JPH089222Y2 - Ground freezing heat pipe - Google Patents

Ground freezing heat pipe

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JPH089222Y2
JPH089222Y2 JP6307690U JP6307690U JPH089222Y2 JP H089222 Y2 JPH089222 Y2 JP H089222Y2 JP 6307690 U JP6307690 U JP 6307690U JP 6307690 U JP6307690 U JP 6307690U JP H089222 Y2 JPH089222 Y2 JP H089222Y2
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JP
Japan
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heat pipe
ground
pipe body
casing
heat
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JP6307690U
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Japanese (ja)
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JPH0422522U (en
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耕一 益子
昭太郎 吉田
正孝 望月
公利 了戒
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Fujikura Ltd
Shimizu Corp
Original Assignee
Fujikura Ltd
Shimizu Corp
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Publication date
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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、隧道や縦坑等の掘削工事の際などに行な
われる地盤改良方法の一つで、軟弱な地盤を凍結させる
地盤凍結法等に用いるヒートパイプに関するものであ
る。
[Detailed description of the device] Industrial field of application This device is one of the ground improvement methods used for excavation work on tunnels, shafts, etc., and is used for the ground freezing method for freezing soft ground. It is about heat pipes.

従来の技術 隧道工事や根切り工事等において、軟弱な地盤などの
崩壊し易い地盤を掘削する際には、掘削壁の崩壊事故を
防止するために、掘削工事に先行して地盤改良工事が行
なわれる。この地盤改良工事では、セメントミルクや水
ガラス等の各種の地盤改良材を土中に注入して凝固させ
る方法が一般的に行なわれているほか、掘削予定域の地
盤に水分を含浸させた後、冷却して地盤とともに水分を
凍結させる、地盤凍結法が行なわれている。この地盤凍
結法においては、地盤を冷却する手段としてヒートパイ
プが用いられることが多い。この場合にヒートパイプ
は、掘削しようとする地盤に蒸発部側を埋設し、その凝
縮部側を地表等の外部に延出させるとともに、この外部
に延出した部分を冷却装置にて冷却するようになってい
る。
Conventional technology When excavating soft ground or other easily collapsible ground during tunnel or root cutting work, ground improvement work is performed prior to the excavation work in order to prevent collapse of the excavation wall. Be done. In this ground improvement work, various ground improvement materials such as cement milk and water glass are generally injected into the soil to solidify, and after the ground in the planned excavation area is impregnated with water, A ground freezing method is used in which water is cooled and the water is frozen together with the ground. In this ground freezing method, a heat pipe is often used as a means for cooling the ground. In this case, the heat pipe is such that the evaporating section side is buried in the ground to be excavated, the condensing section side is extended to the outside such as the surface of the earth, and the portion extended to the outside is cooled by the cooling device. It has become.

したがって、冷却装置によって凝縮部側を冷却された
ヒートパイプは、封入されている作動液が、凝縮部と比
べて温度が高い蒸発部にて、地中の熱を吸収して蒸発
し、その蒸気が凝縮部に移動し、低温の凝縮部にて放熱
し、凝縮して液相に戻って蒸発部に還流する。そして、
以上のサイクルを繰り返すことにより、地中の熱を汲み
出して地盤を氷点下まで冷却し、地中に含まれている水
分を凍結させる。その結果、軟弱な地盤が凍結すること
により強化されて、掘削時の崩壊が防止される。そし
て、掘削が完了した部分は、冷却用のヒートパイプを抜
き取った後、地盤が凍結している間に掘削壁を支保工や
コンクリート擁壁等で補強しながら、掘削方向前方の地
盤を凍結させ、さらに先へ掘削を進める。
Therefore, in the heat pipe whose condenser part side is cooled by the cooling device, the enclosed working fluid absorbs the underground heat and evaporates in the evaporating part whose temperature is higher than that of the condensing part. Moves to the condensing part, radiates heat in the low temperature condensing part, condenses back to the liquid phase, and returns to the evaporating part. And
By repeating the above cycle, the heat in the ground is pumped out, the ground is cooled to below freezing, and the water contained in the ground is frozen. As a result, the soft ground is strengthened by freezing, preventing collapse during excavation. After the heat pipe for cooling is pulled out, the part where the excavation is completed is frozen while the ground is frozen, and the ground in front of the excavation direction is frozen while the excavation wall is being reinforced by supports and concrete retaining walls. , Further excavation.

考案が解決しようとする課題 しかし、前述した従来の地盤凍結法に用いるヒートパ
イプの場合には、掘削を行なう地盤に、ドリル等の穿孔
機によって形成した孔に、ヒートパイプを直接挿入して
地盤を冷却させるため、冷却された地盤が凍結する際
に、ヒートパイプも挿入された孔内に凍り付いて抜き取
りが困難となり、また、凍り付いたヒートパイプを、機
械力等によって無理に引き抜くと破損したり、折れ曲っ
たりして、ヒートパイプの転用率が低下するという問題
があった。
However, in the case of the heat pipe used in the conventional ground freezing method described above, the heat pipe is directly inserted into the hole formed by the drilling machine in the ground to be excavated. When the cooled ground freezes, the heat pipe also freezes inside the hole where it is inserted, making it difficult to remove.In addition, if the frozen heat pipe is forcibly pulled out by mechanical force, etc., it may be damaged. However, there was a problem that the conversion rate of the heat pipe was lowered due to bending.

この考案は、上記の事情に鑑みなされたもので、地盤
を凍結させた状態で容易に抜き取ることのできる地盤凍
結用ヒートパイプを提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a ground freezing heat pipe that can be easily extracted while the ground is frozen.

課題を解決するための手段 上記課題を解決するための手段としてこの考案の地盤
凍結用ヒートパイプは、凝縮部側の端部に冷却手段を備
えたヒートパイプ本体と、このヒートパイプ本体の蒸発
部側の外周に遊嵌し、このヒートパイプ本体との間隙に
使用温度範囲内にて凝固しない潤滑剤が注入されるケー
シングとを有することを特徴としている。
Means for Solving the Problems As a means for solving the above problems, a ground freezing heat pipe according to the present invention comprises a heat pipe main body having a cooling means at an end on the condensation part side, and an evaporation part of the heat pipe main body. And a casing into which a lubricant that does not solidify within the operating temperature range is injected into a gap with the heat pipe body.

作用 上記のように構成することによってこの考案の地盤凍
結用ヒートパイプは、地盤に穿設された孔に、ケーシン
グを介して挿入され、このヒートパイプ本体とケーシン
グとの間には、使用温度範囲内では凝固しない潤滑剤が
充填される。
With the above-mentioned configuration, the ground freezing heat pipe of the present invention is inserted into the hole drilled in the ground through the casing, and the operating temperature range is between the heat pipe body and the casing. It is filled with a lubricant that does not solidify inside.

そのため冷却時には、ヒートパイプ本体の凝縮部が冷
却されると、地中の熱が、ケーシングおよび潤滑剤を介
してヒートパイプ本体の蒸発部に伝達され、加熱されて
作動液が蒸発する。そして、蒸発した作動液の蒸気は、
冷却手段により冷却されている凝縮部に移動して放熱
し、凝縮して液相の作動液に戻る。
Therefore, at the time of cooling, when the condensing part of the heat pipe body is cooled, the heat in the ground is transferred to the evaporating part of the heat pipe body via the casing and the lubricant, and is heated to evaporate the working fluid. And the vapor of the evaporated working fluid is
The cooling means moves to the condensing part cooled to radiate heat, condenses and returns to the liquid-phase working liquid.

このようにして、作動液の蒸気が保持してきた蒸発潜
熱を、凝縮部で放出することにより、地中の熱を外部に
汲み出してヒートパイプ本体の加熱部の周囲の地盤を冷
却し、地中に含まれている水分を凍結させる。このと
き、ヒートパイプ本体の周囲の地盤が凍結しても、ヒー
トパイプ本体が凝固しない潤滑剤が充填されたケーシン
グ内に挿入されているため、ケーシングに凍り付いてヒ
ートパイプ本体が抜けなくなることがなく、容易に抜き
取ることができる。
In this way, the latent heat of vaporization held by the vapor of the hydraulic fluid is released at the condensing part, so that the heat in the ground is pumped out to cool the ground around the heating part of the heat pipe body, Freeze the water contained in. At this time, even if the ground around the heat pipe body freezes, the heat pipe body does not solidify.Because the heat pipe body is inserted into the casing filled with lubricant, the heat pipe body does not freeze and the heat pipe body does not come off. , Can be easily pulled out.

実施例 以下、この考案の一実施例を第1図に基づいて説明す
る。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

地盤凍結用ヒートパイプは、内部に凝縮性の作動液が
封入されるとともに、一端の凝縮部1a(第1図において
左端)に冷却装置2が取り付けられたヒートパイプ本体
1と、このヒートパイプ本体1の蒸発部1b側を挿入する
有底円筒形のケーシング3と、ヒートパイプ本体1を挿
入した状態でこのケーシング3の開口端(第1図におい
て左端)を液密に閉塞するキャップ4とからなり、また
ケーシング3内には、使用温度範囲内で凝固しない潤滑
剤としてシリコンオイル5が施工時に充填される。ま
た、ケーシング3内には、潤滑剤注入パイプ6がその一
端を6aをケーシング3の底部付近に配設し、他端はキャ
ップ4を貫通してケーシング3の外部に延出させて設け
られている。
The ground freezing heat pipe has a condensable hydraulic fluid sealed therein and a heat pipe body 1 having a cooling unit 2 attached to a condenser portion 1a (left end in FIG. 1) at one end, and the heat pipe body. 1 has a bottomed cylindrical casing 3 into which the evaporation portion 1b side is inserted, and a cap 4 that liquid-tightly closes the open end (left end in FIG. 1) of the casing 3 with the heat pipe body 1 inserted. Further, the casing 3 is filled with the silicone oil 5 as a lubricant that does not solidify within the operating temperature range at the time of construction. In the casing 3, a lubricant injection pipe 6 has one end 6a disposed near the bottom of the casing 3 and the other end penetrating the cap 4 and extending outside the casing 3. There is.

次に、上記のように構成されるこの実施例の作用を説
明する。
Next, the operation of this embodiment configured as described above will be described.

掘削工事に先行して掘削する区域の土質を調べて、地
盤が軟弱で素堀りでは崩壊の恐れがある場合に、この地
盤凍結用ヒートパイプを用いた地盤凍結工事が行なわれ
る。工事は先ず、掘削を行なう地盤にドリル等によって
挿入孔Hを所定の間隔で穿設する。この場合の挿入孔H
の間隔は、使用する地盤凍結用ヒートパイプの能力によ
って決るもので、冷却能力が大きければ間隔を広く、ま
た冷却能力があまり大きくなければ間隔を狭く設定す
る。また掘削する地盤の水分量を調べ、水分量が不足し
ていれば給水して、凍結により充分な強度が得られるよ
うにする。
Prior to the excavation work, the soil quality of the area to be excavated is examined, and when the ground is soft and there is a risk of collapse in the uncut area, the ground freezing work using this ground freezing heat pipe is performed. In the construction work, first, the insertion holes H are formed at predetermined intervals in the ground to be excavated by a drill or the like. Insertion hole H in this case
The interval is determined by the capacity of the ground freezing heat pipe to be used. If the cooling capacity is large, the interval is wide, and if the cooling capacity is not so large, the interval is set narrow. In addition, check the water content of the ground to be excavated, and if the water content is insufficient, supply water so that sufficient strength can be obtained by freezing.

そして、所定の間隔に穿設された挿入孔Hに、先ずケ
ーシング3を挿入した後、キャップ4および注入パイプ
6を装着したヒートパイプ1をケーシング3内に挿入す
る。次に、キャップを弛めた状態で、注入パイプ6の延
出端よりシリコンオイル5を圧入して、ケーシング3と
ヒートパイプ本体1との間隙に底部側から充填し、ケー
シング3の開口端からシリコンオイル5が溢れるまで充
填されたらキャップ4にてケーシング3の開口端を閉塞
する。
Then, the casing 3 is first inserted into the insertion holes H formed at predetermined intervals, and then the heat pipe 1 having the cap 4 and the injection pipe 6 mounted therein is inserted into the casing 3. Next, with the cap loosened, silicone oil 5 is press-fitted from the extended end of the injection pipe 6 to fill the gap between the casing 3 and the heat pipe body 1 from the bottom side, and from the open end of the casing 3. When the silicone oil 5 is filled until it overflows, the open end of the casing 3 is closed by the cap 4.

各挿入孔Hへのヒートパイプ本体1の挿入およびシリ
コンオイル5の充填が完了したら、ヒートパイプ本体1
の凝縮部1aを冷却装置2によって冷却すると、地中の熱
をヒートパイプ本体1が汲み出して、ヒートパイプ本体
1が挿入されているケーシング3の周囲の地盤Tを凍結
させる。このとき、ケーシング3とその中に遊挿された
ヒートパイプ本体1との間隙に、シリコンオイル5が空
隙無く充填されているため、熱の伝達性が良く、周囲の
地盤Tを効率よく冷却して凍結させることができる。
After the insertion of the heat pipe body 1 into each insertion hole H and the filling of the silicone oil 5 are completed, the heat pipe body 1
When the condensing part 1a is cooled by the cooling device 2, the heat in the ground is pumped out by the heat pipe body 1 and the ground T around the casing 3 in which the heat pipe body 1 is inserted is frozen. At this time, since the silicone oil 5 is filled in the gap between the casing 3 and the heat pipe body 1 loosely inserted therein, the heat transfer is good and the surrounding ground T is efficiently cooled. It can be frozen.

そして、凍結させた箇所の掘削および支保工が完了し
て、ヒートパイプ本体1を抜き取る場合には、キャップ
4を弛めてヒートパイプ本体1を引き抜くと、ケーシン
グ3が挿入孔Hの内面に凍り付いても、ケーシング3内
に挿入されたヒートパイプ本体1は、凍結しないシリコ
ンオイル5が充填されるとともに、注入パイプ6をケー
シング3の底部付近まで挿入してあるため、ヒートパイ
プ本体1を引き抜く際に、ケーシング3内の底部側に負
圧が生じると、注入パイプ6内のシリコンオイル5が吸
引されるとともに、この注入パイプ6を経由して空気が
流入する結果、ケーシング3内から容易に引き抜きこと
ができる。
When the heat pipe body 1 is extracted after excavation and supporting work of the frozen portion are completed, the cap 3 is loosened and the heat pipe body 1 is pulled out, and the casing 3 freezes on the inner surface of the insertion hole H. Even when the heat pipe body 1 is pulled out, the heat pipe body 1 inserted into the casing 3 is filled with the silicone oil 5 that does not freeze and the injection pipe 6 is inserted up to near the bottom of the casing 3. When a negative pressure is generated on the bottom side in the casing 3, the silicone oil 5 in the injection pipe 6 is sucked, and air flows in through the injection pipe 6, resulting in easy extraction from the casing 3. be able to.

したがって、ヒートパイプ本体1を引抜く際に破損す
ることがないので、ケーシングを除く、他のヒートパイ
プ本体および付属部品の転用率が大幅に向上する。
Therefore, when the heat pipe body 1 is pulled out, the heat pipe body 1 is not damaged, so that the diversion rate of other heat pipe bodies and accessory parts excluding the casing is significantly improved.

なお、凝固しない潤滑剤としてはシリコンオイルのほ
か、エチレングリコール等が適している。
In addition to silicone oil, ethylene glycol or the like is suitable as the lubricant that does not solidify.

考案の効果 以上、説明したようにこの考案の地盤凍結用ヒートパ
イプは、凝縮部側の端部に冷却手段を備えたヒートパイ
プ本体と、このヒートパイプ本体の蒸発部側の外周に遊
嵌するケーシングとを有し、施工時にケーシングとヒー
トパイプ本体との間隙に、使用温度範囲内で凝固しない
潤滑剤を充填するので、ヒートパイプ本体が凍り付いて
抜けなくなるようなことがないので、作業性が向上する
とともに、ヒートパイプ本体の転用率が大幅に向上す
る。
Effects of the Invention As described above, the ground freezing heat pipe of the present invention is loosely fitted to the heat pipe body having the cooling means at the end on the condenser side and the outer periphery on the evaporator side of the heat pipe body. Since it has a casing and the gap between the casing and the heat pipe body is filled with a lubricant that does not solidify within the operating temperature range at the time of construction, the heat pipe body will not freeze and become stuck, so workability is improved. Along with the improvement, the conversion rate of the heat pipe body is significantly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの考案の一実施例を示す説明図である。 1……ヒートパイプ本体、1a……凝縮部、1b……蒸発
部、2……冷却装置、3……ケーシング、4……キャッ
プ、5……シリコンオイル、6……注入パイプ。
FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of this invention. 1 ... Heat pipe main body, 1a ... Condensing part, 1b ... Evaporating part, 2 ... Cooling device, 3 ... Casing, 4 ... Cap, 5 ... Silicon oil, 6 ... Injection pipe.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 望月 正孝 東京都江東区木場1丁目5番1号 藤倉電 線株式会社内 (72)考案者 了戒 公利 東京都中央区京橋2丁目16番1号 清水建 設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−112811(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Creator Masataka Mochizuki 1-5-1, Kiba, Koto-ku, Tokyo Fujikura Electric Line Co., Ltd. Shimizu Construction Co., Ltd. (56) Reference JP-A-62-112811 (JP, A)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】凝縮部側の端部に冷却手段を備えたヒート
パイプ本体と、このヒートパイプ本体の蒸発部側の外周
に遊嵌し、このヒートパイプ本体との間隙に使用温度範
囲内にて凝固しない潤滑剤が注入されるケーシングとを
有することを特徴とする地盤凍結用ヒートパイプ。
1. A heat pipe body having a cooling means at its end on the condenser side, and a heat pipe body which is loosely fitted on the outer periphery of the heat pipe body in the operating temperature range in a gap between the heat pipe body and the heat pipe body. And a casing into which a lubricant that does not solidify is injected.
JP6307690U 1990-06-14 1990-06-14 Ground freezing heat pipe Expired - Lifetime JPH089222Y2 (en)

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JP6307690U JPH089222Y2 (en) 1990-06-14 1990-06-14 Ground freezing heat pipe

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JP6307690U JPH089222Y2 (en) 1990-06-14 1990-06-14 Ground freezing heat pipe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0422522U JPH0422522U (en) 1992-02-25
JPH089222Y2 true JPH089222Y2 (en) 1996-03-13

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Families Citing this family (4)

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