JP4225543B2 - 消雪パネルユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば積雪地帯に敷設された軌条の周囲に設置される消雪パネルユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
積雪地帯に敷設された鉄道路線においては、列車を安全に運行するために、軌条の両側に所定距離（例えば数ｍ間隔）をおいてスプリンクラーを設置し、除雪車で軌条から除去された雪に温水（地下水）を散布・溶融することが従来から行われている。しかるにスプリンクラーにより消雪する場合は、溶融した雪水を排水ピットから除塵装置及び沈殿槽を経て浄化してから貯水槽に集めて再使用するので、消雪装置が大型化するという問題がある。またスプリンクラーで散布された温水が軌条の地盤に浸透して地盤を軟化させるという問題がある。さらに温水中に含まれるＣａやＭｇなどの硬度成分により配管やその周辺にこれらの化合物（例えば炭酸カルシウム等の炭酸塩）がスケールとして析出しその外面にこびり付いて熱伝導を阻害する。またスケールを放置しておくと、析出した炭酸塩が散水装置の目詰まりをもたらすほか、レールの錆びの原因となる。これらの問題点を解消するために、汲み上げた地下水の水質を改善するためのろ過装置などの水処理設備が必要となる。そこで、積雪部への散水を行わずに消雪する装置として、放熱板の下面に熱媒体（温水）が流動する流路を設けた放熱器を備えた消雪装置が提案されている（特許文献１及び特許文献２参照）。特許文献１には、上面が放熱面である薄い平板（鋼板）の下面に、複数列の幅広で浅い凹部及びこの凹部各列の隣同士をつなぐ幅広で浅い凹部からなる溝部を有する溝付板（鋼板）を接合し、この溝付板の連続した幅広で浅い凹部と平板とで形成される流路（断面台形状）の両端に配管接続口を設け、平板と溝付板との周囲を取り囲む帯薄板に延長部を設けて溝付板の下面と敷設面との間に間隙を設け、その間隙に向けて配管接続口を開口した消雪用放熱器が記載されている。特許文献２には、上記放熱器の放熱板を水平に対して勾配を設けると共に、放熱器を複数列に並べかつ温水の供給管及び排出管に各放熱器の配管接続口を並列に接続した消雪装置が記載されている。この他にも、鉄道路線用ではないが、内部に管状の放熱管を組み込んだ消雪用放熱器も提案されている。例えば特許文献３には、路面上の降雪を融雪するための装置として、コンクリート製パネルの内部に放熱板と放熱管を設け、放熱板と放熱管との間に、放熱管に設置する頂点を放熱管の外周半円径に合わせて切り欠いた逆三角形状の放熱アダプターを設置したパネル形融雪装置が記載されている。特許文献４には、アルミニューム材等をプレス加工してＵ形の路溝を形成した融雪用パネルの路溝に鍔状の凸部を設け、路溝に温水パイプを嵌め込むとともに、路溝の周囲に無機質の発砲断熱材を設けることが記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特公平６−７６６８１号公報（第２〜３頁、図１〜４）
【特許文献２】
特開平１１−１５２７０１号公報（第３〜４頁、図１、図２）
【特許文献３】
特開平５−７９１０３号公報（第２〜３頁、図１〜４）
【特許文献４】
実開平６−１８５０５号公報（第２頁、図２〜７）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１及び特許文献２に記載された消雪用放熱器は、放熱面を形成する鋼板に直接熱媒体が接触するので消雪性能は優れているが、平板と溝付板とを組み合わせて熱媒体が流動する流路を形成するので、放熱器を矩形状にすることは可能であるが、曲線部を有する放熱器を作製することは極めて困難である。またこの放熱器を作製するためには、鋼板をプレスする工程と溶接する工程が必要なので、大掛かりな製造設備を必要とするという難点がある。特許文献３に記載されたパネル構造では、融雪面と放熱管との間に厚さの大なる放熱アダプターが介装されているので、伝熱性が減少して融雪性能が低下するという問題がある。特許文献４に記載された構造では、融雪用パネルと温水パイプとの間には空間が存在するので、伝熱性が減少して融雪性能が低下するという問題がある。
【０００５】
従って本発明の目的は、従来の消雪用パネルの問題点を解決し、融雪能力が高くかつ形状の自由度が大きく、しかも小型の設備で製作が可能な消雪パネルユニットを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の消雪パネルユニットは、受雪面を有する放熱板を含むパネルと、前記放熱板の裏面に配設された放熱管と、前記放熱管の外周面の一部を前記放熱板に密着させるカバー部材と、少なくとも前記放熱管と前記放熱板との間隙に充填された亜鉛を主体とする防錆塗料からなる放熱材とを有することを特徴とするものである。
なお、コストなどの実用性の点から中でも亜鉛末を高濃度で配合した防錆塗料（例えばジンクリッチペイント）を使用することが好ましい。また、前記放熱板及び前記カバー部材は熱伝導性が大でかつ積雪の重量に耐えられる程度の剛性を有する材料、例えば一般構造用圧延鋼材（ＳＳ材）からなる鋼板で形成され、前記放熱管は銅又はその合金で形成されることが好ましい。
【０００７】
本発明によれば、放熱管の外周面の少なくとも一部がカバー部材で覆われかつ両者の隙間に亜鉛を主体とする防錆塗料からなる放熱材が充填されているため、高い融雪能力が得られるとともに、熱媒が流動する伝熱通路を管状部材で形成しているため、パネル形状を自由に選択することができ、さらに市販の鋼鈑と市販のパイプを組み合わせて形成できるので、小型の設備で製作すること可能となる。
【０００８】
前記消雪パネルユニットにおいて、前記カバー部材は放熱管の外周面の一部を覆う形状とすることができる。
【０００９】
前記消雪パネルユニットにおいて、前記カバー部材は放熱管の外周面の少なくとも半円周を覆う形状とすることができる。
【００１０】
前記消雪パネルユニットにおいて、前記放熱管は、断面が楕円形状に形成されたものでもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１（ａ）は本発明の実施の形態に係わる消雪パネルユニットの平面図、図１（ｂ）は同側面図、図２は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図３は本発明の他の実施の形態に係わる消雪パネルユニットの要部を示す断面図、図４は本発明の他の実施の形態に係わる消雪パネルユニットの要部を示す断面図である。
【００１３】
図１（ａ）（ｂ）に示す消雪パネルユニットは、短辺に固定金具１３を有しかつ放熱板１１とその周囲を覆う側板１２からなる長方形状のパネル１と、一端部及び他端部に継手５ａ、５ｂが装着された放熱管２と、締結部材４により放熱管２をパネル１の裏面に固定する固定バー３を含む。パネル１は、例えば鋼板を所定寸法に切断して形成された矩形状の放熱板１１の周囲に側板１２を接合して組み立てられる。
【００１４】
図２に示すように、放熱板１１の裏面には、例えば銅管を放熱板１１の端部で折り返して形成された葛折状の放熱管２が配置されている。放熱管２は、例えばボルト及び座金を含む締結部材４により、放熱板１１に固定された複数の固定バー３によりパネル１に支持されている。放熱管２の周囲には、断面コ字形の伝熱カバー６が装着され、かつ放熱管２とカバー６と放熱板１１との間には、放熱材７が充填されている。放熱材７は、例えば接着剤に亜鉛末を配合した防錆塗料を塗布して形成することが好ましい。このパネルユニットは、固定金具１３同士を連結し、次いで継手５ａ、５ｂに給水管及び戻り管（いずれも不図示）を配管接続した後、放熱管２に温水（例えば地下水）を流すことにより、その熱が放熱板１１に伝えられて、放熱板１１の表面に堆積した雪を溶融することができる。パネル１及び伝熱カバー６は熱伝導性が大でかつ積雪の重量に耐えられる程度の剛性を有する材料で形成され、具体的には一般構造用圧延鋼材（ＳＳ材）で形成されることが好ましい。一般に低炭素鋼の熱伝導率は、５３．５Ｗ／（ｍ２・Ｋ）である。また放熱板１１、固定バー３及びカバー６の少なくとも一つの部材を、溶融亜鉛めっき鋼板｛例えば冷間圧延鋼板を連続溶融メッキラインにてメッキ付着量４５ｇ／ｍ２（片面）の目付に調整した鋼板｝で形成することにより、パネル製作時の溶融亜鉛めっき工程の少なくとも一部を省略することができる。
【００１５】
放熱管２は、その内部を流動する熱媒体（例えば地下水）の熱を効率よく放熱板に伝えるために銅又は銅合金で形成されることが好ましい。銅の熱伝導率は、３８６Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）で、銅合金の熱伝導率は、２５．６〜１１０．５Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）の範囲にあり、例えば青銅は２５．６Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）で、黄銅は６０．５Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）である。銅は、実用金属材料の中では最も貴な金属に属するため、酸の中で水素発生反応をカソード反応としては腐食しないが、耐食性は地下水の溶存酸素や炭酸濃度、汚染の程度、流速によって大きく変わるのでこれらを考慮してＣｕの材質を選定すればよい。本発明では、例えば、ＪＩＳ Ｈ３３００−１１９２に記載されている銅および銅合金シームレス管の中から選定すればよく、具体的には、酸素銅、タフピッチ銅、リン脱酸銅、丹銅、黄銅などを用い得る。
【００１６】
放熱板とカバー部材と放熱管との隙間に充填される放熱材は、熱伝導率のよい金属（銀、銅、アルミニウム、亜鉛等）の粉末を主体とする防錆塗料を使用して形成することが好ましい。この防錆塗料を充填することにより、金属粉末が直接放熱板とカバー部材と放熱管に接触するため熱を吸収し、かつ固形分の表面に凹凸が形成されるため塗料の表面積が広くなり、大きな放熱効果を得ることができる。この種防錆塗料の内では、実用性（耐食性、作業性、コストなど）の点から、例えばバインダーに亜鉛末｛亜鉛の熱伝導率：１１１．６Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）｝を高濃度（９０質量％以上）で配合した防錆塗料（ジンクリッチペイント：ＺＲＰ）は、銅合金と同程度の熱伝導率を有すると推定されるので、本発明に有効に用い得る。またこの防錆塗料（ＺＲＰ）によれば、亜鉛は鉄よりもイオン化傾向が大きいので（Ｚnの標準電極電位は−０．７６ＶでＦｅの標準電極電位−０．４４Ｖよりも卑である）、亜鉛メッキのように電気化学的作用により（亜鉛が消費されて）、亜鉛メッキに近い塗膜が得られ、それと同等の防錆効果を得ることができる。また亜鉛の表面には、電解作用により、Ｚｎ（ＯＨ）_２、ＺｎＣｌ_２、ＺｎＯ、ＺｎＣＯ_３、又はＺｎＯなどの塩基性塩が沈着して保護被膜が形成され、この被膜は緻密で固着性に富み、殆ど成長しないので、優れた耐食性を示す。しかも亜鉛末は、紫外線をよく吸収するので、バインダー（例えばスチレンアクリル系共重合体又はエポキシ樹脂）の劣化を防止することができる。また防錆塗料（ＺＲＰ）の塗膜の厚さ（最も薄い部分の厚さ）は、地下水の水質や素地の表面粗度などに応じて調整されるが、良好な耐食性を得るためには、７５μｍ以上とすることが好ましく、１２５μｍ以上であることがより好ましい。
【００１７】
上記の消雪パネルユニットは、放熱板の裏面に敷設された放熱管２は伝熱カバー６で覆われかつ伝熱カバー６とパネル１と放熱管２の隙間には放熱材７が充填された構造を有するので、伝熱性能の低下を防止することができ、高い融雪能力が得られる。またこのパネルユニットは、鋼板を所定形状に切断し、そこに銅管などの伝熱管を機械的に固定し、その周囲に防錆塗料を塗布することにより組立てられるので、従来のような大型の製造設備が不要となる。また上記のパネルは、銅管を折り曲げて形成するので、種々の形状を選択することができる。このため、敷設される線路の形状やその周りの地形に対応した形状のものを作製できるという利点を有する。
【００１８】
図３に示す消雪パネルユニットは、断面コ字形の伝熱カバー６の代わりに断面Ｕ字形に形成された伝熱カバー６ａで放熱管２の外周面を覆い、放熱管の全周に防錆塗料を塗布した以外は図２に示すものと同様の構造を有する。このパネルユニットは、放熱管２の大半が伝熱カバー６ａで覆われしかも放熱管２の全周が防錆塗料で被覆されているので、図２のものよりも放熱性を向上することが可能となる。
【００１９】
図４に示す消雪パネルユニットは、断面真円状の放熱管２の代わりに楕円状の放熱管２ａを使用した以外は図２に示すものと同様の構造を有する。このパネルユニット１０は、放熱管２の放熱板１１への投影面積が広いので、図３のものよりも放熱性を向上することが可能となる。
【００２０】
【実施例】
２７００ｍｍ（長さ）×９７０ｍｍ（幅）×２．３ｍｍ（厚さ）の冷間圧延鋼板（ＳＳ９００）の下面に口径１５Ａ、厚さ１ｍｍのＣｕ管（２２列）を固定し、Ｃｕ管を厚さ１．２ｍｍの伝熱カバー（ＳＳ９００）で覆い、Ｃｕ管と伝熱カバーとの間にＺＲＰ（ローバル社製ローバル：Ｚｎを９６質量％含むスチレンアクリル系塗料）を充填することにより図１及び図２に示す消雪パネルユニットを製作した。消雪パネルユニットの表面に２０〜４５ｃｍの積雪のある状態（降雪量：数ｃｍ／ｍｉｎ．）で、約６℃の温水を２０ｌ／ｍｉｎ．の流量でＣｕ管に通水することにより融雪実験を行った。約１時間経過後の消雪パネルユニットを観察すると、積雪は殆ど溶融し、出口の水温は２〜３℃であった。また約４℃の温水を用いた以外は、上記と同様の条件で融雪実験を行ったところ、約２時間経過後の消雪パネルユニットを観察すると、積雪は殆ど溶融し、出口の水温は１℃前後であった。
【００２１】
以上に記述の如く本発明によれば、放熱管の外周面の少なくとも一部がカバー部材で覆われかつ両者の隙間に熱伝導率のよい金属、なかでも亜鉛を主体とする防錆塗料からなる放熱材が充填されているため、高い融雪能力が得られるとともに、熱媒が流動する伝熱通路を管状部材で形成しているため、種々のパネル形状を選択することができ、さらに小型の設備で製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる消雪パネルユニットの平面図｛（ａ）｝及び側面図｛（ｂ）｝である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係わる消雪パネルユニットの要部を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係わる消雪パネルユニットの要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１：パネル、２、２ａ：放熱管、３：固定バー、４：締結部材、５ａ、５ｂ：継手、６、６ａ：伝熱カバー、７：放熱材、１１：放熱板、１２：側板、１３：固定金具

Claims (2)

1. 受雪面を有する放熱板を含むパネルと、前記放熱板の裏面に配設された放熱管と、前記放熱管の外周面の一部を前記放熱板に密着させるカバー部材と、少なくとも前記放熱管と前記放熱板との間隙に充填された、亜鉛を主体とする防錆塗料からなる放熱材とを有することを特徴とする消雪パネルユニット。
2. 前記放熱板及び前記カバー部材は鋼板で形成され、前記放熱管は銅又はその合金で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の消雪パネルユニット。

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