(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
融雪面となる表面を持った熱伝導層と、前記熱伝導層の背面に形成された磁性体層とを有する融雪プレートと、
前記磁性体層に誘導電流を発生させる誘導電流発生部と
を備え、
前記磁性体層は、ニッケルに対する鉄の含有率が４質量％以上且つ５０質量％以下である鉄とニッケルとの合金を含み、
前記合金の比透磁率が１００００〜２０００００であり、
前記熱伝導層は、アルミニウムおよびアルミニウム合金の少なくとも何れか一方を含み、
前記磁性体層の厚みが１００μｍ以上であり、
前記熱伝導層の厚みが０．１ｍｍ以上且つ５ｍｍ以下である、融雪装置。
【請求項２】
前記熱伝導層は、前記磁性体層の厚みより大きい厚みを持つ、請求項１に記載の融雪装置。
【請求項３】
前記磁性体層と前記誘導電流発生部との間に、前記磁性体層に接触または近接させて断熱材が配置されている、請求項１または請求項２に記載の融雪装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の融雪装置と、
前記融雪装置が備える前記誘導電流発生部に高周波電流を供給する電流供給部と、
降雪を検知する降雪センサと、
前記降雪センサの検知結果に基づいて前記電流供給部を制御する制御部と
を備える、融雪システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記融雪プレートの前記融雪面の温度が０℃以上且つ１００℃以下となるように、前記電流供給部に、前記誘導電流発生部への前記高周波電流の供給を断続的に実行させる、請求項４に記載の融雪システム。
【請求項６】
前記誘導電流発生部へ前記高周波電流を供給するオン状態と、前記誘導電流発生部への高周波電流の供給を停止させるオフ状態とが、一定の周期で交互に繰り返される、請求項５に記載の融雪システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に寒冷地などの降雪地帯で使用される融雪装置および融雪システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、主に寒冷地などの降雪地帯で使用される融雪装置として、電熱線などの発熱体を使用した融雪装置が知られている（特許文献１参照）。一方、降雪は様々な被害をもたらすことがある。そのような被害には、降り積もった雪の重みによる建造物の損壊や、落雪による被害がある。
【０００３】
鉄塔や高圧電線に降り積もった雪は、時として相当な重量の塊となって落下する。その塊が下方を通過する自動車などに衝突すると、自動車の損傷、延いては運転者を巻き込んだ事故が引き起こされることになる。そこで、落雪による被害を防止するために、融雪装置である電熱線を要所に配設し、電熱線を発熱させることによって雪を融かすことが、従来から行われている。
【０００４】
また、先の東北地方の震災では、震災後に地域住民が内陸部に移住したケースが多い。その移住先には、それまで人家がほとんど無かった地域が含まれている。そして、それらの地域には、送電線のための鉄塔が設けられていることが多い。このような状況のもとで鉄塔や高圧電線からの落雪が生じると、それにより重大な事故が引き起こされるおそれがある。したがって、特に移住先となった地域では、鉄塔からの落雪を防止するための対策が必要となっている。
【０００５】
さらに、豪雪地帯では、通信基地局など、不具合が生じたときの緊急のメンテナンスが必要となる施設において、降雪が原因となって適時にメンテナンスを行うことが困難であった。なぜなら、通信基地局などの施設において雪により扉が塞がれた場合、除雪作業が必要となり、不具合を解消するまでに長時間が必要となるからである。このため、豪雪地帯に設置された施設では、融雪装置を使用して、施設の扉の前に積もる雪を予め融かすことが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−９９２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の電熱線を使用した融雪装置により雪を融かすためには、早い時期から電熱線に通電することで、電熱線が設置された対象物を予熱する必要であった。なぜなら、雪がある程度積もってから電熱線への通電が開始されると、電熱線の周囲の雪だけが融けるに過ぎず、その結果、大部分の雪が融けずに残ってしまうからである。残った雪は、大きな塊となって、鉄塔などから落下するおそれがある。これに対し、電熱線が設置された対象物を予熱することにより、対象物の上に雪が積もる前に雪を融かすことができる。しかし、この様な予熱は、電力消費量を増大させ、その結果として融雪装置のランニングコストを増大させる。
【０００８】
また、予熱に加えて、雪の融け残りが生じないように、対象物を均一に加熱して雪を効率良く融かすことが必要である。それを、従来の電熱線を使用した融雪装置で実現しよう
とすると、例えば電熱線の設置密度を高める必要がある。しかし、融雪装置の製造コストが増大するため、あまり現実的でない。
【０００９】
そこで、消費電力を抑えつつ、雪を効率良く融かすことが可能な融雪装置および融雪システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一局面は、融雪装置に関し、融雪装置は、融雪面となる表面を持った熱伝導層と、熱伝導層の背面に形成された磁性体層とを有する融雪プレートと、磁性体層に誘導電流を発生させる誘導電流発生部とを備え、磁性体層は、ニッケルに対する鉄の含有率が４質量％以上且つ５０質量％以下である鉄とニッケルとの合金を含み、前記合金の比透磁率が１００００〜２０００００であり、熱伝導層は、アルミニウムおよびアルミニウム合金の少なくとも何れか一方を含み、磁性体層の厚みが１００μｍ以上であり、熱伝導層の厚みが０．１ｍｍ以上且つ５ｍｍ以下である。
【００１１】
本発明の他の局面は、融雪システムに関し、融雪システムは、上記融雪装置と、融雪装置が備える誘導電流発生部に高周波電流を供給する電流供給部と、降雪を検知する降雪センサと、降雪センサの検知結果に基づいて電流供給部を制御する制御部とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の上記局面によれば、消費電力を抑えつつ、融雪面上の雪を効率良く融かすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る融雪システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】融雪システムが備える融雪装置の概略断面図である。
【図３】各種材料により形成された融雪プレートの昇温特性を示すグラフである。
【図４】融雪システムの制御の説明に用いられるタイムチャートである。
【図５】融雪システムの変形例を示したブロック図である。
【図６】変形例に係る融雪システムの制御の説明に用いられるタイムチャートである。
【図７】融雪システムの一設置例の概念図である。
【図８】融雪システムの他の設置例の概念図である。
【図９】融雪装置の設置方法を概念的に示す、融雪プレートの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
先ず、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る融雪装置は、融雪面となる表面を持った熱伝導層と、熱伝導層の背面（融雪面とは反対側の面）に形成された磁性体層とを有する融雪プレートと、磁性体層に誘導電流を発生させる誘導電流発生部とを備える。すなわち、本実施形態に係る融雪装置は、誘導加熱（ＩＨ）技術を利用して雪を融かす装置である。
【００１５】
上記融雪装置によれば、誘導加熱（ＩＨ）により、磁性体層を、高効率で発熱させると共に短時間で昇温させることができる。また、熱伝導層は、磁性体層で生じた熱を融雪面に速やかに伝えることができる。これにより、予熱をすることなく、例えば降雪センサにより降雪が検知されてから融雪のための電力供給（誘導電流の発生）を開始させた場合でも、融雪面に雪が積もる前に、融雪面の温度を十分に上昇させることができる。よって、消費電力を抑えつつ、融雪面上の雪を効率良く融かすことができる。また、熱伝導層は、磁性体層で生じた熱を融雪面へほぼ均一に伝えることが可能である。よって、上記融雪装置によれば、融雪面をほぼ均一に昇温させることができ、融雪面上の雪を、融け残りを生じさせずに効率良く融かすことができる。
【００１６】
上記融雪装置において、融雪プレートを構成する磁性体層は、比透磁率の高い材料から
構成されていることが好ましく、鉄（Ｆｅ）とニッケル（Ｎｉ）とを主成分として含む合金（ＦｅとＮｉとを合計で８０質量％以上含む合金）、または有磁性のステンレス鋼（例：ＳＵＳ４３０）を含むことが好ましい。尚、磁性体層には、ＦｅとＮｉ以外の成分や、ステンレス鋼以外の成分が含まれていてもよい。但し、磁性体層には、ＦｅとＮｉ、またはＦｅとＣｒが、合計で８０質量％以上含まれていることが好ましい。磁性体層が、ＦｅとＮｉとの合金、もしくはＦｅとＮｉとを合計で８０質量％以上含む合金を含む場合、その合金において、Ｎｉに対するＦｅの含有率が４質量％以上且つ５０質量％以下であることが好ましく、より高い比透磁率が実現されるという点で、Ｎｉに対するＦｅの含有率は２５質量％以上且つ３０質量％以下であることが特に好ましい。又、磁性体層がステンレス鋼を含む場合、そのステンレス鋼において、Ｆｅに対するクロム（Ｃｒ）の含有率が１０質量％以上且つ３０質量％以下であることが好ましく、より高いキュリー点が実現されるという点で、Ｆｅに対するＣｒの含有率は１５質量％以上且つ２５質量％以下であることが特に好ましい。
【００１７】
ＦｅとＮｉとの合金の一例であるパーマロイ（例えば、Ｎｉの含有率が７８質量％である７８パーマロイなど）の比透磁率は、Ｆｅの比透磁率が５０００程度であり、Ｎｉの比透磁率が６００程度であるのに対し、１０００００程度と著しく高い。このように比透磁率の高い材料は、誘導加熱により、磁性体層を高効率で発熱させると共に短時間で昇温させることができるので、磁性体層を構成する材料として適している。尚、熱伝導層を構成する材料として好ましいアルミニウム（Ａｌ）の比透磁率は、１．０程度である。即ち、磁性体層は、熱伝導層を構成する材料よりも比透磁率が高い材料から構成されている。そして、磁性体層は、比透磁率が１００以上且つ２０００００以下の材料から構成されていることが好ましく、例えば比透磁率が１００〜５００００または１００００〜２０００００の材料から構成することが好ましい。
【００１８】
上記融雪装置において、融雪プレートを構成する熱伝導層は、アルミニウム（Ａｌ）およびＡｌ合金の少なくとも何れか一方を含むことが好ましい。尚、熱伝導層には、ＡｌやＡｌ合金以外の成分が含まれていてもよい。但し、熱伝導層には、Ａｌが、主成分として８０質量％以上含まれていることが好ましい。Ａｌの熱伝導率は、常温（約２７℃）で約２３７Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1である。このように熱伝導率の高い材料は、誘導加熱により磁性体層で生じた熱を、熱伝導層を介して速やかに融雪面へ伝えることができるので、熱伝導層を構成する材料として適している。尚、常温（約２７℃）で、Ｆｅの熱伝導率は８０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1程度であり、Ｎｉの熱伝導率は９０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1程度である。また、パーマロイの熱伝導率は、常温（約２７℃）で３２Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1程度である。即ち、熱伝導層は、磁性体層を構成する材料よりも熱伝導率が高い材料から構成されている。そして、熱伝導層は、熱伝導率が９０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上且つ２５０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下の材料から構成されていることが特に好ましい。
【００１９】
上記融雪装置において、融雪プレートを、磁性体層と熱伝導層との二層構造としている点は、注目すべき点である。このような二層構造によれば、磁性体層を、高効率で発熱させると共に短時間で昇温させつつ、磁性体層で生じた熱を、熱伝導層を介して融雪面へほぼ均一に伝えることが可能となる。よって、消費電力を抑えつつ、融雪面を速やか且つ均一に昇温させて、融雪面に雪が積もる前に融雪面上の雪を効率良く融かすことができる。
【００２０】
この様な二重構造において、磁性体層は、熱伝導率が低いため、厚みの小さい層であることが好ましい。磁性体層がＦｅとＮｉとの合金を主成分として含む場合、磁性体層の厚みは、５０μｍ以上且つ５００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以上且つ３００μｍ以下であることが特に好ましい。磁性体層が有磁性のステンレス鋼を主成分として含む場合、磁性体層の厚みは、１００μｍ以上且つ１０００μｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
一方、熱伝導層は、磁性体層で生じた熱を効率良く伝えることが可能であるので、５ｍｍ程度の厚みまでであれば、磁性体層で生じた熱を融雪面へ速やかに伝えることができる。そして、熱伝導層の厚みを大きくすることにより、融雪プレートに望ましい剛性を与えることが出来る。熱伝導層の厚みは、０．１ｍｍ以上且つ５ｍｍ以下であることが好ましい。磁性体層で生じた熱を融雪面へ速やかに伝えるという観点からは、熱伝導層の厚みは１．５ｍｍ以下であることが特に好ましい。又、磁性体層で生じた熱を融雪面にほぼ均一に伝えるという観点からは、磁性体層の厚みに対する熱伝導層の厚みの比が０．１以上且つ１００以下であることが好ましく、熱伝導層の厚みは、磁性体層の厚みより大きいものであることが好ましい。
【００２２】
融雪プレートの具体例として、熱伝導層としてのＡｌ板またはＡｌ合金板に、ＦｅとＮｉとを主成分として含む合金（例えばパーマロイ）のメッキ層が磁性体層として形成されたものが挙げられる。その他の例として、熱伝導層としてのＡｌ板またはＡｌ合金板と、磁性体層としてのステンレス鋼板（ＳＵＳ４３０など）とが、ホットプレスまたは圧延により一体化されたもの（ホットプレス材または圧延クラッド材）が挙げられる。
【００２３】
上記融雪装置において、磁性体層に誘導電流を効率良く発生させるために、誘導電流発生部（例えばコイル）は、磁性体層に対して近接して配置されることが好ましい。従って、磁性体層と誘導電流発生部との間には、磁性体層に接触または近接させて断熱材が配置されていることが好ましい。これにより、磁性体層で生じた熱が誘導電流発生部側へ逃げることが抑制される。よって、磁性体層で生じた熱を、融雪面へ効率良く伝えることができる。
【００２４】
また、断熱材は、磁性体層の発熱によりコイルが劣化することを抑制する。これにより、誘導電流発生部を長寿命化させることができ、融雪装置のメンテナンスの頻度を低減することができる。断熱材として、例えば、石膏ボードや発泡プラスチック、木材などを使用することができる。また、断熱材に代えて、磁性体層と誘導電流発生部とが、それらの間の空間が真空状態で維持されることにより断熱されてもよい（真空断熱構造）。
【００２５】
本実施形態の融雪装置は、融雪システムに組み込まれて使用される。好ましくは、融雪システムは、上記融雪装置と、誘導電流発生部に高周波電流を供給する電流供給部と、降雪を検知する降雪センサと、降雪センサの検知結果に基づいて電流供給部を制御する制御部とを備える。
【００２６】
ここで、制御部は、融雪面の温度が０℃以上且つ１００℃以下となるように、電流供給部に、誘導電流発生部への高周波電流の供給を断続的または間歇的に実行させることが好ましい。融雪面の温度は、雪を融かすことができる温度であればよい。よって、より好ましくは、制御部は、融雪面の温度が６℃以上且つ６０℃以下となるように、電流供給部を制御する。一般的に、雪の表面が３℃まで上昇すると、雪が融け始めると言われている。したがって、降り積もる前の雪であれば、融雪面の温度を６℃以上にすることで、有効に融雪することができる。また、融雪面の温度を６０℃以下にすることで、消費電力を抑えることができる。消費電力を抑制するという観点から、制御部は、融雪面の温度が３０℃以下となるように電流供給部を制御することが好ましい。
【００２７】
次に、実施形態に係る融雪装置およびそれを備えた融雪システムの詳細について、図面に沿って具体的に説明する。
［１］融雪システム
図１は、本発明の一実施形態に係る融雪システムの概略構成を示したブロック図である。図１に示すように、融雪システム１０は、融雪装置１と、電流供給部２と、制御部３と、降雪を検知する降雪センサ４とを備えている。
【００２８】
［１−１］融雪装置
図２は、融雪装置１の概略断面図である。図２に示すように、融雪装置１は、融雪プレート１１と、誘導電流発生部１２と、断熱材１３と、これらを支持する有底ケース１４とを備えている。融雪プレート１１は、熱伝導層１５と磁性体層１６とを有している。ここで、熱伝導層１５は、融雪面１１ａとなる表面１５ａを持ち、磁性体層１６は、熱伝導層１５の背面（融雪面１１ａとは反対側の面）に形成されている。本実施形態において、熱伝導層１５は、Ａｌを主成分として含むＡｌ板であり、磁性体層１６は、ＦｅとＮｉとの合金であるパーマロイ（例えば、Ｎｉの含有率が７８質量％である７８パーマロイなど）から形成されたメッキ層である。尚、熱伝導層１５には、Ａｌ以外の成分が含まれていてもよい。但し、熱伝導層１５には、Ａｌが、主成分として８０質量％以上含まれていることが好ましい。又、磁性体層１６には、パーマロイ以外の成分が含まれていてもよい。但し、磁性体層１６には、パーマロイが、主成分として８０質量％以上含まれていることが好ましい。融雪面１１ａには、撥水加工が施されていてもよい。これにより、融雪面１１ａにて雪が融けることで生じた水がはじかれ、その結果、融雪面１１ａ上に水が溜まり難くなる。
【００２９】
ＦｅとＮｉとの合金であるパーマロイの比透磁率は、Ｆｅの比透磁率が５０００程度であり、Ｎｉの比透磁率が６００程度であるのに対し、１０００００程度と著しく高い。このように透磁率の高い材料は、誘導加熱により、磁性体層１６を高効率で発熱させると共に短時間で昇温させることができるので、磁性体層１６を構成する材料として適している。例えば、磁性体層１６を構成する材料として、比透磁率が１００以上且つ５００００以下のものが用いられる。尚、磁性体層１６を構成する材料には、パーマロイに限らず、ＦｅとＮｉとの構成比率がパーマロイ（例えば、Ｎｉの含有率が７８質量％である７８パーマロイなど）とは異なる合金が用いられてもよいし、透磁率の高い他の材料（ステンレス鋼など）が用いられてもよい。ここで、磁性体層１６がＦｅとＮｉとを主成分として含む合金を含む場合、その合金において、Ｎｉに対するＦｅの含有率が４質量％以上且つ５０質量％以下であることが好ましく、より高い比透磁率が実現されるという点で、Ｎｉに対するＦｅの含有率は２５質量％以上且つ３０質量％以下であることが特に好ましい。
【００３０】
一方、パーマロイの熱伝導率は、常温（約２７℃）で３２Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1程度と低い。このため、磁性体層１６がパーマロイから構成されている場合、磁性体層１６の厚みは、５０μｍ以上且つ５００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以上且つ３００μｍ以下であることが特に好ましい。このように磁性体層１６の厚みが小さい場合でも、磁性体層１６において十分な発熱量が得られる。理由は、次の通りである。誘導加熱による磁性体層１６の発熱は、磁性体層１６に誘導電流（渦電流）が生じたときに、その誘導電流によって生じるジュール熱により引き起こされる。ここで、磁性体層１６の表面からの誘導電流（渦電流）の浸透深さΔは、下掲の数式（１）によって表される。尚、浸透深さΔは、磁性体層１６の表面での電流密度を基準として、電流密度が０．３６８倍にまで減少する深さである。換言すれば、磁性体層１６の表面から浸透深さΔまでの間に生じる誘導電流（渦電流）は、全発熱量の９０％に相当するジュール熱を生じることになる。
【００３１】
[数１]
Δ＝５．０３×｛ρ／（μ・ｆ）｝1/2  ・・・（１）
ρ：磁性体層１６を構成する材料の固有抵抗（Ω・ｍ）
μ：磁性体層１６を構成する材料の比透磁率（その材料の透磁率の、真空の透磁率に対する比）
ｆ：磁性体層１６に印加される磁界の周波数（Ｈｚ）（すなわち、後述する誘導電流発生部１２に供給される高周波電流の周波数（Ｈｚ））
【００３２】
数式（１）に示されるように、誘導電流（渦電流）の浸透深さΔは、磁性体層１６の透磁率（比透磁率）の平方根に反比例している。したがって、磁性体層１６を構成する材料の透磁率が大きいほど、浸透深さΔは小さくなり、発熱の要因となるジュール熱は、主に磁性体層１６の表面近傍で生じることになる。よって、磁性体層１６の厚みが小さくても、十分な発熱量が得られることになる。
【００３３】
Ａｌの熱伝導率は、常温（約２７℃）で約２３７Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1であり、他の材料に比べて著しく高い。よって、このように熱伝導率の高い材料は、誘導加熱により磁性体層１６で生じた熱を、熱伝導層１５を介して速やかに融雪面１１ａへ伝えることができるので、熱伝導層１５を構成する材料として適している。好ましくは、熱伝導層１５を構成する材料として、熱伝導率が９０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上且つ２５０Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以下のものが用いられる。尚、熱伝導層１５を構成する材料には、Ａｌに限らず、熱伝導率の高い材料（例えばＡｌ合金など）が用いられてもよい。
【００３４】
この様に、熱伝導層は、磁性体層１６で生じた熱を効率良く伝えることが可能であるので、５ｍｍ程度の厚みまでであれば、磁性体層１６で生じた熱を融雪面１１ａへ速やかに伝えることができる。そして、熱伝導層１５の厚みを大きくすることにより、融雪プレート１１に望ましい剛性を与えることが出来る。熱伝導層１５の厚みは、０．１ｍｍ以上且つ５ｍｍ以下であることが好ましい。磁性体層１６で生じた熱を融雪面１１ａへ速やかに伝えるという観点からは、熱伝導層１５の厚みは１．５ｍｍ以下であることが特に好ましい。又、磁性体層１６で生じた熱を融雪面１１ａにほぼ均一に伝えるという観点からは、磁性体層１６の厚みに対する熱伝導層１５の厚みの比が０．１以上且つ１００以下であることが好ましい。また、熱伝導層１５の厚みは、磁性体層１６の厚みより大きいものであることが好ましい。これにより、融雪面１１ａに付着した雪を均一且つ速やかに融かすことが可能となる。
【００３５】
融雪プレート１１は、有底ケース１４に対して、有底ケース１４の開口を塞ぐように取り付けられている。このとき、融雪プレート１１は、融雪面１１ａが有底ケース１４の外側に露出するように（有底ケース１４の外側を向くように）配置される。これにより、磁性体層１６が、有底ケース１４の内側へ向けて配置されることになる。
【００３６】
誘導電流発生部１２は、磁性体層１６に誘導電流である渦電流を発生させるものである。具体的には、誘導電流発生部１２は、後述する電流供給部２からの高周波電流（例えば２０〜３０ｋＨｚ）の供給を受けて、高周波磁界を発生する。そして、この高周波磁界が磁性体層１６に印加されることにより、磁性体層１６に誘導電流（渦電流）が生じる。一例として、誘導電流発生部１２は、リッツ線から形成された平面状のコイル１７を含んでいる。尚、図２では、コイル１７の断面は簡略化して示されている。そして、誘導電流発生部１２は、有底ケース１４に収容されると共に、磁性体層１６に近接させて配置されている。これにより、磁性体層１６に誘導電流（渦電流）を効率良く発生させることができる。
【００３７】
断熱材１３は、図２に示すように、誘導電流発生部１２（コイル１７）と磁性体層１６との間に、磁性体層１６に接触または近接させると共に磁性体層１６の全体を覆うように配置されている。これにより、磁性体層１６で生じた熱が誘導電流発生部１２（コイル１７）側へ逃げることが抑制される。よって、磁性体層１６で生じた熱を、融雪面１１ａへ効率良く伝えることができる。断熱材１３として、例えば、石膏ボードや発泡プラスチック、木材などを使用することができる。また、断熱材１３に代えて、磁性体層１６と誘導電流発生部１２とが、それらの間の空間が真空状態で維持されることにより断熱されてもよい（真空断熱構造）。
【００３８】
本実施形態の融雪装置１によれば、誘導加熱（ＩＨ）により、磁性体層１６を、高効率で発熱させると共に短時間で昇温させることが可能である。また、磁性体層１６で生じた熱を熱伝導層１５により融雪面１１ａに速やかに伝えることができる。これにより、予熱をすることなく、降雪センサ４により降雪が検知されてから融雪のための電力供給（誘導電流の発生）を開始させた場合でも、融雪面１１ａに雪が積もる前に、融雪面１１ａの温度ＴＨを十分に上昇させることができる。よって、本実施形態の融雪装置１によれば、消費電力を抑えつつ、融雪面１１ａ上の雪を効率良く融かすことができる。
【００３９】
また、本実施形態の融雪装置１によれば、熱伝導層１５は、磁性体層１６で生じた熱を融雪面１１ａへほぼ均一に伝えることが可能である。よって、融雪面１１ａをほぼ均一に昇温させることができ、融雪面１１ａ上の雪を、融け残りを生じさせずに効率良く融かすことができる。
【００４０】
本実施形態の融雪装置１において、融雪プレート１１を、熱伝導層１５と磁性体層１６との二層構造としている点は、注目すべき点である。このような二層構造によれば、磁性体層１６を、高効率で発熱させると共に短時間で昇温させつつ、磁性体層１６で生じた熱を、熱伝導層１５を介して融雪面１１ａへほぼ均一に伝えることが可能となる。よって、消費電力を抑えつつ、融雪面１１ａを速やか且つ均一に昇温させて、融雪面１１ａに雪が積もる前に融雪面１１ａ上の雪を効率良く融かすことができる。このような融雪装置１は、ランニングコストの面でも有利である。
【００４１】
図３は、融雪プレート１１の昇温特性を示したグラフである。ここで、図３に示される昇温特性は、誘導電流発生部１２への高周波電流の供給を５秒間行い、その後、１８０秒間放熱させた試験で得られたものである。また、この試験は、外気温が−１〜２℃であり、風速が１．５ｍ／秒であり、湿度が７８％である環境下で行われた。尚、図３において、横軸の時間ｔは、誘導電流発生部１２への高周波電流の供給を開始した時点からの経過時間であり、縦軸の温度ＴＨは、融雪面１１ａの温度である。そして、図３では、時間ｔに対する融雪面１１ａの温度ＴＨの変化が、昇温特性として示されている。
【００４２】
図３において、グラフＢ１は、本実施形態で採用された融雪プレート１１（熱伝導層１５がＡｌから構成され、磁性体層１６がパーマロイから構成されたもの）の昇温特性を示している。グラフＢ１が示すように、この融雪プレート１１によれば、１０秒程度の短い時間で融雪面１１ａの温度ＴＨを２５℃以上にまで上昇させることができる。
【００４３】
融雪プレート１１は、熱伝導層１５がＡｌ板またはＡｌ合金板であり、磁性体層１６がＦｅとＮｉとの合金（例えばパーマロイ）などのメッキ層である場合に限らず、次のようなものであってもよい。すなわち、融雪プレート１１において、熱伝導層１５がＡｌ板またはＡｌ合金板であり、磁性体層１６がステンレス鋼板（ＳＵＳ４３０など）であり、これらがホットプレスまたは圧延により一体化されていてもよい（ホットプレス材または圧延クラッド材）。尚、磁性体層１６がステンレス鋼板から構成されている場合、そのステンレス鋼において、Ｆｅに対するＣｒの含有率が１０質量％以上且つ３０質量％以下であることが好ましく、より高いキュリー点が実現されるという点で、Ｆｅに対するＣｒの含有率は１５質量％以上且つ２５質量％以下であることが特に好ましい。又、ステンレス鋼は、パーマロイと同様に熱伝導率が低いため、磁性体層１６がステンレス鋼から構成されている場合、磁性体層１６の厚みは、１００μｍ以上且つ１０００μｍ以下であることが好ましい。このように磁性体層１６の厚みが小さい場合でも、磁性体層１６において十分な発熱量が得られる理由は、上述したとおりである。
【００４４】
図３において、グラフＢ２は、ホットプレス材が採用された融雪プレート１１の昇温特性を示し、グラフＢ３は、圧延クラッド材が採用された融雪プレート１１の昇温特性を示
している。尚、比較対象として、融雪プレート１１に鋼板（ＳＳ４００）が採用されたときの、融雪プレート１１の昇温特性が、グラフＢ４に示されている。グラフＢ１〜Ｂ３をグラフＢ４と比較すると、次のことがわかる。すわなち、磁性体層１６がパーマロイから構成された融雪プレート１１に限らず、ホットプレス材および圧延クラッド材のいずれにおいても、鋼板よりも短時間で且つ高い温度まで、融雪面１１ａの温度ＴＨを上昇させることができる。
【００４５】
［１−２］電流供給部
図１に示すように、電流供給部２は、インバータ２１を含んでいる。インバータ２１は、インバータ２１に入力される交流を、所定の周波数を持った高周波電流に変換して出力する。一例として、インバータ２１は、２０ｋ〜３０ｋＨｚの高周波電流を出力する。そして、インバータ２１から出力された高周波電流は、融雪装置１が備える誘導電流発生部１２（コイル１７）に供給される。尚、本実施形態では、商用電源からの交流（商用交流）がインバータ２１に入力される。
【００４６】
［１−３］降雪センサ
降雪センサ４は、適宜、必要な場所に設置される。例えば、降雪センサ４は、制御部３の近傍や、融雪装置１が設置される場所またはその近傍に設置される。
【００４７】
［１−４］制御部
制御部３は、降雪センサ４の検知結果に基づいて、電流供給部２を制御する。具体的には、降雪センサ４により降雪が検知されたとき、制御部３は、電流供給部２に、誘導電流発生部１２への高周波電流の供給を実行させる。尚、融雪システム１０は、融雪面１１ａの温度ＴＨを検出する温度センサ（例えば、図５参照）や、外気温を検出する温度センサを更に備えていてもよい。そして、制御部３は、降雪センサ４の検知結果に加えて、これらの温度センサの検出結果を考慮して（例えば監視して）、電流供給部２を制御してもよい。
【００４８】
［２］融雪システムの制御
次に、融雪システム１０において制御部３が行う具体的な制御について説明する。
制御部３は、融雪面１１ａの温度ＴＨが目標温度ＴＨ１または目標範囲Ｗ１（図４（ｂ）参照）内に維持されるように、電流供給部２に、高周波電流を誘導電流発生部１２へ間歇的に供給させる。一例として、制御部３は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）な
どの演算装置と、記憶装置とから構成される。記憶装置には、各種データ（目標温度ＴＨ１や目標範囲Ｗ１など）が格納される。ＣＰＵは、電流供給部２を制御するための制御プログラムや各種データを必要に応じて読み出すことにより、電流供給部２を制御する。
【００４９】
図４（ａ）は、制御部３によって制御される電流供給部２の動作を示したタイムチャートである。また、図４（ｂ）は、電流供給部２の動作に応じて得られる、融雪面１１ａの温度変化を示した図である。図４（ａ）に示すように、制御部３の制御により、電流供給部２において、誘導電流発生部１２に高周波電流を供給するオン（ＯＮ）状態と、誘導電流発生部１２への高周波電流の供給を停止させるオフ（ＯＦＦ）状態とが、一定の周期ＣＹで交互に繰り返される。これにより、誘導電流発生部１２に高周波電流が供給される期間（供給期間Ｔ１）と、高周波電流の供給が停止される期間（非供給期間Ｔ２）とが交互に繰り返される。
【００５０】
また、供給期間Ｔ１が、一定の時間幅（一例として５秒間）に設定され、非供給期間Ｔ２の時間幅が調節されることにより、周期ＣＹが調節される。そして、この周期ＣＹは、融雪面１１ａの温度ＴＨが目標温度ＴＨ１または目標範囲Ｗ１内で維持されるように調節される。このように高周波電流を間歇的に供給する制御によれば、融雪面１１ａの温度Ｔ
Ｈを所望の温度（目標温度ＴＨ１）または温度範囲（目標範囲Ｗ１）に維持することが容易となる。また、電流供給部２が誘導電流発生部１２に供給する高周波電流の周波数ｆと出力（ワット数）とが一定の場合であっても、周期ＣＹを調節することにより、融雪面１１ａの温度ＴＨを容易に調節することができる。
【００５１】
融雪面１１ａの温度ＴＨについての目標範囲Ｗ１は、０℃以上且つ１００℃以下の範囲、またはこの範囲に含まれる所定の範囲であることが好ましい。ここで、融雪面１１ａの温度ＴＨは、雪を融かすことができる温度であればよい。よって、目標範囲Ｗ１は、６℃以上且つ６０℃以下の範囲であることが、特に好ましい。一般的に、雪の表面が３℃まで上昇すると、雪が融け始めると言われている。したがって、降り積もる前の雪であれば、融雪面１１ａの温度ＴＨを６℃以上にすることで、有効に融雪することができる。また、融雪面１１ａの温度ＴＨを６０℃以下にすることで、消費電力を抑えることができる。消費電力を抑制するという観点から、制御部３は、融雪面１１ａの温度ＴＨが３０℃以下となるように電流供給部２を制御することが好ましい。
【００５２】
周期ＣＹは、制御プログラムに組み込まれたタイマ機能（計時機能）の設定値を変更するといった簡単な手法により、容易に調節することができる。すなわち、融雪面１１ａの温度ＴＨを、可変抵抗などを用いてハード的に調節するのではなく、ソフトウェア的に調節することができる。これにより、温度ＴＨのきめ細かな調節が可能になる。よって、融雪面１１ａの温度ＴＨを、比較的低い目標温度に維持することが容易になる。また、より安価な構造のインバータ２１により電流供給部２を構成することができる。よって、電流供給部２を低コスト化することができる。
【００５３】
ここで、周期ＣＹの長さは、外気温を検出する温度センサの検出結果に基づいて設定することができる。例えば、供給期間Ｔ１の時間幅を変えずに、外気温が低ければ周期ＣＹを短く設定し、外気温が高ければ周期ＣＹを長く設定する。具体的には、融雪面１１ａの温度ＴＨを目標温度ＴＨ１または目標範囲Ｗ１内に維持することを可能ならしめる周期ＣＹと外気温との関係を予め調べ、その関係を表形式のデータなどで記憶装置などに記憶させておく。これにより、温度センサにより検出された外気温に対応する周期ＣＹを、上記表形式のデータから読み出すことで、外気温に応じて周期ＣＹを適切に設定することができる。
【００５４】
周期ＣＹの長さは、融雪面１１ａの温度ＴＨを検出する温度センサの検出結果に基づいて設定されてもよい。例えば、一定の時間毎（例えば１秒毎）に温度センサの検出結果である検出温度を記憶し、一定の期間内（例えば１分間）の検出温度の平均値を求める。そして、その平均値と目標温度ＴＨ１とを比較し、その差異が一定値（例えば１℃）を超えれば、差異が小さくなるように周期ＣＹの長さを変更する。
【００５５】
例えば、供給期間Ｔ１の時間幅を変えずに、求めた平均値が目標温度ＴＨ１よりも一定値以上高ければ、周期ＣＹを、予め決めておいた調節量だけ長くし、求めた平均値が目標温度ＴＨ１よりも一定値以上低ければ、周期ＣＹを、予め決めておいた調節量だけ短くする。そして、そのような調節を一定時間（例えば１分）ごとに繰り返し実行する。調節量の大きさを適切に設定することにより、環境温度が変化して融雪面１１ａの温度ＴＨを上下させる影響が融雪装置１に及んでも、温度ＴＨを速やかに目標温度ＴＨ１の近傍の温度に調節することができる。
【００５６】
尚、融雪システム１０において制御部３が行う制御は、上述した制御に限定されるものではない。一定の周期ＣＹで電流供給部２の状態（オン状態とオフ状態）を交互に切り替える場合（間歇的な制御）に限らず、例えば、融雪面１１ａの温度ＴＨが目標温度ＴＨ１または目標範囲Ｗ１内で維持されるように、電流供給部２でのオン状態とオフ状態との切
り替えが断続的に行われてもよい。この断続的な制御について、以下、具体的に説明する。
【００５７】
断続的な制御は、図５に示すように融雪面１１ａの温度ＴＨを検出する温度センサ５を更に備えた融雪システム１０にて実行される。図６（ａ）は、制御部３によって制御される電流供給部２の動作を示したタイムチャートである。また、図６（ｂ）は、電流供給部２の動作に応じて得られる、融雪面１１ａの温度変化を示した図である。図６（ａ）に示すように、制御部３からの制御により、電流供給部２は、融雪面１１ａの温度ＴＨが上限値ＴＨ２（ＴＨ２＞ＴＨ１）に達するまでオン状態で維持される。その後、温度ＴＨが上限値ＴＨ２に達すると、電流供給部２は、オン状態からオフ状態に切り替えられ、温度ＴＨが下限値ＴＨ３（ＴＨ３＜ＴＨ１）に低下するまでオフ状態で維持される。そして、温度ＴＨが下限値ＴＨ３まで低下すると、電流供給部２は、オフ状態からオン状態に切り替えられ、再びオン状態で維持される。以上の手順を繰り返すことにより、温度ＴＨが目標温度ＴＨ１を含む一定の範囲Ｗ２内の温度に調節される。このような制御によれば、融雪面１１ａの温度ＴＨを一定の範囲Ｗ２内で確実に維持させることができる。
【００５８】
［３］融雪システムの設置例
上述した融雪システム１０は、様々な用途に適用することができる。以下、融雪システム１０の具体的な設置例について説明する。
【００５９】
［３−１］設置例１
図７は、融雪システム１０の設置例として、送電用の鉄塔に融雪システム１０を設置した一態様を示した概念図である。図７に示すように、鉄塔３０は、通常、電線を支持するための水平部材３１Ａ〜３１Ｃを有する。そして、水平部材３１Ａ〜３１Ｃには、雪が積もりやすい。そこで、水平部材３１Ａ〜３１Ｃの各々に、融雪装置１を、融雪面１１ａを上方へ向けた状態で配置する。このとき、図７に示された設置例では、電流供給部２（インバータ２１）を、各融雪装置１の近傍に１つずつ配設する。そして、制御部３が含まれた配電装置３２を、地上に配置する。また、降雪センサ４を、配電装置３２の近傍に設置する。
【００６０】
制御部３は、降雪センサ４の検知結果に基づいて、各電流供給部２（インバータ２１）を制御することにより、配電装置３２から配線３３を通して各電流供給部２に供給された商用交流を高周波電流に変換させる。そして、各電流供給部２で得られた高周波電流は、対応する融雪装置１に供給される。
【００６１】
図７に示すように、鉄塔３０の上部に融雪装置１を配置し、融雪のための電力を供給する配電装置３２を地上に配置した場合、融雪装置１と配電装置３２との間の距離が大きくなる。よって、図７に示された設置例のように、電流供給部２（インバータ２１）は、融雪装置１（具体的には誘導電流発生部１２）の近傍に設置されることが好ましい。この場合、電流供給部２は、融雪装置１に一体化されていてもよい。これにより、電流供給部２から誘導電流発生部１２に高周波電流を送るための配線が短くなり、電力の損失が小さくなる。
【００６２】
一方、図７に示された設置例では、融雪装置１の設置数に応じた数の電流供給部２（インバータ２１）を準備する必要がある。そこで、図８に示すように、電流供給部２（インバータ２１）を配電装置３２に１つ設け、電流供給部２から出力される高周波電流を各融雪装置１に供給してもよい。尚、融雪システム１０の設置態様は、図７および図８に示された設置例に限られるものではない。
【００６３】
［３−２］使用例２
融雪システム１０は、送電用の鉄塔や通信基地局の他に、道路情報表示器や道路標識、さらにはこれらを支える柱などに設けられてもよい。道路情報表示器に融雪装置１を設置する場合、道路情報表示器の天板が、融雪プレート１１によって構成されてもよい。これにより、道路情報表示器に融雪装置１を設置するに際し、部品点数を削減することができる。
【００６４】
［３−３］使用例３
図９に示すように、融雪装置１は、融雪面１１ａが水平面Ｓｈに対して傾くように設置されることが好ましい。融雪面１１ａが水平面Ｓｈに対して傾けられることにより、雪が融けることで生じた水が融雪面１１ａ上に溜まることを防止することができる。好ましくは、融雪面１１ａと水平面Ｓｈとが成す角度θ１は５度以上８０度以下である。角度θ１が５度以上である場合、融雪面１１ａ上の水が効果的に排除される。また、角度θ１が８０度以下である場合、鉛直上方から見たときの融雪面１１ａの面積が大きくなり、従って融雪面１１ａ上の雪を効率良く融かすことができる。
【００６５】
尚、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明に係る融雪装置および融雪システムは、鉄塔、通信基地局、道路標示表示器等に限らず、変電所施設等、融雪が必要とされる様々な施設や場所に適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１…融雪装置
２…電流供給部
３…制御部
４…降雪センサ
５…温度センサ
１０…融雪システム
１１…融雪プレート
１１ａ…融雪面
１２…誘導電流発生部
１３  断熱材
１４  有底ケース
１５…熱伝導層
１５ａ…表面
１６…磁性体層
１７…コイル
２１…インバータ
３０…鉄塔
３１Ａ…水平部材
３２…配電装置
３３…配線
ｆ…周波数
ｔ…時間
ＴＨ…温度
ＣＹ…周期
Ｔ１…供給期間
Ｔ２…非供給期間
Ｗ１…目標範囲
Ｗ２…範囲
ＴＨ１…目標温度
ＴＨ２…上限値
ＴＨ３…下限値
Ｓｈ…水平面
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４…グラフ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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