JPH09184105A - 融雪装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気を熱源とする融雪装置の電気消費量を低
減する。 【解決手段】 電流供給により発熱するヒータを含むヒ
ータ層（１）と、ヒータ層の上に敷設され、ヒータによ
り加熱される樹脂製シートであって、加熱状態において
遠赤外線を放射するセラミック体が混入されている蓄熱
層（２）と、蓄熱層の上に敷設され、蓄熱層のセラミッ
ク体から放射された遠赤外線を伝播して外表面の積雪に
放射するセラミック体を混入した表面層（３）とを含
む。ヒータは、薄板形状部材からなり、自己温度制御機
能を有する面状発熱体を含んでもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は融雪装置、特に、道
路、一般家屋の屋根及びビル建築物の屋上等の外表面の
積雪を溶融して除去する融雪装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】豪雪地帯において道路等の積雪を融雪す
ることは、地域社会の産業と生活にとって重要な課題で
ある。従来、地下水を汲み上げて散水する融雪方法が、
効果的かつ実用的な方法として多くの豪雪地帯で採用さ
れ普及している。しかし、この方法を実施する地域の一
部において、地下水の汲上げによる利用地域一帯の地盤
沈下及び地下水資源の枯渇という問題が生じている。そ
こで、地下水を利用しないで積雪を除去する融雪技術の
開発及び実用化が求められている。

【０００３】地下水を利用しない融雪技術の一つに、電
気を熱源とする伝導熱による方式がある。この方式で
は、道路等の表面層の下側にヒータが設けられ、電流供
給によりヒータが発熱する。そしてヒータ熱が熱伝導に
より外表面の積雪に伝わり、積雪が温度上昇により溶融
する。

【０００４】しかし、伝導熱による融雪技術には下記の
ような問題がある。雪は密度が０．０５ｇ／ｃｍ程度と
小さく、空気を大量に含んでおり、雪の熱伝導率λは
０．００６１Ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃程度と低い。従っ
て、積雪の下層部の雪が断熱材のように機能して積雪へ
の熱伝導を妨げる。このような性質を持つ積雪を伝導熱
により溶融するためには、ヒータにより非常に大量の熱
を発生する必要がある。以上より、伝導熱による融雪技
術では、電気消費量が多くランニングコストが多大であ
る。

【０００５】そこで、電気エネルギを効率よく積雪に伝
える技術として、遠赤外線による融雪作用を利用した融
雪技術が注目されている。遠赤外線は波長が５〜１００
０μｍ程度の電磁波であり、空間があっても効率よく伝
播される。そして、雪は６〜１０μｍ程度の波長帯領域
の遠赤外線を効率良く吸収するという性質を有してお
り、雪に吸収された遠赤外線は熱エネルギに変換され、
この熱エネルギにより雪が溶融する。

【０００６】図９は、上記遠赤外線の性質を利用する融
雪技術として従来より提案されている装置の構成を示す
説明図である。同図において表面層３１は外表面を形成
する層であり、例えば道路であればアスファルトなどで
構成されている。そして、この表面層３１には遠赤外線
を放射する性質を持つセラミック体が混入されている。
このセラミック体には、熱を吸収して遠赤外線を放射す
る性質を持つことが周知の種類のセラミック材が用いら
れており、この種のセラミック材は低温において遠赤外
線の放射量が抑制される温度特性を有することが知られ
ている。表面層３１の下側には電流供給により発熱する
電気ヒータ３２が設けられる。上記構成では、電気ヒー
タ３２に発生するヒータ熱が熱伝導により表面層を構成
するアスファルト等を介してセラミック体に伝えられ、
セラミック体は伝導熱を吸収して遠赤外線を放射する。
そして外表面の積雪が、遠赤外線による放射熱を吸収し
て溶融する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の遠赤外線による
融雪効果を利用した融雪装置は、伝導熱のみによる融雪
装置ほどのランニングコストを要しないように図られて
いるものの、下記に説明するようになお多大な電気消費
量を要する。

【０００８】上述のように、セラミック体は低温におい
て遠赤外線の放射量が低下する温度特性を有する。従っ
て、遠赤外線による融雪効果を発揮するためには、セラ
ミック体が十分な放射量の遠赤外線を放射するような所
望の温度である必要があり、セラミック体ごと表面層３
１全体を加熱して上記所望の温度にしなければならな
い。アスファルト等からなる表面層３１を加熱して上記
所望の温度とするには大量の熱エネルギを要し、電気ヒ
ータ３２の電気消費量が多大となる。

【０００９】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものある。本発明の目的は、電気を熱源とし、遠赤
外線を利用して積雪を溶融、除去する融雪装置であり、
従来よりも大幅に少ない電気消費量で融雪効果を発揮す
る融雪装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、外表面の積雪
を溶融し除去する融雪装置であって、電流供給により発
熱するヒータを含むヒータ層と、前記ヒータ層の上に敷
設され、前記ヒータにより加熱される樹脂製シートであ
って、前記加熱状態において遠赤外線を放射するセラミ
ック体が混入されている蓄熱層と、前記蓄熱層の上に敷
設され、前記蓄熱層のセラミック体から放射された遠赤
外線を伝播して外表面の積雪に放射するセラミック体を
混入した表面層とを含むことを特徴とする。

【００１１】ここで、蓄熱層及び表面層に混入されるセ
ラミック体は、従来技術と同様、熱を吸収して遠赤外線
を放射する性質を持つことが周知の種類のセラミック材
からなる。蓄熱層に混入されるセラミック体と表面層に
混入されるセラミック体は、同一のものであってもよ
く、異なる種類のものであってもよい。

【００１２】また表面層は、本発明の適用箇所に通常用
いられる周知の構成に上記セラミック体を混入して構成
すればよい。上記周知の構成としては、例えば道路であ
ればアスファルト等が挙げられ、また家屋であれば屋根
瓦等が挙げられる。

【００１３】上記構成では、ヒータ層からの伝導熱によ
り蓄熱層が加熱され、蓄熱層はこの伝導熱を効果的に蓄
熱し、蓄熱層内のセラミック体が遠赤外線を全方向に放
射する。表面層内のセラミック体は、蓄熱層内のセラミ
ック体から放射された遠赤外線を吸収、再放射すること
により遠赤外線を伝播する。そして、ヒータ層から蓄熱
層及び表面層を介して伝導される伝導熱と、蓄熱層及び
表面層内のセラミック体から放射される遠赤外線による
放射熱の双方の作用により、外表面の積雪が溶融し除去
される。

【００１４】また、本発明の好ましい一態様では、前記
ヒータは、薄板形状部材からなり、自己温度制御機能を
有する面状発熱体を含むことを特徴とする。

【００１５】ここで、自己温度制御機能とは、外部から
の温度コントロールなしで発熱体自体が所望の設定温度
を持続する機能をいい、このような機能を有する発熱体
をヒータに用いることにより電気消費量が低減する。ま
た薄板形状の面状発熱体を用いることにより、本装置の
施工作業が容易となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照し説明する。

【００１７】「実施形態１：道路への適用形態」本実施
形態は、本発明の融雪装置を道路に適用した形態であ
る。図１は、本実施形態の融雪装置の構成を示す説明図
であり、図２は同装置の実際の施工例を示す斜視図であ
る。本実施形態の融雪装置は、ヒータ層として設けられ
る電気ヒータ１、蓄熱層として設けられる融雪シート
２、さらに表面層として設けられる融雪アスファルト３
とからなる。本融雪装置は、通常のアスファルト舗装と
同様にして道路表面を形成するように設けられる。以
下、本装置の構成について、ヒータ層、蓄熱層及び表面
層に分けて説明する。

【００１８】（１）ヒータ層 ヒータ層の電気ヒータ１は、厚さ６〜７ｍｍ程度の薄板
形状部材からなる面状発熱体を備え、図２に示すように
敷設されており、電流供給により面状発熱体が発熱す
る。本実施形態の面状発熱体は、樹脂部材をカーボン系
素材で覆うようにして構成されたマレール素子（登録商
標、以下省略）からなる。

【００１９】上記マレール素子は自己温度制御機能、す
なわち、外部からの温度コントロールなしで発熱体自体
が予め設定された温度を持続する機能を有している。こ
の自己温度制御機能は、温度に応じて電気抵抗値が変化
するというマレール素子の特徴によるもので、マレール
素子は電気抵抗値の変化によりマレール素子自体への電
流供給を制御して自己温度制御機能を果たす。図３は、
本実施形態のマレール素子の電気抵抗値の温度特性を、
通常の金属線についてのデータとともに示した説明図で
ある。同図に示すように本実施形態のマレール素子は、
融雪シート２への適切な伝導熱量を考慮して約３０℃の
温度を持続するように設定されている。

【００２０】本実施形態では、面状発熱体を採用するこ
とにより、施工作業が容易となっている。また電気ヒー
タ１が上記のような自己温度制御機能を有することによ
り、周囲温度変化のむらを低減して電気の無駄な消費を
防ぎ、電気消費量の低減を図っている。

【００２１】また電気ヒータ１の下側には断熱層４が敷
設されている。この断熱層４により、電気ヒータ１に発
生するヒータ熱は、下方へ伝導を抑制され、上方の蓄熱
層へ効率よく伝導する。

【００２２】（２）蓄熱層 蓄熱層の融雪シート２は、樹脂材料からなる厚さ１ｍｍ
程度のシートであり、図２に示すように電気ヒータ１の
上に敷設されている。本実施形態では、樹脂材料として
塩化ビニルが用いられている。そして融雪シート２は、
この塩化ビニルにパウダー状のセラミック体をある一定
の体積比率で混入して形成されている。このセラミック
体は、前述の如く、熱を吸収して遠赤外線を放射する性
質を持つことが周知の種類のセラミック材からなる。図
４は、本実施形態に用いられているセラミック材の特性
を示す説明図である。同図に示すように、本実施形態で
は、２０℃において最大波長９．８８μｍの波長領域の
遠赤外線を放射率０．９８で放射するセラミック材が用
いられている。

【００２３】（３）表面層 表面層の融雪アスファルト３は通常の道路舗装に用いら
れるものとして周知のアスファルト材からなる。そし
て、通常の道路舗装と同様の施工法により、図２に示す
ように融雪シート２の上側に順次敷設されている。融雪
アスファルト３のアスファルト材には、パウダー状のセ
ラミック体がある一定の体積比率で混入されている。こ
のセラミック体も、融雪シート２に混入されるセラミッ
ク体と同様、遠赤外線を放射する性質を持つことが周知
の種類のセラミック材からなる。本実施形態では融雪ア
スファルト３に融雪シート２と同じセラミック体が混入
されている。なお、各構成に混入するセラミック体の材
質及び粒径は各々異なっていてもよい。

【００２４】以上に本実施形態の融雪装置の構成を説明
した。次に、本実施形態による融雪作用、すなわち、融
雪アスファルト３の上面たる外表面の積雪を溶融し除去
する作用について説明する。

【００２５】面状発熱体からなる電気ヒータ１が電流供
給により発熱し、自己温度制御機能により電気ヒータ１
自体の温度が約３０℃の設定温度に持続する。電気ヒー
タ１に発生したヒータ熱は、下方への熱伝導を断熱層４
に遮られてもっぱら上方へ熱伝導し、伝導熱により融雪
シート２が加熱される。

【００２６】融雪シート２は上記ヒータ熱を蓄熱し、こ
れにより、融雪シート２の温度は、混入されたセラミッ
ク体が融雪に効果的な遠赤外線を放射するような温度と
なる。そして、パウダー状のセラミック体が遠赤外線を
全方向に放射する。

【００２７】融雪アスファルト３に混入されたパウダー
状のセラミック体は、融雪シート２のセラミック体から
放射された遠赤外線を吸収して全方向に再放射すること
により、上記遠赤外線を伝播する。

【００２８】上記において、外表面の積雪は、融雪シー
ト２及び融雪アスファルト３に混入されたセラミック体
が放射する遠赤外線を吸収する。吸収された遠赤外線は
熱エネルギに変換され、この熱エネルギにより積雪が溶
融する。

【００２９】また外表面の積雪は伝導熱によっても溶融
する。すなわち電気ヒータ１に発生するヒータ熱が、融
雪シート２及び融雪アスファルト３を介して外表面の積
雪に熱伝導し、積雪は伝導熱により加熱されて溶融す
る。

【００３０】ここで、伝導熱による融雪は、もっぱら外
表面付近の積雪に対して行われる。これに対し、遠赤外
線は外表面付近の積雪のみならず、外表面から離れた上
方の積雪にまで到達して吸収される。従って、遠赤外線
の放射熱による融雪は、伝導熱による融雪よりも広範囲
の積雪に対して行われる。このように、本融雪装置で
は、遠赤外線の利用により、熱伝導率の低い積雪に対し
て効果的な融雪が行われる。

【００３１】以上に説明した本実施形態の融雪装置で
は、電気ヒータ１の電気消費量が従来装置よりも大幅に
低減する。以下、この点について説明する。

【００３２】本融雪装置では、融雪シート２を設けたこ
とにより、下記に説明するように、電気ヒータ１の発生
すべき熱量が低減する。すなわち、前述のように融雪シ
ート２はヒータ熱を効果的に吸収して蓄熱し、融雪シー
ト２に混入されたセラミック体が遠赤外線を放射する温
度になる。融雪シート２を加温してセラミック体に遠赤
外線を放射させるための熱量は、従来技術においてセラ
ミック体ごと表面層全体を加温するための熱量と比較し
て大幅に少ない熱量でよい。この発熱量の低減により、
電気ヒータ１の電気消費量が低減する。

【００３３】また本融雪装置では、セラミック体が遠赤
外線を伝播する性質を利用することにより、下記に説明
するように少ない電気消費量で融雪が行われる。融雪シ
ート２及び融雪アスファルト３に混入された各セラミッ
ク体が遠赤外線を吸収、再放射することにより、放射エ
ネルギが別のセラミック体に順次伝播されていく。各セ
ラミック体からは全方向に遠赤外線が放射されるので、
放射エネルギが全方位的に広がり伝播していく。このう
ち、放射エネルギが横方向に広がって伝播することによ
り、外表面の広い範囲において融雪効果を発揮すること
ができる。従って、電気ヒータ１を設ける範囲は、伝導
熱による融雪装置と比較して狭い範囲でよい。電気ヒー
タ１の敷設面積の縮小により、電気消費量及び設備費が
低減する。

【００３４】また上記において、遠赤外線の下方向への
放射により、遠赤外線の放射エネルギが上下に伝播され
て放射対流を生じ、蓄熱効果を作り出していると想定さ
れる。その結果、遠赤外線が外表面の積雪へ放射され続
け、例えば電気ヒータ１を間欠運転しても融雪作用が持
続する。

【００３５】以上のように、本実施形態では、電気ヒー
タ１がセラミック体に遠赤外線を放射させるための補助
的な発熱を行えばよく、また電気ヒータ１の敷設面積に
比して広い範囲で融雪が行われ、さらにセラミック体に
よる放射熱の蓄熱効果が想定される。従って、電気ヒー
タ１の電気消費量が従来装置と比較して大幅に低減す
る。

【００３６】なお、本実施形態の融雪装置は、表面層と
してアスファルトを用いない道路、例えばコンクリート
道路等にも同様に適用可能である。また、他の建設物、
例えば駐車場や橋梁等にも同様に適用することができ
る。

【００３７】「実施形態２：一般家屋の屋根への適用形
態」本実施形態は、本発明の融雪装置を一般家屋の屋根
に適用した形態である。図５は、本実施形態の融雪装置
の構成を示す説明図であり、図６は同装置の実際の施工
例を示す斜視図である。本実施形態の融雪装置は、ヒー
タ層として設けられる電気ヒータ１１、蓄熱層として設
けられる融雪シート１２、さらに表面層として設けられ
る融雪瓦１３とからなる。本融雪装置は、通常の瓦を用
いた屋根と同様に一般家屋の屋根を形成するように設け
られる。

【００３８】本装置において、電気ヒータ１１及び融雪
シート１２は、実施形態１の融雪装置と同様の構成であ
る。また図５及び図６に示す発泡断熱材１４は、実施形
態１の断熱層４に相当し同様の機能を有する。従って、
これらの構成については説明を省略する。

【００３９】本実施形態では、表面層として融雪瓦１３
が、融雪シート１２の上に通常の屋根と同様の施工法に
より敷設されている。この融雪瓦１３は、周知の屋根瓦
にパウダー状のセラミック体をある一定の体積比率で混
入して構成されている。このセラミック体は、実施形態
１と同様、遠赤外線を放射する性質を持つことが周知の
種類のセラミック材からなる。セラミック体は、融雪シ
ート２と同一のものでもよく、異なるものでもよい。

【００４０】以上に本実施形態の融雪装置の構成を説明
した。本装置による融雪作用、及び、本装置の電気消費
量低減効果については、前述の実施形態１と同様であ
り、説明を省略する。

【００４１】「実施形態３：ビル建築物の屋上への適用
形態」本実施形態は、本発明の融雪装置をビル建築物の
屋上に適用した形態である。図７は、本実施形態の融雪
装置の構成を示す説明図であり、図８は同装置の実際の
施工例を示す斜視図である。本実施形態の融雪装置は、
ヒータ層として設けられる電気ヒータ２１、蓄熱層とし
て設けられる融雪シート２２、さらに表面層として設け
られる融雪モルタル２３及び融雪タイル２４とからな
る。本融雪装置は、通常のモルタル及びタイルを用いた
屋上と同様にビル建築物の屋上を形成するように設けら
れる。

【００４２】本装置において、電気ヒータ２１及び融雪
シート２２は、実施形態１の融雪装置と同様の構成であ
る。また図７及び図８に示す断熱材２５は、実施形態１
の断熱層４に相当し同様の機能を有する。従って、これ
らの構成については説明を省略する。

【００４３】本実施形態では、表面層として融雪モルタ
ル２３及び融雪タイル２４が、屋上に用いられる通常の
モルタル及びタイルと同様の施工法により敷設されてい
る。融雪モルタル２３のモルタル材は、周知のモルタル
材にパウダー状のセラミック体をある一定の体積比率で
混入して構成されている。融雪タイル２４も同様に、周
知のタイルにパウダー状のセラミック体をある一定の体
積比率で混入して構成されている。モルタル材及び屋根
用タイルに混入されているセラミック体は、実施形態１
と同様、遠赤外線を放射する性質を持つことが周知の種
類のセラミック材からなる。各セラミック体は、融雪シ
ート２と同一のものでもよく、異なるものでもよい。

【００４４】以上に本実施形態の融雪装置の構成を説明
した。本装置による融雪作用、及び、本装置の電気消費
量低減効果については、前述の実施形態１と同様であ
り、説明を省略する。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、ヒータ層、蓄熱層及び
表面層を含むように融雪装置を構成し、蓄熱層及び表面
層に遠赤外線を放射するセラミック体を混入したことに
より以下の効果が得られる。蓄熱層を設けたことによ
り、遠赤外線の融雪効果を得るためにヒータ層の発生す
べき熱量が低減する。またセラミック体により遠赤外線
が全方位的に伝播するので、ヒータ層の敷設面積に比し
て広範囲の積雪が融雪される。さらに、上記遠赤外線の
全方位的な伝播により、遠赤外線の放射エネルギが蓄熱
される。以上より、ヒータの電気消費量の減少により、
融雪装置のランニングコストを大幅に低減することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態の融雪装置の構成を
示す説明図である。

【図２】 図１の融雪装置の実際の施工例を示す斜視図
である。

【図３】 本発明の第１の実施形態のマレール素子の電
気抵抗値の温度特性を、通常の金属線についてのデータ
とともに示した説明図である。

【図４】 本発明の第１の実施形態に用いられているセ
ラミック材の特性を示す説明図である。

【図５】 本発明の第２の実施形態の融雪装置の構成を
示す説明図である。

【図６】 図５の融雪装置の実際の施工例を示す斜視図
である。

【図７】 本発明の第３の実施形態の融雪装置の構成を
示す説明図である。

【図８】 図７の融雪装置の実際の施工例を示す斜視図
である。

【図９】 従来の遠赤外線の性質を利用する融雪装置の
構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１，１１，２１ 電気ヒータ、２，１２，２２ 融雪シ
ート、３ 融雪アスファルト、４ 断熱層、１３ 融雪
瓦、１４ 発泡断熱材、２３ 融雪モルタル、２４ 融
雪タイル、２５ 断熱材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外表面の積雪を溶融し除去する融雪装置
   において、 電流供給により発熱するヒータを含むヒータ層と、 前記ヒータ層の上に敷設され、前記ヒータにより加熱さ
   れる樹脂製シートであって、前記加熱状態において遠赤
   外線を放射するセラミック体が混入されている蓄熱層
   と、 前記蓄熱層の上に敷設され、前記蓄熱層のセラミック体
   から放射された遠赤外線を伝播して外表面の積雪に放射
   するセラミック体を混入した表面層と、 を含むことを特徴とする融雪装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の融雪装置において、 前記ヒータは、薄板形状部材からなり、自己温度制御機
   能を有する面状発熱体を含むことを特徴とする融雪装
   置。