JPS63223493A - コルゲ−ト型ヒ−トパイプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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っ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、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
撓性に着目し運搬、取扱等の関係から、薄肉のコルゲー
ト型と一ドパイブを用いて、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がっ
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ツヤイブに伸びが働らき
、コルゲートの波形が部分的に平滑化したシ、パイプが
破断したりする。

特に波形が平滑化するとヒ〜トノｔイブの熱伝達特性が
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）　ｘ　０．１２　（Ｋｑ
／ｃｘ”　）以上の割合で外圧が作用し、数千ｍの深さ
では、数百Ｋｆ／♂の外圧を受けるから、パイプが薄肉
の場合圧潰され易い。

問題点を解決するだめの手段 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シ、以下の通シである。

（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耐張索を両端部において固着係止
させてなるコルゲート型ヒートノ母イブ。

（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／’Ｐイブ内壁面に接して、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
する鋼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
する鋼材の全長ないし一定位置にウィックを取付けた。

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

（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ツヤイブの中央部を貫通
させた耐張索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ける。又耐張索の熱膨張とコルゲ
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ｒ−）型ヒートツヤイブは長手方向に波形状となって
いるので、耐張索の熱膨張に追随できる。

（２）　　コルゲート凰ヒートパイプの内壁に接してス
ノぐイラル状の補強体を設けたことによシ、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、補強体の巻回ピッチがコルゲート型ヒ
ートパイプの波形のピッチと同じ又はこれより小さくし
たことにより、このノやイブの可撓性が保持され、更に
熱膨張による両者、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）　ノ４イブの波付けの
、巻回方向が逆方向の場合には補強体の巻回ピッチは任
意のピッチでよく、この場合には補強体はコルゲート型
ヒートパイブ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っている。

（３）　　コルゲート型ヒートパイプの中央部を貫通す
る鋼材の一定箇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ｙ−）型ヒートノ臂イブの中
央部を貫通する鋼材の全長、又は一定箇所に毛細管作用
をなすウィックを設け、このウィッ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、一定箇所において補強材で金網等のウィ
ックを装着させ、ウィックで凝縮液を保持し、この部分
で蒸発作用をさせ、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上−）　ｚ４イグであっ
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２００〜３００ｏｔｙｔ程度にわた
って埋設されている。

下部が受熱部であシこの熱を上部から取出す。

このパイプは内径５０〜３００關程度の鋼、銅、アルミ
ニウム、ステンレス等の金属パイプよシなり、光面形状
は長手方向に波形１０１いわゆるコルデート型に形成さ
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ってもよい。

２は耐張索であって、鋼などのよシ線から成り、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２０λ、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がス部分よシなる。

密封部で上記コルゲート型ヒートノ母イグ１の上端部を
熔接、ないしねじ係合等によって密封し、ゲス部で密封
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２０３によっ
て圧着ねじ保合等によって同軸的に固着されている。吊
下げ金具２０３には吊下げ穴２０４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２０２によ
って固着され、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。

ボス部はキャップ金具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は補強体であって、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ってもよく特定
部分でもよいＯ 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。

巻回ピッチはコルｆｆ−）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ｆ１の波状のピッチと同一で
も又はこれよシ小さくてもよい。

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’７”−）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って、例えば耐張索２に中心孔
によって軸支、取付られている。

その大きさや数などは、コルｆｆ−）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の全長にわたっても、一定箇所すな
わち特定箇所にわたって連続的、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は槓 られた愼材であってもよい。

桐 ５はウィックで、金網、極細線等より成シ、例えば耐張
索２に適宜設けられている。

耐張索２の全長にわたってもよいし、一定箇所すなわち
特定箇所にわたって連続的又は間隔をおいて設けてもよ
い。ここでウィックは耐張索２そのものであってもよい
し、又耐張索２の中に埋込持固定されている。

んでもよい。

更に耐張索２の代シに、これと同様にして設は網 られた模材の全長でも、特定箇所に適宜設けてもよい。

６は同様にして、フルｆｆ−）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ィックであシ、金網極
細線等よシなる。このウィック６はコルゲート型どヒー
ト、４１イゾ１の内壁と補強体３との接触圧力を利用し
てその間に挟み込んでも良いし、或いはウィック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／ｌ
イラル状に一定巻回して構成するようにしてもよい。

このウィック６も同様にして、パイプ内壁の全長でもよ
く又特定箇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図は本発明の詳細な説明図であって、コルゲート型
ヒートパイプ１が地上建造物１０に支１１は地熱取出管
でちってここから地熱を冷却器（図示せず、以下同様）
に伝える。

１２は液戻り管であって冷却器で蒸気が冷却、凝縮され
コルグー）［ヒートパイプ１内に還流する。

１３は分岐管であって真空排気、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設した例を示したが、実施例は
これに限定されるものではない。

すなわち例えｆ’！（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もよい。

例えばコルゲート型ヒートパイグ内に耐張索が熱膨張力
が作用してもその挙動を耐張索が抑制し、コルゲート型
ヒートノヤイグ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 本発明のコルデート型ヒートパイプによシ、工場内で従
来工法の／４’イブ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、このノＪ？イグの緒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、長尺パイゾ内に種々の具材を取付けることは
工場内で容易にでき、運搬現場施行が容によるノ４イブ
の圧潰、（３）凝縮液受け、ウィッ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・９イゾの最も単純な場合はそのまま掘削孔に布
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デート型ヒートパイプの実施
例の説明図である。 図中１ニコルｒ−ト型ヒートパイプ、２：耐張索、３：
補強体、４：凝縮液受け、５，６：ウィックである。

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耐張索を両端で固
   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、補強体のピッチはコルゲート型
   ヒートパイプのピッ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
   れた鋼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鋼材の少くとも一部が毛細
   管作用をなすウイッ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ックを介
   在させてなるコルゲート型ヒートパイプ