(57)【要約】【課題】除雪した雪の捨て場所などの問題、融雪のための燃料費などの問題を解決すること。【解決手段】本発明の除雪機１は、ストーブ１０と、ストーブ１０を搭載して移動可能な搬送機２０と、積雪塊Ｓをストーブ１０に誘導するスクレーパ３０と、ストーブ１０からの熱輻射に指向性を持たせる反射板４０と、を有する。【選択図】図１
2016132930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱体と、
前記放熱体を搭載して移動可能な搬送機と、
積雪塊を前記放熱体に誘導するスクレーパと、
前記放熱体からの熱輻射に指向性を持たせる反射板と、
を有する、
ことを特徴とする除雪機。
【請求項２】
請求項１記載の除雪機において、
前記放熱体と前記積雪塊との距離が０．１ミリメートルから１メートルの範囲にある、
ことを特徴とする除雪機。
【請求項３】
請求項１または２記載の除雪機において、
前記放熱体を円筒近似したとき、その中心軸と積雪塊の設置面とのなす角が６０度から１２０度の範囲にある、
ことを特徴とする除雪機。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の除雪機において、
前記放熱体は、鉄またはその合金により形成される、
ことを特徴とする除雪機。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の除雪機において、
前記放熱体は、溝状のパターンを有する、
ことを特徴とする除雪機。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の除雪機において、
前記放熱体は、効率的に輻射熱を放出させる被覆を有する、
ことを特徴とする除雪機。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の除雪機において、
前記放熱体の加熱温度は、３００℃以上１１００℃未満である、
ことを特徴とする除雪機。
【請求項８】
請求項１記載の除雪機において、
前記搬送機は、橇式またはキャタピラ式の移動手段を有する、
ことを特徴とする除雪機。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の除雪機において、
前記放熱体は、廃油を燃料とするストーブである、
ことを特徴とする除雪機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除雪機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の除雪方式は、物理的に２種類に分類できる。その第一は、雪すなわち氷の結晶を固体として移動させる（いわゆる「除雪」）方式である。手動のプッシャー、ブルドーザーは地面に立てた板を押して道路の端に雪を押しやる。手動のスコップや排雪車は雪を持ち上げて空中を移動させる。あるいは、回転するローターで雪を跳ね上げて、キャタピラで自走する家庭用除雪機がある。
【０００３】
第二は、雪すなわち氷の結晶を液化して排出する（いわゆる「融雪」）方式である。たとえば、特許文献１のように、ストーブの熱を融雪に利用し、温風併用方式で装置内部に雪を取り込み、排水口から融雪水を排出する方式がある。その他にも灯油を燃焼して加熱した融雪槽に雪を人手で運び入れ、下水口等にホースで排水を導く方式や遠赤外線やマイクロ波を照射して融雪する方式もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２１７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した除雪方式では、除雪した雪の捨て場所などが問題になる。また、上述した融雪方式では、融雪のための燃料費などが問題になる。さらに、融雪した後の水が凍結するなどの問題がある。
【０００６】
本発明は、除雪方式における雪捨て場の問題または融雪方式における燃料費および融雪後の水の凍結などの問題を解説することができる除雪機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、放熱体と、放熱体を搭載して移動可能な搬送機と、積雪塊を放熱体に誘導するスクレーパと、放熱体からの熱輻射に指向性を持たせる反射板と、を有する除雪機である。
【０００８】
本発明の除雪機は、放熱体と積雪塊との距離が０．１ミリメートルから１メートルの範囲にあることが好ましい。
【０００９】
本発明の除雪機は、放熱体を円筒近似したとき、その中心軸と積雪塊の設置面とのなす角が６０度から１２０度の範囲にあることが好ましい。
【００１０】
本発明の除雪機は、放熱体は、鉄またはその合金により形成されることができる。
【００１１】
本発明の除雪機は、放熱体は、溝状のパターンを有することができる。
【００１２】
本発明の除雪機は、放熱体は、効率的に輻射熱を放出させる被覆を有することができる。
【００１３】
本発明の除雪機は、放熱体の加熱温度は、３００℃以上１１００℃未満であることができる。
【００１４】
本発明の除雪機は、搬送機は、橇式またはキャタピラ式の移動手段を有することができる。
【００１５】
本発明の除雪機は、放熱体は、廃油を燃料とするストーブであることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、除雪方式における雪の捨て場所の問題、または融雪方式における燃料費および融雪後の水の凍結などの問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る除雪機の構成図である。
【図２】図１の除雪機の構成を上から見た図である。
【図３】氷の吸収スペクトルを示す図である。
【図４】図１のストーブの輻射熱の照射角度を示す図である。
【図５】本発明の第一の実施の形態に係る除雪結果を示す図である。
【図６】本発明の第二の実施の形態に係る除雪機の構成図である。
【図７】ビニルハウスの近くで除雪を行う状況を上から見た示す図である。
【図８】図７の状況を横から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（本発明の第一の実施の形態に係る除雪機１の構成について）
本発明の第一の実施の形態に係る除雪機１の構成を図１および図２を参照して説明する。除雪機１は、図１および図２に示すように、放熱体としてのストーブ１０と、ストーブ１０を搭載して移動可能な搬送機２０と、積雪塊Ｓをストーブ１０に誘導するスクレーパ３０と、ストーブ１０からの熱輻射に指向性を持たせる反射板４０と、を有する。
【００１９】
ストーブ１０は、ストーブ本体１１と、燃料タンク１２と、バッテリボックス１３と、空気供給部１４と、燃料供給部１５と、を有する。なお、ストーブ本体１１が放熱体の本体となる。
【００２０】
ストーブ本体１１は、後述するように、たとえば、特許第３３１８７４８号の廃油ストーブなどを利用することができる。ストーブ本体１１は、たとえば、鉄またはその合金で形成されるが、以下では、鋼板で形成されるとして説明する。なお、ストーブ本体１１の材質を鋼板に限定するものではなく、ストーブ本体１１の温度が後述する温度に加熱できる材質であれば、どのような材質であってもよい。ストーブ本体１１は、その表面に溝状のパターンを有したり、効率的に輻射熱を放出させる被覆（たとえば、特開２００４−４３６１２号公報参照）を有するようにしてもよい。
【００２１】
燃料タンク１２は、ストーブ本体１１に燃料として供給する廃油が蓄積される。
【００２２】
バッテリボックス１３は、たとえば自動車用の直流１２ボルトのバッテリとＤＣ−ＡＣコンバータにより構成される。これにより自動車用のバッテリの直流１２ボルトの電圧を交流１００ボルトに変換することができる。
【００２３】
空気供給部１４は、バッテリボックス１３から供給される電力によって駆動する送風機（ブロア）１４ａと送風機から送出される空気をストーブ本体１１の内部に導入する送気管１４ｂとから構成される。
【００２４】
燃料供給部１５は、燃料タンク１２に蓄積されている燃料をストーブ本体１１に供給するためのコック１５ａや送油管１５ｂにより構成される。
【００２５】
搬送機２０は、台座２１と、移動部２２と、ハンドル２３と、操作盤２４と、を有する。図１の例では、移動部２２は、キャタピラを有し、モータ（不図示）またはエンジン（不図示）などにより駆動する車輪を有するが、これは一例であり、キャタピラを有さない車輪であったり、もしくは、橇と移動用のキャタピラとを組み合わせたものなど、様々なものが適用可能である。
【００２６】
（除雪機１の除雪の原理について）
図３は、氷の結晶の吸収スペクトルを示す。赤外線の帯域内では吸収ピークが４つあることが知られている。このうち９．８ミクロンのピークは２０℃に相当している。一方、２．７ミクロンのピークは同帯域内で最大であり、９．８ミクロンのピークの４倍の吸収係数を持っている。なお、ウィーンの変位則より、２．７ミクロンの吸収ピークに合致する赤外線は、約１０７０℃に加熱された黒体から最大の輻射エネルギー密度で得られる。
【００２７】
積雪塊Ｓには、純然たる氷のほかに、様々な不純物が含まれている。雪すなわち氷の結晶は、空気中を浮遊する化石燃料由来の煤塵や鉱物系の微粒子などを核としている。さらには、雪が地表に降下後も、様々な粉塵が積雪面に降り注ぎ、これらが取り込まれながら積雪塊Ｓを形成していく。これらは、氷の赤外線吸収ピークと合致しない、積雪塊Ｓの内部深くまで浸透する波長の赤外線によって、微小な熱容量も相まって急速に加熱される。その結果、周囲の氷や内包されている水分は粉塵や核の接触面で瞬時に水の沸点以上に昇温されるので、積雪塊Ｓを内部からも蒸発気化させることができる。
【００２８】
除雪機１では、氷の結晶の吸収スペクトルのピークのスペクトルに対応する波長の赤外線とともに、積雪塊Ｓの内部深くまで浸透する波長の赤外線を照射することによって、積雪塊Ｓを効率的に加熱し、雪すなわち氷の結晶を気化させて空気中に飛散させる。すなわち、少ない融雪水で、積雪塊Ｓを移動させることなく排除できる、
【００２９】
なお、除雪機１における熱輻射（赤外線）の照射による除雪は、放熱体としてのストーブ本体１１を円筒近似したとき、その中心軸と積雪塊Ｓの設置面とのなす角が６０度から１２０度の範囲であり、特に、９０度のときに最大効率が得られる。
【００３０】
（本発明の第一の実施の形態の詳細）
【００３１】
（構成の詳細）
本発明の第一の実施の形態では、ストーブ１０は、ＭＭＳ（代表  水澤章  札幌市中央区南１３条西１６丁目２−２３−５０１）が製造および販売している廃油ストーブ「ひまわり三代目」（特許第３３１８７４８号）である。  ストーブ１０は、バッテリボックス１３から空気供給機１４のブロア（モータ出力ＡＣ１００Ｖ、４０Ｗ）１４ａに供給する電力によって、１時間以上屋外でＡＣ１００Ｖに接続せずにストーブ本体１１を連続燃焼することができる。ストーブ１０は、ストーブ本体１１、燃料タンク（燃料含む）１２、バッテリボックス１３を含めて総重量は約６０ｋｇになる。これら一式を搬送機２０に搭載する。
【００３２】
ストーブ本体１１は、望ましくは５５０℃以上に加熱して肉眼でもうっすらと赤色の黒体放射が確認できるまでに加熱される。この加熱には灯油、軽油、ＬＰガスなど様々な燃料の燃焼炎を適用できるが、なかでも廃食油の燃焼炎が最も好ましい。廃食油は、引火点が２８０℃以上と高いため取扱が容易であり、衛生的かつ環境負荷が低く、かつ安価である。一方、化石燃料ではこのようにはならない。たとえば灯油では引火点が約４０℃で、危険物及び有機溶剤としての取扱が要求される上に、燃焼で発生する二酸化炭素は地球温暖化の原因となり、価格は長期上昇基調にある。
【００３３】
通電加熱によっても鋼板を高温度に加熱することができる。この場合、燃焼ガスの発生がなく、安全面、衛生面でも卓越した加熱方法であるが、コスト面で難がある他、火力発電所からの送電による場合は、結果として地球温暖化の一因となる二酸化炭素放出源を増やすことになる。
【００３４】
ストーブ本体１１の円筒状の鋼板で構成される筐体の内面は、燃焼炎の旋回流により舐めるように均一に加熱され、その結果、筐体の円筒全面から強力な輻射熱が放射される。ストーブ本体１１の加熱温度は、３００℃以上１１００℃未満である。燃料には取扱が容易で経済的環境負荷的メリットが大きい廃食油を用いる。灯油等で着火した後は概ね１Ｌ／ｈ以上、同燃料を供給することにより、約３０分で筐体は約５５０度に加熱され、輻射熱の放射が安定化する。なお、図４に示すように、ストーブ本体１１と燃料タンク１２との間には熱遮蔽のトタン板１２ａが取り付けられているので、実質的にはストーブ本体１１の中心線から半径約１．２ｍ、中心角約２７０度の扇形の内側が実質的に輻射熱照射処理可能な範囲である。
【００３５】
ストーブ本体１１の輻射熱は、３００℃以上１１００℃未満の高温であり、さらに、反射板４０によって、輻射熱の指向性を６０度から１２０度の範囲で積雪塊Ｓに向けているため、積雪塊Ｓから融け出した水分は、地面に流れ落ちる間もなく蒸発する。
【００３６】
（使い方）
ユーザは、ストーブ本体１１の燃焼が安定になったところで、周囲に可燃物や熱変形するものがないかを確認しながら積雪塊Ｓにストーブ本体１１を近付けていく。ストーブ１０からの輻射熱を積雪塊Ｓに照射することで、積雪塊Ｓが融雪される。
【００３７】
搬送機２０は、操作盤２４からの設定によって、搬送機２０の移動速度を積雪塊Ｓの融雪状況に応じて適宜設定することができる。ストーブ本体１１と積雪塊Ｓとの間の距離は、０．１ミリメートルから１メートルの範囲にあることが良い。この例の場合、搬送機２０の前進速度を９０ｍ／ｈから１１０ｍ／ｈの範囲で調節することができる。スクレーパ３０によって、路面上の積雪塊Ｓをストーブ本体１１の直前まで誘導することができる。
【００３８】
なお搬送機２０は、前述したように、どのようなものでもよいが、たとえば、キャタピラを有する移動部２２に台座２１を載せ、そこにストーブ１０を固定すると、操作盤２４からの操作により、機械駆動で前進、後進、右旋回、左旋回、停止が可能となり、その動きに応じて積雪塊Ｓへの輻射熱照射の方向や範囲を選択できる。
【００３９】
ストーブ本体１１は、直径３１ｃｍ、高さ５５ｃｍあるが、目安として高さ７０ｃｍを超える積雪塊Ｓについては、高さ６０ｃｍにショベルなどで整えるとよい。安定性が確保できるならば、ストーブ１０が設置されている台座１３を持ち上げて輻射熱を照射してもよい。また、概ね幅２ｍを超える積雪塊Ｓについては、ストーブ１０を左右にずらしながら輻射熱を照射するとよい。あるいは、ストーブ１０を水平に複数台設置すれば前進一方向一回で一気に処理をすることもできる。
【００４０】
積雪塊Ｓとストーブ本体１１の距離はゼロに近づくほど蒸発させる積雪塊Ｓの量も増えていくが、接触が長時間続くと、ストーブ本体１１の表面の温度が下がって効率的な輻射熱吸収加熱ができなくなる可能性がある。このため、積雪塊Ｓの表面の融解および蒸発による後退速度に見合った速度で、一定の距離、望ましくは１ｃｍから２ｃｍを保ってストーブ１０の前進速度を調節するとよい。なお、積雪塊Ｓの表面の融解および蒸発による後退速度は、処理時の周辺の気温、風速、日照、積雪塊Ｓの状態（氷の量、含水量、煤塵などの不純物含有量）などによって変動する。このようなストーブ１０の前進速度の調整は、搬送機２０の移動速度を操作盤２４で設定することにより行うことができる。
【００４１】
図１および図２に示す反射板４０は、厚さ約２ミリメートルのアルミ板で、ストーブ本体１１から横方向に放射される輻射熱を正面方向に反射させる役割も持たせている。反射板４０の下端面と移動部２２のキャタピラの接地面との間隔は約２ｃｍとし、反射板４０の上端面は接地面から約１ｍとした。積雪塊Ｓを囲み込む２枚の反射板４０の前端部の幅は１ｍとした。
【００４２】
（除雪の例）
ストーブ本体１１に、廃食油を２Ｌ／ｈ供給する状態で燃焼を安定化させた後、高さ約７０センチメートル幅約３メートル、奥行き約３メートルの積雪塊Ｓに距離３０センチメートルまで近づけて静置し、その状態を１時間維持すると、積雪塊Ｓの一部が図５に示す中空半円筒の殻状に消失したことが確認された。このとき、ストーブ本体１１の円筒の中心からの半径は１５．５ｃｍであり、ストーブ本体１１の中心から積雪塊Ｓの内壁までの距離が４５．５ｃｍであり、ストーブ本体１１の中心から積雪塊Ｓの外壁までの距離が５５．５ｃｍであった。積雪塊Ｓの厚みは１００ｃｍであった。輻射熱照射角度範囲を２７０度とした実効的消失容積は、約２３８リットルに相当することが判明した。雪の密度０．６５として計算すると、消失させて除いた雪の重量は、１時間で１５５キログラムとなった。このようにして、高さ１ｍ、幅２ｍ、奥行き５０ｍの積雪塊Ｓの垂直端面とストーブ１０の輻射熱放射面との距離を約２ｃｍに保つように移動速度を調節しながら前進させたところ、約３０分かけて積雪塊Ｓの半分を消失させ除雪することができた。
【００４３】
（本発明の第二の実施の形態の詳細）
本発明の第二の形態に係る除雪機１Ａについて、図６を参照して説明する。除雪機１Ａは、２台のストーブ１０Ａ１，１０Ａ２を４０ｃｍの間隔をおいて横に並列に搭載し、横幅が２ｍのスクレーパ３０Ａを作成した。それぞれのストーブ１０Ａ１，１０Ａ２は第一の実施の形態と全く同じ条件で燃焼させ、除雪機１Ａと積雪塊ＳＡとの距離とスクレーパ３０Ａの移動速度も第一の実施の形態と全く同じ条件に設定した。その結果、積雪塊ＳＡのうちで、第一の実施の形態と同じ大きさの積雪塊は約３０分ですべて消失させ除雪することができた。
【００４４】
（本発明の第一および第二の実施の形態に係る効果について）
除雪機１，１Ａによれば、積雪塊Ｓ，ＳＡに広範囲なスペクトルレンジの強力な赤外線を照射することで、これを移動させることなく消していくことができる。その結果、豪雪地帯における、従来の道路の除雪方法で問題となっていた、積雪塊Ｓ，ＳＡを移動させるために要する膨大な輸送コストを削減し、カーボンフットプリントを減らすことができる。
【００４５】
また、豪雪下の農業用ビニルハウス群の隙間や住宅密集地の狭い道路にあっても、雪捨て場所への運搬が不要のため、少ない労力で積雪塊Ｓ，ＳＡを消すことができる。また、積雪塊Ｓ，ＳＡに物理的な圧力を加えることなくこれを消していくので、積雪塊Ｓ，ＳＡが接する構造物等を破損する心配がない。さらに、ストーブ１０，１０Ａ１，１０Ａ２の加熱に廃食油やバイオディーゼル燃料などを用いると、除雪に伴う地球温暖化の原因となる二酸化炭素放出を激減させることができる。
【００４６】
また、さらに、除雪機１，１Ａは輻射熱を発するものであり、内部に雪を取り込む構造でないことから、排水に足るだけの融雪水は発生しない。よって、地面に残留する融雪水が凍結して転倒する問題も、装置内部に残留した融雪水が凍結して装置にトラブルを発生させる問題も解消される。
【００４７】
また、搬送機２０，２０Ａの移動速度を積雪塊Ｓ，ＳＡの融雪状況に応じて適宜設定することができるので、操作者が搬送機２０Ａを押すなどしなくて済むので、除雪作業が楽であると共に、適切な搬送機２０Ａの移動速度を長時間維持することができる。
【００４８】
（その他の実施の形態）
本発明の実施の形態は、その要旨を逸脱しない限りにおいて、様々に変形が可能である。たとえば、農業用のビニルハウスＢの側面に落雪してできた積雪塊Ｓを処理する場合は、図７および図８に例示するように、あらかじめトタン板やスレート板などの遮蔽板５０をビニルハウスＢの側面とストーブ本体１１の間に差し込んでおくとビニルの加熱による変形や熔融を防ぐことができる。あるいは開口部を有して積雪塊Ｓを囲い込みながら輻射熱照射処理範囲に導くローダーを利用してもよい。
【００４９】
（除雪事情について）
札幌市は、平年の累計降雪量が約６ｍあり、例年、２月下旬には積雪深が１ｍ近くに達する。積雪深は、大陸からの一級の寒気が上空に滞り日照に恵まれない日が続くと、融雪が進まず、増加していく。道路に残った積雪塊は、交通に深刻な障害を与える。札幌市では、大型の除雪機（主としてローター式）で積雪塊を跳ね上げ、随走する大型トラックの荷台に積載させ、公有地の雪堆積場（雪捨て場）に運び入れる、いわゆる排雪事業に、平成２５年度は道路除雪費として１１６億５００万円を計上している。宅地開発により、雪堆積場は郊外へと追いやられ、輸送コストはもちろんのこと、市中心部から雪堆積場までの輸送距離いわゆるカーボンフットプリントも年々増加している。これを少しでも減少させるべく、札幌市では一定の基準を設けて道路の端に堆積させる（残す）量を増やし、排雪量を減らす取り組みを行っている。
【００５０】
このように、豪雪地帯の都市では、大量の積雪塊を、生活や交通に支障のない場所まで移動させる、いわゆる排雪に要する輸送費がトラックの燃料費高騰と相まって年々増加の一途をたどっている。それに伴い、トラックから排出される二酸化炭素も増加している。すなわち、除雪に伴うカーボンフットプリントも増加している。
【００５１】
市内の戸建ての住宅地の住民にとっても、雪の捨て場所は悩みの種である。回転するローターで雪を跳ね上げて、キャタピラで自走する家庭用除雪機の場合、敷地が公園に隣接している場合は、町内会と市の取り決めにより雪捨て場として登録できるが、多くの場合、敷地は道路に面しており、そこには雪を捨てることが禁止されている。
【００５２】
駐車スペースを有する一部の住民や法人ではロードヒーティングや大小の融雪機が普及している。例えば西区琴似３条５丁目付近には約４０年前から形成された狭い生活道路がある。宅地敷地内の積雪塊を道路に捨てると通行が遮断される場所もある。そのような生活道路に面している住民は、玄関前の空き地に埋め込み式の融雪機（灯油燃焼方式が多い）を備え、そこに雪を捨てて処分（融雪して下水へ流す）している。札幌市の所管する除雪機が入れない道幅のため、自宅前の道路の雪もスコップ等で集めて融雪機で自前処理する暗黙のルールがある。埋め込み式融雪機の初期設備投資はもちろんのこと、灯油価格高騰の追い打ちからその維持費用は家計をますます圧迫している。電気式のロードヒーティングも見られるが、電気料金も同様に値上げされ、しかも融雪効率は灯油方式に劣る。  
【符号の説明】
【００５３】
１，１Ａ…除雪機、１０，１０Ａ１，１０Ａ２…ストーブ（放熱体）、１１…ストーブ本体（放熱体の本体）、１２…燃料タンク、１３…バッテリボックス、２０，２０Ａ…搬送機、２１…台座、２２…移動部、３０，３０Ａ…スクレーパ、４０，４０Ａ…反射板
【図１】
2016132930.tif 000003
【図２】
2016132930.tif 000004
【図３】
2016132930.tif 000005
【図４】
2016132930.tif 000006
【図５】
2016132930.tif 000007
【図６】
2016132930.tif 000008
【図７】
2016132930.tif 000009
【図８】
2016132930.tif 000010