JPH0331801Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、屋根に積つた雪を溶かすための融
雪装置に関し、特に外部から入熱のある蒸発部と
放熱を行なう凝縮部とを分離させた分離型ヒート
パイプ式の融雪装置に関するものである。

従来の技術 屋根の融雪を行なう装置が例えば実開昭60−
177225号公報に記載されており、これは、屋根の
傾斜方向に沿つて複数のヒートパイプを配列する
とともに、その上下両方の端部を温水や水などを
流す集合管に接続し、積雪期には、下部集合管に
温水を流すことにより、温水の有する熱をヒート
パイプが屋根の全面に運んで雪を溶かすものであ
る。

また従来、ヒートパイプおよび温水を用いる融
雪装置では、温水の循環のためのポンプが必要で
あるうえに、その駆動のためのコストがかかるな
どの不都合があるので、このような不都合を解消
するために、分離型のヒートパイプを屋根の融雪
装置に採用することが考えられている。その装置
の概略を第２図に示してあり、屋根１の上面に設
置した凝縮器２は、上部ヘツダ２１と下部ヘツダ
２２との間にこれらに連通する複数本の小径管２
３を格子状に配置した構成であり、また蒸発器３
は、凝縮器２と同様に、上部ヘツダ３１と下部ヘ
ツダ３２との間にこれらに連通する複数の小径管
３３を格子状に配置した構成であつて、例えば温
水槽などの熱交換器４内に設置されており、さら
に上部ヘツダ２１，３１同士が蒸気管５によつて
互いに連通され、また下部ヘツダ２２，３２同士
が液還流管６によつて互いに連通されて全体とし
て密閉循環路が形成されている。そしてこの密閉
循環路の内部には、空気などの非凝縮性ガスを排
気した状態でフロンなどの作動流体が封入されて
いる。したがつて上記の融雪装置では、屋根１に
積雪があつた場合、熱交換器４に温水を流せば、
蒸発器３で作動流体が蒸発してその蒸気が蒸気管
５を通つて凝縮器２に流れ、凝縮器２では、作動
流体蒸気が雪に熱を奪われて凝縮し、同時に屋根
１の雪が溶かされ、そして液化した作動流体は液
還流管６を通つて蒸発器３に環流する。

考案が解決しようとする問題点 しかるにヒートパイプは温度差が生じることに
より、作動流体が蒸発するとともに、その蒸気が
温度の低い部分に流れて作動流体の蒸発潜熱とし
て熱の輸送を行なうのであり、したがつて第２図
に示す装置でも、屋根１上の凝縮器２と熱交換器
４内の蒸発器３との温度差に起因して熱輸送が生
じ、駆動力を要さずに融雪を行なうことができ
る。しかしながら液相作動流体の蒸発の生じる部
分への還流は、上記の装置では重力によつて生じ
させるから、積雪のある冬期の場合とは反対に、
太陽熱によつて屋根１上の凝縮器２の温度が蒸発
器３の温度より高くなる夏期においては、作動流
体の殆ど全てが、低い位置にある蒸発器３に溜つ
てしまい、たとえ蒸発器３と凝縮器２とで温度差
があつても、作動流体の蒸発すなわち外部からの
吸熱が生じない。

すなわち第２図に示す従来の融雪装置は、積雪
のある冬期にのみ機能し、それ以外の時期には完
全に休止させておくしかなく、したがつて設備投
資の回収が遅れ、結局はコストの高いものになら
ざるを得ない問題があつた。

この考案は上記の事情に鑑み、年間を通して有
効に利用することのできる融雪装置を提供するこ
とを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 この考案は、ヒートパイプにおける作動流体は
圧縮冷凍装置における冷媒と同様に蒸発および凝
縮すること、また作動流体および圧縮冷凍装置の
冷媒としてフロンなどの同一種類のものが用いら
れることに着目し、分離型ヒートパイプに圧縮機
および膨張弁を組込むことにより、冷凍サイクル
を兼ねるよう構成したものである。より具体的に
は、この考案は、家屋の屋根面に設置されて放熱
を行なう凝縮器の流入部と外部から吸熱を行なう
蒸発器の流出部とを、蒸気管によつて連通させる
とともに、凝縮器の流出部と蒸発器の流入部とを
液還流管によつて連通させて密閉循環経路を形成
し、かつその密閉循環経路内に、温度および圧力
の状態に応じて蒸発および凝縮を行なう流体のみ
を封入し、前記蒸気管に対してバイパスさせた圧
縮機を蒸発器の流出部と凝縮器の流入部との間に
設けるとともに、流路を蒸気管側と圧縮機側とに
切換える弁機構を設け、また前記液還流管に対し
てバイパスさせた膨張弁を凝縮器の流出部と蒸発
器の流入部との間に設けるとともに、流路を液還
流管側と膨張弁側とに切換える他の弁機構を設け
たことを特徴とするものである。

作 用 この考案の装置は、各弁機構を操作することに
より、蒸発器と凝縮器とを蒸気管および液還流管
によつて連通させれば、従来の融雪装置と同様に
なり、したがつて屋根に積雪があつた場合に蒸発
器に外部から熱を与えれば、内部に封入した流体
が蒸発器で蒸発するとともに、その蒸気が蒸気管
を通つて凝縮器に流れ、かつ凝縮器において放熱
して雪を溶かし、同時に蒸気が凝縮する。また凝
縮した流体は液還流管を通つて蒸発器に還流す
る。これに対して弁機構を切換えて蒸発器と凝縮
器とを、圧縮機および膨張弁を介して連通させる
と、圧縮機で加圧圧縮された流体は、圧力が高い
ために、屋根上の凝縮器における温度が高くても
凝縮器において放熱して液化する。液化した流体
は圧力が高いまま膨張弁に至り、ここで断熱膨張
させられるので温度が低下し、更に蒸発器におい
て外部から熱を奪つて蒸発する。すなわち冷凍サ
イクルを構成し、したがつて屋根に積雪のない時
期には、蒸発器を冷却用熱交換器とすることによ
り、冷水や冷風を得ることができる。

実施例 つぎにこの考案の実施例を説明する。

第１図はこの考案の実施例を示す模式図であつ
て、ここに示す装置は、第２図に示す従来の融雪
装置を改良したものであり、したがつて第１図に
おいて第２図に示す従来の装置と同一の部分には
同一の符号を付してその説明を省略する。

蒸発器３と凝縮器２との上部ヘツダ３１，２１
を連通する蒸気管５の途中には、圧縮機７がバイ
パスして接続されており、流路を切換えるため
に、その圧縮機７の吸込側および吐出側のそれぞ
れと圧縮機７と並列となる蒸気管５の部分とに仕
切弁７１，７２，７３が設けられている。また液
還流管６の途中には、膨張弁８がバイパスして接
続されており、流路を切換えるために、その膨張
弁８の前後両側および膨張弁８に対して並列とな
る液還流管６の部分に仕切弁８１，８２，８３が
設けられている。なお、作動流体としてフロンが
封入されている。

以上のように構成した装置による融雪は、圧縮
機７の前後両側の仕切弁７１，７２を閉じるとと
もに圧縮機７と並列に設けた仕切弁７３を開き、
また膨張弁８の前後両側の仕切弁８１，８２を閉
じるとともに膨張弁８と並列に設けた仕切弁８３
を開くことにより、凝縮器２と蒸発器３とを蒸気
管５および液還流管６を介して連通させ、この状
態で熱交換器４に温水を流して蒸発器３に熱を与
える。したがつて凝縮器２は屋根１に積つた雪に
よつて冷却されて温度が低くなり、これに対して
蒸発器３は温水によつて温度が高くなるから、作
動流体は蒸発器３において蒸発し、その蒸気が蒸
気管５を通つて凝縮器２に流れる。凝縮器２にお
いては、作動流体蒸気が雪に熱を与えて融雪を行
なうと同時に作動流体蒸気が凝縮し、その結果生
じた作動液は、液還流管６を通つて蒸発器３に戻
り、再度加熱されて熱輸送を行なう。

これに対して夏期などの無積雪期には、圧縮機
７の前後両側の仕切弁７１，７２を開くとともに
圧縮機７と並列の仕切弁７３を閉じ、また膨張弁
８の前後の仕切弁８１，８２を開くとともに、膨
張弁８と並列の仕切弁８３を閉じることにより、
蒸発器３と凝縮器２とを圧縮機７および膨張弁８
を介して接続する。この状態で圧縮機７を起動す
ると、気相の作動流体は圧縮されて高圧になり、
その状態で凝縮器２に送られるから、作動流体は
凝縮器２での温度が高くても高圧であるために放
熱して液化する。液化した作動流体は液還流管６
を通つて蒸発器３に至る途中で膨張弁８を通過す
る際に断熱膨張させられて温度が低下し、その結
果、蒸発器３においては外部から熱を奪つて気化
する。すなわち熱交換器４に水を流しておけば、
冷水を得ることができ、また空気を循環させてお
けば、冷風を得ることができ、結局は、上記の装
置を冷却システムとして使用することができる。

なお、上記の実施例では、複数の仕切弁によつ
て流路を変えるための弁機構を構成したが、この
考案は上記の実施例に限定されるものではなく、
例えば三方切換弁によつて弁機構を構成してもよ
い。

考案の効果 以上説明したようにこの考案の装置では、蒸発
器および凝縮器を主体とし、かつ凝縮性の流体を
作動流体として封入した密閉循環経路に圧縮機お
よび膨張弁ならびに流路を切換えるための弁機構
を介装した簡単な構成で、屋根の融雪のみなら
ず、無積雪期での冷却を行なうことができ、した
がつて年間を通して装置の有効利用を図ることが
でき、またそれに伴い設備コストの低廉化を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す模式図、第
２図は従来の融雪装置を示す模式図である。 １……屋根、２……凝縮器、３……蒸発器、４
……熱交換器、５……蒸気管、６……液還流管、
７……圧縮機、８……膨張弁、７１，７２，７
３，８１，８２，８３……仕切弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 家屋の屋根面に設置されて放熱を行なう凝縮器
   の流入部と外部から吸熱を行なう蒸発器の流出部
   とを、蒸気管によつて連通させるとともに、凝縮
   器の流出部と蒸発器の流入部とを液還流管によつ
   て連通させて密閉循環経路を形成し、かつその密
   閉循環経路内に、温度および圧力の状態に応じて
   蒸発および凝縮を行なう流体のみを封入し、前記
   蒸気管に対してバイパスさせた圧縮機を蒸発器の
   流出部と凝縮器の流入部との間に設けるととも
   に、流路を蒸気管側と圧縮機側とに切換える弁機
   構を設け、また前記液還流管に対してバイパスさ
   せた膨張弁を凝縮器の流出部と蒸発器の流入部と
   の間に設けるとともに、流路を液還流管側と膨張
   弁側とに切換える他の弁機構を設けたことを特徴
   とする屋根用分離型融雪装置。