JP2013241774A - 融雪機における融雪水の利用装置 - Google Patents

Abstract

【課題】融雪機において生成されたシャーベット状の融雪水を簡素な構成で液状化させて、広範な用途に使用すること。
【解決手段】雪を投入する投入部Ａと、投入された雪を加温する加温部Ｂと、該加温部Ｂによって溶けた融雪水３を貯蔵する融雪槽５を備え、融雪槽５からの融雪水を放水管７を介して放出すると共に、放水管７に高圧の加熱蒸気を導入する蒸気吹き込み口を設けると共に、放水管７には空気を導入する空気吹き込み口が設けられている。
【選択図】図1

Description

本発明は、融雪機における融雪水の利用装置に関する。

従来、融雪機における融雪水の利用装置として、投入部から投入された雪に対して加温部で生成した温水を噴霧して融雪水を作り、シャーベット状のものは排水管より放出し、液状のものは加温部に戻して温水として再利用するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２６８７３９号公報（段落［００１３］、図１）

しかしながら、特許文献１に記載の融雪機における融雪水の利用装置にあっては、温水が噴霧されて融雪水がスクリュウ手段により圧送される過程でシャーベット状の融雪水を一部液状化して再利用しているので、水量が制限されるだけでなく、シャーベット状の融雪水を有効利用することはできなかった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、融雪機において生成されたシャーベット状の融雪水を簡素な構成で液状化させて、広範な用途に使用することができる融雪機における融雪水の利用装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の融雪機における融雪水の利用装置は、雪を投入する投入部と、投入された雪を加温する加温部と、該加温部によって溶けた融雪水を貯蔵する融雪槽を備えた融雪機における融雪水の利用装置であって、前記融雪槽からの融雪水を放水管を介して放出すると共に、前記放水管には高圧蒸気を導入する蒸気吹き込み口が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、融雪槽からの放出される融雪水がシャーベット状であっても、放水管に高圧蒸気を導入することで、シャーベット状の雪の粒子が加熱蒸気の熱と、蒸気と粒子とのこすれ合う摩擦熱とにより崩壊して加温水となり、融雪水を広範な用途に使用できる。

本発明の融雪機における融雪水の利用装置は、前記放水管には空気を導入する空気吹き込み口が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、放水管に空気を導入することにより、より高速なジェット噴流を作ることができ、シャーベット状の雪の粒子がより崩壊し水となり易い。

本発明の融雪機における融雪水の利用装置は、前記融雪槽からの融雪水を放水管を介して放出することにより水タ−ビン発電機を駆動することを特徴としている。
この特徴によれば、融雪槽からの放出される融雪水がシャーベット状であっても、放水管には高圧蒸気を導入することで加温水となるので、水タ−ビン発電機に安定した水衝撃力を与えることができる。

本発明の融雪機における融雪水の利用装置は、前記水タ−ビン発電機は高所に配置した融雪槽から高低差を利用した放水により付勢駆動されることを特徴としている。
この特徴によれば、高低差を利用して融雪水が放水できるので、高低差に応じた圧力で水タ−ビン発電機を駆動させることができる。

本発明の融雪機における融雪水の利用装置は、前記放水管の水タ−ビン発電機に放水するための先端部は水量及び放水角度が調整可能なノズルが設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、ノズルによるに放水の水量及び放水角度が調節できるので、水タ−ビン発電機に対し最適な状態で放水が可能となる。

本発明の融雪機における融雪水の利用装置を示す概念図である。 本発明の融雪機における融雪水の利用装置の全体を示す概略図である。 本発明の実施例における発電部の詳細図である。 本発明の実施例における発電部の第１変形例を示す概略図である。 本発明の実施例における発電部の第２変形例を示す概略図である。

本発明に係る融雪機における融雪水の利用装置を実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例に係る融雪機における融雪水の利用装置につき、図１を参照して説明する。例えば、冬季の降雪地域で降雪により通行困難となった公道等を除雪する際に、除雪した雪を融雪する本発明としての融雪機１は、雪が投入される投入部Ａと、投入された雪を加温する加温部Ｂと、この加温部Ｂで加温されたシャーベット状の融雪水３を貯蔵する融雪槽５で構成されている。そして融雪層５に貯蔵されたシャーベット状の融雪水３は放水管７により貯水槽９に向けて放水されるが、途中で切換部Ｃにより貯水槽９に直接放出される経路と、発電部Ｄを経由して貯水槽９に放出される経路がある。また後で詳述するが、放出管７には切換部Ｃに至る流路の途中に、蒸気発生部Ｅからの蒸気を導入する蒸気吹き込み口と空気を導入する空気吹き込み口とが設けられている。

融雪機１は図２に示すように、機械室１−１と融雪室１−２と融雪送５から成り、機械室１−１には、融雪室１−２の上部に開放された投入部Ａとしての開口１５から投入された雪を撹拌するスクリュウ型攪拌機１７を駆動する撹拌モータ１１と加熱部Ｂに熱風を供給するバーナ１３が配置されている。加熱部Ｂは外表面に多数の熱風噴射口１９−１を持つ炉体１９から成り、雪の重量で変形しないように複数の補強板１９−２で補強されていると共に、支柱１９−３により融雪室１−２の底面に支持されている。

開口１５から投入された雪は先ずスクリュウ型攪拌機１７によって撹拌され塊になっている雪を砕いて分散させ、下方に落下した粉砕された雪は炉体１９の外周面に触れて溶けると共に、熱風噴射口１９−１からの熱風により融解される。このようにして融解された融雪水３は融雪室１−２の底面側に貯蔵されると共に、融雪水３の水量が増えてくると隣接配置した融雪槽５に連通部５ａを介して移送される。

融雪層５に蓄積される半溶融状態の融雪水３はシャーベット状となっており、そのまま外部の歩道に放出すれば直ちに氷となる虞があり、排水溝や河川に投棄するにはその場所まで凍らないような状態で運ばなければ成らず、コストが嵩むのが現状であったが、本発明においては、融雪槽５からこの融雪槽５の底部付近に連通した下方に向けて傾斜した放水管７によりシャーベット状の融雪水３を流す過程において、蒸気を吹き込むことにある。

具体的には図２に示すように、電力が加えられた加熱コイルに水を通過させることにより短時間で加熱蒸気に変えることができるＩＨ加熱蒸気発生器２３により発生させた蒸気を蒸気導入管２３ａを介して放水管７の蒸気吹き込み口７ａに投入することで、シャーベット状の融雪水３に加熱蒸気が勢いよく噴出され、シャーベット状の融雪水３の流速が加速されると共に、シャーベット状の雪の粒子が加熱蒸気の熱と、蒸気と粒子とのこすれ合う摩擦熱とにより崩壊し温水となり最後に貯水槽９に貯水される。

なおＩＨ加熱蒸気発生器２３で使用する水は供給水源から導いても良いし、図２に示すように融雪槽５の比較的シャーベット状に成っていない上層の融雪水３を利用することもできる。このようにすることでＩＨ加熱蒸気発生器２３で蒸気を生成する際、シャーベット状の融雪水よりの早く蒸気に成りやすく、使用電力の省エネ化が図れる。一方融雪槽５の底部側に溜まったシャーベット状の融雪水３は下方に向けて傾斜した放出管７と連通しているので、大きな加速度をもって放出管７内を流下することができる。

貯水槽９に貯水された水は、使用した蒸気の温度や融雪水の状態にもよるが、４℃以上２０℃前後に加温された温水となっている。従って貯水槽９に貯水された水は、使用目的に応じてそのまま或いは最適な温度にして、例えば、路面にまいて雪を溶かす融雪用水として、シャワー、風呂あるいは栽培用の水として有効利用できる。

次に、融雪水を利用して電力を得る発電部Ｄについて図３により説明する。融雪水３が流れる放水管７の蒸気吹き込み口７ａの下流側には空気吹き込み口７ｂが設けられており、更に放水管７の先端には噴射ノズル７ｃが装着されている。噴射ノズル７ｃは放水量及び放水角度が調整可能なものであり、発電部Ｄとしての水タービン発電機２５の配置や使用されているブレード２５ａの形式に応じて設定できるように構成されている。

また空気吹き込み口７ｂには空気導入管２７ａを介して放水管７内に加圧空気源２７から空気が導入されるように構成されており、上流側においてＩＨ加熱蒸気発生器２３からの加熱蒸気によりシャーベット状の雪の粒子が崩壊して水となった流れの中に空気が導入されると流れが加速される。流速を増すためには加圧空気源２７が必要であるが、加圧空気源２７を用いなくても、水の流れにより空気吹き込み口７ｂのところが低圧となってインジェクターの作用原理により空気導入管２７ａより空気は自然吸引され、ある程度の流速を増すことができる。

発電部Ｄとして構成した水タービン発電機２５は放射状に配置した複数のブレード２５ａを有し、流速を増した水ジェットが噴射ノズル７ｃからブレード２５ａに衝突することにより水タービン発電機２５の回転軸２５ｂに回転力が付与され、この回転力を利用して発電させ電力を得ることができる。そして噴放射後の水ジェットは貯水槽９に貯水される。

次に発電部の変形例１として３連式ＩＨ加熱蒸気発生器を用いた発電部Ｄ’について図４により説明する。水タービン発電機２５の外周部には３つのＩＨ加熱蒸気発生器３１が等間隔で配設されており各ＩＨ加熱蒸気発生器３１のノズル部からシャーベット状の雪の粒子が崩壊して水となったジェット流が噴射して３つのブレード３１ａが同時に噴流を受けるので、強力な回転力を水タービン発電機２５の回転軸２５ｂに付与することができる。

更に発電部の変形例２として多連式水タービン発電機を用いた発電部Ｄ”について図５により説明する。噴射ノズル４１から噴射した水ジェットは左右に２つずつ並んだ水タービン発電機４３のブレード４３ａに衝突しながら水受け部４５に集められ、その後貯水槽９に貯水される。本変形例２の場合は１つの水流で４つの水タービン発電機４３を回転させるので大きな水圧が必要となるが、融雪槽５と貯水槽９との上下高低差を利用すればよい。例えば建家の１階に機械室や融雪槽５を配備し、地下に貯水槽９を設けて、融雪槽５と貯水槽９を放水管７で連絡して大きな落差が得られる水路を構築すれば、大きな電力を得ることができる。特に建家内でなく屋外であっても丘陵地等落差が利用できるところであればよい。

融雪水の有効利用として図２で説明したように、シャーベット状の融雪水を加熱蒸気を利用して貯水槽９に加温された温水を貯水する方式と、図３で説明したように、水タービン発電機を駆動した後貯水槽９に加温された温水を貯水する方式の２つの方式があり、どちらの方式を選択するかは放水管７に設けた切換部Ｃとして機能する図示しない切換弁の切換操作により決定される。

以上、本発明の実施例の融雪機における融雪水の利用装置は、雪を投入する投入部Ａと、投入された雪を加温する加温部Ｂと、該加温部Ｂによって溶けた融雪水３を貯蔵する融雪槽５を備え、融雪槽５からの融雪水３を放水管７を介して放出すると共に、放水管７には高圧の加熱蒸気を導入する蒸気吹き込み口７ａが設けられているので、融雪槽５からの放出される融雪水３がシャーベット状であっても、放水管７に高圧蒸気を導入することで、シャーベット状の雪の粒子が加熱蒸気の熱と、蒸気と粒子とのこすれ合う摩擦熱とにより崩壊して加温水となり、融雪水を広範な用途に使用できる。

また前記放水管７には空気を導入する空気吹き込み口７ｂが設けられているので、より高速なジェット噴流を作ることができ、シャーベット状の雪の粒子がより崩壊し水となり易い。

また前記融雪槽５からの融雪水３を放水管７を介して放出することにより水タ−ビン発電機２５を駆動することで、融雪槽５からの放出される融雪水３がシャーベット状であっても、放水管７には高圧蒸気を導入することで加温水となるので、水タ−ビン発電機２５に安定した水衝撃力を与えることができる。

また前記水タ−ビン発電機２５は高所に配置した融雪槽５から高低差を利用した放水により付勢駆動されることで、高低差に応じた圧力で水タ−ビン発電機を駆動させることができる。

また前記放水管の水タ−ビン発電機２５に放水するための先端部に水量及び放水角度が調整可能なノズル７ｃが設けられているので、水タ−ビン発電機２５に対し最適な状態で放水が可能となる。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、融雪機１の加温部Ｂとしてバーナにより生成した熱風を利用した例で説明したが、必ずしもこのような加温手段に限定されることなく従来公知の、温水、蒸気、あるいは熱交換器等を用いるものであっても良い。

また前記実施例では、融雪室１−２にスクリュウ型攪拌機１７を用いた例で説明したが、攪拌機を必ず用いるものではなく、降りたてのさらさらした雪で有れば攪拌機を用いる必要はない。

また前記実施例では、融雪室１−２と融雪槽５を設けた例で説明したが、融雪室１−２に融雪水を貯めるようにして融雪槽の機能をもたせれば、融雪槽５を省略することも可能である。

また、前記実施例では、加熱蒸気発生手段としてＩＨ加熱蒸気発生器２３を用いた例で説明したが、加熱蒸気を発生可能で有ればよく通常のボイラであっても良い。

１ 融雪機
３ 融雪水
５ 融雪槽
７ 放水管
７ａ 蒸気吹き込み口
７ｂ 空気吹き込み口
７ｃ、４１ 噴射ノズル
２３、３１ ＩＨ加熱蒸気発生器
２５、４３ 水タ−ビン発電機
Ａ 投入部
Ｂ 加温部
Ｃ 切換部
Ｄ 発電部
Ｅ 蒸気発生部

Claims (5)

1. 雪を投入する投入部と、投入された雪を加温する加温部と、該加温部によって溶けた融雪水を貯蔵する融雪槽を備えた融雪機における融雪水の利用装置であって、
   前記融雪槽からの融雪水を放水管を介して放出すると共に、前記放水管には高圧蒸気を導入する蒸気吹き込み口が設けられていることを特徴とする融雪機における融雪水の利用装置。
2. 前記放水管には空気を導入する空気吹き込み口が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の融雪機における融雪水の利用装置。
3. 前記融雪槽からの融雪水を放水管を介して放出することにより水タ−ビン発電機を駆動することを特徴とする請求項１または２に記載の融雪機における融雪水の利用装置。
4. 前記水タ−ビン発電機は高所に配置した融雪槽から高低差を利用した放水により付勢駆動されることを特徴とする請求項３に記載の融雪機における融雪水の利用装置。
5. 前記放水管の水タ−ビン発電機に放水するための先端部に水量及び放水角度が調整可能なノズルが設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載の融雪機における融雪水の利用装置。

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