(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱を発生する発熱手段と、熱の良導体からなり前記発熱手段の少なくとも上部を覆うとともに雪をその表面上に支持可能で、前記発熱手段からの熱を前記雪に伝達して融解する融雪手段と、傾斜した形状を有し前記融解により生成した融雪水を所定方向へ導く導水手段を備え、
前記導水手段は略溝状の断面を有し前記融雪水を流下させる斜路を有し、
前記導水手段は凸形状を形成し前記融雪水を流下させる少なくとも２つの斜面を有し、
前記斜路は前記凸形状をなす部分の法尻端からの前記融雪水を前記所定方向へ導く
ことを特徴とする融雪装置。
【請求項２】
熱を発生する発熱手段と、熱の良導体からなり前記発熱手段の少なくとも上部を覆うとともに雪をその表面上に支持可能で、前記発熱手段からの熱を前記雪に伝達して融解する融雪手段と、傾斜した形状を有し前記融解により生成した融雪水を所定方向へ導く導水手段と、前記発熱手段から発散される熱のうち前記融雪手段に伝達される熱以外の熱が外部に散逸しないように遮断する断熱手段とを備え、
前記断熱手段は前記斜面の延設方向の両端部における前記融雪手段の側部を少なくとも被覆するように配置される
ことを特徴とする融雪装置。
【請求項３】
熱を発生する発熱手段と、熱の良導体からなり前記発熱手段の少なくとも上部を覆うとともに雪をその表面上に支持可能で、前記発熱手段からの熱を前記雪に伝達して融解する融雪手段と、傾斜した形状を有し前記融解により生成した融雪水を所定方向へ導く導水手段と、前記発熱手段から発散される熱のうち前記融雪手段に伝達される熱以外の熱が外部に散逸しないように遮断する断熱手段とを備え、
前記導水手段は略溝状の断面を有し前記融雪水を流下させる斜路を有し、
前記導水手段は凸形状を形成し前記融雪水を流下させる少なくとも２つの斜面を有し、
前記斜路は前記凸形状をなす部分の法尻端からの前記融雪水を前記所定方向へ導き、
前記断熱手段は前記斜面の延設方向の両端部における前記融雪手段の側部を少なくとも被覆するように配置される
ことを特徴とする融雪装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載の融雪装置において、前記導水手段は、凸形状を形成し前記融雪水を流下させる少なくとも２つの斜面を有し、かつ前記融雪手段を兼用することを特徴とする融雪装置。
【請求項５】
請求項４に記載の融雪装置において、前記斜面は、前記斜面における最大斜度の方向に垂直な方向に延びるように形成されることを特徴とする融雪装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の融雪装置において、前記融雪水は、前記凸形状をなす部分の法尻端から排水されることを特徴とする融雪装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載の融雪装置において、前記斜面は、前記斜面における最大斜度の方向に垂直な方向に延びるように形成され、前記斜路は、前記凸形状をなす部分の法尻端からの前記融雪水を前記斜面の延設方向と平行又は垂直な方向へ導くことを特徴とする融雪装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項３及び請求項６のうちいずれか1項に記載の融雪装置において、前記融雪水は、前記斜路の法尻端から排水されることを特徴とする融雪装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のうちのいずれか１項に記載の融雪装置において、前記発熱手段は、高い電気抵抗を有し通電により熱を発生する電熱式発熱体、又はパイプ内に作業流体を封入し燃料の燃焼や前記電熱式発熱体により発生させた熱を前記作業流体に伝えて前記パイプ内を循環させるヒートパイプ式発熱体を含むことを特徴とする融雪装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のうちのいずれか１項に記載の融雪装置において、前記発熱手段は、前記融雪手段の裏面に接触するように配置されることを特徴とする融雪装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか1項に記載の融雪装置において、前記断熱手段は、前記融雪手段の下部を少なくとも被覆するように配置されることを特徴とする融雪装置。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のうちのいずれか１項に記載の融雪装置において、前記発熱手段から発散される熱のうち前記融雪手段に伝達される熱以外の熱を蓄える蓄熱手段を備えたことを特徴とする融雪装置。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のうちのいずれか１項に記載の融雪装置において、前記融雪手段の表面温度を検出する表面温度検出手段と、検出された前記融雪手段の表面温度が所定の下限表面温度以下となった場合には前記発熱手段の発熱を開始させ、検出された前記融雪手段の表面温度が所定の上限表面温度以上となった場合には前記発熱手段の発熱を停止させるように制御する制御手段を備えたことを特徴とする融雪装置。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３のうちのいずれか１項に記載の融雪装置において、外気温を検出する外気温検出手段を備え、検出された前記外気温が所定の基準外気温以上となった場合には前記発熱手段の発熱を停止させるように制御する制御手段を備えたことを特徴とする融雪装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、降雪又は積雪を融解させる融雪装置に関するものであり、特に、鉄道の駅等の軌道近傍に堆積する雪、特に鉄道車両により持ち込まれる雪等の融解に好適な融雪装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多雪地域の道路、又は鉄道踏切等においては、積雪が道路交通又は鉄道運行の障害の原因となるため、冬季の降雪の逐次除去が課題となっていた。このような場合の降雪の除去方法としては、高い電気抵抗を有し通電により熱を発生する電熱式発熱体を用いた融雪装置や、パイプ内に水等の作業流体を封入し燃料の燃焼や電熱式発熱体により発生させた熱を作業流体に伝えてパイプ内を循環させるヒートパイプ等を利用した融雪装置を路面や踏切面に配置し、あるいは路面や踏切面の下部に埋設し、路面や踏切面の全体をある程度の温度に保つよう加熱させるのが一般的であった。
【０００３】
その理由は、道路や鉄道踏切などの場合には、路面上や踏切面上を自動車が走行するほか歩行者も歩行するので、降雪がある程度堆積しても、押圧・攪乱等の機械的な力を受ける機会が少なくなく、単に路面や踏切面を加熱するだけでも比較的すみやかに消雪効果をあげることができるからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、多雪地域の鉄道において、鉄道車両の側面や床下に付着した後に融けたりレール継目や分岐機を通過する際の衝撃等により落下して軌道の内外に堆積する雪（以下、「抱き込み雪」という。）や、あるいは駅と駅との中間区間の軌道近傍の積雪が鉄道車両前部の排障器（スノウプラウ）により押された後に車両が駅等に停車した際に車両前部付近の軌道の内外に堆積する雪（以下、「持ち込み雪」という。）の場合は、上記した単純な加熱による融雪方法ではその除去が非常に困難であった。
【０００５】
その理由は、
▲１▼抱き込み雪や持ち込み雪は、通常の降雪による積雪に比べ一箇所に集中する雪の量が多く、排障器による圧縮等の作用により雪の密度も高く、かつ駅構内の軌道近傍では道路等における車両や歩行者等による押圧・攪乱等の融雪を補助する作用がまったく期待できないため、通常の積雪に比べ格段に融けにくいこと、
▲２▼従来の融雪装置は上面が略平坦なものが多く、加熱による融解で生成した水は略平坦な融雪装置表面に小さな水滴状部分や水たまり状部分を作るが、この水に寒風が吹き付けられると気化熱（蒸発熱）を奪うため水滴状部分等の周囲が冷却され、場合によっては水滴が凍結して融雪装置表面に張り付いてしまい、加熱効果を著しく減殺すること（以下、「寒風冷却現象」又は「寒風冷却効果」という。）、
▲３▼加熱により融雪装置の直上部分の雪は融けるが、融けた後にカマクラの内部のようなドーム状の空洞ができるため、融雪装置の熱はこの空洞の周囲の雪に伝わりにくくなり、その後の融雪作用を妨げること（以下、「カマクラ現象」又は「カマクラ効果」という。）、
等にあった。
【０００６】
このため、抱き込み雪や持ち込み雪が駅構内の分岐器付近で生じると、分岐器の転換不良あるいは密着不良を起こし鉄道の正常な運行を妨害する、という問題があった。また、抱き込み雪や持ち込み雪が停車中の列車の先頭部や中間部で生じると、停車列車が再度発車する際の障害となり、極端な場合には列車が動けなくなることがあり、この場合も鉄道の正常な運行を妨害する、という問題があった。
【０００７】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の解決しようとする課題は、鉄道の軌道近傍における持ち込み雪等の強固な積雪であっても融解させることができる融雪装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る融雪装置は、熱を発生する発熱手段と、熱の良導体からなり前記発熱手段の少なくとも上部を覆うとともに雪をその表面上に支持可能で、前記発熱手段からの熱を前記雪に伝達して融解する融雪手段と、傾斜した形状を有し前記融解により生成した融雪水を所定方向へ導く導水手段を備え、前記導水手段は略溝状の断面を有し前記融雪水を流下させる斜路を有し、前記導水手段は凸形状を形成し前記融雪水を流下させる少なくとも２つの斜面を有し、前記斜路は前記凸形状をなす部分の法尻端からの前記融雪水を前記所定方向へ導くことを特徴とする。
また、本発明に係る融雪装置は、熱を発生する発熱手段と、熱の良導体からなり前記発熱手段の少なくとも上部を覆うとともに雪をその表面上に支持可能で、前記発熱手段からの熱を前記雪に伝達して融解する融雪手段と、傾斜した形状を有し前記融解により生成した融雪水を所定方向へ導く導水手段と、前記発熱手段から発散される熱のうち前記融雪手段に伝達される熱以外の熱が外部に散逸しないように遮断する断熱手段とを備え、前記断熱手段は前記斜面の延設方向の両端部における前記融雪手段の側部を少なくとも被覆するように配置されることを特徴とする。
また、本発明に係る融雪装置は、熱を発生する発熱手段と、熱の良導体からなり前記発熱手段の少なくとも上部を覆うとともに雪をその表面上に支持可能で、前記発熱手段からの熱を前記雪に伝達して融解する融雪手段と、傾斜した形状を有し前記融解により生成した融雪水を所定方向へ導く導水手段と、前記発熱手段から発散される熱のうち前記融雪手段に伝達される熱以外の熱が外部に散逸しないように遮断する断熱手段とを備え、前記導水手段は略溝状の断面を有し前記融雪水を流下させる斜路を有し、前記導水手段は凸形状を形成し前記融雪水を流下させる少なくとも２つの斜面を有し、前記斜路は前記凸形状をなす部分の法尻端からの前記融雪水を前記所定方向へ導き、前記断熱手段は前記斜面の延設方向の両端部における前記融雪手段の側部を少なくとも被覆するように配置されることを特徴とする。
【０００９】
上記において、好ましくは、前記導水手段は、凸形状を形成し前記融雪水を流下させる少なくとも２つの斜面を有し、かつ前記融雪手段を兼用する。
【００１０】
また、上記において、好ましくは、前記斜面は、前記斜面における最大斜度の方向に垂直な方向に延びるように形成される。
【００１１】
また、上記において、好ましくは、前記融雪水は、前記凸形状をなす部分の法尻端から排水される。
【００１４】
また、上記において、好ましくは、前記斜面は、前記斜面における最大斜度の方向に垂直な方向に延びるように形成され、前記斜路は、前記凸形状をなす部分の法尻端からの前記融雪水を前記斜面の延設方向と平行又は垂直な方向へ導く。
【００１５】
また、上記において、好ましくは、前記融雪水は、前記斜路の法尻端から排水される。
【００１６】
また、上記において、好ましくは、前記発熱手段は、高い電気抵抗を有し通電により熱を発生する電熱式発熱体、又はパイプ内に作業流体を封入し燃料の燃焼や前記電熱式発熱体により発生させた熱を前記作業流体に伝えて前記パイプ内を循環させるヒートパイプ式発熱体を含む。
【００１７】
また、上記において、好ましくは、前記発熱手段は、前記融雪手段の裏面に接触するように配置される。
【００１９】
また、上記において、好ましくは、前記断熱手段は、前記融雪手段の下部を少なくとも被覆するように配置される。
【００２１】
また、上記において、好ましくは、前記発熱手段から発散される熱のうち前記融雪手段に伝達される熱以外の熱を蓄える蓄熱手段を備える。
【００２２】
また、上記において、好ましくは、前記融雪手段の表面温度を検出する表面温度検出手段と、検出された前記融雪手段の表面温度が所定の下限表面温度以下となった場合には前記発熱手段の発熱を開始させ、検出された前記融雪手段の表面温度が所定の上限表面温度以上となった場合には前記発熱手段の発熱を停止させるように制御する制御手段を備える。
【００２３】
また、上記において、好ましくは、外気温を検出する外気温検出手段を備え、検出された前記外気温が所定の基準外気温以上となった場合には前記発熱手段の発熱を停止させるように制御する制御手段を備える。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
（１）第１実施形態
まず、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態である融雪装置の全体構成を示す斜視図であり、図２は、図１に示す融雪装置における融雪体のさらに詳細な構成を示す一部欠截斜視図であり、図３は、図１に示す融雪装置における融雪体のさらに詳細な構成を示す分解斜視図であり、図４は、  図１に示す融雪装置の軌道への設置方法、及び融雪装置の動作を説明する図である。
【００２６】
図１に示すように、この融雪装置１０１は、鉄道の軌道付近に設置されるものであり、４個の融雪体１Ａ，１Ａ，１Ａ，１Ａと、制御部５Ａを備えて構成されている。融雪体１Ａは、鉄道のまくらぎＴ上で、レールＲを挟むように配置されている。各融雪体１Ａと制御部５Ａとは、リード線７４及びセンサ線５３により接続されている。また、制御部５Ａは、電源線７５により商用電源６に接続されている。
【００２７】
上記した融雪体１Ａは、図２及び図３に示すように、発熱部２Ａと、融雪導水部３Ａと、断熱部４Ａと、取付部材７０及び７１を有して構成されている。
【００２８】
上記した発熱部２Ａは、リード線７４に接続するヒーター２０と、ヒーター２０に接続するヒートパイプ２１を有している。
【００２９】
上記したヒーター２０は、高い電気抵抗を有し通電により熱を発生するニクロム線等を有する電熱式発熱体である。ヒートパイプ２１は、後端部に拡径された熱交換部２１ａを有する両端が閉塞された管であり、その内部には比較的低温で気化しやすい作業流体（図示せず）が封入されている。作業流体としては、水やフロン、臭素、メタノール、エタノール、ベンゼン等が用いられる。ヒートパイプ２１は、後述するように、熱交換部２１ａとは逆側の先端部が、熱交換部２１ａよりもやや高い位置となるように傾斜状態で設置される。
【００３０】
このように設置されたヒートパイプ２１の熱交換部２１ａ内にヒーター２０の先端の挿入部２０ａを挿入し、ヒーター２０に通電して加熱すると、熱交換部２１ａが加熱され、内部に封入されている液体状態の作業流体が気化し、ヒートパイプ２１の先端に向って移動する。この際、移動する作業流体から熱が放出されるため、ヒートパイプ２１の周囲が加熱される。熱を放出すると作業流体は冷却するので、ヒートパイプ２１内で凝縮する。ヒートパイプ２１は、傾斜状態で配置されているので、凝縮した作業流体はヒートパイプ２１内を流下して熱交換部２１ａに戻る。以降は、上記のサイクルが繰り返され、加熱が行われる。
【００３１】
融雪導水部３Ａは、上部覆板３０を有している。上部覆板３０は、アルミニウム、アルミニウム合金、鋼、軟鉄などの金属、あるいはその他の熱の良導体からなる。アルミニウム又はアルミニウム合金で形成すれば、サビの防止、及び装置全体の軽量化の点で有利である。また、形状は、中央に頂部３０ａ（図４参照）を有し、頂部３０ａの両側に２つの細長い斜面３０ｂ，３０ｃが突き合わされ、斜面３０ｂ，３０ｃの端部は折り返されて取付部３０ｄ，３０ｅを形成するように配置され、全体として略三角形断面で、斜面の最大斜度の方向に対し垂直な方向に延びるような細長い屋根状に形成されている。取付部３０ｄ，３０ｅには、後述する断熱板４０がリベット７２により取り付けられる。
【００３２】
断熱部４Ａは、断熱板４０と、端部覆板４１及び４２と、グロメット４３を有している。断熱板４０は、合成樹脂、繊維補強合成樹脂（ＦＲＰ）、発泡合成樹脂あるいは他の断熱材料からなる。また、形状は、上部覆板３０の三角形断面の底辺より若干短い短辺と、上部覆板３０の長辺と略同一の長さの長辺を有する長方形状に形成されている。この断熱板４０は、上部覆板３０の取付部３０ｄ，３０ｅの内側に挿入されて取り付けられ、上部覆板３０の三角形断面のうち欠けている底辺部分を被覆する。
【００３３】
また、端部覆板４１及び４２は、上部覆板３０と同じ材料、又は断熱板４０と同じ材料からなり、上部覆板３０の長手方向の両端部の側部にあたる開口部を被覆し得る形状に形成されている。また、端部覆板４１には、ヒーター２０の根元部分を挿入するための挿入孔４１ａが設けられている。グロメット４３は、挿入孔４１ａに嵌められ、ヒーター２０を挿入孔４１ａに保持するとともに、ヒーター２０の根元部分の断熱部材としての機能を果たす。
【００３４】
取付部材７０，７１は、図３に示すように、平板状の基板７０ａ，７１ａの側部に略クサビ状の垂直材が立設され、垂直材の側部に上板７０ｃ，７１ｃが取り付けられて構成されている。この上板７０ｃ，７１ｃは、先端側（端部覆板４２側）に向かうにつれて高くなるような傾斜面となっており、数箇所にリブ状の補強材７０ｂ，７１ｂが配置されている。この上面に上部覆板３０と、断熱板４０を重ね、リベット７２等の締結具によって固定する。そして、上部覆板３０と断熱板４０とにより形成された略三角柱状の空洞の中に、ヒートパイプ２１の熱交換部２１ａにヒーター２０の挿入部２０ａを挿入した状態でヒーター２０とヒートパイプ２１が挿入される。
【００３５】
この際、ヒートパイプ２１の両肩部が上部覆板３０の各斜面３０ｂ，３０ｃの裏面に接触するように、保持具（図示せず）等を配置する。このように構成するため、ヒートパイプ２１には、取付部材７０，７１の傾斜とほぼ同じ程度の傾斜、例えば、０．５〜２．０％程度の傾斜がつけられ、ヒートパイプ２１は、その先端に向かうにつれて高くなるように設置される。
【００３６】
次に、上部覆板３０の長手方向の両端の開口を端部覆板４１，４２で被覆する。この際、ヒーター２０の根元部分（リード線７４側）にはグロメット４３を嵌め、挿入孔４１ａに挿入し、固定する。上部覆板３０と端部覆板４１，４２の突き合わせ部分は、接着剤やパテ等により隙間がないように充填する。このようにして、融雪体１Ａが構成される。この場合、上部覆板３０と断熱板４０と端部覆板４１，４２により囲まれた空間内には、空気が気密状態で封入された状態となっており、ヒートパイプ２１の周囲は空気で包囲されている。
【００３７】
次に、上記した融雪装置１０１の軌道への設置方法等について説明する。
図４に示すように、この融雪装置１０１は、まくらぎＴ上に設置される。まくらぎＴへの固定は、取付部材７０，７１の基板７０ａ，７１ａ（図２及び図３を参照）にボルト穴（図示せず）等を開設しておきボルトやナットにより締結する方法、あるいは略「コ」字状のクランプ用固定具（図示せず）等を用いてまくらぎＴに固定する等の方法によって行う。この場合の融雪装置の頂部３０ａの位置は、レールＲの踏面からＨ2 だけ下がった位置となるように設定されている。これは、多雪地域においては、冬季にラッセル車による除雪作業が行われるが、ラッセル車の除雪機構における可動部等の作動を支障しないように余裕空間を確保するためである。このＨ2 の値は、通常５０ｍｍ程度である。また、通常、列車前頭の排障器又はスノウプラウＰの下面位置は、レールＲの踏面からＨ1 だけ上がった位置となっている。このＨ1 の値は、通常５０ｍｍ程度である。また、図４において、Ｗは鉄道車両等の車輪を示している。
【００３８】
また、制御装置５Ａは、図４に示すように、コントローラ５０と、表面温度センサ５１と、スイッチ５２と、外気温センサ５４を有している。コントローラ５０は、例えばマイクロコンピュータ等により構成される。コントローラ５０には、電源線７５により商用電源６から電源が供給されている。コントローラ５０には、センサ線５３により表面温度センサ５１が接続しており、上部覆板３０の表面温度（以下「覆板表面温度」という。）が検出され入力されるようになっている。また、同様に、コントローラ５０には、センサ線５４ａにより外気温センサ５４が接続しており、融雪装置１０１の外部の気温（以下、「外気温」という。）が検出され入力されるようになっている。
【００３９】
一方、商用電源６からの電源は電源線７５によりスイッチ５２に供給されている。スイッチ５２の他端には、リード線７４が接続され、リード線７４はヒーター２０に接続している。また、スイッチ５２は、コントローラ５０によりＯＮ／ＯＦＦ切換制御されるように構成されている。
【００４０】
すなわち、コントローラ５０には、表面温度センサ５１及び外気温センサ５４から検出された覆板表面温度と外気温とが電気信号として入力される。コントローラ５０は、これらの信号に基づき、覆板表面温度と外気温がそれぞれについて定められた温度になった場合に、スイッチ５２に切換制御信号を出力し、スイッチをＯＮ又はＯＦＦさせる。これにより、ヒーター２０へ通電が開始され、あるいは通電が停止され、これに伴い、ヒートパイプ２１からの発熱が行われたり、発熱が停止する。なお、各温度センサは複数個配置し、コントローラ５０がこれらの平均温度を演算してスイッチ制御の判断基準としてもよい。
【００４１】
コントローラ５０がスイッチ５２にＯＮ又はＯＦＦいずれかの切換制御信号を出力する場合の外気温及び覆板表面温度の値の組合わせの一例を下表に示す。
【００４２】
【表１】
0003948836.tif 000002
【００４３】
すなわち、外気温が＋５°Ｃ以上の場合には、太陽熱等により融雪が促進されるため、ヒーター２０への通電は停止する。外気温が＋５°Ｃ未満の場合には、覆板表面温度の値に応じてヒーター２０への通電又は通電停止を行う。外気温が＋５°Ｃ未満で覆板表面温度が＋３０°Ｃ以上の場合は、上部覆板３０の表面に雪が堆積していないか、雪が降り積もっても温度が高いためすぐに融けているような状態であると考えられるので、ヒーター２０への通電は停止する。外気温が＋５°Ｃ未満で覆板表面温度が＋１５°Ｃ以下の場合は、上部覆板３０の表面に雪が堆積していることが考えられるので、ヒーター２０への通電を開始し加熱による融雪を開始する。
【００４４】
次に、上記した融雪装置１０１の動作について、図４を参照しつつ説明する。降雪が上部覆板３０に積もり始めたり、持ち込み雪又は抱き込み雪が上部覆板３０上に置かれると、上部覆板３０の表面の温度が低下を始める。この温度低下のデータは表面温度センサ５１及び外気温センサ５４により検出されコントローラ５０に送られる。コントローラ５０は、各温度センサからの温度データを受けた場合、上表におけるスイッチＯＮの条件である「外気温が＋５°Ｃ未満，覆板表面温度＋１５°Ｃ以下」であると判断すると、スイッチ５２に制御信号を送りスイッチ５２をＯＮに切り換える。これにより、電源線７５及びリード線７４を介して商用電源６の電源がヒーター２０に供給され、ヒートパイプ２１からの発熱が開始される。
【００４５】
この場合、ヒートパイプ２１の下部は、断熱板４０で被覆され、ヒートパイプ２１から周囲へ発散された熱の下方外部への散逸が防止されている。また、ヒートパイプ２１に接続するヒーター２０の根元付近及びヒートパイプ２１の先端付近には、端部覆板４１，４２が配置されて上部覆板３０の開口を隙間なく閉塞しており、ヒートパイプ２１の先端やヒーター２０の根元から発散された熱の端部から外部への散逸も防止されている。端部覆板４１，４２を断熱材料で形成すれば、断熱効果はさらに向上する。そして、ヒートパイプ２１の両肩部は上部覆板３０の斜面３０ｂ，３０ｃの裏面に接触している。
【００４６】
このように構成されているため、ヒートパイプ２１から発散された熱は、外部に散逸することがなく、主として伝導により上部覆板３０へのみ伝達される。ヒートパイプ２１からの熱は、ヒートパイプ２１に接している上部覆板３０の斜面３０ｂ，３０ｃの上部付近から斜面下方へ向って伝達され、斜面全体が暖められる。
【００４７】
鉄道軌道におけるまくらぎやバラスト道床においては、従来の道路融雪装置等においてみられるような、加熱により路面の全体が暖められ所定の温度に保たれるといういわゆる「余熱効果」は、ほとんど期待できないことが実験等により確認されている。これに伴い、融雪体１Ａの下部の断熱がされていないと、下部方向への熱損失が非常に大きくなり、上部覆板３０に供給される熱が激減するという結果が実験等によって確認されている。しかし、第１実施形態の融雪装置１０１においては、熱源であるヒートパイプ２１は、上部覆板３０への方向以外は熱が外部に散逸しないように遮断され、熱損失を最小限におさえており、上記のような問題の発生を防止している。
【００４８】
また、上記したように、ヒートパイプ２１は、上部覆板３０と断熱板４０と端部覆板４１，４２で気密状態に密閉され、ヒートパイプ２１は空気で包囲されている。このような構成により、ヒートパイプ２１の周囲の密閉空気塊は、一種の蓄熱材として機能し、ヒートパイプ２１から発散される熱のうち、上部覆板３０に伝達される熱以外の熱をいったん蓄える。
【００４９】
このような上部覆板３０に寒風が吹き付けられた場合には、いったんは斜面３０ｂ，３０ｃから熱が奪われ斜面３０ｂ，３０ｃの温度が急激に下がる。この場合、蓄熱材を備えていないと、ヒートパイプ等の熱源からの熱は寒風により即座に奪い去られ上部覆板等は相当低温まで冷却されてしまい、元の温度に上昇するまでに長時間が経過するため、その間は融雪機能を果たせない、という問題があった。
【００５０】
しかし、第１実施形態の融雪装置１０１においては、密閉空気塊が蓄熱材としての機能を果たすので、風がやめば、ヒートパイプ２１からの熱に加えて密閉空気塊からの熱が斜面３０ｂ，３０ｃの裏面へ供給され、密閉空気塊がない場合に比べより短い時間で斜面３０ｂ，３０ｃの温度は元の温度に上昇する。このような蓄熱材としては、空気を利用する以外に、モルタル、コンクリート、セラミックス、ゴム材等を用いてもよい。
【００５１】
上記のような構成により、上部覆板３０の表面が乾燥した状態でその上に雪片が降り積もるような場合は、雪片は、上部覆板３０の表面に接触するとすみやかに融けて水となる。上部覆板３０は２つの斜面３０ｂ，３０ｃが略三角形状の凸形状を形成するように突き合わせられた状態となっているから、融雪水は、図４の斜面３０ｂ又は３０ｃの上方に矢印で図示したように、斜面の法尻の方向へ導かれて流下した後、斜面３０ｂ又は３０ｃの法尻端から下方の道床バラストへ落下し、上部覆板３０上からすみやかに除去される。
【００５２】
このように、第１実施形態の融雪装置１０１においては、融雪水がすみやかに斜面の法尻方向へ導かれた後に排水されるため、上部覆板等の表面に融雪水が残存し寒風の吹き付けにより上部覆板から大量の蒸発熱を奪い融雪効果を減殺するという、上記した「寒風冷却現象」を効果的に防止することができる。
【００５３】
また、従来は、上部覆板等の表面に残存する融雪水の除去は、寒風等により奪われる熱以上の熱を高温発熱体等により供給し残存融雪水を気化（蒸発）させることによって除去する、という方式を採用せざるを得なかったが、水を加熱し気化させるためには、非常に大きい気化潜熱を供給しなければならない。したがって、従来の融雪方式では、水の融解熱に加え気化熱も供給しなければならなかった。
【００５４】
しかし、第１実施形態の融雪装置１０１においては、雪を融解させれば融雪水は自然流下により除去されるので、上部覆板等を加熱する発熱体が供給する熱は、雪を融解させる程度の熱であればよく、従来の場合よりも非常に省エネルギー性に優れている。ヒーター２０の発生する熱量、例えば電力ワット数の大小は、消雪までの時間に関係する。どのような電力ワット値のヒーター２０を採用するかについては、融雪装置１０１を設置する箇所の降雪量、持ち込み雪や抱き込み雪の有無、風、日照等の環境条件によって異なるため、現地試験を行い、消雪時間と電力コスト等を考慮して決定することが望ましい。
【００５５】
次に、上部覆板３０の上に持ち込み又は抱き込みにより塊状の雪Ｓが載置されるような場合には、図４に示すように、雪塊Ｓは、上部覆板３０から伝達される熱によりその下部から徐々に融解する。融解により、雪塊Ｓはザラメ状になり、融雪水は最初は毛細管現象によりザラメ状雪塊Ｓの内部に吸収される。さらに融雪が進行すると、雪塊Ｓは表面まで水分で飽和したシャーベット状となる。この状態にまで達すると、融雪水は雪塊Ｓから上部覆板３０の上に落下する。この融雪水は、図４の斜面３０ｂ又は３０ｃの上方に矢印で図示したように、斜面の法尻へ向って流下した後、下方へ排水される。
【００５６】
上記の融雪時に、上部覆板３０の表面と雪塊Ｓとの間にカマクラの内部のようなドーム状の空洞Ｖが生じ、アーチ作用によりかなりの期間存続する場合がある。このような空洞Ｖが雪塊Ｓに生じると、空洞Ｖの周囲の雪への熱の伝達には、空気が介在することになる。空気の熱伝導率は、金属等に比べて非常に小さいため、斜面３０ｂ，３０ｃから空洞Ｖの周囲の雪へは、熱が伝わりにくくなる。このため雪の融解が阻害され、上記した「カマクラ現象」が生じる。
【００５７】
しかし、第１実施形態の融雪装置１０１の場合には、従来は略平坦状であった上部覆板が略三角形断面に形成されており、融雪の進行に伴い、上部覆板３０の頂部３０ａが雪塊のカマクラ状空洞Ｖ内にクサビ状に食い込み、雪塊Ｓの左右への分裂を促す。一方、雪塊Ｓの両脚をなす部分Ｌ，Ｌは上部覆板３０の斜面３０ｂ，３０ｃ上に乗っており、脚部Ｌ，Ｌには斜面の法尻方向へ滑り落ちようとする力がつねに作用している。このため、雪塊Ｓのザラメ化又はシャーベット化が進行し、雪塊Ｓが脆弱になると、雪塊Ｓは分裂し、こわれた小雪塊はずり落ちて斜面上に密着する。これにより、上部覆板３０からの熱が伝導により再び有効に小雪塊に伝達され、小雪塊の融雪が進行する。このようなサイクルの繰り返しにより、第１実施形態の融雪装置１０１においては、上記した「カマクラ現象」も効果的に防止することができる。
【００５８】
次に、本発明の第１実施形態の変形例について説明する。
図５は、本発明の第１実施形態である融雪装置の変形例の構成を示す斜視図である。また、図５は、本発明の第１実施形態である融雪装置の他の変形例の構成を示す断面図である。
【００５９】
上記した融雪装置１０１は、図１，図２においては、略三角形断面の凸形状の上部覆板を有する融雪体１Ａを個々にレールＲの近傍等に据え付けたが、本実施形態は、他の構成によっても実施可能である。
【００６０】
例えば、図５に示すように、個々の融雪体１Ａを帯状鋼板等の連結材７６で連結し、全体としてパネル状に形成してもよい。このように構成すると、所定の面積の箇所に融雪体１Ａをまとめて配置する場合などにおいては、パネルごと設置すればよく、据付作業がより容易になる。この場合、連結材７６と連結材７６の中間は開口となっているので、上部覆板３０の斜面３０ｂ，３０ｃを流下してきた融雪水はそのまま下方へ落下可能であり、上記した排水機能を損なうことはない。
【００６１】
また、上記した融雪装置１０１では、上部覆板３０は２つの突き合わせ斜面３０ｂ，３０ｃを有し略三角形断面の凸形状をなすように形成されていたが、本実施形態は、他の構成によっても実施可能である。
【００６２】
例えば、図６（Ａ）に示すように、上部覆板の断面形状を略三角形状ではなく、中央に頂部３１ａを有し、斜面の途中に屈曲部３１ｂ，３１ｃを有し、かつ対向する２対の斜面３１ｄ，３１ｅ及び３１ｆ，３１ｇをそれぞれ両側に有する略多角形断面の上部覆板３１のように形成してもよい。
【００６３】
あるいは、図６（Ｂ）に示すように、中央に頂部３２ａを有し、その両側に突き合わせ状に対向する１対の傾斜した曲面３２ｂ，３２ｃを有する上部覆板３２のように形成してもよい。
【００６４】
さらに、図６（Ｃ）に示すように、略半円形断面の上部覆板３３のように形成してもよい。この場合には、中央部３３ａの両側に突き合わせ状に対向する１対の傾斜した曲面３３ｂ，３３ｃが設けられていることになる。
【００６５】
要は、第１実施形態の上部覆板は、凸形状を形成し融雪水を流下させる少なくとも２つの斜面を有していればどのような形状であってもよい。また、斜面における最大斜度の方向に垂直な方向に延びるような形状に形成されていればどのような形状であってもよい。さらに、凸形状をなす部分の法尻端から融雪水が排水されるように構成されていればどのような形状であってもよい。
【００６６】
上部覆板の斜面の傾斜角度は、あまりゆるいと、融雪水が表面張力により板表面に張り付いてしまうため、角度２５°から６０°程度が好ましいと考えられる。
【００６７】
このように形成されていれば、融雪水はすみやかに流下して除去され、従来の「寒風冷却効果」を防止することができる一方、融雪時に空洞の生じた雪塊をクサビ効果により分裂させて融雪を促進し、従来の「カマクラ効果」を防止することも可能となる。
【００６８】
（２）第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図７は、本発明の第２実施形態である融雪装置の全体構成を示す斜視図であり、図８は、  図７に示す融雪装置の軌道への設置方法、及び融雪装置の動作を説明する図である。
【００６９】
この融雪装置１０２は、鉄道の軌道付近に設置されるものであり、図７に示すように、融雪体１Ｂと、制御部５Ｂを備えて構成されている。融雪体１Ａは、後述するように、例えば、鉄道のレール内のまくらぎ上に配置される。融雪体１Ｂと制御部５Ｂとは、リード線８４及びセンサ線５８により接続されている。また、制御部５Ｂは、電源線８５により商用電源６に接続されている。
【００７０】
上記した融雪体１Ｂは、図７に示すように、発熱部２Ｂと、融雪導水部３Ｂと、断熱部４Ｂと、底板７７と、ボルト７８と、ナット７９を有して構成されている。
【００７１】
上記した発熱部２Ｂは、リード線８４に接続するヒーター２２を有している。ヒーター２２は、高い電気抵抗を有し通電により熱を発生するニクロム線等を有する電熱式発熱体である。
【００７２】
融雪導水部３Ｂは、上部覆板３４と導水溝３５を有している。上部覆板３４は、アルミニウム、アルミニウム合金、鋼、軟鉄などの金属、あるいはその他の熱の良導体からなる。アルミニウム又はアルミニウム合金で形成すれば、サビの防止、及び装置全体の軽量化の点で有利である。また、形状は、デッキプレート等に類似した波板状に形成され、細長い平板状の頂面３４ａと、頂面３４ａの両側に接続する２つの細長い斜面３４ｂ，３４ｂと、斜面３４ｂに接続する細長い平板状の溝底面３４ｃと、波板の両端部の溝底面３４ｃに接続して立設された細長い溝側壁３４ｄを有している。このような構成により、各凸条の間と、両端の凸条と溝側壁との間に、略台形断面の溝が形成される。
【００７３】
頂面３４ａと、その両側の斜面３４ｂ，３４ｂは、上方に突出する略台形断面の凸条部を構成している。図７に示す融雪導水部３Ｂは、３列の凸条部を有して構成されている。溝底面３４ｃには、組立て用のボルト穴３４ｅが設けられている。頂面３４ａにも、図示はしないが、組立て用のボルト穴が適宜位置に適宜個数設けられている。
【００７４】
導水溝３５は、上部覆板３４の先端側（後述する端部断熱ブロック４６側）の端部において、凸条部と直交する方向に延びるように、溶接等によって取り付けられる。導水溝３５は、略四角形断面の溝状部材であり、図７における左端面が閉塞され、図７における右端面（図示せず）は開放されている。この場合、導水溝３５の側壁の一方の高さが上部覆板３４の溝底面３４ｃの高さよりも低くなるように設定される。また、導水溝３５の内底面の高さは、図７における左端部が高く、右端部が低くなるように設定されており、内底面は図７の右方向へ向うにつれて下がる３％程度の傾斜面となっている。内底面の勾配は、３％に限定されず、一般に１〜１０％程度であればよい。
【００７５】
断熱部４Ｂは、第１断熱板４４と、第２断熱板４５と、端部断熱ブロック４６，４７を有している。これらは、合成樹脂、繊維補強合成樹脂（ＦＲＰ）、発泡合成樹脂あるいは他の断熱材料からなる。また、第１断熱板４４は、上部覆板３４の台形断面の底辺と略同一の長さの短辺と、上部覆板３４の長辺と略同一の長さの長辺を有する長方形状に形成されている。この第１断熱板４４は、上部覆板３４の内部に配置されヒーター２２の下方を被覆する。
【００７６】
また、第２断熱板４５は、融雪体１Ｂ全体の平面投影形状と略同一の長方形状に形成されている。この第２断熱板４５は、第１断熱板４４の下方に敷設される。第２断熱板４５には、組立て用のボルト穴が設けられている。
【００７７】
また、端部断熱ブロック４６及び４７は、上部覆板３４の各凸条部の長手方向の両端部の側部にあたる開口部を被覆し得る形状、例えば台形柱状に形成されている。また、端部断熱ブロック４７には、ヒーター２２の根元部分に接続するリード線８４を挿入するための挿入孔（図示せず）が設けられ、リード線８４は保持具（図示せず）によりこの挿入孔に保持される。端部断熱ブロック４６，４７は、ヒーター２２の根元部分と先端部分を閉塞し断熱部材としての機能を果たす。
【００７８】
底板７７は、図７に示すように、融雪体１Ｂ全体の平面投影形状と略同一の平面投影形状を有し、その厚みが直線的に変化するような略クサビ状に形成されている。このため、底板７７の上面は、先端側（端部断熱ブロック４６側）に向かうにつれて低くなるような３％程度の勾配の傾斜面となっている。この底板７の勾配は、３％に限定されず、一般に１〜１０％程度であればよい。また、底板７７にも、組立て用のボルト穴が設けられている。
【００７９】
この底板７７の上面に、第２断熱板４５を敷設し、その上に第１断熱板４４を敷設し、第１断熱板４４上にヒーター２２を配置し、ヒーター２２の両端部に端部断熱ブロック４６，４７を配置する。この際、ヒーター２２の根元部分のリード線８４には保持具（図示せず）等を嵌め、端部断熱ブロック４７の挿入孔（図示せず）に挿入し、固定する。この作業をすべての凸条部について行った後、ヒーター２２の上面が上部覆板３４の頂面３４ａの裏面に面接触するようにして上部覆板３４を重ね、ボルト７８とナット７９等の締結具によって固定する。
【００８０】
この際、各凸条部においては、上部覆板３４と端部断熱ブロック４６，４７、及び上部覆板３４と第１断熱板４４との境界部分は、接着剤やパテ等により隙間がないように充填する。このようにして、融雪体１Ｂが構成される。この場合、各凸条部において、上部覆板３４と第１断熱板４４と端部断熱ブロック４６，４７により囲まれた空間内には、空気が気密状態で封入された状態となっており、ヒーター２２の周囲は空気で包囲されている。
【００８１】
次に、上記した融雪装置１０２の軌道への設置方法等について説明する。
図８に示すように、この融雪装置１０２は、まくらぎＴ上に設置される。まくらぎＴへの固定は、底板７７に張出部（図示せず）等を設け、この張出部にボルト穴（図示せず）等を開設しておきボルトやナットにより締結する方法、あるいは略「コ」字状のクランプ用固定具（図示せず）等を用いてまくらぎＴに固定する等の方法によって行う。この場合の融雪装置１０２の頂面３４ａの位置は、レールＲの踏面からＨ2 だけ下がった位置となるように設定されている。これは、第１実施形態の融雪装置１０１の場合と同様に、ラッセル車等の除雪機構における可動部等の作動を支障しないように余裕空間を確保するためである。このＨ2 の値は、通常５０ｍｍ程度である。また、列車前頭の排障器又はスノウプラウＰの下面位置は、レールＲの踏面からＨ1 だけ上がった位置となっており、Ｈ1 の値は、通常５０ｍｍ程度である。また、図８において、Ｗは鉄道車両等の車輪を示している。
【００８２】
上記の融雪装置１０２が組み立てられ、まくらぎＴ上に設置された場合には、上部覆板３４の各凸条部の間に形成される溝の底面３４ｃは、レール進行方向に３％程度の勾配がつけられる。この溝底面３４ｃの勾配は、３％に限定されず、一般に１〜１０％程度であればよい。また、各凸条部の間及び両端の凸条の外側に形成される溝の斜路の法尻端は、レール直交方向に延びる導水溝３５に接続するようになっている。そして、導水溝３５の斜路の法尻端（図７における右端（図示せず））は、レールＲの下方を横断し、軌道の側方の側溝（図示せず）や流雪溝（図示せず）等に連絡される。
【００８３】
また、制御装置５Ｂは、図８に示すように、コントローラ５５と、表面温度センサ５６と、スイッチ５７と、外気温センサ５９を有している。コントローラ５５は、例えばマイクロコンピュータ等により構成される。コントローラ５５には、電源線８５により商用電源６から電源が供給されている。コントローラ５５には、センサ線５８により表面温度センサ５６が接続しており、上部覆板３４の頂面３４ａの表面温度（以下「覆板表面温度」という。）が検出され入力されるようになっている。また、同様に、コントローラ５５には、センサ線５９ａにより外気温センサ５９が接続しており、融雪装置１０２の外部の気温（以下、「外気温」という。）が検出され入力されるようになっている。
【００８４】
一方、商用電源６からの電源は電源線８５によりスイッチ５７に供給されている。スイッチ５７の他端には、リード線８４が接続され、リード線８４はヒーター２２に接続している。また、スイッチ５７は、コントローラ５５によりＯＮ／ＯＦＦ切換制御されるように構成されている。
【００８５】
このような構成により、コントローラ５５には、表面温度センサ５６及び外気温センサ５９から検出された覆板表面温度と外気温とが電気信号として入力される。コントローラ５５は、これらの信号に基づき、覆板表面温度と外気温がそれぞれについて定められた温度になった場合に、スイッチ５７に切換制御信号を出力し、スイッチをＯＮ又はＯＦＦさせる。これにより、ヒーター２２へ通電が開始され、あるいは通電が停止され、これに伴い、ヒーター２２からの発熱が行われたり、発熱が停止する。なお、各温度センサは複数個配置し、コントローラ５５がこれらの平均温度を演算してスイッチ制御の判断基準としてもよい。
【００８６】
コントローラ５５がスイッチ５７にＯＮ又はＯＦＦいずれかの切換制御信号を出力する場合の外気温及び覆板表面温度の値の組合わせや、制御の方法については、上記した第１実施形態の場合とまったく同様であるので、その説明は省略する。
【００８７】
次に、上記した融雪装置１０２の動作について、図８を参照しつつ説明する。降雪が上部覆板３４に積もり始めたり、持ち込み雪又は抱き込み雪が上部覆板３４上に置かれると、上部覆板３４の表面の温度が低下を始める。この温度低下のデータは表面温度センサ５６及び外気温センサ５９により検出されコントローラ５５に送られる。コントローラ５５は、各温度センサからの温度データを受けた場合、スイッチ５７をＯＮするための条件、例えば上表における「外気温が＋５°Ｃ未満，覆板表面温度＋１５°Ｃ以下」の条件が満たされたと判断した場合には、スイッチ５７に制御信号を送りスイッチ５７をＯＮに切り換える。これにより、電源線８５及びリード線８４を介して商用電源６の電源がヒーター２２に供給され、発熱が開始される。
【００８８】
この場合、ヒーター２２の下部は、第１断熱板４４及び第２断熱板４５で被覆され、ヒーター２２から周囲へ発散された熱の下方外部への散逸が防止されている。また、ヒーター２２に接続するリード線８４の根元付近及びヒーター２２の先端付近には、端部断熱ブロック４６，４７が配置されて上部覆板３４の側面の開口を隙間なく閉塞しており、ヒーター２２の先端やヒーター２２の根元から発散された熱の端部から外部への散逸も防止されている。そして、ヒーター２２の上面は上部覆板３４の頂面３４ａの裏面に面接触している。
【００８９】
このように構成されているため、ヒーター２２から発散された熱は、外部に散逸することがなく、主として伝導により上部覆板３４へのみ伝達される。ヒーター２２からの熱は、ヒーター２２に接している上部覆板３４の頂面３４ａに伝達されて頂面３４ａ全体を暖め、さらに斜面３４ｂ，３４ｂへ伝達される。
【００９０】
また、上記したように、ヒーター２２は、上部覆板３４と第１断熱板４４と第２断熱板４５と端部断熱ブロック４６，４７で気密状態に密閉され、ヒーター２２は空気で包囲されている。このような構成により、ヒーター２２の周囲の密閉空気塊は、一種の蓄熱材として機能し、ヒーター２２から発散される熱のうち、上部覆板３４に伝達される熱以外の熱をいったん蓄える。
【００９１】
これは、上記した第１実施形態の場合と同様である。このため、密閉空気塊が蓄熱材としての機能を果たし、寒風が吹き付けても、風がやめば、ヒーター２２からの熱に加えて密閉空気塊からの熱が頂面３４ａや斜面３４ｂの裏面へ供給され、密閉空気塊がない場合に比べより短い時間で頂面３４ａや斜面３４ｂの温度は元の温度に上昇する。このような蓄熱材としては、空気を利用する以外に、モルタル、コンクリート、セラミックス、ゴム材等を用いてもよい。
【００９２】
上記のような構成により、上部覆板３４の表面が乾燥した状態でその上に雪片が降り積もるような場合は、雪片は、上部覆板３４の表面に接触するとすみやかに融けて水となる。上部覆板３４の頂面３４ａは、図８の左右方向には平面であるが、図８の手前から奥に向う方向のうちのいずれかの方向へ下降するか上昇する傾斜が付けられた斜路となっているから、融雪水は、図８の頂面３４ａ上を、例えば図８の手前から奥に向って下る方向に流下し、その途中で、図８の頂面３４ａの上方に矢印で図示したように、左右いずれかの斜面３４ｂに向けて流れる。融雪水は、斜面３４ｂの法肩を越えた後は、斜面３４ｂの法尻の方向へ導かれて流下する。
【００９３】
第２実施形態の融雪装置１０２が第１実施形態の融雪装置１０１と異なる点は、斜面３４ｂの法尻に到達した後の融雪水の処理方法である。
斜面３４ｂの法尻に到達した融雪水は、各凸条部間又は両端の凸条部と溝側壁３４ｄとの間に形成されたレール方向の溝に入り、溝底面３４ｃ上をレール方向に導かれる。この溝の法尻に到達すると、融雪水は、レール直交方向に延びる導水溝３５に流下する。導水溝３５には、レールＲの外へ流れる方向の傾斜がつけられているから、融雪水は導水溝３５の傾斜に沿って導かれ、軌道の側方の側溝や流雪溝内へ排水される。
【００９４】
このように、第２実施形態の融雪装置１０２においても、融雪水はすみやかに所定方向へ導かれた後に排水されるため、上記した従来の「寒風冷却現象」を効果的に防止することができる。
【００９５】
また、融雪水は自然流下により除去されるので、上部覆板等を加熱する発熱体が供給する熱は、雪を融解させる程度の熱であればよく、第２実施形態の融雪装置１０２は、水の気化熱も供給する従来の融雪方式よりも熱エネルギーを節約することができる。また、ヒーター２２の電力ワット値については、第１実施形態の場合と同様に、融雪装置１０２を設置する箇所の降雪量、持ち込み雪や抱き込み雪の有無、風、日照等の環境条件によって異なるため、現地試験を行い、消雪時間と電力コスト等を考慮して決定することが望ましい。
【００９６】
次に、上部覆板３４の上に持ち込み又は抱き込みにより塊状の雪Ｓが載置されるような場合には、図８に示すように、雪塊Ｓは、上部覆板３４から伝達される熱によりその下部から徐々に融解する。融解により、雪塊Ｓはザラメ状になり、融雪水は最初は毛細管現象によりザラメ状雪塊Ｓの内部に吸収される。さらに融雪が進行すると、雪塊Ｓは表面まで水分で飽和したシャーベット状となる。この状態にまで達すると、融雪水は雪塊Ｓから上部覆板３４の上に落下する。この融雪水は、上述したように、図８の頂面３４ａの上方に矢印で図示したように、頂面３４ａから斜面３４ｂの法尻へ向って流下した後、溝底面３４ｃ上を流下し、導水溝３５を経て所定方向へ排水される。
【００９７】
上記の融雪時に、上部覆板３４の頂面３４ａと雪塊Ｓとの間にカマクラの内部のようなドーム状の空洞Ｖが生じ、「カマクラ現象」が発生することがある。
【００９８】
しかし、第２実施形態の融雪装置１０２の場合には、上部覆板３４の頂面３４ａにレール方向の傾斜が形成されている。そして、雪塊Ｓの両脚をなす部分Ｌ，Ｌは上部覆板３４の頂面３４ａの斜路上に乗っており、脚部Ｌ，Ｌには斜路の法尻方向へ滑り落ちようとする力がつねに作用している。このため、雪塊Ｓのザラメ化又はシャーベット化が進行し、雪塊Ｓが脆弱になると、雪塊Ｓは斜路の法尻方向へ滑り落ち、この際に小雪塊に分裂する。こわれた小雪塊は頂面３４ａ上に密着する。これにより、上部覆板３４からの熱が伝導により再び有効に小雪塊に伝達され、小雪塊の融雪が進行する。このようなサイクルの繰り返しにより、第２実施形態の融雪装置１０２においても、上記した「カマクラ現象」を効果的に防止することができる。
【００９９】
次に、本発明の第２実施形態の変形例について説明する。
図９は、本発明の第２実施形態である融雪装置の変形例の構成を示す断面図である。
図に示すように、本実施形態は、他の構成によっても実施可能である。
【０１００】
例えば、図９（Ａ）に示すように、上部覆板３４の凸条部の内部に、Ｌ字状などの取付部材８０をボルト接合や溶接等によって取り付け、この取付部材８０によってヒーター２２を取り付けるようにして融雪装置を構成してもよい。
【０１０１】
あるいは、図９（Ｂ）に示すように、上部覆板３４の凸条部の内部に、ヒーター２２を２個設置し、第２断熱板４５のかわりに薄い第２断熱板４５Ａと断熱シート４８を設けて融雪装置を構成してもよい。このように構成すれば、上部覆板の上方へ伝達する熱量はさらに増大し、融雪機能が強化される。凸条部内部に設けられるヒーター２２の個数は、３個以上であってもよい。
【０１０２】
さらに、上部覆板を他の形状に形成してもよい。図９（Ｃ）に示すように、平坦な頂面３６ａの中央付近に長手方向の勾配をつけた縦溝部３６ｆを設け、上部覆板３６のように形成してもよい。このようにすれば、頂面３６ａと斜面３６ｂと溝底面３６ｃ上に融雪水を流すことができるほか、頂面３６ａ上に積雪があっても長手方向への融雪水の排水が妨げられることがない。
【０１０３】
また、図示はしないが、上部覆板の断面形状は、第１実施形態のような略三角形断面や、図６に示すような凸型形状であってもよい。
【０１０４】
このような導水形式を発展させ、平坦な頂面上に上記の縦溝部３６ｆに加え、長手方向に垂直な方向への勾配をつけた横溝を複数設け、溝が碁盤目状に縦横に配置されるように形成してもよい。このようにすれば、長手方向に対し垂直な方向への融雪水の排水も促進することができる。
【０１０５】
要は、第２実施形態の上部覆板は、略溝状の断面を有し傾斜して配置され融雪水を流下させる斜路を有していればどのような形状であってもよい。また、凸形状を形成し融雪水を流下させる少なくとも２つの斜面を有し、斜路が、凸形状をなす部分の法尻端からの融雪水を所定方向へ導くようなものであればどのような形状であってもよい。また、斜面における最大斜度の方向に垂直な方向に延びるような形状に形成され、斜路が、凸形状をなす部分の法尻端からの融雪水を斜面の延設方向と平行又は垂直な方向へ導くようなものであればどのような形状であってもよい。さらに、融雪水が、斜路の法尻端から排水されるように構成されていればどのような形状であってもよい。
【０１０６】
このように形成されていれば、融雪水はすみやかに流下して除去され、従来の「寒風冷却効果」を防止することができる一方、融雪時に空洞の生じた雪塊を滑落により分裂させて融雪を促進し、従来の「カマクラ効果」を防止することも可能となる。
【０１０７】
さらに、第２実施形態の場合には、融雪水を、融雪装置のすぐ側方の道床等に流下させるのではなく、側溝や流雪溝まで導いて排水するので、北海道等の極寒地域において、道床内に水が入り込み凍結することによりまくらぎ等を押し上げ鉄道の正常な運行を妨げる、いわゆる「凍上現象」を防止することにも役立つ、という利点がある。
【０１０８】
また、上記した第１実施形態の融雪装置１０１及び第２実施形態の融雪装置１０２においては、ボイラー方式等に比べて発熱の方式が簡易であり、設備のコストが低廉であるほか、給油等の保守が不要で、かつ構造がシンプルであるので故障等が少なく信頼性が高い、という利点がある。また、構造が簡易であり、略パネル形状であるため、設置や取外しが非常に容易である、という利点もある。
【０１０９】
上記において、ヒートパイプ２１とヒーター２２は発熱手段に相当している。また、上部覆板３０，３１，３２，３３及び３４，３６は融雪手段に相当している。また、上部覆板３０の斜面３０ｂ及び３０ｃ，上部覆板３１の斜面３１ｄと３１ｅと３１ｆと３１ｇ，上部覆板３２の斜面３２ｂ及び３２ｃ，上部覆板３３の斜面３３ｂ及び３３ｃ，上部覆板３４の頂面３４ａと斜面３４ｂと溝底面３４ｃと導水溝３５，上部覆板３６の頂面３６ａと斜面３６ｂと溝底面３６ｃと縦溝部３６ｆは導水手段に相当している。この場合、上部覆板３４の溝底面３４ｃと導水溝３５，上部覆板３６の溝底面３６ｃと縦溝部３６ｆは斜路に相当している。また、断熱板４０と端部覆板４１及び４２とグロメット４３，第１断熱板４４と第２断熱板４５，あるいは第１断熱板４４と第２断熱板４５Ａと断熱シート４８は、断熱手段に相当している。また、上部覆板の内部に密閉されたヒートパイプ２１やヒーター２２の周囲の空気塊は、蓄熱手段に相当している。また、表面温度センサ５１と５６は表面温度検出手段に相当し、外気温センサ５４と５９は外気温検出手段に相当し、コントローラ５０とスイッチ５２，コントローラ５５とスイッチ５７は制御手段に相当している。また、コントローラ５０又は５５がＯＮ／ＯＦＦ制御を行う判断基準となる上表の温度条件のうち、外気温＋５°Ｃは基準外気温に相当し、覆板表面温度＋３０°Ｃは上限表面温度に相当し、覆板表面温度＋１５°Ｃは下限表面温度に相当している。
【０１１０】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記各実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【０１１１】
例えば、上記した第１実施形態においては発熱部にヒートパイプを用いた例について説明し、第２実施形態においては発熱部に電熱式発熱体を用いた例について説明したが、本発明はこれには限定されず、第１実施形態において電熱式発熱体を用い第２実施形態においてヒートパイプを用いてもよい。また、他の形態の発熱体、例えば熱水や高熱蒸気を管内に封入して循環させる方式、燃焼による発熱、化学的反応による発熱、遠赤外線放射機器等を利用してもよい。
【０１１２】
また、上記した第１，２実施形態においては、細長い融雪体１Ａや、細長い凸条部を有する融雪体１Ｂを例に挙げて説明したが、本発明はこれには限定されず、他の形態、例えば、略正方形状等の広い面積の斜面や斜路等の導水手段を有する融雪装置であってもよいし、斜面等が、円錐形状や角錐形状、円錐台形状や角錐台形状、球面や回転楕円面等をふくむ曲面の一部などをなすように形成してもよい。
【０１１３】
また、上記した実施形態においては、制御部内にマイクロコンピュータ等からなるコントローラを備え、各温度センサからの信号に基づき上部覆板の表面温度と外気温が所定の温度になった場合に発熱部の発熱を開始又は停止させるように制御する例について説明したが、本発明はこれには限定されず、他の形態の制御、例えば、温度センサの出力をリミットスイッチ等に送ってＯＮ／ＯＦＦ切換制御し発熱部の発熱の開始又は停止を制御するように構成してもよい。あるいは、さらに簡易に、サーモスタット等の手段を用い、温度に応じてスイッチを直接的にＯＮ／ＯＦＦ切換制御するように構成してもよい。
【０１１４】
また、上記した実施形態においては、コントローラがＯＮ／ＯＦＦ制御を行う判断基準となる温度条件の例について、上表に示す温度値を例に挙げて説明しているが、本発明はこれには限定されず、他の温度値を条件値としてもよい。例えば、外気温の判断基準値である基準外気温は、融雪装置設置箇所の風や日照等の環境条件等によっても異なるので、＋３°Ｃから＋７°Ｃ程度の範囲のうち融雪装置の設置箇所に応じて適宜設定するようにしてもよい。また、覆板表面温度の判断基準値も、融雪装置設置箇所の風や日照等の環境条件等によっても異なるので、スイッチをＯＦＦする上限表面温度は＋３０°Ｃを中心値として上下に±１０°Ｃ程度の範囲のうち融雪装置の設置箇所に応じて適宜設定するようにしてもよい。また、同様の理由から、スイッチをＯＮする下限表面温度も＋１５°Ｃを中心値として上下に±１０°Ｃ程度の範囲のうち融雪装置の設置箇所に応じて適宜設定するようにしてもよい。
【０１１５】
また、上記した第２実施形態においては、ヒーター２２の下部の断熱部が第１断熱板４４と第２断熱板４５など複数の部材で構成されている例について説明しているが、本発明はこれには限定されず、他の形態、例えば、断熱部が一体の部材として形成されてもよい。
【０１１６】
また、本発明の融雪装置は、レールとレールの間の軌道内部に配置されてもよいし、レールの外方の軌道近傍に配置されてもよい。もちろん、軌道の内部と外部の双方に配置されればさらに効果的である。そして、列車前頭部の停車位置付近に集中的に配置すれば、列車による持ち込み雪を有効かつ迅速に融雪することができる。さらに、本発明の融雪装置は、鉄道以外に、道路や建築物等についても応用可能であり、特に歩行者や自動車の通らないような場所に設置されても十分な融雪効果を発揮する。
【０１１７】
また、上記した第２実施形態においては、底板７７の厚みを直線的に変化させて各凸条部間の溝に傾斜をつけるようにした例について説明しているが、本発明はこれには限定されず、他の形態、例えば、組み立てられた融雪装置１０２の長手方向の一端の下部にパッキング材（図示せず）等を配置して傾斜をつけたり、第２断熱板４５の厚みを変化させて傾斜をつける等の処置を施してもよい。
【０１１８】
また、上記した第２実施形態においては、上部覆板３４に複数の凸条部を形成したパネル状の融雪体１Ｂを例に挙げて説明しているが、本発明はこれには限定されず、他の形態、例えば、第１実施形態のように１つの凸条部のみから構成されるようにし、その両側に溝底面と溝側壁を張り出させ、２つの長手方向の斜路状の溝を形成するようにしてもよい。
【０１１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、熱を発生する発熱手段と、熱の良導体からなり発熱手段の少なくとも上部を覆うとともに雪をその表面上に支持可能で発熱手段からの熱を雪に伝達して融解する融雪手段と、融解により生成した融雪水を所定方向へ導く導水手段を備えて構成したので、雪が融解した融雪水を融雪手段上からすみやかに導いて排水することができ、鉄道の軌道近傍における持ち込み雪等の強固な積雪であっても、あるいは「寒風冷却現象」や「カマクラ現象」等が発生しても支障なく融解させることができる。
また、上記の基本構成に加え、発熱手段から発散される熱のうち融雪手段に伝達される熱以外の熱が外部に散逸しないように遮断する断熱手段や、発熱手段から発散される熱のうち融雪手段に伝達される熱以外の熱を蓄える蓄熱手段、あるいは、温度を検出する温度検出手段と、検出された温度に応じて発熱手段の発熱を開始又は停止させるように制御する制御手段を備えることにより、融雪をより効果的に促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である融雪装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す融雪装置における融雪体のさらに詳細な構成を示す一部欠截斜視図である。
【図３】図１に示す融雪装置における融雪体のさらに詳細な構成を示す分解斜視図である。
【図４】図１に示す融雪装置の軌道への設置方法、及びその動作を説明する図である。
【図５】本発明の第１実施形態である融雪装置の変形例の構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態である融雪装置の他の変形例の構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態である融雪装置の全体構成を示す斜視図である。
【図８】図７に示す融雪装置の軌道への設置方法、及びその動作を説明する図である。
【図９】図７に示す融雪装置の変形例の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ  融雪体
２Ａ，２Ｂ  発熱部
３Ａ，３Ｂ  融雪導水部
４Ａ，４Ｂ  断熱部
５Ａ，５Ｂ  制御部
６  商用電源
２０  ヒーター
２０ａ  挿入部
２１  ヒートパイプ
２１ａ  熱交換部
２２  ヒーター
３０  上部覆板
３０ａ  頂部
３０ｂ，３０ｃ  斜面
３０ｄ，３０ｅ  取付部
３１  上部覆板
３１ａ  頂部
３１ｂ，３１ｃ  屈曲部
３１ｄ〜３１ｇ  斜面
３２  上部覆板
３２ａ  頂部
３２ｂ，３２ｃ  傾斜した曲面
３３  上部覆板
３３ａ  中央部
３３ｂ，３２ｃ  斜面
３４  上部覆板
３４ａ  頂面
３４ｂ  斜面
３４ｃ  溝底面
３４ｄ  溝側壁
３４ｅ  ボルト穴
３５  導水溝
３６  上部覆板
３６ａ  頂面
３６ｂ  斜面
３６ｃ  溝底面
３６ｆ  縦溝部
４０  断熱板
４１  端部覆板
４１ａ  挿入孔
４２  端部覆板
４３  グロメット
４４  第１断熱板
４５，４５Ａ  第２断熱板
４６，４７  端部断熱ブロック
４８  断熱シート
５０  コントローラ
５１  表面温度センサ
５２  スイッチ
５３  センサ線
５４  外気温センサ
５４ａ  センサ線
５５  コントローラ
５６  表面温度センサ
５７  スイッチ
５８  センサ線
５９  外気温センサ
５９ａ  センサ線
７０  取付部材
７０ａ  基板
７０ｂ  補強材
７０ｃ  上板
７１  取付部材
７１ａ  基板
７１ｂ  補強材
７１ｃ  上板
７２  リベット
７４  リード線
７５  電源線
７６  連結部材
７７  底板
７８  ボルト
７９  ナット
８０  取付部材
８４  リード線
８５  電源線
１０１，１０２  融雪装置
Ｌ  脚部
Ｐ  排障器
Ｒ  レール
Ｓ  雪
Ｔ  まくらぎ
Ｖ  空洞
Ｗ  車輪
【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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