「エネルギーはどこから?」という問いを、もう一度考えてみた
以前の記事で、歩道の雪や氷に働きかけるためのエネルギーを、どこから持ってくればよいのだろう、と書きました。
車道なら、車が通るときに加わる大きな力を利用できる場合があります。でも、歩道ではそうはいきません。雪や氷を融かすには熱が必要ですが、その熱をどこから調達するのかという問題もあります。
そんな疑問を持ちながら、既存技術を調べてきました。
その後、技術を「何を変えたいのか」「どうやって変えるのか」「どんな手段を使うのか」に分け、自分なりの地図を描いてみました。
前回は、凍結抑制や防滑について、先人たちの研究を年代順にたどりました。その内容を技術の地図に書き加えながら、改めて仕組みや課題を整理していました。
そして最近、帰りの電車の中で、以前から気になっていたエネルギーのことを、また考えていました。
氷を融かすにも、剥がすにも
氷を水にするには、熱が必要です。
路面に付着した氷を剥がすには、氷と路面の間の付着を断ち切る必要があります。
剥がした氷を別の場所へ移動させるにも、力を加えなければなりません。
当たり前といえば、当たり前の話です。
では、こうした作用を生み出すために、既存技術は何を利用しているのでしょうか。
例えば、弾性のある舗装材料を使って、氷を剥がれやすくする技術があります。
車両が通過するときに路面へ加わる荷重と、それによって生じる変形を利用するものです。
この場合、氷を融かすための熱を外から供給するのではなく、車両の通過によって生じる変形を利用しています。
しかし、歩道では車道のような大きな荷重は期待できません。
以前から考えていた、歩道では何を利用すればよいのかという疑問に戻ってきます。
エネルギーだけでは整理できない技術もある
一方、調べてきた技術には、少し違った仕組みのものもあります。
例えば、凍結防止剤です。
これは、外部から熱を供給するのではなく、水に溶けることで凝固点を下げるなど、凍結する条件を変えるものです。
また、路面の凹凸を利用して滑りにくくする方法もあります。
こちらは、氷を融かしたり剥がしたりするのではなく、靴やタイヤとの接触状態を変えることで、摩擦や引っ掛かりを確保しようとするものです。
もちろん、路面が氷で覆われれば、その効果が十分に得られないこともあります。
そして、電気や地中熱などを利用する融雪では、熱の供給が直接的な課題になります。
こうして並べてみると、雪や氷への対策といっても、働きかけ方はずいぶん違います。
熱を供給するもの。外から加わる力を利用するもの。水が凍る条件を変えるもの。接触状態を変えるもの。
すべてを「エネルギーをどこから持ってくるのか」だけで整理するのは、少し無理がありそうです。
ただ、私が気になっているのは、そこから先です。
その作用は、いつ、どこで働くのだろう
例えば、車両の荷重を利用する技術なら、車が通過したときに作用が生まれます。
その効果は、車が通る頻度やタイミングに左右されないのでしょうか。
歩行者の荷重を利用する場合も同じです。人通りの少ない場所や時間帯では、十分な作用が得られないかもしれません。
凍結防止剤なら、材料が残っていることや、必要な濃度が保たれていることが重要になります。
路面の凹凸を利用するなら、摩耗や雪氷による目詰まりで、接触状態が変わる可能性があります。
熱を利用するなら、必要なときに十分な熱を供給できるかどうかが問題になります。
こうして考えると、技術が機能する仕組みを理解するだけでは足りません。
その作用を生み出すものが、必要な場所で、必要なときに、十分に得られるのか。
ここまで考える必要がありそうです。
効果が続くことも、別の問題です
さらに、必要なときに作用が得られたとしても、その効果がどれくらい続くのかという問題があります。
凍結防止剤は、流出したり薄まったりすれば補充が必要になります。
舗装材料は、摩耗や劣化によって性能が変化する可能性があります。
融雪設備なら、熱源の確保や運転に必要な電力、設備の維持管理が課題になります。
もちろん、こうした課題は既存技術の研究でも検討されているはずです。
ただ、これまでは技術ごとに仕組みや効果を調べることが中心でした。
それを、作用が生まれる条件と、その効果の持続性という共通の視点で眺めてみる。
そうすると、それぞれの技術が得意とする条件や、適用しにくい条件が、もう少し分かりやすくなるのではないでしょうか。
特に歩道では、場所によって人の通行量も違いますし、維持管理にかけられる手間や費用にも制約があります。
技術の性能だけでなく、実際に使う場所の条件まで考えることが大切なのだと思います。
描きかけの地図に、もう少し書き加える
以前、技術を整理するために、三つの問いを考えました。
何を変えたいのか。
どうやって変えるのか。
どんな手段を使うのか。
これは今でも、技術を理解するための基本的な考え方です。
今回、そこにもう少し書き加えてみたくなりました。
その作用は、何を利用して生まれるのか。
必要なときに、その作用を得られるのか。
そして、その効果を持続させるには何が必要なのか。
こうした視点で整理すれば、既存技術の得意な条件と、適用しにくい条件が、もう少し明確になるかもしれません。
さらに、ある技術が苦手とする条件を、別の技術で補うことも考えられそうです。
もっとも、これはまだ私の頭の中での整理です。
すでに同じような考え方で研究している人もいるでしょうし、もっと適切な整理の方法があるのかもしれません。
とはいえ、まずは既存技術から
以前から気になっていた、雪や氷に働きかけるエネルギーをどこから持ってくるのかという疑問。
いろいろな技術を調べてきたことで、その問いを少し違う角度から眺められるようになってきました。
エネルギーの調達先だけでなく、作用が生まれる条件や、その効果が続く条件も考える。
そうすれば、既存技術が得意とする条件や適用しにくい条件、さらに、技術を組み合わせる可能性も見えてくるかもしれません。
とはいえ、私はまだ道路技術の世界に入って間もない新参者です。
こんな発想、きっと誰かが既に考えているはずです。
まずは、その人たちが何を考え、どんな技術を生み出し、どこまで実用化してきたのかを知ることが先でしょう。
新しい技術を思いつく前に、既存技術をもう少し理解する。
その方針は変わっていません。
帰りの電車で、以前からの疑問をあれこれ考えていたら、描きかけの地図に書き込むことが、また少し増えました。
さて、この地図はどこまで広がるのでしょうか。