JP7234231B2 - 空港除氷化学薬品を散布、回収およびリサイクルする方法およびシステム - Google Patents

Description

本願は、路面を清掃する装置、特に舗装路の状態を監視しかつ融雪氷水、化学物質および異物を含む物質を舗装路面から除去する車両に関する。

背景技術
従来、冬期の荒天条件の最中に最適な状態の舗装路を得て維持することは極めて困難である、ということが判っている。特に、路面上を移動する車両が最適な加速、制動および方向安定性を得ることを可能にする状態に舗装路を最適に維持することは困難である。冬期の汚染物質（雪、雪泥、氷、氷晶雨および氷結水等）は、状態の変化および／または物理的な変化（すなわち舗装路または互いに対する付着または解離、あるいは例えば湿った伸展性の雪が車両または航空機への追従等の事象に起因して固まった雪に変化すること等）を経験する可能性がある。前記変化が生じると、路面を最適な状態に維持することは困難であることが多い。

空港は、冬期汚染物質を迅速かつ効率的に除去することができる、ということが最も重要である。航空機または車両の制動またはトラクションコントロールが少しでも失われると、その結果直ちに、飛行機または航空機内の乗客および地上作業者にとって危険な状態が生じる恐れがある。

トラクションまたは制動の有効性の損失を軽減する従来の１つの方法は、除氷化学薬品の散布である。除氷化学薬品は冬期汚染物質の凝固点を、周囲温度未満の温度に低下させる。その結果、汚染物質は融解または液化し、濡れた路面を生ぜしめる。これらの濡れた路面は結果的に、車両および航空機に対してより良好なトラクションコントロールを提供することにつながる。

目下空港で散布される除氷化学薬品の大部分は、アルカリを基礎としたものである。しかしながら、これらの刺激性の化学薬品は、航空機の着陸装置や制動系に接触すると、しばしば数十億ドルの損害を生ぜしめる。特に化学薬品は、着陸装置システムのカーボンブレーキの接触酸化を加速させる。

本発明は、舗装路の状態を監視しかつ融雪氷水、化学物質および異物を含む物質を舗装路面から除去する方法およびシステムを提供する。

概要
本発明の１つの態様に基づき、除氷化学薬品を散布しかつ路面から回収するためのシステムが提供される。当該システムには、路面に除氷化学薬品を散布するための噴射系が含まれる。路面から真空系が、除氷化学薬品および汚染物質を引き込むと共に、除氷化学薬品および汚染物質をリザーバへ送り、混合液が形成される。混合液は、回収系により処理される。回収系には、混合液から固形物を除去するためのフィルタ装置、混合液の特性値を測定するための少なくとも１つのセンサ、および除氷化学薬品源が含まれる。制御装置は、少なくとも１つのセンサにより供給された信号に基づき混合液の特性値を決定し、特性値が所定の最小値を下回った場合には弁を開放位置に移動させて混合液に追加化学薬品を混合させ、特性値が所定の最小値を上回った場合には弁を閉鎖位置に移動させるように構成されている。噴射系により除氷化学薬品が散布される前および真空系が路面から除氷化学薬品および汚染物質を引き込んだ後の、汚染物質の存在および／または不存在および路面の状態を測定するために、検出・監視システムが設けられている。

前記システムは、少なくとも１つのセンサにより測定される特性値が、混合液中の除氷化学薬品の濃度、組成または酸性度／アルカリ性度レベルのうちの少なくとも１つであるように構成され得る、ということが考えられる。

当該システムは、汚染物質が、雪、氷、異物デブリ、除氷化学薬品または水のうちの少なくとも１つであるように構成されてもよい。

当該システムは、除氷化学剤および汚染物質を真空系内に吹き入れる加圧空気を供給するためのエアブロワを有していてよい、ということが考えられる。

上述した検出・監視システムには、噴射系により除氷化学薬品が散布される前の路面上の汚染物質の存在および／または不存在を決定するように構成された第１のセンサ、真空系が路面から除氷化学薬品および汚染物質を引き込んだ後の路面上の汚染物質の存在および／または不存在を決定するように構成された第２のセンサ、噴射系により除氷化学薬品が散布される前の路面の第１の摩擦値を決定するように構成された第１の摩擦装置、および真空系が路面から除氷化学悪品および汚染物質を引き込んだ後の路面の第２の摩擦値を決定するように構成された第２の摩擦装置が含まれてよい、ということが考えられる。

前記システムに設けられた制御装置は、噴射系、真空系および回収系を、第１のセンサ、第２のセンサ、第１の摩擦装置および第２の摩擦装置により供給された信号に基づき制御するように構成され得る、ということが考えられる。

さらに、第１のセンサおよび第２のセンサは、氷検出センサであってよく、第１の摩擦装置および第２の摩擦装置は、摩擦試験装置であってよい、ということが考えられる。

上述したシステムは、散布された化学薬品のうちの若干がこの過程の最中に舗装路により吸収され、舗装路に対する全ての新規のまたは継続的な冬期降水の強力な初期結合を防止するように残留して氷結を防止するように構成され得る、ということが考えられる。

本発明の別の態様に基づき提供される、除氷化学薬品を散布しかつ路面から回収する方法は、除氷化学薬品を路面に散布するステップ、路面から除氷化学薬品および汚染物質を引き込み、除氷化学薬品および汚染物質をリザーバへ送って混合液を形成するステップ、および混合液を処理するステップを含む。処理ステップには、混合液からの固形物の除去、混合液の特性値の測定、混合液の特性値の決定、特性値が所定の最小値を下回った場合の、混合液への追加化学薬品の追加、除氷化学薬品が路面に散布される前、除氷化学薬品および汚染物質が路面から引き込まれた後の、汚染物質の存在および／または不存在および路面の状態の決定が含まれる。当該方法には、除氷化学薬品を路面に散布するステップ、路面から除氷化学薬品を引き込むステップおよび混合液を処理するステップを、汚染物質の存在および／不存在および路面の状態を決定するステップに基づき調整するステップが含まれる。

前記方法において、特性値を測定するステップには、混合液中の除氷化学薬品の濃度、組成または酸性度／アルカリ性度レベルのうちの少なくとも１つの測定が含まれてよい、ということが考えられる。

前記方法において、汚染物質は、雪、氷、異物デブリまたは水のうちの少なくとも１つであってよい。

前記方法において、除氷化学薬品を路面に散布するステップには、除氷化学剤および汚染物質を真空系内に吹き入れる加圧空気の供給が含まれていてよい。

前記方法において、汚染物質の存在および／または不存在および路面の状態を決定するステップには、除氷化学薬品を散布するステップの前の路面上の汚染物質の存在および／または不存在の決定、路面から除氷化学薬品および汚染物質を引き込むステップの後の路面上の汚染物質の存在および／または不存在の決定、除氷化学薬品を散布するステップの前の路面の第１の摩擦値の決定、および除氷化学薬品および汚染物質を引き込むステップの後の路面の第２の摩擦値の決定が含まれてよい、ということが考えられる。

本発明の１つの実施形態による、舗装路面に対して物質を添加しかつ除去するための車両の１つの実施形態を示す図である。

詳細な説明
ここで詳細に説明する装置は、除氷化学薬品に対する航空機のコンポーネント、すなわち航空機装置の曝露量を減少させることができると考えられる。路面に散布される化学薬品の量を減少させることにより、本発明の装置は、影響を受けやすい航空機装置に対する接触酸化作用の低下を支援することができる。従来周知の装置は、路面に除氷化学薬品を受動的に散布し、その後で化学薬品と融雪氷水の両方が舗装路上に残留し、もっぱら航空機装置内へ飛散させられるかまたは引き込まれ、かつ舗装路から未舗装の舗装路縁へ排出されることを可能にする。対照的に、本発明の装置は、固まった雪／氷を分解して急速に融解させるために、路面上の汚染物質（例えば雪、氷等）に、高い導入エネルギ（より高い圧力および／またはより高い速度および／またはより大きな体積）の除氷化学薬品を供給することができる。同時に本発明の装置は、希釈された除氷化学薬品、あらゆる汚染物質および融解した冬期汚染物質を高効率で回収することを可能にし得る。

図面を参照すると、本発明による回収装置１０が示されている。回収装置１０は一般に、ハウジング２０、エアブロワ３０、高圧除氷剤噴射系５０、真空系７０、廃棄物回収系９０および制御装置１１０を有している。図示の実施形態において、ハウジング２０は、路面１４、例えば空港の滑走路を清掃するためにオペレータ１２により制御される車両の一部であり、エアブロワ３０、高圧除氷剤噴射系５０および真空系７０は、ハウジング２０内に配置されている。真空系７０は別体であってよいか、またはエアブロワ３０用の負圧入口であってよい。換言すると、図示の実施形態において、エアブロワ３０と真空系７０とは別個の系として示されている。エアブロワ３０と真空系７０とは、単一の系（図示せず）に組み込まれていてもよく、例えばエアブロワ３０はファンまたはブロワの出口により画定され得、真空系７０は同じファンまたはブロワの入口により画定され得る、ということが考えられる。

エアブロワ３０は、回収装置１０が移動する路面１４に対して所定の方向および所定の力で空気を吹き付けるように構成され得る。路面１４に対して空気を吹き付ける力は、次の、制御装置１１０へのユーザ入力、路面１４の状態、回収装置１０の速度のうちの１つまたは複数に基づき可変であり得る、ということが考えられる。図示の実施形態では、エアブロワ３０は、回収装置１０の前方１０ａに向けられて配置されている。エアブロワ３０は、空気を路面１４に送るように構成かつ設計された、ファンまたは容積型のエアブロワであってよい、ということが考えられる。

図示の実施形態では、エアブロワ３０の出口は、室３４内へ延びている管路３２に接続されている。室３４は、路面１４に面して開いた底部を有している。管路３２の出口を出た空気は、室３４内に送られると共に、路面１４に向かって送られる。

高圧除氷剤噴射系５０は一般に、ポンプ５２、および除氷化学薬品を保管するためのリザーバ５４を有している。リザーバ５４は、所定量の除氷化学薬品を保管するように構成されている。導管５６が、リザーバ５４をポンプ５２と室３４とに流体接続している。導管５６の出口は、路面１４に除氷化学薬品を送るために、室３４内に位置している。

リザーバ５４は、異なる除氷化学薬品が保管された１つ以上の区画を有していてよい、ということが考えられる。図示の実施形態では、高圧除氷剤噴射系５０用の導管５６の出口は、エアブロワ３０用の管路３２の出口に隣接して配置されている。リザーバ５４からの除氷化学薬品と、ブロワ３０からの空気とは、路面１４に沿って共にまたは別個に送られてよい、ということが考えられる。除氷化学薬品：空気の比は、検出された舗装路の状態に基づき連続的に可変であり得る、ということも考えられる（以下で詳細に説明する）。

図示の実施形態では、真空系７０は、エアブロワ３０用の管路３２および除氷剤噴射系５０の導管５６の出口の前方（すなわち比較的先の前方）に配置されている。真空系７０は一般に、回収系９０の廃棄物貯蔵タンク／区画９２に流体連通した管路または導管７２を有している。真空７４が、管路７２を介して空気を引き込みかつ廃棄物貯蔵タンク／区画９２内へ排出する。

回収系９０は一般に、廃棄物貯蔵タンク／区画９２、ポンプ９４、フィルタ９６、分析器９８および固形廃棄物貯蔵タンク１０２を有している。廃棄物貯蔵タンク／区画９２は、路面１４上の除氷化学薬品、融雪および／または雨および汚染物質の組合せから成る混合液を収容するように構成されかつ寸法設定されている。

ポンプ９４は、廃棄物タンク９２から管路９１を介して混合液を引き込むと共にフィルタ９６を通して混合液を送り、フィルタ９６は、混合液を固形廃棄物と液体廃棄物とに分離させる。固形廃棄物は、固形廃棄物貯蔵タンク１０２に送られ、そこで貯蔵された後に廃棄処分される。

フィルタを出て管路９３内に存続している液体廃棄物は、分析器９８に送られる。分析器９８およびリザーバ５４内のセンサは、除氷化学薬品の濃度、混合液の酸性度および混合液の組成を含むがこれらに限定はされない、液体廃棄物および除氷化学薬品の複数の特性値のいずれか１つを監視するように構成され得る。

分析器９８から出た後の液体は、管路１１２および弁１１４を通って送られる。分析器９８およびリザーバ５４内のセンサにより検出される前記特性のうちの１つ以上に基づき、制御装置１１０は、液体廃棄物が分析器９８内に残留するか、またはリザーバ５４へ送られるように、弁１１４の位置を選択する。液体廃棄物が管路１１２を通流することを弁１１４が可能にしている状態では、制御装置１１０は、ポンプまたは搬送系１１６に、貯蔵タンク１１８から追加化学薬品を引き出させる。制御装置１１０は、分析器９８およびリザーバ５４内のセンサにより測定された特性値が所定の範囲内にない場合には、液体廃棄物を廃棄物貯蔵タンク／区画９２内に適切な時間残留させるように構成され得る。

また、１つ以上の除氷化学薬品が使用されている状態では、分析器９８およびリザーバ５４内のセンサは、液体廃棄物の様々な他の特性を分析するように構成され得る、ということも考えられる。この実施形態では、制御装置１１０は、ポンプ１１６に、タンク１１８から適当な追加化学薬品を適量引き出させ、測定される特性値を所望の範囲内にもたらすように構成され得る。

また、本発明の装置１０は、路面１４の状態を示す信号をオペレータに供給することができる、ということも考えられる。特に装置１０は、装置１０の全幅にわたり延在する摩擦試験装置１２２，１２４を有していてよい。第１の摩擦試験装置１２２は、装置１０による処理に先立ち路面１４の状態を確認するために、真空系７０の前方に配置され得る。第２の摩擦試験装置１２４は、装置１０による処理の後の路面１４の状態を確認するために、装置１０の後方に配置され得る。摩擦試験装置１２２，１２４は、装置１０による処理の前後両方の舗装路の状態を示す信号を供給するために、アンテナ１２６を介して、装置１０のオペレータ１２および／または航空業界の認可された当事者と直接に通信可能である。問題が解決される路面１４は一般に、空港の滑走路、道路または歩道等の舗装路であるが、装置１０は、未舗装または自然の路面に対して用いられる場合にも適用性を有し得る。

また、本発明の装置１０は、エアブロワ３０を用いた空気搬送により異物デブリ（ＦＯＤ）を収集し、かつ空気搬送と、磁石装置１３８を用いた磁力の両方により鉄金属を収集するように構成され得る、ということも考えられる。図面には単一の磁石だけが示されているが、複数の磁石装置１３８が装置１０の複数の異なる位置において使用されてもよい、ということが考えられる。

また本発明の装置１０は、摩擦試験装置１２２，１２４および／または氷検出装置１３４，１３６を使用して、装置１０の要件と、装置１０の作業効率の両方を確認し得る、ということも考えられる。摩擦試験装置１２２，１２４および氷検出装置１３４，１３６は、装置１０が路面１４を通過する前および通過した後の路面１４の状態（例えば路面１４上の汚染物質の不存在および／または存在、路面１４に対する摩擦値等）を示す信号を供給するために制御装置１１０と通信する、検出・監視システムの一部であってよい。

また本発明の装置１０は、路面１４に関する状態情報を、空港の滑走路で使用するために供給し得る、ということも考えられる。この情報は、ＮＯＴＡＭ（操縦士に対する通知）および空港運用フィールドの状態報告書の作成において場合により考慮するために、舗装路状態報告チームに報告され得る。例えば装置１０は、様々なセンサを介して外側および内側の様々な状態および／または性能を監視するように構成され得、この作業の完了時にその効果を報告する。監視データはデジタル式に保存され得、報告も同様にデジタル式に行うことができる。好適には、データは無線、Ｗｉｆｉ、ブルートゥース、セルラーまたは別のこのようなシステム等の、適当なワイヤレスデータ伝送システムを介して報告される。

図示のように、装置１０は、エンジン、モータ等により推進される、トラック、トラクタ、ドーザ、カート等の車両であってよいか、または別個の移動用動力源を必要とする非自己推進式のトレーラー等の車両装置であってもよい。択一的に、装置１０は改造により車両の一部になってもよい。例示的な車両は、駆動エンジン等の動力源に結合された車輪により移動性をもたされてよい。車両はさらに、車両の様々な部材（ポンプ、スプレー、ブロワ等）を作動させる１つ以上の補助エンジンまたは別のモータ（電気式、液圧式、空圧式）を有していてもよい。

本発明を、上述した例示的な実施形態を参照して説明した。修正および変更は、本明細書を読んで理解した上で行われる。本発明の１つ以上の態様を組み込んだ例示的な実施形態は、これらが添付の各請求項およびそれらの等価物の範囲内である限り、前記のようなあらゆる修正および変更を含むことを意図したものである。

Claims (12)

1. 車両であるか又は車両の一部であり、除氷化学薬品を散布しかつ路面から回収するためのシステムであって、該システムは、
   除氷化学薬品を路面に散布するための噴射系と、
   前記路面から前記除氷化学薬品および汚染物質を引き込み、該除氷化学薬品および汚染物質をリザーバへ送って混合液を形成するための真空系と、
   前記混合液を処理するための回収系であって、該回収系は、
   前記混合液から固形物を除去するためのフィルタ装置と、
   前記混合液の特性値を測定するための少なくとも１つのセンサと、
   除氷化学薬品源と、
   前記少なくとも１つのセンサにより供給された信号に基づき前記混合液の特性値を決定し、
   該特性値が所定の最小値を下回った場合には供給弁を開放位置に移動させて前記混合液に追加化学薬品を混合させて当該混合液を前記除氷化学薬品源に送り、
   前記特性値が前記所定の最小値を上回った場合には前記供給弁を閉鎖位置に移動させるように構成された制御装置とを含む、回収系と、
   前記噴射系により前記除氷化学薬品が散布される前であり、かつ前記真空系が前記路面から前記除氷化学薬品および汚染物質を引き込んだ後に、汚染物質の存在および／または不存在および前記路面の状態を測定するための検出・監視システムと、
   を備える、除氷化学薬品を散布しかつ路面から回収するためのシステム。
2. 前記少なくとも１つのセンサにより測定される前記特性値は、前記混合液中の前記除氷化学薬品の濃度、組成または酸性度／アルカリ性度レベルのうちの少なくとも１つである、請求項１記載のシステム。
3. 前記汚染物質は、雪、氷、異物デブリ、除氷化学薬品または水のうちの少なくとも１つである、請求項１記載のシステム。
4. さらに、前記除氷化学薬品および前記汚染物質を前記真空系内に吹き入れる加圧空気を供給するためのエアブロワを有している、請求項１記載のシステム。
5. 前記検出・監視システムは、
   前記噴射系により前記除氷化学薬品が散布される前の前記路面上の汚染物質の存在および／または不存在を決定するように構成された第１のセンサと、
   前記真空系が前記路面から前記除氷化学薬品および汚染物質を引き込んだ後の前記路面上の汚染物質の存在および／または不存在を決定するように構成された第２のセンサと、
   前記噴射系により前記除氷化学薬品が散布される前の前記路面の第１の摩擦値を決定するように構成された第１の摩擦装置と、
   前記真空系が前記路面から前記除氷化学薬品および汚染物質を引き込んだ後の前記路面の第２の摩擦値を決定するように構成された第２の摩擦装置と
   を有する、請求項１記載のシステム。
6. 前記制御装置は、前記噴射系、前記真空系および前記回収系を、前記第１のセンサ、前記第２のセンサ、前記第１の摩擦装置および前記第２の摩擦装置により供給された信号に基づき制御するように構成されている、請求項５記載のシステム。
7. 前記第１のセンサおよび前記第２のセンサは、氷検出センサであり、前記第１の摩擦装置および前記第２の摩擦装置は、摩擦試験装置である、請求項５記載のシステム。
8. 車両を用いて除氷化学薬品を散布しかつ路面から回収する方法であって、該方法は、
   除氷化学薬品を路面に散布するステップと、
   前記路面から前記除氷化学薬品および汚染物質を引き込み、該除氷化学薬品および汚染物質をリザーバへ送って混合液を形成するステップと、
   前記混合液を処理するステップであって、該処理ステップは、
   前記混合液からの固形物を除去することと、
   前記混合液の特性値を測定することと、
   前記混合液の特性値を決定することと、
   前記特性値が所定の最小値を下回った場合に、前記混合液への追加化学薬品を追加して除氷化学薬品源に送ることとを含む、前記混合液を処理するステップ、
   前記除氷化学薬品が前記路面に散布される前、前記除氷化学薬品および汚染物質が前記路面から引き込まれた後の、汚染物質の存在および／または不存在および前記路面の状態を決定するステップと、
   除氷化学薬品を路面に散布する前記ステップと前記路面から前記除氷化学薬品を引き込む前記ステップと混合液を処理する前記ステップとを、汚染物質の存在および／不存在および前記路面の状態を決定する前記ステップに基づき調整するステップ
   を含む、除氷化学薬品を散布しかつ路面から回収する方法。
9. 特性値を測定する前記ステップは、前記混合液中の前記除氷化学薬品の濃度、組成または酸性度／アルカリ性度レベルのうちの少なくとも１つを測定することを含む、請求項８記載の方法。
10. 前記汚染物質は、雪、氷、異物デブリ、除氷化学薬品または水のうちの少なくとも１つである、請求項８記載の方法。
11. 除氷化学薬品を路面に散布する前記ステップは、前記除氷化学薬品および前記汚染物質を真空系内に吹き入れる加圧空気を供給することを含む、請求項８記載の方法。
12. 汚染物質の存在および／または不存在および前記路面の状態を決定する前記ステップは、
    除氷化学薬品を散布する前記ステップの前に、前記路面上の汚染物質の存在および／または不存在を決定することと、
    前記除氷化学薬品および汚染物質を引き込む前記ステップの後に、前記路面上の汚染物質の存在および／または不存在を決定することと、
    前記除氷化学薬品を散布する前記ステップの前に、前記路面の第１の摩擦値を決定することと、
    前記除氷化学薬品および汚染物質を引き込む前記ステップの後に、前記路面の第２の摩擦値を決定することと、
    を含む、請求項８記載の方法。

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