JPH01111903A

JPH01111903A - 融雪システムおよびその運用方法

Info

Publication number: JPH01111903A
Application number: JP26923387A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Hashizume; 健一橋詰
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-10-27
Filing date: 1987-10-27
Publication date: 1989-04-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（ａ業上の利用分野）本発明は主として路面上の雷を融かすための融雪システ
ムとその運用方法に関する。

（従来のｆｔ術）従来から路面上の雷を融かす方法として框気加熱あるい
はボイラー温水ｉこよるロードヒーティング、＠泉水あ
るいは地下水の散布、ヒートパイプなどが研究あるいは
実施されてきた。

１気加熱あるいはボイラー温水によるロードヒーティン
グは確実な融雪ができるが、貴重な一次エネルギーをそ
のまま使用するので省エネルギーの面から望ましいもの
ではない。温泉水あるいは地Ｆ水の散布も確実な融雪が
できるが、その利用は温泉水や地下水を豊富に利用でき
る地域ｌこ限定される。

ヒートパイプは地中熱を地表１こ受動的に伝達するだけ
なので一次エネルギーが不要で、利用する地域限定を受
けることも少ないが、地中温度の回復を夏季の自然＠度
回涙に頼ることと、積雪時以外でも地表！度が地中温度
よりも低下すればヒートパイプが作動して地中熱を地表
に逃がしてしまりため、十分な融雪能力が得られない、
という欠点がありた。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は上述した従来の方法の欠点を解決すべく、省エ
ネルギーを実現でき、利用する地域限定も受けず、しか
％融雪能力も十分に得られる融雪システムおよびその運
用方法を提供することを目的とする工〔発明の構成〕（問題点と解決するための手段）本発明は原動所と、原動所の軸出力で駆動されるヒート
ポンプと、原動所の排熱熱交換器と、地表熱交換器と、
地中熱交換器とから成る融雪システムであり、液体循環
モード時である夏季には地表熱交換器と地中熱交換器と
の間を伝熱流体を循環させて蓄熱し、ヒートポンプ融雪
モード時である冬季には″同じ方法でＭ！ｉＨｆ　Ｌ、
積雪量が多くて融雪能力が不足する時にはヒートポンプ
の作用々原動所の排熱で融雪し、夏季の蓄熱量が不足す
ると！！ｌこはヒートポンプの作用と原動所の排熱で地
中に蓄熱することを特徴とする融雪システムの運用方法
である。

（作用）本発明によれば地中熱による融雪能力の不足分あるいは
地中蓄熱量の不足分だけをヒートポンプで補い、ヒート
ポンプを駆動する原動所からの排熱Ｐも融雪あるいは蓄
熱に利用し、積雪時のみ地中熱を利用することが可能で
あるので必要十分な融雪能力が得られると共に、極めて
高い省エネルギー効果が得られろ。また、温泉水や地下
水を用いないので利用する地域限定を受けることもない
。

（実施例）本発明の実施列を図面と引用しながら説明する。

第１図は本発明の構成と、冬季（ヒートポンプ融雪モー
ド）の運用方法を示す図である。

原動所（１１は一次エネルギーＩＡ）によりて輸出力を
発生する。この原動所としてはスターリングエンジン、
カスエンジン、ティーゼルエンジン、蒸気タービン、ガ
スタービンなどそのまま軸出力を発生するものであうで
％良いし、あるいは燃料１池や原子炉などにより発電し
て！動機の輸出力を発生して％良い。−次エネルギーは
原動所の種類Ｉこ工つてごみ焼却熱、重油、軽油、都市
ガス、　ＬＮＧ。

ウラン等が用いられる。ここで発生される輸出力によっ
てヒートポンプ虫の圧縮機（３）が駆動され。

作動媒体１８）は四方弁（４）を経てヒートポンプのひ
とつの熱交換器である凝縮器（５）、膨張機１１１　ｔ
６１　、ヒートポンプの他の熱交換器である蒸発器（７
）を順次流れて圧縮機に戻る。地表面（８）近くに浬め
込まれている地表熱交換器（９）はポンプ（１０ａ）、
　ヒートポンプのひとつの熱交換器（５）、切換弁（１
１＆）、排熱熱交換器（１２）　、切換弁（１，１ｂ）
と第１の閉ループを購成し、その内部をたとえばエチレ
ングリコール水溶液のような伝熱流体（ｑが循環してい
る。

地中に埋め込まれている地中熱交換器（１３）はポンプ
（ｌｏｂ）％ヒートポンプの他の熱交換器（７）、切換
弁（ｌｔｅ）”と第２の閉ループを構成し、その内部を
晴１の閉ループと同一の伝熱流体■）が循環している。

排熱熱交換器はポンプ（１０ｃ）を介して原動所の被冷
却体あるいは排熱源と４！３の閉ループを構成し、その
内部を伝熱流体■が循環している。この伝熱流体■は第
１＄Ｐ工び第２の閉ループと同一の伝熱流体である必要
はない。

次に第１図の作用について説明する。−次エネルギーＩ
Ａ）の供給によって原動所１１）は軸出力を発生し、１
？−）ポンプ（２）の圧縮機（３）を駆動する。この時
、四方弁（４）の設定位置からひとつの熱交換器（５）
はＩＩＩ縮器、他の熱交換器（７）は、蒸発器となって
いる。地中に蓄えられている熱は地中熱交換器（１３）
に吸収され、伝熱流体０を介して蒸発器に伝達される。

地表熱交換器（９）からの伝熱流体（Ｃ）はヒートポン
プで昇温された地中からの熱により加熱された後に排熱
熱交換器（【２）で原動所の排熱を与えられて更に温度
上昇して地中熱交換器ｌこ戻ジ、ここで地表面（８）上
の雪を融かす。

第２図ば本発明の春秋率（ヒートポンプ蓄熱モード）の
運用方法を示す図である。ここで第１図と異なる操作に
かかわる部分のみに第１図と同一の記号を符してその作
用を説明する。すなわち、四方弁（４）、切換弁（ｌｌ
ａ　、１１ｂ　、１１ｃ　）が異なりた位置に設定され
ている。その結果１作動様体（Ｂ）は矢印の方向に循環
してヒートポンプのひとつの熱交換器（５）は蒸発器、
他の熱交換器（７）は凝縮器となる。

、また、排熱熱交ＦＩＩ＆器（ｔ２）を経゛由する伝熱
流体は伝熱流体１ｃ）のかわりに伝熱流体［））となる
、この運用方法においては、地表の熱は伝熱流体Ｃ）に
よってヒートポンプの蒸発器に伝達され％凝縮器から伝
熱流体ＩＤ）に伝達され、伝熱流体０は排熱熱交換器で
さらに温度上昇して地中熱交換器に至り、ここで周囲の
地中に放熱する。すなわち、地表の熱を原動所の排熱と
共に地中に蓄熱することになる。

第３図は本発明の夏季または冬季（流体循環モード）の
運用方法を示す因である。ここで娼１図および第２図と
異なる操作にかかわる部分のみに＠１図と同一の記号を
付してその作用を説明する。

すなわち、切換弁（ｌｉｄ　、　１１　ｅ　）が＠１図
お工び弔２図と異なりた位置に設定されている。その結
果、地表熱交換器（９）と地中熱交換器（」３）が閉ル
ープを構成し、伝熱流体（Ｃ）（伝熱流体（Ｑと伝熱流
体ｑとは同一のものであり、ここでは両流体を区別する
必要はないので伝熱流体Ｃ）で代表させている）が画然
交換器の間を循環する。この運用方法では夏季に路面＠
度が高い時には路面の熱を地中に蓄熱する蓄熱モードと
して作用し、冬季に地中温度が高い時には融雪モードと
して作用することになる。

以上説明した本発明による融雪システムの３種類の運用
方法の年間を通しての運用方法を説明する。冬季（融雪
時）に地中＠度が充分に高い時には流体循環モード（第
３図）により地中熱のみで融雪する。そして地中は度が
低下してきたか、あるいは積雪黴が多くて地中熱の温度
レベルでは融雪能力が不足してきた時にはヒートポンプ
融雪モード（嘉１図）に切換えて、地中熱を昇温すると
共に原動所の排熱をも地表面に伝達して融雪能力を増す
。

夏季には流体循環モード（第３図）により高温になって
いる地表面の熱と地中に蓄熱する。そしてこの蓄熱徽で
は冬季の融雪熱ｉをまかないきかない地域、あるいは夏
季に多雨などで低温気鋏だうた時には秋季、あるいは春
季にもヒートポンプ蓄熱モード（第２図）により地表の
熱ビ昇昌すると共に原動所の排熱をも地中に伝達して蓄
熱し。

冬季融雪に備える。

上述した本発明による融雪システムの実施例において、
ヒートポンプのふたつの熱交換器を作動流体（Ｂ）　！
！［の四方弁（４）で蒸発器と凝縮器に切Ｖ換えている
が、ヒートポンプに四方弁を設けず、逆に伝熱流体（Ｃ
，Ｄ）側に切換弁を設けて、それぞれの作動流体が流通
する熱交換を蒸発器あるいはｉ１！縮器になるように切
換えて良いことは勿論である。また、排熱熱交換器を設
けずに、伝熱流体（Ｑまたは伝熱流体（Ｄ）を切換弁暑
こよりで選択的に原動所に流通させてこれを原動所の冷
却流体として直接利用しても良い。

［発明の効果］本発明による融雪システムおよびその運用方法によれば
、基本的には地中熱の利用による融雪であり、融雪能力
が不足する時だけヒートポンプでこれを補い、ヒートポ
ンプを駆動する原動所からの排熱をも蓄熱あるいは融雪
に利用し、積雪時のみ地中熱を利用することがβ１能で
あるので、必要十分な融雪能力が得られると共に、省エ
ネルギー効果も極めて大きい。また、＠泉水や地下水な
どを用いないので利用する地域限定を受けることもない
、さらに波及効果として夏季の高温になる路面の熱を積
極的に地中に伝達するために路面が冷却されることにな
り、都市の冷房にも寄与する効果を生ずる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示す図で、第１図
はヒートポンプにより融雪を行なう時の運用方法、第２
図はヒートポンプにより蓄熱を行なう時の運用方法、第
３図は伝熱流体の循環により蓄熱あるいは・融雪を行な
う時の運用方法を示す図である。１・・・原動所、ｌ・・・ヒートポンプ、３・・・圧縮
機。５・・・ヒートポンプのひとつの熱交換器、７・・・ヒ
ートポンプの他の熱交換器％９・・・地表熱交換器４１
０ａｅ１０　ｂ　、　１０　ｅ　・・・ポンプ、１１ａ
＊１１ｂ＊１１ｃｓ１１ｄ、１１ｅ・・・切換弁、１２
・・・排熱熱交換器％１３・・・地中熱交換器、Ａ・・
・−次エネルギー、Ｂ・・・作動藻体、Ｃ，Ｄ、Ｅ・・
・伝熱流体。第　１　図第　　２　　ＩＡ第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）原動所と、原動所の軸出力で駆動されるヒートポ
ンプと、原動所の排熱熱交換器と、地表熱交換器と、地
中熱交換器とを有し、地表熱交換器がヒートポンプのひ
とつの熱交換器（蒸発器あるいは凝縮器）あるいは地中
熱交換器のいずれかと閉ループを構成可能にする切換弁
と、地中熱交換器がヒートポンプの他の熱交換器あるい
は地表熱交換器のいずれかと閉ループを構成可能にする
切換弁とを有し、上記排熱熱交換器が上記ふたつの閉ル
ープのうちいずれかひとつ含まれるように切換可能に設
けられていることを特徴とする融雪システム。
（２）ヒートポンプ融雪モード時には地表熱交換器がヒ
ートポンプの凝縮器と、地中熱交換器がヒートポンプの
蒸発器とそれぞれ閉ループを構成し、流体循環モード時
には地表熱交換器と地中熱交換器とが閉ループを構成し
、ヒートポンプ蓄熱モード時には地表熱交換器がヒート
ポンプの蒸発器と、地中熱交換器がヒートポンプの凝縮
器とそれぞれ閉ループを構成し、かつ、排熱熱交換器は
ヒートポンプの凝縮器を含む閉ループに含まれるように
切換弁を操作することを特徴とする融雪システムの運用
方法。
（３）各季に地中温度が地表温度よりも高い時、および
春秋季に地表温度が地中温度よりも高い時には地表熱交
換器と地中熱交換器とが閉ループを構成するように切換
弁を操作することを特徴とする特許請求の範囲第２項記
載の融雪システムの運用方法。