JPH07119442B2

JPH07119442B2 - 大陽熱蓄熱型路面融雪装置

Info

Publication number: JPH07119442B2
Application number: JP2321503A
Authority: JP
Inventors: 正孝望月; 督藤波; 信雄三嶋; 讓伊藤; 祐士斎藤
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1990-11-26
Filing date: 1990-11-26
Publication date: 1995-12-20
Anticipated expiration: 2010-12-20
Also published as: JPH04189906A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は路面の融雪や凍結防止を行なうための装置に
関し、特に太陽熱を利用して融雪を行なう装置に関する
ものである。

従来の技術例えば道路の除雪は、ショベルローダ等の土木機械によ
る方法が一般的であるが、この種の除雪作業は、ある程
度の積雪量になって初めて行なうものであるうえに、除
雪作業は交通を一時的に遮断する場合もあるから、交通
量の多い道路ではこれに替わる方法が望まれる。また路
面の凍結を防止する手段として石灰などの連結防止剤を
散布する手段が知られているが、凍結防止剤が車両や路
面あるいは周囲の環境に悪影響を及ぼす場合もあるの
で、凍結防止剤を使用することは必ずしも好ましい方法
とは言い得ない。

そこで従来、道路の融雪や凍結防止を行なう装置とし
て、地下水を散布する装置や、路面の直下にヒートパイ
プを埋設して地熱によって路面を保温する装置が知られ
ている。また、太陽熱集熱器と蓄熱部とを設け、夏など
に太陽熱を蓄熱する一方、冬期には、その熱を温水など
の形で路面に運び、融雪を行うように構成した装置が知
られている。

発明が解決しようとする課題前述した地下水を散布する装置は、地下水の温度が５〜
15℃程度であって雪を溶かすのに充分な熱量を持ってい
ることにより、これを利用して路面の融雪を行なう装置
であるが、積雪期の全般にわたって常時地下水を汲み上
げて路面に散布する必要があるため、地下水の消費量が
多く、その結果、地盤の沈下を招くおそれが多分にあ
り、また地下水の汲み上げに動力を必要とするために、
ランニングコストがかかる不都合があった。

またヒートパイプによって地熱を路面近くまで汲み上げ
る装置では、自然界の熱をそのまま利用し、しかも熱の
移動のみを行なうものであるから、ランニングコストが
かからず、また可動部分のない装置とすることができる
が、融雪に利用できる地熱の量に対して融雪量が多い場
合が多々あり、このような場合には補助熱源を用いざる
を得ず、結局、地熱の不足分を補うためのコストや設備
を必要とする問題があった。さらにヒートパイプは温度
差が生じることによって自動的に動作するものであるか
ら、季節ごとの大気と地中との温度差のみならず、天気
の状態による温度差や一時的な寒気の流入などによる温
度差などに基づいて蓄熱と放熱との両方に動作する。そ
のために蓄熱効率が悪いうえに、降雪時や積雪時に利用
できる熱量が極めて少ないなどの問題がある。

そして地下水や地熱を利用する設備ではボーリングを行
なう必要があるので、設備コストが高くなる不都合があ
った。さらに太陽熱集熱器で得られた熱を蓄熱部に蓄
え、これを積雪時や降雪時に放熱させるように構成した
装置では、集熱と放熱とをコントロールできるので、融
雪に対する熱利用効率が高くなるが、その半面、融雪対
象である路面の面積に対応した容量の太陽熱集熱器を設
けるとすれば、極めて大型の太陽熱集熱器を設けなけれ
ばならなくなり、あるいは極めて多数の太陽熱集熱器を
必要とし、その結果、設備コストや保守コストなどが高
騰する問題がある。

この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、太
陽熱を有効に利用して効果的に路面における融雪や凍結
防止を行なうことのできる装置を提供することを目的と
するものである。

課題を解決するための手段この発明は、上記の目的を達成するために、道路の近傍
に設けられた太陽光の照射するコンクリート斜面の内部
に熱ダイオード型ヒートパイプの一端部が、その先端を
下側に向けて埋設されるとともに、道路の下部に設けら
れた蓄熱槽の内部に、前記熱ダイオード型ヒートパイプ
の他方の端部が挿入され、その蓄熱槽と路面直下との間
で選択的に両方向に熱輸送を行う熱輸送手段を備えてい
ることを特徴とするものである。

またこの発明では、前記熱輸送手段を、路面直下と前記
蓄熱槽との間で温水を循環させる温水循環路によって構
成することができ、あるいは一端側で低くなるように路
面の直下に埋設した熱ダイオード型ヒートパイプと、そ
のヒートパイプの上端部と前記蓄熱槽との間およびヒー
トパイプの下端部と前記蓄熱槽との間のいずれかに選択
的に温水を循環させる温水循環路とで構成することがで
きる。

作用この発明では、雪や氷の融解のためのエネルギーとして
太陽熱が使用される。コンクリート斜面に太陽光が照射
することによりヒートパイプの一端部が加熱され、その
熱がこのヒートパイプによって路面の下側に設けてある
蓄熱部に輸送され、ここに蓄えられる。そして路面に積
雪があった場合には、この蓄熱槽に蓄えられた熱を熱輸
送手段によって路面の直下に運ぶことにより、路面が下
側から加熱され、路面上の雪が溶かされる。その蓄熱槽
は、道路の下部の地中に配置されているから、蓄熱槽が
道路の基礎を兼ね、空間の有効利用が図られる。

また蓄熱槽に対してコンクリート斜面の温度が低くなっ
た場合、その温度勾配がヒートパイプの熱輸送方向とは
反対になるので、ヒートパイプによる熱輸送が生じず、
したがって特に制御を行なうことなく蓄熱槽からの無駄
な放熱が防止される。

さらに路面に太陽光が照射することにより路面温度が高
くなった場合には、熱輸送手段が路面の熱を蓄熱槽に運
ぶので、熱輸送手段は融雪時のみならず、積雪のない時
期には集熱手段として機能させることができる。

実施例つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す系統図であって、こ
こに示す例は、盛土の上に造った道路の融雪を行なうよ
う構成したものである。すなわち路面の南向きコンクリ
ート斜面23に熱ダイオード型ヒートパイプ24の一端部
が、その先端部を下向きにして埋設されている。この熱
ダイオード型ヒートパイプ24は、真空脱気した密閉管の
内部にフロンやアルコールなどの目的温度範囲で蒸発・
凝縮する流体を作動流体として封入し、その作動流体が
外部から与えられる熱によって蒸発するとともに、温度
の低い箇所に流れた後に放熱して凝縮することにより、
作動流体の潜熱として熱の輸送を行なうものである。さ
らにこの熱ダイオード型ヒートパイプ24は、凝縮した作
動流体を重力によって蒸発箇所に還流させるように構成
されており、したがって熱輸送の方向が下から上への一
方向に限定されている。

また路面の下側に蓄熱槽20が設けられている。この蓄熱
槽20は、遮水および断熱の施された層21内に蓄熱材とし
て所定の含水率（例えば20％）の土壌22を充填したもの
である。そして前記ヒートパイプ24の他方の端部がこの
蓄熱槽30の内部に挿入されている。したがってヒートパ
イプ24は、コンクリート斜面23側から蓄熱槽20側にのみ
熱輸送を行なうよう構成されている。

一方、路面25の直下、より正確には各車線の直下には、
ヒートパイプ26がそれぞれの車線の幅方向に沿って埋設
されており、またそれぞれのヒートパイプ26は第２図に
示すように、路側がわで低くかつ中央分離体側で高くな
るよう水平面に対して傾斜させられている。そして各ヒ
ートパイプ26の中央分離体側の端部は、太陽熱集熱管27
に挿入され、また路側がわの端部は、Ｕ字状に湾曲した
加熱管28の内部に深く挿入されている。

そして前記蓄熱槽20の内部には、温水循環パイプ29が蛇
行した状態で配置されており、その一方の端部は、二つ
のバルブ30,31を介して前記太陽熱集熱管27および加熱
管28のそれぞれの一方の端部に接続され、また温水循環
パイプ29の他方の端部は、二つのバルブ32,33を介して
太陽熱集熱管27および加熱管28のそれぞれの他方の端部
に接続されている。したがって温水循環パイプ29は太陽
熱集熱管27を通る循環路と加熱管28を通る循環路とを形
成している。なお、第１図中符号34はポンプを示す。

したがって上記の第１図および第２図に示す装置では、
コンクリート斜面23に照射された太陽熱が熱ダイオード
型ヒートパイプ24によって蓄熱槽20に運ばれ、ここに蓄
えられる。なお夜間などの外気温度の低いときには、熱
ダイオード型ヒートパイプ24は加熱部が高い位置となっ
て動作しないので、蓄熱槽20の熱が外部に放出されるこ
とはない。

また路面25に積雪があった場合、前記バルブ30,32を開
いて温水循環パイプ29を前記加熱管28に連通し、その状
態でポンプ34を起動する。その結果、蓄熱槽20において
加熱昇温された温水が、加熱管28に供給され、その熱を
ヒートパイプ26が路面25の直下の全体に運んで放熱する
ので、路面25の全体が下側から加熱され、路面25上の雪
が溶かされる。その場合、加熱管28はＵ字状をなしてい
てヒートパイプ26と温水との接触面積が大きいので、ヒ
ートパイプ26による熱輸送量が充分確保され、またヒー
トパイプ26は均温特性を有しているので、路面25の全体
に亘って均一に融雪が行われる。また加熱管28はヒート
パイプ26の低い位置の端部側に配置されているから、ヒ
ートパイプ26としては所謂ボトムヒートモードとなり、
ヒートパイプ26による熱輸送が効率良く行われる。この
ようにして融雪のために熱を奪われて温度の低下した温
水は、蓄熱槽20に還流して再度加熱された後、加熱管28
に送られ、蓄熱槽20からの熱の取り出しのための媒体と
して機能する。

また夏季などの太陽熱量が著しく多い時期には、前記バ
ルブ31,33を開いて温水循環パイプ29を太陽熱集熱管27
に連通させる。すなわちこの場合には、路面25の温度が
太陽熱によって相当高くなるので、ヒートパイプ26とし
ては太陽熱集熱管27に挿入されている端部の温度が低く
なるとともにそれ以外の部分の温度が太陽熱を受けて高
くなり、その結果、ヒートパイプ26は太陽熱集熱管27内
を流れている温水に対して路面25からの太陽熱を運び、
その温水は蓄熱槽20内において蓄熱材である土壌22に熱
を与え、蓄熱を行なう。

なお、第１図および第２図に示す実施例において、蓄熱
槽として温水および砕石を蓄熱材とした蓄熱槽を採用し
てもよい。

発明の効果以上の説明から明らかなようにこの発明によれば、道路
の融雪や凍結防止に太陽熱を利用することによるエネル
ギーコストの低廉化などの一般的な効果に加えて、太陽
熱を集熱するための設備として太陽光線の照射するコン
クリート斜面に熱ダイオード型ヒートパイプを埋設した
設備を用いる構成であるから、道路の構成要素として通
常備えているコンクリート斜面を太陽熱集熱面として有
効利用でき、そのために構造および保守が簡単になり、
設備コストと合わせてメンテナンスコストを低廉化する
ことができるなどの効果を得ることができる。また太陽
熱を蓄熱槽に運むヒートパイプが、熱の輸送方向が一方
向の熱ダイオード型のものであるから、夜間などに外気
温度が低下しても蓄熱槽の熱をヒートパイプが外部に運
んでしまうことがなく、その結果、この点での特別な制
御装置を用いることなく蓄熱効率を向上させることがで
きる。

さらに路面直下に埋設したヒートパイプを熱ダイオード
型のものとするとともに、このヒートパイプを傾斜さ
せ、かつその上下両端部に蓄熱槽から温水を循環させる
ように構成した場合には、路面直下のヒートパイプを介
して太陽熱を集熱することができるうえに、そのヒート
パイプに一方向特性があるから、路面から太陽熱を集熱
している際に路面温度が低下しても、ヒートパイプを介
した蓄熱槽からの放熱が生じず、したがって特別な制御
手段を必要とせずに太陽熱の集熱効率を高くすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略的な系統図、第
２図はその断面図である。 25……路面、20……蓄熱槽、22……土壌、23……コンク
リート斜面、24……熱ダイオード型ヒートパイプ、26…
…ヒートパイプ、27……太陽熱集熱管、28……加熱管、
29……温水循環パイプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤讓神奈川県厚木市恩名1273番地道路公団住地131号 (72)発明者斎藤祐士東京都江東区木場１丁目５番１号藤倉電線株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】道路の近傍に設けられた太陽光の照射する
コンクリート斜面の内部に熱ダイオード型ヒートパイプ
の一端部が、その先端を下側に向けて埋設されるととも
に、道路の下部に設けられた蓄熱槽の内部に、前記熱ダ
イオード型ヒートパイプの他方の端部が挿入され、その
蓄熱槽と路面直下との間で選択的に両方向に熱輸送を行
う熱輸送手段を備えていることを特徴とする太陽熱蓄熱
型路面融雪装置。
【請求項２】前記熱輸送手段は、路面直下と前記蓄熱槽
との間で温水を循環させる温水循環路からなる請求項１
に記載の太陽熱蓄熱型路面融雪装置。
【請求項３】前記熱輸送手段は、一端側で低くなるよう
路面の直下に埋設した熱ダイオード型ヒートパイプと、
その熱ダイオード型ヒートパイプの上端部と前記蓄熱槽
との間およびヒートパイプの下端部と前記蓄熱槽との間
のいずれかに選択的に温水を循環させる温水循環路とか
らなる請求項１に記載の太陽熱蓄熱型路面融雪装置。