(57)【要約】【課題】簡単な構成により、施工作業を簡易化し、調整作業を不要とし、製造コストを低減しさらに熱輸送効率を良好にさせ得る冷却、加温（熱）両用熱サイホン装置を提供する。【解決手段】横長に配置された二重管式の熱サイホンの作動空間Ｓに面する外管１２の内壁面１２１と内管１４の外壁面１４１のそれぞれについて周方向に刻設された多数の細幅凹溝Ｇを設ける。該細幅凹溝Ｇを介した毛細管力によって作動液Ｑを壁面（１２１，１４１）の周方向に上昇させつつ外管の内壁面１２１または内管の外壁面１４１のいずれかの蒸発部で蒸発させ、かつ、他方の壁面で凝縮させつつ外管外域を冷却または加温させる構成とする。周囲を冷却するか加温するかにより、冷媒か熱媒かの熱源流体が内管内に供給される。【選択図】  図１
2005042939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
横長に配置された外管内を長手方向に貫通して内管を配置させ、外管と内管との間の作動空間に作動液を封入させて密閉し、内管の内部に熱源流体を通流させつつ外管外域との熱交換を行う二重管式の熱サイホンであって、
作動空間に面する外管の内壁面と内管の外壁面のそれぞれについて周方向に刻設された多数の細幅凹溝を設け、
該細幅凹溝を介した毛細管力によって作動液を壁面の周方向に上昇させつつ外管の内壁面または内管の外壁面のいずれかの蒸発部で蒸発させ、かつ、他方の壁面で凝縮させつつ外管外域を冷却または加温させることを特徴とする熱サイホン装置。
【請求項２】
細幅凹溝は次式（１）に示される溝幅Ｗｇを許容最大溝幅とし、かつ、式（２）に示される溝深さＨｇを有するような溝であることを特徴とする請求項１記載の熱サイホン装置。
【式１】
2005042939.tif 000010
【式２】
2005042939.tif 000011
【請求項３】
内管は外管の軸心から偏心した位置にその軸心が配置された偏心二重管であり、かつ、内管はその軸心が外管の軸心よりも下方となる位置に配置されたことを特徴とする請求項１または２記載の熱サイホン装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の熱サイホン装置を用い、熱源流体を冷熱または温熱に切り替えることにより、一つの装置で周囲の冷却または加温を行う冷却、加温装置。
【請求項５】
横長に配置された外管内を長手方向に貫通して内管を配置させ、外管と内管との間の作動空間に作動液を封入させて密閉し、内管の内部に熱源流体を通流させつつ外管外域との熱交換を行う二重管式の熱サイホンであって、
作動空間に面する外管の内壁面と内管の外壁面のいずれかについて周方向に刻設された多数の細幅凹溝を設け、
該細幅凹溝を介した毛細管力によって作動液を壁面の周方向に上昇させつつ外管の内壁面または内管の外壁面のいずれかの蒸発部で蒸発させ、かつ、他方の壁面で凝縮させつつ外管外域を冷却または加温させることを特徴とする熱サイホン装置。
【請求項６】
横長に配置された外管内を長手方向に貫通して内管を配置させ、外管と内管との間の作動空間に作動液を封入させて密閉し、内管の内部に熱源流体を通流させつつ外管外域との熱交換を行う二重管式の熱サイホンであって、
作動空間に面する外管の内壁面と内管の外壁面との両方に周方向に刻設された多数の細幅凹溝を形成し、
該細幅凹溝を介した毛細管力によって常時作動液を管表面に担持させるとともに作動液の各管表面に沿った上下動案内を行わせることを通じて熱源流体に対応した外管外域の冷却、または加温を行うことを特徴とする熱サイホンを用いた冷却、加温方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の熱サイホン装置を植物栽培土中に埋め込んで行う植物の栽培方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱サイホンに関し、特に、外管内に熱源流体通流用の内管を貫通させて使用する二重管タイプの熱サイホン装置であり、冷却、加温（加熱）のいずれにも使用可能な多機能の熱サイホン装置、それを用いた冷却、加温装置及びその方法ならびに植物の栽培方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱交換流体間の温度差が小さいほど、熱交換効率が低下するヒートポンプ等の熱変換機器に対して、蒸発、凝縮相変化を利用して大量の熱を小温度差で運ぶことのできる熱サイホンが近時、実用化されつつある。一方、熱サイホンは原理的にはヒートパイプの一形態とも見なせ、ヒートパイプの優れた熱伝達特性、温度均一性を有する。従来、二重管タイプのヒートパイプ（熱サイホン）の例として例えば実開昭６２−１３６７７７号のものが開示されている。この装置は、二重管構成の内管の内周面と外管の外周面とのいずれか一方の周面を受熱面とし、かつ、他方の周面を放熱面とし、受熱面からの受熱により気化するとともに、凝縮により放熱面へ放熱する熱媒体を内管と外管との間に形成した密閉空間に収容したものであり、それによって、受熱部および放熱部の伝熱面積を大きくとって装置の小型化、伝熱効率の向上を企図したものである。
【実用新案文献１】実開昭６２−１３６７７７号公報（実用新案登録請求の範囲、第１図）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記実用新案文献１では、例えば内管に高温流体を供給して外管の外周を加熱する場合には、同文献の第２図のように内管表面と熱媒体（作動液）が接する面積が小さく、内管外壁の熱伝達率ならびに熱輸送限界が低く、外管外域の加熱について実用レベルの機能を果たすことができなかった。また、この文献１の装置では、外管外周が高温で受熱し、内管内周側に放熱する構成も示されているが、この場合には、外管に対して内管を上方に偏心配置する必要があり、装置の適用場所に応じて周囲の加熱あるいは冷却のいずれかの配管を施工時に選択し、施工後の冷却、加熱の切り替え変更に際しては、配管変更に大掛かりな工事が必要となるおそれがあった。これに対し、内管外壁および外管内壁に金網や焼結金属などの多孔質材料からなるウイックを装着し、作動液を蒸発部へ還流させることも考えられる。しかしながら、これらのウイックを管壁に密着させた状態を保持することが難しく製造及び施工調整が容易でない点、電食の関係から容器と同材質とする必要があり高コストとなる点、等の難点があった。さらに、多孔質のウイック自体の構造および管壁へのウイックの密着不良等による熱抵抗のために特に外管外周が高温でこれを冷却させる場合には殆ど実用に耐える程度の効果を得ることができず、一般的には熱サイホンは、管外の加温あるいは加熱用としての利用に限られる場合が多いものであった。
【０００４】
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その１つの目的は、極めて簡単な構成により、施工作業を簡単にでき、調整作業を不要とし、製造コストを低減し得るのみならず熱輸送効率を良好にさせて周囲の冷却、加温（加熱）を実現し得る熱サイホン装置、それを用いた冷却、加温装置及びその方法ならびに植物の栽培方法を提供することにある。さらに、本発明の他の目的は、一つの装置でありながら熱源流体を変えることにより周囲の冷却あるいは加温を実用レベルで行える熱サイホン装置、それを用いた冷却、加温装置及びその方法ならびに植物の栽培方法を提供することにある。さらに、本発明の他の目的は、従来の熱サイホンに比較して周囲の冷却あるいは加温機能に優れた熱サイホン装置、それを用いた冷却、加温装置及びその方法ならびに植物の栽培方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、横長に配置された外管１２内を長手方向に貫通して内管１４を配置させ、外管１２と内管１４との間の作動空間Ｓに作動液Ｑを封入させて密閉し、内管１４の内部に熱源流体Ｕを通流させつつ外管外域との熱交換を行う二重管式の熱サイホンであって、作動空間Ｓに面する外管１２の内壁面１２１と内管１４の外壁面１４１のそれぞれについて周方向に刻設された多数の細幅凹溝Ｇを設け、該細幅凹溝Ｇを介した毛細管力によって作動液Ｑを壁面（１２１，１４１）の周方向に上昇させつつ外管の内壁面１２１または内管の外壁面１４１のいずれかの蒸発部で蒸発させ、かつ、他方の壁面で凝縮させつつ外管外域を冷却または加温させることを特徴とする熱サイホン装置から構成される。本発明の熱サイホン装置は、横長に配置した二重管式熱サイホン装置であり、密閉作動空間に面した外管内壁面及び内管外壁面の周方向の多数の細幅凹溝の毛細管力によって作動液を上昇させ、受熱するいずれかの管壁に直接に接して作動液を蒸発させる。細幅凹溝の溝幅、溝断面形状、ピッチ幅間隔、らせん状連続か１ループ完結溝か、管の長手方向に連続か間欠的か、などについては、作動流体の表面張力ならびに毛細管力を介して周方向に上昇させうる機能を保持する限り任意に設定してよい。また、作動液もアルコールのほか、水、アンモニア等を用いてもよい。さらに、管の材質も適用部位の条件に応じて耐久性、耐食性を考慮して任意に設定してよい。本発明の熱サイホン装置は、住居やビルの床下部分からの冷却、加温、他の流体や気体との熱交換、その他種々の冷却、加温（加熱）装置として適用しうる。
【０００６】
また、細幅凹溝は所定の関係式に示される溝幅Ｗｇを許容最大溝幅とし、かつ、その際の所定の溝深さＨｇを有するような溝であるようにするとよい。
【０００７】
その際、内管１４は外管１２の軸心ＣＬから偏心した位置にその軸心ＣＳが配置された偏心二重管であり、かつ、内管１４はその軸心ＣＳが外管の軸心ＣＬよりも下方となる位置に配置させるとよい。
【０００８】
また、本発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の熱サイホン装置１０を用い、熱源流体Ｕを冷熱または温熱に切り替えることにより、一つの装置で周囲の冷却または加温を行う冷却、加温装置から構成される。
【０００９】
さらに、本発明は、横長に配置された外管１２内を長手方向に貫通して内管１４を配置させ、外管と内管との間の作動空間Ｓに作動液Ｑを封入させて密閉し、内管１４の内部に熱源流体Ｕを通流させつつ外管外域との熱交換を行う二重管式の熱サイホンであって、作動空間Ｓに面する外管１２の内壁面１２１と内管１４の外壁面１４１のいずれかについて周方向に刻設された多数の細幅凹溝Ｇを設け、該細幅凹溝Ｇを介した毛細管力によって作動液Ｑを壁面（１２１，１４１）の周方向に上昇させつつ外管の内壁面１２１または内管の外壁面１４１のいずれかの蒸発部で蒸発させ、かつ、他方の壁面で凝縮させつつ外管外域を冷却または加温させることを特徴とする熱サイホン装置１０１、１０２から構成される。
【００１０】
また、本発明は、横長に配置された外管内を長手方向に貫通して内管を配置させ、外管と内管との間の作動空間に作動液を封入させて密閉し、内管の内部に熱源流体を通流させつつ外管外域との熱交換を行う二重管式の熱サイホンであって、作動空間に面する外管の内壁面と内管の外壁面との両方に周方向に刻設された多数の細幅凹溝を形成し、該細幅凹溝を介して常時作動液を管表面に担持させるとともに作動液の各管表面に沿った上下動案内を行わせることを通じて熱源流体に対応した外管外域の冷却、または加温を行うことを特徴とする熱サイホンを用いた冷却、加温方法から構成される。
【００１１】
さらに、本発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の熱サイホン装置を植物栽培土中に埋め込んで行う植物の栽培方法から構成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る熱サイホン装置の実施の形態をそれを用いた冷却、加温装置及びその方法とともに、説明する。本発明の熱サイホン装置は、内外二重管の中間の作動空間に作動液を充填して密閉し、外管の伝熱面積を広く確保し、内管内を通す冷熱あるいは温熱流体を介して周囲を冷却または加温させる冷却、加温手段であり、本実施形態においては、特にメッシュウイックのように管内壁面に密着して装着させる工程を不要とし、かつ、良好な管内熱輸送を介した管外域の冷却、加温を行える熱サイホン装置である。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる熱サイホン装置の縦断面を示しており、図において、熱サイホン装置１０は、横方向に長く配置された外管１２と、外管内を長手方向に貫通して配置された内管１４と、外管１２と内管１４との中間部を作動空間Ｓとし、該作動空間を密閉して内部に封入された作動液Ｑと、外管１２の内壁面１２１と内管１４の外壁面１４１のそれぞれについて周方向に刻設された多数の細幅凹溝Ｇを備える細幅凹溝群１６，１７を含む。
【００１４】
実施形態において、外管１２は横長の中空円筒形でアルミニウムの材質で構成され、この外管１２に平行に外管と同材質の内管１４が該外管１２を長手方向に貫通して配設されている。図４，５にも示すように内管１４は外管内部で中心から若干下方に偏心した位置に配置されている。外管１２と内管１４との中間の作動空間Ｓに作動液Ｑが充填された状態で両端はキャップ等の端壁１８により閉鎖され内部は水密状に密閉されている。作動液Ｑは、図４，５に示すように内管１４の一部が浸かる程度、すなわち、内管の半分以下が浸かる程度の量で充填されている。実施形態の熱サイホン装置では、内管１４は外管１２の軸心ＣＬから偏心した位置にその軸心ＣＳが配置された偏心二重管であり、かつ、内管１４はその軸心ＣＳが外管１２の軸心ＣＬよりも下方となる位置に配置されている。内管１４には熱源流体Ｕが供給され、外管１２の外域を加温する場合には温熱源流体を通すとともに、外域を冷却させる場合には冷熱源流体が供給される。
【００１５】
作動空間Ｓに充填される作動液Ｑは、密閉空間の蒸発部と凝縮部とで相変化しながら熱輸送を行う作動流体であり、例えば実施形態ではアルコールが投入されている。
【００１６】
本発明において、一つの特徴的なことは作動空間Ｓに面する外管１２の内壁面１２１と内管１４の外壁面１４１の両方について、周方向に多数の細幅凹溝Ｇを設け、作動液Ｑの蒸発効率ひいては熱輸送効率を向上させたことであり、特に、この実施形態では横長筒状の構成の装置１０を用い、重力作用を利用しつつ効果的に周囲の加温、冷却を自在に切り替えさせる。
【００１７】
すなわち、図２は、外管１２の内壁面１２１あるいは内管１４の外壁面１４１の一部を拡大して示したものであり、本実施形態において、図２（ａ）に示すように細小幅の連続らせん溝Ｇが所定のピッチ幅で外管１２の内壁面１２１および内管１４の外壁面１４１のいずれにも、それらの長手方向にわたって刻設されている。これらの細幅凹溝Ｇは、例えば１周に着目するときには横長方向に形成した外管、内管両方についてそれらの周方向に長く形成されている。外管の内壁面に形成された多数の細幅凹溝Ｇおよび内管の外壁面に形成された多数の細幅凹溝Ｇは、それぞれ第１、第２の細幅凹溝群１６，１７を形成している。
【００１８】
細幅凹溝Ｇは、作動空間Ｓに充填された作動液Ｑを毛細管力により該溝Ｇに沿って上昇させて管壁表面全体に均一な分布で略均等量の作動液膜分布を生起させる液膜張設手段であり、本実施形態ではその際、微小の作動液筋で管表面全体を覆うことでこれを実現する。細幅凹溝Ｇの溝幅Ｗｇならびに溝深さＨｇは、毛細管現象を介して作動液Ｑが管表面を上昇しうる幅と深さに設定されており、各仕様を一定とする場合は、細幅であるほうがよい。例えば一つの実施形態では、外管内径２７ｍｍ、内管外径１２ｍｍに対して溝幅０．２ｍｍ、溝深さ０．２ｍｍに設定されそれらの溝間ピッチ幅は０．２ｍｍに設定されている。作動液はアルコールのほかに、例えば水やアンモニア等を用いる場合もあり、それらの流体の表面張力をも考慮に入れた溝幅および溝深さが決定される。これらの具体的な寸法サイズは実施にあたり固定的に選択される必要はなく、溝加工上の作業性、加工効率、経済性等を考慮して実用に耐えうる作動液のポンプアップ機能を行える範囲において任意に選択してよい。毛細管力で作動液を上昇させうる管径に対する最大の溝幅Ｗｇは、下記式（３）より
【式３】
2005042939.tif 000003
次の式（１）で与えられる。
【式４】
2005042939.tif 000004
上式中、Ｗｇは、細幅凹溝の溝幅、σは作動液の表面張力、Θｍｉｎは最小接触角、ρｌは作動液の密度、ｇは重力加速度、Ｄは管径（最大毛管高さ）である。その際、溝深さＨｇは、次の式（２）に示される。
【式５】
2005042939.tif 000005
しかしながら、上記の式に示される数値以外でも上記したような機能を保持しうる限りにおいてある程度の許容幅をもって設定してよい。図３は、この細幅凹溝Ｇとして選択し得る種々の溝形状を例示したものであり、（ａ）の矩形溝（コ字状溝）、（ｂ）のＶ字間欠溝、（ｃ）のＶ字連続溝（鋸刃状溝）、（ｄ）のＵ字溝、その他上記機能を果たしうる範囲において任意の溝形状のものを選択してよい。さらに、管の周方向について本実施形態では連続らせん溝としているが、図２（ｂ）のように１周完結ループの溝としてもよいし、また、（ｃ）のように管長手方向にいずれの場合にも間欠的に形成させるようにしてもよい。
【００１９】
次に、図１、図４、図５を参照して本実施形態の熱サイホン装置１０の作用について説明する。説明をわかり易くするために、例えば本実施形態の熱サイホン装置１０を例えば図７に示すようなウッドフロアのフローリングの下面に設置した床部冷却、加温両用の装置として用いる場合について説明する。図４は、夏季室内高温時に床部を冷却する場合の作用を示しており、この場合、内管１４内には冷熱源としての冷水が管外でループ状に連通する図示しない配管を介して駆動機構により循環供給される。冷水は例えば図示しないチラーやヒートポンプシステムを介して生成される。図４において、外管１２の外壁面は高温（例えば３０℃以上）に接して熱を受ける受熱面となり、内管１４内壁面が放熱面となる。外管１２と内管１４との中間の作動空間Ｓに充填された作動液Ｑは、毛細管力により外管１２の内壁面１２１を上昇し（ｓ１）、外管１２の内壁面全体に膜状に張り付く。この液相の作動流体は、周囲の高温に熱せられる外管１２の内壁面１２１に接して蒸発し（ｓ２）、気相に変化して作動空間Ｓ内に拡散する。この作動液が変化して気相となったものは、冷水が通流する内管１４の外壁面１４１に接して冷却されて凝縮し（ｓ３）、内管１４の外壁面の細幅凹溝Ｇを伝って周方向に流下し、作動液溜まり２０に還る。そして、液溜まりの作動液は外管１２の内壁面１２１を上昇し、外管１２の内壁面全体に膜状に張り付き、蒸発して作動空間に拡散し、内管外壁面で凝縮する。以下、このサイクルを繰り返しながら外管周囲を冷却する。この実施形態では、外管１２の内壁面１２１に、周方向に長くかつ管長手方向に多数の細幅凹溝を設けており、個々の細幅凹溝内に筋状に作動液が溜められるから外管周囲からの熱が直接に作動液に伝達されるうえに、微小で等しい量の作動液が均等に管壁表面に分布し張り付くから効率的に蒸発し、かつ、毛細管力により作動液をポンプアップさせる。特に、この実施形態では、管の内壁面と内管の外壁面との両方に周方向に多数の細幅凹溝を形成し、該細幅凹溝を介して常時作動液を管表面に担持させるとともに作動液の各管表面に沿った上下動案内を行わせるから、毛細管力による上昇と、凝縮液相の流下を円滑に行える。周囲から熱せられた外管が、その一部である細幅凹溝内の作動液の薄い液膜に直接に接してこれを蒸発させるから熱抵抗がきわめて小さく、蒸発部熱伝達率を格段に向上させる。また、蒸発部への作動液の供給が細幅凹溝の毛細管力によるポンプ作用によって行われるとともに構造的にも内管１４の軸心ＣＳが外管１２の軸心ＣＬより下方に位置していることから作動液量が少なくてすみ、さらに内管外壁がほとんど蒸気に接しているため相乗的に凝縮部熱伝達の向上を果たせる。この場合、外管内壁面１２１が蒸発部となり、内管外表面１４１が凝縮部となる。内管内に供給する冷水は例えば、夏季睡眠時に使用する場合には活動がなく背中に近い部分を冷却するから２７℃〜２８℃程度に向けての冷却を行えばよく、これを実現する程度の冷却設定および実行を簡単に行える。例えば内管に１５℃程度の水を供給することにより、床や畳表面部分を２７℃〜２８℃程度に冷却することは容易であるばかりか、より低温に冷却することもできる。
【００２０】
図５は、冬季低温時に床部を加温する場合を示しており、この場合、内管１４内には温熱源としての例えば温水あるいは熱水が図示しないボイラや温熱水生成装置を介して供給される。この場合、内管１４内壁面が受熱面となり、外管外壁面が冷気に接して放熱面となる。作動液Ｑは、毛細管力により内管１４の外壁面１４１を上昇し（ｓ２１）、内管１４の外壁面全体に膜状に張り付く。この液相の作動流体は、内管内の高温流体に熱せられる内管１４の外壁面１４１に接して蒸発し（ｓ２２）、気相に変化して作動空間Ｓ内に拡散する。この作動液が変化して気相となったものは、冷気に接する外管１２の内壁面１２１に接して冷却されて凝縮し（ｓ２３）、外管１２の内壁面の細幅凹溝Ｇを伝って周方向に流下し、作動液溜まり２０に還る。このサイクルを繰り返す中で、内管１４の外壁面１４１の多数の細幅凹溝のうち、個々の細幅凹溝内に筋状に作動液が溜められ、内管内部からの熱が直接に作動液に伝達され、微小で等しい量の作動液が均等に管壁表面に分布し張り付くから効率的に蒸発し、かつ、毛細管力により作動液をポンプアップさせ蒸発部熱伝達を向上させて外管周囲を有効に加温させる。この場合、内管外壁面１４１が蒸発部となり、外管内壁面１２１が凝縮部となる。例えば内管に６０℃程度の温水を供給することにより、室温１５℃程度の室内の床や畳表面を２５℃程度に加温させることができる。
【００２１】
また、このように、本実施形態では外管内壁面ならびに内管外壁面の両方に管周方向に多数の細幅凹溝を設けているので、特に、装置の周囲の加温あるいは冷却をその内管に通流させる熱源流体の温熱かまたは冷熱流体かの供給切り替えを行うだけで自在に設定でき、一つの装置で加温、冷却両用の装置の実用化を達成しうる。
【００２２】
図７は、上記の熱サイホン装置１０を室内のフローリングの下面に設置して床部加温、冷却装置として用いる場合の施工例を示しており、床２２の下面に敷設された断熱マット２４の間隙に熱サイホン装置１０を埋め込んで床２２を加温あるいは冷却する。その際、必要に応じて熱サイホン装置どうしを接続する場合には、例えば図６に示すように内管の突設部どうしを高強度で耐食性のある合成樹脂製フレキシブル管等からなる接続ホース２６の両端に差し込み接続させる。したがって、図７のような数本、あるいは数十本の連通状の曲がり配管接続に際しても簡易に施工し得る。また、そのメンテナンスも簡単に行える。
【００２３】
次に、図８、図９を参照して本発明の他の実施形態に係る熱サイホン装置１０１について説明するが、上記した第１実施形態の熱サイホン装置と同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。図８の第２実施形態の熱サイホン装置１０１では、第１実施形態と同様の横長方向で設置される二重管式の熱サイホン装置であって、作動空間Ｓに面する外管１２の内壁面１２１のみについて周方向に刻設された多数の細幅凹溝Ｇを設け、内管１４の外壁面１４１は単なる滑面状の円筒外面としたものである。この場合、第１実施形態と同様に外管内壁面の細幅凹溝Ｇを介して毛細管力により外管内壁面に作動液膜が張り付くので、装置の周囲を冷却させるときには、第１実施形態の図４の例と同様にこれを有効に実現しうる。また、図９の第３実施形態の熱サイホン装置１０２では、作動空間Ｓに面する内管１４の外壁面１４１のみについて周方向に刻設された多数の細幅凹溝Ｇを設け、外管１２の内壁面１２１は単なる円筒内面としたものである。この場合、第１実施形態と同様に内管外壁面の細幅凹溝Ｇを介して毛細管力により内管外壁面に作動液膜が張り付くので、装置の周囲を加温あるいは加熱させるときには、第１実施形態の図５の例と同様の作用でこれを有効に実現しうる。
【００２４】
上記した第１ないし第２のいずれかの実施形態の熱サイホン装置を農業用の植物栽培土中に埋め込んで植物栽培を行うと良好に生育を行わせうるとともに、特に土の冷却作用を確実に行わせうるから、高原野菜や高温土を嫌う植物栽培に有効である。よって、平地やあるいはいずれの地域についてもそれらの作物栽培が可能となる。
【００２５】
設計例
内径ｄｉｏ＝２７ｍｍ、外径ｄｏｏ＝３０ｍｍの外管および内径ｄｉｉ＝９ｍｍ、外径ｄｏｉ＝１２ｍｍの内管から構成される円周方向矩形グルーブ付き偏心二重管熱サイホンにおいて、作動流体としてエタノールおよび水を用いた場合の毛細管圧力限界による最大熱輸送量の計算を行った。なお、作動液最大深さＨｐは６ｍｍ、内外管最小距離Ｈｃは５．５ｍｍとした。
［設計例１、２］  冷却時（内管内流体として冷水を使用）における最大熱輸送量
周囲冷却の場合、外管が蒸発部、内管が凝縮部となるので、最大吸熱量としては、外管グルーブの毛細管圧力限界による最大熱輸送量を算出すればよい。そこで、作動流体としてエタノールおよび水を用いた場合の冷却時における単位長さ当たりの最大熱輸送量の計算値Ｑｍａｘ／Ｌ（Ｗ／ｍ）を設計例１、設計例２としてそれぞれ表１および表２に示す。なお、計算においては、作動温度（蒸気温度）Ｔｖは１０℃とした。表中、Ｑｍａｘ／Ｌ（Ｗ／ｍ）は単位長さあたりの最大熱輸送量、Ｗｇは外管グルーブ（細幅凹溝）幅、Ｈｍａｘは最大毛管高さ、Ｈｇは外管グルーブ深さ、Ｓｇは外管グルーブ間ピッチ幅、Ｎｇ（＝１／（Ｗｇ＋Ｓｇ））は単位長さあたりの外管グルーブ本数である。
【表１】
2005042939.tif 000006
【表２】
2005042939.tif 000007
上記の計算結果より、周辺冷却時に偏心二重管タイプで作動液としてエタノールを用いた場合、外管内径側グルーブの溝幅Ｗｇ＝０．１ｍｍ、溝深さＨｇ＝０．４ｍｍのときに最も大きな熱輸送量を確保しうると決定され、これらの近似サイズで実用上有効に機能しうる点を選択して決定するとよい。また、作動液として水を用いた場合は、外管内径側グルーブの溝幅Ｗｇ＝０．４ｍｍ、溝深さＨｇ＝０．５ｍｍのときに最も大きな熱輸送量を確保しうる。
［設計例３、４］  加熱時（内管内流体として温水を使用）における最大熱輸送量
周囲加熱の場合、外管が凝縮部、内管が蒸発部となるので、最大放熱量としては、内管グルーブの毛細管圧力限界による最大熱輸送量を算出すればよい。そこで、作動流体としてエタノールおよび水を用いた場合の加熱時における単位長さ当たりの最大熱輸送量の計算値Ｑｍａｘ／Ｌ（Ｗ／ｍ）を表３および表４に示す。なお、計算においては、作動温度（蒸気温度）Ｔｖは４０℃とした。
【表３】
2005042939.tif 000008
【表４】
2005042939.tif 000009
上記の計算結果より、周辺加温（加熱）時に偏心二重管タイプで作動液としてエタノールを用いた場合、内管外径側グルーブの溝幅Ｗｇ＝０．２ｍｍ、溝深さＨｇ＝０．４ｍｍのときに最も大きな熱輸送量を確保しうると決定され、これらの近似サイズで実用上有効に機能しうる点を選択して決定するとよい。また、作動液として水を用いた場合は、内管外径側グルーブの溝幅Ｗｇ＝０．９ｍｍ、溝深さＨｇ＝０．７ｍｍのときに最も大きな熱輸送量を確保しうる。
【００２６】
本発明に係る熱サイホン装置、それを用いた冷却、加温装置及びその方法ならびに植物の栽培方法は、上記した実施例の構成にのみ限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の本質を逸脱しない範囲における改変も本発明に含まれる。
【００２７】
【発明の効果】
以上、説明した様に、本発明に係る熱サイホン装置によれば、横長に配置された外管内を長手方向に貫通して内管を配置させ、外管と内管との間の作動空間に作動液を封入させて密閉し、内管の内部に熱源流体を通流させつつ外管外域との熱交換を行う二重管式の熱サイホンであって、作動空間に面する外管の内壁面と内管の外壁面のそれぞれについて周方向に刻設された多数の細幅凹溝を設け、該細幅凹溝を介した毛細管力によって作動液を壁面の周方向に上昇させつつ外管の内壁面または内管の外壁面のいずれかの蒸発部で蒸発させ、かつ、他方の壁面で凝縮させつつ外管外域を冷却または加温させる構成であるから、高価で装着が容易でない金網ウイック等を用いることなく、極めて簡単な構造で容易に製造でき、低コストでありながら、効率の良い熱輸送による装置周囲の冷却、加温を行える。また、内管内に供給する熱源流体を変更するだけで自在に、周囲の冷却か加温かを選択して実施できる。
【００２８】
また、細幅凹溝は所定の溝幅Ｗｇを許容最大溝幅とし、かつ、所定の溝深さＨｇを有するような溝である構成とすることにより、管の内側にメッシュウイックを密着させつつ装着させる作業を不要とし簡単な構成、低コストによる横置き二重管タイプの熱サイホンを実用化させ得る。
【００２９】
また、その際、内管は外管の軸心から偏心した位置にその軸心が配置された偏心二重管であり、かつ、内管はその軸心が外管の軸心よりも下方となる位置に配置された構成であるから、内管の外壁面の細幅凹溝から効率よく作動液を蒸発させ、凝縮工程では溝およびそれ以外の部分を含む外壁面全体において凝縮させるから熱輸送効率が良好となる。
【００３０】
また、本発明は、請求項１または２に記載の熱サイホン装置を用い、熱源流体を温熱または冷熱に切り替えることにより、一つの装置で周囲の冷却または加温を行う冷却、加温装置から構成することにより、周囲の冷却、加温を必要とする種々の部分に設置して有効にその冷却、加温の切り替え自在使用を実現させることができる。
【００３１】
さらに、本発明は、横長に配置された外管内を長手方向に貫通して内管を配置させ、外管と内管との間の作動空間に作動液を封入させて密閉し、内管の内部に熱源流体を通流させつつ外管外域との熱交換を行う二重管式の熱サイホンであって、作動空間に面する外管の内壁面と内管の外壁面のいずれかについて周方向に刻設された多数の細幅凹溝を設け、該細幅凹溝を介した毛細管力によって作動液を壁面の周方向に上昇させつつ外管の内壁面または内管の外壁面のいずれかの蒸発部で蒸発させ、かつ、他方の壁面で凝縮させつつ外管外域を冷却または加温させることを特徴とする熱サイホン装置から構成されるから、外管の内壁面または、内管の外壁面のいずれかにのみ細幅凹溝を設けた二重管式熱サイホンであっても、周囲の冷却、加温の必要性に応じて有効にそれらの冷却、または加温を行える。
【００３２】
また、本発明は、横長に配置された外管内を長手方向に貫通して内管を配置させ、外管と内管との間の作動空間に作動液を封入させて密閉し、内管の内部に熱源流体を通流させつつ外管外域との熱交換を行う二重管式の熱サイホンであって、作動空間に面する外管の内壁面と内管の外壁面との両方に周方向に刻設された多数の細幅凹溝を形成し、該細幅凹溝を介して常時作動液を管表面に担持させるとともに作動液の各管表面に沿った上下動案内を行わせることを通じて熱源流体に対応した外管外域の冷却または加温を行うことを特徴とする熱サイホンを用いた冷却、加温方法から構成されるから、高価で装着が容易でない金網ウイックを用いることなく、実用に供しうる装置周囲の冷却、加温を簡単な構成で実現し得る。また、内管内に供給する熱源流体を変更するだけで自在に、周囲の冷却か加温かを選択して実施できる。
【００３３】
また、本発明は、請求項１または２に記載の熱サイホン装置を植物栽培土中に埋め込んで行う植物の栽培方法から構成されるから、栽培植物の生育促進を実現し得るとともに、特に、平地やあるいはいずれの地域についても高原野菜等の高価な作物を育成させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱サイホン装置の一部省略縦断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、細幅凹溝の溝付け構成の種々の態様を示す要部拡大説明図である。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）、（ｄ）は、細幅凹溝の種々の断面形状例を示す図である。
【図４】第１実施形態の熱サイホン装置の構成兼冷却時の作用説明図である。
【図５】同じく第１実施形態の熱サイホン装置の構成兼加温時の作用説明図である。
【図６】図１の熱サイホン装置どうしの接続例の一部省略説明図である。
【図７】図１の熱サイホン装置を用いて床下加温、冷却装置として施工した場合の一部切欠き斜視説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態の熱サイホン装置の断面説明図である。
【図９】本発明の第３実施形態の熱サイホン装置の断面説明図である。
【符号の説明】
１０，１０１，１０２  熱サイホン装置
１２  外管
１４  内管
１６  細幅凹溝群
１７  細幅凹溝群
１２１  外管の内壁面
１４１  内管の外壁面
Ｇ  細幅凹溝
Ｑ  作動液
Ｓ  作動空間
Ｗｇ  溝幅
Ｈｇ  溝深さ
【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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【図９】
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