JPS5943620B2 - 融雪、凍結防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、寒冷地における屋根などの融雪、凍結防止
装置の性能改善に関するものである。

従来、この種の装置として第１図および第２図に示すも
のがあった。

図において、１は蒸発部、２は凝縮部で、蒸発部１より
板状に分岐して屋根１０などの上に設置されている。

３は温水管であり、蒸発部１の内部を貫通している。

蒸発部１内には、温水管３が浸る程度に作動流体４、例
えばアンモニア、Ｒ−２２、メチルアルコールなどが充
てんされている。

凝縮部２は蒸発部１よりも上方に位置するように傾斜し
ている。

そしてこれら１〜４は融雪、凍結防止装置２０を構成し
ている。

次に動作について説明する。

温水管３の内部に温水が通水されると、蒸発部１の内部
の作動流体４が加熱される。

この時、温水管３から作動流体４に加えられる熱量が太
き（なると、温水管３の外壁面から蒸気はう５が発生し
、蒸発部１内は沸騰状態となる。

発生した蒸気はう５は作動流体４の液面６から蒸気とな
って図中矢印で示すように凝縮部２へ移動する。

蒸気は凝縮部２の外部に積った雪氷により凝縮部２の壁
を介して冷却されると同時に凝縮熱を放出し、雪氷を融
解する。

凝縮により液化した作動流体４は重力の作用で、凝縮部
２から蒸発部１に還流し、再び同じサイクルを繰り返す
。

融雪された雪氷の冷水は樋７に入り排水される。

すなわち、屋根１０などに積った雪氷は温水管３内を流
れる温水によって上述した融雪、凍結防止装置２０を介
して融解されることになる。

ここで、温水から雪氷に至る熱の伝達経路を考える。

温水からの熱は、温水管３の内壁面に対流熱伝達に基づ
（熱抵抗Ｒ１ｓ を介して伝えられう温水管３の壁内
を熱伝導に基づ（熱抵抗Ｒ２を介して温水管３の外壁面
に伝えられる。

次に、温水管３の外壁面から作動流体４へ沸騰に基づ（
熱抵抗Ｒ２を介して放熱される。

そして、発生した蒸気は凝縮２の内壁面で凝縮する。

すなわち、凝縮に基づ（熱抵抗Ｒ６を介して熱は凝縮部
２の壁に与えられる。

壁に伝わった熱は凝縮部２の壁内な熱伝導に基づ（熱抵
抗Ｒ６を介して、凝縮部２の外壁面に伝わり、更に雪氷
へ熱伝導に基づ（熱抵抗Ｒ６を介して伝えられ、雪氷を
融解する。

したがって、温水から加えられる熱量Ｑは温水の温度を
−７、雪氷の温度をＴ８ とするとで与えられる。

ここでＲｊ ＝Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ５十Ｒ，＋Ｒ，＋Ｒ。

である。

（１）式から明らかなように、譜、Ｔ８が一定である場
合に、融解能力を増大させるためにはＲｔを小さくして
Ｑを太き（すればよいことがわかる。

この発明はこのような点に鑑みてなされたもので、温水
管と蒸発部との間に形成される間隙を３ｍ／ｍ以下にす
ることにより、熱抵抗ＲｊＯ内で、特に沸騰に基づ（熱
抵抗Ｒ３を小さくすることを目的としたものである。

以下、第３図に示すこの発明の一実施例について説明す
る。

構成は従来のものと同様であるが、本発明では、温水管
３の外壁面と蒸発部１の内壁面との間隙８を３朋以下に
押えている。

第４図は間隙８０幅と沸騰伝達率αとの関係を示したも
のである。

間隙幅が小さくなる程沸騰熱伝達率αが上昇することが
わかる。

これは第３図に示すように、温水管３の外壁面から発生
した蒸気はう５は間隙幅が小さくなると、間隙内で押し
つぶされるようにして上昇し、この時、蒸発部１内の作
動流体４中に発達した過熱境界層を強制的に剥脱するた
めであると考えられる。

ここで、蒸気はう５の直径ｄは、伝熱工学の知識によれ
ば、概ね ｄ＝ｏ、０２０９φＶσ／ｇ（ρを一ρいで与えられる
。

上式で、φは接触角、σ、ρｔ。ρ７は作動流体４のそ
れぞれ表面張力、液密度、蒸気密度、ｇは重力の加速度
である。

ところで、融雪時には、作動流体４は約２８０にで動作
することから、想定される作動流体に対して上式により
ｄを求めると、Ｒ−２２で１ｍ！！ｌ。

メチルアルコールで２朋、水で３朋、アンモニアで２朋
となる。

したがって、使用する作動流体４に対して間隙８０幅が
３朋以下であれば、この発明の目的が達成されることに
なる。

実験による第４図から明らかなように叢幅が３ｍｙｔｔ
以下になると、熱伝達率αが増加し始めＩ ＩＦ５肩で
は間隙のない場合（間隙幅が無限大）の４〜５倍位にな
る。

このことは沸騰に基づく熱抵抗Ｒ３が１／４〜１１５に
なることを意味している。

この発明は以上のように温水管と蒸発部の間に形成され
る間隙幅を３１１Ｍ以下にすることにより沸騰に基づく
熱抵抗を小さくすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の融雪、凍結防止装置の一例を示す斜視図
、第２図は第１図におげろ線■−Ｈに沿う断面図、第４
図は間隙幅と沸騰熱伝達率との関係を示ｊ特性図である
。 図において、１は蒸発部、２は凝縮部、３は温水管、４
は作動流体、８は間隙である。 尚、各図中同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 蒸発部と、その内部が上記蒸発部に連通して分岐し
   被加熱体に接触して設けられる凝縮部と、上記蒸発部を
   貫通しその外壁と上記蒸発部内壁との間に形成される間
   隙に貯溜される作動流体を加熱する温水管とを備え、上
   記間隙の幅を３ｎ以下に形成したことを特徴とする融雪
   、凍結防止装置。 ２ 被加熱体は屋根であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の融雪、凍結防止装置。 ３ 凝縮部は屋根の軒先から中央に向って延在している
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の融雪、凍
   結防止装置。 ４ 作動流体はアンモニアであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の融雪、凍結防止装置。