JP4044358B2 - 融雪可能な舗装体構造と該舗装体構造を用いた融雪システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、降雪地帯の路上に透水性舗装を行なった路面の融雪可能な舗装体構造と、前記融雪方法を利用して、通常融雪運転、予熱運転等の広範囲の運転を可能とする前記舗装体構造を用いた融雪システムとに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、道路の凍結や積雪を防止するために道路表面近くの地中に融雪発熱体を埋設している。
上記発熱体には、電気ヒータ等が使用されているか、または地上表面近くの路盤上の舗装体（アスファルト層やコンクリート層）に埋設した配管に温水を循環させる方法が融雪ないし凍結防止手段として使用されている。
【０００３】
ところで、従来の温水による融雪は、上記したように地表近くに埋設した融雪管に空気を熱源とする温水加熱を目的とするヒートポンプが使用されている。
上記ヒートポンプによる融雪に係わる運転には、所謂降雪した雪を融解する融雪運転と、降雪がないときの路面の凍結を防止する凍結防止運転と、降雪情況に迅速に対応できるように路体を一定温度に保持する予熱運転などがある。
【０００４】
上記融雪運転と凍結防止運転、予熱運転の合計が融雪設備の全運転時間となり融雪設備のランニングコストが決まるため、それぞれの運転時を短縮させるため各種の制御機器を取り入れている。上記運転時のうち、凍結防止運転は大体全体の４０％を占めている情況にあるが、実際には各負荷とのバランスで運転されているため、大幅な短縮は望めず例えば水捌けが悪い等の路面の情況により左右されることが多い。
【０００５】
そして上記舗装体構造については、特に歩道・公園・広場などの歩行者や自転車を対象とする舗装、車道・駐車場などの車両を対象とする舗装、港湾エリアのコンテナヤード舗装、大型車の交通量の多い重荷重舗装および重交通舗装があるが、
これらの舗装体構造については、最近は鉄鋼スラグ、砕石の砂、古紙、塩ビＰＰ、タイヤチップ、間伐材、木屑、などのゴミを原料とするリサイクル品としての舗装用ブック材（インターロッキングブロック）が多用される傾向にあり、これら舗装ブロック材を使用した舗装構造メカニズムが技術紹介されている。
図４には、歩道、公園、駅前広場、駐車場などの舗装構造メカニズムをその一例として示してある。図に示すように、この場合の路盤５０は最大粒径４０ｍｍ以下のクラッシャラン（道路用砕石）を厚さ１００ｍｍにわたり用いて不織布やフィルタ層を必要に応じて路床５１上に介在させ設けてある。
そして、前記路盤の上には厚さ３０ｍｍのサンドクッション５２、厚さ６０ｍｍのインターロッキングブロック５３より構成されている。
なお、路盤５０は荷重を路床５１に伝える役目を果たすため耐久性のある材料を使用し、良く締め固めて充分な支持力を与えている。路盤材料には大粒径４０ｍｍ以下のクラッシャーランを使用し厚さも１００ｍｍ以上のものを使用している。
また、前記インターロッキングブロックの厚さも車道・駐車場等で大型車両が走行しない道路等には８０ｍｍのものを使用するようにしている。
【０００６】
一方、融雪舗装に関する提案は従来より種々提案がされている。
例えば、特開平７−１６６５０８号公報開示の「融雪舗装材」に係わる提案がなされており、該提案は、
舗装材そのものを透水性にするとともに熱伝達を向上させて効率良く加熱手段の熱を舗装材に伝達し、融雪を効果的に行い、発生する水を舗装材を通して下方に排水させるようにしたもので、その構成は、図５に示すように、
融雪舗装材を粒状の骨材５４をバインダ５５によりこれら骨材５４間に空隙５６、６３を有するように固着した下部及び上部舗装材層６４、６５と、該舗装材層間に面発熱体５７とで構成するとともに、上部舗装材層６５には熱伝導率の良い金属片６２を混入して、面発熱体５７の熱を熱効率良く上部舗装材層に伝達する構成にしてある。
なお、上記舗装材６４、６５の下部には、基盤層５８とその上に設けられた砕石、コンクリート等よりなる下地層５９が設けられている。
【０００７】
また、特開平１１−２８６９０４号公報開示の「道路等の融雪方法および同融雪装置」に係わる提案がある。
上記提案は、車道、歩道あるいは駐車場などの構造物における降雪、凍結水の融解方法及び融解装置に関するもので、従来から行なわれている散水、化学品散布、道路自体を温める等各種方法の持つ欠点である、
ａ、解融し排水する一連の作用が効率良く、迅速に働かず、その上、施工および管理の面でコスト高を来たす問題
ｂ、道路面へ直接散布する方法では、作業中通行を妨げ、残留物を残す場合は排水などに支障を来たす問題がある。
本提案は上記問題点の解決のためになされたもので、図６に示すように、路盤７６の上に、不透水基層７５、透水表層７４で構成する道路において、前記透水表層７４を利用して、その内部に加圧温風を噴射する機能を具えた図示していない融解装置の送風パイプ７２、７２群を埋設し、送風パイプ７２、７２に窄設した噴出孔７２ａ、７２ａから透水表層７４に向けて圧出させた加圧温風を送り、透水表層７４の互いに連通する空隙部７２ａ、７２ａを通して道路表面に噴出させ、道路表面に形成する凍結層等を融解排水をさせている。
【０００８】
また、特開２０００−３９１６３公報開示の「寒冷地用舗装構造」に係わる提案もある。
上記提案は、人手を掛けずに廉価に且つ比較的短時間で積雪またはアイスバーン路面を滑りにくい状態に管理することを可能にしたもので、
その構成は、図７に示すように、
透水性の表層８２と、表層の下に配設された非透水性の緻密層８４と、融解用溶液を収容するためのタンク９０と、タンク内の融解用溶液を表層の底部で放出するように表層または緻密層に敷設された管８８とを備えており、表層の底部で放出された融解用溶液が、連通管現象又は毛細管現象により舗装表面の実質的全体に到達し、路面に堆積した雪氷膜のうち舗装表面に接する部分を融かし剥離させるように構成したものである。
【０００９】
上記最近の融雪に関する提案を見るに、路床上に設けた路盤基盤、基層、表層よりなる舗装体構造における主としてその一部を形成する表層構造についての融雪手段に関するもので、
特開平７−１６６５０８号公報に開示の第１の提案は、
粒状の骨材をそれらの間に空隙を有するようにバインダで固着した舗装材層と、該舗装材層中に埋め込まれた発熱手段を有し、舗装材層の内発熱手段の上に位置する舗装材層には熱伝導率の良い金属材料を混入している。
そして、舗装材層中のポーラス構造を利用して、舗装材中でも埋め込んだ発熱体により融雪ができ、融雪により生じた融解水も内部を通って排水することを特徴としている。
また、特開平１１−２８６９０４号公報に開示の第２の提案は、
高密粒度のアスファルト混合物からなる不透水性基層と、その上部積層した空隙率の高い多孔質なアスファルト混合物からなる連通する多孔質空隙部を有する透水表層と、より構成し、
前記透水表層の多孔空隙部を利用して透水層下部より透水性を利用し表面方向に向けて加圧温風噴射させ、融解水を透水表層の透水性を利用して透水表層内に導入排出させる融雪方法を特徴としている。
また、特開２０００−３９１６３公報開示の第３の提案は、
非透水性緻密層の上部に形成された、砕石等の舗装構造材とアスファルトとを混合した透水性の表層内に形成された多数の空隙を介して融解溶液を路表に噴出させ、雪氷膜を剥離させたもので、そのあとは路面通行車により破砕、自動的に除去する構造を特徴としている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の提案や最近の道路舗装技術の動向を見るに、前記インターロッキングブロックを使用する舗装工法が喧伝され多用化の傾向を示しているが、降雪地帯では前記ブロックに発生する破損防止のため、透水性舗装材を使用した舗装体構造が多く使用される傾向にあり、上記透水性舗装に対する好適な融雪対策の実現が強く望まれている。
【００１１】
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、
降雪地帯の路上に透水性舗装を行なうとともに、該舗装体に対し好適な融雪可能な舗装体構造の提供と、降雪時における通常融雪運転、予熱運転等の広範囲の運転を可能とする融雪システムの提供を目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、路床上に順次設けられた路盤基盤、基層、表層よりなる舗装体構造であって、前記舗装体内に融雪用加熱源を埋設するとともに、前記表層に透水性舗装材を使用した融雪可能な舗装体構造であって、
前記路盤基盤は、下部の路床に敷設した浸透性フィルタ層とその上に設けた砕石よりなる透水性路盤とより構成するとともに、該透水性路盤基部に蓄熱源を埋設して該蓄熱源により、透水性路盤基部の土層部位に含水比の増大による高熱伝導率領域を形成可能に構成するとともに、
基層は、前記路盤基盤の上部に設けた透水シートとその上に緻密に敷き詰めた保水緻密層とより構成し、該保水緻密層の基部に前記融雪融解水や雨水を一時貯留する機能を持つ保水層を形成させるとともに、前記保水緻密層に融雪用加熱源を埋設し、該加熱源により該保水層に存在している前記融雪融解水や雨水が加熱されて高熱伝導率領域の形成を可能にしたことを特徴とする融雪可能な舗装体構造にある。
【００１３】
前記本発明は、水捌けの良い透水性舗装材を使用した場合の舗装体構造に関するもので、路床上に設けた路盤基盤、基層、表層よりなる舗装体構造において、
前記表層の透水舗装の高水捌け機能により路面の凍結を防止し、前記保水緻密層に融雪用加熱源（コイル）を埋設し、該加熱源により該保水緻密層の基部の保水層に貯留されている前記融雪融解水や雨水が加熱されて形成された基部高熱伝導率領域により路盤上の融雪を高効率のもとに可能としたものである。
【００１４】
前記表層における凍結防止、及び前記保水緻密層に埋設した 融雪用加熱源（コイル）の運転により、表層基部の保水層が融雪融解水や雨水が加熱されて広い範囲に亘って高熱伝導率領域が形成されて融雪運転のランニングコストの低減に貢献する。
【００１５】
【００１６】
又前記本発明は、前記基層下部の透水性路盤基部に蓄熱源を埋設したために、前記保水緻密層に埋設した（融雪用）加熱源により路盤上の地層の加熱を行なうだけでなく路盤の下部の地盤上の地層の加熱を行い、該蓄熱により異常気象による豪雪等による融雪負荷の変動や電源カット時に対応できる地熱用熱源を路床上の路盤基部の前記高熱伝導領域に設けるようにしたものである。これにより融雪負荷の変動や電源カット時に対応できる蓄熱用の高熱伝導率領域に設けることができ、ランニングコストの低減に貢献する。
【００１７】
そして、請求項２記載の舗装体構造を用いた好適な融雪システムは、
空気熱もしくは地中熱を熱源とするヒートポンプを用いて、
該ヒートポンプにより発生した凝縮熱と熱交換をすべく前記基層の保水緻密層に設けた融雪用加熱源としての融雪用加熱コイルと、前記ヒートポンプにより発生した顕熱と熱交換すべく路盤基盤の透水性路盤基部に設けた蓄熱源としての蓄熱コイルとより構成したことを特徴とする。
【００１８】
前記発明は、前記透水性舗装を用いた融雪方法を利用した融雪システムについて、記載したものである。
則ち、融雪に使用する融雪用温熱源を形成する加熱コイルを保水緻密層に設けその基部の保水層を高熱伝導領域として、又前記融雪用温熱を蓄熱する蓄熱コイルを、路盤基盤の基部（透水性路盤基部）に設けた蓄熱源としての蓄熱コイルとにより透水性路盤基部の土層部位に含水比の増大による蓄熱された高熱伝導率領域に形成された、空気熱もしくは地中熱を熱源とするヒートポンプを設け、前記加熱コイルの熱源には前記ヒートポンプの凝縮熱を使用し、前記蓄熱コイルには前記ヒートポンプの顕熱をそれぞれ高効率のもとに使用する構成としたものである。
そして、前記高熱伝導率領域の形成は、基層基部においては透水シートにより土層の分離を防ぐ透水シート上に敷き詰めた砂を含む保水緻密層の形成により可能とし、路盤基盤基部においては浸透性フィルタの上に砕石よりなる透水性路盤により高含水領域の形成によって可能としたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の透水性舗装を用いた融雪システムの概略の構成を示す図で、図２は図１の透水性舗装の機能構成を示す図で、図３は図１の融雪システムに使用する空気熱源のヒートポンプ２５を熱源機とする融雪用温熱の供給の一実施例を示す図である。
【００２０】
本発明の透水性舗装を用いた融雪システムは、路床上に設けた路盤基盤と基層と表層よりなる舗装体構造において、
透水性の表層の形成により路面凍結を防止するとともに、前記表層下部の基層と、前記基層下部の路盤基盤に高熱伝導率領域をそれぞれ構成させ、該構成により高能率の融雪システムの導入を可能としたものである。
【００２１】
則ち、図１に示すように、路床１４上に設けた路盤基盤１３と基層１２と表層１１よりなる舗装体構造１０において、基層１２は、下部の路盤基盤１３の上部に設けた土層の分離を防ぐ透水シート１２ｂとその上に緻密に敷き詰めた保水緻密層１２ａとより構成し、前記路盤基盤１３の透水性路盤１３ａの基部蓄熱用コイル２２を埋設する構成にしてある。
又図１に示すように基層１２の保水緻密層１２ａに融雪用加熱コイル２１を埋設するとともに、表層下部にあたる前記保水緻密層１２ａ基部の保水層に存在している前記融雪融解水や雨水が加熱することにより該保水層に高熱伝導率領域の形成を可能にしている。
また、前記路面を形成する表層１１には、透水性舗装材である透水性インターロッキングブロックにより構成し、路面上に雨水や融雪水の貯留を防ぐ構成にしてある。
前記路盤基盤１３は、下部の路床１４に敷設した浸透性フィルタ層１３ｂとその上に設けた砕石よりなる透水性路盤１３ａとより構成して、前記路盤基盤１３の透水性路盤１３ａの基部蓄熱用コイル２２を埋設する構成にして、該蓄熱源により、透水性路盤基部の土層部位に含水比の増大による高熱伝導率領域を形成可能に構成する。
【００２２】
上記透水性舗装材による舗装体構造のもとに、上記融雪用加熱コイル２１は後記するように図３に示す空気熱を熱源とするヒートポンプ２５の凝縮器３４との熱交換により得られた２０〜３０℃の温熱を保水層に供給するようにし、蓄熱コイル２２は前記ヒートポンプ２５の顕熱熱交換器３２との熱交換により得られた約４５〜５５℃の蓄熱用温熱を供給するようにしてある。
なお、上記蓄熱は、融雪負荷の変動ないし融雪用電力の電源遮断時の融雪運転、ないし予熱、凍結防止運転（この場合は表層には透水性舗装材を使用してあるため凍結防止運転は殆ど不用になる）に対応させている。
【００２３】
図２には、図１に示す本発明の舗装体構造１０の機能的構成を示してある。図に見るように、路床１４上に形成された浸透性フィルタ層１３ｂと透水性路盤１３ａよりなる路盤基盤１３と、透水シート１２ｂと砂を含む保水緻密層１２ａよりなる基層１２と、表層１１と、よりなる舗装体は、該舗装体を通して雨水や融解水を直接路床１４へ浸透させ、地中に還元あるいは一時貯留する機能を持ち舗装表面よりの表面流出量が低減できる。
特に融雪機能に対しては、融解水の舗装表面の滞留を許さないため、凍結防止運転は殆ど不用となる。
また、地中の基層基部及び透水性路盤の基部に前記融解水や雨水を一時貯留する機能を持つため、含水比の増大による高熱伝導率領域の形成が可能となり、融雪用加熱コイル及び蓄熱用コイルによる効率的融雪及び予熱運転を可能にしている。
【００２４】
図３には図１の融雪システムに使用する空気熱源のヒートポンプ２５を熱源機とする融雪用温熱の供給の一実施例を示してある。
図３を参照して前記ヒートポンプ２５により融雪用加熱コイル２１及び蓄熱コイル２２への温熱供給の情況を下記に説明する。
前記空気熱源のヒートポンプ２５は、ヒーティングタワー３０により大気中より採熱した空気熱を熱源として冷媒ガスを加熱する。そして加熱された冷媒ガスは圧縮機３１により高温高圧の冷媒ガスとして吐出され、吐出ガスの顕熱は顕熱熱交換器３２のブラインヒータを介して蓄熱コイル２２に流通させるブラインを約４５〜５５℃に加熱し蓄熱用の熱を付与して、融雪負荷の変動ないし融雪用電力の電源遮断時の融雪運転、ないし予熱運転に対応させている。
ついで顕熱熱交換器３２を経由した吐出ガスは、凝縮器３４のブラインヒータを介して融雪用加熱コイル２１に流通させるブラインを約２０〜３０℃に加熱し温ブラインとして融雪用の熱を付与をする。
上記凝縮器３４で凝縮された冷媒液は膨張弁３６を介して冷媒ガスとなりヒーティングタワー３０に還流循環する。
【００２５】
なお、上記本発明の舗装体においては、表層に透水性舗装材使用の場合と一般に使用されている平板ブロックの使用の場合について比較すると、融雪加熱用コイルに送るブライン温度も約３℃低く抑えることができ、また、ランニングコストも１割以上の低減が見込まれる。
【００２６】
【発明の効果】
上記構成により、透水性舗装体を使用する場合は、
水分は舗装材の中に迅速に吸収され融雪面に水分が残らず滞留することもないため、凍結防止運転は殆ど不用となり、全運転時間の削減が可能となる。
表層の舗装材及び基層の保水緻密層及び路盤基盤における透水性路盤等により、水分保持機能を与えているため、高熱伝導率領域の形成が可能となり、熱源より供給する熱量も小さく抑えることができ、小容量化ができる。
上記結果から設備動力の低減が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の透水性舗装を用いた融雪システムの概略の構成を示す図である。
【図２】 図１の透水性舗装の機能構成を示す図である。
【図３】 図１の融雪システムに使用する空気熱源のヒートポンプ２５を熱源機とする融雪用温熱の供給の一実施例を示す図である。
【図４】 最近使用されている、歩道・公園・駐車場等におけるインターロッキングブロックを使用した舗装構成を示す図である。
【図５】 従来の融雪舗装の実施例を示す図である。
【図６】 従来の道路等の融雪方法及びその装置の一実施例を示す図である。
【図７】 従来の寒冷地用舗装構造の一実施例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 舗装体構造
１１ 表層
１２ 基層
１２ａ 保水緻密層
１２ｂ 透水シート
１３ 路盤基盤
１３ａ 透水性路盤
１３ｂ 浸透性フィルタ層
１４ 路床
２１ 融雪用加熱コイル
２２ 蓄熱用コイル
２５ ヒートポンプ
３０ ヒーティングタワー
３１ 圧縮機
３２ 顕熱熱交換器
３４ 凝縮器
３６ 膨張弁

Claims (2)

1. 路床上に順次設けられた路盤基盤、基層、表層よりなる舗装体構造であって、前記舗装体内に融雪用加熱源を埋設するとともに、前記表層に透水性舗装材を使用した融雪可能な舗装体構造であって、
   前記路盤基盤は、下部の路床に敷設した浸透性フィルタ層とその上に設けた砕石よりなる透水性路盤とより構成するとともに、該透水性路盤基部に蓄熱源を埋設して該蓄熱源により、透水性路盤基部の土層部位に含水比の増大による高熱伝導率領域を形成可能に構成するとともに、
   基層は、前記路盤基盤の上部に設けた透水シートとその上に緻密に敷き詰めた保水緻密層とより構成し、該保水緻密層の基部に前記融雪融解水や雨水を一時貯留する機能を持つ保水層を形成させるとともに、前記保水緻密層に融雪用加熱源を埋設し、該加熱源により該保水層に存在している前記融雪融解水や雨水が加熱されて高熱伝導率領域の形成を可能にしたことを特徴とする融雪可能な舗装体構造。
2. 請求項１記載の舗装体構造を用いた融雪システムにおいて、
   空気熱もしくは地中熱を熱源とするヒートポンプを用いて、
   該ヒートポンプにより発生した凝縮熱と熱交換をすべく前記基層の保水緻密層に設けた融雪用加熱源としての融雪用加熱コイルと、前記ヒートポンプにより発生した顕熱と熱交換すべく路盤基盤の透水性路盤基部に設けた蓄熱源としての蓄熱コイルとより構成したことを特徴とする融雪システム。

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