特開 2023-8247 排水ガイド部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023008247

(43)【公開日】2023-01-19

(54)【発明の名称】排水ガイド部材

(51)【国際特許分類】

   B05B 12/32 20180101AFI20230112BHJP

   B05B 3/02 20060101ALI20230112BHJP

【ＦＩ】

B05B12/32

B05B3/02 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021111657

(22)【出願日】2021-07-05

(71)【出願人】

【識別番号】000133294

【氏名又は名称】株式会社ダイクレ

(74)【代理人】

【識別番号】100121728

【弁理士】

【氏名又は名称】井関 勝守

(74)【代理人】

【識別番号】100170900

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 渉

(72)【発明者】

【氏名】佐伯 利将

(72)【発明者】

【氏名】三浦 隆男

(72)【発明者】

【氏名】広本 光正

(72)【発明者】

【氏名】山本 渓太

(72)【発明者】

【氏名】長谷 亮佑

(72)【発明者】

【氏名】谷川 豊繁

【テーマコード（参考）】

4D073

4F033

【Ｆターム（参考）】

4D073AA05

4D073BB03

4D073DB04

4D073DB07

4D073DB13

4D073DB19

4D073DB29

4D073DB43

4F033AA08

4F033PA04

4F033PB02

(57)【要約】

【課題】冬季のように気温が低い状態であっても付着する水を凍結させず案内して排水させることが可能な排水ガイド部材を提供する。
【解決手段】排水ガイド部材２は、水を受ける傾斜面部４と、該傾斜面部４の下端縁部に連続して設けられ、下方に垂直に延びる垂直面部５とを備え、付着する水を凍結させずに案内して排水する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

付着する水を凍結させずに案内して排水する排水ガイド部材であって、
前記水を受ける傾斜面部と、
該傾斜面部の下端縁部に連続して設けられ、下方に垂直に延びる垂直面部とを備えていることを特徴とする排水ガイド部材。

【請求項2】

請求項１に記載の排水ガイド部材において、
前記傾斜面部及び前記垂直面部の少なくとも一方は、チタン材からなることを特徴とする排水ガイド部材。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の排水ガイド部材と、
前記傾斜面部の上方に設けられ、且つ、上下に延びる回転軸心を中心として回転しながら散水するスプリンクラー装置の噴射ノズルが配設された水噴射空間を囲うカバープレートとを備えていることを特徴とする飛散水防止カバー。

【請求項4】

請求項３に記載の飛散水防止カバーにおいて、
前記カバープレートは、前記傾斜面部の上端縁部から上方に垂直に延びる第１プレートと、前記傾斜面部の各側縁部から上方に延びるとともに前記第１プレートの各側縁部にも連続する一対の第２プレートとを備えていることを特徴とする飛散水防止カバー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、気温が低い時期においてスプリンクラー装置が散布する水を凍結させずに所望の領域へと案内して排水する排水ガイド部材に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、鉄道車両では、冬季走行時に舞い上がる雪が車両下部に付着すると、付着した雪が塊となって線路内に落下して砕石を跳ね上げることで車両下部に取り付けられた機器に砕石が接触して当該機器が破損して故障する場合があり、これを回避するために、鉄道車両の速度を落として走行しなければならず、運行に支障をきたすという問題があった。

【0003】

これに対応するために、降雪時にスプリンクラー装置を用いて水を線路内に散布して線路上の雪を溶かすことが一般的に行われる。該スプリンクラー装置は、側方に水を噴射する噴射ノズルを備え、該噴射ノズルを上下に延びる回転軸心を中心として３６０度回転させながら水を散布することにより、線路に積もる雪を広範囲において溶かすようにしている。

【0004】

ところで、上述の如きスプリンクラー装置は、車両の走行に邪魔にならぬよう線路の側方に配設する必要があるので、線路内にのみ散水して線路外には水を飛散させないようにする必要のある領域では、例えば、特許文献１に開示されている飛散水防止カバーを噴射ノズルの側方に配設する必要がある。該飛散水防止カバーは、噴射ノズル側の斜め下方に延びる傾斜面部と、該傾斜面部の両側縁部及び上端縁部から上方に垂直に延びる平面視で略Ｕ字状をなすカバープレートとを備え、噴射ノズルから噴射される水をカバープレートで受け止めて下方に落下させた後、傾斜面部を伝わせて当該傾斜面部の下端縁部から線路側へと排水させることにより、水の線路外への飛散が防止されるようになると考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平６－３２００８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献１に開示されている飛散水防止カバーは、気温が低い状態で噴射ノズルから噴射された水を受け止めると、傾斜面部の下端縁部から水が垂れ落ちる時点で寒気に晒されて凍結し、その凍結が繰り返されて下方に次第に棒状に成長することにより氷柱が形成されてしまい、スプリンクラー装置の下方の領域が危険な領域になってしまうおそれがある。このことは、例えば、寒冷地における屋根材や排水機構などのその他の部品や装置等において適用される排水ガイド部材においても同様のことが言える。

【0007】

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冬季のように気温が低い状態であっても付着する水を凍結させず案内して排水させることが可能な排水ガイド部材を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するために、本発明は、排水ガイド部材における傾斜面部の下流側形状に工夫を凝らすことで氷柱が形成され難くなるようにしたことを特徴とする。

【0009】

具体的には、付着する水を凍結させずに案内して排水する排水ガイド部材を対象とし、次のような解決手段を講じた。

【0010】

すなわち、第１の発明では、前記水を受ける傾斜面部と、該傾斜面部の下端縁部に連続して設けられ、下方に垂直に延びる垂直面部とを備えていることを特徴とする。

【0011】

第２の発明では、第１の発明において、前記傾斜面部及び前記垂直面部の少なくとも一方は、チタン材からなることを特徴とする。

【0012】

第３の発明では、飛散水防止カバーが、第１又は第２の発明の排水ガイド部材と、前記傾斜面部の上方に設けられ、且つ、上下に延びる回転軸心を中心として回転しながら散水するスプリンクラー装置の噴射ノズルが配設された水噴射空間を囲うカバープレートとを備えていることを特徴とする。

【0013】

第４の発明では、第３の発明において、前記カバープレートは、前記傾斜面部の上端縁部から上方に垂直に延びる第１プレートと、前記傾斜面部の各側縁部から上方に延びるとともに前記第１プレートの各側縁部にも連続する一対の第２プレートとを備えていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

第１の発明では、傾斜面部よりも当該傾斜面部に連続する垂直面部の方が水平面に対する角度が大きいので、傾斜面部に受け止められた水が傾斜面部に案内されて当該傾斜面部の下端縁部を通過して垂直面部に到達すると水の移動速度が変わり、それにより水が勢い余って垂直面部の下端縁部から落下するようになる。したがって、水が傾斜面部の下端縁部において表面張力により水滴となって留まることで水の熱が傾斜面部に奪われてしまって凍結するといったことを防ぐことができ、冬季のように気温が低い状態であっても付着する水を凍結させず排水させることができる。

【0015】

第２の発明では、例えば、排水ガイド部材をステンレス材等で製造する場合に比べて熱容量が小さくなるので、傾斜面部又は垂直面部に付着する水の熱が当該傾斜面部又は垂直面部に奪われ難くなり、凍結し難くすることができる。また、耐食性が良いので、傾斜面部又は垂直面部の表面が錆びて凹凸面になるといったことが起り難い。したがって、排水ガイド部材を長期間使用しても付着する水をスムーズに案内して排出させることができ、水が傾斜面部や垂直面部の途中で熱が奪われて凍結するといったことを起こり難くすることができる。さらに、チタン材は熱容量が小さいので、日照により温度が上昇し易い。したがって、傾斜面部や垂直面部を伝って流れる水の温度が低下し難くなり、傾斜面部や垂直面部において水を凍結させ難くすることができる。それに加えて、傾斜面部や垂直面部の表面に凍結防止剤を被覆する必要がなくなるので、定期的に凍結防止剤を塗布し直すといったメンテナンス作業が不要となり、コストが嵩まないだけでなく、取り扱い易い排水ガイド部材にできる。

【0016】

第３の発明では、例えば、飛散水防止カバーを線路の側方に配設すると、スプリンクラー装置の噴射ノズルから噴射される水が線路外に飛び出るのをカバープレートが防ぐようになる。そして、カバープレートに付着する水は、線路側の斜め下方に向かって延びる傾斜面部を伝って線路側へと案内されるようになる。このように、噴射ノズルから噴射される水が線路外に流れ出るのを確実に防ぐことができる。

【0017】

第４の発明では、噴射ノズルの側方を第１プレートと２つの第２プレートとで約１８０度取り囲むようになるので、例えば、飛散水防止カバーを線路の側方に配設する場合において、スプリンクラー装置の噴射ノズルから噴射される水を確実に線路外に飛び出させないようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態に係る飛散水防止カバーの斜視図である。

【図2】本発明の実施形態に係る飛散水防止カバーの正面図である。

【図3】図２のIII－III線における断面図である。

【図4】凍結防止実験Ａの際に使用した供試体の概略正面図である。

【図5】凍結防止実験Ａの結果を示す表である。

【図6】凍結防止実験Ｂの結果を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

【0020】

図１は、本発明の実施形態に係る飛散水防止カバー１を備えたスプリンクラー装置１０を示す。該スプリンクラー装置１０は、新幹線等の鉄道車両における線路の側方に配設され、降雪時に水を散布して線路上に積もる雪を溶かすものであり、上下に延びる回転軸心Ｃ１を中心として回転しながら散水する噴射ノズル１１を備えている。

【0021】

該噴射ノズル１１には、略Ｌ字状に延びる配管１２の一端が接続され、該配管１２の他端には、噴射ノズル１１に水を供給するポンプ（図示せず）が接続されている。

【0022】

飛散水防止カバー１は、上下に延びる支持フレーム１３により支持され、噴射ノズル１１における線路とは反対側の領域と噴射ノズル１１の下方とをそれぞれ囲っている。

【0023】

飛散水防止カバー１は、チタン材で形成され、図２及び図３にも示すように、噴射ノズル１１の下方に配設された排水ガイド部材２と、噴射ノズル１１が配設された水噴射空間Ｓ１を囲うカバープレート３とを備えている。

【0024】

排水ガイド部材２は、線路側に向かって斜め下方に延び、受けた水を線路側へ案内する傾斜面部４と、該傾斜面部４の下端縁部に連続して設けられ、下方に垂直に延びる垂直面部５とを備え、該垂直面部５は、水平方向に帯状に延びる形状をなしている。

【0025】

傾斜面部４は、矩形板状をなす第１傾斜部６と、該第１傾斜部６の各側縁部から互いに離間しながら上方に延びる一対の第２傾斜部７とを備え、各第２傾斜部７は、平面視で三角形状をなしている。すなわち、傾斜面部４は、３つの平坦な面で構成される幅広な断面略Ｕ字状をなしている。

【0026】

一方、カバープレート３は、平面視で略Ｕ字状をなすとともに、水噴射空間Ｓ１における線路の反対側の領域を約１８０°囲う形状をなしている。

【0027】

カバープレート３は、傾斜面部４の上端縁部から上方に垂直に延びる第１プレート８と、傾斜面部４の各側縁部から上方に延びるとともに第１プレート８の各側縁部にも連続する一対の第２プレート９とを備え、第１プレート８の中央下部には、配管１２を挿通させる貫通孔８ａが形成されている。

【0028】

そして、飛散水防止カバー１は、噴射ノズル１１から散布される水をカバープレート３で受け止めて下方に落とすとともに、排水ガイド部材２で受けた水を垂直面部５の下端縁部まで案内して排水ガイド部材２から落下させることにより排水するようになっている。

【0029】

ここで、本発明の実施形態に係る排水ガイド部材２の凍結防止能力を確認するために、図４に示すように、排水ガイド部材２を模した供試体Ｔ１を作成して凍結防止実験Ａを実施した。

【0030】

凍結防止実験Ａは、主に排水ガイド部材２に設けられた垂直面部５の効果を確認するための実験であり、長手方向の寸法が１００ｍｍ、幅方向の寸法が５０ｍｍ、板厚が２ｍｍの供試体Ｔ１をチタン材とステンレス材との両方で用意し、各供試体Ｔ１を低温雰囲気に晒すとともに各供試体Ｔ１に周期的に水を散布して供試体Ｔ１の下端縁部に形成される氷柱の数を調べた。尚、試験条件として、水を１５分毎に散布して１２０分後の各供試体Ｔ１の状態を確認することにし、冷却温度及び供試体Ｔ１の設置角度をそれぞれ変更させてデータを取得するとともに、鉄道が飛散水防止カバー１の傍を通過するのを模すために、供試体Ｔ１に周期的に振動モータを用いて振動を加えるものと加えないものとにおいてそれぞれデータを取得した。また、各供試体Ｔ１の１２０分後の状態を確認した後、付着する氷が全て融解するまでの時間を供試体Ｔ１毎に計測した。

【0031】

図５は、凍結防止実験Ａの結果を示す。冷却温度が変わると、氷の融解温度に差が生じるものの形成される氷柱の数に大きな差が生じないことが分かった。また、振動の有無が氷柱の形成に大きな影響を及ぼさないことも確認できた。さらに、チタン材で形成された供試体Ｔ１の方がステンレス材で形成された供試体Ｔ１よりも氷柱が形成され難いことが分かった。

【0032】

そして、実験３とその他の実験とを比較すると、供試体Ｔ１を４５度傾けた状態に比べて供試体Ｔ１を垂直に配置することにより氷柱が形成され難くなることが分かった。これは、傾斜面よりも垂直面の方が水平面に対する角度が大きいので、付着する水の移動速度が速くなり、勢い余って垂直部分の下端縁部から落下するようになるからだと考えられる。

【0033】

したがって、本発明の実施形態のように、排水ガイド部材２における傾斜面部４の下端縁部に連続して垂直に延びる垂直面部５を設けると、傾斜面部４に受け止められた水が傾斜面部４に案内されて当該傾斜面部４の下端縁部を通過して垂直面部５に到達すると水の移動速度が変わり、それにより水が勢い余って垂直面部５の下端縁部から落下するようになるので、水が傾斜面部４の下端縁部において表面張力により水滴となって留まることで水の熱が傾斜面部４に奪われてしまって凍結するといったことを防ぐことができ、冬季のように気温が低い状態であっても付着する水を凍結させず排水させることができる。

【0034】

次に、飛散水防止カバー１の材質の違いによる凍結防止能力を確認するために、材質及び表面処理の異なる飛散水防止カバー１を用意して凍結防止実験Ｂを実施した。

【0035】

凍結防止実験Ｂは、飛散水防止カバー１の材質の違いによる効果を確認するための実験であり、ステンレス材、高耐食メッキ鋼板、及び、チタン材からなる各供試体Ｔ２それぞれ用意し、高耐食メッキ鋼板で形成したものは、その表面に滑雪用フッ素樹脂塗装を施した。そして、各供試体Ｔ２を低温雰囲気に晒すとともに各供試体Ｔ２に周期的に水を散布して各供試体Ｔ２の下端縁部に形成される氷柱の数を調べた。尚、試験条件として、各供試体Ｔ２を－５℃の低温雰囲気に晒すとともに各供試体Ｔ２に噴霧器を用いて５００ｃｃの水を６０分毎に計７回散布して各供試体Ｔ２の状態を確認することにし、鉄道が飛散水防止カバー１の傍を通過するのを模すために、水を散布した３０分後に供試体Ｔ２に対して振動モータを用いて振動を３分間加えてデータを取得した。また、各供試体Ｔ２を２４時間冷却した後、各供試体Ｔ２に付着する氷が全て融解するまでの時間を供試体Ｔ２毎に計測した。

【0036】

図６は、凍結防止実験Ｂの結果を示す。飛散水防止カバー１をチタン材で形成すると、氷柱が形成され難く、また、たとえ供試体Ｔ２に氷が付着したとしても、チタン材で形成されたものであれば表面に付着する氷が速く溶けることが分かった。これは、チタン材の熱伝導率が低くて熱容量が小さく、さらには、錆び難い性質によるものだと考えられる。

【0037】

したがって、本発明の実施形態のように、飛散水防止カバー１をチタン材で形成すると、例えば、排水ガイド部材２をステンレス材等で製造する場合に比べて熱容量が小さくなるので、傾斜面部４又は垂直面部５に付着する水の熱が当該傾斜面部４又は垂直面部５に奪われ難くなり、凍結し難くすることができる。また、耐食性が良いので、傾斜面部４又は垂直面部５の表面が錆びて凹凸面になるといったことが起り難い。したがって、排水ガイド部材２を長期間使用しても付着する水をスムーズに案内して排出させることができ、水が傾斜面部４や垂直面部５の途中で熱が奪われて凍結するといったことを起こり難くすることができる。さらに、チタン材は熱容量が小さいので、日照により温度が上昇し易い。したがって、傾斜面部４や垂直面部５を伝って流れる水の温度が低下し難くなり、傾斜面部４や垂直面部５において水を凍結させ難くすることができる。それに加えて、傾斜面部４や垂直面部５の表面に凍結防止剤を被覆する必要がなくなるので、定期的に凍結防止剤を塗布し直すといったメンテナンス作業が不要となり、コストが嵩まないだけでなく、取り扱い易い排水ガイド部材２にできる。

【0038】

以上より、本発明の実施形態の排水ガイド部材２は、冬季のように気温が低い状態であっても付着する水を凍結させず排水させることができる。

【0039】

また、例えば、本発明の実施形態の飛散水防止カバー１は、線路の側方に配設されているので、スプリンクラー装置１０の噴射ノズル１１から噴射される水が線路外に飛び出るのをカバープレート３が防ぐようになる。そして、カバープレート３に付着する水は、線路側の斜め下方に向かって延びる傾斜面部４を伝って線路側へと案内されるようになる。このように、噴射ノズル１１から噴射される水が線路外に流れ出るのを確実に防ぐことができる。

【0040】

さらに、噴射ノズル１１の側方を第１プレート８と２つの第２プレート９とで約１８０度取り囲むようになるので、スプリンクラー装置１０の噴射ノズル１１から噴射される水を確実に線路外に飛び出させないようにすることができる。

【0041】

尚、本発明の実施形態では、飛散水防止カバー１を一般的なチタン材で形成したが、例えば、微弱な圧力を加えることで吸収した熱を放出可能な蓄熱セラミックス材料（東京大学論文：External stimulation-controllable heat-storage ceramics参照）を用いて飛散水防止カバー１を形成してもよい。そうすると、日中において蓄えた熱を散水時に放出させることにより、凍結防止効果が上がるものと考えられる。

【0042】

また、本発明の実施形態では、飛散水防止カバー１をチタン材で形成したが、例えば、上述のセラミックス材料の他、ステンレス材等のその他の金属材や、樹脂材、木材等で形成してもよい。

【0043】

また、本発明の実施形態では、飛散水防止カバー１の全体をチタン材で形成しているが、これに限らず、傾斜面部４だけをチタン材で形成したものであってもよいし、排水ガイド部材２だけをチタン材で形成したものであってもよい。

【0044】

また、本発明の実施形態では、傾斜面部４が３つの平坦な面で構成される幅広な断面略Ｕ字状をなしているが、これに限らず、例えば断面が半円形等の湾曲する形状であってもよい。

【0045】

また、本発明の実施形態では、カバープレート３が平面視で略Ｕ字状をなす形状になっているが、これに限らず、例えば、平面視で半円形等の湾曲する形状になっていてもよい。

【0046】

尚、本発明の実施形態に係る排水ガイド部材２は、線路上の雪を溶かすためのスプリンクラー装置１０において散布される水の排水を行うのに用いるだけでなく、他の機器等にも適用可能であり、例えば、寒冷地の屋根材（家、駐車場、バスの停留所など）、道路標識のカバー、橋梁の排水桝菅、電柱、フェンス、及び、橋梁用の水切りなどにおいて付着する水を排水する構造に適用可能である。

【産業上の利用可能性】

【0047】

本発明は、例えば、気温が低い時期においてスプリンクラー装置が散布する水を凍結させずに所望の領域へと案内して排水する排水ガイド部材に適している。

【符号の説明】

【0048】

１ 飛散水防止カバー
２ 排水ガイド部材
３ カバープレート
４ 傾斜面部
５ 垂直面部
８ 第１プレート
９ 第２プレート
１０ スプリンクラー装置
１１ 噴射ノズル
Ｓ１ 水噴射空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】