JPH01178602A - 融雪方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は地表面下に埋設した放熱管がらの放熱によって
地表面の積雪を融雪する方法に関し、更に詳しくは無積
雪時に予め蓄熱層に放熱管の放熱を蓄積し、積雪時にこ
れを放熱することにより、比較的小さい放熱量の放熱管
を用い平均熱効率の高い融雪を行う方法に関する。

〔従　来　技　術〕

道路やスポーツ施設等の地表面の積雪を融雪する方法と
して、地表面下に予め放熱管を埋設しておき、該放熱管
からの放熱を利用する方法がある。

この放熱管法は、放熱管の埋設工事が必要であるが、−
旦放熱管を埋設した後は、放熱管に熱源を供給するのみ
で直ちに融雪操作を行うことができるので、融雪作業が
簡単である。しかも融雪すべき場所にのみ放熱管を埋設
することにより、必要とする場所もしくは領域を選択的
に融雪することができるので効率的である。そのため放
熱管法は広い面積を効率良く融雪する方法として一般に
用いられている。

かかる放熱管法による融雪方法を採用するに当たって留
意しなければならない点は、放熱管からの放熱が融雪に
有効に利用されるように放熱管を埋設施工することであ
る。このため従来、放熱管の下側に発泡スチロール等の
断熱層を設け、地中下方への熱伝達を阻止する方法が多
く採用されていた。

第３図はこのような従来の放熱管理設施工の一例を示す
部分断面図であり、所定の深さに掘り下げた土壌１の表
面に発泡スチロール等の断熱層２を設け、その上に必要
に応じワイヤーメツシュ３のような適宜の介在物を配置
した後、適当な間隔で平行もしくは井桁状に多数の放熱
管４を布設する。次に放熱管４の上方からコンクリート
を流し込み、所定の地表面５の高さになるように放熱管
理設層６を形成する。

このような放熱管理設構造とした場合、放熱管４から放
熱される熱量は断熱層２によって下方の土壌１側には伝
達されず、全て上方の地表面５の方向へ伝達されるので
、土壌１への放熱による熱損失を防止することができる
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このように放熱管の下方に断熱層を設け
る従来の方法は、放熱管からの放熱を常に地表面の方へ
一方向に伝達する点で、融雪時における熱効率はよいが
、その際の放熱量は放熱管によって定まってしまう。そ
のため融雪に要する熱量を十分に供給するに足る放熱容
量を有する放熱管を布設する必要がある。この放熱容量
は、放熱管の直径、布設密度及び熱源量等によって決め
られるが、積雪速度が大きい場所においては、かなり大
きな容量としなければならない。

また、積雪地帯における降雪は、通常降ったり止んだり
する断続的降雪形態であるため、降雪が止む毎に放熱を
頻繁に中断することは面倒であり、連続的放熱のままと
するのが普通である。そのため降雪のない間も放熱管か
らの放熱は全て地表面から無駄に拡散されることになり
、長期間の平均熱効率は著しく低いものとなる。

本発明は従来の放熱管法による融雪方法におけるこのよ
うな問題点を解決し、比較的小さな放熱量の放熱管を用
い、平均熱効率の高い融雪方法を提供することを目的と
するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の融雪方法は、地表面下に埋設した放熱管からの
放熱により地表面の積雪を融雪する方法において、埋設
された放熱管の下方に蓄熱層を形成し、無積雪時に前記
放熱管より放熱される熱量の少なくとも一部を前記蓄熱
層に蓄熱しておき、積雪時に前記放熱管と蓄熱層の両方
の放熱により地表面の積雪を融雪することを特徴とする
。

〔実施例及び作用〕

次に、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の融雪方法を実施するための放熱管理設
施工の一例を示す部分断面図である。

所定の深さに掘り下げられた土壌１の上に蓄熱層７を形
成し、該蓄熱層７の表面に必要に応じワイヤーメツシュ
３を配置した後放熱管４を布設し、次いでコンクリート
等を流し込んで放熱管理設層６を形成する。これら放熱
管４と放熱管理設層６の布設及び形成は第３図について
前述した従来の方法と同様である。

放熱管４はその内部の熱源からの熱を有効に管外へ伝達
し、且つ気密性もしくは水密性があれば特に制限はなく
、鉄や銅及びそれらの合金のような金属管や種々のプラ
スチック管を使用することができる。強靭性、耐久性及
び熱伝達性から防錆性もしくは防錆処理した金属管が好
ましい。放熱管４の管径は必要とする放熱容量、内部の
熱源の種類等によって適宜選定すればよいが、通常１７
２〜３インチ、好ましくは１〜３インチ管程度のものが
よい。

放熱管内の熱源としては、液体、気体等の流体熱源また
は電気ヒータや誘導加熱のような電気エネルギーによる
熱源等を用いることができる。広範囲を経済的に融雪す
るためには地下水をそのまま、もしくはそれをヒートポ
ンプ等によって加熱した温水を熱源とすることが好まし
い。

第２図に地下水を加熱した温水を熱源として用いた放熱
管の布設系統図を示す。地下水は図示しない汲み上げポ
ンプで汲み上げられ、配管８中に設けられたヒートポン
プ９によって加熱温水化され、送水ポンプ１０により所
定領域に例えば井桁状に配設された放熱管４群へ送られ
、最後に配管１１から排水路もしくは注入井戸へ放出さ
れる。

第１図において、放熱管４を埋設する放熱管理設層６は
、融雪場所の使用目的にもよるが、耐久力及び適度の熱
伝達率を有する材料であれば特に制限はない。通常コン
クリート、モルタル、アスファルト、アンツーカ材等の
材１’４が好適に使用できる。放熱管理設層６の厚さは
耐久性と熱伝達性から決められ、例えばコンクリート材
の場合は通常１０〜５０ｃ＋ｎ、好ましくは１５〜３０
ｃＩ＋１位に設定するのがよい。

蓄熱層７は周囲との温度差により蓄熱及び放熱を行うこ
とができる材料により形成されるが、熱容量の大きな材
料程層厚を薄くすることができるので好ましい。

熱容量、熱伝達率及び強度、更には経済性の点から、こ
の蓄熱層の材料としては施工現場の土壌、または該土壌
を主成分とし含水率調整のだめの他の場所から採取した
土壌や砂などを補助成分として混合した調整土壌等に、
土壌改良用セメント固化剤を混合したものが好ましい。

この土壌改良用セメント固化剤はセメント系の土質安定
剤として市販されている周知のものであり、水和によっ
て多量のエトリンガイド（３ＣａＯ・Ａｎｚ０３・３Ｃ
ａＳｏａ　　・３２１（ｚｏ　）を生成して硬化する性
質がある。このエトリンガイドは多量の結晶水をもち、
周囲の土に脱水効果をもたらすが、混合土壌として長期
間適当な水分を保持し、その乾燥を防止するので熱伝達
率を向上させ安定化させる作用をする。この固化剤は一
般に粉末状の形態をしているのでそのまま土壌に混入す
ることができるが、水を加えてスラリー状にしてから土
壌と混合してもよい。

土壌に混入するには所定量土壌に散布後、スタビライザ
ー、ハックホー等で十分に混合攪拌を行い、ローラー等
で転圧すればよい。該固化剤の土壌に対する混合割合は
、熱容量と熱伝達率の両者を大きくし、且つその間のバ
ランスを適当な範囲とするような値に選択するが、その
値は土壌の種類によっても変化する。通常の土壌の場合
この混合割合は１０〜４０重量％、好ましくは２０〜３
５重量％位とするのがよい。なお、市販されでいる土壌
改良用セメント固化剤としては、例えばアサツクリーン
セットＣＳシリーズ（日本セメント）、宇部ＵＫＣシリ
ーズ（宇部興産）、タフロック（住友セメント）、スタ
ビライト（三菱鉱業セメント）等がある。

土壌に上記固化剤を混合するに際し、前もって土壌の含
水率を調整しておくことが、熱容量及び熱伝達率を向上
させるために好ましい。土壌が決まるとその最適含水率
も定まるが、その値は土壌の自然の状態の含水率よりも
５〜１５％程度高い値である。ここで自然の状態の含水
率とは、その土壌のサンプルを飽和含水率まで吸水させ
た後、−昼夜程度放置したときの含水率をいい、例えば
砂質土で２０％程度、粘性土で４０〜５０％、関東ロー
ム層上で０〜１５０％、有機買上で２００〜３００％で
ある。（なお含水率の測定はＪＩＳの規定による。）こ
のような最適含水率に土壌を調整するには、例えば攪拌
しながら水を散布する等によって行うことができる。土
壌は一般に最適含水率において緻密性が増大するので熱
容量と熱伝達率及び強度が増加した状態となる。

蓄熱層７の厚さは必要とする蓄熱容量、土壌の種類等に
よって適宜選定すればよいが、通常５０ｃｍ以上、好ま
しくは８０〜１５０　Ｃ１ｎ程度がよい。

次に、本発明の融雪方法を従来の融雪方法の比較実験及
びその結果を示す。

降雪地域において融雪実験用の平地１０ｍ平方の土壌を
１００　ｃｍ掘り下げた。この掘り出した土壌は粘性土
であり、その含水率は１５％であった。

次に、この土壌の含水率を最適含水率の範囲内である１
９％になるよう一様に散水して混合した後、更に土壌改
良用セメント固化剤を土壌に対し３０重量％加え、よく
混合した。次に、この調整土壌を再度掘り出した元の穴
へ戻し、ローラーで均一に転圧してほぼ８０ＣＴ１１の
蓄熱層を形成した。次に、この蓄熱層の表面に路盤補強
用のワイヤーメツシュを敷設した後、呼び径２０ｍｍの
亜鉛メツキ鋼管を９０ｃｍ口に井桁状に多数連結して構
成した放熱管群をワイヤーメツシュ上全面に布設した。

該放熱管群を構成するマトリクスの一方の端部は地下水
供給ポンプよりの配管に連結し、対角線上の他の端部は
注入井戸への放出管に連結した。

次に放熱管群上にコンクリ−１・を流し込み放熱管理設
層を形成した。核層の固化時の層はほぼ１７ｃｍであっ
た。このようにして本発明の融雪方法を実施するための
実験用路面を用意した。

次に、同−平面積の比較用路面を隣接して用意した。比
較用路面は蓄熱層の代わりに、厚さ２０ｃｍの発泡スチ
ロール断熱層を設ける以外は前記実験用路面と同様とし
た。

冬期の路面無積雪時に、各実験用路面の放熱管に約１３
°Ｃの地下水を６６０ｃｃ／ｒｄ・ｍｉｎの流量で供給
したとき、一定時間経過後の地表面への放熱量は両路面
共はぼ等しく、約５０ｗ／　ｒｒｒ程度であった（放熱
量は地表面及び地表面下に埋込んだ温度計の値を基に計
算）。

また、路面積雪時は地表面の温度が低下し、放熱管との
間の温度差は無積雪時に比べて約４°Ｃ〜５°Ｃ増加し
た。その際、本発明の実験用路面への放熱量は約７２Ｗ
／　ｒ４に増加したが、比較用路面への放熱量はほとん
ど増加せず５０〜５５Ｗ／ｎ（程度の範囲内であった。

このため、本発明の実験用路面の方は降雪開始後１２時
間経過しても、はとんど積雪しなかったが、比較用路面
の方は降雪開始と同時に積雪が始まった。

〔発明の効果〕

本発明の融雪方法は以上のような構成としたので、従来
の方法に比べて放熱量の小さな放熱管を用いて平均熱効
率の高い融雪を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の融雪方法を実施するための放熱管理設
施工の一例を示す部分断面図、第２図は地下水を加熱し
た温水を熱源として用いた放熱管の布設系統図、第３図
は従来の放熱管理設施工の一例を示す部分断面図。 １・・・土壌　　　　　　２・・・断熱層３・・・ワイ
ヤーメツシュ ４・・・放熱管　　　　　５・・・地表面６・・・放熱
管理設層　　７・・・蓄熱層８・・・配管　　　　　　
９・・・ヒートポンプ１０・・・送水ポンプ　　　１１
・・・配管代理人　弁理士　窪　１）卓　美 第２図 第１図 第３図 １　　　　、）Ｑ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 地表面下に埋設した放熱管からの放熱により地表面の積
   雪を融雪する方法において、埋設された放熱管（４）の
   下方に蓄熱層（７）を形成し、無積雪時に前記放熱管（
   ４）より放熱される熱量の少なくとも一部を前記蓄熱層
   （７）に蓄熱しておき、積雪時に前記放熱管（４）と蓄
   熱層（７）の両方からの放熱により地表面の積雪を融雪
   することを特徴とする融雪方法。