JP2886110B2 - ヒートパイプ式融雪装置 - Google Patents
ヒートパイプ式融雪装置Info
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- JP2886110B2 JP2886110B2 JP7117871A JP11787195A JP2886110B2 JP 2886110 B2 JP2886110 B2 JP 2886110B2 JP 7117871 A JP7117871 A JP 7117871A JP 11787195 A JP11787195 A JP 11787195A JP 2886110 B2 JP2886110 B2 JP 2886110B2
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- Japan
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- heat pipe
- temperature
- working fluid
- road surface
- heat
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0266—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
- F24T10/00—Geothermal collectors
- F24T10/30—Geothermal collectors using underground reservoirs for accumulating working fluids or intermediate fluids
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
- F24T10/00—Geothermal collectors
- F24T10/40—Geothermal collectors operated without external energy sources, e.g. using thermosiphonic circulation or heat pipes
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- Y02E10/10—Geothermal energy
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、熱輸送手段としてヒ
ートパイプを採用し、かつ地中の熱を熱源として利用す
る融雪装置に関するものである。
ートパイプを採用し、かつ地中の熱を熱源として利用す
る融雪装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】車道や歩道等の除雪は、冬季の交通手段
を確保する上で特に重要であるが、これらの路面は自然
環境下に直接晒されているうえに、対象とする面積が広
いために、人力による除雪を行うとすれば多大の労力と
時間とを要する。またその除雪のために人工的な熱エネ
ルギを使用するとすれば、ランニングコストが嵩むなど
の問題が生じる。そこで従来、雪を溶かして除雪するに
あたり自然エネルギを可及的に有効利用することが種々
試みられており、その一例が特開昭６３−４０００２号
公報に示されている。
を確保する上で特に重要であるが、これらの路面は自然
環境下に直接晒されているうえに、対象とする面積が広
いために、人力による除雪を行うとすれば多大の労力と
時間とを要する。またその除雪のために人工的な熱エネ
ルギを使用するとすれば、ランニングコストが嵩むなど
の問題が生じる。そこで従来、雪を溶かして除雪するに
あたり自然エネルギを可及的に有効利用することが種々
試みられており、その一例が特開昭６３−４０００２号
公報に示されている。
【０００３】この公報に記載された装置について簡単に
説明すると、融雪を行う地表面の直下に、直管形状を成
すヒートパイプの上端部が配設されている。そして、そ
のヒートパイプの下端部側は、地中の深い箇所に延ばさ
れている。また、このヒートパイプを構成しているコン
テナの内部には、作動流体の蒸気流を制御するダンパ
（漏洩型バタフライ弁）が備えられるとともに、毛細管
作用によって液相作動流体を底部側から上端部側に汲み
上げるウィックがコンテナ内壁部に備えられている。そ
して、このヒートパイプの近傍に設置した降雪センサと
地表面温度センサと地中温度センサとによって、地表温
度に対して地中温度が高く、しかも降雪がないことが検
知された場合に前記ダンパが閉じられてヒートパイプが
動作しないように構成されている。
説明すると、融雪を行う地表面の直下に、直管形状を成
すヒートパイプの上端部が配設されている。そして、そ
のヒートパイプの下端部側は、地中の深い箇所に延ばさ
れている。また、このヒートパイプを構成しているコン
テナの内部には、作動流体の蒸気流を制御するダンパ
（漏洩型バタフライ弁）が備えられるとともに、毛細管
作用によって液相作動流体を底部側から上端部側に汲み
上げるウィックがコンテナ内壁部に備えられている。そ
して、このヒートパイプの近傍に設置した降雪センサと
地表面温度センサと地中温度センサとによって、地表温
度に対して地中温度が高く、しかも降雪がないことが検
知された場合に前記ダンパが閉じられてヒートパイプが
動作しないように構成されている。
【０００４】したがって、上記の融雪装置では降雪があ
って、また地表温度よりも地中温度が高いことが各セン
サによって検知された場合に、ヒートパイプ内において
ダンパが開いた状態になるから、コンテナの下端側（地
中側）において地熱によって加熱されて蒸発した作動流
体が、コンテナの途中で遮断されることなく上端側（地
表面側）に到達できる。すなわち、ヒートパイプの作動
流体によって地中に存在する熱が地表面側に輸送され
る。そして、この熱輸送がある程度継続されることによ
り、地表面上の積雪が溶かされる。
って、また地表温度よりも地中温度が高いことが各セン
サによって検知された場合に、ヒートパイプ内において
ダンパが開いた状態になるから、コンテナの下端側（地
中側）において地熱によって加熱されて蒸発した作動流
体が、コンテナの途中で遮断されることなく上端側（地
表面側）に到達できる。すなわち、ヒートパイプの作動
流体によって地中に存在する熱が地表面側に輸送され
る。そして、この熱輸送がある程度継続されることによ
り、地表面上の積雪が溶かされる。
【０００５】また一方で、例えば夏季などで降雪はない
ものの、地中温度に対して地表面温度が高いことが検知
された場合にも、ヒートパイプ内部のダンパは開いた状
態に維持される。そして、この場合には、ウィックによ
ってコンテナの下端部に滞留する作動流体が上端部側に
汲み上げられるとともに、地表面近傍の地熱によって加
熱される。そして、蒸気となった作動流体は、コンテナ
下端側に流動し、低温の地中に向けて熱を放出する。こ
れにより、冬季の融雪に必要な熱源エネルギを地中に蓄
えることができる。
ものの、地中温度に対して地表面温度が高いことが検知
された場合にも、ヒートパイプ内部のダンパは開いた状
態に維持される。そして、この場合には、ウィックによ
ってコンテナの下端部に滞留する作動流体が上端部側に
汲み上げられるとともに、地表面近傍の地熱によって加
熱される。そして、蒸気となった作動流体は、コンテナ
下端側に流動し、低温の地中に向けて熱を放出する。こ
れにより、冬季の融雪に必要な熱源エネルギを地中に蓄
えることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の通り
上記の融雪装置では、ダンパ（漏洩型バタフライ弁）に
よって作動流体の蒸気流を遮断し、また液相作動流体を
ウィックによってコンテナの上端部側に還流させる構成
であって、ウィックはコンテナの内面全体に連続した状
態で取り付けられているから、ダンパを閉じた状態にお
いてもウィックによる僅かな隙間がコンテナの内壁面と
ダンパの縁部との間に形成されてしまう。したがって、
例えば地表温度が地中温度に対して低い場合に、液相の
作動流体が少量づつ汲み上げられたり、あるいは地中温
度の方が高い場合に、上端部側に蒸気が流動したりする
など、ヒートパイプの動作を完全には制御することがで
きず、そのために意図しない熱輸送が行われるおそれが
多分にあった。
上記の融雪装置では、ダンパ（漏洩型バタフライ弁）に
よって作動流体の蒸気流を遮断し、また液相作動流体を
ウィックによってコンテナの上端部側に還流させる構成
であって、ウィックはコンテナの内面全体に連続した状
態で取り付けられているから、ダンパを閉じた状態にお
いてもウィックによる僅かな隙間がコンテナの内壁面と
ダンパの縁部との間に形成されてしまう。したがって、
例えば地表温度が地中温度に対して低い場合に、液相の
作動流体が少量づつ汲み上げられたり、あるいは地中温
度の方が高い場合に、上端部側に蒸気が流動したりする
など、ヒートパイプの動作を完全には制御することがで
きず、そのために意図しない熱輸送が行われるおそれが
多分にあった。
【０００７】さらに、上記の融雪装置では、ヒートパイ
プがほぼ垂直に埋設されているので、地表面上の広がり
方向に対するヒートパイプの放熱面積が小さく、すなわ
ち一本のヒートパイプによって融雪することのできる地
表面の面積が極めて狭い。そのため、上記の融雪装置に
よって、ある一定範囲の地表面を均一かつ効率よく融雪
するには、多数本のヒートパイプが必要となり、設備コ
ストが高くなる問題があった。
プがほぼ垂直に埋設されているので、地表面上の広がり
方向に対するヒートパイプの放熱面積が小さく、すなわ
ち一本のヒートパイプによって融雪することのできる地
表面の面積が極めて狭い。そのため、上記の融雪装置に
よって、ある一定範囲の地表面を均一かつ効率よく融雪
するには、多数本のヒートパイプが必要となり、設備コ
ストが高くなる問題があった。
【０００８】この発明は上記の事情を背景としてなされ
たものであり、確実かつ効率のよい融雪を行うことがで
き、しかも設備費が安価な融雪装置を提供することを目
的とするものである。
たものであり、確実かつ効率のよい融雪を行うことがで
き、しかも設備費が安価な融雪装置を提供することを目
的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、密閉金属管からなるコンテナの内部
に真空脱気した状態で作動流体を封入したヒートパイプ
の蒸発部が、地中の高温域に延ばされて配設されるとと
もに、そのヒートパイプの凝縮部が地表面の直下で、か
つ該地表面とほぼ平行方向に布設され、さらに、前記ヒ
ートパイプの前記蒸発部と前記凝縮部との中間部分に、
前記コンテナ内部における前記作動流体の流動を選択的
に遮断する電磁弁が備えられ、さらに降雪センサが降雪
を検出しかつ路面温度センサが地中温度センサによって
検出された温度よりも路面温度が低いことを検出した場
合に前記電磁弁を開き、かつ、路面温度の方が地中温度
よりも高いことが検出された場合に前記電磁弁を閉じる
制御装置が設けられているとともに、前記電磁弁が、前
記コンテナの内周部に設けられた弁座と、この弁座に対
して当接または離隔する弁体とを備えていることを特徴
とするものである。
を達成するために、密閉金属管からなるコンテナの内部
に真空脱気した状態で作動流体を封入したヒートパイプ
の蒸発部が、地中の高温域に延ばされて配設されるとと
もに、そのヒートパイプの凝縮部が地表面の直下で、か
つ該地表面とほぼ平行方向に布設され、さらに、前記ヒ
ートパイプの前記蒸発部と前記凝縮部との中間部分に、
前記コンテナ内部における前記作動流体の流動を選択的
に遮断する電磁弁が備えられ、さらに降雪センサが降雪
を検出しかつ路面温度センサが地中温度センサによって
検出された温度よりも路面温度が低いことを検出した場
合に前記電磁弁を開き、かつ、路面温度の方が地中温度
よりも高いことが検出された場合に前記電磁弁を閉じる
制御装置が設けられているとともに、前記電磁弁が、前
記コンテナの内周部に設けられた弁座と、この弁座に対
して当接または離隔する弁体とを備えていることを特徴
とするものである。
【００１０】
【作用】この発明の融雪装置におけるヒートパイプはそ
の下端部を地中の高温域に延ばした状態が配置されてい
るから、降雪時には地表面側の凝縮部と地中深部の蒸発
部との間に温度差が生じる。一方、降雪が降雪センサに
よって検出され、その場合の路面温度センサによって検
出された温度が地中温度センサによって検出された温度
より低ければ、制御装置からの出力信号によって電磁弁
が開かれ、その結果、作動流体が蒸発部に供給され、そ
の作動流体が地中の熱によって加熱されて蒸発する。す
なわち自動運転が行われる。
の下端部を地中の高温域に延ばした状態が配置されてい
るから、降雪時には地表面側の凝縮部と地中深部の蒸発
部との間に温度差が生じる。一方、降雪が降雪センサに
よって検出され、その場合の路面温度センサによって検
出された温度が地中温度センサによって検出された温度
より低ければ、制御装置からの出力信号によって電磁弁
が開かれ、その結果、作動流体が蒸発部に供給され、そ
の作動流体が地中の熱によって加熱されて蒸発する。す
なわち自動運転が行われる。
【００１１】作動流体蒸気は、内圧および温度が共に低
い凝縮部に向けて上昇するとともに、その地表面近傍の
土壌に熱を奪われて凝縮する。すなわち、地表面および
その近傍の土壌に熱が放出される。そして、この熱によ
って地表面上の積雪が溶かされる。なお、その場合、凝
縮部側のコンテナが地表面とほぼ平行に布設されている
ため、汲み上げた地熱が地表面の広範囲に亘って放散さ
れる。したがってヒートパイプの１本あたりの融雪面積
が広くなるので、ヒートパイプの必要本数が少なくなっ
て設備コストの低廉化を図ることができる。
い凝縮部に向けて上昇するとともに、その地表面近傍の
土壌に熱を奪われて凝縮する。すなわち、地表面および
その近傍の土壌に熱が放出される。そして、この熱によ
って地表面上の積雪が溶かされる。なお、その場合、凝
縮部側のコンテナが地表面とほぼ平行に布設されている
ため、汲み上げた地熱が地表面の広範囲に亘って放散さ
れる。したがってヒートパイプの１本あたりの融雪面積
が広くなるので、ヒートパイプの必要本数が少なくなっ
て設備コストの低廉化を図ることができる。
【００１２】また、液化した作動流体は、重力によって
コンテナの壁面を蒸発部側に向けて流下し、そこで再度
加熱される。このような作動流体のサイクルは、前記弁
が開いている状態で蒸発部と凝縮部との間に温度差があ
る限り継続される。
コンテナの壁面を蒸発部側に向けて流下し、そこで再度
加熱される。このような作動流体のサイクルは、前記弁
が開いている状態で蒸発部と凝縮部との間に温度差があ
る限り継続される。
【００１３】
【００１４】
【実施例】以下、この発明を道路の融雪装置に適用した
例について図面を参照して説明する。図１に示すように
地中に埋設されるヒートパイプ１は、コンテナ２が全体
として略Ｌ字状に屈曲しており、下端部側は高温域の深
さにまでほぼ鉛直状態に配設されている。また、コンテ
ナ２の下端部が位置する高温域は、地下水帯などの年間
をとおして所定の温度に維持される箇所であって、熱源
となる高温の地熱流体３が存在している箇所である。し
たがって、コンテナ２のうち下端部から所定の長さの範
囲がヒートパイプの蒸発部４となっている。
例について図面を参照して説明する。図１に示すように
地中に埋設されるヒートパイプ１は、コンテナ２が全体
として略Ｌ字状に屈曲しており、下端部側は高温域の深
さにまでほぼ鉛直状態に配設されている。また、コンテ
ナ２の下端部が位置する高温域は、地下水帯などの年間
をとおして所定の温度に維持される箇所であって、熱源
となる高温の地熱流体３が存在している箇所である。し
たがって、コンテナ２のうち下端部から所定の長さの範
囲がヒートパイプの蒸発部４となっている。
【００１５】他方、凝縮部５となるヒートパイプ１の上
端部側は、アスファルト等により形成される路面６の直
下に、それとほぼ平行に埋設されている。より具体的に
は、コンテナ２の先端部が屈曲部分よりもわずか高い位
置にあって路面６に接近して配設されている。すなわち
屈曲部分より先端側の部分で路面６側との間で熱授受す
ることになり、その面積が広くなり、また凝縮した作動
流体７を速やかに蒸発部４側（下端部側）に還流させる
ことができる。
端部側は、アスファルト等により形成される路面６の直
下に、それとほぼ平行に埋設されている。より具体的に
は、コンテナ２の先端部が屈曲部分よりもわずか高い位
置にあって路面６に接近して配設されている。すなわち
屈曲部分より先端側の部分で路面６側との間で熱授受す
ることになり、その面積が広くなり、また凝縮した作動
流体７を速やかに蒸発部４側（下端部側）に還流させる
ことができる。
【００１６】なお、このヒートパイプ１は、一般のもの
と同様に銅やアルミ等からなる熱伝導性に優れた密閉金
属管の内部に、真空脱気した状態で目的温度範囲内で蒸
発・凝縮する水やアンモニアあるいはフレオン等を作動
流体として封入して構成されている。
と同様に銅やアルミ等からなる熱伝導性に優れた密閉金
属管の内部に、真空脱気した状態で目的温度範囲内で蒸
発・凝縮する水やアンモニアあるいはフレオン等を作動
流体として封入して構成されている。
【００１７】前記ヒートパイプ１の蒸発部４と凝縮部５
との間には、作動流体７の流動を制御する電磁弁８が設
けられている。この電磁弁８としては、種々の構成のも
のを採用することができ、例えばコンテナ２の内周部に
設けた弁座８ａに向けて弁体８ｂをスプリングなどの弾
性体８ｃで付勢し、またこの弁体８ｂを弁座８ａから離
隔する方向に付勢する電磁力を生じるコイル８ｄをコン
テナ２の外周側に配置したものであり、コイル８ｄに通
電して励磁することにより開弁し、消磁することにより
閉弁するように構成されている。なお、スプリングの配
置の仕方によっては励磁して閉弁し、消磁して開弁する
ように構成することもできる。この電磁弁８の開閉制御
を行うための制御装置９が設けられている。
との間には、作動流体７の流動を制御する電磁弁８が設
けられている。この電磁弁８としては、種々の構成のも
のを採用することができ、例えばコンテナ２の内周部に
設けた弁座８ａに向けて弁体８ｂをスプリングなどの弾
性体８ｃで付勢し、またこの弁体８ｂを弁座８ａから離
隔する方向に付勢する電磁力を生じるコイル８ｄをコン
テナ２の外周側に配置したものであり、コイル８ｄに通
電して励磁することにより開弁し、消磁することにより
閉弁するように構成されている。なお、スプリングの配
置の仕方によっては励磁して閉弁し、消磁して開弁する
ように構成することもできる。この電磁弁８の開閉制御
を行うための制御装置９が設けられている。
【００１８】他方、地上における路面６の上方には、一
例として光電管によって降雪の有無を検知する降雪セン
サ１０が備えられている。また、路面６の直下でかつヒ
ートパイプ１の上端部の近傍の地中には、路面温度を検
知する路面温度センサ１１が設けられている。さらに、
ヒートパイプ１の下端部の近傍すなわち路面温度センサ
１１よりも地中のさらに深い箇所には、地中温度センサ
１２が埋設されている。これらの降雪センサ１０および
路面温度センサ１１ならびに地中温度度センサ１２は、
それぞれ各信号線１３，１４，１５によって制御装置９
に接続されている。さらにこの制御装置９には、前記電
磁弁８が接続されている。そして各センサ１０，１１，
１２によって得られた温度情報に基づいて電磁弁８の開
閉の判断を行い、例えば降雪が検知され、かつ地中温度
に対して路面温度が低い場合のみ電磁弁８を開弁制御す
るようになっている。
例として光電管によって降雪の有無を検知する降雪セン
サ１０が備えられている。また、路面６の直下でかつヒ
ートパイプ１の上端部の近傍の地中には、路面温度を検
知する路面温度センサ１１が設けられている。さらに、
ヒートパイプ１の下端部の近傍すなわち路面温度センサ
１１よりも地中のさらに深い箇所には、地中温度センサ
１２が埋設されている。これらの降雪センサ１０および
路面温度センサ１１ならびに地中温度度センサ１２は、
それぞれ各信号線１３，１４，１５によって制御装置９
に接続されている。さらにこの制御装置９には、前記電
磁弁８が接続されている。そして各センサ１０，１１，
１２によって得られた温度情報に基づいて電磁弁８の開
閉の判断を行い、例えば降雪が検知され、かつ地中温度
に対して路面温度が低い場合のみ電磁弁８を開弁制御す
るようになっている。
【００１９】つぎに、上記のように構成された実施例の
作用について説明する。降雪センサ１０が雪を検知する
とともに、地中温度に対して路面温度が低いことが地中
温度センサ１２と路面温度センサ１１によって検知され
た場合に、制御装置９からの出力信号によって電磁弁８
が開かれる。
作用について説明する。降雪センサ１０が雪を検知する
とともに、地中温度に対して路面温度が低いことが地中
温度センサ１２と路面温度センサ１１によって検知され
た場合に、制御装置９からの出力信号によって電磁弁８
が開かれる。
【００２０】この場合、地表面側の温度に対して地中の
温度が高いから、ヒートパイプ１の両端部で温度差が生
じており、電磁弁８が開くことによって、蒸発部４と凝
縮部５との間での作動流体７の流動が可能となる。した
がってコンテナ２の下端側においては、液相の作動流体
７が地熱流体３の熱によって加熱されて蒸発し、その蒸
気は、地表側の雪や冷気によって低温状態になっている
凝縮部５側に流動する。
温度が高いから、ヒートパイプ１の両端部で温度差が生
じており、電磁弁８が開くことによって、蒸発部４と凝
縮部５との間での作動流体７の流動が可能となる。した
がってコンテナ２の下端側においては、液相の作動流体
７が地熱流体３の熱によって加熱されて蒸発し、その蒸
気は、地表側の雪や冷気によって低温状態になっている
凝縮部５側に流動する。
【００２１】この凝縮部５に流動してきた作動流体７の
蒸気は、その周囲の温度が低いためにここで放熱して凝
縮する。このように、地熱流体３の保有する熱がヒート
パイプ１の作動流体７によって路面６に輸送されるた
め、路面６上の雪は、その熱によって溶かされ、除雪さ
れる。その場合、コンテナ２の上端側の所定長さの部分
である凝縮部５が路面６とほぼ平行に布設されているか
ら、その長い凝縮部５の全長に亘る表面の全体が放熱面
を形成し、したがって１本のヒートパイプ１によって路
面６の広範囲を加熱することができる。
蒸気は、その周囲の温度が低いためにここで放熱して凝
縮する。このように、地熱流体３の保有する熱がヒート
パイプ１の作動流体７によって路面６に輸送されるた
め、路面６上の雪は、その熱によって溶かされ、除雪さ
れる。その場合、コンテナ２の上端側の所定長さの部分
である凝縮部５が路面６とほぼ平行に布設されているか
ら、その長い凝縮部５の全長に亘る表面の全体が放熱面
を形成し、したがって１本のヒートパイプ１によって路
面６の広範囲を加熱することができる。
【００２２】一方、ヒートパイプ１の凝縮部５において
液化した作動流体７は、重力によってコンテナ２の壁面
を下端部に向けて流下する。そして蒸発部４において再
度、地熱流体３から熱を受けて蒸発し、その蒸気が凝縮
部５に向けて上昇する。このような作動流体７による熱
輸送サイクルは、電磁弁８が閉じられるまで、具体的に
は降雪が検知されなくなったり、地熱温度と路面温度と
の高低関係が逆転するまで継続される。
液化した作動流体７は、重力によってコンテナ２の壁面
を下端部に向けて流下する。そして蒸発部４において再
度、地熱流体３から熱を受けて蒸発し、その蒸気が凝縮
部５に向けて上昇する。このような作動流体７による熱
輸送サイクルは、電磁弁８が閉じられるまで、具体的に
は降雪が検知されなくなったり、地熱温度と路面温度と
の高低関係が逆転するまで継続される。
【００２３】なお、前記電磁弁８は任意に開閉すること
ができるので、上述した降雪時でかつ地中温度が路面温
度より高い場合以外では、つぎのように電磁弁８を制御
すればよい。例えば降雪が検知されたにも拘らず地中温
度に対して路面６の温度の方が高いことが検知された場
合や、降雪が検知されずしかも路面温度の方が地中温度
に対して高いことが検知された場合等には、電磁弁８は
閉じた状態に維持される。
ができるので、上述した降雪時でかつ地中温度が路面温
度より高い場合以外では、つぎのように電磁弁８を制御
すればよい。例えば降雪が検知されたにも拘らず地中温
度に対して路面６の温度の方が高いことが検知された場
合や、降雪が検知されずしかも路面温度の方が地中温度
に対して高いことが検知された場合等には、電磁弁８は
閉じた状態に維持される。
【００２４】このように、個々のヒートパイプ１におけ
る凝縮部５と路面６との熱授受面積が大きいので、全体
として設けるヒートパイプ１の本数を従来と比べて少な
くでき、これによって、設備コストの低廉化を図ること
ができる。また、電磁弁８で蒸発部４と凝縮部５との間
を遮断するように構成するとともに、金網等からなるウ
ィックがコンテナ２の内壁面に取り付けられていないか
ら、作動流体７の流動を確実に遮断することができる。
すなわち、意図しないヒートパイプの動作を未然に防止
することができる。
る凝縮部５と路面６との熱授受面積が大きいので、全体
として設けるヒートパイプ１の本数を従来と比べて少な
くでき、これによって、設備コストの低廉化を図ること
ができる。また、電磁弁８で蒸発部４と凝縮部５との間
を遮断するように構成するとともに、金網等からなるウ
ィックがコンテナ２の内壁面に取り付けられていないか
ら、作動流体７の流動を確実に遮断することができる。
すなわち、意図しないヒートパイプの動作を未然に防止
することができる。
【００２５】ついで、図２を参照してこの発明の第二実
施例を説明する。なお、上記第一実施例と同様の部材に
は同じ符号を付すとともに、その詳細な説明を省略す
る。図２に示すように、この実施例におけるヒートパイ
プ１は、いわゆるループ型ヒートパイプである。すなわ
ち、蒸発管１７の両端部を液戻し管１８によって接続し
て全体として循環路を形成するように構成されており、
その蒸発管１７は、上記の実施例におけるコンテナ２と
同様に、中間の屈曲部分より先端側が、路面６の直下に
路面６とほぼ平行に埋設され、またその屈曲部より下側
の部分が地熱流体３の存在する高温域に延ばされてい
る。そしてこの蒸発管１７の下端部側の部分が蒸発部４
とされ、また路面６の直下の部分が凝縮部５とされてい
る。
施例を説明する。なお、上記第一実施例と同様の部材に
は同じ符号を付すとともに、その詳細な説明を省略す
る。図２に示すように、この実施例におけるヒートパイ
プ１は、いわゆるループ型ヒートパイプである。すなわ
ち、蒸発管１７の両端部を液戻し管１８によって接続し
て全体として循環路を形成するように構成されており、
その蒸発管１７は、上記の実施例におけるコンテナ２と
同様に、中間の屈曲部分より先端側が、路面６の直下に
路面６とほぼ平行に埋設され、またその屈曲部より下側
の部分が地熱流体３の存在する高温域に延ばされてい
る。そしてこの蒸発管１７の下端部側の部分が蒸発部４
とされ、また路面６の直下の部分が凝縮部５とされてい
る。
【００２６】これに対して液戻し管１８は、一例として
蒸発管１７とほぼ同様に屈曲されたパイプからなり、蒸
発管１７の両端部にそれぞれ接続されている。そしてこ
の液戻し管１８の中間部に上述した実施例で示した電磁
弁８と同様な電磁弁８が介装されている。このように蒸
発管１７と液戻し管１８とで構成された密閉循環路の内
部に、真空脱気した状態で水やアルコールあるいはフレ
オンなどの凝縮性の流体が作動流体７として封入されて
ヒートパイプが構成されている。
蒸発管１７とほぼ同様に屈曲されたパイプからなり、蒸
発管１７の両端部にそれぞれ接続されている。そしてこ
の液戻し管１８の中間部に上述した実施例で示した電磁
弁８と同様な電磁弁８が介装されている。このように蒸
発管１７と液戻し管１８とで構成された密閉循環路の内
部に、真空脱気した状態で水やアルコールあるいはフレ
オンなどの凝縮性の流体が作動流体７として封入されて
ヒートパイプが構成されている。
【００２７】図２に示すように構成した融雪装置によれ
ば、以下のようにして融雪が行われる。すなわち降雪セ
ンサ１０が雪を検知し、かつ地中温度に対して路面温度
が低いことが地中温度センサ１２と路面温度センサ１１
とによって検知されると、制御装置９によって電磁弁８
が開かれる。すると、液戻し管１８および蒸発管１７の
下端側に液相の作動流体７が流下するとともに、地熱流
体３の熱によって加熱される。
ば、以下のようにして融雪が行われる。すなわち降雪セ
ンサ１０が雪を検知し、かつ地中温度に対して路面温度
が低いことが地中温度センサ１２と路面温度センサ１１
とによって検知されると、制御装置９によって電磁弁８
が開かれる。すると、液戻し管１８および蒸発管１７の
下端側に液相の作動流体７が流下するとともに、地熱流
体３の熱によって加熱される。
【００２８】蒸発した作動流体は、温度の低い上方の凝
縮部５に向けて蒸発管１７内を流動し、路面６やその直
下の低温の土壌に熱を奪われて凝縮する。すなわち、地
熱流体３の熱が路面６の近傍に輸送されて放出される。
そして、この熱により路面６上の積雪が溶かされる。
縮部５に向けて蒸発管１７内を流動し、路面６やその直
下の低温の土壌に熱を奪われて凝縮する。すなわち、地
熱流体３の熱が路面６の近傍に輸送されて放出される。
そして、この熱により路面６上の積雪が溶かされる。
【００２９】なお、液化した作動流体７は、重力によっ
て液戻し管１８の内部を蒸発部４に向けて流下し、そこ
で再び加熱されて蒸気になり、凝縮部５に向けて上昇す
る。この作動流体７の熱輸送サイクルは、降雪が検知さ
れなくなったり、もしくは地熱温度が路面温度よりも低
くなるなどして電磁弁８が閉じられるまで継続される。
て液戻し管１８の内部を蒸発部４に向けて流下し、そこ
で再び加熱されて蒸気になり、凝縮部５に向けて上昇す
る。この作動流体７の熱輸送サイクルは、降雪が検知さ
れなくなったり、もしくは地熱温度が路面温度よりも低
くなるなどして電磁弁８が閉じられるまで継続される。
【００３０】そして、電磁弁８が閉じられると、凝縮し
た作動流体７が電磁弁８より上流側に次第に溜まる。こ
れに対して蒸発部４では、常時、地熱流体３によって加
熱されて作動流体７が蒸発しているから、蒸発部４に残
存している作動流体７は逐次、凝縮部５に移動し、かつ
この蒸発部４には作動流体が新たに供給されないから、
ついには蒸発部４には作動流体が存在しなくなり、いわ
ゆるドライアウト状態となる。その結果、ヒートパイプ
の機能が停止する。その場合、電磁弁８を閉じたとして
もヒートパイプ１の内部の全体は連通状態になっている
ので、内部圧力の極端な相違が生じることがなく、換言
すれば、電磁弁８を挟んだ両側の圧力がほぼ等しくなる
から、電磁弁８に過剰な圧力がかかって漏洩が生じた
り、蒸発管１７や液戻し管１８に局部的な過剰な圧力が
作用したりすることがない。
た作動流体７が電磁弁８より上流側に次第に溜まる。こ
れに対して蒸発部４では、常時、地熱流体３によって加
熱されて作動流体７が蒸発しているから、蒸発部４に残
存している作動流体７は逐次、凝縮部５に移動し、かつ
この蒸発部４には作動流体が新たに供給されないから、
ついには蒸発部４には作動流体が存在しなくなり、いわ
ゆるドライアウト状態となる。その結果、ヒートパイプ
の機能が停止する。その場合、電磁弁８を閉じたとして
もヒートパイプ１の内部の全体は連通状態になっている
ので、内部圧力の極端な相違が生じることがなく、換言
すれば、電磁弁８を挟んだ両側の圧力がほぼ等しくなる
から、電磁弁８に過剰な圧力がかかって漏洩が生じた
り、蒸発管１７や液戻し管１８に局部的な過剰な圧力が
作用したりすることがない。
【００３１】なお、上記各実施例では弁として電磁弁８
を採用するとともに、制御装置９でその開閉を制御する
構成としたが、この発明は上記実施例に限定されるもの
ではない。
を採用するとともに、制御装置９でその開閉を制御する
構成としたが、この発明は上記実施例に限定されるもの
ではない。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
ヒートパイプの蒸発部が地中の高温域に延ばされて配設
され、凝縮部が地表面の直下で地表面とほぼ平行に延ば
されて配設されており、さらに、ヒートパイプの蒸発部
と凝縮部との中間部分に、降雪時であってかつ路面温度
が地中温度より低い場合に制御装置によって開弁される
電磁弁が備えられているので、地表面上の融雪を確実か
つ効率よく、しかも自動的に実施できる。またヒートパ
イプの１本あたりの放熱面積が広くなるので、要求され
る融雪面積に対する必要なヒートパイプの本数が少なく
てよく、その結果、設備コストの低廉化を図ることがで
きる。
ヒートパイプの蒸発部が地中の高温域に延ばされて配設
され、凝縮部が地表面の直下で地表面とほぼ平行に延ば
されて配設されており、さらに、ヒートパイプの蒸発部
と凝縮部との中間部分に、降雪時であってかつ路面温度
が地中温度より低い場合に制御装置によって開弁される
電磁弁が備えられているので、地表面上の融雪を確実か
つ効率よく、しかも自動的に実施できる。またヒートパ
イプの１本あたりの放熱面積が広くなるので、要求され
る融雪面積に対する必要なヒートパイプの本数が少なく
てよく、その結果、設備コストの低廉化を図ることがで
きる。
【図１】この発明の第一実施例を示す概略図である。
【図２】ループ型ヒートパイプを採用した第二実施例を
示す図である。
示す図である。
１…ヒートパイプ、 ２…コンテナ、 ３…地熱流体、
４…蒸発部、 ５…凝縮部、 ６…路面、 ７…作動
流体、 ８…電磁弁。
４…蒸発部、 ５…凝縮部、 ６…路面、 ７…作動
流体、 ８…電磁弁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小泉 倫彦 新潟県北蒲原郡水原町山口町１−２−８ (72)発明者 小松崎 通雄 新潟県新潟市学校町通二番町5295番地 株式会社興和内 (72)発明者 小野 幹幸 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式 会社フジクラ内 (72)発明者 望月 正孝 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式 会社フジクラ内 (72)発明者 益子 耕一 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式 会社フジクラ内 (56)参考文献 特開 昭63−40002（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−63492（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−18508（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−186676（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) E01C 11/26
Claims (1)
- 【請求項１】 密閉金属管からなるコンテナの内部に真
空脱気した状態で作動流体を封入したヒートパイプの蒸
発部が、地中の高温域に延ばされて配設されるととも
に、そのヒートパイプの凝縮部が地表面の直下で、かつ
該地表面とほぼ平行方向に布設され、さらに、前記ヒー
トパイプの前記蒸発部と前記凝縮部との中間部分に、前
記コンテナ内部における前記作動流体の流動を選択的に
遮断する電磁弁が備えられ、さらに降雪センサが降雪を
検出しかつ路面温度センサが地中温度センサによって検
出された温度よりも路面温度が低いことを検出した場合
に前記電磁弁を開き、かつ、路面温度の方が地中温度よ
りも高いことが検出された場合に前記電磁弁を閉じる制
御装置が設けられているとともに、前記電磁弁が、前記
コンテナの内周部に設けられた弁座と、この弁座に対し
て当接または離隔する弁体とを備えていることを特徴と
するヒートパイプ式融雪装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7117871A JP2886110B2 (ja) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | ヒートパイプ式融雪装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7117871A JP2886110B2 (ja) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | ヒートパイプ式融雪装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08284106A JPH08284106A (ja) | 1996-10-29 |
| JP2886110B2 true JP2886110B2 (ja) | 1999-04-26 |
Family
ID=14722348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7117871A Expired - Lifetime JP2886110B2 (ja) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | ヒートパイプ式融雪装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2886110B2 (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4903988B2 (ja) * | 2004-03-30 | 2012-03-28 | 泰和 楊 | 自然サーモキャリアの熱作動で対流する放熱システム |
| CA2730151A1 (en) | 2008-06-13 | 2009-12-17 | Michael J. Parrella | System and method of capturing geothermal heat from within a drilled well to generate electricity |
| US8534069B2 (en) | 2008-08-05 | 2013-09-17 | Michael J. Parrella | Control system to manage and optimize a geothermal electric generation system from one or more wells that individually produce heat |
| US9423158B2 (en) | 2008-08-05 | 2016-08-23 | Michael J. Parrella | System and method of maximizing heat transfer at the bottom of a well using heat conductive components and a predictive model |
| EP2374942B1 (de) * | 2010-04-01 | 2015-01-07 | SPS Energy GmbH | Vorrichtung und Verfahren zur Wärmegewinnung aus der Umgebung |
| CN102277819B (zh) * | 2010-06-13 | 2015-08-12 | 尹学军 | 利用天然地热的地面调温融雪装置及调温地面结构 |
| CN101929814A (zh) * | 2010-09-19 | 2010-12-29 | 刘至国 | 一种热管 |
| JP5765555B2 (ja) * | 2011-02-21 | 2015-08-19 | 株式会社フクセン | タンク貯溜液の凍結防止装置、及び保温機能を備えた液貯溜タンク |
| JP2012026723A (ja) * | 2011-11-10 | 2012-02-09 | Tai-Her Yang | 自然サーモキャリアの熱作動で対流する放熱システム |
| CN104619948A (zh) * | 2012-08-13 | 2015-05-13 | 雪佛龙美国公司 | 使用热管激发笼形包合物的开采 |
| CN103017413A (zh) * | 2013-01-18 | 2013-04-03 | 天津新源天大热泵技术有限公司 | 一种水平式地埋管系统 |
| US9726418B2 (en) * | 2013-11-27 | 2017-08-08 | Tokitae Llc | Refrigeration devices including temperature-controlled container systems |
| WO2017040753A1 (en) | 2015-09-01 | 2017-03-09 | Exotex, Inc. | Construction products and systems for providing geothermal heat |
| CN109883228B (zh) * | 2018-02-13 | 2020-08-11 | 山东大学 | 一种节省空间的蓄热器的设计方法 |
| CN114525709B (zh) * | 2022-02-24 | 2024-05-17 | 湖南工程学院 | 一种用于路面太阳能集热蓄能与地热能融雪的装置 |
| CN114687315A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-07-01 | 玺大建设工程有限公司 | 一种高速公路互通匝道无人值守除雪站 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5963492A (ja) * | 1982-09-30 | 1984-04-11 | Sanyo Electric Co Ltd | ヒ−トパイプ |
| JPS61109130A (ja) * | 1984-10-31 | 1986-05-27 | Toshiba Corp | キ−スキヤン制御方式 |
-
1995
- 1995-04-19 JP JP7117871A patent/JP2886110B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08284106A (ja) | 1996-10-29 |
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