JPH054593B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は地熱を熱伝達手段によつて地上に取出
しその熱を、例えば、融雪、発電などに利用する
産業分野に関するものである。

従来の技術 従来のこの種の産業の利用分野においては、地
中の蒸気や熱水を汲み上げる場合、例えば長さ10
ｍ前後の鋼又は合金鋼のパイプを数拾乃至数百
本、各端部の雌雄ネジを嵌合させて接続し乍ら坑
井に挿入し、地中に埋設している。この場合、パ
イプ自体は吊下荷重、地中深部でのパイプの半径
方向に加わる外圧に対しても十分耐えられるが、
作業性の点で現場での接続、パイプ内部へ加工等
がやりにくい等の欠点がある。一方現場での作業
性を改善するために、工場で、予め製品を半成ま
たは完成させ、又可撓性着目し運搬、取扱等の関
係から、薄肉のコルゲート型ヒートパイプを用い
て、これをいわゆるサーモサイホンとして使用
し、地中200〜5000ｍまで挿入埋設し、蒸気や熱
水の噴出する地帯は勿論、これらの噴出しない地
帯でも地下の熱のみをヒートパイプを利用して汲
み上げ、地下の蒸気や熱水を枯渇させることな
く、地熱を地上に取出そうという考え方がある。

しかしこの場合においては、以下の欠点があげ
られる。

(1) 数千ｍの長尺パイプを地上から地中に向かつ
て吊下げ、埋設する状態となるため、長尺パイ
プに自重が作用し、コルゲート型ヒートパイプ
に伸びが働らき、コルゲートの波形が部分的に
平滑化したり、パイプが破断したりする。

特に波形が平滑化するとヒートパイプの熱伝
達特性が長手方向でばらついてくる。

(2) 地中ではパイプの半径方向に外圧が作用し、
パイプが圧潰される。

この場合、一般的に深度（ｍ）×0.12（Kg／
cm²）以上の割合で外圧が作用し、数千ｍの深さ
では、数百Kg／cm²の外圧を受けるから、パイプ
が薄肉の場合圧潰され易い。

問題点を解決するための手段 本発明は以上の問題点を解決するためになされ
たものである。

すなわち薄肉の長尺コルゲート型ヒートパイプ
を地中深く垂直に配置した状態で、地熱を効率よ
く地上に取出すことを実効あらしめたものであ
り、以下の通りである。

(1) 長手方向に表面が波形状に成形され両端が密
閉、内部に作動液が封入されたヒートパイプに
おいて、内部を長手方向に貫通する綱材を両端
部において固着係止してなるコルゲート型ヒー
トパイプ。

(2) コルゲート型ヒートパイプの長手方向全長な
いし一定位置にパイプ内壁面に接して、スパイ
ラル状の補強体を装着する。

(3) コルゲート型ヒートパイプを長手方向に貫通
する綱材に凝縮液受けを取付けた。

(4) コルゲート型ヒートパイプを長手方向に貫通
する綱材の全長ないし一定位置にウイツクを取
付けた。

(5) コルゲート型ヒートパイプの内壁と補強体と
の間にウイツクを介在させる。

(6) 上記の各項を組み合わせて相乗効果を発揮さ
せる。

作 用 (1) コルゲート型ヒートパイプの中央部を貫通さ
せた綱材を設けたことにより、このパイプを地
中布設時に自重による垂下を吸収でき、表面の
長手方向における波形の平滑化が防げる。又綱
材の熱膨張とコルゲート型ヒートパイプの長手
方向のそれとは異なるが、コルゲート型ヒート
パイプは長手方向に波形状となつているので、
綱材の熱膨張に追随できる。

(2) コルゲート型ヒートパイプの内壁に接してス
パイラル状の補強体を設けたことにより、この
パイプを地中布設時に、地中深部において半径
方向に圧力を受けても、このパイプが圧潰され
ることがない。

又補強体とコルゲート型ヒートパイプの波付
けの、巻回方向が同方向で、補強体の巻回ピツ
チがコルゲート型ヒートパイプの波形のピツチ
と同じ又はこれより小さくしたことにより、こ
のパイプの可撓性が保持され、更に熱膨張によ
る両者の、膨張、収縮の吸収ができる。

更に補強体とコルゲート型ヒートパイプの波
付けの、巻回方向が逆方向の場合には補強体の
巻回ピツチは任意のピツチでよく、この場合に
は補強体はコルゲート型ヒートパイプ内の波形
状溝内に落ち込まず、又上述した巻回方向が同
方向の場合の効果も併せて持つている。

(3) コルゲート型ヒートパイプの中央部を貫通す
る綱材の一定個所に適当数の凝縮液受けを設け
たことにより、このパイプの上部で冷却され、
凝縮した液が滴下するのを、これで受けて、こ
の部分の液が又適宜蒸発して、上部に移動し続
けるので、ドライアウトが生じない。

(4) 同様にしてコルゲート型ヒートパイプの中央
部を貫通する綱材の全長、又は一定個所に毛細
管作用をなすウイツクを設け、このウイツクで
積極的に凝縮液を保持し、この部分から蒸発作
用をさせ、ドライアウトを防ぐ。

(5) 同様にしてコルゲート型ヒートパイプの内壁
の全長ないし、一定個所において補強材で金網
等のウイツクを装着させ、ウイツクで凝縮液を
保持し、この部分で蒸発作用させ、ドライアウ
トを防ぐ。

実施例 第１図は本発明の概要を示す概念図の一部切截
断面図である。

１は本発明に係るコルゲート型ヒートパイプで
あつて可撓性が保持され、上端部が一部地上に位
置し下側主要部が地中100に200〜3000ｍ程度にわ
たつて埋設されている。

下部が受熟部でありこの熱を上部から取出す。
このパイプは内径50〜300ｍ程度の鋼、銅、アル
ミニウム、ステンレス等の金属パイプよりなり、
表面形状は長手方向に波形１０１いわゆるコルゲ
ート型に形成され、パイプ内部にはフロン（商
標）等の作動液１０２が封入されている。

ここで表面形状の波形はスパイラル形状でも又
非スパイラル形状である平板状であつてもよい。

２は耐張索であつて、鋼などのより線から成
り、上記コルゲート型ヒートパイプの中央部を長
手方向に貫通し、その両端は例えば工場内で上部
端末金具２０１、下部端末金具２０２でそれぞれ
位置調整され、圧着、熔接等によりこれら端末に
固定密封装着されている。上部端末金具２０１は
中心孔を有する円盤状の密封部とこれと同軸的に
中心孔を有する円筒状のボス部分よりなる。

密封部で上記コルゲート型ヒートパイプ１の上
端部を熔接、ないしねじ係合等によつて密封し、
ボス部で密封部を貫通した耐張索２の上端部を圧
着等の固定手段で固着し吊下げ荷重を十分保持し
ている。

この上部端末金具２０１は更に吊下げ金具２０
３によつて圧着ねじ係合等によつて同軸的に固着
されている。吊下げ金具２０３には吊下げ穴２０
４が設けられ、運搬、布設のときの用をなす。

耐張索２の下端部は同様にして下部端末金具２
０２によつて固着され、同様にしてコルゲート型
ヒートパイプの下端を密封している。

ボス部はキヤツプ金具２０５で保護している。
なお、耐張索２の上、下端部の固着手段は上記に
限定されるものではない。

３は補強体であつて、鋼などの金属条から成
り、スパイラル状に一定巻回したものから構成さ
れている。コルゲート型ヒートパイプ１の内壁に
接してずり落ちないように装着されている。装着
は例えばこの補強体を予め冷却収縮させておき、
装着後常温で通常の寸法に膨張させてもよい。装
着位置は長手方向全長にわたつてもよく特定部分
でもよい。

特に地中深部でのコルゲート型ヒートパイプの
内壁部分で使用されることが望ましい。

巻回ピツチはコルゲート型ヒートパイプ１がス
パイラル形状の場合にはこのパイプ１の波状のピ
ツチと同一でも又はこれより小さくてもよい。

この補強体３を構成する金属条の断面形状は円
形、平角形状等適宜のものでよく、コルゲート型
ヒートパイプ１の可撓性を損なわないものであれ
ばよい。

４は凝縮液受けで、皿状、椀状等すなわち上側
に対し凹面を形成する具材であつて、例えば耐張
索２に中心孔によつて軸支、取付られている。そ
の大きさや数などは、コルゲート型ヒートパイプ
の内径、長さ、熱輸送容量を考慮して決められ
る。

取付位置は耐張索２の全長にわたつても、一定
個所すなわち特定個所にわたつて連続的、ないし
間隔をおいて設けてもよい。この取付けは工場内
で容易にできる。

又軸支手段は耐張索２に限らず、これと同様に
してコルゲート型ヒートパイプ内に貫通して設け
られた綱材であつてもよい。ここで綱材とは、耐
張索は勿論、麻製のロープ、プラスチツク繊維、
炭素繊維を撚合わせロープ状にしたもので引張強
さ等の機械的強度の強いものをいう。

５はウイツクで、金網、極細線等より成り、例
えば耐張索２に適宜設けられている。

このウイツク５は耐張索２の全長にわたつても
よいし、一定個所すわなち特定個所にわたつて連
続的又は間隔をおいて設けてもよい。ここでウイ
ツクは耐張索２よのものであつてもよいし、又耐
張索２の中に埋込んでもよい。

更に耐張索２の代りに、これと同様にして設け
られた綱材の全長でも、特定個所に適宜設けても
よい。

６は同様にして、コルゲート型ヒートパイプ１
の、内壁と補強体３との間に介在させたウイツク
であり、金網、極細線等よりなる。このウイツク
６はコルゲート型ヒートパイプ１の内壁と補強体
３との接触圧力を利用してこの間に挟み込んでも
良いし、或いはウイツク６を予じめ補強体３の金
属条に巻き付けるなどしてからスパイラル状に一
定巻回して構成するようにしてもよい。

このウイツク６も同様にして、パイプ内壁の全
長でもよく又特定個所に適宜設けられていても良
い。

２０６は真空排気注液用ノズルでコルゲート型
ヒートパイプ１を真空、注液するためのノズルで
ある。

第２図は本発明の実施例の説明図であつて、コ
ルゲート型ヒートパイプ１が地上建造物１０に支
持固定されている。

１１は地熱取出管であつてここから地熱を冷却
器（図示せず、以下同様）に伝える。

１２は液戻り管であつて冷却器で蒸気が冷却、
凝縮されコルゲート型ヒートパイプ１内に還流す
る。

１３は分岐管であつて真空排気、注液、圧力計
安全弁などの作業、監視の手段として使われる。

更にコルゲート型ヒートパイプ１に対する部分
的断熱防食などの保護処理が必要に応じて適宜施
されることはいうまでもない。

以上述べた実施例においては本発明のコルゲー
ト型ヒートパイプを垂直に地中埋没した例を示し
たが、実施例はこれに限定されるものではない。

すなわち例えば(1)地中のみでなく海中でもよ
く、(2)垂直のみでなく、傾斜させてもよい。例え
ば地中に障害物等がある場合にはこの部分を避け
て傾斜布設させてもよい。(3) 水平方向で使用し
てよい。

例えばコルゲート型ヒートパイプ内に耐張索が
設けられた場合であつて、この水平方向で使用す
る場合、長手方向の熱膨張力が作用してもその挙
動を耐張索が制御し、コルゲート型ヒートパイプ
の変形を防止するので熱伝達特性が良好に保持さ
れる。

発明の効果 本発明のコルゲート型ヒートパイプにより、工
場内で従来工法のパイプ工法に較べ長尺化された
パイプの生産が容易にでき広範囲にわたる現場で
の布設が容易で、布設後は、このパイプの諸特性
特に熱伝達特性が損なわれることなく安定した熱
伝達のできる熱伝達手段が提供できる。

すなわち、長尺パイプ内に種々の具材を取付け
ることは工場内で容易にでき、運搬現場施行が容
易でこれらの具材の作用により、(1)自重によるパ
イプの伸び過ぎ、波形の平滑化、(2)パイプ下部の
半径方向の外圧によるパイプの圧着、(3)凝縮液受
け、ウイツク配置によるドライアウトの防止等が
可能な熱伝達手段が提供でき、現場ではこのパイ
プの最も単純な場合はそのまま堀削孔に布設する
だけでよい、等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るコルゲート型ヒートパイ
プの実施の概念図の一部切截断面図、第２図は本
発明に係るコルゲート型ヒートパイプの実施例の
説明図である。 図中１：コルゲート型ヒートパイプ、２：耐張
索、３：補強体、４：凝縮液受け、５，６：ウイ
ツクである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 長手方向に表面が波形状に成形され、両端が
   密封、内部に作動液が封入されたコルゲート型ヒ
   ートパイプにおいて、内部を長手方向に貫通する
   綱材を両端で固着係止してなるコルゲート型ヒー
   トパイプ。 ２ 長手方向に表面が波形状に成形され、両端が
   密封、内部に作動液が封入されたコルゲート型ヒ
   ートパイプにおいて、長手方向全長又は一定位置
   のパイプ内壁面にスパイラル状の補強体を装着し
   てなるコルゲート型ヒートパイプ。 ３ 補強体とコルゲート型ヒートパイプの波付け
   の、巻回方向が同じ方向で、補強体のピツチはコ
   ルゲート型ヒートパイプのピツチと同じ、又はそ
   れより小さいことを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載のコルゲート型ヒートパイプ。 ４ 補強体とコルゲート型ヒートパイプの波付け
   の、巻回方向が逆方向であることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載のコルゲート型ヒートパ
   イプ。 ５ 長手方向に表面が波形状に成形され、両端が
   密封、内部に作動液が封入されたコルゲート型ヒ
   ートパイプにおいて、パイプ内中央部を長手方向
   に貫通して設けられた綱材の少くとも一箇所に凝
   縮液受けを設けてなるコルゲート型ヒートパイ
   プ。 ６ 長手方向に表面が波形状に成形され、両端が
   密封、内部に作動液が封入されたコルゲート型ヒ
   ートパイプにおいて、パイプ内中央部を長手方向
   に貫通して設けられた綱材の少くとも一部に毛細
   管作用をなすウイツクが設けられていることを特
   徴とするコルゲート型ヒートパイプ ７ 長手方向に表面が波形状に成形され、両端が
   密封、内部に作動液が封入されたコルゲート型ヒ
   ートパイプにおいて、パイプ内壁面の長手方向全
   長、又は一定箇所に装着された補強体とパイプ内
   壁面との間にウイツクを介在させてなるコルゲー
   ト型ヒートパイプ。