JP2006200848A - 地中熱交換用パイプ - Google Patents

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Keiichi Kimura
恵一 木村
Matsuo Morita
満津雄 森田
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Abstract

【課題】熱交換効率が良く、設備コストや運転コストを節減できる地中熱交換用パイプを得る。
【解決手段】熱媒がＵターンして流れる熱媒管部１を、備え、熱媒管部１を、複数本の上流側の伝熱管２を下流側の１本の戻り管３に連通連結して構成する。複数本の伝熱管２の孔断面積の合計よりも１本の戻り管３の孔断面積を小さく設定する。伝熱管２の外周と内周の一方又は両方に、管部軸方向に連なる突起状部又は溝状部を管部周方向に所定ピッチで複数形成して成る凹凸部４を、有する。
【選択図】図２

Description

本発明は地中熱交換用パイプに関するものである。
深さ５０〜１００ｍの地中は年間を通してほぼ一定の温度であるので、その地中熱を利用し空調などを行うシステムがある。この地中熱の採熱などを行うのが地中熱交換用パイプで、地中に埋設され熱媒が流れるＵ字状熱媒管部を、備え、このＵ字状熱媒管部を介して地中と熱媒の間で熱交換を行っている。
特開昭６１−２７２５９２号公報
ところが、深さが５０〜１００ｍと、それよりも浅い所と、では地中温度が異なるため、熱媒が地表へ戻る際、せっかく温調した熱媒の温度が変化し、熱交換ロスが生じる問題がある。また、地中熱交換用パイプは施工や耐蝕性、耐久性などの点から樹脂等にて製作されているため伝熱が悪く、長いパイプが必要で設備費やポンプ動力費などコストアップになる問題がある。
本発明は上記課題を解決するため、熱媒がＵターンして流れる熱媒管部を、備え、この熱媒管部を、複数本の上流側の伝熱管を下流側の１本の戻り管に連通連結して構成すると共に、複数本の前記伝熱管の孔断面積の合計よりも１本の前記戻り管の孔断面積を小さく設定したことを最も主要な特徴とする。
請求項１の発明によれば、伝熱管の部分では、径が細く熱媒流速が遅くなるので地中と熱交換しやすくなり、戻り管の部分では、径が太く熱媒流速が早くなるので地中と熱交換しにくくなる。したがって、熱交換効率が向上して熱ロスが減り、水冷ヒートポンプなどへ供給する熱媒温度が安定し、パイプが短くて済みコストダウンできる。
請求項２、３の発明によれば、伝熱管の伝熱面積が増えて一層熱交換効率が向上する。
請求項３の発明によれば、伝熱管内周の凹凸部により熱媒が乱流となって伝熱が良くなり熱交換効率がさらに向上する。しかも、凹凸部がいわゆるリブとして機能し耐久性が向上する。
図１〜図３は、本発明の地中熱交換用パイプの一実施例を示しており、この地中熱交換用パイプは、熱媒がＵターンして流れる熱媒管部１を、備え、例えば水冷ヒートポンプ５などと接続され、土壌と熱交換された熱媒がポンプにて循環し、空調機の熱源水などとして利用される。
熱媒管部１は、複数本の上流側の伝熱管２を下流側の１本の戻り管３に連通連結して構成すると共に、複数本の伝熱管２の孔断面積の合計よりも１本の戻り管３の孔断面積を小さく設定する。伝熱管２と戻り管３は非接触にして熱媒同士で熱交換しないようにする。この伝熱管２の外周と内周の一方又は両方には、管部軸方向に連なる突起状部又は溝状部を管部周方向に所定ピッチで複数形成して成る凹凸部４を、有している。図３（ａ）は外周に、図３（ｂ）は内周に、図３（ｃ）は外周と内周の両方に、各々凹凸部４を有する例であるが、その形状の変更は自由で、図４（ａ）のごとく楕円管にしたり、これをさらに、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）のように凹凸部４を、有するようにするも自由である。
図５と図６は、地中温度が一定となる深さに伝熱管２を、それよりも浅いところに戻り管３を、各々配設した例で、このように伝熱管２の長さや配置の変更は自由である。また、前記各実施例において伝熱管２の本数の増減も自由である。
地中熱交換用パイプを利用したシステム例の説明図。 地中熱交換用パイプの要部斜視図。 地中熱交換用パイプの断面例。 地中熱交換用パイプの他の断面例。 地中熱交換用パイプを利用した他のシステム例の説明図。 地中熱交換用パイプの他の要部斜視図。
符号の説明
１ 熱媒管部
２ 伝熱管
３ 戻り管
４ 凹凸部

Claims (3)

  1. 熱媒がＵターンして流れる熱媒管部１を、備え、この熱媒管部１を、複数本の上流側の伝熱管２を下流側の１本の戻り管３に連通連結して構成すると共に、複数本の前記伝熱管２の孔断面積の合計よりも１本の前記戻り管３の孔断面積を小さく設定したことを特徴とする地中熱交換用パイプ。
  2. 伝熱管２を楕円管にした請求項１記載の地中熱交換用パイプ。
  3. 伝熱管２の外周と内周の一方又は両方に、管部軸方向に連なる突起状部又は溝状部を管部周方向に所定ピッチで複数形成して成る凹凸部４を、有する請求項１又は２記載の地中熱交換用パイプ。
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