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技術 融雪システム

出願人 上山試錐工業株式会社
発明者 上山弘
出願日 2006年2月24日 (15年0ヶ月経過) 出願番号 2006-047689
公開日 2007年9月6日 (13年5ヶ月経過) 公開番号 2007-224625
状態 特許登録済
技術分野 街路・軌道・海岸の清掃 道路の舗装構造
主要キーワード 箱型ケーシング 連通箇所 吸熱管 融雪システム 融雪面 層流状態 外管内 融雪す
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年9月6日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

内部に収容される融雪用液体の温度差に起因する自然対流を利用して融雪を行う融雪システムを提供する。

解決手段

上部空間と下部空間とに分割されている本体(12)と、地中の熱を吸収するための吸熱管(20)とを備え、上部空間と下部空間とが、開口によって互いに連通しており、吸熱管の外管(22)の上端が下部空間と連通し、下端閉鎖しており、内管(24)の上端が上部空間と連通し、下端が開放しており、上部空間内及び/又は下部空間内に配置された複数の整流板(26)を更に備え、整流板が、内管の上端付近の箇所から開口付近の箇所に向かって延びるように上部空間内に取り付けられており、地熱により温められた外管内の融雪用液体が、自然対流により、循環することによって、本体の上方に位置するを融かすように構成されている。

概要

背景

本出願人は、地熱を利用した種々の融雪システムを提案している(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。これらの融雪システムでは、液体を地熱で温め、これらの液体をポンプヒーター等の補助装置を用いて循環させて、融雪を行っている。

特公平7−49650号公報
特許第3089400号公報

概要

内部に収容される融雪用液体の温度差に起因する自然対流を利用して融雪を行う融雪システムを提供する。 上部空間と下部空間とに分割されている本体(12)と、地中の熱を吸収するための吸熱管(20)とを備え、上部空間と下部空間とが、開口によって互いに連通しており、吸熱管の外管(22)の上端が下部空間と連通し、下端閉鎖しており、内管(24)の上端が上部空間と連通し、下端が開放しており、上部空間内及び/又は下部空間内に配置された複数の整流板(26)を更に備え、整流板が、内管の上端付近の箇所から開口付近の箇所に向かって延びるように上部空間内に取り付けられており、地熱により温められた外管内の融雪用液体が、自然対流により、循環することによって、本体の上方に位置するを融かすように構成されている。

目的

本発明は、上述の融雪システムを改良発展させたものであって、内部に収容される融雪用液体の温度差に起因する自然対流を利用して融雪を行う融雪システムを提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

地中埋設された融雪システムであって、頂壁底壁、及び側壁を有し、前記頂壁と前記底壁との間に配置された隔壁によって上部空間と下部空間とに分割されている本体と、前記本体の下方に配置され、地中の熱を吸収するための吸熱管とを備え、前記本体の前記上部空間と前記下部空間とが、前記隔壁の周縁部に設けられた開口によって互いに連通しており、前記吸熱管が、外管内管とによって構成される二重管であり、前記外管の上端が前記下部空間と連通し、下端閉鎖しており、前記内管の上端が前記上部空間と連通し、下端が開放しており、前記上部空間内と前記下部空間内の両方又はいずれか一方に配置された複数の整流板を更に備え、前記上部空間内に配置された前記整流板が、前記内管の上端付近の箇所から前記開口付近の箇所に向かって延び、少なくとも上縁を前記頂壁に固定することによって前記上部空間内に取り付けられており、前記下部空間内に配置された前記整流板が、前記外管の上端付近の箇所から前記開口付近の箇所に向かって延びており、前記本体及び前記吸熱管内に、融雪用液体が収容されており、地熱により温められて温水となった前記外管内の融雪用液体が、自然対流により、前記内管を通って前記上部空間に達し、前記本体の上方に位置する融解して冷水となった融雪用液体が、前記開口から前記下部空間を通って前記外管内に戻る過程を繰り返し、或いは、地熱により温められて温水となった前記外管内の融雪用液体が、自然対流により、前記外管、次いで前記下部空間を通って前記開口から前記上部空間に達し、前記本体の上方に位置する雪を融解して冷水となった融雪用液体が、前記内管を通って前記外管内に戻る過程を繰り返すことによって、融雪するように構成されていることを特徴とするシステム

請求項2

前記整流板が熱伝導率の大きな材料で形成されていることを特徴とする請求項1に記載のシステム。

請求項3

前記外管のうち、少なくとも地中の熱を吸収する部分が熱伝導率の大きな材料で形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のシステム。

請求項4

前記隔壁が熱伝導率の小さな材料で形成されていることを特徴とする前記請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の融雪システム。

技術分野

0001

本発明は一般に、融雪システムに関する。より詳細には、本発明は、地熱下水道管などから発生する熱を利用する融雪システムに関する。

背景技術

0002

本出願人は、地熱を利用した種々の融雪システムを提案している(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。これらの融雪システムでは、液体を地熱で温め、これらの液体をポンプヒーター等の補助装置を用いて循環させて、融雪を行っている。

0003

特公平7−49650号公報
特許第3089400号公報

発明が解決しようとする課題

0004

本発明は、上述の融雪システムを改良発展させたものであって、内部に収容される融雪用液体の温度差に起因する自然対流を利用して融雪を行う融雪システムを提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0005

本願請求項1に記載の融雪システムは、頂壁底壁、及び側壁を有し、前記頂壁と前記底壁との間に配置された隔壁によって上部空間と下部空間とに分割されている本体と、前記本体の下方に配置され、地中の熱を吸収するための吸熱管とを備え、前記本体の前記上部空間と前記下部空間とが、前記隔壁の周縁部に設けられた開口によって互いに連通しており、前記吸熱管が、外管内管とによって構成される二重管であり、前記外管の上端が前記下部空間と連通し、下端閉鎖しており、前記内管の上端が前記上部空間と連通し、下端が開放しており、前記上部空間内と前記下部空間内の両方又はいずれか一方に配置された複数の整流板を更に備え、前記上部空間内に配置された前記整流板が、前記内管の上端付近の箇所から前記開口付近の箇所に向かって延び、少なくとも上縁を前記頂壁に固定することによって前記上部空間内に取り付けられており、前記下部空間内に配置された前記整流板が、前記外管の上端付近の箇所から前記開口付近の箇所に向かって延びており、前記本体及び前記吸熱管内に、融雪用液体が収容されており、地熱により温められて温水となった前記外管内の融雪用液体が、自然対流により、前記内管を通って前記上部空間に達し、前記本体の上方に位置する融解して冷水となった融雪用液体が、前記開口から前記下部空間を通って前記外管内に戻る過程を繰り返し、或いは、地熱により温められて温水となった前記外管内の融雪用液体が、自然対流により、前記外管、次いで前記下部空間を通って前記開口から前記上部空間に達し、前記本体の上方に位置する雪を融解して冷水となった融雪用液体が、前記内管を通って前記外管内に戻る過程を繰り返すことによって、融雪するように構成されていることを特徴とするものである。

0006

本願請求項2に記載の融雪システムは、前記請求項1の融雪システムにおいて、前記整流板が熱伝導率の大きな材料で形成されていることを特徴とするものである。

0007

本願請求項3に記載の融雪システムは、前記請求項1又は2の融雪システムにおいて、前記外管のうち、少なくとも地中の熱を吸収する部分が熱伝導率の大きな材料で形成されていることを特徴とするものである。

0008

本願請求項4に記載の融雪システムは、前記請求項1から請求項3までのいずれか1項の融雪システムにおいて、前記隔壁が熱伝導率の小さな材料で形成されていることを特徴とするものである。

発明の効果

0009

本発明の融雪システムによれば、自然対流により融雪用液体を循環させているので、動力源を必要とせずに、廉価な維持コストで融雪を行うことができる。また、本発明の融雪システムにおいて整流板を設けたことにより、上部空間内において温水を均等に流すことができるとともに、層流状態を保持して自然対流を促進させるという効果を得ることができる。

発明を実施するための最良の形態

0010

次に図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態に係る融雪システムについて詳細に説明する。図1は、本発明の好ましい実施の形態に係る融雪システムを示した斜視図である。図1において全体として参照符号10で示される本発明の好ましい実施の形態に係る融雪システムは、本体12を備えている。

0011

本体12は、頂壁12a、底壁12b、及び頂壁12aと底壁12bとを連結する側壁12cを有する箱型ケーシングによって形成されており、その内部は、頂壁12a及び底壁12bに実質的に平行に配置された隔壁12dによって上部空間14と下部空間16に分割されている。

0012

本体12の上部空間14と下部空間16は、隔壁12dの周縁部に設けられた複数の開口18によって、互いに連通している(図3(a)、図4(a)参照)。複数の開口18を設ける代わりに、頂壁12a、底壁12bよりも小さい隔壁12′dを支持部材18a′で支持することによって形成される隙間を開口18′としてもよく(図4(b)参照)、上部空間14と下部空間16とを連通させる他の適当な手段を用いてもよい。

0013

本体12は、詳細には後述するように、頂壁12aの上方が融雪面となるため、少なくとも頂壁12aは、金属材料で形成されている。本体12の頂壁12a以外の部分(すなわち、底壁12b、側壁12c、各壁12d)は、任意の適当な材料で形成されている。

0014

融雪システム10は又、本体12の下方に本体12に対して実質的に直交するように配置され、地中の熱(地熱、地中に埋設されている下水道管などから発生する熱)を吸収するための吸熱管20を備えている。吸熱管20は、外管22と内管24とによって構成される二重管である。図2に示されるように、外管22の上端22aは、本体12の下部空間16と連通しており、内管24の上端24aは、本体12の上部空間14と連通している。また、外管22の下端22bは、底壁によって閉鎖されており、内管24の下端24bは、開放している。なお、図示されている例では、外管22の下端22bが底壁によって閉鎖されているが、下端が開放した管状部材を用い、管状部材の下端周辺コンクリート等を注入等することによって、下端を閉鎖してもよい。

0015

融雪システム10は更に、本体12の上部空間14内に配置された複数の整流板26を備えている(図1では、整流板26は図示されていない)。整流板26は、図3に示されるように、内管24の上端24aの付近の箇所から、外管との連通箇所(開口18)の付近の箇所に向かって、放射状に延びており、その上縁26aを本体12の頂壁12aに固定することによって本体12に取り付けられている(図2参照)。

0016

図示されている整流板26は、上縁26aが本体12の頂壁12aに固定されているが、上縁26aを頂壁12aに固定し、下縁を隔壁12dに固定してもよい。

0017

整流板26は、(1)温水を内管24の上端24aから上部空間12の開口18に向かって均等に流し、(2)温水を層流状態で流して自然対流を促進させる、のに役立つ。また、整流板26を熱伝導率の大きな材料(例えば、金属材料)で形成した場合には、温水の熱を本体12の頂壁12aに伝達するのに役立つ。

0018

なお、融雪システム10は、地中に埋設されており、本体12の頂壁12aの上方は、舗装被覆されている。また、融雪システム10の本体12及び吸熱管20内には、融雪用液体(例えば、水、不凍液)が収容されている。

0019

以上のように構成された融雪システム10の作動について説明する。水の密度は4°Cにおいて最大となることは周知である(したがって、水は、4°C以下(例えば、3°C)では温められると重くなり、4°C以上(例えば、5°C)では温められると軽くなる)。図5は、融雪用液体が4°C以下の水である場合における融雪システム10の作動を模式的に示した図である。まず、外管22内の融雪用液体が地熱により温められて温水となる。すると、温められた温水は外管22内を下降し、次いで、内管24の下端24bから、自然対流によって上昇し、内管24の上端24aから上部空間14に達する。上部空間14に達した温水により、本体12の頂壁12aの上方に位置する雪が融かされる。その際、上部空間14内に配置された整流板26により、温水が内管24の上端24aから均等に且つ層流状態を保って上部空間の周縁部に流れるので、雪が均等に融かされる。また、整流板26が頂壁12aに固定されているので、温水の熱が整流板26を介して頂壁12aに伝達され、雪を融かすのに役立つ。雪を融かして冷水となった融雪用液体は、自然対流により、開口18から下部空間16を通って外管22内に到達し、再び地熱によって温められ温水となる。このようにして自然対流を利用して、温水を本体12の上部空間14に循環させることにより、効率的に融雪を行うことができる。

0020

図6は、融雪用液体が4°C以上の水である場合における融雪システム10の作動を模式的に示した図である。この場合には、融雪用液体の循環経路は、図5に示した場合と逆になる。すなわち、地熱により温められて温水となった外管22内の融雪用液体が外管22内を上昇し、自然対流により、下部空間16を通って開口18から上部空間14に達し、本体12の上方に位置する雪を融解して冷水となった融雪用液体が、内管24を通って外管22内に戻る過程が繰り返される。

0021

融雪システム10が図6に示すような作動をする場合には、上部空間14に配置されている整流板26と同様な整流板28を下部空間16に配置するのが好ましい。下部空間16に配置される整流板28は、頂壁12aへの熱伝導を考慮する必要がないので、整流板26と異なり、特に上縁を隔壁12dに固定しなくともよい(換言すると、下縁を底壁12bに固定してもよく、上縁を隔壁12dに固定してもよく、或いは、下縁を底壁12bに固定し上縁を隔壁12dに固定してもよい)。

0022

上述のように、整流板は、融雪用液体の温度に応じて、上部空間14又は下部空間16のいずれか一方のみに配置してもよく、上部空間14と下部空間16の両方に配置してもよい。

0023

なお、吸熱管20の外管22のうち、少なくとも地熱を吸収する部分は、地熱の熱エネルギーを融雪用液体に良好に伝達することができるように、熱伝導率の大きい材料(例えば、金属材料)で形成するのが好ましい。また、本体12の隔壁12dは、上部空間14内の融雪用液体と下部空間16内の融雪用液体との温度差を保持し、自然対流を促進させるために、熱伝導率の小さな材料(例えば、合成樹脂材料)で形成するのが好ましい。

0024

本発明は、以上の発明の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

0025

例えば、以上の実施の形態において、本体12は平面視で矩形に形成され、吸熱管20は円筒形の管で形成されているが、これらの形状に限定されるものではない。また、図示されている整流板26の形状や基数、開口18の形状や基数は、単なる例示的なものにすぎない。また、融雪システム10が地熱を利用するものとして説明されているが、地熱以外の熱エネルギー(例えば、下水道管により生ずる熱)を利用するものでもよい。

0026

また、前記実施の形態では、隔壁12dが頂壁12a及び底壁12bに対して実質的に平行に配置され、吸熱管20が本体12に対して実質的に直交するように配置されているが、これらの形態に限定されるものではない(例えば、融雪用液体の対流を助長させるべく、隔壁12dに傾斜を設けてもよいし、融雪システム10を傾斜地に設置する等の場合には、吸熱管20が本体12に対して傾斜していることもあり得る)。

図面の簡単な説明

0027

本発明の好ましい実施の形態に係る融雪システムの斜視図である。
図1の融雪システムの縦断面図である。
図3(a)は、図2の線3a−3aに沿って見た断面図、図3(b)は、図2の線3b−3bに沿って見た断面図である。
図4(a)は隔壁に設けられる開口を示した部分切り取り斜視図、図4(b)は隔壁に設けられる別の形態の開口を示した部分切り取り斜視図である。
図1の融雪システムの作動状態を説明するための模式図である。
図1の融雪システムの別の作動状態を説明するための模式図である。

符号の説明

0028

10融雪システム
12 本体
14 上部空間
16 下部空間
18 開口
20吸熱管
22外管
24内管
26、28 整流板

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