(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性材料から成る平面形状が方形の金属板体が路盤に複数敷設されて形成された舗道面と、平板状のゴム体内に平型巻線が埋設されて形成され、前記舗道面と前記路盤との間に舗道面の下面に近接して敷設された誘導コイルとを具備する誘導加熱を利用した融雪舗道であって、
前記金属板体は、対向する一対の縁部の下面に該縁部に沿って伸びる脚部を備える形状に形成され、
他の一対の縁部の内の一の縁部の端面には、内側面に沿って一方の脚部から他方の脚部に至る嵌合突起が形成され、他の一対の縁部の内の他の縁部の端面には、該嵌合突起が嵌まり込む嵌合凹部が、内側面に沿って一方の脚部から他方の脚部に至るように形成されて、
隣合う金属板体の前記一対の縁部の脚部同士が断面コ字状の連結具で固定されて、離反しないように連結されると共に、
隣合う金属板体の前記他の一対の縁部同士は、一方の金属板体の嵌合突起が他方の金属板体の嵌合凹部に挿入されて、繋ぎ目部分が互いに重なるように連結されることによって、
前後および左右に複数敷設される前記金属板体の上面により形成される前記舗道面が、連続する平板状に形成され、
前記繋ぎ目部分が互いに重なるように連結された各金属板体の下方には、該各金属板体の下面と該各金属板体の一対の前記脚部と前記路盤の上面とで囲まれた空間部が、該各金属板体を貫くように形成され、
前記空間部内において、前記誘導コイルが前記金属板体の下面に近接して配置されると共に、該金属板体の下面側から該誘導コイルに被せる磁性材料で構成された断面Ｅ字状もしくはコ字状のコアが、該空間部の長手方向に連続して設けられること
を特徴とする誘導加熱を利用した融雪舗道。
【請求項２】
前記空間部には断熱材が配置されていることを特徴とする請求項１記載の誘導加熱を利用した融雪舗道。
【請求項３】
前記誘導コイルに交番電流を供給する電源部と、前記舗道面の表面温度を測定する温度センサと、該温度センサを介して前記表面温度を検出し、検出した表面温度が予め設定された第１温度以下となった場合には前記電源部から前記誘導コイルへの交番電流の供給を開始し、検出した表面温度が予め設定された前記第１温度よりも高い第２温度に達したら電源部から誘導コイルへの交番電流の供給を停止する制御部とを具備することを特徴とする請求項１または請求項２記載の誘導加熱を利用した融雪舗道。
【請求項４】
前記誘導コイルに交番電流を供給する電源部と、前記舗道面の積雪状態を検出する積雪センサと、該積雪センサを介して前記舗道面の積雪状態を検出し、積雪がある場合に前記電源部から前記誘導コイルへ交番電流を供給する制御部とを具備することを特徴とする請求項１または請求項２記載の誘導加熱を利用した融雪舗道。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、舗道面に積もった雪を溶かす機能を持つ融雪舗道に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、誘導加熱を利用して舗道等の路面に積もった雪を溶かす装置としては、特公昭６１−４７２４７号に開示された融雪装置がある。
この融雪装置の概要構成は、図１１に示すように降雪面１００から一定の深さに断熱絶縁体１０２で被覆した１乃至数列の電熱体１０４を埋設すると共に、断熱層１０６を介して降雪面１００に導電性金属からなる粉状体１０８を混入して発熱体としている。
ここで電熱体１０４はコイル状に形成されており、この電熱体１０４に交番電流を流すことで、電磁誘導により粉状体１０８中に渦電流を発生させる。そしてこの渦電流によって粉状体１０８中にジュール熱が発生し、降雪面１００に積もった雪を溶かすことができる。
なお、１１０は、舗道が設置される路盤である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した構成では、個々の粉状体１０８に発生する渦電流は小さいため、粉状体１０８全体としての発熱量も少なく、効率のよい融雪が行えないという課題がある。
また、電熱体１０４と降雪面１００との間に断熱層１０６を介在させる構造のため、施工に手間がかかると共に、電熱体１０４と降雪面１００との間の距離が開き、降雪面１００に含まれる粉状体１０８に到達する電熱体１０４が発生する交流磁界の量が減少して粉状体１０８に生ずる渦電流が小さくなり、やはり効率の良い融雪が行えないという課題もある。
また、降雪面１００上を通る人や動物等の生体に対する電磁波の影響を考えた場合には、降雪面１００から上方へ磁力線が漏れないようにすることが大切であるが、このように降雪面１００に粉状体１０８を混ぜた構成の場合には各粉状体１０８間の隙間を通して降雪面１００の上方へ漏れる磁束が多くなると考えられ、生体に悪影響を及ぼす危険性が高くなるという課題もある。
【０００４】
従って、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、効率の良い融雪が行えると共に、生体に対する電磁波の影響が少ない誘導加熱を利用した融雪舗道を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、請求項１記載の誘導加熱を利用した融雪舗道は、導電性材料から成る平面形状が方形の金属板体が路盤に複数敷設されて形成された舗道面と、平板状のゴム体内に平型巻線が埋設されて形成され、前記舗道面と前記路盤との間に舗道面の下面に近接して敷設された誘導コイルとを具備する誘導加熱を利用した融雪舗道であって、前記金属板体は、対向する一対の縁部の下面に該縁部に沿って伸びる脚部を備える形状に形成され、他の一対の縁部の内の一の縁部の端面には、内側面に沿って一方の脚部から他方の脚部に至る嵌合突起が形成され、他の一対の縁部の内の他の縁部の端面には、該嵌合突起が嵌まり込む嵌合凹部が、内側面に沿って一方の脚部から他方の脚部に至るように形成されて、隣合う金属板体の前記一対の縁部の脚部同士が断面コ字状の連結具で固定されて、離反しないように連結されると共に、隣合う金属板体の前記他の一対の縁部同士は、一方の金属板体の嵌合突起が他方の金属板体の嵌合凹部に挿入されて、繋ぎ目部分が互いに重なるように連結されることによって、前後および左右に複数敷設される前記金属板体の上面により形成される前記舗道面が、連続する平板状に形成され、前記繋ぎ目部分が互いに重なるように連結された各金属板体の下方には、該各金属板体の下面と該各金属板体の一対の前記脚部と前記路盤の上面とで囲まれた空間部が、該各金属板体を貫くように形成され、前記空間部内において、前記誘導コイルが前記金属板体の下面に近接して配置されると共に、該金属板体の下面側から該誘導コイルに被せる磁性材料で構成された断面Ｅ字状もしくはコ字状のコアが、該空間部の長手方向に連続して設けられることを特徴とする。これによれば、電磁誘導によって誘導加熱される物体が、従来の粉状体のような微小なものではなく、より面積の広い金属板体であるから、内部において発生するジュール熱が多くなり、効率のよい融雪が行える。また、舗道面の外部に漏れる電磁波も少なくなり、人体に及ぼす悪影響を低減できる。また、平型巻線はゴム体に埋設されているから、舗道面の下面に近接して配置されていても舗道面から受ける外力がゴム体で緩和されて損傷する可能性が低い。そして舗道面の下面に近接して配置できることで、発生する交番磁界を効率よく舗道面に供給することができ、効率のよい加熱が行える。
【０００６】
また、前記舗道面は、前記金属板材が複数敷設されて形成されると共に、各金属板材同士の繋ぎ目部分は互いに重なり合う構造とすると良い。通常、人が扱える程度の所定の大きさに金属板材を形成し、この金属板材を複数敷設して舗道面を形成するが、このような場合でも各金属板材同士の繋ぎ目部分が互いに重なり合う構造とすることによって、電磁波の漏れを少なくすることができ、人体に対して安全な融雪舗道とすることが可能となる。
【０００７】
また、前記金属板材の下面には、前記誘導コイルの下面と前記路盤との間に空間部を形成するための脚部を設ける構造とすることによって、舗道を通る人や動物等の生体の荷重が直接誘導コイルに加わることを防ぎ、誘導コイルの断線等を防止できると共に、この空間部に断熱材を配置することによって、金属板材に生じた熱が路盤側に逃げるのを防止でき、効率のよい舗道面の融雪が行える。
【０００８】
また、誘導加熱を利用した融雪舗道の他の例として、導電性材料から成る中空の金属箱体が路盤に敷設されて形成された舗道面と、前記金属箱体の内部上面に近接して敷設された誘導コイルとを具備する構成が考えられる。これによれば、誘導コイルが導電材料で取り囲まれるため、漏れ磁束が極めて少なくなり、人体に対してより一層安全な融雪舗道を実現できる。また、誘導コイルは金属箱体内に配置される構成であるから、金属箱体の内部上面に近接して敷設しても舗道面からの外力が直接誘導コイルに加わらず、誘導コイルの断線等を防止しつつ、発生する交番磁界を効率よく舗道面に供給することができ、効率のよい加熱が行える。
【０００９】
また、前記誘導コイルに交番電流を供給する電源部と、前記舗道面の表面温度を測定する温度センサと、該温度センサを介して前記表面温度を検出し、検出した表面温度が予め設定された第１温度以下となった場合には前記電源部から前記誘導コイルへの交番電流の供給を開始し、検出した表面温度が予め設定された前記第１温度よりも高い第２温度に達したら電源部から誘導コイルへの交番電流の供給を停止する制御部とを具備する構成とすると、第１温度を例えば零度に設定し、また第２温度をプラス数度程度に設定することによって、舗道面に雪が積もりそうな場合には予め舗道面を加熱して積雪を予防すると共に、必要以上に加熱されないようにして消費電力を少なくすることができる。また、積雪量が多く、仮に積雪状態になった場合でもそれを融雪し、雪が無くなったら交番電流の供給を停止することができる。
【００１０】
また、前記誘導コイルに交番電流を供給する電源部と、前記舗道面の積雪状態を検出する積雪センサと、該積雪センサを介して前記舗道面の積雪状態を検出し、積雪がある場合に前記電源部から前記誘導コイルへ交番電流を供給する制御部とを具備する構成でも、自動的に積雪を検出して消費電力の少ない融雪が行える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る誘導加熱を利用した融雪舗道の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
まず、誘導加熱を利用した融雪舗道１０の構造について図１〜図３を用いて説明する。
実際に人や動物等の生体が通る舗道面１２は、導電性材料から成る金属板体１４が路盤１６に敷設されて形成されている。詳細には、路盤１６の舗道の形成部位を若干掘り下げ、レベル調整用砂１８を敷き、その上に金属板体１４が敷設される。そして、レベル調整用砂１８の厚さを加減して、金属板体１４の表面、すなわち舗道面１２の表面の高さを通常は路盤１６の舗道以外の部位の高さに揃える。ここで金属板体１４の材料は、強度やじん性を考慮してダクタイル鋳鉄等の鉄鋼が好適であるが、それ以外に銅やチタン等の非鉄金属でも良い。
また、金属板体１４の表面の形状は、滑り難いように凹凸を形成しても良いし、また盲人用誘導タイルと同じ形状としても良い等、使用条件を考慮して種々の形状にすることができる。
【００１２】
そして、舗道面１２とこの舗道面１２の下方に位置する路盤１６との間には、舗道面１２の下面（言い換えれば舗道面１２を構成する金属板体１４の下面）に近接して誘導コイル２０が敷設されている。なお、ここで「下面に近接して」という概念には、直接舗道面１２の下面に密着させて誘導コイル２０を敷設する場合も含まれるものとする。
そしてこの誘導コイル２０は図３に示すように、平板状のゴム体２２内に平型巻線２４が埋設されて形成されている。これにより、誘導コイル２０が舗道面１２を構成する金属板体１４の下面に近接して配置されることによって仮に金属板体１４から圧力が加わる場合であっても、この舗道面１２から受ける圧力がゴム体２２で緩和されるため、電流が流れる平型巻線２４が損傷する可能性が低くなる。そして舗道面１２の下面に近接して配置できることで、誘導コイル２０に発生する交番磁界を効率よく舗道面１２に供給することができ、効率よく各金属板体１４を加熱できる。
【００１３】
平型巻線２４は、流れる交番電流によって誘導磁界を発生されることが目的であるから、それ自体が抵抗となって発熱することは好ましくない。従って、図４に示すように交流電流に対する抵抗値が少なくなるように断面積の小さな線材を複数集めて表面積を増やしたものを巻回することによって形成するようにする。そして、この際には平型巻線２４を薄くするため、断面積の小さな線材はフラットに並べて使用することが望ましい。なお、交流電流の周波数によっては図５に示すような単線を線材として使用して平型巻線２４を形成することも出来るし、また電流が小さくても良い場合には、図示はしないが、プリント配線で平型巻線２４を形成することもできる。
【００１４】
また、本実施の形態の舗道面１２は、平面形状が方形の金属板体１４を、一例として図１に示すように碁盤目状に複数敷設することによって形成されている。そして各金属板体１４の形状は、図６に示すように、その対向する一対の縁部（図６（ｂ）中の上下の縁部）の下面に、この縁部に沿って脚部２６が形成されることによって図６（ｃ）のように正面形状がコ字状に形成され、かつ他の一対の縁部の端面形状は、隣接する金属板体１４同士の繋ぎ目部分が互いに重なり合う構造となっている。
具体的な繋ぎ目部分の構造について説明すると、金属板体１４のこの他の一対の縁部の内の一の縁部（図６（ｂ）中の右側縁部）の端面には、内側面に沿って一方の脚部２６から他方の脚部２６に至る嵌合突起２８が形成され、他の一対の縁部の内の他の縁部（図６（ｂ）中の左側縁部）の端面には、嵌合突起２８が嵌まり込む嵌合凹部３０が、同じく内側面に沿って一方の脚部２６から他方の脚部２６に至るように形成されている。
なお、脚部２６の形成位置は、金属板体１４の対向する一対の縁部の下面だけでなく、図７に示すように金属板体１４の中央領域にリブ状に形成して合計３本以上とし、上方からの圧力に対して強度を持たす構造とすることも可能である等、種々の改変が行える。
【００１５】
そして金属板体１４を敷設する場合には、図２に示すように隣合う金属板体１４の一対の縁部に形成された脚部２６同士は断面コ字状の連結具３２で離反しないように連結し、また隣合う金属板体１４の他の一対の縁部同士は図８に示すように、一方の金属板体１４の嵌合突起２８を他方の金属板体１４の嵌合凹部３０に挿入して隣合う金属板体１４同士の繋ぎ目部分が互いに重なるように連結する。
この金属板体１４の構造（脚部２６が形成された構造）および金属板体１４同士の連結構造によって、繋ぎ目部分が互いに重なり合う並び方向に沿って敷設された各金属板体１４の下方には、各金属板体１４の下面と各金属板体１４の一対の脚部２６と路盤１６の上面とで囲まれた空間部Ａが、各金属板体１４を貫くように形成される。このため、この空間部Ａを利用して複数の金属板体１４に亘るように誘導コイル２０が金属板体１４の下面に近接して配置することができる。
【００１６】
さらに、本実施の形態では、この空間部Ａの高さＨが誘導コイル２０の厚みＤを越えるため、誘導コイル２０の下面と路盤１６との間に形成されるこの空間部Ａの下方領域内に断熱材３４が配置されている。これにより、金属板体１４に生じた熱が路盤１６側に逃げるのを防止でき、一層効率のよい舗道面１２の融雪が行える。
また、金属板体１４の一対の縁部の下面には脚部２６が下方に向けて延出し、また金属板体１４の他の一対の縁部は、隣接して敷設された他の金属板体１４の縁部と重なる。この構造によって、従来例の粉状体１０８を電磁誘導により加熱させる場合に比べて格段に、舗道面１２の上方への誘導コイル２０が発生する磁界の漏れが少なくなる。よって、舗道を通る人間や動物等の生体に対する磁界の影響が低減され、生体に悪影響を及ぼす危険性が極めて少なくなる。
【００１７】
また、誘導コイル２０への交番電流の供給は、図１に示すように、所定の周波数の交番電流を発生する電源部（インバータ等で構成される）３６から行われる。
また、電源部３６から誘導コイル２０への電流供給のオン・オフは、作業員が手動で行うことも可能であるが、本実施の形態では舗道面の積雪状況を自動的に検出して行える構造となっている。
そのため、舗道面１２の表面温度を測定する温度センサ３８が設けられ、制御部４０はこの温度センサ３８を介して舗道面１２の表面温度を検出し、検出した表面温度が予め設定された第１温度以下となった場合には電源部３６から誘導コイル２０への交番電流の供給を開始し、その後融雪が進み、検出している舗道面１２の表面温度が予め設定された第１温度よりも高い第２温度に達したら電源部３６から誘導コイル２０への交番電流の供給を停止する。制御部４０は例えばコンピュータやシーケンサを用いて実現できる。
【００１８】
そして、この第１温度を例えば零度付近（例えば、−数℃〜＋数℃の範囲内の温度、一具体例として＋４℃）に設定し、第２温度を第１温度よりも高い温度（例えば＋数℃、一具体例として＋５℃）に設定することによって、舗道面１２に雪が積もる可能性が生ずる温度になった場合には自動的に誘導コイル２０へ交番電流を供給して舗道面１２を予め温めて積雪を防止すると共に、必要以上に舗道面１２が温まらないようにして消費電力を抑えるように制御部４０が電源部３６を制御する。
また、積雪量が多く、舗道面１２の加熱にもかかわらず、積雪状態となった場合には、温度センサ３８を介して検出される舗道面１２の温度が上昇しないから連続して誘導コイル２０に交番電流が供給され、融雪できる状態を維持できると共に、雪が溶けて無くなったら検出される舗道面１２の温度が上昇し、交番電流の供給を停止する。
【００１９】
また、舗道面１２が、誘導コイル２０に交番電流を供給して加熱する必要がある状態になったか否かを判断する方法としては上記のような温度センサ３８を用いて舗道面１２の表面温度を検出する以外に、例えば図１に示すように舗道面１２の積雪状態を検出する積雪センサ４２を舗道面１２が見える位置に配置し、制御部４０は積雪センサ４２を介して舗道面１２の積雪状態を、例えば舗道面１２の色等の情報（金属板体１４の地色を白色以外の色に設定しておくことによって、雪が積もった場合には白くなるから積雪と判断できる）に基づいて検出し、積雪がある場合に電源部３６から誘導コイル２０へ交番電流を供給し、積雪が検出されない状態になった場合には電源部３６からの誘導コイル２０の交番電流の供給を停止することができる。積雪センサ４２としては、例えば赤外線拡散反射方式光電素子を用いたものが知られているが、他の方式（ＣＣＤカメラを用いた方式等）によって積雪を検出する構成でも良い。
さらには、積雪センサ４２に代えて、降雪センサを使用して誘導コイル２０への交番電流の供給を制御する方式でも良い。
【００２０】
また、誘導コイル２０が発生する交番磁界が、より一層効率よく金属板体１４に供給されるようにするため、図９に示すように、金属板体１４の下面に近接して配置された誘導コイル２０に磁性材料で構成されたコア（例えば、断面Ｅ字状やコ字状の形状を有するコア）４４を被せる構造とすると好適である。これにより、金属板体１４の下面側へ漏れる磁束を少なくして金属板体１４側への磁束を増やすことが可能となり、交番磁界による金属板体１４の加熱効率が向上する。
【００２１】
（第２の実施の形態）
本実施の形態の誘導加熱を利用した融雪舗道の構成は、上述した第１の実施の形態の構成と略同じであり、相違する構成要素は金属板体１４に代えて、図１０に示すような導電性材料から成る中空の金属箱体４６が路盤１６に敷設される点にある。
そして、誘導コイル２０はこの金属箱体４６の内部上面に近接して敷設される構造となる。
これによれば、誘導コイル２０が導電材料で取り囲まれるため、漏れ磁束が極めて少なくなり、人体に対してより一層安全な融雪舗道を実現できる。また、誘導コイル２０は金属箱体４６内に配置される構成であるから、金属箱体４６の内部上面に近接して敷設しても、舗道面からの外力が直接誘導コイル２０に加わらない。よって、第１の実施の形態のように、平型巻線２４を平板状のゴム体２２内に埋設する構造に誘導コイル２０をしなくても、つまり平型巻線２４のみで誘導コイル２０となる構造であっても、誘導コイル２０の断線等を防止しつつ、発生する交番磁界を効率よく舗道面に供給することができる。
【００２２】
なお、図１０では、第１実施の形態で説明した２つの金属板体１４を、相互の脚部２６同士が重なるように対向して接合することによって、対向する両端部が開口する金属箱体４６を形成しているが、これに限定されるものではない。
【発明の効果】
本発明に係る誘導加熱を利用した融雪舗道を用いると、電磁誘導によって誘導加熱される物体が、従来の粉状体のような微小なものではなく、より面積の広い金属板体であるから、内部において発生するジュール熱が多くなり、効率のよい融雪が行える。また、粉状体のように相互間に隙間が生じる構造ではないため、舗道面の外部に漏れる電磁波も少なくなり、生体に及ぼす悪影響を低減できる。また、平型巻線はゴム体に埋設されているから、舗道面の下面に近接して配置されていても舗道面から受ける外力がゴム体で緩和されて損傷する可能性が低い。そして舗道面の下面に近接して配置できることで、発生する交番磁界を効率よく舗道面に供給することができ、効率のよい加熱が行えるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る誘導加熱を利用した融雪舗道の構造を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態の誘導加熱を利用した融雪舗道の図１に於けるＷ−Ｗ断面図である。
【図３】誘導コイルの構成を説明するための斜視図である。
【図４】誘導コイルを構成する平型巻線の構成を説明するための断面図である。
【図５】誘導コイルを構成する平型巻線の他の実施の形態の構成を説明するための正面図である。
【図６】第１の実施の形態の金属板体の構造を説明するための図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は正面図である。
【図７】金属板体の他の実施の形態の構造を示す正面図である。
【図８】金属板体を並べて敷設する際の、嵌合突起と嵌合凹部の嵌合方法を説明するための説明図である。
【図９】金属板体の配置した誘導コイルにコアを被せた実施の形態を説明するための斜視図である。
【図１０】第２の実施の形態に使用される金属箱体の構造を説明するための斜視図である。
【図１１】従来の誘導加熱を利用した融雪舗道の構造を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１０  融雪舗道
１２  舗道面
１４  金属板体
１６  路盤
２０  誘導コイル
２２  ゴム体
２４  平型巻線
【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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