JP2004317102A - 井水熱利用ヒートポンプ - Google Patents
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/10—Geothermal energy
Abstract
【課題】地下水利用のヒートポンプの普及を阻んでいるのは２本の井戸を掘削する掘削費用と井戸の設置スペースである。これらを解決するために１本の井戸で地下水の汲み上げと、還元を同時に行える井戸構造により、井戸の掘削コストと設置スペースの削減を図る。
【解決手段】地下水を熱源とするヒートポンプシステムにおいて、熱源の地下水を得るための井戸として、地下に埋設するケーシングに２カ所ストレーナを付け、そのストレーナ間にしきり板５を設置する事により井戸内部を２室に分割して、図に示すように一室から井水を汲み上げ、ヒートポンプ１により熱を採取、あるいは放熱した後、他室にポンプ１１で圧送して地下に還元する。一本の井戸で地下水を汲み上げ、還元を同時に行う事を特徴とする井戸により上記課題を解決するものである。
【選択図】 図１
【解決手段】地下水を熱源とするヒートポンプシステムにおいて、熱源の地下水を得るための井戸として、地下に埋設するケーシングに２カ所ストレーナを付け、そのストレーナ間にしきり板５を設置する事により井戸内部を２室に分割して、図に示すように一室から井水を汲み上げ、ヒートポンプ１により熱を採取、あるいは放熱した後、他室にポンプ１１で圧送して地下に還元する。一本の井戸で地下水を汲み上げ、還元を同時に行う事を特徴とする井戸により上記課題を解決するものである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技能分野】
地下に埋設した井戸ケーシングに二カ所のストレーナを設けることにより、一方のストレーナから地下水を汲み上げ、ヒートポンプにより地下水から採熱した後、あるいは放熱した後他方のストレーナから地下水を還元する井戸を有するヒートポンプシステム。
【０００２】
【従来の技術】
地下水を利用するヒートポンプシステムにおいて、地下水を汲み上げる井戸の他に地下水を還元する井戸を掘削する必要があった。これは地下水のくみ上げによる地下水位の低下防止と、それによる地盤沈下を防止するためである。この結果、井戸掘削に大きな経費が、地下水熱源ヒートポンプには必要となる。
【０００３】
従来はヒートポンプ熱源用井戸と還元用の井戸２本が必要となり、２本の井戸、ヒートポンプの配置は図５のようになる。一方の井戸から地下水を汲み上げ、ヒートポンプで熱を採取、あるいは放熱した後、他方の井戸により地下水を還元する。そのため、２本の井戸、ヒートポンプの設置スペースが必要になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
地下水ヒートポンプ設備には２本の井戸を掘削する必要があるため、２本の井戸の掘削と設置スペース確保に多額の費用を要する。地下水利用ヒートポンプは無尽蔵に地下に存在する低温度エネルギーを有効に利用するシステムで、一般の灯油、重油など燃料とした暖房設備に比較して暖房コスト、また炭酸ガスの排出が少ない特徴を持つ。
【０００５】
しかし、地下水利用のヒートポンプの普及を阻んでいるのは２本の井戸を掘削する掘削費用と井戸の設置スペースである。これらを解決するために１本の井戸で地下水の汲み上げと、還元を同時に行える図１に示す井戸構造により、井戸の掘削コストと設置スペースの削減を図る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
地下水を熱源とするヒートポンプシステムにおいて、熱源の地下水を得るための井戸として、地下に埋設するケーシングに２カ所ストレーナを付け、そのストレーナ間にしきり板５を設置する事により井戸内部を２室に分割して、図１に示すように一室から井水を汲み上げ、ヒートポンプ１により熱を採取、あるいは放熱した後、他室にポンプ１１で圧送して地下に還元する。一本の井戸で地下水を汲み上げ、還元を同時に行う事を特徴とする井戸により上記課題を解決するものである。
【０００７】
この場合二カ所のストレーナの間隔を十分とることにより、汲み上げる地下水に還元した地下水が混合しない程度とする。夏季のヒートポンプが冷房運転の時は、下部のストレーナ７から地下水を汲み上げ、ヒートポンプが放熱により地下水を加熱した後に、上部のストレーナ３から地下に還元する。また、冬季の暖房運転の時は、上部のストレーナ３から地下水を汲み上げ、ヒートポンプ１により冷却された地下水を、下部のストレーナ７から地下に還元する。このことにより、上部の地下水は温かく、下部の地下水は冷たいため、比重差による地下水の上下の混合が防止される。さらに、夏季に上部ストレーナ３付近の帯水層への蓄熱と、冬季間の下部ストレーナ８付近帯水層への冷熱エネルギーが貯蔵される効果もある。
【０００８】
井戸内部を２室に分割するために、図３のように井戸ケーシング２の内壁の一部にフランジ円盤状のフランジ受け板１３を溶接する。また井戸配管６の途中に取り付けたフランジ１２溶接して固定し、フランジ１２の下面にパッキン１４を取り付ける。井戸配管６をさらに下げることにより、図４のように配管の自重により、井戸ケーシング２内壁のフランジ受け板１３に密着させて、井戸内部を２室に分割する井戸構造により上記課題を解決する。密着部のシール性を向上させるためにゴム製のパッキン１４をフランジ１２とフランジ受け板１３との間に挟み込む方法により井戸ケーシング内を２室に分割するのを簡便にする。
【０００９】
【実施例１】
図１はヒートポンプの熱源である地下水の取水と還元を一本の井戸で同時に行うことのできる地下水熱源ヒートポンプシステムの構造である。ボーリングマシンなどにより地下を掘削した後に判明した地下の地質構造から上部ストレーナ３、下部ストレーナ７、しきり板５の位置を決定する。次に井戸ケーシングを埋設する時に、図２のように、しきり板５、井戸配管６を溶接にて固定し、井戸内部を二分割する。
【００１０】
井戸構造を図２のように二分割構造とした後、ヒートポンプ配管９、ヒートポンプ戻り配管１０を井戸内に図１のように配置し、ヒートポンプに接続する。これらの配管は、暖房時にはヒートポンプ蒸発器に接続し、冷房時にはヒートポンプ凝縮器に接続する。ヒートポンプの暖房運転では、蒸発器において地下水から熱を採取し、凝縮器で熱を発生する。この熱により暖められた温水がコンベクタなどの放熱暖房機を循環して、室内の暖房を行う。また、冷房運転では室内の熱をコンベクタ、ヒートポンプ蒸発器を通して採取し、ヒートポンプ凝縮器により発生した熱を地下水に放熱して、地下に還元する。このサイクルを繰り返すことにより、ヒートポンプは室内を暖房、あるいは冷房を行うことが出来る。
【００１１】
地下水の流れについては、ヒートポンプ１の暖房運転では井戸の上部ストレーナ３からポンプ１１により汲み上げられて、ヒートポンプ１の蒸発器に送られる。蒸発器により熱を採取された地下水は井戸配管６を通して、下部ストレーナ７から地下の下部帯水層８に還元される。冷房運転のときは、下部ストレーナ７から井戸配管６を通して汲み上げられる。ヒートポンプ１の凝縮器に送られ、加温されて温度の上がった地下水は、上部ストレーナ３から上部帯水層４に還元される。
【００１２】
【実施例２】
実施例１と同様にボーリングマシーンにより地下を掘削した後に、地下の地質構造から上部ストレーナ３，下部ストレーナ７，フランジ受け板１３の位置を決定する。次に井戸ケーシング２を埋設するときに、フランジ受け板１３を溶接して固定し井戸内部を二分割する準備を行う。
【００１３】
井戸配管６にフランジ１２を溶接し、パッキン１４を取り付けて、井戸配管を井戸内に下ろして、フランジ１２とフランジ受け板１３をパッキン１４を介して設置する。これにより井戸内を二分割する。
【００１４】
ヒートポンプ配管９，ヒートポンプ戻り配管１０は実施例１と同様で、ヒートポンプ１の運転状況、地下水の流れなども、実施例１と同様である。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように、上部ストレーナと下部ストレーナを１本の井戸内に設けて、上部ストレーナ、下部ストレーナの間にしきりを設置することにより井戸内を二分割する。本発明は、一本の井戸により地下水の取水と還元を行うことができ、ヒートポンプを高効率で年間を通して稼働することが出来る。また、従来は、地下水汲み上げ井戸と還元井戸の２本が必要であったが、１本の井戸で汲み上げ、還元が可能となり、井戸の切削コスト、設置スペースを大幅に削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一発明の実施例の概要図である。
【図２】井戸を二分割するためのしきりの構造の一例である。
【図３】井戸を簡易に二分割するための構造である。
【図４】井戸を簡易に二分割した状態である。
【図５】従来の地下水熱源ヒートポンプの概要である。
【符号の説明】
１：ヒートポンプ
２：井戸ケーシング
３：上部ストレーナ
４：上部帯水層
５：しきり板
６：井戸配管
７：下部ストレーナ
８：下部帯水層
９：ヒートポンプ配管
１０：ヒートポンプ戻り配管
１１：ポンプ
１２：フランジ
１３：フランジ受け板
１４：パッキン
【発明の属する技能分野】
地下に埋設した井戸ケーシングに二カ所のストレーナを設けることにより、一方のストレーナから地下水を汲み上げ、ヒートポンプにより地下水から採熱した後、あるいは放熱した後他方のストレーナから地下水を還元する井戸を有するヒートポンプシステム。
【０００２】
【従来の技術】
地下水を利用するヒートポンプシステムにおいて、地下水を汲み上げる井戸の他に地下水を還元する井戸を掘削する必要があった。これは地下水のくみ上げによる地下水位の低下防止と、それによる地盤沈下を防止するためである。この結果、井戸掘削に大きな経費が、地下水熱源ヒートポンプには必要となる。
【０００３】
従来はヒートポンプ熱源用井戸と還元用の井戸２本が必要となり、２本の井戸、ヒートポンプの配置は図５のようになる。一方の井戸から地下水を汲み上げ、ヒートポンプで熱を採取、あるいは放熱した後、他方の井戸により地下水を還元する。そのため、２本の井戸、ヒートポンプの設置スペースが必要になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
地下水ヒートポンプ設備には２本の井戸を掘削する必要があるため、２本の井戸の掘削と設置スペース確保に多額の費用を要する。地下水利用ヒートポンプは無尽蔵に地下に存在する低温度エネルギーを有効に利用するシステムで、一般の灯油、重油など燃料とした暖房設備に比較して暖房コスト、また炭酸ガスの排出が少ない特徴を持つ。
【０００５】
しかし、地下水利用のヒートポンプの普及を阻んでいるのは２本の井戸を掘削する掘削費用と井戸の設置スペースである。これらを解決するために１本の井戸で地下水の汲み上げと、還元を同時に行える図１に示す井戸構造により、井戸の掘削コストと設置スペースの削減を図る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
地下水を熱源とするヒートポンプシステムにおいて、熱源の地下水を得るための井戸として、地下に埋設するケーシングに２カ所ストレーナを付け、そのストレーナ間にしきり板５を設置する事により井戸内部を２室に分割して、図１に示すように一室から井水を汲み上げ、ヒートポンプ１により熱を採取、あるいは放熱した後、他室にポンプ１１で圧送して地下に還元する。一本の井戸で地下水を汲み上げ、還元を同時に行う事を特徴とする井戸により上記課題を解決するものである。
【０００７】
この場合二カ所のストレーナの間隔を十分とることにより、汲み上げる地下水に還元した地下水が混合しない程度とする。夏季のヒートポンプが冷房運転の時は、下部のストレーナ７から地下水を汲み上げ、ヒートポンプが放熱により地下水を加熱した後に、上部のストレーナ３から地下に還元する。また、冬季の暖房運転の時は、上部のストレーナ３から地下水を汲み上げ、ヒートポンプ１により冷却された地下水を、下部のストレーナ７から地下に還元する。このことにより、上部の地下水は温かく、下部の地下水は冷たいため、比重差による地下水の上下の混合が防止される。さらに、夏季に上部ストレーナ３付近の帯水層への蓄熱と、冬季間の下部ストレーナ８付近帯水層への冷熱エネルギーが貯蔵される効果もある。
【０００８】
井戸内部を２室に分割するために、図３のように井戸ケーシング２の内壁の一部にフランジ円盤状のフランジ受け板１３を溶接する。また井戸配管６の途中に取り付けたフランジ１２溶接して固定し、フランジ１２の下面にパッキン１４を取り付ける。井戸配管６をさらに下げることにより、図４のように配管の自重により、井戸ケーシング２内壁のフランジ受け板１３に密着させて、井戸内部を２室に分割する井戸構造により上記課題を解決する。密着部のシール性を向上させるためにゴム製のパッキン１４をフランジ１２とフランジ受け板１３との間に挟み込む方法により井戸ケーシング内を２室に分割するのを簡便にする。
【０００９】
【実施例１】
図１はヒートポンプの熱源である地下水の取水と還元を一本の井戸で同時に行うことのできる地下水熱源ヒートポンプシステムの構造である。ボーリングマシンなどにより地下を掘削した後に判明した地下の地質構造から上部ストレーナ３、下部ストレーナ７、しきり板５の位置を決定する。次に井戸ケーシングを埋設する時に、図２のように、しきり板５、井戸配管６を溶接にて固定し、井戸内部を二分割する。
【００１０】
井戸構造を図２のように二分割構造とした後、ヒートポンプ配管９、ヒートポンプ戻り配管１０を井戸内に図１のように配置し、ヒートポンプに接続する。これらの配管は、暖房時にはヒートポンプ蒸発器に接続し、冷房時にはヒートポンプ凝縮器に接続する。ヒートポンプの暖房運転では、蒸発器において地下水から熱を採取し、凝縮器で熱を発生する。この熱により暖められた温水がコンベクタなどの放熱暖房機を循環して、室内の暖房を行う。また、冷房運転では室内の熱をコンベクタ、ヒートポンプ蒸発器を通して採取し、ヒートポンプ凝縮器により発生した熱を地下水に放熱して、地下に還元する。このサイクルを繰り返すことにより、ヒートポンプは室内を暖房、あるいは冷房を行うことが出来る。
【００１１】
地下水の流れについては、ヒートポンプ１の暖房運転では井戸の上部ストレーナ３からポンプ１１により汲み上げられて、ヒートポンプ１の蒸発器に送られる。蒸発器により熱を採取された地下水は井戸配管６を通して、下部ストレーナ７から地下の下部帯水層８に還元される。冷房運転のときは、下部ストレーナ７から井戸配管６を通して汲み上げられる。ヒートポンプ１の凝縮器に送られ、加温されて温度の上がった地下水は、上部ストレーナ３から上部帯水層４に還元される。
【００１２】
【実施例２】
実施例１と同様にボーリングマシーンにより地下を掘削した後に、地下の地質構造から上部ストレーナ３，下部ストレーナ７，フランジ受け板１３の位置を決定する。次に井戸ケーシング２を埋設するときに、フランジ受け板１３を溶接して固定し井戸内部を二分割する準備を行う。
【００１３】
井戸配管６にフランジ１２を溶接し、パッキン１４を取り付けて、井戸配管を井戸内に下ろして、フランジ１２とフランジ受け板１３をパッキン１４を介して設置する。これにより井戸内を二分割する。
【００１４】
ヒートポンプ配管９，ヒートポンプ戻り配管１０は実施例１と同様で、ヒートポンプ１の運転状況、地下水の流れなども、実施例１と同様である。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように、上部ストレーナと下部ストレーナを１本の井戸内に設けて、上部ストレーナ、下部ストレーナの間にしきりを設置することにより井戸内を二分割する。本発明は、一本の井戸により地下水の取水と還元を行うことができ、ヒートポンプを高効率で年間を通して稼働することが出来る。また、従来は、地下水汲み上げ井戸と還元井戸の２本が必要であったが、１本の井戸で汲み上げ、還元が可能となり、井戸の切削コスト、設置スペースを大幅に削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一発明の実施例の概要図である。
【図２】井戸を二分割するためのしきりの構造の一例である。
【図３】井戸を簡易に二分割するための構造である。
【図４】井戸を簡易に二分割した状態である。
【図５】従来の地下水熱源ヒートポンプの概要である。
【符号の説明】
１：ヒートポンプ
２：井戸ケーシング
３：上部ストレーナ
４：上部帯水層
５：しきり板
６：井戸配管
７：下部ストレーナ
８：下部帯水層
９：ヒートポンプ配管
１０：ヒートポンプ戻り配管
１１：ポンプ
１２：フランジ
１３：フランジ受け板
１４：パッキン
Claims (2)
- 地下水を熱源とするヒートポンプシステムにおいて、熱源の地下水を得るための井戸として、地下に埋設するケーシングに２カ所ストレーナを付け、そのストレーナ間にしきり板５を設置する事により井戸内部を２室に分割して、図１に示すように一室から井水を汲み上げ、ヒートポンプ１により熱を採取、あるいは放熱した後、他室にポンプ１１で圧送して地下に還元する。１本の井戸で地下水を汲み上げ、還元を同時に行う事を特徴とする井戸を有するヒートポンプ。
- 井戸内部を２室に分割するために、図３のように井戸ケーシング２の内壁の一部にフランジ円盤状のフランジ受け板１３を溶接する。また井水ポンプ配管６の途中に取り付けたフランジ１２溶接して固定し、フランジ１２の下面にパッキン１４を取り付ける。井戸配管６をさらに下げることにより、図４のように配管の自重により、井戸ケーシング２内壁のフランジ受け板１３に密着させて、井戸内部を２室に分割する井戸構造を持つヒートポンプシステム。密着部のシール性を向上させるためにゴム製のパッキン１４をフランジ１２とフランジ受け板１３との間に挟み込む方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003141176A JP2004317102A (ja) | 2003-04-11 | 2003-04-11 | 井水熱利用ヒートポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003141176A JP2004317102A (ja) | 2003-04-11 | 2003-04-11 | 井水熱利用ヒートポンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004317102A true JP2004317102A (ja) | 2004-11-11 |
Family
ID=33475010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003141176A Pending JP2004317102A (ja) | 2003-04-11 | 2003-04-11 | 井水熱利用ヒートポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004317102A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008309382A (ja) * | 2007-06-13 | 2008-12-25 | Zeneral Heat Pump Kogyo Kk | 地下水及び地中熱利用ヒートポンプ |
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| KR101168579B1 (ko) | 2010-11-26 | 2012-09-03 | 주식회사 호성 | 지열 냉난방 장치용 지열 교환 부재 및 그를 포함하는 지열 냉난방 장치 |
| CN103982956A (zh) * | 2014-03-25 | 2014-08-13 | 河南润恒节能技术开发有限公司 | 水源热泵中央空调同井出、回水装置的锥式密封结构 |
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-
2003
- 2003-04-11 JP JP2003141176A patent/JP2004317102A/ja active Pending
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