JPH02233957A - 低温貯蔵庫 - 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 この発明は、地中に構築される貯蔵庫で、ヒートパイプ
を用いて貯蔵庫の周囲の土壌から熱を奪って冷却し、庫
内を低温に保持する低温貯蔵庫に関し、特に可変コンダ
クタンス型ヒートパイプを用いて庫内の過冷却を防止し
た低温貯蔵庫に関サるものである。

従来の技術 地中に構築した貯蔵庫の周囲をヒートパイプを用いて冷
却する低温貯蔵方法は、土木分野における地盤改良技術
の１つとして開発研究されてきた地中凍土形成法を利用
したもので、地中に構簗した貯蔵庫の周囲の土壌中に多
数のヒートパイプの各蒸発部をそれぞれ配置し、これら
ヒートパイプの凝縮部を低温の大気中に露出させること
により、地中の熱をヒートパイプにより地上に汲み上げ
て大気中に放出させて貯蔵庫の周囲の土壌を凍結または
冷却して貯ｌｉＡ庫内を低温に保持するもので、例えば
、冬期における穀類、果実類あるいは野菜類の低温貯蔵
方法として各地で採用されるようになってきた。

ヒートパイプを用いた従来の地中に構築された低温貯蔵
庫としては、本出願人等の出願による実願昭６１−１９
４２３８号、実願昭６３−１２９９６３号等がある。例
えば、第５図は従来の一般的なヒートパイプ式低温貯蔵
庫の概略を示すもので、この低温貯蔵庫１は、野菜等の
食料を貯蔵する低温貯蔵庫で、地表ＧＬの下の空間とし
て形成されており、壁，床および天井となるその周囲の
土壌２は、疎水・断熱層３によってその外側と仕切られ
ている。

そして、遮水・断熱層３の内側の低温貯蔵庫１の壁とな
る周囲の土壌２中には、多数のヒートパイプ４が、それ
ぞれの蒸発部４ａ側が埋設されており、これら各ヒート
パイプ４の凝縮部４ｂ側は、地表ＧＬから低温の大気中
に延出させてあり、それぞれの凝縮部４ｂの外周には多
数の放熱フィン４Ｃが形成されている。また、疎水・断
熱層３に囲まれた内側の上部には散水管５が配設されて
いる。

そして、低温貯蔵庫１内は、周囲の土壌２中の熱を各ヒ
ートパイプ４が奪って地表から露出した凝縮部４ｂへ運
び、この凝縮部４ｂから大気中に放出される。したがっ
て、低温貯蔵庫１の周囲の土壌２は、大気温が氷点下の
場合には、冷却されて土中に含まれた水分が凍結して凍
土が形成され、低温貯蔵庫１内もＯ℃近くまで冷却され
、野菜類を低瀉貯蔵する場合の適温である０〜５℃に庫
内温度を保持するようになっている。

発明が解決しようとする課題 しかし、前述の従来の低温貯蔵庫においては、異常低温
等の気象条件の場合に、ヒートパイプによる熱輸送能力
が高くなりすぎ、土中の水分を全て凍結させて、凍土の
温度が低くなりすぎてしまい、その結果、庫内温度が氷
点下となり、低温貯蔵庫１内に貯蔵している野菜類が凍
結するという問題があり、従来においては、貯蔵物の凍
結を防止する方法として、低温貯蔵庫１の周囲の土壌２
に散水管５から水を補給するか、低温貯蔵庫１内に濡か
い空気を送るかして、凍結防止を図る必要があった。

この発明は上記した技術的背景の下になされたもので、
異常低温等の気象条件下においても過冷却とならない、
ヒートパイプを用いた低温貯蔵庫を提供することを目的
としている。

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発明は、地中
に構築された貯蔵空間の周囲の土壌中に多数のヒートパ
イプの各蒸発部を配置し、これらヒートパイプの各凝縮
部を地上の大気中に露出させ、地中の熱をヒートパイプ
で汲み上げて大気中に放出することにより貯蔵空間の周
囲の土壌を冷却し、貯蔵空間内を低温に保持する低温貯
蔵庫において、前記各ヒートパイプが、凝縮性の作動流
体が封入されているその内部の凝縮部側に、非凝縮性の
ガスを封入した可変コンダクタンス型ヒートパイプであ
ることを特徴としている。

作　　　用 凝縮性の作動流体が封入されているヒートパイプの凝縮
部側の内部に非凝縮性のガスを封入した可変コンダクタ
ンス型ヒートパイプは、内部の作動流体蒸気の圧力が高
まると、封入された非凝縮性のガスが圧縮されてその容
積が減少して凝縮部の有効長が長くなって熱輸送能力が
向上し、また作動流体蒸気の圧力が低くなると、封入さ
れた非凝縮性のガスが膨張してその容積が増加して凝縮
部の有効長が短くなって熱輸送能力が減衰する。

したがって、この可変コンダクタンス型ヒートパイプを
、地中に情築された貯蔵空間の周囲の土壌中にその蒸発
部をｊｌ設するとともに凝縮部を地上に延出させて大気
中に露出させて多数設けておくと、大気の温度が地中の
温度より低い場合に、地中の熱によりヒートパイプ内の
蒸発部で加熱された作動流体が蒸発して作動流体の蒸気
となり凝縮部へ移動し、蒸発潜熱として輸送してきた熱
を凝縮部で放熱し、凝縮して液相の作動流体に戻るサイ
クルを繰返す。そのため、貯蔵空間の周囲の土壌が熱を
奪われて冷却され、貯蔵庫内が低温に保持される。

そして、大気の温度がヒートパイプの設計温度範囲内の
氷点下となる気象条件下では、蒸発部において加熱され
て蒸発した作動流体蒸気の圧力が高い状態に維持される
ため、封入されている非凝縮性のガスの容積が減少して
凝縮部の有効長が長くなり《伝熱面積が拡がり》、ヒー
トパイプの熱輸送能力が向上して貯蔵庫の周囲から大量
の熱を奪う。その結果、土壌中の水分を凍結させて凍土
が形成され、庫内の温度が設定温度（例えば、野菜類の
低温貯蔵に適した設定温度は０〜５℃》に冷却する。

また、異常低温時に、大気の温度がさらに低下してヒー
トパイプの設計温度範囲以下となる、ヒートパイプの温
度が低下するために作動流体蒸気の圧力も低下する。そ
の結果、封入されている非凝縮性のガスの容積が増大し
、凝縮部の有効長が短くなり（伝熱面積が縮小し）、ヒ
ートパイプの熱輸送能力が自動的に減衰して貯蔵庫の周
囲の土壌の過冷却を防止し、庫内の温度が設定温度範囲
内に維持される。

実施例 以下この発明を、野菜類等を０〜５℃で貯蔵する低温貯
蔵庫に適用したー実施例を第１図ないし第３図に基づき
説明する。

第１図は可変コンダクタンス型ヒートパイプを用いた低
温貯蔵庫の概略を示すもので、低温貯蔵庫１１は、地表
ＧＬから床面１１ａを把下げて地下空間として構築され
たもので、床面１１ａと壁および天井となるその周囲の
土壌１２は、遮水・断熱層１３によってその外側の部分
と仕切られている。

また、疎水・断熱層１３の内側の低温貯蔵庫１１の壁と
なる周囲の土壌１２中には、多数の可変コンダクタンス
型のヒートパイブ１４が、それぞれの下部の蒸発部１４
ａを埋設されており、埋設された蒸発部１４ａの下端側
は床面１１ａの下方に配設されている。また各ヒートパ
イプｚ４の凝縮部１４ｂ側は、地表ＧＬから低温の大気
中に延出させてあり、それぞれの凝縮部１４ｂの外周に
は多数の放熱フィン１４ｃが設けられている。

また、低温貯蔵庫１１の周囲の土壌中にそれぞれの下部
を埋設した各ヒートパイプ１４の内部には、凝縮性の作
動流体１５が封入されるとともに、各凝縮部１４ｂ側の
内部には、アルゴンやヘリウム等の常温で非凝縮性のガ
ス１６が所定量封入されている。この非凝縮性のガス１
６の封入量は、ヒートパイプの温度をχ軸に、ビートパ
イプ内の作動流体蒸気の圧力をｙ軸にとって示した第２
図のグラフを参照して、設計温度（例えば氷点下１０℃
前俊》において、非凝縮性のガス１６が凝縮部１４ｂ内
の上部へ圧縮されて、凝縮部１４ａのほぼ全体が有効部
分となる《第３図の状態》とともに、異常低温《例えば
氷点下２０℃以下）時には、膨張して凝縮部１４ａ内の
ほぼ全体に充満して（第４図の状Ｌ１ｉ）、凝縮部１４
ａの有効部分がほぼ無くなって、ヒートパイプとしての
機能が失われるように封入量が決定される。

次に、上記のように構成されたこの実施例の作用を説明
する。

野菜類を貯蔵する低温貯蔵庫１１内は、大気の温度が氷
点下１０℃前後においては、低温貯蔵庫１１の周囲の土
壌１２中の熱により各ヒートバイプ１４の蒸発部１４ａ
で蒸発した作動流体１５の蒸気が、大気中に露出させた
凝縮部１４ｂへ移動し、伝熱面として有効に働く凝縮部
１４ｂの全域において、蒸発潜熱として熱輸送してきた
熱を大気中に放出する。したがって、低温貯蔵庫１１の
周囲の土壌１２は冷却されて土中に含まれた水分が凍結
して凍土が形成され、低温貯蔵庫１１内はＯ℃〜５℃程
度に冷却され、野菜類は最適な庫内温度で低温貯蔵され
る。

また、大気の温度が低下して氷点下１０℃以下に下がる
と、温度の低下量にほぼ比例してヒートバイプ１４内の
作動流体１５の蒸気の圧力が低下し、その分非凝縮性の
ガス１６の容積が増して凝縮部１４ｂの有効長を減少さ
せるため、ヒートパイブ１４の熱輸送能力が、大気の温
度の低下に応じて減衰するように自動的に制御され、ヒ
ートバイプ１４による過冷却が防止され、庫内が設定温
度の０〜５℃に維持される。

そして、大気の温度がさらに低下して氷点下２０℃以下
の異常低温となると、ヒートパイプ１４内の作動流体１
５の蒸気の圧力がさらに低下し、凝縮部１４ｂ内全体に
非凝縮性のガス１６が充満し、自動的にヒートパイプと
して機能しなくなる。

そのため、ヒートパイプ１４による冷却は行われず、低
温貯ｉ１！庫１１の周囲の土壌１２の凍土層が保温の役
目を果して過冷却を防止し、庫内温度が最低でもＯ℃を
維持するように作用する。そのため、庫内に貯蔵されて
いる野菜類は、大気温度が氷点下２０℃以下の異常低温
時においても凍結することなく、鮭度を保って貯蔵され
る。

発明の効果 以上説明したようにこの発明の低温貯蔵庫は、地中に構
築された貯蔵庫の周囲の土壌中に多数のヒートパイプの
各蒸発部を配置し、これらヒートパイプの各凝縮部を地
上の大気中に露出させ、地中の熱をヒートパイプで汲み
上げて大気中に放出することにより貯蔵庫の周囲の土壌
を冷却し、庫内温度を低瀉に保持する低温貯蔵庫におい
て、前記各ヒートパイプが、凝縮性の作ｌｌＪ流体が封
入されているその内部の凝縮部側に、非凝縮性のガスを
封入した可変コンダクタンス型ヒートパイプとしたので
、設計温度以下に大気の温度が低下すると、温度の低下
量に応じてヒートパイプの熱輸送能力が自動的に制御さ
れて、庫内を常時設定温度に維持することができるとと
もに、異常低湿時にはヒートパイプの礪能を自動的に停
止させて、庫内の過冷却を防止することができ、従来の
この種の低温貯蔵庫の場合のように、異常低温時等に貯
蔵庫内に温風を送ったり、周囲の土壌に散水する等の手
間が掛らなくなる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】 第１図ないし第４図はこの発明の一実施例を示すもので
、第１図は低温貯蔵庫の概略を示す断面側面図、第２図
はヒートパイプの温度と蒸気の圧力との関係を示すグラ
フ、第３図は設計温度時における可変コンダクタンス型
ヒートパイプの凝縮部内の状態を示す説明図、第４図は
異常低温時における可変コンダクタンス型ヒートパイプ
の凝縮部内の状態を示す説明図、第５図は従来のヒート
パイプを用いた低温貯蔵庫の概略を示す断面図である。 １１・・・低温貯蔵庫、　１１ａ・・・床面、　１２・
・・周囲の土壌、　１３・・・゛遮水・断熱層、　１４
・・・可変コンダクタンス型ヒートバイプ、　　１４ａ
・・・蒸発部、　１４ｂ・・・凝縮部、　１５・・・作
動流体、１６・・・非凝縮性のガス、　ＧＬ・・・地表
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 地中に構築された貯蔵空間の周囲の土壌中に多数のヒー
   トパイプの各蒸発部を配置し、これらヒートパイプの各
   凝縮部を地上の大気中に露出させ、地中の熱をヒートパ
   イプで汲み上げて大気中に放出することにより貯蔵空間
   の周囲の土壌を冷却し、貯蔵空間内を低温に保持する低
   温貯蔵庫において、前記各ヒートパイプが、凝縮性の作
   動流体が封入されているその内部の凝縮部側に、非凝縮
   性のガスを封入した可変コンダクタンス型ヒートパイプ
   であることを特徴とする低温貯蔵庫。