JP2003306918A - 地中熱利用融雪装置の制御方法 - Google Patents

地中熱利用融雪装置の制御方法

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JP2003306918A
JP2003306918A JP2002112762A JP2002112762A JP2003306918A JP 2003306918 A JP2003306918 A JP 2003306918A JP 2002112762 A JP2002112762 A JP 2002112762A JP 2002112762 A JP2002112762 A JP 2002112762A JP 2003306918 A JP2003306918 A JP 2003306918A
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temperature
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winter
pump
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Akimi Suzawa
昭己 洲澤
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Misawa Kankyo Gijutsu KK
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Misawa Kankyo Gijutsu KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 地中熱利用融雪装置において、地中熱を効率
的に使用できる制御方法を提供する。 【解決手段】 内部を循環させる熱媒によって地中熱を
採取する熱交換器1をを地中に埋設し、採取した地中熱
を、循環ポンプ5、膨張タンク6および圧力スイッチ7
を設けた循環路3を介して、近傍に温度センサー4を配
置した放熱管2に送り、放熱管2で放出して融雪する融
雪装置において、冬季において、温度センサー4が、冬
季設定下限温度を感知すると循環ポンプ5を稼動すると
共に、冬季設定上限温度を感知すると停止し、夏季にお
いて、温度センサー4が、夏季設定上限温度を感知する
と循環ポンプ5を稼動すると共に、夏季設定下限温度を
感知すると停止し、膨張タンク6によって、温度変化に
伴う熱媒の容積変化を吸収し、圧力スィッチによって、
循環路3内の設定圧力下限値を検知して、循環ポンプ5
を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】 本発明は、地中に豊富に存
在する地中熱を利用して路面や屋根の融雪を行う融雪装
置の制御方法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】 従来から、地下水(温水)を汲み上げ
て路面や屋根に散水し、当該路面や屋根に積もった雪を
融かす技術が考えられている。しかし、この技術は、大
量の地下水を汲み上げる必要があるので、地盤沈下の原
因になると言った問題があり、現在では、殆ど利用され
ていない。 【0003】係る点に鑑み、近年では、同じく地中に豊
富に存在する地中熱を利用して融雪を行う装置が考えら
れている。この装置は、地中に豊富に存在する地中熱を
利用するので、運転コストが廉価で、地盤沈下といった
問題を起こさないといった優れた利点を有する。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】 しかし、この地中熱
を利用して融雪する装置においても、地中熱を効率的に
利用するといった点では、未だ改良の余地が残されてい
る。地中熱は、火山地帯等を除いて、その温度は高くな
いため、効率的に利用しないと効果的な融雪を行うこと
ができない。本発明はこうした点に鑑み創案されたもの
で、地中熱利用融雪装置において、当該地中熱を効率的
に使用することのできる方法を提供することを課題とす
る。 【0005】 【課題を解決するための手段】 図1乃至図3を参照し
て説明する。本発明は、内部を循環させる熱媒によって
地中熱を採取する熱交換器1をを地中に埋設し、採取し
た地中熱を、少なくとも循環ポンプ5、膨張タンク6お
よび圧力スイッチ7を設けた循環路3を介して、近傍に
温度センサー4を配置した放熱管2に送り、該放熱管2
で放出して融雪する融雪装置において、冬季において、
前記温度センサー4が、冬季設定下限温度を感知すると
前記循環ポンプ5を稼動すると共に、冬季設定上限温度
を感知すると停止し、夏季において、前記温度センサー
4が、夏季設定上限温度を感知すると前記循環ポンプ5
を稼動すると共に、夏季設定下限温度を感知すると停止
し、前記膨張タンク6によって、温度変化に伴う熱媒の
容積変化を吸収し、圧力スィッチによって、熱媒の漏れ
等による循環路3内の設定圧力下限値を検知して、前記
循環ポンプ5を停止すると共に警報を発してなる。 【0006】 【発明の実施の形態】 本発明に係る地中熱利用融雪装
置の制御方法を、図1乃至図3に示す。これは、内部を
循環させる熱媒によって地中熱を採取する熱交換器1を
地中に垂直に埋設し、その地中熱を、少なくとも循環ポ
ンプ5、膨張タンク6および圧力スイッチ7を設けた循
環路3を介して、近傍に温度センサー4を配置した放熱
管2に送り、その放熱管2で放出して融雪する融雪装置
を制御して、地中熱を効率的に利用し、効果的な融雪を
行うものである。 【0007】そのために、冬季においては、温度センサ
ー4が、冬季設定下限温度を感知すると循環ポンプ5を
稼動すると共に、冬季設定上限温度を感知すると停止す
る。また、夏季においては、温度センサー4が、夏季設
定上限温度を感知すると循環ポンプ5を稼動すると共
に、夏季設定下限温度を感知すると停止する。 【0008】さらに、膨張タンク6によって、温度変化
に伴う熱媒の容積変化を吸収する。そして、圧力スィッ
チによって、熱媒の漏れ等による循環路3内の設定圧力
下限値を検知して、循環ポンプ5を停止すると共に警報
を発する。 【0009】本実施形態において、地中熱利用融雪装置
の熱交換器1は、底端部を塞いだ硬質ポリエチレン製の
外筒(外径90mm)1a内に、同じく硬質ポリエチレ
ン製の内筒(内径56mm)1bを同心状に挿入組付け
した、いわゆる同心二重管タイプを使用している(図2
(a)参照)。これは、熱媒を内筒1bの上端部から供
給し、その下端部で反転させて外筒1aとの間に形成し
た間隙路1cを通して上昇させるものであり、主として
間隙路1cにおいて地中熱を採取する。熱交換器1は複
数埋設しており、地中熱を効率的に採取するために、各
熱交換器1の間隔を5m以上に設定している。各熱交換
器1には、毎分20〜25リットルの熱媒を供給する。 【0010】なお、この熱交換器1は、同心二重管タイ
プに限定されるものではなく、U字管タイプを使用する
こともできる(図2(b)参照)。U字管タイプは、管
本体1dの中心に隔壁1eを設けて二つの通路1fを形
成し、一方の通路1fから供給した熱媒を他方の通路1
fから排出し、その間に地中熱を採取するものである。 【0011】本実施形態においては、複数のヘッダー9
を設け、各ヘッダー9に複数の熱交換器1を接続してい
る。また、循環ポンプ5は、4〜6本の熱交換器1につ
いて2基設け、その内の1基を予備としている。また、
循環路3には、流量計10、自動エア抜き弁11、圧力
計12および逃し弁13をそれぞれ設けている。 【0012】温度センサー4は、各放熱部の近傍にそれ
ぞれ設けている。各温度センサー4は、制御盤8に接続
され、この制御盤8を介して循環ポンプ5の稼動および
停止信号を発信する。この制御盤8には、外気温度や循
環ポンプ5の起動および停止を記録する記録計や、電話
回線を通して遠隔地へデータを転送する遠隔データ変換
器等が備えられており、循環ポンプ5の異常や循環路3
内の圧力低下を遠隔地(制御室)に伝えることができ
る。それと同時に、制御室から冬季および夏季の設定下
限温度と設定上限温度の設定や循環ポンプ5の稼動操作
等を行うことができる。 【0013】この制御方法において、例えば冬季におい
て、大気の温度が低下し、温度センサー4が予め設定し
ておいた冬季設定下限温度(例えば0℃)を感知する
と、制御盤8からの信号によって、循環ポンプ5が稼動
する。これによって、熱媒が熱交換器1に供給されて地
中熱を採取し、その地中熱を循環路3を介して放熱部に
送る。放熱部に送られた熱は、そこで放出され、路面や
屋根の雪を融かす。 【0014】そして、大気の温度が上昇し、温度センサ
ー4が冬季設定上限温度を感知すると、制御盤8から信
号を発して循環ポンプ5を停止する。これによって、地
中熱の採取および放出が停止する。 【0015】この制御方法においては、路面等が冬季設
定下限温度に達して、初めて、地中熱の採取を開始して
放出するので、地中熱を無駄に消費することがない。従
って、効率的な融雪を行うことができると共に、無駄な
運転を回避することができる。 【0016】なお、夏季においては、温度センサー4が
夏季設定温度を感知すると、循環ポンプ5を駆動して路
面や屋根の太陽熱を採取し、その熱を熱交換器1を介し
て地中の岩盤に蓄え、その熱を冬季における融雪に利用
する。この夏季においても、温度センサー4が夏季設定
温度以上を感知して初めて循環ポンプ5を稼動するの
で、熱を採取することができる時以外は、循環ポンプ5
を含む融雪装置を停止させることができる。従って、効
率的に蓄熱することができると共に、無駄な運転を回避
することができる。 【0017】また、循環ポンプ5は、商用電源の他に、
太陽熱発電装置や内燃機関発電装置によって稼動するこ
とができる。太陽光発電装置は、図4に示すように、ソ
ーラーパネル14で太陽光を吸収し、蓄電池ボックス1
5内の蓄電池17に、充電必要時に作動する制御基板1
6を介して蓄電し、コントローラー18によって必要量
の電力をポンプ5へ供給する。 【0018】 【発明の効果】 本発明に係る地中熱利用融雪装置の制
御方法は、路面等が冬季設定下限温度に達して、初め
て、地中熱の採取を開始して放出するので、地中熱を無
駄に消費することがない。従って、効率的な融雪を行う
ことができる。また、無駄な運転を回避することができ
るので、運転コストを削減することができる。 【0019】また、夏季においては、温度センサー4が
夏季設定温度以上を感知して初めて循環ポンプ5を稼動
するので、熱を採取することができる時以外は、融雪装
置を停止させることができる。従って、効率的に蓄熱す
ることができる。また、無駄な運転を回避することがで
きるので、これによっても、運転コストを削減すること
ができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明に係る制御方法において使用する地中
熱利用融雪装置を示す構成図である。 【図2】 図1に示す融雪装置における熱交換器であ
り、(a)は同心二重管タイプ、(b)はU字管タイプ
を示す正面断面図である。 【図3】 本発明に係る制御方法の実施形態を示すフロ
ーチャートである。 【図4】 本発明方法における装置の循環ポンプを稼動
する太陽熱発電装置のフローチャートである。 【符号の説明】 1 熱交換器 1a 外筒 1b 内筒 1c 間隙路 1d 管本体 1e 隔壁 1f 通路 2 放熱管 3 循環路 4 温度センサー 5 循環ポンプ 6 膨張タンク 7 圧力スイッチ 8 制御盤 9 ヘッダー 10 流量計 11 自動エアー抜き弁 12 圧力計 13 逃し弁 14 ソーラーパネル 15 蓄電池ボックス 16 制御基板 17 蓄電池 18 コントローラー

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 内部を循環させる熱媒によって地中熱を
    採取する熱交換器(1)を地中に埋設し、採取した地中
    熱を、少なくとも循環ポンプ(5)、膨張タンク(6)
    および圧力スイッチ(7)を設けた循環路(3)を介し
    て、近傍に温度センサー(4)を配置した放熱管(2)
    に送り、該放熱管(2)で放出して融雪する融雪装置に
    おいて、 冬季において、前記温度センサー(4)が、冬季設定下
    限温度を感知すると前記循環ポンプ(5)を稼動すると
    共に、冬季設定上限温度を感知すると停止し、 夏季において、前記温度センサー(4)が、夏季設定上
    限温度を感知すると前記循環ポンプ(5)を稼動すると
    共に、夏季設定下限温度を感知すると停止し、 前記膨張タンク(6)によって、温度変化に伴う熱媒の
    容積変化を吸収し、 圧力スィッチによって、熱媒の漏れ等による循環路
    (3)内の設定圧力下限値を検知して、前記循環ポンプ
    (5)を停止すると共に警報を発してなる地中熱利用融
    雪装置の制御方法。
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