JP4971482B2

JP4971482B2 - 雪路面用滑り防止装置

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Publication number: JP4971482B2
Application number: JP2010109260A
Authority: JP
Inventors: 隆二古橋
Original assignee: Kanto Auto Works Ltd
Current assignee: Toyota Motor East Japan Inc
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2030-05-11
Also published as: JP2011236649A

Description

本発明は、雪路面用滑り防止装置に係り、特に、冷凍サイクルを用いたヒートポンプにより路面を加熱、冷却することで、雪路面で車両等がスリップすることを防ぐことができる雪路面用滑り防止装置に関する。

従来から、冷凍サイクルを用いたヒートポンプにより昇温した温水を循環させて路面の積雪を融雪するヒートポンプ式融雪装置が開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６参照。）。このヒートポンプ式融雪装置は図４に示すように、冷媒を循環させるために、圧縮機２０１、融雪用熱交換器２０２、室外熱交換器２０３、膨張弁２０４及び四方弁２０５を備え、圧縮機２０１で圧縮された冷媒ガスを四方弁２０５の切り換え動作により融雪用熱交換器２０２あるいは室外熱交換器２０３から膨張弁２０４へと流入させるヒートポンプユニット２００と、Ｃ路面の下に敷設され内部を２次熱媒体が循環する融雪パイプ３０１、及び融雪パイプ３０１に２次熱媒体を循環させるポンプ３０２を備え、融雪パイプ３０１はヒートポンプユニット２００で循環する冷媒と２次熱媒体とが熱交換を行うように融雪用熱交換器２０２に配置されている融雪ユニット３００とから構成されている。

このようなヒートポンプ式融雪装置１００で、積雪状態の路面を融雪するには、ヒートポンプユニット２００において、冷媒を圧縮機２０１→四方弁２０５→融雪用熱交換器２０２→膨張弁２０４→室外熱交換器２０３→四方弁２０５→圧縮機２０１の順で循環させる。このように冷媒を循環させると、圧縮機２０１で圧縮した冷媒ガスを高温高圧の冷媒ガスにすることができることから、この高温高圧の冷媒ガスが流れた融雪用熱交換器２０２では発熱作用が生じるので、融雪ユニット３００の融雪パイプ３０１を循環する２次熱媒体を昇温させることができる。したがって、融雪パイプ３０１が敷設された積雪状態のＣ路面を融雪することができる。ここで、積雪状態のＣ路面を融雪するのは図５に示すように、積雪状態の路面ＲＳでは雪面ＳＣ上に水膜ＷＦができることから車両のタイヤＴが滑り易くなるので（図５（Ａ））、融雪パイプ５１を循環する２次熱媒体を昇温させて積雪状態の路面ＲＳを融雪して水膜ＷＦのない乾いた路面ＲＳにすることで車両のタイヤＴが滑りにくくなるからである（図５（Ｂ））。

なお、特に寒い地域や時期の場合には室外熱交換器２３に霜が付着しやすくなるので、この場合にはヒートポンプ式融雪装置１００で霜取り運転を行う。このヒートポンプ式融雪装置１００で霜取り運転するには、冷媒を圧縮機２０１→四方弁２０５→室外熱交換器２０３→膨張弁２０４→融雪用熱交換器２０２→四方弁２０５の順で循環させる。このように冷媒を循環させると、圧縮機２０１で圧縮した冷媒ガスを高温高圧の冷媒ガスにすることができることから、この高温高圧の冷媒ガスが流れた室外熱交換器２０３では発熱作用が生じるので、室外熱交換器２０３に付着した霜を取ることができる。

また、特に寒い地域や時期の場合には、室外熱交換器２０３で大気から十分な熱を受け取れなくなるので、融雪ユニット３００のポンプ３０２によって、融雪用熱交換器２０２から、Ｃ路面の下に敷設された融雪パイプ３０１の部位に向かって流れる２次熱媒体を昇温させる補助ヒータ３０３を備える。

特開２００７−９６８０号公報特開２００８−３０３６６７号公報特開２００８−３０３６６８号公報特開２００８−３０３６６９号公報特開２００８−３０３６７０号公報特開２００８−３０４１５８号公報

しかしながら、背景技術に記載したヒートポンプ式融雪装置１００では融雪運転の際、特に寒い地域や時期では室外熱交換器２０３で十分に吸熱することができないことから、補助ヒータ３０３を多用しなければならなくなるので、消費電力量が大きくなる難点があった。また、特に寒い地域や時期では室外熱交換器２０３に霜が付着しやすくなることから、霜取り運転の時間や頻度が増加してしまうので、融雪運転の時間が短くなってしまう難点があった。

本発明は、このような従来の難点を解消するためになされたもので、雪路面で車両等がスリップすることを防ぐために冷凍サイクルを用いたヒートポンプを利用しても、特に寒い地域や時期でも消費電力量が大きくなったり、融雪運転の時間が短くなったりすることを防ぐことができる雪路面用滑り防止装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成する本発明の第１の態様である雪路面用滑り防止装置は、１次熱媒体である冷媒を循環させるために、圧縮機、水熱交換器、空気熱交換器、膨張弁及び四方弁を備え、圧縮機で圧縮された冷媒ガスを四方弁の切り換え動作により水熱交換器あるいは空気熱交換器から膨張弁へと流入させる２つのヒートポンプユニットと、路面の下に敷設され内部を２次熱媒体が循環する第１の路面用パイプ、及び第１の路面用パイプに２次熱媒体を循環させる第１の路面用ポンプを備え、第１の路面用パイプは２つのヒートポンプユニットのうち何れか一方のヒートポンプユニットで循環する冷媒と２次熱媒体とが熱交換を行うように水熱交換器に配置されている第１の雪路面滑り止めユニットと、第１の雪路面滑り止めユニットの第１の路面用パイプが敷設されている路面とは異なる位置の路面の下に敷設され内部を２次熱媒体が循環する第２の路面用パイプ、及び第２の路面用パイプに２次熱媒体を循環させる第２の路面用ポンプを備え、第２の路面用パイプは２つのヒートポンプユニットのうち何れか他方のヒートポンプユニットで循環する冷媒と２次熱媒体とが熱交換を行うように水熱交換器に配置されている第２の雪路面滑り止めユニットと、熱制御用冷媒を循環させるために、圧縮機、膨張弁及び四方弁と共に、一方のヒートポンプユニットの空気熱交換器及び他方のヒートポンプユニットの空気熱交換器それぞれに配置され内部を熱制御用冷媒が循環する熱制御用パイプを備え、２つのヒートポンプユニットで循環する各冷媒と熱制御用冷媒とが熱交換を行う熱制御用ヒートポンプユニットとから構成されているものである。

このような第１の態様である雪路面用滑り防止装置によれば、一方のヒートポンプユニットで、圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒ガスが四方弁で水熱交換器に流れるように切り換えて膨張弁を介して空気熱交換器に流入させて水熱交換器で発熱作用を生じさせ、他方のヒートポンプユニットで、圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒ガスが四方弁で空気熱交換器に流れるように切り換えて膨張弁を介して水熱交換器に流入させて水熱交換器で吸熱作用を生じさせると、一方のヒートポンプユニットの水熱交換器で熱交換を行う第１の雪路面滑り止めユニットの第１の路面用パイプの内部を循環する２次熱媒体を昇温させることができるので、路面の下に敷設されている第１の路面用パイプで積雪状態の路面を融雪することができ、他方のヒートポンプユニットの水熱交換器で熱交換を行う第２の雪路面滑り止めユニットの第２の路面用パイプの内部を循環する２次熱媒体を冷却させることができるので、路面の下に敷設されている第１の路面用パイプで積雪状態の路面の雪面上に生じた水膜を凍らせることができる。したがって、第１の雪路面滑り止めユニットの第１の路面用パイプが敷設された路面では水膜のない乾いた路面にすることで車両のタイヤが滑りにくくなり、第２の雪路面滑り止めユニットの第２の路面用パイプが敷設された路面では水膜のない雪面にすることで車両のタイヤが滑りにくくなる。また、発熱作用を生じている水熱交換器を備えた一方のヒートポンプユニットの空気熱交換器には膨張弁で減圧され温度の下がった液化冷媒が流れ、吸熱作用を生じている水熱交換器を備えた他方のヒートポンプユニットの空気熱交換器には圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒ガスが流れていることから、熱制御用ヒートポンプユニットの圧縮機で圧縮された高温高圧の熱制御用冷媒ガスが、一方のヒートポンプユニットの空気熱交換器を流れる膨張弁で減圧され温度の下がった液化冷媒と熱交換するように、また、熱制御用ヒートポンプユニットの膨張弁で温度の下がった熱制御用液化冷媒が、他方のヒートポンプユニットの空気熱交換器を流れる圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒ガスと熱交換するように熱制御用ヒートポンプユニットの四方弁を切り換えることで、一方のヒートポンプユニットの空気熱交換器は特に寒い地域や時期でも霜が付着しにくくなり、また、空気熱交換器は従来のヒートポンプ式融雪装置の室外熱交換器よりも吸熱効率がよくなる。したがって、寒い地域や時期でも消費電力量が大きくなったり、融雪運転の時間が短くなったりすることを防ぐことができる。

本発明の第２の態様は第１の態様である雪路面用滑り防止装置において、２つのヒートポンプユニットの各冷媒の循環方向が逆向きになるように各四方弁を制御する第１の制御機能、及び第１の制御機能で制御されている各四方弁をそれぞれ冷媒の循環方向が逆向きになるように切り換えると、熱制御用ヒートポンプユニットの四方弁を熱制御用冷媒の循環方向が逆向きになるように切り換える第２の制御機能を有する四方弁制御部を備えているものである。

このような第２の態様である雪路面用滑り防止装置によれば、２つの雪路面滑り止めユニットそれぞれに融雪作用、水膜氷結作用をもたせることができるので、各路面の雪面状況に応じて切り換えることができる。

本発明の雪路面用滑り防止装置によれば、雪路面で車両等がスリップすることを防ぐために冷凍サイクルを用いたヒートポンプを利用しても、特に寒い地域や時期でも消費電力量が大きくなったり、融雪運転の時間が短くなったりすることを防ぐことができる。

本発明の雪路面用滑り防止装置における好ましい実施の形態例を示す全体構成図である。本発明の雪路面用滑り防止装置が使用される倉庫の出入り口部を示す説明図である。本発明の雪路面用滑り防止装置による運転状況を説明するタイムチャート図である。従来の技術であるヒートポンプ式融雪装置を示す全体構成図である。ヒートポンプ式融雪装置の融雪パイプが埋設された路面状態を示す説明図で、（Ａ）はヒートポンプ式融雪装置で融雪する前の路面状態、（Ｂ）はヒートポンプ式融雪装置で融雪した後の路面状態である。

以下、雪路面用滑り防止装置を実施するための形態例について、図面を参照して説明する。
本発明の雪路面用滑り防止装置は図１に示すように、冷凍サイクルを用いたヒートポンプ方式である２つのヒートポンプユニット２、３と、Ａ路面の下に敷設され第１のヒートポンプユニット２と熱交換を行う第１の雪路面滑り止めユニット４と、第１の雪路面滑り止めユニットが敷設されているＡ路面とは異なる位置のＢ路面の下に敷設され第２のヒートポンプユニットと熱交換を行う第２の雪路面滑り止めユニット５と、冷凍サイクルを用いたヒートポンプ方式で、２つのヒートポンプユニット２、３と熱交換を行う熱制御用ヒートポンプユニット６とから構成されている。

第１のヒートポンプユニット２は、１次熱媒体である冷媒を循環させるために、冷媒を圧縮して昇温するコンプレッサーである圧縮機２１と、温度差の異なる２つの液体の流体間で熱交換を行う水熱交換器２２と、温度差のある気体と液体との流体間で熱交換を行う空気熱交換器２３と、高圧になったガス冷媒を膨張させて液化させる膨張弁２４と、冷媒の流れを切り換える切換弁ある四方弁２５とを備えている。冷媒は、熱移動するために蒸発、凝縮を繰り返すことができ、常温常圧では気体の状態で、減圧されると液化する物質で、例えばハイドロフルオロカーボンが使用される。

この第１のヒートポンプユニット２の圧縮機２１の出口ポートは四方弁２５のポートＤに接続され、四方弁２５のポートＡは水熱交換器２２の一方の冷媒用ポートに接続され、水熱交換器２２の他方の冷媒用ポートは膨張弁２４を介して空気熱交換器２３の一方の冷媒用ポートに接続され、空気熱交換器２３の他方の冷媒用ポートは四方弁２５のポートＣに接続され、四方弁２５のポートＢは圧縮機２１の入口ポートに接続されている。四方弁２５は、ポートＤ及びポートＡが連通するとポートＣ及びポートＢが連通するように切り換え、ポートＤ及びポートＣが連通するとポートＡ及びポートＢが連通するように切り換えることができるので、圧縮機２１で圧縮された冷媒ガスを四方弁２５の切り換え動作により水熱交換器２２あるいは空気熱交換器２３から膨張弁２４へと流入させることができる。

第２のヒートポンプユニット３は第１のヒートポンプユニット２と同様の構成で、第１のヒートポンプユニット２と同様の冷媒を循環させるために、圧縮機３１、水熱交換器３２、空気熱交換器３３、膨張弁３４及び四方弁３５を備え、圧縮機３１の出口ポートは四方弁３５のポートＤに接続され、四方弁３５のポートＡは水熱交換器３２の一方の冷媒用ポートに接続され、水熱交換器３２の他方の冷媒用ポートは膨張弁３４を介して空気熱交換器３３の一方の冷媒用ポートに接続され、空気熱交換器３３の他方の冷媒用ポートは四方弁３５のポートＣに接続され、四方弁３５のポートＢは圧縮機３１の入口ポートに接続されている。

四方弁３５は、ポートＤ及びポートＡが連通するとポートＣ及びポートＢが連通するように切り換え、ポートＤ及びポートＣが連通するとポートＡ及びポートＢが連通するように切り換えることができるので、圧縮機３１で圧縮された冷媒ガスを四方弁３５の切り換え動作により水熱交換器３２あるいは空気熱交換器３３から膨張弁３４へと流入させることができる。

第１の雪路面滑り止めユニット４は、Ａ路面の下に敷設され内部を２次熱媒体が循環する第１の路面用パイプ４１と、第１の路面用パイプ４１に２次熱媒体を循環させる第１の路面用ポンプ４２とを備えている。２次熱媒体は、冬期（寒冷地）において凍結しないエチレングリコール、プロピレングリコール等の不凍液が使用される。第１の路面用パイプ４１は第１のヒートポンプユニット２で循環する冷媒と２次熱媒体とが熱交換を行うように、第１のヒートポンプユニット２の水熱交換器２２に配置されている。また、第１の路面用パイプ４１には、第１の路面用ポンプ４２によって、水熱交換器２２から、Ａ路面の下に敷設された第１の路面用パイプ４１の部位に向かって流れる２次熱媒体を昇温させる第１の補助ヒータ４３が設けられている。

第２の雪路面滑り止めユニット５は、第１の雪路面滑り止めユニット４と同様の構成で、第１の雪路面滑り止めユニット４と同様の２次熱媒体を循環させるために、第１の雪路面滑り止めユニット４の第１の路面用パイプ４１が敷設されているＡ路面とは異なる位置のＢ路面の下に敷設され内部を２次熱媒体が循環する第２の路面用パイプ５１と、第２の路面用パイプ５１に２次熱媒体を循環させる第２の路面用ポンプ５２とを備えている。第２の路面用パイプ５１は第２のヒートポンプユニット３で循環する冷媒と２次熱媒体とが熱交換を行うように、第２のヒートポンプユニット３の水熱交換器３２に配置されている。また、第２の路面用パイプ５１には、第２の路面用ポンプ５２によって、水熱交換器３２から、Ｂ路面の下に敷設された第２の路面用パイプ５１の部位に向かって流れる２次熱媒体を昇温させる第２の補助ヒータ５３が設けられている。

熱制御用ヒートポンプユニット６は、熱制御用冷媒を循環させるために、圧縮機６１、膨張弁６２及び四方弁６３と共に、第１のヒートポンプユニット２の空気熱交換器２３及び第２のヒートポンプユニット３の空気熱交換器３３それぞれに配置され内部を熱制御用冷媒が循環する熱制御用パイプ６４を備えている。なお、圧縮機６１、膨張弁６２及び四方弁６３は第１のヒートポンプユニット２及び第２のヒートポンプユニット３の圧縮機２１、３１、膨張弁２４、３４及び四方弁２５、３５と同様の機能を有している。四方弁６３は、ポートＤ及びポートＣが連通するとポートＡ及びポートＢが連通するように切り換え、ポートＤ及びポートＡが連通するとポートＣ及びポートＢが連通するように切り換えることができるので、圧縮機６１で圧縮された熱制御用冷媒ガスを四方弁６３の切り換え動作により、２つのヒートポンプユニット２、３で循環する各冷媒と熱制御用冷媒とが熱交換を行うことができる。

また、雪路面用滑り防止装置１は、２つのヒートポンプユニット２、３の各冷媒の循環方向が逆向きになるように各四方弁２５、３５を制御する第１の制御機能、及び第１の制御機能で制御されている各四方弁２５、３５をそれぞれ冷媒の循環方向が逆向きになるように切り換えると、熱制御用ヒートポンプユニット６の四方弁６３を熱制御用冷媒の循環方向が逆向きになるように切り換える第２の制御機能を有する四方弁制御部７を備えるとよい。雪路面用滑り防止装置１にこのような四方弁制御部７を備えることで、２つの雪路面滑り止めユニット４、５それぞれに融雪作用、水膜氷結作用をもたせることができるので、Ａ路面、Ｂ路面の雪面状況に応じて切り換えることができる。例えば、水膜氷結作用を長期に亘って継続すると、氷が成長して大きな凹凸となることもあるので、車両の走行に支障をきたす前に融雪作用に切り換える。

この四方弁制御部７は、第１の制御機能で２つのヒートポンプユニット２、３の各冷媒の循環方向が逆向きになるように各四方弁２５、３５を制御すると、第１のヒートポンプユニット２の空気熱交換器２３が吸熱作用を生じさせ、第２のヒートポンプユニット３の空気熱交換器３３が発熱作用を生じさせている場合には、熱制御用ヒートポンプユニット６の四方弁６３を、圧縮機６１で圧縮された２次熱媒体が第１のヒートポンプユニット２の空気熱交換器２３と熱交換するように制御し、第１のヒートポンプユニット２の空気熱交換器２３が発熱作用を生じさせ、第２のヒートポンプユニット３の空気熱交換器３３が吸熱作用を生じさせている場合には、熱制御用ヒートポンプユニット６の四方弁６３を、圧縮機６１で圧縮された２次熱媒体が第２のヒートポンプユニット３の空気熱交換器３３と熱交換するように制御する。

このように構成された雪路面用滑り防止装置１の動作について以下説明する。
この雪路面用滑り防止装置１が適用される路面は、例えば図２に示すような倉庫Ｗの出入り口部ＤＷ１、ＤＷ２に配置されているＡ路面及びＢ路面に使用される。Ａ路面の下には第１の雪路面滑り止めユニット４の第１の路面用パイプ４１が敷設され、Ｂ路面の下には第２の雪路面滑り止めユニット５の第２の路面用パイプ５１が敷設されているものとする（図１参照。）。

このようなＡ路面及びＢ路面に使用される雪路面用滑り防止装置１は、例えば図３に示すようなタイムチャートで運転される。即ち、工場の稼動開始時間が午前６時で工場の稼動終了時間が午前２時の場合には、午前６時から午前２時までが雪対策が必要な車両の走行時間帯になる。

工場の稼動開始時間の午前６時にＡ路面及びＢ路面の雪対策を施すために、雪路面用滑り防止装置１は午前４時に稼動する。具体的には、稼動スイッチによる手動起動や稼動タイマーによる自動起動で雪路面用滑り防止装置１が稼動すると、四方弁制御部７が第１の制御機能で、例えば第１のヒートポンプユニット２の四方弁２５をポートＤ及びポートＡが連通しポートＣ及びポートＢが連通するように切り換え、第２のヒートポンプユニット３の四方弁３５をポートＤ及びポートＣが連通しポートＡ及びポートＢが連通するように切り換え、熱制御用ヒートポンプユニット６の四方弁６３をポートＤ及びポートＣが連通しポートＡ及びポートＢが連通するように切り換える。そして、第１のヒートポンプユニット２の圧縮弁２１、第２のヒートポンプユニット３の圧縮弁３１、熱制御用ヒートポンプユニットの圧縮弁６１、第１の雪路面滑り止めユニット４の第１の路面用ポンプ４２、第２の雪路面滑り止めユニット５の第２の路面用ポンプ５２をそれぞれ駆動させる。

第１のヒートポンプユニット２では、圧縮機２１で冷媒ガスを圧縮して高温高圧の冷媒ガスにするので、この高温高圧の冷媒ガスは四方弁２５を介して水熱交換器２２に流れる。水熱交換器２２では発熱作用で第１の雪路面滑り止めユニット４の第１の路面用パイプ４１の内部を循環する２次熱媒体を昇温させることができるので、Ａ路面の下に敷設されている第１の路面用パイプ４１で積雪状態のＡ路面を加温して路面温度を上昇させて融雪することができる。したがって、第１の雪路面滑り止めユニット４の第１の路面用パイプ４１が敷設されたＡ路面では、水膜のない乾いた路面にすることで、車両のタイヤが滑りにくくなる。なお、水熱交換器２２では高温高圧の冷媒ガスが熱交換された温度のガス冷媒になり膨張弁２４に流れる。膨張弁２４は、熱交換された温度のガス冷媒を減圧させるので、熱交換された温度のガス冷媒はさらに温度の下がった液化冷媒になって空気熱交換器２３に流れる。

また、第２のヒートポンプユニット３では、圧縮機３１で冷媒ガスを圧縮して高温高圧の冷媒ガスにするので、この高温高圧の冷媒ガスは四方弁３５を介して空気熱交換器３３に流れる。空気熱交換器３３では大気と熱交換されるので、高温高圧の冷媒ガスが熱交換された温度で高圧の一部液化された冷媒ガスになり膨張弁３４に流れる。膨張弁３４は、一部液化された冷媒ガスを減圧させるので、一部液化された冷媒ガスはさらに温度の下がった液化冷媒になって水熱交換器３２に流れる。水熱交換器３２では吸熱作用で第２の雪路面滑り止めユニット５の第２の路面用パイプ５１の内部を循環する２次熱媒体を降温させることができるので、Ｂ路面の下に敷設されている第２の路面用パイプ５１で積雪状態のＢ路面を冷却して路面温度を降下させて雪面上に生じた水膜を凍らせることができる。したがって、第２の雪路面滑り止めユニット５の第２の路面用パイプ５１が敷設されたＢ路面では水膜のない雪面にすることで車両のタイヤが滑りにくくなる。なお、水熱交換器３２では液化冷媒が熱交換されて液化冷媒が気体に変化して冷媒ガスになり圧縮機３１に流れる。

また、発熱作用を生じている水熱交換器２２を備えた第１のヒートポンプユニット２の空気熱交換器２２には膨張弁２４で減圧され温度の下がった液化冷媒が流れ、吸熱作用を生じている水熱交換器３２を備えた第２のヒートポンプユニット３の空気熱交換器３３には圧縮機３１で圧縮された高温高圧の冷媒ガスが流れている。したがって、熱制御用ヒートポンプユニット６の圧縮機６１で圧縮された高温高圧の熱制御用冷媒ガスが、第１のヒートポンプユニット２の空気熱交換器２３を流れる膨張弁２４で減圧され温度の下がった液化冷媒と熱交換することができ、また、熱制御用ヒートポンプユニット６の膨張弁６２で温度の下がった熱制御用液化冷媒が、第２のヒートポンプユニット３の空気熱交換器３３を流れる圧縮機３１で圧縮された高温高圧の冷媒ガスと熱交換することができるので、第１のヒートポンプユニット２の吸熱作用を生じている空気熱交換器２３は特に寒い地域や時期でも霜が付着しにくくなり、また、この空気熱交換器２３は従来のヒートポンプ式融雪装置の室外熱交換器よりも吸熱効率がよくなることで、第１の補助ヒータ４３の使用回数を大幅に減らすことが可能になる。したがって、寒い地域や時期でも消費電力量が大きくなったり、融雪運転の時間が短くなったりすることを防ぐことができる。

工場の稼動終了時間の午前２時になると、稼動スイッチによる手動停止や稼動タイマーによる自動停止で雪路面用滑り防止装置１は稼動停止する。そして、翌日の工場の稼動開始時間の午前６時にＡ路面及びＢ路面の雪対策を施すために、雪路面用滑り防止装置１は午前４時に稼動する。この場合、図３のタイムチャートによれば、前日はＡ路面を加温し、Ｂ路面を冷却していたので、本日はＡ路面を冷却し、Ｂ路面を加温する。

具体的には、稼動スイッチによる手動起動や稼動タイマーによる自動起動で雪路面用滑り防止装置１が稼動すると、四方弁制御部７が第２の制御機能で、第１のヒートポンプユニット２の四方弁２５をポートＤ及びポートＣが連通しポートＡ及びポートＢが連通するように切り換え、第２のヒートポンプユニット３の四方弁３５をポートＤ及びポートＡが連通しポートＣ及びポートＢが連通するように切り換え、熱制御用ヒートポンプユニット６の四方弁６３をポートＤ及びポートＡが連通し、ポートＣ及びポートＢが連通するように切り換える。そして、第１のヒートポンプユニット２の圧縮弁２５、第２のヒートポンプユニット３の圧縮弁３１、熱制御用ヒートポンプユニット６の圧縮弁６１、第１の雪路面滑り止めユニット４の第１の路面用ポンプ４２、第２の雪路面滑り止めユニット５の第２の路面用ポンプ５２をそれぞれ駆動させる。

第１のヒートポンプユニットでは、圧縮機２１で冷媒ガスを圧縮して高温高圧の冷媒ガスにするので、この高温高圧の冷媒ガスは四方弁２５を介して空気熱交換器２３に流れる。空気熱交換器２３では大気と熱交換されるので、高温高圧の冷媒ガスが熱交換された温度で高圧の一部液化された冷媒ガスになり膨張弁２４に流れる。膨張弁２４は、一部液化された冷媒ガスを減圧させるので、一部液化された冷媒ガスはさらに温度の下がった液化冷媒になって水熱交換器２２に流れる。水熱交換器２２では吸熱作用で第１の雪路面滑り止めユニット４の第１の路面用パイプ４１の内部を循環する２次熱媒体を降温させることができるので、Ａ路面の下に敷設されている第１の路面用パイプ４１で積雪状態のＡ路面を冷却して路面温度を下降させて雪面上に生じた水膜を凍らせることができる。したがって、第１の雪路面滑り止めユニット４の第１の路面用パイプ４１が敷設されたＡ路面では水膜のない雪面にすることで車両のタイヤが滑りにくくなる。なお、水熱交換器２２では液化冷媒が熱交換されて液化冷媒が気体に変化して冷媒ガスになり圧縮機２１に流れる。

また、第２のヒートポンプユニット３では、圧縮機３１で冷媒ガスを圧縮して高温高圧の冷媒ガスにするので、この高温高圧の冷媒ガスは四方弁３５を介して水熱交換器３２に流れる。水熱交換器３２では発熱作用で第２の雪路面滑り止めユニット５の第２の路面用パイプ５１の内部を循環する２次熱媒体を昇温させることができるので、Ｂ路面の下に敷設されている第２の路面用パイプ５１で積雪状態のＢ路面を加温して路面温度を上昇させて融雪することができる。したがって、第２の雪路面滑り止めユニット５の第２の路面用パイプ５１が敷設されたＢ路面では水膜のない乾いた路面にすることで、車両のタイヤが滑りにくくなる。なお、水熱交換器３２では高温高圧の冷媒ガスが熱交換された温度のガス冷媒になり膨張弁３４に流れる。膨張弁３４は、熱交換された温度のガス冷媒を減圧させるので、熱交換された温度のガス冷媒はさらに温度の下がった液化冷媒になって空気熱交換器３３に流れる。

また、吸熱作用を生じている水熱交換器２２を備えた第１のヒートポンプユニット２の空気熱交換器２３には圧縮機２４で圧縮された高温高圧の冷媒ガスが流れ、発熱作用を生じている水熱交換器３２を備えた第２のヒートポンプユニット３の空気熱交換器３３には膨張弁３４で減圧され温度の下がった液化冷媒が流れている。したがって、熱制御用ヒートポンプユニット６の圧縮機６１で圧縮された高温高圧の熱制御用冷媒ガスが、第２のヒートポンプユニット３の空気熱交換器３３を流れる膨張弁３４で減圧され温度の下がった液化冷媒と熱交換することができ、また、第１のヒートポンプユニット２の空気熱交換器２３を流れる圧縮機２１で圧縮された高温高圧の冷媒ガスと熱交換することができるので、第２のヒートポンプユニット３の吸熱作用を生じている空気熱交換器３３は特に寒い地域や時期でも霜が付着しにくくなり、また、この空気熱交換器３３は従来のヒートポンプ式融雪装置の室外熱交換器よりも吸熱効率がよくなることで、第２の補助ヒータ５３の使用回数を大幅に減らすことが可能になる。したがって、寒い地域や時期でも消費電力量が大きくなったり、融雪運転の時間が短くなったりすることを防ぐことができる。

これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。

１……雪路面用滑り防止装置
２……第１のヒートポンプユニット
２１……圧縮機
２２……水熱交換器
２３……空気熱交換器
２４……膨張弁
２５……四方弁
３……第２のヒートポンプユニット
３１……圧縮機
３２……水熱交換器
３３……空気熱交換器
３４……膨張弁
３５……四方弁
４……第１の雪路面滑り止めユニット
４１……第１の路面用パイプ
４２……第１の路面用ポンプ
５……第２の雪路面滑り止めユニット
５１……第２の路面用パイプ
５２……第２の路面用ポンプ
６……熱制御用ヒートポンプユニット
６１……圧縮機
６２……膨張弁
６３……四方弁
６４……熱制御用パイプ
７……四方弁制御部

Claims

１次熱媒体である冷媒を循環させるために、圧縮機、水熱交換器、空気熱交換器、膨張弁及び四方弁を備え、前記圧縮機で圧縮された冷媒ガスを前記四方弁の切り換え動作により前記水熱交換器あるいは前記空気熱交換器から前記膨張弁へと流入させる２つのヒートポンプユニットと、
路面の下に敷設され内部を２次熱媒体が循環する第１の路面用パイプ、及び前記第１の路面用パイプに前記２次熱媒体を循環させる第１の路面用ポンプを備え、前記第１の路面用パイプは前記２つのヒートポンプユニットのうち何れか一方のヒートポンプユニットで循環する前記冷媒と前記２次熱媒体とが熱交換を行うように前記水熱交換器に配置されている第１の雪路面滑り止めユニットと、
前記第１の雪路面滑り止めユニットの前記第１の路面用パイプが敷設されている前記路面とは異なる位置の路面の下に敷設され内部を前記２次熱媒体が循環する第２の路面用パイプ、及び前記第２の路面用パイプに前記２次熱媒体を循環させる第２の路面用ポンプを備え、前記第２の路面用パイプは前記２つのヒートポンプユニットのうち何れか他方のヒートポンプユニットで循環する前記冷媒と前記２次熱媒体とが熱交換を行うように前記水熱交換器に配置されている第２の雪路面滑り止めユニットと、
熱制御用冷媒を循環させるために、圧縮機、膨張弁及び四方弁と共に、前記一方のヒートポンプユニットの前記空気熱交換器及び前記他方のヒートポンプユニットの前記空気熱交換器それぞれに配置され内部を前記熱制御用冷媒が循環する熱制御用パイプを備え、前記２つのヒートポンプユニットで循環する前記各冷媒と前記熱制御用冷媒とが熱交換を行う熱制御用ヒートポンプユニットとから構成されていることを特徴とする雪路面用滑り防止装置。
前記２つのヒートポンプユニットの前記各冷媒の循環方向が逆向きになるように前記各四方弁を制御する第１の制御機能、及び前記第１の制御機能で制御されている前記各四方弁をそれぞれ前記冷媒の循環方向が逆向きになるように切り換えると、前記熱制御用ヒートポンプユニットの前記四方弁を前記熱制御用冷媒の循環方向が逆向きになるように切り換える第２の制御機能を有する四方弁制御部を備えていることを特徴とする請求項１記載の雪路面用滑り防止装置。