JPS585429B2 - 交通標識の標識面の着氷、着雪防止方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多雪地帯、寒冷地における鉄道や道路などの交
通標識例えば速度標識、注意標識、カーブミラーならび
にガードレール用デリニエータの標識面の着氷、着雪防
止方法及び装置に関する。

従前より多雪地帯、寒冷地における鉄道や道路に設置の
各種の標識の標識面が着氷や着雪によってその標識が不
鮮明となることで鉄道、道路その他の管理者側などづは
その対策に困惑している状態にあった。

そこで本発明はこれら標識面の着氷、着雪を溶解するた
め、地熱をヒートパイプにより汲み上げるもので、すな
わち地熱−ヒートパイプ温度として標識面を暖めるよう
にしたものである。

この場合のヒートパイプとしては、鉄−アンモニア、鉄
−アルコール、鉄−フレオン型、鉄−水一アルコール型
のものが適するが鉄−アンモニア型ヒートパイプの場合
には第２種圧力容器の制限が生ずるのでパイプ外周面に
リブを設けて補強を兼ねると共に伝熱（受熱）面積を大
きくし、地熱の入力を助成することもある。

そしてこの地中に挿入埋設されるパイプ（アースヒート
パイプ）の長さは３ｍ以上Ｉｏｍを必要とし、また寒冷
地の状況にもよるが地表より０．７ｍ位は凍土層の生成
があるので、その場合にはアースヒートパイプの地中埋
設部分は長く挿入を要するとともに、地表上露出の部分
、凝縮部側端部の拡大凝縮面部及び地表より少くとも０
．３〜０．７ｍ位の深さまでの部分の各表面には断熱材
を被覆して放熱を防ぐようにする。

そしてこの拡大凝縮面部を標識面の背面に位置させる。

これにより標識面の大きさにもよるが地中深さ５ｍにて
例をとると２００Ｗ程度の地熱の汲み上げが容易に行う
ことができて標識面の着氷、着雪防止が可能となった。

この標識面よりの放熱量は次の表１によって示される結
果が得られている。

但し、アースヒートパイプは２０Ａ、圧力配管用鉄パイ
プ（外径２７．２ｒｒ、内径２１．４ｍｍ、厚さ２．９
ｍｍ）を用い地中埋設長さ５ｍとし、実有効長さは４ｍ
としてその外周に５ｍｍ巾×２ｍｔ厚さのリブを実有効
４ｍ全長４ケ所に取り付け、地表露出長さ１．５ｍ、標
識面直径０，３ｍ、中空メタルボックス容器の厚さく巾
）は０．０４ｍである。

降雪により付着した雪は標識部温度が３Ｃ以上であれば
容易に溶解するが第４図に示される様に、日本列島北部
地方でははゾ地下３ｍ以下で約１０℃の地山温度をもっ
ている。

ヒートパイプをより深く埋設することは、より地温が高
く、従ってヒートパイプの温度が上昇し、標識部温度も
上昇するが、同時に外界の気象条件により放熱されるこ
とになり、これに杓勝って標識部温度が保たれねばなら
ない。

表中の対流熱損失は風によるもので、輻射熱損失は標識
部と外気の温度差、蒸発熱損失は着氷した雪の、氷融解
熱損失は着氷した雪の、流水熱損失は雪が水となり流下
するときに標識部から失われる熱量である。

地中ヒートパイプによりヒートパイプ周辺の地温が昇温
されることは第４図より明らかである ヒートパイプの基本構造と動作原理としては日本特許第
４８２１４１号（特公昭４１−７２７８号公報）に詳述
されているごとく、毛細管力を有するウィック材が内壁
に設けられた密閉管体内に適量の作動液を減圧したのち
封入して一端を加熱蒸発部とし他端を冷却、凝縮部とし
て熱搬送の機能をさせるものであるがこのヒートパイプ
を水平に配置して使用する場合はともかくとして、下方
部を加熱・蒸発部、上方部を冷却、凝縮部となるように
垂直にして使用するボトムヒートの場合には上方部から
の凝縮液の下方蒸発部への流下は重力の作用を利用する
ことで高価なウィック材の使用が不要ともなり、特に本
発明におけるごとき長尺で垂直縦堅使用の場合にはウィ
ックレスのいわゆる蒸気サイフオンタイプのものが適す
る。

但し全くのウィックレスではなく地中埋設のアースヒー
トパイプ外周面に設けたリブの長さに相当するパイプ内
壁にウィックを装入すれば流下する凝縮液がパイプ最下
部まで戻る途中で再蒸発されるので、より効果を発揮で
きることにもなる。

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は本発明における交通標識の標識面背面に位置す
る拡大凝縮面部をタイコ型としたときの正面図、第２図
は第１図の縦断側面図であって、それぞれポストとなる
べきパイプ２が長尺であるため図では途中切断短縮状態
で示しである。

１は標識で交通路Ｒの傍にポストとなるヒートパイプ２
を介して設置され、その一面に標識面３を有する。

またこの標識は門枠を介して交通路の上方に設置され、
これにヒートパイプが接続されることもある。

この標識面の表示４は標識１の果す役割により異なり、
その表示の中には図示のように制限速度の数値表示、勾
配表示、落石やカーブ等の危険地域を知らせる図形表示
、面３自体が表示となる反射表示（カーブミラー）、面
３に配したレンズを介しての螢光反射表示（デリニエー
ク）等が含まれる。

この面３の背面にヒートパイプ２の凝縮側端部の拡大凝
縮面部５を位置させる。

図示の例ではこの凝縮面部５が円形薄型中空メタルボッ
クス容器（タイコ型）となったもので、標識１はこの容
器の一面板のこともあり、別に用意した標識をこの容器
の一面板の外面に添設することもある。

この凝縮面部５の下部中央に底面をシールキャップ６に
よって封止した１本の長尺パイプ２を内部を連通させて
接続し、密閉容器としたものである。

そしてこのタイコ型密閉容器内部を脱気してから作動液
７を適宜量封入して全体をヒートパイプ化し、さらにタ
イコ型容器５の片表面（裏面となる面）にのみ断熱材８
を被覆して、その断熱材被覆のない片面を標識面３とす
る。

交通標識ポストとしては標識面３の高さが地表上より１
．５〜３ｍを要するので、その地表上露出のパイプ表面
ならびに寒冷地の状況にもよるが地表より０．７ｍ位の
凍土層の生成があるので、この凍土層厚さを含む長さだ
け断熱材８の被覆を施し、さらにこの断熱材８で被覆さ
れていない下方のアースヒートパイプ部の外周全長に亘
って補強と受熱面積を増す目的で複数枚のリブ９を設け
る。

またこのリブ９を設けたパイプ２の内壁面には第３図に
よる第１図のＡ−Ａ拡大横断面に示すごとく全網製など
のウィック１０を装入してもよい。

第４図は東北地方北部における実測の地温分布図であっ
て、この図によって明らかなととくヒートパイプのない
ときの地温分布とヒートパイプを埋設した場合との地温
分布では差が出ている。

従って平均地温がヒートパイプの作用で上昇することが
理解できるであろう。

ここで本発明における交通標識ポストとしてのタイコ型
密閉容器内に作動液としてアンモニアを封入した場合、
鉄−アンモニア型アースヒートパイプとして受ける第２
種圧力容器制限が生ずるが、１実施例に基いて計算する
と次のごとくである。

１、円形薄型中空メタルボックス容器クイオ賦寸法は直
径０．３ｍ、厚さく巾）０．０４ｍ２、長尺パイプ寸法
は２０Ａ圧力配管用外径２７．２朋、内径２Ｌ４ｍｙｎ
、肉厚２．９ｍｍ、地中５ｍ、地表上最大３ｍの計全長
８ｍのものを使用したとする。

第２種圧力容器制限−０，０４ｋｇ／ＣＴＬ以下であり
これはアンモニア圧力ｋｇ／ＣＴＬ×容器内容積ｍ３で
決まる。

そこで円形薄型中空メタルボックス容器の内容積として
は ２ＯＡパイプ８ｍ長さ分の内容積は 従って内容積合計は５．６８Ｘ１０−３ｍ３となる。

そして１２℃の時のアンモニア圧力が７ｋｇ／ｃｒｌと
しても ５．６８Ｘ１０−３Ｘ７ｋｇ／ｆｆ１＝０．０３９８１
ｙ／ｆｆｌとなり制限以下であるので第２種圧力容器に
は該当しない。

また地山よりアースヒートパイプへの入熱としては、地
山温度が１０℃前後ある場合に実験値としてヒートパイ
プ表面積当り０．０３７Ｗ／ｃｍ２が得られている。

そこで第３図に示すように２ＯＡパイプ２（外径２７．
２ｍｍ、内径２１．４ｍｍ、肉厚２．９ｍｍ）の外周面
に１０ｍｍ巾×２ｍｍ厚さのリブ５を４枚取り付けた状
態の１ｍ長さでの全表面積を計算すれば （２，７２ｃｍスπ×１０ｃｍ）＋（１ｃｍｘ４Ｘ２Ｘ
１００ｃｍ）×０．８＝１４９４ｆｆｌとなる。

（注）上式中の０．８はリブで効率とする。

故にヒートパイプ１ｍ当りとしては、 ０．０３７Ｗ／ｆｆ１Ｘ１４９４ｆｆｌ＝５５．３Ｗと
なり、地中埋設アースヒートパイプ５ｍ中の有効長さを
４ｍとしても ５５．３Ｗ／ｍＸ４ｍ＝２２１Ｗ／全入熱量となる０ 従って第４図の左側路図のごとく、地熱での標識面の放
熱による結氷防止が行い得ることになる。

すＳわち地中に埋設されている長尺のアースヒートパイ
プ内の作動液７は第２図矢印にて示したように、その底
部より地熱によって蒸発して上方へ噴流し、上部の円形
薄型中空メタルボックス容器５内に至り、標識面３に背
向する内側の面で凝縮、液化する。

この際の潜熱により、標識面３全体が暖められるので表
面に付着の氷雪が溶融されることになる。

そして液化した作動液は、そのパイプ２の内壁を流下し
て下方の蒸発部へ還流する。

以下同様に再蒸発→還流のサイクルを繰り返すことにな
るので、常時標識面３が鮮明さを保つことになるのであ
る。

第５図は、道路側面に設けられるガードレールとデリニ
エータの取付配置を示す略図である。

ガードレール１１がガードレール取付パイプ１２に固定
されることは従前と同様であるが、このガードレール取
付パイプ内には細径のヒートパイプ２１と連結したプリ
ーエータ１′を挿入し、このヒートパイプ２′を地中に
埋設したものである。

このデリニエータ１′は小径の螢光標識面３′を有し、
構造的にも第１図、第２図に示したものと同様である。

第６図は一般道路の斜視図であって、中央分離帯１３と
路面１４及びガードレール１１より構成されている状態
を略示しているが、このガードレール１１内に本発明に
おけるヒートパイプ付き螢光。

標識面３′を備えたプリエータ１′ならびにガードレー
ル１１に沿って適宜間隔で交通標識１を配設し、さらに
中央分離帯部分にも同様に配置したものである。

第７図は本発明におけるカーブミラーの構造を示す縦断
側面図であって、同様に長尺のアース上−１パイプ２よ
りの作動液蒸気が地熱によりカーブミラー１“の標識面
３′に背向する面で凝縮放熱を行うことによってミラー
の標識面ｇ′の凍結が防止できることを示している。

尚、図中１５は防幻用の廂である。

第８図は第１図に対応するヒートパイプの拡大凝縮面部
の骨格を示す。

この場合は多重丸リング型、第９図は同じく角リング型
、第１０図は同じく多枝型を示す。

このとき用いられる分岐用パイプは断面角パイプ、フラ
ットパイプ、または丸パイプなどが用いられる。

倒れの場合も地熱はパイプ２を通って拡大凝縮面部で放
熱され、前面に位置するべき標識面を加温する。

以上、説明のごとく本発明によれば、地熱−ヒートパイ
プ温度として標識面を暖め、該面に対する着氷や着雪を
除去できる。

故に従来、冬期において標識の不鮮明となっていたこと
を簡単に防止する方法及び装置であって、ヒートパイプ
による地熱利用のため熱源は不贋であり、機械的可動部
分が一切ないのでメンテナンスも簡便にして、車の運転
者の負荷軽減が測れるので交通事故防止に役立つなど、
大きな効果を奏し得る優れた発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における交通標識ポストの正面図、第２
図は第１図の縦断側面図、第３図は第１図におけるＡ−
Ａ拡大横断面図、第４図は地温分布図、第５図は道路側
面に設けられるガードレールとデリニエータの取付略図
、第６図は一般道路の斜視図、第７図は他の応用例とし
てカーブミラーの構造を示す縦断側面図、第８図は第１
図に対応するヒートパイプ凝縮部の骨格を示すもので、
丸リング型、第９図は同じく角リング型、第１０図は同
じく校則を示す。 １．１′、ｆ・・・・・・標識、２・・・・・・長尺パ
イプ、３゜３’、３”・・・・・・標識面、５・・・・
・・拡大凝縮面部、７・・・・・・作動液、８・・・・
・・断熱材、９・・・・・・リブ、１０・・・・・・ウ
ィック、ＧＬ・・・・・・地表面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交通路に関し設置される標識の標識面の背面にヒー
   トパイプの凝縮側端部の拡大凝縮面部を位置させ、この
   パイプの内部を脱気して作動液を封入した後、このパイ
   プの蒸発側を地中深く挿入埋設し、この蒸発側で地熱を
   汲み上げて拡大凝縮面部で放熱させ、以って標識面を加
   温することを特徴とする交通標識の標識面の着氷、着雪
   防止方法。 ２ 交通路に関し標識が設置され、その標識面の背面に
   ヒートパイプの凝縮側端部の拡大凝縮面部が位置してお
   り、このパイプの蒸発側は地中に挿入埋設され、このパ
   イプ内が脱気されて作動液が封入されており、このパイ
   プの外部露出部分及び地中内の適宜深さまでの部分が断
   熱材で被覆されていることを特徴とする交通標識の標識
   面の着氷、着雪防止装置。 ３ 拡大凝縮面部が板製の円又は角形の薄型中空メタル
   ボックス（タイコ状）に形成され、その一面の外面が標
   識面に提供されている特許請求の範囲第２項記載の交通
   標識の標識面の着氷、着雪防止装置。 ４ 拡大凝縮面部がヒートパイプ端部とパイプ軸線を含
   む平面と同−又は平行平面上でこの端部に連設された丸
   、角又は菱等の形状のパイプ状同種異径リングの同心配
   置又は枝状配置等で構成されている特許請求の範囲第２
   項記載の交通標識の標識面の着氷、着雪防止装置。 ５ 地中に挿入埋設されているパイプ部の断熱材で被覆
   されていない部分外周全長に亘って複数枚のリブを設け
   た特許請求の範囲第２項記載の交通標識の標識面の着氷
   、着雪防止装置。 ６ リブを設けたパイプ部内壁面にのみウィックが設け
   られている特許請求の範囲第５項記載の交通標識の標識
   面の着氷、着雪防止装置。