JP4742353B2

JP4742353B2 - 散水融雪方法

Info

Publication number: JP4742353B2
Application number: JP2004382444A
Authority: JP
Inventors: 敬高橋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-12-12
Filing date: 2004-12-12
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2024-12-12
Also published as: JP2006169925A

Description

本発明は、少量の高温水で融雪を行なう散水融雪方法に関する。

地下水を散水して屋根や路面の雪を溶かす方式は汎用されてきた融雪方法である。水量が足らなければ井戸を新設しなければならない。必要な水量を確保できなければ散水のできる屋根面積は制限されることになる。こうした温水の不足は降雪が続けばやがて積雪に発展し、人力による雪下ろしを必要とするようになる。民生用の屋根融雪において、屋根面積が大きければ雪下ろしに伴なう人件費は膨大であるので、これを回避するため深井戸を設けて水量を確保しこれに対応してきたが、それでも井戸の新設には制限がある。

対応策として、ボイラーを設置し屋根からの戻り水や河川水を暖めて利用する方法がある。この方式の基本は、不足する熱量を補える能力のボイラーを設置する一方、排水を再利用するか河川水を導入するかして水量を確保し、散水手段から一斉に低温水の散水を行なうことで対応しようとするものである。
しかしながら、この従来の方法では、大量の水を地下水程度の温度まで昇温させる方式のため、単位面積あたりの熱の投入量が少なく雪の溶けが遅い。その結果、降雪時の散水だけでは雪は溶けきらず雪が降り止んだ後も散水しなくてはならず燃費の嵩む欠点がある。
特開２０００−２２０３２１

解決しようとする問題点は、予定される融雪屋根の規模に対し確保できる温水の量が少ないと融雪に支障をきたし、補助熱源で対応するにしても高額の燃費を覚悟しなければならない点である。

本発明は、屋根面と路面を小分けしてこれに対応できる給湯ボイラーの規模で高温散水を行ない、短時間に小面積の融雪面に大量の熱を投入し、散水箇所を移動させて広い融雪面をカバーすることを主要な特徴としている。

ボイラーの高温出湯能力に見合う面積ごとに処理するので融雪面に融けムラができにくく、短時間に一挙に融雪しけじめよく散水をきりあげられるので温水を無駄に流さなくてすむ。散水量が少ないのでボイラーの高温水を希釈せず直接に散水して大量の雪を急速に短時間で処理することができる。散水手段からの散水時間は各ブロックごとに調節できるので、ブロックごとの散水量を適正流量にセットでき散水に無駄がない。また、ブロックを特定して散水することもできる。ボイラーから出湯される限られた量の高温水を有効に利用できる利点がある。

少ない水量の高温水で広い面積を融雪するという目的を、簡単な操作手順のもとで実現した。

図１は、屋根と路面の散水融雪の系統図を示す斜視図である。図２は屋根の平面図であり、融雪のための散水区域は複数のブロックに分割される。説明に用いる１００平米の切妻屋根は２面それぞれが縦に３分割され計６つの融雪のためのブロック１０〜１５を形成している。また、路面はブロック１６〜１９に分割されている。これらブロック１０〜１９の各々には散水手段２０〜２９が設置されている。散水手段は、図示の例では散水ノズルを備えた散水ヘッダである。屋根の片面に設置した散水ヘッダの上下の間隔は約４メートル、長さは約１０メートル、口径は４０φ、これに連絡する給湯管３の口径は２０φが用いられる。

屋根面は雪に対して摩擦抵抗力が大きく、雪および融雪途中のシャーベットの滑りを止める性質を備えているのが好ましい。この滑止めの性質は、例えば、本件出願と同一の出願人による特開平８−１８４２１６号（特願平６−３３９２６５）に記載の流下規正シートを使用すれば得ることができる。このシートはスパン糸を使用した織布から構成され、表面に載った雪は滑りにくい。また流下する温水の挙動に規正を加えて流れを分散させ、均一に広げて雪の層に接触させる効率のよい熱交換性能を備えている。シートは、液体含有量が少なく、流下する熱媒体の一部を吸収し残りの部分が表面を滑る露出した速い流れの熱媒体の主流を形成する任意の幅の主要流下経路と、この主要流下経路の側部に位置し、前記主流よりも流速の遅い副流を形成する、主要流下経路に比べて液体含有量の大きな副流下経路とを有する吸液素材から構成されている。

屋根のブロック１１、１２、１３、１４の面積は２０平米、ブロック１０、１５は１０平米である。１つの散水手段による散水量は１平米あたり毎分約８００ｃｃ、１ブロックあたり約１６リットル／分である。散水温度は摂氏５０度前後の高温水が用いられた。４寸勾配の横長尺屋根では、氷点下１度前後の日中の時間帯に散水した場合、ブロック２０平米当たり水温５３度で３０センチの新雪は１０分程度でほぼ消去できる。
路面は屋根面に比べて時間を長めに設定して散水するケースが多いものと考えられる。路面のブロック１６、１７、１８、１９の面積はほぼ１０平米、１つの散水手段による散水量は１平米当たり毎分約１．５リットル、総量で１ブロック当たり約１５リットル／分である。

給湯管３はボイラー３０に接続されている。ボイラーには受水槽の給水源５０からポンプ４０を経て給水が行なわれる。給水源５０には排水系の配管６０を通じて水が集められる。ボイラー３０からの出湯温は少なくとも摂氏３０度以上、好ましくは摂氏５０度前後に設定されている。

個々の散水手段２０〜２９に至る給湯管３の途中位置には電動式の開閉弁４が配置されている。
開閉弁４を開閉操作して順次に散水手段に通水しブロック毎の散水操作が行なわれる。図示の例では、屋根の散水手段は給湯管３との相対的な位置関係から、給湯管の凍結対策のために開閉弁４には電動式の三方弁が使われている。この３方弁は閉鎖状態で排水管４ａから下流側の給湯管３の排水を行なう。他方、路面系の給湯管３は管内水が自然落水するので二方電磁弁を用いている。

図３に示すように、屋根を担当する開閉弁４の各々は作動出力を発する出力時間可変のタイマーＡ〜Ｆにより個々に開放時間をセットされている。開閉弁４への出力時間はＡとＤは５分、Ｂ、Ｃ、Ｅ、Ｆが１０分である。運転に際し、例えば、最初のタイマーＡが起動して開閉弁４を開放し屋根左端の最下段の散水手段２０への散水を開始する。５分経過してタイマーＡはタイムアップし開閉弁４を閉じる。数分の時間差をおいて後続のタイマーＢが起動して開閉弁４を１０分開放し屋根左端の下から２段目の散水手段２１への温水の供給を開始する。１０分経過してタイマーＢはタイムアップし開閉弁４を閉じる。同様に、タイマーＣ、Ｄ、Ｅ、Ｆの順に作動とタイムアップを順番に繰り返し、それぞれが分担する開閉弁を順番に開閉して勾配の低い方の下段より中断、上段の散水手段に移行しながら散水を行なう。
路面を担当する開閉弁４の各々は作動出力を発する出力時間可変のタイマーＨ〜Ｊにより個々に開放時間をセットされている。開閉弁４への出力時間はいずれも２０分である。例えば、タイマーＦがタイムアップした後にタイマーＧが起動して開閉弁４を開放し散水手段２６への温水の供給を開始する。２０分経過してタイマーＧはタイムアップし開閉弁４を閉じる。同様に、タイマーＨ、Ｉ、Ｊの順に作動とタイムアップを順番に繰り返し、それぞれが分担する開閉弁を順番に開閉して勾配の低い方の下段より中断、上段の散水手段に移行しながら散水を行なう。

前記タイマーのすべてがタイムアップした後、必要とあらば、これらのタイマーのすべてをリセットして再び最初のタイマーから順次に動作させる目的で、リセット手段Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３を設置して置くことができる。リセット手段Ｘ１は手動リセットスイッチである。手動操作によりタイムアップした一連のタイマーを再起動させるスイッチとして使用される。Ｘ２は、一定の時間ごとにオン／オフ動作するタイマースイッチである。例えば、一連のタイマーがタイムアップしたままの状態でこれらタイマーの電源をオフにし、所定時間が経過してオン出力を発してタイマーの時系列動作を再開させることができる。雪が降り続いている場合、または残雪状況に応じて、前記リセット手段Ｘ２の働きによりタイマーの出力機能を回復させ、散水手段から散水を繰り返して行なえるようにできる。Ｘ３は、目視により残雪が認められるときには、該当するブロックのタイマーを指定し、これらタイマーをリセットして開閉弁を順に作動させて散水を行なうためのリセットスイッチである。

散水手段の段数に関わりなく長尺の積雪面を処理できるため、小規模の井戸施設またはボイラー設備を使用して、工場、駅舎、公共施設のような数千平米から数万平米の長尺屋根はもとより数キロに及ぶ鉄道路床や路面にも応用できる。

屋根と路面の散水融雪の系統図を示す斜視図である。屋根の散水手段の配置例を示す平面図である。制御系の実施例を示す説明図である。

符合の説明

１０〜１９散水区域のブロック
２０〜２９散水手段
３給湯管
４開閉弁
Ａ〜Ｊタイマー

Claims

雪に対して摩擦抵抗力が大きく、雪および融雪途中のシャーベットの滑りを止める性質の織布を備えている屋根面の散水区域と、路面の散水区域とをそれぞれ勾配に沿って上下にブロックに分割し、各々のブロックに散水手段を設置する一方で、給水源から給湯ボイラーを経て個々の散水手段に至る複数の給湯管を設け、他方、これら給湯管の各々の途中位置に電動式の開閉弁を配置し、それぞれの開閉弁を開閉操作して順次に散水手段に通水し勾配の低い方の下段より中段、上段の散水手段に移行しながらブロック毎の散水操作を行なうもので、
前記織布は、液体含有量が少なく、流下する熱媒体の一部を吸収し残りの部分が表面を滑る露出した速い流れの熱媒体の主流を形成する任意の幅の主要流下経路と、この主要流下経路の側部に位置し、前記主流よりも流速の遅い副流を形成する、主要流下経路に比べて液体含有量の大きな副流下経路とを有する吸液素材から構成されていて、
屋根面を担当する開閉弁と路面を担当する開閉弁の各々は作動出力を発する出力時間可変のタイマーにより個々に開放時間をセットされ、最初のタイマーがタイムアップした後に後続のタイマーが起動し順次に作動してタイムアップしながらそれぞれが分担する開閉弁を順番に開閉し、個々の散水手段ごとに給水源から１台の給湯ボイラーを通過させて得た高温水の散水を行なう散水融雪方法にして、
前記タイマーのすべてがタイムアップした後、リセット手段を用いて、所定の時間間隔で、タイマーの時系列動作を再開させ、再び最初のタイマーから後続のタイマーへと順次に作動させて、それぞれの散水手段から散水を繰り返して行なう散水融雪方法。