(57)【要約】【課題】海氷と同様に海洋に漂流して海水温度を低下させることにより海氷の融解を防止することのできる装置を提供すること。【解決手段】ヒートパイプ２の下端部が水中に延出され、上端部が大気中に露出され、ヒートパイプ２に封入された作動流体の蒸気化潜熱によって水の熱を輸送して上端部に一体化して設けられた放熱フィン５から大気中に放熱して海氷またはその近辺の水を冷却する漂流式海氷冷却促進装置１において、ヒートパイプ２を水面に漂流させるフロート３と、フロート３の浮力との釣合によりヒートパイプ２を水面に対して直交させる錘４と、風を受けてヒートパイプ２を漂流させる受風面６と、海氷またはその近辺の水を冷却させる冷却部９とを備えている。したがって、海氷１０と同様に漂流して海水温を低下させるから、海氷１０の融解を抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートパイプの下端部が水中に延出され、上端部が大気中に露出されており、前記ヒートパイプに封入された作動流体の蒸気化潜熱によって前記水の熱を熱輸送して前記上端部に一体化して設けられた放熱フィンから前記大気中に放熱することにより海氷またはその近辺の水を冷却する漂流式海氷冷却促進装置において、
前記ヒートパイプを前記水に浮かせるように前記ヒートパイプの外周側の少なくとも一部に一体化して設けられたフロートと、
前記フロートの浮力によって浮かせられた前記ヒートパイプを前記フロートの浮力との釣合により前記水面に対して直交させるように前記ヒートパイプの下端部に設けられた錘と、
風を受けることにより前記フロートによって浮かせられた前記ヒートパイプを漂流させるように前記放熱フィンの少なくとも一部に形成された受風面と、
前記海氷またはその近辺の水の熱を受熱し、また該受熱した熱を前記大気中に放熱することにより前記海氷またはその近辺の水を冷却するように前記ヒートパイプの外周側の少なくとも一部に設けられた冷却部と
を備えていることを特徴とする漂流式海氷冷却促進装置。
【請求項２】
前記ヒートパイプに封入された前記作動流体には、１・１・１・２−テトラフルオロエタンを含むことを特徴とする請求項１に記載の漂流式海氷冷却促進装置。
【請求項３】
前記ヒートパイプは、耐食性を有するステンレス鋼によって形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の漂流式海氷冷却促進装置。
【請求項４】
前記ヒートパイプは、サーモサイホン式ヒートパイプを含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の漂流式海氷冷却促進装置。
【請求項５】
前記フロートは、発泡断熱部材によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の漂流式海氷冷却促進装置。
【請求項６】
前記ヒートパイプが複数本束ねられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の漂流式海氷冷却促進装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、海洋に漂流して海氷を冷却させる装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の地球規模の温暖化により、北極海では氷山が激減していることが種々の観測結果から明らかにされている。北極海のような極地に存在する海氷は、太陽光を反射して極地の寒気を保つことが知られており、また、このような極地の気候は、最も温暖化の影響が現れやすいことが知られている。言い換えれば、地球の気候は、地球を循環する大気および海洋の熱が極地の寒気によって冷やされて維持されている。したがって、海氷の融解を防止、あるいは海氷の形成を促進させることが重要になり、水あるいは海氷を氷結させる技術の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された発明は、ヒートパイプの一端部を河川あるいは湖沼の水面下に延出させ、他端部を地表上に延出させて河川あるいは湖沼の水中の熱を大気中に放熱することにより河川あるいは湖沼の表面を氷結させるように構成されている。また、特許文献２には、ヒートパイプによって地中の熱を大気中に放熱することにより凍土を形成するように構成された発明が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平６−８７４１３号公報
【特許文献２】実開平６−６５７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１および２に記載された発明によれば、外気の冷熱によって河川あるいは湖沼の表面を氷結させる場合に、ヒートパイプの一部を土中に埋設したり、あるいは固定器具によって河岸や湖岸に固定する必要があり、言い換えれば、水面に浮かせて使用することができず、すなわちヒートパイプを固定できない環境では使用できないなどの点で未だ解決するべき技術的課題があった。
【０００５】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、海洋に漂流させることにより、海水を冷却して海氷の融解を防止し、あるいは海氷の形成を促進させることができるように構成された漂流式海氷冷却促進装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、ヒートパイプの下端部が水中に延出され、上端部が大気中に露出されており、前記ヒートパイプに封入された作動流体の蒸気化潜熱によって前記水の熱を熱輸送して前記上端部に一体化して設けられた放熱フィンから前記大気中に放熱することにより海氷またはその近辺の水を冷却する漂流式海氷冷却促進装置において、前記ヒートパイプを前記水に浮かせるように前記ヒートパイプの外周側の少なくとも一部に一体化して設けられたフロートと、前記フロートの浮力によって浮かせられた前記ヒートパイプを前記フロートの浮力との釣合により前記水面に対して直交させるように前記ヒートパイプの下端部に設けられた錘と、風を受けることにより前記フロートによって浮かせられた前記ヒートパイプを漂流させるように前記放熱フィンの少なくとも一部に形成された受風面と、前記海氷またはその近辺の水の熱を受熱し、また該受熱した熱を前記大気中に放熱することにより前記海氷またはその近辺の水を冷却するように前記ヒートパイプの外周側の少なくとも一部に設けられた冷却部とを備えていることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ヒートパイプに封入された前記作動流体には、１・１・１・２−テトラフルオロエタンを含むことを特徴とする漂流式海氷冷却促進装置である。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記ヒートパイプは、耐食性を有するステンレス鋼によって形成されていることを特徴とする漂流式海氷冷却促進装置である。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、前記ヒートパイプは、サーモサイホン式ヒートパイプを含むことを特徴とする漂流式海氷冷却促進装置である。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１に記載の発明において、前記フロートは、発泡断熱部材によって形成されていることを特徴とする漂流式海氷冷却促進装置である。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の発明において、前記ヒートパイプが複数本束ねられていることを特徴とする漂流式海氷冷却促進装置である。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、フロートによってヒートパイプを漂流させることができ、また、ヒートパイプを漂流させる場合に、ヒートパイプが水面に対して直交するようにヒートパイプの下端部に錘が設けられているので、ヒートパイプによって海氷またはその近辺の水の熱を大気中に放熱することができ、それにより、海氷またはその近辺の水の温度を低下させることができる。また、放熱フィンには風を受けることにより、漂流するヒートパイプを漂流させる受風面が形成されているから、例えば風の影響を受けて漂流する海氷と同様に、ヒートパイプを漂流させることができる。したがって、例えば海氷の集まる海域の海水の温度を低下させることができるので、海氷の融解を防止もしくは抑制することができる。また、海氷に接近あるいは接触することによって、より海氷の融解を防止もしくは抑制することができる。そしてまた、海水の温度を低下させられるから、既にある海氷の成長を促進させたり、新たな海氷が形成されることを促進させることができる。さらにまた、海水の冷却あるいは海氷の融解防止に作動流体の蒸気化潜熱を利用するので、エネルギを消費しない装置とすることができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明による効果と同様の効果に加えて、作動流体には、１・１・１・２−テトラフルオロエタンを含むことにより、この発明に係る装置を低温で作動させることができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明による効果と同様の効果に加えて、ヒートパイプはステンレス鋼によって形成されているから、耐腐食性を有する装置とすることができる。。
【００１５】
請求項４の発明によれば、請求項１ないし３のいずれかの発明による効果と同様の効果に加えて、ヒートパイプはサーモサイホン式ヒートパイプを含むことから、いわゆるトップヒートモードでは作動しない装置とすることができる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、請求項１の発明による効果と同様の効果に加えて、フロートは発泡断熱部材によって形成されているから、空気漏れなどによる浮力の低下が生じにくく、また、発砲断熱部材によってヒートパイプに断熱部が形成されるので、ヒートパイプの入熱部と放熱部との割合を調整することができる。
【００１７】
請求項６の発明によれば、請求項１ないし５のいずれかの発明による効果と同様の効果に加えて、ヒートパイプが複数本束ねられているので、風あるいは波浪などによってヒートパイプが倒されて作動しないことが防止もしくは抑制される。したがって、ボトムヒートモードを維持し、安定した熱輸送をおこなうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明に係る漂流式海氷冷却促進装置の構成例を模式的に示す図である。
【図２】この発明に係る漂流式海氷冷却促進装置と海氷との漂流の状態を模式的に示す上視図である。
【図３】この発明に係る漂流式海氷冷却促進装置の他の構成例を模式的に示す図である。
【図４】図３に示す他の構成例の上視図である。
【図５】この発明に係る漂流式海氷冷却促進装置を海氷から離隔させないための構成例を模式的に示す図である。
【図６】この発明に係る漂流式海氷冷却促進装置を海氷から離隔させないための他の構成例を模式的に示す図である。
【図７】この発明に係る漂流式海氷冷却促進装置を海氷から離隔させないための更に他の構成例を模式的に示す図である。
【図８】この発明に係る漂流式海氷冷却促進装置を海氷から離隔させないための更に他の構成例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明の実施の形態を図を参照しながら説明する。図１は、この発明に係る漂流式海氷冷却促進装置の構成例を模式的に示す図である。この発明の漂流式海氷冷却促進装置１は、ヒートパイプ２によって海水の熱を大気中に放熱するように構成されており、そのヒートパイプ２の内部には、北極海などの低温の海域でも作動するように１・１・１・２−テトラフルオロエタンが作動流体として封入されている。なお、作動流体は、低温で作動するものであれば、他の作動流体を用いることもできる。
【００２０】
ヒートパイプ２は、例えば、いわゆるトップヒートモードでは作動しないサーモサイホン式ヒートパイプ（以下、単にヒートパイプと記す）２であって、海水による腐食を防止するためにステンレス鋼などの耐腐食性のある部材によって構成されている。このヒートパイプ２は、毛細管力によって作動流体を流動させるウィックが封入されたウィック式ヒートパイプであってもよい。
【００２１】
ヒートパイプ２の中央付近には、発泡断熱部材から構成されるフロート３が設けられており、フロート３の発生させる浮力によって海洋を漂流できるように構成されている。ヒートパイプ２の下端部には、フロート３の発生させる浮力とこの発明に係る装置１の重量とを釣り合わせてヒートパイプ２を海面ＳＷに対して直立させる錘４が設けられており、上端部には、熱輸送された熱を大気中に放熱する複数の放熱フィン５が設けられている。その放熱フィン５には、風を受ける受風面６が形成されており、風の影響によってヒートパイプ２が漂流できるように構成されている。その受風面６は、放熱フィン５の一部が折り曲げられて形成されていてもよいし、またあるいは、放熱フィン５に取り付けるように構成されていてもよい。要は、風を受けられるように構成されていればよい。また、フロート３は、例えば発泡ウレタンなどの従来知られている発泡断熱部材によって構成すればよい。
【００２２】
ヒートパイプ２の下端部は錘４によって海水中に沈められており、そのため、海水の熱を受熱して、ヒートパイプ２の内部に封入された作動流体を蒸気化させる蒸気化部７が形成されている。また、ヒートパイプ２の上端部は、大気中に露出させられて作動流体の蒸気化潜熱によって熱輸送された海水の熱を大気中に放熱する放熱部８を形成するように構成されている。
【００２３】
海水中に沈められて蒸気化部７を形成するヒートパイプ２の下端部の外周側には海水の熱を受熱して冷却し、また、それによって冷却された海水を氷結させる冷却部９が設けられている。この冷却部９は、たとえば銅あるいは銅合金などの熱伝導性を有する部材によって構成されることが好ましい。
【００２４】
なお、上述したヒートパイプ２と錘４とは一体化されていてもよいし、フロート３に一体化させて、あるいはフロート３の近辺に錘４を取り付けるように構成してもよい。要は、フロート３の発生させる浮力とヒートパイプ２および放熱フィン５ならびに冷却部９の重量とを釣り合わせて、ヒートパイプ２が海面ＳＷに対して直立して漂流できるようにすればよい。その錘４は、鉛などの従来知られている部材によって構成すればよい。
【００２５】
上述した装置１によって海水を冷却して海氷１０の融解を防止し、あるいは海氷１０の形成を促進させる場合に、この発明に係る装置１は、フロート３によって海水に浮かせられ、また、放熱フィン５に風を受ける受風面６が形成されているので、氷山あるいは流氷などの海氷１０と同様に風を受けて漂流する。その状態を図２に模式的に示してある。また、ヒートパイプ２の内部に封入された液相の１・１・１・２−テトラフルオロエタンは、海水の熱によって蒸気化され、その蒸気化潜熱によって海水の熱を放熱部８に熱輸送する。放熱部８に熱輸送された海水の熱は、放熱フィン５から凝縮潜熱によって大気中に放熱されて海水が冷却される。なお、凝縮潜熱によって海水の熱が放熱されると、気相の１・１・１・２−テトラフルオロエタンは、再び凝縮して重力によって蒸気化部７に還流される。
【００２６】
上述したこの発明に係る装置１は、氷山あるいは流氷などの海氷１０と同様に風を受けて漂流することができる。そのため、海氷１０が存在する海域に海氷１０と同様に漂流して、その海域の海水の温度を低下させるので、氷山あるいは流氷などの海氷１０の融解を防止もしくは抑制することができる。また、海水の温度を低下させられるから、既にある海氷１０の成長を促進させたり、新たな海氷１０が形成されることを促進させることができる。さらに、海水中に沈められたヒートパイプ２の外周側には、熱伝導性部材によって構成された冷却部９が設けられているから、海水の熱を奪いやすく、新たな海氷１０の形成を促進させることができる。
【００２７】
つぎにこの発明の他の例を説明する。図３は、複数のヒートパイプ２を金属線（金属帯）１１などによって束ねた構成とし、風あるいは波浪などによってヒートパイプ２が倒れることを防止し、すなわち、ボトムヒートモードを維持できるように構成した例である。図４は、複数のヒートパイプ２を束ねた構成の上視図である。なお、他の構成については、前述した図１に示す構成と同様であるから、図１に付した符号と同様の符号を付してその説明を省略する。
【００２８】
図３および図４に示す発明によれば、海洋に漂流させたヒートパイプ２によって海水を冷却して海氷１０の融解を防止し、あるいは海氷１０の形成を促進させる場合に、その体格を大きくすることができるので、風あるいは波浪などによってヒートパイプ２が倒れることを防止もしくは抑制することができる。そのため、ヒートパイプ２のボトムヒートモードを維持することができ、海氷１０が存在する海域に海氷１０と同様に漂流して、その海域の海水の温度を低下させることができる。そして、海水の温度を低下させられるから、氷山あるいは流氷などの海氷１０の融解を防止もしくは抑制し、また、既にある海氷１０の成長を促進させたり、新たな海氷１０が形成されることを促進させることができる。
【００２９】
ところで、既にある海氷１０の融解を防止してその成長を促進させたり、あるいは新たな海氷１０の形成を促進させる場合に、この発明に係る装置１が風あるいは波浪によって海氷１０から離隔することは好ましくない。
【００３０】
図５は、この発明に係る装置１を海氷１０から離隔させないための構成例を模式的に示す図であって、図５に示す構成例は、図１に示す構成例の一部を変更したものであるから、図１と同様の構成については、図１と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００３１】
図５において、この発明に係る装置１は係留（停留）部材１２によって海氷１０に固定されている。したがって、風あるいは波浪によってこの発明に係る装置１が海氷１０から離隔することを防止もしくは抑制することができる。また、漂流式海氷冷却促進装置１は係留（停留）部材１２によって海氷１０に固定されるから、風あるいは波浪などによってヒートパイプ２が倒れることを防止もしくは抑制することができ、ヒートパイプ２のボトムヒートモードを維持することができる。さらにまた、漂流式海氷冷却促進装置１は係留（停留）部材１２によって海氷１０に固定されるから、海氷１０とともに漂流し、海氷１０の融解を防止もしくは抑制し、またその成長を促進させることができる。
【００３２】
図６は、この発明に係る装置１を海氷１０から離隔させないための他の構成例を模式的に示す図であって、図６に示す構成例は、図１に示す構成例の一部を変更したものであるから、図１と同様の構成については、図１と同じ符号を付してその説明を省略する。図６において、例えばこの発明に係る装置１を海氷１０の存在する海域に留めるための錨部材１３が設けられている。この錨部材１３は、装置１が風あるいは波浪もしくは海流によって海氷１０の存在海域から流されることを防止もしくは抑制するものである。
【００３３】
したがって、図６に示す発明によれば、この錨部材１３を備えたこの発明に係る装置１を海氷１０の存在する海域に設置すれば、その海域の海水の温度を低下させることができる。そして、海水の温度を低下させられるから、氷山あるいは流氷などの海氷１０の融解を防止もしくは抑制し、また、海氷１０の成長を促進させることができる。また、海氷１０が存在する海域の海水温を低下させられるから、新たな海氷１０が形成されることを促進させることができる。
【００３４】
図７は、この発明に係る装置１を海氷１０から離隔させないための更に他の構成例を模式的に示す図であって、図７に示す構成例は、図１に示す構成例の一部を変更したものであるから、図１と同様の構成については、図１と同じ符号を付してその説明を省略する。図７において、例えば網あるいはワイヤーなどの連結部材１４によって連結されたこの発明に係る装置１が複数連結されて、海氷１０を囲むように配置されている。すなわち、海氷１０を融解させないために、海氷１０とともに漂流し、海氷１０の周囲の海水を冷却できるように構成されている。
【００３５】
したがって、図７に示す発明によれば、複数のこの発明に係る装置１を海氷１０の周りに配置することによって、海氷１０の周囲の海水温を低下させることができる。そのため、海水の温度を低下させられるから、氷山あるいは流氷などの海氷１０の融解を防止もしくは抑制し、また、海氷１０の成長を促進させることができる。また、海氷１０が存在する海域の海水温を低下させられるから、新たな海氷１０が形成されることを促進させることができる。
【００３６】
図８は、この発明に係る装置１を海氷１０から離隔させないための更に他の構成例を模式的に示す図であって、図８に示す構成例は、図１に示す構成例の一部を変更したものであるから、図１と同様の構成については、図１と同じ符号を付してその説明を省略する。図８において、例えばこの発明に係る装置１に自動航行装置１５が設けられている。この自動航行装置１５は推進力を発生させることによって、この発明に係る装置１を海氷１０に接近させるものであって、推進力を発生させるものとして例えばスクリュー１５ａとそのスクリュー１５ａを回転させるモータ１５ｂとから構成されている。そして、モータ１５ａの駆動を制御してこの発明に係る装置１を海氷に接近させる自動航行制御装置１６がフロート３に設けられている。この自動航行制御装置１６は、モータ１５ｂを駆動させるための電源と、この発明に係る装置１から海氷１０までの距離を検出する検出部材と、その検出部材から信号に基づいて自動航行装置１５の推進力および推進力を発生させる方向を電気的に制御する電子制御装置とから構成されている。電源および検出部材ならびに電子制御装置には任意のものを用いることができる。
【００３７】
したがって、風あるいは波浪もしくは海流などによって海氷１０から離隔される場合であっても、推進機構１５の発生させる推進力によって海氷１０に接近することができるから、海氷１０とともに漂流し、海氷１０の融解を防止もしくは抑制し、またその成長を促進させることができる。また、海氷１０が存在する海域の海水温を低下させられるから、新たな海氷１０が形成されることを促進させることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１…漂流式海氷冷却促進装置、  ２…ヒートパイプ、  ３…フロート、  ４…錘、  ５…放熱フィン、  ６…受風面、  ９…冷却部、  １０…海氷、１２…係留（停留）部材、  １３…錨部材、  １４…連結部材、  １５…自動航行装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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