JP2004156888A - ヒートパイプ及びそのヒートパイプを利用した加熱装置並びに冷却装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱交換効率の高効率化が図れ、しかも設備コストも高騰する虞れがないヒートパイプ及びそのヒートパイプを利用した加熱装置並びに冷却装置を提供する。
【解決手段】作動液を封入した真空パイプ１１と、加熱液体または冷却液体を内部に流通させる液路２１と、前記真空パイプ１１を収容する保温用パイプ２とを備え、該保温用パイプ２内で液路２１の片側の開口（出口）２１２を開放すると共に液路の他側の開口（入口）２１１を保温用パイプ２外で開放し、該保温用パイプ２に加熱液体または冷却液体の外部への連絡部１２を設けて、液路の保温用パイプ外での前記開放部または保温用パイプ２の前記連絡部１２からその液体を供給して作動液を内外の加熱液体または冷却液体で加熱または冷却する。
【選択図】 図１
【解決手段】作動液を封入した真空パイプ１１と、加熱液体または冷却液体を内部に流通させる液路２１と、前記真空パイプ１１を収容する保温用パイプ２とを備え、該保温用パイプ２内で液路２１の片側の開口（出口）２１２を開放すると共に液路の他側の開口（入口）２１１を保温用パイプ２外で開放し、該保温用パイプ２に加熱液体または冷却液体の外部への連絡部１２を設けて、液路の保温用パイプ外での前記開放部または保温用パイプ２の前記連絡部１２からその液体を供給して作動液を内外の加熱液体または冷却液体で加熱または冷却する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートパイプ及びそのヒートパイプを利用した加熱装置並びに冷却装置、更に詳しくは土壌の加熱消毒用、育苗用、住宅やビニールハウスの暖房用、植栽トイレ加温用、魚介類、にんにく等の乾燥用、床暖房用、融雪用、銭湯、温泉や温水プールの加温用、堆肥の発酵用、立木（庭木）の衰弱防止用、アルコール類の発酵促進用、土壌冷却用等、様々な分野に等しく活用可能なヒートパイプ及びそのヒートパイプを利用した加熱装置並びに冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のヒートパイプには、作動液を封入する真空パイプに、温水や油を加熱源、冷却源とするパイプを貫挿したものがある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２８８４８２号公報（第６頁、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１は、共に温風加熱装置のように石油燃焼式の場合、農業用ハウス内の汚染、温風による作物への影響の解消。ボイラを使用した温水循環方式のように熱源となる温度効果が大きく放熱量が低い出口の放熱量を所定に維持するために温水温度を高くすることに伴う高額燃料費の低減。等を図ることを特徴とするものである。
しかしながら、前記特許文献１では水平状に配設しないと使用できない問題がある。
しかも、外部雰囲気で作動液が影響を受けて冷却されることから、作動液が繰り返す、蒸発→移動→凝縮→還流のサイクルが効率的ではない問題がある。
また、特許文献１は、冷水を流入させれば、その作動液の作用によってその均一保持能力でその冷水とほぼ同じ温度まで真空パイプを冷却することが可能である。
しかしながら、その冷水温度と同温度まで真空パイプを冷却するに際して、長時間を要し、特にヒートパイプを必要本連結した大掛かりな冷却装置になればなるほど、その傾向は顕著である。
【０００５】
本発明は上記従来事情に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、液体を加熱源または冷却源とするヒートパイプであって、熱交換効率の高効率化が図れ、しかも設備コストも高騰する虞れがないヒートパイプ及びそのヒートパイプを利用した加熱装置並びに冷却装置を提供することにある。
更に他の目的とする処は、熱源となる液路内を防錆して、耐久性が向上するヒートパイプ及びそのヒートパイプを利用した加熱装置並びに冷却装置を提供することにある。
更に、他の目的とする処は、ヒートパイプ多数本使用しようとも、パイプの配管施工が非常に楽なヒートパイプを利用した加熱装置並びに冷却装置を提供することにある。
更に、他の目的とする処は、土壌消毒加熱に使用するに際し、その現場の状況に応じた向きで埋設しても熱交換効率の高効率化が図れるヒートパイプを利用した加熱装置を提供することにある。
更に、他の目的とする処は、特に夏期において土壌を冷却して、夏期に育成し難い農作物を栽培を可能にするヒートパイプを利用した冷却装置を提供することにある。
更に、他の目的とする処は、魚介類やにんにく等農産物を乾燥するに際し、いちいち廃熱して乾燥室内を冷ますことなく、連続的に乾燥が行えるヒートパイプを利用した加熱装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するために講じた技術的手段は、作動液を封入した真空パイプ内に、内部を流通する液体を加熱源または冷却源にする液路を貫通させて配路し、前記真空パイプを前記液路と共に保温用パイプに収容し、該保温用パイプ内で前記液路の片側の開口を開放して前記液体をその保温用パイプ内に充満させる共にその液路の他側の開口を保温用パイプ外で開放し、該保温用パイプに前記液体の外部への連絡部を設け、前記液路の保温用パイプ外での前記開放部または保温用パイプの前記連絡部から前記加熱源または冷却源とする液体を供給することを特徴とするヒートパイプである（請求項１）。
【０００７】
上記手段にあっては、真空パイプ内の作動液を、加熱液体を熱源とする液路で加熱すると共に保温用パイプ内のその加熱液体で加熱する。即ち作動液を加熱液体で内外から加熱する。そして、保温用パイプの加熱液体が保温機能を発揮して、外部からの吸熱作用をその加熱液体で抑制して作動液までその影響が及ばないように作用させて、作動液の活動の鈍化を阻止して、蒸発→移動→凝縮→還流のサイクルをアップさせる。
そして、真空パイプ内の作動液を、冷水を冷却源とする液路と、保温用パイプ内のその冷水とで内外から冷却して、作動液の活動を促進する。
また、真空パイプを収容する保温用パイプの表面積拡大機能でエネルギー放出量を増大させる。
【０００８】
また、前記加熱源とする液体が温水または油であり、温水として還元水を使用したり（請求項２）、冷却源とする液体が冷水であり、還元水を使用するようにすると有効なものである（請求項３）。
【０００９】
上記手段にあっては、液路内の酸化を防止して錆を発生させず液路の熱交換効率の低下を恒久的に防止する。
【００１０】
前記液路の保温用パイプ外での開放部と前記保温用パイプの外部への連絡部とを同保温用パイプの共通する片側に配設し、必要本数の隣設するヒートパイプ間において前記保温パイプにおける保温用パイプ外部への連絡部と、隣設する保温用パイプにおける同保温用パイプ外での液路の開放部とを連絡パイプで連絡すると共に両端のヒートパイプにおける液路の無連結な前記開放部と保温用パイプ外部への無連結な前記連絡部とを連絡パイプで連絡して循環路を構成し、該循環路に加熱液体供給手段に連絡して、加熱液体を循環させるようにしたり（請求項４）、前記液路の保温用パイプ外での開放部と前記保温用パイプの外部への連絡部とを同保温用パイプの共通する片側に配設し、必要本数の隣設するヒートパイプ間において前記保温パイプにおける保温用パイプ外部への連絡部と、隣設する保温用パイプにおける同保温用パイプ外での液路の開放部とを連絡パイプで連絡すると共に両端におけるヒートパイプの液路の無連結な前記開放部と保温用パイプ外部への無連結な前記連絡部とを連絡パイプで連絡して循環路を構成し、該循環路に冷却液体供給手段に連絡して、冷水液体を循環させる構成にすると好適なものである（請求項５）。
【００１１】
上記手段は、ヒートパイプ群の片側だけからの配管接続で配管施工を完結させる。
【００１２】
その加熱装置のヒートパイプを加熱対象とする土壌に垂直状、斜め状、水平状等任意方向に向けて埋設して、加熱消毒可能にしたり（請求項６）、冷却装置におけるヒートパイプを冷却対象とする土壌に垂直状、斜め状、水平状等任意方向に向けて埋設して、冷却可能にしている場合も有効なものである（請求項７）。
【００１３】
上記手段は、保温用パイプ内の加熱液体や冷却液体が同保温用パイプ内で対流するから、ヒートパイプの向きに関わらず保温用パイプ内の加熱液体や冷却液体を全域に亘って均一温度にする。それ故、従来技術のように水平な向きに制限されることなく、土壌状況や地形に応じてヒートパイプを任意な方向を向けて埋設することができる。
【００１４】
また、その加熱装置を機枠に支持し、該加熱装置で回転駆動可能なコンベアに載承された乾燥対象物を加熱可能とし、前記機枠に断熱パネルを支承して乾燥対象物、加熱装置を囲む乾燥室を構成し、前記乾燥室の室壁にコンベアの長さ方向適宜間隔をおいて開度調整可能な空気抜き部を設けている場合も有効なものである（請求項８）。
【００１５】
上記手段では、搬入部から乾燥対象物を載承させながらコンベアを稼動させてコンベア上面全体にその乾燥対象物を敷き詰める。機枠に断熱パネルを支承して乾燥対象物、加熱装置を囲む乾燥室を形成し、ヒートパイプ必要本数からなる加熱装置を作動させて、所定時間乾燥を継続する。この所定時間で、乾燥対象物固有の所定水分除去率まで水分を除去する。そして、再びコンベアを稼動させて搬出部から乾燥後の乾燥対象物を搬出しながら搬入部から新たな乾燥対象物を搬入してコンベア上面全体にその乾燥対象物を敷き詰める。その後、加熱装置の作動で同様に加熱する。
また、乾燥室の室壁にコンベアの長さ方向適宜間隔（好ましくは等間隔）をおいて設けた開度調整可能な空気抜き部が乾燥対象物から発生する水分を排出して、乾燥室内が飽和状態になるのを阻止する。
従来、魚介類（例えばホタテ、さくら海老等）やにんにく等の農産物の乾燥は、乾燥機の多段棚の各段に乾燥対象物を抜き差し可能に収容しての温風によるものである。乾燥後に作業者を出入可能にするため、廃熱して乾燥機内を冷ます必要があった。本手段の場合、乾燥室内を乾燥の度に冷ます必要がなく、またコンベア全域から空気抜き部を介して水分を排出して、全域の乾燥対象物を均一に乾燥する。
【００１６】
前記液路の保温用パイプ外での開放部と前記保温用パイプの外部への連絡部とを同保温用パイプの共通する片側に配設し、必要本数の隣設するヒートパイプ間において前記保温パイプにおける保温用パイプ外部への連絡部と、隣設する保温用パイプにおける同保温用パイプ外での液路の開放部とを連絡パイプで連絡すると共に両端のヒートパイプにおける液路の無連結な前記開放部と保温用パイプ外部への無連結な前記連絡部とを連絡パイプで連絡して循環路を構成し、該循環路に同循環路の一部として加熱手段に組み込んでなり、前記加熱手段は、加熱部で加熱される前記ヒートパイプを備え、前記循環路に強制循環手段を備えた構成にしても良いものである（請求項９）。前記加熱部は、ボイラー等の大掛かりな専用設備ではなく、ストーブや焚き火等の簡易な加熱手段を指している。
【００１７】
上記手段では、ヒートパイプを直火で加熱して加熱源とする。そして、加熱されるヒートパイプでは作動液の活動の活発化によって液路内の水は直ぐにヒートアップする。この温水を強制循環手段で必要本のヒートパイプからなる加熱装置に循環する。
【００１８】
次に、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明ヒートパイプの実施の形態を、図２は、本発明ヒートパイプを使用した加熱装置の第１の実施の形態を、図３は、同第２の実施の形態を、図４及び図５は同第３の実施の形態を、図６は同第４の実施の形態を、図７は、本発明ヒートパイプを使用した冷却装置の第１の実施の形態を、図８は、前記加熱装置の第５の実施の形態を各々示している。まず、ヒートパイプの実施の形態を説明すると、符号Ａはそのヒートパイプである。
【００１９】
ヒートパイプＡは、図示するように作動液１１１を封入した真空パイプ１１内に両端を開放したパイプからなる液路２１を挿通したヒートパイプ主体１と、そのヒートパイプ主体１を収容する保温用パイプ２とを備えた構成になっている。前記真空パイプ１１、液路２１、保温用パイプ２は、本実施の形態ではステンレス製である。
【００２０】
ヒートパイプ主体１は、加熱源を還元水とする液路２１の両端を真空パイプ１１の両端面から突出させ、その一端側を保温用パイプ２の一端面から外部から貫通状に突出させて入口２１１とし、他端側を出口２１２として保温用パイプ２内で開放させてある。
また、液路２１は、水平状態において図示するように作動液１１１に没するように配路されている。
【００２１】
作動液１１１は、エタノール、メタノール、水或いはこれらにシリカゲルを混入した適宜な成分のものを使用している。
従って、液路２１に所要温度の還元温水を強制供給すると、その還元温水である加熱液体で作動液１１１を加熱して沸騰→移動→凝縮→還流を順次繰り返して、真空パイプ１１の全体を短時間で効率的に加熱するようになる。
【００２２】
前記保温用パイプ２は、前記する入口２１１と同一側の端面に加熱液体の外部への連絡部１２を設けており、同入口２１１から供給される加熱流体で作動液を加熱すると共に、作動液加熱後の加熱液体で真空パイプ１１との空間を満たして、真空パイプ１１を外側からも加熱するようになっている。
【００２３】
斯かる本実施の形態のヒートパイプＡは、真空パイプ１１内の作動液１１１を液路２１内の加熱液体と、作動液加熱後のリターンされる加熱液体とで内外から加熱し、作動液１１１を活発化させて早急に沸騰させ、蒸発→移動→凝縮→還流のサイクルをアップさせて伝達効率を向上させ、尚且つリターンされる作動液加熱後の加熱液体が保温機能を発揮して、外部からの冷却作用の作動液１１１への影響を保温用パイプ２内の加熱液体で抑制する。従って、水、土壌、空気中等加熱雰囲気に関わらず、所定温度まで熱交換して早急に昇温させ、熱交換効率を非常に高効率にする。
また、保温用パイプ２の表面積拡大機能で熱エネルギーの放出量が増大し、ある加熱対象物を所定温度まで加熱させるに際して、少ない使用本数で可能にする。
そして、加熱液体である還元水は、液路２１内が塩素の影響で酸化せず、錆の発生を阻止して、恒久的に高効率な熱交換効率を持続する。
その上、作動液加熱後の加熱液体が真空パイプ１１との空間を対流し、垂直状、斜め状、水平状等設置方向に関わらず、保温用パイプ２全体を均一に加熱する。
【００２４】
尚、本実施の形態では加熱源を温水とする例について説明したが、油を使用しても良いものである。その場合には、加熱源の温度を高温（１００度以上）にできるため、暖房装置として特に有効なものとなる。
【００２５】
次に、図２に示すそのヒートパイプを利用した加熱装置を説明すると、この実施の形態は、必要本数のヒートパイプＡで構成された加熱装置Ａ１を示している。
【００２６】
この加熱装置Ａ１は、保温用パイプ２外への（温水または油）の連絡部１２と、隣設する液路２１における保温用パイプ２外からの入口２１１とを連絡パイプ３で連絡すると共に、更に両端のヒートパイプＡ…における液路２１の無連結な入口２１１と保温用パイプ２外への無連結な連絡部１２とを加熱液体供給手段（例えばボイラ）４を中途に有する連絡パイプ３で連絡して循環路Ｃを構成し、同一片側のパイプ配管施工で必要本数のヒートパイプＡ…に加熱液体（温水または油）を循環できるようにしている。
【００２７】
図３は、その加熱装置Ａ１を、土壌の加熱消毒にために使用した例を示している。
尚、前記するヒートパイプＡ及び加熱装置Ａ１において、保温用パイプ２外への連絡部１２から、液路２１における保温用パイプ２外への入口２１１に向けて加熱液体を循環させる循環方式も本発明は包含するものである。
【００２８】
図４及び図５の加熱装置を説明すると、この実施の形態は、桜海老、ホタテ等の海産物やにんにく等の農産物を対象とした乾燥用の加熱装置Ａ２である。
この乾燥用の加熱装置Ａ２は、図示するように立設する複数本の支持脚１５…で支持される上向きコの字状の機枠５にネットコンベア６を回転駆動可能に横設し、ネットコンベア６上半部とネットコンベア６下半部との間に載置板３５を機枠５の立側板２５、２５に亘って横架して、その載置板３５上面に前記する図２で示すヒートパイプ群（加熱装置Ａ１）Ａ１’を載置し、機枠５の平行する立側板２５、２５上面に、空気孔１７を等間隔をおいて開孔した架設板７を機枠５の長さ方向に適宜間隔（好ましくは等間隔）をおいて架設し、その架設板７を除く同立側板２５、２５上部開放部を載承される必要枚数の断熱パネル８で閉塞し、前記空気孔１７と一致する位置に調整孔１９を開孔したスライド板９をその架設板７の長さ方向にスライド可能に設けて開度調整可能な空気抜き部１０を形成し、前記ネットコンベア６上半部、下半部が臨む機枠５端部の側方開放部を垂直な短寸な断熱パネル８で各々閉塞して、機枠５と断熱パネル８群とで囲まれる空間を乾燥対象物、加熱装置を囲む乾燥室Ｂとしている。
尚、前記ネットコンベア６下半部側の短寸な断熱パネル８は固定的にするが、ネットコンベア６上半部側の短寸な断熱パネル８は、乾燥対象物搬入時、搬出時に取り外して、搬入部、搬出部を開放できるようにしている。符号３は、加熱液体供給手段（図示せず）への連絡パイプである。
【００２９】
この乾燥用の加熱装置Ａ２は、ネットコンベア６上半部上に乾燥対象物を載置した状態で乾燥室Ｂを構成し、連絡される加熱液体供給手段（図示せず）を所定時間作動させて乾燥する。
乾燥途中で乾燥室Ｂの室壁の一部を構成する架設板７上のスライド板９をその架設体７上を長さ方向にスライドさせ所望開度をもって空気孔１７を開孔させて、発生する水分を排出する。
また、乾燥後には搬入部と搬出部を開放した状態でネットコンベア６を駆動させて、搬出部から乾燥対象物を搬出することと併行して新たな乾燥対象物を搬入部から搬入してネットコンベア６上半部全域に乾燥対象物を敷き詰め、乾燥作業を実行すれば良いものである。
【００３０】
尚図示しないが、堆肥置場のコンクリート床上に前記加熱装置Ａ１を敷設して堆肥発酵用や立木（庭木を含む）周りに植設する有害なバクテリアを死滅させる立木保護用として使用することも可能であるし、堆肥発酵用として使用する場合には、堆肥に間隔をおいて縦方向に埋め込み、発酵処理後、チェーン等で一括して吊り上げるようにすると作業性も向上する。
【００３１】
次に図６に示す第４の実施の形態を説明すると、この実施の形態は、前記加熱装置Ａ１の加熱液体供給手段４を、加熱部（焚き火やストーブ等の簡易な加熱手段）Ｄで直接加熱される前記ヒートパイプＡ、強制循環手段Ｅ、膨張タンクＦとを備えた構成にしたものである。
即ち、前記加熱装置Ａ１の循環路Ｃの一部に加熱部Ｄで加熱される前記ヒートパイプＡを組み込むと共に、同循環路Ｃに膨張する温水を貯溜する膨張タンクＦ、強制循環手段Ｅとして循環ポンプを組み込んで、焚き火やストーブ等の簡易な加熱部Ｄで加熱されるヒートパイプＡで還元水を加熱して、その加熱用のヒートパイプＡで加熱された温水を加熱装置Ａ１のヒートパイプ群Ａ１’に循環するようにしている。
【００３２】
加熱用のヒートパイプＡでは、作動液の蒸発→移動→凝縮→還流のサイクルアップが早急であるため、その還元水は直ぐにヒートアップする。この温水を循環路Ｃで加熱装置Ａ１のヒートパイプ群Ａ１’に循環する。
このように、大掛かりな専用設備ではない焚き火やストーブ等の簡易な加熱部を使用して、加熱装置Ａ１を作動させることができる。
【００３３】
次に図７に示すヒートパイプを使用した冷水装置の第１の実施の形態を説明すると、この実施の形態は、前記する加熱部Ｄで加熱されるヒートパイプＡを、冷水装置（冷却液体供給手段）Ｇと置換して冷却装置Ｈを構成させてある。
このような構成にすることによって、冷水装置Ｇから強制的に供給される冷水を冷却源とする液路と、保温用パイプ内に充満するその冷水とで作動液を内外から冷却してヒートパイプ群Ａ１’の各ヒートパイプＡ…の作動液の活動を促進させて、各ヒートパイプ（保温パイプ）Ａを早急に所定温度まで低下させ、例えば夏期に土壌に埋設して土壌の温度を低下させる冷媒として使用できるようになっている。
尚、この実施の形態で前記膨張タンクＦは、貯水タンクとして使用する。
【００３４】
更に、図８に示すヒートパイプを使用した加熱装置の第５の実施の形態を説明すると、この実施の形態は、図６に示すヒートパイプ群Ａ１’を２群配設し、該ヒートパイプ群Ａ１’を連絡パイプ３で連絡して循環路Ｃを構成し、該循環路Ｃに、加熱部（焚き火やストーブ等の簡易な加熱手段）（後述では符号Ｄ１を付し第１加熱部と称する）で加熱される前記ヒートパイプＡ、強制循環手段Ｅ、膨張タンクＦとを備え、更にヒートパイプ群Ａ１’間に第２加熱部（ストーブ等の簡易な加熱手段）（後述では符号Ｄ２を付し第２加熱部と称する）で加熱される前記ヒートパイプＡを循環路Ｃの一部として組み込んだ構成にしてある。
前記第２加熱部Ｄ２は、第１加熱部Ｄ１よりも高温で加熱するようになっている。
この実施の形態では、第１加熱部Ｄ１よりも上流側のヒートパイプ群Ａ１’をもう一つのヒートパイプ群Ａ１’よりも高温に昇温することができる。
従って、例えば第１加熱部Ｄ１で加熱されるヒートパイプＡが同加熱部Ｄ１の加熱能力で６０℃まで昇温されるとすると、その第１加熱部Ｄ１直ぐ下流のヒートパイプ群Ａ１’を６０℃まで昇温させ、第２加熱部Ｄ２で加熱されるヒートパイプＡがその第２加熱部Ｄ２の加熱能力で例えば８０℃まで昇温されるとすると、その第２加熱部Ｄ２直ぐ下流のヒートパイプ群Ａ１’を８０℃まで昇温させることができる。
この実施の形態は、ヒートパイプ群Ａ１’が２群に関わらず、多数群のヒートパイプ群に適用可能である。その場合には昇温対象とするヒートパイプ群とその上流のヒートパイプ群との間に前記する第２加熱部で加熱されるヒートパイプを循環路の一部として組み込めば良いものである。
前記第１加熱部Ｄ１、第２加熱部Ｄ２は、加熱温度を調節可能とするものが好ましいものである。
【００３５】
【実施例】
φ１０ｍｍの液路（パイプ）２１をφ４８ｍｍの真空パイプ１１に貫通状に挿通した従来のヒートパイプと、同径の液路（パイプ）２１を貫通状に挿通した真空パイプ１１を、長さ９０ｃｍ、φ６０ｍｍの保温用パイプ２に作動液１１１に没して収容した本発明ヒートパイプとの性能試験を行った。還元温水の供給熱源の温度は双方共に８０度である。
【００３６】
【表１】
この表１は、空気中でのヒートパイプの温度上昇を示している。本発明のヒートパイプがヒートアップ開始から９分程度で７０℃程度にまでその保温用パイプ（周面）が昇温されたものであるのに対して従来のヒートパイプでは、１０分経過しても６０℃程度までしか保温用パイプ（周面）が昇温せず、それ以上加熱を継続しても６０℃程度以上までに昇温されず、熱交換効率が悪いことが立証された。
【００３７】
【表２】
【表３】
この表１、表２共、縦寸法３５２ｍｍ×横寸法１００２ｍｍ×高さ寸法１２３ｍｍの容器に約４３リットル貯水し、その貯水に本発明のヒートパイプ、従来のヒートパイプを浸し、貯水の温度上昇を測定した。
これによると、本発明のヒートパイプを使用すると、３３分で６０．３℃まで昇温するのに対して、従来のヒートパイプでは６０．２℃まで昇温するのに３６０分を要し、本発明ヒートパイプが従来ヒートパイプに比べて１２倍程度をも熱交換効率が高効率であることが立証される。
【００３８】
また、本発明のヒートパイプ、従来のヒートパイプが埋設する土壌中の有害なバクテリア菌が死滅する６０℃程度まで加熱するに要する時間を測定した処、本発明のヒートパイプでは５時間、従来ヒートパイプでは丸２日を要する実験結果も得ている。
従って、本発明のヒートパイプは、空気中、水中、土壌中どの雰囲気でも優れた熱交換効率を発揮し、特に水中、土壌中での熱交換効率が高効率であることが理解される。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は以上のように、作動液を封入した真空パイプ内に、内部を流通する液体を加熱源にする液路を貫通させて配路し、前記真空パイプを前記液路と共に保温用パイプに収容し、該保温用パイプ内で前記液路の片側の開口を開放して前記液体をその保温用パイプ内に充満させる共にその液路の他側の開口を保温用パイプ外で開放し、該保温用パイプに前記液体の外部への連絡部を設け、前記液路の保温用パイプ外での前記開放部または保温用パイプの前記連絡部から前記加熱源とする液体を供給して、作動液を封入した真空パイプを内外から加熱するシステムのヒートパイプであるから、保温用パイプ内の加熱液体が保温機能を発揮して、外部からの放熱による吸熱作用を保温用パイプ内の加熱液体で止めて作動液までにその影響が及ばないように抑制して、作動液の蒸発→移動→凝縮→還流のサイクルをアップさせ、しかも、水、土壌、空気中等加熱対象雰囲気に関わらず、所定温度まで熱交換して早急に昇温させ、熱交換効率が非常に高効率なヒートパイプを提供することができる。
しかも、その加熱源となる液体に代えて、冷却源とする液体を供給するようにした場合でも、作動液を、冷却液体を流通させる液路と、保温用パイプ内のその液体とで内外から冷却して作動液の活動を促進するから、保温用パイプを速やかに所定温度まで冷却でき、例えば土壌に埋設して冷却し、土壌温度を下げて特に夏期に栽培できない野菜、果物の栽培を可能にする。
その上、真空パイプを収容する保温用パイプの表面積拡大機能で熱エネルギーの放出量が増大し、ある容積を所定温度まで加熱または冷却するに際して、使用されるヒートパイプの必要本数を低減させて、ヒートパイプのセット作業の軽作業化に寄与することができる。
しかも、作動液を内外から加熱するに際して循環される加熱液体や冷却液体を有効利用しているため、外側から作動液を加熱したり冷却する専用の加熱装置や冷却装置を付設して対処する場合のように設備コストが高騰したり、構造的に複雑化することもなく、廉価で提供することができる。
また、保温用パイプ内の加熱液体や冷却液体は対流するので、ヒートパイプを垂直状、斜め状、水平状等任意方向に向けても、その向きに関わらず保温用パイプ内の加熱液体や冷却液体を全域に亘って均一温度にして、高効率な熱交換効率を維持した上に設置場所の状況等に応じた向きを自在に選択する自由度を持たせることができる。
【００４０】
また、加熱源である温水や冷水を還元水にしていると、液路内が塩素の影響で酸化することがなく、発生する錆で液路の熱交換効率の低下する虞れが全くなく、高効率な熱交換効率を恒久的に維持することができる。
【００４１】
その上、液路の保温用パイプ外での開放部と前記保温用パイプの外部への連絡部とを同保温用パイプの共通する片側に配設し、必要本数の隣設するヒートパイプ間において前記保温パイプにおける保温用パイプ外部への連絡部と、隣設する保温用パイプにおける同保温用パイプ外での液路の開放部とを連絡パイプで連絡すると共に両端のヒートパイプにおける液路の無連結な前記開放部と保温用パイプ外部への無連結な前記連絡部とを連絡パイプで連絡して循環路を構成し、該循環路に加熱液体供給手段または冷却液体供給手段を連絡して、加熱液体または冷却液体を循環させているため、ヒートパイプ群の片側だけからのパイプ配管接続で配管施工を完了し、作業性を向上させることができる。
【００４２】
また、加熱装置または冷却装置のヒートパイプを加熱対象とする土壌に垂直状、斜め状、水平状等任意方向に向けて埋設して加熱消毒可能または冷却可能にして、前記のように保温用パイプ内の加熱液体または冷却液体が対流してヒートパイプの向きに関わらず保温用パイプ内の加熱液体または冷却液体を全域に亘って均一温度にするようになっており、従来技術のように水平な向きに制限されることなく、土壌状況や地形、設置場所等に応じてヒートパイプを任意な方向を向けて設置することができる利便性を発揮する。
【００４３】
また、加熱装置を機枠に支持し、該加熱装置で回転駆動可能なコンベアに載承された乾燥対象物を加熱可能とし、前記機枠に断熱パネルを支承して乾燥対象物、加熱装置を囲む乾燥室を構成し、前記乾燥室の室壁にコンベアの長さ方向適宜間隔をおいて開度調整可能な空気抜き部を配設したヒートパイプを利用した加熱装置にあっては、従来の乾燥機のように乾燥後に作業者を出入可能にするためにいちいち廃熱して乾燥機内を冷ます必要が無く、連続的に乾燥できるし、全域の乾燥対象物を均一に乾燥し、製品の歩留まりの向上が約束できる。
【００４４】
更に、液路の保温用パイプ外での開放部と前記保温用パイプの外部への連絡部とを同保温用パイプの共通する片側に配設し、必要本数の隣設するヒートパイプ間において前記保温パイプにおける保温用パイプ外部への連絡部と、隣設する保温用パイプにおける同保温用パイプ外での液路の開放部とを連絡パイプで連絡すると共に両端のヒートパイプにおける液路の無連結な前記開放部と保温用パイプ外部への無連結な前記連絡部とを連絡パイプで連絡して循環路を構成し、該循環路に同循環路の一部として加熱手段に組み込んでなり、前記加熱手段は、加熱部で加熱される前記ヒートパイプを備え、前記循環路に強制循環手段を備えた場合には、敢えて大掛かりな専用のボイラ等を使用することなく、焚き火やストーブ等の加熱部で加熱対象となるヒートパイプを加熱することによって、加熱装置を構成する必要本のヒートパイプやヒートパイプ群を所定温度まで熱交換して早急に昇温させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヒートパイプを示し、（ａ）は正面図で一部切欠して示す。（ｂ）は（ｂ）−（ｂ）線断面図。
【図２】必要本のヒートパイプを連絡パイプで連絡し、更に加熱液体供給手段を連絡した加熱装置の斜視図。
【図３】その加熱装置を土壌加熱消毒用として使用した状態を示す斜視図。
【図４】桜海老、ホタテ等の海産物やにんにく等の農産物を対象とした乾燥用の加熱装置の斜視図で、一部の断熱パネルを分解した状態を示す。
【図５】図４の（５）−（５）線拡大縦断面図。
【図６】加熱専用のヒートパイプを加熱部で加熱する加熱装置の概略図。
【図７】冷却装置の概略図。
【図８】ヒートパイプ群を他のヒートパイプ群よりも高く昇温させる加熱装置の概略図。
【符号の説明】
１１：真空パイプ ２１：液路
２：保温用パイプ １１１：作動液
Ａ：ヒートパイプ ２１１：入口（開放部）
１２：連絡部 ２１２：出口
Ａ１、Ａ２：加熱装置 ４：加熱液体供給手段
６：コンベア ５：機枠
８：断熱パネル １０：空気抜き部
Ｄ、Ｄ１：加熱部（第１加熱部） Ｄ、Ｄ２：加熱部（第２加熱部）
Ｃ：循環路 Ｅ：強制循環手段
Ｆ：膨張タンク Ａ１’：ヒートパイプ群
Ｈ：冷却装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートパイプ及びそのヒートパイプを利用した加熱装置並びに冷却装置、更に詳しくは土壌の加熱消毒用、育苗用、住宅やビニールハウスの暖房用、植栽トイレ加温用、魚介類、にんにく等の乾燥用、床暖房用、融雪用、銭湯、温泉や温水プールの加温用、堆肥の発酵用、立木（庭木）の衰弱防止用、アルコール類の発酵促進用、土壌冷却用等、様々な分野に等しく活用可能なヒートパイプ及びそのヒートパイプを利用した加熱装置並びに冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のヒートパイプには、作動液を封入する真空パイプに、温水や油を加熱源、冷却源とするパイプを貫挿したものがある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２８８４８２号公報（第６頁、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１は、共に温風加熱装置のように石油燃焼式の場合、農業用ハウス内の汚染、温風による作物への影響の解消。ボイラを使用した温水循環方式のように熱源となる温度効果が大きく放熱量が低い出口の放熱量を所定に維持するために温水温度を高くすることに伴う高額燃料費の低減。等を図ることを特徴とするものである。
しかしながら、前記特許文献１では水平状に配設しないと使用できない問題がある。
しかも、外部雰囲気で作動液が影響を受けて冷却されることから、作動液が繰り返す、蒸発→移動→凝縮→還流のサイクルが効率的ではない問題がある。
また、特許文献１は、冷水を流入させれば、その作動液の作用によってその均一保持能力でその冷水とほぼ同じ温度まで真空パイプを冷却することが可能である。
しかしながら、その冷水温度と同温度まで真空パイプを冷却するに際して、長時間を要し、特にヒートパイプを必要本連結した大掛かりな冷却装置になればなるほど、その傾向は顕著である。
【０００５】
本発明は上記従来事情に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、液体を加熱源または冷却源とするヒートパイプであって、熱交換効率の高効率化が図れ、しかも設備コストも高騰する虞れがないヒートパイプ及びそのヒートパイプを利用した加熱装置並びに冷却装置を提供することにある。
更に他の目的とする処は、熱源となる液路内を防錆して、耐久性が向上するヒートパイプ及びそのヒートパイプを利用した加熱装置並びに冷却装置を提供することにある。
更に、他の目的とする処は、ヒートパイプ多数本使用しようとも、パイプの配管施工が非常に楽なヒートパイプを利用した加熱装置並びに冷却装置を提供することにある。
更に、他の目的とする処は、土壌消毒加熱に使用するに際し、その現場の状況に応じた向きで埋設しても熱交換効率の高効率化が図れるヒートパイプを利用した加熱装置を提供することにある。
更に、他の目的とする処は、特に夏期において土壌を冷却して、夏期に育成し難い農作物を栽培を可能にするヒートパイプを利用した冷却装置を提供することにある。
更に、他の目的とする処は、魚介類やにんにく等農産物を乾燥するに際し、いちいち廃熱して乾燥室内を冷ますことなく、連続的に乾燥が行えるヒートパイプを利用した加熱装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するために講じた技術的手段は、作動液を封入した真空パイプ内に、内部を流通する液体を加熱源または冷却源にする液路を貫通させて配路し、前記真空パイプを前記液路と共に保温用パイプに収容し、該保温用パイプ内で前記液路の片側の開口を開放して前記液体をその保温用パイプ内に充満させる共にその液路の他側の開口を保温用パイプ外で開放し、該保温用パイプに前記液体の外部への連絡部を設け、前記液路の保温用パイプ外での前記開放部または保温用パイプの前記連絡部から前記加熱源または冷却源とする液体を供給することを特徴とするヒートパイプである（請求項１）。
【０００７】
上記手段にあっては、真空パイプ内の作動液を、加熱液体を熱源とする液路で加熱すると共に保温用パイプ内のその加熱液体で加熱する。即ち作動液を加熱液体で内外から加熱する。そして、保温用パイプの加熱液体が保温機能を発揮して、外部からの吸熱作用をその加熱液体で抑制して作動液までその影響が及ばないように作用させて、作動液の活動の鈍化を阻止して、蒸発→移動→凝縮→還流のサイクルをアップさせる。
そして、真空パイプ内の作動液を、冷水を冷却源とする液路と、保温用パイプ内のその冷水とで内外から冷却して、作動液の活動を促進する。
また、真空パイプを収容する保温用パイプの表面積拡大機能でエネルギー放出量を増大させる。
【０００８】
また、前記加熱源とする液体が温水または油であり、温水として還元水を使用したり（請求項２）、冷却源とする液体が冷水であり、還元水を使用するようにすると有効なものである（請求項３）。
【０００９】
上記手段にあっては、液路内の酸化を防止して錆を発生させず液路の熱交換効率の低下を恒久的に防止する。
【００１０】
前記液路の保温用パイプ外での開放部と前記保温用パイプの外部への連絡部とを同保温用パイプの共通する片側に配設し、必要本数の隣設するヒートパイプ間において前記保温パイプにおける保温用パイプ外部への連絡部と、隣設する保温用パイプにおける同保温用パイプ外での液路の開放部とを連絡パイプで連絡すると共に両端のヒートパイプにおける液路の無連結な前記開放部と保温用パイプ外部への無連結な前記連絡部とを連絡パイプで連絡して循環路を構成し、該循環路に加熱液体供給手段に連絡して、加熱液体を循環させるようにしたり（請求項４）、前記液路の保温用パイプ外での開放部と前記保温用パイプの外部への連絡部とを同保温用パイプの共通する片側に配設し、必要本数の隣設するヒートパイプ間において前記保温パイプにおける保温用パイプ外部への連絡部と、隣設する保温用パイプにおける同保温用パイプ外での液路の開放部とを連絡パイプで連絡すると共に両端におけるヒートパイプの液路の無連結な前記開放部と保温用パイプ外部への無連結な前記連絡部とを連絡パイプで連絡して循環路を構成し、該循環路に冷却液体供給手段に連絡して、冷水液体を循環させる構成にすると好適なものである（請求項５）。
【００１１】
上記手段は、ヒートパイプ群の片側だけからの配管接続で配管施工を完結させる。
【００１２】
その加熱装置のヒートパイプを加熱対象とする土壌に垂直状、斜め状、水平状等任意方向に向けて埋設して、加熱消毒可能にしたり（請求項６）、冷却装置におけるヒートパイプを冷却対象とする土壌に垂直状、斜め状、水平状等任意方向に向けて埋設して、冷却可能にしている場合も有効なものである（請求項７）。
【００１３】
上記手段は、保温用パイプ内の加熱液体や冷却液体が同保温用パイプ内で対流するから、ヒートパイプの向きに関わらず保温用パイプ内の加熱液体や冷却液体を全域に亘って均一温度にする。それ故、従来技術のように水平な向きに制限されることなく、土壌状況や地形に応じてヒートパイプを任意な方向を向けて埋設することができる。
【００１４】
また、その加熱装置を機枠に支持し、該加熱装置で回転駆動可能なコンベアに載承された乾燥対象物を加熱可能とし、前記機枠に断熱パネルを支承して乾燥対象物、加熱装置を囲む乾燥室を構成し、前記乾燥室の室壁にコンベアの長さ方向適宜間隔をおいて開度調整可能な空気抜き部を設けている場合も有効なものである（請求項８）。
【００１５】
上記手段では、搬入部から乾燥対象物を載承させながらコンベアを稼動させてコンベア上面全体にその乾燥対象物を敷き詰める。機枠に断熱パネルを支承して乾燥対象物、加熱装置を囲む乾燥室を形成し、ヒートパイプ必要本数からなる加熱装置を作動させて、所定時間乾燥を継続する。この所定時間で、乾燥対象物固有の所定水分除去率まで水分を除去する。そして、再びコンベアを稼動させて搬出部から乾燥後の乾燥対象物を搬出しながら搬入部から新たな乾燥対象物を搬入してコンベア上面全体にその乾燥対象物を敷き詰める。その後、加熱装置の作動で同様に加熱する。
また、乾燥室の室壁にコンベアの長さ方向適宜間隔（好ましくは等間隔）をおいて設けた開度調整可能な空気抜き部が乾燥対象物から発生する水分を排出して、乾燥室内が飽和状態になるのを阻止する。
従来、魚介類（例えばホタテ、さくら海老等）やにんにく等の農産物の乾燥は、乾燥機の多段棚の各段に乾燥対象物を抜き差し可能に収容しての温風によるものである。乾燥後に作業者を出入可能にするため、廃熱して乾燥機内を冷ます必要があった。本手段の場合、乾燥室内を乾燥の度に冷ます必要がなく、またコンベア全域から空気抜き部を介して水分を排出して、全域の乾燥対象物を均一に乾燥する。
【００１６】
前記液路の保温用パイプ外での開放部と前記保温用パイプの外部への連絡部とを同保温用パイプの共通する片側に配設し、必要本数の隣設するヒートパイプ間において前記保温パイプにおける保温用パイプ外部への連絡部と、隣設する保温用パイプにおける同保温用パイプ外での液路の開放部とを連絡パイプで連絡すると共に両端のヒートパイプにおける液路の無連結な前記開放部と保温用パイプ外部への無連結な前記連絡部とを連絡パイプで連絡して循環路を構成し、該循環路に同循環路の一部として加熱手段に組み込んでなり、前記加熱手段は、加熱部で加熱される前記ヒートパイプを備え、前記循環路に強制循環手段を備えた構成にしても良いものである（請求項９）。前記加熱部は、ボイラー等の大掛かりな専用設備ではなく、ストーブや焚き火等の簡易な加熱手段を指している。
【００１７】
上記手段では、ヒートパイプを直火で加熱して加熱源とする。そして、加熱されるヒートパイプでは作動液の活動の活発化によって液路内の水は直ぐにヒートアップする。この温水を強制循環手段で必要本のヒートパイプからなる加熱装置に循環する。
【００１８】
次に、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明ヒートパイプの実施の形態を、図２は、本発明ヒートパイプを使用した加熱装置の第１の実施の形態を、図３は、同第２の実施の形態を、図４及び図５は同第３の実施の形態を、図６は同第４の実施の形態を、図７は、本発明ヒートパイプを使用した冷却装置の第１の実施の形態を、図８は、前記加熱装置の第５の実施の形態を各々示している。まず、ヒートパイプの実施の形態を説明すると、符号Ａはそのヒートパイプである。
【００１９】
ヒートパイプＡは、図示するように作動液１１１を封入した真空パイプ１１内に両端を開放したパイプからなる液路２１を挿通したヒートパイプ主体１と、そのヒートパイプ主体１を収容する保温用パイプ２とを備えた構成になっている。前記真空パイプ１１、液路２１、保温用パイプ２は、本実施の形態ではステンレス製である。
【００２０】
ヒートパイプ主体１は、加熱源を還元水とする液路２１の両端を真空パイプ１１の両端面から突出させ、その一端側を保温用パイプ２の一端面から外部から貫通状に突出させて入口２１１とし、他端側を出口２１２として保温用パイプ２内で開放させてある。
また、液路２１は、水平状態において図示するように作動液１１１に没するように配路されている。
【００２１】
作動液１１１は、エタノール、メタノール、水或いはこれらにシリカゲルを混入した適宜な成分のものを使用している。
従って、液路２１に所要温度の還元温水を強制供給すると、その還元温水である加熱液体で作動液１１１を加熱して沸騰→移動→凝縮→還流を順次繰り返して、真空パイプ１１の全体を短時間で効率的に加熱するようになる。
【００２２】
前記保温用パイプ２は、前記する入口２１１と同一側の端面に加熱液体の外部への連絡部１２を設けており、同入口２１１から供給される加熱流体で作動液を加熱すると共に、作動液加熱後の加熱液体で真空パイプ１１との空間を満たして、真空パイプ１１を外側からも加熱するようになっている。
【００２３】
斯かる本実施の形態のヒートパイプＡは、真空パイプ１１内の作動液１１１を液路２１内の加熱液体と、作動液加熱後のリターンされる加熱液体とで内外から加熱し、作動液１１１を活発化させて早急に沸騰させ、蒸発→移動→凝縮→還流のサイクルをアップさせて伝達効率を向上させ、尚且つリターンされる作動液加熱後の加熱液体が保温機能を発揮して、外部からの冷却作用の作動液１１１への影響を保温用パイプ２内の加熱液体で抑制する。従って、水、土壌、空気中等加熱雰囲気に関わらず、所定温度まで熱交換して早急に昇温させ、熱交換効率を非常に高効率にする。
また、保温用パイプ２の表面積拡大機能で熱エネルギーの放出量が増大し、ある加熱対象物を所定温度まで加熱させるに際して、少ない使用本数で可能にする。
そして、加熱液体である還元水は、液路２１内が塩素の影響で酸化せず、錆の発生を阻止して、恒久的に高効率な熱交換効率を持続する。
その上、作動液加熱後の加熱液体が真空パイプ１１との空間を対流し、垂直状、斜め状、水平状等設置方向に関わらず、保温用パイプ２全体を均一に加熱する。
【００２４】
尚、本実施の形態では加熱源を温水とする例について説明したが、油を使用しても良いものである。その場合には、加熱源の温度を高温（１００度以上）にできるため、暖房装置として特に有効なものとなる。
【００２５】
次に、図２に示すそのヒートパイプを利用した加熱装置を説明すると、この実施の形態は、必要本数のヒートパイプＡで構成された加熱装置Ａ１を示している。
【００２６】
この加熱装置Ａ１は、保温用パイプ２外への（温水または油）の連絡部１２と、隣設する液路２１における保温用パイプ２外からの入口２１１とを連絡パイプ３で連絡すると共に、更に両端のヒートパイプＡ…における液路２１の無連結な入口２１１と保温用パイプ２外への無連結な連絡部１２とを加熱液体供給手段（例えばボイラ）４を中途に有する連絡パイプ３で連絡して循環路Ｃを構成し、同一片側のパイプ配管施工で必要本数のヒートパイプＡ…に加熱液体（温水または油）を循環できるようにしている。
【００２７】
図３は、その加熱装置Ａ１を、土壌の加熱消毒にために使用した例を示している。
尚、前記するヒートパイプＡ及び加熱装置Ａ１において、保温用パイプ２外への連絡部１２から、液路２１における保温用パイプ２外への入口２１１に向けて加熱液体を循環させる循環方式も本発明は包含するものである。
【００２８】
図４及び図５の加熱装置を説明すると、この実施の形態は、桜海老、ホタテ等の海産物やにんにく等の農産物を対象とした乾燥用の加熱装置Ａ２である。
この乾燥用の加熱装置Ａ２は、図示するように立設する複数本の支持脚１５…で支持される上向きコの字状の機枠５にネットコンベア６を回転駆動可能に横設し、ネットコンベア６上半部とネットコンベア６下半部との間に載置板３５を機枠５の立側板２５、２５に亘って横架して、その載置板３５上面に前記する図２で示すヒートパイプ群（加熱装置Ａ１）Ａ１’を載置し、機枠５の平行する立側板２５、２５上面に、空気孔１７を等間隔をおいて開孔した架設板７を機枠５の長さ方向に適宜間隔（好ましくは等間隔）をおいて架設し、その架設板７を除く同立側板２５、２５上部開放部を載承される必要枚数の断熱パネル８で閉塞し、前記空気孔１７と一致する位置に調整孔１９を開孔したスライド板９をその架設板７の長さ方向にスライド可能に設けて開度調整可能な空気抜き部１０を形成し、前記ネットコンベア６上半部、下半部が臨む機枠５端部の側方開放部を垂直な短寸な断熱パネル８で各々閉塞して、機枠５と断熱パネル８群とで囲まれる空間を乾燥対象物、加熱装置を囲む乾燥室Ｂとしている。
尚、前記ネットコンベア６下半部側の短寸な断熱パネル８は固定的にするが、ネットコンベア６上半部側の短寸な断熱パネル８は、乾燥対象物搬入時、搬出時に取り外して、搬入部、搬出部を開放できるようにしている。符号３は、加熱液体供給手段（図示せず）への連絡パイプである。
【００２９】
この乾燥用の加熱装置Ａ２は、ネットコンベア６上半部上に乾燥対象物を載置した状態で乾燥室Ｂを構成し、連絡される加熱液体供給手段（図示せず）を所定時間作動させて乾燥する。
乾燥途中で乾燥室Ｂの室壁の一部を構成する架設板７上のスライド板９をその架設体７上を長さ方向にスライドさせ所望開度をもって空気孔１７を開孔させて、発生する水分を排出する。
また、乾燥後には搬入部と搬出部を開放した状態でネットコンベア６を駆動させて、搬出部から乾燥対象物を搬出することと併行して新たな乾燥対象物を搬入部から搬入してネットコンベア６上半部全域に乾燥対象物を敷き詰め、乾燥作業を実行すれば良いものである。
【００３０】
尚図示しないが、堆肥置場のコンクリート床上に前記加熱装置Ａ１を敷設して堆肥発酵用や立木（庭木を含む）周りに植設する有害なバクテリアを死滅させる立木保護用として使用することも可能であるし、堆肥発酵用として使用する場合には、堆肥に間隔をおいて縦方向に埋め込み、発酵処理後、チェーン等で一括して吊り上げるようにすると作業性も向上する。
【００３１】
次に図６に示す第４の実施の形態を説明すると、この実施の形態は、前記加熱装置Ａ１の加熱液体供給手段４を、加熱部（焚き火やストーブ等の簡易な加熱手段）Ｄで直接加熱される前記ヒートパイプＡ、強制循環手段Ｅ、膨張タンクＦとを備えた構成にしたものである。
即ち、前記加熱装置Ａ１の循環路Ｃの一部に加熱部Ｄで加熱される前記ヒートパイプＡを組み込むと共に、同循環路Ｃに膨張する温水を貯溜する膨張タンクＦ、強制循環手段Ｅとして循環ポンプを組み込んで、焚き火やストーブ等の簡易な加熱部Ｄで加熱されるヒートパイプＡで還元水を加熱して、その加熱用のヒートパイプＡで加熱された温水を加熱装置Ａ１のヒートパイプ群Ａ１’に循環するようにしている。
【００３２】
加熱用のヒートパイプＡでは、作動液の蒸発→移動→凝縮→還流のサイクルアップが早急であるため、その還元水は直ぐにヒートアップする。この温水を循環路Ｃで加熱装置Ａ１のヒートパイプ群Ａ１’に循環する。
このように、大掛かりな専用設備ではない焚き火やストーブ等の簡易な加熱部を使用して、加熱装置Ａ１を作動させることができる。
【００３３】
次に図７に示すヒートパイプを使用した冷水装置の第１の実施の形態を説明すると、この実施の形態は、前記する加熱部Ｄで加熱されるヒートパイプＡを、冷水装置（冷却液体供給手段）Ｇと置換して冷却装置Ｈを構成させてある。
このような構成にすることによって、冷水装置Ｇから強制的に供給される冷水を冷却源とする液路と、保温用パイプ内に充満するその冷水とで作動液を内外から冷却してヒートパイプ群Ａ１’の各ヒートパイプＡ…の作動液の活動を促進させて、各ヒートパイプ（保温パイプ）Ａを早急に所定温度まで低下させ、例えば夏期に土壌に埋設して土壌の温度を低下させる冷媒として使用できるようになっている。
尚、この実施の形態で前記膨張タンクＦは、貯水タンクとして使用する。
【００３４】
更に、図８に示すヒートパイプを使用した加熱装置の第５の実施の形態を説明すると、この実施の形態は、図６に示すヒートパイプ群Ａ１’を２群配設し、該ヒートパイプ群Ａ１’を連絡パイプ３で連絡して循環路Ｃを構成し、該循環路Ｃに、加熱部（焚き火やストーブ等の簡易な加熱手段）（後述では符号Ｄ１を付し第１加熱部と称する）で加熱される前記ヒートパイプＡ、強制循環手段Ｅ、膨張タンクＦとを備え、更にヒートパイプ群Ａ１’間に第２加熱部（ストーブ等の簡易な加熱手段）（後述では符号Ｄ２を付し第２加熱部と称する）で加熱される前記ヒートパイプＡを循環路Ｃの一部として組み込んだ構成にしてある。
前記第２加熱部Ｄ２は、第１加熱部Ｄ１よりも高温で加熱するようになっている。
この実施の形態では、第１加熱部Ｄ１よりも上流側のヒートパイプ群Ａ１’をもう一つのヒートパイプ群Ａ１’よりも高温に昇温することができる。
従って、例えば第１加熱部Ｄ１で加熱されるヒートパイプＡが同加熱部Ｄ１の加熱能力で６０℃まで昇温されるとすると、その第１加熱部Ｄ１直ぐ下流のヒートパイプ群Ａ１’を６０℃まで昇温させ、第２加熱部Ｄ２で加熱されるヒートパイプＡがその第２加熱部Ｄ２の加熱能力で例えば８０℃まで昇温されるとすると、その第２加熱部Ｄ２直ぐ下流のヒートパイプ群Ａ１’を８０℃まで昇温させることができる。
この実施の形態は、ヒートパイプ群Ａ１’が２群に関わらず、多数群のヒートパイプ群に適用可能である。その場合には昇温対象とするヒートパイプ群とその上流のヒートパイプ群との間に前記する第２加熱部で加熱されるヒートパイプを循環路の一部として組み込めば良いものである。
前記第１加熱部Ｄ１、第２加熱部Ｄ２は、加熱温度を調節可能とするものが好ましいものである。
【００３５】
【実施例】
φ１０ｍｍの液路（パイプ）２１をφ４８ｍｍの真空パイプ１１に貫通状に挿通した従来のヒートパイプと、同径の液路（パイプ）２１を貫通状に挿通した真空パイプ１１を、長さ９０ｃｍ、φ６０ｍｍの保温用パイプ２に作動液１１１に没して収容した本発明ヒートパイプとの性能試験を行った。還元温水の供給熱源の温度は双方共に８０度である。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
これによると、本発明のヒートパイプを使用すると、３３分で６０．３℃まで昇温するのに対して、従来のヒートパイプでは６０．２℃まで昇温するのに３６０分を要し、本発明ヒートパイプが従来ヒートパイプに比べて１２倍程度をも熱交換効率が高効率であることが立証される。
【００３８】
また、本発明のヒートパイプ、従来のヒートパイプが埋設する土壌中の有害なバクテリア菌が死滅する６０℃程度まで加熱するに要する時間を測定した処、本発明のヒートパイプでは５時間、従来ヒートパイプでは丸２日を要する実験結果も得ている。
従って、本発明のヒートパイプは、空気中、水中、土壌中どの雰囲気でも優れた熱交換効率を発揮し、特に水中、土壌中での熱交換効率が高効率であることが理解される。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は以上のように、作動液を封入した真空パイプ内に、内部を流通する液体を加熱源にする液路を貫通させて配路し、前記真空パイプを前記液路と共に保温用パイプに収容し、該保温用パイプ内で前記液路の片側の開口を開放して前記液体をその保温用パイプ内に充満させる共にその液路の他側の開口を保温用パイプ外で開放し、該保温用パイプに前記液体の外部への連絡部を設け、前記液路の保温用パイプ外での前記開放部または保温用パイプの前記連絡部から前記加熱源とする液体を供給して、作動液を封入した真空パイプを内外から加熱するシステムのヒートパイプであるから、保温用パイプ内の加熱液体が保温機能を発揮して、外部からの放熱による吸熱作用を保温用パイプ内の加熱液体で止めて作動液までにその影響が及ばないように抑制して、作動液の蒸発→移動→凝縮→還流のサイクルをアップさせ、しかも、水、土壌、空気中等加熱対象雰囲気に関わらず、所定温度まで熱交換して早急に昇温させ、熱交換効率が非常に高効率なヒートパイプを提供することができる。
しかも、その加熱源となる液体に代えて、冷却源とする液体を供給するようにした場合でも、作動液を、冷却液体を流通させる液路と、保温用パイプ内のその液体とで内外から冷却して作動液の活動を促進するから、保温用パイプを速やかに所定温度まで冷却でき、例えば土壌に埋設して冷却し、土壌温度を下げて特に夏期に栽培できない野菜、果物の栽培を可能にする。
その上、真空パイプを収容する保温用パイプの表面積拡大機能で熱エネルギーの放出量が増大し、ある容積を所定温度まで加熱または冷却するに際して、使用されるヒートパイプの必要本数を低減させて、ヒートパイプのセット作業の軽作業化に寄与することができる。
しかも、作動液を内外から加熱するに際して循環される加熱液体や冷却液体を有効利用しているため、外側から作動液を加熱したり冷却する専用の加熱装置や冷却装置を付設して対処する場合のように設備コストが高騰したり、構造的に複雑化することもなく、廉価で提供することができる。
また、保温用パイプ内の加熱液体や冷却液体は対流するので、ヒートパイプを垂直状、斜め状、水平状等任意方向に向けても、その向きに関わらず保温用パイプ内の加熱液体や冷却液体を全域に亘って均一温度にして、高効率な熱交換効率を維持した上に設置場所の状況等に応じた向きを自在に選択する自由度を持たせることができる。
【００４０】
また、加熱源である温水や冷水を還元水にしていると、液路内が塩素の影響で酸化することがなく、発生する錆で液路の熱交換効率の低下する虞れが全くなく、高効率な熱交換効率を恒久的に維持することができる。
【００４１】
その上、液路の保温用パイプ外での開放部と前記保温用パイプの外部への連絡部とを同保温用パイプの共通する片側に配設し、必要本数の隣設するヒートパイプ間において前記保温パイプにおける保温用パイプ外部への連絡部と、隣設する保温用パイプにおける同保温用パイプ外での液路の開放部とを連絡パイプで連絡すると共に両端のヒートパイプにおける液路の無連結な前記開放部と保温用パイプ外部への無連結な前記連絡部とを連絡パイプで連絡して循環路を構成し、該循環路に加熱液体供給手段または冷却液体供給手段を連絡して、加熱液体または冷却液体を循環させているため、ヒートパイプ群の片側だけからのパイプ配管接続で配管施工を完了し、作業性を向上させることができる。
【００４２】
また、加熱装置または冷却装置のヒートパイプを加熱対象とする土壌に垂直状、斜め状、水平状等任意方向に向けて埋設して加熱消毒可能または冷却可能にして、前記のように保温用パイプ内の加熱液体または冷却液体が対流してヒートパイプの向きに関わらず保温用パイプ内の加熱液体または冷却液体を全域に亘って均一温度にするようになっており、従来技術のように水平な向きに制限されることなく、土壌状況や地形、設置場所等に応じてヒートパイプを任意な方向を向けて設置することができる利便性を発揮する。
【００４３】
また、加熱装置を機枠に支持し、該加熱装置で回転駆動可能なコンベアに載承された乾燥対象物を加熱可能とし、前記機枠に断熱パネルを支承して乾燥対象物、加熱装置を囲む乾燥室を構成し、前記乾燥室の室壁にコンベアの長さ方向適宜間隔をおいて開度調整可能な空気抜き部を配設したヒートパイプを利用した加熱装置にあっては、従来の乾燥機のように乾燥後に作業者を出入可能にするためにいちいち廃熱して乾燥機内を冷ます必要が無く、連続的に乾燥できるし、全域の乾燥対象物を均一に乾燥し、製品の歩留まりの向上が約束できる。
【００４４】
更に、液路の保温用パイプ外での開放部と前記保温用パイプの外部への連絡部とを同保温用パイプの共通する片側に配設し、必要本数の隣設するヒートパイプ間において前記保温パイプにおける保温用パイプ外部への連絡部と、隣設する保温用パイプにおける同保温用パイプ外での液路の開放部とを連絡パイプで連絡すると共に両端のヒートパイプにおける液路の無連結な前記開放部と保温用パイプ外部への無連結な前記連絡部とを連絡パイプで連絡して循環路を構成し、該循環路に同循環路の一部として加熱手段に組み込んでなり、前記加熱手段は、加熱部で加熱される前記ヒートパイプを備え、前記循環路に強制循環手段を備えた場合には、敢えて大掛かりな専用のボイラ等を使用することなく、焚き火やストーブ等の加熱部で加熱対象となるヒートパイプを加熱することによって、加熱装置を構成する必要本のヒートパイプやヒートパイプ群を所定温度まで熱交換して早急に昇温させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヒートパイプを示し、（ａ）は正面図で一部切欠して示す。（ｂ）は（ｂ）−（ｂ）線断面図。
【図２】必要本のヒートパイプを連絡パイプで連絡し、更に加熱液体供給手段を連絡した加熱装置の斜視図。
【図３】その加熱装置を土壌加熱消毒用として使用した状態を示す斜視図。
【図４】桜海老、ホタテ等の海産物やにんにく等の農産物を対象とした乾燥用の加熱装置の斜視図で、一部の断熱パネルを分解した状態を示す。
【図５】図４の（５）−（５）線拡大縦断面図。
【図６】加熱専用のヒートパイプを加熱部で加熱する加熱装置の概略図。
【図７】冷却装置の概略図。
【図８】ヒートパイプ群を他のヒートパイプ群よりも高く昇温させる加熱装置の概略図。
【符号の説明】
１１：真空パイプ ２１：液路
２：保温用パイプ １１１：作動液
Ａ：ヒートパイプ ２１１：入口（開放部）
１２：連絡部 ２１２：出口
Ａ１、Ａ２：加熱装置 ４：加熱液体供給手段
６：コンベア ５：機枠
８：断熱パネル １０：空気抜き部
Ｄ、Ｄ１：加熱部（第１加熱部） Ｄ、Ｄ２：加熱部（第２加熱部）
Ｃ：循環路 Ｅ：強制循環手段
Ｆ：膨張タンク Ａ１’：ヒートパイプ群
Ｈ：冷却装置
Claims (9)
- 作動液を封入した真空パイプ内に、内部を流通する液体を加熱源または冷却源にする液路を貫通させて配路し、前記真空パイプを前記液路と共に保温用パイプに収容し、該保温用パイプ内で前記液路の片側の開口を開放して前記液体をその保温用パイプ内に充満させる共にその液路の他側の開口を保温用パイプ外で開放し、該保温用パイプに前記液体の外部への連絡部を設け、前記液路の保温用パイプ外での前記開放部または保温用パイプの前記連絡部から前記加熱源または冷却源とする液体を供給することを特徴とするヒートパイプ。
- 前記加熱源とする液体が温水または油であり、温水として、還元水を使用することを特徴とする請求項１記載のヒートパイプ。
- 前記冷却源とする液体が冷水であり、還元水を使用することを特徴とする請求項１記載のヒートパイプ。
- 前記液路の保温用パイプ外での開放部と前記保温用パイプの外部への連絡部とを同保温用パイプの共通する片側に配設し、必要本数の隣設するヒートパイプ間において前記保温パイプにおける保温用パイプ外部への連絡部と、隣設する保温用パイプにおける同保温用パイプ外での液路の開放部とを連絡パイプで連絡すると共に両端のヒートパイプにおける液路の無連結な前記開放部と保温用パイプ外部への無連結な前記連絡部とを連絡パイプで連絡して循環路を構成し、該循環路に加熱液体供給手段に連絡して、加熱液体を循環させていることを特徴とする請求項２記載のヒートパイプを利用した加熱装置。
- 前記液路の保温用パイプ外での開放部と前記保温用パイプの外部への連絡部とを同保温用パイプの共通する片側に配設し、必要本数の隣設するヒートパイプ間において前記保温パイプにおける保温用パイプ外部への連絡部と、隣設する保温用パイプにおける同保温用パイプ外での液路の開放部とを連絡パイプで連絡すると共に両端におけるヒートパイプの液路の無連結な前記開放部と保温用パイプ外部への無連結な前記連絡部とを連絡パイプで連絡して循環路を構成し、該循環路に冷却液体供給手段に連絡して、冷却液体を循環させていることを特徴とする請求項３記載のヒートパイプを利用した冷却装置。
- 前記請求項４記載の加熱装置におけるヒートパイプを加熱対象とする土壌に垂直状、斜め状、水平状等任意方向に向けて埋設して、加熱消毒可能にしていることを特徴とするヒートパイプを利用した加熱装置。
- 前記請求項５記載の冷却装置におけるヒートパイプを冷却対象とする土壌に垂直状、斜め状、水平状等任意方向に向けて埋設して、冷却可能にしていることを特徴とするヒートパイプを利用した冷却装置。
- 前記請求項４記載の加熱装置を機枠に支持し、該加熱装置で回転駆動可能なコンベアに載承された乾燥対象物を加熱可能とし、前記機枠に断熱パネルを支承して乾燥対象物、加熱装置を囲む乾燥室を構成し、前記乾燥室の室壁にコンベアの長さ方向適宜間隔をおいて開度調整可能な空気抜き部を設けていることを特徴とするヒートパイプを利用した加熱装置。
- 前記液路の保温用パイプ外での開放部と前記保温用パイプの外部への連絡部とを同保温用パイプの共通する片側に配設し、必要本数の隣設するヒートパイプ間において前記保温パイプにおける保温用パイプ外部への連絡部と、隣設する保温用パイプにおける同保温用パイプ外での液路の開放部とを連絡パイプで連絡すると共に両端のヒートパイプにおける液路の無連結な前記開放部と保温用パイプ外部への無連結な前記連絡部とを連絡パイプで連絡して循環路を構成し、該循環路に同循環路の一部として加熱手段に組み込んでなり、前記加熱手段は、加熱部で加熱される前記ヒートパイプを備え、前記循環路に強制循環手段を備えていることを特徴とする請求項２記載のヒートパイプを利用した加熱装置。
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-
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