JPS61259087A

JPS61259087A - ヒ−トパイプ

Info

Publication number: JPS61259087A
Application number: JP10028585A
Authority: JP
Inventors: Ryosuke Hata; 良輔畑; Takuo Yoda; 余田　拓郎; Kunitomo Kato; 加藤　邦友
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1985-05-10
Filing date: 1985-05-10
Publication date: 1986-11-17

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）本発明は鉛パイプとアルミニウムパイプの複合パイプを
コンテナとし、特に地中の深いところから熱を汲み上げ
るに適したヒートパイプに関する。

（従来技術及び解決しようとする問題点）地下３〜５ｍ
あるいはそれ以上深いところでは年間を通してＩＯ℃〜
２０℃で一定の地熱層が存在する。

冬期にこの地熱を利用して道路上の雪の融解、鉄道のポ
イント等の連結防止、電柱のステーの氷雪による切断防
止、家屋のつらら防止、家屋等の屋根上の融雪等を無エ
エネルギーで、かつ常時メンテナンスフリーで行なうの
に、ヒートパイプ利用による地熱の汲み上げが盲動であ
る。

このようなヒートパイプのコンテナとしては、経済性や
堅牢性等を考慮して外表面を亜鉛メッキした配管用の鋼
管が使用され、コンテナ内へ封入する作動液としては一
５℃〜２０℃の範囲で効率のよいフロン（１１，１２，
ｌｉｔ、１１３．１１４等）、アンモニアあるいはこれ
らの混合物が使用される。

しかし、鋼管は一般に定尺物でありトラック輸送可能な
長さは５．５ｍ位までで、これより長くなると輸送手段
が特殊となり輸送費用が非常に高くつくこと及び直管で
あるため取扱いが大変であった。しかるに、必要な熱量
を地中から汲み上げるには、地中の温度条件、例えば水
位等によってヒートパイプの地中部の長さを５ｍ以上、
時には１０ｍ程度にする必要があり、このような長いヒ
ートパイプを鋼管の単管で製作し、運搬し、現地で布設
するのは多大の費用と労力が必要であった。又鋼管は定
尺物であるためコンテナ材料を１本々々作り上げて行く
必要があり、長尺物のパイプを切り取って使うことがで
きず、さらには現地で曲げたり、例えば電柱のステー等
その形状に合せて沿わせるということが困難であった。

一方鋼管以外の例えば銅パイプは経済性及び強度面で問
題があり、アルミニウムパイプは水、土、空気等に対し
て腐食し易いという問題があり使用困難であった。

（問題点を解決するための手段）本発明は上述の問題点を解消し、地熱汲み上げヒートパ
イプとして鋼管がすぐれている特性、即ち耐外傷、形態
保持性、耐内圧特性及び耐腐食性を具え、かつ可接性に
すぐれて製作及び取扱い容品なヒートパイプを提供する
もので、その特徴は、鉛パイプとアルミニウムパイプを
その周面において密着せしめて設けた複合パイプをコン
テナとし内部に作動液を封入して成るものである。

（実施例）第１図ないし第３図はいずれも本発明のヒートパイプの
実施例の縦断面図を示す。

第１図は内層のアルミニウムパイプ■の外周面に密着し
て鉛パイプ（１）を設けた複合パイプの両端を密閉して
コンテナとし、内部に作動液■を封入したもので、この
場合作動液■としてはアルミニウムと適合性のよい、即
ちアルミニウムと反応して非凝縮性のガスを発生しない
フロン等を用いる。

第２図は本発明のヒートパイプの他の実施例で、第１図
の複合パイプのアルミニウムパイプ■の内側にさらに内
層鉛パイプ（２）を設けた三層構造の複合パイプをコン
テナとしたもので、この場合、作動液■としては第１図
のヒートパイプではアルミニウムと反応して非凝縮性の
ガスを発生するおそれのあるアンモニア、水等を用いる
。

第３図は第１図のヒートパイプにおいて断熱材の必要な
部分のアルミニウムパイプ■の外周に断熱層■を設けた
ものである。この断熱層■は図のように通常両端の吸熱
蒸発部と放熱凝縮部を除いた中央の断熱部に設けるが、
全長に施して吸熱放熱を抑える場合があり、このときは
吸熱放熱部をやや薄くし中央の断熱部を厚くするのが好
ましい。

又第２図に示す３層構造の複合パイプをコンテナとした
ヒートパイプに断熱層を設ける場合は、内層鉛パイプ（
２）の外周上、又はアルミニウムパイプ■の外周上に設
けてもよく、必要によりそれらの両方に設けるようにし
てもよい。

次に第１図〜第３図に示すヒートパイプの形成方法につ
いて以下に説明する。

アルミニウムパイプ■の外周上に密着して鉛パイプを設
ける方法としては、第４図に示すように電カケープルの
製造時に使用するような内部に長尺物体を内包し得る鉛
押出機、例えばへンソン被鉛機を使用し、あらかじめ押
出しにより形成しであるアルミニウムパイプａのを鉛押
出機に連続して供給しながら該パイプ（３上に被パイプ
ｑ０を押出し、続いて縮管用ローラ群（１ｍ又は引抜き
ダイスで鉛パイプＯＤを縮管しながらアルミニウムパイ
プ０２５上に密むさせていく。

この工程は第４図のようにタンデムであるのが望ましい
が、別工程であっても差支えない。又縮管用ローラを別
に用意して別工程で実施する場合はアルミニウムパイプ
及び鉛パイ゛プをヒートパイプの使用長に切断後に縮管
加工してもよい。特に第３図のようにアルミニウムパイ
プ■の外周上に断熱Ｉｔ■を設ける場合は、断熱層■を
外周上に設けた所要長のアルミニウムパイプ■を鉛パイ
プ（１）内に挿入した後縮管ローラを回転して鉛パイプ
を縮管してアルミニウムパイプ上に密着させていくが、
この場合断熱層部分ではローラ内径を大きくし、それ以
外ではローラ径を小さく戻して縮管するようにすればよ
い。

又アルミニウムパイプ■の可撓性をよくするためにはア
ルミニウムパイプ■に波付加工を施すとよい。この場合
のアルミニウムパイプ上へ鉛パイプを密着させる方法の
一つは、真空被鉛方式によリポイドのないよう鉛パイプ
を被覆してこれをドラムに巻取り、このドラムを別の加
熱加圧タンクに入れて鉛の融点より低い温度で加熱しタ
ンク内を加圧して密着させるようにすればよい。

あるいは又、第５図に示すように必要長さの鉛パイフｑ
Ｄを被覆した波付アルミニウムパイプ０２′）を作り、
その両端の鉛パイプ（１０と波付アルミニウムパイプ（
１２’）の界面を密閉（ＩＯシて密閉容器ａΦ内に入れ
、両パイプの間隙を真空引きした後加熱加圧して両者を
密着させるようにしてもよい。なお図面において０９は
加熱用ヒータを示す。

上述したような方法によって形成された鉛パイプーアル
ミニウムパイプの複合パイプは、まず１端を絞って溶接
又は半田付けして密閉した後、他端より真空引きを行な
って作動液を封入し、しかる後この端部を前記同様に密
閉してアルミニウムパイプ■の外周上に鉛パイプ（１）
を密着した複合パイプをコンテナとしたヒートパイプを
得る。

なお、第２図の実施例のようにアルミニウムパイプ■の
内側に内層鉛パイプ（１）を設ける場合は。

第６図のように、アルミニウムパイプａｂ内に１端を密
閉した鉛パイプ（１７）を挿入し、開口端から流体を流
し込んで鉛パイプ０７）を拡管しアルミニウムパイプＱ
ｂの内周面に密着させる。この際、加圧時の圧力に耐え
るように両端に補強材を充填しておく。

次に本発明のヒートパイプにおいて、吸熱蒸発部及び／
又は放熱凝縮部をその容易な可撓性を利用してスパイラ
ル状に形成することにより吸熱及び放熱が増大する。特
に吸熱蒸発部にスパイラルを形成することにより吸熱面
積が増大し地中深く埋設せずに多量の熱を放熱凝縮部に
安定して供給できると共に、ヒートパイプを大地に固定
する効果も大きくなって好ましい。

次に本発明のヒートパイプの有効な応用例について説明
する。一般に地熱を汲み上げて利用する場合、特に冬期
では第７図のように地中の限られた熱容量しかない部分
からヒートパイプ（Ａ）により地熱を汲み上げることに
なるが、放熱の必要な部分（Ｂ）は地上のわずかな部分
である。一方地中の温度分布は地表面が大気温度と略同
じで、地表下１〜２ｍ位までは少しづつ高くなるものの
なお強く地表温度の影響を受ける部分である。従って金
属コンテナよりなるヒートパイプを利用したのでは僅か
に汲み上げた貴重な熱も放熱の不必要な部分（Ｃ）、即
ち地表部０．２〜０．５ｍ及び地表面下１〜２ｍでも放
熱してしまうので、■必要放熱部（Ｂ）への熱移送効率
が低下し、■吸熱部（Ｄ）近傍の地熱を不必要に下げて
しまい永続的に必要熱量が汲み上げられなくなってしま
うので好ましくない。

このため上記放熱の不必要な部分（Ｃ）には断熱層を設
ける必要がある。

この場合、従来のヒートパイプのコンテナは一重の金属
パイプで構成されているため、断熱層はコンテナの外周
上にしか配置できず、このため断熱層が地中で吸湿して
断熱効果が低下するばかりでなく、腐食したり外傷を受
は易いという問題があり、断熱層を設けていないのが実
情である。

しかるに本発明では上記問題点を複合パイプを用いて容
易に解決し有効な地熱汲み上げ効果を発揮する。即ち、
第３図では内部のアルミニウムパイプ■と外部の鉛パイ
プ（１）との間に断熱層■を設けており、又第２図のヒ
ートパイプでは、内層鉛パイプ（２）とアルミニウムパ
イプ■との間に断熱層を設けてもよ（、あるいはさらに
アルミニウムパイプ■と外側の鉛パイプ（１）の間にも
断熱層を設けてもよい。いずれにしても、断熱層は複合
パイプの金属と金属の間に配置でき乏ので、前述の問題
点はすべて解消され、効率のよい地熱汲み上げを実施す
ることができる。

（発明の効果）上述した本発明のヒートパイプによれば次のような効果
を奏するものである。

■ヒートパイプの形態保持及び作動液の耐内圧性はアル
ミニウムパイプが負担し、水、空気、土に対する耐腐食
性は鉛パイプが受けもち、機械的及び耐腐食性にすぐれ
たヒートパイプである。

■鉛パイプ、アルミニウムパイプ共に連続押出し可能で
あり、ドラム巻き取り可能なため長尺ヒートパイプの製
造に適しており、又長尺製造したコンテナ材料を必要長
さ切り取りヒートパイプを形成できるので加工性が向上
する。

■いずれのパイプも可撓性があるため製造が容易であり
、特に従来の鋼管で問題のあった運搬、布設その他の取
扱いも容易である。

■アルミニウムパイプに適合の悪いアンモニア、水等の
作動液も、内部に鉛パイプを設けることによってなんら
問題なく使用できる。

■ヒートパイプの吸熱蒸発部にスバイラルヲ形成すれば
、吸熱面積が増大し、地中深く埋設することなしに多量
の熱を安定して汲み上げできると共に、ヒートパイプを
大地へ固定する効果も大きい。

■複合パイプをコンテナとすることから、２つの金属パ
イプの間に断熱層を設けることができ、地熱の汲み上げ
において、放熱を希望しない部分を断熱して効率の高い
地熱の汲み上げを実施できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はいずれも本発明のヒートパイプの
実施例の縦断面図、第４図ないし第６図はいずれも本発
明のヒートパイプの形成方法の一部の説明図、第７図は
ヒートパイプによる地熱汲み上げの説明図である。１・・・鉛パイプ、２・・・アルミニウムパイプ、３・
・・作動液、４内層鉛パイプ、５・・・断熱層。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鉛パイプとアルミニウムパイプをその周面におい
て密着せしめて設けた複合パイプをコンテナとし内部に
作動液を封入して成ることを特徴とするヒートパイプ。
（２）内層パイプがアルミニウムパイプ、外層パイプが
鉛パイプである複合パイプ内に作動液としてフロンを投
入したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のヒ
ートパイプ。
（３）内層及び外層パイプが鉛パイプ、中間層パイプが
アルミニウムパイプである複合パイプ内に作動液として
アンモニアあるいは水を封入したことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のヒートパイプ。
（４）アルミニウムパイプが波付加工されていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項記載のヒ
ートパイプ。
（５）ヒートパイプの断熱部に断熱層を２つの金属パイ
プ層間に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
ないし第４項記載のヒートパイプ。
（６）ヒートパイプの吸熱蒸発部及び／又は放熱凝縮部
をスパイラル状に形成したことを特徴とする特許請求の
範囲第１項ないし第５項記載のヒートパイプ。
（７）ヒートパイプの長さが６ｍ以上であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項ないし第６項記載のヒート
パイプ。