JPH0764648A - ロードヒーティング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 路面温度と制御目標とする設定温度との差を
正確に求めて、これをヒータへの電力供給制御に忠実に
反映させる。 【構成】 温度センサ２の埋設深さを予め条件として取
り入れておき、路面温度をこの温度センサ２により検出
すると、その埋設深さに応じた補正を行なう。即ち、深
く埋められた温度センサほど制御のための設定温度や検
出温度に大きな補正を加えて制御する。これにより、温
度センサが深く地中に埋められていても地表面の温度を
融雪に適した温度に制御できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、寒冷地において積雪や
凍結を防止するために路面を加熱制御するロードヒーテ
ィング制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】寒冷地においては、交通安全対策の一環
として路面の凍結防止や除雪等が道路管理者の重要な業
務になっている。ロードヒーティングはこのような目的
で実施され、道路や駐車場等に設置されている。このよ
うなロードヒーティングを行う場合には、路面にヒータ
が埋め込まれ、電源から電力が供給される。しかしなが
ら、例えば広い駐車場に埋められている全てのヒータに
電力を供給しようとすれば、非常に大きな電源が必要と
なる。一般に、電力会社との契約を行う場合、使用最大
電力が基準となって基本料金が設定される。従って、ロ
ードヒーティング装置に一時に供給する電力は低く抑え
ることが好ましい。このために、従来、ロードヒーティ
ングを実施すべき場所を複数の区画に分けて適当な条件
で代わる代わる電力を供給する方法が採用されてきた。

【０００３】図２は、ロードヒーティング制御ブロック
図である。この図に示すように、例えば１つの区画をロ
ードヒーティング制御するためにヒータ１が埋設されて
いる。また、この区画の温度を検出するために温度セン
サ２がこのヒータ１に隣接して埋設されている。制御部
３は、この温度センサ２の出力を受け入れて路面の温度
を認識し、融雪に必要な電力をヒータ１に供給するよう
制御する。制御部３は、このような目的のためにマイク
ロプロセッサや所定の電力供給回路から構成される。

【０００４】図３に、上記のような温度センサ２を埋設
した部分のヒータ埋設状態断面図を示す。例えば、ロー
ドヒーティングを行なう区画がアスファルトで舗装され
ているような場合、この図に示すように、アスファルト
１１の下に温度センサ２が埋設され、その下側に適当な
厚さだけ土の層を設けて、その下にヒータ１を埋設す
る。ヒータ１は、抵抗線１４に絶縁被覆１５を施したも
のである。また、温度センサ２は、その先端部分に感熱
部２１を配置し、ケース２２の内部でリード線２３が電
気接続されている。ケース２２はバンド２４によって基
板２５に固定されている。

【０００５】上記のような構成により温度センサ２によ
って路面の温度を検出し、路面温度が低ければヒータ１
に凍結防止あるいは融雪のための一定の電力を供給する
制御が行なわれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来のロードヒーティング制御装置には次のような解
決すべき課題があった。上記のような制御を行なう場
合、路面に雪が降り、あるいは路面に水分が存在する
と、その凍結を防止するよう路面の温度を凍結温度以上
に制御する必要がある。この制御は、温度センサ２の検
出温度と制御目標とする温度、例えば１℃〜２℃の温度
との偏差に従って行われる。

【０００７】従って、ここで、もし路面温度の検出が不
正確であれば、凍結のおそれがないのに無駄にヒータに
電力を供給したり、あるいは凍結防止のために所定の電
力を供給しなければならないにも関わらずヒータに電力
が供給されないといった事態も起こり得る。しかしなが
ら、温度センサ２の埋設深さ等の取り付け条件は、現場
環境によりばらつきが多く、制御が一律ではこの問題は
解決しない。もちろん、路面温度以外のパラメータも考
慮してヒーティング制御を行なうことも好ましい。

【０００８】本発明は以上の点に着目してなされたもの
で、路面温度を正確に測定しこれをヒータへの電力供給
制御に忠実に反映させることができるロードヒーティン
グ制御装置を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１発明は、路面下に埋
設されたヒータと、前記ヒータが埋設された路面下に埋
設され、その路面の温度を検出する温度センサと、前記
ヒータの発熱温度を気象条件に基づいて設定し、ヒータ
に電力を供給してヒーティング制御を行なう制御部とを
備え、この制御部は、前記設定温度に対し、前記温度セ
ンサの埋設深さに応じた補正を行なうことを特徴とする
ロードヒーティング制御装置に関する。

【００１０】第２発明は、路面下に埋設されたヒータ
と、前記ヒータが埋設された路面下に埋設され、その路
面の温度を検出する温度センサと、前記ヒータの発熱温
度を気象条件に基づいて設定し、ヒータに電力を供給し
てヒーティング制御を行なう制御部とを備え、この制御
部は、前記温度センサによる検出温度に対し、前記温度
センサの埋設深さに応じた補正を行なうことを特徴とす
るロードヒーティング制御装置に関する。

【００１１】第３発明は、複数の区画において路面下に
埋設され、それぞれ独立に電力を供給されて発熱するヒ
ータと、これらのヒータが埋設された区画の路面下に埋
設され、その路面下の温度をそれぞれ検出する温度セン
サと、前記各ヒータの発熱温度を気象条件に基づいて設
定し、各ヒータに電力を分配してヒーティング制御を行
なう制御部とを備え、この制御部は、センサの埋設深さ
に応じた第１、第２発明のような補正を行なって前記各
区間に電力を分配することを特徴とするロードヒーティ
ング制御装置に関する。

【００１２】

【作用】この装置は、温度センサの埋設深さを予め条件
として取り入れておき、路面温度をこの温度センサによ
り検出すると、その埋設深さに応じた補正を行なう。即
ち、深く埋められた温度センサほど制御のための設定温
度や検出温度に大きな補正を加えて制御する。これによ
り、温度センサが深く地中に埋められていても地表面の
温度を融雪に適した温度に制御できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を図の実施例を用いて詳細に説
明する。図１は、本発明の装置の主要部ブロック図であ
る。本発明の装置は、ほぼこの図に示すような原理に基
づいて動作する。この動作説明を行う前に、まず本発明
の装置の具体的な実施例についてその全体構成を説明す
る。

【００１４】図４に、本発明のロードヒーティング制御
装置実施例を示すブロック図を図示した。図において、
例えばロードヒーティングの対象となる駐車場は、この
図のとおりＡ区画、Ｂ区画、Ｃ区画、Ｄ区画というよう
に４つの区画に分割されている。そして、これらの区画
にはそれぞれヒータ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄが埋設され
て路面を加熱するよう構成されている。更に、各区画の
路面温度を測定するために、それぞれ温度センサ２Ａ、
２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが埋め込まれている。これらの温度セ
ンサの出力は制御部３に入力し、この制御部３がその検
出温度に従ってヒータ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄに対する
供給電力の制御を行う構成となっている。

【００１５】制御部３には、電源４、温度設定部７及び
降雪センサ５と路面水分センサ６が接続されている。降
雪センサ５は、この地域に雪が降っているかいないかを
検出するための検出装置である。この装置は、従来より
よく知られた水分の付着した電極間の抵抗測定等の原理
により動作するセンサである。路面水分センサ６も類似
した構成のもので、従来よりよく知られており、更に詳
細な説明は省略する。この路面水分センサ６によって対
象となる地域の路面が濡れているかどうかが判断され
る。制御部３は図示しないプロセッサや入出力ポートか
ら成るマイクロコンピュータ等により構成される。温度
設定部７は気温やその他の外部環境に基づいて路面の温
度を何度に制御するかを設定するためのもので、環境条
件により自動設定されたパラメータを記憶したり、人為
的にこのパラメータをセットするためにスイッチやダイ
ヤルを係員が操作するような構成となっている。電源４
はヒータ１Ａ〜１Ｄの駆動用の電力を供給する装置で、
電源トランス等から構成される。

【００１６】再び図１に戻って、本発明の装置の主要部
の構成と動作を説明する。図１の左上部分に示すよう
に、温度センサ２は地表１０からＬミリメートルの深さ
に埋設されている。また、その下側にヒータ１が埋設さ
れている。この温度センサ２の検出出力を受け入れ、ヒ
ータ１の供給電力を制御するために制御部３０と電源４
が設けられている。また、路面温度以外の環境条件を検
出するために環境条件検出部２０が設けられ、ヒータ１
によって路面の温度を設定温度に制御する場合、その温
度を格納しておくための温度設定部７が設けられてい
る。

【００１７】温度センサ２の出力は制御部３０の温度検
出部３１に入力する。また、この温度検出部３１の出力
と環境条件検出部２０の出力が設定温度演算部３２に入
力する。この設定温度演算部３２の演算結果は温度設定
部７に入力し保持される。この温度設定部７に保持され
た設定温度は供給電力演算部３４により読み取られ、ス
イッチング回路３３を制御するよう構成されている。ス
イッチング回路３３は電源４から電力を受け入れ、これ
を適当にスイッチング制御して設定された温度に路面を
制御するようヒータ１に電力を供給する構成となってい
る。

【００１８】ここで、温度センサ２が地表１０からＬミ
リメートルの深さに埋設されている場合、例えば地表１
０が凍結温度に達しても温度センサ２の埋設部分はまだ
凍結温度に達しないといった状況も生じる。例えば、ア
スファルト舗装等の場合、温度センサ２は地表１０か
ら、例えば３０ミリメートル程度下に埋設される。ま
た、ヒータ１はそれより更に３０ミリメートル程度下に
埋設される。このとき、温度センサ２の検出温度と地表
１０の実際の温度との誤差を打ち消すような補正処理を
行う。

【００１９】即ち、第１発明では、設定温度演算部３２
の求めた設定温度に対し、補正温度を加算して温度設定
部に出力する。また、第２発明では、温度センサの検出
温度から補正温度を差し引いて設定温度演算部に向けて
出力する。

【００２０】図１の実施例では、埋設深さが３０ミリメ
ートルの場合、補正温度を０℃とし、埋設深さが９０ミ
リメートルの場合、補正温度を５℃とする。即ち、埋設
深さがＬミリメートルのときは（Ｌ−３０）／１２℃の
温度補正を行なう。これによって、設定温度演算部３２
は地表面の温度に対し適切な温度設定を実行できる。な
お、環境条件検出部２０からは外気温、その他のパラメ
ータが入力され、設定温度はこれらを考慮した上で決定
される。

【００２１】設定温度の演算は具体的には次のようにし
て行なわれる。以下、本発明の装置の全体構成を更に具
体的に説明する。図５に、上記のような装置の制御の基
本動作状態図を示す。上記のような装置は、この図に示
すような３種類の動作状態を持つ。まず、状態Ｍ１は運
転モードの選択である。即ち、外気温その他の状況を考
慮し、どのような運転モードを採用するかを決定する状
態である。

【００２２】次に、状態Ｍ２は制御温度の設定である。
即ち、ここでは降雪センサや路面水分センサによって適
切な設定制御温度を定め、図４に示す温度設定部にセッ
トする処理が行われる。状態Ｍ３は制御出力を選択する
状態である。ここでは、図１で示したような電力の割り
当て等が決定される。上記実施例の装置は、このような
動作状態を適当な周期で繰り返しながら運転される。

【００２３】図６に、運転モード選択フローチャートを
示す。このフローチャートは図５に示した運転モードの
選択動作を具体的に示したものである。まず、始めに図
４に示した制御部３は図示しない温度計により気温を測
定する。図６のステップＳ１において、その気温が５℃
以上か５℃以下かを判断する。もし、５℃以上であれば
ステップＳ２に移り、ロードヒーティングの運転を停止
する。凍結その他のおそれがないからである。一方、５
℃以下の場合にはステップＳ３に移り、降雪の有無が判
断される。

【００２４】もし、雪が降っていなければステップＳ４
に移り、路面水分の有無が判断される。路面が濡れてい
なければステップＳ５に移り、予熱運転が行われる。こ
れは比較的小さい電力で各ヒータにより路面を加熱し、
路面が冷え過ぎないように保持しておく動作である。ス
テップＳ４において、路面水分があると判断された場合
には、ステップＳ６に移り、凍結防止運転が行われる。
即ち、路面上の水分が凍結しない程度の電力を各ヒータ
に送る。また、ステップＳ３において、雪が降っている
と判断された場合には、ステップＳ７に移り、路面の水
分の有無が判断される。

【００２５】路面の水分がなければ、ステップＳ８にお
いて第１モードの融雪運転が行われる。即ち、これで降
ってくる雪が路面で凍結しないような運転状態となる。
一方、ステップＳ７において、路面水分があると判断さ
れた場合には、ステップＳ９に移り、第２モードの融雪
運転が行われる。ここでは路面の凍結を防止すると共
に、積雪防止のための運転が行われる。ステップＳ８に
おける第１モードの融雪運転とステップＳ９における第
２モードの融雪運転では、それぞれ経験的に得られたデ
ータをもとに、必要な供給電力が算出され設定される。

【００２６】図７に、各運転モードにおける路面制御温
度のグラフを図示した。図の縦軸は制御温度で、横軸は
気温である。即ち、このグラフには図６で示した各運転
モードにおける設定温度を示した。図４に示した制御部
３は、図６に示したようなフローチャートに従って運転
モードを選択し、更にそのときの気温によって制御温度
をこの図に示すような条件で設定する。例えば、予熱運
転の場合、気温が高ければ制御温度はやや低めに設定
し、気温が高ければ例えば１℃に設定する。また、凍結
防止運転では、気温が零下に下がると、制御温度を３℃
から５℃程度まで高くし、路面を強く加熱する。第１モ
ードの融雪運転と第２モードの融雪運転では、設定温度
を約１℃程度差をつけ、第２モードの融雪能力を高めて
いる。

【００２７】図８は、温度センサが正確に地表面の温度
を検出したとした場合の、温度センサの検出温度と設定
温度の差に応じたヒータへの供給電力を示すグラフであ
る。図に示すように、温度センサの検出温度と設定温度
との差が２℃以上の場合には、ヒータへ１００％の電力
供給を行う。なお、ここでは、例えば１２０秒間を１単
位とした場合、１２０秒間フルに電力を供給すると１０
０％、１２０秒間のうち６０秒間だけ電力を供給すると
５０％とする。上記温度差が１℃の場合は５０％の電力
供給で温度差が０℃以下では電力供給は行なわない。本
発明においては、この場合の温度センサの検出温度か又
は設定温度のいずれか一方を上記のような手順で補正し
た後、このグラフを参照してヒータの供給電力を決定す
る。

【００２８】以上のようにして、環境条件、即ち降雪の
有無、路面水分の有無、気温及び路面温度等を検出し、
ヒータに供給すべき電力を計算すれば、より適切な電力
供給によって融雪制御ができる。しかも、上記のように
して設定温度を最適化することによって、不必要な加熱
を防止し、また必要な場合には確実に融雪用の電力が供
給できる。

【００２９】本発明は以上の実施例に限定されない。上
記実施例では複数の区画にそれぞれ独立に電力を供給す
るヒータや温度センサを設けて融雪制御を行なう例を示
したが、この融雪制御は１区画のみであっても本発明の
実施が可能である。また、温度センサの埋設位置や温度
センサ自身の構成や形状等は特に制限されず、自由に選
定して差し支えない。

【００３０】

【発明の効果】以上説明した本発明のロードヒーティン
グ制御装置は、路面下にヒータを埋設し、同時に温度セ
ンサを埋設してそのヒータの発熱温度を温度センサの検
出する路面温度を含む気象条件に基づいて設定する場合
に、設定温度又は検出温度に温度センサの埋設深さに応
じた補正を施すので、温度センサの埋設深さにかかわら
ず、融雪を必要とする場合には確実にヒータに電力を供
給し、融雪を必要としない場合には無駄な電力を供給し
ないという制御を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の主要部ブロック図である。

【図２】ロードヒーティング制御部ブロック図である。

【図３】ヒータ埋設状態断面図である。

【図４】ロードヒーティング制御装置ブロック図であ
る。

【図５】制御の基本動作状態図である。

【図６】運転モード選択フローチャートである。

【図７】各運転モードにおける路面制御温度を示すグラ
フである。

【図８】温度センサの検出温度と設定温度の差に応じた
ヒータへの供給電力を示すグラフである。

【符号の説明】

１ ヒータ ２ 温度センサ １０ 地表 ３０ 制御部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 路面下に埋設されたヒータと、 前記ヒータが埋設された路面下に埋設され、その路面の
   温度を検出する温度センサと、 前記ヒータの発熱温度を気象条件に基づいて設定し、ヒ
   ータに電力を供給してヒーティング制御を行なう制御部
   とを備え、 この制御部は、 前記設定温度に対し、前記温度センサの埋設深さに応じ
   た補正を行なうことを特徴とするロードヒーティング制
   御装置。
2. 【請求項２】 路面下に埋設されたヒータと、 前記ヒータが埋設された路面下に埋設され、その路面の
   温度を検出する温度センサと、 前記ヒータの発熱温度を気象条件に基づいて設定し、ヒ
   ータに電力を供給してヒーティング制御を行なう制御部
   とを備え、 この制御部は、 前記温度センサによる検出温度に対し、前記温度センサ
   の埋設深さに応じた補正を行なうことを特徴とするロー
   ドヒーティング制御装置。
3. 【請求項３】 複数の区画において路面下に埋設され、
   それぞれ独立に電力を供給されて発熱するヒータと、 これらのヒータが埋設された区画の路面下に埋設され、
   その路面下の温度をそれぞれ検出する温度センサと、 前記各ヒータの発熱温度を気象条件に基づいて設定し、
   各ヒータに電力を分配してヒーティング制御を行なう制
   御部とを備え、 この制御部は、 前記温度センサの埋設深さに応じた補正を行なって前記
   各区間に電力を分配することを特徴とする請求項１また
   は２記載のロードヒーティング制御装置。