JPS5851561B2 - 軌道面の融雪、凍結防止法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は軌道面等の融雪、凍結防止方式、更に詳しくは
スラブ軌道の軌道面等の融雪、凍結防止法に関する。

軌道面の積雪あるいは凍結によって列車の運行が阻害さ
れることは広く知られた事象であって、これを防止する
ために種々の方式が開発されあるいは提案されている。

第１図はこれらの諸方式を示す説明図で、以下同図を引
用して各方式の概略を説明する。

ａは散水調節と呼ばれる方式で、例えば軌道の両側に設
けたパイプラインから温水を軌道面に注水して軌道面上
の雪、氷を消去する方式であるが大量の水を消費するた
め水源の確保が必要であり、又、大量の排水の処理も必
要である。

特に給水の水質如何によっては排水の公害防止に充分の
注意を払う必要がある。

ｂは貯雪式と呼ばれる方式で図より明らかな如く軌道ス
ラブを載置する路盤コンクリートの高さを高くすること
によって軌道面上の積雪を軌道面外に排除、貯雪するも
のであるが、一定量（通常的２ ｍ ）以上の積雪の場
合には除雪が必要となる。

Ｃは開広式と呼ばれ特に高架軌道の場合に用いられる方
式で主げたのみからなり床板を張らず、軌道面上の積雪
を空間部に排除する方式であるが、床板による遮音効果
は全く期待できないので騒音が問題とされる場所では採
用できない。

ｄは覆い式と呼ばれる方式で軌道全部を屋根および側壁
によって覆う方式であるが建設費がかなり高くなるほか
、覆いの上に積った雪の崩落に対する対策（例えば両側
に約８ｍ程度の空地を残すなど）を要し、更に連続的な
高さの高い建物によって吹き溜りや８蔭ができる問題も
あり、また乗客の眺望に関しても問題がある。

ｅ、ｆは何れも地中構造方式と呼ばれるもので地下鉄あ
るいはトンネルと同様のものであって当然のことながら
建設費が著しく高額となり、また乗客の眺望も望み得な
い。

本発明は上記のような従来方式の欠点をことごとく解消
した新方式であって要約すれば次のとおりである。

即ち本発明は（イ）軌道沿いは温流水パイプラインおよ
びこれに連なる戻り水パイプラインを設け、 （ロ）該温流水パイプラインには所望の間隔で、凝縮部
、連結部、蒸発部を有するヒートパイプ蒸発部を収納す
るサヤ型挿入管を固着し、 （ハ）一方、軌道スラブ上面には前記ヒートパイプの凝
縮部（放熱部）を横たえて溝を設け、に）前記ヒートパ
イプの蒸発部を（ロ）に記載せるサヤ型挿入管に挿入す
ると共に、該ヒートパイプの凝縮部を（ハ）に記載せる
収納溝に横たえて収納し、かつ該凝縮部をサーマルジヨ
イントで覆うように配置せしめ、 （ホ）（イ）に記載せる温流水パイプラインに熱水を供
給することにより該熱水の有する熱量を、に）に記載せ
るヒートパイプを介して、軌道スラブ上のサーマルジヨ
イントを通りさらに前記軌道面を覆う鉄板もしくはアス
ファルト層またはアスファルトコンクリート層に熱伝達
する、ことを特徴とする軌道面の融雪、凍結防止方法で
ある。

本発明は以上のような構成であるので次のような特徴を
有する。

即ち熱水を使用するけれどもこれを撒布消費しないので
前記散水調節（第１図ａ）のどと（大量の水の消費の必
要もなく、従って排水量も散水調節式に比して遥かに少
くて処理容易であり、かつその水は融雪水のみであるか
ら水質に関する心配もない。

また建設費は前記覆い式、地中構造方式（第１図ｄ、ｅ
、ｆ）の如く高額を要することなく、散水調節式と同程
度あるいは散水調節式で排水の浄化処理を必要とする場
合にはそれ以下の低額でよい。

以下添付図を引用して本発明を更に詳細に説明する。

第２図は標準的なスラブ軌道の断面概念図であって、１
は軌道スラブ、１′はセメントアスファルト、２は路盤
コンクリート、３は路盤あるいは高架コンクリート構造
物、軌道スラブ１の上方に破線で示したのは車輌である
。

軌道スラブ１はコンクリート製でセメントアスファルト
１′路盤コンクリート２によって路盤あるいは高架コン
クリート構造物３に固定され、その上面にレール（図示
せず）がレール締結装置（図示せず）によって固定され
る。

軌道面とは軌道スラブ１の上面、あるいは本発明で後述
するごとく、その面が他の物体例えば鉄板で覆われると
きは該物体の上面を言う。

第３図は本発明の要部を示す断面図で１は軌道スラブ、
１′はセメントアスファルト、２は路盤コンクリート、
３は路盤あるいは高架コンクリート構造物であり、４は
温流水パイプライン、５は該パイプライン内を流れる熱
水、６はヒートパイプ（後出８）の蒸発部を収納するサ
ヤ型挿入管、７は前記サヤ型挿入管６を固定するための
リブ（これはなくてもよいが後述の場合有利である）、
８は熱水５の有する熱量を軌道面を形成する鉄板（後出
９，９’、９″）か又は鉄板を使用しない場合はアスフ
ァルト層またはアスファルトコンクリート層に搬送する
ヒートパイプ、９，９′および９“は何れもサーマルジ
ョイン）（後出２３）を介してヒートパイプ８を押さえ
軌道面を被覆形成する鉄板である。

第４図、第５図は夫々第３図Ａ部の拡大縦断面図、拡大
横断面図であって１は軌道スラブ、１“は該軌道スラブ
１に設けられたヒートパイプ８（内壁にウィック８−４
を有する）の凝縮部を収納する溝９は鉄板、２３はサー
マルジヨイント、２２はアスファルト層またはアスファ
ルトコンクリート層である。

鉄板９（９’、９″も同様）を軌道スラブ１に固定する
には取付け、取外し、保守の容易さから第５図に示すよ
うにボルトナツトによるのが好ましい。

ここでヒートパイプについて概略を説明する。

ヒートパイプとは、密閉容器の中に熱搬送媒体液が封入
されており、毛細管装置（ウィック）がその容器の内部
表面を被い、該毛細管装置は、凝縮した蒸気を該容器の
冷区域（凝縮部）から熱区域（蒸発部）へ輸送すること
が出来る特徴がある。

更に詳しくヒートパイプについて説明を加えると、蒸発
部分において蒸発した熱搬送媒体は蒸気の状態で密閉容
器内を他端の蒸気圧の低い凝縮部へ噴流し、蒸気はこの
他端の容器内管壁で凝縮して内管壁を通して外部に熱を
伝達し、この後に凝縮液は毛細管装置（構造）内を 毛
管作用によって蒸発部に戻って再び蒸発するサイクルを
繰り返すものである。

大部分の蒸気は蒸気圧の低い容器内管壁で凝縮するため
部分的に温度差の生じることがなく、容器内管壁は均等
な温度となる。

さらに、凝縮部から蒸発部に液を戻すため毛細管装置（
構造）を使用することによってヒートパイプの取付（姿
勢）は地球重力に対し無関係であり自由に選定が可能で
あるし、容器内封入の熱搬送媒体の選択はヒートパイプ
の使用条件（作動温度）に応じて定めることが必要とな
る。

一般的な高温用としては４００〜８００℃の範囲ではカ
リウムが適切であり、６００〜９００℃でナトリウム、
９５０〜１８００℃ではリチウムが好適であるとされて
いるが、本発明に用いる熱搬送媒体としては低温用のヒ
ートパイプであるために無水アンモニアまたはフレオン
を使用することになる。

第６図は本発明に用いられるヒートパイプの一例を示し
たもので８−１は蒸発部、８−３は凝縮部、８−２は両
部を連絡する連絡部で、凝縮部の断面（Ｂ−Ｂ断面）は
第７図に示される。

第７図６−４はウィックである。

本発明に用いられるヒートパイプは凝縮部における放熱
をなるべく上方の鉄板（第３図、９，９’、９″）か又
は鉄板を使用しない場合はアスファルト層またはアスフ
ァルトコンクリート層に伝えるために第７図に示すよう
に扁平にするのが好ましい。

また第８図は温流水パイプライン４へのサヤ型挿入管６
の取付具合を示す第３図Ｃ−Ｃ断面図であって５は熱水
、７はサヤ型挿入管６を固定するためのリブである。

図ではサヤ型挿入管６を温流水パイプライン４に確実に
固定するためにリブ７を用いているが、要はサヤ型挿入
管６が温流水パイプライン４に確実に固定されればよい
のであってリブは必須の構成要件ではない。

サヤ型挿入管６は同図に示されるように、温流水パイプ
ライン４の垂直断面に対し該パイプラインの長さ方向に
約１５°以上の傾きを有するようにする方がヒートパイ
プの蒸発部を長くして受熱量を増大することができて好
都合である。

傾きの上限は厳密な制限がある訳ではないが工作上の問
題やヒートパイプ取替の難易さなどの点から７５°程度
までとするのが適当である。

第９図はサーマルジヨイント２３を介してヒートパイプ
を押さえ、軌道面を覆う鉄板の分割構造を示す平面図で
、鉄板はレール位置９−１、レール締結装置位置９−２
において９．９’、９″に分割される。

第１０図は本発明方式が採用されている軌道の全体を示
す斜視図で左側は完成した状態（鉄板９．９’、９“の
固定ナツトは図示せず）、右側はヒートパイプ取付前の
状態（手前は軌道スラブのままの状態、後方は鉄板を設
置した状態）（共に戻り水パイプは図示せず）を示す。

図中の数字は第１〜９図の数字と同一のものを示すが、
１０はレール、１１はレール締結装置で、レール位置９
−１．レール締結装置位置９−２において鉄板が９，９
’、９“に分割されている様子が明らかに見られる。

次に本発明を主として作動面から説明する。

熱水は熱水ボイラー等の熱水製造設備から供給するのが
一般的であるが、熱水温度や地理的な条件が適当であれ
ば地熱水や発電所その他の工場の熱排水の利用も可能で
ある。

但し地熱水の場合には水質に特に注意する必要がある。

水温は降雪量や気温等の条件に応じて適宜、経済的な線
で選択されるが、その範囲は大体４０〜１００℃程度で
ある。

以下第３．４，５，６および７図を引用しつつ説明する
。

上記のようにして温流水パイプライン４に供給された熱
水５はサヤ型挿入管６を介して同管内に挿入されている
ヒートパイプ８の蒸発部（第６図、８−１）を加熱し、
ヒートパイプ内に封入されている熱搬送媒体例えば無水
アンモニアを蒸発させる。

ここでサヤ型挿入管を用いているのは、ヒートパイプの
蒸発部を直接熱水中に浸漬するのに較べて若干伝熱効率
は低下するが、ヒートパイプ交換の際に他の部分を作動
させたまま交換できる利点があるためである。

さて、前述のようにして蒸発した熱搬送媒体は連結部（
第６図、８−２）を経て凝縮部（第６図、８−３）に至
り放熱して液化し、この液はウィック（第４，５゜１図
、８−４）によって再び蒸発部に戻る。

凝縮部で放熱された熱はサーマルジヨイント（第４゜５
図、２３）を介して軌道面鉄板（第３，４．５図、９，
９’、９“）か又は鉄板を使用しない場合はアスファル
ト層またはアスファルトコンクリート層２２に伝えられ
、該鉄板かまたはアスファルト層上の雪、氷を融解する
。

レール１０上や鉄板９，９’、９“間の雪、氷も同時に
融解されるのは当然である。

サーマルジヨイント（第４，５図、２３）は軌道スラブ
１内の溝１“（第５図）にヒートパイプ８の凝縮部を横
たえて収納し鉄板９．９’、９“で押さえる際にガタつ
きを生じないようにするためのバッキングの役目をする
と共に、ヒートパイプの凝縮部からの放熱を鉄板に伝え
る役目もするので、熱伝導性のよい、かための泥状物が
適当でシリコングリース、シリコングリースおよびグラ
ファイト混合層２３等が例示される。

鉄板を使用する場合には、鉄板９，９／、９／／は外気
、風雨に曝されるので、例えば新日本製鉄■製Ｃ０Ｒ−
ＴＥＮ鋼のような耐候性鋼板が望ましい。

なお、温流水パイプライン（第３図、４）、ヒートパイ
プの連絡部（第６図、８−２）等は図には示してないが
保温の目的で断熱材により無用の放熱を避けるようにす
るのが望ましいことは勿論のことである。

第１１図は地熱水を利用する本発明における給排水の一
実施態様を図式的に示した説明図で、地熱水井戸１２か
ら汲み上げられた地熱水は地熱発電設備１３より排出さ
れる熱水及び地熱水井戸２１よりの地熱水を熱水製造設
備２０により加温して熱水主管パイプライン１４に送ら
れ、これから適宜に分岐され熱水中間タンク１５を経て
軌道１６に沿って設置されている温流水パイプライン４
に導かれる。

この熱流水は既に詳細に説明したようにヒートパイプを
介して軌道面の雪氷を融解する熱を軌道面に与え、自ら
は温度を低下し軌道沿いに設けられた戻り水パイプ１７
に戻る。

この戻り水は適当数の戻り水管パイプライン１９をへて
、戻り水タンク１８に集められ、その後、経済性に応じ
て熱水製造設備２０によって再度熱水として利用される
。

また地熱水井戸１２よりの熱水量、温度が充分ある場合
には別置の地熱水井戸２１に戻され再度地熱水として利
用されるか、或は場合によっては適当な廃棄される。

地熱水井戸１２で得られる地熱水の温度が高（充分の蒸
気が得られる場合には、この蒸気を用いて発電を行った
後のタービン凝縮温水だけを熱水として用いうろことは
当然のことである。

以上述べたごとく、本発明は建設費が比較的低床で、大
量の水の水源の確保や排水処理の問題がなく、かつ標準
構造の軌道と同様の遮音効果や乗客の眺望を確保し得る
など、従来の融雪、凍結防止方式の欠点をことごとく解
消したものであって産業上貢献する所が甚だ犬である。

なお、軌道面でなくて一般の道路にも同様の方式が採用
され得ることは論を俟たない所であり、この場合にはス
リップ防止のため路面鉄板としては縞鋼板を用いること
が望ましいことは当然のことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の諸方式を示す説明図、第２図は標準的な
スラブ軌道の断面概念図、第３図は本発明の要部断面図
、第４図は第３図Ａ部の拡大縦断面図、第５図は第３図
Ａ部の拡大横断面図、第６図は本発明に用いられるヒー
トパイプの一例の斜視図、第７図は第６図１３−Ｂ拡大
断面図、第８図は熱水供給パイプラインへのサヤ型挿入
管の取付状態を示す第３図におけるＣ−Ｃ断面図、第９
図は軌道面を被覆する鉄板の分割構成を示す平面図、第
１０図は本発明方法が採用されている軌道の全体を示す
斜視図、第１１図は本発明における給排水の一実施形態
を図式的に示した説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （イ）軌道沿いに温流水パイプラインおよびこれに
   連なる戻り水パイプラインを設け、 ０）該温流水パイプラインには所望の間隔で、凝縮部、
   連結部、蒸発部を有するヒートパイプの蒸発部を収納す
   るサヤ型挿入管を固着し、（ハ）一方、軌道スラブ上面
   には前記ヒートパイプの凝縮部（放熱部）を横たえて収
   納する溝を設け、 に）前記ヒートパイプの蒸発部を（ロ）に記載せるサヤ
   型挿入管に挿入すると共に、該ヒートパイプの凝縮部を
   （ハ）に記載せる収納溝に横たえて収納し、かつ該凝縮
   部をサーマルジヨイントで覆うように配置せしめ、 （ホ）（イ）に記載せる温流水パイプラインに熱水を供
   給することにより該熱水の有する熱量を、に）に記載せ
   るヒートパイプを介して、軌道スラブ上のサーマルジヨ
   イントを通りさらに前記軌道面を覆う鉄板もしくはアス
   ファルト層またはアスファルトコンクリート層に熱伝達
   する、ことを特徴とする軌道面の融雪、凍結防止法。 ２ 前記ヒートパイプ凝縮部が偏平な形状であることを
   特徴とする特許 の方法。 ３ 前記ヒートパイプ蒸発部を収納するサヤ型挿入管は
   温流水パイプラインの垂直断面に対し、該パイプライン
   の長さ方向に１５°以上の傾きを持たせたことを特徴と
   する前記特許請求の範囲１または２項に記載の方法。