JPH0510208Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、蒸発部を地中に埋設するとともに凝
縮部を地上外気中に露呈させたヒートパイプによ
つて、地上外気の冷熱を地中に伝達して、地中に
凍土を形成する地中凍土形成装置に関するもので
ある。

「従来の技術」 寒冷地等においては、地中に貯蔵室を形成する
とともに、その貯蔵室の周囲の地中に凍土を形成
し、この凍土の冷熱を使つて、貯蔵室内の温度を
通年に亙つて平均化し、食料品や農作物などを保
存する地中低温倉庫として活用することが考えら
れている。

そして、最近では、前述のようにして地中低温
倉庫として利用する場合に、凍土を形成する手段
として、第２図に示すように、ヒートパイプを使
つて外気の冷熱を利用することが、注目されてい
る。

第２図において、符号１はヒートパイプ、２は
凍土を形成する地盤、３は前記ヒートパイプ１に
よつて形成された凍土で、前記ヒートパイプ１
は、その蒸発部１ａを地中に埋設するとともに凝
縮部１ｂを地上の外気４中に露呈させた状態にし
て使用し、また、場合によつては、凝縮部１ｂで
の放熱効果を高めるために、凝縮部１ｂの外周に
放熱用のフイン５を設けることなどが検討されて
いる。

「考案が解決しようとする問題点」 ところで、ヒートパイプ１を使つて外気４の冷
熱により凍土を形成する場合に、ヒートパイプ１
が地中に伝達する冷熱量は、前記凝縮部１ｂの全
表面積に比例して増減し、また、外気温度に逆比
例する。

そこで、これまでは、形成すべき凍土３の量が
一定の場合の対応策として、外気４の平均気温が
非常に低くなる極寒冷地においては、ヒートパイ
プ１の凝縮部１ｂを表面積が小さくなるように比
較的にコンパクトに設計し、また、平均気温が比
較的に高い温暖な寒冷地では、凝縮部１ｂをその
表面積が大きくなるように大型に設計することが
検討されていた。

しかし、例えば、平均気温が−10℃程度、ある
いはそれ以上となる比較的に温暖な寒冷地におい
ては、凝縮部１ｂの表面積を増減させるという単
純な対応では、凝縮部１ｂが極端に大型化してし
まい、実用化には適さないという問題が生じてい
た。

この考案は、前述の問題点を解決すべくなされ
たもので、従来のヒートパイプと比較して、ヒー
トパイプの凝縮部自体の表面積を増大させずとも
凝縮部からの放熱量を増大させることができ、し
たがつて、小型化すると同時に放熱量を増大させ
ることができ、いわゆる平均気温が比較的高い地
域においても、ヒートパイプを使用した外気によ
る凍土の形成を実用化することができる地中凍土
形成装置を提供することを目的とする。

「問題点を解決するための手段」 この考案に係る地中凍土形成装置は、蒸発部を
地中に埋設するとともに凝縮部を地上外気中に露
呈させたヒートパイプによつて、地上外気の冷熱
を地中に伝達して、地中に凍土を形成する地中凍
土形成装置であつて、前記ヒートパイプの凝縮部
の外周に放熱用のフインを設けるとともに、この
フインの周囲には、地上の風速が所定の値よりも
小さくなると作動してフインに送風する送風機を
配備したことを特徴とする。

「作用」 ヒートパイプの凝縮部における放熱量は、凝縮
部への外気の接触量に比例するもので、外気の接
触量は、前記凝縮部の外表面積と外気の風速に比
例する。したがつて、例えば、凝縮部の外表面積
を変えずとも、前述のように、凝縮部の外周に送
風機を配備し、この送風機によつて凝縮部に接触
する外気の風速を増大させることによつて、ヒー
トパイプの凝縮部からの放熱量を増大させること
が可能になる。

そして、前述のように送風機を配備して凝縮部
周囲の風速を高める場合に、例えば、風速の絶対
値が高い範囲においては、送風機の大きさ自体は
一定にしたままで、風速を何倍にも倍加すること
が容易であり、そしてこの送風機によつて倍加し
た分だけ、凝縮部と外気との接触量を倍加して、
大幅に放熱量を増大させることができ、単純に凝
縮部自体の表面積を増加させる場合と比較する
と、装置全体として、小型化を図つた上でさらに
放熱量を増大させることも可能で、いわゆる平均
気温が比較的高い地域においても、所望の放熱量
を確保するためのヒートパイプの凝縮部が極端に
大型化してしまうような不都合が生ぜず、外気の
冷熱によつて、良好に必要量の凍土を形成するこ
とができる。

また、前述のようにヒートパイプの凝縮部の周
囲にフインを設けた場合には、設けない場合と比
較して、単に接触面積が増大するだけでなく、接
触する外気の流れを整流する効果も得られ、前記
送風機による効果を一層高めることができる。

また、前述のように、凝縮部の外周に配備する
送風機を、自然の風速が所定の値よりも小さいと
きだけ作動させる場合には、単に無駄な稼働が無
くなつて経済的に優れるというだけでなく、稼働
時に送風機の羽根等にかかる負荷も少なくて済
み、送風機を作動させる動力源を小型化、省エネ
化することもできる。

「実施例」 第１図は、この考案に係る地中凍土形成装置の
一実施例を示したものである。

この地中凍土形成装置は、ヒートパイプ１と、
送風機６と、風速検出機７とを備えた構成となつ
ており、前記ヒートパイプ１自体に関しては、従
来とほどんど同じである。

つまり、ヒートパイプ１は、蒸発部１ａを地中
に埋設するとともに凝縮部１ｂを地上の外気４中
に露呈させており、外気４の冷熱を地中に伝達し
て、凍土３を形成するもので、凝縮部１ｂの外周
には、放熱用のフイン５が多数平行に設けられて
いる。

前記送風機６は、前記フイン５の周囲に送風用
のフアン６ａを配備したもので、このフアン６ａ
はヒートパイプ１の上部に固定された支持枠６ｂ
に取り付けられている。前記フアン６ａは、凝縮
部１ｂの大きさ等を考慮して、適宜数配置されて
おり、図示略の動力源から電力等を供給して駆動
するが、その場合に、電力等の供給が、前記風速
検出機７によつて制御されるようになつている。

前記風速検出機７は、公知の風速計等を利用し
たもので、自然外気の風速があらかじめ設定して
おいた所定の値よりも小さくなると、前記動力源
から送風機６へ電力を供給させて、フアン６ａを
稼働させ、一方、自然外気の風速が所定の値以上
の場合には、動力源からの電力の供給を断つて、
フアン６ａをフリーの状態にする。

一般に、ヒートパイプの凝縮部における放熱量
は、凝縮部への外気の接触量に比例するもので、
外気の接触量は、前記凝縮部の外表面積と外気の
風速に比例する。したがつて、前述のように、凝
縮部１ｂの外周に送風機６を配備し、この送風機
６によつて凝縮部１ｂに接触する外気４の風速を
増大させる構造では、凝縮部の外表面積を増大さ
せずとも、ヒートパイプ１の凝縮部１ｂからの放
熱量を増大させることが可能になる。

そして、前述のように送風機６を配備して凝縮
部１ｂ周囲の風速を高める場合に、例えば、風速
の絶対値が低い範囲においては、送風機６の大き
さ自体は一定にしたままで、風速を何倍にも倍加
することが容易であり、そしてこの送風機６によ
つて倍加した分だけ、凝縮部１ｂと外気４との接
触量を倍加して、大幅に放熱量を増大させること
ができ、単純に凝縮部自体の表面積を増加させる
場合と比較すると、装置全体として、小型化を図
つた上でさらに放熱量を増大させることも可能
で、いわゆる平均気温が比較的高い地域において
も、所望の放熱量を確保するためのヒートパイプ
１の凝縮部１ｂが極端に大型化してしまうような
不都合が生ぜず、外気の冷熱によつて、良好に必
要量の凍土を形成することができる。

また、前述のようにヒートパイプ１の凝縮部１
ｂの周囲にフイン５を設けた場合には、設けない
場合と比較して、単に接触面積が増大するだけで
なく、接触する外気の流れを整流する効果も得ら
れ、前記送風機６による効果を一層高めることが
できる。

また、前述のように、凝縮部１ｂの外周に配備
する送風機を、自然の風速が所定の値よりも小さ
いときだけ作動させる場合には、単に無駄な稼働
が無くなつて経済的に優れるというだけでなく、
稼働時に送風機６の羽根等にかかる負荷も少なく
て済み、送風機６を作動させる動力源を小型化、
省エネ化することもできる。

なお、前述の実施例の効果を、数値を出して説
明すると、次の通りである。

一般に、地上外気４が、ほとんど無風状態にあ
つて、ヒートパイプ１における凝縮部１ｂのフイ
ン５と外気４との間での熱交換が、自然対流によ
つて行われる場合には、その時の自然対流熱伝達
率Ｋは、約5kcal／m²ｈ degである。

しかし、前記実施例のように外気にさらした環
境で凝縮部１ｂの周囲の外気だけを部分的に送り
出すには、それほど大容量の送風機は必要なく、
また、ほんの一部の外気だけ移動させる場合に
は、５ｍ／ｓ程度の風速を与えることは容易であ
る。そして、実施例における送風機６によつて送
風をおこなつて、凝縮部１ｂ周囲の風速を５ｍ／
ｓにすると、その時の対流熱伝達率Ｋは、約
30kcal／m²ｈ degとなり、無風状態の時と比較
すると、同一量の放熱をするのに必要な凝縮部１
ｂの放熱に係わる外表面積（実際は、前記フイン
５の表面積）を、６分の１にすることができ、大
幅に、コンパクト化することができる。

また、外気４の気温が−10℃の環境で、約
1000Wを放熱する場合に、自然対流だけで放熱す
る場合には、放熱面積として34.4m²もの大きさが
必要になるが、前記実施例で送風機６を稼働させ
て凝縮部１ｂに接触する外気の風速を５ｍ／ｓと
した時には、放熱面積を約5.7m²に抑えることが
できる。そして、前記送風機６は、地上の外気４
の風速が所定の値以下の時だけ稼働させれば良い
から経済的であり、前記実施例のものを採用すれ
ば、比較的に温暖な寒冷地においても、外気の冷
熱を利用して良好に凍土を形成することができ、
外気の冷熱を利用せずに電力で運転する冷凍装置
だけで凍土を形成する場合と比較して、設備費お
よび運転コストを低く抑えることができる。

「考案の効果」 以上の説明から明らかなように、本考案に係る
地中凍土形成装置は、ヒートパイプの凝縮部の周
囲に送風機を配備しており、凝縮部の外表面積を
増大させずとも、前記送風機を稼働させることに
よつて、凝縮部に接触する外気の量を増大させ
て、ヒートパイプの凝縮部からの放熱量を増大さ
せることができる。

そして、このように送風機によつて凝縮部周囲
の風速を高めて放熱量を増大させる場合に、例え
ば、風速の絶対値が低い範囲においては、送風機
の大きさ自体は一定にしたままで、風速を何倍に
も倍加することが容易であり、そしてこの送風機
によつて倍加した分だけ、凝縮部と外気との接触
量を倍加して、大幅に放熱量を増大させることが
でき、単純に凝縮部自体の表面積を増加させる場
合と比較すると、装置全体として、小型化を図つ
た上でさらに放熱量を増大させることも可能で、
いわゆる平均気温が比較的高い地域においても、
所望の放熱量を確保するためのヒートパイプの凝
縮部が極端に大型化してしまうような不都合が生
ぜず、外気の冷熱によつて、良好に必要量の凍土
を形成することができる。

また、前述のようにヒートパイプの凝縮部の周
囲にフインを設けた場合には、設けない場合と比
較して、単に接触面積が増大するだけでなく、接
触する外気の流れを整流する効果も得られ、前記
送風機による効果を一層高めることができる。

また、前述のように、凝縮部の外周に配備する
送風機を、自然の風速が所定の値よりも小さいと
きだけ作動させる場合には、単に無駄な稼働がな
くなつて経済的に優れるというだけでなく、稼働
時に送風機の羽根等にかかる負荷も少なくて済
み、送風機を作動させる動力源を小型化、省エネ
化することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る地中凍土形成装置の一
実施例の概略構成説明図、第２図は従来例の説明
図である。 １……ヒートパイプ、１ａ……蒸発部、１ｂ…
…凝縮部、２……地盤、３……凍土、４……外
気、５……フイン、６……送風機、７……風速検
出機。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 蒸発部を地中に埋設するとともに凝縮部を地上
   外気中に露呈させたヒートパイプによつて、地上
   外気の冷熱を地中に伝達して、地中に凍土を形成
   する地中凍土形成装置において、前記ヒートパイ
   プの凝縮部の外周に放熱用のフインを設けるとと
   もに、このフインの周囲には、地上の風速が所定
   の値よりも小さくなると作動してフインに送風す
   る送風機を配備したことを特徴とする地中凍土形
   成装置。