JP2000179276A - 地下帯水層熱の利用システム - Google Patents

地下帯水層熱の利用システム

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JP2000179276A
JP2000179276A JP10378061A JP37806198A JP2000179276A JP 2000179276 A JP2000179276 A JP 2000179276A JP 10378061 A JP10378061 A JP 10378061A JP 37806198 A JP37806198 A JP 37806198A JP 2000179276 A JP2000179276 A JP 2000179276A
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JP
Japan
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heat
water
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pump
storage water
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JP10378061A
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English (en)
Inventor
Tadashi Tsunoda
正 角田
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KAMEYAMA TEKKOSHO
Kameyama Tekkosho KK
Original Assignee
KAMEYAMA TEKKOSHO
Kameyama Tekkosho KK
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/40Protecting water resources
    • Y02A20/406Aquifer recharge

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  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 揚水深井戸:16や環水深井戸:17等の深
井戸を掘って地下水を汲み上げることな〈、地表:1か
ら比較的浅い部分に存在する浅帯水層:2の熱を採熱す
ることで、建設費を軽減し、近隣地盤の沈下や地下水位
の低下を起こさずに地下水の熱を有効活用するシステム
を提供する。 【解決手段】 地下の浅帯水層:2に達する位置まで、
掘削用シャフト3及び連結用シャフト:4を掘削し、そ
れぞれのシャフト間を横方向のボーリングにより、貫通
孔:5を設ける。その貫通孔:5に上部採熱管:6a下
部採熱管:6bやヒートパイプ:12を挿入敷設して浅
帯水層:2の熱を採熱るか、冷媒蒸発管:13を挿入敷
設し、浅帯水槽:2の熱を水熱源ヒートポンプ:14で
汲み上げて、それぞれの熱を掘削用シャフト:3を転用
して製作した蓄熱水槽:10の蓄熱用貯留水に蓄熱す
る。そこで得られた蓄熱用貯留水は、2次ポンプ:11
により利用設備へ供給されて利用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、地下帯水層の熱
を採熱して利用するシステムで、とくに、地中の浅い帯
水層領域の地下水熱を有効活用する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、図6に示すように、地下水が保有
する熱エネルギーを水熱源ヒートポンプ:14の熱源に
利用する設備が使用されている。これは、地中に上部帯
水層:16及び下部帯水層:17が存在している地盤に
対し、下部帯水層:17に達する揚水深井戸:18と、
上部帯水層:14に達する環水深井戸:19を設け、揚
水深井戸:18に設置した深井戸ポンプ:20により地
下水を汲み上げ、水熱源ヒートポンプ:14の熱源とし
て利用した後、他方の環水深井戸:19に環水(リチャ
ージ)するようにしたものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のシステムは、揚
水深井戸:18と環水深井戸:19を個別に設ける必要
があるため、その施工には多額の建設費を要し、設備全
体の建設費を償却するのに長期間を必要としていた。
又、建設地の地質にもよるが、揚水深井戸:18から汲
み上げられた地下水の大半が、環水深井戸:19に環水
されずに近くの排水路:21に放流されるため、多量の
地下水を汲み出す結果となり、近隣地盤の地盤沈下や地
下水位の低下を起こすなどの環境破壊の原因にもなって
いる。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、揚水深井戸:1
8や環水深井戸:19のような深井戸を掘って地下水を
汲み上げることなく、地下の比較的浅い部分に存在する
浅帯水層:2の熱を採熱し有効利用するシステムを考案
した。
【0005】
【発明の実施の形態】図1は、以下に示す本発明の実施
形態において、その実施の前段に行う共通の作業工程を
示すものである。本実施形態を実施する地層には、地
表:1から地下の比較的浅い部分に自然な状態で図の左
から右へと流れる浅帯水層:2が存在する。請求項1に
係る発明は、地表:1から掘削用シャフト3及び連結用
シャフト:4を浅帯水層:2に達する位置までそれぞれ
掘削し、掘削用シャフト:3の地中壁面から連結用シャ
フト4に向って浅帯水層:2の層内を横方向にボーリン
グして貫通孔:5を設ける。又、ボーリングの終了した
掘削用シャフト3は、コンクリート等で製作された蓄熱
水槽:10に転用し蓄熱用貯留水を入れる。尚、貫通
孔:5の本数は、利用設備の実施形態や目的または利用
用途によって決定し、掘削用シャフト3の内部に仮設設
置した掘削機はボーリング終了後には撤去する。
【0006】請求項2に係る発明は、浅帯水層:2の熱
を水冷媒で採熱する設備であって、その実施形態の概要
を図2に示している。それは、前記の要領でボーリング
された貫通孔:5に上部採熱管:6aと下部採熱管:6
bを挿入敷設し、連結用シャフト4の内部で採熱管ヘッ
ダー(A):7と採熱管ヘッダー(B):8に連結さ
せ、採熱循環ポンプ;9を介して採熱管ヘッダー
(A):7と採熱管ヘッダー(B):8に接続する。そ
して、蓄熱水槽:10の貯留水を採熱循環ポンプ:9に
より上部採熱管:6aと下部採熱管:6bに循環送水さ
せながら浅帯水層:2の熱を採熱し蓄熱水槽:10の貯
留水に蓄熱する。そこで得られた蓄熱水槽:10の蓄熱
用貯留水は、2次ポンプ:11により冷房装置や融雪装
置又は農業用ビニールハウスの熱源等へ供給されて利用
される。
【0007】請求項3に係る発明は、浅帯水層:2の熱
を冷媒自然循環方式で採熱する設備であって、その実施
形態の概要を図3に示している。それは前記の要領でボ
ーリングされた貫通孔:5に上部採熱管:6aと下部採
熱管:6bを挿入敷設し、その両方の管端を連結用シャ
フト:4と掘削用シャフト:3でそれぞれ連結させて閉
回路の連結サイクル管を構成し、管の内部に冷媒を封入
する。この連結サイクル管内の冷媒を、上部採熱管:6
aと下部採熱管:6bで浅帯水層:2の熱で蒸発(採
熱)させ、蓄熱水槽:10の貯留水で冷されて凝縮(放
熱)させる、いわゆる冷媒自然循環方式によって浅帯水
層:2の熱を蓄熱水槽:10の蓄熱用貯留水に蓄熱す
る。そこで得られた蓄熱水槽:10の蓄熱用貯留水は、
2次ポンプ:11により冷暖房装置や融雪装置又は農業
用ビニールハウスの熱源等へ供給されて利用される。
【0008】請求項4に係る発明は、浅帯水層:2の熱
をヒートパイプ:12で採熱する設備であって、その実
施形態の概要を図4に示している。それは前記の要領で
ボーリングされた貫通孔:5にヒートパイプ:12を挿
入敷設し、蓄熱水槽:10の貯留水に向けて、ヒートパ
イプ:12の一端を配置し、浅帯水層:2との間で熱交
換させることで浅帯水層:2の熱を採熱して蓄熱水層:
10の蓄熱用貯留水に蓄熱する。そこで得られた蓄熱水
槽:10の蓄熱用貯留水は、2次ポンプ:11により冷
暖房装置や融雪装置又は農業用ビニールハウスの熱源等
へ供給されて利用される。
【0009】請求項5に係る発明は、浅帯水層:2の熱
を水熱源ヒートポンプ:14で汲み上げて利用する設備
であって、その実施形態の概要を図5に示している。そ
れは地表部に、通常のヒートポンプ装置と同様に圧縮機
や膨張弁及び凝縮器等を含む冷媒循環系統(図示せず)
を備えた水熱源ヒートポンプ:14を設け、前記の要領
でボーリングされた貫通孔:5に冷媒蒸発管:13を挿
入敷設し、その管端を水熱源ヒートポンプ:14に接続
する。そして、蓄熱水槽:10の貯留水を、1次循環ポ
ンプ:15で水熱源ヒートポンプ:14の凝縮器側の熱
交換器に循環送水する。そのシステムにより、冬季には
水熱源ヒートポンプ:14を運転して浅帯水層:2の熱
を冷媒蒸発管:13で採熱して汲み上げ、同時に蓄熱水
槽:10の蓄熱用貯留水に温水を蓄える。その時に、浅
帯水層:2の地下水は冷してアイスリキッドの状態にま
で凍らせて冷熱として浅帯水層:2に蓄熱させる。又、
得られた蓄熱水槽:10の温水は、暖房装置や融雪装置
又は農業用ビニールハウスの熱源等へ供給されて利用さ
れる又、夏季には前記請求項1の浅帯水層:2の熱を水
冷媒で採熱する設備と同様な方式で、採熱循環ポンプ:
9により蓄熱水槽:10の貯留水を循環し、冬季に蓄熱
された浅帯水層:2の冷熱を採熱して蓄熱水槽:10の
蓄熱用貯留水を冷し、2次ポンプ:11により冷房装置
の熱源等へ供給して利用する。
【0010】
【発明の効果】この発明により、深井戸を掘って地下水
を汲み上げる必要がなくなり、近隣地盤の地盤沈下や地
下水位の低下を起こさずに、しかも、建設費を安く押さ
えて地下帯水層の熱を採熱し、冷暖房装置や融雪装置又
は農業用ビニールハウスの熱源等に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施においてその前段に行う共通の作
業工程の実施例
【図2】浅帯水層:2の熱を水冷媒で採熱する設備の実
施例
【図3】浅帯水層:2の熱を冷媒自然循環方式で採熱す
る設備の実施例
【図4】浅帯水層:2の熱をヒートパイプ:12で採熱
する設備の実施例
【図5】浅帯水層:2の熱を水熱源ヒートポンプ:14
で汲み上げて利用する設備の実施例
【図6】従来の使用例
【符号の説明】
1: 地表 2: 地下帯水層(浅帯水層) 3: 掘削用シャフト 4: 連結用シャフト 5: 貫通孔 6a: 上部採熱管 6b: 下部採熱管 7: 採熱管ヘッダー(A) 8: 採熱管ヘッダー(B) 9: 採熱循環ポンプ 10: 蓄熱水槽 11: 2次ポンプ 12: ヒートパイプ 13: 冷媒蒸発管 14: 水熱源ヒートポンプ 15: 1次循環ポンプ 16: 上部帯水層 17: 下部帯水層 18: 揚水深井戸 19: 環水深井戸 20: 深井戸ポンプ 21: 排水路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】地表:1から、地下の比較的浅い部分に存
    在する地下帯水層:2(以下では浅帯水層:2とする)
    に達する位置まで掘削用シャフト:3及び連結用シャフ
    ト:4をそれぞれ掘削し、掘削用シャフト:3の地中壁
    面から連結用シャフト4に向って浅帯水層:2の層内を
    横方向にボーリングして貫通孔:5を設ける。又、ボー
    リングの終了した掘削用シャフト:3は、コンクリート
    等で製作された 蓄熱水槽:10に転用して蓄熱用貯留
    水を入れる。
  2. 【請求項2】ボーリングされた貫通孔:5に上部採熱
    管:6aと下部採熱管:6bを挿入敷設し、連結用シャ
    フト:4の内部で採熱管ヘッダー(A):7と採熱管ヘ
    ッダー(B):8に連結させ、採熱循環ポンプ:9を介
    して採熱管ヘッダー(A):7と採熱管ヘッダー
    (B):8に接続する。そして、蓄熱水槽:10の貯留
    水を採熱循環ポンプ:9 により上部採熱管:6aと下
    部採熱管:6bに循環送水させながら浅帯水層:2の熱
    を採熱し蓄熱水槽:10の蓄熱用貯留水に蓄熱する。そ
    の蓄熱用貯留水は2次ポンプ:11により利用設備へ供
    給されて利用される。
  3. 【請求項3】ボーリングされた貫通孔:5に上部採熱
    管:6aと下部採熱管:6bを挿入敷設し、その両方の
    管端を連結用シャフト:4と掘削用シャフト3でそれぞ
    れ連結させて閉回路の連結サイクル管を構成し、管の内
    部に冷媒を封入する。この連結サイクル管内の冷媒を、
    上部採熱管:6aと下部採熱管:6bで浅帯水層:2の
    熱で蒸発(採熱)させ、蓄熱水槽:10の貯留水で冷さ
    れて凝縮(放熱)させる、いわゆる冷媒自然循環方式に
    よって浅帯水層:2の熱を蓄熱水槽:10の蓄熱用貯留
    水に蓄熱する。その蓄熱用貯留水は2次ポンプ:11に
    より利用設備へ供給されて利用される。
  4. 【請求項4】ボーリングされた貫通孔:5にヒートパイ
    ブ:12を挿入敷設し、蓄熱水槽:10の蓄熱用貯留水
    に向けて、ヒートパイプ:12の一端を配置し、浅帯水
    層:2との間で熱交換させることで浅帯水層:2の熱を
    採熱して蓄熱水層:10の蓄熱用貯留水に蓄熱する。そ
    の蓄熱用貯留水は2次ポンプ:11により利用設備へ供
    給されて利用される。
  5. 【請求項5】地表部に、通常のヒートポンプ装置と同様
    に圧縮機や膨張弁及び凝縮器等を含む冷媒循環系統(図
    示せず)を備えた水熱源ヒートポンプ:14を設け、ボ
    ーリングされた貫通孔:5に冷媒蒸発管:13を挿入敷
    設し、その管端を水熱源ヒートポンプ:14に接続す
    る。そして、蓄熱水槽:10の貯留水を、1次循環ポン
    プ:15で水熱源ヒートポンプ:14の凝縮器側の熱交
    換器に循環送水する。そのシステムにより、冬季には水
    熱源ヒートポンプ:14を運転して浅帯水層:2の熱を
    冷媒蒸発管:13で採熱して汲み上げ、同時に蓄熱水
    槽:10の蓄熱用貯留水に温水を蓄える。その時に、浅
    帯水層:2の地下水は冷してアイスリキッドの状態にま
    で凍らせて冷熱として浅帯水層:2に蓄熱させる。又、
    得られた蓄熱水槽:10の温水は、2次ポンプ:11に
    より利用設備へ供給されて利用される。又、夏季には前
    記請求項2の浅帯水層:2の熱を水冷媒で採熱する設備
    と同様な方式で、採熱循環ポンプ:9により蓄熱水槽:
    10の蓄熱用貯留水を循環し、冬季に蓄熱された浅帯水
    層:2の冷熱を採熱して蓄熱水槽:10の蓄熱用貯留水
    を冷し、2次ポンプ:11により利用設備へ供給されて
    利用される。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102251760A (zh) * 2011-04-12 2011-11-23 邯郸市伟业地热开发有限公司 地热井松散层与基岩层混合取水成井工艺
KR101303575B1 (ko) * 2011-06-03 2013-09-09 주식회사 산하이앤씨 대구경 천공을 활용한 혼합형 지열시스템 및 그 시공방법
CN106089155A (zh) * 2016-06-08 2016-11-09 刘家容 一种地热井混合取水成井工艺
JP2020084543A (ja) * 2018-11-22 2020-06-04 株式会社リビエラ 貯水利用設備

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