JPS6050276B2 - 熱交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は例えば寒冷地における家屋の屋根に積もつた
雪を融解するために使用される熱交換装置に関するもの
である。

一般に、屋根に積雪した量が多くなると家屋を押しつふ
す恐れがある為、定期的に水等の散布あるいは人力でス
コツプを使用して屋根に積もつた雪を除去している。

この雪の除去作業は多大な労力と時間を費やしている。
ところで、近来、熱交換装置を使用して屋根に積もつた
雪を融解して除去することが種々行われて来ている。以
下、この種従来装置を第１図及び第２図に基づいて説明
する。

これら各図において、１は内部を温水からなる熱媒体（
以下、温水と記す）が矢印Ａ方向に流通する管路、２は
この管路１の近傍でその管路１と並行して配置された伝
熱ヘッダ管、３は一端部３ａが伝熱ヘッダ管２に連通さ
ノれ、他端部３ｂが図示しない屋根と並行して配置され
、伝熱ヘッダ管２の長手方向に複数個設けられた伝熱管
であり、伝熱管３の一端部３ａは伝熱ヘッダ管２を介し
て管路１と熱的に接触される。４は管路１と伝熱ヘッダ
管２とを熱的に接合する丁良熱伝導体である。

尚、伝熱ヘッダ管２、伝熱管３は内部に熱を輸送する作
動流体、例えは水、アルコール、フロンあるいはアンモ
ニア等が適量封入されたものである。また、伝熱ヘッダ
管２、伝熱管３の内周壁には多孔質材料よりなるウイツ
ク（図示せず）が装着されている。上記のように構成さ
れた従来の熱交換装置の動作について説明する。

屋根に雪が積もつたり屋根の周囲気温が下がると、伝熱
ヘッダ管２、伝熱管３内の作動流体の蒸気温度も下がる
。その蒸気温度が管路１内を流通する温水の温度以下に
なると伝熱ヘッダ管２では温水中の熱エネルギーを吸収
する。その熱エネルギーによつて作動流体が蒸発し、そ
の蒸気は伝熱ヘッダ管２と伝熱管３の他端部３ｂとのわ
ずかな蒸気圧差により伝熱管３の一端部３ａを経て他端
部３ｂに向つて移動する。他端部３ｂに移動した蒸気は
、屋根の温度の方が温水の温度より低いため他端部３ｂ
で凝縮液化して屋根に凝縮熱を放出する。液化した作動
流体は伝熱管３の内周壁に装着された多孔質材料よりな
るウイツクの毛管作用により伝熱管３の内周壁を伝わり
伝熱管３の一端部３ａを経て伝熱ヘッダ管２へ自然環流
する。以上の動作が自然に繰返されることにより温水中
の熱エネルギーが伝熱ヘッダ管２、伝熱管３によつて屋
根に熱輸送されて屋根が加温され、屋根に積もる雪は融
解されるようになつている。しかしながら上述した従来
装置では、管路１内を流通する温水の熱エネルギーが管
路１の長手方一向において距離的な問題から一様となら
ないため、その熱エネルギーを伝熱ヘッダ管２、伝熱管
３によつて屋根に熱輸送しても各伝熱管３において熱輸
送効率が不平衡となつていた。

従つて、屋根に積もつた雪の融解状態も不平衡となり、
安定．した屋根の融雪を行うことができなかつた。この
発明は上記のような従来のものの欠点に鑑みてなされた
ものであり、複数個の伝熱管のうち少なくとも２個の伝
熱管の一端部近傍に温度検出器を設けてそれぞれの温度
を検出し、これらの温．度検出値を比較器によつて比較
し、その比較値が所定の値になつたとき、管路内を流通
する熱媒体の流通方向の変換を指令する信号を出力する
ことにより、安定した熱交換動作が得られる熱交換装置
を提供するものである。以下、この発明の一実施例を第
３図に基づいて説明する。

図においては、１は管路、２は伝熱ヘッダ管、３は伝熱
管、３ａ及び３ｂは伝熱管３の一端部及び他端部、５及
び６は例えば伝熱ヘッダ管２の長手方向両端側の伝熱管
３の一端部３ａ近傍、即ち、伝熱ヘッダ管２の下面に設
けられ、それぞれの温度を検出する温度検出器、７はこ
れらの温度検出器５，６の検出値１１、１２を比較し、
その比較値が所定の値Ｐ１、Ｐ２になつたとき、管路１
内を流通する温水の流通方向の変換を指令する信号Ｓｌ
，Ｓ２を出力する比較器である。上記のように構成され
たこの発明による熱交換装置の動作について説明する。

まず、温水が矢印”Ａ方向に流通している場合には、温
度検出器５，６の検出値の関係は１１〉１２となる。そ
れらの検出値１１、１２を比較器７によつて比較し、そ
の比較値が１１−１２＝Ｐ１となつたとき、温水の流通
方向を矢印Ａ方向から矢印Ｂ方向に変換させる信号Ｓ，
を出力する。一方、温水が矢印Ｂ方向に流通している場
合には、温度検出器５，６の検出値の関係は１１〈１２
となる。それらの検出値１１、１２を比較器７によつて
比較し、その比較値が１１−１２＝Ｐ２となつたとき、
温水の流通方向を矢印Ｂ方向から矢印Ａ方向に変換させ
る信号Ｓ２を出力する。以上の動作が繰返されることに
より、温水の熱エネルギーが伝熱ヘッダ管２の長手方向
において従来のように不平衡となることなく略一様化さ
れて伝熱ヘッダ管２に作用する。

従つて、各伝熱管３の熱輸送効率が略一様化されるので
、屋根に積もつた雪の融解状態も略一様化され、安定し
た屋根の融雪を行うことができる。尚、上記実施例では
伝熱ヘッダ管２が管路１の外側でその管路１と並行して
配置された場合について述べたが、伝熱ヘッダ管２を管
路１内に配設し、管路１の下面に温度検出器５，６を設
けるようにしてもよい。

また、上記実施例では伝熱管３の一端部３ａが伝熱ヘッ
ダ管２に連通された場合について述べたが、伝熱ヘッダ
管２を省略し、伝熱管３の一端部３ａを直接管路１内に
配設し、管路１の下面に温度検出器５，６を設けるよう
にしてもよい。

また、温度検出器５，６は伝熱管３の一端部３ａに設け
るようにしてもよい。また、上記実施例では伝熱ヘッダ
管２、伝熱管３の内周壁に多孔質材料よりなるウイツク
を装着し、そのウイツクの毛管作用により伝熱ヘッダ管
２、伝熱管３に封入された作動流体を自然循環させる場
合について述べたが、ウイツクを省略し、伝熱ヘッダ管
２、伝熱管３の一端部３ａを伝熱管３の他端部３ｂより
やや低く傾斜させて作動流体の重力作用により伝熱ヘッ
ダ管２、伝熱管３に封入された作動流体を自然循環させ
るようにしてもよい。

ところで、上記実施例では屋根の融雪に適用した場合に
ついて述べたが、ビルの屋上、駐車場、高架橋、橋梁の
路面、橋梁地覆部、道路などの融雪、凍結、つらら防止
にも適用することができる。さらに、冷暖房装置の応用
としては、ビルあるいは家屋の床、天井、壁などに伝熱
管３の他端部３ｂを設置し、管路１内に温水あるいは冷
水を流通させることにより、冬期は暖房、夏期は冷房す
ることが可能である。この発明は以上説明した通り、複
数個の伝熱管のうち少なくとも２個の伝熱管の一端部近
傍に温度検出器を設けてそれぞれの温度を検出し、これ
らの温度検出器の検出値を比較器によつて比較し、その
比較値が所定の値になつたとき、管路１内を流通する熱
媒体の流通方向の変換を指令する信号を出力するように
したので、安定した熱交換動作を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の熱交換装置を示す斜視図、第２図は第１
図の■−■線における断面図、第３図はこの発明の一実
施例による熱交換装置を示す斜視図である。 図において、１は管路、３は伝熱管、５，６は温度検出
器、７は比較器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部を熱媒体が流通する管路、一端部が上記管路に
   熱的に接触され、他端部が被加熱部または被冷却部に配
   置され、上記管路の長手方向に複数個設けられた伝熱管
   、上記伝熱管のうち少なくとも２個の伝熱管の一端部近
   傍に設けられ、それぞれの温度を検出する温度検出器、
   これらの温度検出器の検出値を比較し、その比較値が所
   定の値になつたとき、上記熱媒体の流通方向の変換を指
   令する信号を出力する比較器を備えた熱交換装置。 ２ 伝熱管の一端部は伝熱ヘッダ管に連通され、その伝
   熱ヘッダ管を介して管路と熱的に接触されたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の熱交換装置。 ３ 伝熱ヘッダ管は管路内に配設されたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の熱交換装置。 ４ 伝熱管の一端部は管路内に配設されたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の熱交換装置。 ５ 温度検出器は管路の長手方向両端側の伝熱管の一端
   部近傍に設けられたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第４項の何れかに記載の熱交換装置。 ６ 温度検出器は伝熱ヘッダ管の下面に設けられたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第２項または第５項記載の
   熱交換装置。 ７ 温度検出器は管路の下面に設けられたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項ないし第５項の何れかに記載
   の熱交換装置。