JP4776820B2 - 融雪システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，屋根の上の雪を融かすのに適した融雪システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コージェネレーションシステム(熱電併給システム)の排熱を利用した融雪システムとしては，例えば特公平６−３７７６４に記載されたものがある。この先行技術には，発電用内燃機関のエアークーラの冷却を行って昇温した水の熱を利用して雪を融かすシステムが開示されている。具体的には，内燃機関からの排ガスによって昇温した水を給湯や暖房に用い，それによって降温した水を内燃機関のエアークーラに送って冷却に供して再び昇温された後，これを融雪コイルに送ってその熱で雪を融かすように構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，前記従来技術で屋根の雪を融かそうとすると，屋根上に融雪コイルを設置する必要があり，コイルとして機能させるため通水管としては熱伝導率が良好な金属製のものを使用せざるを得ず，重量や設置工事，さらには腐食等の点で問題があった。
【０００４】
この点，散水ノズルを単に設置する方法は，前記従来技術が開示されている公報にも記載されているように，水を大量に使用するため地盤沈下等の問題が生じない湧き水を確保する必要がある。
【０００５】
本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，コージェネレーションシステムからの排熱を利用してランニングコストを抑えつつ，かつ屋根の雪を融雪するにあたり，設置工事が容易でかつ格別水源の確保が不要な，屋根の上の雪を融かすための融雪システムを提供することをその目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため，本発明によれば，屋根の上の雪を溶かすための融雪システムであって，屋根上に設置された散水管と，屋根から落下した水を回収する回収水槽と，回収水槽からの水を昇温させる熱交換器と，前記熱交換器によって昇温された水を前記散水管に送るためのポンプとを有し，前記熱交換器は，コージェネレーションシステム装置からの排熱を利用した熱媒と前記回収水槽からの水との間で熱交換が行われるものであり，さらに前記熱交換器と並列配管された他の熱交換器を有し，前記他の熱交換器は，補助熱媒と前記回収水槽からの水との間で熱交換するものであり，前記散水管の上流側であって，かつ並列配管を構成する２つの管路を流れる水が合流した後の位置に，昇温された水の温度を測定する温度センサが設けられ，この温度センサの測定結果に基づいて前記他の熱交換器の稼動が制御されるように構成されたことを特徴とする，融雪システムが提供される。
【０００７】
このように本発明では，コージェネレーションシステム装置からの排熱を利用して熱交換器によって昇温させた水を，屋根上に設置した散水管から散水して屋根の上の雪を融かすようにしているが，散水された水と，融けた雪水とは回収水槽に収され，これを再び熱交換器に送って散水管に送るようにしたので，これらのルートによって，融雪用の水の循環系が構成されている。したがって，水源を別途確保する必要がない。そのうえ，散水管による散水方式であるから，散水管に金属管を用いる必要はなく，例えば軽量の塩化ビニル管を使用することができ，また設置工事も簡単である。
【０００８】
コージェネレーションシステム装置からの排熱を利用しただけでは，融雪に適した温度が得られない場合には，前記熱交換器と並列配管された他の熱交換器も使用すればよい。この他の熱交換器は，補助熱媒と前記回収水槽からの水との間で熱交換するものである。補助熱媒としては，例えば前記屋根を有する建築物内に存在する熱源，例えばボイラからの蒸気や暖房排熱を用いることができる。
【００１０】
そして散水管の上流側であって，かつ並列配管を構成する２つの管路を流れる水が合流した後の位置に，昇温された水の温度を測定する温度センサを設けているので，この温度センサの測定結果に基づいて前記他の熱交換器の稼動を制御して補助熱媒の使用を最小限に抑えることができる。
【００１１】
前記散水管は勾配がつけられて屋根上に設置されていることが好ましい。これによって管内凍結を防止することができる。また前記散水管は屋根の稜線部に沿って配置されていることが効率的である。前記散水管に形成される吐出口は，前記ポンプに近いものほど，その径が小さくなるように形成することが圧力損失の調整の点から好ましい。屋根から落下する水を効率的に回収するには，前記回収水槽への回収にあたり，屋根から落下する水を回収する樋を通じて行うようにすればよい。さらにまた，前記回収水槽には，雑用水，例えば洗面所の手洗い後の水や洗車後の水などのいわゆる中水や，河川水，湧き水などの自然水を取り入れ可能としてもよい。この場合であっても，雑用水等の量は最小限で済む。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好ましい実施の形態について説明すると，図１は，本実施の形態にかかる融雪システムが適用された建物１の外観を，図２は，融雪システムの構成の概略を示している。
【００１３】
この建物１の屋根２には，その稜線部２ａの両側に２つの散水管３が設けられている。屋根２の下端部には，樋４が設けられている。樋４は，傾斜がつけられてその一端部（高さの低い側の一端部）には，回収管５の一端部が配管されている。回収管５の他端部は，建物１内に設置されている回収水槽６内に開口している。したがって，屋根２から落下した水は，樋４，回収管５を通じて回収水槽６に回収される。
【００１４】
回収水槽６には，雑用水等を取水するための取水管７と，回収水槽６内に貯留させる水の量を調整するための，排水管８が接続されている。回収水槽６内の水は，ポンプ１１によって第１の送水管１２，昇温配管部１３，第２の送水管１４を通じて，散水管３に送られるようになっている。昇温配管部１３は，第１の管路１３ａと第２の管路１３ｂとが並列に配管された構成を有している。
【００１５】
第１の管路１３ａ内を流れる水は，第１の熱交換器１５において，熱交換された後，第２の送水管１４に送られる。一方第２の管路１３ｂ内を流れる水は，第２の熱交換器１６において，熱交換された後，第２の送水管１４に送られる。
【００１６】
前記第１の熱交換器は１５は，コージェネレーションシステム（図示せず）にあるアフタークーラ用ラジエータ２１に送って冷却する温水と，前記回収水槽６からの水との間で熱交換される。この温水は本発明の熱媒に相当し，コージェネレーションシステムにおいて排熱を利用して，たとえば３５℃に昇温されたもの，たとえばジャレットクーラ用放熱ラジエータと熱交換された後の温水である。そして第１の熱交換器は１５において回収水槽６からの水と熱交換されて降温した後の水は，アフタークーラ用ラジエータ２１からの還水と合流して，コージェネレーションシステムのガスエンジンの方へと戻される。
【００１７】
前記第２の熱交換器１６は，たとえば建物１内にある，建物全体の暖房や給湯熱源に利用している蒸気ボイラ（図示せず）からの高温の蒸気と，前記回収水槽６からの水との間で熱交換されるようになっている。この蒸気は，本発明の補助熱媒に相当する。
【００１８】
第１の管路１３ａと第２の管路１３ｂとが合流した後，第２の送水管１４に接続される。この第２の送水管１４には，管内を流れる水の温度を測定する温度センサ３１が設けられている。そして制御装置３２は，その測定結果に基づいて蒸気ボイラからの蒸気を第２の熱交換器は１６に送る蒸気管３３の弁３４，及び第２の管路１６の入口側の弁３５の開閉を制御するようになっている。
【００１９】
第２の送水管１４は屋根２の稜線部２ａに設置されている散水管３の一端部に接続されている。この散水管３は塩化ビニル製であり，前記第２の送水管１４側の一端部よりも他端部側の方が高くなるように，たとえば支持台３６を介装するなどして，勾配がつけられて設置されている。そして散水管３の周面側部に形成されている吐出口３ａは，前記第２の送水管１４側の一端部，つまりポンプ１１の二次側に近いものほどその径が小さくなるように形成されている。
【００２０】
本実施の形態にかかる融雪システムは以上のように構成されており，回収水槽６の水は，昇温配管部１３において昇温された後，散水管３の吐出口３ａから屋根２に散水され，屋根２に積もった雪を融かす。融けた雪水，並びに散水された温水は，屋根２を伝って樋４から回収水槽６へと回収される。したがって，本実施の形態によれば，まず融雪用の水源を別途確保する必要がない。
【００２１】
昇温配管部１３においては，温度センサ３１の測定結果によって第１の熱交換器１５単独，あるいは第２の熱交換器１６との併用が制御される。すなわち，本実施の形態では，第１の熱交換器１５が優先的に使用されるようになっており，第１の熱交換器１５のみでは，融雪に適した水温（たとえば２０℃）に達しない場合には，弁３５，３４が開放され，第２の熱交換器１６との併用が開始され，また過剰に高温とならないように，弁３４の開度が制御装置３２によって調整されるようになっている。かかる制御によって補助熱媒の使用が最小限に抑えられ，ランニングコストを必要最小限に抑えることができる。
【００２２】
そして散水管３からの散水についも，吐出口３ａは，ポンプ１１の二次側に近いものほど，その径が小さくなっているので，勾配がつけられた散水管３であっても，各吐出口３ａからの散水量を均一なものとすることが可能である。また散水管３は勾配がつけられて設置されているので，ポンプ１１を停止した場合でも，管内の水は，回収水槽６側へと戻されるので，散水管３内が凍結するおそれはない。したがって，ポンプ１１廻りでは逆止弁を省略できる。
【００２３】
散水管３自体は，温水を吐出するためのものでよいから，種々の材質のものを選択することかぎでき，軽量，安価で，入手，加工が容易な塩化ビニル管も支障なく使用することができる。したがって，屋根２に過大な重量負担をかけることがなく，設置工事も簡単である。
【００２４】
なお前記実施の形態では，昇温配管部１３においては，第１の管路１３ａと第２の管路とを並列に配管して，第１の熱交換器１５と第２の熱交換器１６とを並列接続していたが，図４に示すように，第１の熱交換器１５と第２の熱交換器１６とを直列に接続して，第１の熱交換器１５を上流側に設置することで，これを優先的に使用する構成としてもよい。
【００２５】
かかる構成によれば，温度センサ３１の測定結果に基づいて制御する制御装置３２の制御対象は，蒸気管３３の弁３４の開閉並びに弁３４の開度調整だけでよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば，コージェネレーションシステムからの排熱を利用してランニングコストを抑えつつ，かつ屋根の雪を融雪するにあたり，屋根には軽量の散水管を設置するだけで足り，しかも格別融雪用の水源を確保する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる融雪システムを適用した建物の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる融雪システムの構成の概略を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる融雪システムにおける散水管の勾配を示す側面図である。
【図４】 参考例にかかる融雪システムにおける熱交換器の接続状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 建物
２ 屋根
３ 散水管
３ａ 吐出口
４ 樋
６ 回収水槽
１１ ポンプ
１５ 第１の熱交換器
１６ 第２の熱交換器
３１ 温度センサ
３２ 制御装置
３４，３５ 弁
【発明の属する技術分野】
本発明は，屋根の上の雪を融かすのに適した融雪システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コージェネレーションシステム(熱電併給システム)の排熱を利用した融雪システムとしては，例えば特公平６−３７７６４に記載されたものがある。この先行技術には，発電用内燃機関のエアークーラの冷却を行って昇温した水の熱を利用して雪を融かすシステムが開示されている。具体的には，内燃機関からの排ガスによって昇温した水を給湯や暖房に用い，それによって降温した水を内燃機関のエアークーラに送って冷却に供して再び昇温された後，これを融雪コイルに送ってその熱で雪を融かすように構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，前記従来技術で屋根の雪を融かそうとすると，屋根上に融雪コイルを設置する必要があり，コイルとして機能させるため通水管としては熱伝導率が良好な金属製のものを使用せざるを得ず，重量や設置工事，さらには腐食等の点で問題があった。
【０００４】
この点，散水ノズルを単に設置する方法は，前記従来技術が開示されている公報にも記載されているように，水を大量に使用するため地盤沈下等の問題が生じない湧き水を確保する必要がある。
【０００５】
本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，コージェネレーションシステムからの排熱を利用してランニングコストを抑えつつ，かつ屋根の雪を融雪するにあたり，設置工事が容易でかつ格別水源の確保が不要な，屋根の上の雪を融かすための融雪システムを提供することをその目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため，本発明によれば，屋根の上の雪を溶かすための融雪システムであって，屋根上に設置された散水管と，屋根から落下した水を回収する回収水槽と，回収水槽からの水を昇温させる熱交換器と，前記熱交換器によって昇温された水を前記散水管に送るためのポンプとを有し，前記熱交換器は，コージェネレーションシステム装置からの排熱を利用した熱媒と前記回収水槽からの水との間で熱交換が行われるものであり，さらに前記熱交換器と並列配管された他の熱交換器を有し，前記他の熱交換器は，補助熱媒と前記回収水槽からの水との間で熱交換するものであり，前記散水管の上流側であって，かつ並列配管を構成する２つの管路を流れる水が合流した後の位置に，昇温された水の温度を測定する温度センサが設けられ，この温度センサの測定結果に基づいて前記他の熱交換器の稼動が制御されるように構成されたことを特徴とする，融雪システムが提供される。
【０００７】
このように本発明では，コージェネレーションシステム装置からの排熱を利用して熱交換器によって昇温させた水を，屋根上に設置した散水管から散水して屋根の上の雪を融かすようにしているが，散水された水と，融けた雪水とは回収水槽に収され，これを再び熱交換器に送って散水管に送るようにしたので，これらのルートによって，融雪用の水の循環系が構成されている。したがって，水源を別途確保する必要がない。そのうえ，散水管による散水方式であるから，散水管に金属管を用いる必要はなく，例えば軽量の塩化ビニル管を使用することができ，また設置工事も簡単である。
【０００８】
コージェネレーションシステム装置からの排熱を利用しただけでは，融雪に適した温度が得られない場合には，前記熱交換器と並列配管された他の熱交換器も使用すればよい。この他の熱交換器は，補助熱媒と前記回収水槽からの水との間で熱交換するものである。補助熱媒としては，例えば前記屋根を有する建築物内に存在する熱源，例えばボイラからの蒸気や暖房排熱を用いることができる。
【００１０】
そして散水管の上流側であって，かつ並列配管を構成する２つの管路を流れる水が合流した後の位置に，昇温された水の温度を測定する温度センサを設けているので，この温度センサの測定結果に基づいて前記他の熱交換器の稼動を制御して補助熱媒の使用を最小限に抑えることができる。
【００１１】
前記散水管は勾配がつけられて屋根上に設置されていることが好ましい。これによって管内凍結を防止することができる。また前記散水管は屋根の稜線部に沿って配置されていることが効率的である。前記散水管に形成される吐出口は，前記ポンプに近いものほど，その径が小さくなるように形成することが圧力損失の調整の点から好ましい。屋根から落下する水を効率的に回収するには，前記回収水槽への回収にあたり，屋根から落下する水を回収する樋を通じて行うようにすればよい。さらにまた，前記回収水槽には，雑用水，例えば洗面所の手洗い後の水や洗車後の水などのいわゆる中水や，河川水，湧き水などの自然水を取り入れ可能としてもよい。この場合であっても，雑用水等の量は最小限で済む。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好ましい実施の形態について説明すると，図１は，本実施の形態にかかる融雪システムが適用された建物１の外観を，図２は，融雪システムの構成の概略を示している。
【００１３】
この建物１の屋根２には，その稜線部２ａの両側に２つの散水管３が設けられている。屋根２の下端部には，樋４が設けられている。樋４は，傾斜がつけられてその一端部（高さの低い側の一端部）には，回収管５の一端部が配管されている。回収管５の他端部は，建物１内に設置されている回収水槽６内に開口している。したがって，屋根２から落下した水は，樋４，回収管５を通じて回収水槽６に回収される。
【００１４】
回収水槽６には，雑用水等を取水するための取水管７と，回収水槽６内に貯留させる水の量を調整するための，排水管８が接続されている。回収水槽６内の水は，ポンプ１１によって第１の送水管１２，昇温配管部１３，第２の送水管１４を通じて，散水管３に送られるようになっている。昇温配管部１３は，第１の管路１３ａと第２の管路１３ｂとが並列に配管された構成を有している。
【００１５】
第１の管路１３ａ内を流れる水は，第１の熱交換器１５において，熱交換された後，第２の送水管１４に送られる。一方第２の管路１３ｂ内を流れる水は，第２の熱交換器１６において，熱交換された後，第２の送水管１４に送られる。
【００１６】
前記第１の熱交換器は１５は，コージェネレーションシステム（図示せず）にあるアフタークーラ用ラジエータ２１に送って冷却する温水と，前記回収水槽６からの水との間で熱交換される。この温水は本発明の熱媒に相当し，コージェネレーションシステムにおいて排熱を利用して，たとえば３５℃に昇温されたもの，たとえばジャレットクーラ用放熱ラジエータと熱交換された後の温水である。そして第１の熱交換器は１５において回収水槽６からの水と熱交換されて降温した後の水は，アフタークーラ用ラジエータ２１からの還水と合流して，コージェネレーションシステムのガスエンジンの方へと戻される。
【００１７】
前記第２の熱交換器１６は，たとえば建物１内にある，建物全体の暖房や給湯熱源に利用している蒸気ボイラ（図示せず）からの高温の蒸気と，前記回収水槽６からの水との間で熱交換されるようになっている。この蒸気は，本発明の補助熱媒に相当する。
【００１８】
第１の管路１３ａと第２の管路１３ｂとが合流した後，第２の送水管１４に接続される。この第２の送水管１４には，管内を流れる水の温度を測定する温度センサ３１が設けられている。そして制御装置３２は，その測定結果に基づいて蒸気ボイラからの蒸気を第２の熱交換器は１６に送る蒸気管３３の弁３４，及び第２の管路１６の入口側の弁３５の開閉を制御するようになっている。
【００１９】
第２の送水管１４は屋根２の稜線部２ａに設置されている散水管３の一端部に接続されている。この散水管３は塩化ビニル製であり，前記第２の送水管１４側の一端部よりも他端部側の方が高くなるように，たとえば支持台３６を介装するなどして，勾配がつけられて設置されている。そして散水管３の周面側部に形成されている吐出口３ａは，前記第２の送水管１４側の一端部，つまりポンプ１１の二次側に近いものほどその径が小さくなるように形成されている。
【００２０】
本実施の形態にかかる融雪システムは以上のように構成されており，回収水槽６の水は，昇温配管部１３において昇温された後，散水管３の吐出口３ａから屋根２に散水され，屋根２に積もった雪を融かす。融けた雪水，並びに散水された温水は，屋根２を伝って樋４から回収水槽６へと回収される。したがって，本実施の形態によれば，まず融雪用の水源を別途確保する必要がない。
【００２１】
昇温配管部１３においては，温度センサ３１の測定結果によって第１の熱交換器１５単独，あるいは第２の熱交換器１６との併用が制御される。すなわち，本実施の形態では，第１の熱交換器１５が優先的に使用されるようになっており，第１の熱交換器１５のみでは，融雪に適した水温（たとえば２０℃）に達しない場合には，弁３５，３４が開放され，第２の熱交換器１６との併用が開始され，また過剰に高温とならないように，弁３４の開度が制御装置３２によって調整されるようになっている。かかる制御によって補助熱媒の使用が最小限に抑えられ，ランニングコストを必要最小限に抑えることができる。
【００２２】
そして散水管３からの散水についも，吐出口３ａは，ポンプ１１の二次側に近いものほど，その径が小さくなっているので，勾配がつけられた散水管３であっても，各吐出口３ａからの散水量を均一なものとすることが可能である。また散水管３は勾配がつけられて設置されているので，ポンプ１１を停止した場合でも，管内の水は，回収水槽６側へと戻されるので，散水管３内が凍結するおそれはない。したがって，ポンプ１１廻りでは逆止弁を省略できる。
【００２３】
散水管３自体は，温水を吐出するためのものでよいから，種々の材質のものを選択することかぎでき，軽量，安価で，入手，加工が容易な塩化ビニル管も支障なく使用することができる。したがって，屋根２に過大な重量負担をかけることがなく，設置工事も簡単である。
【００２４】
なお前記実施の形態では，昇温配管部１３においては，第１の管路１３ａと第２の管路とを並列に配管して，第１の熱交換器１５と第２の熱交換器１６とを並列接続していたが，図４に示すように，第１の熱交換器１５と第２の熱交換器１６とを直列に接続して，第１の熱交換器１５を上流側に設置することで，これを優先的に使用する構成としてもよい。
【００２５】
かかる構成によれば，温度センサ３１の測定結果に基づいて制御する制御装置３２の制御対象は，蒸気管３３の弁３４の開閉並びに弁３４の開度調整だけでよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば，コージェネレーションシステムからの排熱を利用してランニングコストを抑えつつ，かつ屋根の雪を融雪するにあたり，屋根には軽量の散水管を設置するだけで足り，しかも格別融雪用の水源を確保する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる融雪システムを適用した建物の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる融雪システムの構成の概略を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる融雪システムにおける散水管の勾配を示す側面図である。
【図４】 参考例にかかる融雪システムにおける熱交換器の接続状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 建物
２ 屋根
３ 散水管
３ａ 吐出口
４ 樋
６ 回収水槽
１１ ポンプ
１５ 第１の熱交換器
１６ 第２の熱交換器
３１ 温度センサ
３２ 制御装置
３４，３５ 弁
Claims (6)
- 屋根の上の雪を溶かすための融雪システムであって，
屋根上に設置された散水管と，
屋根から落下した水を回収する回収水槽と，
回収水槽からの水を昇温させる熱交換器と，
前記熱交換器によって昇温された水を前記散水管に送るためのポンプとを有し，
前記熱交換器は，コージェネレーションシステム装置からの排熱を利用した熱媒と前記回収水槽からの水との間で熱交換が行われるものであり，
さらに前記熱交換器と並列配管された他の熱交換器を有し，
前記他の熱交換器は，補助熱媒と前記回収水槽からの水との間で熱交換するものであり，
前記散水管の上流側であって，かつ並列配管を構成する２つの管路を流れる水が合流した後の位置に，昇温された水の温度を測定する温度センサが設けられ，この温度センサの測定結果に基づいて前記他の熱交換器の稼動が制御されるように構成されたことを特徴とする，融雪システム。 - 前記散水管は勾配がつけられて屋根上に設置されていることを特徴とする，請求項１に記載の融雪システム。
- 前記散水管は屋根の稜線部に沿って配置されていることを特徴とする，請求項１又は２に記載の融雪システム。
- 前記散水管に形成される吐出口は，前記ポンプの二次側に近いものほど，その径が小さくなるように形成されていることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の融雪システム。
- 前記回収水槽への回収は，屋根から落下する水を回収する樋を通じて行われることを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載の融雪システム。
- 前記回収水槽は，雑用水が取り入れ可能であることを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載の融雪システム。
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