JP4038488B2 - Operation control system for snow melting equipment - Google Patents
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Description
本発明は、降積雪地域の道路雪や屋根雪などの融雪処理設備（融雪装置）の自動制御システムであって、高効率で雪の融解処理を行う融雪装置の作動制御システムに関するものである。 The present invention relates to an automatic control system for snow melting processing equipment (snow melting device) such as road snow and roof snow in a snowfall area, and relates to an operation control system for a snow melting device that performs snow melting processing with high efficiency.
現在実施されている道路雪や屋根雪の融解処理方法は、雪が降っている時間帯、あるいは積雪が路上や屋根上に存在する時に一定量の地下水や温水を撒布したり、一定量の電熱を供給している場合がほとんどである。 Current methods for melting road snow and roof snow are to distribute a certain amount of ground water and hot water, or to distribute a certain amount of electric heat when snow falls or when there is snow on the road or roof. Most of them are supplying.
しかし、実際の降雪強度、すなわち重量強度は分、秒単位で時々刻々と変化しており、それに比例した熱供給を行わなければ効率的な融解処理はできない。 However, the actual snowfall strength, that is, the weight strength changes every minute and every second, and an efficient melting process cannot be performed unless a proportional heat supply is performed.
一方、融雪処理設備（融雪装置）を制御している従来の作動制御システムは、降雪の始まりと終りの時刻を検出するものや、大気中を落下する雪片の数や大きさを検出するもの、また受雪板の上に積もった雪を検知するものなど数多くあるが、いずれもそれらの制御出力と降雪重量強度との相関性は小さく、ばらつきが大きい。 On the other hand, the conventional operation control system that controls the snow melting processing equipment (snow melting device) detects the start and end times of snowfall, detects the number and size of snowflakes falling in the atmosphere, There are many things that detect snow piled up on the snow receiving plate, and all of them have a small correlation and a large variation in their control output and snowfall weight intensity.
したがって道路や屋根に降ってきた降雪の氷分の質量に正比例する熱量を供給する命令を融雪処理設備に与えることはできないので、供給熱量の過不足が頻繁に起こる。 Therefore, since it is not possible to give a command to the snow melting processing facility to supply a quantity of heat that is directly proportional to the mass of the snow ice falling on the road or roof, the supply heat quantity is frequently excessive or insufficient.
熱を用いて降雪を過不足無く効率的に融解処理するためには、先ず短時間当り、例えば１分間の降雪重量を高分解能で精度良く計測する必要がある。 In order to efficiently melt snow using heat, it is necessary to accurately measure the snow weight per minute, for example, for 1 minute with high resolution.
降雪重量（氷分の質量）が決定されればそれを融解する熱量が決定されるので、それに基づいて熱源を制御できることになる。 If the snowfall weight (mass of ice) is determined, the amount of heat that melts it is determined, so that the heat source can be controlled based on it.
本発明は、この観点に基づいて研究を進め、上述の問題点を克服し、降雪重量に対応する融解熱と供給熱量が略等しくなるように制御することを課題とする。 An object of the present invention is to proceed with research based on this viewpoint, to overcome the above-described problems, and to control so that the heat of fusion corresponding to the snowfall weight and the amount of heat supplied are substantially equal.
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。 The gist of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
降雪重量を計測する降水強度計１と、融雪装置14を作動制御する制御装置15とから成り、前記降水強度計１によって計測された降雪重量を積算する積算手段Ｅを前記制御装置15に設け、この積算手段Ｅの積算降雪重量値が基準積算降雪重量設定手段Ｄによって設定された基準積算降雪重量値Ｌに達した際に前記融雪装置14を作動せしめる作動開始制御手段Ｆを前記制御装置15に設け、少なくとも前記融雪装置14の融雪能力に比例した融雪能力対応信号ｎを発生する融雪能力対応信号発生手段Ｇを前記制御装置15に設け、この融雪能力対応信号発生手段Ｇからの融雪能力対応信号ｎを積算した積算融雪能力値と、前記積算手段Ｅの積算降雪重量値とを比較してその差が０若しくは所定値に達した際に前記融雪装置14を停止せしめる作動停止制御手段Ｊを前記制御装置15に設けたことを特徴とする融雪装置の作動制御システムに係るものである。
The
また、前記降水強度計１は、降雪片４を熱で融解して水滴16とし、この水滴16を前記降雪重量として計測する構成とし、この水滴16数に対応して発生させるパルス信号ｋを前記積算手段Ｅで積算することで前記積算降雪重量値を得る構成としたことを特徴とする請求項１記載の融雪装置の作動制御システムに係るものである。
The precipitation intensity meter 1 is configured to melt the
また、前記融雪能力対応信号発生手段Ｇは、少なくとも前記融雪装置14の融雪能力に比例した周波数若しくは大きさのパルス信号ｎを前記融雪能力対応信号ｎとして発振するパルス発生手段とし、このパルス信号ｎを積算することで前記積算融雪能力値を得る構成としたことを特徴とする請求項１，２のいずれか１項に記載の融雪装置の作動制御システムに係るものである。
The snow melting ability corresponding signal generating means G is a pulse generating means for oscillating at least a pulse signal n having a frequency or magnitude proportional to the snow melting ability of the
また、前記制御装置15は、前記降水強度計１から出力される降雪重量に対応したパルス信号ｋを積算する降雪重量積算回路５を用いた前記積算手段Ｅと、前記基準積算降雪重量設定手段Ｄとしての基準降雪重量値発生回路７から出力される前記基準降雪重量値Ｌである出力値と，前記積算手段Ｅとしての前記降雪重量積算回路５から出力される前記積算降雪重量値ΣＳである出力値とを第一の比較回路８で比較して，この第一の比較回路８から出力される信号を前記融雪装置14を作動せしめる作動開始信号とする，若しくは前記第一の比較回路８から出力される信号に基づいて前記融雪装置14を作動せしめる作動開始信号を発生させるように構成した前記作動開始制御手段Ｆと、少なくとも前記融雪能力対応信号ｎに対応したパルス信号ｎを発振する信号発振回路９を用いた前記融雪能力対応信号発生手段Ｇと、前記信号発振回路９から出力される融雪能力対応信号ｎを融雪能力積算回路10で積算し，この融雪能力積算回路10から出力される前記積算融雪能力値ΣＭである出力値と前記降雪重量積算回路５から出力される前記積算降雪重量値ΣＳである出力値とを第二の比較回路12で比較して，この第二の比較回路12から出力される信号を前記融雪装置14を停止せしめる作動停止信号とする，若しくは前記第二の比較回路12から出力される信号に基づいて前記融雪装置14を停止せしめる作動停止信号を発生させるように構成した前記作動停止制御手段Ｊとを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の融雪装置の作動制御システムに係るものである。
Further, the
本発明は上述のように構成したから、積算降雪重量値に応じてこれの融解に要する熱量（融雪能力値）だけを融雪装置が供給するように制御することが可能となるので、過不足の無い効率的な制御が可能となり、これにより、従来の融雪制御による融雪効率を大きく上回る融雪効果が得られ、しかも融雪装置の作動に無駄がないので、ランニングコスト安となると共に、地下水保全、地盤沈下予防、ＣＯ２排出削減などの環境保全にも大きく寄与することになるなど、極めて実用性に秀れた画期的な融雪装置の作動制御システムとなる。 Since the present invention is configured as described above, it is possible to control the snow melting device to supply only the amount of heat (snow melting capacity value) required for melting according to the accumulated snow weight value. As a result, a snow melting effect that greatly exceeds the snow melting efficiency of the conventional snow melting control can be obtained, and the operation of the snow melting device is not wasteful. This will greatly contribute to environmental conservation such as settlement prevention and CO 2 emission reduction, and it will be an epoch-making operation control system for snow melting equipment that is extremely practical.
また、請求項２記載の発明においては、簡単に且つ精度の良い積算降雪重量値が得られる構成を簡易に設計実現可能となる一層実用性に秀れた構成の融雪装置の作動制御システムとなる。
Further, the invention according to
また、請求項３記載の発明においては、簡単に積算融雪能力値が得られる構成を簡易に設計実現可能となる一層実用性に秀れた構成の融雪装置の作動制御システムとなる。
Further, in the invention described in
また、請求項４記載の発明においては、前記作用・効果を確実に発揮する制御装置を簡易に設計実現可能となる一層実用性に秀れた構成の融雪装置の作動制御システムとなる。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an operation control system for a snow melting device having a more practical configuration that makes it possible to easily design and realize a control device that reliably exhibits the functions and effects.
好適と考える本発明の実施形態（発明をどのように実施するか）を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention that are considered suitable (how to carry out the invention) will be briefly described with reference to the drawings, illustrating the operation of the present invention.
図１に基づいて説明すると、降雪があると、降水強度計１によって降雪重量が計測され、この計測された降雪重量が制御装置15に設けた積算手段Ｅによって積算される。
Referring to FIG. 1, when there is a snowfall, the snowfall weight is measured by the precipitation intensity meter 1, and the measured snowfall weight is accumulated by the accumulating means E provided in the
そして、この積算手段Ｅの積算降雪重量値ΣＳが基準積算降雪重量設定手段Ｄによって任意に定めた基準積算降雪重量値Ｌに達すると、制御装置15に設けた作動開始制御手段Ｆが融雪装置14を作動させ、この融雪装置14による融雪処理が開始される。
When the accumulated snow weight value ΣS of the accumulating means E reaches the reference accumulated snow weight value L arbitrarily determined by the reference accumulated snow weight setting means D, the operation start control means F provided in the
即ち、基準積算降雪重量値Ｌは、前記融雪装置14を起動させる開始基準値であって、例えば、少なくともこれに達するまでの積算降雪重量値が、融雪を行わなくても良い許容範囲内となるように予め設定しておくと、融雪を行わなくとも障害とならない程度の降雪では融雪装置14は作動せず、障害の出る降雪重量値に達した際に融雪装置14が自動的に起動して融雪処理が行われるように作動制御され、これ以上の積雪量となることを阻止することになる。
That is, the reference accumulated snowfall weight value L is a starting reference value for starting the
また、この融雪装置14の作動に際して、制御装置15に設けた融雪能力対応信号発生手段Ｇから少なくとも融雪装置14の融雪能力に比例した融雪能力対応信号ｎが発生し、この融雪能力対応信号発生手段Ｇからの融雪能力対応信号ｎが例えば融雪能力積算手段Ｉで積算される。
When the
そして、この融雪能力対応信号ｎを積算した積算融雪能力値ΣＭと、前記積算手段Ｅの積算降雪重量値ΣＳとを比較してその差が０若しくは所定値に達すると、制御装置15に設けた作動停止制御手段Ｊが例えば融雪制御信号発生回路13を介して前記融雪装置14を停止させる。
Then, the integrated snow melting ability value ΣM obtained by integrating the snow melting ability correspondence signal n and the integrated snowfall weight value ΣS of the integrating means E are compared, and when the difference reaches 0 or a predetermined value, the
具体的には、例えば、前記積算手段Ｅの積算降雪重量値の積雪を、前記融雪装置14が少なくとも道路設備や家屋などに障害（雪害）を生じない程度まで融雪し得る積算融雪能力値を達成した際に前記融雪装置14を停止するように、前記積算融雪能力値ΣＭと、前記積算降雪重量値ΣＳとの差の値を予め設定しておくと、強い降雪が続くうちは融雪装置14は作動し続けて融雪処理が継続するが、降雪が止んだり弱くなったりして積雪が全部若しくは障害の出ない量にまで融解すると、融雪装置14は自動的に停止するように作動制御（停止制御）されることになる。
Specifically, for example, an accumulated snow melting capacity value capable of melting the accumulated snow weight value of the accumulating means E to such an extent that the
従って、このように本発明によれば積算降雪重量値に応じてこれの融解に要する熱量（融雪能力値）だけを融雪装置14が供給するように制御することが可能となるので、過不足の無い効率的な融雪装置14制御が可能となる。即ち、従来の融雪制御による融雪効率を大きく上回る融雪効果が得られ、しかも融雪装置14の作動に無駄がないので、ランニングコスト安となると共に、地下水保全、地盤沈下予防、ＣＯ２排出削減などの環境保全にも大きく寄与することになる。
Therefore, according to the present invention, it is possible to control the
本発明の融雪装置14の制御システムが、従来の技術と比べて有利であることを図５，図６，図７を用いて更に説明する。
The advantage of the control system for the
図５と図６は、降雪の始まりと終りの時刻を検出して降雪時間帯に一定の熱量を供給する従来の制御方法である。図５（ａ）は実際の降雪強度の経時変化を、図５（ｂ）は融解量の経時変化を表している。この場合、降雪量よりも過剰に熱量を供給して効率が小さくなる。 FIG. 5 and FIG. 6 show conventional control methods for detecting the start and end times of snowfall and supplying a certain amount of heat during the snowfall time zone. FIG. 5A shows the change over time in actual snowfall intensity, and FIG. 5B shows the change over time in the melting amount. In this case, the efficiency is reduced by supplying an amount of heat in excess of the amount of snowfall.
また、図６（ａ）は、降雪強度が融解能力よりもはるかに大きい場合の降雪の変化で、図６（ｂ）の融解量では融解処理できず、融雪装置が停止したときには、融解限界Ｗを超えた部分の降雪は未処理のまま残ることになる。 FIG. 6 (a) shows a change in snowfall when the snowfall strength is much larger than the melting ability. When the snow melting apparatus stops, the melting limit W The snowfall in the part exceeding the range will remain untreated.
以上のような従来システムでの制御は熱供給の過不足が頻繁に生ずるが、安全サイドに傾いて過剰供給気味に熱供給するので、散水消雪の場合などは略３０％を超える過剰供給をしているのが実態である。 In the conventional system as described above, excessive or insufficient heat supply frequently occurs, but since the heat supply is inclined to the safe side, the excess supply exceeds approximately 30% in the case of water spraying and snowing. It is the reality.
次に、融雪装置14としての消雪パイプを、比例制御した場合について、図７を用いて説明する。
Next, the case where the snow-melting pipe as the
消雪パイプの比例制御の場合、散水量を増減調節するために揚水ポンプにインバーターを付設する。このインバーターに降水強度計からの降雪強度出力を入力して散水量を自動調節する。しかし、二つの問題点がある。一つは分単位で融解処理する場合、最大散水量は路面１ｍ２当り毎分１リットルを要し、これは現行の３倍に達するので、より大出力の揚水ポンプを設備しなければならない。これは経済的に新たな負担がかるので現実的には散水量の上限は路面１ｍ２当り毎分１リットルの２分の１程度にせざるを得ない。もう一つの問題点は、インバーターの特性である。インバーターをポンプに付設しても、水の吐出量は最大値の５０％から１００％の間を調節できるだけで、５０％から０％の間は５０％の定量吐出である。したがって降雪強度が小さい場合であっても５０％の定量散水となり、過剰供給になる。また、融解能力を超える降雪強度の場合は熱供給が不足となり、未処理の雪が路上などに残ることになる。 In the case of proportional control of the snowpipe, an inverter is added to the pump to adjust the watering amount. The snowfall intensity output from the precipitation intensity meter is input to this inverter to automatically adjust the amount of water spray. However, there are two problems. One is that when the melting process is performed in units of minutes, the maximum sprinkling amount is 1 liter per minute per 1 m 2 of the road surface, which is three times the current level, so a pump with a higher output must be installed. Since this imposes a new burden on the economy, in reality, the upper limit of the watering amount must be about one-half of one liter per minute per 1 m 2 of the road surface. Another problem is the characteristics of the inverter. Even if the inverter is attached to the pump, the amount of water discharge can only be adjusted between 50% and 100% of the maximum value, and between 50% and 0% is a constant amount discharge of 50%. Therefore, even if the snowfall intensity is small, the amount of water sprayed is 50%, resulting in excessive supply. In addition, when the snowfall intensity exceeds the melting capacity, heat supply is insufficient, and untreated snow remains on the road.
以上述べたようにインバーター制御でも完全比例制御は困難である。 As described above, complete proportional control is difficult even with inverter control.
一方、本発明の作動制御システムによる融雪装置14の制御は、上記したように積算降雪重量を融解するに要する熱量だけを供給するので過不足の無い効率的な制御が可能となる。更に、既設の融雪装置14をそのまま利用できるという有利な点も有する。
On the other hand, the control of the
また、例えば、前記降水強度計１は、降雪片４を熱で融解して水滴16とし、この水滴16を前記降雪重量として計測する構成とし、この水滴16数に対応して発生させるパルス信号ｋを前記積算手段Ｅで積算することで前記積算降雪重量値を得る構成とすれば、水滴16数に対応したパルス信号ｋを発生する既存の降水強度計１を用いて簡易に積算降雪重量値を得ることが可能となるので、簡易に設計実現可能となる。
Further, for example, the precipitation intensity meter 1 is configured to melt the
また、融雪装置14の制御用に用いられている既存の降雪検知システムは、受雪板に降ってくる雪を融解して水として検出し降雪の始まりと終りの時刻を決定する方式、受雪板に積もった積雪を光で検出する方式、大気中を落下する雪片に光を照射して雪片の大きさや落下数を計数する方式等が使用されている。しかし、これら従来のシステムの制御出力と降雪の重量強度との相関関係は小さく、降雪の氷分の質量を精度良く計測することができない。したがって降雪を融解する熱量を精度良く決定できない。しかるに、本発明の降水強度計１の測定精度は高く、１日単位の降雪重量と計測値との相関係数は０．９９である。したがって本発明の降水強度計１は他の降雪検知システムに対して圧倒的に優位である。よって、この降雪重量を積算することにより得る積算降雪重量値の測定精度は、極めて良好となる。
In addition, the existing snowfall detection system used for controlling the
また、例えば、出願人による特開２００４−２８８２８号の降水強度計１を採用すれば、非常に精度良く降雪重量を計測できるので、一層無駄のない融雪装置14の制御が可能となる。
Further, for example, if the precipitation intensity meter 1 disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-28828 by the applicant is employed, the snowfall weight can be measured with very high accuracy, so that it is possible to control the
また、例えば、前記融雪能力対応信号発生手段Ｇは、少なくとも前記融雪装置14の融雪能力に比例した周波数若しくは大きさのパルス信号ｎを前記融雪能力対応信号ｎとして発振するパルス発生手段とし、このパルス信号ｎを積算することで前記積算融雪能力値を得る構成とすれば、例えば、既存のパルス発振回路等を用いて簡易に積算融雪能力値を得ることが可能となる。
Further, for example, the snow melting ability corresponding signal generating means G is a pulse generating means for oscillating, as the snow melting ability corresponding signal n, a pulse signal n having a frequency or magnitude proportional to at least the snow melting ability of the
また、例えば、前記制御装置15は、前記降水強度計１から出力される降雪重量に対応したパルス信号ｋを積算する降雪重量積算回路５を用いた前記積算手段Ｅと、前記基準積算降雪重量設定手段Ｄとしての基準降雪重量値発生回路７から出力される前記基準降雪重量値Ｌである出力値と，前記積算手段Ｅとしての前記降雪重量積算回路５から出力される前記積算降雪重量値ΣＳである出力値とを第一の比較回路８で比較して，この第一の比較回路８から出力される信号を前記融雪装置14を作動せしめる作動開始信号とする，若しくは前記第一の比較回路８から出力される信号に基づいて前記融雪装置14を作動せしめる前記作動開始信号を発生させるように構成した前記作動開始制御手段Ｆと、少なくとも前記融雪能力対応信号ｎに対応したパルス信号ｎを発振する信号発振回路９を用いた前記融雪能力対応信号発生手段Ｇと、前記信号発振回路９から出力される融雪能力対応信号ｎを融雪能力積算回路10で積算し，この融雪能力積算回路10から出力される積算融雪能力値ΣＭである出力値と前記降雪重量積算回路５から出力される積算降雪重量値ΣＳである出力値とを第二の比較回路12で比較して，この第二の比較回路12から出力される信号を前記融雪装置14を停止せしめる作動停止信号とする，若しくは前記第二の比較回路12から出力される信号に基づいて前記融雪装置14を停止せしめる作動停止信号を発生させるように構成した前記作動停止制御手段Ｊとを備えた構成とすれば、前記作用・効果を発揮するように確実に融雪装置14を作動制御可能な制御装置15を簡易に設計実現可能となる。
Further, for example, the
図２に基づいて具体的な作用を説明すると、降水強度計１に降雪があると、この降水強度計１から出力される降雪重量に対応したパルス信号ｋが出力され、降雪重量積算回路５を用いた積算手段Ｅで積算される。すなわち、降雪が続くとこのパルス信号ｋを積算した積算降雪重量値ΣＳは次第に増加してゆく。
A specific operation will be described with reference to FIG. 2. When there is snow in the precipitation intensity meter 1, a pulse signal k corresponding to the snow weight output from the precipitation intensity meter 1 is output, and the snow
降雪開始以後の累積降雪量が一定値Ｌ（基準降雪重量値Ｌ）に達したところで融雪を開始できるように基準降雪重量値発生回路７を設定する。 The reference snow weight value generation circuit 7 is set so that snow melting can be started when the accumulated snow amount after the start of snowfall reaches a certain value L (reference snow weight value L).
この基準降雪重量値発生回路７から出力される出力値（基準降雪重量値Ｌ）と、前記降雪重量積算回路５からの出力値（積算降雪重量値ΣＳ）とは第一の比較回路８に入力されて比較される。
The output value (reference snowfall weight value L) output from the reference snowfall weight value generation circuit 7 and the output value (integrated snowfall weight value ΣS) from the snowfall
そして、積算降雪重量値ΣＳが基準降雪重量値Ｌより小さいうちは、融雪装置14は作動しないが、積算降雪重量値ΣＳが基準降雪重量値Ｌに達すると、前記作動開始制御手段Ｆにより、この第一の比較回路８から信号が出力され、この第一の比較回路８からの信号が作動開始信号となって直接前記融雪装置14に入力されるか、若しくは前記第一の比較回路８から出力される信号に基づいて前記作動開始信号が発生し（例えば、第一の比較回路８から出力される信号が融雪制御信号発生回路13に入力され、融雪制御信号発生回路13で融雪開始信号に変換されて融雪装置14に入力され）、これにより融雪装置14が起動して融雪処理がスタートする。
While the integrated snowfall weight value ΣS is smaller than the reference snowfall weight value L, the
そして、融雪装置14の起動と同時に、信号発振回路９を用いた融雪能力対応信号発生手段Ｇから少なくとも融雪装置14の融雪能力に対応したパルス信号ｎが発振され、この信号発振回路９からの融雪能力対応信号ｎは、融雪能力積算回路10（融雪能力積算手段Ｉ）で積算される。
Simultaneously with the activation of the
降雪が続き、融雪装置14による融解が進むとこのパルス信号ｎを積算した積算融雪能力値は次第に増加してゆく。
As the snowfall continues and melting by the
この融雪能力積算回路10から出力される出力値（積算融雪能力値ΣＭ）と、前記降雪重量積算回路５から出力される積算降雪重量値ΣＳとは第二の比較回路12に入力されて比較される。
The output value (integrated snow melting ability value ΣM) output from the snow melting
この第二の比較回路12は、例えば、前記降雪重量積算回路５の積算降雪重量値の積雪を、前記融雪装置14が少なくとも道路設備や家屋などに障害（雪害）を生じない程度まで融雪し得る積算融雪能力値を達成した際に前記前記融雪装置14を停止するように設定する。
For example, the
そして、積算融雪能力値ΣＭと、積算降雪重量値ΣＳとの差が０若しくは所定値に達しないうちは、融雪装置14は作動し続けるが、積算融雪能力値ΣＭと、積算降雪重量値ΣＳとの差が０若しくは所定値に達すると、前記作動停止制御手段Ｊにより、この第二の比較回路12から信号が出力され、この第二の比較回路12からの信号が作動停止信号となって直接前記融雪装置14に入力されるか、若しくは前記第二の比較回路12から出力される信号に基づいて前記作動停止信号が発生し（例えば、第二の比較回路12から出力される信号が融雪制御信号発生回路13に入力され、融雪制御信号発生回路13で融雪停止信号に変換されて融雪装置14に入力され）、これにより融雪装置14が停止して融雪処理をストップする。
The
尚、前記パルス信号ｎの設定は、融雪装置14自体の能力（例えば、散水（揚水）能力や発熱能力等）や、環境（例えば、気温や日射時間等）等の様々な要因によって決まるもので、これらの要因に応じて色々な設定方法をとることができる。
The setting of the pulse signal n is determined by various factors such as the ability of the
例えば、本実施例で示したように、消雪パイプ14の融雪能力を降水強度計１で計測する降水強度の水滴パルス数に換算し、この水滴パルス数に対応した発振周波数のパルス信号ｎに設定すると、降雪重量と融雪装置14の融雪能力とに非常に高い相関性が出て降雪に対する過不足の無い熱供給が可能となる。
For example, as shown in the present embodiment, the snow melting ability of the
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。 Specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施例は、降雪重量を計測する降水強度計１と、融雪装置14を作動制御する制御装置15とから成る。
This embodiment includes a precipitation intensity meter 1 that measures snowfall weight and a
本実施例では、降水強度計１として、出願人による特開２００４−２８８２８号を用いる。この特開２００４−２８８２８号は、他の従来の降水強度計に比べて降雪の捕捉率が高く、非常に精度の高い降雪重量の計測が可能である。 In this embodiment, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-28828 by the applicant is used as the precipitation intensity meter 1. This Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-28828 has a higher snowfall capture rate than other conventional precipitation intensity meters, and can measure the snowfall weight with extremely high accuracy.
この降水強度計１を簡単に説明すると、降雪片４すなわち固体降水粒子を熱で融解して水とし、更に前記水を水滴16として電気パルスを発生させ、前記パルスを計数して降雪重量を降水量換算で０.００５ｍｍの分解能で計測する構成である。
The precipitation intensity meter 1 will be briefly explained. The
更に説明すると、この降水強度計１の感部２に入った雪片４を熱で融解して水滴16とし、これを検出して１水滴16当り１個の電気パルスｋを発生させ、前記パルスｋを計数して降水量を計測する構成である（図３参照。）。
More specifically, the
尚、降雨か降雪かの判別方法は、例えば、特公平２−５９９５８号（特許第１６３２６８８号）の雪温検出器（図示省略）を用いる。 For example, a snow temperature detector (not shown) disclosed in Japanese Patent Publication No. 2-59958 (Japanese Patent No. 1632688) is used as a method for determining whether it is raining or snowing.
簡単に説明すると、複数の小孔を散在状態に穿設した雪受を設け、この雪受に捕捉された雪の温度を検知する感温素子を雪受の略中央部に設けた前記雪温検出器と、前記降水強度計１とを併用するもので、前記雪受に雪が捕捉されて感温素子が摂氏０℃以上摂氏１度以下の範囲で設定された基準温度より低い雪温を検知することと、前記降水強度計１が降雨若しくは降雪による水滴16を検出したこととの二つの条件が揃ったとき降雪と判定する構成である。 Briefly, the snow temperature is provided with a snow receiver having a plurality of small holes scattered therein, and a temperature sensing element for detecting the temperature of the snow trapped by the snow receiver is provided at a substantially central portion of the snow receiver. A detector and the precipitation intensity meter 1 are used in combination. Snow is captured by the snow receiver, and a temperature sensing element detects a snow temperature lower than a reference temperature set in a range of 0 ° C. to 1 ° C. It is determined that it is snowing when the two conditions are met, that is, when the precipitation intensity meter 1 detects a water drop 16 due to rain or snowfall.
この降水強度計１の水滴パルス発生回路３から出力されるパルスを積算して降雪重量を算出し、且つ融解量を算出し、且つ融解量が降雪重量に達するまで融雪装置14に制御命令を出力する前記制御装置15を設ける。
Accumulate pulses output from the water drop
本実施例の制御装置15は、前記降水強度計１から出力される降雪重量に対応したパルス信号ｋを積算する降雪重量積算回路５を用いた前記積算手段Ｅと、前記基準降雪重量値に対応した信号を出力する基準降雪重量値発生回路７を用いた基準積算降雪設重量定手段Ｄと，前記降雪重量積算回路５からの出力値（積算降雪重量値ΣＳ）と前記基準降雪重量値発生回路７からの出力値（基準降雪重量値Ｌ）とを比較する第一の比較回路８と，前記第一の比較回路８から出力される信号を融雪開始制御信号に変換する融雪制御信号発生回路13とで構成される前記作動開始制御手段Ｆと、少なくとも前記融雪能力対応信号ｎに対応したパルス信号ｎを発振する信号発振回路９を用いた前記融雪能力対応信号発生手段Ｇと、前記信号発振回路９から出力される融雪能力対応信号ｎを積算する融雪能力積算回路10を用いた融雪能力積算手段Ｉと，前記融雪能力積算回路10からの出力値（積算融雪能力値ΣＭ）と前記降雪重量積算回路５からの出力値（積算降雪重量値ΣＳ）とを比較する第二の比較回路12と，前記第二の比較回路12から出力される信号を融雪停止制御信号に変換する融雪制御信号発生回路13とで構成される前記作動停止制御手段Ｊとを備えた構成としている。
The
更に詳しくは、前記降水強度計１から出力されるパルス信号ｋを積算する降雪重量積算回路５と、この降雪重量積算回路５の積算降雪重量値をアナログ電圧に変換する第一のＤ／Ａ変換回路６と、前記基準降雪重量値Ｌを電圧値として発生する基準電圧発生回路７（基準降雪重量値発生回路７）と、前記第一のＤ／Ａ変換回路６のアナログ電圧値（積算降雪重量値ΣＳ）と前記基準電圧発生回路７の基準電圧値（基準降雪重量値Ｌ）を比較演算する第一の比較演算回路８と、前記第一の比較演算回路８から出力される信号により駆動されて、前記融雪能力対応信号ｎに対応したパルス信号ｎを発振するパルス発振回路９（信号発振回路９）と、前記パルス発振回路９から出力されるパルス信号ｎを積算する融雪能力積算回路10と、前記融雪能力積算回路10の積算値（積算融雪能力値ΣＭ）をアナログ電圧に変換する第二のＤ／Ａ変換回路11と、前記第一のＤ／Ａ変換回路６と第二のＤ／Ａ変換回路11とから出力されるアナログ電圧値（積算融雪能力値ΣＭと積算降雪重量値ΣＳ）を比較する第二の比較演算回路12と、前記第一の比較演算回路８と第二の比較演算回路12とから出力される信号を融雪制御信号に変換する融雪制御信号発生回路13で構成される制御装置15を構成している。
More specifically, a snowfall
この制御装置15の作動を説明すると、前記積算手段Ｅの積算降雪重量値ΣＳが、前記基準積算降雪重量値Ｌに達した際に作動開始制御手段Ｆが前記融雪装置14を作動させる構成としている。
The operation of the
また、この融雪装置14の作動に伴い、前記信号発振回路９（融雪能力対応信号発生手段Ｇ）から少なくとも融雪装置14の融雪能力対応信号ｎに対応したパルス信号ｎが発振される構成としている。
Further, with the operation of the
そして、この融雪能力対応信号発生手段Ｇから融雪能力対応信号ｎが発振されると、この融雪能力対応信号ｎを積算した積算融雪能力値ΣＭと、前記積算手段Ｅの積算降雪重量値ΣＳとを比較してその差が０若しくは所定値に達した際に前記作動停止制御手段Ｊが融雪装置14を停止させる構成としている。
When the snow melting ability correspondence signal n is oscillated from the snow melting ability correspondence signal generating means G, an integrated snow melting ability value ΣM obtained by integrating the snow melting ability correspondence signal n and an integrated snowfall weight value ΣS of the integrating means E are obtained. In comparison, the operation stop control means J stops the
即ち、本発明の融雪装置14の作動制御方法は、降雪重量を降水強度計１によって計測し、この計測した降雪重量を積算し、この積算降雪重量値ΣＳが基準積算降雪重量値Ｌに達した際に融雪装置14を作動せしめ、少なくとも前記融雪装置14の融雪能力に比例した融雪能力対応信号ｎを発生する融雪能力対応信号発生手段Ｇを備え、この融雪能力対応信号発生手段Ｇからの融雪能力対応信号ｎを積算し、この融雪能力対応信号ｎを積算した積算融雪能力値ΣＭと、前記積算降雪重量値ΣＳとを比較してその差が０若しくは所定値に達した際に前記融雪装置14を停止せしめることを特徴とする融雪装置の作動制御方法である。
That is, according to the operation control method of the
次に、図２と図４を用いて、本実施例の信号の流れをその演算処理の順序に沿って説明すると共に、本実施例を更に詳しく説明する。尚、本実施例では、融雪装置14として地下水を散水する道路の消雪パイプを採用した場合を示している。
Next, with reference to FIGS. 2 and 4, the signal flow of this embodiment will be described in the order of the arithmetic processing, and this embodiment will be described in more detail. In the present embodiment, a snow-melting pipe for a road that sprays ground water is used as the
降水強度計１に降雪があると、水滴パルス発生回路３から電気パルスｋが出力される。図４（ａ）は、１分当りの降雪強度、つまりパルス数の時間変化を表している。
When there is snow on the precipitation intensity meter 1, an electric pulse k is output from the water droplet
１パルス当りの降水量は、０.００５ｍｍでこれは地上の降水重量で１ｍ２当り０.００５ｋｇある。従って、２００個のパルスｋが１ｍｍの降水量に相当する。このパルスｋは制御装置15のパルス積算回路５（降雪重量積算回路５）に入力され積算される。
Precipitation per pulse, is now 0.005mm some 0.005kg per 1 m 2 in precipitation weight of earth. Therefore, 200 pulses k correspond to 1 mm of precipitation. The pulse k is input to and integrated with a pulse integration circuit 5 (snowfall weight integration circuit 5) of the
この積算値は、第一のＤ／Ａ変換回路６によりアナログ電圧に変換される。降雪が続くとこのアナログ電圧は図４（ｂ）のグラフのように次第に増加してゆく。 This integrated value is converted into an analog voltage by the first D / A conversion circuit 6. When the snowfall continues, the analog voltage gradually increases as shown in the graph of FIG.
降雪開始以後の累積降雪量が一定値Ｌに達したところで融雪を開始できるように基準電圧発生回路７を設け、基準電圧、つまりしきい値を任意に設定しておく。図４（ｂ）において、しきい値のレベルＬは、種々の雪害を生じない程度の積雪量となる積算降雪重量値に設定する。すなわち、道路雪の場合、交通の障害にならない程度の降雪量に設定する。常識的には降雪深で０.１ｃｍ、降水量で０.１ｍｍ、降雪重量で１ｍ２当り０.１ｋｇであり、水滴パルス数では２０個に相当するレベルである。勿論、このしきい値Ｌを低く手設定して雪が降り出したらすぐに融雪装置14が作動開始するように設定することも可能である。
A reference voltage generation circuit 7 is provided so that snow melting can be started when the accumulated snowfall amount after the start of snowfall reaches a certain value L, and a reference voltage, that is, a threshold value is arbitrarily set. In FIG. 4B, the threshold level L is set to an integrated snowfall weight value that provides a snowfall amount that does not cause various snow damages. That is, in the case of road snow, the snowfall amount is set so as not to obstruct traffic. Commonly speaking, the depth of snowfall is 0.1 cm, the precipitation is 0.1 mm, the snowfall weight is 0.1 kg per 1 m 2 , and the level corresponds to 20 water droplet pulses. Of course, it is also possible to set the threshold value L so that the
図４（ｂ）において、第一の比較演算回路８において第一のＤ／Ａ変換回路６からのアナログ電圧が基準電圧を超えたところで、第一の比較演算回路８が融雪制御信号発生回路13に信号を送り、融雪装置14に融雪開始を命令する。
In FIG. 4B, when the analog voltage from the first D / A conversion circuit 6 exceeds the reference voltage in the first
そして、同時に第一の比較演算回路８がパルス発振回路９（信号発振回路９）に発振制御信号を送り、パルスの発振を許可する。すなわち、融雪装置14が作動開始すると同時に、パルス発振回路９からパルス信号ｎが発振される構成としている。尚、このパルス発振回路９への発振制御信号は、前記融雪制御信号発生回路13や融雪装置14から融雪開始制御信号の発振と同時にパルス発振回路９へ発振される構成としても良い。
At the same time, the first
このパルス発振周波数は、融雪装置14の融雪能力に対応させる。例えば、新潟県の平野部における消雪パイプの融雪能力は降水強度で毎分０.０３５ｍｍが一般的であるからこれを水適パルス数に換算すると毎分７パルスの発振周波数となるので、この値にあらかじめ設定しておく。図４（ｃ）は融雪が一定速度で進む場合の融解量の時間変化を表している。尚、融雪装置14の融雪能力は、気温や日射時間等の自然要因によっても異なってくるため、これらの要因にも応じたパルス信号ｎを発振し得るように構成すると、より良い結果が得られる。すなわち、パルス発振回路９は、発振周波数等を調整できるものを採用することが好ましい。また、本実施例では、パルス発振回路９が少なくとも融雪装置14の融雪能力に比例した周波数のパルス信号ｎを発振する構成としたが、融雪装置14の融雪能力に比例した大きさのパルス信号ｎを発振する構成としても良い。
This pulse oscillation frequency is made to correspond to the snow melting ability of the
このパルス発振回路９からのパルス信号ｎは、パルス積算回路10（融雪能力積算回路10）で積算され、更に第二のＤ／Ａ変換回路11でアナログ電圧に変換されて第二の比較演算回路12に入力される。
The pulse signal n from the
降雪が続き、融解が進むと図４（ｂ）において、積算降雪重量ΣＳの変化はグラフのＰからＱへ推移し、図４（ｄ）においてΣＭ積算融解量はグラフのＡからＱへ変化してゆく。第二の比較演算回路12は、ΣＳとΣＭを比較してΣＭがΣＳより大きくなったところ、つまりＱ点を検出して融雪制御信号発生回路13に信号を送り融雪装置14に運転停止を命じさせる。それと同時に、第二の比較演算回路12はパルス積算回路５とパルス積算回路10にリセット信号を送り、制御装置15全体を初期状態に戻す。また、図示していないが、例えば、融雪装置14に停止制御信号が出力されると同時に、第二の比較演算回路12若しくは融雪制御信号発生回路13から前記パルス発振回路９に信号が出力されてこのパルス発振回路９も信号発振を停止する構成とする。尚、融雪装置14の停止と同時にパルス積算回路10が積算を停止する構成としても良い。
When snowfall continues and melting progresses, in FIG. 4 (b), the change in cumulative snowfall weight ΣS changes from P to Q in the graph, and in FIG. 4 (d), the cumulative melt amount of ΣM changes from A to Q in the graph. Go. The second
すなわち、本実施例では、前記積算融雪能力値ΣＭと、前記積算降雪重量値ΣＳとの差が０になった際（雪が全部融けた際）に融雪装置14が停止するように制御する構成としている。
That is, in the present embodiment, the configuration is such that the
尚、本実施例のように、雪を全部融かさずとも、前記積算手段Ｅの積算降雪重量値ΣＳと、前記積算融雪能力値ΣＭとの差が、積算手段Ｅの積算降雪重量値の積雪に対して種々の雪害を生じない程度の積雪量となるまで融雪し得る積算融雪能力値を達成した際、すなわち、障害のない積雪量となった際に前記融雪装置14を停止制御するように前記作動停止制御手段Ｊを設定しても良い。
Note that, as in this embodiment, the difference between the accumulated snow weight value ΣS of the integrating means E and the integrated snow melting ability value ΣM is equal to the accumulated snow weight value of the integrating means E without melting all of the snow. The
以上述べた融雪制御方法により、降雪に対する過不足の無い熱供給が可能となり、本発明は従来の技術による融雪効率を大きく上回る融雪装置の作動制御システムを構成することとなった。 The snow melting control method described above makes it possible to supply heat without excess or deficiency with respect to snowfall, and the present invention constitutes an operation control system for a snow melting device that greatly exceeds the snow melting efficiency of the prior art.
尚、図９は、本実施例の実際の降雪を用いた実験結果のタイムチャートを示している。 FIG. 9 shows a time chart of experimental results using actual snowfall in this example.
本実施例のシステムでは、積算降水（雪）値が０.１ｋｇ／ｍ２に設定した基準積算降雪重量値Ｌ（Trigger Level）を超えると散水が開始され、積算降雪値に追従する形で積算融解量が増えていく（融雪が進んでいく）ことがわかる。 In the system of this embodiment, when the accumulated precipitation (snow) value exceeds the reference accumulated snowfall weight value L (Trigger Level) set to 0.1 kg / m 2 , watering is started, and the accumulation is performed following the accumulated snowfall value. It can be seen that the amount of melting increases (snow melting progresses).
そして、積算融解量と積算降雪重量との差が所定値に達すると、積算降雪重量値ΣＳと積算融雪能力値ΣＭがリセットされると共に、融雪装置14の散水が停止し、再度降雪重量の積算がスタートする。尚、消雪パイプ14の場合、揚水ポンプに最短連続運転時間と、最短休止時間とが設定されている。そのため、融雪装置14の作動命令が出てもすぐに作動しないことや、停止命令が出てもすぐには停止しないことがある。この図９のデータは、これらの作動も全て記録されたものである。
When the difference between the accumulated melting amount and the accumulated snow weight reaches a predetermined value, the accumulated snow weight value ΣS and the accumulated snow melting ability value ΣM are reset, and the water melting of the
このように本実施例によれば、降雪重量に対応した熱供給がなされるので、無駄のない効率的な融雪が行われることとなった。尚、今回の実験によると、従来のシステムと本実施例のシステムとの融雪装置14の運転時間比率は、およそ４：１という結果が得られており、本実施例のシステムの方がランニングコストにおいても圧倒的に有利となることが実証された。
Thus, according to the present Example, since heat supply corresponding to the snowfall weight is performed, efficient snow melting without waste is performed. According to this experiment, the operation time ratio of the
また、図８は、コンピュータ（電子計算機）を利用した制御装置15の一例を示したもので、具体的には、パルス積算回路５とパルス発振回路９とパルス積算回路10以外の機能をコンピュータが制御する構成である。このようにコンピュータ制御の制御装置15を採用しても良い。また、パルス積算回路５とパルス発振回路９の機能をコンピュータ内に持たせることもできる。
FIG. 8 shows an example of the
尚、本実施例では、融雪装置14として道路の消雪パイプを採用した場合を示したが、他の道路消雪設備や、屋根用の種々の融雪設備や、その他の融雪設備に対しても本実施例の融雪装置の作動制御システムは適用可能である。
In the present embodiment, the case where a snow-pipe for a road is adopted as the snow-melting
尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。 Note that the present invention is not limited to this embodiment, and the specific configuration of each component can be designed as appropriate.
１ 降水強度計
４ 降雪片
５ 降雪重量積算回路
７ 基準降雪重量値発生回路
８ 第一の比較回路
９ 信号発振回路
10 融雪能力積算回路
12 第二の比較回路
14 融雪装置
15 制御装置
16 水滴
Ｄ 基準積算降雪重量設定手段
Ｅ 積算手段
Ｆ 作動開始制御手段
Ｇ 融雪能力対応信号発生手段
Ｊ 作動停止制御手段
Ｌ 基準積算降雪重量値
ｋ パルス信号
ｎ 融雪能力対応信号（パルス信号）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
10 Snow melting capacity integration circuit
12 Second comparison circuit
14 Snow melting equipment
15 Control unit
16 Water drop D Standard accumulated snow weight setting means E Accumulated means F Operation start control means G Snow melting ability corresponding signal generating means J Operation stop controlling means L Reference accumulated snow weight value k Pulse signal n Snow melting ability corresponding signal (pulse signal)
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