JP5362135B1 - 融雪システム、およびそれを採用した融雪方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 融雪効率に工夫を施し、ランニングコストを抑えながらムラなく融雪し得るようにした新規な融雪システム、およびそれを採用した新規な融雪方法を提供する。
【解決手段】 発熱体を配設した主融雪部１０および準融雪部２０とを備え、その主融雪部１０を、複数の主融雪ブロック１１，１２，１３に分割、形成すると共に、当該準融雪部２０は、各主融雪ブロック１１，１２，１３の間か、または各主融雪ブロック１１，１２，１３の中か、あるいはまた各主融雪ブロック１１，１２，１３の間およびその中の両方かの何れかに配設してなる１または複数の編み込み領域２１を有したものとなし、それら主融雪ブロック１１，１２，１３、および準融雪部２０を個別に運転、制御して融雪するようにした融雪システム。
【選択図】図２

Description

この発明は、道路や駐車場などといったアスファルト舗装面やコンクリート舗装面に積もる雪を溶かして消雪するためのシステム、およびそれを使った融雪方法に関連するものであり、特に、舗装面下に配設する発熱体の熱効率を高めて効果的な融雪を実現し得るシステムと、それによる効率的な融雪方法を実現するための施工や利用に係わる分野は勿論のこと、それらシステムやそれを使う融雪方法の施工、管理、利用などに必要となる設備、器具類を提供、販売する分野から、それら資材や機械装置、部品類に必要となる素材、例えば、木材、石材、各種繊維類、プラスチック、各種金属材料等を提供する分野や、それらに組み込まれる電子部品やそれらを集積した制御関連機器の分野、各種計測器の分野に、当該設備、器具を動かす動力機械の分野や、そのエネルギーとなる電力やエネルギー源である電気、オイルの分野といった一般的に産業機械と総称されている分野、更には、それら設備、器具類を試験、研究したり、それらの展示、販売、輸出入に係わる分野、将又、それらの使用の結果やそれを造るための設備、器具類の運転に伴って発生することとなるゴミ屑の回収、運搬等に係わる分野、それらゴミ屑を効率的に再利用するリサイクル分野などの外、現時点で想定できない新たな分野までと、関連しない技術分野はない程である。

（着目点）
道路や駐車場等の舗装表面上の雪を除去するシステムの一つに、舗装表面近傍に発熱体を埋設し、それに電力を供給して加熱することによって融雪するロードヒーティング法を利用した融雪システムがある。このような電気式による融雪システムは、簡便であり、かつ、他のシステムに比べて長期的なコストが安いという特徴を有している。しかし、電気式による融雪システムにおいても、長期にわたるランニングコストを考えた場合、融雪能力を低下させることなく、更にコストダウンを図ることが望まれている。

（従来の技術）
例えば、従来行われている最も標準的な方式は、融雪部全体に発熱体を埋設し、融雪が完了するまで全体に通電を行うものである。この方式によれば、融雪時間が短いというメリットはあるものの、ランニングコストが高いというデメリットがある。
また、融雪部を優先部と非優先部に分割し、主に優先部の融雪を行い、非優先部は優先部が停止している時だけ融雪を行う方式の優先・非優先方式もあり、この方式による場合、ランニングコストを安くできるという利点はあるものの、効率が悪く、融雪時間が長くなるだけではなく、優先部が中心となるために、どうしても非優先部には雪が残り易いという問題が残る。

更に、融雪部を２分割し、一定時間毎に交互運転を行う交互運転方式もある。この方式によれば、電力の基本料金が半分になるというメリットがある反面、その融雪時間は２倍掛かってしまうというデメリットがある。
また、融雪部を４分割し、一定時間毎に１ブロックを順次停止してしまい、３ブロックだけ運転させるという順次停止方式もあり、この方式の場合は、ランニングコストが安く、且つ優先・非優先方式や交互運転方式に比較し、融雪時間が短くて済むという有利な点はあるものの、広範囲のブロック分けをしているため、融雪に大きなムラを生じ易くしてしまうと共に、標準方式に比べると、その融雪時間は長くなってしまうという難点を有している。

このように、これまで採用されて来たどの方式によっても、そのランニングコストを抑えようとすると、肝心の融雪効果を低下させてしまうという問題がどうしても付きまとうこととなってしまうことから、如何にして融雪効果に支障を来すことなく、できるだけランニングコストを低く抑えた上で、広く普及させることのできるようにした新規な融雪システムの実現化が、ここ青森を始めとする降雪地域全域全般に亘る喫緊の課題となっていた。
特許３２７３１４７号公報

（問題意識）
特許文献１には、第１、第２および第３の発熱体を有し、第１から第３の発熱体の中の何れか１本と、残りの２本の組み合わせを選択して、残りの２本を直列に接続し、所定の時間間隔で選択する１本の発熱体を順次変えるようにした融雪システムが記載されており、第１、第２および第３の発熱体は、互いに略同一の配設面積となっていて配設面積全体的に均質な融雪を実現化するものとなっているが、ランニングコストを低く抑えることはできるが低発熱量であるため、主要範囲をより効果的に短時間で融雪することは困難であり、永年に亘り、融雪システムの設置に携わり、様々な市場ニーズに対応した融雪設備の開発、提供を続けてきている中、それらから得られた様々な知見、およびユーザーからの情報などに基づき、より短時間の加熱で効率的に融雪可能とする上、ランニングコストを大幅に削減でき、その有効性や経済性にも秀でた、新たな融雪技術開発の必要性を痛感するに至ったものである。

（発明の目的）
そこで、この発明は、短時間の中に効率的に融雪することができ、しかもランニングコストを大幅削減でき、より経済性に秀れた新たな融雪技術の開発はできないものかとの判断から、逸早くその開発、研究に着手し、長期に渡る試行錯誤と幾多の試作、実験とを繰り返してきた結果、今回、遂に新規な構造の融雪システムおよび融雪方法を実現化することに成功したものであり、以下では、図面に示すこの発明を代表する実施例と共に、その構成を詳述することとする。

（発明の構成）
図面に示すこの発明を代表する実施例からも明確に理解されるように、この発明の融雪システムは、基本的に次のような構成からなりたっている。
即ち、この発明の融雪システムは、夫々発熱体を配設してなる主融雪部および準融雪部と、これら主融雪部および準融雪部の運転を制御する制御部とを備え、主融雪部をほぼ同容量の複数のブロックに分割、配設したものにすると共に、準融雪部は、各主融雪ブロックの間か、またはそれら各主融雪ブロックの中か、あるいはまた、それら各主融雪ブロックの間および中の両方かの何れかに配設してなる１または複数の編み込み領域を有したものとし、それら各編み込み領域の面積を、各主融雪ブロックの面積よりも小さく規制して形成した上、それら各主融雪ブロックと準融雪部とを制御部によって個別、自動的に運転、制御するようにした構成を要旨とする融雪システムである。

（関連する発明１）
上記したこの発明の基本をなす融雪システムに関連し、この発明には、それを採用した融雪方法も包含している。
即ち、夫々発熱体を配設してなる主融雪部と準融雪部とを形成し、主融雪部は、ほぼ同容量の複数のブロックに分割、形成すると共に、準融雪部は、それら各主融雪ブロックの間か、または、それら各主融雪ブロックの中か、あるいはまた、それら各主融雪ブロックの間および中の両方かの何れかに配設した１または複数の編み込み領域を有するように構成し、それら準融雪部編み込み領域の面積は、各主融雪ブロックの面積よりも小さく規制して形成した上、それら各主融雪ブロックと準融雪部とを個別、自動的に制御、運転して融雪するようにした構成を要旨とする、この発明の融雪システムを採用した融雪方法である。

この発明の融雪システムおよびそれを採用した融雪方法によれば、主融雪部の各主融雪ブロックの間か、またはそれらの中か、あるいはまたそれらの間および中の両方かの何れか一に、各主融雪ブロックよりも面積が小さい準融雪部の編み込み領域を形成し、それら各主融雪ブロックと準融雪部とを運転制御するようにしたことから、主融雪部に準融雪部を編み込んだことにより、融雪面積を広範囲に確保することができると共に、準融雪部を広範囲に配置することができるだけではなく、降雪程度に応じて主融雪ブロックと準融雪部、主融雪ブロックだけ、準融雪部だけの３段階を自動的に運転制御しながら融雪を図れる上に、望みどおりの融雪を実現し得た後においても、融雪時段階に加温して暖めた状態の路床の温度が冷え切って外気温度に同化してしまわないよう、それなりの温度範囲に止め置き、最小限の融雪機能を保持し続けるためとして、準融雪部を自動的に制御運転する経済運転を続けるようにしておくことができ、その後、本降りになった時などに、所要の融雪機能にまで復する際の再加温時には、その維持温度からの上昇となり、本降りに必要な温度への加温に手間取ることもなく効率的な融雪を実現でき、したがって、それだけ経済的な融雪機能の発揮が可能になり、広い範囲でもムラのない経済的な融雪をすることができるので、一般向けの融雪システムとしては勿論のこと、特に、公共施設の駐車場や歩道、車道といった箇所での融雪システムとして導入されると、従来の融雪システムには期待できなかった大きな効果を得ることができるものとなる。

また、運転手順についても、各主融雪ブロックおよび準融雪部の中の何れか一つを順番に停止し、それ以外を運転する運転手順とし、何れかのブロックの融雪が完了した後には、残りのブロックが運転されるようにして、より高い効果を得ることができる。

上記したとおりの構成からなるこの発明の実施に際し、その最良もしくは望ましい形態について説明を加えることとする。
制御部は、主融雪部と準融雪部とを個別且つ統合的に制御し、エネルギー消費量を抑えながら、効率的な融雪を実現可能とする機能を担い、各主融雪ブロックおよび準融雪部の中の何れか一つを順番に停止し、それ以外を運転するように制御する順次停止制御手段を有するものとすることができる。

主融雪部は、準融雪部を配設する範囲以外の主要な範囲を加熱して融雪可能とする機能を分担しており、準融雪部よりも広い面積に配設したものとしなければならず、と同時に複数の主融雪ブロックに分割したものとすべきであり、主融雪ブロックは、その複数個の組合せにより、主融雪部を形成する機能を担い、等間隔で平行に配置された複数の発熱体とする。

準融雪部は、主融雪部を配設する主要範囲以外の範囲を加熱して融雪可能とする機能を分担しており、主融雪部よりも小さな面積に配設したものとしなければならず、各主融雪ブロックの間、または、各主融雪ブロックの中、または、各主融雪ブロックの間および中に配設し、１または複数の編み込み領域を形成するものであり、等間隔で平行に配置された複数の発熱体である。

主融雪部の各主融雪ブロックの間か、またはそれらの中か、あるいはまたそれらの間および中の両方かの何れかには、各主融雪ブロックよりも面積が小さい準融雪部の編み込み領域を形成し、主融雪部の１ブロックと準融雪部とは、夫々１から複数の融雪回路で構成され、１回路は１本の発熱体を用い、準融雪部は、主融雪部の１ブロックとほぼ同容量とし、準融雪部の発熱体と主融雪部の発熱体とを等間隔で平行に編み込んで、すだれ状に形成されるようにする。

この発明の融雪方法は、各主融雪ブロックと、前記準融雪部とを個別に運転することによりエネルギー消費量を抑えて、より効率的に融雪可能とするものであり、各主融雪ブロックおよび準融雪部の中の何れか一つを順番に停止し、それ以外を運転することによって融雪を制御するようにするものである。
以下では、図面に示すこの発明を代表する実施例と共に、その構造について詳述することとする。

図面は、この発明の融雪システムおよび融雪方法の技術的思想を具現化した代表的な幾つかの実施例を示すものである。
この発明の一実施の形態に係る融雪システムの構成を表すブロック図である。 図１に示した主融雪部および準融雪部の配設例を表す図である。 図１に示した融雪システムの動作を表す流れ図である。 表１に示した融雪システムの動作を表す流れ図である。

図１は、この実施例に係わる融雪システム１の構成を表すブロック図、図２は、図１に示した主融雪部１０および準融雪部２０の配設例を表すものである。
なお、図２では、主融雪部１０と準融雪部２０とを区別し易くするために、主融雪部１０の発熱体の配置を太線で表し、準融雪部２０の発熱体の配置を細線で表している。

この融雪システム１は、例えば、発熱体を配設することによって形成した主融雪部１０および準融雪部２０と、これら主融雪部１０および準融雪部２０の運転を制御する制御部３０とを備えており、主融雪部１０および準融雪部２０は、融雪を必要とする場所、例えば、道路や駐車場等の舗装構造物の表面近傍所定位置に発熱体を埋設、形成するものであり、その主融雪部１０は、複数のブロックに分割，形成するものであり、この実施例では、主融雪部１０を三つの主融雪ブロック１１，１２，１３に分割、形成している。そして、準融雪部２０は、各主融雪ブロック１１，１２，１３の間か、または各主融雪ブロック１１，１２，１３の中か、あるいはまた各主融雪ブロック１１，１２，１３の間および中の何れかに配設された１または複数の編み込み領域２１を有しており、それら主融雪部１０および準融雪部２０は、夫々制御部３０に接続してあって、制御部３０の制御に基づいて運転されるようになっている。

各主融雪ブロック１１，１２，１３は、等間隔で平行に配置するようにした発熱体が所定の幅で、すだれ状に配設、形成してある。
準融雪部２０は、等間隔で平行に配した発熱体からなり、各主融雪ブロック１１，１２，１３の間および中の両方に配設するようにしてあって、編み込み領域２１を形成している。その主融雪部１０において、各編み込み領域２１の面積は、主融雪ブロック１１，１２，１３の面積よりも小さくなるように構成してある。

図２では、編み込み領域２１を各主融雪ブロック１１，１２，１３の間、およびその中の両方に形成する事例について示したが、各主融雪ブロック１１，１２，１３の間だけとするか、または、各主融雪ブロック１１，１２，１３の中だけに形成するようにしてもよい。また、図２では、各主融雪ブロック１１，１２，１３におけるすだれ状発熱体部の本数、および、準融雪部編み込み領域２１における本数を具体的に示してあるが、これら本数に制約されるものではない。

各主融雪ブロック１１，１２，１３、および準融雪部２０は、夫々個別に運転できるように、電源に対して配線されている。また、各主融雪ブロック１１，１２，１３、および準融雪部２０には、例えば、融雪センサーといった水分、地温、外気温などを検知できるようにしたセンサー類を組み込んだものとするのが望ましく、降雪の状況に応じて各主融雪ブロック１１，１２，１３、および準融雪部２０の運転を自動化した制御をすることができるようにして利便性を高めることができる。

制御部３０は、各主融雪ブロック１１，１２，１３と、準融雪部２０とを個別に運転制御することができるように構成されている。
例えば、融雪センサーによって降雪が検出された場合には、各ブロック毎を運転するようにすることができ、それらは自動的に運転することができる。各主融雪ブロック１１，１２，１３の間およびその中の両方に準融雪部２０の編み込み領域２１を配置しているので、一部が自動的に停止しても保温効果が周辺に及んでいることから、高い融雪効果を得ることができ、全体としては、そのランニングコストを低下させることに繋がることとなる。

例えば、制御部３０は、自動的に運転を制御する手段として、各主融雪ブロック１１，１２，１３、および準融雪部２０の中の何れか一つを順番に停止し、それ以外を運転するように制御する順次停止制御手段３１を有するものである。
以下の表１に、順次停止制御手段３１による運転表を示してある。

この表１に示したように、順次停止制御手段３１は、例えば、図３および図４に例示するとおりの手順、即ち、準融雪部２０を停止し、他を運転する第１停止手順と、主融雪ブロック１１を停止し、他を運転する第２停止手順と、準融雪部２０を停止し、他を運転する第３停止手順と主融雪ブロック１２を停止し、他を運転する第４停止手順と、準融雪部２０を停止し、他を運転する第５停止手順と、主融雪ブロック１３を停止し、他を運転する第６停止手順とを、この順に従って繰り返し行うように構成されている。

第１停止手順、第２停止手順、第３停止手順、第４停止手順、第５停止手順、第６停止手順の長さは、夫々同一でも、異なっていても融雪状況に応じて任意に設定することができる。
このように構成すれば、各主融雪ブロック１１，１２，１３の何れかを停止している間は、その間およびその中に挿入、形成してある準融雪部２０を運転し、準融雪部２０を停止している間には、各主融雪ブロック１１，１２，１３を運転するようにするので、ランニングコストを低下させつつ、高い融雪効果を得ることができる。

以上のとおり、上記した実施例で、主融雪部１０の各主融雪ブロック１１，１２，１３の間、またはその中、あるいはまたその間およびその中の両方に、各主融雪ブロック１１，１２，１３よりも面積が小さい準融雪部２０の編み込み領域２１を形成し、各主融雪ブロック１１，１２，１３と、準融雪部２０とを個別に運転制御するようにしてあることから、主融雪部１０の融雪面積を広範囲に確保することができると共に、準融雪部２０を広範囲にムラなく配置するようにすることができ、各主融雪ブロック１１，１２，１３、および準融雪部２０の中の何れかを一時的に停止しても、舗装各部の保温状態は維持され続けることとなり、いつまでもムラなく融雪することができるという融雪効果を得ることができ、ひいてはランニングコストを低下させることに繋がることとなる。

（結 び）
叙述の如く、この発明の融雪システム、およびそれを採用した融雪方法は、その新規な構成によって所期の目的を遍く達成可能とするものであり、従来方式では、ランニングコストと融雪効果とは連動し、そのランニングコストを抑えようとすると、肝心の融雪効果を低下させてしまうという問題を払拭できないでいたものが、ランニングコストを大幅に削減しながら、より短時間の加熱で効率的に融雪機能を発揮可能とするものを実現し、その有効性や経済性の点で従来技術では達成できなかった融雪機能を発揮することが可能になり、広い範囲でもムラのない経済的な融雪を可能にすることから、一般向けの融雪システムとしては勿論のこと、特に、公共施設の駐車場や歩道、車道といった箇所での融雪システムとなって卓越した実効をもたらす融雪システム、およびそれを採用した融雪方法と認められ、長年の課題として取り組んで来た建設業界は固よりのこと、冬期間の雪害対策に苦しめられて来た寒冷地における一般住民や企業をはじめ、冬期間の住民サービスに多額の出費を余儀なくされて来た自治体からも高く評価されることとなって、広範に渡って利用、普及していくものになると予想される。

１ 融雪システム
１０ 主融雪部
１１ 主融雪ブロック
１２ 主融雪ブロック
１３ 主融雪ブロック
１４ すだれ状主融雪発熱体部
２０ 準融雪部
２１ 編み込み領域
２２ すだれ状準融雪発熱体部
３０ 制御部
３１ 順次停止制御手段

Claims (5)

1. 夫々発熱体を配設してなる主融雪部および準融雪部と、これら主融雪部および準融雪部の運転を制御する制御部とを備え、主融雪部を複数の主融雪ブロックに分割、配設したものにすると共に、準融雪部は、各主融雪ブロックの間か、またはそれら各主融雪ブロックの中か、あるいはまた、それら各主融雪ブロックの間および中の両方かの何れかに配設してなる１または複数の編み込み領域を有したものとし、それら準融雪部編み込み領域の面積を、各主融雪ブロックの面積よりも小さく規制して形成した上、それら各主融雪ブロックと準融雪部とを制御部によって個別、自動的に運転、制御するようにしたことを特徴とする融雪システム。
2. 制御部は、各主融雪ブロックおよび準融雪部の中の何れか一つを順番に停止し、それ以外を運転するように制御するようにした順次停止制御手段を有するものとした、請求項１記載の融雪システム。
3. 主融雪部の各主融雪ブロックの間か、またはそれらの中か、あるいはまたそれらの間および中の両方かの何れかには、各主融雪ブロックよりも面積が小さい準融雪部の編み込み領域を形成し、主融雪部の１ブロックと準融雪部とは、夫々１から複数の融雪回路で構成され、１回路は１本の発熱体を用い、準融雪部は主融雪部の１ブロックとほぼ同容量とし、準融雪部の発熱体と主融雪部の発熱体とを等間隔で平行に編み込んで、すだれ状に形成されるようにした、請求項１または２何れか一記載の融雪システム。
4. 夫々発熱体を配設してなる主融雪部と準融雪部とを形成し、主融雪部は、複数の主融雪ブロックに分割、形成すると共に、準融雪部は、それら各主融雪ブロックの間か、または、それら各主融雪ブロックの中か、あるいはまた、それら各主融雪ブロックの間および中の両方かの何れかに配設した１または複数の編み込み領域を有するように構成し、それら準融雪部編み込み領域の面積は、各主融雪ブロックの面積よりも小さく規制して形成した上、それら各主融雪ブロックと準融雪部とを個別、自動的に制御、運転して融雪するようにしたことを特徴とする、請求項１ないし３何れか一記載の融雪システムを採用した融雪方法。
5. 各主融雪ブロックおよび準融雪部の中の何れか一方を順番に停止し、それ以外を運転するようにして融雪する、請求項４記載の融雪方法。
   

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