JP2010133608A - Ground heat exchanger and air conditioning system - Google Patents

Ground heat exchanger and air conditioning system Download PDF

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Hideaki Asai
英明 浅井
Katsuhiro Kawabata
克宏 川端
Keisuke Tanimoto
啓介 谷本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To minimize deterioration of heat exchange capacity even if a crack occurs in an outer pipe 3 due to some cause and a heat carrier in the pipe leaks into the ground in a ground heat exchanger carrying out heat exchange between a refrigerant and soil in the ground via sealed carbon dioxide. <P>SOLUTION: At least one or more bulkheads 6 partitioning a sealed space 7 into a plurality of divided spaces 7a along a pipe axial direction is provided in a pipe interior side of the outer pipe 3 in the ground heat exchanger 1. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、被熱交換流体と地中の土壌とを熱交換させる地中熱交換器、及びそれを利用した空調システムに関するものである。   The present invention relates to a ground heat exchanger for exchanging heat between a heat exchange fluid and soil in the ground, and an air conditioning system using the same.

従来より、密封された熱媒体を介して被熱交換流体と地中の土壌とを熱交換させる地中熱交換器が知られている。この地中熱交換器は、例えば冷凍サイクルを行う冷媒回路等に利用されている。特許文献1には、暖房運転において、上記冷媒回路の冷媒(被熱交換流体)を地中熱を利用して加熱する地中熱交換器が開示されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, underground heat exchangers that exchange heat between a heat exchange fluid and underground soil via a sealed heat medium are known. This underground heat exchanger is used in, for example, a refrigerant circuit that performs a refrigeration cycle. Patent Document 1 discloses a ground heat exchanger that heats the refrigerant (heat exchange fluid) in the refrigerant circuit using ground heat in heating operation.

特許文献1の地中熱交換器は、外管と該外管の内側に挿入された内管とからなる二重管式熱交換器で構成されている。上記内管は、その両端が閉塞されて内側に密閉空間が形成されている。この密閉空間に上記熱媒体が封入されている。上記外管は、その内側に上記冷媒回路の冷媒が流れる冷媒通路が形成されている。   The underground heat exchanger of patent document 1 is comprised with the double tube | pipe type heat exchanger which consists of an outer tube | pipe and the inner tube inserted inside this outer tube | pipe. The inner tube is closed at both ends to form a sealed space inside. The heat medium is sealed in the sealed space. The outer pipe has a refrigerant passage through which the refrigerant of the refrigerant circuit flows.

そして、上記内管は、その上下端が外管の内側から管軸方向に突出するように外管の管内側に固定されている。上記外管から下側へ突出した内管は、その内管の管軸方向が鉛直方向に沿うように地中に埋設される。つまり、上記内管の下方部分は地中の土壌と接触し、上記内管の上方部分は上記外管の冷媒通路を流れる冷媒と接触している。   The inner pipe is fixed to the inner side of the outer pipe so that the upper and lower ends protrude from the inner side of the outer pipe in the pipe axis direction. The inner pipe protruding downward from the outer pipe is buried in the ground so that the pipe axis direction of the inner pipe is along the vertical direction. That is, the lower part of the inner pipe is in contact with the soil in the ground, and the upper part of the inner pipe is in contact with the refrigerant flowing through the refrigerant passage of the outer pipe.

このような構成において、地中よりも低い温度の冷媒を上記冷媒流路に流すと、上記内管の上端側では、地中温度で平衡蒸気圧にあった熱媒体蒸気と冷たい冷媒とが熱交換して該熱媒体が凝縮するとともに、その凝縮熱で冷媒を加熱する。凝縮して液化した熱媒体は内管内を上端側から下端側に向かって下降する。上記内管の下端側では、地中の土壌と熱媒体とが熱交換して該熱媒体が地中温度と平衡な蒸気圧になるように蒸発をする。この蒸発した熱媒体は内管内を下端側から上端側に向かって再び上昇する。つまり、上記内管がヒートパイプとなって、地中の熱で冷媒配管内の冷媒を加熱することができる。
国際公開第WO2004/111559号パンフレット
In such a configuration, when a refrigerant having a temperature lower than that in the ground is caused to flow through the refrigerant flow path, the heat medium vapor and the cold refrigerant that are in the equilibrium vapor pressure at the underground temperature are heated at the upper end side of the inner pipe. The heat medium is exchanged and condensed, and the refrigerant is heated by the heat of condensation. The heat medium condensed and liquefied falls in the inner tube from the upper end side toward the lower end side. At the lower end side of the inner pipe, the soil in the ground and the heat medium exchange heat, and the heat medium is evaporated so as to have a vapor pressure balanced with the temperature in the ground. The evaporated heat medium rises again in the inner tube from the lower end side toward the upper end side. That is, the inner pipe becomes a heat pipe, and the refrigerant in the refrigerant pipe can be heated by underground heat.
International Publication No. WO2004 / 111559 Pamphlet

しかしながら、この特許文献1のような従来の地中熱交換器において、自然災害等により地中に埋設した管に亀裂が生じた場合、その亀裂部分から熱媒体が洩れてしまうことが考えられる。こうなると、上記密閉空間内の熱媒体の量が減り、地中熱交換器の熱交換能力が低下するという問題がある。   However, in the conventional underground heat exchanger like this patent document 1, when a crack is generated in a pipe buried in the ground due to a natural disaster or the like, it is considered that the heat medium leaks from the cracked portion. If it becomes like this, the quantity of the heat medium in the said enclosed space will reduce, and there exists a problem that the heat exchange capability of an underground heat exchanger falls.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、密封された熱媒体を介して被熱交換流体と地中の土壌とを熱交換させる地中熱交換器において、何らかの原因で管内の熱媒体が管外側へ洩れてしまった場合であっても、熱交換能力の低下を最小限に抑えることができるようにすることである。   The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide any cause in the underground heat exchanger that exchanges heat between the heat exchange fluid and the soil in the ground via a sealed heat medium. Thus, even if the heat medium in the pipe leaks to the outside of the pipe, it is possible to minimize a decrease in heat exchange capacity.

第1の発明は、外管(3)と該外管(3)の管内側に挿入された内管(2)とを備えた地中熱交換器を前提としている。   1st invention presupposes the underground heat exchanger provided with the outer pipe | tube (3) and the inner pipe | tube (2) inserted inside the pipe | tube of this outer pipe | tube (3).

そして、上記地中熱交換器の外管(3)は、その管軸方向が鉛直方向に沿うように地中に埋設されるとともに、その管端部が閉塞されて管内側に熱媒体を封入する密閉空間(7)が形成され、上記内管(2)は、その管内側に被熱交換流体が流れる流体流路(2a)が形成され、上記外管(3)の管内側には、上記密閉空間(7)を管軸方向に沿って複数の分割空間(7a)に区画する少なくとも1つ以上の隔壁が設けられていることを特徴としている。   The outer pipe (3) of the above-mentioned underground heat exchanger is buried in the ground so that the pipe axis direction is along the vertical direction, and the end of the pipe is closed to enclose the heat medium inside the pipe. The inner pipe (2) has a fluid flow path (2a) through which the heat exchange fluid flows, and the outer pipe (3) has an inner pipe (2). It is characterized in that at least one or more partition walls that divide the sealed space (7) into a plurality of divided spaces (7a) along the tube axis direction are provided.

第1の発明では、上記密閉空間(7)を複数の分割空間(7a)に区画している。こうすると、自然災害等で外管(3)に亀裂が生じても、その亀裂部分に対応する分割空間(7a)から熱媒体が地中に洩れるのみで、他の分割空間(7a)から熱媒体が地中に洩れるのを防ぐことができる。   In the first invention, the sealed space (7) is partitioned into a plurality of divided spaces (7a). In this way, even if a crack occurs in the outer pipe (3) due to a natural disaster, the heat medium only leaks into the ground from the divided space (7a) corresponding to the cracked part, and heat is generated from the other divided space (7a). The medium can be prevented from leaking into the ground.

第2の発明は、第1の発明において、上記外管(3)及び上記内管(2)は、該外管(3)の内周面(3a)と内管(2)の外周面(2b)とが互いに実質的に接触するように配置されていることを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the outer tube (3) and the inner tube (2) include an inner peripheral surface (3a) of the outer tube (3) and an outer peripheral surface of the inner tube (2) ( 2b) are arranged so as to be substantially in contact with each other.

ここで、本発明の地中熱交換器を地中に埋没させた後、上記内管(2)の流体流路(2a)に地中の土壌よりも低い温度の被熱交換流体を流すと、上記外管(3)内に封入された熱媒体は、上記内管(2)の外周面(2b)を介して、該熱媒体よりも温度の低い被熱交換流体に熱を放出して凝縮する。このとき、被熱交換流体は、熱媒体の凝縮熱を吸収することにより、加熱される。   Here, after the underground heat exchanger of the present invention is buried in the ground, a heat exchange fluid having a temperature lower than that of the soil in the ground is passed through the fluid flow path (2a) of the inner pipe (2). The heat medium sealed in the outer pipe (3) releases heat to the heat exchange fluid having a temperature lower than that of the heat medium via the outer peripheral surface (2b) of the inner pipe (2). Condensate. At this time, the heat exchange fluid is heated by absorbing the heat of condensation of the heat medium.

上記内管(2)の外周面(2b)で凝縮して液化した熱媒体は、上記外管(3)の内周面(3a)を介して、該熱媒体よりも温度の高い地中の土壌から熱を吸収して蒸発する。上記外管(3)の内周面(3a)で蒸発して気化した熱媒体は、再び上記内管(2)の外周面(2b)で凝縮する。このように、上記熱媒体が凝縮及び蒸発を繰り返すことにより、地中の土壌の熱が熱媒体を介して被熱交換流体へ伝えられ、該被熱交換流体が加熱される。   The heat medium condensed and liquefied on the outer peripheral surface (2b) of the inner pipe (2) passes through the inner peripheral surface (3a) of the outer pipe (3) in the ground where the temperature is higher than that of the heat medium. It absorbs heat from the soil and evaporates. The heat medium evaporated and vaporized on the inner peripheral surface (3a) of the outer tube (3) is condensed again on the outer peripheral surface (2b) of the inner tube (2). Thus, when the heat medium repeats condensation and evaporation, the heat of the soil in the ground is transmitted to the heat exchange fluid via the heat medium, and the heat exchange fluid is heated.

逆に、上記内管(2)の流体流路(2a)に地中の土壌よりも高い温度の被熱交換流体を流したとすると、上記熱媒体は、上記外管(3)の内周面(3a)で凝縮し、上記内管(2)の外周面(2b)で蒸発する。これにより、被熱交換流体の熱が熱媒体を介して地中の土壌へ伝えられ、該被熱交換流体が冷却される。   On the other hand, if a heat exchange fluid having a temperature higher than that of the soil in the ground flows through the fluid flow path (2a) of the inner pipe (2), the heat medium is transferred to the inner circumference of the outer pipe (3). It condenses on the surface (3a) and evaporates on the outer peripheral surface (2b) of the inner pipe (2). Thereby, the heat of the heat exchange fluid is transmitted to the soil in the ground via the heat medium, and the heat exchange fluid is cooled.

第2の発明では、上記外管(3)の内周面(3a)と上記内管(2)の外周面(2b)とを互いに実質的に接触させることにより、この接触部分を介して、上記外管(3)の内周面(3a)及び上記内管(2)の外周面(2b)の一方の面で凝縮して液化した熱媒体が他方の面へ流れるようになる。ここで、実質的に接触している状態とは、上記外管(3)と上記内管(2)とが直接的に接触している状態と、液化した熱媒体を介して間接的に接触している状態とを含んでいる。   In the second invention, the inner peripheral surface (3a) of the outer tube (3) and the outer peripheral surface (2b) of the inner tube (2) are substantially brought into contact with each other, via this contact portion, The heat medium condensed and liquefied on one surface of the inner peripheral surface (3a) of the outer tube (3) and the outer peripheral surface (2b) of the inner tube (2) flows to the other surface. Here, the substantially contacted state is a state in which the outer tube (3) and the inner tube (2) are in direct contact with each other indirectly through a liquefied heat medium. And the state which is doing.

第3の発明は、第2の発明において、上記外管(3)の内周面(3a)及び上記内管(2)の外周面(2b)には、円周方向に沿って円周溝(30,31)が形成されていることを特徴としている。   According to a third invention, in the second invention, a circumferential groove along the circumferential direction is formed on the inner peripheral surface (3a) of the outer tube (3) and the outer peripheral surface (2b) of the inner tube (2). (30, 31) is formed.

第3の発明では、上記外管(3)及び上記内管(2)の一方の面で凝縮して液化した熱媒体が、その一方の面に形成された円周溝(30,31)に保持されながら該円周溝(30)に沿って円周方向へ流れるようになる。この熱媒体は、上記外管(3)及び上記内管(2)の接触部分を介して他方の面へ流れる。この他方の面へ流れた熱媒体は、その他方の面に形成された円周溝(30,31)に保持されながら該円周溝(30)に沿って円周方向へ流れて蒸発するようになる。尚、この円周溝(30)は、螺旋状に形成されていてもよい。   In the third invention, the heat medium condensed and liquefied on one surface of the outer tube (3) and the inner tube (2) is formed in the circumferential groove (30, 31) formed on the one surface. It flows in the circumferential direction along the circumferential groove (30) while being held. This heat medium flows to the other surface through the contact portion of the outer tube (3) and the inner tube (2). The heat medium that has flowed to the other surface flows and evaporates along the circumferential groove (30) while being held in the circumferential grooves (30, 31) formed on the other surface. become. The circumferential groove (30) may be formed in a spiral shape.

第4の発明は、第2又は第3の発明において、上記外管(3)の内周面(3a)及び上記内管(2)の外周面(2b)の一方の面で液化した熱媒体を他方の面に搬送する液体搬送部材(8)が設けられていることを特徴としている。   A fourth invention is the heat medium liquefied on one surface of the inner peripheral surface (3a) of the outer tube (3) and the outer peripheral surface (2b) of the inner tube (2) in the second or third invention. Is provided with a liquid transport member (8) for transporting the liquid to the other surface.

第4の発明では、上記液体搬送部材(8)により、上記外管(3)の内周面(3a)及び上記内管(2)の外周面(2b)の一方の面で液化した熱媒体を、他方の面へ積極的に搬送して蒸発させることができるようになる。   In the fourth invention, the heat medium liquefied on one surface of the inner peripheral surface (3a) of the outer tube (3) and the outer peripheral surface (2b) of the inner tube (2) by the liquid transport member (8). Can be actively conveyed to the other surface and evaporated.

第5の発明は、第4の発明において、上記液体搬送部材(8)はウイックであり、そのウイックは、上記外管(3)の内周面(3a)及び上記内管(2)の外周面(2b)の両方に接触するように設けられていることを特徴としている。ここで、ウイックとは、内部に多数の微細な孔が形成された多孔質体のことであり、この微細な孔が連なることで毛細管状の通路を形成している。そして、毛細管現象により、この毛細管状の通路を液体が流れる。尚、この多孔質体は、金属又はセラミックの粉末を焼結させることで形成してもよいし、メッシュ状の金属を重ね合わせたり、金属繊維を束ねたりして形成してもよい。   In a fifth aspect based on the fourth aspect, the liquid conveying member (8) is a wick, and the wick includes an inner peripheral surface (3a) of the outer tube (3) and an outer periphery of the inner tube (2). It is provided so that it may contact both of surfaces (2b). Here, the wick is a porous body having a large number of fine pores formed therein, and a capillary passage is formed by the continuous fine pores. And a liquid flows through this capillary channel by capillary action. The porous body may be formed by sintering metal or ceramic powder, or may be formed by overlapping mesh-like metals or bundling metal fibers.

第5の発明では、上記液体搬送部材(8)をウイックで構成することにより、上記外管(3)及び上記内管(2)の一方の面で凝縮した液化した熱媒体を、上記ウイックの毛細管現象で他方の面へ積極的に搬送して蒸発させることができるようになる。   In a fifth aspect of the present invention, the liquid transport member (8) is formed of a wick so that the liquefied heat medium condensed on one surface of the outer pipe (3) and the inner pipe (2) Capillary action enables positive transport to the other surface and evaporation.

第6発明は、第1から第5の何れか1つの発明において、上記外管(3)の密閉空間(7)に封入された熱媒体は、二酸化炭素であることを特徴としている。   A sixth invention is characterized in that, in any one of the first to fifth inventions, the heat medium enclosed in the sealed space (7) of the outer tube (3) is carbon dioxide.

第6の発明では、何らかの原因で外管(3)に亀裂が生じて、その亀裂部分から熱媒体が地中に洩れたとしても、熱媒体を二酸化炭素で構成しているので、地中の土壌や地下水を汚染しないようにすることができる。   In the sixth invention, even if a crack occurs in the outer tube (3) for some reason and the heat medium leaks from the cracked part into the ground, the heat medium is composed of carbon dioxide. It can prevent soil and groundwater from being contaminated.

第7の発明は、第1から第5の何れか1つの発明において、上記外管(3)の密閉空間(7)に封入された熱媒体は、水であることを特徴としている。   According to a seventh invention, in any one of the first to fifth inventions, the heat medium sealed in the sealed space (7) of the outer tube (3) is water.

第7の発明では、何らかの原因で外管(3)に亀裂が生じて、その亀裂部分から熱媒体が地中に洩れたとしても、第5の発明と同様に、地中の土壌や地下水を汚染しないようにすることができる。又、水は、二酸化炭素に比べて潜熱が大きいので、外管(3)に封入する水の量を少なくすることができる。   In the seventh invention, even if a crack occurs in the outer pipe (3) for some reason and the heat medium leaks into the ground from the cracked portion, the soil and groundwater in the ground are removed as in the fifth invention. It can prevent contamination. Moreover, since water has a larger latent heat than carbon dioxide, the amount of water sealed in the outer tube (3) can be reduced.

第8の発明は、第1から第5の何れか1つの発明において、上記外管(3)の密閉空間(7)に封入された熱媒体は、アンモニアであることを特徴としている。   The eighth invention is characterized in that, in any one of the first to fifth inventions, the heat medium enclosed in the sealed space (7) of the outer pipe (3) is ammonia.

第8の発明では、アンモニアが二酸化炭素に比べて使用圧力範囲が低いことを利用して、外筒部(3)の薄肉化を図ることができる。又、アンモニアは、二酸化炭素に比べて蒸発潜熱が大きいので、水と同様に外管(3)に封入するアンモニアの量を少なくすることができる。   In the eighth invention, it is possible to reduce the thickness of the outer cylindrical portion (3) by utilizing the fact that the working pressure range of ammonia is lower than that of carbon dioxide. Moreover, since ammonia has a larger latent heat of vaporization than carbon dioxide, the amount of ammonia enclosed in the outer tube (3) can be reduced similarly to water.

第9の発明は、圧縮機(10)と熱源側熱交換器(1)と膨張機構(12)と利用側熱交換器(11)とが接続されて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路(9)を備えた空調システムを前提としている。   A ninth invention is a refrigerant circuit in which a compressor (10), a heat source side heat exchanger (1), an expansion mechanism (12), and a use side heat exchanger (11) are connected to perform a vapor compression refrigeration cycle. It assumes an air conditioning system with (9).

そして、上記空調システムにおいて、第1から第8の何れか1つの発明に記載された地中熱交換器の内管(2)が上記冷媒回路(9)に接続されて、該地中熱交換器が上記熱源側熱交換器(1)を構成することを特徴としている。   In the air conditioning system, the inner pipe (2) of the underground heat exchanger described in any one of the first to eighth inventions is connected to the refrigerant circuit (9), and the underground heat exchange is performed. The apparatus constitutes the heat source side heat exchanger (1).

第9の発明では、上記空調システムにおいて、蒸気圧縮式の冷凍サイクルにおける熱源側熱交換器(1)として地中熱交換器を利用することができる。上記空調システムが暖房装置の場合は、上記地中熱交換器が蒸発器となり、上記利用側熱交換器(11)が凝縮器となる。そして、この地中熱交換器において、上記膨張機構(12)を流出した低圧冷媒と地中の土壌とが熱交換を行い、地中の土壌から該低圧冷媒が吸熱することにより、該低圧冷媒を蒸発させることができる。   In the ninth aspect of the invention, in the air conditioning system, a ground heat exchanger can be used as the heat source side heat exchanger (1) in the vapor compression refrigeration cycle. When the air conditioning system is a heating device, the underground heat exchanger serves as an evaporator, and the use side heat exchanger (11) serves as a condenser. In this underground heat exchanger, the low-pressure refrigerant that has flowed out of the expansion mechanism (12) exchanges heat with the soil in the ground, and the low-pressure refrigerant absorbs heat from the soil in the ground. Can be evaporated.

一方、上記空調システムが冷房装置の場合は、上記地中熱交換器が凝縮器となり、上記利用側熱交換器(11)が蒸発器となる。そして、この地中熱交換器において、上記圧縮機(10)から吐出した高圧冷媒と地中の土壌とが熱交換を行い、該高圧冷媒が地中の土壌に放熱することにより、該高圧冷媒を凝縮させることができる。   On the other hand, when the air conditioning system is a cooling device, the underground heat exchanger serves as a condenser, and the use side heat exchanger (11) serves as an evaporator. In this underground heat exchanger, the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (10) exchanges heat with the soil in the ground, and the high-pressure refrigerant dissipates heat to the soil in the ground, thereby the high-pressure refrigerant. Can be condensed.

本発明によれば、自然災害等で外管(3)に亀裂が生じても、その亀裂部分に対応する分割空間(7a)から熱媒体が地中に洩れるのみで、他の分割空間(7a)から熱媒体が地中に洩れるのを防ぐことができる。つまり、上記密閉空間(7)を区画しない場合に比べて、外管(3)から外側に洩れる熱媒体の量を少なくすることができる、これにより、何らかの理由で地中熱交換器が破損しても、地中熱交換器の熱交換能力の低下を最小限に抑えることができる。   According to the present invention, even if a crack occurs in the outer pipe (3) due to a natural disaster or the like, only the heat medium leaks into the ground from the divided space (7a) corresponding to the cracked portion, and other divided spaces (7a ) Can be prevented from leaking into the ground. In other words, compared to the case where the sealed space (7) is not partitioned, the amount of the heat medium leaking outside from the outer tube (3) can be reduced. This causes the underground heat exchanger to be damaged for some reason. However, it is possible to minimize a decrease in the heat exchange capacity of the underground heat exchanger.

また、上記第2の発明によれば、上記外管(3)と上記内管(2)とを接触させることにより、上記外管(3)の内周面(3a)及び上記内管(2)の外周面(2b)の一方の面で凝縮して液化した熱媒体を確実に他方の面へ導き、他方の面で蒸発させることができるようになる。これにより、上記地中熱交換器の熱交換能力を向上させることができる。   According to the second aspect of the invention, the outer pipe (3) and the inner pipe (2) are brought into contact with each other, whereby the inner peripheral surface (3a) of the outer pipe (3) and the inner pipe (2 ), The heat medium condensed and liquefied on one surface of the outer peripheral surface (2b) can be reliably guided to the other surface and evaporated on the other surface. Thereby, the heat exchange capability of the underground heat exchanger can be improved.

また、上記第3の発明によれば、上記外管(3)及び上記内管(2)の一方の面で凝縮して液化した熱媒体は、その一方の面に形成された円周溝(30,31)で下方へ落ちないように保持されながら他方の面へ導かれ、その他方の面に形成された円周溝(30,31)で下方へ落ちないように保持されながら溝全体に広がりながら蒸発する。   According to the third invention, the heat medium condensed and liquefied on one surface of the outer tube (3) and the inner tube (2) is a circumferential groove ( 30, 31) is guided to the other surface while being held so as not to fall downward, and is held by the circumferential groove (30, 31) formed on the other side so that it does not fall downward. Evaporates while spreading.

このように、液化した熱媒体を円周溝(30,31)で下方へ落ちないように保持しながら、液化した熱媒体を一方の面から他方の面へ導くことができ、上記円周溝(30,31)を設けない場合に比べて、より多量の熱媒体が他方の面へ導かれるようになる。これにより、上記地中熱交換器の熱交換能力をさらに向上させることができる。   In this way, the liquefied heat medium can be guided from one surface to the other surface while holding the liquefied heat medium so as not to fall downward in the circumferential groove (30, 31), and the circumferential groove Compared with the case where (30, 31) is not provided, a larger amount of the heat medium is guided to the other surface. Thereby, the heat exchange capability of the underground heat exchanger can be further improved.

また、上記第4の発明によれば、上記液体搬送部材(8)を利用して、上記外管(3)及び上記内管(2)の一方の面で凝縮して液化した熱媒体を他方の面へ積極的に搬送することができる。これにより、上記地中熱交換器の熱交換効率をより一層向上させることができる。   According to the fourth aspect of the present invention, the heat transfer medium condensed and liquefied on one surface of the outer tube (3) and the inner tube (2) using the liquid conveying member (8) Can be positively transported to the surface. Thereby, the heat exchange efficiency of the said underground heat exchanger can be improved further.

また、上記第5の発明によれば、上記液体搬送部材(8)としてウイックを利用することにより、該液体搬送部材(8)の低コスト化を図りつつ、熱媒体を搬送することができ、上記地中熱交換器の高効率化と低コスト化とを両立することができる。   Further, according to the fifth aspect, by using a wick as the liquid transport member (8), the heat medium can be transported while reducing the cost of the liquid transport member (8). It is possible to achieve both high efficiency and low cost of the underground heat exchanger.

また、上記第6,7の発明によれば、何らかの原因で外管(3)に亀裂が生じて、その亀裂部分から熱媒体が地中に洩れたとしても、その熱媒体が二酸化炭素であるので地中の土壌や地下水を汚染することがない。したがって、地球環境に配慮した地中熱交換器を提供することができる。   Further, according to the sixth and seventh inventions, even if a crack occurs in the outer pipe (3) for some reason and the heat medium leaks into the ground from the cracked part, the heat medium is carbon dioxide. So it will not contaminate the soil and groundwater in the ground. Therefore, it is possible to provide an underground heat exchanger that takes into consideration the global environment.

また、上記第8の発明によれば、熱媒体としてアンモニアを用いることにより、二酸化炭素を用いた場合に比べて、被熱交換流体及び地中の土壌に対する熱媒体の熱交換量を増やすことができる。これにより、上記地中熱交換器の熱交換能力を向上させることができる。   Moreover, according to the said 8th invention, compared with the case where a carbon dioxide is used by using ammonia as a heat medium, the heat exchange amount of the heat medium with respect to a to-be-heated fluid and underground soil can be increased. it can. Thereby, the heat exchange capability of the underground heat exchanger can be improved.

また、上記第9の発明によれば、上記空調システムにおいて、上記地中熱交換器の外管(3)に亀裂が生じて、外管(3)内の熱媒体が地中へ洩れてしまった場合であっても、地中熱交換器の熱交換能力の低下を最小限に抑えることができる。さらに、内管(2)に破損が生じて、その内部を流れる被熱交換流体が洩れた場合であっても、上記外管(3)の分割空間(7a)に閉じ込められることとなる。しかも、リーク量が少ない場合には空調運転を継続できる。したがって、上記空調システムの能力低下も最小限に抑え、停止せずに運転することもできる。   According to the ninth aspect of the invention, in the air conditioning system, the outer pipe (3) of the underground heat exchanger is cracked, and the heat medium in the outer pipe (3) leaks into the ground. Even if it is a case, the fall of the heat exchange capability of an underground heat exchanger can be suppressed to the minimum. Further, even when the inner pipe (2) is damaged and the heat exchange fluid flowing through the inner pipe (2) leaks, the inner pipe (2) is confined in the divided space (7a) of the outer pipe (3). Moreover, the air conditioning operation can be continued when the amount of leak is small. Therefore, it is possible to minimize the deterioration of the air conditioning system and to operate without stopping.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本実施形態の暖房装置は、地中の熱を利用して室内を暖房するものであり、本発明の空調システムを構成する。上記暖房装置は、図8に示すように、冷媒回路(9)を備えている。上記冷媒回路(9)は、圧縮機(10)と室内熱交換器(利用側熱交換器)(11)と膨張弁(膨張機構)(12)と地中熱交換器(熱源側熱交換器)(1)とが冷媒配管で接続されてなる。ここで、上記地中熱交換器(1)は地中に埋設され、上記室内熱交換器(11)は室内に設置されている。   The heating device according to the present embodiment heats the room using underground heat and constitutes the air conditioning system of the present invention. The said heating apparatus is provided with the refrigerant circuit (9), as shown in FIG. The refrigerant circuit (9) includes a compressor (10), an indoor heat exchanger (use side heat exchanger) (11), an expansion valve (expansion mechanism) (12), and an underground heat exchanger (heat source side heat exchanger). ) And (1) are connected by refrigerant piping. Here, the underground heat exchanger (1) is buried in the ground, and the indoor heat exchanger (11) is installed indoors.

そして、上記冷媒回路(9)には冷媒(被熱交換流体)が封入されている。この冷媒が冷媒回路(9)を循環することにより、上記地中熱交換器(1)が蒸発器となり、上記室内熱交換器(11)が凝縮器となって、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うように構成されている。   The refrigerant circuit (9) contains a refrigerant (heat exchange fluid). As this refrigerant circulates in the refrigerant circuit (9), the underground heat exchanger (1) becomes an evaporator, the indoor heat exchanger (11) becomes a condenser, and a vapor compression refrigeration cycle is established. Configured to do.

上記圧縮機(10)は全密閉型であって、該圧縮機(10)に電気的に接続されたインバータ(図示省略)により容量可変に構成されている。この圧縮機(10)では、吸入した冷媒を所定圧力まで圧縮して吐出するように構成されている。   The compressor (10) is a hermetically sealed type, and has a variable capacity by an inverter (not shown) electrically connected to the compressor (10). The compressor (10) is configured to compress the sucked refrigerant to a predetermined pressure and discharge it.

上記室内熱交換器(11)は、図示は省略しているが、伝熱管が複数パスに配列されるとともに該伝熱管と直交して多数のアルミフィンが配置されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器で構成されている。この室内熱交換器(11)の近傍には室内ファン(13)が設置されている。そして、上記伝熱管の管内側を冷媒が流れ、上記伝熱管の管外側にある上記アルミフィン間を上記室内ファン(13)から送られる室内空気が流れ、両者が熱交換を行うように構成されている。   Although not shown in the drawings, the indoor heat exchanger (11) is a cross-fin type fin-and-and-tube in which heat transfer tubes are arranged in a plurality of paths and a number of aluminum fins are arranged orthogonal to the heat transfer tubes.・ It consists of a tube heat exchanger. An indoor fan (13) is installed in the vicinity of the indoor heat exchanger (11). Then, the refrigerant flows inside the heat transfer tube, the indoor air sent from the indoor fan (13) flows between the aluminum fins outside the heat transfer tube, and both perform heat exchange. ing.

上記膨張弁(12)は、開度可変の電子膨張弁によって構成されている。この膨張弁(12)の開度が変更されて、該膨張弁(12)を流れる冷媒の減圧量が調整される。   The expansion valve (12) is an electronic expansion valve having a variable opening. The degree of decompression of the refrigerant flowing through the expansion valve (12) is adjusted by changing the opening degree of the expansion valve (12).

上記地中熱交換器(1)は、図1に示すように、外管(3)と内管(2)とを有し、該外管(3)の管内側に該内管(2)が挿入された二重管式の熱交換器を構成する。又、上記地中熱交換器(1)は、外管(3)の管軸方向が鉛直方向に沿うように地中に埋没している。   As shown in FIG. 1, the underground heat exchanger (1) has an outer pipe (3) and an inner pipe (2), and the inner pipe (2) is arranged inside the outer pipe (3). Constitutes a double-pipe heat exchanger into which is inserted. The underground heat exchanger (1) is buried in the ground so that the tube axis direction of the outer tube (3) is along the vertical direction.

上記外管(3)は、その上端部に上側閉塞板(4)、その下端部に下側閉塞板(5)がそれぞれ取り付けられ、その外管(3)の管内側には密閉空間(7)が形成されている。又、この管内側には、管軸方向に所定の間隔を保って複数の隔壁(6)が設けられている。これらの隔壁(6)により、上記密閉空間(7)は、複数の分割空間(7a)に区画されている。この各分割空間(7a)には、それぞれ所定量の二酸化炭素(熱媒体)が密封されている。尚、上記冷媒回路(9)の冷媒が地中熱交換器(1)に流入するときの温度がだいたい−10℃から40℃の間であることから、二酸化炭素が、この−10℃から40℃の間で相変化するように封入されている。   The outer pipe (3) has an upper closing plate (4) at its upper end and a lower closing plate (5) at its lower end, respectively. The outer pipe (3) has a sealed space (7 ) Is formed. In addition, a plurality of partition walls (6) are provided inside the tube at predetermined intervals in the tube axis direction. By these partition walls (6), the sealed space (7) is partitioned into a plurality of divided spaces (7a). A predetermined amount of carbon dioxide (heat medium) is sealed in each of the divided spaces (7a). In addition, since the temperature when the refrigerant of the refrigerant circuit (9) flows into the underground heat exchanger (1) is approximately between -10 ° C and 40 ° C, carbon dioxide is reduced from -10 ° C to 40 ° C. It is enclosed so as to change phase between degrees Celsius.

又、図2に示すように、この外管(3)の内壁面(内周面)(3a)には、円周方向に沿うように複数の円周溝(30)が形成されている。   Further, as shown in FIG. 2, a plurality of circumferential grooves (30) are formed along the circumferential direction on the inner wall surface (inner circumferential surface) (3a) of the outer tube (3).

上記内管(2)はU字管で構成されている。この内管(2)は、その2つの直管部分が上記上側閉塞板(4)及び上記複数の隔壁(6)を貫くように挿入され、その管端部分は密閉空間(7)から突出している。又、上記内管(2)は、その外壁面(2b)が上記外管(3)の内壁面(3a)に接触するように、上記外管(3)に固定されている。又、この内管(2)の外壁面(2b)には、100ミクロン程度の円周溝(31)が多数形成されている。尚、この円周溝(31)の形状は、単なる例示である。   The inner pipe (2) is a U-shaped pipe. The inner pipe (2) is inserted so that its two straight pipe parts penetrate the upper closing plate (4) and the plurality of partition walls (6), and its pipe end part projects from the sealed space (7). Yes. The inner pipe (2) is fixed to the outer pipe (3) so that the outer wall surface (2b) is in contact with the inner wall surface (3a) of the outer pipe (3). A large number of circumferential grooves (31) of about 100 microns are formed on the outer wall surface (2b) of the inner tube (2). The shape of the circumferential groove (31) is merely an example.

上記内管(2)における管端部分の一方は上記圧縮機(10)の吐出側から延びる冷媒配管に接続され、他方は上記膨張弁(12)の入口側から延びる冷媒配管に接続されている。このように接続されることにより、上記内管(2)の管内側に上記冷媒回路(9)の冷媒が流れる冷媒通路(流体流路)(2a)が形成される。   One of the pipe end portions of the inner pipe (2) is connected to a refrigerant pipe extending from the discharge side of the compressor (10), and the other is connected to a refrigerant pipe extending from the inlet side of the expansion valve (12). . By being connected in this way, a refrigerant passage (fluid flow path) (2a) through which the refrigerant of the refrigerant circuit (9) flows is formed inside the inner pipe (2).

−運転動作−
次に、上記暖房装置の動作について説明する。
-Driving action-
Next, operation | movement of the said heating apparatus is demonstrated.

上記圧縮機(10)で所定圧力まで圧縮された後に吐出された高圧冷媒は、上記室内熱交換器(11)に流入する。上記室内熱交換器(11)では、上記高圧冷媒が上記室内ファン(13)から送られる室内空気に放熱して凝縮した後で該室内熱交換器(11)を流出する。一方、上記室内空気はこの凝縮熱により暖められる。その結果、室内の暖房が行われる。上記室内熱交換器(11)を流出した高圧冷媒は上記膨張弁(12)に流入する。上記膨張弁(12)では、高圧冷媒が所定圧力まで減圧されて低圧冷媒になった後で該膨張弁(12)を流出する。このとき、この減圧後の低圧冷媒の飽和温度が地中の土壌の温度よりも低くなるように上記膨張弁(12)で上記低圧冷媒が減圧される。   The high-pressure refrigerant discharged after being compressed to a predetermined pressure by the compressor (10) flows into the indoor heat exchanger (11). In the indoor heat exchanger (11), the high-pressure refrigerant releases heat from the indoor air sent from the indoor fan (13) and condenses, and then flows out from the indoor heat exchanger (11). On the other hand, the indoor air is warmed by this condensation heat. As a result, the room is heated. The high-pressure refrigerant that has flowed out of the indoor heat exchanger (11) flows into the expansion valve (12). In the expansion valve (12), after the high-pressure refrigerant is depressurized to a predetermined pressure to become a low-pressure refrigerant, the expansion valve (12) flows out. At this time, the low-pressure refrigerant is decompressed by the expansion valve (12) so that the saturation temperature of the decompressed low-pressure refrigerant is lower than the temperature of the soil in the ground.

上記膨張弁(12)を流出した低圧冷媒は、上記地中熱交換器(1)に流入する。上記地中熱交換器(1)では、低圧冷媒が地中の熱を吸収して蒸発した後で該地中熱交換器(1)を流出する。上記地中熱交換器(1)を流出した低圧冷媒は、上記圧縮機(10)に吸入され、所定圧力まで圧縮された後、再び上記室内熱交換器(11)に流入する。このように冷媒が冷媒回路(9)内を循環することにより、室内の暖房が行われる。   The low-pressure refrigerant that has flowed out of the expansion valve (12) flows into the underground heat exchanger (1). In the underground heat exchanger (1), the low-pressure refrigerant absorbs the underground heat and evaporates, and then flows out of the underground heat exchanger (1). The low-pressure refrigerant that has flowed out of the underground heat exchanger (1) is sucked into the compressor (10), compressed to a predetermined pressure, and then flows into the indoor heat exchanger (11) again. In this way, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (9), thereby heating the room.

次に、上記地中熱交換器(1)の動作について説明する。   Next, the operation of the underground heat exchanger (1) will be described.

上記膨張弁(12)から流出した低圧冷媒は、上記地中熱交換器(1)の内管(2)に流入する。尚、上記内管(2)内に地中の土壌の温度よりも低い温度の低圧冷媒が流入するとき、各分割空間(7a)内の二酸化炭素の飽和温度は土壌と低圧冷媒との間の温度になるものとする。   The low-pressure refrigerant that has flowed out of the expansion valve (12) flows into the inner pipe (2) of the underground heat exchanger (1). When the low-pressure refrigerant having a temperature lower than the temperature of the soil in the ground flows into the inner pipe (2), the saturation temperature of carbon dioxide in each divided space (7a) is between the soil and the low-pressure refrigerant. It shall be temperature.

この場合、図3に示すように、上記外管(3)の各分割空間(7a)内に封入された二酸化炭素が、該二酸化炭素の飽和温度よりも低い温度の内管(2)の外壁面(外周面)(2b)で凝縮する。この二酸化炭素の凝縮熱を上記冷媒回路(9)の冷媒が吸収して蒸発する。この蒸発した冷媒は、上記地中熱交換器(1)から流出した後、上記圧縮機(10)に吸入される。   In this case, as shown in FIG. 3, the carbon dioxide enclosed in each divided space (7a) of the outer pipe (3) is outside the inner pipe (2) having a temperature lower than the saturation temperature of the carbon dioxide. Condenses on the wall (outer surface) (2b). The refrigerant of the refrigerant circuit (9) absorbs the heat of condensation of carbon dioxide and evaporates. The evaporated refrigerant flows out of the underground heat exchanger (1) and is then sucked into the compressor (10).

上記外壁面(2b)で凝縮して液化した二酸化炭素は、該外壁面(2b)の円周溝(31)により、下方へ落ちることなく保持されながら該円周溝(31)に沿って円周方向へ広がるように流れる。そして、この液化した二酸化炭素は、上記外管(3)及び上記内管(2)の接触部分を介して、上記外管(3)の内壁面(3a)へ導かれる。外管(3)の内壁面(3a)へ導かれた二酸化炭素は、外管(3)の円周溝(30)により、下方へ落ちることなく保持されながら該円周溝(30)に沿って円周方向へ広がるように流れる。そして、この内壁面(3a)で二酸化炭素が蒸発する。上記内壁面(3a)で蒸発してガス化した二酸化炭素は、分割空間(7a)内の二酸化炭素の密度差により、上記内管(2)の外壁面(2b)の方へ移動して、その外壁面(2b)で再び凝縮する。このように二酸化炭素が相変化を繰り返すことにより、その二酸化炭素を介して、上記外管(3)の外側にある地中の土壌と上記内管(2)の内側を流れる冷媒とが熱交換する。   The carbon dioxide condensed and liquefied on the outer wall surface (2b) is held along the circumferential groove (31) by the circumferential groove (31) of the outer wall surface (2b) without falling down. It flows to spread in the circumferential direction. And this liquefied carbon dioxide is guide | induced to the inner wall face (3a) of the said outer tube | pipe (3) through the contact part of the said outer tube | pipe (3) and the said inner tube | pipe (2). The carbon dioxide introduced to the inner wall surface (3a) of the outer pipe (3) is held by the circumferential groove (30) of the outer pipe (3) without falling down, and along the circumferential groove (30). It flows to spread in the circumferential direction. Carbon dioxide evaporates on the inner wall surface (3a). The carbon dioxide evaporated and gasified on the inner wall surface (3a) moves toward the outer wall surface (2b) of the inner pipe (2) due to the density difference of carbon dioxide in the divided space (7a). It condenses again on its outer wall (2b). By repeating the phase change of carbon dioxide in this way, the ground soil outside the outer pipe (3) and the refrigerant flowing inside the inner pipe (2) exchange heat through the carbon dioxide. To do.

−実施形態の効果−
本実施形態によれば、上記密閉空間(7)を複数の分割空間(7a)に区画している。こうすると、自然災害等で外管(3)に亀裂が生じても、その亀裂部分に対応する分割空間(7a)から熱媒体が地中に洩れるのみで、他の分割空間(7a)から熱媒体が地中に洩れるのを防ぐことができる。つまり、上記密閉空間(7)を区画しない場合に比べて、外管(3)から外側に洩れる二酸化炭素の量を少なくすることができる。
-Effect of the embodiment-
According to this embodiment, the sealed space (7) is partitioned into a plurality of divided spaces (7a). In this way, even if a crack occurs in the outer pipe (3) due to a natural disaster, the heat medium only leaks into the ground from the divided space (7a) corresponding to the cracked part, and heat is generated from the other divided space (7a). The medium can be prevented from leaking into the ground. That is, the amount of carbon dioxide leaking outside from the outer tube (3) can be reduced as compared with the case where the sealed space (7) is not partitioned.

このように外管(3)内の外側に洩れる二酸化炭素の量を少なくできるので、上記熱媒体が外管(3)の外側へ洩れてしまった場合であっても、地中熱交換器の熱交換能力の低下を最小限に抑えることができる。   Since the amount of carbon dioxide leaking outside the outer pipe (3) can be reduced in this way, even if the heat medium leaks outside the outer pipe (3), the underground heat exchanger A decrease in heat exchange capacity can be minimized.

又、本実施形態によれば、上記外管(3)と上記内管(2)とを接触させることにより、上記内管(2)の外壁面(2b)で凝縮して液化した二酸化炭素を確実に上記外管(3)の内壁面(3a)へ導くことができる。又、上記外管(3)の内壁面(3a)及び上記内管(2)の外壁面(2b)にはそれぞれ円周溝(30,31)が形成されているので、液化した二酸化炭素を円周溝(30,31)で下方へ落ちないように保持しながら上記外管(3)の内壁面(3a)へより多く導き、蒸発させることができる。これにより、上記地中熱交換器(1)の熱交換能力を向上させることができる。   Further, according to the present embodiment, carbon dioxide condensed and liquefied on the outer wall surface (2b) of the inner pipe (2) by bringing the outer pipe (3) and the inner pipe (2) into contact with each other. It can be reliably guided to the inner wall surface (3a) of the outer pipe (3). In addition, circumferential grooves (30, 31) are formed on the inner wall surface (3a) of the outer tube (3) and the outer wall surface (2b) of the inner tube (2), respectively. It is possible to guide and evaporate more to the inner wall surface (3a) of the outer pipe (3) while holding the circumferential groove (30, 31) so as not to fall downward. Thereby, the heat exchange capability of the underground heat exchanger (1) can be improved.

また、本実施形態によれば、何らかの原因で外管(3)に亀裂が生じて、その亀裂部分から熱媒体が地中に洩れたとしても、その熱媒体が二酸化炭素であるので地中を汚染することがない。さらに、内管(2)に破損が生じ、その内部を流れる被熱交換流体が洩れた場合であっても、分割空間(7a)に閉じ込められることとなり、地中へのリークによる土壌や地下水の汚染を回避できる、しかも、リーク量が少ない場合には空調運転を継続できる。したがって、地球環境に配慮した地中熱交換器(1)を提供することができる。   Further, according to the present embodiment, even if a crack occurs in the outer tube (3) for some reason and the heat medium leaks into the ground from the cracked part, the heat medium is carbon dioxide, so There is no contamination. Furthermore, even if the inner pipe (2) is damaged and the heat exchange fluid flowing through it is leaked, it will be trapped in the divided space (7a), and soil and groundwater due to leakage into the ground Contamination can be avoided and the air conditioning operation can be continued when the amount of leakage is small. Therefore, the underground heat exchanger (1) in consideration of the global environment can be provided.

また、本実施形態によれば、上記内管(2)の外壁面(2b)に微細な溝を多数形成することにより、該内管(2)の伝熱性能を高めることができる、これにより、地中熱交換器の熱交換能力を向上させることができる。   Moreover, according to this embodiment, the heat transfer performance of the inner pipe (2) can be improved by forming a large number of fine grooves on the outer wall surface (2b) of the inner pipe (2). The heat exchange capacity of the underground heat exchanger can be improved.

−実施形態の変形例−
上記実施形態では、上記外管(3)及び上記内管(2)に円周溝(30,31)を設けることにより、上記内管(2)の外壁面(2b)で液化した二酸化炭素を上記外管(3)の内壁面(3a)へより多く導くことで上記地中熱交換器の熱交換能力を向上させていたが、変形例では、上記円周溝(30,31)に代わってウイック(8)を設けている。
-Modification of the embodiment-
In the above embodiment, by providing circumferential grooves (30, 31) in the outer tube (3) and the inner tube (2), carbon dioxide liquefied on the outer wall surface (2b) of the inner tube (2) is obtained. Although the heat exchange capacity of the underground heat exchanger was improved by guiding more to the inner wall surface (3a) of the outer pipe (3), in the modified example, instead of the circumferential groove (30, 31) The wick (8) is provided.

このウイック(8)を設けた地中熱交換器(1)を図4及び図5に示し、図5の拡大図を図6に示す。又、上記地中熱交換器(1)における内部詳細を図7に示す。上記ウイック(8)は、上記外管(3)の内壁面(3a)及び上記内管(2)の外壁面(2b)の両方に接触するように設けられている。こうすると、上記ウイック(8)の毛細管現象を利用して、上記外管(3)の外壁面(2b)で凝縮した液化した熱媒体を、上記円周溝(30,31)に比べて、上記外管(3)の内壁面(3a)へより積極的に搬送して蒸発させることができる。これにより、上記地中熱交換器(1)の熱交換効率をより一層向上させることができる。又、このウイック(8)を上記外管(3)の内壁面(3a)に貼り付けるだけの比較的簡単な構成で上記地中熱交換器(1)の熱交換効率を高めることができる。   The underground heat exchanger (1) provided with the wick (8) is shown in FIGS. 4 and 5, and an enlarged view of FIG. 5 is shown in FIG. The internal details of the underground heat exchanger (1) are shown in FIG. The wick (8) is provided so as to contact both the inner wall surface (3a) of the outer tube (3) and the outer wall surface (2b) of the inner tube (2). Then, using the capillary phenomenon of the wick (8), the liquefied heat medium condensed on the outer wall surface (2b) of the outer tube (3) is compared with the circumferential groove (30, 31). It can be more actively conveyed to the inner wall surface (3a) of the outer tube (3) and evaporated. Thereby, the heat exchange efficiency of the underground heat exchanger (1) can be further improved. In addition, the heat exchange efficiency of the underground heat exchanger (1) can be increased with a relatively simple configuration in which the wick (8) is simply attached to the inner wall surface (3a) of the outer tube (3).

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
<< Other Embodiments >>
About the said embodiment, it is good also as the following structures.

本実施形態では、空調システムを暖房装置で構成したが、これに限定される必要はなく、上記空調システムを冷房装置で構成してもよい。   In the present embodiment, the air conditioning system is configured by a heating device, but is not limited thereto, and the air conditioning system may be configured by a cooling device.

この場合、上記地中熱交換器(1)が凝縮器を構成し、上記室内熱交換器(11)が蒸発器を構成するとともに、上記地中熱交換器(1)には地中の土壌よりも高い温度の冷媒が流入する。これにより、上記内管(2)の外壁面(2b)が蒸発面を構成し、上記外管(3)の内壁面(3a)が凝縮面を構成する。   In this case, the underground heat exchanger (1) constitutes a condenser, the indoor heat exchanger (11) constitutes an evaporator, and the underground heat exchanger (1) A refrigerant having a higher temperature flows in. Thereby, the outer wall surface (2b) of the inner pipe (2) forms an evaporation surface, and the inner wall surface (3a) of the outer tube (3) forms a condensation surface.

又、上記地中熱交換器(1)において、円周溝(30,31)とウイック(8)とを併用して用いてもよい。   Further, in the underground heat exchanger (1), the circumferential groove (30, 31) and the wick (8) may be used in combination.

又、上記実施形態では、液体搬送部材をウイックで構成したが、これに限定される必要はなく、例えば、金属多孔質体、多孔質セラミック、繊維の集合体などであってもよいし、毛細管現象を利用した部材であってもよい。   In the above embodiment, the liquid conveying member is formed of a wick. However, the liquid conveying member is not limited thereto, and may be, for example, a metal porous body, a porous ceramic, a fiber assembly, or a capillary tube. A member using the phenomenon may be used.

又、上記実施形態では、熱媒体として二酸化炭素を用いたが、これに限定されず、例えばアンモニアであってもよい。こうすると、アンモニアは二酸化炭素に比べて使用圧力範囲が低いので、外筒部(3)の薄肉化を図ることができる。又、熱媒体は水であってもよい。水は二酸化炭素に比べて潜熱が大きいので、外管(3)に封入する冷媒量を少なくすることができる。又、本実施形態では、熱媒体が−10℃から40℃の間で相変化するように封入されていたが、これは単なる例示であり、その温度範囲外で相変化するように封入してもよい。   Moreover, in the said embodiment, although carbon dioxide was used as a heat medium, it is not limited to this, For example, ammonia may be sufficient. In this way, since the operating pressure range of ammonia is lower than that of carbon dioxide, it is possible to reduce the thickness of the outer cylinder part (3). The heat medium may be water. Since water has a larger latent heat than carbon dioxide, the amount of refrigerant sealed in the outer tube (3) can be reduced. Further, in this embodiment, the heat medium is enclosed so as to change phase between −10 ° C. and 40 ° C., but this is merely an example, and the heat medium is enclosed so as to change outside the temperature range. Also good.

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。   In addition, the above embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict | limiting the range of this invention, its application thing, or its use.

以上説明したように、本発明は、被熱交換流体と地中の土壌を熱交換させる地中熱交換器、及びそれを利用した空調システムについて有用である。   As described above, the present invention is useful for a ground heat exchanger for exchanging heat between a heat exchange fluid and soil in the ground, and an air conditioning system using the ground heat exchanger.

本発明の実施形態に係る地中熱交換器の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the underground heat exchanger which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る地中熱交換器の内部の詳細図である。It is a detailed view of the interior of the underground heat exchanger according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る地中熱交換器の動作中の拡大図である。It is an enlarged view in operation | movement of the underground heat exchanger which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態の変形例に係る地中熱交換器の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the underground heat exchanger which concerns on the modification of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の変形例に係る地中熱交換器の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the underground heat exchanger which concerns on the modification of embodiment of this invention. 図5の拡大図である。FIG. 6 is an enlarged view of FIG. 5. 本発明の実施形態の変形例に係る地中熱交換器の内部の詳細図である。It is detail drawing inside the underground heat exchanger which concerns on the modification of embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る暖房装置の冷媒回路図である。It is a refrigerant circuit figure of the heating device concerning the embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 地中熱交換器
2 内管
2a 冷媒流路(流体流路)
2b 外壁面(外周面)
3 外管
3a 内壁面(内周面)
6 隔壁
7 密閉空間
7a 分割空間
8 ウイック(液体搬送部材)
9 冷媒回路
1 Ground heat exchanger
2 Inner pipe
2a Refrigerant channel (fluid channel)
2b Outer wall surface (outer peripheral surface)
3 Outer pipe
3a Inner wall surface (inner peripheral surface)
6 Bulkhead
7 Sealed space
7a Partition space
8 Wick (Liquid conveying member)
9 Refrigerant circuit

Claims (9)

外管(3)と該外管(3)の管内側に挿入された内管(2)とを備えた地中熱交換器であって、
上記外管(3)は、その管軸方向が鉛直方向に沿うように地中に埋設されるとともに、その管端部が閉塞されて管内側に熱媒体を封入する密閉空間(7)が形成され、
上記内管(2)は、その管内側に被熱交換流体が流れる流体流路(2a)が形成され、
上記外管(3)の管内側には、上記密閉空間(7)を管軸方向に沿って複数の分割空間(7a)に区画する少なくとも1つ以上の隔壁(6)が設けられていることを特徴とする地中熱交換器。
An underground heat exchanger comprising an outer pipe (3) and an inner pipe (2) inserted inside the outer pipe (3),
The outer pipe (3) is buried in the ground so that the pipe axis direction is along the vertical direction, and the sealed end (7) is formed in which the end of the pipe is closed to enclose the heat medium inside the pipe. And
The inner pipe (2) has a fluid flow path (2a) through which the heat exchange fluid flows inside the pipe,
At least one partition wall (6) that divides the sealed space (7) into a plurality of divided spaces (7a) along the tube axis direction is provided on the inner side of the outer tube (3). An underground heat exchanger characterized by
請求項1において、
上記外管(3)及び上記内管(2)は、該外管(3)の内周面(3a)と内管(2)の外周面(2b)とが互いに実質的に接触するように配置されていることを特徴とする地中熱交換器。
In claim 1,
The outer pipe (3) and the inner pipe (2) are arranged so that the inner peripheral surface (3a) of the outer pipe (3) and the outer peripheral surface (2b) of the inner pipe (2) are substantially in contact with each other. An underground heat exchanger characterized by being arranged.
請求項2において、
上記外管(3)の内周面(3a)及び上記内管(2)の外周面(2b)には、円周方向に沿って円周溝(30,31)が形成されていることを特徴とする地中熱交換器。
In claim 2,
Circumferential grooves (30, 31) are formed along the circumferential direction on the inner peripheral surface (3a) of the outer tube (3) and the outer peripheral surface (2b) of the inner tube (2). A featured underground heat exchanger.
請求項2又は3において、
上記外管(3)の内周面(3a)及び上記内管(2)の外周面(2b)の一方の面で液化した熱媒体を他方の面に搬送する液体搬送部材(8)が設けられていることを特徴とする地中熱交換器。
In claim 2 or 3,
A liquid transport member (8) for transporting the heat medium liquefied on one surface of the inner peripheral surface (3a) of the outer tube (3) and the outer peripheral surface (2b) of the inner tube (2) to the other surface is provided. An underground heat exchanger characterized by
請求項4において、
上記液体搬送部材(8)はウイックであり、そのウイックは、上記外管(3)の内周面(3a)及び上記内管(2)の外周面(2b)の両方に接触するように設けられていることを特徴とする地中熱交換器。
In claim 4,
The liquid conveying member (8) is a wick, and the wick is provided so as to contact both the inner peripheral surface (3a) of the outer tube (3) and the outer peripheral surface (2b) of the inner tube (2). An underground heat exchanger characterized by
請求項1から5の何れか1つにおいて、
上記外管(3)の密閉空間(7)に封入された熱媒体は、二酸化炭素であることを特徴とする地中熱交換器。
In any one of claims 1 to 5,
A ground heat exchanger, wherein the heat medium enclosed in the sealed space (7) of the outer pipe (3) is carbon dioxide.
請求項1から5の何れか1つにおいて、
上記外管(3)の密閉空間(7)に封入された熱媒体は、水であることを特徴とする地中熱交換器。
In any one of claims 1 to 5,
An underground heat exchanger, wherein the heat medium enclosed in the sealed space (7) of the outer tube (3) is water.
請求項1から5の何れか1つにおいて、
上記外管(3)の密閉空間(7)に封入された熱媒体は、アンモニアであることを特徴とする地中熱交換器。
In any one of claims 1 to 5,
A ground heat exchanger characterized in that the heat medium enclosed in the sealed space (7) of the outer pipe (3) is ammonia.
圧縮機(10)と熱源側熱交換器(1)と膨張機構(12)と利用側熱交換器(11)とが接続されて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路(9)を備えた空調システムであって、
請求項1から8の何れか1つに記載の地中熱交換器の内管(2)が上記冷媒回路(9)に接続されて、該地中熱交換器が上記熱源側熱交換器(1)を構成することを特徴とする空調システム。
The compressor (10), the heat source side heat exchanger (1), the expansion mechanism (12), and the use side heat exchanger (11) are connected to each other, and a refrigerant circuit (9) for performing a vapor compression refrigeration cycle is provided. An air conditioning system,
An inner pipe (2) of the underground heat exchanger according to any one of claims 1 to 8 is connected to the refrigerant circuit (9), and the underground heat exchanger is connected to the heat source side heat exchanger ( An air conditioning system characterized by comprising 1).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015121401A (en) * 2015-03-31 2015-07-02 ケミカルグラウト株式会社 Heat exchange system
KR200480326Y1 (en) * 2014-05-29 2016-05-11 주식회사 에스앤더블유 Box type Geothermal Heat Exchanger

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