JP4247998B2 - 消雪パネル - Google Patents

Description

本発明は、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に関する。

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、軌条の周囲に消雪パネルを設置し、消雪パネル上に堆積した雪（除雪された及び降雪した雪）を消雪パネルの裏面を流動する熱媒体（例えば地下水などの温水）で溶融することが行われている。

この種の消雪装置としては、例えば特許文献１に記載されたものが使用されている。この消雪用放熱器は、上面が放熱面である薄い鋼板（平板）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構造を有する。また、特許文献２には、融雪効果を向上させるために、特許文献１に記載された放熱器の放熱板を水平に対して勾配を設けるとともに、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。

上記の消雪装置を構成する消雪パネルの主要部を図７及び図８に示す。図７は従来の消雪パネルの平面図、図８は図７のＥ−Ｅ線断面図である。消雪パネル１０は、長辺側の長さＬ_０、厚さｔ_ａを有する矩形状の放熱板２０とその一方の表面に保持された厚さｔ_ｂを有する流路形成部材３０を備えている。流路形成部材３０は、給水ノズル及び排水ノズル（いずれも図示を省略）が各々装着されるノズル部３１ａ及び３１ｂとこれらの間につづら折り状に形成された流路３２からなる。流路３２の直線部は、台形状（底辺の幅Ｗ_ｄ、上辺の幅Ｗ_ｃ、高さｈ_ａ）の断面形状を有するため、温水と放熱板との接触面積が大きくなり、融雪効率が高いという利点を有する。（図８では放熱板２０は、下方に示されているが、実際には放熱板２０の表面が上方を向くように設置されるので、図中上方の辺を底辺、図中下方の辺を上辺と表現している。）

特公平６−７６６８１号（第３−４頁、図１、図４） 特開平１１−１５２７０１号（第４頁、図２）

上記の消雪パネルは高い融雪効率を有するが、製造工数が増大するといった難点がある。すなわち、上記の消雪パネルは、例えば厚さｔ_ｂが１．６ｍｍの鋼板を多数回プレス成形し、得られた成形体（流路を形成する部材）を例えば厚さｔ_ａが２．３ｍｍの鋼板からなる放熱板に溶接後、表面処理（例えばメッキ）を施すことにより製造される。しかるに消雪パネルは、例えば長辺側の長さＬ_０が２，７５０ｍｍでかつ短辺側の幅Ｗ_０が９５０ｍｍといった大きさを有するので、流路を形成する部材を製作するために、大形のプレス機が必要となり、設備費が高騰すると共に、素材寸法が大きいので、プレス後の成形体に長辺方向に沿ってうねり（しわ）が発生し、その除去工程を必要とし、さらに運搬にも手間が掛かるという問題がある。
また放熱板に成形体を貼り合わせた状態で端部以外の箇所を溶接する必要があるため、溶接手段にはシーム溶接が用いられる。この場合、接合の際には、大きな溶接歪が発生するため溶接後の歪取り工程が必要となる。

本発明の目的は上記の問題点を解消して、融雪効率が高く、しかも大型の製造設備が不要で、製作工数を低減することができる消雪パネルを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の消雪パネルは、矩形状の放熱板と、その一方の表面との間に熱媒体が流動するつづら折り状の流路を形成する流路形成部材とを備えた消雪パネルにおいて、前記流路形成部材は前記熱媒体が流入する第１のノズル部材と、前記熱媒体が流出する第２のノズル部材と、これらの間に配設され台形状断面を有する複数列の直線溝部材と、相隣る直線溝部材の端部が接続される複数のＵ字溝部材とからなり、前記第１のノズル部材、第２のノズル部材、Ｕ字溝部材のそれぞれと、前記直線溝部材とが連結される連結部に継目部を設け、当該継目部は固着されると共に、前記各直線溝部材はその短手方向の両端部が長手方向の全長にわたって前記放熱板に固着されることを特徴とするものである。

本発明において、前記第１のノズル部材、前記第２のノズル部材及び前記Ｕ字溝部材のそれぞれは、その端部に段付部が形成され、前記段付部に前記直線溝部材の端部が差し込まれた状態で前記直線溝部材に固着されて前記継目部が形成されることが好ましい。

本発明において、前記直線溝部材は、その端部には段付部が形成され、前記第１のノズル部材、前記第２のノズル部材及び前記Ｕ字溝部材は、それぞれの端部が前記段付部に差し込まれ、その状態で前記直線溝部材に固着されて前記継目部が形成されてもよい。

本発明において、前記放熱板と前記直線溝部材との固着、及び前記第１のノズル部材、前記第２のノズル部、前記Ｕ字溝部材のそれぞれと前記直線溝部材との固着は、高速かつ低コストの溶接作業が可能なアーク溶接により行うことが好ましい。

本発明において、正常な溶接金属を形成するために、相隣る前記直線溝部材の間に隙間が設けられ、その隙間は０．５〜５ｍｍの範囲にあることが好ましく、より好ましい隙間の範囲は、１．０〜２．５ｍｍである。

本発明によれば、流路形成部材が、台形状断面を有する直線溝部材を含む複数の部材に分割されているので、各部材を例えば小型のプレス機で製作することが可能となり、設備費の高騰が抑制されかつプレス工程後のしわ取り工程が不要となる。またアーク溶接で流路形成部材を放熱板に溶接することが可能となり、各部材の接合工程の自動化を容易に行うことができる。
本発明によれば、各部材の端部が隣接する部材の端部に乗り上げた状態で溶接することができるので、単に部材同士をつき合わせて溶接する場合に比べて、より確実に部材同士を接合することができる。
さらに分割された各部材をアーク溶接で接合することにより、溶接歪を抑制することが可能となり、溶接後の歪取りに要する工数を削減することができる。したがって本発明によれば、融雪効率が高い消雪パネルを低コストで製造することができる。

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は本発明の実施の形態に係わる消雪パネルの平面図、図２はノズル部を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図３は直線溝部材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、図４はＵ字形部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図５は図１のＣ−Ｃ線断面図、図６は図１のＤ−Ｄ線断面図である。

図１に示すように、消雪パネル１は、一方の表面２ａが受雪面となる平板状の放熱板２（図５及び図６参照）と、その裏面２ｂに設けられたつづら折状の流路形成部材３から構成されている。放熱板２と流路形成部材３は、流路３の内部を流動する熱媒体（例えば温水）の熱が、効率よく受雪面を介してそこに堆積した雪に伝達されるようにするために、熱伝導率の高い鉄鋼材料で形成されている。（例えば、熱伝導率が約５０Ｗ／ｍ・Ｋの炭素鋼）

流路形成部材３は、矩形状（長辺方向の長さＬ、短辺方向の幅Ｗ）に形成され、温水が流入するノズル（図示を省略）が接続される第１のノズル部材４ａと、温水が流出するノズル（図示を省略）が接続される第２のノズル部材４ｂと、長辺方向に沿って伸長する、複数列の直線溝部材５（５_１…５_ｎ、ｎ：４以上の整数）と、各直線溝部材５と連通するＵ字溝部材６（６_１…６_ｍ、ｍ：３〜ｎ−１の整数）から構成されている。図１は、ｎ＝１０、ｍ＝９の場合を示す。流路形成部材３を構成する各部材の詳細は次の通りである。

図２に示すように第１のノズル部材４（４ａ）は、長さＬ_１、幅Ｗ_１、厚さｔを有する平面からみて矩形状の部材であり、ノズルが（図示を省略）が装着される、高さｈ_１（内のり寸法）を有する中空円錐台状のフランジ部４１とそれに連接し、台形状の断面形状を有する、長さＬ_３の段付部４２からなる。段付部４２は、そこに直線溝部材５_１（図３参照）の端部を差し込み可能とするために、高さｈ_１より大なる高さｈ_２（内のり寸法）を有する。第２ノズル部材４ｂは、第１ノズル部材４ａと同一の形状及び寸法を有するので、図示を省略する。

図３に示すように、直線溝部材５（５_１…５_１０）は、その内部を流動する温水と放熱板との接触面積を広げるために、断面が台形状（底辺の幅Ｗ_ｂ、上辺の幅Ｗ_ａ）に形成され、両側の全長（Ｌ_２）にわたって脚部５０を有し、ノズル部材と同一の幅Ｗ_１をもつ、厚さｔの帯状部材である。図６（ａ）に示すように各直線溝部材５_ｎは、好ましくは各々の脚部５０の端面と隣の直線溝部材の脚部の端面との間隙ＲＧが形成される（非接触となる）ように配設される。

図４に示すようにＵ字溝部材６（６_１…６_９）は、高さｈ_１（内のり寸法）の半円形部６１と、高さｈ_２（内のり寸法）の段付部６２からなり、ノズル部材４（図２参照）と同一の長さＬ_１及びその幅Ｗ_１の約２倍の幅Ｗ_２を有する。図５（ａ）に示すように、各Ｕ字溝部材６は、段付部６２に直線溝部材５の端部が差し込まれるように設置されている。これらのＵ字溝部材６は、直線溝部材５の両方の短辺側に並置されており、ノズル部材４ａ、４ｂ間に設置されたＵ字溝部材６_１…６_４と直線溝部材５の他方の短辺側に設置されたＵ字溝部材６_５…６_９とにより、相隣る直線溝部材同士が連通して、単一の流路が形成される（図１参照）。

上記の消雪パネル１は例えば次の工程により製造することができる。まず、市販の鋼板を所定寸法に切断することにより放熱板２を製作すると共に、鋼板を機械加工（例えば所定寸法に切断後プレス成形）することにより、ノズル部材４ａ、４ｂ、直線溝部材５_１…５_１０及びＵ字溝部材６_１…６_９を製作する。放熱板２の一方の表面の所定位置にこれらの部材を戴置し、次いでアーク溶接などの手法により放熱板２に接合し、かつ直線溝部材５_１、５_１０とノズル部材４ａ、４ｂの継目部７ａ、７ｂ及び直線溝部材５とＵ字溝部材６の継目部７も接合する。アーク溶接にも種々の方式があるが、溶接ワイヤが連続的に給送され、溶接ワイヤと母材間に発生したアークが持続されて溶接が進行し、また溶接トーチ先端部のノズルより流出するシールドガス（炭酸ガス及び／又はアルゴンガス）によって溶接金属を大気から遮蔽するようにしたマグ（ＭＡＧ：Ｍｅｔａｌ Ａｃｔｉｖｅ Ｇａｓ）溶接が好適である。このマグ溶接は、溶着速度が大で溶着効率が高くしかも溶け込みが深いので、母材の開先断面積が少なくてよいといった利点を有し、さらに溶接姿勢が限定されず、可視アークで制御がし易いという利点をもつので、本発明には好適である。また他のアーク溶接として、例えばティグ（ＴＩＧ：Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ）溶接、ミグ（ＭＩＧ：Ｍｅｔａｌ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ）溶接を用いることもできる。そして上記のパネルに給排水用部品を装着した後、防錆処理（例えば亜鉛めっき）を行えばよい。

Ｕ字溝部材６と直線溝部材５との継目部７（ノズル部材４と直線溝部材５との継目部７ａ、７ｂも同様）をアーク溶接する場合、図５（ａ）に示すように、Ｕ字溝部材６の段付部６２に直線溝部材５の端部が差し込まれた状態（段付部６２が直線溝部材５の端部に乗り上げた状態）の場合は、溶接条件として好適とされる隅肉溶接となるので溶接不良が生じにくくなる。その結果として、継目部７から温水が漏洩することが防止される。これに対して、図５（ｂ）に示すようにＵ字溝部材６の端部と直線溝部材５の端部とを対向させた場合は、Ｕ字溝部材６の端部の加工が単純になる。しかし、その反面、部材の端部同士は突合せ溶接により接合されることになるので、溶接が不安定となる。その結果として、継目部７からの温水の漏洩を生じさせるおそれがあるため、本発明では回避することが望ましい。なお、ノズル部材４と直線溝部材５との継目部７をアーク溶接する場合も、図５（ａ）と同様の構成が好ましい。本発明においては、ノズル部材４及び／又はＵ字溝部材６と直線溝部材５との接合は、図５（ａ）に示す構造に限定されず、逆に直線溝部材５の端部に段付部を形成し、その段付部がノズル部材４及び／又はＵ字溝部材６の端部に乗り上げる構造とすることもできる。（図５（ｃ）を参照）

直線溝部材５を放熱板にアーク溶接（例えばマグ溶接）する場合、正常な溶接金属を形成するために、母材（直線溝部材５）の開先形状が重要であり、図６（ａ）に示すように、相隣る直線溝部材５の脚部５０間に間隙ＲＧを設けることが好ましい。但し、間隙ＲＧが狭すぎると直線溝部材５の隣接する両脚部５０の溶け込み不足が生じまた溶接歪が過大となり、一方間隙ＲＧが広すぎると隣接する両脚部５０が一回の溶接で溶け込まず、２回の溶接が必要となるので、ＲＧは０．５〜５ｍｍの範囲に設定することが好ましく、より好ましくは１．０〜２．５ｍｍの範囲である。なお、図６（ｂ）に示すように、ＲＧ＝０の場合は、脚部５０の溶け込み不足が生じ易いので、本発明では回避することが望ましい。

Ｌ２，７５０mm×Ｗ９５０ｍｍ×ｔ_ａ２．３ｍｍの寸法を有する、単重５４ｋｇの放熱板２を市販の鋼板から切り出した。また、市販の鋼板（厚さｔ１．６ｍｍ）から切り出した素材を小型プレス機で成形して、Ｌ_１６３ｍｍ×Ｗ_１４２ｍｍの大きさを有する、単重０．０３５ｋｇのノズル部材４ａ、４ｂと、Ｗ_２８６ｍｍ×Ｌ_１６３ｍｍの大きさを有する、単重０．０７ｋｇの１９個のＵ字溝部材６を製作した。さらに上記と同様の鋼板から切り出した素材をフォーミングロ−ルにより加工して、Ｗ_１４２．５ｍｍ×Ｌ_２２，５００ｍｍの寸法を有する単重１．５ｋｇの２０本の直線溝部材５を製作した。放熱板２の表面に直線溝部材５を戴置し、位置決め部材（不図示）で所定位置に整列させた後、例えばスポット溶接することにより直線溝部材５を放熱板２に仮止めし、次いで短手方向の端面をアーク溶接（マグ溶接法）した。直線溝部材５の端部にノズル部４ａ、４ｂの段付部４２とＵ字溝部材６の段付部６２を重ね、次いでこれらの部材の継目部７ａ、７ｂおよび７をマグ溶接することにより、放熱板２の裏面に２０本の流路を形成した後、表面処理（亜鉛めっき）を施した。このように流路形成部材を分割して消雪パネルを製造することで、比較例に示す従来品の製造方法と比べて、プレス成形後のしわ取り工程が不要となり、溶接歪の除去工程も簡素化された。また、継目部は各部材の端部が乗り上げた部分をアーク溶接により接合したので溶接欠陥を生じることがなく、漏れなどの不良は発生しなかった。

（比較例）
鋼板をプレス成形し（一回のプレスで２列の溝を形成、全体で１０回の成形）、Ｕ字溝部を成形し、次いでノズル部を成形後、成形体を複数のローラ間に通してプレス工程で長手方向に生じたしわ（厚さ方向の歪み３０〜５０ｍｍ程度）を除去し、得られた、単重３６ｋｇの単一の部材を放熱板に仮固定し、この部材の長辺と短辺をシーム溶接し、溶接歪みを除去してから、表面処理（亜鉛めっき）を施すことにより、上記と略同様の寸法を有する消雪パネルを製造した。

本発明の実施の形態に係わる消雪パネルの平面図である。 ノズル部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 直線溝部材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。 Ｕ字形部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 図１のＣ−Ｃ線断面図であり、（ａ）は好ましい状態を示す図、（ｂ）は参考例を示す図である。 図１のＤ−Ｄ線断面図であり、（ａ）は好ましい状態を示す図、（ｂ）は参考例を示す図である。 従来の消雪パネルの平面図である。 図７のＥ−Ｅ線断面図である。

符号の説明

１：消雪パネル、２：放熱板、３：流路形成部材、４、４ａ、４ｂ：ノズル部材、５、５_１…５_１０：直線溝部材、６、６_１…６_９：Ｕ字溝部材、７、７ａ、７ｂ：継目部

Claims (5)

1. 矩形状の放熱板と、その一方の表面との間に熱媒体が流動するつづら折り状の流路を形成する流路形成部材とを備えた消雪パネルにおいて、前記流路形成部材は前記熱媒体が流入する第１のノズル部材と、前記熱媒体が流出する第２のノズル部材と、これらの間に配設され台形状断面を有する複数列の直線溝部材と、相隣る直線溝部材の端部が接続される複数のＵ字溝部材とからなり、前記第１のノズル部材、第２のノズル部材、Ｕ字溝部材のそれぞれと、前記直線溝部材とが連結される連結部に継目部を設け、当該継目部は固着されると共に、前記各直線溝部材はその短手方向の両端部が長手方向の全長にわたって前記放熱板に固着されることを特徴とする消雪パネル。
2. 前記第１のノズル部材、前記第２のノズル部材及び前記Ｕ字溝部材のそれぞれは、その端部に段付部が形成され、前記段付部に前記直線溝部材の端部が差し込まれた状態で前記直線溝部材に固着されて前記継目部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の消雪パネル。
3. 前記直線溝部材は、その端部には段付部が形成され、
   前記第１のノズル部材、前記第２のノズル部材及び前記Ｕ字溝部材は、それぞれの端部が前記段付部に差し込まれ、その状態で前記直線溝部材に固着されて前記継目部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の消雪パネル。
4. 前記放熱板と前記直線溝部材との固着、及び前記第１のノズル部材、前記第２のノズル部、前記Ｕ字溝部材のそれぞれと前記直線溝部材との固着は、
   アーク溶接により行われることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の消雪パネル。
5. 相隣る前記直線溝部材の間に隙間が設けられ、その隙間は０．５〜５ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の消雪パネル。

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