JP2007132536A - U-shaped tube for underground heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば建造物の空調設備の熱源器となる地中熱交換器に用いられる地中熱交換器用U字管に関するものである。 The present invention relates to a U-shaped tube for a ground heat exchanger used in a ground heat exchanger that serves as a heat source for, for example, a building air conditioner.
この種の地中熱交換器用U字管として、従来から例えば下記特許文献1に示されるような、熱媒を地表側から地中側に向けて流す流入管と、この流入管を通過した熱媒を地中側から地表側に向けて流す流出管とを備え、この熱媒がこれらの流入管および流出管を順次通過することにより、地中熱で加熱された流入管および流出管の熱が熱媒により回収される構成が知られている。
しかしながら、近年では、前記従来の地中熱交換器用U字管よりも高効率に流入管および流出管の熱を熱媒で回収できるようにすることに対する要望が高まっている。 However, in recent years, there is an increasing demand for recovering heat of the inflow pipe and the outflow pipe with a heat medium with higher efficiency than the conventional U-shaped pipe for underground heat exchanger.
このような課題を解決するための手段として、流入管および流出管の内部における熱媒の流速を遅くしてこの熱媒の滞留時間を長くし、熱媒がこれらの管から受ける熱量を増大させることが考えられる。しかしながら、この場合、熱媒の流れが層流状態になるので、前記各管内の熱媒のうち管の内周面上に位置するものは、これらの管から多くの熱量を受けるにもかかわらず、その流れが著しく悪くなって流出管の地表側開口部まで到達せず回収できなくなるため、前記のような課題を解決することはできない。
これとは逆に、熱媒の流速を早くすると、前記各管の内周面上に位置する熱媒も含めてこの管内の全ての熱媒を良好に流れさせ、回収することが可能になる一方、この熱媒の前記各管内の滞留時間が短くなり、この熱媒に十分な熱量を付与することができなくなり、やはり前記の課題を解決することはできない。
As means for solving such problems, the flow rate of the heat medium in the inflow pipe and the outflow pipe is slowed to increase the residence time of the heat medium, and the amount of heat that the heat medium receives from these pipes is increased. It is possible. However, in this case, since the flow of the heat medium becomes a laminar flow state, the heat medium in each of the tubes located on the inner peripheral surface of the tube receives a large amount of heat from these tubes. Since the flow becomes so bad that it does not reach the opening on the surface side of the outflow pipe and cannot be recovered, the above-mentioned problems cannot be solved.
On the contrary, if the flow rate of the heat medium is increased, all the heat medium in the pipe including the heat medium located on the inner peripheral surface of each pipe can be flowed well and recovered. On the other hand, the residence time of the heat medium in each of the tubes is shortened, so that a sufficient amount of heat cannot be imparted to the heat medium, and the above problem cannot be solved.
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、高効率に熱を回収することができる地中熱交換器用U字管を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a U-shaped tube for a ground heat exchanger that can recover heat with high efficiency.
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の地中熱交換器用U字管は、熱媒を地表側から地中側に向けて流す流入管と、この流入管を通過した熱媒を地中側から地表側に向けて流す流出管とを備え、この熱媒がこれらの流入管および流出管を順次通過することにより、地中熱で加熱された流入管および流出管の熱が熱媒により回収される地中熱交換器用U字管であって、前記流入管および前記流出管の少なくとも一方に、その内周面に向けて前記熱媒を案内させる案内部材が備えられていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve such an object, the U-shaped tube for the underground heat exchanger according to the present invention includes an inflow tube for flowing a heat medium from the ground surface side to the underground side, and the inflow tube. And an outflow pipe for flowing the heat medium from the underground side toward the ground surface side, and the heat medium sequentially passes through the inflow pipe and the outflow pipe so that the inflow pipe heated by the underground heat and A U-shaped pipe for underground heat exchanger in which heat from the outflow pipe is recovered by a heat medium, and guides the heat medium toward at least one of the inflow pipe and the outflow pipe toward an inner peripheral surface thereof Is provided.
この発明では、前記案内部材が備えられているので、熱媒が流入管および流出管の少なくとも一方を通過する際に、その内周面に乱流状態の熱媒を衝突させることが可能になる。すなわち、管軸に交差する方向から熱媒を前記内周面に衝突させることが可能になる。したがって、熱媒が地中熱交換器用U字管の内部を通過する過程において、この熱媒を地中熱で加熱された流入管または流出管の内周面に接触させることが可能になり、しかもこの接触により多くの熱量を受けた熱媒は前記内周面によって径方向内方に向けて跳ね返されるので、前記各管の内周面上に滞留させることなく回収することができ、高効率な熱回収を実現することができる。 In the present invention, since the guide member is provided, when the heat medium passes through at least one of the inflow pipe and the outflow pipe, the turbulent heat medium can collide with the inner peripheral surface thereof. . That is, it becomes possible to make a heat medium collide with the said internal peripheral surface from the direction which cross | intersects a pipe axis. Therefore, in the process in which the heat medium passes through the inside of the U-tube for the underground heat exchanger, this heat medium can be brought into contact with the inner peripheral surface of the inflow pipe or the outflow pipe heated by the underground heat, In addition, since the heat medium that has received a large amount of heat due to this contact is rebounded radially inward by the inner peripheral surface, it can be recovered without being retained on the inner peripheral surface of each tube, and high efficiency. Heat recovery can be realized.
ここで、前記案内部材は、前記流入管若しくは前記流出管の内部にその管軸に沿って延在して設けられたシャフトが、その表裏面を貫通するように嵌挿された板状体とされ、この板状体は、その表裏面が管軸に直交する方向に対して傾斜自在とされて前記シャフトに支持されてもよい。 Here, the guide member includes a plate-like body in which a shaft provided along the tube axis in the inflow pipe or the outflow pipe is fitted and inserted so as to penetrate the front and back surfaces thereof. The plate-like body may be supported by the shaft so that the front and back surfaces thereof can be inclined with respect to the direction orthogonal to the tube axis.
この場合、地中熱交換器用U字管の内部を通過する熱媒が板状体の表面若しくは裏面に衝突したときに板状体が前記傾斜することになるので、この表面若しくは裏面により熱媒を流入管若しくは流出管の内周面に向けて案内させることが可能になり、熱媒をこの内周面に接触させること、およびこの熱媒を回収することを確実に実現することができる。
また、熱媒を熱交換器用U字管の内部に連続的に供給する過程において、板状体が前記傾斜した後にこの傾斜が戻されて、以前傾斜していた方向と異なる方向に新たに傾斜すること等が繰り返されることになるので、板状体に対する熱媒の衝突速度が相対的に高められることがあり、この場合、前記の作用効果が確実に奏効されることになる。
In this case, when the heat medium passing through the U-tube for the underground heat exchanger collides with the front surface or the back surface of the plate body, the plate material is inclined. Can be guided toward the inner peripheral surface of the inflow pipe or the outflow pipe, and the heat medium can be reliably brought into contact with and recovered from the inner peripheral surface.
In addition, in the process of continuously supplying the heat medium into the U-tube for the heat exchanger, this inclination is returned after the plate-like body is inclined, and a new inclination is made in a direction different from the previously inclined direction. Since this is repeated, the collision speed of the heat medium with respect to the plate-like body may be relatively increased, and in this case, the above-described effects can be reliably achieved.
さらにまた、板状体がシャフトの軸線回りに回転自在とされた場合には、板状体の表面において前記回転する方向における周方向位置を問わず、その全周においてこの板状体を前記傾斜させることが可能になり、熱媒を熱交換器用U字管の内部に連続的に供給する過程において、前記内周面の全周に亙って均等に熱媒を衝突させることができる。したがって、さらなる熱回収効率の向上を図ることができる。 Furthermore, when the plate-like body is rotatable around the axis of the shaft, the plate-like body is inclined on the entire circumference regardless of the circumferential position in the rotating direction on the surface of the plate-like body. In the process of continuously supplying the heat medium into the U-tube for heat exchanger, the heat medium can collide evenly over the entire circumference of the inner peripheral surface. Therefore, it is possible to further improve the heat recovery efficiency.
また、前記板状体の表裏面には、前記シャフトが嵌挿された部分を除いた位置にその厚さ方向に貫通する通過孔が形成されてもよい。
この場合、板状体の表面に熱媒が衝突してこの板状体とシャフトとの連結部分に大きな負荷が作用しようとした場合においても、通過孔に熱媒の一部を通過させることによって、この負荷を低減させることができる。したがって、前記連結部分が破損し易くなることを防ぐことが可能になり、前記案内部材を設けたことによってこの地中熱交換器用U字管の耐久性が低下するのを防止することができる。
Further, a through hole penetrating in the thickness direction may be formed on the front and rear surfaces of the plate-like body at a position excluding a portion where the shaft is inserted.
In this case, even when a heat medium collides with the surface of the plate-like body and a large load is about to act on the connecting portion between the plate-like body and the shaft, by passing a part of the heat medium through the passage hole, This load can be reduced. Therefore, it becomes possible to prevent that the said connection part becomes easy to break, and it can prevent that durability of this U-tube for underground heat exchangers falls by providing the said guide member.
この発明によれば高効率な熱回収を実現することができる。 According to the present invention, highly efficient heat recovery can be realized.
以下、本発明に係る地中熱交換器用U字管の一実施形態を、図1および図2を参照しながら説明する。
地中熱交換器用U字管10は、熱媒Fを地表L側から地中側に向けて流す流入管11と、この流入管11を通過した熱媒Fを地中側から地表L側に向けて流す流出管12とを備え、この熱媒Fがこれらの流入管11および流出管12を順次通過することにより、地中熱で加熱された流入管11および流出管12の熱が熱媒Fにより回収されるようになっている。
Hereinafter, an embodiment of a U-tube for underground heat exchanger according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
The U-tube 10 for the underground heat exchanger includes an
そして、流入管11および流出管12の少なくとも一方に、その内周面に向けて熱媒Fを案内させる案内部材13が備えられている。図1に示す例では、流入管11および流出管12にそれぞれ、地表L側と地中側との二箇所に案内部材13が設けられている。特に、流出管12に設けられた2つの案内部材13のうち、地表L側に設けられた案内部材13は、地表Lよりも地中側に相当距離だけ離れて位置されており、この案内部材13を通過した熱媒Fを層流状態にしてから地表Lに到達させ、この熱媒Fが放熱するのを抑制できるようになっている。
In addition, at least one of the
ここで、流入管11および流出管12の内部にはそれぞれ、管軸に沿って地表L側から地中側に向けて延びるシャフト14が配置されている。図示の例では、各シャフト14は流入管11および流出管12の各管軸と一致されて配設されている。
Here, in each of the
さらに、本実施形態では、案内部材13は、図2に示されるように円板状体とされ、その径方向中央部に形成された貫通孔13aにシャフト14が嵌挿され、この円板状体の表裏面が管軸に直交する方向に対して傾斜自在とされてシャフト14に支持されている。すなわち、貫通孔13aの内径はシャフト14の外径よりも大きくされ、また、シャフト14において案内部材13が配設された位置には、この案内部材14の表裏面に対向するように、貫通孔13aの内径よりも大径の支持部材14aが設けられている。これにより、案内部材13は、シャフト14の延在する方向に直交する方向に対して所定角度だけ傾斜可能、かつシャフト14回りに回転自在とされた状態でこのシャフト14にその軸線方向の移動が拘束されて取り付けられている。
Furthermore, in this embodiment, the
また、案内部材13の表裏面には、図2に示されるように、シャフト14が嵌挿された部分、つまり径方向中央部を除いた位置にその厚さ方向に貫通する通過孔13bが複数形成されている。これにより、案内部材13の表裏面に衝突した熱媒Fの一部を通過孔13bを介して通過させるようになっている。
Further, as shown in FIG. 2, the front and back surfaces of the
以上説明したように、本実施形態による地中熱交換器用U字管10によれば、案内部材13が備えられているので、熱媒Fが流入管11および流出管12を通過する際に、その内周面に乱流状態の熱媒Fを衝突させることが可能になる。すなわち、管軸に交差する方向から熱媒Fを前記内周面に衝突させることが可能になる。したがって、熱媒Fが地中熱交換器用U字管10の内部を通過する過程において、この熱媒Fを地中熱で加熱された流入管11および流出管12の内周面に接触させることが可能になり、しかもこの接触により多くの熱量を受けた熱媒Fは前記内周面によって径方向内方に向けて跳ね返されるので、前記各管11、12の内周面上に滞留させることなく回収することができ、高効率な熱回収を実現することができる。
As described above, according to the U-shaped
また、案内部材13の表裏面が、管軸に直交する方向に対して傾斜自在とされているので、熱媒Fが案内部材13の表面若しくは裏面に衝突したときにこの案内部材13が前記傾斜することになり、この表面若しくは裏面により熱媒Fを流入管11および流出管12の内周面に接触させること、およびこの熱媒Fを回収することを確実に実現することができる。
Further, since the front and back surfaces of the
さらに、熱媒Fを連続的に供給する過程において、案内部材13が前記傾斜した後にこの傾斜が戻されて、以前傾斜していた方向と異なる方向に新たに傾斜すること等が繰り返されることになるので、案内部材13に対する熱媒Fの衝突速度が相対的に高められることがあり、この場合、前記の作用効果が確実に奏効されることになる。
Further, in the process of continuously supplying the heat medium F, after the
さらにまた、本実施形態では、案内部材13がシャフト14の軸線回りに回転自在とされているので、案内部材13の表裏面において前記回転する方向における周方向位置を問わず、その全周においてこの案内部材13を前記傾斜させることが可能になり、熱媒Fを熱交換器用U字管10の内部に連続的に供給する過程において、前記内周面の全周に亙って均等に熱媒Fを衝突させることができる。したがって、さらなる熱回収効率の向上を図ることができる。
Furthermore, in the present embodiment, since the
また、案内部材13に通気孔13bが形成されているので、案内部材13の表面若しくは裏面に熱媒Fが衝突してこの案内部材13とシャフト14との連結部分に大きな負荷が作用しようとした場合においても、通過孔13bに熱媒Fの一部を通過させることによって、この負荷を低減させることができる。したがって、前記連結部分が破損し易くなることを防ぐことが可能になり、案内部材13を設けたことによってこの地中熱交換器用U字管10の耐久性が低下するのを防止することができる。
Further, since the
なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記実施形態では、案内部材13を流入管11および流出管12の双方に設けた構成を示したが、これらの管11、12のうち少なくとも一方に設ければよい。また、案内部材13を流入管11および流出管12にそれぞれ2つずつ設けた構成を示したが、1つだけ設けるようにしてもよく、さらには、3つ以上設けるようにしてもよく、その個数は特に限られるものではない。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the
また、案内部材13の構成は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば流入管11および流出管12の少なくとも一方に、スクリュウシャフトを、その軸線を管軸に略一致させて配設することにより、このスクリュウのねじ部に熱媒Fを沿わせて前記案内させるようにすることも可能である。
Further, the configuration of the
地中熱で加熱された流入管および流出管の熱を熱媒により高効率に回収させることができる。 The heat of the inflow pipe and the outflow pipe heated by the underground heat can be recovered with high efficiency by the heat medium.
10 地中熱交換器用U字管
11 流入管
12 流出管
13 案内部材
13b 通過孔
14 シャフト
F 熱媒
L 地表
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記流入管および前記流出管の少なくとも一方に、その内周面に向けて前記熱媒を案内させる案内部材が備えられていることを特徴とする地中熱交換器用U字管。 An inflow pipe for flowing the heat medium from the surface side toward the ground side and an outflow pipe for flowing the heat medium that has passed through the inflow pipe from the ground side toward the surface side are provided. And the U-tube for the underground heat exchanger in which the heat of the inflow pipe and the outflow pipe heated by the underground heat is recovered by the heat medium by sequentially passing through the outflow pipe,
A U-tube for a ground heat exchanger, wherein a guide member for guiding the heat medium toward an inner peripheral surface thereof is provided on at least one of the inflow tube and the outflow tube.
前記案内部材は、前記流入管若しくは前記流出管の内部にその管軸に沿って延在して設けられたシャフトが、その表裏面を貫通するように嵌挿された板状体とされ、この板状体は、その表裏面が管軸に直交する方向に対して傾斜自在とされて前記シャフトに支持されていることを特徴とする地中熱交換器用U字管。 In the U-shaped tube for underground heat exchanger according to claim 1,
The guide member is a plate-like body in which a shaft that extends along the tube axis inside the inflow tube or the outflow tube is fitted and inserted so as to penetrate the front and back surfaces. The plate-like body is supported by the shaft so that its front and back surfaces can be inclined with respect to a direction orthogonal to the tube axis.
前記板状体の表裏面には、前記シャフトが嵌挿された部分を除いた位置にその厚さ方向に貫通する通過孔が形成されていることを特徴とする地中熱交換器用U字管。
In the U-shaped tube for underground heat exchanger according to claim 2,
U-tubes for underground heat exchangers, characterized in that on the front and back surfaces of the plate-like body, passage holes penetrating in the thickness direction are formed at positions excluding the portion where the shaft is inserted. .
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005323260A JP2007132536A (en) | 2005-11-08 | 2005-11-08 | U-shaped tube for underground heat exchanger |
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JP2005323260A JP2007132536A (en) | 2005-11-08 | 2005-11-08 | U-shaped tube for underground heat exchanger |
Publications (1)
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2007132536A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2060858A3 (en) * | 2007-11-16 | 2009-12-30 | Geotics Innova, S.L. | Geothermal collector |
FR2936863A1 (en) * | 2008-10-06 | 2010-04-09 | Cluny Concept | GEOTHERMAL INSTALLATION. |
-
2005
- 2005-11-08 JP JP2005323260A patent/JP2007132536A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP2060858A3 (en) * | 2007-11-16 | 2009-12-30 | Geotics Innova, S.L. | Geothermal collector |
FR2936863A1 (en) * | 2008-10-06 | 2010-04-09 | Cluny Concept | GEOTHERMAL INSTALLATION. |
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