JPS61134417A - 土壌凍結用などに適した長尺熱輸送装置 - 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、熱輸送装置、特にその一部または全部が地
中に埋設されて、土壌深部と地表面近傍との間で熱輸送
を行うことにより、建築物、構造物等の基礎地盤を造る
ための土壌凍結、地下貯蔵掌周辺の土壌冷却、あるいは
地下熱源を利用しての道路融雪等に使用される熱輸送装
置に関する。

従来の技術 かかる熱輸送装置は、凍結、冷却対象である土壌あるい
は利用対象である地下熱源等が地中深く位置する場合が
多いことから、必然的に１０ｒｒｔ程度以上にも達する
ような長尺のものを必要とする。

而して、従来、上記熱輸送装置としては、ヒートパイプ
式のもの、特に、短尺のヒートパイプを所要長さに連結
した接続ヒートパイプ式熱輸送装置が一般に用いられて
いた。これは、ヒートパイプ自体を長尺の一本ものに形
成することが、単に取扱上の便あるいは圧力容器に関す
る法規の適用による制限を俟っまでもなく、作動流体の
蒸発、凝縮復液の繰返しにより熱輸送を行うというその
構造的観点からも、実際上困難であるためである。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような接続ヒートバイ゛ブ式熱輸
送装置は、各ヒートパイプの連結部における熱損失が大
きいため、全体として熱輸送効率の低下が不可避であっ
た。もつとも、連結部における熱損失を最小限に抑制す
るものも提案されたがかかる熱輸送装置は、■連結部の
構造が複雑化しコストの上昇を招く、■現地での製作が
困難である、■ヒートパイプ内の作動流体の蒸気ガス漏
れが生じ易い、等の欠点を派生し、実用化の点で問題が
あった。また、ヒートパイプ自体その構造上、熱の移動
が下から上へと行われるいわゆるボトムヒートモードの
ものが一般的であることから、地上の高熱を地中へ輸送
するような目的においては、上記熱輸送装置の使用は困
難であるという本質的に不可避な欠点があった。

この発明は、上記のような従来の熱輸送装置の種々の欠
点が、ヒートパイプ式であるため不可避である点に鑑み
てなされたものであって、ヒートパイプと異なる熱輸送
方式を採用することによってそれ自体長尺形成可能とな
し、もって叙上の欠点を解消した、土壌凍結等に好適な
長尺の熱輸送装置の提供を目的とするものである。

問題点を解決するための手段 而して、この発明は、両端密閉状の外パイプと、この外
パイプに収容固定された′両端開口状の内パイプとから
なると共に、少なくとも一部が地中に埋設された熱輸送
装置本体内に、液状の熱媒体が充填される一方、前記内
パイプに循環ポンプが配設され、該循環ポンプによって
熱媒体が内パイプ内外を循環せられることにより熱輸送
を行うものとなされたことを特徴とする土壌凍結用など
に適した長尺熱輸送装置を要旨とするものである。

実施例 次にこの発明の構成を図面に示す実施例について説明す
る。

図面において、−（Ｇ）は土壌、（Ｈ）はこの発明に係
る熱輸送装置、（１）は熱輸送装置本体であり、該本体
（１）は、両端密閉状の外パイプ（２）と、外パイプ（
２）に収容固定された両端開口状の内パイプ（３）とか
らなる。ざらに熱輸送装置本体（１）内には、液状の熱
媒体（４）が液密状態に充填されると共に、内パイプ（
３）の内部には循環ポンプ（５）が配設されている。

前記外パイプ（２）は、土壌あるいは大気等との間で熱
授受を行うものであるから、一般的にはＦｅ　、５ＩＪ
Ｓ、Ｃｕ　、Ａ１等の伝熱性に優れた材料により形成さ
れるものである。しかしながら、外パイプ（２）の中間
部における外部への熱放散を低減するため、必要に応じ
て、上下端部を上記材料で形成し、中間部を例えば塩化
ビニル等の断熱材で形成するものとしても良い。また、
前記内パイプ（３）は、内パイプ（３）内の流通路（６
）を流通する熱媒体と、内パイプ（３）と外パイプ（２
）との間隙で形成される外側流通路（７）を逆方向に流
通する熱媒体との間で生ずる内部熱交換を抑制するため
、可及的断熱性に浸れた材料で形成されるのが望ましい
。内パイプ（３）を外パイプ（２）に収容固定する方法
としては特に限定されるものではないが、例えば放射状
に延びる連結桟によって内パイプ（３）の上下周端壁と
外パイプ（２）の内面壁とを溶接固着する方法を採用し
うる。

前記熱媒体（４）の−例としては、不凍液を含む水溶液
、具体的にはエチレングリコールを含んだ水溶液等を任
意に採択しうる。この発明では熱媒体（４）がクローズ
ドサイクルで循環するため、不凍液を含む溶液を用いた
場合には、該不凍液の劣化を防止できる。

前記循環ポンプ（５）は、例えばファン、プロペラ等の
吐出手段を備え、該ファン等を回転させることによって
熱媒体（４）を外側流通路（７）を介して循環させるも
のである。そして、ファン等の回転方向を切換えること
により、熱媒体の循環方向の切換えができるものとなさ
れている。この熱媒体の循環方向は、特に限定されるも
のではないが、例えば図面に矢印で示すように、内パイ
プ内流通路（６）を吸熱部（８）からの往路とし、外側
流通路（７）を復路とする循環方向に設定した方が、外
側流通路（７）が土壌（Ｇ）に対する断熱帯として作用
することとなるため、放熱部（９〉に効率良くかつ集中
的に熱を送ることができる点で望ましい。また、この実
施例では、循環ポンプ（５）の駆動源として、地表面に
太陽電池（１０）が設置されている。勿論駆動源は太陽
電池に限定されるものではなく、必要に応じて商用電源
、バッテリー等を使用しても良い。また、要すればタイ
マーを組み合わせて循環ポンプの動作時間を調整するよ
うに構成しても良い。

上記熱輸送装置（Ｈ）は、使用に際し、その全部あるい
はその上端部を除く他の大半部分が土壌（Ｇ）内に埋設
される。ここに今、地上から冷熱を地中に輸送して土壌
蓄冷等を行うような場合、まず循環ポンプ（５）を駆動
して、例えば図の矢印で示すような向きに熱媒体（４）
を循環させる。この際、熱媒体（４）は装置本体内に密
に充填されているから、ポンプ（５）の吐出力、が小で
あっても熱媒体（４〉は容易に流動する。この状態で、
外パイプ（２）の上端吸熱部（８）に供給された冷熱は
、内パイプ内流通路（６）を下方に向かう熱媒体（４）
によって下端放熱部（９）へ輸送される。この際、外側
流通路（７）が断熱帯として作用するため、効率良く集
中的に冷熱を放熱部（９）へ輸送できる。

放熱部（９）へ輸送された冷熱は、核部から外パイプ（
２）を介して土壌内へ集中的に放出される。その後熱媒
体（４）は外側流通路（７）を上昇して上端吸熱部（８
）へ達し、以下同様の熱輸送サイクルを繰返す。

尚上記実施例では、熱輸送装ば本体（１）の上端部を吸
熱部、下端部を放熱部としたが、地熱を利用しての道路
融雪用等のように、下端部を吸熱部、上端部を放熱部と
した場合であっても上記作用は何ら異なるものではない
。

発明の詳細 な説明したように、この発明に係る熱輸送装置は、熱輸
送方式として、液状の熱媒体を循環ポンプで循環させる
方式を採用したことにより、ヒートパイプにおいて不可
避な長さの制限から解放され、それ自体長尺のものとな
しうる従って、従来の接続ヒートパイプ式熱輸送装置の
ような接続部からの熱損失がなく、熱輸送効率を優れた
ものとなしうる。しかも形状、構造が簡単であるから、
現地で容易にかつ低コストに製作しえ、またメンテナン
スも簡単に行いつる。かつまた、熱媒体として蒸発ガス
を使用するものではないから、漏れの危険性を低減しう
るのみならず、上下方向を問わず熱移動を行うことがで
きる。従って、例えば夏季において加熱された道路上の
熱を土壌内に蓄熱し、冬季にこれを取出して道路融雪を
行うというような使用態様も可能である。さらには、熱
輸送装置本体を外パイプと内パイプとからなる二重パイ
プ構造としたことにより、全体がコンパクトにまとまり
、埋設時においても固剤範囲の拡大化を生じることなく
、埋設工事を簡易に行いうるなどの優れた効果を秦する
ものである。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示す説明的縦断面図である。 （Ｈ）・：・熱輸送装置、（Ｇ）・・・土壌、（１）・
・・熱輸送装置本体、（２）・・・外パイプ、（３）・
・・内パイプ、（４）・・・熱媒体、（５）・・・循環
ポンプ。 以　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 両端密閉状の外パイプと、この外パイプに収容固定され
   た両端開口状の内パイプとからなると共に、少なくとも
   一部が地中に埋設された熱輸送装置本体内に、液状の熱
   媒体が充填される一方、前記内パイプに循環ポンプが配
   設され、該循環ポンプによって熱媒体が内パイプ内外を
   循環せられることにより熱輸送を行うものとなされたこ
   とを特徴とする土壌凍結用などに適した長尺熱輸送装置
   。