JP2003227104A - Geothermal heat using system - Google Patents

Geothermal heat using system

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JP2003227104A
JP2003227104A JP2002027111A JP2002027111A JP2003227104A JP 2003227104 A JP2003227104 A JP 2003227104A JP 2002027111 A JP2002027111 A JP 2002027111A JP 2002027111 A JP2002027111 A JP 2002027111A JP 2003227104 A JP2003227104 A JP 2003227104A
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JP
Japan
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ground
heat
heat pump
utilization system
geothermal
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JP2002027111A
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Japanese (ja)
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Naohiro Nishiguchi
尚博 西口
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24TGEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00Geothermal collectors
    • F24T10/10Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
    • 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
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10Geothermal energy

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a geothermal heat using system capable of preventing snow from accumulating on a road/an expressway/a bridge/a house in winter. <P>SOLUTION: The geothermal heat using system is so constituted that a plurality of heat pumps 1 circulating in the ground 4 having at least a depth of 1.5 m and around the ground surface 2 and circulating heat in the ground 4 and around the ground surface 2 are embedded in the direction at approximately right angles to the driving forward direction of the road 3 to prevent the accumulation of snow on the road 3 by making use of the geothermal heat. The system can be applied to the expressway, the bridge spanning across a river, the house or the like. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、地熱を利用して堆
積する雪を溶かすことができる地熱利用システムに係
り、例えば一般道路/高速道路/橋/家屋/線路に堆積
する雪を容易に溶かすことができる地熱利用システムに
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a geothermal heat utilization system capable of melting snow accumulated by utilizing geothermal heat, for example, easily melting snow accumulated on general roads / highways / bridges / houses / tracks. Geothermal utilization system that can be.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に冬季において大雪が降った場合、
一般自動車道路に雪が積もり、自動車の通行が妨げら
れ、更には降雪後に雪が凍結してスリップ事故を誘発し
ている。特に河川を渡す橋上においては、橋の下が空間
であることにより橋自体も冷え、堆積量が多くなり、前
記通行の妨げやスリップ事故が多発するものであった。
この道路又は橋上に堆積した雪を溶かす従来技術として
は、雪上に溶解剤を撒いたり、人手又は除雪車により雪
を道路脇等に移動することが行われている。
2. Description of the Related Art Generally, when heavy snowfall occurs in winter,
Snow accumulates on general motorways, obstructs the passage of cars, and the snow freezes after snowfall, causing slip accidents. In particular, on the bridge that crosses the river, the space under the bridge also cools the bridge itself, and the amount of deposition increases, which often causes the obstruction of the passage and slip accidents.
As a conventional technique for melting the snow accumulated on the road or bridge, a melting agent is sprinkled on the snow or the snow is moved to the side of the road or the like by hand or a snowplow.

【0003】また高架橋の高速道路においては、路面の
下が外気に触れていることにより、高速道路の路面自体
が上下方向から冷却され、前記一般道路に比べて路面温
度の低下が大きく、路面の凍結や降雪する傾向が大きい
ものであった。
[0003] In the expressway of a viaduct, since the bottom of the road surface is exposed to the outside air, the road surface itself of the expressway is cooled from the up and down direction, and the temperature drop of the road surface is larger than that of the general road. There was a great tendency to freeze and snow.

【0004】更に、一般の家屋においても堆積した雪が
多量になった場合は、家屋の倒壊のおそれがあり、雪下
ろしを人手により行っている。
Further, even in a general house, when a large amount of snow is accumulated, the house may be collapsed, and the snow is manually removed.

【0005】また鉄道においてもレールの切換を行うポ
イント切換部が凍結し、切換が行えなくなり、鉄道の運
行が停止することがあり、このため従来はポイント切換
部にヒータ等の加熱具を多数配置し、該加熱具によって
凍結を防ぐことが行われている。
Further, even in railways, the point switching unit for switching rails may freeze, and switching may not be possible, and railway operation may stop. For this reason, conventionally, a large number of heaters such as heaters are arranged in the point switching unit. However, the heating tool is used to prevent freezing.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前記道路/高速道路に
降雪した雪を除去する従来技術は、溶解剤を使用しても
充分な除雪が困難であり、人手或いは除雪車を使用する
場合は費用及び時間が掛かり、更に道路脇に移した雪が
通行の妨げになると言う不具合があった。他方、道路が
アスファルトの場合は真夏に道路表面が高温になり、車
両のタイヤが溶解する可能性もあった。更に道路の温度
上昇によって都心部が周囲地域に比べて高温になるヒー
トアイランド現象の一因になると言う不具合もあった。
The conventional technique for removing snowfall on the roads / highways is difficult to remove the snow sufficiently even if a dissolving agent is used, and it is costly when using a human or a snowplow. In addition, there was a problem that it took time and that the snow that moved to the side of the road hindered traffic. On the other hand, when the road is asphalt, there is a possibility that the road surface becomes hot in midsummer and the vehicle tires melt. Furthermore, there is a problem that the temperature rise of the road contributes to the heat island phenomenon in which the center of the city becomes hotter than the surrounding area.

【0007】前記家屋に堆積した雪を人手により雪下ろ
しを行う作業は、作業が繁雑であると共に高所作業のた
めに危険であると言う不具合があった。更に鉄道に受け
るポイント切換部の凍結を防止するたの加熱具を使用す
る技術は、多数のポイント毎に加熱具を人手によりその
都度配置し、更に保守を行う必要があると言う不具合が
あった。
The work of manually removing the snow accumulated in the house has a problem that the work is complicated and is dangerous because of the work at a high place. Furthermore, the technique of using a heating tool for preventing the point switching section from being frozen on the railway has a problem that the heating tool needs to be manually arranged at each of a large number of points each time and further maintenance is required. .

【0008】本発明は、前記従来技術による不具合を除
去し、道路、橋、家屋、鉄道、高速道路等に降る雪を容
易に溶解し、雪の堆積を防止することができる地熱利用
システムを提供することである。具体的に説明すると、
本発明の目的は、道路(高速道路を含む)及び橋に降る
雪を容易に溶解し、雪の堆積による自動車の通行に妨げ
になること及び凍結を防止し更にヒートアイランド現象
を低減することができる地熱利用システムを提供するこ
と、家屋に降る雪を容易に溶解し、雪下ろし作業の手間
を除去することができる地熱利用システムを提供するこ
と、鉄道のポイント切替器の凍結を容易に防ぐことがで
きる地熱利用システムを提供することである。
The present invention provides a geothermal utilization system capable of eliminating the above-mentioned problems of the prior art, easily melting snow on roads, bridges, houses, railways, highways, etc., and preventing snow accumulation. It is to be. Specifically,
It is an object of the present invention to easily melt snow falling on roads (including highways) and bridges, obstructing the passage of automobiles due to snow accumulation and preventing freezing, and further reducing the heat island phenomenon. Providing a geothermal utilization system, providing a geothermal utilization system that can easily melt snow falling on a house and eliminate the time and effort of snow removal, and can easily prevent freezing of railway point changers It is to provide a geothermal utilization system.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による地熱利用システムは、少なくとも1.5
m深さの地中と地表近くを巡回し、前記地中及び地表近
傍の熱を巡回するヒートポンプを含むことを第1の特徴
とする。
In order to achieve the above object, the geothermal utilization system according to the present invention has at least 1.5.
The first feature is to include a heat pump that circulates in the ground at a depth of m and near the ground surface and circulates heat in the ground and near the ground surface.

【0010】更に本発明は、前記第1の特徴において、
前記ヒートポンプを、道路の進行方向と略直角に複数埋
設したことを第2の特徴とし、前記ヒートポンプを、河
川に架けられた橋に沿って埋設した表層部分と、前記橋
の両岸の地中に埋設される深層部分とに割け、橋に前記
表層部分を配置し、前記深層部分を橋の両岸の地中に埋
設したことを第3の特徴とし、前記ヒートポンプを、高
架橋に支持された高速道路路面の車両進行方向沿ってに
延びる表層部分と、前記高架橋を支持する地中に埋設さ
れる深層部分とに割け、前記表層部分と深層部分とを空
気的に連結することを第4の特徴とし、前記ヒートポン
プを、鉄道のレールと略垂直方向に沿ってに延びる表層
部分と、前記レールを支持する地中に埋設される深層部
分とに割け、前記レールと熱伝導可能な場所に前記表層
部分を配置し、前記深層部分をレールを支持する地中に
埋設したことを第5の特徴とする。
Further, the present invention is, in the first feature,
The second feature is that a plurality of the heat pumps are buried substantially at right angles to the traveling direction of the road, and the heat pump is buried along the bridge over the river in the surface layer and the ground on both sides of the bridge. The third feature is that the surface layer part is arranged on the bridge, and the deep layer part is buried in the ground on both sides of the bridge, and the heat pump is supported by a viaduct. The fourth step is to divide the surface layer portion extending along the vehicle traveling direction of the highway road surface and the deep layer portion buried in the ground supporting the viaduct to pneumatically connect the surface layer portion and the deep layer portion. Characteristically, the heat pump is divided into a surface layer portion extending along a direction substantially vertical to the rail of the railway and a deep layer portion buried in the ground supporting the rail, and the heat pump is placed at a location where heat conduction can be performed with the rail. Place the surface layer, and That buried deep portion in the ground for supporting the rail a fifth feature.

【0011】更に本発明による地熱利用システムは、前
記第2乃至第5の特徴において、前記ヒートポンプに、
内部の熱を循環するフアンを設けたことを第6の特徴と
する。
Further, in the geothermal heat utilization system according to the present invention, in the second to fifth characteristics, the heat pump is
A sixth feature is that a fan that circulates heat inside is provided.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明のによる地熱利用シ
ステムの実施形態を図面を用いて詳細に説明する。図1
は本発明による地熱利用システムを道路に適用した実施
形態を説明するための図、図2は図1におけるヒートポ
ンプを説明するための図、図3はヒートポンプの他の実
施形態を説明するための図、図4は本発明による地熱利
用システムを橋に適用した実施形態を説明するための
図、図5は本発明による地熱利用システムを家屋に適用
した実施形態を説明するための図、図6は本発明による
地熱利用システムを鉄道に適用した実施形態を説明する
ための図、図7は本発明による地熱利用システムを高速
道路に適用した実施形態を説明するための図、図8はそ
の原理図である。 <道路に適用した第1の実施形態>まず道路に地熱利用
システムを適用した実施形態を図1及び図2を参照して
説明する。図1に示す地熱利用システムは、車両が進行
する方向に延びる道路3の地表2と地中4間を巡回する
円環状のヒートポンプ1を、前記道路3の車両進行方向
と直角方向に沿って多数埋設して構成される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a geothermal utilization system according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Figure 1
Is a diagram for explaining an embodiment in which the geothermal heat utilization system according to the present invention is applied to a road, FIG. 2 is a diagram for explaining the heat pump in FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram for explaining another embodiment of the heat pump. FIG. 4 is a diagram for explaining an embodiment in which the geothermal utilization system according to the present invention is applied to a bridge, FIG. 5 is a diagram for explaining an embodiment in which the geothermal utilization system according to the present invention is applied to a house, and FIG. 6 is FIG. 7 is a diagram for explaining an embodiment in which the geothermal utilization system according to the present invention is applied to a railway, FIG. 7 is a diagram for explaining an embodiment in which the geothermal utilization system according to the present invention is applied to a highway, and FIG. 8 is a principle diagram thereof. Is. <First Embodiment Applied to Road> First, an embodiment in which a geothermal utilization system is applied to a road will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The geothermal heat utilization system shown in FIG. 1 includes a large number of annular heat pumps 1 that circulate between a ground surface 2 and an underground 4 of a road 3 extending in a traveling direction of a vehicle along a direction perpendicular to the vehicle traveling direction of the road 3. It is constructed by being buried.

【0013】前記ヒートポンプ1は、図2に示す如く、
高さHが約150cm、幅Wが道路幅と同等、管径が約
10cmであり、内部に空気が循環可能な流通路が形成
されており、該ヒートポンプ1の地表近く部分1aの温
度は外気温度や太陽からの放射熱によって夏季には比較
的高温、冬季には比較的低温になり、ヒートポンプ1の
地中深く部分1bの温度は季節に係わらず略一定の温
度、例えば約18度になる。また前記ヒートポンプ1の
一部、例えば垂直部分の一部の内部に図3(b)に示す
如き、ファンモータ33及びファンモータ33により回
転駆動される羽根であるファン32が内蔵されている。
尚、前記モータ33の駆動源としては道路の路面横等に
配置した太陽電池が考えられる。
The heat pump 1, as shown in FIG.
The height H is about 150 cm, the width W is equal to the road width, the pipe diameter is about 10 cm, and a flow passage through which air can circulate is formed inside. The temperature of the portion 1a near the surface of the heat pump 1 is the outside air. Due to the temperature and radiant heat from the sun, the temperature becomes relatively high in the summer and relatively low in the winter, and the temperature of the deep portion 1b of the heat pump 1 becomes substantially constant regardless of the season, for example, about 18 degrees. . Further, as shown in FIG. 3B, a fan motor 33 and a fan 32, which is a blade that is rotationally driven by the fan motor 33, are built in a part of the heat pump 1, for example, a part of a vertical part.
As a drive source of the motor 33, a solar cell arranged on the side of the road surface or the like can be considered.

【0014】このため埋設したヒートポンプ1は、地表
近くでは季節により温度が変化する変温領域20と、地
中深くの季節に係わらず温度が略一定の常温領域21と
が構成され、夏季においては変温領域20が比較的高
温、例えばアスファルト道路の場合は40度以上、常温
領域21が約18度と比較的低温となり、冬季において
は変温領域20が比較的低温、例えば降雪時のアスファ
ルト道路の場合は0度以下、常温領域21が約18度と
比較的高温となる。
For this reason, the buried heat pump 1 is composed of a temperature changing region 20 where the temperature changes depending on the season near the surface of the earth and a room temperature region 21 where the temperature is substantially constant regardless of the season deep in the ground, and in the summer, The temperature change area 20 is relatively high, for example, 40 degrees or more in the case of an asphalt road, and the room temperature area 21 is relatively low at about 18 degrees, and the temperature change area 20 is relatively low in winter, for example, an asphalt road during snowfall. In this case, the temperature is 0 degrees or less, and the room temperature region 21 is about 18 degrees, which is a relatively high temperature.

【0015】この様に構成した地熱利用システムは、冬
季においては地表2近くのヒートポンプ1の変温領域2
0が比較的低温となり、地中のヒートポンプ1の常温領
域21が比較的高温になるため、常温領域21から変温
領域に20に向かって上昇気流が生じ、ヒートポンプ1
の内部において空気の対流22が生じることにより、変
温領域20が暖められる。従って道路3の地表部分も暖
められ、表面に落ちる雪を溶かすことができ、道路上へ
の雪が堆積することを防止することができる。尚、前記
対流22の発生を促すためにモータ33によりファン3
2が下方(地中)から上方(地表)方向に空気流を発生
させても良い。
In the geothermal heat utilization system configured as described above, the temperature changing region 2 of the heat pump 1 near the surface 2 of the earth is used in winter.
Since 0 becomes a relatively low temperature and the room temperature region 21 of the underground heat pump 1 becomes a relatively high temperature, an ascending air current is generated from the room temperature region 21 to the temperature changing region 20 toward the heat pump 1
The convection 22 of air occurs in the inside of the chamber, thereby warming the temperature changing region 20. Therefore, the surface portion of the road 3 is also warmed, the snow falling on the surface can be melted, and the accumulation of snow on the road can be prevented. In addition, in order to promote the generation of the convection 22, the fan 3 is driven by the motor 33.
2 may generate an air flow from below (underground) to above (ground).

【0016】また本地熱利用システムは、夏季において
は地表2近くのヒートポンプ1の変温領域20が比較的
高温、例えば40度以上となり、地中のヒートポンプ1
の常温領域21が比較的低温、約18度となる。この状
態において、モータ33によりファン32が上方(地
表)から下方(地中)方向に空気流を発生させることに
より、対流22を発生させる。これにより、本ヒートポ
ンプ1は、変温領域に20から常温領域21からに向か
う空気流が生じ、変温領域20が冷やされる。従って道
路3の地表部分も冷やされ、道路3の表面が異常に高温
になることを防止することができる。
Further, in the geothermal heat utilization system, in the summer, the temperature change region 20 of the heat pump 1 near the surface 2 becomes a relatively high temperature, for example, 40 ° C. or higher, and the heat pump 1 in the ground is heated.
The room temperature region 21 is at a relatively low temperature of about 18 degrees. In this state, the motor 32 causes the fan 32 to generate an airflow from the upper side (surface) to the lower side (underground), thereby generating the convection 22. As a result, in the heat pump 1, an air flow from the temperature changing region 20 to the normal temperature region 21 is generated, and the temperature changing region 20 is cooled. Therefore, the surface portion of the road 3 is also cooled, and the surface of the road 3 can be prevented from becoming abnormally hot.

【0017】従って本実施形態による地熱利用システム
は、冬季においては道路表面を暖めて雪が堆積すること
を防止でき、夏季においては道路表面が高温になること
を防止することができる。従って、雪の堆積による自動
車の通行の妨げや凍結を防止し更にヒートアイランド現
象を低減することができる。
Therefore, the geothermal utilization system according to the present embodiment can prevent the road surface from being warmed to accumulate snow in winter and prevent the road surface from becoming hot in summer. Therefore, it is possible to prevent the passage of automobiles and freezing due to the accumulation of snow, and further reduce the heat island phenomenon.

【0018】尚、前記実施形態においては、図2に示し
た地中に埋設する部分が水平なヒートポンプ1を用いる
例を説明したが、本発明はこれに限られるものではな
く、例えば図3(a)に示す如く、地中に埋設する部分
が階段状に深くなるヒートポンプ30を用いても良い。
このヒートポンプ30は、高さHの約150cmより深
い部分1cを持ち、管径が約10cmであり、内部に空
気が循環可能な流通路を形成している。このヒートポン
プ30は、地中の常温領域21部分を階段状に形成し、
図3の如く左右非対称のため、左右のヒートポンプにお
いて上昇気流の差圧が生じ、対流をより発生し易くする
ことができる。
In the above embodiment, an example in which the heat pump 1 having a horizontal portion buried in the ground shown in FIG. 2 is used has been described, but the present invention is not limited to this, and for example, FIG. As shown in a), the heat pump 30 in which the portion to be buried in the ground is deepened stepwise may be used.
The heat pump 30 has a portion 1c deeper than the height H of about 150 cm, has a tube diameter of about 10 cm, and forms a flow passage in which air can circulate. This heat pump 30 forms a room temperature region 21 portion in the ground in a step shape,
As shown in FIG. 3, because of left-right asymmetry, a differential pressure of the ascending airflow is generated in the left and right heat pumps, and convection can be more easily generated.

【0019】尚、前記実施形態においてはヒートポンプ
の一部にファン及びファンモータを設ける例を説明した
が、冬季における雪の溶解のみを目的とする場合は、空
気の上昇気流により対流が発生するため、これらファン
及びファンモータを省略することができる。また前記実
施形態によればヒートポンプの形状を階段状とした例を
説明したが、三角形であっても良い。更にヒートポンプ
の深層部分は、180cm以下であっても良い。更に本
地熱利用システムは、例えば道路の傾斜面に配置し、特
に車両のスリップが問題となる箇所に埋設しても良い。
またヒートポンプ1内に空気を充填する例を説明したが
熱循環の良いガスを充填しても良く、更に深層部分に熱
交換効率を高めるためのフィン(放熱板)を設けても良
い。これら変形例は後述する実施形態においても同様で
ある。 <橋に適用した第2の実施形態>次に橋に地熱利用シス
テムを適用した実施形態を図4を参照して説明する。図
4は、例えば河川に架かり、欄干42を持つ橋43に対
し、橋43の両岸を結び、循環する2系列のパイプから
なるヒートポンプ40を使用した例を示している。本実
施形態による地熱利用システムは、ヒートポンプ40
を、河川を渡す方向に延びる橋43に埋設した表層部分
と、前記橋43の両岸の地中に埋設される深層部分とに
割けられ、橋43に前記表層部分を配置し、前記深層部
分を橋43の両岸の地中に埋設したものである。
In the above embodiment, an example in which a fan and a fan motor are provided in a part of the heat pump has been described. However, when only the purpose of melting snow in winter is, convection occurs due to rising air current. The fan and fan motor can be omitted. Further, according to the above-described embodiment, an example in which the shape of the heat pump is stepwise has been described, but it may be triangular. Further, the depth of the heat pump may be 180 cm or less. Further, the geothermal heat utilization system may be arranged, for example, on an inclined surface of a road, and may be embedded especially in a place where slippage of a vehicle is a problem.
Further, although the example in which the heat pump 1 is filled with air has been described, a gas with good heat circulation may be filled, and fins (radiating plates) for increasing heat exchange efficiency may be provided in the deep layer portion. These modifications are the same in the embodiments described later. <Second Embodiment Applied to Bridge> Next, an embodiment in which a geothermal utilization system is applied to a bridge will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows an example in which a heat pump 40 including two pipes that circulate by connecting both sides of the bridge 43 is used for a bridge 43 having a balustrade 42 over a river. The geothermal heat utilization system according to the present embodiment includes a heat pump 40.
Is divided into a surface layer portion embedded in a bridge 43 extending in the direction of crossing the river and a deep layer portion embedded in the ground on both banks of the bridge 43. Is buried underground on both sides of the bridge 43.

【0020】本実施形態による地熱利用システムは、循
環するヒートポンプ40の両端を両岸において約150
cm以下の深層に埋設し、この深層部分の常温領域と橋
の表面に配置された変温部分との温度差によって、前記
実施例同様に冬季においては深層部分の比較的高温部分
と橋表面の常温部分間で対流が生じ、橋に雪が堆積する
ことを防止することができる。また本実施形態は高速道
路等の支柱に支えられた道路にも適用することができ、
この場合は道路に対して略垂直方向にヒートポプを配置
し、地中に深層部分を埋設することが考えられる。また
本実施形態においても前記対流の発生を促すために図3
(b)に示したファン及びモータを設けても良い。 <家屋に適用した第3の実施形態>図5は本発明による
地熱利用システムを家屋に適用した実施形態を説明する
ための図である。本実施形態による地熱利用システム
は、屋根51を持つ家屋52に対し、前記屋根51を跨
ぎ且つ家屋52の両側の地表53に埋設する深層部分を
持つ様に2系列の巡回するヒートポンプ50を配置した
例である。
In the geothermal heat utilization system according to the present embodiment, both ends of the circulating heat pump 40 are about 150 on both banks.
It is buried in a deep layer of cm or less, and due to the temperature difference between the room temperature region of this deep portion and the temperature change portion arranged on the surface of the bridge, the relatively high temperature portion of the deep portion and the bridge surface are It is possible to prevent snow from accumulating on the bridge due to convection in the room temperature. Further, the present embodiment can be applied to a road supported by a pillar such as a highway,
In this case, it is conceivable to arrange the heat pops in a direction substantially vertical to the road and bury the deep layer in the ground. In addition, in order to promote the generation of the convection in the present embodiment as well, FIG.
The fan and motor shown in (b) may be provided. <Third Embodiment Applied to House> FIG. 5 is a diagram for explaining an embodiment in which the geothermal utilization system according to the present invention is applied to a house. In the geothermal utilization system according to the present embodiment, for a house 52 having a roof 51, two series of circulating heat pumps 50 are arranged so as to have a deep layer portion that straddles the roof 51 and is buried in the ground surface 53 on both sides of the house 52. Here is an example.

【0021】本実施形態による地熱利用システムは、内
部を空気が循環するヒートポンプ50の両端を家屋52
の両側の地面に約150cm以下の深層に埋設し、この
深層部分の常温領域と屋根51の表面に配置された変温
部分との温度差によって、前記実施例同様に冬季におい
ては深層部分の比較的高温部分と橋表面の常温部分間で
対流が生じ、屋根に雪が堆積することを防止することが
できる。
In the geothermal heat utilization system according to this embodiment, a house 52 is provided at both ends of a heat pump 50 in which air circulates.
It is buried in a deep layer of about 150 cm or less on both sides of the ground, and due to the temperature difference between the normal temperature region of this deep layer and the temperature changing portion arranged on the surface of the roof 51, the deep layer comparison in the same manner as in the above example in winter. It is possible to prevent snow from accumulating on the roof due to convection between the high temperature part and the room temperature part of the bridge surface.

【0022】更に夏季においては、内部に図3のモータ
33及びファン32を設け、上方(屋根51)から下方
(地中)方向に空気流を発生させることより、屋根51
の熱を地中に逃がすことができ、冷房費を低減すること
もできる。 <鉄道に適用した第4の実施形態>図6は本発明による
地熱利用システムを鉄道のレールに適用した実施形態を
説明するための図である。本実施形態による地熱利用シ
ステムは、鉄道のレール61の下に熱伝導性の高い枕木
62を配置し、この枕木62に接する様に多数のヒート
ポンプ60を埋設して構成される。
Further, in the summer, the motor 33 and the fan 32 shown in FIG. 3 are provided inside, and the air flow is generated from the upper side (roof 51) to the lower side (underground), whereby the roof 51
The heat of can be released to the ground, and the cooling cost can be reduced. <Fourth Embodiment Applied to Railway> FIG. 6 is a view for explaining an embodiment in which the geothermal utilization system according to the present invention is applied to rails of a railway. The geothermal heat utilization system according to the present embodiment is configured by arranging a sleeper 62 having high thermal conductivity under a rail 61 of a railway and burying a number of heat pumps 60 in contact with the sleeper 62.

【0023】本実施形態による地熱利用システムは、内
部を空気が循環するヒートポンプ60を上部が前記枕木
62に接し、下方が地面に約150cm以下の深層にな
る様に埋設し、この深層部分の常温領域と変温部分(レ
ールと接する枕木)との温度差によって、前記実施例同
様に冬季においては深層部分の比較的高温部分と地中の
常温部分間で対流が生じ、レールに雪が堆積することを
防止し、ポイント切換部等の凍結を防止することができ
る。また前記ヒートポンプ60は、ポイント切換部近傍
のみに埋設しても良く、従来のヒータと併設しても良
い。
In the geothermal heat utilization system according to the present embodiment, the heat pump 60 in which air circulates is buried so that the upper part is in contact with the sleeper 62 and the lower part is on the ground to a depth of about 150 cm or less, and the room temperature of the deep part is Due to the temperature difference between the region and the temperature changing part (sleepers in contact with the rail), convection occurs between the relatively high temperature part of the deep part and the room temperature part of the ground in winter, and snow is accumulated on the rail, as in the above embodiment. Can be prevented, and freezing of the point switching unit and the like can be prevented. Further, the heat pump 60 may be embedded only in the vicinity of the point switching section, or may be installed together with a conventional heater.

【0024】更に夏季においては、内部に図3のモータ
33及びファン32を設け、上方(レール61)から下
方(地中)方向に空気流を発生させることより、レール
61の熱を地中に逃がすことができ、レール61の膨張
を低減することができる。尚、前記枕木62は、熱伝導
性が良い材質が好適であり、コンクリートであっても良
い。更に前記実施形態においては、枕木を介してヒート
ポンプと熱交換を行う例を説明したが、本発明はこれに
限られるものではなく、レールに直接又は熱伝導率の良
い緩衝材を介してヒートポンプを接続する様に構成して
も良い、
Further, in the summer, the motor 33 and the fan 32 shown in FIG. 3 are provided inside, and the heat of the rail 61 is transferred to the ground by generating an air flow from the upper side (rail 61) to the lower side (ground). The rail 61 can be released and the expansion of the rail 61 can be reduced. The sleeper 62 is preferably made of a material having good thermal conductivity, and may be concrete. Further, in the above embodiment, an example of performing heat exchange with the heat pump through the sleeper has been described, but the present invention is not limited to this, and the heat pump can be directly connected to the rail or via a cushioning material having good thermal conductivity. It may be configured to connect,

【0025】<高速道路に適用した第5の実施形態>図
7は本発明による地熱利用システムを高速道路に適用し
た実施形態を説明するための図、図8はその原理図であ
る。本実施形態による地熱利用システムは、図7(a)
に示す如く、地表73から支柱72によって支持され、
車両が走行する高架橋の高速道路橋71の道路内に多数
のヒートポンプ部70bを埋設した併設すると共に、該
複数のヒートポンプ70bの端部に複数に枝分かれした
端部の管を接続して空気流を1つの管に纏める連結部7
0aと、地中に埋設される地中ヒートポンプ部70c
と、前記連結部70aと地中ヒートポンプ部70cとを
支持しながら連結する連結部70とから構成される。前
記地中ヒートポンプ部70cは、図7(b)に示す如
く、前記連列部70aにより纏められた空気流を管外形
内周部に導くと共に端部が開放されており、該端部から
流出した空気流を流入するファン32を含む内部管70
dとを備える。この様に構成された地熱利用システム
は、図8に示す如く、高速道路面に埋設されたヒートポ
ンプ部70b内を流通する空気流(矢印で示す)を連列
部70a/支持部70/地中ヒートポンプ部70cを介
して循環する様に構成されている。
<Fifth Embodiment Applied to Expressway> FIG. 7 is a diagram for explaining an embodiment in which the geothermal utilization system according to the present invention is applied to a highway, and FIG. 8 is a principle diagram thereof. The geothermal utilization system according to the present embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG.
A large number of heat pumps 70b are embedded in the road of a highway bridge 71 of a viaduct on which vehicles run, and air pipes are connected to the ends of the plurality of heat pumps 70b to connect air pipes at the ends. Connection part 7 to be integrated into one tube
0a and the underground heat pump unit 70c buried in the ground
And a connecting portion 70 that connects the connecting portion 70a and the underground heat pump portion 70c while supporting them. As shown in FIG. 7 (b), the underground heat pump unit 70c guides the air flow collected by the continuous row unit 70a to the inner peripheral portion of the pipe outer shape, and has an open end portion, from which the end portion flows out. An inner tube 70 including a fan 32 for admitting a restricted air flow
and d. As shown in FIG. 8, the geothermal heat utilization system configured in this manner allows the air flow (indicated by the arrow) flowing through the heat pump portion 70b buried in the expressway surface to be arranged in a row 70a / support portion 70 / underground. It is configured to circulate through the heat pump unit 70c.

【0026】この様に構成した地熱利用システムは、冬
季においては高速道路路面に埋設したヒートポンプ部7
0bが比較的低温となり、地中のヒートポンプ部70c
が比較的高温になるため、地中のヒートポンプ部70c
から路面のヒートポンプ部70bに向かう上昇気流が生
じ、前述の空気の流れが生じることにより、高速道路の
路面の温度低下を防ぎ、表面に落ちる雪を溶かすことが
でき、路面上への雪が堆積することを防止することがで
きる。尚、前記対流の発生を促すためにモータ32によ
りファン32が下方(地中)から上方(地表)方向に空
気流を発生させても良い。
In the geothermal heat utilization system thus constructed, the heat pump section 7 buried in the road surface of the highway is used in winter.
0b becomes a relatively low temperature, and the heat pump part 70c in the ground
Becomes relatively hot, so the underground heat pump unit 70c
As a result of the ascending airflow from the road surface to the heat pump unit 70b on the road surface and the above-described air flow, the temperature decrease on the road surface of the highway can be prevented, the snow falling on the surface can be melted, and the snow accumulates on the road surface. Can be prevented. In order to promote the generation of the convection, the motor 32 may cause the fan 32 to generate an air flow from below (underground) to above (ground).

【0027】また本地熱利用システムは、夏季において
は高速道路橋71の路面に埋設されたヒートポンプ部7
0bが比較的高温、例えば40度以上となり、地中のヒ
ートポンプ部70cが比較的低温、約18度となり、こ
の状態において、ファン32が空気流を発生させること
により、路面のヒートポンプ部70b内の空気が地中に
埋設されたヒートポンプ部70c内を循環することによ
って、路面の熱を地中に放出し、従って道路の表面が異
常に高温になることを防止することができる。
Further, the geothermal heat utilization system is such that the heat pump section 7 buried in the road surface of the highway bridge 71 in summer.
0b becomes a relatively high temperature, for example, 40 degrees or more, and the heat pump section 70c in the ground becomes a relatively low temperature, about 18 degrees. In this state, the fan 32 generates an air flow, so that the heat pump section 70b on the road surface By circulating the air in the heat pump unit 70c buried in the ground, the heat of the road surface can be released into the ground, and thus the road surface can be prevented from becoming abnormally hot.

【0028】従って本実施形態による地熱利用システム
は、冬季においては高速道路面を暖めて雪が堆積するこ
とを防止でき、夏季においては道路表面が高温になるこ
とを防止することができる。従って、雪の堆積による自
動車の通行の妨げや凍結を防止し更にヒートアイランド
現象を低減することができる。尚、前記実施形態におい
ては、図8の如く、高速道路の車両進行方向の両端に地
中の2つのヒートポンプ部70cを設ける例を説明した
が、本発明はこれに限られるものではなく、例えば高速
道路路面の往路から延び所定の距離に達してから戻る復
路を形成するU字形状の路面のヒートポンプ部70bを
形成し、前記往路及び復路のヒートポンプ部70cを1
つの連結部70aで集約し、1つのヒートポンプ部70
cによって前述の熱交換を行う様に構成しても良い。
Therefore, the geothermal heat utilization system according to the present embodiment can prevent the highway surface from warming up in the winter to prevent snow accumulation, and prevent the road surface from becoming hot in the summer. Therefore, it is possible to prevent the passage of automobiles and freezing due to the accumulation of snow, and further reduce the heat island phenomenon. In the above embodiment, as shown in FIG. 8, an example in which two underground heat pump parts 70c are provided at both ends in the vehicle traveling direction of the highway has been described, but the present invention is not limited to this, and for example, A U-shaped heat pump portion 70b having a U-shaped road surface that extends from the forward path of the expressway road surface and returns after reaching a predetermined distance is formed, and the heat pump portion 70c of the forward path and the return path is
One heat pump unit 70 is integrated by one connecting unit 70a.
You may comprise so that the above-mentioned heat exchange may be performed by c.

【0029】以上述べた如く本発明による地熱利用シス
テムは、地中の熱を循環するヒートポンプを用いること
により、一般道路/光束道路/橋/家屋/鉄道等に対し
冬季において地中の熱を利用して雪が堆積することを防
止することができ、更には夏季においても道路等の加熱
を低減することができる。
As described above, the geothermal heat utilization system according to the present invention uses the heat pump for circulating the heat of the earth to utilize the heat of the earth for the general road / light flux road / bridge / house / railroad in winter. As a result, the accumulation of snow can be prevented, and the heating of roads and the like can be reduced even in summer.

【0030】尚、前記実施形態においては道路/橋/家
屋/鉄道/高速道路に本発明を適用した例を説明した
が、本発明はこれらに限られるものではなく、地中の地
熱を利用して地表の建造物の夏季における温度を低減す
る全てのものに適用することができ、例えば空港の滑走
路やビルその他積雪による被害が想定される全てのもの
に適用することができる。また、本発明は、前記ヒート
ポンプを、家屋の屋根に沿ってに延びる表層部分と、前
記家屋を建てた地中に埋設される深層部分とに割け、前
記家屋の屋根に前記表層部分を配置し、前記深層部分を
家屋を建てた地中に埋設したことを特徴とする地熱利用
システムとしても表すことができる。
In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to roads / bridges / houses / railroads / highways has been described, but the present invention is not limited to these, and uses underground geothermal heat. It can be applied to everything that reduces the temperature in summer of structures on the ground, such as airport runways, buildings, and anything else that can be damaged by snow. Further, the present invention divides the heat pump into a surface layer portion extending along the roof of the house and a deep layer portion buried in the ground where the house is built, and disposing the surface layer portion on the roof of the house. Also, it can be represented as a geothermal utilization system characterized in that the deep portion is buried in the ground where a house is built.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上述べた如く本発明による地熱利用シ
ステムは、地中の熱を地表に循環するヒートポンプを用
いることにより、冬季において道路/橋/家屋/鉄道/
高速道路等に対し地中の熱を利用して雪が堆積すること
を防止することができ、更には夏季においても道路等の
加熱を低減することができる。
As described above, the geothermal heat utilization system according to the present invention uses a heat pump that circulates the heat of the earth to the surface of the earth, so that roads / bridges / houses / railroads /
It is possible to prevent snow from accumulating on the expressway and the like by utilizing the heat in the ground, and further reduce the heating of the road and the like even in the summer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による地熱利用システムを道路に適用し
た実施形態を説明するための図。
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment in which a geothermal utilization system according to the present invention is applied to a road.

【図2】図1におけるヒートポンプを説明するための
図。
FIG. 2 is a diagram for explaining the heat pump in FIG.

【図3】本発明の他の実施形態によるヒートポンプを説
明するための図
FIG. 3 is a view for explaining a heat pump according to another embodiment of the present invention.

【図4】本発明による地熱利用システムを橋に適用した
実施形態を説明するための図。
FIG. 4 is a view for explaining an embodiment in which the geothermal utilization system according to the present invention is applied to a bridge.

【図5】本発明による地熱利用システムを家屋に適用し
た実施形態を説明するための図。
FIG. 5 is a diagram for explaining an embodiment in which the geothermal heat utilization system according to the present invention is applied to a house.

【図6】本発明による地熱利用システムを鉄道に適用し
た実施形態を説明るための図。
FIG. 6 is a diagram for explaining an embodiment in which the geothermal utilization system according to the present invention is applied to a railway.

【図7】本発明による地熱利用システムを高速道路に適
用した実施形態を説明るための図。
FIG. 7 is a diagram for explaining an embodiment in which the geothermal utilization system according to the present invention is applied to a highway.

【図8】本発明による地熱利用システムを鉄道に適用し
た実施形態の原理を説明るための図。
FIG. 8 is a diagram for explaining the principle of an embodiment in which the geothermal utilization system according to the present invention is applied to a railway.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:ヒートポンプ,2:地表,3:道路,4:地中,2
0:変温領域,21:常温領域,22:対流,30:ヒ
ートポンプ,31:対流,30a:ヒートポンプの一
部,32:ファン,33:ファンモータ,40:ヒート
ポンプ,41:橋,42及び43:橋桁,50:ヒート
ポンプ,51:屋根、52:家屋,53:地表,60:
ヒートポンプ,61:レール,62:枕木,63:地
表、71:高速道路、70b:ヒートポンプ部、72:
支柱、73:地表、70a:連結部、70b:支持部、
70c:ヒートポンプ部。
1: heat pump, 2: ground surface, 3: road, 4: underground, 2
0: Variable temperature region, 21: Normal temperature region, 22: Convection, 30: Heat pump, 31: Convection, 30a: Part of heat pump, 32: Fan, 33: Fan motor, 40: Heat pump, 41: Bridge, 42 and 43 : Bridge girder, 50: Heat pump, 51: Roof, 52: House, 53: Ground surface, 60:
Heat pump, 61: Rail, 62: Sleepers, 63: Ground surface, 71: Expressway, 70b: Heat pump section, 72:
Prop, 73: ground surface, 70a: connection part, 70b: support part,
70c: Heat pump part.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも1.5m深さの地中と地表近
くを巡回し、前記地中及び地表近傍の熱を巡回するヒー
トポンプを含むことを特徴とする地熱利用システム。
1. A geothermal heat utilization system comprising a heat pump which circulates at least 1.5 m deep into the ground and near the ground surface and circulates heat in the ground and near the ground surface.
【請求項2】 前記ヒートポンプを、道路の進行方向と
略直角に複数埋設したことを特徴とする請求項1記載の
地熱利用システム。
2. The geothermal heat utilization system according to claim 1, wherein a plurality of the heat pumps are buried substantially at right angles to the traveling direction of the road.
【請求項3】 前記ヒートポンプを、河川に架けられた
橋に沿って埋設した表層部分と、前記橋の両岸の地中に
埋設される深層部分とに割け、橋に前記表層部分を配置
し、前記深層部分を橋の両岸の地中に埋設したことを特
徴とする請求項1記載の地熱利用システム。
3. The heat pump is divided into a surface layer portion buried along a bridge spanning a river and a deep layer portion buried in the ground on both sides of the bridge, and the surface layer portion is arranged on the bridge. 2. The geothermal utilization system according to claim 1, wherein the deep portion is buried in the ground on both sides of the bridge.
【請求項4】 前記ヒートポンプを、高架橋に支持され
た高速道路路面の車両進行方向沿ってに延びる表層部分
と、前記高架橋を支持する地中に埋設される深層部分と
に割け、前記表層部分と深層部分とを空気的に連結する
ことを特徴とする請求項1記載の地熱利用システム。
4. The heat pump is divided into a surface layer portion extending along a vehicle traveling direction of a road surface of an expressway supported by a viaduct and a deep layer portion buried in the ground supporting the viaduct, and the surface layer portion is provided. The geothermal utilization system according to claim 1, wherein the deep portion is pneumatically connected.
【請求項5】 前記ヒートポンプを、鉄道のレールと
略垂直方向に沿ってに延びる表層部分と、前記レールを
支持する地中に埋設される深層部分とに割け、前記レー
ルと熱伝導可能な場所に前記表層部分を配置し、前記深
層部分をレールを支持する地中に埋設したことを特徴と
する請求項1記載の地熱利用システム。
5. A place where heat can be conducted to the rail by dividing the heat pump into a surface layer portion extending along a direction substantially perpendicular to a rail of a railway and a deep layer portion buried in the ground that supports the rail. 2. The geothermal heat utilization system according to claim 1, wherein the surface layer portion is arranged in the ground and the deep layer portion is buried in the ground that supports the rail.
【請求項6】 前記ヒートポンプに、内部の熱を循環す
るフアンを設けたことを特徴とする請求項2又は3又は
4又は5記載の地熱利用システム。
6. The geothermal utilization system according to claim 2, 3 or 4 or 5, wherein the heat pump is provided with a fan for circulating heat inside.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR200466028Y1 (en) 2009-11-27 2013-03-25 김수형 Cooling and heating system using geothermy

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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