JPH054595B2 - - 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上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
10ｍ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対して十分耐えられるが、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、又可撓性に着目し運搬、取扱等の関
係から、薄肉の表面波形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。すなわち、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、表面波形ヒート
パイプに伸びが働らき、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。つまり、ヒー
トパイプとしての波形は可撓性のみならず、熱伝
達性能を保持する要点の一つともなる。

これを解決する手段として、例えば鉱山の竪坑
に使用される電力ケーブルの場合、内部シースの
外側全周に鋼線を密に螺旋巻きし、更にその上か
ら外部シースを被覆する手段が中味の保護として
使用されているが、頂部の吊下げの個所での施行
が極めて厄介であり、また、鋼線の外側から全体
を一括してシースを被覆しなければならないた
め、重量が必要以上に大きくなり、折角の可撓性
が損なわれ、とりわけ鋼線をビニルやポリエチレ
ンなどのシースで一括被覆することは、200℃以
上の地熱の中に埋設して採熱する条件には耐熱寿
命の問題と、表面の熱伝達率の悪化のため不適当
である。それに、実際に埋設される現場に於て
も、ヒートパイプの製造工場に於けると同様に、
ヒートパイプの表面波形の保護が容易に施し得る
（および解除できる）ような簡単な手段が要求さ
れる。

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。

すなわち薄肉で長尺の表面波形のヒートパイプ
を一般的には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、その特徴とするところは、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
動液が封入された表面波のヒートパイプにおい
て、外部側面の長手方向に沿つて表面に密着して
少なくとも１本の綱材を取り付け、両端を固定係
止したものである。

作 用 表面波形のヒートパイプの自重を、上記ヒート
パイプの外部側面の長手方向に沿つて表面に密接
して取付けた綱材に負担させることにより、この
パイプを地中布設時に自重による垂下を吸収し、
又表面の長手方向における波形の平滑化が防ぐ。
又綱材の熱膨張と表面波形のヒートパイプの長手
方向のそれとは異なるが、表面波形のヒートパイ
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。

実施例 本発明の実施例を図によつて説明する（第１〜
第４図）。

１は本発明に係る表面波形のヒートパイプであ
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２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３が減圧状態で封入されている。パイプ
内壁は毛細管作用をなす加工処理、ないしはウイ
ツク（図示せず）が必要によつては設けられてい
る。

ここで表面形状の波形は螺旋形状でも又非螺旋
形状である蛇腹状であつてもよい。４は綱材であ
つて、例えば耐張索で鋼などのより線から成り、
上記表面波形のヒートパイプ１の外部側面を張手
方向に沿つて設けられ、その下端は例えば工場内
でヒートパイプ１の下部末金具５に圧着等により
固定装着されている。綱材４の上端は少なくとも
地中100の深さよりは十分に大きい長さを有し、
その地上部分頂部は耐張クランプ６に引留め把持
され、地上構築物７に連結支持されている。

綱材４は、ヒートパイプ１の寸法や重量によつ
て１本乃至数本（実用的には４本以下）使用され
る。ここで綱材とは、耐張索としつの鋼より線は
勿論、高耐熱性プラスチツク繊維、炭素繊維等を
撚合わせたもので、引張強さ等機械的強度の強い
ものをいう。

又このように複数本の綱材４をヒートパイプ１
の外部側面に取付けるのであるから、綱材４の機
械的強度、太さ等を取付本数によつて適宜選定で
き、更に上記綱材４が破損等の事故が生じていた
場合にも容易に点検、保守ができる。

８は線材であつて、金属の単線又はより線から
成り、ほぼ一定のピツチでヒートパイプ１の側面
に綱材４を密接され乍らその外周を必要な長さに
亘つて連続的に巻回して緊締するものである。ヒ
ートパイプ１の表面が螺旋状波形である場合は、
この波形のピツチに合致したピツチで線材８が螺
旋状の溝９に収まるように張力Ｐを加えて緊締す
るので、ヒートパイプ１は綱材４に強固に一体的
に支持される。

線材８の巻回し端部は、在来の適当な手段によ
つて弛緩しない様に処理しておく、ここで巻回さ
れる線材８のピツチは上述のごとく一定でもよ
く、又自重の多くかかる部分では密にしてもよ
い。

更に、巻回方法は線材８を螺旋状波形（スパイ
ラル状）でも又、例えば螺旋状波形に巻回後戻し
で巻回し、線材８の巻回部分が重なつたり、重複
したりしてもよい。又、ヒートパイプ１の表面が
蛇腹状である場合、線材８を螺旋状ないし、非螺
旋状に巻回してもよいことは勿論である。

上記各具材の取付けは工場内でもよく、又布設
現場で取付けてもよい。地上部分のヒートパイプ
は、冷却器１０に接続されており、ヒートパイプ
内に減圧状態で封入された作動液３は、地熱によ
つて蒸発して冷却器１０にその熱の伝えて凝縮液
となり、再びヒートパイプ底部に還流しまた蒸発
するというサイクルを繰り返す。

他の実施例の第５〜第６図によつて説明する。
この場合は、予じめ螺旋状に成形された線材によ
り綱材を緊締する場合についてである。前述と同
様に表面波形のヒートパイプ１の外部側面を張手
方向に沿つて設けられた綱材４にヒートパイプを
緊締する手段として、予じめほぼ一定のピツチで
螺旋状に成形された適当な長さの成形線材１１を
用いて、外周に巻き付けるものである。成形線材
１１は比較的バネ性の高い綱材や非鉄合金材等に
よるもので、成形された螺旋状の内径は、耐張索
４を含めたヒートパイプ１の外外径より僅かに小
さいものであり、手で巻き付けたときに適当なバ
ネ圧が付与されて、綱材４とヒートパイプ１間に
滑りは生じない。また、成形線材１１は必要によ
つて、予じめ数本を組み込んで帯状にしたもの
（サブセツト）、更にその内径部分に摩擦力増強処
理（サンデイング）を行なつたものを用いること
ができるので、滑り防止つまりヒートパイプの自
重支持に広い対応策が適用できる。このような成
形線材１１を、ヒートパイプ１の長手方向に適当
個所に（例えば５ｍ間隔毎）使用するだけでよい
ため、緊締施工は埋設現場に於ても容易にできる
特長を有している。

この場合においても成形線材の取り付け方法は
上記実施例のごとく一定間隔であつても又自重の
多くかかる部分に密に取り付けてもよい。同様に
して後述する第７〜第８図の実施例においても又
ヒートパイプ１の表面が螺旋状、蛇腹状であつて
も適宜取り付けられる。同様に他の実施例の第７
〜第８図によつて説明する。この場合はヒンジ付
き帯状具材により綱材を緊締した場合についてで
ある。

これは、綱材４の表面波形のヒートパイプ１を
緊締する手段として、ヒンジ１２付き若しくは分
割（例えば２分割）された帯状金具１３を用い、
ネジ１４によつて締め代１５を締め付けるもので
ある。帯状金具１３は綱材や非鉄合金材等による
もので、綱材４を含めたヒートパイプ１の外径と
ほぼ同等の内径と形状を有し、ヒンジ１２を中心
に左右に回動するか、若しくは分割（図示せず）
したものであり、何れも締め代１５をネジ１４で
締めるので綱材４とヒートパイプ１間に滑りは生
じない。この手段も前述と同様に、帯状金具１３
をヒートパイプ１の長手方向の適当個所に（例ば
５ｍ間隔毎）に使用するだけでよいため、緊締施
工は埋設現場に於ても容易にできる特長を有して
いる。

以上の説明に於て、何れの場合もヒートパイプ
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表面波形
の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。

発明の効果 本発明の表面波形の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ヒ
ート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、長尺パイプの外部側面に綱材等の
種々の具材を工場内で容易に取付できるほか、運
搬現場施行、点検、保守も容易であり、これらの
具材の作用により、自重によるパイプの伸び過
ぎ、波形の平滑化などの防止か可能な熱伝達手段
が提供でき、現場ではこのヒートパイプの最も単
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図は本発明の概要を示す一部切截正面図、
第２図は同側面図、第３図はヒートパイプ表面の
螺旋状波形に合致したピツチで線材を巻き付けた
場合の一部切截正面図、第４図は第３図の−
′矢視図、第５図は予じめ螺旋状に成形された
線材により綱材を緊締した場合の一部切截正面
図、第６図は第５図の−′矢視図、第７図は
ヒンジ付き帯状金具により緊締した場合の一部切
截正面図、第８図は第７図の−′矢視図であ
る。 図中１：ヒートパイプ、２：波形、３：作動
液、４：綱材、８：線材、１１：成形線材、１
２：ヒンジ、１３：帯状金具である。

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ヒートパイプに
   おいて、外部側面の長手方向に沿つて少くとも１
   本の綱材を取り付け、両端を固定係止してなるヒ
   ートパイプ。 ２ 上記少くとも１本の綱材は線材を上記ヒート
   パイプの外周面に巻回すことによつて取り付ける
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のヒ
   ートパイプ。 ３ 上記少くとも１本の綱材は線材を上記ヒート
   パイプの外周面に螺旋状に巻回すことによつて取
   り付けることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載のヒートパイプ。 ４ 上記少くとも１本の綱材は予じめ螺旋状に成
   形された成形線材で上記ヒートパイプの外周面に
   取付けることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載のヒートパイプ。 ５ 上記少くとも１本の綱材はヒンジ付き帯状具
   材で上記ヒートパイプの外周面に取付けたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のヒートパ
   イプ。 ６ 上記少くとも１本の綱材は分割可能帯状具材
   で上記ヒートパイプの外周面に取付けたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のヒートパイ
   プ。