JPH02140306A - 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（
１）内の温水が送水管（３）を通して流通する温水路で
あり、−射的に高所から低所へ温水を流通させるように
配置される。（４）は送水管（３）に配置され貯湯槽（
１１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）の場合を示している。（６）は一端側の受熱
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されている。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）の中にヒートパイプ（
６）の受熱部（６ａ）を配置する。貯湯槽（１）内の温
水を送水ポンプ（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
よりヒートパイプ（６）の受熱部（６ａ）が加熱され、
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。

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、除水、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蒸
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、道路が長平方向に勾
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じる問題点があった。

また、温水は温水路（２）内をただ華に流通させるのみ
であり、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、効率が良く信頼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、管路体の空気を抜くと共に管路体
内を流通する温水の一部が流入される空気抜き機構と、
空気抜き機構に配設され、空気抜き機構内の温水の水位
を検出する水位検出器と、管路体の出口側に配置された
開閉弁と、水位検出器からの上限水位検出信号を入力し
たとき開閉弁を開動作させると共に、水位検出器からの
下限水位検出信号を入力したとき開閉弁を閉動作させる
制御装置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、開閉弁の閉動作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、管路体内に充満
する温水の一部及び管路体内の空気は空気抜き機構に流
入し、水位検出器からの上限水位検出信号により開閉弁
を開動作させて管路体から温水を排出すると共に水位検
出器からの下限水位検出信号により開閉弁を閉動作させ
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温水源
として利用して融雪、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、（６
ｂ）は放熱部、（７）は例えば温水源（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。Ｏｅ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、０υはフィルタ、（６）は管路体（８）内の空
気を抜くと共に管路体（８）内を流通する温水の一部が
流入される空気抜き機構であり、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。Ｑ３１は空気
抜き機構（転）に配設され、空気抜き機構側内に流入し
た温水の水位を検出する水位検出器、α船は管路体（８
）の出口側に配置された開閉弁、０ωは制御装置であり
、水位検出器α美からの上限水位検出信号を人力したと
き開閉弁Ｑ４１を開動作させて管路体（８）から温水を
排出すると共に水位検出器圓からの下限水位検出尊号を
入力したとき開閉弁００を閉動作させて温水を管路体（
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）は管路体（８）より
上方、即ち、路面（５）より数ｍ程度の高所に配置され
る。タンク（７）の内部に貯留された温水はポンプα曽
の起動により送水管（９）を経て管路体（８）に流通さ
れる。開閉弁ａ船を閉状態とする温水は管路体（８）内
に充満する。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）に熱輸送されその路面（５）を
加熱する。一方、空気抜き機構＠は管路体（８）内に充
満する温水の一部及び管路体（８）内の空気が流入し、
管路体（８）内の空気が排出される。空気抜き機構（ロ
）に流入した温水の水位が水位検出器αｊにより検出さ
れる。制御装置αりは水位検出器α濁からの上限水位検
出信号が入力されたとき開閉弁Ｏａを開動作させて管路
体（８）から温度が低下した温水を排出すると共に水位
検出器αｊからの下限水位検出信号が入力されたとき開
閉弁Ｑ４１を閉動作させて新たな高い温度の温水を管路
体（８）に補給する形で流通する。この補給は開閉弁α
船を開くと同時になされている。

即ち、空気抜き機構（転）内に流入した温水の上限水位
と下限水位との範囲で開閉弁α荀の開閉動作が行われて
おり、管路体（８）内は常に温水が充満された状態とな
っている０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、温水源として廃屋水などを利
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、道路が長手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（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Ｏｌ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α濁を開いたとき
にはポンプαωの送水量を急激に増大させ、ある時間経
過後、ポンプＯＩ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でタンク（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。しかも、空気抜き機構側内の水位が下限水
位を大幅に下がらないように保持できる。尚、ポンプＯ
１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Ｏ１９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αｅを開くことにより重力流下によ
り送水管（９）を経て管路体（８）内に流通される。

開閉弁α旬を閉状態とすると温水は管路体（８）内に充
満する。管路体（８）に温水が充満すると河、整弁（Ｉ
Ｉを閉じる。一方、空気抜き機構（ロ）は管路体（８）
内に充満する温水の一部及び管路体（８）内の空気が流
入し、管路体（８）内の空気が排出される。空気抜き機
構（２）に流入した温水の水位が水位検出器α濁に検出
される。制御装置ＱＳＩは水位検出器的からの上限水位
検出信号が入力されたとき開閉弁圓を開動作させて管路
体（８）から温度が低下した温水を排出すると共に水位
検出器θカからの下限水位検出信号が入力されたとき開
閉弁Ｏａを閉動作させると同時に調整弁ＯＱを開いて新
たな高い温度の温水を管路体（８）に補給する形で流通
させる。即ち、空気抜き機構（２）内に流入した温水の
上限水位と下限水位との範囲で開閉弁圓の開閉動作が行
われており、管路体（８）内は常に温水が充満された状
態となっている。以上のような動作の繰返しにより、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。

また、調整弁αｅ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αω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０４１を開いたときに
は調整弁ＯＩ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０荀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よく置換させ
ることができる。

しかも空気抜き機構■内の水位が下限水位を大幅に下が
らないように保持できる。

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て
もよい。

また、上記実施例では送水管（９）にポンプ００＋ある
いは調整弁ａＩＯ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所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
合について述べたが、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適用することが
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、管路体内の空気を抜くと共に管路
体内を流通する温水の一部が流入される空気抜き機構と
、空気抜き機構に配設され、空気抜き機構内の温水の水
位を検出する水位検出器と、管路体の出口側に配置され
た開閉弁と、水位検出器からの上限水位検出信号を入力
したとき開閉弁を開動作させると共に水位検出器からの
下限水位検出信号を入力したとき開閉弁を閉動作させる
制′４′ｎ装置とを設け、温水源からの温水が管路体に
流通され、開閉弁の閉動作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、管路体内に充満する温
水の一部及び、管路体内の空気は空気抜き機構に流入し
、水位検出器からの上限水位検出信号により開閉弁を開
動作させて管路体から温水を排出すると共に水位検出器
からの下限水位検出信号により開閉弁を閉動作させるよ
うにしたので、熱損失を著しく小さなものとすることが
でき、効率が良く信願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
、（７）はタンク、（８）は管路体、（財）は空気抜き
機構、Ｑｍは水位検出器、Ｑ４１は開閉弁、α喝は制御
装置である。 尚、図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人　　　　　大　　岩　　増　　雄第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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、上記管路体内の空気を抜くと共に上記管路体内を流
   通する温水の一部が流入される空気抜き機構と、上記空
   気抜き機構に配設され、上記空気抜き機構内の温水の水
   位を検出する水位検出器と、上記管路体の出口側に配置
   された開閉弁と、上記水位検出器からの上限水位検出信
   号を入力したとき上記開閉弁を開動作させると共に上記
   水位検出器からの下限水位検出信号を入力したとき上記
   開閉弁を閉動作させる制御装置とを備えたことを特徴と
   する熱交換装置。