JPH08260409A - 太陽電池とヒーターパネルによる融雪・結氷防止施設 - Google Patents

太陽電池とヒーターパネルによる融雪・結氷防止施設

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JPH08260409A
JPH08260409A JP7063947A JP6394795A JPH08260409A JP H08260409 A JPH08260409 A JP H08260409A JP 7063947 A JP7063947 A JP 7063947A JP 6394795 A JP6394795 A JP 6394795A JP H08260409 A JPH08260409 A JP H08260409A
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JP
Japan
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heater panel
solar cell
freezing
snow
melting
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Withdrawn
Application number
JP7063947A
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English (en)
Inventor
Takao Yoshida
孝男 吉田
Hideyuki Takeda
秀幸 武田
Takeshi Noguchi
武 野口
Yoshiyuki Natsumeda
良之 棗田
Sunao Sugaya
直 菅谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TOKYO GIJUTSU KIKAKU KK
Kajima Corp
Fuji Engineering Co Ltd
Original Assignee
TOKYO GIJUTSU KIKAKU KK
Kajima Corp
Fuji Engineering Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 路床の積雪・凍結箇所の融解に際し、簡便で
安価な設備によりイニシャルコストおよびランニングコ
ストの大幅な低減が可能で、維持管理の困難,騒音,適
用地域の限界を解消できるようにする。 【構成】 日射が得られる場所に設置される太陽電池1
と、路床10に埋設される直流ヒーターを組み込んだヒ
ーターパネル3とから構成され、太陽電池1で得られた
直流電力を耐候性ケーブル2を介して直接ヒーターパネ
ル3に送電し、ヒーターパネル3の発熱により積雪・結
氷の融解を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、冬季の道路などの積
雪や凍結に対して効果的な融解が可能な太陽電池とヒー
ターパネルによる融雪・結氷防止施設に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】積雪・凍結路面の融解方法としては、従
来から、 比較的温度の高い地下水を利用する方法、
電気発熱線方式、 ガスボイラー温水循環方式,
温泉水の利用方式などが提案され、実際に適用され
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来技術では、それぞれ次のような問題点がある。
【0004】 地下水利用方法 地下水を利用は引き起こされる地盤沈下が問題となって
おり、汲み上げた地下水を地下に戻す方式等も利用され
始めているが、ポンプ,配管などの維持費が課題となっ
ている。
【0005】 電気発熱線方式 メンテナンスフリーである利点があるものの、イニシャ
ルコストと電力費が非常に高価となる。
【0006】 ガスボイラー温水循環方式 ランニングコストは低い利点があるものの、定期的な部
品等の交換や事故・災害時の安全対策が必要で、かつ施
工性に劣り、ボイラー燃焼時の騒音があり、利用地域が
限定されるという短所がある。
【0007】 温泉水利用方式 手直に温泉脈が存在し、湧出量に余裕があることが前提
であり、適用が可能な地域は非常に限られる。さらに、
温泉水内の含有物質による配管の劣化問題が大きい。
【0008】この発明は、前述のような問題点を解消す
べくなされたもので、その目的は、積雪・凍結箇所の融
解に際し、簡便で安価な設備によりイニシャルコストお
よびランニングコストの大幅な低減が可能で、維持管理
の困難,騒音,適用地域の限界を解消できる太陽電池と
ヒーターパネルによる融雪・結氷防止施設を提供するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明に係る融雪・結
氷防止施設は、日射が得られる場所に設置される太陽電
池と、路床に埋設される直流ヒーターを組み込んだヒー
ターパネルとから構成され、太陽電池で得られた直流電
力を耐候性ケーブルを介して直接ヒーターパネルに送電
してなることを特徴とする。
【0010】ヒーターパネルは、上部の熱容量の大きい
路床部材(例えば、大熱容量骨材コンクリート)と下部
の断熱材(例えば、発泡スチロール)の間に埋設するの
が好ましい。
【0011】降雪中や夜間にもヒーターパネルを稼働さ
せる場合には、太陽電池からのヒーターパネルへの電気
配線に、商用電源を接続する。
【0012】
【作用】以上のような構成において、太陽電池電力によ
り路床に埋設したヒーターパネルが発熱し、路面上の積
雪・結氷が融解される。この融解システムでは、可動部
分を伴わず、かつ流体を用いていないため、設備費など
のイニシャルコストを大幅に低減でき、また基本的にメ
ンテナンスフリーであり、ランニングコストも大幅に低
減することができ、さらに維持管理作業,騒音,振動,
排気などの問題を解消することができる。また、ある程
度の日射が期待できれば、適用地点に制限はない。
【0013】太陽電池で得られた直流電力が耐候性ケー
ブルを介してヒーターパネルに直接送電され、このヒー
ターパネルが直流電流で発熱するため、一般的な太陽電
池システムにおける直/交変換インバーター設備,蓄電
池設備などの付帯設備を必要とせず、簡便で安価な設備
で、路面を簡単にパネルヒーティングすることができ
る。
【0014】ヒーターパネルと路面との間に大熱容量の
路床部材を配設することにより、日射の無い時に長時間
放熱することができ、またヒーターパネルの下部に断熱
材を配設することにより、下部への放熱を抑制すること
ができ、効率良くヒーティングを行うことができる。
【0015】ヒーターパネルは交流電流でも作動可能で
あり、太陽電池からの電気配線に商用電源を接続するこ
とにより、降雪中や夜間にも商用交流電源を利用して積
雪・結氷の融解を行うことができる。
【0016】なお、電力をエネルギー源としているた
め、従来の温水利用方式等に比較して配線,配管等の設
備工事費が非常に小さく、またエネルギー伝送に伴う損
失が無視できる程度に小さく、太陽電池は融解対象地点
の近傍に設置するだけではなく、やや離れてより日射時
間の長い地点に設置することも可能であり、熱源として
の太陽電池設置位置の自由度が高い。
【0017】
【実施例】以下、この発明を図示する実施例に基づいて
説明する。図1に本発明を道路の融雪・結氷防止に適用
した基本システム例、図2にヒーターパネルの設置構造
例、図3に商用電力併用型の応用システム例、図4にヒ
ーターパネルの平面配置例を示す。
【0018】図1において、本発明の融解システムは、
太陽電池1による直流発電部分と、電気配線としての耐
候性ケーブル2と、ヒーターパネル3による発熱部分か
ら構成されている。太陽電池1は、一般に使用されてい
るパネル状の太陽電池であり、雪や氷を融解させようと
する地点近くの日照の得られる箇所に設置し、集光効率
の高い方向にその集光面を固定する。
【0019】なお、1Aは、常時設置される本設タイ
プ,1Bは冬季以外は別の箇所に設置して別の用途に活
用する仮設タイプである。また、設置位置は、融解対象
地点の近傍に限らず、やや離れた日射時間の長い地点に
設置してもよい。太陽電池1を離れた地点に設置して
も、電気配線で送電するため、設備工事費は非常に安
く,エネルギー伝送に伴う損失も無視できるほど小さ
く、何ら問題がない。
【0020】ヒーターパネル3は、例えば電気抵抗で発
熱する一般的な電導発熱体を使用し、この電導発熱体を
金属製カバーで覆い、ケーブル接続口を耐水耐熱シール
ゴムでシールした構造であり、太陽電池1に耐候性ケー
ブル2を介して接続され、太陽電池1の出力である直流
電力が直接送電される。従って、ヒーターパネル3は、
直流で作動し、かつ太陽電池電力が得られる時のみ作動
するため、一般の太陽電池システムにおける直/交変換
インバーター施設,蓄電池などの付帯設備を必要とせ
ず、簡便で安価な構成とすることができる。
【0021】また、このヒーターパネル3には、設定し
た温度以上には昇温しないように、サーモスタット等を
設け、あるいは電熱発熱体自体を温度が一定温度以上上
昇しない機能を有する素材を使用し、無駄な電力消費,
異常温度上昇を避けるものとする。
【0022】このようなヒーターパネル3を路床10中
に埋設するが、発熱の効果的な地表面への伝達と道路通
過交通による路面圧力の分散を勘案し、十分な融解が得
られ、集中荷重によって発熱部が破壊しないよう、適当
な深度に設定する。また、ヒーターパネル3と路面との
間の材料は、必要な路面強度が得られると共に、日射が
ある時に熱を貯め、日射が無い時にもできるだけ長時間
放熱するよう、熱容量の大きい材料とする。さらに、ヒ
ーターパネル3から発生する熱の下部への放散を抑制す
る必要がある。
【0023】図2に示すのは、このような路床の具体例
であり、路面から下に向かってアスファルト舗装11,
大熱容量骨材コンクリート12,発泡スチロール等の断
熱材13,基盤砕石14,路床基盤15から構成し、断
熱材13の上にヒーターパネル3を載置し、この上から
大熱容量骨材コンクリート12を打設している。なお、
耐候性ケーブル2は発泡スチロール等の断熱材13内を
通してヒーターパネル3に接続する。
【0024】次に、図3は、日射がない降雪中や夜間で
も融解システムを稼働させる需要がある場合に、一般の
商用電力を使用することができるようにしたシステム例
である。ヒーターパネル3は交流でも発熱する電導発熱
体であり、太陽電池1からの電気配線2’に、逆流防止
器(ダイオード)21を設けると共に、この逆流防止器
21の下流側において交流電源20を接続している。
【0025】電気配線2には太陽電池出力電圧を計測す
る検出器23を設け、ヒーターパネル3の近傍には路面
の積雪・結氷状況(路面温度+水分)を計測する結氷セ
ンサー24を設置し、交流電源20の電気配線22に
は、太陽電池出力電圧検出器23のリレー23aと、結
氷センサー論理回路25のリレー24aが設けられ、太
陽電池が必要電力を発電していない場合、リレー23a
の接点がONとなり、路面の積雪・結氷が十分に融解し
ていないと、リレー24aの接点がONとなり、両方の
リレーがONになると商用電力系からの商用電力が入力
され、降雪中や夜間でも融解システムを稼働することが
できる。
【0026】また、晴天時において、太陽電池が必要電
力を十分に発電している場合には、リレー23aの接点
がOFFとなり、路面の積雪・結氷が十分に融解してい
る場合には、リレー24aの接点がOFFとなり、いず
れか一方がOFFになると、商用電力が遮断され、無駄
な電力消費が避けられる。例えば、水分有りで、かつ路
面温度T<2°Cの場合にONとし、水分無し、または
T>10°CでOFFとする。なお、このような交流利
用の場合でも、AC/DC変換のための整流器などは不
要である。
【0027】以上のような融雪・結氷防止設備のヒータ
ーパネル3は、道路の種々の積雪・結氷状態に応じて図
4に示すような配置とする。なお、太陽電池1はエネル
ギー変換率の向上,低価格化が図られ、また本発明の構
成により簡便で安価な設備とすることができるが、積雪
路全体にわたって本発明を適用するとなると、費用は高
価にならざるを得ない。
【0028】従って、本発明が効果的に適用できる例と
しては、昼間でも日陰となり、積雪により夜間に凍結し
た路面が昼間に融解しない地点が挙げられる。このよう
な局部的に凍結した路面では、ドライバーも昼間は普通
タイヤのまま走行することが多く、危険性が高いが、凍
結区間が離散していることと、圧雪により氷化している
ことにより大型の除雪車等を用いることは不可能であ
る。よって、道路を一次閉鎖して人力で砕くことになる
が、コストは非常に高くなる。本発明を適用することに
より、常態化している日陰凍結区間をほぼ無人状態で、
他の日なた部分と同様の状態にまで融解することが可能
となる。
【0029】なお、以上は道路について説明したが、こ
れに限定されることなく、日陰部の雪崩防止柵,雪崩予
防柵,スノーシェッド等の上面の積雪を緩速に融雪した
り、屋根上の積雪の融解にも用いることができる。ま
た、ゴルフ場で、冬季日陰部となるグリーン等の凍結防
止にも有効である。
【0030】
【発明の効果】この発明は、日射が得られる場所に設置
される太陽電池と、路床に埋設される直流ヒーターを組
み込んだヒーターパネルとから構成され、太陽電池で得
られた直流電力を耐候性ケーブルを介して直接ヒーター
パネルに送電するように構成したため、次のような効果
を奏する。
【0031】(1) 従来の温水循環方式などのように高価
な設備を必要とせず、融解システムを太陽電池と電気配
線とヒーターパネルだけの簡便で安価な設備で構成で
き、稼働部分を伴わず、かつ流体を用いることもないた
め、イニシャルコストおよびランニングコストを大幅に
低減することができる。また、従来のような維持管理作
業,騒音,振動,排気等の問題を解消することができ
る。さらに、ある程度の日射さえ得られれば、設置する
ことができ、従来のような適用地点の制限を解消するこ
とができる。
【0032】(2) また、太陽電池で得られた直流電力で
直接ヒーターパネルを作動させるため、一般的な太陽電
池システムと比較しても、直/交変換インバーター施
設,蓄電池設備などの付帯設備を無くすことができ、簡
便で安価な太陽電池システムで積雪・結氷の融解を簡単
に行うことができる。
【0033】(3) 商用電源を接続することもでき、降雪
中や夜間にも、積雪・結氷の融解を簡単に行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る融雪・結氷防止施設の基本シス
テム例を示す斜視図である。
【図2】この発明に係るヒーターパネルの設置構造例を
示す断面図である。
【図3】この発明に係る商用電力を併用した融雪・結氷
防止施設の応用システム例を示す概略斜視図である。
【図4】この発明に係るヒーターパネルの平面配置例を
示す平面図ある。
【符号の説明】
1…太陽電池,2…耐候性ケーブル,3…ヒーターパネ
ル, 10…路床,11…アスファルト舗装,12…大
熱容量骨材コンクリート,13…断熱材,14…基盤砕
石,15…路床基盤,21…逆流防止器,22…電気配
線,23…太陽電池出力電圧検出器,24…結氷センサ
ー,25…結氷センサー論理回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 孝男 東京都調布市飛田給2丁目19番1号 鹿島 建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 武田 秀幸 東京都調布市飛田給2丁目19番1号 鹿島 建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 野口 武 千葉県千葉市若葉区貝塚町1327番地187号 (72)発明者 棗田 良之 神奈川県横浜市泉区岡津町1157 (72)発明者 菅谷 直 東京都新宿区赤城下町30番地

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 日射が得られる場所に設置される太陽電
    池と、路床に埋設される直流ヒーターを組み込んだヒー
    ターパネルとから構成され、太陽電池で得られた直流電
    力を耐候性ケーブルを介して直接ヒーターパネルに送電
    してなることを特徴とする太陽電池とヒーターパネルに
    よる融雪・結氷防止施設。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の融雪・結氷防止施設に
    おいて、ヒーターパネルは、上部の熱容量の大きい路床
    部材と下部の断熱材の間に埋設されていることを特徴と
    する太陽電池とヒーターパネルによる融雪・結氷防止施
    設。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の融雪・
    結氷防止施設において、太陽電池からヒーターパネルへ
    の耐候性ケーブルに、商用電源が接続されていることを
    特徴とする太陽電池とヒーターパネルによる融雪・結氷
    防止施設。
JP7063947A 1995-03-23 1995-03-23 太陽電池とヒーターパネルによる融雪・結氷防止施設 Withdrawn JPH08260409A (ja)

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