JP2006007181A - Soil-heating device, soil purification method, and construction method of soil-heating device - Google Patents

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Yuka Okada
夕佳 岡田
Hiroshi Onishi
宏 大西
Tetsuji Kawakami
哲司 川上
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    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/90Solar heat collectors using working fluids using internal thermosiphonic circulation
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44Heat exchange systems

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means for heating the inside of soil without using a large quantity of external energy to promote the purification of contaminated soil. <P>SOLUTION: A soil-heating device is provided with a heat-collecting means 1 which is arranged on the ground and collects solar heat, an evaporation part 3 which is thermally connected to the heat-collecting means 1, a condensing part 4 which is arranged inside soil, a heat pipe having pipes 18 and 19 for connecting the evaporation part 3 and the condensing part 4, a sensor 21 which detects a temperature of soil around the condensing part 4, and a flow rate control means 20 which controls a flow rate control valve 5 to adjust the transmission of heat to the soil around the condensing part 4 based on the temperature of the soil around the condensing part 4. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、土壌汚染の浄化を促進する土壌加熱装置、土壌浄化方法および土壌加熱装置の敷設方法に関するものである。   The present invention relates to a soil heating device, a soil purification method, and a method for laying a soil heating device that promote the purification of soil contamination.

近年、有機ハロゲン化合物や炭化水素などの有機化合物による土壌汚染問題が顕在化し、土地の運用や流通に支障をきたすケースが増加している。さらに土壌汚染防止法の成立により、有害物質使用特定施設の使用廃止に伴う土壌汚染調査、および基準を超える汚染が発覚した場合の浄化措置等の実施が土地所有者や汚染原因者に義務付けられることとなり、土壌浄化技術に対するニーズがますます高まっている。   In recent years, the problem of soil contamination due to organic compounds such as organic halogen compounds and hydrocarbons has become apparent, increasing the number of cases that hinder land operation and distribution. In addition, due to the establishment of the Soil Contamination Prevention Law, land owners and those who cause pollution are obliged to conduct soil contamination surveys when the use of hazardous substance use specific facilities is abolished, and cleanup measures when contamination exceeding the standard is discovered. Therefore, the need for soil purification technology is increasing.

こうした流れを受け、大規模な掘削作業が不要で、安価かつ工場等の操業を停止せずに実施が可能な土壌浄化方法として、土壌ガス吸引法やバイオレメディエーションなど、原位置での処理が可能となる方法が特に注目されている。   In response to these trends, in-situ treatment such as soil gas aspiration and bioremediation is possible as a soil purification method that does not require large-scale excavation work and that can be implemented at low cost without stopping the operation of the factory. The method which becomes is attracting particular attention.

土壌中に浸透した汚染物質は、土壌粒子に吸着したり、地下水に溶解した形などでも存在する。このため、土壌ガス吸引法の場合、浄化処理が進み汚染物質の濃度が低下するに従って、吸引による除去効率が低下するという課題を有している。一方、微生物を用いて汚染物質を分解する方法であるバイオレメディエーションについては、冬の低温時に微生物の活性が低下し、その結果浄化完了までの期間が長期化するという課題がある。   Contaminants that have permeated into the soil can be adsorbed on soil particles or dissolved in groundwater. For this reason, in the case of the soil gas suction method, there is a problem that the removal efficiency by suction decreases as the purification process proceeds and the concentration of contaminants decreases. On the other hand, bioremediation, which is a method of decomposing pollutants using microorganisms, has a problem that the activity of microorganisms decreases at low temperatures in winter, and as a result, the period until purification is completed is prolonged.

こうした観点から、土壌を加熱し、汚染物質の土壌粒子からの脱着、地下水からの揮発および/または分解微生物の活性化を図る方法が試行されてきた。   From this point of view, methods have been tried to heat the soil to desorb pollutants from soil particles, volatilize from groundwater and / or activate decomposing microorganisms.

従来、土壌内部を加熱して汚染土壌を浄化する方法としては、修復土壌の地表面に配置された配管内を通過する熱媒、特にくみ上げた地下水を太陽光により加熱し、前記熱媒を修復土壌中に循環または導入する方法があった(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, as a method of purifying contaminated soil by heating the inside of the soil, a heating medium that passes through the pipes arranged on the ground surface of the repaired soil, in particular, the groundwater that has been pumped up, is heated by sunlight to repair the heating medium. There was a method of circulating or introducing into the soil (see, for example, Patent Document 1).

図4および図5は、特許文献1に示される土壌修復装置の模式図である。熱媒を輸送するパイプ51が、修復土壌上に配管されている。52はミラーで、太陽熱がパイプ51に集熱されるようになっている。このようにして太陽熱で加熱された温水は、ポンプ53によって土壌深部帯水層に送られる。   4 and 5 are schematic views of the soil repairing apparatus disclosed in Patent Document 1. FIG. A pipe 51 for transporting the heat medium is provided on the repaired soil. Reference numeral 52 denotes a mirror that collects solar heat in the pipe 51. The hot water heated by solar heat in this way is sent to the deep soil aquifer by the pump 53.

この土壌修復装置では、熱媒として地下水を使用する。ポンプ55で帯水層からくみ上げられた地下水がパイプ51に送られ、ミラー52で加熱されて、再び帯水層に導入される構成となっている。   In this soil restoration device, groundwater is used as a heat medium. Groundwater pumped up from the aquifer by the pump 55 is sent to the pipe 51, heated by the mirror 52, and again introduced into the aquifer.

図4の場合には、ポンプ53で帯水層に導入した温水を再度利用できるように、ポンプ53とポンプ55が地中の配管により接続される構成となっている。   In the case of FIG. 4, the pump 53 and the pump 55 are connected by underground piping so that the hot water introduced into the aquifer by the pump 53 can be reused.

この他、土壌内部を加熱して汚染土壌を浄化する方法として、電力を用いる方法(例えば、特許文献2参照)や、約200℃の高温気体を導入する方法などが提案されている。
特許第3332558号公報(第1−6頁、図1、図2) 国際公開第93/01010号パンフレット
In addition, as a method for purifying contaminated soil by heating the inside of the soil, a method using electric power (for example, refer to Patent Document 2), a method of introducing a high-temperature gas of about 200 ° C., and the like have been proposed.
Japanese Patent No. 3332558 (page 1-6, FIGS. 1 and 2) International Publication No. 93/01010 Pamphlet

しかしながら、上記の従来の構成では、熱媒として液体、特に地下水を使用して顕熱輸送を行っているため、熱媒の加熱に高いエネルギーが必要となり、汚染土壌への効率的な熱伝達が困難であるという課題を有していた。   However, in the conventional configuration described above, since sensible heat transport is performed using a liquid, particularly groundwater, as the heat medium, high energy is required for heating the heat medium, and efficient heat transfer to the contaminated soil is required. It had the problem of being difficult.

また、図4に示す従来の構成の場合には、汚染土壌を加熱するための熱媒を輸送するパイプが土壌内部に敷設されており、この構造を実現するためには汚染土壌の大規模な掘削が必要となり、施工コストが大幅に増大するという課題を有していた。   In the case of the conventional configuration shown in FIG. 4, a pipe for transporting a heating medium for heating the contaminated soil is laid in the soil, and in order to realize this structure, a large scale of the contaminated soil is required. Excavation was necessary, and the construction cost was greatly increased.

また、図5に示す従来の構成の場合には、その構造の実現にあたっては土壌の大規模な掘削は不要であるが、熱媒として地下水以外の利用が不可能であるという課題を有していた。   In the case of the conventional configuration shown in FIG. 5, a large-scale excavation of the soil is not necessary for realizing the structure, but there is a problem that it is impossible to use other than groundwater as a heat medium. It was.

また、加熱に電力や高温気体を使用する方法では、土壌は熱伝導率が低いため、所望の温度に加熱するために必要なエネルギーが非常に大きなものとなり、経済性と環境性の両面で負荷が大きくなるという課題を有していた。   In addition, in the method of using electric power or high temperature gas for heating, the soil has low thermal conductivity, so the energy required to heat it to the desired temperature becomes very large, and it is a burden both economically and environmentally. Had the problem of becoming larger.

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、大きな外部エネルギーの投入を必要とせず、高効率で施工の容易な、土壌加熱装置、土壌浄化方法および土壌加熱装置の敷設方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and provides a soil heating device, a soil purification method, and a soil heating device laying method that do not require a large amount of external energy and are easy to construct with high efficiency. With the goal.

上述した課題を解決するために、第1の本発明は、
地上に配置され、太陽熱の集熱を行う集熱手段と、
前記集熱手段と熱的に接続された蒸発部、土壌内部に配置された凝縮部、および前記蒸発部と前記凝縮部を接続する配管を有するヒートパイプとを備えた、土壌加熱装置である。
In order to solve the above-described problem, the first aspect of the present invention provides:
A heat collecting means arranged on the ground and collecting solar heat;
It is a soil heating apparatus provided with the evaporation part thermally connected with the said heat collection means, the condensation part arrange | positioned inside soil, and the heat pipe which has piping which connects the said evaporation part and the said condensation part.

第2の本発明は、
さらに、前記配管に配置され、前記ヒートパイプ内を循環する熱媒の流量を制御する流量制御弁と、
前記凝縮部周辺の土壌の温度を検知する温度検知手段と、
前記凝縮部周辺の土壌の温度に基づいて、前記流量制御弁を制御し、前記凝縮部周辺の土壌への伝熱量を調節する流量制御手段とを備えた、第1の本発明の土壌加熱装置である。
The second aspect of the present invention
Furthermore, a flow rate control valve that is disposed in the pipe and controls the flow rate of the heat medium circulating in the heat pipe;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the soil around the condensing part;
A soil heating apparatus according to the first aspect of the present invention, comprising: flow rate control means for controlling the flow rate control valve based on the temperature of the soil around the condensing unit and adjusting the amount of heat transfer to the soil around the condensing unit. It is.

第3の本発明は、
さらに、前記凝縮部周辺の土壌の温度を検知する温度検知手段と、
前記配管に配置され、前記凝縮部の熱媒を前記蒸発部に移動させる熱媒循環ポンプとを備え、
前記熱媒循環ポンプは、前記凝縮部周辺の土壌の温度に基づいて、前記凝縮部から前記蒸発部に移動させる前記熱媒の移動量を制御することにより、前記凝縮部周辺の土壌への伝熱量を調節する、第1の本発明の土壌加熱装置である。
The third aspect of the present invention provides
Furthermore, temperature detection means for detecting the temperature of the soil around the condensation unit,
A heat medium circulation pump disposed in the pipe and moving the heat medium of the condensing unit to the evaporation unit;
The heat medium circulation pump controls the amount of movement of the heat medium moved from the condensing unit to the evaporation unit based on the temperature of the soil around the condensing unit, thereby transferring the heat medium to the soil around the condensing unit. It is the soil heating apparatus of 1st this invention which adjusts calorie | heat amount.

第4の本発明は、
前記熱媒循環ポンプは、前記集熱手段から供給される熱により稼動される、第3の本発明の土壌加熱装置である。
The fourth invention relates to
The heat medium circulation pump is the soil heating apparatus according to the third aspect of the present invention, which is operated by heat supplied from the heat collecting means.

第5の本発明は、
さらに、地上に配置され、太陽光により発電を行う太陽光発電手段を備え、
前記熱媒循環ポンプは、前記太陽光発電手段より供給される電力により稼働される、第3の本発明の土壌加熱装置である。
The fifth aspect of the present invention relates to
Furthermore, it is equipped with solar power generation means that is arranged on the ground and generates power with sunlight,
The heat medium circulation pump is the soil heating apparatus according to the third aspect of the present invention, which is operated by electric power supplied from the solar power generation means.

第6の本発明は、
前記配管は、前記蒸発部から前記凝縮部に熱媒が移動する蒸気管、および前記凝縮部から前記蒸発部に熱媒が移動する液管を有しており、
前記蒸気管および前記液管は断熱材で囲まれている、第1の本発明の土壌加熱装置である。
The sixth invention relates to
The pipe has a steam pipe in which a heat medium moves from the evaporation section to the condensation section, and a liquid pipe in which a heat medium moves from the condensation section to the evaporation section,
The said steam pipe and the said liquid pipe | tube are the soil heating apparatuses of 1st this invention enclosed with the heat insulating material.

第7の本発明は、
さらに、前記蒸気管および前記液管がその内部に配置される保護管を備えている、第6の本発明の土壌加熱装置である。
The seventh invention relates to
Furthermore, it is the soil heating apparatus of 6th this invention provided with the protective pipe by which the said steam pipe and the said liquid pipe are arrange | positioned inside.

第8の本発明は、
さらに、土壌汚染化合物の分解を促進する物質および/または土壌汚染化合物の分解能を有する微生物を供給する供給管を備え、
前記供給管は、前記蒸気管および前記液管とともに前記保護管の内部に配置されている、第7の本発明の土壌加熱装置である。
The eighth invention relates to
And a supply pipe for supplying a substance that promotes the degradation of the soil contamination compound and / or a microorganism having a resolution of the soil contamination compound,
The supply pipe is the soil heating device according to the seventh aspect of the present invention, which is disposed inside the protective pipe together with the steam pipe and the liquid pipe.

第9の本発明は、
前記土壌を加熱する際に、土壌中に供給した前記微生物の活性化を行う、第8の本発明の土壌加熱装置である。
The ninth invention relates to
The soil heating apparatus according to the eighth aspect of the present invention activates the microorganisms supplied into the soil when the soil is heated.

第10の本発明は、
さらに、土壌ガスを吸引する土壌ガス吸引管を備え、
前記土壌ガス吸引管は、前記蒸気管および前記液管とともに前記保護管の内部に配置されており、前記土壌を加熱する際に、汚染物質を含有した前記土壌中の土壌ガスを吸引する、第7の本発明の土壌加熱装置である。
The tenth aspect of the present invention is
Furthermore, a soil gas suction pipe for sucking soil gas is provided,
The soil gas suction pipe is disposed inside the protective pipe together with the steam pipe and the liquid pipe, and sucks soil gas in the soil containing contaminants when heating the soil. 7 is a soil heating apparatus according to the present invention.

第11の本発明は、
太陽熱の集熱を行う集熱手段に熱的に接続された蒸発部、土壌内部に配置された凝縮部、および前記蒸発部と前記凝縮部を接続する配管を有するヒートパイプの、前記蒸発部を太陽熱の集熱により加熱し、前記蒸発部内部の熱媒を気化させるステップと、
気化した前記熱媒が、前記蒸発部から前記凝縮部に移動するステップと、
前記凝縮部に移動した前記熱媒が凝縮することにより前記凝縮部周辺の土壌を加熱し、化学物質により汚染された前記土壌を浄化するステップとを備えた、土壌浄化方法である。
The eleventh aspect of the present invention is
The evaporating part of a heat pipe having an evaporating part thermally connected to a heat collecting means for collecting solar heat, a condensing part arranged in the soil, and a pipe connecting the evaporating part and the condensing part. Heating by solar heat collection, evaporating the heat medium inside the evaporation section;
The vaporized heating medium moves from the evaporation section to the condensation section;
A step of heating the soil around the condensing unit by condensing the heat medium that has moved to the condensing unit, and purifying the soil contaminated with a chemical substance.

第12の本発明は、
第7の本発明の土壌加熱装置の敷設方法において、
地上から、土壌内部の化学物質により汚染された部分に達するボーリング穴を穿孔するステップと、
前記保護管内に、前記蒸気管および前記液管を収納するステップと、
前記ボーリング穴に、前記蒸気管および前記液管が収納された前記保護管を打ち込むステップとを備えた、土壌加熱装置の敷設方法である。
The twelfth aspect of the present invention is
In the laying method of the soil heating device of the seventh invention,
Drilling a borehole from the ground to reach the part contaminated by chemicals inside the soil;
Storing the steam pipe and the liquid pipe in the protective pipe;
A method of laying a soil heating apparatus, comprising: driving the protective pipe containing the steam pipe and the liquid pipe into the borehole.

第13の本発明は、
第2の本発明の土壌加熱装置の、前記凝縮部周辺の土壌の温度に基づいて前記流量制御弁を制御し前記凝縮部周辺の土壌への伝熱量を調節する前記流量制御手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。
The thirteenth aspect of the present invention is
The soil heating device of the second aspect of the present invention functions as a flow rate control means for controlling the flow rate control valve based on the temperature of the soil around the condensation unit and adjusting the amount of heat transfer to the soil around the condensation unit. It is a program to make it.

第14の本発明は、
第13の本発明のプログラムを担持した記録媒体であって、コンピュータで利用可能な記録媒体である。
The fourteenth aspect of the present invention is
A recording medium carrying a program according to the thirteenth aspect of the present invention, which can be used by a computer.

本発明により、大きな外部エネルギーの投入を必要とせず、高効率で施工の容易な、土壌加熱装置、土壌浄化方法および土壌加熱装置の敷設方法を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a soil heating apparatus, a soil purification method, and a soil heating apparatus laying method that do not require large external energy input and that are highly efficient and easy to construct.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における、土壌加熱装置を使用した土壌浄化の概念を示す図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a concept of soil purification using a soil heating device in Embodiment 1 of the present invention.

本実施の形態1の土壌加熱装置は、集熱手段1と、熱媒が内部に封入されたヒートパイプ2を備えている。ヒートパイプ2は、集熱手段1の内部に配置された蒸発部3と、土壌内部に配置された凝縮部4と、蒸発部3と凝縮部4を接続する液管18および蒸気管19の2本の配管を有している。液管18および蒸気管19は、断熱材6に囲まれており、これらは、保護管7に収納されている。なお、液管18および蒸気管19は、本発明の、蒸発部と凝縮部を接続する配管の一例である。   The soil heating apparatus of the first embodiment includes a heat collecting means 1 and a heat pipe 2 in which a heat medium is enclosed. The heat pipe 2 includes an evaporation unit 3 disposed inside the heat collecting means 1, a condensing unit 4 disposed inside the soil, a liquid pipe 18 and a steam pipe 19 connecting the evaporation unit 3 and the condensing unit 4. It has a pipe of books. The liquid pipe 18 and the steam pipe 19 are surrounded by the heat insulating material 6, and these are accommodated in the protective pipe 7. The liquid pipe 18 and the steam pipe 19 are an example of piping connecting the evaporation section and the condensation section of the present invention.

また液管18内を流通する熱媒の流量を制御する流量制御弁5が、液管18上に設けられている。また、凝縮部4の周辺の土壌の温度を検知する温度センサ21が、凝縮部4と共に設置されている。そして、凝縮部4の周辺の土壌の温度に基づいて、流量制御弁5を制御することにより、液管18を流通する熱媒の流量を調整する流量制御手段20が備えられている。なお、温度センサ21は、本発明の温度検知手段の一例である。   A flow rate control valve 5 for controlling the flow rate of the heat medium flowing through the liquid pipe 18 is provided on the liquid pipe 18. A temperature sensor 21 that detects the temperature of the soil around the condensing unit 4 is installed together with the condensing unit 4. And the flow control means 20 which adjusts the flow volume of the heat medium which distribute | circulates the liquid pipe 18 by controlling the flow control valve 5 based on the temperature of the soil around the condensation part 4 is provided. The temperature sensor 21 is an example of the temperature detection means of the present invention.

本実施の形態1の土壌加熱装置で用いられる熱媒には、使用される圧力・温度範囲で凝縮するものが使用でき、フロン等のハロゲン置換炭化水素、プロパン、ブタン、イソブタン等の炭化水素、水、アルコール、アンモニア等を使用することができる。   As the heat medium used in the soil heating apparatus of the first embodiment, one that condenses in the pressure / temperature range used can be used, such as halogen-substituted hydrocarbons such as Freon, hydrocarbons such as propane, butane, and isobutane, Water, alcohol, ammonia or the like can be used.

次に、本実施の形態1の土壌加熱装置の動作について説明する。   Next, operation | movement of the soil heating apparatus of this Embodiment 1 is demonstrated.

集熱手段1は、太陽熱の集熱を行い、ヒートパイプ2に対して熱媒の蒸発に要する熱を伝達する手段である。具体的には、ミラーや集熱フィン等が考えられるが、当然これらに限定されるものではない。できるだけ損失なくヒートパイプ2への熱伝達を行うため、集熱手段1にヒートパイプ2の蒸発部3が一体化した構成をとり、このヒートパイプ2の蒸発部3に太陽熱が集熱される。なお、図1の構成においては、集熱手段1は地表面と平行に設置されているが、地表面に垂直に設置したり、地表面に対して傾斜角をつけて配置した構成などをとっても差し支えない。   The heat collecting means 1 is means for collecting solar heat and transmitting heat required for evaporation of the heat medium to the heat pipe 2. Specifically, although a mirror, a heat collecting fin, etc. can be considered, naturally it is not limited to these. In order to transfer heat to the heat pipe 2 with as little loss as possible, the heat collecting means 1 is integrated with the evaporation section 3 of the heat pipe 2, and solar heat is collected in the evaporation section 3 of the heat pipe 2. In the configuration of FIG. 1, the heat collecting means 1 is installed parallel to the ground surface. However, the heat collecting means 1 may be installed perpendicular to the ground surface or arranged at an inclination angle with respect to the ground surface. There is no problem.

ヒートパイプ2は、高温の集熱手段1に接続された蒸発部3から、土壌内部に配置された凝縮部4に熱伝達を行い、これにより凝縮部4周辺の土壌の加熱を行う作用を有する。汚染土壌の加熱手段としてヒートパイプ2を使用することにより、中に封入された熱媒の潜熱を汚染土壌への熱伝達に利用することが可能となり、従来の顕熱のみによる熱伝達と比較して、より効率的に汚染土壌を加熱することが可能となる。   The heat pipe 2 has a function of transferring heat from the evaporation unit 3 connected to the high-temperature heat collecting means 1 to the condensing unit 4 disposed inside the soil, thereby heating the soil around the condensing unit 4. . By using the heat pipe 2 as a heating means for the contaminated soil, it becomes possible to use the latent heat of the heat medium enclosed in the heat transfer to the contaminated soil, compared with the conventional heat transfer using only sensible heat. Thus, the contaminated soil can be heated more efficiently.

本実施の形態1の土壌加熱装置を構成するヒートパイプ2は、蒸発部3が上方に位置する、いわゆるトップヒート状態での動作が行える必要がある。図1の構成においては、トップヒート状態での動作を実現するために、ヒートパイプ2は、蒸発部3と凝縮部4を液管18および蒸気管19の2本の管にて接続したループ型の構成をとっているが、ヒートパイプ内部にウィックを形成させた構造などのトップヒート状態での動作が行えるものであれば、ループ型以外の構成でも差し支えない。   The heat pipe 2 constituting the soil heating apparatus according to the first embodiment needs to be able to operate in a so-called top heat state in which the evaporation unit 3 is located above. In the configuration of FIG. 1, in order to realize the operation in the top heat state, the heat pipe 2 is a loop type in which the evaporation unit 3 and the condensation unit 4 are connected by two pipes of a liquid pipe 18 and a steam pipe 19. However, any configuration other than the loop type may be used as long as it can operate in a top heat state such as a structure in which a wick is formed inside the heat pipe.

ヒートパイプ2において、凝縮部4にて液相となった熱媒を蒸発部3へ移動させる毛細管力を有効に発生させるため、管径は出来る限り小さいことが望ましい。しかし一方、小さい管径のヒートパイプを使用する場合、施工時又は土壌中での圧力により変形や破損の確率が高くなり、施工性がよくないという課題が生じる。そこで、少なくともヒートパイプの外径より大きな内径を有する保護管7の中に、ヒートパイプの配管部分の一部または全体を収納する構造をとることにより、こうした変形や破損を防止し、施工性の向上を可能にできる。   In the heat pipe 2, it is desirable that the tube diameter be as small as possible in order to effectively generate a capillary force that moves the heat medium that has become a liquid phase in the condensing unit 4 to the evaporation unit 3. On the other hand, when using a heat pipe with a small pipe diameter, the probability of deformation or breakage increases due to pressure in construction or in the soil, resulting in a problem that workability is not good. Therefore, by taking a structure in which a part or the whole of the pipe portion of the heat pipe is accommodated in the protective pipe 7 having at least an inner diameter larger than the outer diameter of the heat pipe, such deformation and breakage can be prevented, and workability can be improved. Improvements can be made possible.

特に、凝縮部4と蒸発部3を、各々蒸気と液が通過する蒸気管19と液管18の2本の細管により接続する図1に示すようなループ型ヒートパイプ2を使用する場合、蒸気管19と液管18を1本の保護管7内に収納し、汚染土壌に向けて穿孔したボーリング穴にヒートパイプ2を保護管7ごと打ち込む工法を採用することにより、大規模かつ複雑な掘削を行うことなくヒートパイプ2の設置が可能となり、施工性を大幅に向上できる。   In particular, when using the loop heat pipe 2 as shown in FIG. 1 in which the condensing unit 4 and the evaporation unit 3 are connected by two thin tubes, a steam pipe 19 and a liquid pipe 18 through which steam and liquid pass, respectively, Large-scale and complicated excavation by adopting a construction method in which the pipe 19 and the liquid pipe 18 are accommodated in one protective pipe 7 and the heat pipe 2 is driven together with the protective pipe 7 into a boring hole drilled toward the contaminated soil. It becomes possible to install the heat pipe 2 without performing the process, and the workability can be greatly improved.

さらに、この保護管7には、地下水や土壌中の腐食性物質等によるヒートパイプ2の腐食を防止する効果も期待でき、土壌加熱装置の長寿命化を実現できる。また、保護管7の内部または外壁に断熱材6を設置したり、保護管7自身を断熱性の高い素材にて構成することにより、非汚染土壌に対する断熱効果をより向上させることができ、さらに高効率で土壌浄化措置を実施することが可能となる。   Further, the protective tube 7 can be expected to have an effect of preventing the corrosion of the heat pipe 2 due to a corrosive substance in the groundwater or soil, so that the life of the soil heating device can be extended. Moreover, the heat insulation effect with respect to non-contaminated soil can be improved more by installing the heat insulating material 6 in the inside or the outer wall of the protective tube 7, or comprising the protective tube 7 itself with a highly heat-insulating material. It becomes possible to implement soil remediation measures with high efficiency.

保護管7の材質としては、強度がある程度あって腐食に強いもの、例えば、ステンレス、鋳鉄、コンクリート、樹脂系(PE、PP、PVCなど)などを使用できる。また、断熱性の高い素材として、コンクリートや樹脂系の材料などが使用できる。   As the material of the protective tube 7, a material having a certain degree of strength and strong against corrosion, such as stainless steel, cast iron, concrete, resin system (PE, PP, PVC, etc.) can be used. In addition, concrete or resin-based material can be used as a highly heat-insulating material.

流量制御弁5は、ヒートパイプ2内部の熱媒の流量を制御する作用を有する。この流量制御弁5の作用により、汚染土壌の浄化に適した土壌温度範囲の維持を図る。流量制御弁5は、温度センサ21で検知した凝縮部4周辺の土壌の温度に基づいて、流量制御手段20によって制御される。温度センサ21で検知した温度が、予め設定している所定の温度よりも高くなった場合には、凝縮部4周辺の土壌の温度を下げるために、液管18を流れる熱媒の流量が少なくなるように流量制御弁5を制御する。   The flow rate control valve 5 has an action of controlling the flow rate of the heat medium inside the heat pipe 2. By the action of the flow control valve 5, the soil temperature range suitable for the purification of contaminated soil is maintained. The flow control valve 5 is controlled by the flow control means 20 based on the temperature of the soil around the condensing unit 4 detected by the temperature sensor 21. When the temperature detected by the temperature sensor 21 is higher than a predetermined temperature set in advance, the flow rate of the heat medium flowing through the liquid pipe 18 is small in order to lower the temperature of the soil around the condensing unit 4. The flow control valve 5 is controlled so that

太陽熱の集熱により、集熱手段1およびヒートパイプ2の蒸発部3は、最高で摂氏約90度程度まで上昇すると考えられる。一方、バイオレメディエーションによる土壌浄化を実施する場合、土壌中の温度が摂氏50度以上に上昇すると、土壌中の多くの微生物が死滅し、その結果、汚染物質分解の進行が著しく遅くなる可能性がある。この場合、流量制御手段20は、土壌中の温度が摂氏50度以上にならないように、流量制御弁5を制御する。   It is considered that the heat collecting means 1 and the evaporation part 3 of the heat pipe 2 rise to about 90 degrees Celsius at the maximum by collecting solar heat. On the other hand, when soil purification by bioremediation is carried out, if the temperature in the soil rises to 50 degrees Celsius or more, many microorganisms in the soil will be killed, and as a result, the progress of degradation of pollutants may be significantly delayed. is there. In this case, the flow control means 20 controls the flow control valve 5 so that the temperature in the soil does not exceed 50 degrees Celsius.

また、バイオレメディエーションやその他の土壌浄化手法において、土壌中に酸素および/または水素やメタンなどの可燃性気体を導入している場合、高温の熱伝達を行うと過熱による引火の危険性が発生する。このような場合にも、流量制御弁5によりヒートパイプ2内部の熱媒の流量を制限することにより、過剰な熱伝達を抑制し、汚染土壌の過熱による弊害を回避することが可能となる。   In addition, in bioremediation and other soil purification methods, when oxygen and / or flammable gas such as hydrogen or methane is introduced into the soil, there is a risk of ignition due to overheating if high temperature heat transfer is performed. . Even in such a case, by restricting the flow rate of the heat medium inside the heat pipe 2 by the flow rate control valve 5, it is possible to suppress excessive heat transfer and to avoid adverse effects due to overheating of the contaminated soil.

また、バイオレメディエーションにおいて、浄化に寄与する微生物の至適温度が予めわかっている場合、温度センサ21により汚染土壌近傍の温度情報を取得し、その温度情報をフィードバックして流量制御弁5を自動制御させるようにしてもよい。   In bioremediation, when the optimum temperature of microorganisms contributing to purification is known in advance, temperature information near the contaminated soil is acquired by the temperature sensor 21, and the flow rate control valve 5 is automatically controlled by feeding back the temperature information. You may make it make it.

なお、図1では、流量制御手段20が温度センサ21からの温度情報を得るための配線を保護管7の外部に配置させる構成としているが、この配線を、保護管7の内部を通すような構成にしてもよい。   In FIG. 1, the flow rate control means 20 is configured to arrange the wiring for obtaining temperature information from the temperature sensor 21 outside the protective tube 7, but this wiring is passed through the inside of the protective tube 7. It may be configured.

断熱材6は、ヒートパイプ2において汚染土壌の加熱を行う凝縮部4以外の部分からの熱損失を低減する作用を有する。土壌中の汚染化合物の分布深度は、地表近くから、特に比重が高く粘性の低い有機ハロゲン化合物の場合は数十メートルに達する場合がある。汚染土壌の上部に存在する非汚染土壌への不要な熱伝達を防ぎ、汚染土壌近傍の加熱を効率的に実施する観点から、本実施の形態1を構成するヒートパイプ2のうち非汚染土壌に接する部分には断熱材を装着することが好ましい。断熱材としては、ウレタンフォームやポリスチレンフォームなどのプラスチック系断熱材、グラスウール、セラミックファイバー等を使用することができるが、当然これらに限定されるものではない。   The heat insulating material 6 has the effect | action which reduces the heat loss from parts other than the condensation part 4 which heats contaminated soil in the heat pipe 2. As shown in FIG. The depth of distribution of contaminating compounds in the soil may reach several tens of meters, especially in the case of organohalogen compounds with high specific gravity and low viscosity, from near the surface. From the viewpoint of preventing unnecessary heat transfer to the non-contaminated soil existing above the contaminated soil and efficiently performing the heating in the vicinity of the contaminated soil, the heat pipe 2 constituting the first embodiment is applied to the non-contaminated soil. It is preferable to attach a heat insulating material to the contacting part. As the heat insulating material, plastic heat insulating materials such as urethane foam and polystyrene foam, glass wool, ceramic fiber, and the like can be used, but it is naturally not limited thereto.

微生物による汚染物質の分解を利用するバイオレメディエーションに関しては、特に冬季の土壌温度は微生物が活発に活動する温度領域を下回るため、浄化速度が低下し、その結果、浄化の工期が長期化するという課題が従来指摘されてきた。本実施の形態1の土壌加熱装置を使用し、汚染土壌の近傍を選択的に加熱することにより、バイオレメディエーションに寄与する微生物の活動を活発化させることが可能となる。一般に、微生物を構成する蛋白質の変性が起こらない範囲で土壌の温度が1℃上がることにより、微生物の活性は数倍程度に向上するとされており、効果的な汚染土壌の浄化を行うことができる。   Regarding bioremediation that utilizes the degradation of pollutants by microorganisms, the problem is that the soil temperature in winter is lower than the temperature range where microorganisms are actively active, resulting in a decrease in the purification rate, resulting in a longer purification period. Has been pointed out in the past. By using the soil heating apparatus of the first embodiment and selectively heating the vicinity of the contaminated soil, it becomes possible to activate the activities of microorganisms that contribute to bioremediation. In general, when the temperature of the soil is raised by 1 ° C. within the range in which the protein constituting the microorganism does not denature, the activity of the microorganism is supposed to be improved several times, and the contaminated soil can be effectively purified. .

なお、土壌の加熱により活性化される微生物の種類は特に限定されず、汚染土壌中に既に存在する土着菌であっても、外部より導入された微生物でも差し支えない。   In addition, the kind of microorganisms activated by heating the soil is not particularly limited, and may be an indigenous microorganism already existing in the contaminated soil or a microorganism introduced from the outside.

また、バイオレメディエーションと並んで原位置土壌浄化の代表的技術である土壌ガス吸引法は、土壌中の汚染物質、特に揮発性有機化合物を強制的に吸引し、地上でガスを回収、浄化する方法であるが、冬の低温期については汚染物質の揮発性が低下し、さらに粘性が向上して土壌への吸着力が大きくなるため、浄化効率が低下する課題が存在した。本実施の形態1の土壌加熱装置では、汚染土壌の加熱を行わせることにより、汚染物質の揮発性を向上させ、揮発ガスの吸引効率を向上させることが可能となる。   Along with bioremediation, the soil gas suction method, which is a representative technique for in-situ soil purification, is a method for forcibly sucking contaminants in soil, especially volatile organic compounds, and collecting and purifying gas on the ground. However, in the low temperature season of winter, the volatility of pollutants is reduced, and the viscosity is improved and the adsorptive power to the soil is increased. In the soil heating apparatus according to the first embodiment, by heating the contaminated soil, it is possible to improve the volatility of the pollutant and improve the suction efficiency of the volatile gas.

汚染土壌の面積が大きい場合、本発明の土壌加熱装置を複数設置することにより、浄化をさらに効果的に実施することが可能である。設置する間隔は、対象となる土壌の熱伝導率などの諸特性、浄化手法に対応した目標加熱温度等により適宜決定される。   When the area of the contaminated soil is large, the purification can be carried out more effectively by installing a plurality of soil heating devices of the present invention. The installation interval is appropriately determined according to various characteristics such as the thermal conductivity of the target soil, the target heating temperature corresponding to the purification method, and the like.

以上の効果より、本実施の形態1の土壌加熱装置により、汚染土壌の完全浄化を短い工期で、かつ容易な工法により実現することができる。   From the above effects, the soil heating apparatus of the first embodiment can achieve complete purification of contaminated soil in a short construction period and with an easy construction method.

(実施の形態2)
図2は、本発明の実施の形態2における、土壌加熱装置を使用した土壌浄化の概念を示す図である。図1と同じ構成部分については、同じ符号を用いている。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a diagram showing a concept of soil purification using a soil heating device in Embodiment 2 of the present invention. The same reference numerals are used for the same components as in FIG.

本実施の形態2の土壌加熱装置は、集熱手段1と、熱媒が内部に封入されたヒートパイプ2を備えている。ヒートパイプ2は、図1に示した実施の形態1と同じ構成である。凝縮部4から蒸発部3に熱媒を流通させるための熱媒ポンプ10が、液管18に備えられている。なお、熱媒ポンプ10は、本発明の熱媒循環ポンプの一例である。   The soil heating apparatus according to the second embodiment includes a heat collecting means 1 and a heat pipe 2 in which a heat medium is enclosed. The heat pipe 2 has the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. A heat medium pump 10 for circulating a heat medium from the condensing unit 4 to the evaporation unit 3 is provided in the liquid pipe 18. The heat medium pump 10 is an example of the heat medium circulation pump of the present invention.

熱媒ポンプ10は、温度センサ21からの凝縮部4の周辺の土壌の温度に基づいて、液管18内の熱媒の流量を制御する。また、太陽光発電装置8で発電した電気が蓄電装置9に蓄電されるようになっており、熱媒ポンプ10は、蓄電装置9の電力を用いて稼働されるようになっている。なお、温度センサ21は、本発明の温度検知手段の一例である。また、太陽光発電装置8は、本発明の太陽光発電手段の一例である。   The heat medium pump 10 controls the flow rate of the heat medium in the liquid pipe 18 based on the temperature of the soil around the condensing unit 4 from the temperature sensor 21. In addition, electricity generated by the solar power generation device 8 is stored in the power storage device 9, and the heat medium pump 10 is operated using the power of the power storage device 9. The temperature sensor 21 is an example of the temperature detection means of the present invention. Moreover, the solar power generation device 8 is an example of the solar power generation means of the present invention.

次に、本実施の形態2の土壌加熱装置の動作について説明する。   Next, operation | movement of the soil heating apparatus of this Embodiment 2 is demonstrated.

熱媒ポンプ10は、汚染土壌近傍に設置されたヒートパイプ2の凝縮部4にて凝縮させた熱媒を、上方の蒸発部3へ供給する作用を有し、トップヒート状態におかれたヒートパイプ2の動作安定性を保証する。また、熱媒ポンプ10は、熱媒の流量制御機能も同時に有している。   The heat medium pump 10 has the effect | action which supplies the heat medium condensed in the condensation part 4 of the heat pipe 2 installed in the contaminated soil vicinity to the upper evaporation part 3, and is the heat put into the top heat state. The operational stability of the pipe 2 is guaranteed. The heat medium pump 10 also has a heat medium flow rate control function.

熱媒ポンプ10の構成および熱媒ポンプ10の駆動に必要な動力の種類は問わない。しかし、本実施の形態2における土壌加熱装置は、環境を修復浄化する目的にて投入される装置であることから、外部エネルギーの投入による新たな環境負荷を最小にすることが望ましい。さらに、浄化すべき土壌汚染対象が拡大していることから、電力などの動力を供給するインフラが容易に使用できない土地における適用性についても配慮することが望ましい。   The configuration of the heat medium pump 10 and the type of power necessary for driving the heat medium pump 10 are not limited. However, since the soil heating apparatus according to the second embodiment is an apparatus that is input for the purpose of repairing and purifying the environment, it is desirable to minimize a new environmental load due to the input of external energy. Furthermore, since the number of soil contamination targets to be purified is expanding, it is desirable to consider the applicability in land where infrastructure for supplying power such as electric power cannot be used easily.

このような観点から、本実施の形態2における土壌加熱装置の熱媒ポンプ10の動力としては、現地で供給可能な自然エネルギーの利用が好ましい。特に本実施の形態2の土壌加熱装置は、熱媒の加熱に太陽光を利用するものであることから、熱媒ポンプ10を駆動する動力としても、太陽光発電より得られる電力や太陽熱を利用することが可能、かつ最も効率がよいと考えられる。   From such a viewpoint, it is preferable to use natural energy that can be supplied locally as the power of the heat medium pump 10 of the soil heating apparatus in the second embodiment. In particular, since the soil heating apparatus according to the second embodiment uses sunlight for heating the heating medium, the power or solar heat obtained from the photovoltaic power generation is used as power for driving the heating medium pump 10. And is considered the most efficient.

太陽光発電装置8については、加熱すべき汚染土壌の深さ、熱媒の種類や加熱に必要な流量等に応じて決まる熱媒ポンプ10の駆動動力を供給可能なだけの発電能力が確保されれば、その種類および構成は問わない。蓄電池や電気二重層キャパシタ等の蓄電装置9を接続することにより、太陽光発電が行われない夜間や悪天候時においても熱媒ポンプ10の動作を行わせることができる。   The solar power generation device 8 has sufficient power generation capacity to supply the drive power of the heat medium pump 10 determined according to the depth of contaminated soil to be heated, the type of heat medium, the flow rate required for heating, and the like. If it is, the kind and structure are not ask | required. By connecting the power storage device 9 such as a storage battery or an electric double layer capacitor, the operation of the heat medium pump 10 can be performed even at night or in bad weather when solar power generation is not performed.

太陽熱による熱媒ポンプの駆動には、例えば、熱駆動ポンプを使用することができる。熱駆動ポンプを本実施の形態2の土壌加熱装置に適用する場合の作動メカニズムは次のとおりである。   For example, a heat-driven pump can be used to drive the heat medium pump by solar heat. The operation mechanism when the heat-driven pump is applied to the soil heating apparatus of the second embodiment is as follows.

まず、集熱手段1により集熱された太陽熱により、蒸発部3の配管内の熱媒が沸騰し、熱媒に気泡が発生する。この気泡がつぶれることにより、熱媒に圧力振動が発生し、この圧力振動を利用して加熱された熱媒を下方の凝縮部4へ送り出す。このようにして、地上に設置された集熱手段1により、集熱された太陽熱のエネルギーを動力として、土壌内部に熱を伝達するポンプとして作動する。   First, due to the solar heat collected by the heat collecting means 1, the heat medium in the piping of the evaporation unit 3 boils and bubbles are generated in the heat medium. When the bubbles are crushed, pressure vibration is generated in the heat medium, and the heat medium heated by using the pressure vibration is sent to the condensing unit 4 below. In this way, the heat collecting means 1 installed on the ground operates as a pump that transmits the heat to the inside of the soil using the energy of the collected solar heat as power.

本実施の形態2の土壌加熱装置により、大きな外部エネルギーを投入することなく汚染土壌の浄化を促進することが可能となる。このため、浄化に要するランニングコストの大幅な低減が実現されるとともに、外部エネルギー投入に必要なエネルギーインフラが整備されていない地域においても、効果的な土壌浄化を実施することができる。   The soil heating apparatus according to the second embodiment can promote the purification of contaminated soil without introducing large external energy. For this reason, the running cost required for purification can be significantly reduced, and effective soil purification can be performed even in an area where the energy infrastructure necessary for input of external energy is not established.

(実施の形態3)
図3は、本発明の実施の形態3における、土壌加熱装置を使用した土壌浄化の概念を示す図である。図2と同じ構成部分については、同じ符号を用いている。
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a diagram showing a concept of soil purification using a soil heating device in Embodiment 3 of the present invention. The same reference numerals are used for the same components as in FIG.

本実施の形態3の土壌加熱装置は、実施の形態2の土壌加熱装置に、土壌ガス吸引管11、土壌ガス吸引ポンプ12、吸引ガス処理装置13、供給管14、供給装置15を加えた構成である。土壌ガス吸引管11および供給管14は、液管18および蒸気管19とともに、断熱材6に囲まれて、保護管7に収納されている。   The soil heating apparatus of the third embodiment is configured by adding a soil gas suction pipe 11, a soil gas suction pump 12, a suction gas processing apparatus 13, a supply pipe 14, and a supply apparatus 15 to the soil heating apparatus of the second embodiment. It is. The soil gas suction pipe 11 and the supply pipe 14, together with the liquid pipe 18 and the steam pipe 19, are surrounded by the heat insulating material 6 and accommodated in the protective pipe 7.

次に、本実施の形態3の土壌加熱装置の動作について説明する。   Next, operation | movement of the soil heating apparatus of this Embodiment 3 is demonstrated.

土壌ガス吸引ポンプ12は、主に不飽和層の揮発性有機物質による汚染の浄化を実施するために、汚染物質を含有した土壌ガスを土壌ガス吸引管11を通じて吸引する作用を有する。土壌ガス吸引ポンプ12の構成および土壌ガス吸引ポンプ12の駆動に必要な動力の種類は特に問わないが、動力としては、実施の形態2で説明したように、太陽光発電より得られる電力や太陽熱を利用することが最も効率的であると考えられる。   The soil gas suction pump 12 has an action of sucking the soil gas containing the contaminant through the soil gas suction pipe 11 in order to mainly purify the contamination by the volatile organic material in the unsaturated layer. The configuration of the soil gas suction pump 12 and the type of power necessary for driving the soil gas suction pump 12 are not particularly limited. As described in the second embodiment, the power can be obtained from photovoltaic power generation or solar heat. It is considered the most efficient to use.

土壌ガス吸引ポンプ12により吸引された土壌ガスは、必要に応じて気液分離が実施された後、吸引ガス処理装置13により有害な汚染物質が除去または分解される。そして、無害化されたガスは大気中に放出される。吸引ガス処理装置13としては、活性炭などによる吸着塔や、触媒、熱、プラズマ、紫外線などを利用した分解装置などが考えられるが、これらに限定されるものではない。   The soil gas sucked by the soil gas suction pump 12 is subjected to gas-liquid separation as required, and then the harmful gas contaminants are removed or decomposed by the suction gas processing device 13. The detoxified gas is released into the atmosphere. As the suction gas processing device 13, an adsorption tower made of activated carbon or the like, or a decomposition device using catalyst, heat, plasma, ultraviolet rays, or the like can be considered, but is not limited thereto.

土壌ガス吸引による揮発性有機物質による土壌汚染浄化にあたっては、浄化の進行により汚染濃度が低下してきた際に、除去効率が大きく低下してくることが課題として挙げられている。この現象は、汚染物質の土壌粒子への吸着や地下水への溶解によると考えられる。本実施の形態3の土壌加熱装置を使用することにより、土壌粒子に吸着されていた汚染物質の脱着、地下水に溶解していた汚染物質の揮発が促進され、低濃度の汚染であっても、土壌ガスの吸引による汚染物質の土壌からの除去効率を向上させることが可能となる。   In soil pollution purification by volatile organic substances by suction of soil gas, it is cited as a problem that the removal efficiency is greatly lowered when the pollution concentration is lowered by the progress of purification. This phenomenon is thought to be due to adsorption of contaminants to soil particles and dissolution in groundwater. By using the soil heating device of the third embodiment, the desorption of the pollutants adsorbed on the soil particles, the volatilization of the pollutants dissolved in the groundwater is promoted, and even with low concentration pollution, It becomes possible to improve the removal efficiency of the pollutant from the soil by the suction of the soil gas.

供給装置15は、供給管14を通じて、汚染物質の浄化に必要な物質、あるいは浄化を促進する物質を、汚染土壌中に供給する作用を有する。例えばバイオレメディエーションの場合、微生物が汚染物質を分解するために必要で、汚染土壌において不足していると考えられる物質を地上の供給装置より汚染部分に供給することにより、微生物分解を活性化させることができる。供給する物質は、酸素に代表される電子受容体、微生物の栄養源となる基質、窒素やリンなどの栄養塩、浄化対象となる汚染物質の分解能が高い外来微生物など、汚染物質や分解微生物の特性、土壌汚染部分の性状などに応じて適宜選択される。   The supply device 15 has an action of supplying, through the supply pipe 14, a substance necessary for the purification of the pollutant or a substance for promoting the purification into the contaminated soil. For example, in the case of bioremediation, microbial decomposition is activated by supplying substances that are necessary for decomposing pollutants and that are thought to be deficient in contaminated soil to the contaminated part from the ground supply device. Can do. Substances to be supplied include pollutants and decomposed microorganisms such as electron acceptors typified by oxygen, substrates that serve as nutrient sources for microorganisms, nutrient salts such as nitrogen and phosphorus, and foreign microorganisms that have a high resolution of pollutants to be purified. It is appropriately selected depending on the characteristics and the properties of the soil contaminated part.

土壌ガス吸引管11および供給管14が、液管18および蒸気管19とともに保護管7内に収納されていることにより、土壌加熱によるガス吸引と土壌中の微生物活動の促進、およびバイオレメディエーションに必要な物質の供給が同時に行われ、土壌浄化をより短期間に効率的に行うことが可能となる。それとともに、保護管7により土壌加熱装置の破損や腐食が防止され、施工性および寿命が向上する効果も得られると考えられる。   Since the soil gas suction pipe 11 and the supply pipe 14 are housed in the protective pipe 7 together with the liquid pipe 18 and the steam pipe 19, it is necessary for gas suction by soil heating, promotion of microbial activity in the soil, and bioremediation. Therefore, it becomes possible to perform soil purification efficiently in a shorter time. At the same time, it is considered that the protective tube 7 prevents the soil heating device from being damaged and corroded, and the effect of improving workability and life is also obtained.

なお、本発明のプログラムは、上述した本発明の土壌加熱装置の流量制御手段の機能をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、コンピュータと協働して動作するプログラムである。   In addition, the program of this invention is a program for making a computer perform the function of the flow volume control means of the soil heating apparatus of this invention mentioned above, Comprising: It is a program which operate | moves in cooperation with a computer.

また、本発明の記録媒体は、上述した本発明の土壌加熱装置の流量制御手段の機能をコンピュータにより実行させるためのプログラムを担持した記録媒体であり、コンピュータにより読み取り可能かつ、読み取られた前記プログラムが前記コンピュータと協働して利用される記録媒体である。   The recording medium of the present invention is a recording medium carrying a program for causing a computer to execute the function of the flow rate control means of the above-described soil heating apparatus of the present invention, and is readable and read by the computer. Is a recording medium used in cooperation with the computer.

また、本発明のプログラムの一利用形態は、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータと協働して動作する態様であっても良い。   Further, one usage form of the program of the present invention may be an aspect in which the program is recorded on a computer-readable recording medium and operates in cooperation with the computer.

また、記録媒体としては、ROM等が含まれる。   Further, the recording medium includes a ROM and the like.

また、上述した本発明のコンピュータは、CPU等の純然たるハードウェアに限らず、ファームウェアや、OS、更に周辺機器を含むものであっても良い。   The computer of the present invention described above is not limited to pure hardware such as a CPU, and may include firmware, an OS, and peripheral devices.

なお、以上説明した様に、本発明の構成は、ソフトウェア的に実現しても良いし、ハードウェア的に実現しても良い。   As described above, the configuration of the present invention may be realized by software or hardware.

以上に説明したように、本発明の土壌加熱装置は、化学物質により汚染された土壌の内部を効率的に加熱できるので、土壌中の汚染化学物質の揮発および/または微生物による分解を加速し、工期が短くエネルギー利用効率の高い土壌浄化を実施することが出来る。   As described above, the soil heating apparatus of the present invention can efficiently heat the inside of soil contaminated with chemical substances, and thus accelerates volatilization and / or decomposition of microorganisms in the soil by polluting chemical substances, Soil remediation can be implemented with a short construction period and high energy utilization efficiency.

また、太陽熱およびヒートパイプによる潜熱輸送を利用するので、土壌内部の加熱を大きな外部エネルギーを投入することなく効率的に実施することが可能となり、汚染土壌の浄化を促進することができる。   In addition, since latent heat transport using solar heat and heat pipes is utilized, heating inside the soil can be performed efficiently without introducing large external energy, and purification of contaminated soil can be promoted.

本発明にかかる土壌加熱装置は、化学物質により汚染された土壌および地下水を加熱し、微生物による分解および/または土壌ガス吸引による浄化を促進する作用を有し、土壌浄化システムとして有用である。また、農地の加熱による植物の成長促進等の用途にも応用できる。   The soil heating apparatus according to the present invention is useful as a soil purification system because it heats soil and groundwater contaminated with chemical substances and promotes decomposition by microorganisms and / or purification by suction of soil gas. It can also be applied to uses such as promoting plant growth by heating farmland.

本発明の実施の形態1における土壌加熱装置を使用した土壌浄化の概念図Conceptual diagram of soil purification using soil heating device in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態2における土壌加熱装置を使用した土壌浄化の概念図Conceptual diagram of soil purification using soil heating device in embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態3における土壌加熱装置を使用した土壌浄化の概念図Conceptual diagram of soil purification using soil heating device in Embodiment 3 of the present invention 従来の土壌修復装置の模式図Schematic diagram of conventional soil remediation equipment 従来の土壌修復装置の別の構成の模式図Schematic diagram of another configuration of conventional soil remediation equipment

符号の説明Explanation of symbols

1 集熱手段
2 ヒートパイプ
3 蒸発部
4 凝縮部
5 流量制御弁
6 断熱材
7 保護管
8 太陽光発電装置
9 蓄電装置
10 熱媒ポンプ
11 土壌ガス吸引管
12 土壌ガス吸引ポンプ
13 吸引ガス処理装置
14 供給管
15 供給装置
18 液管
19 蒸気管
20 流量制御手段
21 温度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat collecting means 2 Heat pipe 3 Evaporating part 4 Condensing part 5 Flow control valve 6 Heat insulating material 7 Protective tube 8 Solar power generation device 9 Power storage device 10 Heat medium pump 11 Soil gas suction pipe 12 Soil gas suction pump 13 Suction gas processing device DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 Supply pipe 15 Supply apparatus 18 Liquid pipe 19 Steam pipe 20 Flow control means 21 Temperature sensor

Claims (14)

地上に配置され、太陽熱の集熱を行う集熱手段と、
前記集熱手段と熱的に接続された蒸発部、土壌内部に配置された凝縮部、および前記蒸発部と前記凝縮部を接続する配管を有するヒートパイプとを備えた、土壌加熱装置。
A heat collecting means arranged on the ground and collecting solar heat;
The soil heating apparatus provided with the evaporation part thermally connected with the said heat collection means, the condensation part arrange | positioned inside soil, and the heat pipe which has piping which connects the said evaporation part and the said condensation part.
さらに、前記配管に配置され、前記ヒートパイプ内を循環する熱媒の流量を制御する流量制御弁と、
前記凝縮部周辺の土壌の温度を検知する温度検知手段と、
前記凝縮部周辺の土壌の温度に基づいて、前記流量制御弁を制御し、前記凝縮部周辺の土壌への伝熱量を調節する流量制御手段とを備えた、請求項1に記載の土壌加熱装置。
Furthermore, a flow rate control valve that is disposed in the pipe and controls the flow rate of the heat medium circulating in the heat pipe;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the soil around the condensing part;
The soil heating apparatus according to claim 1, further comprising: a flow rate control unit that controls the flow rate control valve based on a temperature of the soil around the condensation unit and adjusts a heat transfer amount to the soil around the condensation unit. .
さらに、前記凝縮部周辺の土壌の温度を検知する温度検知手段と、
前記配管に配置され、前記凝縮部の熱媒を前記蒸発部に移動させる熱媒循環ポンプとを備え、
前記熱媒循環ポンプは、前記凝縮部周辺の土壌の温度に基づいて、前記凝縮部から前記蒸発部に移動させる前記熱媒の移動量を制御することにより、前記凝縮部周辺の土壌への伝熱量を調節する、請求項1に記載の土壌加熱装置。
Furthermore, temperature detection means for detecting the temperature of the soil around the condensation unit,
A heat medium circulation pump disposed in the pipe and moving the heat medium of the condensing unit to the evaporation unit;
The heat medium circulation pump controls the amount of the heat medium moved from the condensing unit to the evaporation unit based on the temperature of the soil around the condensing unit, thereby transferring the heat medium to the soil around the condensing unit. The soil heating apparatus of Claim 1 which adjusts calorie | heat amount.
前記熱媒循環ポンプは、前記集熱手段から供給される熱により稼動される、請求項3に記載の土壌加熱装置。   The soil heating device according to claim 3, wherein the heat medium circulation pump is operated by heat supplied from the heat collecting means. さらに、地上に配置され、太陽光により発電を行う太陽光発電手段を備え、
前記熱媒循環ポンプは、前記太陽光発電手段より供給される電力により稼働される、請求項3に記載の土壌加熱装置。
Furthermore, it is equipped with solar power generation means that is arranged on the ground and generates power with sunlight,
The soil heating device according to claim 3, wherein the heat medium circulation pump is operated by electric power supplied from the solar power generation means.
前記配管は、前記蒸発部から前記凝縮部に熱媒が移動する蒸気管、および前記凝縮部から前記蒸発部に熱媒が移動する液管を有しており、
前記蒸気管および前記液管は断熱材で囲まれている、請求項1に記載の土壌加熱装置。
The pipe has a steam pipe in which a heat medium moves from the evaporation section to the condensation section, and a liquid pipe in which a heat medium moves from the condensation section to the evaporation section,
The soil heating device according to claim 1, wherein the steam pipe and the liquid pipe are surrounded by a heat insulating material.
さらに、前記蒸気管および前記液管がその内部に配置される保護管を備えている、請求項6に記載の土壌加熱装置。   Furthermore, the soil heating apparatus of Claim 6 provided with the protective pipe by which the said steam pipe and the said liquid pipe are arrange | positioned inside. さらに、土壌汚染化合物の分解を促進する物質および/または土壌汚染化合物の分解能を有する微生物を供給する供給管を備え、
前記供給管は、前記蒸気管および前記液管とともに前記保護管の内部に配置されている、請求項7に記載の土壌加熱装置。
And a supply pipe for supplying a substance that promotes the degradation of the soil contamination compound and / or a microorganism having a resolution of the soil contamination compound,
The soil heating apparatus according to claim 7, wherein the supply pipe is disposed inside the protective pipe together with the steam pipe and the liquid pipe.
前記土壌を加熱する際に、土壌中に供給した前記微生物の活性化を行う、請求項8に記載の土壌加熱装置。   The soil heating apparatus according to claim 8, wherein the microorganisms supplied into the soil are activated when the soil is heated. さらに、土壌ガスを吸引する土壌ガス吸引管を備え、
前記土壌ガス吸引管は、前記蒸気管および前記液管とともに前記保護管の内部に配置されており、前記土壌を加熱する際に、汚染物質を含有した前記土壌中の土壌ガスを吸引する、請求項7に記載の土壌加熱装置。
Furthermore, a soil gas suction pipe for sucking soil gas is provided,
The soil gas suction pipe is disposed inside the protective pipe together with the steam pipe and the liquid pipe, and sucks soil gas in the soil containing a contaminant when the soil is heated. Item 8. A soil heating apparatus according to Item 7.
太陽熱の集熱を行う集熱手段に熱的に接続された蒸発部、土壌内部に配置された凝縮部、および前記蒸発部と前記凝縮部を接続する配管を有するヒートパイプの、前記蒸発部を太陽熱の集熱により加熱し、前記蒸発部内部の熱媒を気化させるステップと、
気化した前記熱媒が、前記蒸発部から前記凝縮部に移動するステップと、
前記凝縮部に移動した前記熱媒が凝縮することにより前記凝縮部周辺の土壌を加熱し、化学物質により汚染された前記土壌を浄化するステップとを備えた、土壌浄化方法。
The evaporating part of a heat pipe having an evaporating part thermally connected to a heat collecting means for collecting solar heat, a condensing part arranged in the soil, and a pipe connecting the evaporating part and the condensing part. Heating by solar heat collection, evaporating the heat medium inside the evaporation section;
The vaporized heating medium moves from the evaporation section to the condensation section;
A step of heating the soil around the condensing unit by condensing the heat medium moved to the condensing unit, and purifying the soil contaminated with a chemical substance.
請求項7に記載の土壌加熱装置の敷設方法において、
地上から、土壌内部の化学物質により汚染された部分に達するボーリング穴を穿孔するステップと、
前記保護管内に、前記蒸気管および前記液管を収納するステップと、
前記ボーリング穴に、前記蒸気管および前記液管が収納された前記保護管を打ち込むステップとを備えた、土壌加熱装置の敷設方法。
In the laying method of the soil heating apparatus according to claim 7,
Drilling a borehole from the ground to reach the part contaminated by chemicals inside the soil;
Storing the steam pipe and the liquid pipe in the protective pipe;
A method for laying a soil heating apparatus, comprising: driving the protective pipe containing the steam pipe and the liquid pipe into the borehole.
請求項2に記載の土壌加熱装置の、前記凝縮部周辺の土壌の温度に基づいて前記流量制御弁を制御し前記凝縮部周辺の土壌への伝熱量を調節する前記流量制御手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。   3. The soil heating device according to claim 2, wherein a computer functions as the flow rate control means for controlling the flow rate control valve based on the temperature of the soil around the condensation unit and adjusting the amount of heat transfer to the soil around the condensation unit. Program to let you. 請求項13に記載のプログラムを担持した記録媒体であって、コンピュータで利用可能な記録媒体。   14. A recording medium carrying the program according to claim 13, which can be used by a computer.
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