JPH02140304A - 熱交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は例えば廃温水を利用し、路面等の融雪、除氷
、凍結防止などを行う熱交換装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は例えば実公昭５８−３８００５号公報に開示さ
れた従来の熱交換装置を示し、図において、＋１１は貯
湯槽であり、廃温水等を留めている。（２）は貯湯槽ｆ
ｌｌ内の温水が送水管（３）を通して流通する温水路で
あり、−船釣に高所から低所に温水が流通するように配
置される。（４）は送水管（３）に配置され貯湯槽（１
）内の温水を温水路（２）に送水する送水ポンプ、（５
）は被加熱部であり、図は一例として路面（以下、路面
と称す）の場合を示してる。（６）は−端側の受熱部（
６ａ）が温水路（２）内を流通する温水と熱的に接触さ
れ、他端側の放熱部（６ｂ）が被加熱部である路面（５
）中に埋設されたヒートパイプであり、温水路（２）の
長手方向に複数本配設されており、ヒートパイプ（６）
内部に熱を輸送する作動流体例えば水、アルコール、フ
ロン、アンモニア等が封入すれている。第４図は温水路
（２）の−例を示すものであり、ヒートパイプ（６）の
受熱部（６ａ）は溝形状をした温水路（２）の中に配置
されており、温水路（２）は路面（５）に併設された場
合を示している。

次に動作について説明する。被加熱部である路面（５）
の中にヒートパイプ（６）の放熱部（６ｂ）を適当な間
隔を隔てて埋設し、温水路（２）の中にヒートバイプ（
６）の受熱部（６ａ）を配置する。貯湯槽（１）内の温
水を送水オンゾ（４）により送水管（３）を通して温水
路（２）に流通させる。温水路（２）を流通する温水に
よりヒトパイプ（６）の受熱部（６ａ）が加熱され、ヒ
ートツクイブ（６）内の作動液体は蒸気化し温水の熱量
を蒸発潜熱として奪いヒートパイプ（６）内を通って放
熱部（６ｂ）に移動する。ヒートパイプ（６）の放熱部
（６ｂ）に移動した作動液体の蒸気は路面（５）の方が
温水より低い温度の為凝縮液化して路面（５）にａ　Ｉ
Ｉ？ｉ潜熱を放出する。液化した作動液体はヒートパイ
プ（６）の内壁面を伝って受熱部（６ａ）に還流する。

以上の動作が自然的に繰り返されることにより、温水路
（２）を流通する温水の熱量を路面（５）に熱輸送し、
路面（５）を０℃以上に加熱することができ、路面（５
）の融雪、除氷、凍結防止などを行っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の熱交換装置は以上のように構成されているので、
温水路（２）の上部が開放されているため液面からの１
発などによる放熱があると共に雨水、融雪水の温水路（
２）への侵入による温水温度の低下などがあり、熱損失
が大きく効率的な熱交換特性が得られなかった。また、
周囲の塵埃が温水路（２）に沈着し易く、熱源として廃
温水などを利用する場合は悪臭が発生するなど非衛生で
あるという問題点があった。また、道路が長手方向に勾
配がある場合は、各位置で温水路（２）内の水面を略一
定に保つために流量の制約が生しる問題点があった。

また、温水は温水路（２）内をただ単に流通させるのみ
であり０、温水を無駄に排水していた。

この発明は上記のような課題を解決するためになされた
ものであり、効率が良く信転性の高い熱交換装置を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る熱交換装置は、温水源からの温水が流通
する管路体と、一端側の受熱部が管路体内を流通する温
水と熱的に接触され他端側の放熱部が被加熱部に配置さ
れるヒートパイプと、管路体内の温水の温度を検出する
温度検出器と、管路体の出口側に配置され温度検出器の
検出信号に応して動作する開閉弁とを設けたものである
。

〔作　用〕

この発明における熱交換装置は、温水源からの温水が管
路体に流通され、開閉弁により温水が管路体内に充満し
、その温水の熱量をヒートパイプにより被加熱部に熱輸
送してその被加熱部を加熱し、管路体内の温水の温度を
温度検出器により検出し、その検出信号に応じて開閉弁
が動作し、管路体から温水を排出する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図に基づいて説明する
。第１図は例えば温水源として温泉地等の馬場を利用し
て融雪、除氷、凍結防止などを行う熱交換装置を示し、
第１図において、（５）は被加熱部である路面、（６）
はヒートパイプ、（６ａ）は受熱部、（６ｂ）は放熱部
、（７）は例えば温水ｉｌｌ！Ｘ（図示せず）である温
泉地等の馬場を貯留するタンク、（８）はタンク（７）
からの温水が送水管（９）を通して流通する管路体であ
り、例えばタンク（７）より下方に配置されている。即
ち、タンク（７）が管路体（８）より高所に配置されて
おり、この管路体（８）内の温水と熱的に接触するよう
にヒートパイプ（６）の受熱部（６ａ）がその管路体（
８）内に配置されている。００）は送水管（９）に配設
され、タンク（７）からの温水を管路体（８）に送水す
るポンプ、００はフィルタ、（６）は管路体（８）の温
水の温度を検出する温度検出器であり、図は一例として
管路体（８）の終端部に配置された場合を示す。０３）
は管路体（８）の出口側に配置され、温度検出器（資）
の検出信号に応して動作する開閉弁であり、管路体（８
）内の温水の温度が一定温度以下になると開き温水を排
出すると共に温水の温度がある設定温度以上になると閉
し温水を管路体（８）内に滞留させる。

０優は制御装置であり、温度検出器Ｕにより管路体（８
）内の温水の温度が一定温度以下であると検出すると、
その検出信号により開閉弁α濁を開き、温度が下がった
温水を管路体（８）から排出させる。そして、温度検出
器いにより管路体（８）内の温水の温度がある設定温度
以上であると検出すると、その検出信号により開閉弁０
３を閉じ、温水源からの高い温度の温水管路体（８）内
に滞留させる。

次に動作について説明する。温水源からの温水はタンク
（７）に貯留されるタンク（７）に貯留された温水はポ
ンプＱｌの起動により送水管（９）を経て管路体（８）
に流通される。管路体（８）内の温水の温度は温度検出
器ａＳにより検出され、その検出信号が制御装置αＯに
入力される。制御装置０４１は検出信号がある設定温度
以上であると判定すると開閉弁−を閉状態とするように
動作する。開閉弁α美が閉じると、管路体（８）の内部
には温水が充満する。管路体（８）に温水が充満すると
ポンプＯ１を停止する。ところで管路体（８）の内部に
配置されたヒートパイプ（６）の受熱部（６ａ）は管路
体（８）の内部に充満する温水と熱的に接触し、その温
水により加熱され、ヒートパイプ（６）内の作動液体は
蒸気化し温水の熱量を蒸発潜熱として奪いヒートパイプ
（６）内を通って路面（５）に埋設された放熱部（６ｂ
）に移動する。ヒートパイプ（６）の放熱部（６ｂ）に
移動した作動液体の蒸気は路面（５）の方が温水より低
い温度のため凝縮液化して路面（５）に凝縮潜熱を放出
する。液化した作動液体はヒートパイプ（６）の内壁面
を伝って受熱部（６ａ）に還流する。この動作は自然的
に繰り返され、これに伴い管路体（８）内の温水の熱量
がヒートパイプ（６）により路面（５）に熱輸送され、
温水の温度が低下する。

温度検出器（ロ）により管路体（８）内の温水の温度が
検出され、その検出信号が制御装置Ｑａに入力される。

制御装置０４１は検出信号が一定温度以下であると判定
すると開閉弁α簿を開状態とするように動作する。

開閉弁０１が開くと、管路体（８）内に充満している温
度が低下した温水が管路体（８）から排出されると同時
にポンプＯＩの起動によりタンク（７）内の高い温度の
温水が送水管（９）を経て管路体（８）内に流通され、
管路体（８）内温水の温度がある設定温度以上になると
再び開閉弁（ロ）を閉じて管路体（８）の内部温水が再
び充満される。管路体（８）に温水が充満するとポンプ
Ｏ１を停止する。以上のような動作の繰り返しにより、
路面（５）は０℃以上に加熱され、路面（５）の融雪、
除氷、凍結防止などを行うようにしている。

その結果、管路体（８）の非開放により液面からの蒸発
による放熱がなくなると共に雨水、融雪水の侵入による
温水温度の低下もなく、熱損失を著しく小さなものとで
き、効率的な熱交換特性が得られる。また、熱源として
廃温水などを利用する場合に悪臭が発生することがなく
衛生的である。また、道路が長平方向に勾配がある場合
に管路体（８）内が温水で充満されているので各位置で
一定となり均一化が図れる。また、温水は無駄に排出す
るのではなく、温水を管路体で８）内に充満させて滞留
させ、温水の熱量を有効に利用してから排出するように
しており、温水を経済的且つ有効に使用することができ
る。

また、ポンプ（ｌｏｔを温水の送水量の増減を自在に変
更できる可変ポンプとすれば、管路体（８）への温水の
送水量を任意に変更できる。特に、開閉弁Ｉを開いたと
きにはポンプα〔の送水量を急激に増大させ、ある時間
経過後、ポンプ叫を定格運転させるように構成し、管路
体（８）内の温度が下がった温水とタンク（７）内の高
い温度の温水を置換させることができる。尚、ポンプα
のを設けているときは、タンク（７）は必ずしも管路体
（８）の上方に位置してなくてもよい。

また、第２図に示すように、送水管（９）にタンク（７
）からの管路体（８）への温水の送水量を調整する調整
弁ａ９を配設したものであり、タンク（７）内に貯留さ
れた温水は、調整弁α９を開くことにより重力流下によ
って送水管（８）を経て管路体（８）内に流通される。

管路体（８）内の温水の温度は温度検出器的により検出
され、その検出信号が制御装置Ｑ４］に入力される。制
御装置Ｑａは検出信号がある設定温度以上であると判定
すると開閉弁０蕩を閉状態とするように動作する。開閉
弁０１がとじると、管路体（７）の内部には温水が充満
する。管路体（８）に温水が充満すると調整弁α９を閉
じる。管路体（８）内の温水の熱量がピー１パイプ（６
）により路面（５）に熱輸送され、温水の温度が低下す
る。温度検出器（ロ）により管路体（８）内の温水の温
度が検出され、その検出信号が制御装置Ｑ４１に入力さ
れる。制御装置−は検出信号が一定温度以下であると判
定すると開閉弁０３を開状態とするように動作する。開
閉弁Ｑｍが開くと、管路体（８）内に充満している温度
が低下した温水が管路体（８）から排出されると同時に
調整弁αωを開くことによりタンク（７）内の高い温度
の温水が送水管（９）を経て管路体（８）内に流通され
、管路体（８）内の温水の温度がある設定温度以上にな
ると再び開閉弁０（が閉じて、管路体（８）の内部に温
水が再び充満される。管路体（８）に温水が充満すると
調整弁ＱＳＩを閉しる。以上のような動作の繰り返しに
より、路面（５）は０℃以上に加熱され、路面（５ンの
融雪、除氷、凍結防止などを行うようにしている。

また、調整弁αωは開、閉の２位置動作を行う場合につ
いて述べたが、調整弁Ｑ５１は例えば、少なくとも全開
、半開、全開の３位置動作を行うものとし、全開から半
開の間で管路体（８）への温水の送水量の増減を調整で
きるようにしてもよい。即ち、開閉弁面を開いたときに
は調整弁０Ｓｌを全開として送水量を急激に増大させ、
ある時間経過後、調整弁ＱＳＩを半開とするように構成
し、管路体（８）内の温度が下がった温水とタンク（７
）内の高い温度の温水を置換させるときに効率良く置換
させることができる。

尚、上記実施例では温水源からの温水をタンク（７）に
貯留し、そのタンク（７）から温水を管路体（８）に流
通させる場合について述べたが、タンク（７）を省略し
温水源から温水を管路体（８）に流通させるようにし“
どもよい。

また、上記実施例では送水管（９）にポンプＱＱＩある
いは調整弁０りを配設した場合について述べたが、これ
らは必ずしも配設しなくても初期の目的は達成できる。

また、上記実施例では被加熱部が路面であり、その路面
の融雪、除氷、凍結防止などに適用した熱交換装置の場
合について運べたが、被加熱部を屋根としてその屋根の
融雪、除氷、凍結防止などにこの発明を通用することが
でき、上記実施例と同様の効果を奏する。

また、ヒートパイプの放熱部を工場、ビル、家屋の床、
天井、壁などに配置し、暖房装置としてこの発明を適用
するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明した通り、温水源からの温水が流通
する管路体と、一端側の受熱部が管路体内を流通する温
水と熱的に接触され他端側の放熱部が被加熱部に配置さ
れるヒートパイプと、管路体内の温水の温度を検出する
温度検出器と、管路体の出口側に配置され温度検出器の
検出信号に応じて動作する開閉弁とを設け、温水源から
の温水が管路体に流通され、開閉弁により温水が管路体
に充満し、その温水の熱量をヒートパイプにより被加熱
部に熱輸送してその被加熱部を加熱し、管路体内の温水
の温度を温度検出器により検出し、その検出信号に応し
て開閉弁が動作し、管路体から温水を排出するようにし
たので、熱用失を著しく小さなものとすることができ、
効率が良く信顛性の高い熱交換装置を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による熱交換装置を示す系
統図、第２図はこの発明の別の実施例による熱交換装置
を示す系統図、第３図は従来の熱交換装置を示す系統図
、第４図は従来のヒートパイプの設置状態を示す斜視図
である。 図において、（５）は被加熱部、（６）はヒートパイプ
、（８）は管路体、（２）は温度検出器、Ｑ３１は開閉
弁である。 尚、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　　　　　　大　　岩　　増　　雄ｆ４．制制礼
ｉ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 温水源からの温水が流通する管路体と、一端側の受熱部
   が上記管路体内を流通する温水と熱的に接触され、他端
   側の放熱部が被加熱部に配置されるヒートパイプと、上
   記管路体内の温水の温度を検出する温度検出器と、上記
   管路体の出口側に配置され、上記温度検出器の検出信号
   に応じて動作する開閉弁とを備えたことを特徴とする熱
   交換装置。