(57)【要約】【課題】積雪地域でのトンネル出入口付近等の道路におけるロードヒーティング装置にかかる総コストを安価に抑える。【解決手段】トンネル２の出入口近傍に設置されるヒートポンプ２０と、トンネル２坑内の湧水をヒートポンプ２０の蒸発器２７に導入するトンネル湧水導入手段１０と、トンネル出入口の路面下に敷設されるロードヒーティング用配管４０と、ヒートポンプ２０の凝縮器２２とロードヒーティング用配管４０との間で不凍液を循環させる不凍液循環手段３０とを備えるトンネル出入口のロードヒーティング装置である。ヒートポンプ２０でトンネル２坑内の湧水から熱を汲み出して不凍液に供給し、温められた不凍液がロードヒーティング用配管４０を循環して路面３を温めて氷雪を解かすので、電気や燃料を使用して熱を発生させる必要がなく、総コストを最小限に抑えることができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの出入口近傍に設置されるヒートポンプと、
トンネル坑内の湧水を前記ヒートポンプの蒸発器に導入するトンネル湧水導入手段と、
トンネル出入口の路面下に敷設されるロードヒーティング用配管と、
前記ヒートポンプの凝縮器と前記ロードヒーティング用配管内との間で不凍液を循環させる不凍液循環手段とを備えることを特徴とするトンネル出入口のロードヒーティング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル出入口付近の道路等における、トンネル坑内の湧水を利用したロードヒーティング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
寒冷地における冬期の道路では、降雪時や路面凍結時に事故が起きやすいので、凍結防止及び融雪手段として、路面を加熱するロードヒーティング装置が施工される。ロードヒーティング装置には電熱線により路面を加熱する方式や、ボイラーで発生させた熱を利用して路面を加熱する方式等がある。
【０００３】
また、地熱を利用して、エンドレスパイプに封入した不凍液を循環させることで路面を加熱する方法もある（例えば、特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１９０５０３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電熱線やボイラーで発生させた熱を利用して路面を加熱する方法では電気代や燃料費等のランニングコストがかかるという問題があった。
【０００６】
また、地熱を利用して路面を加熱する方法では、熱を発生させるためのコストはかからないものの、地熱を利用して垂直下方に深い孔を掘削しなければならず、設備コストが大きくなるという問題があった。
【０００７】
本発明の課題は、積雪地域でのトンネル出入口付近等の道路におけるロードヒーティング装置にかかる総コストを安価に抑えることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の発明は、トンネル出入口のロードヒーティング装置であって、トンネルの出入口近傍に設置されるヒートポンプと、トンネル坑内の湧水を前記ヒートポンプの蒸発器に導入するトンネル湧水導入手段と、トンネル出入口の路面下に敷設されるロードヒーティング用配管と、前記ヒートポンプの凝縮器と前記ロードヒーティング用配管内との間で不凍液を循環させる不凍液循環手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、トンネルの出入口近傍に設置されるヒートポンプでトンネル坑内の湧水から熱を汲み出して不凍液に供給し、温められた不凍液がトンネル出入口の路面下に敷設されるロードヒーティング用配管を循環して路面を温めて氷雪を解かすので、電気や燃料を使用して熱を発生させる必要がなく、他の工法と比較すると電気代や燃料費等のランニングコストを安価にすることができる。またトンネル坑内の湧水を使用するので、設備コストを抑え、総コストを最小限に抑えることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態例について詳細に述べる。
図１は本発明が実施されたトンネル入り口の模式図である。地山１にトンネル２が設けられ、トンネル２の入り口近辺に本発明のロードヒーティング装置が設けられている。
【００１１】
図２は本発明のロードヒーティング装置の概略図を示す。本発明のロードヒーティング装置は、年間を通してほぼ一定の温度であるトンネル坑内の湧水を使用するものであり、トンネル湧水導入手段１０と、ヒートポンプ２０と、不凍液循環手段３０と、ロードヒーティング用配管４０とから概略構成されている。
【００１２】
トンネル湧水導入手段１０はトンネル２坑内の湧水をヒートポンプ２０の蒸発器２７に導入するものであり、湧水本管１１と、取水桝１２と、給水管１３等とからなる。
湧水本管１１はトンネル２坑内から湧き出した１０℃前後の湧水が流れてくる管であり、取水桝１２へ湧水を供給する。
【００１３】
取水桝１２はトンネル２坑内の湧水を取水するために溜める桝であり、湧水本管１１から湧水が供給されるとともに過剰量は排水され、適切な水位に保たれる。
取水桝１２の内部には揚水ポンプ１４を介してヒートポンプ２０の蒸発器２７へトンネル２坑内の湧水を供給する給水管１３の取水口が設けられている。
【００１４】
給水管１３には取水桝１２からトンネル２坑内の湧水を揚水する揚水ポンプ１４や、ボールバルブ、電磁弁、流量計等の計器類１５が設けられている。給水管１３内の水は凍結しないよう安全性を充分に考慮して５℃よりも下がらないようにする（例えば流量を調節する等）。
給水管１３はヒートポンプ２０を構成する蒸発器２７の内部を通過しており、蒸発器２７の内部でトンネル坑内の湧水の熱をヒートポンプ２０内の冷媒に伝達する。蒸発器２７の内部で熱を冷媒に伝達した給水管１３内の水は排水される。
【００１５】
なお、トンネル湧水導入手段１０の取水桝１２にはトンネル２坑内の湧水のみならず、近隣の環境に応じて井戸水、温泉水、工業廃熱水等を供給してもよい。
【００１６】
トンネル２の出入口近傍に設置されるヒートポンプ２０は、トンネル２坑内の湧水から熱を汲み出して不凍液循環手段３０内の不凍液を温める。
ヒートポンプ２０は圧縮機２１、凝縮器２２、受液器２３、ドライヤー２４、サイトグラス２５、膨張弁２６、蒸発器２７等が配管で環状に接続され、冷媒が封入されている。
【００１７】
圧縮機２１は冷媒に圧力をかけて凝縮器２２に供給する。圧縮機２１と凝縮器２２との間の配管には圧力計等の計器が設けられる。
【００１８】
凝縮器２２は圧縮機２１から供給された気体の冷媒を凝縮させ、生じた凝縮熱を不凍液循環手段３０の内部の不凍液へ伝達する。このとき不凍液の温度は３０℃前後となるようにする。不凍液の温度が低すぎると路面の氷雪を融解速度が遅く、また高すぎるとヒートポンプのエネルギー効率が悪くなる。
【００１９】
受液器２３は凝縮器２２で不凍液に冷却された冷媒のうち液化した部分のみを蒸発器２７に供給する。受液器と蒸発器２７との間にはドライヤー２４、サイトグラス２５、膨張弁２６等が設けられる。
ドライヤー２４は冷媒中の水を乾燥剤等で除去するものである。
サイトグラス２５は蒸発器２７に供給される冷媒の配管内の流れを観察するものである。
膨張弁２６は蒸発器２７に供給される冷媒を減圧する働きをする。
【００２０】
蒸発器２７は冷媒を気化させ、蒸発器２７内の給水管１３から蒸発熱を吸収する。なお給水管１３から熱を吸収する際に、給水管１３内の水が凍結しないよう安全性を充分に考慮し、冷媒の流量を調整するなどして湧水の温度が５℃よりも下がらないようにする。
気化した冷媒は再び圧縮機２１に送られ、圧力をかけられて再び凝縮器２２に供給される。
【００２１】
以上のようにしてヒートポンプ２０は、冷媒を循環させることで蒸発器２７でトンネル２坑内の湧水から吸収した熱を、凝縮器２２で放出して不凍液循環手段３０に伝達している。また、ヒートポンプには図示しない四方弁が設けられており、四方弁を回すことで蒸発器２７と凝縮器２２との役割を入れ換え、不凍液循環手段３０からトンネル湧水導入手段１０へ熱を移動させることもできる。
【００２２】
不凍液循環手段３０は、ヒートポンプ２０の凝縮器２２とロードヒーティング用配管４０との間で不凍液を循環させるものであり、循環パイプ３１と、２つのヘッダー３２、３２等とからなる。
【００２３】
循環パイプ３１はヒートポンプ２０の凝縮器２２の内部を通過しており、冷媒から不凍液へ熱が伝達されるようになっている。循環パイプ３１の両端は２つのヘッダー３２、３２と連結されている。また、循環パイプ３１には循環ポンプ３３が設けられており、温められた不凍液をロードヒーティング用配管４０に送って循環させている。また不凍液が膨張して循環パイプ３１、２つのヘッダー３２、３２やロードヒーティング用配管４０を破損しないように、不凍液の流量を計測する流量計３４や不凍液の圧力を調整する膨張タンク３５が設けられている。
【００２４】
２つのヘッダー３２、３２はバルブ３６、３６を介して循環パイプ３１とロードヒーティング用配管４０の両端を接続している。
【００２５】
ヒートポンプ２０の各構成要素と不凍液循環手段３０とは、蒸発器２７と２つのヘッダー３２、３２とを除いて１つの筐体５０にパッケージされ、風雨・降雪から保護されている。また筐体５０の外部には降雨センサー６０が設けられており、降雪、気温、路面地温、湿度を計測し、降雪時に自動的にロードヒーティング装置の運転を開始する。
【００２６】
なお図では各ヘッダー３２、３２には１つのロードヒーティング用配管４０しか接続されていないが、他にも複数のロードヒーティング用配管４０を接続することができる。
【００２７】
ロードヒーティング用配管４０は架橋ポリエチレン等からなる管であり、トンネル２の出入口近辺の路面３を均一に温めるように、例えば図１に示すように路面３の舗装の下に等間隔をおいて蛇行して埋設されている。
【００２８】
ロードヒーティング用配管４０には凝縮器２２で凝縮熱を受け取った不凍液が不凍液循環手段３０を介して供給される。不凍液の熱は路面に伝達され、路面の雪や氷を解かす。ロードヒーティング用配管４０内で冷却された不凍液は不凍液循環手段３０に戻り、凝縮器２２で再び温められる。
以上のようにして、トンネル２坑内の湧水の熱がヒートポンプを介して不凍液へ伝達され、路面を温めて雪や氷を解かす。
【００２９】
このように、本発明のロードヒーティング装置では電気や燃料を用いて熱を発生させず、トンネル坑内の湧水の熱をヒートポンプで汲み上げて利用するので、ランニングコストを低く抑えることができる。またトンネル坑内の湧水を利用するので、設備コストを最小限とすることができる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、トンネルの出入口近傍に設置されるヒートポンプでトンネル坑内の湧水から熱を汲み出して不凍液に供給し、温められた不凍液がトンネル出入口の路面下に敷設されるロードヒーティング用配管を循環して路面を温めて氷雪を解かすので、電気や燃料を使用して熱を発生させる必要がなく、他の工法と比較すると電気代や燃料費等のランニングコストを安価にすることができる。またトンネル坑内の湧水を使用するので、設備コストを抑え、総コストを最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が実施されるトンネル入り口の模式図である。
【図２】本発明の実施の形態例を示す図である。
【符号の説明】
１          地山
２          トンネル
３          路面
４          保護コンクリート
１０      トンネル湧水導入手段
１１      湧水本管
１２      取水桝
１３      給水管
１４      揚水ポンプ
１５      計器類
２０      ヒートポンプパッケージ
２１      圧縮機
２２      凝縮器
２３      受液器
２４      ドライヤー
２５      サイトグラス
２６      膨張弁
２７      蒸発器
３０      不凍液循環手段
３１      循環パイプ
３２      ヘッダー
３３      循環ポンプ
３４      流量計
３５      膨張タンク
３６      バルブ
４０      ロードヒーティング用配管
５０      筐体
６０      降雪センサー
【図１】
2004257105.tif 000003
【図２】
2004257105.tif 000004