WO2011145558A1 - 空気吹出型路面融雪システム - Google Patents

Abstract

【課題】　通気性構造体から空気を吹き出す量を略均一としつつ、中空路盤体の高さを低くすることのできる空気吹出型路面融雪システムを提供する。 【解決手段】　路面下に埋設される中空部２１を備えた中空路盤体２と、この中空路盤体２の上に設けられて路面を構成する通気性構造体３と、前記中空路盤体２の中空部２１内に敷設された通気管４とを有する空気吹出型路面融雪システム１であって、前記通気管４は所定の融雪範囲をループ状に敷設されているとともに、この通気管４には、ループ内側方向に向けて開口された複数の吹き出し部４２が設けられている。

Description

空気吹出型路面融雪システム

　本発明は、路面上の雪に空気を直接的に接触させることにより融雪を行う空気吹出型路面融雪システムに関するものである。

　従来、空気を熱媒体として住宅の周辺や路上に降り積もる雪を融かす試みがなされている。特に、発明者らは、路面から空気を吹き出させ、その空気を路面上に積もる雪や降下してくる雪に直接的に接触させることにより融雪を行う技術の研究・開発を継続的に行っている。

　例えば、特許第４１７７４２３号において、路面下に埋設されるとともに、空気を流通させ、かつ、路面からの融雪水を内部に落下しうる孔を有する中空部を備えた中空路盤体と、この中空路盤体の上に設けられて路面を構成する通気性構造体と、前記中空路盤体の中空部内に０℃以上の空気を圧入する空気圧入手段とを有する空気吹出融雪・乾燥システムを提案し、特許を取得している（特許文献１）。この特許文献１によると、当該空気吹出融雪・乾燥システムによって、路面から吹き出す空気を雪に直接的に接触させるとともに、この空気の通過による通気性構造体の保温効果によって路面上の雪をムラなく、平均的に融かすことができる。

特許第４１７７４２３号公報

　なお、特許文献１に記載された発明においては、路面下に埋設される中空路盤体の高さを低くすることで、施工時の路面下を掘り下げる作業の負担を軽減させ、施工費用や材料費を抑えたいという要望が強い。

　しかしながら、中空路盤体の高さを低くすると中空部内が狭くなるので空気の流通が滞りやすくなり、空気が供給される送気口近傍とその遠方とでは、供給される空気量に差が生じてしまう。このような中空部内における空気量の差は、通気性構造体から空気を吹き出す量が不均一となり、融雪ムラの原因となってしまう。したがって、中空路盤体の高さが低くても、通気性構造体から空気を吹き出す量が均一になるような技術改良が必要である。

　本発明は、このような要望に応えるためになされたものであって、通気性構造体から空気を吹き出す量を略均一としつつ、中空路盤体の高さを低くすることのできる空気吹出型路面融雪システムを提供することを目的としている。

　本発明に係る空気吹出型路面融雪システムは、路面下に埋設される中空部を備えた中空路盤体と、この中空路盤体の上に設けられて路面を構成する通気性構造体と、前記中空路盤体の中空部内に敷設された通気管とを有する空気吹出型路面融雪システムであって、前記通気管は所定の融雪範囲をループ状に敷設されているとともに、この通気管には、ループ内側方向に向けて開口された複数の吹き出し部が設けられている。

　また、本発明の一態様として、前記複数の吹き出し部は、ループ状の枠内で対向位置にある各吹き出し部が交互に位置をずらして配置されていてもよい。

　さらに、本発明の一態様として、前記通気管には、ループ外側面に前記通気管に沿って複数の排気孔が開口されていてもよい。

　また、本発明の一態様として、前記ループ状の通気管に空気を供給する送気管の連結位置は、前記吹き出し部から所定距離だけ離間された位置であって、左右に配置される２つの吹き出し部までの距離が略等しくなる位置に設けられていてもよい。

　本発明によれば、通気性構造体から吹き出す空気量の均一性を確保しつつ、中空路盤体の高さを低くすることができる。

本発明に係る空気吹出型路面融雪システムの一実施形態を示す斜視図である。 本実施形態における中空路盤体を構成する箱状路盤体を示す斜視図である。 本実施形態における通気性構造体の分岐状空隙網と、その分岐状空隙網を通過する空気の流れを示す縦断面図である。 本実施形態における中空路盤体に敷設されている通気管を示す平面図である。 本実施形態における通気管を示す拡大斜視図である。 実施例１における実験システムを示すブロック図である。 本実施例１において使用した実験体を撮影したデジタル写真画像である。 本実施例１において使用した中空路盤体を構成する箱状路盤体を撮影したデジタル写真画像である。 本実施例１において組み分けされた流通孔と対応する番号を示す中空路盤体の平面図である。 本実施例１において使用した中空路盤体内に敷設された通気管を撮影したデジタル写真画像である。 本実施例１において箱状路盤体に付した行列番号と、流通孔に付した測定位置番号との対応を示す表である。 本実施例１において実験に用いた実験体と略等しい形状に作成した解析モデルを示す斜視図である。 本実施例１において中空路盤体の高さが２２５ｍｍである場合の測定位置１～２４において熱線流速計により測定された各流通孔における吹き出し速度をまとめた表である。 本実施例１において図１３の各流通孔における吹き出し速度を示す３次元棒グラフである。 本実施例１において中空路盤体の高さが２２５ｍｍである場合のスモークマシーンを使った可視化実験の結果を示すデジタル写真画像である。 本実施例１において中空路盤体の高さが２２５ｍｍである場合の中空部内の風速分布を示すシミュレーション結果である。 本実施例１において中空路盤体の高さが１７５ｍｍである場合の測定位置１～２４において熱線流速計により測定された各流通孔における吹き出し速度をまとめた表である。 本実施例１において図１７の各流通孔における吹き出し速度を示す３次元棒グラフである。 本実施例１において中空路盤体の高さが１７５ｍｍである場合のスモークマシーンを使った可視化実験の結果を示すデジタル写真画像である。 本実施例１において中空路盤体の高さが１７５ｍｍである場合の中空部内の風速分布を示すシミュレーション結果である。 実施例２において、流通孔の直径φを（ａ）４ｍｍ、（ｂ）６ｍｍ、（ｃ）８ｍｍおよび（ｄ）１０ｍｍとした場合における中空部内の風速分布を示すシミュレーション結果である。 本実施例３においてシミュレーションに用いた解析モデルを示す斜視図である。 本実施例３においてシミュレーションに用いた解析モデルを示す平面図である。 本実施例３において中空路盤体の高さが２２５ｍｍである場合の中空部内の風速分布を示すシミュレーション結果である。 本実施例３において中空路盤体の高さが１７５ｍｍである場合の中空部内の風速分布を示すシミュレーション結果である。 本実施例３において中空路盤体の高さが１７５ｍｍである場合に通気管に改良１を施したときの中空部内の風速分布を示すシミュレーション結果である。 本実施例３において中空路盤体の高さが１７５ｍｍである場合に通気管に改良２を施したときの中空部内の風速分布を示すシミュレーション結果である。 本実施例３において改良３を施したときにシミュレーションに用いた解析モデルを示す平面図である。 本実施例３において中空路盤体の高さが１７５ｍｍである場合に通気管に改良３を施したときの中空部内の風速分布を示すシミュレーション結果である。 その他の実施形態において、融雪範囲が広い場合に敷設されている通気管の配置例を示す平面図である。

　以下、本発明に係る空気吹出型路面融雪システムの一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態の空気吹出型路面融雪システムの構成を示す斜視図である。

　図１に示すように、本実施形態の空気吹出型路面融雪システム１は、主として、中空路盤体２と、通気性構造体３と、通気管４とにより構成される。

　以下、本実施形態の空気吹出型路面融雪システム１の各構成について詳細に説明する。

　中空路盤体２は、中空部２１を備えており、路面下の掘り下げた場所に埋設されるものである。本実施形態における中空路盤体２は、箱状に形成された複数の箱状路盤体５から構成されており、各箱状路盤体２２，２２・・・を任意に並べて敷設されることにより構成されている。

　本実施形態における箱状路盤体２２は、ポリプロピレンをはじめとする化学合成樹脂や強化鋼等により形成されており、図２に示すように、略四角形状の天板２３および底板２４と、これら天板２３および底板２４を四隅において支持する支柱２５とから構成されており、中央部分に中空部２１が構成されている。

　本実施形態における天板２３は、中空部２１に供給された空気を通気性構造体３へ流通させたり、その空気によって路面上で融雪された融雪水や雨水等を中空部２１内へ流通させるための流通孔２６を有している。なお、当該流通孔２６の数や大きさは任意に選択されるものであるが、通気性と流水性を妨げないために、路面を構成する上で必要な強度を担保できる限り、開口面積を大きくするように形成されることが好ましい。

　また、本実施形態における底板２４は、貯水可能な構造に形成されており、前記天板２３の流通孔２６から流下してきた融雪水や雨水が貯留できるようになっている。

　さらに、本実施形態における支柱２５は、交換可能に構成されており、支柱２５の脚高を変えることで箱状路面体２２の高さを調整できるようになっている。

　本実施形態における中空部２１は、上記の天板２３、底板２４および支柱２５により、各箱状路盤体２２の天板２３と底板２４との間に形成される。また、隣設される箱状路盤体２２同士は中空部２１によって通気可能になっている。

　通気性構造体３は、中空路盤体２の上に設けられて路面を構成するものであり、前記中空路盤体２の連通孔２６と路上とを連通させるための孔が多数形成されている。本実施形態における通気性構造体３は、図３に示すように、その内部に曲がりくねり、かつ分岐を繰り返して連通されている分岐状空隙網３１を有している。例えば、砂利や砕石、建築廃材等をコンクリートにより接着固定したポーラスコンクリートが採用できる。

　なお、通気性構造体３は、前記ポーラスコンクリートによるものに限定されるものではなく、ゴム片やポリプロピレン片等の各種の素材を前記分岐状空隙網３１を形成するように接着剤等で固定したものであってもよく、あるいは強度的に問題がなければ、根が絡み合うことにより分岐状空隙網３１を形成する芝生等であってもよい。

　通気管４は、塩化ビニル等の化学合成樹脂や金属製の管状部材からなり、図４に示すように、前記中空路盤体２内において所定の融雪範囲をループ状に囲むようにして敷設されている。本実施形態では、融雪範囲における最も外側に配置された中空路盤体２の支柱２５，２５間を通って略矩形状のループ枠を構成している。そして、そのループ状の通気管４のうちの一短辺に空気を供給する送気管４１が連結されている。

　また、通気管４には、そのループ内側方向に向けて開口された複数の吹き出し部４２が設けられている。さらに、図５に示すように、通気管４のループ外側面には複数の排気孔４３が形成されており、ここから排出される空気により真上の流通孔２６から空気を吹き出せるようになっている。なお、本実施形態における通気管４は、四隅のうち任意の隅部に向けて下り傾斜を有しており、当該隅部の底には水抜き用の排水孔４４が設けられている。

　本実施形態における吹き出し部４２は、通気管４と同様に化学合成樹脂や金属製の管状部材からなり、ループ状の通気管４における対向位置にある各長辺部分において、交互に位置をずらして一つ置きの箱状路盤体２２内に配置されるとともに、その先端をループ内側方向に向けて開口している。

　なお、吹き出し部４２の先端における開口の大きさは特に限定されるものではなく、供給する空気量や通気管４の形状、中空路盤体２の形状等に応じて、ループ内側全体に空気が供給されるように適宜設計されるものである。

　本実施形態における排気孔４３は、吹き出し部４２から供給される空気が十分に行き届かない空気を供給するためのものであり、前記吹き出し部４２の開口よりも小さな口径に形成され、通気管４のループ外側面に当該通気管４に沿って箱状路盤体２２ごとに開口されている。

　本実施形態における送気管４１は、送風ファン等を備えた空気供給手段（図示しない）に連結されており、前記通気管４の所定位置に連結されて前記通気管４内に必要な空気量を供給するようになっている。送気管４１の連結位置は、最も近い吹き出し部４２による吹出速度と、他の吹き出し部による吹出速度とがほぼ等しくなるような所定の距離だけ隔離された位置に設けられる。また、通気管４に沿って左右に設けられる２つの吹き出し部４２，４２までの距離が略等しくなる位置に設けることが好ましい。これにより吹出速度が等しくなるように調整しやすいからである。

　なお、送気管４１に連結される空気供給手段は図示しないが、熱媒体として空気を通気管４に供給しうるものであり、本実施形態ではインバータ制御により風量を制御しうる送風ファンを備えている。

　次に、本実施形態の空気吹出型路面融雪システム１における各構成の作用について説明する。

　路面上の雪を融雪する場合に空気供給手段により供給される空気は、０℃以上の温度を有するボイラ等で暖められた空気、住宅や地下鉄等の建物からの換気により排出される空気、下水道内の空気、地熱により温められた空気または温泉熱により温められた空気等である。よって、空気供給手段は、０℃以上の温度を有する空気を送風ファンにより送気管４１を介して通気管４に供給する。

　通気管４に供給された空気は、前記通気管４内をループに沿って流通し、内圧が高まったところで各吹き出し部４２，４２・・・および排気孔４３からそれぞれ吹き出し、中空部２１内に供給される。なお、排気孔４３が吹き出し部４２の開口よりも小さく形成されていることから、空気は主に吹き出し部４２から中空部２１内へ吹き出される。

　本実施形態において、通気管４がループ状に形成されていることにより通気管４内の内圧が一定となるため、各吹き出し部における空気の圧力も一定となる。また、送気管４１が左右に設けられる２つの吹き出し部４２，４２までの距離ができるだけ等しくなる位置に設けられているため、左右いずれかの吹き出し部４２，４２に空気が偏って吹き出されることが抑制される。よって、本実施形態における各吹き出し部４２，４２・・・からは、空気がほぼ等しい速度でループ内側方向に向けて吹き出される。

　また、本実施形態では、各吹き出し部４２，４２・・・が対向位置では交互に位置をずらして一つ置きの箱状路盤体２２内に配置されているため、吹き出された空気同士が衝突しない。

　続いて、吹き出し部４２から吹き出された空気は、吹き出し方向にある箱状路盤体２２の中空部２１を通過し、通気管４が通る箱状路盤体２２の中空部２１に到達する。

　なお、吹き出し部４２から吹き出された空気の流通が対向位置にある通気管４により妨げられ、当該空気がループ外側に十分に供給できない場合がある。また、箱状路盤体２２の高さを低くした場合には、通気スペースが狭くなるため隣接する中空部２１まで空気が十分に届かない場合もある。

　そこで、本実施形態では、排気孔４３が通気管４の外側面に沿って各箱状路盤体２２，２２，・・・ごとに開口されており、各箱状路盤体２２，２２，・・・の中空部２１に空気を排出することで、供給量の不十分になりやすい場所の空気量を補っている。このように排気孔４３から排出される空気は、吹き出し部４２と同様に、ループ状の通気管４により可能な限り通気管４内の圧力が一定となるように調整しているため、各排気孔４３からは略等しい速度で空気がループ外側方向に向けて排気される。

　したがって、本実施形態における中空部２１内では、吹き出し部４２および排気孔４３から供給される空気により、当該空気が極力ムラを抑えた状況に分布される。　

　次に、吹き出し部４２および排気孔４３から各箱状路盤体２２，２２，・・・に供給された空気は、天板２３の流通孔２６を通り、通気性構造体３へと送られる。なお、本実施形態における流通孔２６は、大きく開口しているため流通を妨げない。

　通気性構造体３へ送られた空気は、図３に示すように、分岐状空隙網３１を通り路面上に至るまで繰り返し分岐されながら路面上に吹き出される。このとき、中空部２１内の空気が略均一に分布しているため、通気性構造体３から路面上に吹き出される空気もムラの少ない状況で吹き出される。

　路面上に吹き出した空気は、当該路面上に降り積もる雪や降下してくる雪に直接接触して融雪を行う。また、暖かい空気が分岐状空隙網３１をゆっくりと流れて通気性構造体３を暖めるため、その暖められた熱により融雪することもでき、より融雪効果が向上する。

　よって、本実施形態においては、空気が通気性構造体３からムラを抑えて吹き出されるため、路面上の融雪ムラの発生を抑制することができる。

　次に、路面上で融けた融雪水は、通気性構造体３の分岐状空隙網３１に入り、そこで乾燥されたり、水量が多い場合には通過して中空路盤体２の中空部２１へと流入する。中空部２１へ流入した融雪水は底板２４に貯水される。よって、路面上には融雪水による水溜まりができにくい。また、融雪水が分岐状空隙網３１を通過する際に埃などを一緒に排水する場合もある。さらに、路面上の雪が融けた後も通気性構造体３に空気を供給することにより路面を乾燥させることができるため、路面の凍結を防止することができる。

　また、通気性構造体３の分岐状空隙網３１は、融雪水の浸透などにより一部の経路が塞がれても他の経路が空いている。そのため、融雪水を分岐状空隙網３１に流水させながら空気を路面上に吹き出すことが可能であり、しかも空気の流通が完全に止まる可能性は低い。

　なお、中空路盤体２において、供給される空気の湿度が高い場合、空気と通気管４との温度差により、通気管４内で結露が発生する場合がある。そのような結露水が通気管４内に溜まると、吹き出し部４２や排気孔４３を塞ぐおそれがる。このため、本実施形態では、結露水を傾斜された通気管４に沿って隅部に流し、排水孔４４から排出する。

　なお、本実施形態における中空路盤体２は、複数の箱状路盤体２２，２２，・・・で構成しているため、破損しても箱状路盤体２２ごとに交換可能である。したがって、管理やメンテナンスが容易である。　

　さらに、空気吹出型路面融雪システム１は、ヒートアイランド現象の対策にも有効である。つまり、空気吹出型路面融雪システム１は、路面温度よりも冷たい空気を路面上に吹き出させることにより、ヒートアイランド現象の防止や抑制をすることができる。また、底板２４に貯水される雨水が蒸発することで打ち水のような効果を生じ、ヒートアイランド現象の抑制を図ることができる。

　また、本実施形態の空気吹出型路面融雪システム１は、中空路盤体２として適当な容量の中空部２１を備えているため、洪水や集中豪雨等の場合に水を浸透させて貯水場所とし、ゲリラ豪雨のような都市型水害の対策を講じることもできる。

　以上のような本実施形態の空気吹出型路面融雪システム１によれば、以下の効果を得ることができる。
１．中空路盤体２の高さを低く構成した場合であっても、中空部２１内に供給される空気のムラを抑えることができる。
２．通気性構造体３から吹き出す空気のムラを抑えるため、路面上の融雪ムラの発生を抑制することができる。
３．雪に空気を直接的に接触させるため、効率よく融雪することができる。
４．ヒートアイランド対策や洪水・集中豪雨対策にもなる。

　実施例１では、中空路盤体２と通気管４とから構成される空気吹出型路面融雪システム１の実験体を作成し、当該実験体に空気を送り込んだ際の中空路盤体２から吹き出される空気の速度等がどのような挙動を示すか確かめる実験を行った。また、熱流体解析ソフトを用いて、当該実験体と同様の条件による熱流体解析シミュレーションを行った。
『実施例１における実験システムの構成』

　図６は、本実施例１における実験システムを示すブロック図である。この図６に示すように、本実施例１における実験システムは、実験体と、この実験体に空気を送るための送風ファンと、可視化するためのスモークマシーンとを有する。また、実験体と送風ファンとの間には風量計、差圧計および温度計が設けられている。

　図７に示すように、本実施例１において使用した実験体は、中空路盤体２と、通気管４と、中空路盤体２を囲う枠体５とからなる。

　本実施例１における中空路盤体２は、１２個の箱状路盤体２２を４行３列で枠体５内に並べて敷設することにより構成した。本実施例１における箱状路盤体は、図８に示すように、化学合成樹脂により形成されており、天板２３および底板２４は一辺３００ｍｍの正方形、高さ７５ｍｍに形成されている。また、支柱２５は、天板２３および底板２４の四隅に交換可能に連結されている。本実施例１における実験では、支柱２５の脚高として２５ｍｍと７５ｍｍの２種類のものを使用した。

　なお、箱状路盤体２２の各行には１～４の行番号および各列にはＡ～Ｃの列番号を付した。また、行番号２および３の箱状路盤体２２における天板２３には、合計９６箇所に流通孔２６を穿孔した。各流通孔２６，２６・・・の直径は１３ｍｍである。

　本実施例１における枠体５は木製合板により形成した。また、枠体５の内側面には空気が漏れないようにクッション材５１を設けた。

　本実施例１における通気管４は、図１０に示すように、内径５０ｍｍの塩化ビニル製の円管により形成されているとともに、短辺が６００ｍｍ、長辺が９００ｍｍの略長方形のループ枠状に形成されて中空部２１内に敷設されている。

　また、本実施例１における吹き出し部４２は、通気管４の長辺部分に１つずつ交互に位置をずらして設けた。つまり、吹き出し部４２は、「行番号２，列番号Ａ」および「行番号３，列番号Ｃ」の箱状路盤体２２の中空部２１内に配置した。なお、吹き出し部４２の開口の直径は２５ｍｍである。

　なお、本実施例１では、図９に示すように、中空路盤体２に形成した９６箇所の流通孔２６のうち２４箇所の流通孔２６に吹き出す空気の速度を測定する熱線流速計を配置し、それぞれ１～２４の測定位置番号を付した。ここで、箱状路盤体２２に付した行列番号と、当該測定位置番号との対応表を図１１に示す。

　また、本実施例１において熱流体解析ソフトは、市販のＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓおよびＣＯＳＭＯＳＦｌｏＷｏｒｋｓを用いた。図１２は、本実施例１における実験システムの実験体をシミュレーションするための解析モデルである。

『中空路盤体の脚高が７５ｍｍの場合の実験結果およびシミュレーション結果』
　まず、中空路盤体２が支柱２５の脚高７５ｍｍ、天板２３および底板２４を含めた全体の高さ２２５ｍｍの場合の実験結果について説明する。なお、試験中の送風量は２４．９～２５．８ｍ^３／ｈ、送風温度は２０．７～２０．９℃、圧力損失は１４．５～１５Ｐａであった。

　図１３は、測定位置番号１～２４において熱線流速計により測定された各流通孔２６の吹き出し速度をまとめた表である。また、図１４は、図１３に示した各流通孔２６の吹き出し速度を３次元棒グラフで示したものである。さらに、図１５は、スモークマシーンを使った白煙による可視化実験の結果を示す画像である。

　図１３および図１４に示すように、「行番号２，列番号Ｃ」および「行番号３，列番号Ａ」において吹き出される空気の吹き出し速度が、他の流通孔２６の吹き出し速度に比べて速かった。図１５からも、「行番号２，列番号Ｃ」および「行番号３，列番号Ａ」から吹き出される白煙の量が多いことが見て取れる。

　このように、「行番号２，列番号Ｃ」および「行番号３，列番号Ａ」の吹き出し速度が速かった原因として、通気管４の吹き出し部４２の吹き出し方向が大きく影響していると思われる。つまり、行番号２では、吹き出し部４２が列番号Ａから列番号Ｃに向けて設けられており、吹き出された空気が奥側にある壁に衝突し、列番号Ｃにある流通孔２６から吹き出したものと考えられる。

　また、図１６は、熱流体解析シミュレーションにより解析された中空部２１内における風速分布を示すものであり、色が白いほど風速が速く、色が黒いほど風速が遅いことを示している。なお、このシミュレーション結果は、送風量を２５．２ｍ^３／ｈ、送風温度を２０℃として行ったものである。

　図１６より、中空部２１内の速度分布は、図１３～図１５に示した実験結果と同様に、「行番号２，列番号Ｃ」および「行番号３，列番号Ａ」における風速が速くなっていることが見て取れる。よって、風速分布と吹き出し速度とはほぼ比例関係にあるものと考えられる。

『中空路盤体の脚高２５ｍｍの場合の実験結果およびシミュレーション結果』
　次に、中空路盤体２が支柱２５の脚高２５ｍｍ、天板２３および底板２４を含めた全体の高さ１７５ｍｍにして中空路盤体２の高さを低くして実験を行った。試験中の送風量は２４．９～２５．８ｍ^３／ｈ、送風温度は３０．７℃、圧力損失は１５～１５．２５Ｐａであった。

　図１７は、測定位置番号１～２４における各流通孔の吹き出し速度をまとめたものであり、図１８は、図１７を３次元棒グラフにしたものである。また、図１９は、可視化実験の結果を示す画像であり、図２０はシミュレーション結果である。

　図１７～図１９に示すように、中空路盤体２の脚高７５ｍｍの場合と同様、「行番号２，列番号Ｃ」および「行番号３，列番号Ａ」の吹き出し速度が速かった。ただし、他の流通孔２６における吹き出し速度との差は、中空路盤体２の脚高７５ｍｍの場合に比べて大きくなった。

　このように吹き出し速度差が大きくなった理由は、脚高が小さくなることにより、中空部２１が狭くなり、その中空部２１を通過する空気の速度が速くなって直進性が増したためであると考えられる。また、図１６および図２０により、それぞれのシュミレーション結果を比較した場合、吹き出し部４２の吹き出し方向にない行番号１および行番号４においては、中空路盤体２の高さを低くした本実験結果の方が風速がより遅かったことからも、空気の直進性が増したことがわかる。

　以上のように、本実施例１における実験およびシミュレーションにより、中空路盤体２の高さを低くすると、中空部２１内の風速分布および流通孔２６からの吹き出し速度の不均一性が強くなることがわかった。

　実施例１の結果を踏まえ、実施例２および実施例３では、様々な条件の解析モデルをシミュレーションすることにより、中空部２１内の風速分布を均一にするための中空路盤体２および通気管４の改良について検討を行った。

　実施例２では、中空路盤体２の天板２３に設けられる流通孔２６の大きさについて検討を行った。本実施例２における解析モデルは、実施例１のシミュレーションで用いたものと同じである。ただし、流通孔２６は中空路盤体２の全体に合計１９２箇所設けられている。また、流通孔２６の直径φとして（ａ）４ｍｍ、（ｂ）６ｍｍ、（ｃ）８ｍｍおよび（ｄ）１０ｍｍの４つのパターンについてシュミレーションを行った。なお、各シミュレーションにおける送風量は２５．２ｍ^３／ｈ、送風温度は２０℃である。

　図２１は、（ａ）４ｍｍ、（ｂ）６ｍｍ、（ｃ）８ｍｍおよび（ｄ）１０ｍｍの各シミュレーションにより解析された中空部２１内における風速分布である。

　図２１に示すように、流通孔２６の大きさの相違による中空部２１内の風速分布はあまり差がなかった。すなわち、流通孔２６の大きさは、吹き出し速度に対して影響が小さいものと考えられる。

　したがって、流通孔２６の大きさに関しては、吹き出し速度の均一化よりも、吹き出す際の空気抵抗によるエネルギー損失や融雪水の流通のし易さ等を考慮して、強度設計の許容内でなるべく大きくした方が良いと考えられる。

　実施例３では、通気管４について検討を行った。本実施例３における解析モデルを図２２に示す。本実施例３における中空路盤体２は１６行５列の箱状路盤体２２からなり、各箱状路盤体２２の天板２３には直径φ２０ｍｍの流通孔２６が４つずつ設けられている。なお、各箱状路盤体２２の大きさは、実施例１および実施例２のそれと同じである。

　本実施例３における通気管は、図２３に示すように、外周に並べられている箱状路盤体２２の中空部２１を通って略矩形状のループ状に形成されている。また、吹き出し部４２は、平行に配置された通気管４の各長辺部分において、相互に位置をずらして一つ置きの箱状路盤体２２内に配置されている。また、その先端をループ内側方向に向けて開口されている。はじめのシミュレーションにおいては、吹き出し部４２先端の開口の大きさは直径２５ｍｍとした。

　まず、中空路盤体の脚高を７５ｍｍ、送風量１０８ｍ^３／ｈ、送風温度２０℃としてシミュレーションを行った。その結果を図２４に示す。

　図２４に示すように、通気管４の短辺部分である１行目および１６行目における箱状路盤体２２内の風速は遅いものの、その他の箱状路盤体２２内では風速が略均一になっていることがわかる。したがって、ある条件下において、通気管４をループ状に構成し、その通気管４にループ内側方向に向けて開口した吹き出し部４２を設け、対向位置にある各吹き出し部４２が交互に位置をずらして配置されることで、箱状路盤体２２内の風速を略均一化できることがわかる。

　なお、１行目および１６行目における箱状路盤体２２内の風速が遅くなったのは、対向位置にある吹き出し部４２が離れており、対向する吹き出し部４２からの空気が届かないためであると考えられる。

　次に、中空路盤体の脚高を２５ｍｍに変更してシミュレーションを行った。その結果、図２５に示すように、外周に配列された箱状路盤体２２の中空部２１における風速が全体的に遅かった。また、ループ内側においても吹き出し部４２近傍では風速が速いものの、吹き出し方向に離れるに従って風速が遅くなっていた。

　このように中空部２１内の風速が不均一になったのは、中空路盤体２の脚高を低くしたことにより、中空部２１が狭くなって空気の流通が妨げられ、対向位置にある通気管４まで空気が十分に到達できなかったためであると考えられる。

　そこで、中空路盤体４の脚高が２５ｍｍでも中空部２１内の風速が均一になるように、通気管４に様々な改良を施してシミュレーションを行った。

『改良１』
　まず、外周に配列された箱状路盤体２２には通気管４が敷設されているため、各箱状路盤体２２ごとに、通気管の下面に直径１０ｍｍの排気孔４３を設けた。シミュレーションの結果を図２６に示す。

　図２６と図２５とを比較すると、外周に並べられた箱状路盤体２２内の風速は、全体的に速くなっている。また、図２４と比較しても、１行目および１６行目は少し速くなっている。しかし、本条件では、中空部２１全体の風速を略均一にするまでには至らなかった。

『改良２』
　次に、排気孔４３を下面ではなく、通気管４のループ外周面に設けた。また、吹き出し部４２からの吹き出し速度を速くするため開口を直径２０ｍｍに変更した。

　図２７に示すように、本改良２により、全体的に風速が均一化された。よって、排気孔４３は、ループ外側面に設ける方がより効果的であるといえる。なお。この場合、排気孔４３の位置は真下でなければ上下にずれても良いものと思われる。

　なお、送気管４１の左側に設けられた吹き出し部４２近傍において、風速の速い部分が存在していることが見て取れる。これは、送気管４１の左右に設けられている吹き出し部４２，４２までの距離の違いにより、圧力損失の小さい方、すなわち吹き出し部４２までの距離が短い方から多くの空気が吹き出すためと考えられる。

　『改良３』
　そこで、改良３では、図２８に示すように、送気管４１を左右に設けられる２つの吹き出し部４２，４２までの距離ができるだけ等しくなる位置に設けることにした。

　その結果、図２９に示すように、送気管４１の左側に設けられた吹き出し部４２近傍における風速の速い部分は解消され、１行目および１６行目にける中空部２１も含め、全体的に風速が略均一になることが見て取れる。

　以上のように、実施例１～実施例３における実験およびシミュレーション結果から以下のことがわかる。
１．所定の条件下において、通気管４をループ状にし、その通気管４にループ内側方向に向けて開口した吹き出し部４２を設け、対向位置にある各吹き出し部４２が交互に位置をずらして配置されることで、中空部２１内の風速を略均一にすることができる。
２．通気管４に排気孔４３を設けることにより、通気管４が敷設された中空部２１においても空気を補充することができる。
３．排気孔４３はループ外側面に設けることがより効果的である。
４．送気管４１を連結する位置は、左右に設けられる２つの吹き出し部４２，４２までの距離が略等しくなるような位置に設けることが、空気の流れの偏りを抑制する点で好ましい。

　なお、本発明に係る空気吹出型路面融雪システム１は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。

　例えば、前述した実施形態における通気管４は、所定の融雪範囲を１つのループで囲むようにして敷設されているが、融雪範囲が広い場合等においては図３０に示すように、複数のループで囲むように敷設してもよい。

　また、通気管４のループ形状は、略矩形型に限定されるものではなく、融雪範囲に合わせて三角形等の多角形状や略円状であってもよい。

　さらに、通気管４に設けられる吹き出し部４２および排気孔４３の位置、空気を吹き出す角度および孔の大きさ等は適宜設計されるものであり、通気管４に対して略直角であっても、上下左右に少し角度を有していてもよい。

　また、前述した実施形態における中空路盤体２は、複数の箱状路盤体２２により構成しているが、所定の融雪範囲と略等しい面積を有する天板２３を路面を構成する上で必要な強度を担保できる本数の支柱２５により支持するように構成してもよい。

　１　空気吹出型路面融雪システム
　２　中空路盤体
　３　通気性構造体
　４　通気管
　５　枠体
　２１　中空部
　２２　箱状路盤体
　２３　天板
　２４　底板
　２５　支柱
　２６　流通孔
　３１　分岐状空隙網
　４１　送気管
　４２　吹き出し部
　４３　排気孔
　４４　排水口
　５１　クッション材

Claims (4)

1. 　路面下に埋設される中空部を備えた中空路盤体と、この中空路盤体の上に設けられて路面を構成する通気性構造体と、前記中空路盤体の中空部内に敷設された通気管とを有する空気吹出型路面融雪システムであって、
   　前記通気管は所定の融雪範囲をループ状に敷設されているとともに、この通気管には、ループ内側方向に向けて開口された複数の吹き出し部が設けられている空気吹出型路面融雪システム。
2. 　前記複数の吹き出し部は、ループ状の枠内で対向位置にある各吹き出し部が交互に位置をずらして配置されている請求項１に記載の空気吹出型路面融雪システム。
3. 　前記通気管には、ループ外側面に前記通気管に沿って複数の排気孔が開口されている請求項１または請求項２に記載の空気吹出型路面融雪システム。
4. 　前記ループ状の通気管に空気を供給する送気管の連結位置は、前記吹き出し部から所定距離だけ離間された位置であって、左右に配置される２つの吹き出し部までの距離が略等しくなる位置に設けられている請求項１から請求項３のいずれかに記載の空気吹出型路面融雪システム。

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