JPH02140305A - 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、ｆｉｌ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、−船釣に高所から低所へ温水が゛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（
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ｆｌｌ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ζ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）内をただ単に流通させるのみ
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非加熱部に配置さ
れるヒートパイプと、管路体の出口側に配置された開閉
弁と、開閉弁の開状態が所定時間に達すると開閉弁を閉
しると共に開閉弁の閉状態が所定時間に達すると開閉弁
を開く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、開閉弁を開状態が所定時間に達すると
制御装置により開閉弁が閉じられ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、開閉弁の閉状態が所定
時間に達すると制御装置により開閉弁が開かれ管路体か
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産湯を利用し
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ｍ＜図示せず）である温泉地等の
産湯を貯留するタンク、（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
の管路体で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。００１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、（２）は管路体（８）の出口側に配
置された開閉弁、０３は開閉弁＠の開閉状態を検出する
検出器、０旬は制御装置であり、検出器Ｇ美が開閉弁＠
の開状態を検出してからある設定時間Ａに達すると開閉
弁＠を閉じ、温水源からの温度の高い温水を管路体（８
）内に滞留させる。そして、検出器側が開閉弁０乃の閉
状態を検出してからある設定時間Ｂに達成すると開閉弁
面の閉状態を検出してからある設定時間Ｂに達成すると
開閉弁α乃を開き、管路体（８）内の温水を管路体（８
）から排出させる。

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０［１の起動により送水管（９）を経て管路体（８
）内に流通される。開閉弁０３の開状態が検出器α湯に
より検出され、その検出信号が制御装置α０に入力され
る。制御装置α０は検出器０１から検出信号を受けてか
らある設定時間Ａに達すると開閉弁■を閉状態とするよ
うに動作する。開閉弁的が閉じると、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αｌ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。一方、検出器０罎により開
閉弁０の閉状態が検出され、その検出信号が制御装置ａ
０に入力される。制御装置ａ６は検出器α湯からの検出
信号を受けてからある設定時間Ｂ、例えば管路体（８）
内の温水が所定温度以下になる時間に達すると開閉弁０
乃を開状態とするように動作する。開閉弁−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αΦ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）内の温水
の温度が上昇する。一方、検出器α湯により開閉弁（２
）の開状態が検出され、その検出信号が制御装置Ｑ４１
に入力される制御装置Ｏａはその検出信号を受けてから
ある設定時間Ａ、例えば管路体（８）内の温水の温度が
ある設定温度以上になる時間に達すると再び開閉弁（２
）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ずることがなく
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
のではなり、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０１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湯を開いたとき
にはポンプＱｌの送水量を急激に増大させ、ある時間経
過後、ポンプＱｌ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ことができる。尚、ポンプＱ
ｌ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０９を配設したものであり、タンク（η内に貯留され
た温水は調整弁０５１を開くことにより重力流下によっ
て、送水管（９）を経て管路体（８）内に流通される。

開閉弁−の開状態が検出器α焉により検出されその検出
信号が制御装置Ｏａに人力される。制御装置α０は検出
器α湯から検出信号を受けてからある設定時間Ａに達す
ると開閉弁＠を閉状態とするように動作する。開閉弁−
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調整弁Ｑ９を閉じる。

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。一
方、検出器α美により開閉弁（２）の閉状態が検出され
、その検出信号が制御装置Ｑ４１に入力される。制御装
置α（は検出器０１からの検出信号を受けてからある設
定時間Ｂ、例えば管路体（８）内の温水が所定温度以下
になる時間に達すると開閉弁（転）を開状態とするよう
に動作する。開閉弁面が開くと、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α９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）内の温水の温度が上昇する。

一方、検出器θｊにより開閉弁（２）の開状態が１食出
され、その検出信号が制御装置０滲に入力される。制御
装置Ｑ４）はその検出信号を受けてからある設定時間Ａ
、例えば管路体（８）内の温水の温度がある設定温度以
上になる時間に達すると再び開閉弁面が閉じて管路体（
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０５）を閉じる。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。

また、調整弁α９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α９は例えば少くとも全開、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Ｑ２１を開いたときには
調整弁０５１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。

また、上記実施例では開閉弁の開閉状態を検出器により
検出し、検出してからのある設定時間により開閉弁を開
閉動作させる場合について述べたが、検出器を省略し、
制御装置からの開動作出力からのある設定時間及び制御
装置からの閉動作出力からのある設定時間をそれぞれタ
イマーに設定して開閉弁の開閉動作を行うようにしても
よく、上記実施例と同様の効果を奏する。

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）からの温水を管路体（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Ｑ［ｌｌあ
るいは調整弁αつ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、管路体の出口側に配置された開閉
弁と、開閉弁の開状態が所定時間に達すると開閉弁を閉
じると共に開閉弁の閉状態が所定時間に達すると開閉弁
を開く制御装置を設け、温水源からの温水が管路体に流
通され、開閉弁の開状態が所定時間に達すると制御装置
により開閉弁が閉じられ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、開閉弁の閉状態が所定時間に達
すると制御装置により開閉弁が開かれ管路体から温水を
排出するようにしたので、熱損失を著しく小さなものと
することができ、効率が良く信頼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図はこの発明の一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、０Ｉは調整弁、（ロ）は開閉弁、０
４＋は制御装置である。 なお、 図中、 同一符号は同一、 又は相当部分を 示す。

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、上記管路体の出口側に配置された開閉弁と、上記開
   閉弁の開状態が所定時間に達すると上記開閉弁を閉じる
   と共に、上記開閉弁の閉状態が所定時間に達する上記開
   閉弁を開く制御装置とを備えたことを特徴とする熱交換
   装置。