JP6454483B2 - 融雪機能を有する防雪システム - Google Patents
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Description
をしていない、またはできない状況においても防雪柵の本来の機能を維持させ、冬期の道路交通安全を確保可能な防雪システムの提供を解決すべき課題として設定した。
本発明は、防雪すべき地面に複数の支柱が設けられ、支柱の上部では、支柱と支柱との間に複数の防雪板が柵状に掛け渡される防雪柵を備えた防雪システムにおいて、
前記防雪システムは、前記防雪板に設けられた太陽電池モジュールと、防雪柵下部に積雪された雪を融解するための、電気ヒーターが内蔵された融雪体と、を具備しており、
前記太陽電池により発電された電力により、前記融雪体に内蔵された電気ヒーターが加熱されて、地面上に積雪された雪の融解を可能とすることを特徴とする防雪システムである。
融雪機能を有する一般的な発熱体を用いることができ、なかでも特許第512983号公報に記載の導電性繊維を含む面状発熱体を用いてもよい。
本発明の防雪システムは、(1)防雪すべき地面に複数の支柱が設けられ、支柱の上部では、支柱と支柱との間に複数の防雪板が柵状に掛け渡されるとともに、支柱の下部では、支柱と支柱の間に空隙を有する防雪柵と、
(2)前記防雪板に設けられた、太陽電池モジュールと、
(3)防雪柵下部に積雪された雪を融解するための、電気ヒーターが内蔵された融雪体と、を具備しており、前記太陽電池により発電された電力により、前記融雪体に内蔵された電気ヒーターが加熱されて、地面上に積雪された雪の融解が行われることを特徴としている。
防雪柵とは、非特許文献1において定義されているとおり、吹雪対策のために鋼板等の材料で作られた防雪板で柵前後(風上、風下)の風速や風の流れを制御して、道路の吹きだまり防止や視程障害の緩和を図ることを目的とした吹雪対策施設を言い、防雪柵の型式としては、吹きだめ柵、吹き止め柵、吹き払い柵及び吹き上げ防止柵などが挙げられるが、本明細書では、そのうちの代表的な吹き払い柵について具体的に説明する。ただし、吹き払い柵に限定されるものではない。
図1〜3は、本発明に係る防雪システムの一例が示されている。図1は、本発明に係る防雪システムにおける防雪柵として代表的な吹き払い柵を道路側から見た斜視図であり、図2は風上側からみた斜視図であり、図3は、側面図である。
図1〜3において、支柱101に、4枚の防雪板102、103が掛け渡されて防雪柵を形成しており、上側2枚の防雪板102には、両面受光型の太陽電池モジュールが内蔵されており、下側2枚の防雪板103は通常の防雪板である。本図面では両面受光型太陽電池モジュール内蔵防雪板102と防雪板103は2枚ずつで構成されているが、設置されている状況により必要な電力は変動するため、必要な太陽光モジュールも変動する。よってこの枚数構成はあくまで一例である。
本発明の防雪システムにおいては、降雪または積雪が上記の防雪柵の下部空隙を塞ぐのを防ぐために、防雪板102に取り付けられた太陽電池により発電される電気を、図1〜3に示されているように、防雪柵下部に設けられた融雪体(面状発熱体等の電気ヒーター内蔵)104に供給して、雪を融解することにより、下部空隙の確保を可能としている。
本発明において、太陽電池モジュールとしては、両面から受光して発電できることで、例えば一方の面に直接太陽光が当たるようにし、且つ他方の面に散乱光が受光できるようにする等、片面受光型のものより太陽電池としての発電効率を高めることができることから、両面受光型のものが好ましく用いられる。図4には両面受光型太陽電池モジュール内蔵防雪板2の構成が示されている。両面受光型太陽電池モジュール内蔵防雪板102は両面受光型太陽電池モジュール1021、フレーム1022、電源コード1023から構成されている。太陽電池で発電された電気は、後述の融雪体に導電されて、吹き払い柵下部
の積雪を除去し、下部間隙が塞がれていない状況を維持することにより、冬期の道路交通安全を確保することができる。なお、太陽電池による発電量が融雪体の必要電力を賄えない場合には、外部電源からの電力と併用されるようにしてもよく、また、夏季のように融雪体に供給する必要の場合には、太陽電池による発電電力を外部に供給するようにしてもよい。
両面受光型太陽電池モジュール内蔵防雪板102と融雪体(電気ヒーター内蔵)104は、電源コードで接続されており、両面受光型太陽電池モジュール内蔵防雪板102にて発電された電力が融雪体104の電気ヒーター(面状発熱体など)を発熱させ、融雪体104に接する雪を加熱する。この熱により吹き払い柵下部の積雪を融雪し、除去することが可能となる。
また本システムの周辺に電力系統がある場合にはパワーコンディショナを介して系統連系させることにより、余剰電力の逆潮流が可能になり、夜間を含む不日照時にも電気ヒーターへ給電することもできる。
本発明に係る防雪システムを構成する融雪体104は、防雪柵下部の積雪を、前記の太陽電池モジュールからの電力により融解させる機能を備えておれば、その構造、設置場所(地面上、支柱周り、最下部の防雪板底面から下方にスライドダウン等)、形状(防雪柵下部の地面上を被覆する長尺物、つなぎ合わせで適宜の寸法の融雪体にすることのできる短尺物)を問わないが、好ましくは、防雪柵が設置されている地面上に面状の形状をした面状発熱体が配設される。
融雪体104は、太陽電池モジュールからの電力により発熱する電気ヒーター(発熱体)と、それを被覆する防水性の被覆材とから構成されている。
融雪体104に内蔵される発熱体としては、ニクロム線を紙やシート上に配線したもの、輻射発熱体(赤外線)などを用いた面状発熱体、フィルム、シート等の基材上に通電発熱体としてカーボンブラック等の導電性粒子を添加した塗料、インキ等をコーティング、又は印刷したもの、炭素繊維を必須成分として含む繊維に樹脂を含浸した導電性シート、導電性粒子等がコートされた導電性繊維を含む編織物などが挙げられ、これらはいずれも本発明における融雪体に内蔵される発熱体として用いられるが、なかでも、カーボンナノチューブで被覆された有機繊維を含む網織物から構成される面状発熱体が、広い面積で均一に発熱し、柔軟性・耐屈曲疲労性に優れる面状発熱体であることから本発明において好ましく用いられる。均一発熱ゆえに、従来のニクロムなどの線状発熱体と比べて対象物へ均一に熱伝導するため、特に融雪用途においては効率的な融雪機能を発揮することが可能である。
被覆材としては、疎水性の樹脂、ゴム、金属箔などからなる被覆材が挙げられる。シート状の被覆材が上記の発熱体を被覆して融雪体を構成している。
被覆材は、光遮蔽性、柔軟性、耐候性、防滑性に優れるシートを用いたものとすることにより、凹凸のある地面に密着して、光を遮断することにより長期にわたり防草機能を発揮することができ、またその上に人が乗っても滑ることなく安全に歩行することができる。このため、夏期の雑草の繁殖を防止でき、除草のための維持管理が軽減される。また本来であれば別途購入する必要のある防草パネルを購入する必要が無く、その費用を削減することができる。シートとしては、軟質塩化ビニル樹脂シート、ポリオレフィンシート、ポリエステルシートなどが挙げられる。
上記の融雪体(面状発熱体)は、積雪のある場合には融雪機能を発揮する一方、積雪のない場合に通電発熱すると、地中の水分蒸発を促進するため、前記の光の遮蔽による効果とともに、雑草の繁殖をより効果的に防止する性能を発揮することもできる。
図5には、支柱101の固定台105によって、融雪体(面状発熱体)104を固定した例が示されている。
図1(道路側)、図2(風上側)および図3(側面図)で示す型の防雪システムを、小樽市銭函の理研興業株式会社敷地内で、南東方向に設置して実験を行った。冬季の融雪状況を調べると共に、夏季における融雪体による防草効果を確認した。
防雪柵の上部2段の防雪板102各々に、両面受光型太陽電池モジュール(SEBB36−156B、幅768mm、長さ1525mm、PVG Solutions社製)を2枚ずつ、合計4枚を設置した。4枚の両面受光型太陽電池モジュールを直列に接続し、発電ピーク時の容量0.64kW、電圧74.8Vの仕様とし、これを融雪体(面状発熱体)104に接続し、適宜通電できるように接続器を設置した。
面状発熱体として、まずクラレリビング社製「CNTEC」240T48(240dtex, 950Ω/cm)を緯糸に配置し、ポリエステル加工糸(クラレトレーディング(株)製、167dtex/48フィラメント)を経糸に配置した、平織組織で緯糸密度60本/インチの織物を用い、これに電極を接続して、幅75cm、長さ295cm、75Vの印加電圧にて250W/m2のワット密度の生地発熱体とした。さらにこれをポリ塩化ビニルシートにて封止し、さらに表面に防滑シート(ロンマットMEジャスパーJP−27、ロンシール株式会社製)を取り付け、幅80cm、長さ300cmの融雪体104とした。防滑シートとして採用したロンマットは、光遮蔽性、柔軟性、耐候性に優れるポリ塩化ビニル製のシートである。
この融雪体104を防雪柵下部の地面上に配設して、3.5m間隔に立設されている支柱101の固定台105で固定した(図5参照)。
太陽光発電によって発電された電力を融雪体(面状発熱体)104に通電し、融雪状況および防草状況を一年間にわたり観察した。一か月毎の結果を表1に示す。
2 防雪板
3 リンク棒
4 太陽電池パネル
12 間隔材
21 水平軸芯
22 端子箱
101 支柱
102 両面受光型太陽電池モジュール内蔵防雪板
1021 両面受光型太陽電池モジュール
1022 フレーム
1023 電源コード
103 防雪板
104 融雪体
105 固定台
Claims (9)
- 防雪すべき地面に複数の支柱が設けられ、支柱の上部では、支柱と支柱との間に複数の
防雪板が柵状に掛け渡された防雪柵を備えた防雪システムにおいて、
前記防雪システムは、前記防雪板に設けられた太陽電池モジュールと、前記防雪柵下部
近傍に積雪された雪を融解するための、電気ヒーターが内蔵された融雪体と、を具備して
おり、
前記融雪体は、前記地面上に配設されており、
前記太陽電池により発電された電力により、前記融雪体に内蔵された電気ヒーターが加熱されて、前記融雪体上に積雪された雪の融解を可能とする
ことを特徴とする防雪システムであって、
前記融雪体は、前記電気ヒーターとしての導電性繊維を含む織編物及び通電用の電極からなる面状発熱体と、前記面状発熱体を被覆するシート状の被覆材からなるものである、
防雪システム。 - 前記防雪柵が、支柱の上部では、支柱と支柱との間に複数の防雪板が柵状に掛け渡されるとともに、支柱の下部では、支柱と支柱の間に空隙を有する防雪柵を備えた吹き払い柵である、請求項1に記載の防雪システム。
- 前記防雪すべき地面が、道路側端である、請求項1または2に記載の防雪システム。
- 前記太陽電池モジュールが、両面受光型である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の防雪システム。
- 前記面状発熱体が、前記防雪柵下部近傍の地面上に配設されている融雪マットである、請求項1から4のいずれか一項に記載の防雪システム。
- さらに前記融雪マットを地面に固定するための固定具を備える、請求項5に記載の防雪システム。
- 前記固定具が、前記支柱と一体化されている、請求項6に記載の防雪システム。
- 前記融雪体が、防草機能を有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の防雪システム。
- 前記融雪体は発熱による防草機能を有するものである、請求項8に記載の防雪システム。
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