JPH0724402Y2 - 水道水熱を利用した路面融雪装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、路面に積った雪を、水道水を熱源とするヒ
ートパイプによって融解する装置に関するものである。

従来の技術 道路上の積雪を溶して安全な交通を確保する路面融雪装
置としては、例えば、温泉水や比較的温い地下水を汲上
げ、これを積雪路面に直接散布して融雪する方法や、地
熱をヒートパイプによって汲上げて路面を暖めて積雪を
溶す方法、あるいは路面直下に電気ヒータを埋設してお
き、降雪時等に必要に応じて電気ヒータをスイッチオン
して路面を暖めて積雪を防止する等の多種多様な方法が
取られている。

考案が解決しようとする課題 しかし、前述した路面の融雪方法のうち、地下水や温泉
水を地下から汲上げて道路に散布する方法は、地盤沈下
の原因となる等の不都合があり、また温泉水を利用でき
るのは温泉の有る特定の地域に限られてしまうという欠
点がある。

また地熱をヒートパイプで汲上げて路面の融雪を行なう
方法においては、積雪を溶すのに充分な熱を得るには、
温泉地等の特別に地熱が高い地域を除いて、一般的には
地下深くにヒートパイプの蒸発部を配設する必要があ
り、長尺なヒートパイプが必要であるとともに設置工事
が大掛りとなって、設備費が高くなるという問題があっ
た。

さらに、路面の直下に電気ヒータを埋設して、融雪を行
う方法は、大量の電力を消費するとともに、設備の保守
点検を行う必要があるためランニングコストが高くなる
という問題があった。

この考案は上記事情に鑑みなされたもので、どの地方に
おいても熱源として利用することのできる水道管の熱を
ヒートパイプで汲上げて路面の融雪を行なう経済的に優
れた装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段 上記の目的を達成するためにこの考案は、凝縮部を路面
の直下にほぼ水平に埋設したヒートパイプの蒸発部を、
地中に埋設された水道管の外周に近接配置するととも
に、水道管とヒートパイプの前記蒸発部との隙間に、熱
伝導率の高い充填材が充填されていることを特徴として
いる。

また、凝縮部を路面の直下にほぼ水平に埋設したヒート
パイプの蒸発部が断面円弧状の中空体に形成され、その
蒸発部が地中に埋設された水道管の外周に近接配置され
ていることを特徴としている。

さらに、ヒートパイプの蒸発部の傾斜が、順勾配となる
ように水道管の外周に配置するとともに、この水道管と
ヒートパイプの蒸発部とを、コンクリートによって一体
に覆った構造とすることができる。

作用 地中の比較的浅いところに埋設されている上水道の送水
本管等の中を流れている水道水は、冬期においても10℃
前後の水温を維持しているため比較的安定した熱源とし
て利用することができる。そして、この装置においては
水道水の熱をヒートパイプで路面の直下まで効率よく熱
輸送して、その熱で道路上の積雪を融解する。

そのためには、凝縮部を路面の直下にほぼ水平に埋設し
たヒートパイプの蒸発部を、地中に埋設された水道管の
外周に近接配置するとともに、水道管とヒートパイプの
前記蒸発部との隙間に、熱伝導率の高い充填材を充填し
てあるため、水道管とヒートパイプの蒸発部との間で熱
伝達が効率よく行なわれる。

また、ヒートパイプの蒸発部を、水道管の外周に沿う断
面円弧状の中空体に形成すれば、蒸発部の受熱面積が広
くなり、熱輸送量が増大して融雪能力が向上し、また蒸
発部を半割りスリーブ状に形成すれば、施工が容易とな
るとともに、受熱面積が大幅に増大して、融雪能力がさ
らに向上する。

また、ヒートパイプの蒸発部を、順勾配となるように水
道管の外周に配置するとともに、この水道管とヒートパ
イプの蒸発部との外側をコンクリートで一体を覆うよう
にすれば、水道管の外周に複数のヒートパイプを容易に
固定でき、かつ水道管と蒸発部間の隙間が埋められて高
い熱伝達効率が保持されるとともに、施工性が大幅に向
上する。

また、コンクリートの蓄熱効果により、各ヒートパイプ
の熱輸送能力が平均化され、融雪むらの発生が防止さ
れ、また、水道水流量の日変化等に伴う融雪能力の変動
が補償され、融雪能力が平均化される。

実施例 以下、この考案の実施例を第１図ないし第３図に基づい
て説明する。

第１図および第２図はこの考案の第１実施例を示すもの
で、ヒートパイプ式の路面融雪装置１は、道路部分の地
中の比較的浅いところに埋設された水道管２の外周に蒸
発部3aを、舗装Ｐの路面Ｓの直下に凝縮部3bをそれぞれ
配設した一対のヒートパイプ3,3より構成されている。

この路面融雪装置１を構成している一方（第１図におい
て左側）のヒートパイプ３の前記蒸発部3aは、断面形状
が円周角180度の円弧状の中空体で、水道管２の外径よ
り若干大きな内径を有し、かつその長さは水道管２の接
続用フランジ2a,2a間の距離より短い半割りスリーブ状
に形成されている。そして、他方のヒートパイプ３の蒸
発部3aも半割りスリーブ状に形成されており、両蒸発部
3a,3aが水道管２の外周を両側から挟み包むように対向
配置されるとともに、その上下２箇所において互いに衝
合したフランジ3c,3cをボルト・ナットで締結して、水
道管２の外周に装着されている。また、水道管２の外周
を包むように装着された前記蒸発部3a,3aの内側には、
水道管２の外周面との間に伝熱セメント４を充填して空
隙ができないようにしてある。

また、半割りスリーブ状の各蒸発部3aの上部には、４本
のパイプが蒸発部3a内と連通させてほぼ垂直に取付けら
れており、それぞれのパイプの上部は水道管２の配設方
向に対してほぼ直角な方向でかつ蒸発部3aのフランジ3c
から離れる方向に折曲してヒートパイプ３の凝縮部3bが
形成されており、これら各凝縮部3bは道路の舗装Ｐ中に
ほぼ水平に配設され、半割りスリーブ状の蒸発部3aを共
有する４本のヒートパイプのように形成されている。そ
して、ヒートパイプ３内には凝縮性の作動液Ｌが封入さ
れ、また水道管２内には水道水Ｗが流通している。

次に、上記のように構成されるこの実施例の作用を説明
する。

水道管２の中を流れている水道水は、冬期においても10
℃前後の水温を維持している。そのため、水道管２の外
周に配設された蒸発部3aは、水道水Ｗの熱により水道管
２を介して加熱される。このとき、水道管２とヒートパ
イプ３の蒸発部3aとの間に熱伝導率の高いセメント４を
充填して空隙がないようにしてあるため、水道管２と蒸
発部3aとの間で熱伝達が効率よく行なわれる。

また蒸発部3aが半割りスリーブ状に形成されているた
め、水道管２からの熱を受け取る蒸発部3aの受熱面積を
広くでき、水道水のＷの熱を効率よく受け取ることがで
きる。

蒸発部3aが加熱されると、この蒸発部3a内に貯留されて
いる液相の作動液Ｌが蒸発して蒸発部3a内を上昇して４
本のパイプ内にそれぞれ流入し、低圧の凝縮部3bへ瞬時
に移動する。そして、凝縮部3bに移動した作動液Ｌの蒸
気は熱を奪われ、凝縮して液相の作動液Ｌに戻る。この
とき、作動液Ｌの蒸気が蒸発潜熱として運んできた熱を
放出し、その熱により舗装Ｐの温度が上昇して、路面Ｓ
上の積雪を融解する。また、凝縮部3bが路面Ｓの直下に
ほぼ水平に配置されているため、路面Ｓ上の広い範囲の
積雪を融解することができる。

また、第３図はこの考案の第２実施例を示すもので、ヒ
ートパイプ式の路面融雪装置11は、道路部分の地中の比
較的浅いところに埋設された水道管12の外周に蒸発部13
aを、舗装Ｐの路面Ｓの直下に凝縮部13bをそれぞれ配設
した７本のヒートパイプ13より構成されている。

この路面融雪装置11を構成している各ヒートパイプ13の
前記蒸発部13aは、順勾配で水道管12の外周に沿わせる
とともに、この蒸発部13aを水道管12の外周に沿わせた
状態でコンクリートを打設して、水道管12の外周に断面
ほぼ正方形のコンクリート被覆14を形成し、各蒸発部13
aを固定する。また、コンクリート被覆14内には蓄熱材1
4aが混入されている。

また、各ヒートパイプ13の凝縮部13b側は、水道管12の
配設方向に対してほぼ直角な方向に延在させて、各凝縮
部13bは、道路の舗装Ｐ中にほぼ水平に配設されてい
る。また水道管12内には水道水Ｗが流通している。

次に上記のように構成されるこの実施例の作用を説明す
る。

水道管12の中を流れている水道水Ｗの熱によって、水道
管12の外周に配設された蒸発部13aが加熱されると、水
道管12とヒートパイプ13の蒸発部13aとが伝熱性に優れ
るコンクリート被覆14で一体に形成されているため、各
ヒートパイプ13の蒸発部13aが加熱されるとともにコン
クリート被覆14も加熱される。したがって、７本のヒー
トパイプ13の各蒸発部13aは、コンクリート被覆14の作
用により均等に加熱される。

そして、加熱された各蒸発部13a内に貯留されている液
相の作動液Ｌが蒸発して蒸発部3a内を上昇し、低圧の凝
縮部13bへ瞬時に移動する。そして、凝縮部13bに移動し
た作動液Ｌの蒸気は熱を奪われ、凝縮して液相の作動液
Ｌに戻る。このとき、作動液Ｌの蒸気が蒸発潜熱として
運んできた熱を放出し、その熱により舗装Ｐの温度が上
昇して、路面Ｓ上の積雪を融解する。

また、コンクリート被覆14には蓄熱材14aが混入されて
いるため、水道水Ｗからの熱に余剰分が生じた場合に
は、この余った熱が蓄熱材14aに蓄積され、水道水の流
量が極端に少ない場合のように、水道管12からの受熱量
が少ないときに、コンクリート被覆14aに蓄積されてい
る熱を利用して融雪が行われる。

このように、本実施例の装置によれば、水道管12と、こ
の水道管12の外周に沿わせて配設した複数のヒートパイ
プ13の各蒸発部13aとを、コンクリート被覆14aで一体に
固定したので、施工が容易となるとともに、各ヒートパ
イプ13を均等加熱することができ、融雪むらの発生を防
止する効果を有する。

また、コンクリート被覆14が蓄熱体となって余剰熱を蓄
積できるので、水道水の流量が大幅に減った際の受熱量
の減少をカバーして、融雪能力の低下を防止することが
できる。

考案の効果 以上説明したようにこの考案の水道水熱を利用した路面
融雪装置は、凝縮部を路面の直下にほぼ水平に埋設した
ヒートパイプの蒸発部を、地中に埋設された水道管の外
周に近接配置するとともに、水道管とヒートパイプの前
記蒸発部との隙間に、熱伝導率の高い充填材を充填して
あるので、比較的長さの短いヒートパイプを使用すると
ともに、構造が簡単でメンテナンスが不要であり、また
電気ヒーター等の熱源を使用しないことからランニング
コストがかからず、経済性に優れている。

また、ヒートパイプの蒸発部を、水道管の外周に沿う断
面円弧状の中空体に形成すれば、蒸発部の受熱面積を広
くでき、熱輸送量を増大できる。また、この蒸発部を、
水道管の外周に沿う半割りスリーブ状に形成すれば、施
工が容易となるとともに、受熱面積を大幅に増大でき、
融雪能力をさらに向上させることができる。

また、ヒートパイプの蒸発部を、順勾配となるように水
道管の外周に近接配置するとともに、この水道管とヒー
トパイプの蒸発部とをコンクリートで一体に覆うように
すれば、水道管の外周にヒートパイプを容易に固定で
き、かつ水道管と蒸発部間の隙間が埋められて高い伝熱
性が保持できるとともに、施工性を大幅に向上させるこ
とができる。また、コンクリートの蓄熱効果により、各
ヒートパイプの熱輸送能力が平均化され、融雪むら等の
発生を防止することができ、また、水道水流量の日変化
等に伴う融雪能力の変動が補償され、融雪能力を平均化
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの考案の第１実施例を示すもの
で、第１図は路面融雪装置を示す断面正面図、第２図は
路面融雪装置の斜視図、第３図は第２実施例の路面融雪
装置の断面正面図である。 1,11……路面融雪装置、2,12……水道管、3,13……ヒー
トパイプ、3a,13a……蒸発部、3b,13b……凝縮部、４…
…伝熱セメント、14……コンクリート被覆、14a……蓄
熱材、Ｓ……路面、Ｐ……舗装、Ｗ……水道水。

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】凝縮部を路面の直下にほぼ水平に埋設した
   ヒートパイプの蒸発部を、地中に埋設された水道管の外
   周に近接配置するとともに、水道管とヒートパイプの前
   記蒸発部との隙間に、熱伝導率の高い充填材が充填され
   ていることを特徴とする水道水熱を利用した路面融雪装
   置。
2. 【請求項２】凝縮部を路面の直下にほぼ水平に埋設した
   ヒートパイプの蒸発部が断面円弧状の中空体に形成さ
   れ、その蒸発部が地中に埋設された水道管の外周に近接
   配置されていることを特徴とする水道水熱を利用した路
   面融雪装置。
3. 【請求項３】前記ヒートパイプの蒸発部が、水道管のジ
   ョイント用フランジ間を１スパンとする半割りスリーブ
   状に形成されていることを特徴とする請求項２記載の水
   道水熱を利用した路面融雪装置。
4. 【請求項４】前記ヒートパイプの蒸発部の傾斜が、順勾
   配となるように水道管の外周に配置するとともに、この
   水道管とヒートパイプの蒸発部とが、コンクリートによ
   って一体に覆われていることを特徴とする請求項１記載
   の水道水熱を利用した路面融雪装置。
5. 【請求項５】前記コンクリートの中に蓄熱材が埋入され
   ていることを特徴とする請求項４記載の水道水熱を利用
   した路面融雪装置。