JP4680991B2 - 液体を混合されたグリット材を散布する方法と、その方法を実行する装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体を混合されたグリット（粗粒）材、とくにブライン（塩水）を混合された道路用塩を、回転式散布ディスクで分配する方法と、その方法を実行する装置に関する。本方法を下記では、冬季サービス管理における道路用塩散布との関連で説明するが、本方法はこの用途に限定されるものではない。そのほかのグリット材であって、散布のため加湿されるものも、下記に説明する本発明によれば、有利に散布できる。

道路用塩とブラインは通常、７０％対３０％の重量比で、回転式散布ディスクに導かれ、これらに作用する遠心力によって放出される。この散布ディスクが前進運動しなければ、三日月状の散布像が生じる（ＤＥ４０、３９、７９５Ｃ１、図４。ＤＥ１００、４３、４６３Ａ１）。散布装置は通常冬季サービス車両の荷台に取り付けられ、その前進運動によっていわゆる“グリットカーペット（散布面）”が生じる。ＤＥ１００、４３、４６３Ａ１に記載された散布装置の構造は、本発明の目的にとくに適している。その点ではこの印刷物も、本出願の対象物である。

ブラインとしては、ＮａＣｌまたはＣａＣｌ₂またはＭｇＣｌ₂の各２０％溶液に着目する。ブラインの主たる役割は、塩に加湿することである。加湿された塩を用いれば、融解作用が早く始まることが想定される。さらにＣａＣｌ₂溶液を用いれば、道路用塩によって融点が下がり、−１５℃より数℃下となることが期待される。この目的には、３％ブラインで加湿すれば理論的には十分である。しかし３％ブラインだけを用いて塩に混合する場合、塩全体を最適に加湿するには、ブラインと塩を混合してから、ブライン‐塩混合物を散布ディスクから放出するまでの時間では短すぎため、この混合比は通常、ブライン３０重量％対塩７０重量％とされている。このブライン供給によって希釈が生じ、それにともなってグリット材の全体的効率が減少するが、この場合甘受しなければならない。

道路用塩加湿のもう１つの有利な効果は、主として予防的散布、すなわち乾燥路面への散布に対するものである。乾燥路上における付着性は、水分を含むグリット材の方が乾燥グリット材よりはるかに高いので、路上に放出された塩粒はそれほど跳ね返らなくなり、したがってコントロールされて散布される。

グリット材を散布する際に基本的に望まれるのは、均一な散布面を生じること、すなわち散布幅全体ｂにわたって散布密度ｓ_Dが一定な、散布面を生じることである。

グリット材分布は、数多くの周辺条件の影響を受ける。したがって、グリット材分布の調節を有利に行うためには、数多くの措置が過去に提案されている。多数の提案がたとえば散布ディスクの形状を取扱い（ＤＥ４０、３９、７９５Ｃ１、ＤＥ１００、４３、４６３Ａ１）、またほかの提案は、散布ディスクに塩とブラインを供給する方法や場所を取り扱っている（ＤＥ３９、３７、６７５Ｃ２、ＤＥ４４、２９、１８８Ａ１）。

グリット材分布を求めるため今日通常行われるテストは、たとえば走行速度ｖが３０ｋｍ／ｈ、散布幅ｂが４ｍ、散布密度ｓ_Dが２０ｇ／ｍ²で行われる。ここからグリット量Ｑ＝ｖ×ｂ×ｓ_d＝４０ｋｇ／ｍｉｎが得られる。この条件下で、かつ散布密度が散布面幅全体に均一な場合に得られる散布像は、受け入れ可能なものとして一般に認められている。

しかし散布パラメーターが変化するとき、この散布像も変化する。たとえばグリット量Ｑを変化させて、散布ディスクから、単位時間当たりはるかに多くのグリット材を散布した場合、そして／または散布ディスクをより高い回転数で回転させ、散布幅ｂを変化させる場合、これらの変化は散布像に直接影響する。三日月形の散布像が横方向に移動するだけでなく、三日月形輪郭内部でもグリット材分布が変化する。散布装置が前進移動する場合、対応して不均一なグリット材分布が、散布面幅にわたって生じる。

上から見て散布ディスクが時計回りに回転する場合、たとえばグリット量Ｑの増加や回転数ｎ_Tの増加は、散布面が路肩方向に移動する原因となる。これは散布ディスクを相応に調整することによって修正し、散布面がふたたび路面の希望の散布幅をカバーするようにすることができる。しかし三日月形輪郭内部のグリット材分布が変化するので、散布面におけるグリット材の横方向分布が、路肩方向に増加する。グリット量Ｑが減少し、回転数ｎ_Tも減少するとき、この効果は反対方向のものが観察される。

本発明の課題は、散布パラメーターが変化しても、とくにグリット量および／または散布幅が変化しても、散布面幅上のグリット材分布をできるだけ一定に維持することである。

本発明はこの課題を次のようにして解決する。すなわち、液体ないしブラインの量とグリット材の量の比を、散布面のグリット材分布に影響する少なくとも１つの散布パラメーターに依存して、適合させるのである。

散布パラメーターは、とくに外部から事前設定されていて散布像に影響する、可変的な影響量である。たとえば事前設定されたグリット量Ｑ、散布密度ｓ_D（走行速度ｖと散布面幅ｂが事前設定されているとき、グリット量Ｑに直接影響する）、走行速度ｖ（散布密度ｓ_Dと散布面幅ｂが事前設定されているとき、グリット量Ｑにやはり直接影響する）、散布幅ｂ（散布密度ｓ_Dと走行速度ｖが事前設定されているとき、Ｑにやはり直接影響する）、および散布ディスク回転数ｎ_T（設定された散布幅ｂに直接依存する）である。グリット材の種類もまた、外部から事前設定されて散布像に影響する可変的な影響量とみなすことができる。これにはとくにグリット材の粒径があり、たとえば粒径の大きい岩塩や、それよりも粒径の非常に小さい細粒塩の各粒径である。外部から事前設定された可変的な影響量としてそのほか考えられるのは、通常は周囲温度に依存するグリット材温度と、道路または塩の濡れの程度である。なぜならばこれらによっても、グリット材の散布挙動とその結果である散布像が変化するからである。

本発明は、ブライン‐グリット材比を適切に適合させることにより、散布像内部のグリット材分布を、次のように調節できるということに基づく。すなわち、１つまたは複数の散布パラメーターが変化し、とくにはＱまたはｎ_Tが変化して、そのため通常の条件下では、三日月形散布像内部の横方向分布の変化を生じる場合でも、これらの変化した横方向分布を、グリット材のほぼ均一な横方向分布にふたたび戻すことができるように調節できる。たしかにこれによっても理想的な状態を得ることはできない。しかしこれによって得られた結果は、現在支配的な技術、すなわちつねに一定なブライン‐グリット材比、通常は３０％対７０％で作業する技術に比較すれば、著しい改善となる。

粒径の大きい岩塩を散布する場合、冒頭で理想的とされた標準パラメーターｖ＝３０ｋｍ／ｈ、ｂ＝４ｍそしてｓ_D＝２０ｇ／ｍ²、すなわちグリット量Ｑとして４０ｋｇ／ｍｉｎが前提とされる。したがってグリット量Ｑおよび／または散布幅ｂないし散布ディスク回転数ｎ_Tおよび／またはグリット材粒径が減少するほど、グリット材割合に対するブライン割合を増加するのが有利である。逆にいえば、パラメーターＱおよび／またはｎ_Tおよび／または粒径が増加する場合、ブライン割合を減少させるのが有利である。

これらの依存関係の物理学的背景は、まだ推定されるに過ぎない。したがって下記に挙げる諸事項は、単に説明の試みと理解されたい。

回転数ｎ_Tが比較的小さいときは、グリット材に作用する遠心力もそれだけ小さいので、グリット材が散布ディスクに滞留する時間も長くなり、放出もそれだけ遅れて行われる。したがって滞留時間が長くなると、散布面は道路中央に向かって移動するが、グリット材が散布ディスクを離れる前に、散布ディスクへのグリット材の付着や塊りが同時に生じる。ブライン割合が増加すると潤滑作用が大きくなり、放出が早期に行われるようになって、グリット材の塊りが防止されていると、推定される。回転数ｎ_Tが比較的小さいことによるグリット材分布の変化は、これにより部分的に修正される。

回転数ｎ_Tが増加するときは、それに対応して散布面が路肩に向かって移動する。三日月形散布像内部におけるグリット材の横方向分布に、積み重なりと水溜り形成が検知される。液体が不適切に高速で散布ディスクから放出され、その際グリット材を奪っていると、推定される。この効果は、ブライン割合を減少させることによって、部分的に修正できる。

パラメーター“グリット量Ｑ”に関していえば、このパラメーターは、散布幅ｂないし散布ディスク回転数ｎ_Tおよび散布密度ｓ_Dが事前設定されているとき、散布車の速度ｖとともに変化するものとする。車両が早く走るほど、単位時間当たり多量のグリット材を、散布ディスクに供給し、そこから放出する。この場合もグリット材割合に対するブライン割合の増減に、潤滑機能がほぼ付随する。なぜならば、グリット量Ｑが比較的小さいときは散布面が道路中央に向かって移動し、グリット量Ｑが比較的大きいときは路肩に向かって移動するが、この原因は、散布ディスクからのグリット材放出が、それだけ早期に行われ、ないしは遅れて行われるためである。そしてこの効果は、グリット量Ｑが小さいときはブライン割合を増加することによって、またグリット量Ｑが大きいときはブライン割合を減少させることによって、少なくとも部分的に修正することができる。

したがって全体としては、ブラインが散布ディスクにおける潤滑剤としての特別な機能を持つことと、グリット材の飛散特性もブラインの量によって調節されることが、推定される。ブラインの割合が通常は、理論的に必要なよりも―冒頭で触れたように―いずれにせよいちじるしく大きいので、ブラインの量を変化させることによって、散布像にいちじるしく影響をあたえることができる。しかし必要な加湿の程度がそれによって、大きな影響を受けることはない。

使用されているグリット材タイプに対する最適なブライン割合の依存性、とくにそのグリット材タイプの粒径に対する依存性についていえば、粒径の小さいグリット材たとえば細粒塩は、粒径の大きいグリット材たとえば岩塩よりも、水分を良好に拘束する。それにともなって粒径の小さい細粒塩は希釈され、そのため細粒塩の融解作用は低下するが、これは散布結果が改善されるのを考慮すれば甘受できるものである。

ただ１つ添付した図面は、最適なブライン割合の、散布幅ｂとグリット量Ｑとに対する依存関係を示す。この散布幅は散布ディスク回転数ｎ_Tに直接依存し、またグリット量は、散布密度ｓ_Dと、走行速度ｖと、散布幅ｂとに依存する。３次元的な１つの曲線グループが得られ、この曲線グループは１つの曲面を形成する。グリット量Ｑが一定の場合、散布幅ｂないし散布ディスク回転数ｎ_Tが増加すると、最適なブライン割合は―重量％で表すと―減少することが認められる。同様にして、散布幅ｂないし散布ディスクｎ_Tが一定のとき、グリット量Ｑが（たとえば走行速度が上昇したため）増加すると、最適なブライン割合は減少することが認められる。

ここには図示していないが、最適なブライン割合はそのほかの影響量、たとえば散布ディスク半径、ブレード長さ、ブレード高さ、ブレード延長方向、およびとくにグリット材粒径に依存する。図示した曲面は、平均粒径２ｍｍの岩塩について求められたもので、粒子の９５％はその直径が０．１６〜５ｍｍの範囲にあった。細粒塩の粒径は明らかにそれより小さい。たとえば典型的な細粒塩は平均粒径がわずか約０．６ｍｍで、粒子の９０％以上が、その直径は０．３〜０．９ｍｍの範囲にある。粒径がより小さいグリット材については、対応する曲線グループないし曲面が得られ、この曲線グループは、図示の曲線グループより上に位置する。粒径の大きいグリット材に付随する曲線グループは、対応して、図示の曲線グループより下に位置する。

図示した曲線グループは、試験から求められたものである。しかしこれらの試験結果は、単なる例として理解されたい。なぜならば周辺条件が異なれば、異なる結果につながり得るからである。散布像に重要な影響を持つものとして、たとえば散布ディスクの形状、散布ディスクへのグリット材供給および／またはブライン供給の方法と場所などがある。しかし次のことを前提としなければならない。すなわちこれらの周辺条件が変化した場合、グリット材分布は、ブライン量を適切に調整することによって修正できる。そしてとくにはグリット量Ｑ、および散布幅ｂないし散布ディスク回転数ｎ_T、またグリット材粒径が減少するとき、ブライン量を増加することによって修正できる。

前記の方法を実行する散布装置は、回転式散布ディスクや、回転式散布ディスクにグリット材および液体を供給する装置以外に１つの制御装置を備える。この制御装置を用いて、液体の量とグリット材の量の比を、散布面のグリット材分布に影響する１つまたは複数の影響量に依存して、調整することができる。これはデジタル技術によって問題なく可能である。

冬季サービス散布車運転室にいる作業者は、作業操作によって散布面の散布幅ｂと、散布面が路面上に分布する際の散布密度ｓ_Dとを調整する。自動的に検出された車両側路ｖを考慮しながら、これら散布幅と散布密度のデータから、コンピューター支援されてグリット量Ｑが決定される。このグリット量は、供給装置によって散布ディスクに、単位時間当たりで供給されるものである。事前設定された散布幅ｂから、それに対応する散布ディスク回転数ｎ_Tが、やはり自動的に決定され、設定される。

したがって“散布幅Ｂ”と“グリット量Ｑ”の情報は制御装置にすでに存在するので、これらの情報に基づいて、デジタルメモリーにファイルされている図示の曲線グループと比較することによって、グリット材に供給される最適なブライン量が導き出される。この曲線グループの代わりに、調整値を必要な個数だけ記憶させることもできる。そうすれば専門家には常識である適切な措置を介して、求められた最適値に応じてブライン供給が調整され、影響量（グリット量Ｑ、散布幅ｂ、グリット材粒径など）が変化した場合は対応してブライン供給が絞られ、あるいは増加される。

最適なブライン割合の、散布幅ｂとグリット量Ｑとに対する依存関係を示す。

Claims (10)

1. できるだけ均一なグリット材分布を持つ散布面を生成するための液体を混合されたグリット材を回転式散布ディスクで散布する方法であって、
   前記散布ディスクが前進運動する間、前記グリット材と前記液体とが前記散布ディスクに供給されて放出される、上記の方法において、
   前記散布面の前記グリット材分布に影響する少なくとも１つのパラメーター、即ちグリット量Ｑおよび／または散布幅ｂおよび／またはグリット材粒径が変化した場合、前記パラメーターに依存して、前記液体の量と前記グリット材の量との比を調整する、
   ことを特徴とする、上記の方法。
2. 前記グリット量Ｑが減少すると液体割合が増加され、また前記グリット量Ｑが増加すると液体割合が削減される、請求項１に記載の方法。
3. 前記散布幅ｂが減少すると液体割合が増加され、また前記散布幅ｂが増加すると液体割合が削減される、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記グリット材粒径が減少すると液体割合が増加され、また前記グリット材粒径が増加すると液体割合が削減される、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 前記液体としてブラインが、前記グリット材として道路用塩が用いられる、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. できるだけ均一なグリット材分布を持つ散布面を生成するための液体を混合されたグリット材を散布する装置であって、
   回転式散布ディスクと、
   散布の際、前記散布ディスクの前進運動時に前記散布面を生成できるよう、前記グリット材が前記液体とともに前記回転式散布ディスクから放出されるように、前記回転式散布ディスクに前記グリット材と前記液体を供給する装置と、
   前記グリット材分布に影響する少なくとも１つのパラメーター、即ちグリット量Ｑおよび／または散布幅ｂおよび／またはグリット材粒径が変化した場合、前記パラメーターに依存して、前記液体の量と前記グリット材の量との比を調整する制御装置と、
   を備えることを特徴とする、上記の装置。
7. 前記グリット量Ｑが減少すると液体割合が増加され、また前記グリット量Ｑが増加すると液体割合が削減される、請求項６に記載の装置。
8. 前記散布幅ｂが減少すると液体割合が増加され、また前記散布幅ｂが増加すると液体割合が削減される、請求項６または７に記載の装置。
9. 前記グリット材粒径が減少すると液体割合が増加され、また前記グリット材粒径が増加すると液体割合が削減される、請求項６〜８のいずれかに記載の装置。
10. 前記装置は、ブラインを混合された撒き塩を散布する冬季サービス車両用装置であることを特徴とする、請求項６〜９のいずれかに記載の装置。

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