JP2005207718A

JP2005207718A - 地中熱利用の融雪装置

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Publication number: JP2005207718A
Application number: JP2004048702A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Sakamoto; 和記坂本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-01-22
Filing date: 2004-01-22
Publication date: 2005-08-04

Abstract

【課題】ヒートポンプで熱交換された熱水と温かい地下水を混合させて、採熱井戸に圧力注入し採熱井戸内を熱交換させ、地中熱の採熱量を多く採熱し、地上部のヒートポンプ熱交換器の熱効率を大幅に向上させ、経済的に安価な融雪装置を提供する。
【解決手段】地中に配設された熱媒体循環方式の地中熱の採熱井戸の融雪装置において、隣接する井戸からの地下水、及びヒートポンプで熱交換した熱水の貯湯槽に地下水を通過させて熱交換し、熱水となった地下水を地下採熱井戸の井戸蓋に固定接続した温水圧入パイプから採熱井戸に圧入され、循環熱媒体液を熱交換するとともに、周辺の地層内に圧力注水され、地下水を流動させる事により、地中熱温度が高くなって、地下熱採熱量が多く得られる。且つ、注入された高温の圧入地下水は地下帯水層を熱交換し隣接した井戸に還元される。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は隣接する井戸からの温たかい地下水を採熱井戸に直接に圧力注入し、又ヒートポンプで熱交換された熱水が貯湯槽を通過させるとともに、前記貯湯槽内で熱交換した地下水の高温水を採熱井戸に注入することで採熱井戸内を熱交換させて地中熱の採熱量を多く採熱し、ヒートポンプ熱交換器の熱効率を大幅に向上させた融雪装置である。

従来の地中熱を利用した融雪装置の地中熱採熱井戸に配設される熱媒体循環パイプは、複数本の循環パイプ又は単一のＵ型の熱媒体循環パイプ、さらには同軸熱媒体循環パイプを使用しており、これら熱媒体循環パイプは融雪範囲配管を通過すると、当然熱媒体液の温度は冷却する。そして冷却した熱媒体液は循環パイプにより、採熱井戸を循環し、採熱井戸の地中熱を採熱して再び地上のヒートポンプで温められる装置である。しかし、従来の熱媒体循環方法では融雪範囲配管部を通過後、冷却した熱媒体液は地中熱を採熱するとともに冷却した熱媒体液の循環によって地下温度の低下にも繋がっている。従って、真の地下温度でなく冷却媒体液によって温度低下させた地中温度を採熱しており、地上側の熱交換器の熱交換率を高める事に限りがあった。地上側の熱交換器を大幅に熱交換率を高めることができれば、ランニングコストも大幅に安価となり、できるだけ多くの地中熱採熱量を大きくするには地中熱の温度を上昇させることであり、従来の採熱井戸を利用した熱媒体液循環方法だけでは地中熱を上昇させる事は不可能である。又、従来の地中熱利用の融雪技術において、ヒートポンプによって熱交換された熱水を貯湯槽に溜め、その貯湯槽を利用して隣接する井戸からの地下水を熱交換させ、採熱井戸に圧力注入する方法は従来の技術には無かった。

従来の地中熱採熱井戸の構造は単一のＵ字型配管用チューブ複数の往路管や復路管を使用したり、あるいは同軸のステンレスパイプ等の二重管方式を使用し、その周囲に桂砂を充填し、孔壁の崩壊や採熱量を多く採熱するための工夫はなされている。しかし、採熱井戸の地下水の流動が微動もしくは動かないために、地下地層が徐々に冷却されていくのは当然であり、地中熱採熱井戸内で温かい地下水が常に流動していれば、熱媒体循環パイプを温めるばかりでなく、冷却した地下の地層の温度回復にもなる。しかし、従来の技術では不凍液を主として熱媒体液と使用しており、採熱井戸に絶対に漏水してはならない熱媒体循環パイプを挿入し、砂等の充填材で固定している。よって循環パイプを採熱井戸内に挿入しているだけで、採熱井戸周辺の地下水層に圧力などの影響を与えることもなく、地下水の流動は自然状態である。従って、従来の熱媒体循環パイプだけの挿入技術では強制的に地下水の流動させる事は不可能となっている。

従来の熱媒体循環方法で、夏の暑い期間に太陽熱が地上部循環配管部分を温めて、地中に循環させる事によって、夏の期間の太陽熱を地下地層に蓄熱しておき、蓄熱しておいた熱を冬期間に取り出し、融雪に使用する事が可能であると、従来の地中熱融雪の技術を宣伝し、実際に工事として施工されているが、地下水が流動している地層のほとんどの地域では、夏期間に温められた地温のままの温度で蓄熱維持できる事は不可能である。地下水が常に一定の温度といわれるのは、地下内部では地下水が動いており、その地域の地下水の持つ温度によって蓄熱した温度はすぐに放熱されて、夏の期間の太陽熱を地下に蓄熱しても夏から冬までの長期間の間に、蓄熱した熱は地下水や地層の温度によって簡単に放熱されてしまい、特に地層水を持つ地域では一時的には蓄熱は可能であっても、長期間の蓄熱は不可能である。従って、従来の熱媒体循環方式の夏の太陽熱で蓄熱した熱は冬季間にはすでに放熱され、冬季の融雪時における熱媒体循環方法では、採熱井戸の地下状態は地下熱も常時温の自然状態に戻り、夏の期間の太陽熱を地下地層に蓄熱して、その地中熱を冬季に取り出すことの従来の技術は過大評価、あるいは嘘の評価として判断される。

に記したように、太陽熱で温められた地上部熱を地下地層に蓄熱することができても熱媒体循環を停止した場合、地下帯水層においては、長期間の蓄熱はすぐに放熱してしまう。従って、長期間を経てからの蓄熱した熱をそのままの温度で採熱する事は実際には不可能ではあるが、融雪稼動を連続運転している期間内では一時的な蓄熱は可能である。しかしながら融雪時における熱媒体液は融雪範囲配管を通過すると、地下温度より低い温度となる為に、熱媒体液が採熱井戸を循環することによって、その冷やされた媒体液の循環温度でさらに地下熱を低下させながら熱交換を行っているのが従来の技術の熱媒体循環方法の融雪システムとなっている。地下熱が多少の温度が低下しても、地温が高温であれば、ある程度の融雪能力を発揮するが、深度１００メートル程度の採熱井戸の地下温度は一般的に地温は１０℃〜１７℃ぐらいにとなっている。熱媒体循環温度の採熱井戸の出入り口温度は、それほど温度差がなく、結局は従来の熱媒体循環方法ではヒートポンプの能力を大きくし、ランニングコストの大きな融雪システムとなっている。従来の地中熱融雪システムの稼動状態は、実際はヒートポンプが主流となっており、従来の技術では採熱井戸の目的の一つであるヒートポンプ熱交換器の熱効率を大幅に向上させるには至っていない。

従来の技術で採熱井戸に循環パイプの他に圧入パイプを使用している特開２００３−３０２１０８の発明では、圧入管の目的はモルタル等の充填材を注入するパイプとして使用されおり、本発明とは全く異なる目的となっており、地中熱利用の融雪技術において、ヒートポンプによって熱交換された熱水を貯湯槽に溜め、その貯湯槽を利用して隣接する井戸からの地下水を熱交換して井戸に圧力注入する方法で、地層や循環する熱媒体液を直接、採熱井戸内で熱交換させる技術は従来にない技術である。

又、従来の技術で特開２０００−３５６４３３においては、ヒートポンプを通過する熱媒体循環パイプ以外に採熱井戸に挿入するパイプとして、排水発生施設で生じる排水を貯留する排水槽を設け、この排水槽の貯留排水を循環パイプでヒートポンプを循環する別の熱媒として採熱熱媒体循環パイプによる熱交換と合わせて地中熱採熱量多く採熱する技術があるが、当該発明においては、排水槽との間での循環排水Ｗを採熱井戸内循環通過させているだけで、当該排水槽からの循環パイプの表面から放熱する熱交換方式であるが、本発明の請求項２のヒートポンプで熱交換した高温水を直接地下注入する熱媒とは根本的に異なり、本発明では直接、高温水が地下注入することで、地下水が流動したり、地温が徐々に増加し、地中熱採熱量は非常に多く、ヒートポンプの運転効率も良くランニングコストの安価に効果があるのが、本発明の特徴である。

発明が解決しようとする課題

本発明の請求項１は地中熱採熱井戸１９内に強制的に隣接する井戸１からの地下水を流動させることで、融雪範囲配管２８を通過した温度の低い熱媒体循環液によって冷やされた地下熱を回復させて地中熱の採熱量を多く取り出すことが可能であり、高い効率でヒートポンプ１３の運転実現するために、隣接する井戸１からの地下水を地下水圧入パイプ６を利用し、採熱井戸１９に送り込み、採熱井戸１９の地下地層温度が真の温度に近い温度まで再生させて、循環熱媒体の温度を高める事を提案したシステムの融雪方法である。。

さらに、請求項２はヒートポンプ１３で高温になった熱媒体液は貯湯槽１５に入り、融雪範囲配管２８に通水されて行くが、貯湯槽１５内に隣接する井戸１からの地下水圧入パイプ６を貯湯槽１５内にバイパス管７を配管経路とし、バイパス管調整バルブ１０で一部の地下水量を通過させ、採熱井戸１９に注入する時には通常の地下水圧入パイプ６からの地下水と混合して圧入水の温度を上昇させ、採熱井戸１９に注入することで、採熱井戸１９内の循環熱媒体液の温度が上昇し、地上側のヒートポンプ１３の熱交換器をさらに大幅に熱交換率を高めることを目的としている。

隣接する井戸１から地下水を揚水し、採熱井戸１９に圧力注入するが採熱井戸１９は還元井戸となり、注入した地下水は採熱井戸１９と隣接する井戸１の距離間の地層や地下水によって熱交換されて、地下水頭圧の関係から圧力注入した地下水は採熱井戸１９のストレーナーパイプ１８から隣接した井戸１に戻る。採熱井戸１９に注入する地下水量は井戸１本あたり、毎分３〜５リットルもあれば充分であり、さらに地下水の流れは還元井戸としての採熱井戸１９から隣接する地下水汲み上げ井戸１に戻ることから、地盤沈下の問題も地下水汚染の問題も生じることもない。

課題を解決するための手段

本発明の装置は従来の熱媒体循環パイプ９だけでは採熱井戸１９の地下水を流動させる事は不可能であり、隣接する井戸１からの地下水を採熱井戸１９に温水圧入パイプ２６を設置し、熱媒体循環パイプ９や圧入パイプ２６のソケットを隙間なく固定した井戸蓋によって、強制的に採熱井戸１９内に圧力をかけられ、採熱井戸外の地下帯水層や岩盤亀裂層にヒートポンプ１３で熱交換された熱水を流動浸透させることが出来る。よって採熱井戸１９周辺の地層まで温めるとともに、さらに地下水やヒートポンプ１３で熱交換された熱水の流動によって採熱井戸内の熱媒体循環パイプ９をも温めるので、その循環する熱媒体は地上側のヒートポンプ１３の熱交換器を大幅に熱交換率を高めることを特徴とした装置である。

請求項２においては、本発明装置の圧入する地下水圧入パイプ６の配管途中からバイパス管７を設け、当該バイパス管を通過する一部の少量の地下水をヒートポンプ１３によって熱交換された熱水の溜まる貯湯槽１５で熱交換させ、その高温水と地下水の温かい水を混合した中高温水を、採熱井戸１９に温水圧入パイプ２６を利用して注入することで、採熱井戸１９周辺の地層を温めて融雪時間帯に一時的に蓄熱を図るとともに、さらに熱媒体液を温めることができるので、ヒートポンプ１３の入り口温度は、従来の熱媒体循環温度に比べて高温となり、循環熱媒体は本発明に使用する地上側の大気から熱を吸収するヒートポンプ１３の熱交換器を大幅に熱交換率を高めることができる。

本発明の請求項１の装置は、隣接する井戸１からの地下水を圧力注入可能にするための圧入用固定ケーシングパイプ２３を設置した採熱井戸１９に隣接した井戸１からの地下水を圧入する配管設備を配設したもので、従来の熱媒体循環パイプ９を採熱井戸１９に設置する際、隣接する井戸１からの地下水を圧入する温水用圧入パイプ２６を熱媒体循環パイプ９の往路パイプ２１と復路パイプ２２と同時にセットする。本発明に使用する地下水圧入配管装置の隣接する井戸１は採熱井戸１９とほぼ同じ深度の深さかもしくはそれ以上の深さにして、地下水を採水する井戸１の集水用ストレーナーパイプ４は、温度の高い下部の帯水層から地下水を採水するように設置する。井戸１にセットした水中ポンプ２は地下水を吸い上げ揚水管３を通過し、その配管に設けたポンプ゜水量調整バルブ５で地下水量を設定し、配管設備の地下水圧入パイプ６から温水用圧入パイプ２６によって採熱井戸１９に送り込まれる。この際、本発明の請求項１の採熱井戸１９の井戸蓋２４は熱媒体循環パイプ１１の往路パイプ２１と復路パイプ２２、そして地下水を注入する温水用圧入パイプ２６の３本のパイプ類は井戸蓋２４に固定するが、採熱井戸１９内に圧力を掛けても水漏れのないような構造でねじ接続固定あるいはフランジ溶接するなど任意に固定され、採熱井戸１９に圧力注入された温かい地下水は採熱井戸１９の内側から地層壁側に流れ出て、周囲の地層を温めると同時に当該地層の地下水を動かすことになる。従来の技術の採熱井戸の内部の地下水の流動は自然状態であったが、強制的に採熱井戸１９内の水を動かすことが可能となり、この時の隣接する井戸１からの地下水の量は毎分３リットルから毎分５リットルもあれば充分に熱交換が可能である。熱媒体循環パイプ９は従来の地中熱を採熱して地上部のヒートポンプ１３に送り込まれるが、本発明の請求項１の設備によって熱媒体循環パイプ９の往路パイプ２１と復路パイプ２２は隣接する井戸１の温かい地下水の温度によって採熱井戸１９内で熱交換され、請求項２ではヒートポンプ１３で熱交換された熱水の採熱井戸１９への圧入によって、採熱井戸１９がさらに高熱で熱交換され、従来の技術の熱媒体循環方式の循環温度より高い温度の熱媒体液となり地上部のヒートポンプ１３に送り込まれることになる。

本発明の請求項２の装置は、前記

の設備の隣接する井戸１から地下水を採熱井戸１９に送り込むが、配管途中部分にバイパス配管を設けて、バイパス管７は本発明に使用する地上側のヒートポンプ１３の高温水の出口から融雪範囲配管２８までの間に設けられた貯湯槽１５の中を通過させ、高温になったバイパス管内の地下水はバイパス管７に設けたバイパス管水量調整バルブ１０で流量を調整し、バイパス管７は採熱井戸１９の手前で、Ｔ字継ぎ手２５に接続し、隣接する井戸１からの地下水と混合し、地下水圧入水量調整バルブ８によって、圧入流量と圧入温度の調整をして、温水圧入パイプ２６によって採熱井戸１９に圧力注入される。

本発明の実施例を図面に依拠して説明する。図−１においては請求項１の本発明に係わるヒートポンプ１３を構成する地中熱交換器としての熱媒体液の循環経路と隣接する井戸１からの温かい地下水の圧力注入パイプの経路、及び本発明の装置の全体配管概略図である。図中の隣接する井戸１にセットされた水中ポンプ２は井戸１の下部層のストレーナーパイプ６から採水し、水中ポンプ２の揚水管３を通過し、ポンプ水量調整バルブ４で地下水流入量水量計３７を測定しながら注入量を調節セットする。井戸１からの地下水は地下水圧入パイプ５と温水圧入パイプ２６の配管によって採熱井戸１９に圧入され、採熱井戸１９の頭部に固定された井戸蓋２４面には温水圧入パイプ２６と往路パイプ２１そして復路パイプ２２が固定され、図−３は前記パイプ類と井戸蓋２４との結合部の拡大図であり、井戸点検時のために、上記循環パイプや温水圧入パイプ類は取り外し可能とし、且つ水漏れが生じないようにネジ固定あるいはフランジ固定の任意とし、井戸蓋２４と採熱井戸１６頭部への固定はフランジ固定、またはねじ固定などによって井戸蓋に２４も取り外し可能な接合固定とする。

採熱井戸１９の中に熱媒体循環パイプ９の往路配管２１と復路配管２２を挿入する際に温水用圧入パイプ２６も同時に挿入するが、温水圧入パイプ２６の底部位置は熱媒体循環パイプ９の往路配管２１と復路配管２２の底部と同じ深度か、もしくは当該熱媒体循環パイプの底部より深くセットされ、隣接する井戸１からの温かい地下水又は、貯湯槽１５で熱交換された高温水が温水圧入パイプ２６の底部から採熱井内に流出され、採熱井戸１９のストレーナーパイプ１８から地層内に浸透していくことになる。

隣接する井戸１からの地下水は温水圧入パイプ２６のパイプ尻から流出され、採熱井戸１９の井戸蓋２４が遮水しているために、孔内に圧力が加わり、注入水は採熱井戸１６の外側に流入して行く事になる。低温の熱媒体循環パイプ９によって、冷やされた地層や熱媒体循環パイプ周辺の充填桂砂２０も温かい注入水によって熱交換され、本発明の地下水圧入パイプ６の配設よって隣接する井戸１からの地下水の温度で復路配管２２の循環熱媒体液の出口温度は、当然上昇し、従来の地中熱の採熱量と隣接した井戸１からの地下水温度によって高められた熱媒体液は、地上にあるヒートポンプ１３の熱交換器の熱効率を大幅に向上させる事ができる。

図２においては、請求項２の実施例であり、本発明に係わるヒートポンプ１３を構成する地中熱交換器における熱媒体液の循環経路と隣接する井戸１からの温かい地下水圧入パイプ６の経路と、当該経路から枝分かれしたバイパス管７が貯湯槽１５の中を通過し、貯湯槽１５内で熱交換されたバイパス管７の中の地下水が再び地下水圧入パイプ６と接続し、温かい地下水と貯湯槽１５で熱交換した高温水が混合し、採熱井戸１９に挿入セットしている混合温水圧入パイプ２６から、採熱井戸１９に注入される実施例を記した本発明の装置の全体配管図である。

図２において、隣接する井戸１からの揚水量はポンプ水量調整バルブ５で調整されるが、地下水圧入水量調整バルブ８によって、一部の地下水量がバイパス管７を通り、貯湯槽１５の中の熱交換バイパス管１６を通過して熱水となり、バイパス管７は井戸１から採熱井戸１９に直接に注入する地下水圧入パイプ６と井戸蓋２４の手前で、Ｔ字継ぎ手２５によって結合し、バイパス管７内の熱水と地下水の温水が混合して、採熱井戸１９に圧入される。この際のバイパス管７の熱水の量はバイパス管水量調整バルブ１０で調整され、地下水圧入水量調整バルブ８によって、混合量が設定されて、採熱井戸１９内に圧入していく。

採熱井戸１９の中に熱媒体循環パイプ９の往路配管２１と復路配管２２を挿入する際に温水圧入パイプ２６も同時に挿入するが、採熱井戸１９の井戸蓋２４は採熱井戸１９から取り外し可能とした方法で固定し、同じく往路パイプ２１と復路パイプ２２、そして温水圧入パイプ２６も井戸蓋２４手前で、井戸蓋２４から取り外せる方法で配管する。図−３は往路パイプ２１と復路パイプ２２、そして温水圧入パイプ２６の三本のパイプ類と井戸蓋２４との結合部の拡大図であり、前記した往路配管２１と復路配管２２、そして温水圧入パイプ２６は井戸蓋２４の下部においても、取り外しができる配管方法で井戸蓋２４は独立したものであり、前記各パイプ類の取り外しにはネジ接合にするかフランジ接合にするかは任意である。

ここで、往路管２１および復路管２２の熱媒体循環液の流量を調節する熱媒体液循環量調整バルブ１２はヒートポンプ１３の入り口前に設けているので、この調整弁を調節することによって、ヒートポンプ１３の能力に適合する熱媒媒体液の量を適宜設定することができる。例えば、融雪放熱管２９において、融雪放熱管２９を通過する熱媒の量を均一に設定することで融雪配管範囲２８に均一の熱量を供給することができ、広い範囲にわたって均等な融雪を行うことができる。また、積雪量の多い場所に位置する融雪範囲部内の融雪放熱管２９に、多量の熱媒液を供給することや、ヒートポンプ１３の熱交換器による熱水の温度によっても、広範囲の融雪範囲配管部の融雪を効果的に行うことができる。なお、この熱媒体液循環量調整バルブ１２は、コンピューターによる自動制御することも手動でも操作可能である。さらに、従来からの技術の降雪センサーや地表温度センサー等を用いることによって、本発明の融雪装置は自動運転も可能となっている。

本発明に使用するバイパス管７や温水圧入パイプ２６の材質は腐食しにくいパイプとし、そして高温に耐えるパイプであれば良い、例えば従来使用されている耐熱用強化プラスチック管又はステンレス管などで配設することができる。ヒートポンプ１３の熱交換器については、従来の環境で問題になってる代替フロンのような作動媒体を使用するものでなく、大気の空気を吸い込みＣＯ２の冷媒に熱を加えるもので、ヒートポンプでは最も地球環境に配慮したヒートポンプを利用した装置となっている。

本発明に使用する温水圧入パイプ２６の挿入位置は図４に示した熱媒体循環パイプ７単一のＵチューブ管の場合は往路パイプ２１と復路パイプ２２の最底部より下部の深度に挿入セットするように当該熱媒体循環パイプと同時挿入する。挿入セット後は熱伝導率の高い桂砂２０を充填する。

図５に示した同軸鋼パイプ３０を利用する方式では、同軸鋼パイプ３０の外側に温水圧入パイプ２６を固定し、温水圧入パイプ２６の先端部は二重管底部より下側になるようにして、同時に採熱井戸１９に挿入セットする。同軸鋼パイプ３０内に熱媒体循環パイプの往路パイプ２１と復路パイプ２２を挿入し、採熱井戸１９と同軸のパイプの間に温水圧入パイプ２６が挿入したら採熱井戸１９に桂砂２０を充填し、同軸鋼パイプ３０内は熱媒体液で満たされている。

図−６の実施例は採熱井戸を３孔にしてあるが、融雪範囲を拡大することによって、ヒートポンプ１３の能力を大にしたり、複数のヒートポンプ１３を使用することにより、採熱井戸の本数は限られたものでなく、何孔でも増やすことができる。本図面の図−６で説明すれば、隣接する井戸１からの地下水と貯湯槽１５で熱交換された熱水の混合温水の圧力注入量は複数の各採熱井戸１９に配設する温水圧入パイプには第１温水圧入水量調整バルブ３１、第２温水圧入水量調整バルブ３２、第３温水圧入水量調整バルブ３３を取り付け、各温水圧入水量計を第１温水圧入水量計３４、第２温水圧入水量計３５、第３温水圧入水量計３６を取り付けて各採熱井戸に注入する温水流量を調整する。

本発明に係る地中熱を利用した地中熱融雪装置は、融雪の利用に限定されるものではなく、床暖房、ハウス栽培や動物の飼育あるいは空調等にも同様に使用することが可能である。

発明の効果

以上、説明したように本発明の隣接する井戸からの地下水を採熱井戸１９内に注入し、採熱井戸１９内の熱媒体循環パイプの周辺の温度に温かい地下水を圧入することや、さらに請求項２の発明では地上部の貯湯槽１５の熱交換器で得られた地下水の熱水を採熱井戸１９に圧入することで、採熱井戸周辺の地下温度を回復させ、熱媒体循環液を熱交換させることから、従来の技術では不可能であった採熱井戸の地下水を強制的に流動させることが可能となり、従来の技術より本発明の熱媒体循環パイプは、地中熱の採熱量を多く採熱できることから、地上部の大気から熱を吸収するヒートポンプ１３の熱交換器の熱効率を大幅に向上させた融雪装置である。

隣接する井戸１の地下水を還元井に戻す方法の融雪技術は従来からあるが、これら従来の技術では基本的に隣接井戸から地下水を汲み上げて、融雪した後に還元井戸に戻す地下水循環方法であり、ヒートポンプによる熱媒体液循環方法である本発明とは異なるものである。本発明は地中熱の採熱量をいかに多く採熱するかの熱媒体循環方法であり、従来の熱媒体循環方法では採熱井戸の地下地層水の地下水を流動させることが不可能であり、本発明は採熱井戸の地層帯水層を注入水の圧力によって動かすとともに、請求項２では地上部のヒートポンプ１３によって熱交換された熱水と貯湯槽１５によって、熱交換された地下水が採熱井戸１９内を熱交換させ、採熱井戸１９周辺の地層及び流動する地下水の熱交換によって、隣接する井戸１の地下水をも熱交換させ、その熱交換された温かい地下水が再度汲み上げられるので、採熱井戸１９と隣接する井戸１の地下水の熱交換する地下水循環システムとなり、熱媒体液循環システムの従来の採熱井戸からの地中熱を最大限に採熱する発明である。

この図は本発明の請求項１に関わる熱媒循環パイプと隣接する井戸からの地下水を注入する地下水圧入パイプの実施形態を説明するための概略図である。この図は請求項１の発明に地下水圧入パイプのバイパス管の配管経路を含めた請求項２に関わる熱水と地下水を注入する説明のための概略図である。この図は採熱井戸に地下水を圧入するために必要な井戸蓋の従断面図である。この図は熱媒体循環パイプのＵチューブパイプの底部位置と温水圧入パイプの挿入位置を示した採熱井戸内の従断面図である。図−４と同じく、同軸鋼パイプの底部位置と温水圧入パイプの挿入位置を示した採熱井戸内の従断面図である。図−６は、複数本の採熱井戸に配設した熱媒体循環パイプと温水圧入パイプの配管経路で行うヒートポンプ融雪の実施形態を示す概略図である。

符号の説明

１井戸
２水中ポンプ
３揚水管
４ストレーナーパイプ
５ポンプ水量調整バルブ
６地下水圧入パイプ
７バイパス管
８地下水圧入水量調整バルブ
９熱媒体循環パイプ
１０バイパス管水量調整バルブ
１１熱媒体液循環ポンプ
１２熱媒体液循環量調整バルブ
１３自然冷媒ヒートポンプ
１４熱交換した熱水用配管
１５貯湯槽１５
１６熱交換バイパス管
１７圧力安全弁
１８採熱井戸ストレーナーパイプ
１９採熱井戸
２０充填桂砂
２１往路パイプ
２２復路パイプ
２３圧入用固定ケーシングパイプ
２４井戸蓋
２５Ｔ字継ぎ手
２６温水圧入パイプ
２７自動運転制御装置
２８融雪範囲配管
２９融雪放熱管
３０同軸鋼パイプ
３１第１採熱井戸温水圧入量調整バルブ
３２第２採熱井戸温水圧入量調整バルブ
３３第３採熱井戸温水圧入量調整バルブ
３４第１採熱井戸温水圧入水量計
３５第２採熱井戸温水圧入水量計
３６第３採熱井戸温水圧入水量計
３７地下水流入量水量計
３８温水流入量水量計

Claims

地中に埋設した単一又は複数の圧力注入が可能な採熱井戸に配設された複数又は単一の往路配管と復路配管の熱媒体循環方式の地中熱利用の融雪システムにおいて、熱媒体循環パイプの底部付近まで、隣接する井戸から圧力注入管を配設し、隣接する井戸からの地下水を採熱井戸に圧力注入し、圧入するために熱媒体循環パイプと温水圧力パイプのそれぞれの管端部を、井戸蓋に固定セッした熱媒体循環パイプと温水圧力パイプの各接続ソケットあるいは各接続フランジに接続し、前記井戸蓋を採熱井戸と密閉固定した地中熱とヒートポンプを利用した融雪装置。
請求項１における、地上側のヒートポンプで熱交換された、高温水の配管出口から融雪範囲配管部までの間に貯湯槽を設け、請求項１の隣接する井戸からの地下水圧入パイプの配管にバイパス管を設け、バイパス管水量調整バルブによって水量を調整し、井戸からの地下水のバイパス管は貯湯槽を通過させてバイパス管内ま地下水を熱交換し、温水圧入パイプにより採熱井戸に高温水を圧入する事のできる請求項１の井戸蓋を利用した融雪配管経路を持つことを特徴とする融雪装置。