JPH0554030B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ヒートパイプにより地盤が凍結さ
れて形成される凍土によつて、庫内を冷却させる
低温貯蔵庫に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、米などの穀物、食糧などを貯蔵する場
合には、低温、定湿度な環境下にて行うことを要
求される。

従来、この種の貯蔵施設としては、例えば、冷
凍機を用いて庫内を一定温度に保持するように構
成された低温貯蔵庫などが適用されているが、設
備費用（イニシヤルコスト）およびランニングコ
ストが高いものとなつている。

〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明者は、このような問題点を解決すべく鋭
意研究した結果、冬季における冷熱を凍土の形で
畜熱し、温暖な夏季等にこの冷熱を供給すれば、
従来の冷凍機を使用した貯蔵庫に比べ、イニシヤ
ルコストおよびランニングコストが少なくて済む
との考えに至つた。

ところが、電力による強制冷却によつて、人工
凍土を造成すると、イニシヤルコストおよびラン
ニングコストの大幅な低減を実現することができ
ないのが実状である。

そこで、本発明者は、ヒートパイプによる凍土
の造成について、各種の実験を実施し、低温貯蔵
庫としての利用の可能性について研究した結果、
積算寒度が400℃・dayより大きければ、ヒート
パイプにより地盤内に凍土を構築できること、自
然冷熱をヒートパイプを介して、地下に長期間貯
蔵するためには、潜熱の形が理想的であり、その
ためには岩盤よりも地盤の方が望ましいこと、地
盤の中でも、含水比が一般に高い粘性土のほうが
砂質土より適していること、等の知見を得た。

ただし、ここに述べた方法に従つて、ヒートパ
イプにより自然地盤を冷却して凍土を造成したの
では、この自然地盤がほぼ０℃で凍結するため、
これ以上の温度での貯蔵は、前記電気等による強
制冷却により実現するしか方策は無かつた。

この発明はこのような知見を基にされたもの
で、ヒートパイプを利用して冬季の冷熱を地下に
貯蔵し、それを冷熱源として、庫内を０℃以下の
低温に保持することによつて、イニシヤルコスト
およびランニングコストを大幅に低減することが
できる低温貯蔵庫を提供することを目的としてい
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、地盤の表面部に外気に開口する掘
削穴を掘削すると共に、この掘削穴の側壁部を、
その開口部に行くにしたがつて上り勾配の傾斜面
に形成し、さらに前記掘削穴の表面を不透水性の
膜で覆つた後、この掘削穴の底部及び側壁部に、
塩化ナトリウム等凝固点降下の高い物質が溶解さ
れた水を含有する含有水土を埋め戻しつつ、この
含有水土中に、前記掘削穴の側壁部に沿いかつ下
端がこの掘削穴の底部にまで至るようにヒートパ
イプを埋設し、さらに前記掘削穴の周囲の地盤上
にこの掘削穴の上面を覆う断熱構造の屋根を架設
したような低温貯蔵庫の施工方法を構成して、前
記問題点を解決している。

ここで、前記凝固点降下の高い物質としては、
塩化ナトリウム、塩化カルシウム等が好ましい
が、水に対する溶解度が高く、かつ少量で大きな
凝固点降下が得られるような物質であればよい。

〔作用〕

この発明では、冬季に過冷外気エネルギーを、
低温貯蔵庫周囲の含有水土中に温度０℃以下の凍
土および氷として畜冷熱させることができ、温暖
な春季および夏季などに前記畜冷熱エネルギーを
利用して低温貯蔵庫内を０℃以下の温度に一定に
保つことができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

第１図ないし第２図は、この発明の一実施例で
ある低温貯蔵庫の施工方法に従つて施工された低
温貯蔵庫を示す図である。第１図ないし第２図に
おいて、符号Ａは地盤Ｇの表面部に作られた外気
に開口する低温貯蔵庫、符号１はこの低温貯蔵庫
Ａの庫内であり、この庫内１は、全体がほぼ長方
形の穴に形成されて食糧などの貯蔵場所を構成す
るもので、図示例の場合、庫内１の長方形状の底
部２が平面に形成され、かつ、この底部２の周囲
の側壁部３が開口部に向かうに従い上り勾配とな
つた傾斜面に形成されている。

また、前記底部２の上面には捨てコンクリート
あるいは砕石等によつて、床版４が構築されると
ともに、傾斜面となつた側壁部３の上には、底部
２から順に土のう５が積まれ、かつ、低温貯蔵庫
Ａの周囲の盛土６の上面には、後述する屋根７を
載せるためのコンクリート製の基礎部８が形成さ
れている。

そして、前記低温貯蔵庫Ａの庫内１周囲の地盤
Ｇには、塩化ナトリウム等凝固点降下の高い物質
が溶解された水を含有する含有水土１７からなる
土壁Ｆが、この庫内１を囲繞するように形成され
ていると共に、この土壁Ｆ中には、工事Ｆを凍結
させて、低温貯蔵庫Ａの庫内１を冷却させるヒー
トパイプ１０が、庫内１の周囲に沿つて等間隔に
複数設置されている。この土壁Ｆと周囲の地盤Ｇ
との間は、土壁Ｆ中に含まれる凝固点降下の高い
物質が溶解された水が地盤Ｇに浸出しないよう
に、不透水性の膜１３によつて相互の水の出入が
遮断されている。

このヒートパイプ１０は、第１図に示すよう
に、十分脱気された長寸の円筒状気密容器１１内
に作動流体を封入し、その流体の相変化に伴つて
熱移動が生じるように構成したもので、図示例の
場合、気密容器１１の上端１１ａが基礎部８から
突出し、その下側が側壁部３と平行に底部近傍ま
で伸びており、しかもその先端（下端）１１ｂが
底部２（床）下部まで延出する形態で埋設された
構造となつている。また、この気密容器１１の外
気に露出する上部外周には熱の出入りの効率を上
げるために、その長さ方向に沿つて複数の受放熱
用フイン１２が突設さている。

なお、図示例では、左右のヒートパイプ１０の
下端（気密容器１１の下端１１ｂ）が床下部で互
いに干渉しないように、互い違いにラツプして配
設されているが、この配置構造に限定されるもの
ではなく、例えば互い違いに配置せずこれらをラ
ツプさせない配置構造であつても良い。

前記庫内１の上面を覆う屋根７は、庫内１の周
囲の基礎部８に載置され、トラス構造の梁７ａの
上に断熱構造の屋根板７ｂを被せた構造となつて
いる。なお、この屋根７の構造はこのものに限定
されるものではなく、他の構造であつても良い。

図中符号１５は盛土の外面に敷かれた断熱材を
示すもので、特に夏季等の外気の温度や直射日光
により凍土Ｆ側壁部が冷熱損失することを防ぐた
めに設けられているものである。

また、第２図は、このような構造の複数の低温
貯蔵庫Ａを並設（群設）した状態を示すもので、
このような配置とすれば、熱負荷が少なくなり、
効率的になるので好ましい。

次に、この発明の一実施例である低温貯蔵庫Ａ
の施工方法及びその使用方法等を、第１図ないし
第３図を参照して説明する。

低温貯蔵庫Ａを構築するには、まず貯蔵場所の
地盤Ｇの表面部を掘削して、外気に開口する掘削
穴１６を形成すると共に、この掘削穴１６の側壁
部を、その開口部に行くに従つて上り勾配の傾斜
面に形成し、さらに掘削穴１６の表面を不透水性
の膜１３で覆う（第３図ａ）。

次に、この掘削穴１６の底部に、塩化ナトリウ
ム等凝固点降下の高い物質が溶解された水を含有
する含有水土１７を、ヒートパイプ１０が埋設さ
れる深度まで埋め戻す（第３図ｂ）。ここで、前
記凝固点降下の高い物質の含有量は、最終的に低
温貯蔵庫Ａの庫内１が所望の温度に達するよう
に、適宜調整される。また、前記埋め戻された含
有水土１７は、掘削穴１６からの冷気等により所
定時間経過後に凍結されるので、施工後能率良く
低温貯蔵庫Ａを稼動させるために、埋め戻す含有
水土１７を数層に分割して、埋め戻された含有水
土１７の層が凍結したのを確認した後、順次次の
含有水土１７の層を埋め戻すような工程を行つて
もよい。

さらに、前記埋め戻された含有水土１７中に、
気密容器１１の下端１１ｂが掘削穴１６の底部に
まで至るようにヒートパイプ１０を設置し、この
上に前記含有水土１７を同様に埋め戻して、これ
により低温貯蔵庫Ａの庫内１が内部に形成された
土壁Ｆの側壁部を構築する（第３図ｃ）。ここで、
含有水土１７中の水分の蒸発により、庫内１の湿
度や気密性に問題がある場合、この土壁Ｆ表面に
も不透水性の膜１３を被せる。また、施工後能率
良く低温貯蔵庫Ａを稼動させるために、前記の如
く含有水土１７を数層に分割して、掘削穴１６か
らの冷気及び後述するヒートパイプ１０の作用に
より、埋め戻さた含有水土１７が凍結したのを確
認した後、順次、次の含有水土１７を埋め戻すよ
うに工程を行つてもよい。

そして、庫内１の側壁部３に沿つて土のう５を
縦積みし、庫内１の底部２の上に捨てコンクリー
ト等を打設して、床版４を構築するとともに、基
礎部８を形成する。そして、この基礎部８の上面
に屋根７を取り付けると、第１図に示すような低
温貯蔵庫Ａが構築される（第３図ｄ）。

このような構成の低温貯蔵庫Ａを使用するに
は、まず、冬季においてヒートパイプ１０の上部
を、寒気により冷却し、ヒートパイプ１０の周囲
の土壁Ｆを凍結させることで、庫内１の周囲に凍
土Ｆを構築して過冷外気エネルギーを蓄える。

すなわち、ヒートパイプ１０の上部が冬季の寒
気によつて冷却されると、気密容器１１内の作動
流体が凝縮し液体となり、重力によつて気密容器
の管壁を伝わつて落下する。この結果、冷熱が下
部に運ばれ、この運ばれた冷熱によつて、気密容
器１１周囲の土壁Ｆが凍結させられて、気密容器
１１の周囲に、第１図に示すように、凍土Ｆが構
築される。ここで、この土壁（凍土）Ｆ中には、
塩化ナトリウム等凝固点降下の高い物質が溶解さ
れた水が含有されているので、凍土Ｆは０℃以下
の温度で凍結される。そして、この現象が冬季に
おいて繰り返され、ヒートパイプ１０の周囲には
凍土Ｆが構築され、過冷外気エネルギー（冷熱エ
ネルギー）が０℃以下の温度の凍土Ｆおよび氷と
いう状態で蓄冷されるのである。

一方、温暖な春季および夏季などにおいては、
凍土Ｆ中の蓄冷熱エネルギーが放出され、庫内１
が０℃切換以下の低温度に保たれる。

以上説明した施工方法により、低温貯蔵庫Ａが
構築される。ここで、この低温貯蔵庫Ａには、そ
の庫内１を囲繞するように、凝固点降下の高い物
質が溶解された水を含有する含有水土１７で構成
される土壁Ｆが形成されているので、前記ヒート
パイプ１０の作用によりこの土壁Ｆが冷却される
と、土壁Ｆは０℃以下の温度で凍結し、よつて、
庫内１の周囲に、０℃以下の温度の凍土Ｆが構築
される。従つて、温暖な春季および夏季などにお
いて、この凍土Ｆ中の畜冷熱エネルギーが庫内に
放出されることで、低温貯蔵庫Ａの庫内１は０℃
以下の低温度に保たれ、これにより食糧等低温貯
蔵庫Ａ中に貯蔵される貯蔵物を０℃以下で長期間
保存することが可能となる。

また、この低温貯蔵庫Ａの施工は、地盤Ｇをそ
の表面部から掘削して、前記含有水土１７を埋め
戻し形成しつつヒートパイプ１０を配設し、更に
この上面に屋根７を架設するような単純作業で行
うことができヒートパイプ１０の設置の施工にボ
ーリング等の特別な施工を必要とせず、また、冷
凍機の代わりにメンテナンスフリーなヒートパイ
プ１０によつて冷熱源を構成することができるの
で、低温貯蔵庫Ａの建設及び維持が簡単であるた
め、イニシヤルコスト、ランニングコスト共に大
幅に低減することが可能である。

そして、実施例の低温貯蔵庫Ａでは、側壁部３
が傾斜面に形成さているので、土のう５等の安価
なものでの支保が可能となり、貯蔵場所の構築の
コストを低減することができる。

なお、前記実施例では、庫内１自身を貯蔵場所
としてこの上に屋根７を取り付ける構成としてい
るが、この庫内１に大口径のコルゲート管やボツ
クスカルバート等を配置し、これらを貯蔵場所と
して埋め戻す構造とすることも可能である。この
場合、前記含有水土１７により埋め戻せば、貯蔵
場所内の低温維持がより容易となる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、この発明によれ
ば、地盤の表面部に外気に開口する掘削穴を掘削
すると共に、この掘削穴の側壁部を、その開口部
に行くにしたがつて上り勾配の傾斜面に形成し、
さらに前記掘削穴の表面を不透水性の膜で覆つた
後、この掘削穴の内部に、塩化ナトリウム等凝固
点降下の高い物質が溶解された水を含有する含有
水土を埋め戻しつつ、この含有水土中に、前記掘
削穴の側壁部に沿いかつ下端がこの掘削穴の底部
にまで至るようにヒートパイプを埋設し、さらに
前記掘削穴の周囲の地盤上にこの掘削穴の上面を
覆う屋根を架設したような低温貯蔵庫の施工方法
を構成したので、前記ヒートパイプの作用によ
り、冬季に前記含有水土が冷却されると、この含
有水土は０℃以下の温度で凍結し、よつて、低温
貯蔵庫の周囲に、０℃以下の温度の凍土が構築さ
れるため、過冷外気エネルギーを凍土として畜冷
熱させることができる。従つて、温暖な春季およ
び夏季などにおいて、この凍土中の畜冷熱エネル
ギーが放出されることで、低温貯蔵庫の庫内は０
℃以下の低温度に保たれ、これにより食糧等低温
貯蔵庫中に貯蔵される貯蔵物を０℃以下で長期間
保存することが可能となる。

また、この低温貯蔵庫の施工そのものは単純作
業であり、その施工に特別な技術を必要とせず、
また、冷凍機の代わりにメンテナンスフリーなヒ
ートパイプによつて冷熱源を構成することができ
るので、低温貯蔵庫の建設及び維持が簡単である
ため、低温貯蔵庫のイニシヤルコスト、ランニン
グコストを共に大幅に低減することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である低温貯蔵庫
の施工方法に従つて施工された低温貯蔵庫を示す
側断面図、第２図はそれら低温貯蔵庫を群設した
状態を示す斜視図、第３図はこの発明の一実施例
である低温貯蔵庫の施工方法を説明する図であ
る。 Ａ……低温貯蔵庫、Ｇ……地盤、７……屋根、
１０……ヒートパイプ、１１ｂ……ヒートパイプ
下端、１３……膜、１６……掘削穴、１７……含
有水土。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 地盤の表面部に外気に開口する掘削穴を掘削
   すると共に、この掘削穴の側壁部を、その開口部
   に行くにしたがつて上り勾配の傾斜面に形成し、
   さらに前記掘削穴の表面を不透水性の膜で覆つた
   後、この掘削穴の底部及び側壁部に、塩化ナトリ
   ウム等凝固点降下の高い物質が溶解された水を含
   有する含有水土を埋め戻しつつ、この含有水土中
   に、前記掘削穴の側壁部に沿いかつ下端がこの掘
   削穴の底部にまで至るようにヒートパイプを埋設
   し、さらに前記掘削穴の周囲の地盤上にこの掘削
   穴の上面を覆う屋根を架設してなる低温貯蔵庫の
   施工方法。