(57)【要約】【課題】単一の面状発熱体を用いる場合と同程度の融雪，凍結防止効果を得られ、且つ消費電力を低減することが可能な融雪装置を提供する。【解決手段】第１および第２面状発熱部１ａ，１ｂにおいて、高温の加熱状態と低温の加熱状態とが短時間毎に切り替わるので、夫々の面状発熱部１ａ，１ｂの高温加熱状態が可及的維持される。よって、融雪効果、路面凍結防止効果を低下させることなく、面状発熱体１の全域に均等に電力を供給する場合に比べ消費電力を低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１の面状発熱部と第２の面状発熱部に分割された所定の面積を有する面状発熱体と、電源からの電力を前記第１および第２の面状発熱部へ分配供給する制御手段とを備え、一方の面状発熱部が高温の加熱状態になり、他方の面状発熱部が前記加熱状態を維持し得る低温の加熱状態になるよう、前記制御手段により、前記第１面状発熱部と第２面状発熱部への電力供給量を短時間毎に切り替えるよう構成したことを特徴とする面状発熱体を有する融雪装置。
【請求項２】
上記一方の面状発熱部に、電源からの電力を６０〜９０％の範囲内で供給して該面状発熱部が高温の加熱状態になり、上記他方の面状発熱部に、電源からの電力を４０〜１０％の範囲内で供給して該面状発熱部が前記加熱状態を維持し得る低温の加熱状態になるよう、上記制御手段により、前記第１面状発熱部と第２面状発熱部への電力供給量を短時間毎に切り替えるよう構成したことを特徴とする請求項１記載の面状発熱体を有する融雪装置。
【請求項３】
上記制御手段は、上記高温加熱状態と低温加熱状態の切替間隔を、５秒〜１０分の間で任意に選択し得るよう構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の面状発熱体を有する融雪装置。
【請求項４】
上記第１および第２の面状発熱部が、蓄熱材を混入した蓄熱部材上に、面状ヒータ又は線状ヒータからなる発熱部材を配設し、該発熱部材を、高熱伝導材を混入した高熱伝導部材で覆ってなり、路盤融雪用または屋根融雪用として用いられる請求項１〜３の何れか１項記載の面状発熱体を有する融雪装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は融雪装置に関し、詳しくは、道路，歩道，駐車場等の路盤や、一般住宅，公共施設等の建造物の屋根等の融雪、凍結防止等に有用な、面状発熱体を有する融雪装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、面状ヒータ又は線状ヒータを内蔵した面状発熱体を道路の路盤下に埋設し、降雪や外気温が氷点下になったことをセンサーが感知したときに、前記面状発熱体に電力を供給して発熱させ、その熱によって融雪や路面凍結防止を図るようにした融雪装置が知られている。
また、例えば実開昭５９−１５２５８４号公報に開示されるように、面状発熱体を複数備え、それら面状発熱体に電力を所定時間間隔で順繰りに供給することで、面状発熱体の発熱作動を順繰りに切り替えるようにして、単一の面状発熱体の全域に電力を供給する場合の半分の電力で雪を融かすことができるよう提案されたものもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし乍ら上記したように、面状発熱体の作動を順繰りに切り替えるようにした従来の融雪装置は、複数の面状発熱体を交互に発熱させるため、電力の供給が停止された面状発熱体は急速に冷却し、その面状発熱体に再度電力が供給されても高温になるまでに時間を要し、結果として融雪効率が低下するという問題があった。
【０００４】
本発明はこのような従来事情に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、単一の面状発熱体を用いる場合と同程度の融雪，凍結防止効果を得られ、且つ、単一の面状発熱体を用いる場合に比べ消費電力を低減することが可能な、面状発熱体を有する融雪装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明の面状発熱体を用いた融雪装置は、請求項１記載のように、少なくとも第１の面状発熱部と第２の面状発熱部に分割された所定の面積を有する面状発熱体と、電源からの電力を前記第１および第２の面状発熱部へ分配供給する制御手段とを備え、一方の面状発熱部が高温の加熱状態になり、他方の面状発熱部が前記加熱状態を維持し得る低温の加熱状態になるよう、前記制御手段により、前記第１面状発熱部と第２面状発熱部への電力供給量を短時間毎に切り替えるよう構成したことを特徴とする。
【０００６】
以上の構成によれば、夫々の面状発熱部において、高温の加熱状態と低温の加熱状態とが短時間毎に切り替わるので、夫々の面状発熱部の高温加熱状態が可及的維持される。よって、融雪効果、路面凍結防止効果を低下させることなく、面状発熱体全域に均等に電力を供給する場合に比べ消費電力を低減することができる。
【０００７】
上記夫々の面状発熱部に分配供給する電力量の具体的態様は、請求項２のように、一方の面状発熱部に、電源からの電力を６０〜９０％の範囲内で供給して該面状発熱部が高温の加熱状態になり、上記他方の面状発熱部に、電源からの電力を４０〜１０％の範囲内で供給して該面状発熱部が前記加熱状態を維持し得る低温の加熱状態になるよう、上記制御手段により、前記第１面状発熱部と第２面状発熱部への電力供給量を短時間毎に切り替えるよう構成することが好ましい。
このように、夫々の面状発熱部に分配供給する電力量を設定した場合、請求項１の効果をより確実なものとすることができる。
尚、夫々の面状発熱部に分配供給する電力量のより好ましい態様は、一方の面状発熱部に電源からの電力を８０％供給し、他方の面状発熱部に電源からの電力を２０％供給して該面状発熱部が前記加熱状態を維持し得る低温の加熱状態になるよう、上記制御手段により、第１面状発熱部と第２面状発熱部への電力供給量を短時間毎に切り替えるよう構成することである。
【０００８】
上記夫々の面状発熱部において、高温加熱状態と低温加熱状態との切替間隔は、請求項３のように、５秒から１０分間の間、例えば５秒，１０秒，３０秒，１分，５分，７分等のように、任意に選択し得るようにすると良い。
この場合、各設置現場毎で異なる積雪量や外気温の状態に合せて、高温加熱状態と低温加熱状態との切替間隔を適宜に調整することができる。積雪量が比較的多い場所や外気温が比較的低い場所では、前記切替間隔を短くすることが好ましく、積雪量が比較的少ない場所や外気温が比較的高い場所では、前記切替間隔を長くすることが好ましい。
【０００９】
本発明に係る融雪装置は、第１および第２の面状発熱部を、蓄熱材を混入した蓄熱部材上に、面状ヒータ又は線状ヒータからなる発熱部材を配設し、該発熱部材を、高熱伝導材を混入した高熱伝導部材で覆ったものとすることで、路盤融雪用や屋根融雪用として好適に用いることができる。
【００１０】
路盤融雪用として用いる場合は、蓄熱材を混入した蓄熱コンクリート上に、面状ヒータ又は線状ヒータからなる発熱部材を配設し、該発熱部材を、高熱伝導材を混入した高熱伝導コンクリートで覆ったものとすることが好ましく、屋根融雪用として用いる場合は、蓄熱材を混入した蓄熱パネル上に、面状ヒータ又は線状ヒータからなる発熱部材を配設し、該発熱部材を、高熱伝導材を混入した高熱伝導パネルで覆ったものとすることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る融雪装置の実施形態の一例を図面を参照して説明する。
本例の融雪装置Ａは、図１にその回路構成を簡略して示すように、第１面状発熱部１ａと第２面状発熱部１ｂに分割された所定の面積を有する面状発熱体１と、電源２からの電力を第１面状発熱部１ａと第２面状発熱部１ｂへ分配供給する制御手段３から構成されている。
【００１２】
面状発熱体１は、本例では一般住宅の駐車場の路盤融雪用として構成したもので、所定厚さで敷設される蓄熱コンクリート１１上に、線状ヒータからなる発熱部材１２を配設し、その上を、所定厚さで敷設される高熱伝導コンクリートからなる路盤１３で覆ったものである。
【００１３】
蓄熱コンクリート１１は、蓄熱材をコンクリート素材に混入することで蓄熱性に優れた特性を発揮するようになっており、蓄熱材としては、麦飯石、クリストバライト、ゼオライト等の多孔質鉱物を挙げることができ、これら多孔質鉱物はミクロの孔が無数に存在することから蓄熱効果が高く、発熱部材１２の熱を有効に吸収する蓄熱機能に優れた面状発熱体１を構成することができる。
高熱伝導コンクリートは、高熱伝導材をコンクリート素材に混入することで高熱伝導性に優れた特性を発揮するようになっており、高熱伝導材としては、特に限定されるものではないが、例えば電気抵抗率が１〜５０×１０−２Ωｃｍの稲ワラ等の植物繊維、金属スラグ等の産業廃棄物からなる炭化物やカーボンが挙げられ、この炭化物やカーボンを約１０〜３０％程度の割合で、コンクリート素材中に混入させることにより、その熱伝導率が約２倍以上になることが期待できる。
【００１４】
制御手段３は、電源２から供給される電力を、第１面状発熱部１ａと第２面状発熱部１ｂへ所定の割合で分配供給するもので、コントローラ３１、タイマー手段３２、切替手段３３、スイッチ３４，３５、サイリスタ３６，３７、地表面温度センサー３８ａ，３８ｂ、降雪センサー３９等を備えてなり、地表面温度センサー３８ａ，３８ｂ、降雪センサー３９からの検出信号に基づいて、第１面状発熱部１ａと第２面状発熱部１ｂを適時に発熱作動させるよう構成されている。
【００１５】
地表面温度センサー３８ａ，３８ｂは、第１面状発熱部１ａ，第２面状発熱部１ｂの表面温度が規定温度（例えば５℃）を下回ったことを検出すると、その検出信号をコントローラ３１に送るようになっており、降雪センサー３９は、面状発熱部１の周囲で降雪を確認すると、その検出信号をコントローラ３１に送るようになっている。
【００１６】
コントローラ３１は、前記各センサー３８ａ，３８ｂ，３９からの検出信号を受けると、タイマー手段３２と切替手段３３を作動させるようになっている。
【００１７】
切替手段３３は、タイムスイッチ器等のタイマー手段３２からの指令で所定間隔毎、例えば５秒〜１０分間の中の任意の間隔で、スイッチ３４，スイッチ３５をＯＮ／ＯＦＦさせる切替器等からなる。詳しくは、スイッチ３４がＯＮの時はサイリスタ３６を介して第１面状発熱部１ａが高温加熱状態（ハイパワー）になるよう第１面状発熱部１ａに所定の電力が供給されると共に、スイッチ３５がＯＦＦになりサイリスタ３７を介して第２面状発熱部１ｂが低温加熱状態（ローパワー）になるよう第２面状発熱部１ｂに所定の電力が供給される一方、スイッチ３４がＯＦＦの時はサイリスタ３６を介して第１面状発熱部１ａが低温加熱状態（ローパワー）になるよう第１面状発熱部１ａに所定の電力が供給されると共に、スイッチ３５がＯＮになりサイリスタ３７を介して第２面状発熱部１ｂが高温加熱状態（ハイパワー）になるよう第２面状発熱部１ｂに所定の電力が供給されるようになっている。
【００１８】
夫々のサイリスタ３６，３７には、上記ハイパワー時とローパワー時の供給電力を適宜に調整できる調整手段としての、ハイパワー調整器３６ａ，３７ａと、ローパワー調整器３６ｂ，３７ｂが備えられ、ハイパワー調整器３６ａ，３７ａにより供給電力を６０〜９０％の範囲で任意に調整し得、ローパワー調整器３６ｂ，３７ｂにより供給電力を４０〜１０％の範囲で任意に調整し得るようになっている。
【００１９】
以上の構成からなる本例の融雪装置Ａは、第１面状発熱部１ａと第２面状発熱部１ｂの表面温度が所定温度を下回ったことが感知されると、若しくは降雪が感知されると、コントローラ３１からの指令でスイッチ３４がＯＮ、スイッチ３５がＯＦＦになり、第１面状発熱部１ａに例えば８０％の電力が供給されて第１面状発熱部１ａが高温加熱状態になり、第２面状発熱部１ｂに例えば２０％の電力が供給されて第２面状発熱部１ｂが低温加熱状態になる。その状態で所定時間（例えば３０秒）が経過すると、タイマー手段３２からの指令で切替手段３３が作動し、スイッチ３４がＯＦＦ、スイッチ３５がＯＮになり、第１面状発熱部１ａに例えば２０％の電力が供給されて第１面状発熱部１ａが低温加熱状態になり、第２面状発熱部１ｂに例えば８０％の電力が供給されて第２面状発熱部１ｂが高温加熱状態になる。さらにその状態で所定時間（例えば３０秒）経過すると、タイマー手段３２からの指令で切替手段３３が作動し、スイッチ３４がＯＮ、スイッチ３５がＯＦＦになり、第１面状発熱部１ａが低温加熱状態になり、第２面状発熱部１ｂが高温加熱状態になる作動が順次繰り返され、面状発熱体１に供給する電力を低減しながら、所定の融雪効果、路盤凍結防止効果を得ることができる。
【００２０】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。
図２（イ）は本発明に係る融雪装置Ａ、（ロ）は従来の融雪装置Ｂを示し、該融雪装置Ｂは、分割されない一枚の面状発熱体１’に電源からの電力（１０ｋｗ）を分配せずに均等に流すよう構成されており、本発明に係る融雪装置Ａは、電源からの電力（５ｋｗ）を、サイリスタ３６，３７により、８０％（４ｋｗ）と２０％（１ｋｗ）に、３０秒毎に切り替えて分配供給するようになっている。
すなわち、地表面温度センサーが所定温度を下回ったことを検出するか、若しくは降雪センサーが降雪を検出すると、融雪装置Ａでは、第１面状発熱部１ａに４ｋｗの電力が供給されて高温加熱状態になり、第２面状発熱部１ｂに１ｋｗの電力が供給されて低温加熱状態になり、３０秒経過後、第１面状発熱部１ａに１ｋｗの電力が供給されて低温加熱状態になり、第２面状発熱部１ｂに４ｋｗの電力が供給されて高温加熱状態になり、３０秒毎にこの切り替えが行われ、所定の融雪効果、路盤凍結防止効果を得ることができる。
一方、融雪装置Ｂでは、面状発熱体１’全体に１０ｋｗ（５ｋｗ＋５ｋｗ）の電力が常に供給されて、面状発熱体１’全体が高温加熱状態になり、所定の融雪効果、路盤凍結防止効果を得ることができるものの、消費電力は融雪装置Ａの約２倍になる。
【００２１】
上記融雪効果を確認するために行った実験結果を図３、図４に示す。
図３は上記融雪装置Ｂにより融雪効果を確認したもので、融雪が完了するまで１００分を要し、消費電力の合計は約１．７５ｋｗであった。図４は上記融雪装置Ａにより、切替間隔を３０秒に設定して融雪効果を確認したもので、融雪が完了するまで１４０分を要し、消費電力の合計は約１．２２５ｋｗであった。
この実験結果から、図４に係る融雪装置Ａ（切替間隔３０秒）では、従来の融雪装置Ｂに比べ、融雪までの時間がほぼ同程度でありながら、消費電力は約７０％に低減できることが確認できた。尚、前記切替間隔は積雪量，外気温の変化等の設置場所の気候条件やヒーターの発熱量などにあわせて、５秒から１０分の間で適宜な切替間隔を選択して設定することは言うまでもない。同様に、上記ハイパワーは６０〜９０％の範囲内で、ローパワーは４０〜１０％の範囲内で適宜選択して設定することは言うまでもない。
【００２２】
以上、本発明に係る融雪装置の実施形態の一例を図面を参照して説明したが、本発明は図示例に限定されるものではなく、例えば前述のサイリスタ３６，３７に代えて、直列回路を並列回路を組合せることで該サイリスタ３６，３７と同じ機能を発揮させるなど、特許請求の範囲の各請求項に記載される技術的思想の範囲内において適宜変更が可能であることは言うまでもない。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように、面状発熱体が少なくとも第１および第２面状発熱部に分割され、制御手段によって夫々の面状発熱部が、高温の加熱状態と低温の加熱状態とに短時間毎に切り替わるようにしたので、夫々の面状発熱部を高い温度に維持して、面状発熱体全域の温度を融雪，凍結防止に必要な温度に維持することができると共に、電力消費の低減を図ることができ、比較的広い範囲内の融雪，凍結防止を低コストで有効に行うことができる。
【００２４】
また、上記高温加熱状態と低温加熱状態との切替間隔を任意に選択することで、各設置現場毎で異なる積雪量や外気温の状態に合せて、前記切替間隔を適宜に設定することができる。
【００２５】
また、高熱伝導部材と蓄熱部材で発熱部材を挟むような積層構造の面状発熱体とすることで、夫々の面状発熱部の発熱を蓄熱部材に蓄熱すると共にその熱を高熱伝導部材で表面に伝達して、前述の効果をより実効あるものとし得る。蓄熱部材を蓄熱コンクリートとし、高熱伝導部材を高熱伝導コンクリートとした場合は、道路，歩道，駐車場等の路面融雪用として好適に提供することができ、蓄熱部材を蓄熱パネルとし、高熱伝導部材を高熱伝導パネルとした場合は、屋根融雪用として好適に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る融雪装置の実施形態の一例を示す概略回路図。
【図２】（イ）本発明に係る融雪装置の作動状態を示す概念図、（ロ）従来の融雪装置の作動状態を示す概念図。
【図３】従来の融雪装置による融雪実験の結果を示すグラフ。
【図４】本発明の融雪装置による融雪実験の結果を示すグラフ。
【符号の説明】
１：面状発熱体
１ａ：第１面状発熱部
１ｂ：第２面状発熱部
１１：蓄熱コンクリート（蓄熱部材）
１２：発熱部材（線状ヒータ）
１３：高熱伝導コンクリートからなる路盤（高熱伝導部材）
２：電源
３：制御手段
３１：コントローラ
３２：タイマー手段（タイムスイッチ）
３３：切替手段（切替器）
３４，３５：スイッチ
３６，３７：サイリスタ
３６ａ，３７ａ：ハイパワー調整器
３６ｂ，３７ｂ：ローパワー調整器
３８ａ，３８ｂ：地表面温度センサー
３９：降雪センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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