JPH0447233Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、地盤凍結サンプリング方法の実施
において使用される地盤凍結用の冷媒、特にエタ
ノールとドライアイスの混合液を凍結管に循環さ
せるための循環装置に係り、さらにいえば、循環
ポンプを使用してクローズドシステムに構成され
た循環装置に関するものである。

従来の技術 例えば特開昭61−251742〜４号公報にそれぞれ
記載された、原位置地盤を凍結する地盤凍結サン
プリング方法は、砂質又は礫質地盤から高品質の
不攪乱試料を採取できる。この凍結サンプリング
方法の実施において、地盤の凍結に使用される冷
媒は、工期に余裕がある場合にはブライン（約−
28℃）を使用し、工期に余裕がないときは液体窒
素（−196℃）又はエタノールとドライアイスの
混合体（−70℃）が使用される。このエタノール
とドライアイスの混合体は、冷媒としては非常に
手軽に安価に入力できることが特徴である。

ところで、液体窒素及びブラインを冷媒として
使用する場合、凍結管に対する循環方法なり装置
として既に技術的に確立されたものがある。

しかし、エタノールとドライアイスの混合体を
冷媒として使用することについては、それが固形
物を含む混合液であり、ガスを発生するものであ
るために、従来は第２図に略示した構成の循環装
置が使用されているにすぎない。

即ち、地盤１に埋設された凍結用往路管（内
管）２の上端を大気開放となさしめ、その途中の
位置に設けた分岐管３が冷媒貯槽４と接続されて
いる。他方、凍結用復路管（外管）５の上端は地
上の冷媒受槽６と接続されている。そして、エタ
ノールとドライアイスの混合体である冷媒７は、
この冷媒貯槽４と循環受槽６内にそれぞれ収容さ
れた冷媒７の液面差に基く重力作用で凍結管２，
５内を循環され地盤１の凍結を進行させるのであ
る。冷媒受槽６に戻つた冷媒７は、作業員がバケ
ツ等でくみ上げて冷媒貯槽４へ人力で戻すことに
より流れの循環が達成されている。図中１′は地
盤の凍結部分である。

本考案が解決しようとする問題点 上記従来の循環装置の場合、バケツ等の容器に
より人力で運搬される冷媒（混合液）の運搬量が
不確定量であるため、結局は冷媒受槽６と冷媒貯
槽４とにそれぞれ収容された冷媒の液面差Ｈに大
きなバラつきが生じ、ひいては前記の液面差Ｈに
基く重力作用を動力源とする冷媒の循環流量が常
にバラついて流量の定量化制御が難しい。よつ
て、地盤の凍結能力が不確定に陥るという問題点
がある。

また、従来の循環装置は人力を含むオープンシ
ステムであるため、冷媒がこぼれて流失したり、
又は冷媒が大気と多く接触して冷熱を失うなど、
エネルギー損失が非常に大きく不経済であつた。

さらに、地盤の凍結部分１′（凍結土柱）の必
要直径が大きくなると、必然、凍結管２，５に循
環させるべき冷媒７の流量が多くなるので、これ
に対応して冷媒を人力で運搬するには限りがあ
り、人数を増やすほかはなく、コストが飛躍的に
増大する等々の問題点があつた。

問題点を解決するための手段 上記従来技術の問題点を解決するための手段と
して、この考案に係る原位置地盤凍結用冷媒の循
環装置は、図面の第１図に好適な実施例を示した
とおり、 地盤１に埋設された凍結用往路管２の上端を大
気開放となし、その途中の位置に断熱性で閉鎖構
造の冷媒貯槽４を接続した。また、凍結用往路管
５の上端はやはり断熱性で閉鎖構造の冷媒受槽６
と接続し、冷媒受槽６と冷媒貯槽４とは冷媒戻し
管１０で連絡させ、この冷媒戻し管１０に循環ポ
ンプ１１を設置した。そして、冷媒７は冷媒貯槽
４と冷媒受槽６とにそれぞれ収容された冷媒７の
液面差Ｈに基く重力作用で凍結管２，５に供給さ
れ、冷媒受槽６に戻つた冷媒７は循環ポンプ１１
によつて冷媒戻し管１０を通じて冷媒貯槽４に戻
され、前記循環ポンプ１１の吐出流量は前記冷媒
受槽６の冷媒液面の高さに基いて調節される構成
とした。

作 用 冷媒貯槽４及び冷媒受槽６は、それぞれ断熱性
の閉鎖構造容器としたので、結局、冷媒７は大気
とはほとんど接触しないクローズドシステムで循
環され、冷熱エネルギーの損失が少ない。

冷媒受槽６に戻つた冷媒７は、循環ポンプ１１
で機械的に冷媒貯槽４へ戻されるので、同循環ポ
ンプ１１の流量制御ないし定量化制御により、結
局は冷媒貯槽４と冷媒受槽６とにそれぞれ収容さ
れた冷媒７の液面差Ｈを任意の大きさに保つこと
が容易に可能である。ひいては冷媒７が凍結管内
を循環する流量の平準化ないしその流量制御が可
能であり、原位置地盤１の凍結能力をかなり高精
度に調整することができる。

実施例 次に、第１図に示した本考案の実施例を説明す
る。

こお循環装置の場合にも、原位置地盤１に埋設
された凍結用往路管（内管）２の上端は大気開放
となされ、その途中の位置に設けた分岐管３が開
閉可能な蓋付きの断熱性閉鎖構造の冷媒貯槽４と
接続されている。つまり、冷媒貯槽４から凍結用
往路管２へ流入した冷媒７に含まれている気化ガ
スは、同凍結用往路管２の大気開放端の方へ上昇
してガス抜きされるという訳である。また、凍結
用復路管（外管）５の上端は地上に設けたやはり
蓋付きで断熱性閉鎖構造の冷媒受槽６と接続され
ている。つまり、冷媒貯槽４と冷媒受槽６とにそ
れぞれ収容された冷媒７の液面差Ｈに基く重力作
用により、冷媒７は凍結管２，５内を循環され原
位置地盤１の凍結を進行させるのである。

次に、冷媒受槽６と冷媒４とは冷媒戻し管（断
熱パイプ）１０で連絡されている。この冷媒戻し
管１０の途中に循環ポンプ１１が設置されてい
る。つまり、凍結用往路管５から冷媒受槽６に戻
つてきた冷媒７は、循環ポンプ１１によりくみ上
げ冷媒戻し管１０を通じて冷媒貯槽４へ復帰さ
せ、もつて冷媒７の流れの循環を達成するという
訳である。このため冷媒戻し管１０のうち循環ポ
ンプ１１の吸込み側の管１０ａの下端は冷媒受槽
６の冷媒７中に深くもぐつている。他方、循環ポ
ンプ１１の吐出し側の配管１０ｂはエタノールと
ドライアイスの混合液（冷媒）に発生しやすいガ
ス抜きを容易ならしめるため、上向きに適度な勾
配をもつ配置となし、その管端は冷媒貯槽４内に
収容された冷媒７の自由液面よりも十分上方の位
置に接続されている。循環ポンプ１１の流量を冷
媒７の循環流量と整合させる制御手段としては、
作業員が冷媒受槽６内の冷媒液面の高さ位置を目
視で確認しながら循環ポンプ１１の流量をマニア
ル的に調整する方法、又は冷媒受槽６内の冷媒液
面の高さ位置を液面センサーで検出し循環ポンプ
１１の流量を自動制御する方法などが実施され
る。

したがつて、循環ポンプ１１の流量を増大させ
冷媒受槽６から冷媒７を多く汲み上げると、冷媒
受槽６と冷媒貯槽４とに収容された冷媒７の液面
差Ｈが拡大し、ひいては冷媒７が凍結管内を循環
する流量が増大し原位置地盤１の凍結能力が増す
のである。

図中８は冷媒温度測定用のセンサーである。

本考案が奏する効果 以上に実施例と併せて詳述したとおりであつ
て、この考案に係る原位置地盤凍結用冷媒の循環
装置は、循環ポンプ１１により冷媒の循環を完全
に機械化したので、地盤凍結作業の省人化、省力
化が図れる。

また、循環ポンプ１１の精密な流量制御により
凍結管２，５に対する冷媒７の循環流量を機械的
に正確に制御でき、地盤１に対する凍結能力の調
整が定常的に、かつ自在に可能であり、地盤凍結
の品質の一定化を達成できる。

さらに、クローズドシステムの構成であるた
め、冷媒７の冷熱エネルギーの損失を大幅に低減
でき経済性を高めることができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る冷媒循環装置の使用状
態を示した断面図、第２図は従来の冷媒循環装置
の使用状態を示した断面図である。 １……地盤、２……凍結用往路管、４……冷媒
貯槽、５……凍結用復路管、６……冷媒受槽、１
０……冷媒戻し管、１１……循環ポンプ、Ｈ……
液面差。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 原位置地盤に埋設された凍結用往路管の上端は
   大気開放とされ、その途中の位置に閉鎖構造の冷
   媒貯槽が接続されており、凍結用往路管の上端は
   閉鎖構造の冷媒受槽と接続され、冷媒受槽と冷媒
   貯槽とは冷媒戻し管で連絡され、この冷媒戻し管
   に循環ポンプが設置されており、冷媒は冷媒貯槽
   と冷媒受槽とにそれぞれ収容された冷媒の液面差
   に基く重力作用で凍結管に供給され、冷媒受槽に
   戻つた冷媒は循環ポンプによつて冷媒戻し管を通
   じて冷媒貯槽に戻され、前記循環ポンプの吐出流
   量は前記冷媒受槽の冷媒液面の高さに基いて調節
   されることを特徴とする地盤凍結用冷媒の循環装
   置。