特開 2024-63848 排熱融雪システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024063848

(43)【公開日】2024-05-14

(54)【発明の名称】排熱融雪システム

(51)【国際特許分類】

   E01C 11/26 20060101AFI20240507BHJP

   E01H 5/00 20060101ALI20240507BHJP

【ＦＩ】

E01C11/26 Z

E01H5/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022171980

(22)【出願日】2022-10-27

(71)【出願人】

【識別番号】505398952

【氏名又は名称】中日本高速道路株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000213297

【氏名又は名称】中部電力株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】520320446

【氏名又は名称】中部電力パワーグリッド株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】391007460

【氏名又は名称】中日本ハイウェイ・エンジニアリング名古屋株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134647

【弁理士】

【氏名又は名称】宮部 岳志

(72)【発明者】

【氏名】大西 偉允

(72)【発明者】

【氏名】中山 浩

(72)【発明者】

【氏名】西原 嘉樹

【テーマコード（参考）】

2D051

【Ｆターム（参考）】

2D051AA04

2D051GA08

2D051GB03

(57)【要約】      （修正有）

【課題】建物からの排熱を利用して細長いエリアにおいても均一な融雪を可能とし、粘土質地盤においても支障をきたすことなく動作する排熱融雪システムを提供する。
【解決手段】融雪対象路の延伸方向に延びる第一の通気路と、第一の通気路と平行に延びる第二の通気路の複数と、融雪対象路の幅方向に延び第一の通気路及び第二の通気路と交差して連通する第三の通気路の複数と、が設けられ、第一の通気路の下方に第一の通気路に沿って通気主管が埋設される。通気主管は、埋設された状態において上側となる部位に、鉛直上方に伸び通気主管の長手方向に沿って所定の間隔を開けて設けられた複数の枝管を、埋設された状態における底側となる部位に、長手方向に沿って所定の間隔を開けて設けられた複数の水抜孔を有する。枝管は、第一の通気路の中に配置され、上方が閉塞され、水平方向への開口が周方向に間隔を開けて複数設けられている開口部を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

融雪対象路の下方において、前記融雪対象路の延伸方向に延びる第一の通気路と、前記第一の通気路と平行に延びる第二の通気路の複数と、前記融雪対象路の幅方向に延び前記第一の通気路及び前記第二の通気路と交差して連通する第三の通気路の複数と、が設けられ、
前記第一の通気路の下方に前記第一の通気路に沿って通気主管が埋設され、
前記通気主管は、埋設された状態において上側となる部位に、鉛直上方に伸び前記通気主管の長手方向に沿って所定の間隔を開けて設けられた複数の枝管を有し、埋設された状態における底側となる部位に、長手方向に沿って所定の間隔を開けて設けられた複数の水抜孔を有し、
前記枝管は、前記第一の通気路の中に配置される開口部を有し、前記開口部は、上方が閉塞され、水平方向への開口が周方向に間隔を開けて複数設けられていることを特徴とする排熱融雪システム。

【請求項2】

前記通気主管は、長手方向の終端部に、埋設された状態において上方に開閉可能とされた作業用口を有する請求項１に記載の排熱融雪システム。

【請求項3】

前記通気主管は、長手方向の途中に縮径部を有し、建物からの排熱を前記通気主管に供給する排熱供給管が接続される供給基点に近い側の径が、長手方向の終端部に近い側の径よりも大きい請求項１又は２に記載の排熱融雪システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建物からの排熱を利用して路面に堆積した雪を除去するための、排熱融雪システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

建物からの排熱を利用して路面に堆積した雪を除去するための様々な技術が、以前より提案されている。例えば、特開２００８－５７３１７号公報では、路面下に埋設され中空部を備えた中空構造体と、中空構造体の上部に設けられ路面を構成する蓄熱路面材を有し、蓄熱路面材に形成された分岐状空隙網を通して、中空部内に圧入された０℃以上の空気を路面上へ連続的に噴出させる、空気噴出融雪・乾燥システムが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－５７３１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、路面下に設けた中空構造体に、埋設された通気管を通して排熱で温めた空気を供給する従来の技術では、歩道のように細長いエリアにおいて均一に融雪できないことがあった。また、粘土質地盤では、融雪の排水性が悪くなり通気管が浸水し、暖気の供給に支障をきたすおそれがあった。

【0005】

そこで、本発明は、建物からの排熱を利用して細長いエリアにおいても均一な融雪を可能とし、粘土質地盤においても支障をきたすことなく動作する排熱融雪システム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】

【0006】

本発明に係る排熱融雪システムでは、融雪対象路の下方において、前記融雪対象路の延伸方向に延びる第一の通気路と、前記第一の通気路と平行に延びる第二の通気路の複数と、前記融雪対象路の幅方向に延び前記第一の通気路及び前記第二の通気路と交差して連通する第三の通気路の複数と、が設けられる。また、前記第一の通気路の下方に前記第一の通気路に沿って通気主管が埋設される。

【0007】

前記通気主管は、埋設された状態において上側となる部位に、鉛直上方に伸び前記通気主管の長手方向に沿って所定の間隔を開けて設けられた複数の枝管を有し、埋設された状態における底側となる部位に、長手方向に沿って所定の間隔を開けて設けられた複数の水抜孔を有する。

【0008】

前記枝管は、前記第一の通気路の中に配置される開口部を有し、前記開口部は、上方が閉塞され、水平方向への開口が周方向に間隔を開けて複数設けられている。

【0009】

前記通気主管は、長手方向の終端部に、埋設された状態において上方に開閉可能とされた作業用口を有するものであってもよい。

【0010】

前記通気主管は、長手方向の途中に縮径部を有し、建物からの排熱を前記通気主管に供給する排熱供給管が接続される供給基点に近い側の径が、長手方向の終端部に近い側の径よりも大きいものであってもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係る排熱融雪システムでは、融雪対象路の下方において、融雪対象路の延伸方向に延びる第一の通気路と、第一の通気路と平行に延びる第二の通気路の複数と、融雪対象路の幅方向に延び第一の通気路及び第二の通気路と交差して連通する第三の通気路の複数と、を設け、第一の通気路の中に配置される、上方が閉塞され、水平方向への開口が周方向に間隔を開けて複数設けられている枝管の開口部を通して暖気を供給することにより、細長いエリアにおいても均一な融雪が可能となる。

【0012】

また、通気主管の、埋設された状態における底側となる部位に、長手方向に沿って所定の間隔を開けて複数の水抜孔を設けることにより、通気主管に水が浸入した場合の閉塞や通気面積の低下を抑制することができる。すなわち、粘土質地盤においても支障をきたすことなく動作させることが可能となる。

【0013】

更に、通気主管は、長手方向の終端部に、埋設された状態において上方に開閉可能された作業用口を有するものであれば、進入水量が多い場合に、この作業用口を通して排水作業を行うことで、通気主管の閉塞や通気面積の低下を抑制することができる。すなわち、降雪量が多くなる場合においても支障をきたすことなく動作させることが可能となる。

【0014】

更に、通気主管は、長手方向の途中に縮径部を有し、建物からの排熱を通気主管に供給する排熱供給管が接続される供給基点に近い側の径が、長手方向の終端部に近い側の径よりも大きいものであれば、通気主管の供給基点の近傍における融雪不良が軽減され、より均一な融雪が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明に係る排熱融雪システムの融雪対象路の下方に設けられる構造の実施形態を示す平断面図である。

【図2】図１のＡ－Ａ矢視線に沿った側断面図である。

【図3】埋設前の通気主管を示す図面代用写真である。

【図4】埋設前の通気主管の終端部を示す図面代用写真である。

【図5】実施例１において温度の計測を行った地点を示す平断面図である。

【図6】実施例１の温度の計測結果を示すグラフである。

【図7】実施例２の数値解析の結果を示し、（ａ）は第一、第二、第三の通気路の中心の温度分布図、（ｂ）は路面近傍の温度分布図である。

【図8】実施例３の数値解析の結果を示し、（ａ）は第一、第二、第三の通気路の中心の温度分布図、（ｂ）は路面近傍の温度分布図である。

【図9】実施例４の数値解析の計算モデルを示す斜視図である。

【図10】実施例４の数値解析の結果を示し、（ａ）は通気主管が縮径部を有さない場合における第一、第二、第三の通気路の中心の温度分布図、（ｂ）は通気主管が終端から３．９ｍの位置に縮径部を有する場合における第一、第二、第三の通気路の中心の温度分布図、（ｃ）は通気主管が終端から７．６ｍの位置に縮径部を有する場合における第一、第二、第三の通気路の中心の温度分布図である。

【図11】実施例４の数値解析の結果を示し、（ａ）は通気主管が縮径部を有さない場合における路面近傍の温度分布図、（ｂ）は通気主管が終端から３．９ｍの位置に縮径部を有する場合における路面近傍の温度分布図、（ｃ）は通気主管が終端から７．６ｍの位置に縮径部を有する場合における路面近傍の温度分布図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図を参照しながら、本発明に係る排熱融雪システムの実施形態について説明する。なお、図１及び図２において、図示の便宜上、寸法の相対比率が正確に表されていない部分がある。
この実施形態では、融雪対象路として幅が約２ｍの歩道が想定され、約１０ｍの長さの区域に堆積した雪を、建物からの排熱を利用して融雪することが想定されている。

【0017】

この排熱融雪システムによる融雪の対象となる区域には、融雪対象路の地表面の構造をなす地表層１の下、すわなち、融雪対象路の下方に、第一の通気路２１、第二の通気路２２、及び、第三の通気路２３が設けられている。

【0018】

第一の通気路２１は、融雪対象路の延伸方向Ｌに延び、融雪対象路の幅方向Ｗにおける端の位置に設けられている。なお、この実施形態の第一の通気路２１の断面形状は四角形となっており、図１において、矢視線Ａに沿った側断面は、第一の通気路２１の側壁を含む面となっている。

【0019】

第二の通気路２２は、第一の通気路２１と平行に延び、融雪対象路の幅方向Ｗに間隔を空けて複数設けられている。また、第三の通気路２３は、融雪対象路の幅方向Ｗに延び、第一の通気路２１及び第二の通気路２２と交差して連通し、融雪対象路の延伸方向Ｌに間隔を空けて複数設けられている。なお、この実施形態の第二の通気路２２、及び、第三の通気路２３の断面形状は、第一の通気路２１と同様に、四角形となっている。

【0020】

第一の通気路２１の下方には、第一の通気路２１に沿って通気主管３０が埋設されている。通気主管３０は、埋設された状態において上側となる部位に、鉛直上方に伸び通気主管３０の長手方向に沿って所定の間隔を開けて設けられた複数の枝管３１を有している。

【0021】

通気主管３０は、また、埋設された状態における底側となる部位に、長手方向に沿って所定の間隔を開けて設けられた複数の水抜孔（図示せず）を有している。更に、通気主管３０は、長手方向の終端部に、埋設された状態において上方に開閉可能とされた作業用口３２を有している。

【0022】

枝管３１は、第一の通気路２１の中に配置される開口部３３を有している。開口部３３は、上方が閉塞され、水平方向への開口が周方向に間隔を開けて複数設けられている。

【0023】

建物からの排熱は、排熱供給管４を通して通気主管３０に供給されるものとなっている。排熱供給管４は、融雪対象路の延伸方向における途中の場所で通気主管３０に接続されている。なお、排熱の供給元に設置される設備は、送気ファンなどの公知技術であるため、説明は省略する。

【0024】

排熱供給管４が通気主管３０に接続される供給基点Ｏでは、第一の通気路２１と第三の通気路２３が交差連通している。また、通気主管３０において排熱供給管４の接続された部位には、枝管３１が設けられ、この部位の枝管３１に設置される開口部３３には、水平方向への開口が、周方向に９０度の間隔で４個設けられている。そして、開口部３３を中心として、第一の通気路２１が延びる二方向と、第三の通気路２３が延びる二方向へ、暖気が排出されるものとなっている。

【0025】

他の枝管３１も、通気主管３０における、第一の通気路２１と第三の通気路２３が交差連通する場所に位置する部位に設けられている。そして、これらの枝管３１に設置される開口部３３は、第一の通気路２１の供給基点Ｏから離れる方向と、第三の通気路が延びる二方向の計３方向に開口するものとなっている。

【0026】

地表層１の内部には、微細な空隙が多数形成され、また、これら空隙が繋がることで、地表層１の底面から地表面に至る連通路が多数形成されている。そして、これら連通路を通して、第一の通気路２１、第二の通気路２２、及び、第三の通気路２３に供給された暖気が地表に噴出されるものとなっている。

【0027】

この実施形態における第一の通気路２１、第二の通気路２２、及び、第三の通気路２３は、樹脂製で四角柱形状をなすブロック体の複数を、厚み方向が鉛直方向と重なる向きで並べて配置することにより構築されている。ブロック体は、長手方向、又は、幅方向、或いは、長手方向と幅方向の双方向に貫通孔が設けられており、これら貫通孔が、第一の通気路２１、第二の通気路２２、又は、第三の通気路２３を形成するものとなっている。また、貫通孔の設けられていない部位（図１において、第一の通気路２１、第二の通気路２２、及び、第三の通気路２３で囲まれたハッチングされている領域）が、地表層１を支持するものとなっている。

【0028】

ブロック体には、更に、上側に配置される面に開口し貫通孔に連通する細孔が多数設けられている。そして、第一の通気路２１、第二の通気路２２、及び、第三の通気路２３から地表層１の底面に暖気を供給するものとなっている。

【0029】

この実施形態において、排熱供給管４が通気主管３０に接続される供給基点Ｏは、通気主管３０の長手方向における途中の位置とされている。そして、通気主管３０は、２つの終端部の双方に作業用口３２を有するものとなっている。

【0030】

なお、通気主管３０における供給基点Ｏの位置に制限はなく、融雪対象路の周囲環境に応じ、適切な位置とすることができる。例えば、通気主管３０の長手方向の基端としてもよい。

【0031】

ただし、通気主管３０の、供給基点Ｏから長手方向の終端部までの距離が長くなると、供給基点Ｏの近傍で暖気の吹出速度が低下し、供給基点Ｏの近傍で融雪不良が生じることがある。そのため、通気主管３０の、供給基点Ｏから長手方向の終端部までの距離が長くなる場合は、通気主管３０の長手方向の途中に縮径部を設け、供給基点Ｏに近い側の径を、長手方向の終端部に近い側の径よりも大きくすることが好ましい、これにより、通気主管３０の終端部への暖気の流れを抑制し、供給基点Ｏの近傍における融雪不良を軽減することができる。

【実施例0032】

「実施例１」
延伸方向Ｌの寸法が６．４ｍ、幅方向Ｗの寸法が２．８ｍの試験施工区画に、第一の通気路、第二の通気路、及び、第三の通気路を設け、その上にレンガブロックを敷き詰めて融雪対象路を形成し、第一の通気路と第三の通気路が交差する地点の温度を計測した。

【0033】

試験施工区画の幅方向Ｗには、第一の通気路と、５本の第二の通気路を略等間隔で配置し、延伸方向Ｌには、１２本の第三の通気路を略等間隔で配置した。なお、第一の通気路は、幅方向Ｗの一方の端から３本目（他方の端から４本目）の位置に配置した。

【0034】

通気主管は地表から約１ｍの深さに埋設し、長手方向の終端と反対側の端を排熱供給管４と接続する供給基点とした。温度の計測は、第一の通気路が、排熱供給管に接続されている側から１本目、２本目、４本目、６本目、９本目、１２本目の第三の通気路と交差する地点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６で行った。また、排熱供給管の基端部近傍の地点Ｐ０においても、温度の計測を行った。温度の計測を行った地点を図５に、計測結果を図６に示す。

【0035】

実施例１の試験施工区画において、通気主管に供給された暖気の温度は、末端部の地点Ｐ６では他の地点よりも大きな低下はみられるものの、延伸方向Ｌのほぼ全域においてそれほどの低下はみられず、概ね良好な融雪が期待できることが確認された。

【0036】

「実施例２」
融雪対象路として、延伸方向Ｌの寸法が４．４ｍ、幅方向Ｗの寸法が１．８ｍの区画を想定し、幅方向Ｗに、第一の通気路と、３本の第二の通気路を略等間隔で配置し、延伸方向Ｌに、８本の第三の通気路を略等間隔で配置した場合の数値解析を行った。

【0037】

なお、第一の通気路は、幅方向Ｗにおける端の位置に配置し、延伸方向Ｌの一方の端から５本目（他方の端から４本目）の第三の通気路と第一の通気路が交差する地点を、通気主管に排熱供給管が接続する供給基点とした。第一の通気路、第二の通気路、及び、第三の通気路の中心温度分布を図７（ａ）に、路面近傍の温度分布を図７（ｂ）に示す。延伸方向Ｌのほぼ全域において、概ね良好な融雪が期待できることが確認された。

【0038】

「実施例３」
融雪対象路として、延伸方向Ｌの寸法が８．８ｍ、幅方向Ｗの寸法が１．８ｍの区画を想定し、幅方向Ｗに、第一の通気路と、３本の第二の通気路を略等間隔で配置し、延伸方向Ｌに、１６本の第三の通気路を略等間隔で配置した場合の数値解析を行った。

【0039】

なお、第一の通気路は、幅方向Ｗにおける端の位置に配置し、延伸方向Ｌの一方の端から９本目（他方の端から８本目）の第三の通気路と第一の通気路が交差する地点を、通気主管に排熱供給管が接続する供給基点とした。第一の通気路、第二の通気路、及び、第三の通気路の中心温度分布を図８（ａ）に、路面近傍の温度分布を図８（ｂ）に示す。延伸方向Ｌのほぼ全域において、概ね良好な融雪が期待できることが確認された。

【0040】

「実施例４」
融雪対象路として、延伸方向Ｌの寸法が２．２ｍ、幅方向Ｗの寸法が２．８ｍの区画（以下、「幅広区画」とする）と、延伸方向Ｌの寸法が８．０ｍ、幅方向Ｗの寸法が１．８ｍの区画（以下、「幅狭区画」とする）が連結された、平面視Ｌ形の区画を想定し、幅方向Ｗに、幅広区画と幅狭区画の双方にわたって延びる第一の通気路と、３本の第二の通気路を略等間隔で配置するとともに、幅広区画には、これら通気路に加え更に２本の第二の通気路をこれら通気路と略等間隔で配置し、また、延伸方向Ｌに、１８本の第三の通気路を略等間隔で配置した場合について、通気主管の径を変えて、数値解析を行った。

【0041】

なお、第一の通気路は、幅狭区画では幅方向Ｗにおける端の位置となり、幅広区画では幅方向Ｗの一方の端から３本目（他方の端から４本目）の位置となる配置とし、通気主管と排熱供給管は、通気主管の長手方向の終端と反対側の端でＬ字形に接続するものとした。第一の通気路、第二の通気路、第三の通気路及び通気主管の配置を図９に示す。

【0042】

通気主管の径を全長にわたり２００ｍｍとした場合（Ｃａｓｅ１）、通気主管の終端から３．９ｍの位置を縮径部とし、縮径部から終端側の径を１５０ｍｍ、縮径部から供給基点側の径を２００ｍｍとした場合（Ｃａｓｅ２）、及び、通気主管の終端から７．６ｍの位置を縮径部とし、縮径部から終端側の径を１５０ｍｍ、縮径部から供給基点側の径を２００ｍｍとした場合（Ｃａｓｅ３）の、第一の通気路、第二の通気路、及び、第三の通気路の中心温度分布を図１０に、路面近傍の温度分布を図１１に示す。

【0043】

通気主管の径を全長にわたり２００ｍｍとした場合（Ｃａｓｅ１）では、図１０（ａ）及び図１１（ａ）が示すように、幅広区画における供給基端側の第一の通気路からより離れた隅角部（楕円で囲まれた領域）において、暖気の吹出速度が低下し融雪不良となっている。これに対し、通気主管の終端から３．９ｍの位置を縮径部とし、縮径部から終端側の径を１５０ｍｍ、縮径部から供給基点側の径を２００ｍｍとした場合（Ｃａｓｅ２）では、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）が示すように、その隅角部において融雪不良の面積が小さくなっている。すなわち、縮径部を有する通気主管を用いることで、供給基端側における融雪不良の軽減を期待できることが確認された。

【0044】

なお、縮径率及び縮径部の位置は、設置環境に応じて最適なものとする。例えば、この実施例４では、通気主管の終端から７．６ｍの位置を縮径部とした場合（Ｃａｓｅ３）では、図１０（ｃ）及び図１１（ｃ）が示すように、幅広区画の隅角部における融雪不良は解消されるものの、幅狭区画の一部（楕円で囲まれた領域）で融雪不良となっている。従って、この実施例４の想定された環境では、通気主管の供給基端側の径を２００ｍｍ、終端側の径を１５０ｍｍとした場合、縮径部の位置は、終端部から３．９ｍの位置と７．６ｍの位置の間に存在する最適な位置とすればよい。

【符号の説明】

【0045】

１ 地表層
４ 排熱供給管
２１ 第一の通気路
２２ 第二の通気路
２３ 第三の通気路
３０ 通気主管
３１ 枝管
３２ 作業用口
３３ 開口部
Ｌ 延伸方向
Ｏ 供給基点
Ｗ 幅方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】