(57)【要約】【課題】熱交換器の熱源から必要な熱量が得られない場合でも、低温状態の熱源によって熱負荷を増大させることのない融雪装置を提供する。【解決手段】ボイラ３と熱交換器４とを互いに並列に設けるとともに、熱媒体循環路２の熱媒体を第１のポンプ２ａによってボイラ３に流通させ、熱媒体循環路２の熱媒体を第２のポンプ２ｃによって熱交換器４に流通させるようにしたので、熱源Ｂから必要な熱量が得られない場合には、第１のポンプ２ａを作動し、ボイラ３のみによって熱媒体循環路２の熱媒体を加熱するとともに、第２のポンプ２ｃを停止状態にして熱媒体循環路２の熱媒体を熱交換器４に流通させないようにすることができる。これにより、熱媒体循環路２の熱媒体の熱が熱交換器４を介して熱源Ｂ側に吸収されることがない。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
融雪対象物を加熱可能に設けられた加熱管と、加熱管に熱媒体を循環する熱媒体循環路と、熱媒体循環路の熱媒体を加熱するボイラと、熱媒体と所定の熱源とを熱交換させる熱交換器とを備え、加熱管を流通する熱媒体によって融雪対象物を加熱するようにした融雪装置において、
前記熱媒体循環路にボイラと熱交換器とを互いに並列に設けるとともに、
熱媒体循環路の熱媒体をボイラに流通させる第１の流通手段と、
熱媒体循環路の熱媒体を熱交換器に流通させる第２の流通手段とを備えた
ことを特徴とする融雪装置。
【請求項２】
前記融雪対象物の温度を検出する温度検出手段と、
融雪対象物の温度が所定温度以下のときは、ボイラを作動し、第１及び第２の流通手段によってボイラ及び熱交換器に熱媒体を流通させ、融雪対象物の温度が所定温度よりも高いときは、ボイラを停止状態にし、第２の流通手段によって熱交換器に熱媒体を流通させる制御手段とを備えた
ことを特徴とする請求項１記載の融雪装置。
【請求項３】
前記熱交換器の熱源として、融雪対象物の近傍の施設から生ずる廃熱を用いるようにした
ことを特徴とする請求項１または２記載の融雪装置。
【請求項４】
前記熱交換器の熱源として、前記施設に備わるコジェネレーションシステムの回収熱を用いるようにした
ことを特徴とする請求項３記載の融雪装置。
【請求項５】
前記熱交換器の熱源の温度を検出する温度検出手段と、
熱源の温度が所定温度以下のときは、ボイラを作動し、第１の流通手段によってボイラに熱媒体を流通させる制御手段を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の融雪装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば降雪地帯の道路や駐車場等に設置される融雪装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の融雪装置としては、路面等の融雪対象物に埋設された加熱管路と、加熱管路に不凍液等の熱媒体を循環する熱媒体循環路と、熱媒体循環路の熱媒体を加熱するボイラと、熱媒体循環路の熱媒体と所定の熱源とを熱交換する熱交換器とを備え、加熱管路を流通する熱媒体によって融雪対象物を加熱するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この融雪装置では、前記熱交換器の熱源に廃湯等の自然熱源を用い、気温、路面温度、降雪量等を検知することにより、融雪負荷に応じてボイラ及び熱交換器による熱媒体の加熱量を制御するようにしている。例えば、融雪負荷が大きい場合はボイラ及び熱交換器によって熱媒体を加熱し、融雪負荷が小さい場合は熱交換器のみで熱媒体を加熱することにより、自然熱源を利用した省エネルギー運転を行うようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１８９００６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記熱交換器の熱源に用いられる自然熱源は、人工的に生成される熱源のように常に所望の熱量が得られるとは限らず、自然環境の変化等により、必要な熱量が得られない場合も想定される。このような場合には、ボイラのみによって熱媒体を加熱することはできるが、前記融雪装置ではボイラと熱交換器とが互いに直列に設けられているため、ボイラのみで熱媒体を加熱する場合でも熱交換器に熱媒体が流通することになる。このため、自然熱源側の温度が熱媒体よりも低い場合には、熱交換器によって熱媒体の熱が自然熱源側に吸収され、却って熱負荷が増大するという問題点があった。
【０００６】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、熱交換器の熱源から必要な熱量が得られない場合でも、低温状態の熱源によって熱負荷を増大させることのない融雪装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、請求項１では、融雪対象物を加熱可能に設けられた加熱管と、加熱管に熱媒体を循環する熱媒体循環路と、熱媒体循環路の熱媒体を加熱するボイラと、熱媒体と所定の熱源とを熱交換させる熱交換器とを備え、加熱管を流通する熱媒体によって融雪対象物を加熱するようにした融雪装置において、前記熱媒体循環路にボイラと熱交換器とを互いに並列に設けるとともに、熱媒体循環路の熱媒体をボイラに流通させる第１の流通手段と、熱媒体循環路の熱媒体を熱交換器に流通させる第２の流通手段とを備えている。これにより、熱源から必要な熱量が得られない場合には、第１の流通手段によってボイラに熱媒体を流通させ、ボイラのみによって熱媒体循環路の熱媒体を加熱するとともに、第２の流通手段による熱媒体の流通を停止状態にすることにより、熱媒体循環路の熱媒体が熱交換器に流通しないようにすることができる。
【０００８】
また、請求項２では、請求項１記載の融雪装置において、前記融雪対象物の温度を検出する温度検出手段と、融雪対象物の温度が所定温度以下のときは、ボイラを作動し、第１及び第２の流通手段によってボイラ及び熱交換器に熱媒体を流通させ、融雪対象物の温度が所定温度よりも高いときは、ボイラを停止状態にし、第２の流通手段によって熱交換器に熱媒体を流通させる制御手段とを備えている。これにより、請求項１の作用に加え、融雪負荷が小さい場合には熱交換器の熱源による低コストな融雪運転に切り換わる。
【０００９】
また、請求項３では、請求項１または２記載の融雪装置において、前記熱交換器の熱源として、融雪対象物の近傍の施設から生ずる廃熱を用いるようにしている。これにより、請求項１または２の作用に加え、例えばコンビニエンスストア等の店舗としての施設と、その近傍の道路や駐車場等の融雪対象物とを組合わせることができ可能となる。
【００１０】
また、請求項４では、請求項３記載の融雪装置において、前記熱交換器の熱源として、前記施設に備わるコジェネレーションシステムの回収熱を用いるようにしている。これにより、請求項３の作用に加え、省エネルギーシステムとして有効なコジェネレーションとの組合わせにより、施設の電力消費を含む総合的な省エネルギー化が可能となる。
【００１１】
また、請求項５では、請求項１記載の融雪装置において、前記熱交換器の熱源の温度を検出する温度検出手段と、熱源の温度が所定温度以下のときは、ボイラを作動し、第１の流通手段によってボイラに熱媒体を流通させる制御手段を備えている。これにより、請求項１の作用に加え、熱源の温度に応じて熱交換器への熱媒体の流通が規制されることから、熱源が利用可能か否かを人為的に判定する必要がない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は本発明の第１の実施形態を示すもので、図１は融雪装置の概略構成図、図２は制御部の動作を示すフローチャートである。
【００１３】
この融雪装置は、道路等の融雪対象物Ａを加熱可能に設けられた加熱管１と、加熱管１に熱媒体を循環する熱媒体循環路２と、熱媒体循環路２の熱媒体を加熱するボイラ３と、熱媒体と所定の熱源Ｂとを熱交換させる熱交換器４と、融雪対象物Ａへの降雪を検知する降雪センサ５と、融雪対象物Ａの温度を検出する地温センサ６と、ボイラ３及び熱交換器４の運転を制御する制御部７とから構成されている。また、融雪対象物Ａの近傍には各種店舗、事業所、病院、ホテル或いは公共施設等の所定の施設Ｃが存在しており、前記熱源Ｂとしては、施設Ｃに備わるコジェネレーションシステムの回収熱を用いるようになっている。
【００１４】
加熱管１は融雪対象物Ａに埋設された複数の伝熱性パイプからなり、その両端は一対のヘッダー１ａ，１ｂにそれぞれ接続されている。
【００１５】
熱媒体循環路２は、ボイラ３及び熱交換器４の一端側から流出した熱媒体を一方のヘッダー１ａを介して加熱管１に流入し、加熱管１を流通した熱媒体を他方のヘッダー１ｂを介してボイラ３及び熱交換器４の他端側に流入するように構成され、ボイラ３及び熱交換器４は互いに並列に設けられている。即ち、熱交換器４の一端側管路はボイラ３の一端側管路に接続され、熱交換器４の他端側管路はボイラ３の他端側管路に接続されている。ボイラ３の一端側管路には熱媒体循環路２の熱媒体をボイラ３に流通させる第１のポンプ２ａが設けられ、第１のポンプ２ａの下流側には逆流防止弁２ｂが設けられている。また、熱交換器４の一端側管路には熱媒体循環路２の熱媒体を熱交換器４に流通させる第２のポンプ２ｃが設けられ、第２のポンプ２ｃの下流側には逆流防止弁２ｄが設けられている。尚、前記熱媒体としては、水またはブライン等が用いられる。
【００１６】
ボイラ３は電気またはガスの燃焼熱等によって熱媒体を加熱する周知の構成からなり、屋外等の所定の場所に設置されている。
【００１７】
熱交換器４は、熱源Ｂ（コジェネレーションシステムの回収熱）によって生成される温水または蒸気等を循環する熱源循環路４ａに接続され、熱源循環路４ａと熱媒体循環路２の熱媒体とを熱交換することによって熱媒体を加熱するようになっている。コジェネレーションシステムは、燃料エネルギーによりエンジンを駆動して電力エネルギーを得るとともに、エンジンからの廃熱を利用して温水または蒸気等の熱エネルギーを同時に得る周知の構成からなるもので、例えば分散型発電設備の導入される施設に設置されている。
【００１８】
降雪センサ５は、例えば降雪によって受雪面に付着した水分を電気的に検知することにより降雪を検知する周知の構成からなり、融雪対象物Ａの近傍に設置されている。
【００１９】
地温センサ６はサーミスタ等の周知の温度検出器からなり、融雪対象物Ａの内部、例えば路面の下方に埋設されている。
【００２０】
制御部７はマイクロコンピュータによって構成され、第１のポンプ２ａ、第２のポンプ２ｃ、ボイラ３、降雪センサ５、地温センサ６及び熱源Ｂ側に接続されている。
【００２１】
以上のように構成された融雪装置においては、加熱管１を流通する熱媒体によって融雪対象物Ａが加熱され、融雪対象物Ａの融雪が行われる。その際、ボイラ３及び第１のポンプ２ａを作動することにより、熱媒体循環路２の熱媒体がボイラ３を介して循環し、ボイラ３によって熱媒体が加熱される。また、第２のポンプ２ｃを作動することにより、熱媒体循環路２の熱媒体が熱交換器４を介して循環し、熱交換器４によって熱媒体が加熱される。その際、熱交換器４では熱源Ｂと熱媒体とが熱交換される。
【００２２】
ここで、前記制御部７の動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。即ち、降雪センサ５によって降雪が検知されると（Ｓ１）、まず地温センサ６によって検出された融雪対象物の温度Ｔと所定の基準温度Ｔ１  （例えば１３℃）とを比較する（Ｓ２）。ここで、検出温度Ｔが基準温度Ｔ１  以下のときは、ボイラ３、第１のポンプ２ａ及び第２のポンプ２ｃを作動し（Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５）、ボイラ３及び熱交換器４によって熱媒体を加熱する。これにより、融雪負荷が大きい場合の高出力運転となる。
【００２３】
一方、前記ステップＳ２において、地温センサ６の検出温度Ｔが基準温度Ｔ１  よりも高いときは、ボイラ３及び第１のポンプ２ａを停止させた状態で第２のポンプ２ｃを作動し（Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８）、熱交換器４のみで熱媒体を加熱する。これにより、融雪負荷が小さい場合の省エネルギー運転となる。
【００２４】
そして、前記ステップＳ５またはＳ８の後、融雪対象物Ａへの降雪が継続していて降雪センサ５によって降雪が検知されていたならば（Ｓ９）、前記ステップＳ２に戻る。また、融雪対象物Ａへの降雪が解消して降雪センサ５の降雪検知が解除されていたならば、ボイラ３、第１のポンプ２ａ及び第２のポンプ２ｃを全て停止状態にして（Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１２）、前記ステップＳ１に戻る。
【００２５】
このように、本実施形態の融雪装置によれば、ボイラ３と熱交換器４とを互いに並列に設けるとともに、熱媒体循環路２の熱媒体を第１のポンプ２ａによってボイラ３に流通させ、熱媒体循環路２の熱媒体を第２のポンプ２ｃによって熱交換器４に流通させるようにしたので、例えば施設Ｃの休業等によりコジェネレーションシステムが稼働していない場合など、熱源Ｂから必要な熱量が得られない場合には、第１のポンプ２ａを作動し、ボイラ３のみによって熱媒体循環路２の熱媒体を加熱するとともに、第２のポンプ２ｃを停止状態にして熱媒体循環路２の熱媒体を熱交換器４に流通させないようにすることができる。これにより、熱媒体循環路２の熱媒体の熱が熱交換器４を介して熱源Ｂ側に吸収されることがなく、熱源Ｂが利用できない場合でも、低温状態の熱源Ｂによって熱負荷を増大させることがないという利点がある。
【００２６】
また、融雪対象物Ａの温度が所定の基準温度以下のときはボイラ３及び熱交換器４によって熱媒体を加熱し、融雪対象物Ａの温度が基準温度よりも高いときは熱交換器４のみによって熱媒体を加熱するようにしたので、融雪負荷が小さい場合には熱交換器４の熱源Ｂによる低コストな融雪運転に切り換えることができ、省エネルギー化に極めて有利である。
【００２７】
更に、熱交換器４の熱源Ｂとして、融雪対象物Ａの近傍の施設Ｃから生ずる廃熱を用いるようにしたので、例えばコンビニエンスストア等の店舗としての施設Ｃと、その近傍の道路や駐車場等の融雪対象物Ａとを組合わせることができ、施設Ｃの廃熱を利用した融雪コストの大幅な低減を図ることができる。
【００２８】
この場合、熱交換器４の熱源Ｂとして、施設Ｃに備わるコジェネレーションシステムの回収熱を用いるようにしたので、省エネルギーシステムとして有効なコジェネレーションとの組合わせにより、施設Ｃの電力消費を含む総合的な省エネルギー化を実現することができ、コジェネレーションシステムの有効利用を図ることができる。
【００２９】
尚、前記実施形態では、熱交換器４の熱源Ｂとしてコジェネレーションシステムを用いるようにしたものを示したが、例えば施設の下水廃熱等、他の熱源を利用することも可能である。
【００３０】
また、前記実施形態では、道路や駐車場の路面を融雪の対象とする場合を示したが、このような融雪対象物に限らず、例えば建物の屋根等を融雪対象物としてもよい。
【００３１】
図３及び図４は本発明の第２の実施形態を示すもので、図３は融雪装置の概略構成図、図４は制御部の動作を示すフローチャートである。尚、第１の実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。
【００３２】
本実施形態の融雪装置は、熱源Ｂの温度を検出する熱源温度センサ８を備え、熱源温度センサ８は制御部７に接続されている。熱源温度センサ８はサーミスタ等の周知の温度検出器からなり、熱源Ｂの熱源循環路４ａの温度を検出するように設置されている。
【００３３】
ここで、本実施形態の制御部７の動作について、図４のフローチャートを参照して説明する。即ち、降雪センサ５によって降雪が検知されると（Ｓ２０）、まず熱源温度センサ８によって検出された熱源Ｂの温度Ｑが所定の基準温度Ｑ１  以上であるか否かが判定され（Ｓ２１）、検出温度Ｑが基準温度Ｑ１  以上であったならば、地温センサ６によって検出された融雪対象物の温度Ｔと前記基準温度Ｔ１  とを比較する（Ｓ２２）。ここで、検出温度Ｔが基準温度Ｔ１  以下のときは、ボイラ３、第１のポンプ２ａ及び第２のポンプ２ｃを作動し（Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓ２５）、ボイラ３及び熱交換器４によって熱媒体を加熱する。これにより、融雪負荷が大きい場合の高出力運転となる。
【００３４】
一方、前記ステップＳ２２において、地温センサ６の検出温度Ｔが基準温度Ｔ１  よりも高いときは、ボイラ３及び第１のポンプ２ａを停止させた状態で第２のポンプ２ｃを作動し（Ｓ２６，Ｓ２７，Ｓ２８）、熱交換器４のみで熱媒体を加熱する。これにより、融雪負荷が小さい場合の省エネルギー運転となる。
【００３５】
また、施設Ｃの休業等によりコジェネレーションシステムが稼働していない場合など、前記ステップＳ２１において熱源温度センサの検出温度Ｑが基準温度Ｑ１  よりも低いときは、地温センサ６の検出温度Ｔに拘わらず、第２のポンプ２ｃを停止させた状態でボイラ３及び第１のポンプ２ａを作動し（Ｓ２９，Ｓ３０，Ｓ３１）、ボイラ３のみで熱媒体を加熱する。その際、ボイラ３と熱交換器４とは互いに並列に設けられていることから、第２のポンプ２ｃの停止により、熱媒体循環路２の熱媒体が熱交換器４に流通することはない。
【００３６】
そして、前記ステップＳ２５、Ｓ２８またはＳ３１の後、融雪対象物Ａへの降雪が継続していて降雪センサ５によって降雪が検知されていたならば（Ｓ３２）、前記ステップＳ２１に戻る。また、融雪対象物Ａへの降雪が解消して降雪センサ５の降雪検知が解除されていたならば、ボイラ３、第１のポンプ２ａ及び第２のポンプ２ｃを全て停止状態にして（Ｓ１３，Ｓ３４，Ｓ３５）、前記ステップＳ２０に戻る。
【００３７】
このように、本実施形態の融雪装置によれば、熱源温度センサ８によって熱源Ｂ側の温度を検出し、検出温度が所定の基準温度以下の場合には、ボイラ３のみによって熱媒体循環路２の熱媒体を加熱するとともに、第２のポンプ２ｃを停止状態にして熱媒体循環路２の熱媒体を熱交換器４に流通させないようにしたので、第１の実施形態と同様、熱媒体循環路２の熱媒体の熱が熱交換器４を介して熱源Ｂ側に吸収されることがなく、熱交換器４の熱源Ｂから必要な熱量が得られない場合でも、低温状態の熱源Ｂによって熱負荷を増大させることがないという利点がある。この場合、熱源Ｂの温度に応じて熱交換器４への熱媒体の流通を規制することができるので、熱源Ｂが利用可能か否かを人為的に判定する必要がなく、低温状態の熱源Ｂによる熱負荷の増加を確実に防止することができる。
【００３８】
尚、前記実施形態では、熱源Ｂの温度に基づいて熱交換器４への熱媒体の流通を規制するようにしたものを示したが、熱源Ｂの温度を検出するものに限らず、例えば制御部７を熱源Ｂ側のコジェネレーションシステムに接続し、コジェネレーションシステムが稼働中か否かを制御信号によって判定することにより、熱交換器４への熱媒体の流通を規制するようにしてもよい。また、このように熱源Ｂが利用可能な否かを自動で検知するものに限らず、例えば第２のポンプ２ｃを常時非作動に切り換える手動スイッチにより、熱交換器４への熱媒体の流通を人為的に規制するようにしてもよい。
【００３９】
また、前記第１及び第２の実施形態では、ボイラ３側の管路と熱交換器４側の管路にそれぞれ第１及び第２のポンプ２ａ，２ｃを設けたものを示したが、例えば図５の変形例に示すようにボイラ３及び熱交換器４の下流側に共通のポンプ２ｅを設け、ボイラ３側の管路と熱交換器４側の管路にそれぞれ第１及び第２の電磁弁２ｆ，２ｇを設けることにより、各電磁弁２ｆ，２ｇの開閉によってボイラ３及び熱交換器４への熱媒体の流通を制御するようにしてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の融雪装置によれば、熱源から必要な熱量が得られない場合には、熱媒体循環路の熱媒体を熱交換器に流通させないようにすることができるので、熱媒体循環路の熱媒体の熱が熱交換器を介して熱源側に吸収されることがなく、低温状態の熱源によって熱負荷を増大させることがないという利点がある。
【００４１】
また、請求項２の融雪装置によれば、請求項１の効果に加え、融雪負荷が小さい場合には熱交換器の熱源による低コストな融雪運転に切り換えることができるので、省エネルギー化に極めて有利である。
【００４２】
また、請求項３の融雪装置によれば、請求項１または２の効果に加え、例えばコンビニエンスストア等の店舗としての施設と、その近傍の道路や駐車場等の融雪対象物とを組合わせることができるので、施設の廃熱を利用した融雪コストの大幅な低減を図ることができる。
【００４３】
また、請求項４の融雪装置によれば、請求項３の効果に加え、省エネルギーシステムとして有効なコジェネレーションとの組合わせにより、施設の電力消費を含む総合的な省エネルギー化を実現することができるので、コジェネレーションシステムの有効利用を図ることができる。
【００４４】
また、請求項５の融雪装置によれば、請求項１の効果に加え、熱源が利用可能か否かを人為的に判定する必要がないので、低温状態の熱源による熱負荷の増加を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す融雪装置の概略構成図
【図２】第１の実施形態における制御部の動作を示すフローチャート
【図３】本発明の第２の実施形態を示す融雪装置の概略構成図
【図４】第２の実施形態における制御部の動作を示すフローチャート
【図５】変形例を示す融雪装置の要部概略構成図
【符号の説明】
１…加熱管、２…熱媒体循環路、２ａ…第１のポンプ、２ｃ…第２のポンプ、２ｅ…ポンプ、２ｆ…第１の電磁弁、２ｇ…第２の電磁弁、３…ボイラ、４…熱交換器、５…降雪センサ、６…地温センサ、７…制御部、８…熱源温度センサ、Ａ…融雪対象物、Ｂ…熱源、Ｃ…施設。
【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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