JPH0245660Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、ヒートパイプを介して地中から熱
を奪うことにより地中を凍結させる装置に関する
ものである。

従来の技術 従来、地中に冷凍庫を造り、あるいは構造物を
構築し、さらには強固な路盤を作るなどの場合、
対象とする箇所を凍結させることが行なわれてい
る。寒冷地においてこのような凍結を行なう場
合、外気の冷熱を利用することが、エネルギコス
トの点で有利であり、そのための装置として従来
では、第４図Ａ〜Ｃに示すように、鋼管１を地中
２に埋設するとともに、その鋼管１の内部に毛細
管圧力を生じさせるウイツクを装入したり、ある
いは空気等の非凝縮性ガスを排気した後に適宜の
作動流体を注入したりしてヒートパイプとし、そ
の地表から突出させた上端部にフイン３を取付け
て放熱部４とし、地中２の熱をその鋼管製のヒー
トパイプによつて地表側に輸送するとともに、前
記放熱部４から外気に放出し、もつて地中を凍結
させる構成のものが知られている。このような構
成であれば、大径でかつ強度も充分なヒートパイ
プを作ることができ、したがつて地中２の凍結に
充分な熱輸送能力を得ることができる。

考案が解決しようとする問題点 しかしながら鋼管１を用いる場合には、１本の
直管とせざるを得ないので、単位長さ当りの表面
積を広くすることが困難である。そこで外径の大
きい鋼管を用いることにより、外表面の面積の増
大を図ることが考えられるが、鋼管の外径を大き
くすれば、その運搬や接続あるいは密閉などヒー
トパイプとして構成するための作業が、外径の増
大に等比級数的に比例して困難となり、したがつ
て実用上外径の増大によつて熱交換のための表面
積の増大を図ることはできない。またほぼ垂直に
設置するので、地中に埋設した部分の内周面全体
に作動液を供給することが難しく、部分的に作動
液が乾き上がる所謂ドライアウトが生じる問題が
あつた。

この考案は上記の事情に鑑みなされたものであ
り、単位長さ当りの表面積を容易に増大させて周
囲の土との熱交換面積の増大を図ることのできる
ヒートパイプ式地中凍結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 この考案は上記の目的を達成するために、１本
当りの熱輸送能力が対象とする地中から熱を奪つ
て凍結させるために必要とされる熱輸送能力以下
のヒートパイプを複数本束ね、その束ねられた複
数本のヒートパイプの一方の端部を前記対象とす
る地中に埋設するとともに、他方の端部を０℃以
下の温度に保たれた放熱部に配置したことを特徴
とするものである。

そしてこの考案では、可撓性を有するヒートパ
イプを互いに撚り合わせた構成とすることもで
き、またヒートパイプとしてコルゲート管を容器
とした構成とすることもできる。

作 用 ヒートパイプは温度差があれば、その内部の作
動流体が自然に蒸発して熱輸送を行なうから、地
中温度が０℃以上であれば、ヒートパイプが地中
の熱を放熱部側に運び、したがつて地中は０℃以
下の温度に冷され、凍結する。その場合、凍結さ
せるに必要な全熱量の輸送を各ヒートパイプが分
担するが、各々のヒートパイプは独自に周囲の土
との間で熱授受を行ない、したがつて各ヒートパ
イプの外周面が熱交換面となり、１本のヒートパ
イプを用いる場合に比べて大幅に広い熱交換面積
を確保することができる。

また１本づつのヒートパイプの外径を特に大き
くする必要がないから、その製造が容易になり、
特に可撓性のあるものとした場合には、例えばド
ラムに巻き付けた状態での搬送ができるから、輸
送などの取扱いも容易になる。さらに可撓性を付
与するために、コルゲート管を容器としたヒート
パイプを用いれば、撚り合わせることに伴い内周
面の凹凸が液溜めを形成し、その結果、作動液の
保持を内周面の全体にわたつて行なわせることが
可能となつて、ドライアウトなどの不都合を解消
することができる。

実施例 以下、この考案の実施例を第１図ないし第３図
を参照して説明する。

第１図はこの考案の一実施例を示す概略的な正
面図であり、第２図は第１図の−線断面図で
あつて、これらの図に示すように３本のヒートパ
イプ１０が互いに撚り合わされて結束されてお
り、その下端側の部分の大半が凍結させるべき地
中１１に埋設され、地表から上方に突き出した上
端部は、各ヒートパイプ１０ごとに分離して大径
のコイル状に展開させられ、０℃以下の大気に対
する放熱部１２とされている。ここで各ヒートパ
イプ１０は、可撓性を付与すべくコルゲート管を
容器（コンテナ）としたものであり、かつ通常の
ヒートパイプと同様に内部にウイツクを装入する
とともに、適宜の作動流体を封入した構成であ
る。

したがつて上記の構成の凍結装置では、地中１
１と放熱部１２との間で温度差が生じることによ
り、ヒートパイプ１０のうち地中１１に埋設され
ている部分が入熱部となつて熱を地中１１から奪
い、その熱を各ヒートパイプ１０が放熱部１２に
運んで大気中に放出する。すなわちヒートパイプ
１０を介して大気の冷熱によつて地中を冷却・凍
結させる。その場合、上記の構成の装置では、各
ヒートパイプの外周面が周囲の土との間の熱交換
面になるから、上記のヒートパイプ１０を３本合
せた熱輸送能力と同一の熱輸送能力をもつ１本の
ヒートパイプより広い熱交換面積を確保すること
ができる。

また上記の装置を製造する場合、先ずヒートパ
イプ１０を１本づつ造り、それを螺旋に撚り合わ
せればよく、したがつて容易に製造することがで
きる。特にコルゲート管などの可撓性のある容器
を用いたヒートパイプの場合には、撚り合わせが
更に容易になるとともに、運搬も容易であり、さ
らに表面積の増大を図ることができる。またヒー
トパイプ１０は撚り合わせることにより、鉛直線
に対して傾斜するから、コルゲート管を容器とし
た場合には、内周面の凹凸の一部が第３図に示す
ように作動液が溜り得るよう水平になり、その結
果、このような液溜め部１３がヒートパイプ１０
の全長に亘つて散在することになるために、熱輸
送の後に凝縮液化した作動流体を、入熱部とされ
る部分の全体に均等に分散供給でき、ドライアウ
トなどの不都合を未然に防止することができる。

なお、上記の実施例では、３本のヒートパイプ
を撚り合わせた構成としたが、この考案は上記の
実施例に限られず、２本もしくは４本以上のヒー
トパイプを結束した構成としてもよく、また放熱
部はフインを取付けた構成であつてもよく、さら
には大気による冷却に限らず、適宜の冷却装置を
用いて冷却する構成としてもよい。

考案の効果 以上の説明から明らかなようにこの考案では、
所定の熱輸送能力を確保するために複数本のヒー
トパイプを束ねた構成としたので、大径の１本の
ヒートパイプを用いる場合に比べて熱交換面積を
広くし、ひいては冷却特性の良好な地中凍結装置
を得ることができ、また各ヒートパイプは特別仕
様のものとせずに、既存のものを用い、あるいは
通常の製造工程で作ることのできるものとなるか
ら、装置全体としても製造が容易で安価なものと
することができる。特に可撓性のあるヒートパイ
プを撚り合わせた構成では、製造のみならず運搬
等の取扱いも容易になり、さらにコルゲート管ヒ
ートパイプを撚り合わせた構成では、その内部に
全長にわたつて液溜め部を作ることができるの
で、埋設部が長い場合であつても、ドライアウト
を有効に防止することができ、かつヒートパイプ
吸熱部の全長に亘つて液膜沸謄するため、熱伝達
率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を一部省略して示
す概略正面図、第２図は第１図の−線矢視
図、第３図はコルゲート管ヒートパイプを用いた
例の部分図、第４図Ａ〜Ｃは従来の装置の概略図
である。 １０……ヒートパイプ、１１……地中、１２…
…放熱部、１３……液溜め部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) １本当りの熱輸送能力が対象とする地中から
   熱を奪つて凍結させるために必要とされる熱輸
   送能力以下のヒートパイプを複数本束ね、その
   束ねられた複数本のヒートパイプの一方の端部
   を前記対象とする地中に埋設するとともに、他
   方の端部を０℃以下の温度に保たれた放熱部に
   配置したことを特徴とするヒートパイプ式地中
   凍結装置。 (2) 前記ヒートパイプが可撓性を有するととも
   に、各ヒートパイプが互いに撚り合わされてい
   ることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第
   １項記載のヒートパイプ式地中凍結装置。 (3) 前記ヒートパイプが、コルゲート管を容器と
   した構成であることを特徴とする実用新案登録
   請求の範囲第２項記載のヒートパイプ式地中凍
   結装置。