(57)【要約】【課題】地上環境及び地下固定構造物を利用して、付帯設備への電源供給、路面吸熱及び路面の凍結防止を実現するハイブリッド舗装路の提供。【解決手段】路床１０と路面３０との間に層部をなす下層路盤部２１及び上層路盤部２２内に、熱電変換素子部４１、温熱側フィン４２、冷熱側ベース４３、冷熱伝導ロッド４４及び冷熱側フィン４５からなる熱電変換モジュール４０が設けら、層部内における温度差を熱電変換モジュール４０が感応して、電流出力する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
路面と、
この路面と路床との間に配設される層部と、
この層部及び前記路床のうち少なくとも一方に設けられる複数の熱伝導部材と、
この複数の熱伝導部材を介し前記層部及び前記路床のうち少なくとも一方における温度差を感応する熱電変換素子と
を具備することを特徴とするハイブリッド舗装路。
【請求項２】
前記路床は、溝を存することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド舗装路。
【請求項３】
前記熱電変換素子は、前記層部内にサンドイッチ状に設けられることを特徴とする請求項１又２記載のハイブリッド舗装路。
【請求項４】
前記熱電変換素子は、前記層部外に設けられることを特徴とする請求項１又２記載のハイブリッド舗装路。
【請求項５】
前記熱電変換素子に電流を流して前記熱伝導部材を発熱させる手段を更に具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載のハイブリッド舗装路。
【請求項６】
前記路面側に設けられ熱伝導部材及び前記路床側に設けられ熱伝導部材の内少なくとも一方を、前記熱電変換素子の高温感応部と低温感応部とに切替え可能に接続する手段を更に具備することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載のハイブリッド舗装路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路等の舗装路に係り、特に、ＩＴＳ（高度道路情報システム）に対応し、しかも環境の利用及び保全を図り得るハイブリッド舗装路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から道路には、道路標示及び標識のための付帯機器、例えば電光表示器等の電気機器が設置されている。
【０００３】
特許文献１は、電力源として太陽電池を用いた道路標識を開示している。
【０００４】
かかる特許文献１による道路標識は、少容量の独立電源を持つことから、商用電源からの給電が不要となり、円滑な交通を実現する上で、道路上で必要とする場所に、低コストに道路標識を設置できる利点がある。
【０００５】
一方、近時、ＩＴＳ（高度道路情報システム）の一環で、ＶＩＣＳやＡＴＩＳが具体化されつつある。このようなシステムでは、従来の道路標示及び標識だけでなく多くの付帯機器を道路に設置することになる。また、これら各付帯機器は系統的な電源供給及びネットワークで運用する場合があり、上述した機器自身が少容量独立電源を持つ構成では、対応できないのが現状である。
【特許文献１】特開平９−３１０３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、地上環境及び地下固定構造物を利用して、付帯設備への電源供給、路面吸熱及び路面の凍結防止を実現するハイブリッド舗装路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明に係るハイブリッド舗装路は、
路面と、
この路面と路床との間に配設される層部と、
この層部及び前記路床のうち少なくとも一方に設けられる複数の熱伝導部材と、
この複数の熱伝導部材を介し前記層部及び前記路床のうち少なくとも一方における温度差を感応する熱電変換素子とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、路面と路床との間の温度差は層部内でも現れることから、層部及び路床のうち少なくとも一方に設けられる複数の熱伝導部材を介し熱電変換素子により発電することができ、従前の路床に層部を設け該層部上に路面を設けてなる舗装路である地下固定構造物と地上環境とを利用して、前記発電した電力を付帯設備へ電源供給することができ、また発電に伴う路面吸熱の作用も得られる他、発電電力を路面の凍結防止にも活用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（第１実施形態）
図１〜図４を参照して本発明に係るハイブリッド舗装路の第１実施形態を説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係るハイブリッド舗装路の断面図であり、路床１０上に下層路盤部２１が形成され、下層路盤部２１上に上層路盤部２２が形成され、上層路盤部２２上に路面３０が形成されて、舗装路として道路を構成する下で、本実施形態においては、層部をなす下層路盤部２１及び上層路盤部２２内に、熱電変換モジュール４０が設けられた構成となっている。
【００１１】
熱電変換モジュール４０は、図２に示すように、多数の熱電変換素子を面状に構成した熱電変換素子部４１と、この熱電変換素子部４１の一面側に取付けられた熱伝導部材である温熱側フィン４２と、この熱電変換素子部４１の他面側に取付けられた熱伝導部材である、冷熱側ベース４３、この冷熱側ベース４３に立てられた多数の冷熱伝導ロッド４４及びこの冷熱伝導ロッド４４の端部に設けられた冷熱側フィン４５とからなる。ここに、温熱側フィン４２は上層路盤部２２内に配置され、冷熱側フィン４５は下層路盤部２１に配置される。
【００１２】
熱電変換素子部４１は、温熱側フィン４２による温度と、冷熱側ベース４３、冷熱伝導ロッド４４及び冷熱側フィン４５によるによる温度との温度差を感応し、当該温度を直接電気に変換して、電流出力するものであり、例えば熱電変換材料としてＢｉ−Ｔｅを用いた素子を採用する。また、この熱電変換素子部４１は、熱電変換とは逆に、電流を受けて電熱変換をも行うことができる。
【００１３】
なお、この熱電変換モジュール４０は、道路を構成する層部内に一個又は多数個設けられる。また、熱電変換モジュール４０に対する制御及び熱電変換モジュール４０からの発生電力の配電等を担う図示しない電気用品は、例えば道路の近傍に設置される。
【００１４】
次に、図３を参照して熱電変換モジュール４０に接続される電気系統について説明する。すなわち、本実施形態では、複数の熱電変換モジュール４０を道路内に設けると共に、発・給電調整器５０を設けている。この発・給電調整器５０は、熱電変換モジュール４０を接続すると共に商用電源６０、風力発電機、太陽光発電機等の自立電源７０をも接続し、外部からの遠隔制御信号８０により、発電制御、充電制御、給電制御、発熱制御等を行う。
【００１５】
発電制御は、熱電変換モジュール４０及び／又は自立電源７０の制御であり、充電制御は、熱電変換モジュール４０、商用電源６０及び／又は自立電源７０による発・給電調整器５０に備わる充電器の制御であり、給電制御は、熱電変換モジュール４０、商用電源６０、自立電源７０及び／又は充電器からの出力を道路に使用される付帯機器に給電する制御である。発熱制御は、商用電源６０、自立電源７０及び／又は充電器からの出力を熱電変換モジュール４０に与えることで、熱電変換の逆である電熱変換を行う制御である。
【００１６】
発・給電調整器５０から給電される付帯機器としては、道路の路面３０に設置される、ＥＴＣセンサ８０、ＥＴＣ用サーバ８１、赤外線カメラ基地局８２、ＡＨＳアンテナ基地局８３、埋設又は架設の路面センサや気象センサの処理装置８４、道路照明装置８５、非常電話機８６等である。
【００１７】
なお、発・給電調整器５０は、キロメートル単位の設置間隔で道路に沿って設置される。
【００１８】
次に、上記のように構成された本実施形態の作用について説明する。
【００１９】
先ず、図４を参照して本実施形態が利用する舗装路として道路内に生じる温度差について説明する。図４は、夏期における道路の温度状況を示しており、昼前後において路面と層部とは大きな温度差が生じることが確認されており、この温度差を熱電変換モジュール４０は活用するものである。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態の熱電変換モジュール４０は、温熱側フィン４２を路面３０に近い上層路盤部２２に設け、冷熱側フィン４５を路床１０に近い下層路盤部２１に設けていることから、図４に示した温度差を熱電変換素子部４１に引込むことが可能となり、この温度差により熱電変換素子部４１は電流出力し、発・給電調整器５０を介してＥＴＣセンサ８０、ＥＴＣ用サーバ８１、赤外線カメラ基地局８２、ＡＨＳアンテナ基地局８３、埋設又は架設の路面センサや気象センサの処理装置８４、道路照明装置８５、非常電話機８６等の付帯機器に給電することができる。
【００２１】
また、上述した熱電変換モジュール４０による発電は、吸熱作用に基づくものであることから、上層路盤部２２及び下層路盤部２１の層部ののみならず路面３０の温度を下げる効果も期待できる。
【００２２】
さらに、温度差が小さい、夏期以外等においては、発・給電調整器５０のはたらきにより、商用電源６０、自立電源７０及び／又は充電器からの出力を付帯機器に給電することができる。
【００２３】
また、冬季等においては、商用電源６０、自立電源７０及び／又は充電器からの出力を熱電変換モジュール４０に流すことで、上述の発電とは逆に熱の発生が可能であり、これにより路面３０を暖めて、路面凍結を防止することができる。
【００２４】
以上のように本実施形態によれば、地上環境及び地下固定構造物からなる従前の舗装路として道路を利用し、路面３０と路床１０との間の層部２０内における温度差を熱電変換モジュール４０に取込んで発電することができ、また発電に伴う路面３０の吸熱の作用、発熱による路面３０の凍結防止を図ることができる。
【００２５】
（第２実施形態）
次に、図５を参照して本発明に係るハイブリッド舗装路の第２実施形態を説明する。
【００２６】
本実施形態は、断面が、路床１００、冷熱側熱伝導部材１０１、路盤１０２、熱電変換素子部１０３、温熱側熱伝導部材１０４、表層である路面１０５からなる舗装路であり、路床１００と路面１０５との間の層部をなす部分に、サンドイッチ状に、冷熱側熱伝導部材１０１、熱電変換素子部１０３及び温熱側熱伝導部材１０４からなる熱電変換モジュールを配置した構成である。
【００２７】
なお、冷熱側熱伝導部材１０１と熱電変換素子部１０３との間には路盤１０２が存在しているため、冷熱側熱伝導部材１０１は路盤１０２を跨ぐようにして、熱電変換素子部１０３に接続されている。
【００２８】
以上のような構成では、路床１００と路面１０５との間の層部をなす部分の温度差を冷熱側熱伝導部材１０１及び温熱側熱伝導部材１０４により熱電変換素子部１０３に伝導することができるので、熱電変換モジュールによる温度差発電、吸熱及び発熱効果を得ることがきる。
【００２９】
（第３実施形態）
次に、図６を参照して本発明に係るハイブリッド舗装路の第３実施形態を説明する。
【００３０】
本実施形態は、断面が、路床２００、層部をなす第１〜第６層２０１〜２０７、路面２０７からなる舗装路てであり、路床２００に向う方向に沿って冷熱側熱伝導部材２０８を配置し、路面２０７に向う方向に沿って温熱側熱伝導部材２０９を配置し、冷熱側熱伝導部材２０８と温熱側熱伝導部材２０９との間であって、層部の側部に熱電変換素子部２１０を配置し、当該熱電変換素子部２１０に冷熱側熱伝導部材２０８及び温熱側熱伝導部材２０９を接続した構成としている。なお、符号２１１は、路面２０７の側部に配置される縁石である。ここに、冷熱側熱伝導部材２０８、温熱側熱伝導部材２０９及び熱電変換素子部２１０により熱電変換モジュールを構成している。
【００３１】
以上のような構成によっても、路床２００と路面２０７との間の層部をなす部分の温度差を、層部の側部から冷熱側熱伝導部材２０８及び温熱側熱伝導部材１０９により熱電変換素子部２１０に伝導することができるので、熱電変換モジュールによる温度差発電、吸熱及び発熱効果を得ることがきる。
【００３２】
（第４実施形態）
次に、図７を参照して本発明に係るハイブリッド舗装路の第４実施形態を説明する。
【００３３】
本実施形態は、舗装路の地下に地下鉄等の鉄道溝３００及び上水道、下水道等の水溝３０１が存在する場合のハイブリッド舗装路の例である。
【００３４】
図７に示すように、路床３０２の下部には鉄道溝３００及び水溝３０１が在し、路床３０２、路盤３０３、第１熱伝導部材３０４、基盤３０５、表層をなす路面３０６からなる舗装路として都市部における道路であり、路面３０６上を車両３１０が通行する。
【００３５】
また、鉄道溝３００には第２熱伝導部材３０７を接続し、第１熱伝導部材３０４及び第２熱伝導部材３０７を熱電変換素子部３０８の温熱側に接続し、また水溝３０１に第３熱伝導部材３０９の一端を接続し、その他端を熱電変換素子部３０８の冷熱側に接続した構成である。ここに、第１熱伝導部材３０４、第２熱伝導部材３０７、第３熱伝導部材３０９及び熱電変換素子部３０８により熱電変換モジュールを構成している。
【００３６】
以上のような構成によれば、夏期において道路の路面３０６及び鉄道溝３００は温熱部として機能し、水溝３０１は冷熱部として機能することから、第１〜第３熱伝導部材３０４，３０７，３０９により路面３０６、鉄道溝３００、水溝３０１の温度差を、熱電変換素子部３０８に伝導することができるので、熱電変換モジュールによる温度差発電、吸熱及び発熱効果を得ることがきる。
【００３７】
また、冬季において鉄道溝３００は温熱部として機能し、水溝３０１は冷熱部として機能することから、第１〜第３熱伝導部材３０４，３０７，３０９により路面３０６、鉄道溝３００、水溝３０１の温度差を、熱電変換素子部３０８に伝導させることができるので、熱電変換モジュールによる温度差発電、吸熱及び発熱効果を得ることができ、例えば、鉄道溝３００及び／又は水溝３０１内の構内照明の電源として利用することが可能となる。
【００３８】
（第５実施形態）
次に、図７と同一部分には同一符号を付した図８を参照して本発明に係るハイブリッド舗装路の第５実施形態を説明する。
【００３９】
本実施形態は、舗装路としての道路の構造は、図７の第４実施形態と同様であるが、鉄道溝３００に係る第２熱伝導部材３０７を熱電変換素子部３０８の温熱側に接続し、また路面３０６に係る第１熱伝導部材３０４及び水溝３０１に係る第３熱伝導部材３０９を熱電変換素子部３０８の冷熱側に接続した構成である。
【００４０】
以上のような構成によれば、冬季において路面３０６及び水溝３０１は冷熱部として機能し、鉄道溝３００は温熱部として機能することから、第１〜第３熱伝導部材３０４，３０７，３０９により路面３０６、鉄道溝３００、水溝３０１の温度差を、熱電変換素子部３０８に伝導させることができるので、熱電変換モジュールによる温度差発電、吸熱及び発熱効果を得ることができ、例えば、鉄道溝３００及び／又は水溝３０１内の構内照明の電源として利用することが可能となる。
【００４１】
（第６実施形態）
次に、図７及び図８と同一部分には同一符号を付した図９を参照して本発明に係るハイブリッド舗装路の第６実施形態を説明する。
【００４２】
本実施形態は、舗装路としての道路の構造は、図７，図８の第４，第５実施形態と同様であるが、路面３０６に係る第１熱伝導部材３０４を、熱電変換素子部３０８の温熱側と冷熱側とに切換え接続する機構３１１を付加した構成である。
【００４３】
以上のような構成によれば、熱電変換素子部３０８が感応する路面３０６と、鉄道溝３００と、水溝３０１との温度差が大きくなるように、第１熱伝導部材３０４を熱電変換素子部３０８に切換え接続することで、効率的に熱電変換モジュールによる温度差発電、吸熱及び発熱効果を得ることができ、例えば、鉄道溝３００及び／又は水溝３０１内の構内照明の電源として利用することが可能となる。
【００４４】
（第７実施形態）
次に、図１０を参照して本発明に係るハイブリッド舗装路の第７実施形態を説明する。
【００４５】
本実施形態は、断面が、路床４００、層部をなす第１〜第５層４０１〜４０５、路面４０６からなる舗装路であり、路面４０６と第５層４０５との間に、シートパイル等からなる温熱側熱伝導部材４０７を配置している。なお、第１層４０１は下層路盤、第２層４０２は第１上層路盤、第３層４０３は第２上層路盤、第４層４０４は第１表層、第５層４０５は第２表層であり、路面４０６は例えば排水性アスファルト混合物等による第３表層として施工される。
【００４６】
上記において、温熱側熱伝導部材４０７は、略Ｌ字状をなすように層部の端部で折曲し、該折曲部分４０７Ａは層部の側部において路床４００に向う方向に伸長した構造となっている。また、温熱側熱伝導部材４０７の折曲部分４０７Ａと対向するように層部の側部に熱電変換素子部４０８を配置し、この熱電変換素子部４０８に対向するように層部の側部にシートパイル等からなる冷熱側熱伝導部材４０９を配置した構成である。ここに、温熱側熱伝導部材４０７、熱電変換素子部４０８及び冷熱側熱伝導部材４０９により熱電変換モジュールを構成し、熱電変換素子部４０８の高温感応部に温熱側熱伝導部材４０７が対向して接続され、熱電変換素子部４０８の低温感応部に冷熱側熱伝導部材４０９が対向して接続される。
【００４７】
以上のような構成によっても、路床４００と路面４０６との間の層部をなす部分の温度差を、層部の側部から冷熱側熱伝導部材４０８及び温熱側熱伝導部材４０７により熱電変換素子部４０８に伝導することができるので、熱電変換モジュールによる温度差発電、吸熱及び発熱効果を得ることがきる。
【００４８】
また、熱電変換モジュールを構成する温熱側熱伝導部材４０７の折曲部分４０７Ａ及び熱電変換素子部４０８及び冷熱側熱伝導部材４０９は、層部の側部に設けているので、舗装路としての構造には変更が少なくして舗装路から外れる層部の側部を設置スペースとすることが可能であり、施工上有利である。
【００４９】
（第８実施形態）
次に、図１０と同一部分には同一符号を付した図１１を参照して本発明に係るハイブリッド舗装路の第８実施形態を説明する。
【００５０】
本実施形態は、舗装路の基本構造は、図１０の第７実施形態と同様である。また、熱電変換モジュールは、折曲部分４１０Ａを有する温熱側熱伝導部材４１０、熱電変換素子部４０８及び冷熱側熱伝導部材として冷却板４１１により熱電変換モジュールを構成し、熱電変換素子部４０８の高温感応部に温熱側熱伝導部材４１０の折曲部分４１０Ａが対向して接続され、熱電変換素子部４０８の低温感応部に冷却板４１１が対向して接続される。
【００５１】
ここに温熱側熱伝導部材４１０は、略Ｌ字状をなすように層部の端部で折曲し、該折曲部分４０７Ａは層部の側部において路面４０６から上方に伸長した構造となっている。
【００５２】
冷却板４１１は、表面に導水路４１１Ａが形成されており、該導水路４１１Ａは接続管４１１Ｂにより水溝４１２に接続されている。水溝４１２内の水は、接続管４１１Ｂを介して冷却板４１１の導水路４１１Ａを通ることで、冷却板４１１を冷却し、冷熱側熱伝導部材として機能する。なお、水溝４１２は、一般には路床４００内に存する場合を想定しているが、路床４００外に存する場合でも冷却板４１１に水を通流させるものとする。
【００５３】
以上のような構成によっても、路床４００に存する水溝４１２の水により冷却された冷却板４１１と路面４０６との間の温度差を熱電変換素子部４０８に伝導することができるので、熱電変換モジュールによる温度差発電、吸熱及び発熱効果を得ることがきる。
【００５４】
また、熱電変換モジュールを構成する温熱側熱伝導部材４１０の折曲部分４１０Ａは、路面４０６から上方に伸長した構造であることから既存の道路隔壁等の構造物を利用することができ、また熱電変換素子部４０８及び冷熱側熱伝導部材４０９は、層部の側部に設けているので、舗装路としての構造には変更が少なくして舗装路から外れる層部の側部を設置スペースとすることが可能であり、施工上有利である。
【００５５】
上述した各実施形態において、鉄道溝３００及び水溝３０１は路床に存する溝の例示であり、溝としては、共同溝等の他の溝機能を有する構造物も含む。
【００５６】
また、上述した各実施形態において舗装路は、車両等の通行に係る道路を例示しているが、道路に限ることなく航空機等の離発着に係る滑走路等を含み、地表に露出している路面下に層部があり該層部下に路床が在る構造物を示す概念である。
【００５７】
（第９実施形態）
次に、図１２を参照して本発明に係るハイブリッド舗装路の第９実施形態を説明する。
【００５８】
本実施形態は、舗装路として飛行場の滑走路への適用例である。
【００５９】
図１２に示すように、路床５００、第１熱伝導部材５０１、路盤５０２、第２熱伝導部材５０３、基盤５０４、表層をなす路面５０５からなる舗装路として飛行場における滑走路であり、路面５０５上を航空機５０７が走行及び離発着する。
【００６０】
また、第１熱伝導部材５０１を熱電変換素子部５０６の冷熱側に接続し、また第２熱伝導部材５０３を熱電変換素子部５０６の温熱側に接続した構成である。ここに、第１熱伝導部材５０１、第２熱伝導部材５０３及び熱電変換素子部５０６により熱電変換モジュールを構成している。
【００６１】
以上のような構成によれば、夏期において滑走路の路面５０５は温熱部として機能し、第２熱伝導部材５０３が設けられている基盤５０４は冷熱部として機能することから、第１熱伝導部材５０１、第２熱伝導部材５０３により路面５０５側と路床５００側との温度差を、熱電変換素子部５０６に伝導することができるので、熱電変換モジュールによる温度差発電、吸熱及び発熱効果を得ることがきる。
【００６２】
この他、本願発明は、上記各実施形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合、組み合わされた効果が得られる。さらに、上記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が省略されることで発明が抽出された場合には、その抽出された発明を実施する場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係るハイブリッド舗装路の第１実施形態を示す断面図。
【図２】同実施形態における熱電変換モジュールを示す図。
【図３】同実施形態における給電系統を示す図。
【図４】同実施形態における気温、路面温度、層部温度を示す図。
【図５】本発明に係るハイブリッド舗装路の第２実施形態を示す断面図。
【図６】本発明に係るハイブリッド舗装路の第３実施形態を示す断面図。
【図７】本発明に係るハイブリッド舗装路の第４実施形態を示す断面図。
【図８】本発明に係るハイブリッド舗装路の第５実施形態を示す断面図。
【図９】本発明に係るハイブリッド舗装路の第６実施形態を示す断面図。
【図１０】本発明に係るハイブリッド舗装路の第７実施形態を示す断面図。
【図１１】本発明に係るハイブリッド舗装路の第８実施形態を示す断面図。
【図１２】本発明に係るハイブリッド舗装路の第９実施形態を示す断面図。
【符号の説明】
【００６４】
１０…路床、２１…下層路盤部、２２…上層路盤部、３０…路面、４０…熱電変換モジュール、４１…熱電変換素子部、４２…温熱側フィン、４３…冷熱側ベース、４４…冷熱伝導ロッド、４５…冷熱側フィン。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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