特許 7627915 氷柱防止装置、氷柱防止構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-30

(45)【発行日】2025-02-07

(54)【発明の名称】氷柱防止装置、氷柱防止構造

(51)【国際特許分類】

   G08G 1/095 20060101AFI20250131BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20250131BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20250131BHJP

【ＦＩ】

G08G1/095 D

F21S2/00 660

F21Y115:10

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023017678

(22)【出願日】2023-02-08

(65)【公開番号】P2024112556

(43)【公開日】2024-08-21

【審査請求日】2024-02-20

(73)【特許権者】

【識別番号】598090184

【氏名又は名称】常盤電業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】599161616

【氏名又は名称】小林 保正

(74)【代理人】

【識別番号】100096091

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 誠一

(72)【発明者】

【氏名】小林 保正

【審査官】宮地 将斗

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５８－０１７９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１７３６５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３７１７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０７３３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３２１５０２４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２４２５５４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０８Ｇ １／００ － ９９／００

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

Ｅ０１Ｆ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

氷柱の成長を抑制可能な氷柱防止装置であって、
回転軸と、
前記回転軸に対して略平行に配置され、前記回転軸とともに回転可能な掻き取り部と、
前記回転軸を回転させる駆動部と、
を具備し、
設置対象物の下方に配置して、前記駆動部によって前記掻き取り部を回転させることで、前記掻き取り部が回転する際に、設置対象物の下方に形成される氷柱又は水滴を除去することが可能であることを特徴とする氷柱防止装置。

【請求項2】

前記駆動部は、駆動力を伝達する駆動力伝達部を有し、前記回転軸は、前記駆動力伝達部からの駆動力を受ける駆動力受け部を有し、
前記駆動力伝達部の回転方向に前記駆動力受け部が接触している状態では、前記駆動力伝達部からの力を前記駆動力受け部へ伝達して、前記回転軸を前記駆動部によって回転することが可能であり、
前記駆動力伝達部の回転方向に前記駆動力受け部が非接触の状態では、前記回転軸は自由に回転可能となり、
前記回転軸には、回転に応じて伸縮する弾性部材が取り付けられ、前記弾性部材は、前記回転軸に対して、常に前記掻き取り部が下方に位置する状態となる方向に力を付与し、
前記掻き取り部が下方から上方に向かって移動する際には、前記回転軸は、前記弾性部材による力に対抗して、前記駆動部によって回転し、
前記掻き取り部が上方に達すると、前記回転軸は、前記弾性部材による力によって下方に回転することが可能であることを特徴とする請求項１記載の氷柱防止装置。

【請求項3】

前記駆動部による前記回転軸の回転速度に対して、前記弾性部材による前記回転軸の回転速度が十分に早く、前記弾性部材によって前記回転軸が回転した後、前記駆動力伝達部が前記駆動力受け部の位置まで移動するまでの間には、前記弾性部材の伸縮振動によって、前記回転軸に往復回転振動を付与することが可能であることを特徴とする請求項２記載の氷柱防止装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれかに記載の氷柱防止装置を用いた氷柱防止構造であって、
前記氷柱防止装置が、設置対象物の下方に固定され、
前記回転軸が、前記設置対象物の前面よりも奥側に配置され、前記掻き取り部が上方から下方に移動する際に、前記掻き取り部の先端が前記設置対象物の前面側に突出することを特徴とする氷柱防止構造。

【請求項5】

前記設置対象物が表示装置であることを特徴とする請求項４記載の氷柱防止構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に雪国において、氷柱の発生又は成長を防止することが可能な氷柱防止装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

雪国などにおいては、屋外の構造物の下方に氷柱が成長する場合がある。このような氷柱は、ある程度まで成長すると落下し、下方を通過する通行人や車両等に当たる恐れがある。このため、氷柱を成長させずに除去することが望ましい。

【0003】

このような、氷柱対策としては、例えば、信号灯の内部の電球の熱を灯箱の外部に発散させ、電球から出る熱によって氷柱を発生しないようにする方法が提案されている（例えば特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－２５９０２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１は信号灯の熱を利用するものであるが、十分な発熱量が無いと効果は小さい。特に、近年は、信号灯にＬＥＤが使用されており、発熱量自体が少ないため、十分な効果を得ることが困難である。

【0006】

また、信号灯のように、わずかでも発熱を伴う電球等が配置される部位はよいが、氷柱の発生を抑制しようとする場所の全てに熱源があるわけはないため、あらゆる場所に適用可能であり、効率よく氷柱の発生を抑制することが可能な方法が望まれている。

【0007】

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、効率よく氷柱の成長を抑制することが可能な氷柱防止装置及びこれを用いた氷柱防止構造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】

【0008】

前述した目的を達するために第１の発明は、氷柱の成長を抑制可能な氷柱防止装置であって、回転軸と、前記回転軸に対して略平行に配置され、前記回転軸とともに回転可能な掻き取り部と、前記回転軸を回転させる駆動部と、を具備し、設置対象物の下方に配置して、前記駆動部によって前記掻き取り部を回転させることで、前記掻き取り部が回転する際に、設置対象物の下方に形成される氷柱又は水滴を除去することが可能であることを特徴とする氷柱防止装置である。

【0009】

前記駆動部は、駆動力を伝達する駆動力伝達部を有し、前記回転軸は、前記駆動力伝達部からの駆動力を受ける駆動力受け部を有し、前記駆動力伝達部の回転方向に前記駆動力受け部が接触している状態では、前記駆動力伝達部からの力を前記駆動力受け部へ伝達して、前記回転軸を前記駆動部によって回転することが可能であり、前記駆動力伝達部の回転方向に前記駆動力受け部が非接触の状態では、前記回転軸は自由に回転可能となり、前記回転軸には、回転に応じて伸縮する弾性部材が取り付けられ、前記弾性部材は、前記回転軸に対して、常に前記掻き取り部が下方に位置する状態となる方向に力を付与し、前記掻き取り部が下方から上方に向かって移動する際には、前記回転軸は、前記弾性部材による力に対抗して、前記駆動部によって回転し、前記掻き取り部が上方に達すると、前記回転軸は、前記弾性部材による力によって下方に回転することが可能であることが望ましい。

【0010】

前記駆動部による前記回転軸の回転速度に対して、前記弾性部材による前記回転軸の回転速度が十分に早く、前記弾性部材によって前記回転軸が回転した後、前記駆動力伝達部が前記駆動力受け部の位置まで移動するまでの間には、前記弾性部材の伸縮振動によって、前記回転軸に往復回転振動を付与することが可能であることが望ましい。

【0011】

第１の発明によれば、設置対象物の下方において、水滴や氷柱を除去する掻き取り部を回転させることで、効率よく氷柱等を除去し、氷柱の成長を防止することが可能である。

【0012】

また、掻き取り部の回転動作を、上方に向かう際には駆動部で動作させ、上方から下方に向かう回転時には弾性部材を用いることで、上方から下方に向けて勢いよく回転させることができる。このため、打撃によって効率よく氷柱等を除去することができる。

【0013】

また、弾性部材によって掻き取り部を回転させた後に、掻き取り部を所定の期間フリーな状態とすることで、回転後にしばらくは往復回転振動を付与することができる。このため、振動によって掻き取り部に付着した水滴等をより確実に除去することができる。

【0014】

第２の発明は、第１の発明にかかる氷柱防止装置を用いた氷柱防止構造であって、前記氷柱防止装置が、設置対象物の下方に固定され、前記回転軸が、前記設置対象物の前面よりも奥側に配置され、前記掻き取り部が上方から下方に移動する際に、前記掻き取り部の先端が前記設置対象物の前面側に突出することを特徴とする氷柱防止構造である。

【0015】

前記設置対象物が表示装置であってもよい。

【0016】

第２の発明によれば、設置対象物の下部に配置して、掻き取り部を回転させることで設置対象物の下方に形成される水滴や氷柱を除去することができる。

【0017】

このような設置対象物としては、信号機等の表示装置に適用可能である。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、効率よく氷柱の成長を抑制することが可能な氷柱防止装置及びこれを用いた氷柱防止構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】氷柱防止構造１０を示す図。

【図2】（ａ）は、図１のＡ部拡大図、（ｂ）は、図１のＢ部拡大図。

【図3】（ａ）～（ｆ）は、駆動力伝達部１３と駆動力受け部１５の動作を示す図。

【図4】（ａ）～（ｃ）は、弾性部材１１の動作を示す図

【図5】（ａ）～（ｅ）は、掻き取り部７の動作を示す図。

【図6】設置対象物３が傾斜した状態を示す図。

【図7】（ａ）、（ｂ）は、ばね２７を用いた構成を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、氷柱防止装置１を用いた氷柱防止構造１０を示す図である。なお、以下の説明では、氷柱防止装置１が取り付けられる設置対象物３が、信号機等の表示装置である例を説明するが、設置対象物３は、表示装置に限られず、家屋の一部や、標識、その他トンネル等の構造物などの屋外における構造体であればいずれに対しても適用可能である。

【0021】

氷柱防止装置１は、設置対象物３の下方における氷柱発生部の近傍に固定される。氷柱防止装置１は、設置対象物３の下方における氷柱の成長を抑制可能な装置である。氷柱防止装置１は、主に回転軸５、掻き取り部７、駆動部９、弾性部材１１等から構成される。

【0022】

回転軸５には掻き取り部７が固定される。掻き取り部７は、回転軸５から所定の距離をあけて配置される。例えば、掻き取り部７の両端は屈曲して回転軸５に固定され、掻き取り部７と回転軸５とが略平行に配置される。このため、掻き取り部７は、回転軸５が回転すると、回転軸５を軸として回転する。

【0023】

図２（ａ）は、図１のＡ部拡大図である。回転軸５の両端部近傍は、支持部２５によって設置対象物３に回転可能に支持される。すなわち、支持部２５は、軸受け部となる。設置対象物３には、駆動部９が固定される。駆動部９の回転軸には駆動力伝達部１３が固定される。すなわち、駆動部９は、駆動力伝達部１３を回転させることが可能である。

【0024】

また、回転軸５の駆動部９側の端部には、駆動力受け部１５が固定される。駆動力伝達部１３と駆動力受け部１５の対向面には、それぞれ互いに噛みあうことが可能な突起１３ａと突起１５ａが形成される。突起１３ａと突起１５ａは、周方向の一部にのみ形成されており、互いに噛みあった状態では、駆動力受け部１５は、駆動力伝達部１３からの駆動力を受けて、共に回転する。すなわち、駆動力伝達部１３の突起１３ａの回転方向に、駆動力受け部１５の突起１５ａが接触して噛みあっている状態では、駆動力伝達部１３からの力が駆動力受け部１５へ伝達して、回転軸５を駆動部９によって回転させることが可能である。

【0025】

図２（ｂ）は、図１のＢ部拡大図である。回転軸５の、駆動部９とは逆側の端部近傍には、弾性部材１１等が配置される。前述したように回転軸５は、支持部２５で支持され、回転軸５の端部近傍にはクランク１７が固定される。クランク１７は回転軸５と共に回転可能である。クランク１７の端部近傍には固定部２１が固定される。

【0026】

また、クランク１７の上方において、設置対象物３には固定部１９が固定される。弾性部材１１は、固定部１９と固定部２１とに両端が接続される。すなわち、弾性部材１１によって、固定部１９と固定部２１が連結する。

【0027】

ここで、掻き取り部７が下方に位置した状態では、クランク１７の端部（固定部２１）は上方に位置する。すなわち、掻き取り部７が下方に位置した状態では、クランク１７に固定された固定部２１と、上方に配置された固定部１９との距離が最短となる。この状態を通常状態とする。すなわち、通常状態では、弾性部材１１（ばね）に蓄えられる弾性エネルギーが最小となる。

【0028】

次に、回転軸５の回転動作について詳細に説明する図３（ａ）～図３（ｆ）は、回転軸５の回転動作を示す図である。なお、各図は回転軸５の軸方向から見た図であり、一部の構成の透視図とする。前述したように、回転軸５は、駆動部９からの駆動力が、駆動力伝達部１３と駆動力受け部１５の噛みあいによって伝達することで回転する。

【0029】

図３（ａ）に示す状態は、駆動力伝達部１３の突起１３ａが上方に位置し、駆動力受け部１５の突起１５ａ（点線で示す）が下方に位置した状態を示す。また、図４（ａ）は、この状態における弾性部材１１等の状態を示す。なお、掻き取り部７（図示省略）は、突起１５ａと同様の周方向の配置となる。すなわち、図３（ａ）、図４（ａ）では、掻き取り部７は下方に位置し、クランク１７に固定された固定部２１は上方に位置した状態である。

【0030】

駆動部９が回転すると、図３（ａ）～図３（ｃ）に示すように、駆動力伝達部１３は回転する（図中矢印Ｃ）。この際、突起１３ａと突起１５ａとは周方向に離れているため、駆動力伝達部１３からの駆動力は、駆動力受け部１５には伝達されない。すなわち、駆動力伝達部１３の回転方向に駆動力受け部１５が非接触の状態では、回転軸５は駆動力伝達部１３から力を受けずに自由に回転可能な状態となり、駆動力受け部１５及び回転軸５は回転せずにその状態が維持される。

【0031】

図３（ｃ）～図３（ｄ）に示すように、突起１３ａと突起１５ａとが接触すると、駆動力伝達部１３の突起１３ａの回転方向に、駆動力受け部１５の突起１５ａが接触し、駆動力受け部１５は、駆動力伝達部１３によって回転する（図中矢印Ｄ）。このように、回転軸５が駆動部９によって回転すると、回転軸５とともにクランク１７が回転する。

【0032】

図４（ｂ）は、この状態における弾性部材１１を示す図である。回転軸５が回転すると、回転軸５に固定されたクランク１７が回転するため、固定部２１と固定部１９との距離が離れ、弾性部材１１が伸ばされる。このように、回転軸５に取り付けられた弾性部材１１は、回転によって伸縮する。なお、この状態では、掻き取り部７は、下方から上方に向けて移動する。すなわち、弾性部材１１は、回転軸５に対して、常に掻き取り部７（突起１５ａ）が下方に位置する状態となる方向に力を付与する。

【0033】

図３（ｅ）は、さらに回転軸５が回転した状態を示す図であり、突起１５ａが最上部に位置する直前の状態を示す図である。また、図４（ｃ）は、この状態における弾性部材１１を示す図である。このように、掻き取り部７が下方から上方に向かって移動する際（図３（ｃ）～図３（ｅ））には、回転軸５は、弾性部材１１による力に対抗して、駆動部９によって回転する。すなわち、突起１５ａが、突起１３ａに押し付けられた状態で回転軸５が回転する。

【0034】

図３（ｆ）は、この状態からさらに回転軸５が回転し、突起１５ａ（掻き取り部７）が上方に達した直後の状態を示す図である。突起１５ａ（掻き取り部７）が最上部に達すると、回転軸５は、駆動力伝達部１３と同一の回転方向に対して、弾性部材１１に蓄えられた力によって下方に一気に回転する。この際、駆動部９による回転軸５の回転速度に対して、弾性部材１１による回転軸５の回転速度が十分に早い。このため、掻き取り部７を高速で回転させることができる。

【0035】

なお、回転軸５（掻き取り部７）が弾性部材１１によって回転した後、駆動力伝達部１３が駆動力受け部１５の位置まで移動するまでの間は、回転軸５は駆動部９からの力を受けずにフリーの状態となる（図３（ａ）～図３（ｃ））。この際、弾性部材１１が伸びた状態から急激に縮むため、その後、所定の期間、弾性部材１１は減衰しながら伸縮の振動を繰り返す。このため、弾性部材１１の伸縮振動によって、回転軸５には、多少の往復回転振動を付与することが可能である。以上が、回転軸５の１回転単位の動作となる。

【0036】

次に、上記の動作に伴う、掻き取り部７の回転動作について詳細に説明する。図５（ａ）～図５（ｅ）は、掻き取り部７の動作を示す図である。前述したように、氷柱防止装置１は、設置対象物３の下方に設置される。この際、設置対象物３の前面（図中左側）に対して、回転軸５は、設置対象物３の前面よりも奥側（図中右側）に配置される。通常、設置対象物３の前面を伝って流下した水滴及び、これにより生じた氷柱２３は、設置対象物３の前面下部に形成される。このため、回転軸５は前面下部に形成される氷柱２３よりも奥側に配置される。

【0037】

まず、図５（ａ）に示す状態は、掻き取り部７が下方に位置した状態（図３（ａ）～図３（ｃ）及び図４（ａ））である。前述したように、この状態では、駆動部９を動作させても、回転軸５は即座に回転しない。

【0038】

駆動部９がさらに回転すると、図５（ｂ）に示すように、駆動力伝達部１３と駆動力受け部１５とが噛みあい、回転軸５が回転を開始する（図中矢印Ｆ）。すなわち、掻き取り部７が上方に回転する（図３（ｄ）及び図４（ｂ））。なお、掻き取り部７の回転方向としては、設置対象物３の前面側に対して奥側（図中右側）で掻き取り部７が上昇するように設定される。

【0039】

さらに回転軸５（掻き取り部７）が上昇し、図５（ｃ）に示すように、掻き取り部７が上方まで回転すると（図３（ｅ）及び図４（ｃ））、弾性部材１１が最も伸ばされた状態となる。図５（ｄ）に示すように、掻き取り部７が最上部を通過すると、直後に弾性部材１１によって一気に掻き取り部７が下方まで回転する（図５（ｅ））。

【0040】

ここで、設置対象物３の前面から、奥側の回転軸５までの距離（図中左右方向の距離）よりも、回転軸５の中心から掻き取り部７までの距離が長い。このため、掻き取り部７が、上方から下方に回転移動する途中において、掻き取り部７の先端が設置対象物３の前面側に突出する。

【0041】

また、前述したように、弾性部材１１により作られる回転速度は駆動部９による回転と比較して十分に速い。このため、掻き取り部７は、氷柱２３に対して上方から下方に向けて（奥側から前面側に向けて）、強い打撃を氷柱２３に与えることができる。このため、設置対象物３の前面の下部に形成した氷柱２３を効率よく除去することができる。

【0042】

このように、氷柱防止装置１を設置対象物３の下方に配置して、駆動部９によって掻き取り部７を回転させることで、掻き取り部７が回転軸５の上方から下方に向かって回転する際に、設置対象物３の下方に形成される氷柱２３又は水滴を除去することが可能である。なお、前述したように、弾性部材１１によって高速で下方に回転した掻き取り部７は、その勢いによってしばらく往復振動動作する（図中Ｈ）。このため、掻き取り部７に付着した水滴等を振り落とすことができる。

【0043】

なお、駆動部９は、常時回転軸５を回転させてもよいが、間欠的に動作させてもよい。例えば、タイマーによって夜間や昼間の所定の時間のみ動作させてもよく、気温や天候をセンサ等で検知して、所定条件において動作させてもよい。また、氷柱２３があることをセンサで検知してもよい。また、駆動部９は、所定の時間、回転動作を継続してもよいが、間欠的に回転軸５を１回転単位で動作させてもよい。

【0044】

なお、回転軸５の回転位置を検知可能な位置センサを設けておき、駆動部９が停止する際には、常に一定の位置で回転軸を停止することが望ましい。例えば、図３（ａ）に示すように、駆動部９は、掻き取り部７が下方に位置し、突起１３ａ、１５ａが離れた状態で停止させる。このようにすることで、停止時に弾性部材１１に負荷がかかることを抑制するとともに、突起１３ａと突起１５ａとが氷等によって固着することを抑制することができる。

【0045】

また、図６に示すように、設置対象物３の前面を傾斜させてもよい。図示した例では、設置対象物３の上方が前方に向けて傾くように配置される。このようにすることで、設置対象物の前面下端に水を集中させることができる。

【0046】

また、支持部２５は、設置対象物３の下面に対して垂直に配置するのではなく、角度を設けてもよい。例えば、氷柱２３に対して、有効に打撃を加えることが可能な角度に調整可能であることが望ましい。

【0047】

また、図７（ａ）、図７（ｂ）は、図２（ａ）、図２（ｂ）に対応する他の実施形態を示す図である。図７に示す例では、回転軸５と掻き取り部７との間に、ばね２７が配置される。ばね２７は、回転軸５と掻き取り部７とを剛結するのではなく、掻き取り部７の移動に対して自由度を付与するものである。

【0048】

このようにすることで、氷柱２３に対して掻き取り部７が打撃を加えた際に、一度で氷柱２３を除去できない場合であっても、掻き取り部７の回転が停止することを抑制することができる。このため、複数回の打撃を加えて氷柱２３を除去することができる。また、駆動部９の焼き付きや破損を抑制することができる。

【0049】

なお、ばね２７は、氷柱２７に対して打撃力を加える程度のばね力が必要である。例えば、掻き取り部７が上方に回転させた際にも、ばね２７が自立して掻き取り部７を回転軸５の上方で支持することが可能な程度のばね力があればよい。硬度の高い氷柱に対して、駆動の回転速度を高めること、掻き取り部７に鋭角なエッジを持たせること、回転軸５と掻き取り部７との結合にチェーンなどの屈伸運動を有する部材導入などが有効である。

【0050】

以上、本実施の形態によれば、設置対象物３の下方で掻き取り部７を回転させることで、設置対象物３の下部に形成された氷柱２３等を容易に除去することができる。特に、掻き取り部７を上方から下方に回転させる際に、弾性部材１１の弾性力を利用することで、掻き取り部７から氷柱２３へ打撃力を与えることが可能となり、効率よく氷柱２３を除去することができる。

【0051】

また、掻き取り部７を弾性部材１１によって回転させた後は、弾性部材１１の伸縮振動によって、掻き取り部７を往復振動させることができる。このため、掻き取り部７に付着した水滴等を振り落とすことができる。

【0052】

また、氷柱防止装置１を設置対象物３の前面から少し奥まった位置に配置することで、水滴等が氷柱防止装置１側に伝わることを抑制することができる。この場合でも掻き取り部７が上方から下方に回転する際に、設置対象物３の前面側にはみ出すように配置することで、確実に掻き取り部７で氷柱２３等を除去することができる。

【0053】

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0054】

１………氷柱防止装置
３………設置対象物
５………回転軸
７………掻き取り部
９………駆動部
１０………氷柱防止構造
１１………弾性部材
１３………駆動力伝達部
１３ａ………突起
１５………駆動力受け部
１５ａ………突起
１７………クランク
１９………固定部
２１………固定部
２３………氷柱
２５………支持部
２７………ばね

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】