JP2009014260A - 地中熱採熱タンク - Google Patents

Abstract

【課題】地中熱と熱交換を行う熱媒体を流動させる専用の機器を設けなくても確実に熱媒体を流動させることができる地中熱採熱タンクを提供すること。
【解決手段】地中熱採熱タンク１０は、内部に流体ＣＨを流す内部管２８と、内部管２８を収容し、内部管２８内の流れ方向と逆向きで内部管２８の外側に内部管２８内を流れた後の流体ＣＨを流す外部管２９とを有する、地中Ｇに埋設される熱交換部２０と、内部管２８の外側の外部管２９内を流れた流体ＣＨを受け入れるタンク本体１１と、タンク本体１１内に配設され、内部管２８内と連通して流体ＣＨを内部管２８内に供給するヘッダー１５とを備え、流体ＣＨをヘッダー１５から内部管２８内及び内部管２８の外側の外部管２９内を経てタンク本体１１へと流す流路が密閉可能に構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は地中熱採熱タンクに関し、特に地中熱と熱交換する熱媒体を流動させる専用の機器を設けなくても確実に熱媒体を流動させることができる地中熱採熱タンクに関する。

地球環境保護意識の高まりを背景に、自然エネルギー活用の一形態として、連続して放出される地中熱を再生可能エネルギーとして利用するシステムが近年採用され始めている。このようなシステムの一例として、地盤面下に設けられて第１の熱媒体を収容する地中容器と、第１の熱媒体を流す内部流路と、内部流路を収容するように配設され、内部流路の外側を内部流路内の流れ方向とは逆向きに第１の熱媒体を流す外部流路とを有する熱交換流路とを備え、熱交換流路が、水平に又は地中容器から見て先下り勾配を有するように地盤面下に配設されることにより、外部流路を流れる第１の熱媒体の熱と地中の熱との間で熱交換が行われ、第１の熱媒体の密度が変化することにより第１の熱媒体が対流し、熱交換流路内に第１の熱媒体を流すための特別の動力を用いなくても地中熱を採熱することができる地中熱採熱システムがある。この地中熱採熱システムでは、典型的には、地中熱を採熱して地中容器に貯留された第１の熱媒体を、熱利用ポンプで熱の利用場所に搬送している（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７−２４３４２号公報（図１等）

しかしながら、上記特許文献１に記載された地中熱採熱システムは、第１の熱媒体の密度差の変化が小さいときは熱交換流路内の第１の熱媒体の流動も小さく、地中熱の採熱量が期待されるほど多くない場合があった。その一方で、上記特許文献１に記載された地中熱採熱システムであっても、熱交換流路を流れて地中熱を採熱した第１の熱媒体を、地中容器から熱利用場所（例えば地上に設置されたファンコイルユニット等の熱利用機器）に搬送するための動力（熱利用ポンプの動力）は必要であった。また、地中容器はコンクリート製の円筒形状の部材を積層して形成されるのが一般的であったので、現場における施工に相当の時間とコストを要していた。

本発明は上述の課題に鑑み、地中熱と熱交換を行う熱媒体を流動させる専用の機器を設けなくても確実に熱媒体を流動させることができる地中熱採熱タンクを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る地中熱採熱タンクは、例えば図１に示すように、内部に流体ＣＨを流す内部管２８と、内部管２８を収容し、内部管２８内の流れ方向と逆向きで内部管２８の外側に内部管２８内を流れた後の流体ＣＨを流す外部管２９とを有する、地中Ｇに埋設される熱交換部２０と；内部管２８の外側の外部管２９内を流れた流体ＣＨを受け入れるタンク本体１１と；タンク本体１１内に配設され、内部管２８内と連通して流体ＣＨを内部管２８内に供給するヘッダー１５とを備え；流体ＣＨをヘッダー１５から内部管２８内及び内部管２８の外側の外部管２９内を経てタンク本体１１へと流す流路が密閉可能に構成されている。

このように構成すると、流体をヘッダーから内部管内及び内部管の外側の外部管内を経てタンク本体へと流す流路が密閉可能に構成されているので、熱交換部に流体を流す機器を特別に設けなくても、地中熱採熱タンクで採取した熱を利用する場所へ搬送するために地中熱採熱タンク外に設けられる機器（典型的には上記熱利用ポンプに相当するポンプ）を利用して流体を熱交換部に流すことが可能となり、熱交換部への流体の流動を確実に行わせることが可能となる。ここで、地中熱採熱タンクで採取した「熱」は温熱のみならず冷熱も含む概念である。本明細書において単に「熱」というときは冷熱及び／又は温熱を意味し、区別する場合は「冷熱」又は「温熱」ということとする。

また、本発明の第２の態様に係る地中熱採熱タンクは、例えば図２に示すように、上記本発明の第１の態様に係る地中熱採熱タンク１０（例えば図１参照）において、ヘッダー１５が環状に形成されて構成されている。

このように構成すると、内部の圧力の均一化を図ることができるヘッダーを、例えばベンダーを用いて直管を加工する等によって簡単に製造することができる。また、後述するように複数の熱交換部が水平な投影面上において放射状になるように配設される場合は、地中熱採熱タンク周囲の地中熱を均等に採取することができる。

また、本発明の第３の態様に係る地中熱採熱タンクは、例えば図２に示すように、上記本発明の第１の態様又は第２の態様に係る地中熱採熱タンク１０（例えば図１参照）において、熱交換部２０を複数有し、複数の熱交換部２０が水平な投影面上において放射状になるように配設されている。

このように構成すると、流体と地中との総交換熱量を増大させることができる。

また、本発明の第４の態様に係る地中熱採熱タンクは、例えば図３に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つの態様に係る地中熱採熱タンク１０（例えば図１参照）において、熱交換部２０がタンク本体１１及びヘッダー１５に対して着脱可能に構成されている。

このように構成すると、内部にヘッダーが配設されたタンク本体を工場で生産して現場に搬入設置することが容易になり、熱交換部を先行して地中に埋設し、次いで工場生産されたタンク本体を地中に設置することで、現場での施工に要する時間及びコストを低減することができる。

本発明によれば、流体をヘッダーから内部管内及び内部管の外側の外部管内を経てタンク本体へと流す流路が密閉可能に構成されているので、熱交換部に流体を流す機器を特別に設けなくても、地中熱採熱タンクで採取した熱を利用する場所へ搬送するために地中熱採熱タンク外に設けられる機器を利用して流体を熱交換部に流すことが可能となり、熱交換部への流体の流動を確実に行わせることが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。

図１を参照して本発明の実施の形態に係る地中熱採熱タンク１０の構成を説明する。図１は、地中熱採熱タンク１０の模式的正面図である。図１では、内部構造の説明の便宜のために一部を切り欠いて部分的に断面を示している。地中熱採熱タンク１０は、タンク本体１１と、タンク本体１１の内部に設けられたヘッダー１５と、熱交換部２０とを備えている。

タンク本体１１は、熱交換部２０を流れて地中Ｇの熱を採取した流体としての熱媒体ＣＨを受け入れる部材である。タンク本体１１は、概略円筒状に形成され、円筒の両端にお椀形の蓋を取り付けたような形状を有している。タンク本体１１は、気密性が高くなるように、例えば鋼板を加工して形成され、地中Ｇに埋設した際の耐食性の観点から、典型的にはステンレス鋼板を加工して形成されている。タンク本体１１は、円筒の軸が鉛直方向を向くように設置される設計となっている。タンク本体１１は、その底部にタンク本体１１を支持する支柱１１ｓが設けられている。支柱１１ｓは、例えばアンカー孔が形成されたプレートが端部に溶接されたパイプで構成されており、典型的には３〜４つの支柱１１ｓが、プレートが溶接された側とは逆側の端部のパイプがタンク本体１１の底部に溶接されることにより取り付けられている。

タンク本体１１の頂部には、タンク本体１１の内部へのアクセスを可能にする点検用ハッチ１４が設けられている。点検用ハッチ１４は、典型的には直径４５０ｍｍ程度のパイプ１４ｐと、開閉蓋１４ｃとを含んで構成されている。パイプ１４ｐは、タンク本体１１の頂部に気密に溶接接合されて取り付けられている。パイプ１４ｐ内に位置するタンク本体１１の頂部には、連通孔が形成されている。開閉蓋１４ｃは、パイプ１４ｐの上部に開閉可能に取り付けられている。開閉蓋１４ｃには、閉じたときにタンク本体１１内の気密性を維持することができるように、パイプ１４ｐとの接触面全体にＯリング又はガスケットが設けられている。開閉蓋１４ｃには、タンク本体１１内の空気を排出する自動エア抜き弁１４Ｖが設けられている。自動エア抜き弁１４Ｖは、タンク本体１１に連通する短管に接続された仕切弁に取り付けられている。このようにすると、メンテナンス時におけるタンク本体１１内外の圧力差の解消を、自動エア抜き弁１４Ｖを仕切弁から外して仕切弁を開にすることで容易に行うことができる。パイプ１４ｐは、タンク本体１１へのアクセスを容易にするためにできるだけ短く形成されている。パイプ１４ｐが短いと、地中熱採熱タンク１０を地中に埋設したときに点検用ハッチ１４も埋没する場合もありうるため、点検用ハッチ１４を囲んで上部に延びる点検用マンホール１４Ｍが点検用ハッチ１４の上部に設けられている。

タンク本体１１の側面には、タンク本体１１内の熱媒体ＣＨを導出する導出口１３が設けられている。導出口１３は、タンク本体１１内に連通する短管をタンク本体１１に溶接することにより形成されている。導出口１３が設けられた位置に対して反対側のタンク本体１１の側面には、タンク本体１１の内部に設けられたヘッダー１５に熱媒体ＣＨを供給する導入口１２が設けられている。導入口１２は、短管がタンク本体１１の側面を貫通するように設けられることにより形成されている。導入口１２を形成する短管がタンク本体１１の側面を貫通する貫通部は、タンク本体１１内の気密性を保持することができるように処理されている。

図２は地中熱採熱タンク１０の水平断面図である。なお、説明の便宜上、熱交換部２０はその軸を含む平面において切断した図を示している。図２に示すように、ヘッダー１５は、導入口１２を形成する短管と同程度の口径を有するパイプが円環状（ドーナツ状）に加工されて形成された円管１５ｃと、円管１５ｃを補強する補強管１５ｓとを含んで構成されている。円管１５ｃは、その外周の直径がタンク本体１１の水平断面における直径よりも小さく、タンク本体１１の内部に収容可能な大きさに形成されている。円管１５ｃは、例えばステンレス鋼管をベンダーを用いて円環状に曲げて両端を突き合わせ、突き合わせた部分を溶接することにより製作される。このように構成されると、熱媒体ＣＨが熱交換部２０に流入する前にヘッダー１５に流入したときの内部の圧力の均一化を図ることができる。また、ベンダーで加工することができるので、簡単に製作することができる。補強管１５ｓは、円管１５ｃの中心側に取り付けられている。補強管１５ｓは、円管１５ｃを形成する円環状の中心から円管１５ｃに向けて４本の管が９０°の中心角を持って延びて構成されている。４本の補強管１５ｓは、円環状の中心部の合流点で相互に連通し、それぞれは円管１５ｃとも連通している。このように、補強管１５ｓは、連通管を兼ねている。円管１５ｃの外周には、導入口１２を構成する短管が１本と、熱交換部２０を構成する内部管２８（図１参照）が複数本接続されている。本実施の形態では、２８本の内部管２８が、水平な投影面上において放射状になるように円管１５ｃに取り付けられている。

図３の部分詳細図に示すように、厳密には、円管１５ｃと内部管２８とは、内部接続管１８を介して接続されている。内部接続管１８はヘッダー１５の一部を構成する。導入口１２を構成する短管はその軸が水平になるように円管１５ｃに取り付けられているが、内部接続管１８はその軸が円管１５ｃから見て斜め下方を向くように円管１５ｃに取り付けられている。内部接続管１８が斜め下方を向く角度は、典型的には、接続される熱交換部２０が帯水層（地層を構成する粒子の間隙が大きく、地下水によって飽和されている透水層）に位置するように、タンク本体１１が地中Ｇに埋設される深さを勘案して決定される。内部接続管１８は、例えば、その軸と水平面との角度が１０°〜６０°となるような、好ましくは３０°〜４５°となるような先端下がりに円管１５ｃに取り付けられているが、１５°や４０°や５０°等、１０°〜６０°の任意の角度となるように取り付けられていてもよい。内部接続管１８は、タンク本体１１を貫通してその先端がタンク本体１１の外側に位置している。タンク本体１１の外部にある内部接続管１８には、内部接続管１８の端部が出るようにして外部接続管１９が被せられている。外部接続管１９は、タンク本体１１を貫通して、その先端がタンク本体１１の内部にわずかに突き出ている。つまり、外部接続管１９はタンク本体１１の内部と連通している。しかしながら、外部接続管１９はヘッダー１５には接続されていない。外部接続管１９がタンク本体１１を貫通する貫通部分は、タンク本体１１の内部の気密性を保つことができるように処理されている（例えばタンク本体１１を形成する金属と同種の金属を溶融したものを充填して硬化させる）。

熱交換部２０は、内部に熱媒体ＣＨを流す内部管２８と、内部管２８を収容して内部管２８との間に熱媒体ＣＨを流す外部管２９とを含んで構成されている。このように熱交換部２０を二重管に構成することで、外部管２９を内部管２８の保護管としても兼用することができ、熱媒体ＣＨと地中Ｇとの間に介在するのが外部管２９のみとすることが可能になって熱媒体ＣＨと地中Ｇとの間の熱交換効率を向上させることができ、掘削後に直接外部管２９を挿入することができて施工性も向上する。熱交換部２０は、図３においては中間部分が省略されているが、典型的には２０ｍ〜４０ｍ程度の長さを有している。熱交換部２０の長さは、地中熱採熱タンク１０が設置される地中Ｇの帯水層の位置や予定している採熱量等を勘案して適宜決定するとよい。内部管２８及び外部管２９の口径は、一例を示すと、内部管２８を３０Ａ、外部管２９を６５Ａとすることができる。内部管２８は、施工容易の観点から、ポリプロピレン管やポリブデン管等の合成樹脂管が用いられるが、合成樹脂よりも熱伝導率が高い鋼管（例えばステンレス鋼管等）を用いてもよい。外部管２９は、施工容易及び耐食性の観点から合成樹脂製のコルゲート管を用いるとよい。

外部管２９の末端２９ｅは閉塞されている。これにより、外部管２９は、仮に外部管端２９ｅと逆側の端部を塞いだ場合に気密になるように構成されている。内部管２８の末端２８ｅは、外部管端２９ｅの近傍の位置で開口している。このように構成されていることにより、外部管端２９ｅの近傍で内部管２８の内部と外部管２９の内部とが連通している。内部管２８と外部管２９とは、内部管２８の外壁と外部管２９の内壁とが接触しないように、それぞれの軸ができるだけ重なるように配設されているのが、熱媒体ＣＨと地中Ｇとの熱交換効率を向上させる観点から好ましい。なお、図示は省略しているが、内部管２８の外壁と外部管２９の内壁とが接触しないようにするために、スペーサを適切な間隔ごとに設けるとよい。

内部管２８は、管端２８ｅとは逆側の他端で、内部管ソケット２３を介して内部接続管１８に接続されている。内部管ソケット２３は、典型的には、内部接続管１８とはねじ接合され、内部管２８とは融着接合又はメカニカル接合される。外部管２９は、管端２９ｅとは逆側の他端で、外部管ソケット２４を介して外部接続管１９に接続されている。外部管ソケット２４は、異種管接続材料であり、外部管２９と外部接続管１９とを気密に接続することができるように構成されている。このように、熱交換部２０は、タンク本体１１の一部としての外部接続管１９と外部管２９とが、及びヘッダー１５の一部としての内部接続管１８と内部管２８とが、それぞれ着脱可能に構成されている。

図１に戻ってヘッダー１５のタンク本体１１内における固定状況を説明する。タンク本体１１の内部には、ヘッダー１５を支持するためのアングル１６が、タンク本体１１内の底部から鉛直方向に延びるように２〜４本取り付けられている。ヘッダー１５は、アングル１６にＵボルト１７（図３参照）で固定されている。このようにヘッダー１５がタンク本体１１の内部に設けられていると、地中熱採熱タンク１０の見かけ上の部品点数を少なくすることができ、地中熱採熱タンク１０をあらかじめ工場で製作しておくことにより現場における施工の手間を削減することができる。

次に図４を参照して、また適宜図１を参照して、地中熱採熱タンク１０を地中Ｇに設置する手順について説明する。まず、熱交換部２０を埋設するための熱交換部用孔Ｈ２を、地表ＧＬからボーリングすることにより形成する（図４（ａ））。熱交換部用孔Ｈ２は、設置する熱交換部２０の本数分形成する。熱交換部用孔Ｈ２を形成したら、そこへ外部管２９内に内部管２８を挿入して構成された熱交換部２０を先行して配設する（図４（ｂ））。その後、タンク本体１１を設置するためのタンク本体用孔Ｈ１を掘削により形成する（図４（ｃ））。この掘削は、典型的にはバックホーやバケットが鉛直方向に上下する建設用重機を用いて行われるが、先行して埋設した熱交換部２０を破損しないように適宜手堀りを併用して行われることが好ましい。タンク本体用孔Ｈ１を形成したら、底部に基礎の敷き石ＢＳ（あるいは捨てコンクリートでもよい）を敷設し、その上にコンクリート基礎ＢＣを設け（図１参照）、コンクリート基礎ＢＣの上に工場であらかじめ製造された地中熱採熱タンク１０の熱交換部２０以外の部分を設置する（図４（ｄ））。地中熱採熱タンク１０の熱交換部２０以外の部分を設置したら、先行して埋設されていた熱交換部２０と接続する。その後、その他の地中熱採熱タンク１０廻りの施工（例えば導入口１２及び導出口１３への配管接続）が完了したら土の埋め戻しを行う。

このように、地中熱採熱タンク１０を用いると、工場で生産された地中熱採熱タンク１０を分割して搬入設置するので、現場施工の省力化を図ることができる。さらなる省力化となる要因を示すと、例えばタンク本体１１の水平断面における直径が１．５ｍとすると、タンク本体用孔Ｈ１としては、タンク本体１１側と熱交換部２０との接続のためのスペースやタンク本体１１をコンクリート基礎ＢＣに打設されたアンカーに固定するためのスペースを考慮しても直径２ｍ〜２．５ｍ程度の孔で足りる。他方、本明細書の冒頭で言及したコンクリート製の地中容器を用いる地中熱採熱システムでは現場においてシステムの構築が行われるため、地中容器内の作業スペースを考慮すると地中容器の直径も大きくなり、結果として地中容器を設置するための孔の直径は４ｍ超になることが多い。両者を比較すると、地中熱採熱タンク１０を採用した場合は、掘削に伴う労力（土の搬出入を含む）を大幅に削減することができ、結果として施工コストをも削減することができる。

次に図５を参照して、地中熱採熱タンク１０を用いた冷暖房システム５０の構成を説明する。冷暖房システム５０は、これまで説明した地中熱採熱タンク１０と、熱利用機器としてのヒートポンプチラー５４とを備えている。地中熱採熱タンク１０は、既に説明したので重複した説明は省略する。

ヒートポンプチラー５４は、熱媒体ＣＨを導入し、外部からの電気エネルギーを利用して、冷暖房のために用いられる冷水及び温水を製造する機器である。ヒートポンプチラー５４は、冷媒のヒートポンプサイクルを利用して冷媒が凝縮する際に放出する熱で水を加温して温水を製造し、冷媒の冷凍サイクルを利用して冷媒が蒸発する際に水から熱を吸収することによりこの水を冷却して冷水を製造するユニットである。このように、ヒートポンプチラー５４は、ヒートポンプとしてもチラーとしても利用することができる機器である。

ヒートポンプチラー５４は、地中熱採熱タンク１０の導入口１２と還管５２で接続されており、導出口１３と往管５１で接続されている。還管５２には、熱媒体ＣＨを圧送する熱媒体ポンプ５３が挿入配置されている。往管５１及び還管５２により接続されて構成された熱媒体ＣＨの流路は、密閉流路となっている。すなわち、ヒートポンプチラー５４から還管５２、ヘッダー１５、内部管２８内、内部管２８の外側の外部管２９内、タンク本体１１、往管５１、そして再びヒートポンプチラー５４へと通ずる熱媒体ＣＨの流路は、密閉流路となっている。この流路は、点検用ハッチ１４の開閉蓋１４ｃを開けることで一時的に開放流路となりうるが、開閉蓋１４ｃを閉じることにより密閉可能となる。密閉（気密）の程度は、地中熱採熱タンク１０の許容圧力（使用圧力に余裕分を見込んだ圧力で、例えば０．５ＭＰａ（ゲージ圧））において密閉を維持できる程度であればよい。なお、冷暖房システム５０では、熱媒体ＣＨを熱交換部２０内で流動させるための専用のポンプは設けられていない。

引き続き図１〜図５を参照して、地中熱採熱タンク１０及び冷暖房システム５０の作用を説明する。なお、地中熱採熱タンク１０の作用の説明は、冷暖房システム５０の作用の説明の一環として説明する。

ヒートポンプチラー５４で冷水を製造した場合、ヒートポンプチラー５４に導入された熱媒体ＣＨは温度が上昇する。温度が上昇した熱媒体ＣＨは、熱媒体ポンプ５３の起動により地中熱採熱タンク１０に向けて還管５２内を搬送され、導入口１２を介してヘッダー１５に流入する。例えば、約２５℃の熱媒体ＣＨがヘッダー１５に流入する。ヘッダー１５に流入した熱媒体ＣＨはヘッダー１５全体に行き渡り、内部接続管１８を介して内部管２８に流入する。内部管２８に流入した熱媒体ＣＨは、内部管端２８ｅに向かって内部管２８内を流れる。内部管端２８ｅに到達した熱媒体ＣＨは、内部管端２８ｅの開口から流出し、閉塞された外部管端２９ｅに衝突して向きを変え、内部管２８の外側であって外部管２９の内部をタンク本体１１に向かって流れる。外部管２９の内部をタンク本体１１に向かって流れる熱媒体ＣＨは、内部管２８内を流れる熱媒体ＣＨの流れ方向とは逆向きの流れ方向となっている。

外部管２９の内部をタンク本体１１に向かって流れる熱媒体ＣＨは、地中Ｇと熱交換して温度が低下する。つまり、熱媒体ＣＨは地中Ｇから冷熱を採取する。例えば、熱交換部２０が埋設された部分の地中温度が１７℃である場合、熱媒体ＣＨは２１℃に低下する。一般に、地中Ｇの温度は深部ほど季節による温度差が小さくなり、地表ＧＬより１５ｍ以深では年間を通じてほぼ一定の温度であることが知られている。熱交換部２０は必ずしも地表ＧＬより１５ｍ以深に埋設されている必要はないが、深部に埋設されているほど年間を通じて安定した地中熱を採取できる。また、熱交換部２０は地中Ｇ中に存在する帯水層に設けられるようにすると、地中熱が熱飽和してしまうことを回避することができるので好適である。

地中Ｇと熱交換して温度が低下した熱媒体ＣＨは、外部接続管１９を介してタンク本体１１内に流入する。その後熱媒体ＣＨは、導出口１３から導出され、往管５１を流れてヒートポンプチラー５４に導入される。ヒートポンプチラー５４に導入された熱媒体ＣＨは、地中熱採熱タンク１０において地中Ｇと熱交換されたため、ヒートポンプチラー５４における冷却水に適した温度に冷却されており、ヒートポンプチラー５４の冷媒の冷凍サイクルを継続させることができる。例えば、熱媒体ＣＨは２１℃でヒートポンプチラー５４に供給されて２５℃で導出される。つまり、ヒートポンプチラー５４に導入された熱媒体ＣＨは温度が上昇している。以降、熱媒体ＣＨは、上述した地中熱採熱サイクルを繰り返す。なお、ヒートポンプチラー５４で製造された冷水は、例えば居室近傍に配設されたファンコイル（不図示）やエアハンドリングユニット（不図示）に搬送されて空調用空気の冷却に利用される。

以上の作用において、ヒートポンプチラー５４から還管５２、ヘッダー１５、内部管２８内、内部管２８の外側の外部管２９内、タンク本体１１、往管５１、そして再びヒートポンプチラー５４へと通ずる熱媒体ＣＨの流路は、密閉流路となっているので、熱媒体ポンプ５３の起動のみで熱媒体ＣＨの地中熱採熱サイクルを行わせることができる。つまり、地中Ｇと熱交換を行う熱媒体ＣＨを流動させる専用のポンプを省略しても確実に熱媒体ＣＨの地中熱採熱サイクルを行わせることができる。

以上の作用の説明では、ヒートポンプチラー５４で冷水を製造する場合を説明したが、例えば暖房のために用いられる温水を製造することもできる。この場合、ヒートポンプチラー５４で温水が製造されると熱媒体ＣＨの温度は低下する。例えば、１１℃でヒートポンプチラー５４に導入された熱媒体ＣＨが７℃に低下する。そして、温度が低下した熱媒体ＣＨを地中熱採熱タンク１０に導き、熱交換部２０において熱媒体ＣＨよりも温度が高い地中Ｇ（例えば１６℃）と熱交換させて温度を上昇させる。つまり、熱媒体ＣＨは地中Ｇから温熱を採取する。熱媒体ＣＨの温度は、地中Ｇとの熱交換により、例えば１１℃に上昇する。地中熱採熱タンク１０で温度が上昇した熱媒体ＣＨは、再びヒートポンプチラー５４に導入されて温水の製造に利用される。ヒートポンプチラー５４で温水を製造する場合も、温度条件以外の、熱媒体ＣＨの流れ及び熱媒体ポンプ５３の起動等は、冷水を製造する場合と同様である。

以上の説明では、ヘッダー１５は円環状（ドーナツ状）に加工されて形成された円管１５ｃと、円管１５ｃを補強する補強管１５ｓとを含んで構成されているとしたが、あんパンのような形状（湯たんぽを楕円ではなく円形にしたような形状）に構成されていてもよい。あんパン形にすると補強管１５ｓに相当する部材を省略することができる。他方、円管１５ｃと補強管１５ｓとを含んで構成される場合は、広く流通している材料（例えばステンレス鋼管）を加工して製作することができるので、コストの上昇を抑制することができる。

以上の説明では、採取した地中熱の利用形態としてヒートポンプチラー５４を備える冷暖房システム５０を例示したが、ヒートポンプチラー５４に代えて融雪機を設け、融雪システムとして利用する等、ヒートポンプチラー５４以外の熱利用機器を用いた熱利用システムを構築してもよい。

本発明の実施の形態に係る地中熱採熱タンクの模式的正面図である。 本発明の実施の形態に係る地中熱採熱タンクの水平断面図である。 タンク本体と熱交換部との接続部分の部分詳細図である。 本発明の実施の形態に係る地中熱採熱タンクの設置手順の説明図である。 本発明の実施の形態に係る地中熱採熱タンクを用いた冷暖房システムの模式的系統図である。

符号の説明

１０ 地中熱採熱タンク
１１ タンク本体
１５ ヘッダー
２０ 熱交換部
２８ 内部管
２９ 外部管
ＣＨ 熱媒体（流体）
Ｇ 地中

Claims (4)

1. 内部に流体を流す内部管と、
   前記内部管を収容し、前記内部管内の流れ方向と逆向きで前記内部管の外側に前記内部管内を流れた後の前記流体を流す外部管とを有する、
   地中に埋設される熱交換部と；
   前記内部管の外側の前記外部管内を流れた前記流体を受け入れるタンク本体と；
   前記タンク本体内に配設され、前記内部管内と連通して前記流体を前記内部管内に供給するヘッダーとを備え；
   前記流体を前記ヘッダーから前記内部管内及び前記内部管の外側の前記外部管内を経て前記タンク本体へと流す流路が密閉可能に構成された；
   地中熱採熱タンク。
2. 前記ヘッダーが環状に形成されて構成された；
   請求項１に記載の地中熱採熱タンク。
3. 前記熱交換部を複数有し、前記複数の熱交換部が水平な投影面上において放射状になるように配設された；
   請求項１又は請求項２に記載の地中熱採熱タンク。
4. 前記熱交換部が前記タンク本体及び前記ヘッダーに対して着脱可能に構成された；
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の地中熱採熱タンク。

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