JPH0650028A - 空冷式熱交換器の積雪防止用屋根 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】屋根上に散水あるいは水張りをして、降雪を熱
伝達効率良く融解して積雪を防止すると共に、屋根およ
び架構の補強が簡易な空冷式熱交換器の積雪防止用屋根
を提供する。 【構成】空冷式熱交換器を支持する架構４と、架構４上
に設置した屋根フレーム６およびこの屋根フレーム６と
水密で脱着可能とした屋根天板７からなる屋根と、この
屋根に勾配を設けると共に屋根上に散水ヘッダ８および
排水管11を備えたことを特徴とする。架構４上に設置し
た屋根フレーム６と、この屋根フレーム６と水密で脱着
可能とした屋根天板７からなる屋根と、この屋根上に張
り水21を貯溜すると共にこの張り水21を加温する温水ヘ
ッダ24および排水管22を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、豪雪地帯の屋外に設置
される空冷式熱交換器に係り、収容建屋の積雪防止用屋
根に関する。

【０００２】

【従来の技術】空冷式熱交換器は、冷却される流体が内
部を流れる管束の外表面の空気を冷却ファンにより強制
的に流動させて管束からの放熱を高めるようにした熱交
換器であり、管束と冷却ファンおよび、これらを支持す
る架構で構成されている。

【０００３】管束と冷却ファンを上下位置に配列した立
型の空冷式熱交換器においては、冷却ファン下部に吸気
のための十分なスペースを確保する必要があることか
ら、産業用の空冷式熱交換器の架構は、その高さが10ｍ
近くの大型構造物となり屋外設置とされることが多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】大型の立型空冷式熱交
換器を豪雪地帯において屋外設置とした場合は、冬期の
降雪により管束や冷却ファンが氷結し、積雪するため機
器保護およびメンテナンスの観点から、外気温度が低く
冷却ファンを運転しなくても十分な除熱能力が得られる
冬期には冷却ファンを停止すると共に、防雪用の屋根を
設ける必要があった。

【０００５】しかしながら、この屋根には一般的に降雪
期において数ｍの積雪が載ることになるため、十分な強
度が必要となり、かつ、屋根の自重と積雪荷重が頂部に
負荷される架構についても耐震強度を考慮して十分に補
強を行う必要がある。

【０００６】このように大きな積雪荷重に耐えられるよ
うに空冷式熱交換器の屋根と架構を設計した場合には、
その建設費が大幅に増加すると同時に、補強のために架
構における空隙率が低下して冷却ファンの吸気抵抗が増
し、夏場における除熱能力が低下することにもなり兼ね
ない。

【０００７】この対策としては降雪が積もらない屋根に
することが有効であり、従来より提案されている積雪防
止用屋根としては急勾配屋根やヒータ付屋根があるが、
いずれも、その採用には問題があった。

【０００８】先ず急勾配屋根は、屋根の勾配で降雪を滑
落させて積雪としないようにするものであるが、屋根を
雪が積らないような急勾配にすると、構造的に屋根の自
重が大となると共に、季節の変り目に必要な屋根天板の
取付け、取外しの作業性が極めて悪く、また作業安全性
に支障がある。

【０００９】一方のヒータ付屋根は、電気や蒸気を熱源
として屋根を加熱し、降雪も融解するものであるが、一
般に屋根の熱伝達効率が悪いことから、莫大な熱源が必
要となり運転費が高くなる不具合があった。

【００１０】本発明の目的とするところは、屋根上に散
水あるいは水張りをして、降雪を熱伝達効率良く融解し
て積雪を防止すると共に、屋根および架構の補強が簡易
な空冷式熱交換器の積雪防止用屋根を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】空冷式熱交換器を支持す
る架構と、架構上に設置した屋根フレームおよびこの屋
根フレームと水密で脱着可能とした屋根天板からなる屋
根と、この屋根に勾配を設けると共に屋根上に散水ヘッ
ダおよび排水管を備えたことを特徴とする。また通常は
屋根天板を取外して冷却ファンを運転し、降雪期には前
記冷却ファンを停止して屋根フレームに屋根天板を取付
け、屋根上に散水ヘッダより散水して屋根上の降雪を融
解し排水する。

【００１２】架構上に設置した屋根フレームおよびこの
屋根フレームと水密で脱着可能とした屋根天板からなる
屋根と、この屋根上に張り水を貯溜すると共にこの張り
水を加温する温水ヘッダおよび排水管を設けたことを特
徴とする。また通常は屋根天板を取外して冷却ファンを
運転し、降雪期には前記冷却ファンを停止して屋根フレ
ームに屋根天板を取付け、屋根上に張り水を貯溜すると
共にこの張り水を温水ヘッダで加温して屋根上の降雪を
融解し排水する。

【００１３】

【作用】降雪期以外には、屋根天板を取外して冷却ファ
ンを適宜運転、停止して冷却管束内を流れる流体の冷却
を行う。

【００１４】降雪期には冷却ファンを停止し、屋根天板
を取付けて屋根を形成して、この屋根上に温水を散水、
あるいは水張りをする。屋根への降雪は前記散水、ある
いは水張りした温水に直接触れて融解される。この温水
は熱伝達効率が良く融雪効果に優れており、また降雪量
に応じて散水量、散水温度、張り水温度等を適宜制御す
ることにより、積雪は生じない。また散水および融雪水
は、屋根よりオーバーフローすることなく排水管より回
収、あるいは排出されるので、屋根および架構に過剰な
荷重が加わらない。

【００１５】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。

【００１６】図１の平面図および図２の縦断面図で示す
ように、散水方式による積雪防止用屋根では、空冷式熱
交換器は冷却する流体が流れる冷却水管１と、そのヘッ
ダである冷却水ヘッダ２、および冷却水管１の外部空気
を強制的に流動させて放熱効率を高めるための冷却ファ
ン３とこれらを支持する架構４により構成されている。
なお、冷却水管１と冷却ファン３の配置は上下逆になる
場合もある。

【００１７】さらに屋根は、架構４の頂部外周に固定さ
れた周囲に堰５を備えた屋根フレーム６と、この屋根フ
レーム６にネジ等で脱着が可能であると共に、図示しな
いパッキン等で水洩れを防止して取付けられた屋根天板
７で形成され、水が滞留しないように若干の勾配が付け
てある。

【００１８】また屋根フレーム６の高所には散水ヘッダ
８と給水管９が、また低所には排水口10と排水管11が取
付けられており、給水管９と排水管11は給水タンク12に
連通されて構成されている。

【００１９】この給水タンク12からは給水が給水ポンプ
13の運転により給水管９を通し、散水ヘッダ８に供給さ
れて屋根上に散水される。またこの散水は、融雪水と共
に排水管11から前記給水タンク12に回収される。

【００２０】さらに、気温、降雪量等の気象条件、およ
び屋根面積や給水量等から給水の温度を適切に維持する
ために、給水タンク12には蒸気供給管14から蒸気を注入
して給水の加温を行う。

【００２１】なお、上記は散水を循環して使用するもの
として説明したが、給水源として河川等、冬期に比較的
温度の高い大量の水の供給が可能な場合には、排水の回
収を行なわないでワンスルー方式で通水しても良い。次
に上記構成による作用について説明する。

【００２２】外気温度が高く、冷却管束内流体の温度と
の差が小さいために冷却水管１からの放熱が悪い夏期に
は、屋根天板７を取外した上で、冷却ファン３を運転し
て除熱性能の向上を図る運転を行う。

【００２３】冬期には外気温度が低く、流体温度との差
が大で自然対流でも十分な除熱性能が得られることか
ら、冷却ファン３を停止し屋根天板７を取付けて積雪防
止を行う。さらに降雪時には、給水ポンプ13を運転して
散水ヘッダ８より屋根上に散水を行うが、散水された水
は勾配のついた屋根上を降雪を融解しながら流下し、屋
根フレーム６の低所に設けられた排水口10から配水管11
を経由し給水タンク12に回収される。また降雪量が多い
場合等には、必要に応じて給水の温度低下を補うために
蒸気供給管14より給水タンク12内に蒸気を注入して給水
を加温する。なお、融雪および蒸気注入により増加した
分の給水は、給水タンク12のオーバーフローとして系外
へ排出する。

【００２４】本一実施例である散水方式によれば、積雪
防止用屋根に降った雪は屋根上に散水された比熱の大な
水に接触し、溶融して流下、排除されるので積雪となら
ず、従って、空冷式熱交換器の屋根および架構４の強度
は、積雪による荷重分を補強することなく経済的な設計
ができる。

【００２５】さらに、屋根構造が平坦で低く簡易になる
ため、夏期、冬期での切替え作業も容易で、安全性も高
く、降雪の排除処理が不要なことから空冷式熱交換器を
含めた保全も容易となる。

【００２６】図３の平面図および図４の縦断面図は、本
発明の他の実施例で水張り方式による空冷式熱交換器の
積雪防止用屋根を示すものである。空冷式熱交換器は冷
却する流体が流れる冷却水管１と、そのヘッダである冷
却水ヘッダ２、および冷却水管１の外部空気を強制的に
流動させて放熱効率を高めるための冷却ファン３と、こ
れらを支持する架構４によりなり、上記一実施例と同じ
構成である。

【００２７】次に屋根は、架構４の頂部外周に固定され
た周囲に堰５を備えた屋根フレーム20と屋根天板７によ
りなり、屋根天板７は前記屋根フレーム20にネジ等で脱
着が可能で、図示しないパッキン等で水洩れを防止して
取付けられている。

【００２８】この屋根はほぼ水平に設置されていて、水
深数cm程度の張り水21が貯溜できるように排水管22は、
その排水口23を堰５の側面で、屋根フレーム20の底面よ
り数cm程度上の位置に設ける。また屋根フレーム20には
張り水21に温水を供給して加温するための温水ヘッダ24
が設置されていて、温水供給管25が連結されて構成され
ている。なお、屋根上の張り水21の加温装置としては、
上記温水による他に図示しない電気ヒータあるいは蒸気
注入に置き換えることも可能である。

【００２９】上記構成によれば、夏期等の通常時におけ
る空冷式熱交換器は、上記一実施例と同様に屋根フレー
ム20より屋根天板７を取外して運転する。また冬期の降
雪期においては、屋根天板７を取付けて屋根を形成する
と共に、屋根上に水深数cm程度の張り水21をし、温水ヘ
ッダ24より温水を給水して水温を上昇させておく、な
お、この水温管理については、気温、降雪量等の気象条
件および屋根の面積、貯水量等により適切に温水ヘッダ
24に温水を供給して行う。

【００３０】屋根上への降雪は、張り水21に触れて直ち
に融解し、この融雪と前記温水ヘッダ24から供給された
温水で増加した水は、排水口23と排水管22を経由して系
外へ排出されるので、屋根上の張り水21の水深は常時一
定に維持されている。また前記屋根フレーム20の低所に
は別途図示しない排水路を設けておき、夏期等の前記屋
根天板７の取外しに先立ち、張り水21の除去を容易とす
る。

【００３１】この、他の実施例によれば、空冷式熱交換
器の積雪防止用屋根上の降雪は、比熱が大で、かつ温度
を高めた大きな熱容量を持つ張り水21に触れるため、直
ちに融解するので、上記一実施例に比較して面積が広い
場合、および降雪量の多い地域等、大規模な積雪防止用
屋根に適している。

【００３２】また、その効果については上記した一実施
例と同様に、屋根と架構４の補強、および積雪の処理が
不要となり、夏期と冬期での切替え作業の作業性、安全
性が優れている。なお、他の実施例における特許請求の
範囲として次のものがある。

【００３３】「(1) 空冷式熱交換器を支持する架構上に
設けた屋根フレームと、この屋根フレームと水密で脱着
可能とした天板からなる屋根と、この屋根上に張り水を
貯溜すると共にこの張り水を加温する温水ヘッダおよび
排水管を設けたことを特徴とする空冷式熱交換器の積雪
防止用屋根。」

【００３４】「(2) 通常は屋根天板を取外して冷却ファ
ンを運転し、降雪期には前記冷却ファンを停止して屋根
フレームに屋根天板を取付け、屋根上に張り水を貯溜す
ると共にこの張り水を温水ヘッダで加温して屋根上の降
雪を融解し排水することを特徴とする空冷式熱交換器の
積雪防止方法。」さらに、上記一実施例の特許請求の範
囲として次のものがある。

【００３５】「(3) 通常は屋根天板を取外して冷却ファ
ンを運転し、降雪期に前記冷却ファンを停止して屋根フ
レームに屋根天板を取付け、屋根上に散水ヘッダより散
水して屋根上の降雪を融解し排水することを特徴とする
空冷式熱交換器の積雪防止方法。」

【００３６】

【発明の効果】以上本発明によれば、冬期の降雪に際し
ては積雪防止用屋根で常時融雪が行われるために、雪が
積もることがなく、従って屋根に加わる荷重は水深数cm
程度の水の重量だけであるため、屋根および架構の荷重
条件が大幅に緩和されて建屋強度が軽減でき、架構の空
隙が確保されて夏期における除熱能力が十分に得られ、
さらに空冷式熱交換器の建設費は低減する。

【００３７】また蒸気注入等で直接加温した水で降雪を
直接融解するため、加熱源から融雪までの熱効率が良好
なことから、融雪に要する熱源容量が最小限に低減で
き、融雪効率が向上し、運転経費が低減できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の積雪防止用屋根の平面
図。

【図２】本発明に係る一実施例の積雪防止用屋根の縦断
面図。

【図３】本発明に係る他の実施例の積雪防止用屋根の平
面図

【図４】本発明に係る他の実施例の積雪防止用屋根の縦
断面図。

【符号の説明】

１…冷却水管、２…冷却水ヘッダ、３…冷却ファン、４
…架構、５…堰、６，20…屋根フレーム、７…屋根天
板、８…散水ヘッダ、９…給水管、10，23…排水口、1
1，22…排水管、12…給水タンク、13…給水ポンプ、14
…蒸気供給管、21…張り水、24…温水ヘッダ、25…温水
供給管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空冷式熱交換器を支持する架構と、この
   架構上に設置した屋根フレームおよび屋根フレームと水
   密で脱着可能とした屋根天板からなる屋根と、この屋根
   に勾配を設けると共に屋根上に散水ヘッダおよび排水管
   を備えたことを特徴とする空冷式熱交換器の積雪防止用
   屋根。