JP2008128494A - Geothermal utilization system - Google Patents

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秀昭 竹崎
Satoshi Tanaka
智 田中
Masahiro Nishii
雅宏 西井
Toshihiro Tamai
俊洋 玉井
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    • Y02E10/10Geothermal energy

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a geothermal utilization system capable of acquiring sufficient geothermal heat at low cost. <P>SOLUTION: This geothermal utilization system is composed of a geothermal acquiring portion composed of surface soil, a heat barrier buried under the surface soil, and having heat conductivity of 0.10 W/m*K or less and a thickness of 20-500 mm, and a bore hole formed under the heat barrier, a heat exchange pipe passing through the bore hole of the geothermal acquiring portion, and circulating the water or an antifreeze liquid inside over the outside of the geothermal acquiring portion, and a pump unit portion connected to the heat exchange pipe and circulating the water or the antifreeze liquid into the heat exchange pipe. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、低コストで充分な地熱を取得することが可能な地熱利用システムに関する。 The present invention relates to a geothermal utilization system capable of acquiring sufficient geothermal heat at a low cost.

従来から、灯油ボイラ、ガス給湯機、ヒートポンプ等で加熱した湯、又は、不凍液を、路盤等に循環させることによって除雪を行う無散水融雪システムは、融雪性能が高く、人手を要しない自動制御可能なシステムとして、全国各地で施工され好評を博している。
近年では、このような無散水融雪システムの利便性を享受しながら、ランニングコストを低下させるべく、特にその熱源の取得方法について様々に検討されている。
Conventionally, non-sprinkling snow melting systems that remove snow by circulating hot water heated by kerosene boilers, gas water heaters, heat pumps, etc., or antifreeze liquid to the roadbed, etc. have high snow melting performance and can be controlled automatically without human intervention. As a system, it has been well received and constructed throughout the country.
In recent years, in order to reduce the running cost while enjoying the convenience of such a non-sprinkling snow melting system, various methods for acquiring the heat source have been studied.

例えば、特許文献1には、融雪システムの熱源として廃湯を用いる方法が開示されている。この方法によれば、従来、未利用のまま捨てられていた廃湯が持つ熱エネルギーを有効に活用することによって、石油等の化石燃料の消費を抑制することができる。 For example, Patent Document 1 discloses a method of using waste hot water as a heat source for a snow melting system. According to this method, the consumption of fossil fuels such as oil can be suppressed by effectively utilizing the thermal energy of the waste water that has been discarded without being used.

しかしながら、廃湯の熱を利用する場合、例えば、廃湯の熱エネルギー自体が不足する場合がある。また、特に明け方から早朝にかけては、雪による凍結等の問題が発生しやすいのに対し、この時間帯には人間が活動していないことから、廃湯を充分に確保することが困難であること等、必要なときに、必要な熱量を確保することができないという問題があった。 However, when using the heat of the waste water, for example, the heat energy of the waste water itself may be insufficient. Also, especially from dawn to early morning, the problem of freezing due to snow, etc. is likely to occur. However, it is difficult to secure enough hot water because there is no human activity during this time. There is a problem that the necessary amount of heat cannot be secured when necessary.

これに対して、給湯器を用いて廃湯を貯留したタンクを保温する方法が検討されているが、このような方法では、結局石油等の化石燃料を消費しなければならないという問題や、不純物が混入する場合があり、配管につまりが生じること等の問題があった。 On the other hand, a method of keeping the temperature of a tank in which waste hot water is stored using a water heater has been studied. However, in such a method, there is a problem that fossil fuel such as oil must be consumed after all, and impurities In some cases, there is a problem that the piping is clogged.

また、例えば、特許文献2には、融雪システムの熱源として地熱を用いる方法が開示されている。この方法によれば、人工的な発熱源の使用を抑え、石油等の化石燃料の消費を抑制することができる。 Further, for example, Patent Document 2 discloses a method of using geothermal heat as a heat source for a snow melting system. According to this method, use of an artificial heat source can be suppressed, and consumption of fossil fuels such as oil can be suppressed.

しかしながら、単に地面を掘削して地熱を取得しようとする場合、地面を浅く掘削した場合には、地表面の気温や太陽放射等の影響を受けることによって、融雪等に直接利用するために必要な地熱を安定的に取得することができず、結局補助熱源の設置をしなければならない。
一方、安定的に充分な地熱を取得しようと、概ね年間を通じて12〜18℃の地層に達するまで地面を深く掘削する場合には、掘削等にかかる初期費用が極めて高くなってしまうという問題があった。
特開2004−137727号公報 特開2001−107307号公報
However, when simply excavating the ground to obtain geothermal heat, if the ground is excavated shallowly, it is necessary to use it directly for melting snow, etc. due to the influence of surface temperature and solar radiation. The geothermal heat cannot be acquired stably, and an auxiliary heat source must be installed after all.
On the other hand, in order to stably acquire sufficient geothermal energy, when the ground is deeply excavated until it reaches a stratum of 12-18 ° C throughout the year, there is a problem that the initial cost for excavation becomes extremely high. It was.
JP 2004-137727 A JP 2001-107307 A

本発明は、上記に鑑み、低コストで充分な地熱を取得することが可能な地熱利用システムを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the geothermal utilization system which can acquire sufficient geothermal at low cost in view of the above.

本発明は、表層土と、前記表層土の下方に埋設された熱伝導率が0.10W/m・K以下、かつ、厚さが20mm〜500mmである遮熱層と、前記遮熱層の下方に形成されたボアホールとからなる地熱取得部と、前記地熱取得部の前記ボアホール内を通り、前記地熱取得部外を巡り、内部に水又は不凍液を循環させる熱交換パイプと、前記熱交換パイプに接続され、前記熱交換パイプ内に水又は不凍液を循環させるポンプユニット部とからなる地熱利用システムである。
以下、本発明を詳細に説明する。
The present invention provides a surface soil, a heat shielding layer embedded under the surface soil with a thermal conductivity of 0.10 W / m · K or less and a thickness of 20 mm to 500 mm, and the heat shielding layer. A geothermal acquisition unit composed of a borehole formed below, a heat exchange pipe that passes through the borehole of the geothermal acquisition unit, circulates outside the geothermal acquisition unit, and circulates water or antifreeze liquid therein, and the heat exchange pipe And a geothermal heat utilization system comprising a pump unit that circulates water or antifreeze in the heat exchange pipe.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明者らは、鋭意検討の結果、地熱取得部として、表層土の下方に、所定の熱伝導率と厚さとを有する遮熱層を埋設し、更に下方にボアホールを形成し、該ボアホール内に熱交換パイプを通して地熱を取得することによって、従来と比較して5〜10m程度地面を浅く掘削してボアホールを形成した場合であっても、地熱を安定的に取得することが可能となることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive studies, the inventors of the present invention have embedded a heat shield layer having a predetermined thermal conductivity and thickness under the surface soil as a geothermal acquisition unit, and further formed a bore hole below the borehole. By acquiring geothermal heat through a heat exchange pipe, it is possible to stably acquire geothermal heat even when the borehole is formed by excavating the ground shallowly by about 5 to 10 m compared to the conventional case. As a result, the present invention has been completed.

図1は、本発明の地熱利用システムの一例を示す模式図である。図1に示すように、地熱利用システム1は、表層土21と、表層土21の下方に埋設された遮熱層22と、遮熱層22の下方に形成されたボアホール23とからなる地熱取得部20と、ボアホール23内部を通り、前記地熱取得部20外を巡り、内部に水又は不凍液を循環させる熱交換パイプ30と、熱交換パイプ30に接続され、熱交換パイプ30内に水又は不凍液を循環させるポンプユニット部40とからなる構造を有する。
熱交換パイプ30は、例えば、屋内又は路盤に埋設して、融雪パイプ部31として使用される。熱交換パイプ30内部を循環する水又は不凍液は、地熱取得部20において、ボアホール23内を通り地熱を取得し、路盤に埋設された融雪パイプ部31において、取得した地熱を放出する。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a geothermal utilization system of the present invention. As shown in FIG. 1, the geothermal utilization system 1 has a geothermal acquisition including a surface soil 21, a heat shielding layer 22 buried below the surface soil 21, and a bore hole 23 formed below the heat shielding layer 22. A heat exchange pipe 30 that circulates water or an antifreeze liquid inside the part 20 and the bore hole 23 and circulates outside the geothermal acquisition part 20, and is connected to the heat exchange pipe 30. And a pump unit 40 for circulating the gas.
The heat exchange pipe 30 is used as the snow melting pipe portion 31 by being buried indoors or in a roadbed, for example. The water or antifreeze circulating inside the heat exchange pipe 30 passes through the borehole 23 in the geothermal acquisition unit 20 to acquire geothermal heat, and releases the acquired geothermal heat in the snow melting pipe unit 31 embedded in the roadbed.

上記地熱取得部は、表層土と、前記表層土の下方に埋設された熱伝導率が0.10W/m・K以下、かつ、厚さが20mm〜500mmである遮熱層と、前記遮熱層の下方に形成されたボアホールとからなる。
一般に、地面を掘削していくと、その地域の気候、地下水位、温泉の有無等の環境により異なるが、掘削深度が7〜10m程度に達すると、地中温度は、年間を通じて安定的に12℃〜18℃程度となる。また、掘削深度が10〜50m程度でも、表層土の温度は、年間を通じて安定的に12℃〜18℃程度となる。更に、掘削深度が100m程度に達すると、地中温度は更に上昇に転じることがある。
The geothermal acquisition unit includes a surface soil, a heat insulating layer embedded under the surface soil with a thermal conductivity of 0.10 W / m · K or less and a thickness of 20 mm to 500 mm, and the heat insulating layer. A borehole formed below the layer.
In general, when excavating the ground, it varies depending on the climate of the area, the groundwater level, the presence or absence of hot springs, etc., but when the excavation depth reaches about 7 to 10 m, the underground temperature is stable throughout the year. It becomes about -18 degreeC. Even when the excavation depth is about 10 to 50 m, the temperature of the surface soil is stably about 12 ° C. to 18 ° C. throughout the year. Furthermore, when the excavation depth reaches about 100 m, the underground temperature may further increase.

上記表層土は、一般的に、約1.5W/m・Kの熱伝導率を有し、地表面の気温、太陽日射、風等の影響を地中へ伝導する。このような影響を遮ることによって、地面を浅く掘削した場合でも、安定的に充分な熱を確保することができる。 The surface soil generally has a thermal conductivity of about 1.5 W / m · K, and conducts the influence of the ground surface temperature, solar radiation, wind, and the like to the ground. By blocking such influence, even when the ground is excavated shallowly, sufficient heat can be secured stably.

上記表層土としては特に限定されず、例えば、全国各地に分布する一般的な土でよい。上記表層土の熱伝導率は、土を構成する成分により異なるが、低いことが好ましい。
上記表層土を構成する低い熱伝導率を有する土としては特に限定されないが、例えば、熱伝導率の比較的低い粒径の大きい砂等に置き換えてもかまわない。
The surface soil is not particularly limited, and may be general soil distributed throughout the country, for example. The thermal conductivity of the surface soil varies depending on the components constituting the soil, but is preferably low.
Although it does not specifically limit as the soil which has the low heat conductivity which comprises the said surface soil, For example, you may replace with the sand etc. with a comparatively low heat conductivity and a large particle size.

上記表層土は、上記表層土を構成する土の上に、コンクリート、アスファルト、玉石等を積層して、日常生活で通常用いられる地表を構成してもよい。
上記表層土は、防水シート等を用いることによって、防水処理をすることが好ましい。雨水等の水が土に進入し、土の空隙率が低下することによって、熱伝導率が上がり、地表面の気温等の影響を地中に伝えやすくなることを防止することができる。
The surface soil may constitute a ground surface usually used in daily life by laminating concrete, asphalt, cobblestone, or the like on the soil constituting the surface soil.
The surface soil is preferably waterproofed by using a waterproof sheet or the like. When water such as rainwater enters the soil and the porosity of the soil decreases, it is possible to prevent the thermal conductivity from increasing and easily transmitting the influence of the ground surface temperature and the like to the ground.

上記遮熱層は、上記表土層の下方に埋設されている。
このように埋設されることによって、地表面の気温等の影響を受けにくくすることができ、該遮熱層の下方に形成されるボアホール内を通る熱交換パイプが地熱を効率的に取得することが可能となる。
上記遮熱層は、熱伝導率の好ましい上限が0.10W/m・Kである。0.10W/m・Kを超えると、充分な遮熱効果が得られないことがある。より好ましい上限が0.04W/m・Kである。
The heat shield layer is embedded below the topsoil layer.
By being buried in this way, it can be made less susceptible to the influence of the ground surface temperature, etc., and the heat exchange pipe passing through the borehole formed below the heat shield layer can efficiently acquire geothermal heat. Is possible.
The above heat-shielding layer has a preferable upper limit of thermal conductivity of 0.10 W / m · K. If it exceeds 0.10 W / m · K, a sufficient heat shielding effect may not be obtained. A more preferable upper limit is 0.04 W / m · K.

上記遮熱層は、厚さの好ましい下限が20mm、上限が500mmである。20mm未満であると、充分な遮熱効果が得られないことがある。500mmを超えると、掘削体積の増大や残土処理等により施工が困難となることがある。より好ましい下限が50mm、より好ましい上限が200mmである。 The heat insulation layer has a preferable lower limit of the thickness of 20 mm and an upper limit of 500 mm. If it is less than 20 mm, a sufficient heat shielding effect may not be obtained. If it exceeds 500 mm, construction may become difficult due to an increase in excavation volume or residual soil treatment. A more preferable lower limit is 50 mm, and a more preferable upper limit is 200 mm.

例えば、15℃の温度差を確保するためには、熱伝導率が0.03W/m・K、かつ、厚さが200mmである上記遮熱層を用いることができるのに対し、熱伝導率1.5W/m・Kの土を用いる場合には、厚さが約5m必要となる。
このような遮熱層を、上記表土層の下方に埋設し、埋設した上記遮熱層の下方にボアホールを形成して地熱取得部とする場合には、地面を浅く掘削した場合であっても、地面を深く掘削した場合と同様の地熱を得ることができることから、掘削の深さを削減することが可能となる。
For example, in order to secure a temperature difference of 15 ° C., the above heat-shielding layer having a thermal conductivity of 0.03 W / m · K and a thickness of 200 mm can be used. When using 1.5 W / m · K soil, a thickness of about 5 m is required.
When such a heat shield layer is buried below the topsoil layer and a bore hole is formed below the buried heat shield layer to form a geothermal acquisition part, even if the ground is excavated shallowly Since the same geothermal heat as when deeply excavating the ground can be obtained, the depth of excavation can be reduced.

上記遮熱層は、独立気泡率の好ましい下限が85%である。85%未満であると、地中の水を吸収することによって熱伝導率が低下することがある。より好ましい下限は90%である。 The said heat insulation layer has the preferable minimum of a closed cell rate of 85%. If it is less than 85%, thermal conductivity may be reduced by absorbing underground water. A more preferred lower limit is 90%.

上記遮熱層は、吸水量の好ましい上限が1.0g/100cmである。1.0g/100cmを超えると、地中の水を吸収することによって熱伝導率が低下することがある。より好ましい上限が0.1g/100cmである。 In the heat shield layer, a preferable upper limit of water absorption is 1.0 g / 100 cm 3 . If it exceeds 1.0 g / 100 cm 3 , the thermal conductivity may be reduced by absorbing underground water. A more preferable upper limit is 0.1 g / 100 cm 3 .

上記遮熱層は、圧縮強さの好ましい下限が3.0N/cmである。3.0N/cm未満であると、地中に埋設され、土の重さよって厚さが損なわれることがある。より好ましい下限は10.0N/cmである。 The heat insulation layer has a preferable lower limit of compressive strength of 3.0 N / cm 2 . If it is less than 3.0 N / cm 2 , it may be buried in the ground and the thickness may be damaged by the weight of the soil. A more preferred lower limit is 10.0 N / cm 2 .

上記遮熱層を構成する素材としては特に限定されず、例えば、発泡ポリエチレン、フェノールフォーム、フェノールウレタンフォーム、ウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、発泡ポリカーボネート、発泡ポリプロピレン、ポリイソシアネートフォーム等が用いられる。 It does not specifically limit as a raw material which comprises the said heat-shielding layer, For example, foamed polyethylene, a phenol foam, a phenol urethane foam, a urethane foam, a polystyrene foam, a foamed polycarbonate, a foamed polypropylene, a polyisocyanate foam etc. are used.

上記ボアホールは、上記遮熱層の下方に形成される。このように形成されることによって、ボアホール内を通る熱交換パイプが地熱を効率的に取得することが可能となる。
上記ボアホールの端部は、上記遮熱層と接していることが好ましい。このように接していることによって、ボアホール内を通る熱交換パイプが地熱を効率的に取得することが可能となる。
なお、本明細書において、ボアホールとは、試錐孔、すなわち、地熱取得のために地中に掘った穴を意味する。
The bore hole is formed below the heat shield layer. By being formed in this way, it becomes possible for the heat exchange pipe passing through the borehole to efficiently acquire geothermal heat.
The end of the bore hole is preferably in contact with the heat shield layer. By contacting in this way, the heat exchange pipe passing through the borehole can efficiently acquire geothermal heat.
In the present specification, the borehole means a borehole, that is, a hole dug in the ground for obtaining geothermal heat.

上記ボアホールの深さは、安定的かつ充分な地熱の確保、及び、掘削にかかる費用の観点から、好ましい下限が5m、好ましい上限が30mである。5m未満であると、安定的に充分な地熱が得られないことがある。30mを超えると、掘削にかかる費用が飛躍的に増大することがある。 The depth of the borehole is preferably 5 m and preferably 30 m from the viewpoint of ensuring stable and sufficient geothermal heat and cost for excavation. If it is less than 5 m, sufficient geothermal heat may not be obtained stably. If it exceeds 30 m, the cost for excavation may increase dramatically.

上記ボアホールの孔径は、挿入する上記熱交換パイプの外径、先端部材の大きさ等により異なるが、好ましい下限が50mm、好ましい上限が300mmである。50mm未満であると、上記熱交換パイプの挿入作業が困難となることや、相対的に挿入する上記熱交換パイプの管径が細くなってしまい、充分な熱交換効果を得ることができないことがある。300mmを超えると、ボアホール掘削コストが飛躍的に高価になることがある。 Although the hole diameter of the bore hole varies depending on the outer diameter of the heat exchange pipe to be inserted, the size of the tip member, and the like, the preferable lower limit is 50 mm and the preferable upper limit is 300 mm. If it is less than 50 mm, it may be difficult to insert the heat exchange pipe, or the diameter of the heat exchange pipe to be relatively inserted becomes thin, and a sufficient heat exchange effect cannot be obtained. is there. If it exceeds 300 mm, the borehole excavation cost may become extremely expensive.

上記ボアホール同士の間隔は、好ましい下限が1.5mである。1.5m未満であると、ボアホール同士が干渉して、所望の熱量が取得できないことがある。より好ましい下限は2.5mである。 A preferable lower limit of the interval between the bore holes is 1.5 m. If it is less than 1.5 m, the bore holes may interfere with each other and a desired amount of heat may not be obtained. A more preferred lower limit is 2.5 m.

上記ボアホールの端部の外径は、上記遮熱層の端部の外径より、少なくとも3m小さいことが好ましい。このような大きさを有することによって、上記遮熱層の遮熱性能が発揮され、上記ボアホール内を通る熱交換パイプが効率的に地熱を取得することが可能となる。 The outer diameter of the end portion of the bore hole is preferably at least 3 m smaller than the outer diameter of the end portion of the heat shield layer. By having such a size, the heat shielding performance of the heat shielding layer is exhibited, and the heat exchange pipe passing through the bore hole can efficiently acquire geothermal heat.

上記ボアホールを形成する方法としては特に限定されず、例えば、ボーリング法等が挙げられる。 The method for forming the bore hole is not particularly limited, and examples thereof include a boring method.

上記熱交換パイプは、上記地熱取得部の上記ボアホール内を通り、上記地熱取得部外を巡り、内部に水又は不凍液を循環させる。
このような構造を有することによって、例えば、冬季には、上記熱交換パイプ内部に循環する水又は不凍液が、上記ボアホール内を通る際に地熱を取得し、上記地熱取得部外を通る際に取得した地熱を放出する。また、例えば、夏季には、上記熱交換パイプ内部に循環する水又は不凍液が、上記地熱取得部外を通る際に熱を取得し、取得した熱を地中に放出する。
The heat exchange pipe passes through the bore hole of the geothermal acquisition unit, circulates outside the geothermal acquisition unit, and circulates water or antifreeze liquid therein.
By having such a structure, for example, in winter, the water or antifreeze liquid circulating inside the heat exchange pipe acquires geothermal heat when passing through the borehole, and acquired when passing outside the geothermal acquisition unit. Release geothermal heat. Also, for example, in summer, water or antifreeze circulating inside the heat exchange pipe acquires heat when passing outside the geothermal acquisition unit, and releases the acquired heat into the ground.

上記熱交換パイプと、上記ボアホールとの間の空間は埋設されることが好ましい。このように埋設することによって、熱交換パイプと、周囲の地中との間で、速やかに熱のやりとりを行うことが可能となる。 The space between the heat exchange pipe and the bore hole is preferably buried. By burying in this way, it becomes possible to quickly exchange heat between the heat exchange pipe and the surrounding underground.

上記ボアホールと上記熱交換パイプとの間の空間を埋設するために用いる素材としては特に限定されず、例えば、グラウト材、掘削残土等が挙げられる。なかでも、熱伝導率が高いことから、グラウト材が好適である。 The material used for burying the space between the bore hole and the heat exchange pipe is not particularly limited, and examples thereof include grout materials and excavated soil. Of these, a grout material is preferable because of its high thermal conductivity.

上記不凍液としては特に限定されず、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール等を主成分として水で希釈したものに防錆剤等を添加したもの等が挙げられる。 The antifreeze is not particularly limited, and examples thereof include those obtained by diluting ethylene glycol, propylene glycol or the like as a main component with water and adding a rust inhibitor or the like.

上記熱交換パイプは、最外層に設けられた熱放射率が0.85以上、かつ、熱伝導率が0.80W/m・K以上である合成樹脂組成物層と、前記合成樹脂組成物層の内面側に設けられた金属層と、前記金属層の内面側に設けられた少なくとも1種の酸化防止剤を含有するポリオレフィン合成樹脂層とからなる金属複合管であることが好ましい。 The heat exchange pipe includes a synthetic resin composition layer provided in an outermost layer having a thermal emissivity of 0.85 or more and a thermal conductivity of 0.80 W / m · K or more, and the synthetic resin composition layer. It is preferable that the metal composite pipe is composed of a metal layer provided on the inner surface side and a polyolefin synthetic resin layer containing at least one kind of antioxidant provided on the inner surface side of the metal layer.

従来から、地熱利用システムに利用する熱交換パイプとしては、例えば、プラスチック等からなる樹脂管や、金属からなる金属管が用いられてきた。しかしながら、樹脂管は、熱伝導性が低く、充分に地熱を取得することができなかったり、取得した熱エネルギーを融雪等に使用できなかったりすることがある。また、使用する樹脂によっては、熱、土中微生物、水、機器の銅が溶出した不凍液等によって劣化することもある。更に、樹脂管は、自立性に乏しく、路面のアスファルト、コンクリート等に埋設するためには、金属網等の形状保持手段を必要としていた。 Conventionally, as a heat exchange pipe utilized in a geothermal utilization system, for example, a resin tube made of plastic or a metal tube made of metal has been used. However, since the resin pipe has low thermal conductivity, it may not be possible to acquire sufficient geothermal heat, or the acquired thermal energy may not be used for melting snow or the like. In addition, depending on the resin used, it may be deteriorated by heat, soil microorganisms, water, antifreeze from which the copper of the equipment is eluted. Furthermore, the resin pipe has poor self-supporting property, and in order to embed it in asphalt, concrete or the like on the road surface, a shape maintaining means such as a metal net is required.

一方、金属管は、熱伝導性は高いものの、特に継ぎ目等において、水等により腐食が発生する可能性がある。また、その重量が大きく、可撓性が低いことから、作業性に劣ることがある。このように、樹脂管も金属管も、熱的性能、耐腐食性、可撓性、自立性、重量等の観点から、地熱利用システムに用いる熱交換パイプとして最適な材料ではなかった。
そのため、熱伝導率、耐腐食性に優れ、軽量で作業性に優れ、曲げ加工等が可能な可撓性を有し、コンクリート等が硬化するまで形状を保持できる自立性を有することから、地中への埋設が容易である熱交換パイプが求められていた。
On the other hand, metal pipes have high thermal conductivity, but there is a possibility that corrosion will occur due to water or the like, particularly at joints. Moreover, since the weight is large and flexibility is low, workability | operativity may be inferior. As described above, neither a resin tube nor a metal tube is an optimum material for a heat exchange pipe used in a geothermal utilization system from the viewpoint of thermal performance, corrosion resistance, flexibility, self-supporting property, weight, and the like.
Therefore, it has excellent thermal conductivity, corrosion resistance, light weight, excellent workability, flexibility that enables bending, etc., and self-supporting ability to hold the shape until concrete is cured. There has been a demand for a heat exchange pipe that can be easily embedded inside.

本発明者らは、鋭意検討した結果、上記金属複合管を用いることによって、熱の交換を効率的に行うことができるとともに、優れた耐腐食性、曲げ加工性、形状保持性等が得られることを見出した。
図2に、金属複合管の断面の一例を示す模式図を示した。図2において、51は合成樹脂組成物層、52は金属層、53はポリオレフィン合成樹脂層を示す。
As a result of intensive studies, the present inventors can efficiently exchange heat by using the above metal composite tube, and can obtain excellent corrosion resistance, bending workability, shape retention, and the like. I found out.
In FIG. 2, the schematic diagram which shows an example of the cross section of a metal composite pipe was shown. In FIG. 2, 51 is a synthetic resin composition layer, 52 is a metal layer, and 53 is a polyolefin synthetic resin layer.

上記金属複合管において、上記合成樹脂組成物層は、最外層を構成する。
上記合成樹脂組成物層を構成する樹脂組成物としては、例えば、耐熱性ポリエチレン、架橋ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル等からなるものが挙げられる。
なかでも、熱伝導率、熱放射率が良好であることから、耐熱性ポリエチレン、架橋ポリエチレンを用いることが好ましい。
In the metal composite tube, the synthetic resin composition layer constitutes an outermost layer.
Examples of the resin composition constituting the synthetic resin composition layer include those composed of heat-resistant polyethylene, crosslinked polyethylene, polypropylene, polybutene, polyphenylene sulfide (PPS), polyethylene terephthalate, vinyl chloride, and the like.
Especially, since heat conductivity and heat emissivity are favorable, it is preferable to use heat-resistant polyethylene and crosslinked polyethylene.

上記合成樹脂組成物層は、金属、カーボン類等の無機材1を含有することが好ましい。このように無機材1を含有することによって、所望の高い熱伝導率を得ることができる。 The synthetic resin composition layer preferably contains an inorganic material 1 such as metal or carbon. Thus, by containing the inorganic material 1, desired high heat conductivity can be obtained.

上記無機材1としては特に限定されず、例えば、鉄、すず、亜鉛、金、銅、銀、クロム、チタン、マグネシウム、アルミナ、窒化ケイ素、カーボングラファイト、又は、これらの酸化物等が挙げられる。 The inorganic material 1 is not particularly limited, and examples thereof include iron, tin, zinc, gold, copper, silver, chromium, titanium, magnesium, alumina, silicon nitride, carbon graphite, and oxides thereof.

上記合成樹脂組成物層において、上記無機材1の配合量は、用いる無機材の粒子表面の状態、比重等により異なるが、好ましい下限が10重量%、好ましい上限が100重量%である。10重量%未満であると、所望の熱伝動性が得られないことがある。100重量%を超えると、成形性等が悪化することがある。より好ましい上限は50重量%である。 In the synthetic resin composition layer, the blending amount of the inorganic material 1 varies depending on the particle surface state, specific gravity and the like of the inorganic material to be used, but a preferred lower limit is 10% by weight and a preferred upper limit is 100% by weight. If it is less than 10% by weight, the desired thermal conductivity may not be obtained. If it exceeds 100% by weight, moldability and the like may deteriorate. A more preferred upper limit is 50% by weight.

上記合成樹脂組成物層は、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化マンガン、珪酸ナトリウム、炭化ケイ素、カーボンブラック、天然の蛇紋石等の無機材2を含有することが好ましい。このように無機材2を含有することによって、所望の熱放射性を得ることが可能となる。 The synthetic resin composition layer preferably contains an inorganic material 2 such as silicon oxide, titanium oxide, manganese oxide, sodium silicate, silicon carbide, carbon black, or natural serpentine. Thus, by containing the inorganic material 2, it becomes possible to obtain desired thermal radiation.

上記無機材2の形状としては特に限定されず、粒状、針状等であってもよいが、例えば、最密充填構造となるよう粒径を調整することが好ましい。 The shape of the inorganic material 2 is not particularly limited, and may be granular, needle-like, or the like. For example, it is preferable to adjust the particle size so that a close-packed structure is obtained.

上記合成樹脂組成物層において、上記無機材2の配合量は、用いる無機材2の粒子表面の状態、比重等により異なるが、好ましい下限が3重量%、好ましい上限が33重量%である。3重量%未満であると、所望の熱放射性が得られないことがある。33重量%を超えると、成形性等が悪化することがある。
上記合成樹脂組成物層は、更に、粘度調整剤、界面活性剤等の各種添加剤を含有してもよい。
In the synthetic resin composition layer, the blending amount of the inorganic material 2 varies depending on the particle surface state, specific gravity and the like of the inorganic material 2 to be used, but the preferred lower limit is 3% by weight and the preferred upper limit is 33% by weight. If it is less than 3% by weight, the desired thermal radiation may not be obtained. If it exceeds 33% by weight, moldability and the like may be deteriorated.
The synthetic resin composition layer may further contain various additives such as a viscosity modifier and a surfactant.

上記合成樹脂組成物層の厚さは、好ましい下限が0.01mm、好ましい上限が5mmである。0.01mm未満であると、上記金属複合管を曲げた際に、上記合成樹脂組成物層が破れることがある。5mmを超えると、熱伝導性が悪化したり、剛性が増大して可撓性が低下したりすることがある。より好ましい下限は0.2mm、より好ましい上限は2.0mmである。 The preferable lower limit of the thickness of the synthetic resin composition layer is 0.01 mm, and the preferable upper limit is 5 mm. If the thickness is less than 0.01 mm, the synthetic resin composition layer may be broken when the metal composite tube is bent. When it exceeds 5 mm, thermal conductivity may deteriorate, rigidity may increase, and flexibility may decrease. A more preferable lower limit is 0.2 mm, and a more preferable upper limit is 2.0 mm.

上記金属複合管において、上記金属層は、中間層を構成する。
このような金属層を構成する金属は、通常、樹脂等の数百倍以上の優れた熱伝動性を有するとともに、優れた強度を有することから、金属複合管全体として熱伝動性を向上させることが可能となる。
In the metal composite tube, the metal layer constitutes an intermediate layer.
The metal constituting such a metal layer usually has an excellent thermal conductivity of several hundred times more than that of a resin and the like, and has an excellent strength, so that the thermal conductivity of the metal composite tube as a whole is improved. Is possible.

上記金属層を構成する金属としては、優れた熱伝導性を有する金属であれば特に限定されず、例えば、鉄、真鋳、銅、ステンレス、アルミニウム、チタン、銀合金等が挙げられる。 The metal constituting the metal layer is not particularly limited as long as it is a metal having excellent thermal conductivity, and examples thereof include iron, brass, copper, stainless steel, aluminum, titanium, and a silver alloy.

上記金属層を構成する金属は、必要に応じて、ブラスト処理、アルカリ等による脱脂処理、塩酸、硝酸、硫酸等の酸による処理等を施してもよい。このようにして、上記金属層と上記合成樹脂組成物層との接着性、又は、上記金属層と上記ポリオレフィン合成樹脂層との接着性の悪化を防止することができる。 If necessary, the metal constituting the metal layer may be subjected to blast treatment, degreasing treatment with alkali, treatment with acid such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, or the like. Thus, deterioration of the adhesiveness between the metal layer and the synthetic resin composition layer or the adhesiveness between the metal layer and the polyolefin synthetic resin layer can be prevented.

上記金属複合管において、上記ポリオレフィン合成樹脂層は、上記金属複合管の最内層を構成する。
上記ポリオレフィン合成樹脂層を構成するポリオレフィン系樹脂としては特に限定されず、例えば、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン等が挙げられる。
In the metal composite pipe, the polyolefin synthetic resin layer constitutes the innermost layer of the metal composite pipe.
It does not specifically limit as polyolefin-type resin which comprises the said polyolefin synthetic resin layer, For example, polyethylene, crosslinked polyethylene, a polypropylene, polybutylene etc. are mentioned.

上記ポリオレフィン系樹脂としては、上記熱交換パイプ内部を循環する水等の温度が最大で90℃程度となる場合があること等を考慮すると、ビカット軟化温度の好ましい下限が115℃である。より好ましい下限が120℃である。 Considering that the temperature of water circulating inside the heat exchange pipe may be about 90 ° C. at the maximum as the polyolefin resin, a preferable lower limit of the Vicat softening temperature is 115 ° C. A more preferred lower limit is 120 ° C.

上記ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、プロピレン、ブテン、ヘキセン、オクテン、4−メチルペンテン等のα−オレフィンと共重合することによって、短鎖分岐を導入し、数平均分子量が15000〜50000、重量平均分子量が80000〜150000であるポリエチレン系樹脂組成物が好適である。このようなポリエチレン系樹脂組成物を用いることにより、材料コストを抑制しつつ、高温での安定性、耐久性を更に高めることが可能となる。 As the polyolefin-based resin, for example, short chain branching is introduced by copolymerizing with α-olefin such as propylene, butene, hexene, octene, 4-methylpentene, and the number average molecular weight is 15,000 to 50000, weight average A polyethylene resin composition having a molecular weight of 80,000 to 150,000 is preferred. By using such a polyethylene-based resin composition, it is possible to further improve the stability and durability at high temperatures while suppressing the material cost.

上記ポリオレフィン合成樹脂層は、少なくとも1種の酸化防止剤を含有する。酸化防止剤を含有することによって、光、熱、遷移金属イオン等の作用による酸化反応による劣化を防止することができる。 The polyolefin synthetic resin layer contains at least one kind of antioxidant. By containing an antioxidant, it is possible to prevent deterioration due to an oxidation reaction caused by the action of light, heat, transition metal ions, and the like.

上記酸化防止剤としては特に限定されず、例えば、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルベンゼン、4−メチル−6−t−ブチルフェノール等のフェノール系酸化防止剤、トリフェニルホスファイト、トリノニルフェニルホスファイト等のリン系酸化防止剤、ジラウリルチオジプロピオン酸エステル、ジステアリルチオジプロピオン酸エステル等のイオン系酸化防止剤等が挙げられる。
これら酸化防止剤は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
The antioxidant is not particularly limited, and examples thereof include phenolic antioxidants such as 3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzylbenzene and 4-methyl-6-t-butylphenol, and triphenyl phosphite. And phosphorus-based antioxidants such as trinonylphenyl phosphite, and ionic antioxidants such as dilauryl thiodipropionic acid ester and distearyl thiodipropionic acid ester.
These antioxidants may be used alone or in combination of two or more.

上記酸化防止剤としては、例えば、フェノール系酸化防止剤とリン系酸化防止剤とを併用すること、又は、フェノール系酸化防止剤とイオウ系酸化防止剤とを併用することが好ましい。このように併用することによって、酸化防止作用、及び、キノン類の生成による黄変の防止効果が得られる。 As the antioxidant, for example, it is preferable to use a phenol-based antioxidant and a phosphorus-based antioxidant in combination, or to use a phenol-based antioxidant and a sulfur-based antioxidant in combination. By using together in this way, the antioxidant effect and the yellowing prevention effect by the production | generation of quinones are acquired.

上記酸化防止剤の添加量は、上記ポリオレフィン系樹脂100重量部に対して、好ましい下限が0.001重量部、好ましい上限が5重量部である。0.001重量部未満であると、充分な酸化防止効果が得られないことがある。5重量部を超えると、樹脂本来の物性の低下や、水等へ溶出することによる水質の悪化が発生することがある。 The amount of the antioxidant added is preferably 0.001 part by weight and preferably 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyolefin resin. If it is less than 0.001 part by weight, a sufficient antioxidant effect may not be obtained. When the amount exceeds 5 parts by weight, deterioration of physical properties of the resin or deterioration of water quality due to elution into water may occur.

上記ポリオレフィン合成樹脂層は、更に、粘度調整剤、界面活性剤、帯電防止剤、難燃剤、結露防止剤、これらマスターバッチ等の各種添加剤を含有してもよい。例えば、粘度調整剤を含有することにより、成形性を向上させることができる。 The polyolefin synthetic resin layer may further contain various additives such as a viscosity modifier, a surfactant, an antistatic agent, a flame retardant, a dew condensation inhibitor, and these master batches. For example, the moldability can be improved by containing a viscosity modifier.

上記ポリオレフィン合成樹脂層は、厚さの好ましい下限が0.3mm、好ましい上限が5.0mmである。0.3mm未満であると、水等の移動に伴う劣化や、曲げた際のミクロクラックの発生により、水等が金属層に達し腐食を生じることがある。5.0mmを超えると、熱伝導性が低下したり、剛性が上昇して可撓性が低下したりすることがある。より好ましい下限が1mm、より好ましい上限が3mmである。 The polyolefin synthetic resin layer has a preferable lower limit of thickness of 0.3 mm and a preferable upper limit of 5.0 mm. If it is less than 0.3 mm, water or the like may reach the metal layer and cause corrosion due to deterioration caused by movement of water or the like, or generation of microcracks when bent. If it exceeds 5.0 mm, the thermal conductivity may decrease, or the rigidity may increase and the flexibility may decrease. A more preferable lower limit is 1 mm, and a more preferable upper limit is 3 mm.

上記金属複合管の管径は、好ましい下限が3mm、好ましい上限が50mmである。3mm未満であると、異物等が混入した際に、つまりが発生することがある。50mmを超えると、取扱性が悪化し、保有する水等の重さが増大することから、家屋内の取り付け部分を破損することがある。 A preferable lower limit of the diameter of the metal composite tube is 3 mm, and a preferable upper limit is 50 mm. If it is less than 3 mm, clogging may occur when foreign matter or the like is mixed. If it exceeds 50 mm, the handleability deteriorates, and the weight of water or the like that is held increases, so the installation part in the house may be damaged.

上記金属複合管において、上記合成樹脂組成物層、金属層、及び、ポリオレフィン合成樹脂層の各層間の密着度を向上させるために、必要に応じて、接着剤等を各層間に塗布してもよい。 In the above-mentioned metal composite tube, in order to improve the adhesion between the synthetic resin composition layer, the metal layer, and the polyolefin synthetic resin layer, an adhesive may be applied between the layers as necessary. Good.

上記接着剤を塗布することにより形成される接着剤層の厚さは、好ましい上限が0.5mmである。0.5mmを超えると、各層間の熱伝導性を阻害することがある。 The upper limit of the thickness of the adhesive layer formed by applying the adhesive is preferably 0.5 mm. If it exceeds 0.5 mm, the thermal conductivity between the layers may be impaired.

上記熱交換パイプは、家屋又は路盤に敷設されることによって融雪パイプ部を構成することができる。このような融雪パイプ部によって、地熱取得部において取得した地熱を放出し、家屋又は路盤上の除雪をすることが可能となる。
上記融雪パイプ部を構成する熱交換パイプの形状としては特に限定されず、従来公知の形状を有するものであればよい。
The said heat exchange pipe can comprise a snow melting pipe part by laying in a house or a roadbed. With such a snowmelt pipe section, it is possible to release the geothermal heat acquired in the geothermal acquisition section and remove snow on the house or roadbed.
The shape of the heat exchange pipe constituting the snow melting pipe portion is not particularly limited as long as it has a conventionally known shape.

上記熱交換パイプは、家屋に敷設されることによって空調配管部を構成することができる。このような空調配管部によって、例えば、夏季に空調配管部に水又は不凍液を循環させ、室内の高い熱を取得し、取得した熱を地中に放出し、家屋内を冷却する空調として用いることができる。こうして、従来は冬季にのみ使用されてきた地熱利用システムを、夏期にも使用することができ、年間を通じて地熱を利用して、石油等の化石燃料の消費を抑制することが可能となる。 The said heat exchange pipe can comprise an air-conditioning piping part by laying in a house. By using such an air conditioning piping unit, for example, water or antifreeze liquid is circulated through the air conditioning piping unit in summer, high indoor heat is acquired, the acquired heat is discharged into the ground, and used as air conditioning for cooling the house. Can do. Thus, the geothermal utilization system that has been used only in the winter can be used in the summer, and the consumption of fossil fuels such as oil can be suppressed using geothermal heat throughout the year.

上記空調配管部を構成する熱交換パイプの形状としては特に限定されず、従来公知の形状を有するものであればよい。
上記空調配管部は、形状によってはフィンを有する放熱管を使用してもよく、ファンを併用してもよい。
It does not specifically limit as a shape of the heat exchange pipe which comprises the said air-conditioning piping part, What is necessary is just to have a conventionally well-known shape.
Depending on the shape of the air-conditioning piping section, a heat radiating pipe having fins may be used, or a fan may be used in combination.

図3に、空調配管部の一例として、放射冷暖房用パネルを模式的に示す分解斜視図である。図3に示すように、熱交換パイプ60をヘッダー61に取り付けてパネル化する場合、一対のヘッダー間に熱交換パイプ60が配置される。
すなわち、一対のヘッダー61を開口62が設けられた面が対向するように配置し、各ヘッダー61の開口62と、開口62の数に合わせて複数並列に配置した熱交換パイプ60の末端とを接続金具63を介して取り付ける。なお、図3に示すように、熱交換パイプ60の一方の末端に取り付けた接続金具63は、更に流量調整バルブ64を介してヘッダー61の開口62に取り付けられることが好ましい。
FIG. 3 is an exploded perspective view schematically showing a radiant cooling / heating panel as an example of an air conditioning piping section. As shown in FIG. 3, when the heat exchange pipe 60 is attached to the header 61 to form a panel, the heat exchange pipe 60 is disposed between the pair of headers.
That is, the pair of headers 61 are arranged so that the surfaces provided with the openings 62 face each other, and the openings 62 of each header 61 and the ends of the heat exchange pipes 60 arranged in parallel according to the number of the openings 62 are arranged. It is attached via the connection fitting 63. As shown in FIG. 3, the connection fitting 63 attached to one end of the heat exchange pipe 60 is preferably attached to the opening 62 of the header 61 via a flow rate adjusting valve 64.

図3に示すようにヘッダー61に熱交換パイプ60を取り付けてなる放射冷暖房用パネルを使用する際には、冷温媒体は、一方のヘッダー61の流路65から各開口62に通じ、熱交換パイプ60の内部に供給され、他方のヘッダー61の開口62から流路65に循環する。 As shown in FIG. 3, when using a radiation cooling / heating panel in which the heat exchange pipe 60 is attached to the header 61, the cooling / heating medium passes from the flow path 65 of one header 61 to each opening 62, and the heat exchange pipe Supplied inside 60, circulates from the opening 62 of the other header 61 to the flow path 65.

上記ポンプユニット部は、上記熱交換パイプに接続され、上記熱交換パイプ内に水又は不凍液を循環させる。このような構造を有することによって、上記熱交換パイプを通じて、本発明の地熱利用システムに水等を循環させることができる。 The pump unit is connected to the heat exchange pipe and circulates water or antifreeze liquid in the heat exchange pipe. By having such a structure, water etc. can be circulated to the geothermal utilization system of the present invention through the heat exchange pipe.

上記ポンプユニット部は、水又は不凍液を循環させることができる構造を有すれば特に限定されず、従来公知のポンプ等を使用することができる。
上記ポンプユニット部は、絞り弁、インバーター制御等を有することが好ましい。このような絞り弁等を有することによって、融雪等の負荷に応じて、水等の流量を調節することが可能となる。
The pump unit is not particularly limited as long as it has a structure capable of circulating water or antifreeze, and a conventionally known pump or the like can be used.
The pump unit section preferably has a throttle valve, inverter control, and the like. By having such a throttle valve or the like, it becomes possible to adjust the flow rate of water or the like according to a load such as snow melting.

上記ポンプユニット部は、水又は不凍液の循環経路を切り替える弁機構を有することが好ましい。このような弁機構を有することによって、上記熱交換パイプ内部を循環する水又は不凍液の循環経路を切り替えて変化させることができる。このようにして、例えば、冬季には、上記融雪パイプ部に水又は不凍液を循環させることによって、地中の高い地熱を取得して、取得した熱を路上に放出し、融雪に用いることができることに加え、夏季には、上記空調配管部に水又は不凍液を循環させることによって、室内の高い熱を取得し、取得した熱を地中に放出し、室内を冷却する空調として用いることができる。こうして、従来は冬季にのみ使用されてきた地熱利用システムを、夏期にも使用することができるため、年間を通じて地熱の利用し、石油等の化石燃料の消費を抑制することができる。
上記弁機構としては特に限定されず、例えば、三方弁、四方弁等の従来公知の弁機構等が挙げられる。
The pump unit section preferably has a valve mechanism for switching a circulation path of water or antifreeze. By having such a valve mechanism, the circulation path of the water or antifreeze liquid circulating inside the heat exchange pipe can be switched and changed. Thus, for example, in winter, by circulating water or antifreeze liquid in the snow melting pipe part, high geothermal heat in the ground can be acquired, and the acquired heat can be released on the road and used for snow melting. In addition, in summer, water or antifreeze can be circulated through the air conditioning piping section to acquire high indoor heat, release the acquired heat into the ground, and use the air conditioning to cool the room. Thus, since the geothermal utilization system that has been used only in the winter can be used in the summer, geothermal heat can be used throughout the year and consumption of fossil fuels such as oil can be suppressed.
The valve mechanism is not particularly limited, and examples thereof include conventionally known valve mechanisms such as a three-way valve and a four-way valve.

図4は、上記弁機構と上記空調配管部とを有する本発明の地熱利用システムの一例を示す模式図である。図4に示すように、本発明の地熱利用システムは、弁機構として三方弁7と空調配管部32とを有する。三方弁7を用いて、熱交換パイプ内部を循環する水又は不凍液の循環系路を切り替えることによって、融雪パイプ部を循環していた水等を、空調配管部32へ循環させることが可能となる。 FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the geothermal utilization system of the present invention having the valve mechanism and the air conditioning piping section. As shown in FIG. 4, the geothermal utilization system of the present invention includes a three-way valve 7 and an air conditioning piping section 32 as a valve mechanism. By using the three-way valve 7 and switching the circulation path of the water or antifreeze liquid circulating inside the heat exchange pipe, it becomes possible to circulate the water or the like circulating through the snow melting pipe section to the air conditioning piping section 32. .

本発明によれば、低コストで充分な地熱を取得することが可能な地熱利用システムを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the geothermal utilization system which can acquire sufficient geothermal at low cost can be provided.

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
弊社研究所内の地面を50cm掘削したうえで、ボアホール(深さ10m、口径88mm)を掘削し、内径20mmの架橋ポリエチレンからなる熱交換パイプを挿入した。更に、そこから西方向に50cm離れた位置、更に100cm離れた位置、更に500cm離れた位置に、それぞれ熱測定用ボアホール(深さ10m、口径88mm)を掘削し、熱電対を挿入した。
各ボアホールを、山砂(熱伝導率1.34W/m・K)で封入し、押し出し法により作製したポリスチレンフォーム(厚さ20cm、3600cm角、熱伝導率0.028W/m・K、圧縮強さ17.3N/cm)を、上述の熱交換パイプを挿入したボアホールを中心として敷設し、その上に、地面を掘削することによって生じた掘削残土を盛り、地表面を元の状態に戻すことによって地熱利用システムを作製した。
(Example 1)
After excavating 50 cm of the ground in our laboratory, a borehole (depth 10 m, diameter 88 mm) was excavated, and a heat exchange pipe made of cross-linked polyethylene having an inner diameter of 20 mm was inserted. Furthermore, a borehole for heat measurement (depth 10 m, diameter 88 mm) was excavated at a position 50 cm away from it, a position 100 cm further away, and a position 500 cm further away, and a thermocouple was inserted.
Polystyrene foam (thickness 20 cm, 3600 cm square, thermal conductivity 0.028 W / m · K, compressive strength) prepared by extruding each borehole with mountain sand (thermal conductivity 1.34 W / m · K) 17.3 N / cm 2 ) is laid around the bore hole with the heat exchange pipe inserted above, and the excavation residual soil generated by excavating the ground is placed thereon, and the ground surface is returned to the original state. The geothermal utilization system was made.

(実施例2)
α−オレフィンとしてオクテンを共重合させ短鎖分岐を導入し、数平均分子量約30000かつ重量平均分子量約120000としたポリエチレン樹脂組成物(ビカット軟化温度123℃)と、フェノール系酸化防止剤として、4−メチル−6−t−ブチルフェノールフェノール0.1重量部と、リン系酸化防止剤としてトリノニルフェニルホスファイト0.05重量部とを使用し、押出し機を用いてポリオレフィン合成樹脂層を成形後、その進行方向延長線上にて厚さ0.28mmのアルミニウム板を外側から巻き付け、ポリオレフィン合成樹脂層と、該ポリオレフィン合成樹脂層の外周に形成された金属層とからなる内径20mmの管状成形体を得た。
次いで、高密度ポリエチレン(P9820、丸善石油化学社製)と、50μmの酸化ケイ素10重量%と、粒径10μmのカーボンブラック5重量%とを混練、押出することによってマスターバッチ化したものを、上述の管状成形体の金属層の外周に、押出し機で外側から合成樹脂組成物層を形成して、ポリオレフィン合成樹脂層と、該ポリオレフィン合成樹脂層の外周に形成された金属層と、該金属層の外周に形成された合成樹脂組成物層とからなる金属複合管を作製した。
架橋ポリエチレンからなる熱交換パイプを用いた代わりに、得られた熱交換パイプを用いたこと以外は、実施例1と同じ方法によって、地熱利用システムを作製した。
なお、放射率測定器(D&A社製)を用いて、得られた合成樹脂組成物層の熱放射率及び熱伝導率を測定したところ、熱伝導率は1.02W/m・K、熱放射率は0.94であった。また、得られた金属複合管のポリオレフィン合成樹脂層の厚さは1.2mm、合成樹脂組成物層の厚さは0.3mmであった。
(Example 2)
A polyethylene resin composition (Vicat softening temperature 123 ° C.) having a number average molecular weight of about 30,000 and a weight average molecular weight of about 120,000 by copolymerizing octene as an α-olefin to introduce short chain branching, and 4 as a phenolic antioxidant. -0.1 parts by weight of methyl-6-t-butylphenolphenol and 0.05 parts by weight of trinonylphenyl phosphite as a phosphorus antioxidant, and after molding a polyolefin synthetic resin layer using an extruder, An aluminum plate having a thickness of 0.28 mm is wound from the outside on the extension line in the traveling direction to obtain a tubular molded body having an inner diameter of 20 mm comprising a polyolefin synthetic resin layer and a metal layer formed on the outer periphery of the polyolefin synthetic resin layer. It was.
Next, a master batch obtained by kneading and extruding high-density polyethylene (P9820, manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd.), 10% by weight of 50 μm silicon oxide, and 5% by weight of carbon black having a particle size of 10 μm is described above. A synthetic resin composition layer is formed from the outside with an extruder on the outer periphery of the metal layer of the tubular molded article, a polyolefin synthetic resin layer, a metal layer formed on the outer periphery of the polyolefin synthetic resin layer, and the metal layer The metal composite pipe | tube which consists of a synthetic resin composition layer formed in the outer periphery of this was produced.
A geothermal utilization system was produced by the same method as in Example 1 except that the obtained heat exchange pipe was used instead of using the heat exchange pipe made of crosslinked polyethylene.
In addition, when the thermal emissivity and thermal conductivity of the obtained synthetic resin composition layer were measured using an emissivity measuring device (manufactured by D & A), the thermal conductivity was 1.02 W / m · K, thermal radiation. The rate was 0.94. Moreover, the thickness of the polyolefin synthetic resin layer of the obtained metal composite pipe was 1.2 mm, and the thickness of the synthetic resin composition layer was 0.3 mm.

(比較例1)
ポリスチレンフォームを用いなかった以外は、実施例1と同様にして、地熱利用システムを作製した。
(Comparative Example 1)
A geothermal utilization system was produced in the same manner as in Example 1 except that polystyrene foam was not used.

(評価)
実施例1、2及び比較例1で得られた地熱利用システムについて、以下の評価を行った。結果を表1に示した。
(Evaluation)
The following evaluation was performed about the geothermal utilization system obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. The results are shown in Table 1.

(1)取得熱量
融雪負荷として冷水5℃を往き温度とし、0.5L/sの流量で、熱交換パイプに水を循環させた。地熱で暖められた戻り温度を測定し、通水開始から1週間後の温度差と流量とから1時間当たりの取得熱量(W)を決定した。
(1) Cold water 5 ° C. was used as the acquired heat quantity snow melting load, and water was circulated through the heat exchange pipe at a flow rate of 0.5 L / s. The return temperature warmed by geothermal heat was measured, and the amount of heat acquired per hour (W) was determined from the temperature difference and flow rate one week after the start of water flow.

(2)放出熱量
暖房負荷として温水32℃を往き温度とし、0.5L/sの流量で、熱交換パイプに温水を循環させた。地下で熱を放出した冷却水温度を測定し、通水開始から1週間後の温度差と流量とから1時間当たりの放出熱量(W)を決定した。
(2) Warm water was circulated through the heat exchange pipe at a flow rate of 0.5 L / s, with the hot water at 32 ° C. as the outgoing temperature as the heating load of the released heat. The temperature of the cooling water that released heat underground was measured, and the amount of heat released per hour (W) was determined from the temperature difference and flow rate one week after the start of water flow.

Figure 2008128494
Figure 2008128494

本発明によれば、低コストで充分な地熱を取得することが可能な地熱利用システムを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the geothermal utilization system which can acquire sufficient geothermal at low cost can be provided.

本発明の地熱利用システムの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the geothermal utilization system of this invention. 金属複合管の断面の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the cross section of a metal composite pipe. 空調配管部の一例としての放射冷暖房用パネルを模式的に示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows typically the panel for radiation cooling / heating as an example of an air-conditioning piping part. 弁機構と空調配管部とを有する本発明の地熱利用システムの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the geothermal utilization system of this invention which has a valve mechanism and an air-conditioning piping part.

符号の説明Explanation of symbols

1 地熱利用システム
20 地熱取得部
21 表層土
22 遮熱層
23 ボアホール
30 熱交換パイプ
31 融雪パイプ部
32 空調配管部
40 ポンプユニット部
41 降雪センサ
51 合成樹脂組成物層
52 金属層
53 合成樹脂組成物層
60 熱交換パイプ
61 ヘッダー
62 開口
63 接続金具
64 流量調整バルブ
65 流路
7 三方弁
1 Geothermal utilization system 20 Geothermal acquisition unit
21 Surface soil 22 Heat insulation layer 23 Bore hole 30 Heat exchange pipe 31 Snow melting pipe part 32 Air conditioning piping part 40 Pump unit part 41 Snowfall sensor
51 Synthetic resin composition layer 52 Metal layer 53 Synthetic resin composition layer 60 Heat exchange pipe 61 Header 62 Opening 63 Connection fitting 64 Flow rate adjusting valve 65 Flow path 7 Three-way valve

Claims (2)

表層土と、前記表層土の下方に埋設された熱伝導率が0.10W/m・K以下、かつ、厚さが20mm〜500mmである遮熱層と、前記遮熱層の下方に形成されたボアホールとからなる地熱取得部と、
前記地熱取得部の前記ボアホール内を通り、前記地熱取得部外を巡り、内部に水又は不凍液を循環させる熱交換パイプと、
前記熱交換パイプに接続され、前記熱交換パイプ内に水又は不凍液を循環させるポンプユニット部とからなる
ことを特徴とする地熱利用システム。
A surface soil, a heat shielding layer buried under the surface soil with a thermal conductivity of 0.10 W / m · K or less and a thickness of 20 mm to 500 mm, and formed below the heat shielding layer. A geothermal acquisition unit consisting of a borehole,
A heat exchange pipe that passes through the borehole of the geothermal acquisition unit, circulates outside the geothermal acquisition unit, and circulates water or antifreeze liquid therein;
A geothermal heat utilization system comprising a pump unit connected to the heat exchange pipe and circulating water or antifreeze liquid in the heat exchange pipe.
熱交換パイプは、最外層に設けられた熱伝導率が0.80W/m・K以上、かつ、熱放射率が0.85以上である合成樹脂組成物層と、前記合成樹脂組成物層の内面側に設けられた金属層と、前記金属層の内面側に設けられた少なくとも1種の酸化防止剤を含有するポリオレフィン合成樹脂層とからなる金属複合管であることを特徴とする請求項1記載の地熱利用システム。 The heat exchange pipe has a thermal conductivity of 0.80 W / m · K or more provided in the outermost layer and a thermal emissivity of 0.85 or more, and the synthetic resin composition layer. 2. A metal composite pipe comprising a metal layer provided on the inner surface side and a polyolefin synthetic resin layer containing at least one kind of antioxidant provided on the inner surface side of the metal layer. The geothermal utilization system described.
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