａ 外管
４ｂ Ｏリング付きレジュ−サー
５ 熱サイフォン管
１６ 道路
２１ ポリエステル樹脂モルタル
Claims (3)
- 道路面の下に温水を循環する内管を埋設し、この内管の外周に、作動液を封入するとともにほぼ真空状態の空間と、この空間を密封する外筒を設け、内管からの熱伝導によって道路面上に降り積もる雪を融雪するものにおいて、
前記内管と外筒を二重管構造の熱サイフォン管によって構成し、前記内管に温水を循環させることにより、作動液を前記熱サイフォン管の下側で加熱し沸騰させて上向きに蒸気を発生させ、その蒸気を前記空間の上部や前記外筒壁に到達させ、前記熱サイフォン管の上側で凝縮させ、その凝縮する際に多量の潜熱を放出させ、凝縮により液化した作動液をその作動液自体の重力によって前記外筒の内壁に沿って下げ前記空間の下部に戻すように、作動液を前記熱サイフォン管の直径方向で加熱，蒸発，凝縮のサイクルを繰り返すようにしたことを特徴とする道路の融雪・凍結防止装置。 - 道路面の下に温水を循環する内管を埋設し、この内管の外周に、水又はアルコールからなる作動液を封入するとともにほぼ真空状態の空間と、この空間を密封する外筒を設け、内管からの熱伝導によって道路面上に降り積もる雪を融雪するものにおいて、
前記内管と外筒を二重管構造の銅製の熱サイフォン管によって構成し、前記内管に温水を循環させることにより、作動液を前記熱サイフォン管の下側で加熱し沸騰させて上向きに蒸気を発生させ、その蒸気を前記空間の上部や前記外筒壁に到達させ、前記熱サイフォン管の上側で凝縮させ、その凝縮する際に多量の潜熱を放出させ、凝縮により液化した作動液をその作動液自体の重力によって前記外筒の内壁に沿って下げ前記空間の下部に戻すように、作動液を前記熱サイフォン管の直径方向で加熱，蒸発，凝縮のサイクルを繰り返すようにしたことを特徴とする道路の融雪・凍結防止装置。 - 道路面の下に温水を循環する内管を埋設し、この内管の外周に、水又はアルコールからなる作動液を封入するとともにほぼ真空状態の空間と、この空間を密封する外筒を設け、内管からの熱伝導によって道路面上に降り積もる雪を融雪するものにおいて、
前記内管と外筒を二重管構造の銅製の熱サイフォン管によって構成するとともに、しかる後に銅製の熱サイフォン管の外周をポリエステル樹脂モルタルで覆い、前記内管に温水を循環させることにより、作動液を前記熱サイフォン管の下側で加熱し沸騰させて上向きに蒸気を発生させ、その蒸気を前記空間の上部や前記外筒壁に到達させ、前記熱サイフォン管の上側で凝縮させ、その凝縮する際に多量の潜熱を放出させ、凝縮により液化した作動液をその作動液自体の重力によって前記外筒の内壁に沿って下げ前記空間の下部に戻すように、作動液を前記熱サイフォン管の直径方向で加熱，蒸発，凝縮のサイクルを繰り返すようにしたことを特徴とする道路の融雪・凍結防止装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001232859A JP3681662B2 (ja) | 2001-06-25 | 2001-06-25 | 道路の融雪・凍結防止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001232859A JP3681662B2 (ja) | 2001-06-25 | 2001-06-25 | 道路の融雪・凍結防止装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003003414A JP2003003414A (ja) | 2003-01-08 |
| JP3681662B2 true JP3681662B2 (ja) | 2005-08-10 |
Family
ID=19064708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001232859A Expired - Fee Related JP3681662B2 (ja) | 2001-06-25 | 2001-06-25 | 道路の融雪・凍結防止装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3681662B2 (ja) |
-
2001
- 2001-06-25 JP JP2001232859A patent/JP3681662B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003003414A (ja) | 2003-01-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100425770C (zh) | 利用地下自然能源的路桥面冷却及融冰雪装置 | |
| KR101091210B1 (ko) | 아파트 지열냉난방 설비를 이용한 도로 결빙 방지 시스템 | |
| JP3681662B2 (ja) | 道路の融雪・凍結防止装置 | |
| KR101488416B1 (ko) | 신재생 지열원을 활용한 시설물의 냉,난방과 도로 융설 병용 시스템 | |
| CN211872472U (zh) | 一种重力式与水平式热管相结合的道路融雪化冰装置 | |
| JP2689400B2 (ja) | 太陽熱蓄熱型路面融雪装置 | |
| CN213741011U (zh) | 一种防治冻土地基冻胀融沉的热桩 | |
| CN2839944Y (zh) | 环保高速低温热棒装置 | |
| JP2007291737A (ja) | 融雪舗装構造とこれに用いる透水性コンクリート版 | |
| JPS60233204A (ja) | 融雪用コンクリ−トパネル | |
| JP6560706B2 (ja) | 消雪設備及び消雪方法 | |
| CN208235256U (zh) | 一种桥敦式桥面无机介质热管融雪系统 | |
| JP2006257786A (ja) | 下水道熱を利用した無散水融雪工法 | |
| JPS62237249A (ja) | 地下熱を利用した融雪方法 | |
| JP2587677B2 (ja) | 下水熱を利用した融雪装置 | |
| CN100387925C (zh) | 环保高速低温热棒装置 | |
| JP2004036972A (ja) | ヒートパイプを用いた融雪装置 | |
| KR200440124Y1 (ko) | 보일러의 폐열을 이용한 제설장치 | |
| JPH0724402Y2 (ja) | 水道水熱を利用した路面融雪装置 | |
| JPH04194203A (ja) | 凍上防止方法及びその装置 | |
| KR102597648B1 (ko) | 빙설 예방 시스템 | |
| ES2818978T3 (es) | Dispositivo subterráneo para obtener calor del suelo y método de colocación subterránea de un sistema de tuberías para obtener calor del suelo | |
| JP2015141015A (ja) | 地中熱交換構造 | |
| JP2004177013A (ja) | 地中熱熱交換用杭 | |
| JP2993596B2 (ja) | 融雪用路面加熱装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040123 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040330 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040519 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040810 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20040903 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20040903 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040922 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040903 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20041021 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050510 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050518 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |