JP2006234340A

JP2006234340A - 地中熱交換用伝熱管

Info

Publication number: JP2006234340A
Application number: JP2005052415A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Kimura; 恵一木村; Matsuo Morita; 満津雄森田
Original assignee: Kimura Kohki Co Ltd
Current assignee: Kimura Kohki Co Ltd
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2006-09-07

Abstract

【課題】熱交換効率が向上し伝熱管の長さが短くてすみ設備費やポンプ動力費を削減でき、埋設用穴を短く小さくできて掘削の時間と費用を削減でき、穴への伝熱管の挿入や埋め戻しが容易となる地中熱交換用伝熱管を得る。
【解決手段】間隔をあけて対向する所定長さの一対の樹脂製扁平熱媒管１、１と、熱媒がＵターンして流れるように一対の扁平熱媒管１、１を連通連結する継手部２と、を備える。扁平熱媒管１の長径側を尖状に形成し、一対の扁平熱媒管１、１を、互いの長径側が交差状となるように、配設する。
【選択図】図１

Description

本発明は地中熱交換用伝熱管に関するものである。

地中は、所定深度より深くなると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を行うシステムなどがある。この地中熱の採熱などを行うのが地中熱交換用伝熱管で、全体がＵ字を成す伝熱管を、掘削した穴に挿入して埋め、この伝熱管を介して地中と熱媒の間で熱交換を行う。

特開昭６１−２７２５９２号公報

上記の伝熱管は耐蝕性、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、非常に長い伝熱管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。また、伝熱管を埋める穴の径が小さいと、非常に長い伝熱管の場合、曲がったりねじれたりしやすくて穴につかえて挿入できなくなったり、途中で土が詰まって底まで穴を埋めることができず、熱交換が悪くなるおそれもある。逆に、穴を大きくして伝熱管を挿入しやすいようにすると、掘削の時間と費用が掛かることになる。

本発明は上記課題を解決するため、間隔をあけて対向する一対の樹脂製扁平熱媒管と、熱媒がＵターンして流れるように一対の前記扁平熱媒管を連通連結する継手部と、を備え、前記扁平熱媒管の長径側を尖状に形成し、一対の前記扁平熱媒管を、互いの長径側が交差状又は平行状となるように、配設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、一対の扁平熱媒管を離してあるので扁平熱媒管同士での熱移動がなくて効率良く土壌と熱交換できかつ地下水のある地層では扁平熱媒管自体で流れをせき止めることなく各々の扁平熱媒管の外周面全体に地下水が接触して無駄なく熱交換でき、扁平の熱媒管なので短径側外面から管中央部の熱媒への伝熱が早く、加えて長径側が尖状なので熱媒が乱流となって強制対流により伝熱が促進され、伝熱管全体の熱交換効率が大幅に向上する。したがって地中熱交換用伝熱管の長さが短くてすみ設備費やポンプ動力費を削減でき、伝熱管の長さが短い分、曲がりやねじれがなくなり、穴を短く小さくできるので掘削の時間と費用を削減でき、しかも一対の扁平熱媒管の長径側が交差状又は平行状となるように配設してあるのでかさばらなくて穴に沿って入れやすく、穴が小さくても、穴につかえることなく伝熱管を挿入して、穴の底まで確実に穴を埋めることができ、挿入などの施工が容易となり、熱交換ロスがなくなる。さらには、工場などで予め継手部を接続して完成させた伝熱管の状態で埋設場所まで運搬できるので、現場では穴へ挿入するだけですみ、一層施工作業が容易となる。
請求項２の発明によれば、扁平熱媒管外面の突起状部により伝熱面積が増えて熱交換効率が向上し、扁平熱媒管内面の突起状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。突起状部がいわゆるリブとして機能し、曲がりやねじれがなくなり、耐久性が向上する。
請求項３の発明によれば、外気に影響されて土壌温度変化が大きくなる地上近くでは熱媒流速を早めて熱ロスを無くし、それよりも深く一定した土壌温度の地中では熱媒流速を遅くして土壌と十分に熱交換させて、熱交換効率をより一層向上させることができる。
請求項４の発明によれば、扁平熱媒管が、より曲がりにくくなり、取扱いも楽になって、一層施工性が良くなる。しかも一体成形可能で製作も容易となる。

図１と図２は、本発明の地中熱交換用伝熱管の一実施例を示しており、この地中熱交換用伝熱管は、間隔をあけて対向する所定長さの一対の樹脂製扁平熱媒管１、１と、熱媒がＵターンして流れるように一対の扁平熱媒管１、１を連通連結する継手部２と、を備え、掘削された埋設用穴５に挿入されて埋められ、伝熱管上端部が、例えば水冷ヒートポンプ６などと配管接続され、地中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。

扁平熱媒管１の長径側の内外径を両外側に向かって細くなるように尖状に形成し、一対の扁平熱媒管１、１を、互いの長径側が交差状となるように、配設する。図例では、平面視Ｔ字状となっているが交差角度や位置の変更は自由である。さらに、ガイド部４にて一対の扁平熱媒管１、１を適宜連結固定しているが、これを省略するも自由である。また、扁平熱媒管１の中央部には、短径側に対向する二つの壁面に、乱流発生兼用の補強片をかけ渡しているが、これを省略するも自由である。

図３は、一対の扁平熱媒管１、１を、互いの長径側が平行状となるように、配設した例を示している。図４は、前記各実施例において、扁平熱媒管１の短径側に対向する二つの外面及び二つの内面のうちの少なくとも一面に、管軸方向に連続的又は断続的に連なる突起状部３を長径方向へ所定ピッチで複数形成した例である。図４（ａ）は扁平熱媒管１の短径側の対向二外面の両面、図４（ｂ）は扁平熱媒管１の短径側の対向二内面の両面、図４（ｃ）は扁平熱媒管１の短径側の対向二外面の両面と対向二内面の両面、にそれぞれ突起状部３を形成しているが、各図例において一面のみに突起状部３を形成したり、図４（ｃ）において対向二外面の一面と対向二内面の一面、対向二外面の両面と対向二内面の一面、又は、対向二外面の一面と対向二内面の二面に、それぞれ突起状部３を形成するも自由である。また、突起状部３は、管部軸方向に断続的に連なるように長径方向へ所定ピッチで複数形成してもよい。（図示省略）

図５は、地中温度が一定となる深さよりも浅い、下流側の扁平熱媒管１の地上から所定範囲Ｈを、その他の範囲の孔断面積よりも小さくなるように設定したものであるが、下流側及び上流側の扁平熱媒管１の地上から所定範囲Ｈを、その他の範囲の孔断面積よりも小さくなるように設定してもよい。（図示省略）なお、図例に限定されず、一対の扁平熱媒管１、１の何れを上流側としてもよい。

図６〜図１０は前記各実施例において、一対の扁平熱媒管１、１を一体化させて成るもので、図６は図１に、図７は図２に、図８は図３に、それぞれ対応する例を示している。図９と図１０は図４に対応するもので、各図例において一面のみに突起状部３を形成したり、図９（ｃ）と図１０（ｃ）において対向二外面の一面と対向二内面の一面、対向二外面の両面と対向二内面の一面、又は、対向二外面の一面と対向二内面の二面に、突起状部３を形成するも自由である。（図示省略）

本発明の第１の実施例の斜視図。本発明の第１の使用例を示す簡略説明図。本発明の第２の実施例。扁平熱媒管の形状例。本発明の第２の使用例。本発明の第３の実施例。本発明の第３の使用例。本発明の第４の実施例。扁平熱媒管の他の形状例。扁平熱媒管の別の形状例。

符号の説明

１扁平熱媒管
２継手部
３突起状部
Ｈ所定範囲

Claims

間隔をあけて対向する一対の樹脂製扁平熱媒管１、１と、熱媒がＵターンして流れるように一対の前記扁平熱媒管１、１を連通連結する継手部２と、を備え、前記扁平熱媒管１の長径側を尖状に形成し、一対の前記扁平熱媒管１、１を、互いの長径側が交差状又は平行状となるように、配設したことを特徴とする地中熱交換用伝熱管。
扁平熱媒管１の短径側に対向する二つの外面及び二つの内面のうちの少なくとも一面に、管軸方向に連続的又は断続的に連なる突起状部３を所定ピッチで複数形成した請求項１記載の地中熱交換用伝熱管。
下流側の扁平熱媒管１の地上から所定範囲Ｈを、又は、下流側及び上流側の扁平熱媒管１の地上から所定範囲Ｈを、その他の範囲の孔断面積よりも小さくなるように設定した請求項１又は２記載の地中熱交換用伝熱管。
一対の扁平熱媒管１、１を一体化させて成る請求項１、２又は３記載の地中熱交換用伝熱管。