(57)【要約】【課題】路盤表面に熱を与えることによって融雪を行うシステムであって、即時融雪が可能で経済負担を低減する。【解決手段】路盤の表面下に蓄熱層を設け、この蓄熱層に接する位置に加熱手段を配する一方、前記蓄熱層の熱および加熱手段が発生する熱を、加熱手段の下方土中に伝導する複数本の蓄熱伝導パイプを設け、蓄熱伝導パイプは、上端部と、下端または側面に空気解放用の開口を備える。蓄熱層は、砂、砂利、火山灰、コンクリート等を利用する。その上下の設計寸法を３０ｃｍ〜６０ｃｍとし、その内部に温度センサを設け、２０℃を中心として加熱手段を駆動する。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
路盤の表面下に蓄熱層を設け、この蓄熱層に接する位置に加熱手段を配する一方、
前記蓄熱層の熱および加熱手段が発生する熱を、加熱手段の下方土中に伝導する複数本の蓄熱伝導パイプを設け、蓄熱伝導パイプは、上端部に開口を備えるとともに、下端または側面のうち少なくとも何れか一方に空気解放用の開口を備えることを特徴とする路盤の融雪構造。
【請求項２】
蓄熱層は、砂、砂利、火山灰、コンクリートのうち少なくとも一の素材を選択して形成することを特徴とする請求項１記載の路盤の融雪構造。
【請求項３】
蓄熱層は、上下の設計寸法を３０ｃｍ〜６０ｃｍとし、その内部に温度センサを設ける一方、
当該温度センサの検出温度が設定値を下回ったときに加熱手段を駆動する加熱コントローラを設けてあり、前記設定値を２０℃を中心として前後３℃の範囲内とすることを特徴とする請求項１または請求項２記載の路盤の融雪構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、住宅の敷地あるいは歩道や車道等の融雪を行うための路盤内部の融雪構造に係り、とくに土中蓄熱型の融雪構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
北海道のように、冬期に降雪があり外気温がマイナス温度になる地域では、住宅内の敷地や駐車場、あるいは一般車道や歩道に対していわゆるロードヒーティングの設備を施し、路盤の表面を温めることによって雪を融かすことがある。
【０００３】
従来、ロードヒーティングは、図３に示すように、路盤表面下１０〜２０ｃｍのところに加熱材１を配し、路盤２を温めた。３は下地材（断熱材）、４はアスファルト等の路盤の仕上材である。加熱材１は、例えば電熱線または温水パイプをパターン配設する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、かかる従来のロードヒーティングシステムは、加熱材１を起動してから実際に融雪がなされるまでの時間が非常に長いという問題がある。加熱材１として電熱線を用いるにしても、また流体による循環加熱を行うにしても、冷え切った路盤下を温め、その熱が路盤表面に達して融雪を行うまでには少なくとも４〜５時間は必要である。
【０００５】
しかし降雪時には、歩行者や車両の安全のためにも迅速な融雪が望まれる。このため従来のロードヒーティングシステムは、とくに公共の場所ほど、冬期間中、殆どシステム電源をＯＮの状態にしておき、いつでも融雪が出来る状態に保たれていた。因みに、自宅敷地のようなプライベートな場所では、外気温センサや降雪センサを配して必要に応じて駆動電源をＯＮして融雪を行う。融雪実行が遅れるが、電気料やガス料金の経済負担を軽減できるからである。
【０００６】
公共の歩道や車道において採用されてきた従来の常時ＯＮのシステム駆動方式は，当然ながら膨大な費用を要する。この結果として、近時は、ロードヒーティングシステムそのものの稼動中止または廃止を決定した市町村も少なくない。
【０００７】
個人住宅、公共マンション、大規模小売店のような商業施設では、気象データや降雪の検出に基づいて路盤加熱式の融雪システムを駆動するが、融雪スピードが遅い。このため、強制的な除雪、例えばいわゆる雪かき作業を実行したり、あるいは地下埋設型のバーナ加熱装置の利用や、大型融雪槽による経時融雪などに切り換える必要性がしばしば生じている。
【０００８】
このように、路盤融雪を行うための従来の常時システム駆動方式は、税金使途に対する社会的な意識の高まりとともにシステムの維持稼動が難しくなっており、また、個人住宅や商業施設における融雪の遅さも、従来のロードヒーティングシステムに対する不信感を惹起するに至っている。
【０００９】
しかしながら、路盤表面を加熱することによって人為的作業を要せずに自動的に雪が融けるというシステム原理そのものは、他の融雪システム、例えばバーナ装置を利用した強制的な融雪装置や、長時間をかけてゆっくりと融雪を行う大型融雪槽よりも優れた面がある。
【００１０】
そこで本発明の目的は、路盤表面に熱を与えることによって融雪を行うシステムを前提として、即時融雪が可能で経済負担を低減可能とする点にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る路盤の融雪構造は、路盤の表面下に蓄熱層を設け、この蓄熱層に接する位置に加熱手段を配する一方、前記蓄熱層の熱および加熱手段が発生する熱を、加熱手段の下方土中に伝導する複数本の蓄熱伝導パイプを設け、蓄熱伝導パイプは、上端部と、下端または側面に空気解放用の開口を備える。
【００１２】
蓄熱層は、砂、砂利、火山灰、コンクリートのうち少なくとも一の素材を選択して形成する場合がある。蓄熱層は、上下の設計寸法を３０ｃｍ〜６０ｃｍとし、その内部に温度センサを設ける一方、当該温度センサの検出温度が設定値を下回ったときに加熱手段を駆動する加熱コントローラを設けてあり、前記設定値を２０℃を中心として前後３℃の範囲内とする場合がある。
【００１３】
【作用】
本発明に係る路盤の融雪構造は、加熱手段によって発生させた熱を、路盤の表面下に設けた蓄熱層に蓄えると同時に、蓄熱伝導パイプを介して加熱手段の下方土中に導き、深度の深い部分の地熱（土中温度）も一定以上に高めておく。
【００１４】
こうすることによって加熱手段を停止させても、路盤表面下の蓄熱層の温度を常に好ましい温度（例えば２０℃前後）に維持することが出来る。深度の深い部分も加熱されているので、外気温が低下したり降雪があっても蓄熱層の温度低下は最小限に抑えることが出来るからである。この結果として、加熱手段が停止している状態で降雪があっても、路盤表面の雪はすぐに融ける。
【００１５】
もちろん降雪時に加熱手段が長時間にわたって停止を続けると、たとえ深度の深い部分に大量の熱の蓄えがあっても、蓄熱層の温度は徐々に低下する。このため必要に応じて加熱手段を駆動する。加熱手段の駆動条件は、蓄熱層の温度を検出してオンオフ制御しても良いし、従来のシステムと同様に降雪センサを用いてオンオフ制御しても良い。いずれの場合であっても加熱手段が駆動されることにより蓄熱層および深度の深い土中部分の温度は好ましい状態で高い温度に保持され、即時融雪を実現する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る路盤の融雪構造の実施形態を示す図である。
まず全体の構造を説明する。１１は、アスファルト等の路盤の表面材（仕上材）、１２は路盤の下地材で、例えば砕石層である。１４は蓄熱層で、例えば砂を用いる。２１は、蓄熱層１４の下に配した加熱媒体であり、例えば電熱線、または熱媒を循環流動させる温熱パイプを敷設する。熱効率を考えてパターン配設することが望ましい。１６は、加熱媒体２１の下に設けた砕石層、１８は、砕石層１６の下の自然土壌である。２５は、蓄熱伝導パイプ、２８は、蓄熱層１４の温度を計測する温度センサ、２９は、温度センサ２８に基づいて加熱媒体２１をオンオフ制御するコントローラ（ボイラ装置を含む）である。
【００１７】
次に各部の構成を説明する。表面材１１は、住宅敷地、駐車場、遊歩道などではアスファルトを使用することが望ましいが、本発明の場合、表面材１１および砕石等を用いた下地材１２は必ずしも必要ではない。これは後に述べる。
【００１８】
蓄熱層１４は、この実施形態では砂を用いる。砂は、敷設が容易であり、多量の空隙（空気層）をもつため熱を蓄えやすく、また上方の路盤表面（１１、１２）に対して適度な熱伝達を行う。この蓄熱層１４は、少なくとも２０ｃｍ以上、好ましくは例えば３０〜５０ｃｍの上下寸法をもつ厚みに設定する。
【００１９】
この蓄熱層１４は、熱を蓄えることが出来、一定の放熱効果をもっていれば良い。従って、砂を用いた単体層に限らず、例えば砂利、火山灰、ラップルコンクリート、ガラス砕片、陶器砕片、粒状ゴムやゴム砕片などを適宜選択して使用することが出来る。一種類に限らず、適用現場の環境や施工コストに応じて複数種類を組み合わせて使用しても良い。
【００２０】
蓄熱層１４としてコンクリートを用いる場合は、路盤の表面までコンクリート層としても構わないので、その場合は、表面材１１や砕石を用いた下地材１２は設ける必要がない。しかし施工コストや後日のメンテナンスを考慮すれば、一般的な路盤構造である表面材１１と下地材１２の構造を用いることが望ましい。
【００２１】
本発明に係る加熱媒体２１は、従来のロードヒーティングシステムにおける加熱媒体と異なり、路盤表面の直接加熱による融雪を図るものではない。この加熱媒体２１は、蓄熱層１４に直接の熱を与えると同時に、それよりも深度の深い自然土壌１８に対して熱を蓄えさせることによって、路盤の表面温度を継続的に高く保持させる機能を果たすものである。
【００２２】
従って、加熱媒体２１は、必ずしも蓄熱層１４の下に配設する必要はない。蓄熱層１４の上下中間部よりも下の位置であれば、蓄熱層１４の中に埋設させる状態で配しても構わない。この例外的条件を、蓄熱層１４の上下中間部よりも下の位置とするのは、加熱媒体２１で発生させる熱を、より多く深度の深い自然土壌１８に供給可能とするためである。尚、加熱媒体２１は適宜の駆動制御装置を介して熱を発生することができる限り、電気式や流体循環式といった加熱方式の種類を問わない。
【００２３】
この実施形態では、蓄熱層１４の下に加熱媒体２１を配し、その下にクッション材として機能させる砕石層１６を設けてある。砕石層１６は、多量の空気層をもつので蓄熱効果も併せ持っている。
【００２４】
砕石層１６は、最低限、路盤表面にかかる荷重に起因する加熱媒体２１（電熱線や温熱パイプ）の破損や経年劣化を防止するためのクッション緩衝材としての機能をもてばよい。従って、砕石に限らず、砂、火山灰なども単体でまたは組み合わせて使用しても構わない。さらに云えば、加熱媒体２１を柔軟性のある蓄熱層素材（砂など）の中に埋設させて設置したときには、主としてクッション材として機能する砕石層１６は、必ずしも設ける必要がない。
【００２５】
蓄熱伝導パイプ２５は、工事の手が入らない深い部分の自然土壌１８に対して熱を供給する。このため蓄熱伝導パイプ２５には、少なくとも下端部に空気解放用の開口２７を設ける。この実施形態では、管の側面にも複数の開口２７−２を設け、加熱媒体２１で発生させた熱を自然土壌１８に対してまんべんなく供給するようにしてある。
【００２６】
蓄熱伝導パイプ２５は、下端部の深度設定が大切である。浅すぎると、所期の効果を損ない、深すぎると施工コストが無用に高くなるからである。そこで、蓄熱伝導パイプ２５の下端部の深度は、通常の個人住宅やマンション、車道や歩道といった一般路面の場合、好ましくは、路面から２メートルを越えない深度、より具体的には１５０〜１７０ｃｍに設定する。
【００２７】
蓄熱伝導パイプ２５の上端部の位置はとくに限定されない。加熱媒体２１が発生する熱を下方に伝達出来ればよいからである。この実施形態では加熱媒体２１の下方直近位置に上端開口を位置させてある。これは最も施工が簡単であり、設備コストを低減できる構造である。しかし、蓄熱伝導パイプ２５の上端部を加熱媒体２１の上の蓄熱層内に置させても同様の効果を得ることは出来る。
【００２８】
但し、加熱媒体２１によって発生する熱を、自然土壌１８の深度ふかくまで均等に伝達させて有効利用するには、加熱媒体２１の下方直下に蓄熱伝導パイプ２５の上端開口を位置させることが望ましい。何故なら、加熱媒体２１において発生した熱は概ね上方に向かい、その一部が下方直近の部位（砕石層１６）を加熱するが、砕石層１６の熱も経時的に上方に向かって下方（自然土壌１８）を効率よく温めることが出来ない。しかし本発明の路盤構造は、自然土壌１８にも一定の熱を均等に与えることによって蓄熱層１４の温度を継続的に保持させようとするものである。このため加熱媒体２１で発生する熱のうち、下方向に対して伝達される熱は、蓄熱伝導パイプ２５を介してそのまま下方の自然土壌１８に送り込んだ方が有利である。また、こうすることによって蓄熱層１４の温度の安定を確実に保証することが出来る。
【００２９】
結局のところ、蓄熱伝導パイプ２５の上端部の位置をどこにするかは、パイプ長と、それに起因する施工コスト、および若干の熱効率の相違となる。これらを総合的に勘案すれば、本実施形態において示したように、加熱媒体２１の直下に蓄熱伝導パイプ２５の上端部開口を位置させるのが最も望ましいことになる。
【００３０】
蓄熱伝導パイプ２５の素材は問わないが、軽量な樹脂素材、例えば塩化ビニル素材を使用する。管の内径は例えば１０ｃｍを中心としてプラス／マイナスの設計余裕を見込む。また内径１０ｃｍの管材を使用する場合、隣り合う管同士の距離は例えば６０ｃｍ程度とする。これらの数値は、現場の各種条件によって異なる。外気温が非常に低くなる寒冷地の原野に新施設を施工するような場合は、蓄熱伝導パイプ２５の内径を２０ｃｍ超としても良いし、配設間隔（隣り合う管同士の距離）を１メートル以上に設定しても良い。
【００３１】
温度センサ２８は、蓄熱層１４の温度を計測して予め設定した閾値を下回ったときにコントローラ２９を介して加熱媒体２１を駆動する手段である。本発明を実現するにあたっては、蓄熱層１４の温度は２０℃を中として約３℃以内の上下範囲とすることが望ましい。北海道の条件で云えば、蓄熱層１４の温度を２０℃に保てば、たとえ加熱媒体２１が停止していても、雪が降れば即時融雪が可能である。２０℃に保たれている蓄熱層１４の温度条件により、路盤表面（１１）は放熱しながらも融雪が可能な条件にあり、そこに付着する雪は路盤表面（１１）の熱を奪いながらも融けてゆくからである。
【００３２】
温度センサ２８は、例えば、蓄熱層１４の上下中央部またはそれよりも若干下の部位に配する。上面近傍を除けば蓄熱層１４の内部温度はそれほど大きく変化しないからである。温度センサ２８は、蓄熱層１４の内部に複数設けても構わない。例えば上面近傍と下面近傍である。施工場所の自然環境によっては、蓄熱層１４の温度低下の条件は微妙に異なるからであり、汎用性のあるシステムとするには上面近傍の温度と上下中心より若干下の温度とを組み合わせ、より正確な数値測定に基づいて加熱媒体２１を駆動制御することが望ましい。
【００３３】
かかる構造によれば、蓄熱層１４の温度を、温度センサ２８を介して常時監視しながら１７℃〜２３℃程度の高い温度に保つことが出来る。このため、加熱媒体２１を停止させた状態で降雪があっても、路盤表面はすぐに融雪を行える程度の温度を保っており、降雪が続いて蓄熱層１４の温度が低下したときには加熱媒体２１が働いて、ふたたび蓄熱層１４の温度を好ましい範囲にまで上昇させ、路盤表面の融雪を継続させる。
【００３４】
本実施形態に係る融雪構造は、深度の深い自然土壌１８の温度も高く維持されているため、蓄熱層１４の温度低下は急速には進行しない。一方、加熱媒体２１が働いたときには直接の加熱を受けるため、蓄熱層１４の温度は短時間で好ましい温度（２０℃前後）に回復する。回復させるべき温度は１〜２度であり、降雪によって路盤表面から蓄熱層１４の熱が奪われても、失う熱量以上の熱を急速に与えることが出来るからである。
【００３５】
図２は、住宅の敷地のように、比較的狭い路盤面積の融雪を行う場合の構造を例示するものである。図１に示した融雪構造と異なる点は、敷地内の土中に鉄筋コンクリート製の蓄熱ピット４１を設け、この蓄熱ピット４１に蓄えた熱を、ブロアファン４３およびエアダクト４４を介して、蓄熱層１４の下方に送り込む点である。また施工エリアが比較的小さい場合には、必要に応じて施工箇所の土中外周部に、敷地外の他の一般土壌との熱交換を遮断するための断熱材４７を設けることがある。
【００３６】
蓄熱ピット４１は、住宅内の集中冷暖房を可能にするための設備であり、この蓄熱ピット４１に接続させた送気ダクト（図示せず）を介して、住宅内の居室に温風または冷風を送る。符号４２は、蓄熱ピット４１の内部を加熱するストーブである。４６は、排気用の煙突である。
【００３７】
かかる構造によれば、蓄熱ピット４１内に蓄えられた熱を、ブロアファン４３およびエアダクト４４を介して蓄熱層１４の下方に送り込むことができるので、前記実施形態と全く同様に蓄熱層１４を好ましい温度条件に保つことが出来る。
【００３８】
本実施形態では、ストーブ４２、蓄熱ピット４１、ブロアファン４３およびエアダクト４４が加熱手段として機能し、前記加熱媒体（２１）とまったく同じ作用効果を営む。
【００３９】
蓄熱ピット４１の温度は、冬期は例えば４０℃程度とする。これによって、住宅内の各居室を暖房するとともに敷地内の路盤の蓄熱を同時に行う。降雪地の住宅では、住宅用の暖房は欠かすことの出来ない設備である。一方、この構造であれば、敷地内の路盤の蓄熱に要するエネルギーは、住宅用の暖房余熱を利用しながら、特別な燃料消費を殆ど伴うことなく行うことが出来る。路盤下の土壌が吸収する熱量は、熱損失の大きな住宅居室に与えるべき熱量に較べれば格段に少ない。
【００４０】
しかも温度センサ２８によって蓄熱層１４の温度が好ましい温度に高まれば、ブロアファン４３への電源供給をオフ制御してエアダクト４４への熱供給を停止しても良い。これは前期実施形態における加熱媒体（２１）の駆動制御と同じである。敷地内の土壌中に断熱材４７を配すれば、蓄熱層１４の温度低下を最小限に抑えることが出来る。
【００４１】
他方、かかる構造によれば、天然の土壌冷気を利用して、夏期には住宅居室の冷房を行うことが出来る。すでに述べたように蓄熱伝導パイプ２５は、路盤表面下１７０ｃｍ前後の位置にあり、この深度では夏期の土壌温度は常時約５〜７℃である。ブロアファン４３の吸引力により、この冷熱を蓄熱伝導パイプ２５、エアダクト４４を介して蓄熱ピット４１に導入すれば、夏期における住宅内の冷房は、ブロアファン４３の微小な駆動電力だけで賄うことが出来る。
【００４２】
尚、本発明に係る加熱手段は、電熱線、流体循環パイプ、エアダクトのいずれであっても良く、その配設位置（深度）は、蓄熱層（１４）と自然土壌（１８）のいずれに対しても熱を供給できる場所であればよい。路盤表面は好ましくないが、蓄熱層（１４）の上下中央位置よりも下であれば、蓄熱層（１４）の中に配しても良いし、蓄熱層（１４）の下に配しても良い。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る路盤の融雪構造によれば、路盤表面に熱を与えることによって融雪を行うシステムであって、即時融雪が可能で経済負担を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る融雪構造の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る融雪構造の他の実施形態を示す断面図である。
【図３】従来の路面の融雪構造を例示する図である。
【符号の説明】
１１　表面材（仕上材）
１２　下地材
１４　蓄熱層
１６　砕石層
１８　自然土壌
２１　加熱媒体
２５　蓄熱伝導パイプ
２８　温度センサ
２９　コントローラ
４１　蓄熱ピット
４３　ブロアファン
４４　エアダクト
４７　断熱材
【図１】
2004060399.tif 000003
【図２】
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【図３】
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