JP4939314B2

JP4939314B2 - 道路の雪氷の除去方法と雪氷除去装置

Info

Publication number: JP4939314B2
Application number: JP2007155539A
Authority: JP
Inventors: 寛之時枝; 浩一兒玉
Original assignee: YAMAMOTO ROCK MACHINE LTD
Current assignee: YAMAMOTO ROCK MACHINE LTD
Priority date: 2007-06-12
Filing date: 2007-06-12
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2027-06-12
Also published as: JP2008308833A

Description

本発明は、高速道路等の道路上に積雪した雪あるいは踏み固めて氷状になった雪等を除去するための雪氷の除去方法と雪氷除去装置に関する。

本出願人の一人は、高速道路のレーンマーカーやトンネルの壁面等を高速で走行しながら洗浄する高速走行洗浄方法と洗浄装置に関する特許出願を既におこなっている（特許文献１）。かかる高速走行洗浄方法等は、道路端にひかれたレーンマーカーやトンネル内の照明灯等の汚れを高速で走行しつつ洗浄して、車両が道路上を安全に走行できるようにする点で、極めて有用なものである。また、前記作業が道路上での作業であり、かかる作業を安全に且つ高速で走行しつつ実現できるという点において、有用な且つ革新的な発明であった。

ところで、道路、特に高速道路においては、冬季に通行可能にするためには、道路の積雪を除雪することは勿論のこと、道路上のレーンマーカーが運転者にとって視認できる状態にする必要がある。かかる道路上の除雪作業の殆どは、現在、除雪作業車でおこなっている。しかし、除雪作業車によって除雪不可能な箇所もある。具体的には、例えば、道路の路肩部分の除雪や、レーンマーカーを露呈させるための除雪、料金所等のアイランド形態の設備周辺の除雪、路面の凹状部分の除雪等である。さらに、それらの箇所の凍結防止作業もまた概ね作業者による作業となる。
特開２００６−１２５１３７号公報。

しかしながら、前述の如く手作業によるあるいはそれに近い状態の除雪や凍結防止剤の散布は、甚だ非効率であり、冬季の高速道路の稼働率（冬季の全期間に対する通行可能な状態の時間割合）を低下させ、トラック輸送の輸送効率の低下や旅行者等の移動時間の長時間化を招くことになる。

本発明は、このような状況に鑑みておこなわれたものであって、高速走行しながら、前述の除雪作業車で除雪できない箇所の除雪と共にそれらの箇所へ凍結防止措置を施すことが効率的にできるような雪氷の除去方法と雪氷除去装置を提供することを目的とする。

前記課題は、以下のような構成からなる雪氷の除去方法と雪氷除去装置によって解決することができる。即ち、
本発明にかかる雪氷の除去方法は、高速走行可能な車両上に搭載した高圧噴射ポンプ装置の吐出口に接続された噴射ノズルから、加温された高圧水とともに粒状の凍結防止剤を、除雪しようとする箇所に噴射して、高圧水の有する圧力エネルギーによる破壊力と該高圧水中に混在して高速で飛翔し衝突する凍結防止剤の破壊力で、及び、温水からなる高圧水の有する熱エネルギーでもって、積もったあるいは固まった雪を除去対象箇所から除去するとともに、除去後には、前記噴射し飛散した凍結防止剤により、前記除去した箇所及びその周辺が凍結しないようにしたことを特徴とする。

しかして、前記雪氷の除去方法によれば、高速で走行しながら、必要に応じてその走行に起因する慣性力を利用しながら、高圧水の有する圧力エネルギーによる破壊力と該高圧水中に混在して高速で飛翔し雪氷に衝突する凍結防止剤の破壊力で、及び、温水からなる高圧水の有する熱エネルギーでもって、積もった雪あるいは固まった雪氷を除去対象箇所から除去することができるとともに、除去後には、前記噴射し飛散した凍結防止剤により、前記除去した箇所及びその周辺が凍結しないようにすることができる。

また、本発明にかかる雪氷の除去装置は、積雪箇所や雪が固まった箇所へ加温された高圧水と該高圧水中に混入させた粒状の凍結防止剤を噴射して積雪や固まった雪を除去する除去装置であって、
この除去装置が、高速で走行することができる車両と、この車両上に搭載され噴射する液体を加圧する高圧ポンプ装置と、噴射する液体を加温するボイラーと、基端が高圧ポンプの吐出口に接続され先端から高圧液と粒状の凍結防止剤を噴射する噴射ノズルと、前記高圧ポンプ装置あるいは噴射ノズルへ粒状の凍結防止剤を供給するべく貯留する貯留タンクと、該貯留タンクから粒状の凍結防止剤を前記高圧ポンプ装置あるいは噴射ノズルへ供給する供給管路とを備えていることを特徴とする。

しかして、このように構成された雪氷の除去装置によれば、前記氷雪の除去方法を実行することができる。

また、前記雪氷の除去方法において、除去しようとする箇所に識別マーカーを配置するとともに、前記車両側に前記識別マーカーを識別可能な識別手段を備えた制御装置を設けておき、該制御装置の制御により前記噴射ノズルの方向を可変にする可動装置を設けるとともに、該可動装置と前記制御装置とを制御ラインで接続して、前記識別マーカーの検知に基づいて前記噴射ノズルの方向を識別マーカーへ向けて高圧液及び粒状の凍結防止剤を噴射するように構成すると、雪氷を除去しようとする箇所を自動的に正確に狙って加温された高圧液と粒状の凍結防止剤とを噴射することができる構成となる。

また、前記雪氷の除去方法において、前記車両の走行速度に基づいて前記高圧ポンプ装置からの吐出圧力を変化させるように構成しておくと、低速で走行しているときにも噴射する高圧液で路面等を無用に傷めるようなことはない。

また、前記雪氷の除去方法において、前記車両の走行速度に基づいて前記噴射ノズルの方向を変えるように構成しておくと、低速で走行しているときにも前記噴射ノズルから噴射する高圧液で路面等を無用に傷めるようなことはない。

また、前記雪氷の除去装置において、前記噴射ノズルがその方向を可変にする可動装置と、この可動装置の動作を制御する制御装置と、除去しようとする箇所を検出するセンサーとを備え、前記センサーで除去しようとする箇所を検出して、そのデータを制御装置に伝達し、該制御装置は、このデータに基づいて前記可動装置を動作せしめて該噴射ノズルから高圧液を噴射するよう構成されていると、自動的に雪氷を正確に除去することが可能な構成となる。

また、前記雪氷の除去装置において、前記噴射ノズルが複数箇所に配置され、そのうちの一つの噴射ノズルがレーンマーカー上に積もった雪を除去するために作用し、他の一つの噴射ノズルが道路上の轍内に踏み固められた雪氷を除去するために作用するように構成されていると、効率的に且つ正確にそれらの雪氷を除去することが可能となる。

本発明にかかる雪氷の除去方法及び除去装置によれば、高速道路を含む道路上及びその周辺の積もった雪あるいは固まった雪氷を効果的に除去することが可能となる。

以下、本発明の実施形態にかかる道路上に積もった雪あるいは固められた雪氷の除去方法と除去装置について、図面を参照しながら、具体的に説明する。
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態にかかる道路上の雪氷を除去する雪氷除去装置の全体の構成を示す斜視図である。図１に示す雪氷除去装置（単に除去装置ともいう）１は、高速走行可能な車両、具体的には、高速道路の最低制限速度（５０ｋｍ/ｈ）以上で走行することができるトラック２と、このトラック２の荷台上に載置された除去装置本体部分（高圧噴射ポンプ装置）３と、該トラック２の後端部の側端に配置された第１の噴射ノズルユニット４と、該トラック２の前後各端部の側端に配置された第２の噴射ノズルユニット５と、前記除去装置本体３の前方に隣接して配置された可動装置の一種であるアーム装置６の先端に配置された第３の噴射ノズルユニット７とを有する。
この除去装置本体部分３は、コンテナ状のボックスによって外観が覆われ、内部に、図８に図示するように、高圧ポンプ装置３Ｐと、この高圧ポンプ装置３Ｐに液体（この実施形態では水）を供給する水タンク３Ｔｗと、前記高圧ポンプ装置３Ｐと水タンク３Ｔｗとの間に配置され高圧ポンプ装置３Ｐに供給する水を加温するボイラ３Ｂを有する。
また、この除去装置本体部分３には、さらに、凍結防止剤（この実施例では岩塩）を貯留する岩塩貯留タンク３Ｔｓと、この岩塩貯留タンク３Ｔｓから供給される岩塩を所定の大きさの粒（約２．５ｍｍ径以下の粒、この実施形態では２ｍｍ径以下の粒）に破砕する破砕装置３Ｃと、この破砕装置３Ｃで破砕された粒状の岩塩を乾燥させる乾燥機３Ｄ、該乾燥機３Ｄで乾燥させられた粒状の岩塩を一時貯留するホッパー３Ｈとを有する。

そして、前記高圧ポンプ３Ｐから圧力を一定にするためのアクキュムレータ３Ａと供給管９を介して、前記第１〜第３の噴射ノズルユニット４，５，７に高圧の温水が供給されるよう構成されている。また、前記ホッパー３Ｈから供給管１０を介して、前記１〜第３の噴射ノズルユニット４，５，７に粒状の岩塩（凍結防止剤）が供給されるよう構成されている。この岩塩の供給は、該岩塩の重力を利用して供給するように構成してもよいし、空気圧を利用した圧送をおこなってもよい。あるいは前記重力や空気による圧送に代えて、あるいはこれらと共に振動装置を付加して、振動によって供給するよう構成してもよい。

そして、前記供給管９には、高圧水の圧力及び量を調節する調圧バルブ８が配設されている。また、前記岩塩の供給管１０にも、岩塩の量を調節する調整バルブ１１が配設されている。

また、前記第１の噴射ノズルユニット４と第２の噴射ノズルユニット５とは、図２に図示するようにトラック２の後端部に配置されており、この実施形態では噴射ノズルの方向（噴射方向）が固定になっている。図４にその平面図が、図５に背面図（正面図）が、図６に側面図がそれぞれ図示されるように、前記第１あるいは第２の噴射ノズルユニット４，５は、トラック２の車体に取り付け金具１９により各噴射ノズルの噴射方向が固定された状態で取着されている。これに対して、前記第３の噴射ノズルユニット７は、前記可動装置の一種であるアーム装置６のアームの先端に配置されており、このアーム装置６をそれらの関節部分の屈曲角度や回転方向を変化させ、且つアームの長さを変化させることによって、所定の範囲内において任意の方向へ且つ任意の距離をもって各噴射ノズルを向け且つ近づけて、噴射できるように構成されている。

勿論、前記第１の噴射ノズルユニット４及び第２の噴射ノズルユニット５についても、これらの噴射方向を変更することができる可動装置（電動アクチュエータ等の各種アクチュエータあるいは油圧シリンダ等の各種流体圧シリンダ等の動作により噴射ノズルの台座の向きあるいは傾き等を可動にする装置）を設けて、任意の方向に変化させて噴射できるように構成してもによい。なお、この実施形態の場合、前記第１の噴射ノズルユニット４はレーンマーカー１４上の積雪を除去するためのものであり、前記第２の噴射ノズルユニット５は轍１５（図２参照）内の雪氷を除去するためのものである。従って、第２の噴射ノズルユニット５は、図３に図示するように、トラック２の幅方向においてタイヤの後方位置とともに前方位置にも配置されることが望ましい。しかし、場合によって、図１に図示するようにトラック２の後方位置にのみ配置されても、あるいは図示しないが前方位置にのみ配置してもよい。

前記トラック２の前端に配置されている噴射ノズルユニット５は、トラック２の走行の慣性力を利用してより効果的に雪氷の除去をできる点で好ましい構成となる。

そして、図８に図示するように、前記調圧バルブ８、調整バルブ１１及びアーム装置（可動装置）６は、これらを制御する制御装置１２と信号線Ｌ１により、それぞれ接続されている。また、トラック２の走行速度を検出するセンサー等の検出センサーや除去箇所に設けられた後述する識別マーカーを識別可能な識別手段（この実施形態では図３に示すレーダー１３）を有するが、これら検出センサーやレーダー１３は、前記制御装置１２と信号線Ｌ２により、それぞれ接続されている。なお、図８において、これらを検出センサー１３として便宜上表示している。なお、前記識別手段としては、除去箇所を特定できる手段であれば、レーダー１３以外のものであってもよく、例えば、磁気センサーあるいは色判別センサーであってもよい。

そして、このように構成された本発明にかかる除去装置１は、道路上に積もった雪氷や固まった轍内の雪氷の除去に際して以下のように作用する。以下、前記制御装置１２の制御の内容とともに、本発明の実施例にかかる道路の雪氷の除去方法について説明する。

この実施形態では、道路のレーンマーカー１４（図１〜図３参照）に、識別マーカーの一種として、前記レーダー１３から発射されるマイクロ波を反射し易い物性のものを入れている。例えば、レーンマーカー１４を描くときの塗料内に前記物性の粉末を混入したり、あるいはレーンマーカー１４を描いた後あるいはその前に、該レーンマーカー１４内に前記物性を有する物を埋め込む等してもよい。なお、識別手段が前記磁気センサーの場合には、レーンマーカー１４中にそれに対応した、例えば磁気粉等が混入されることになる。

そして、道路上に積雪があり、除雪作業車によって、それらの積雪が概ね除去されたが、図２に図示するように、レーンマーカー１４は除雪後も雪の下に隠れており、道路の轍１５には除雪後も踏み固められた雪氷が残っているような状況を仮定する。

かかる状態において、図１に図示するような本実施形態にかかる除去装置１を用いて、除雪する場合、除去装置１は、搭載しているレーダー１３により、前記レーンマーカー１４を検出する。該レーンマーカー１４が検出されると、この信号は、該レーダー１３から信号線Ｌ２を介して前記制御装置１２に送信され、この信号に基づいて該制御装置１２は、前記アーム装置６を動作させて、第３の噴射ノズルユニット７の噴射ノズルが前記レーンマーカー１４に向くように動作させる。そして、前記制御装置１２は、前記調圧バルブ８及び調整バルブ１１を所定の状態に開いて、前記第１〜第３の噴射ノズルユニット４，５，７から岩塩が混入した高圧の温水を噴射する。そして、運転席に設けられているディスプレイ上にもレーンマーカー１４に関する位置情報を表示する。つまり、前記第３の噴射ノズルユニット７の噴射ノズルの位置が、レーンマーカー１４上の雪氷を除去できる範囲にあるかないか等に関して表示する。従って、運転者は、この表示に従って、例えば、もう少しレーンマーカー１４側にトラック２を寄せた方がよいと判断すれば、トラック２のハンドルを操作してトラック２をレーンマーカー１４側に寄せた状態で走行すればよい。

そして、かかる状態で本除去装置１、つまり、トラック２が、道路上を高速（５０ｋｍ／ｈ）で走行すると、トラック２の車幅の規格が概ね所定の範囲であることから、このトラック２のタイヤは概ね道路の轍１５上を通過する。このため、前記第２の噴射ノズルユニット５から噴射する岩塩を含んだ高圧の温水は、轍１５上に衝突し、該轍１５内に積雪している雪氷１７を破壊し、周囲にまき散らす。

また、前記第１の噴射ノズルユニット４は、同様に、レーンマーカー１４に向けて岩塩を含んだ高圧の温水を噴射して、該レーンマーカー１４上の雪氷等を破壊し、道路側方に吹き飛ばす。さらに、前記第３の噴射ノズルユニット７から噴射される岩塩を含んだ高圧の温水によって、第１の噴射ノズルユニット４と共に、前記レーンマーカー１４上に積もった雪氷等を破壊し、道路側方に吹き飛ばす。

そして、前記積もったあるいは固まった雪氷は、高圧水の噴射による圧力エネルギーにより破壊されて、且つ、高速で飛翔する岩塩の衝突による破壊力により破壊され、さらには、温水の有する熱エキルギーにより溶解する。そして、飛散し溶解した雪氷、つまり雪氷が変化した水状のものの中には岩塩が混入することから、凍結が防止される。また、岩塩の有する溶解力によって、仮に雪状になったものが雪の状態で残っていたとしても、これらも解かされることになる。

また、この実施形態にかかる除去装置１の場合、高圧水によって道路や前記レーンマーカー１４等が損傷を受けるのを可及的に防止するために、前記高圧水の圧力は、前記トラック２の走行速度に比例して、つまり、走行速度が低くなるに従って前記制御装置１２は前記調圧バルブ８を調整して、圧力を低減するように構成されている。しかし、このような構成に代えて、前記第１及び第２の噴射ノズルユニット４，５が可動装置上に配置されて噴射ノズルの向きを変更できるように構成されているときには、トラック２の走行速度が低くなると、制御装置１２が前記噴射の向きを代えて、路面やレーンマーカー１４等に当たる高圧水の圧力が低くなるように構成してもよい。

そして、別の実施形態として、図７に図示するように、前記第１，第２の噴射ノズルユニット４，５に、垂直方向を向いた噴射ノズルＮ１の他に噴射方向が斜めになった噴射ノズルＮ２をその後方に配置したものをも設けて、まず、垂直に配置した噴射ノズルで強固な雪氷を破壊し、しかる後にその破壊した雪氷を効果的に側方に吹き飛ばすように構成してもよい。また、前記第３の噴射ノズルユニット７にも、同様の作用効果を意図して、同様に向きを代えた噴射ノズルを配置してもよい。

ところで、この実施形態では、前記岩塩は、角をもった固形状態を維持して対象物に飛翔させ破壊力を高めることを意図して、図９に図示するような構造を有する噴射ノズルＮ内で、噴射直前に高圧水中に混入される。この噴射ノズルＮ内での岩塩の混入について図９を参照しつつ具体的に説明すれば、高圧で噴射される温水がノズル部分２１から噴出し、この噴出に起因して発生する混合室２０に生成される負圧および岩塩の重力等により、粒状の岩塩２２が加温された高圧水中に引き込まれ、該高圧水中に混在した状態となって、噴射ノズルの先端から噴射される。かかる噴射ノズルＮは、加温されていること、及び粒状の岩塩を使用していることに起因して、一般の設計レベルの工夫では円滑に岩塩を高圧水中に混合させるのは難しく、このため、本発明者により、思考錯誤の結果発明されたものである。つまり、本発明では、図９に図示する如く、前記混合室２０の容積を常識よりも大きく形成し、且つ噴射口部２３の口径ｄを大きく、つまり、一般の設計常識から推測されるのに比べて、前記混合室２０の容積を約１．２〜１．７倍（この実施形態では約１．５倍）程度に、噴射口部２３の口径を約１．７〜２．３倍（この実施形態では約２倍）程度の口径にすることによって、粒状の岩塩を円滑に高圧水中に連続して混入させることが可能となったのものである。かかる高圧水の圧力は、除雪能力（除去能力）を確保する点から、噴射ノズル基端部において、約４０〜７０Ｍパスカル（この実施形態の場合約５０Ｍパスカル）程度になっている。また、前記噴射口部２３の口径（直径）ｄ１は約４．５〜６．０ｍｍ（この実施形態では約５．５ｍｍ）程度、前記混合室２０の容積は概ね１８〜２５ｃｃ程度となっている。また、前記混合室２０へ噴射する高圧水の噴射口の口径（直径）ｄ２は約０．８〜１．１ｍｍ（この実施形態では約０．９ｍｍ）程度であり、混合室２０への岩塩の供給口の口径（直径）ｄ３は約１７〜２０ｍｍ（この実施形態では約１８ｍｍ）程度である。また、前記噴射口部２３の入口部分に設けられている上流側で拡径したテーパ穴のテーパ角ａ１は約５５〜６５度（この実施形態では約６０度）程度である。

なお、前記実施形態では、トラック２は道路上を高速（５０ｋｍ／ｈ）で走行して除雪する場合について説明したが、勿論、それ以下の速度で走行して除雪することは可能であり、積雪の状態あるいは除雪後の道路の状態によっては、又は、雪の固まり具合によっては、前記速度以下で走行することが余儀なくされる場合もある。

ところで、前記実施形態では、除雪のために水を加温して使用しているが、水以外のもの、例えば、雪氷の除去能力を高めるために、質量の大きな液体を使用してもよい。

本発明は、前記実施形態に限定されるものでなく、発明の要旨を変更することなく、種々の形態で実施することができることは言うまでもない。

本発明は、道路等の除雪等に使用することができる。

本発明の実施形態にかかる除去装置の全体の概略の構成を示す全体斜視図である。図１に示す除去装置を後方から見た背面図である。図１に示す除去装置を上方からみた全体平面図である。図１に示す除去装置に配置されている噴射ノズルユニットの構成を示す平面図である。図４に示す噴射ノズルユニットの背面図（正面図）である。図４に示す噴射ノズルユニットの側面図である。図４〜図６とは異なる実施形態にかかる噴射ノズルユニットの構成を示す図５に対応する背面図（正面図）である。本実施形態にかかる除去装置の全体の概略の構成を示すブロック図である。粒状の岩塩と高圧水を混合する噴射ノズルの要部の構成を示す断面図である。

符号の説明

１……雪氷除去装置
２……トラック
３……除去装置本体部分（高圧噴射ポンプ装置）
Ｎ……噴射ノズル
２２……岩塩（凍結防止剤）

Claims

高速走行可能な車両上に搭載した高圧噴射ポンプ装置の吐出口に接続された噴射ノズルから、加温された高圧水とともに粒状の凍結防止剤を、除雪しようとする箇所に噴射して、高圧水の有する圧力エネルギーによる破壊力と該高圧水中に混在して高速で飛翔し衝突する凍結防止剤の破壊力で、及び、温水からなる高圧水の有する熱エネルギーでもって、積もったあるいは固まった雪を除去対象箇所から除去するとともに、除去後には、前記噴射し飛散した凍結防止剤により、前記除去した箇所及びその周辺が凍結しないようにしたことを特徴とする雪氷の除去方法。
除去しようとする箇所に識別マーカーを配置するとともに、前記車両側に前記識別マーカーを識別可能な識別手段を備えた制御装置を設けておき、該制御装置の制御により前記噴射ノズルの方向を可変にする可動装置を設けるとともに、該可動装置と前記制御装置とを制御ラインで接続して、前記識別マーカーの検知に基づいて前記噴射ノズルの方向を識別マーカーへ向けて高圧液及び粒状の凍結防止剤を噴射するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の雪氷の除去方法。
積雪箇所や雪が固まった箇所へ加温された高圧水と該高圧水中に混入させた粒状の凍結防止剤を噴射して積雪や固まった雪を除去する除去装置であって、
この除去装置が、高速で走行することができる車両と、この車両上に搭載され噴射する液体を加圧する高圧ポンプ装置と、噴射する液体を加温するボイラーと、基端が高圧ポンプの吐出口に接続され先端から高圧液と粒状の凍結防止剤を噴射する噴射ノズルと、前記高圧ポンプ装置あるいは噴射ノズルへ粒状の凍結防止剤を供給するべく貯留する貯留タンクと、該貯留タンクから粒状の凍結防止剤を前記高圧ポンプ装置あるいは噴射ノズルへ供給する供給管路とを備えていることを特徴とする雪氷の除去装置。
前記噴射ノズルがその方向を可変にする可動装置と、この可動装置の動作を制御する制御装置と、除去しようとする箇所を検出するセンサーとを備え、前記センサーで除去しようとする箇所を検出して、そのデータを制御装置に伝達し、該制御装置は、このデータに基づいて前記可動装置を動作せしめて該噴射ノズルから高圧液を噴射するよう構成されていることを特徴とする請求項３記載の雪氷の除去装置。