JP2007010276A - Underground heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は地中熱交換器に関するものである。 The present invention relates to an underground heat exchanger.
地中はある深さ以下に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。この地中熱を熱媒を介して採熱などを行うのが地中熱交換器で、熱媒を地上から地中の深層部まで下ろしてから反転させて地上へ返すように全体がU字を成す往復路管部を、備え、これを掘削した穴に挿入して埋め、地中と熱媒の間で熱交換を行っており、この往復路管部には耐蝕性、耐久性などの点から樹脂製パイプが用いられている。 Since the underground is below a certain depth, the temperature is almost constant throughout the year. The underground heat exchanger is used to collect this underground heat via a heating medium, and the whole is U-shaped so that the heating medium is lowered from the ground to the deep part of the ground and then reversed and returned to the ground. The reciprocating pipe section is provided, inserted into the excavated hole and buried, and heat exchange is performed between the underground and the heat medium. The reciprocating pipe section has corrosion resistance, durability, etc. From the point, resin pipes are used.
上記のU字状往復路管部で必要な熱量を得るためには、深層部に向け縦穴を特殊な掘削機械で長時間かけて掘らねばならず、しかも穴の崩れ防止や泥土や湧水などの処理も必要で、非常に手間と時間がかかりコスト高となる問題がある。そのために、一つの穴にU字状往復路管部の容量を大きくしたものを埋めたり、一つの穴に複数本を埋めたりすると、地中の狭い範囲で集中して採熱することとなり、例えば冬期では地中から奪う単位体積当りの熱量が多くなって地中温度の回復に長時間かかるため、採熱量が低下し続けて空調運転できなくなったり、凍結防止のために不凍液を使用しなければならないため環境汚染が発生する問題がある。また、U字状往復路管部では往路も復路も同じ経路を熱媒が流れるため、例えば冬期では、熱媒が地表へ戻る際、せっかく採熱温調した熱媒が地上近くで放熱して、熱ロスが生じる問題がある。 In order to obtain the amount of heat necessary for the above U-shaped round-trip pipe section, a vertical hole must be dug for a long time with a special excavator toward the deep layer, and also prevention of collapse of the hole, mud, spring water, etc. This process is also necessary, and there is a problem that it is very laborious and time consuming and increases the cost. Therefore, if you fill in one hole with a large U-shaped round-trip pipe capacity, or if you fill multiple holes in one hole, you will collect heat in a narrow area in the ground, For example, in winter, the amount of heat per unit volume taken from the ground increases and it takes a long time to recover the underground temperature, so the amount of heat collected continues to decline and air conditioning operation cannot be performed, and antifreeze must be used to prevent freezing. Therefore, there is a problem that environmental pollution occurs. Also, in the U-shaped round-trip pipe section, the heating medium flows through the same path in both the forward path and the return path. For example, in the winter season, when the heating medium returns to the ground surface, the heating medium whose temperature is adjusted is dissipated near the ground. There is a problem that heat loss occurs.
本発明は上記課題を解決するため、地中に埋設されると共に内部を流れる熱媒を地中熱で温度調節する地中熱交換器であって、地表近くで前記熱媒が渦巻き状に下りながら流れる樹脂製の往路管部と、この往路管部から出た前記熱媒を地上へ戻す復路管部と、を備えたこと、また、地表近くで所定間隔を隔てて対向すると共に前記熱媒が蛇行状に下りながら流れる一対の樹脂製の往路管部と、この往路管部から出た前記熱媒を地上へ戻す復路管部と、を備えたことを最も主要な特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a subsurface heat exchanger that adjusts the temperature of a heat medium that is buried in the ground and that flows inside by using ground heat, and the heat medium descends in a spiral shape near the ground surface. And a return pipe section for returning the heat medium that has flowed out of the forward pipe section to the ground, and opposed to the ground surface at a predetermined interval, and the heat medium The main feature is that it comprises a pair of resin-made forward pipe sections that flow while meandering in a meandering manner, and a return pipe section that returns the heat medium that has come out of the forward pipe sections to the ground.
請求項1の発明によれば、地域により異なるが深度1m位までの地中温度は外気の影響を受けて冬は低く夏は高くなるが、熱媒が採熱(冬期)・放熱(夏期)可能な温度差が地中に対してあるため、往路管部1を細くて長い渦巻き状として地表近くに埋め、熱媒を地熱流に対してカウンターフローで流して、熱交換効率を良くしつつ地中で広範囲に分散して少しずつ熱交換させることにより、熱媒を温度調節するために必要とされる地熱量を得ることができ、かつ地中から奪う単位体積当りの地熱量を少なくできる。そのため、地中温度が回復しやすく、長時間の連続空調運転も可能となり、環境汚染の心配の無い水を熱媒として使用でき、不凍液を使わずに済む。さらに往路管部1は継ぎ目のない1本の管を巻設するだけよいので加工が簡単になり、バネ状に巻設して伸縮性をもたせてあるので免震性に優れ、地震に対する耐久性が十分で、破損による熱媒漏れなどを防止できる。復路管部2は地上に熱媒を戻すだけでよいので短くてよく、地中との再熱交換による熱ロスが皆無で、熱交換効率の向上を図れて熱媒温度が安定する。往路管部1の埋設用穴は地表近くをパワーショベルなどの普通の掘削機械で浅く掘るだけでよく、掘削の時間と費用の削減を図れて施工が容易となる。
請求項2の発明によれば、一巻き毎に往路管部1の径の大きさを変えることで管部同士の熱交換領域の重複部をなくし、地中の広い範囲で満遍なく熱交換させて地中温度の早期回復を図り、かつ熱交換効率を向上させることができる。下方に向かって順次拡径するように巻設した往路管部1では、深くなるにつれて被地中熱量が増えて安定するのに合わせて、往路管部1の径を大きく長くして熱交換量を増やすことにより、熱交換効率を高めることができる。さらに、往路管部1を埋める際、径中央部から土を盛ることにより、往路管部1の形に沿った山形となり、往路管部1の形を崩さずに容易に埋めることができる。下方に向かって順次縮径するように巻設した往路管部1では、その形状に合わせて埋設用穴は擂り鉢状でよいので掘りやすく、一層施工が容易となる。
請求項3の発明によれば、往路管部1が丸状や多角状の巻形状では、地中で一層広範囲に分散して少しずつ採熱でき、さらに地中温度が回復しやすくなる。往路管部1が長円状や長方形の多角状の巻形状では、狭く細長い土地にも容易に埋設することができる。
請求項4の発明によれば、地域により異なるが深度1m位までの地中温度は外気の影響を受けて冬は低く夏は高くなるが、熱媒が採熱(冬期)・放熱(夏期)可能な温度差が地中に対してあるため、往路管部1を細くて長い蛇行状として地表近くに埋め、熱媒を地熱流に対してカウンターフローで流して、熱交換効率を良くしつつ地中で広範囲に分散して少しずつ熱交換させることにより、熱媒を温度調節するために必要とされる地熱量を得ることができ、かつ地中から奪う単位体積当りの地熱量を少なくできる。そのため、地中温度が回復しやすく、長時間の連続空調運転も可能となり、環境汚染の心配の無い水を熱媒として使用でき、不凍液を使わずに済む。さらに往路管部1は蛇行状にして伸縮性をもたせてあるので免震性に優れ、地震に対する耐久性が十分で、破損による熱媒漏れなどを防止できる。復路管部2は地上に熱媒を戻すだけでよいので短くてよく、地中との再熱交換による熱ロスが皆無で、熱交換効率の向上を図れて熱媒温度が安定する。往路管部1の埋設用穴は地表近くをパワーショベルなどの普通の掘削機械で浅く掘るだけでよく、掘削の時間と費用の削減を図れて施工が容易となる。往路管部1、1を対向させて幅を狭くできるので、狭く細長い土地にも容易に埋設することができる。
請求項5の発明によれば、一蛇行毎に往路管部1、1の間隔の広さを変えることで管部同士の熱交換領域の重複部をなくし、地中の広い範囲で満遍なく熱交換させて地中温度の早期回復を図り、かつ熱交換効率を向上させることができる。間隔が下方に向かって順次広がるように配設した往路管部1、1では、往路管部1、1を埋める際、間隔の中央部から土を盛ることにより、往路管部1の形に沿った山形となり、往路管部1の形を崩さずに容易に埋めることができる。間隔が下方に向かって順次狭くなるように配設した往路管部1、1では、その形状に合わせて埋設用穴はV溝状でよいので掘りやすく、一層施工が容易となる。
請求項6の発明によれば、往路管部1が扁平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、熱交換効率がさらに良くなる。扁平管なので曲げやすく、往路管部1を渦巻き状や蛇行状に簡単に形成することができる。
請求項7の発明によれば、往路管部1が扁平管で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、熱交換効率がさらに向上する。
請求項8の発明によれば、往路管部1の外周壁が蛇行状なので伝熱面積が増えかつ内部では熱媒の乱流効果をさらに高めることができ、一層熱交換効率が向上する。
According to the invention of
According to the invention of
According to the invention of
According to the invention of claim 4, the underground temperature up to about 1 m depth varies depending on the region, but is affected by the outside air and is low in winter and high in summer, but the heat medium collects heat (winter) and dissipates heat (summer). Since there is a possible temperature difference with respect to the ground, the
According to the invention of claim 5, the overlap of the heat exchange area between the pipe parts is eliminated by changing the width of the interval between the
According to the invention of claim 6, since the
According to the invention of claim 7, since the
According to the invention of claim 8, since the outer peripheral wall of the
図1と図2は、本発明の地中熱交換器の一実施例を示しており、地中に埋設されると共に内部を流れる熱媒を地中熱で温度調節する地中熱交換器であって、地表近くで前記熱媒が渦巻き状に下りながら流れる樹脂製の往路管部1と、この往路管部1から出た前記熱媒を地上へ戻す復路管部2と、を備えている。往路管部1の巻形状の平均径は、すくなくとも略2m以上の大きな曲率に設定する。復路管部2は可能な限り短く細くして熱媒を地上へ迅速に戻すようにする。図例では往路管部1の内径側に沿って立設して外径側にはみ出さないようにしているが、外径側で立設してもよい。往路管部1と復路管部2は、1本の管で一体に形成又は別個の管を接続して成り、例えば深さ3m位の地表近くに掘削された埋設用穴3に埋められ、往路管部1と復路管部2が、水冷ヒートポンプ4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。なお、熱媒として水を用いる以外に、ブラインやその他各種の液体を用いるも自由である。
FIG. 1 and FIG. 2 show an embodiment of the underground heat exchanger according to the present invention, which is an underground heat exchanger that is buried in the ground and adjusts the temperature of the heat medium flowing inside through the underground heat. In addition, it includes a resin-made
往路管部1は、下方に向かって順次拡径するように巻設し、その巻形状を円形状や楕円形状の丸状として、一巻き毎に往路管部1を左右方向にずらして管部同士の熱交換領域(図2の仮想線参照)の重複部をなくすと共に、図1の仮想線で示すように、埋設作業時に往路管部1の径中央部で埋設土が山形となって往路管部1に内側から自然に沿うようにする。往路管部1は、径方向切断面が円形状や楕円形状(図示省略)の丸形管としているが、図3(a)のように、往路管部1の外周壁を周方向に向かって蛇行状となるように形成してもよく、あるいは、図3(b)のように、長径側を両外側に向かって細くなる尖状にした扁平管に形成してもよい。なお、図4(a)のように、往路管部1を、下方に向かって順次縮径するように巻設してもよく、この場合、埋設用穴3を掘りやすい擂り鉢状にすることができる。復路管部2は往路管部1の内径側に立設して外径側にはみ出さないようにし、埋設用穴3に収まり易くして掘削及び埋設作業の迅速化を図る。また、図4(b)のように、往路管部1を全て同径になるよう巻設してもよい。
The
図5は往路管部1の巻形状を多角状にした例で、図5(a)は往路管部1を下方に向かって順次拡径するように、図5(b)は、往路管部1を下方に向かって順次縮径するように、図5(c)は、往路管部1を全て同径になるように、各々巻設した場合を示している。図例では往路管部1の直線状管部の長さを全て略同一にして正方形状にしているが、部分的に相異させて例えば図6のように長方形状にしてもよく、図6(a)は往路管部1を下方に向かって順次拡径するように、図6(b)は、往路管部1を下方に向かって順次縮径するように、図6(c)は、往路管部1を全て同径になるように、各々巻設した場合を示している。このように往路管部1の直線状管部の各長さの設定は自由で、さらに角数を増減させて三角形状や六角形状などにするも自由である。図7は往路管部1の巻形状を長円状にした例で、図7(a)は往路管部1を下方に向かって順次拡径するように、図7(b)は、往路管部1を下方に向かって順次縮径するように、図7(c)は、往路管部1を全て同径になるように、各々巻設した場合を示している。図6と図7の場合、埋設用穴3を掘りやすい幅の狭い溝状にすることができる。なお、前記各実施例は図例に限定されず、往路管部1の巻数(段数)や径の寸法変更は自由で、さらに往路管部1を下方に向かって全体的又は部分的に拡縮させるも自由である。
FIG. 5 shows an example in which the winding shape of the
図8は他の実施例で、所定間隔を隔てて対向すると共に熱媒が蛇行状に下りながら流れる一対の樹脂製の往路管部1、1と、この往路管部1から出た前記熱媒を地上へ戻す復路管部2と、を備えたもので、その他は前記実施例と同様構成である。図8(a)は一対の往路管部1、1の間隔が下方に向かって順次広がるように、図8(b)は一対の往路管部1、1の間隔が下方に向かって順次狭くなるように、図8(c)は一対の往路管部1、1の間隔が全て同じになるように、各々配設した場合を示している。図8(a)の場合、仮想線で示すように埋設作業時に往路管部1の径中央部で埋設土が山形となって往路管部1、1に内側から自然に沿うようにでき、図8(b)の場合、埋設用穴3を掘りやすいV溝状にすることができ、図8(c)の場合、埋設用穴3を掘りやすい幅の狭い溝状にすることができる。なお、往路管部1の蛇行数や間隔の増減は自由である。また、図例では、往路管部1を、多数の平行な直線状管部の端部で逆方向に交互に折り返すように形成して内部流通熱媒が下るように形成しているが、直線状管部の長さの増減や段数の変更は自由である。
FIG. 8 shows another embodiment, which is a pair of resin-made
1 往路管部
2 復路管部
1
Claims (8)
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Cited By (3)
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CN100455973C (en) * | 2007-07-31 | 2009-01-28 | 任丙辉 | Deep burying chamber type heat exchanger |
EP1972869A3 (en) * | 2007-03-22 | 2009-08-26 | FREISOLAR GmbH | Geothermal collector |
EP3026367A3 (en) * | 2014-11-20 | 2016-08-10 | Geointech S.r.l. | Hollow geothermal probe body and geothermal probe |
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2005
- 2005-07-01 JP JP2005194107A patent/JP2007010276A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1972869A3 (en) * | 2007-03-22 | 2009-08-26 | FREISOLAR GmbH | Geothermal collector |
CN100455973C (en) * | 2007-07-31 | 2009-01-28 | 任丙辉 | Deep burying chamber type heat exchanger |
EP3026367A3 (en) * | 2014-11-20 | 2016-08-10 | Geointech S.r.l. | Hollow geothermal probe body and geothermal probe |
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