JP4742354B2 - 散水融雪方法 - Google Patents

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、散水箇所を下流側から上流側に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、狭い面積ごとに下流側から上流側にかけて雪に高温水を吸わせ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、本発明に係る散水方法を説明するために用いた積雪傾斜面、例えば屋根の斜視図である。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６００平米の屋根は横に５列、縦に６分割された合計３０の融雪のためのブロック１を形成している。これらブロック１の各々には散水手段２が設置されている。散水手段２は、図示の例では散水ヘッダである。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である。

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。

屋根の各ブロック１の面積は２０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１５度の地下水を摂氏５０度から６０度に昇温させた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、縦横１０ｍ×２ｍのブロック２０平米当たり水温５３度で熱水を散水すれば３０センチの新雪は１０分程度でほぼ消去できる。

図１に示す例では、給湯管３はボイラー３０を経由して地下水井戸の汲上げポンプ３１に接続されている。地下水の水量は毎分２０リットル程度を必要としているが、これよりも少なければ図３に示すように受水タンク３２で水を貯めながらの間欠運転が行なわれる。地下水に鉄やマグネシウムが含まれる場合、ボイラー３０と井戸３４の間、また受入タンク３２と井戸３４の間に除鉄装置３６を介在させることができる。
井戸の出水量が多ければそれに見合うブロック面積を設定することができる。

個々の散水手段２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２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、開閉弁４には電動式の三方弁が使われている。この３方弁は給湯ボイラーにいたる経路を閉鎖状態にし、排水口４ａより開閉弁と散水手段２の間の給湯管３から排水を行なうことができる。開閉弁が散水手段よりも高い位置にあって配管内の水が自然落水するようであれば、この種の三方弁に代えて二方電磁弁を用いることもできる。

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により個々に開放時間をセットされている。
説明の便宜上、図２にはタイマーＡ〜Ｍが図示されている。これらタイマーは、図１の屋根のブロックの２つの列と３つ目の列の最下位の計７つのブロックの散水手段に至る給湯管の開閉弁を担当しているものとして説明されている。Ａは最下位の散水手段の開閉弁、Ｂはそれよりも上位の散水手段の開閉弁、Ｆは最上位の散水手段の開閉弁を担当している。同様に、Ｇは最下位の散水手段の開閉弁、Ｈはそれよりも上位の散水手段の開閉弁、Ｌは最上位の散水手段の開閉弁を担当している。同じくＭは隣接のブロックの最下位の開閉弁の開閉動作を担当している。

開閉弁４への開放出力時間はタイマーＡ〜Ｍごとに個々に設定されるが、説明の便宜上、例えば、それぞれを１０分に統一することができる。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を開放し最下段の散水手段２０への散水を開始する。１０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。数分から数十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分開放し下から２段目の散水手段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の順に出力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下段から中段にかけて、さらに上段の散水手段に移行しながら散水を継続する。引き続き、タイマーＧからＬにかけて、さらにＭへと同様の出力とタイムアップを繰り返し、下流側のブロックから上流側のブロックへと融雪領域を移動させていく。

説明の便宜上から、ブロックの融雪処理は下流側から上流側に縦に移行するものとして解説してきたが、これは複数の縦列を横方向に移動処理していく際にも当てはまる。具体的には、各縦列のブロックのうち最下位のブロックを順に優先的に処理し、次に下から２段目のブロックに移行する方法である。下流側から上流側にかけてのブロックの移動順は選択事項である。

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。

散水手段の配置例と給湯系を示す平面図である。 タイマー制御系の具体例を示す説明図である。 給湯系の実施例を示す説明図である。

符合の説明

１ 散水区域のブロック
２ 散水手段
３ 給湯管
４ 開閉弁
Ａ〜Ｍ タイマー

Claims (1)

1. 路面の散水区域を上流側から下流側にかけて複数のブロックに分割し、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下段から中段にかけて、さらに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、
   これら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、下流側のブロックを担当する開閉弁のタイマーがタイムアップした後、上流側のブロックにかけてこれらを担当する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もので、
   前記リセット手段が、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リセットスイッチと、所定の時間が経過してオン出力を発しタイマーの時系列動作を再開させるタイマースイッチと、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うためのリセットスイッチとでなり、これらスイッチを選択的に使用して散水の繰返し運転が行われる散水融雪方法。

Images