JPH0454498B2 - - Google Patents

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JPH0454498B2
JPH0454498B2 JP11124285A JP11124285A JPH0454498B2 JP H0454498 B2 JPH0454498 B2 JP H0454498B2 JP 11124285 A JP11124285 A JP 11124285A JP 11124285 A JP11124285 A JP 11124285A JP H0454498 B2 JPH0454498 B2 JP H0454498B2
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pipe
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sprinkler pipe
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Kyoshi Ishiwatari
Eiichi Ishikawa
Kazuyoshi Kaneko
Ikuo Okabayashi
Osamu Ookawa
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Chiyoda Corp
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Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、管壁に散水用透孔またはノズルを有
する散水管を備えた散水管装置に関するものであ
る。
[発明の概要] 本発明は管壁に散水用透孔またはノズルを形成
した散水管を備えた散水管装置において、 散水管の内部に電線を挿入して該電線に通電す
ることにより散水管の内面に表皮電流を流して、
該電線の内部及び散水管の内面でジユール熱を発
生させることにより、 散水管の透孔またはノズルから加温された水を
散布することができるようにしたものである。
[従来の技術] 鉄道、道路、各種建造物等の融雪または凍結防
止装置、あるいは各種工場またはプラント等の各
種施設において、加温された流体(流動性を有す
る物質を言う。)を散布することが必要とされる
場合が多々ある。例えば、鉄道や道路等の融雪装
置または凍結防止装置としてスプリンクラー等に
より温水を散布する方式のものが多く用いられて
いる。
温水を散布する方式の融雪または凍結防止装置
では、一般にボイラー等の加熱設備を特別に設け
て、該加熱設備により得られる温水を散水管を通
して散布場所まで搬送していた。
[発明が解決しようとする問題点] 上記のように温水を散布する従来の散水管装置
では、ボイラ等の加熱設備を特別に設けていたた
め、設備費が高くなるのを避けられなかつた。
本発明の目的は、散水管自体に発熱を生じさせ
ることにより効率良く水に加温して散水すること
ができるようにした散水管装置を提供することに
ある。
[問題点を解決するための手段] 本願第1の発明は、その一実施例を示す第1A
図に見られるように、管壁に散水用透孔(または
ノズル)10hを有する散水管10を備えた散水
管装置であつて、本発明においては、散水管10
の少なくとも一部に加熱領域Hを設定し、該加熱
領域を強磁性材料により形成する。そして散水管
の加熱領域H内に絶縁被覆された電線12を挿入
し、電線12の一端12aと散水管10の加熱領
域の一端10aとを相互に接続する。また電線1
2の他端12b及び散水管10の加熱領域の他端
10bを交流電源13に接続される電源端子14
a及び14bにそれぞれ接続する。
本願第2の発明は、いわゆる誘導式表皮電流加
熱方式を応用したもので、この発明では、その一
実施例を示す第4図に見られるように、散水管1
0の加熱領域H内に絶縁被覆された電線12が挿
入されて該電線の両端12a,12bが該加熱領
域の両端から散水管10に対して絶縁された状態
で外部に導出される。そして散水管10の加熱領
域Hの両端が相互に電気的に接続され、電線12
の両端が交流電源13に接続される電源端子14
a,14bに接続される。
[発明の作用] 上記の散水管装置においては、散水管10内に
適宜の手段により水が供給される。電線に通電さ
れると、散水管の加熱領域の内面を表皮電流が流
れて該表皮電流によりジユール熱が生じ、同時に
電線の内部でもジユール熱が生じる。散水管内の
水はこれらの熱により直接加熱されて昇温され、
透孔またはノズル10h,10h,…から外部に
放出される。
この場合、装置全体で生じる発熱を100とする
と、散水管の内面で生じる発熱が約80%、電線で
生じる発熱が約20%である。本発明においてはこ
れらの発熱の双方を水に直接伝えるので、効率良
く水を加熱することができ、電力消費量を節約す
ることができる。
更に散水管自体を発熱させるためボイラー等の
設備を別個に設ける必要がなく、また散水管内に
電線を挿入するだけの簡単な構造であるため、設
備費を安くすることができる。
更に本発明のように散水管の内面で生じた熱を
直接水に伝達するようにすると、通電電流または
通電パターンを変えて散水管の内面での発熱量を
変えた場合に該発熱量の変化を迅速に水に伝える
ことができる。従つて通電電流変化に対する水温
の応答性を高めることができ、水温を制御する必
要がある場合に、制御を適確に行わせることがで
きる。
[実施例] 以下添附図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
実施例 1 第1A図及び第1B図は本願第1の発明の一実
施例を示したもので、同実施例において10は鉄
等の強磁性材料からなる散水管であり、この散水
管としては例えば鋼管を用いることができる。散
水管10の一端10a及び他端10bの開口部は
それぞれ蓋10A及び10Bにより閉じられてい
る。散水管10の他端10b付近のの側壁に分岐
管10Cが接続され、この分岐管10Cが水11
の流入口L1となつている。また散水管10の管
壁には多数の散水用透孔(またはノズル)10h
が形成されている。この透孔10hの位置は散水
方向に応じて適宜に設定する。
本実施例では、散水管10の管端部を除いた略
全体が加熱領域Hとなつており、該散水管10の
内部に芯線12Aと該芯線を被覆する絶縁被覆1
2Bとからなる電線12が挿入されている。この
電線12の一端12aは散水管10の加熱領域H
の一端Ha付近に設けられた液密保持構造のブツ
シングBaを通して外部に導出され、該一端12
aは散水管10の一端10a付近(加熱領域の一
端付近)の外面に電気的に接続されている。また
電線12の他端12bは加熱領域Hの他端付近に
設けられた液密保持構造のブツシングBbを通し
て外部に導出されて電源端子14aに接続されて
いる。散水管10の加熱領域の他端Hb付近の外
面は絶縁被覆電線15を介して電源端子14bに
接続され、電源端子14a及び14b間に交流電
源13が接続されている。また散水管10の一端
10a及び他端10bの外面はそれぞれ接地線1
6及び17により接地されている。交流電源13
としては50Hzまたは60Hzの商用周波数の電源を用
いることができる。
電線12は、所定の耐熱性を有していて、耐水
性を有する絶縁材料からなる絶縁被覆12Bで所
定の電流容量の芯線12Aを被覆したものであれ
ば如何なるものでもよい。
尚電線12の一端12aと散水管10との接続
位置及び端子14bと散水管10との接続位置は
それぞれ加熱領域Hの端部位置Ha及びHbの近傍
であれば良く、必ずしも加熱領域の端部位置に一
致させる必要は無い。
なお第1A図及び1B図においては電線12が
散水管10の内部に同心的に配置されているよう
に図示されているが、電線12は散水管11内に
同心的に位置決めする必要はなく、第1C図に示
すように電線12の絶縁被覆12Bが散水管10
の内面に接触していても良い。
上記実施例においては、流入口L1から水11
が散水管10内に供給され、散水管10内を送給
された水は透孔10hから放出される。端子14
aと14bとの間に交流電源13の出力が印加さ
れると、交流電源13から電線12及び散水管1
0を経て交流電源が流れるが、この時散水管10
を流れる電流は表皮効果により該散水管10の内
面側に集中するため、散水管10の内面で大きな
ジユール熱が生じる。この時同時に電線12でも
ジユール熱が生じるが、全体で生じるジユール熱
を100とすると約80%の熱は散水管10の内面で
生じ、残りの約20%の熱が電線で生じることにな
る。水11はこれらの熱により加熱されて透孔1
0hから放出される。
尚散水管10の管壁の厚さは、上記表皮効果に
より電流が流れる表皮部分の深さより充分大き
く、例えば通常用いられているガス管の厚さ程度
に設定しておく。このように散水管10の管壁の
厚さを設定しておくと、散水管10の外面側には
電流が流れないので、図示のように散水管10の
外面を接地して該散水管の外面を接地電位に保つ
ことができ、感電事故を防止することができる。
商用交流電源を用いる場合、散水管10の管壁の
厚さの好ましい範囲は通常2mm乃至5mm程度であ
る。
尚上記実施例において、散水管10の管壁の外
面から熱の一部が放散されるが、上記散水管を融
雪装置や凍結防止装置に用いる場合にはこの熱を
有効に利用することができる。即ち温水散布方式
の融雪装置や凍結防止装置において、主として融
雪及び凍結防止の作用を行うのは温水であるが、
この場合散水管10を路面に敷設して散水管10
の外面から熱を一部放散させるようにすると、そ
の熱によつても融雪または凍結の防止を図ること
ができる。このように散水管の外面から放散され
る熱も有効に利用すれば、無駄に失われる熱を皆
無にすることができ、電力の有効利用を図ること
ができる。
実施例 2 第2図は本願第1の発明の第2の実施例を示し
たもので、この実施例では、散水管10の一端1
0a側の開口端が端部壁10Aにより閉じられ、
他端(図示せず)側の開口端が水の流入口となつ
ている。この例では散水管10の一部の領域のみ
に加熱領域Hが設定され、散水管10の加熱領域
Hの内部には、該加熱領域の一端から他端に至る
ように電線12が挿入されている。この電線12
の一端12aは散水管の加熱領域Hの一端Ha付
近に設けられた液密構造のブツシングBaを通し
て外部に導出されて散水管10の外面に電気的に
接続され、電線12の他端12bは加熱領域Hの
他端Hb付近に設けられた液密構造のブツシング
Bbを通して外部に導出されて端子14aに接続
されている。また散水管10の加熱領域Hの他端
Hb付近の外面は、絶縁被覆電線15を介して端
子14bに電気的に接続され、端子14a,14
b間に交流電源13の出力が印加されている。
この実施例においては、散水管10内を送給さ
れる水11が加熱領域Hを通過する際に加熱さ
れ、加熱された水は透孔(またはノズル)10
h,10h,…から放出される。
実施例 3 第3図は本願第1の発明の第3の実施例を示し
たもので、この実施例においては、散水管10の
加熱領域Hを構成する部分が交互に異なる方向に
多数回折返された形状に形成されており、該散水
管10内には、加熱領域の一端Haから他端Hbに
至るように電線12が挿入されている。電線12
の一端12aは、散水管10の加熱領域Hの一端
付近に設けられたブツシングBaを通して外部に
導出されて散水管10の外面に電気的に接続さ
れ、電線12の他端12bは、散水管10の加熱
領域Hの他端付近の管壁に取付けられたブツシン
グBbを通して外部に導出されて電源端子14a
に接続されている。また散水管10の加熱領域H
の他端Hb付近の外面が絶縁被覆電線15を介し
て電源端子14bに接続されている。
この第3図のように構成すると、加熱領域Hの
横方向の長さを、該加熱領域を構成する管の実際
の長さより短くすることができるので、加熱領域
を構成する管の長さを長くして、単位面積当たり
の散水量を多くすることができる。
実施例 4 第4図は本願第2の発明の実施例を示したもの
で、この実施例では強磁性材料からなる散水管1
0がU字状に形成され、その一端10a及び他端
10bの開口端はそれぞれ端部壁10A及び10
Bにより閉じられている。散水管10の一端10
a付近の管壁に分岐管10Cが接続され、該分岐
管10Cが水の流入口L1となつている。また散
水管10の管壁には多数の散水用透孔(またはノ
ズル)10hが形成されている。
この例では散水管10のU字状部分の全体が加
熱領域Hとなつている。加熱領域H内に絶縁被覆
電線12が挿入され、該電線12の両端12a,
12bは該加熱領域の両端Ha及びHb付近に設け
られたブツシングBa及びBbを通して、散水管1
0に対して絶縁された状態で外部に導出されてい
る。そして散水管10の加熱領域Hの両端付近の
外面が絶縁電線18を介して相互に電気的に接続
され、外部に導出された電線12の両端12a及
び12bがそれぞれ交流電線13に接続される電
源端子14a及び14bに接続されている。
この実施例では、電線12に交流電源が流れる
と散水管10に電圧が誘起し、散水管10とその
両端を接続する電線18とにより構成される閉回
路に電流が流れる。この電流は表皮効果により散
水管10の内表面に近い領域のみを流れるため、
散水管10の内面でジユール熱が生じる。また電
線12を流れる電流により該電線内でジユール熱
が生じる。従つてこの実施例でも、前記第1の発
明と同様な効果が得られ、流入口L1から流入し
た水は散水管10の内面で生じる熱と電線12で
生じる熱との双方により効率良く加熱されて透孔
10hから放出される。
以上本願第1の発明及び第2の発明の実施例を
説明したが、次に第5図乃至第10図を参照し
て、本発明の散水管装置を融雪装置または凍結防
止装置に応用した応用例を幾つか説明する。
応用例 1 第5図は本発明を温水散布式の融雪装置に適用
した第1の応用例を示したもので、この例では、
鋼管からなる散水管10の一端10a及び他端1
0bが蓋10A及び10Bにより閉塞され、該散
水管の一端及び他端はそれぞれ終端ボツクス20
及び給電ボツクス21内に挿入されている。散水
管10の内部に挿入された電線12の一端12a
は散水管10の管壁に取付けられたブツシング
Baを通して終端ボツクス20内に導出されて該
終端ボツクス20内で散水管10の一端10aの
外面に電気的に接続されている。また電線12の
他端12bは散水管10の他端10b付近に設け
られたブツシングBbを通して給電ボツクス21
内に導出されて該給電ボツクス内に設けられた電
源端子14aに接続され、散水管10の他端10
bの外面が電線15を介して給電ボツクス内の電
源端子14bに接続されている。散水管10の一
端10aの外面はまた、終端ボツクス20内で接
地線16に接続され、散水管10の他端10bの
外面は給電ボツクス21内で接地線17に接続さ
れている。
散水管10の管壁には多数の透孔(またはノズ
ル)10h,10h,…が設けられ、散水管10
の給電ボツクス21側の管壁には分岐管10Cが
接続されている。分岐管10Cは給水管22を介
して送給ポンプ23の出口側に接続され、該ポン
プの入口側は、配管24を介して水回収槽を兼ね
る貯水槽25に接続されている。散水管10内は
常時水により満されていて、ポンプ23が運転さ
れて散水管10内に水が圧送されると透孔(また
はノズル)10hから温水が散布され、散布され
た水の一部は路面に設けられた水回収溝または配
管(いずれも図示せず。)を通つて貯水槽25に
回収されるようになつている。
この融雪装置を鉄道用に用いる場合には、適宜
の長さの鋼管を継足すことにより1乃至数Kmの長
さの散水管10を構成し、該散水管10を線路に
沿つて配設する。
電線12と散水管10との間に給電するため、
制御盤26が設けられている。制御盤26は商用
周波数の交流電源13を電源とし、気温を検知す
る温度検知器27の出力信号と降雪検知器28の
出力信号とを入力として、これらの信号に基いて
電源端子14a,14b間への交流電圧の供給
と、ポンプ23の運転とを制御する。
この実施例で用いられている降雪検知器28は
発光器28aと、この発光器が発する光を受光す
る受光器28bとからなり、降雪が開始されて発
光器28aと受光器28bとの間を雪が遮つた時
に降雪検知信号を出力する。尚この降雪検知器は
他の方式のものでもよい。
制御盤26は例えば、気温が設定温度(3℃〜
5℃)以下になつた時に、電源端子14a,14
b間に交流電圧を印加し、電線12及び散水管1
0の内面を発熱させて散水管10内を予熱する。
この予熱は散水管10の凍結防止を図るために必
要である。降雪検知器28が降雪検知信号を発生
すると、ポンプ23に電力が供給され、散水管1
0内への水の供給が開始される。散水管10内に
圧送された水は散水管10の内面及び電線12に
発生する熱により直接加熱されて温水となり、該
温水Wは散水管10の管壁に設けられた透孔(ま
たはノズル)10hから噴射される。これによ
り、路面が濡らされて融雪が図られ、積雪が防止
される。
上記融雪装置において、散水管10から噴出さ
せる水の温度は通常気温より10℃程度高い温度
(例えば降雪時には12℃乃至13℃)が適当である。
水の温度が低過ぎると融雪効果が低下する。また
水の温度が高過ぎると散水管から噴出された水が
噴出直後に霧化してしまうため、路面を濡らすこ
とができなくなつて融雪効果を得ることが困難に
なるだけでなく、霧化により視界を悪化させるた
め車両の運行に支障を来たすことになる。
上記の説明では、降雪開始と同時にポンプの運
転を開始するとしたが、ある程度積雪が開始され
てからポンプの運転を開始するようにすることも
できる。一般に鉄道においては、完全に融雪また
は排雪する必要はなく、いわゆるスノージヤミン
グ状態になれば列車の運行が可能であるので、運
行に支障を来たさない程度に融雪を図るように電
力の供給を制御すると経済的である。また鉄道の
バラスト軌道においては、融雪水が路床に浸透す
ると地盤が弱くなるので、上記のように融雪水を
回収するシステムを併用することが好ましい。ま
たこの様な回収システムを設ければ、節水を図る
こともできる。
上記融雪装置において散水管10の内面で発生
した熱の一部は散水管10の外面に伝達されて外
部に放散されるが、この熱は散水管10の周囲の
雪を溶かすのに役立つので、無駄になるエネルギ
ーを皆無とすることができ、省エネルギーを図る
ことができる。
応用例 2 第6図は第4図に示した本願第2の発明の加熱
装置を融雪装置に適用した応用例を示したもの
で、この例では、U字形に形成されて管壁に多数
の透孔10hが形成された散水管10の両端がボ
ツクス30内に挿入され、該ボツクス30内で散
水管10の両端付近の外面が電線18により相互
に接続されている。また電線12の両端がブツシ
ングBa及びBbを通してボツクス30内に導出さ
れて該ボツクス30に設けられた電源端子14a
及び14bに接続されている。その他の点は第5
図に示した例と同様である。
応用例 3 第7A図及び第7B図は上記応用例1の融雪装
置S1と、応用例2の融雪装置S2とを組合せた
例を示したもので、この例では、鉄道の上下2本
の軌道R1及びR2のそれぞれの外側の所定高さ
の位置に、応用例1の融雪装置S1の散水管10
が軌道と平行に配置され、各散水管10が支柱3
1により支持されている。また軌道R1及びR2
の間の路床32に応用例2の融雪装置S2のU字
形の散水管10′が配設されている。そして融雪
装置S1,S1及び融雪装置S2に対して共通に
制御盤26が設けられ、この制御盤により融雪装
置S1及びS2の散水管と電線への通電と、送水
ポンプへの通電とが制御されるようになつてい
る。
応用例 4 第8A図及び第8B図は高速道路等の融雪装置
(または凍結防止装置)に前記応用例1の融雪装
置S1及び応用例2の融雪装置S2を応用した例
を示したもので、この例では、道路の上り車線4
0と下り車線41のそれぞれの外側に応用例1と
同様な融雪装置S1の散水管10が車線に沿つて
配設されている。また車線40と41との間の中
央分離帯42の上に応用例2と同様な融雪装置S
2の散水管10が配設されている。一方の車線4
0の外側に配置された散水管10の端部は地下を
通つて車線41の外側に導かれ、車線41の外側
に配置された制御盤26から、車線40及び41
の外側の融雪装置S1,S1に給電されている。
また分離帯42の切れている部分で融雪装置が車
の走行を妨げないようにするため、融雪装置S2
の散水管10は分離帯42が切れている部分で地
下にもぐるように設けられている。融雪装置S2
の散水管10の端部10a及び10bは地下を通
つて車線41の外側に導かれ、前記制御盤26か
ら該融雪装置S2の電線に給電されている。各融
雪装置の散水管に水を供給する流入口L1,L
1,…は図示しない給水ポンプに接続され、該ポ
ンプが制御盤26により制御されて各給水管への
給水が行われる。
尚この例において各散水管の地下にもぐる部分
に透孔を設けないのは勿論である。
応用例 5 第9図は建物50の屋根に融雪装置を設置した
例を示したもので、この例においては、応用例2
と同様な融雪装置S2が用いられている。融雪装
置S2の電線12及びポンプ23への給電は制御
盤26から行われ、散水管10の透孔から噴射さ
れた温水は樋45により集められて貯水タンク2
5に回収される。
応用例 6 第10A図及び第10B図は豪雪地帯に設置さ
れる大形貯槽、反応槽、濾過槽等の断面円形のタ
ンク51の屋根に応用例1及び2の融雪装置と同
様な融雪装置を組合せて設置した例を示したもの
で、この例では、円環状部分10Rと直線部分1
0Lとを有する散水管10と、該散水管10内に
挿入して一端を散水管10の一端に接続した電線
12とにより、応用例1と同様な融雪装置が構成
され、該融雪装置の散水管10の円環状部分10
Rがタンク51の円錘状の屋根51aの中央部寄
りの位置に固定されている。また上記円環状部1
0Rより大径の円環状部10R′と該円環状部1
0R′の両端から径方向の外側に伸びる直線部分
10L′,10L′とからなる散水管10′と該散水
管10′内に挿入された電線12′とにより応用例
2と同様な融雪装置が構成され、この融雪装置の
散水管10′の円環状部分10R′がタンク51の
屋根51aの外周寄りの部分に固定されている。
各散水管10,10′に給水する給水管22はタ
ンク51の側面に添わせて配置されて図示しない
給水ポンプに接続されている。
[発明の効果] 以上のように、本発明によれば、散水管の加熱
領域の内面を流れる表皮電流により生じたジユー
ル熱と電線を流れる電流により生じたジユール熱
とを水に直接伝達させて水を加熱するので、水を
効率良く加熱して温水とすることができ、少ない
電力消費量で所定の温度に昇温した水を散布する
ことができる利点がある。また本発明によれば、
水を通す散水管自体を発熱させるため、従来の装
置のように加熱設備を別個に設ける必要がなく、
装置のコストの低減を図ることができる利点があ
る。更に本発明では、散水管の内面で生じた熱が
直接水に伝達されるので、通電電流変化に対する
水温の応答性を高めることができ、水温を制御す
る必要がある場合に、その制御を適確に行わせる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1A図及び第1B図はそれぞれ本願第1の発
明の第1の実施例を示す縦断面図及び横断面図、
第1C図は同実施例における電線の異なる配設状
態を示す横断面図、第2図は本願第1の発明の第
2の実施例を示す縦断面図、第3図は本願第1の
発明の第3の実施例を一部省略して示す平面図、
第4図は本願第2の発明の実施例を示す平面図、
第5図は本発明の第1の応用例を示す構成図、第
6図は本発明の第2の応用例を示す構成図、第7
A図及び第7B図はそれぞれ本発明の第3の応用
例を示す平面図及びb−b線断面図、第8A
図及び第8B図はそれぞれ本発明の第4の応用例
を示す平面図及びb−b線断面図、第9図は
本発明の第5の応用例を示す概略斜視図、第10
A図及び第10B図はそれぞれ本発明の第6の応
用例を示す正面図及び平面図である。 10……散水管、10h……散水用透孔、11
……水、12……電線、13……交流電源、14
a,14b……電源端子、H……加熱領域。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 管壁に散水用透孔またはノズルを形成した散
    水管を備えた散水管装置において、 前記散水管の少なくとも一部を加熱領域として
    該加熱領域を強磁性材料により形成し、 前記散水管の加熱領域内に絶縁被覆された電線
    を挿入して該電線の一端と前記散水管の加熱領域
    の一端とを相互に接続し、 前記電線の他端と前記散水管の加熱領域の他端
    とを交流電源に接続される電源端子に接続したこ
    とを特徴とする電熱式散水管装置。 2 管壁に散水用透孔またはノズルを形成した散
    水管を備えた散水管装置において、 前記散水管の少なくとも一部を加熱領域として
    該加熱領域を強磁性材料により形成し、 前記散水管の加熱領域内に絶縁被覆された電線
    を挿入して該電線の両端を該加熱領域の両端から
    該散水管に対して絶縁された状態で外部に導出
    し、 前記散水管の加熱領域の両端を相互に電気的に
    接続し、 前記電線の両端を交流電源に接続される電源端
    子に接続したことを特徴とする電熱式散水管装
    置。 3 前記散水管の加熱領域はその両端が同じ側に
    位置するように湾曲した形状に形成されている特
    許請求の範囲第2項に記載の電熱式散水管装置。
JP11124285A 1985-05-23 1985-05-23 電熱式散水管装置 Granted JPS61268368A (ja)

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