JP2010156468A - Underground heat exchanger and air conditioning system - Google Patents

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

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To minimize decline in heat exchange capacity even when a crack is generated on an outer wall for any cause and carbon dioxide present inside is leaked into the ground, in an underground heat exchanger for performing heat exchange between a refrigerant and underground soil via the sealed carbon dioxide. <P>SOLUTION: A body (1a) of the underground heat exchanger is formed by axially juxtaposing a plurality of outer cylinders (3) each having a sealed space (7) filled with carbon dioxide and formed inside. <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、地中熱を利用して上記冷媒回路の冷媒(被熱交換流体)を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 geothermal heat exchanger that heats the refrigerant (heat exchange fluid) of the refrigerant circuit using geothermal heat in heating operation.

特許文献1の地中熱交換器は、外管(外筒部)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 (outer cylinder part) and the inner tube inserted inside this outer tube. 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、上記内管の上側では、地中温度で平衡蒸気圧にあった熱媒体蒸気と上記外管の冷媒通路を流れる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、その凝縮熱で冷媒が加熱される。凝縮して液化した冷たい熱媒体は内管内を上側から下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 having the equilibrium vapor pressure at the underground temperature and the refrigerant path of the outer pipe are disposed above the inner pipe. The cooling medium flowing through the heat exchanger exchanges heat to condense the heat medium, and the refrigerant is heated by the heat of condensation. The cold heat medium condensed and liquefied descends from the upper side to the lower side in the inner tube. 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してしまう。   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 sealed space will reduce, and the heat exchange capability of an underground heat exchanger will fall.

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、被熱交換流体が流れる流体流路(6)と熱媒体を密閉した密閉空間(7)とが形成された本体部(1a)を有し、上記本体部(1a)を地中に埋設することにより、上記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を前提としている。   1st invention has the main-body part (1a) in which the fluid flow path (6) through which a heat exchange fluid flows, and the sealed space (7) which sealed the heat medium were formed, The said main-body part (1a) It is premised on an underground heat exchanger that performs heat exchange between the heat exchange fluid and the soil in the ground through the heat medium by being embedded in the ground.

そして、上記地中熱交換器の本体部(1a)は、複数の外筒部(3)と、該複数の外筒部(3)の内側に挿入された内管(2)とを有し、上記内管(2)の内側に上記流体流路(6)が形成され、上記各外筒部(3)の内側には、上記内管(2)のうち該外筒部(3)の内側に挿入された挿入部分を囲むように上記密閉空間(7)が形成されていることを特徴としている。   And the main-body part (1a) of the said underground heat exchanger has a some outer cylinder part (3), and the inner pipe (2) inserted inside this some outer cylinder part (3). The fluid flow path (6) is formed inside the inner pipe (2), and the inner cylinder (3) has an inner pipe (2) on the inner pipe (2). The sealed space (7) is formed so as to surround an insertion portion inserted inside.

第1の発明では、外筒部(3)を複数にすることで、上記本体部(1a)に複数の密閉空間(7)が形成されている。こうすると、仮に自然災害等により、ある外筒部(3)に亀裂が生じても、その亀裂が生じた外筒部(3)の密閉空間(7)から熱媒体が地中に洩れるのみで、他の外筒部(3)の密閉空間(7)から熱媒体が地中に洩れないようにすることができる
第2の発明は、第1の発明において、上記複数の外筒部(3)は、並列、直列、又は直並列に配設されていることを特徴としている。ここで、上記複数の外筒部(3)は直並列に配列とは、外筒部(3)が直列方向と並列方向とにそれぞれ配列されていることをいう。
In the first invention, a plurality of sealed spaces (7) are formed in the main body (1a) by forming a plurality of outer tube portions (3). In this way, even if a certain outer cylinder part (3) cracks due to a natural disaster, etc., the heat medium only leaks into the ground from the sealed space (7) of the outer cylinder part (3) where the crack has occurred. The heat medium can be prevented from leaking into the ground from the sealed space (7) of the other outer cylinder part (3). In the second invention, the plurality of outer cylinder parts (3 ) Is arranged in parallel, in series, or in series-parallel. Here, the arrangement of the plurality of outer cylinder portions (3) in series-parallel means that the outer cylinder portions (3) are arranged in the series direction and the parallel direction, respectively.

第2の発明では、上記複数の外筒部(3)を並列に配設することで、直列に配設した場合に比べて、複数の外筒部(3)を地中に埋めるために深い穴を掘る必要がなくなる。逆に、上記複数の外筒部(3)を直列に配設することで、並列に配設した場合に比べて、その配設面積が小さくなる。   In the second invention, the plurality of outer tube portions (3) are arranged in parallel, so that the plurality of outer tube portions (3) are deeper than the case where they are arranged in series. There is no need to dig a hole. On the contrary, by arranging the plurality of outer cylinder portions (3) in series, the arrangement area is reduced as compared with the case where they are arranged in parallel.

又、上記複数の外筒部(3)を直並列に配設することで、全ての外筒部(3)を直列に配設した場合に比べて、複数の外筒部(3)を地中に埋めるための穴を深く掘る必要がなく、全ての外筒部(3)を並列に配設した場合に比べて、その配設面積が小さくなる。   Also, by arranging the plurality of outer cylinder parts (3) in series-parallel, the plurality of outer cylinder parts (3) can be grounded compared to the case where all the outer cylinder parts (3) are arranged in series. It is not necessary to dig deeply to fill the inside, and the arrangement area is smaller than when all the outer cylinder portions (3) are arranged in parallel.

第3の発明は、第2の発明において、上記内管(2)は、直列又は直並列に配設された複数の外筒部(3)のうち、直列方向に隣り合う外筒部(3)と外筒部(3)との間で各外筒部(3)ごとに分割した複数の分割管(2a)で形成され、隣り合う上記分割管(2a)と上記分割管(2a)との間には、これらの分割管(2a)同士を連結する直列用の内管連結部材(9)が設けられていることを特徴としている。   According to a third invention, in the second invention, the inner tube (2) includes an outer tube portion (3) adjacent in the series direction among the plurality of outer tube portions (3) arranged in series or in series and parallel. ) And the outer tube portion (3), each of the outer tube portions (3) is divided into a plurality of divided tubes (2a), and the adjacent divided tubes (2a) and the divided tubes (2a) A series inner pipe connecting member (9) for connecting the divided pipes (2a) to each other is provided between them.

第3の発明では、複数の外筒部(3)の内側に挿入される内管(2)を各外筒部(3)ごとに分割している。この内管(2)を分割して形成された分割管(2a)を各外筒部(3)に挿入している。そして、隣り合う分割管(2a)同士を直列用の内管連結部材(9)で接続している。   In 3rd invention, the inner pipe | tube (2) inserted inside a some outer cylinder part (3) is divided | segmented for every outer cylinder part (3). A dividing pipe (2a) formed by dividing the inner pipe (2) is inserted into each outer cylinder (3). Adjacent divided pipes (2a) are connected to each other by a series inner pipe connecting member (9).

第4の発明は、第3の発明において、上記本体部(1a)は、直列方向に分割された複数の分割部(23)を有し、上記各分割部(23)は、上記各外筒部(3)と該各外筒部(3)に挿入固定された上記分割管(2a)とにより構成されていることを特徴としている。   In a fourth aspect based on the third aspect, the main body (1a) has a plurality of divided portions (23) divided in the series direction, and the divided portions (23) are formed by the outer cylinders. It is characterized by comprising a part (3) and the above-mentioned divided pipe (2a) inserted and fixed to each outer cylinder part (3).

第4の発明では、上記内管(2)を上記外筒部(3)ごとに分割し、その内管(2)の分割管(2a)を該分割管(2a)に対応する外筒部(3)に固定したものを上記分割部(23)として構成することができる。   In 4th invention, the said inner pipe (2) is divided | segmented for every said outer cylinder part (3), and the division | segmentation pipe | tube (2a) of the inner pipe | tube (2) is the outer cylinder part corresponding to this division pipe | tube (2a). What is fixed to (3) can be configured as the dividing section (23).

第5の発明は、第3又は第4の発明において、直列又は直並列に配設された複数の外筒部(3)のうち、直列方向に隣り合う外筒部(3)と外筒部(3)とが軸方向に空間を隔てて並べられるとともに、該空間には、これらの外筒部(3)同士を上記直列用の内管連結部材(9)を囲うようにして連結する外筒部用の連結部材(20)が設けられていることを特徴としている。   5th invention is the 3rd or 4th invention. Outer cylinder part (3) and outer cylinder part which adjoin in the serial direction among several outer cylinder parts (3) arrange | positioned in series or series-parallel (3) are arranged in a space in the axial direction, and in the space, the outer cylinder portions (3) are connected to each other so as to surround the serial inner pipe connecting member (9). A connecting member (20) for the cylinder portion is provided.

第5の発明では、上記外筒部用の連結部材(20)を設けることにより、直列方向に隣り合う分割部(23)同士の連結を確実に行うことができる。又、この外筒部用の連結部材(20)が上記直列用の内管連結部材(9)を囲うように配置されているので、該直列用の内管連結部材(9)を保護することができる。   In 5th invention, the connection part (23) adjacent to a serial direction can be reliably connected by providing the connection member (20) for the said outer cylinder parts. Further, since the connecting member (20) for the outer cylinder portion is disposed so as to surround the inner pipe connecting member (9) for series connection, the inner pipe connecting member (9) for series connection is protected. Can do.

第6の発明は、第5の発明において、上記外筒部用の連結部材(20)には、上記直列用の内管連結部材(9)に対向する位置に開口部(16)が形成されていることを特徴としている。   In a sixth aspect based on the fifth aspect, the connecting member (20) for the outer cylinder part is formed with an opening (16) at a position facing the in-line inner pipe connecting member (9). It is characterized by having.

第6の発明では、上記開口部(16)を通じて上記直列用の内管連結部材(9)を操作することにより、直列方向に隣り合う分割管(2a)同士の連結作業を行うことができる。   In 6th invention, the operation | work of the said inner pipe connection member (9) for series through the said opening part (16) can perform the connection operation | work of the division pipes (2a) adjacent to a series direction.

第7の発明は、第2の発明において、並列又は直並列に配設された複数の外筒部(3)のうち、並列方向に配設された各外筒部(3)に対応する内管(2)同士を接続する並列用の内管連結部材(17)を備えていることを特徴としている。   According to a seventh aspect, in the second aspect, among the plurality of outer tube portions (3) disposed in parallel or in series, the inner portions corresponding to the outer tube portions (3) disposed in the parallel direction. It is characterized by comprising an inner pipe connecting member (17) for parallel connection between the pipes (2).

第7の発明では、上記並列用の内管連結部材(17)により、並列方向に配設された各外筒部(3)に対応する内管(2)同士を互いに連結することができるようになる。   In the seventh invention, the inner pipes (2) corresponding to the outer cylinder parts (3) arranged in the parallel direction can be connected to each other by the parallel inner pipe connecting member (17). become.

第8の発明は、第1から第7の何れか1つの発明において、上記外筒部(3)及び上記内管(2)は、該外筒部(3)の内周面(21)と内管(2)の外周面(22)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 an eighth invention, in any one of the first to seventh inventions, the outer tube portion (3) and the inner tube (2) are connected to the inner peripheral surface (21) of the outer tube portion (3). The outer pipe (22) of the inner pipe (2) is 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埋設した後、上記内管(2)の流体流路(6)に地中の土壌よりも低い温度の被熱交換流体を流すと、上記外筒部(3)内に封入された熱媒体は、上記内管(2)の外周面(22)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 according to the present invention is embedded, when the heat exchange fluid having a temperature lower than the soil in the ground is passed through the fluid flow path (6) of the inner pipe (2), the outer cylinder The heat medium sealed in the part (3) releases heat to the heat exchange fluid having a temperature lower than that of the heat medium through the outer peripheral surface (22) of the inner pipe (2) and condenses. 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(22)で凝縮して液化した熱媒体は、上記外筒部(3)の内周面(21)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。上記外筒部(3)の内周面(21)で蒸発して気化した熱媒体は、再び上記内管(2)の外周面(22)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 (22) of the inner pipe (2) passes through the inner peripheral surface (21) of the outer cylinder (3) and has a higher temperature than the heat medium. It absorbs heat from the soil and evaporates. The heat medium evaporated and vaporized on the inner peripheral surface (21) of the outer tube portion (3) is condensed again on the outer peripheral surface (22) 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(6)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、上記外筒部(3)の内周面(21)で凝縮し、上記内管(2)の外周面(22)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。   Conversely, if a heat exchange fluid having a temperature higher than that of the soil in the ground flows through the fluid flow path (6) of the inner pipe (2), the heat medium is transferred to the inner cylinder (3). It condenses on the peripheral surface (21) and evaporates on the outer peripheral surface (22) 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8の発明では、上記外筒部(3)の内周面(21)と上記内管(2)の外周面(22)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、上記外筒部(3)の内周面(21)及び上記内管(2)の外周面(22)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、上記外筒部(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 eighth aspect of the invention, the inner peripheral surface (21) of the outer tube portion (3) and the outer peripheral surface (22) 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 (21) of the outer tube portion (3) and the outer peripheral surface (22) of the inner tube (2) flows to the other surface. Here, the substantially contacted state means that the outer tube part (3) and the inner tube (2) are in direct contact with each other indirectly via a liquefied heat medium. In contact with each other.

第9の発明は、第8の発明において、上記外筒部(3)の内周面(21)及び上記内管(2)の外周面(22)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 ninth invention, in the eighth invention, the inner peripheral surface (21) of the outer tube portion (3) and the outer peripheral surface (22) of the inner tube (2) are circumferentially arranged along the circumferential direction. A groove (30, 31) is formed.

第9の発明では、上記外筒部(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、上記外筒部(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(30,31)は、螺旋状に形成されていてもよい。   In the ninth invention, the heat medium condensed and liquefied on one surface of the outer tube portion (3) and the inner tube (2) is a circumferential groove (30, 31) formed on one surface thereof. It flows in the circumferential direction along the circumferential groove (30). This heat medium flows to the other surface through the contact portion of the outer tube portion (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, 31) may be formed in a spiral shape.

第10の発明は、第1から第9の何れか1つの発明において、上記外筒部(3)の内周面(21)及び上記内管(2)の外周面(22)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。   According to a tenth aspect of the present invention, in any one of the first to ninth aspects, one surface of the inner peripheral surface (21) of the outer tube portion (3) and the outer peripheral surface (22) of the inner tube (2). A liquid transport member (8) for transporting the heat medium liquefied in step (1) to the other surface is provided.

第10の発明では、上記液体搬送部材(8)により、上記外筒部(3)の内周面(21)及び上記内管(2)の外周面(22)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 tenth aspect of the invention, the liquid liquefied on one surface of the inner peripheral surface (21) of the outer tube portion (3) and the outer peripheral surface (22) of the inner tube (2) by the liquid transport member (8). The medium can be actively conveyed to the other surface and evaporated.

第11の発明は、第10の発明において、上記液体搬送部材(8)はウィックであり、そのウィックは、上記外筒部(3)の内周面(21)及び上記内管(2)の外周面(22)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、ウィックとは、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 an eleventh aspect based on the tenth aspect, the liquid transport member (8) is a wick, and the wick includes the inner peripheral surface (21) of the outer tube portion (3) and the inner pipe (2). It is provided so that it may contact both of an outer peripheral surface (22). 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11の発明では、上記液体搬送部材(8)をウィックで構成することにより、上記外筒部(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、上記ウィ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 an eleventh aspect of the invention, the liquid conveying member (8) is constituted by a wick, so that the liquefied heat medium condensed on one surface of the outer tube portion (3) and the inner tube (2) is contained in the wick. It becomes possible to positively convey and evaporate the other surface by the capillary phenomenon.

第12の発明は、第1から第11の何れか1つの発明において、上記外筒部(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 twelfth invention is characterized in that, in any one of the first to eleventh inventions, the heat medium enclosed in the sealed space (7) of the outer tube portion (3) is carbon dioxide.

第12の発明では、何らかの原因で外筒部(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 twelfth invention, even if a crack occurs in the outer cylinder part (3) for some reason and the heat medium leaks into the ground from the crack part, the heat medium is composed of carbon dioxide. The soil and groundwater can be prevented from polluting.

第13の発明は、第1から第11の何れか1つの発明において、上記外筒部(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。   A thirteenth invention is characterized in that, in any one of the first to eleventh inventions, the heat medium enclosed in the sealed space (7) of the outer cylinder portion (3) is water.

第13の発明では、何らかの原因で外筒部(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、外筒部(3)に封入する水の量を少なくすることができる。   In the thirteenth invention, even if a crack occurs in the outer cylindrical portion (3) for some reason and the heat medium leaks into the ground from the cracked portion, the soil or groundwater in the ground is the same as in the fifth invention. Can be prevented from polluting. In addition, since water has a larger latent heat than carbon dioxide, the amount of water sealed in the outer cylinder portion (3) can be reduced.

第14の発明は、第1から第11の何れか1つの発明において、上記外筒部(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。   A fourteenth invention is characterized in that, in any one of the first to eleventh inventions, the heat medium sealed in the sealed space (7) of the outer tube portion (3) is ammonia.

第14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、水と同様に外筒部(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 fourteenth 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. In addition, since ammonia has a larger latent heat of vaporization than carbon dioxide, the amount of ammonia sealed in the outer cylinder (3) can be reduced in the same manner as water.

第15の発明は、第1から第14の何れか1つの発明において、複数の外筒部(3)のうち少なくとも1つが、他の外筒部(3)とは軸方向の長さが異なるように構成されていることを特徴としている。   According to a fifteenth aspect, in any one of the first to fourteenth aspects, at least one of the plurality of outer tube portions (3) has a different axial length from the other outer tube portions (3). It is configured as described above.

第15の発明では、上記地中熱交換器を、軸方向の長さが異なる外筒部(3)を組み合わせて構成している。例えば、長さの異なる外筒部(3)間で比較すると、長さの短い外筒部(3)の方が、長さの長い外筒部(3)よりも伝熱面積が小さいので、熱交換能力も小さい。したがって、長さが異なる外筒部(3)を組み合わせて、所望の熱交換能力となるように、上記地中熱交換器を組み立てることができる。   In the fifteenth aspect of the invention, the underground heat exchanger is configured by combining outer cylinder portions (3) having different axial lengths. For example, when comparing between outer cylinder parts (3) with different lengths, the outer cylinder part (3) with a shorter length has a smaller heat transfer area than the outer cylinder part (3) with a longer length. Small heat exchange capacity. Therefore, the above-mentioned underground heat exchanger can be assembled by combining the outer cylinder portions (3) having different lengths so as to obtain a desired heat exchange capability.

第16の発明は、第1から第14の何れか1つの発明において、複数の外筒部(3)は、その軸方向の長さが全て等しいことを特徴としている。   The sixteenth invention is characterized in that, in any one of the first to fourteenth inventions, the plurality of outer tube portions (3) are all equal in length in the axial direction.

第16の発明では、同じ長さの外筒部(3)を複数製作し、それらの外筒部(3)を配列することにより、地中熱交換器を形成する。   In the sixteenth invention, a plurality of outer cylinder parts (3) having the same length are manufactured, and the outer cylinder parts (3) are arranged to form a ground heat exchanger.

第17の発明は、圧縮機(14)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(10)を備えた空調システムを前提としている。   A seventeenth invention is a refrigerant circuit in which a compressor (14), 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 (10).

そして、上記空調システムにおいて、第1から第16の発明の何れか1つに記載の地中熱交換器の内管(2)が上記冷媒回路(10)に接続されて、上記熱源側熱交換器(1)が上記地中熱交換器を構成することを特徴としている。   And in the said air conditioning system, the inner pipe (2) of the underground heat exchanger as described in any one of 1st to 16th invention is connected to the said refrigerant circuit (10), The said heat source side heat exchange The furnace (1) constitutes the above ground heat exchanger.

第17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 seventeenth 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(14)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 the underground heat exchanger, the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (14) exchanges heat with the soil in the ground, and the high-pressure refrigerant dissipates heat to the soil in the ground. Can be condensed.

本発明によれば、上記本体部(1a)において、仮に自然災害等により、ある外筒部(3)に亀裂が生じても、その亀裂が生じた外筒部(3)の密閉空間(7)から熱媒体が地中に洩れるのみで、他の外筒部(3)の密閉空間(7)から熱媒体が洩れることはない。これにより、上記本体部(1a)から外側に洩れる熱媒体の量を従来よりも少なくすることができ、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 cylinder part (3) due to a natural disaster or the like in the main body part (1a), the sealed space (7) of the outer cylinder part (3) in which the crack has occurred. ) Only leaks into the ground, and does not leak from the enclosed space (7) of the other outer cylinder (3). Thereby, the quantity of the heat medium leaking outside from the main body part (1a) can be reduced as compared with the prior art, and the decrease in the heat exchange capability of the underground heat exchanger can be minimized.

また、上記第2の発明によれば、複数の外筒部(3)を並列に配設することにより、該複数の外筒部(3)を地中に埋めるための穴の深さを短くでき、上記複数の外筒部(3)を直列に配設することにより、該複数の外筒部(3)の配設面積を小さくできる。   According to the second aspect of the present invention, by arranging the plurality of outer tube portions (3) in parallel, the depth of the hole for filling the plurality of outer tube portions (3) in the ground is shortened. In addition, by arranging the plurality of outer cylinder portions (3) in series, the arrangement area of the plurality of outer cylinder portions (3) can be reduced.

また、上記第3の発明によれば、上記内管(2)を分割して形成された分割管(2a)を各外筒部(3)に挿入している。そして、隣り合う分割管(2a)同士を直列用の内管連結部材(9)で接続することにより、複数の外筒部(3)からなる地中熱交換器を形成している。こうすると、内管(2)の外側に複数の外筒部(3)を挿入する場合に比べて、上記地中熱交換器を製作しやすくすることができる。   According to the third aspect of the present invention, the divided pipe (2a) formed by dividing the inner pipe (2) is inserted into each outer cylinder portion (3). And the underground heat exchanger which consists of a some outer cylinder part (3) is formed by connecting adjacent division pipes (2a) with the internal pipe connection member (9) for series. If it carries out like this, compared with the case where a some outer cylinder part (3) is inserted in the outer side of an inner pipe (2), it can make it easy to manufacture the said underground heat exchanger.

また、上記第4の発明によれば、上記外筒部(3)に上記分割管(2a)を固定したものを上記分割部(23)として構成することができる。このように構成すると、上記本体部(1a)を分割しない場合に比べて、上記地中熱交換器の製作を容易に行うことができる。尚、本体部(1a)を分割する場合には、上記本体部(1a)を製作しやすい長さに分割するとよい。   According to the fourth aspect of the present invention, the split tube (2a) fixed to the outer tube portion (3) can be configured as the split portion (23). If comprised in this way, manufacture of the said underground heat exchanger can be performed easily compared with the case where the said main-body part (1a) is not divided | segmented. In addition, when dividing | segmenting a main-body part (1a), it is good to divide | segment the said main-body part (1a) into the length which is easy to manufacture.

また、上記第5の発明によれば、上記外筒部用の連結部材(20)により、隣り合う分割部(23)同士を確実に連結することができるとともに、上記直列用の内管連結部材(9)を保護することができる。これにより、上記地中熱交換器の品質を向上させることができる。   Moreover, according to the said 5th invention, while the said division member (20) for outer cylinder parts can connect adjacent division | segmentation parts (23) reliably, the said inner pipe connection member for series (9) can be protected. Thereby, the quality of the said underground heat exchanger can be improved.

また、上記第6の発明によれば、上記開口部(16)から上記内管用の連結部材(9)を操作することにより、隣り合う分割管(2a)同士の連結作業を行うことができ、上記地中熱交換器の連結作業の効率化を図ることができる。   Further, according to the sixth invention, by operating the connecting member (9) for the inner pipe from the opening (16), it is possible to perform the connecting work between the adjacent divided pipes (2a), The efficiency of the connection work of the underground heat exchanger can be improved.

また、上記第7の発明によれば、上記並列用の内管連結部材(17)により、並列方向に配設された各外筒部(3)に対応する内管(2)同士を接続することができる。   Further, according to the seventh invention, the inner pipes (2) corresponding to the outer cylinder portions (3) arranged in the parallel direction are connected to each other by the parallel inner pipe connecting member (17). be able to.

また、上記第8の発明によれば、上記外筒部(3)と上記内管(2)とを接触させることにより、上記外筒部(3)の内周面(21)及び上記内管(2)の外周面(22)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 eighth aspect of the invention, by bringing the outer cylinder part (3) and the inner pipe (2) into contact, the inner peripheral surface (21) of the outer cylinder part (3) and the inner pipe The heat medium condensed and liquefied on one surface of the outer peripheral surface (22) of (2) 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9の発明によれば、上記外筒部(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 ninth aspect of the present invention, the heat medium condensed and liquefied on one surface of the outer tube portion (3) and the inner tube (2) is a circumferential groove formed on one surface thereof. (30, 31) is guided to the other surface while being held so as not to fall downward, and the entire groove is held so as not to fall downward by a circumferential groove (30, 31) formed on the other side. 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10の発明によれば、上記液体搬送部材(8)を利用して、上記外筒部(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 tenth aspect of the invention, the heat medium condensed and liquefied on one surface of the outer tube portion (3) and the inner tube (2) using the liquid transport member (8). It can be positively conveyed to the other surface. Thereby, the heat exchange efficiency of the said underground heat exchanger can be improved further.

また、上記第11の発明によれば、上記液体搬送部材(8)としてウィ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 eleventh aspect of the invention, by utilizing a wick as the liquid transport member (8), it is possible to transport the heat medium 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12,13の発明によれば、何らかの原因で外筒部(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 twelfth and thirteenth inventions, even if a crack occurs in the outer cylindrical portion (3) for some reason and the heat medium leaks into the ground from the crack portion, the heat medium is carbon dioxide. It does 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14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。   Further, according to the fourteenth aspect, by using ammonia as the heat medium, the amount of heat exchange of the heat medium with respect to the heat exchange fluid and the soil in the ground can be increased as compared with the case where carbon dioxide is used. it can. Thereby, the heat exchange capability of the underground heat exchanger can be improved.

また、上記第15の発明によれば、上記地中熱交換器を組み立てる場合に、所望の熱交換能力となるように、長さが異なる外筒部(3)を組み合わせることができる。これにより、最適な熱交換能力を有する地中熱交換器を提供することができる。   According to the fifteenth aspect of the invention, when the underground heat exchanger is assembled, the outer cylinder portions (3) having different lengths can be combined so as to have a desired heat exchange capability. Thereby, the underground heat exchanger which has the optimal heat exchange capability can be provided.

また、上記第16の発明によれば、同じ長さの外筒部(3)を複数製作し、それらの外筒部(3)を配列することにより、地中熱交換器を形成できる。これにより、様々な長さの外筒部(3)を製作する必要がないので、外筒部(3)の製作コストを低減できる。   According to the sixteenth aspect of the present invention, a ground heat exchanger can be formed by manufacturing a plurality of outer tube portions (3) having the same length and arranging the outer tube portions (3). Thereby, since it is not necessary to manufacture the outer cylinder part (3) of various lengths, the manufacturing cost of an outer cylinder part (3) can be reduced.

また、上記第17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筒部(3)に亀裂が生じて、その外筒部(3)の密閉空間(7)から熱媒体が地中へ洩れてしまった場合であっても、他の外筒部(3)から熱媒体が洩れないので、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。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ることができる。   According to the seventeenth aspect of the invention, in the air conditioning system, a crack is generated in the outer cylinder part (3) of the underground heat exchanger, and heat is generated from the sealed space (7) of the outer cylinder part (3). Even if the medium leaks into the ground, the heat medium does not leak from the other outer cylinder (3), so it is possible to minimize the deterioration of the heat exchange capacity of the underground heat exchanger. . Therefore, it is possible to minimize a decrease in the capacity of the air conditioning system.

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.

《実施形態1》
本実施形態1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。
Embodiment 1
The heating device according to the first embodiment heats a room using underground heat and constitutes an air conditioning system according to the present invention.

〈暖房装置の構成〉
上記暖房装置は、図7に示すように、冷媒回路(10)を備えている。上記冷媒回路(10)は、圧縮機(14)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。尚、地下に機械室がある場合には、その機械室に上記暖房装置における室内熱交換器(11)及び地中熱交換器(1)以外の要素機器、つまり、圧縮機(14)や膨張弁(12)等が設置されていてもよい。
<Configuration of heating system>
The said heating apparatus is provided with the refrigerant circuit (10), as shown in FIG. The refrigerant circuit (10) includes a compressor (14), 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. In addition, when there is a machine room in the basement, the machine room includes element devices other than the indoor heat exchanger (11) and the underground heat exchanger (1) in the heating device, that is, the compressor (14) and the expansion. A valve (12) etc. may be installed.

上記冷媒回路(10)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(10)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。   A refrigerant (heat exchange fluid) is enclosed in the refrigerant circuit (10). As this refrigerant circulates in the refrigerant circuit (10), 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.

上記地中熱交換器(1)は、内部に密封された二酸化炭素(熱媒体)を介して、地中の土壌と冷媒回路を流れる冷媒とを熱交換させるものである。この地中熱交換器(1)の詳細は後述する。上記圧縮機(14)は全密閉型であって、該圧縮機(14)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(14)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 underground heat exchanger (1) exchanges heat between the soil in the ground and the refrigerant flowing through the refrigerant circuit via carbon dioxide (heat medium) sealed inside. Details of the underground heat exchanger (1) will be described later. The compressor (14) is a hermetically sealed type, and has a variable capacity by an inverter (not shown) electrically connected to the compressor (14). The compressor (14) 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。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。   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. Yes. 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).

〈地中熱交換器の構成〉
上記地中熱交換器(1)は、図1に示すように、複数の分割ユニット(分割部)(23)を管軸方向に直列に連結することにより構成された本体部(1a)を有している。そして、上記地中熱交換器(1)は、この本体部(1a)管軸方向が鉛直方向に沿うように地中に埋没している。
<Configuration of underground heat exchanger>
As shown in FIG. 1, the underground heat exchanger (1) has a main body (1a) formed by connecting a plurality of divided units (divided portions) (23) in series in the tube axis direction. is doing. The underground heat exchanger (1) is buried in the ground so that the main body (1a) tube axis direction is along the vertical direction.

上記分割ユニット(23)は、それぞれ外筒部(3)と分割管(2a)とを有し、該外筒部(3)の管内側に該分割管(2a)が挿入固定された二重管式の熱交換器を構成する。尚、上記各分割ユニット(23)の長さは全て同じ長さである。   Each of the split units (23) has an outer tube portion (3) and a split tube (2a), and the split tube (2a) is inserted and fixed inside the tube of the outer tube portion (3). A tubular heat exchanger is constructed. Note that the lengths of the divided units (23) are all the same.

上記外筒部(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ている。尚、最下段の分割ユニット(23)を除く各分割ユニット(23)の上記上側閉塞板(4)及び上記下側閉塞板(5)には、それぞれ2つの貫通孔が設けられている。上記最下段の分割ユニット(23)は、上記上側閉塞板(4)のみに2つの貫通孔が設けられている。そして、上記各外筒部(3)を両方の閉塞板(4,5)で閉塞することにより、その内側に密閉空間(7)が形成されている。この密閉空間(7)には、所定量の二酸化炭素が密封されている。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 cylinder (3) has an upper closing plate (4) attached to its upper end and a lower closing plate (5) attached to its lower end. Note that two through holes are provided in each of the upper closing plate (4) and the lower closing plate (5) of each divided unit (23) except for the lowermost divided unit (23). The lowermost division unit (23) is provided with two through holes only in the upper closing plate (4). And by sealing each said outer cylinder part (3) with both obstruction | occlusion board (4,5), the sealed space (7) is formed in the inner side. A predetermined amount of carbon dioxide is sealed in the sealed space (7). 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、最上段と最下段の分割ユニット(23)を除く各分割ユニット(23)の外筒部(3)において、両方の閉塞板(4,5)から軸方向に該外筒部(3)と同径の筒壁(20)が延びている。この筒壁(20)が、上記外筒部用の連結部材を構成している。この筒壁(20)には、図5に示すように、後述するユニオン(9)に触れるための開口部(16)が設けられている。尚、図示していないが、上記開口部(16)を塞ぐための側板が設けられている。この側板により、上記ユニオン(9)を保護することができる。   In addition, in the outer cylinder part (3) of each divided unit (23) excluding the uppermost and lowermost divided units (23), the outer cylinder part (3) is axially extended from both closing plates (4, 5). A cylindrical wall (20) having the same diameter as that extends. This cylinder wall (20) constitutes the connecting member for the outer cylinder part. As shown in FIG. 5, the cylindrical wall (20) is provided with an opening (16) for touching a union (9) described later. Although not shown, a side plate for closing the opening (16) is provided. The side plate can protect the union (9).

上記筒壁(20)の先端部には、隣り合う外筒部(3)を連結するための差し込み部が形成されている。   An insertion part for connecting adjacent outer cylinder parts (3) is formed at the tip of the cylinder wall (20).

尚、最上段の分割ユニット(23)は、上記下側閉塞板(5)から軸方向に該外筒部(3)と同径の筒壁(20)が延びており、その先端に上記差し込み部が形成されている。最下段の分割ユニット(23)の場合には、上記上側閉塞板(4)から軸方向に該外筒部(3)と同径の筒壁(20)が延びており、その先端に上記差し込み部が形成されている。   The uppermost split unit (23) has a cylindrical wall (20) having the same diameter as that of the outer cylindrical portion (3) extending from the lower closing plate (5) in the axial direction. The part is formed. In the case of the lowermost division unit (23), a cylindrical wall (20) having the same diameter as that of the outer cylindrical portion (3) extends in the axial direction from the upper closing plate (4), and the above-mentioned plug is inserted at the tip thereof. The part is formed.

又、上記各分割ユニット(23)の外筒部(3)において、上記密閉空間(7)に面する内壁面(内周面)(21)には、図3に示すように、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, in the outer cylindrical portion (3) of each of the divided units (23), the inner wall surface (inner peripheral surface) (21) facing the sealed space (7) has a circumferential direction as shown in FIG. A plurality of circumferential grooves (30) are formed so as to be along.

上記分割管(2a)は、直管状に形成されたもの、及びU字状に形成されたものの2種類がある。これらの分割管(2a)が互いに接続されることにより、内管(2)が形成されている。尚、この分割管(2a)は、図2に示すように、その外壁面(22)が上記外筒部(3)における密閉空間(7)に面した内壁面(21)に接触するように、上記外筒部(3)に固定されている。つまり、上記分割管(2a)が接続されて形成された内管(2)の外壁面(22)は、外筒部(3)における密閉空間(7)に面した内壁面(21)に接触している。又、上記分割管(2a)の外壁面(22)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。   There are two types of the dividing pipe (2a): one formed in a straight tube shape and one formed in a U-shape. These divided pipes (2a) are connected to each other to form an inner pipe (2). As shown in FIG. 2, the split pipe (2a) has its outer wall surface (22) in contact with the inner wall surface (21) facing the sealed space (7) in the outer cylinder portion (3). It is fixed to the outer cylinder part (3). That is, the outer wall surface (22) of the inner tube (2) formed by connecting the split tube (2a) is in contact with the inner wall surface (21) facing the sealed space (7) in the outer tube portion (3). is doing. A large number of circumferential grooves (31) of about 100 microns are formed on the outer wall surface (22) of the dividing pipe (2a). The shape of the circumferential groove (31) is merely an example.

又、最下段の分割ユニット(23)を除く各分割ユニット(23)には、管端部分が上記密閉空間(7)から突出するように上記直管状の2本の分割管(2a)が上記上側閉塞板(4)及び上記下側閉塞板(5)の各貫通孔に挿入固定されている。一方、上記最下段の分割ユニット(23)には、管端部分が上記密閉空間(7)から突出するように上記U字状の分割管(2a)が上記上側閉塞板(4)の各貫通孔に挿入固定されている。   Each of the split units (23) except the lowermost split unit (23) includes the two straight pipe-shaped split pipes (2a) so that the pipe end portion protrudes from the sealed space (7). The upper closing plate (4) and the lower closing plate (5) are inserted and fixed in the through holes. On the other hand, in the lowermost division unit (23), the U-shaped division pipe (2a) passes through each of the upper closing plates (4) so that the pipe end portion protrudes from the sealed space (7). It is inserted and fixed in the hole.

又、隣り合う分割管(2a)の管端部には、その分割管(2a)同士を連結するためのユニオン(9)が設けられている。このユニオン(9)が、上記分割管(2a)同士を上記密閉空間(7)の外側で連結する内管用の連結部材(9)を構成する。そして、これら分割管(2a)がユニオン(9)で連結されて内管(2)を構成する。   Moreover, the union (9) for connecting the division pipes (2a) is provided in the pipe end part of the adjacent division pipes (2a). The union (9) constitutes a connecting member (9) for an inner pipe that connects the divided pipes (2a) to each other outside the sealed space (7). And these division pipes (2a) are connected with a union (9), and constitute an inner pipe (2).

そして、この内管(2)の一端が上記圧縮機(14)の吐出側から延びる冷媒配管に接続され、他端が上記膨張弁(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(10)の冷媒が流れる冷媒通路(流体流路)(6)が形成されている。   One end of the inner pipe (2) is connected to a refrigerant pipe extending from the discharge side of the compressor (14), and the other end 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) (6) through which the refrigerant of the refrigerant circuit (10) 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(14)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 (14) 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(14)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(10)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 (14), 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 (10), 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)における最上段の分割ユニット(23)の分割管(2a)から流入する。そして、上記分割管(2a)に流入した低圧冷媒は最下段の分割ユニット(23)へ向かって下方へ流れ、該最下段の分割ユニット(23)でUターンした後、最上段の分割ユニット(23)へ向かって上方へ流れ、該最上段の分割ユニット(23)から流出する。尚、上記分割管(2a)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、各密閉空間(7)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 in from the split pipe (2a) of the uppermost split unit (23) in the underground heat exchanger (1). The low-pressure refrigerant that has flowed into the split pipe (2a) flows downward toward the lowermost split unit (23), and after making a U-turn in the lowermost split unit (23), the uppermost split unit ( 23) flows upward and flows out of the uppermost split unit (23). When a low-pressure refrigerant having a temperature lower than the temperature of the soil in the ground flows into the dividing pipe (2a), the saturation temperature of carbon dioxide in each sealed space (7) is between the soil and the low-pressure refrigerant. It shall be temperature.

この場合、図4に示すように、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分割管(2a)の外壁面(外周面)(22)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(14)に吸入される。   In this case, as shown in FIG. 4, the carbon dioxide is condensed on the outer wall surface (outer peripheral surface) (22) of the dividing pipe (2a) having a temperature lower than the saturation temperature of the carbon dioxide. 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 (14).

上記外壁面(22)で凝縮して液化した二酸化炭素は、該外壁面(22)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、上記外筒部(3)及び上記分割管(2a)の接触部分を介して、上記外筒部(3)の内壁面(21)へ導かれる。外筒部(3)の内壁面(21)へ導かれた二酸化炭素は、外筒部(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(21)で二酸化炭素が蒸発する。上記内壁面(21)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、上記分割管(2a)の外壁面(22)の方へ移動して、その外壁面(22)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、上記外筒部(3)の外側にある地中の土壌と上記分割管(2a)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 (22) is held by the circumferential groove (31) of the outer wall surface (22) without falling down, and is circled along the circumferential groove (31). It flows to spread in the circumferential direction. And this liquefied carbon dioxide is guide | induced to the inner wall face (21) of the said outer cylinder part (3) through the contact part of the said outer cylinder part (3) and the said division pipe (2a). The carbon dioxide guided to the inner wall surface (21) of the outer cylinder part (3) is held by the circumferential groove (30) of the outer cylinder part (3) without falling down, while the circumferential groove (30) It flows so as to spread in the circumferential direction along. Carbon dioxide evaporates on the inner wall surface (21). Carbon dioxide evaporated and gasified on the inner wall surface (21) moves toward the outer wall surface (22) of the divided pipe (2a) due to the density difference of carbon dioxide in the divided space (7a), It condenses again on its outer wall (22). As carbon dioxide repeats the phase change in this way, the soil in the ground outside the outer cylinder part (3) and the refrigerant flowing inside the dividing pipe (2a) are heated by the carbon dioxide. Exchange.

−実施形態1の効果−
本実施形態1によれば、複数の外筒部(3)を軸方向に並べることにより、上記本体部(1a)に複数の密閉空間(7)を形成することができる。こうすると、仮に自然災害等により、ある外筒部(3)に亀裂が生じても、その亀裂が生じた外筒部(3)の密閉空間(7)から二酸化炭素が地中に洩れるのみで、他の外筒部(3)の密閉空間(7)から二酸化炭素が洩れることはない。これにより、上記外筒部(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、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。
-Effect of Embodiment 1-
According to the first embodiment, a plurality of sealed spaces (7) can be formed in the main body (1a) by arranging a plurality of outer cylinders (3) in the axial direction. In this way, even if a certain outer cylinder part (3) cracks due to a natural disaster, etc., only carbon dioxide leaks into the ground from the sealed space (7) of the outer cylinder part (3) where the crack occurred. Carbon dioxide does not leak from the sealed space (7) of the other outer cylinder (3). Thereby, the quantity of the carbon dioxide which leaks outside from the said outer cylinder part (3) can be decreased, and the fall of the heat exchange capability of a ground heat exchanger can be suppressed to the minimum.

又、複数の外筒部(3)の数を変えることで、任意の長さの地中熱交換器を現地で簡便に設置できる。   In addition, by changing the number of the plurality of outer tube portions (3), an underground heat exchanger having an arbitrary length can be easily installed on site.

さらに、冷媒回路(10)の冷媒が流れる上記内管(2)は、地中では、分割ユニット(23)や筒壁(20)で強度体で保護された内部にある(土壌とは直接触れない)ので、破損や腐食劣化などから保護され、冷媒回路(10)の冷媒が内管(2)から漏洩することによる土壌及び地下水汚染を回避できる。   Further, the inner pipe (2) through which the refrigerant of the refrigerant circuit (10) flows is located in the ground and protected by the strength unit by the dividing unit (23) and the cylindrical wall (20) (directly touching the soil). Therefore, soil and groundwater contamination due to leakage of refrigerant in the refrigerant circuit (10) from the inner pipe (2) can be avoided.

また、本実施形態1によれば、上記内管(2)を上記外筒部(3)ごとに分割し、その内管(2)の分割管(2a)を該分割管(2a)に対応する外筒部(3)に固定したものを上記分割部(23)として構成することができる。このように構成すると、上記本体部(1a)を分割しない場合に比べて、上記地中熱交換器の製作を容易に行うことができる。この場合、上記本体部(1a)を工場生産が容易で、埋設現場へ搬入しやすく、性能が低下しない長さに分割するとよい。   Further, according to the first embodiment, the inner pipe (2) is divided into the outer cylinder parts (3), and the dividing pipe (2a) of the inner pipe (2) corresponds to the dividing pipe (2a). What was fixed to the outer cylinder part (3) to perform can be comprised as the said division | segmentation part (23). If comprised in this way, manufacture of the said underground heat exchanger can be performed easily compared with the case where the said main-body part (1a) is not divided | segmented. In this case, the main body (1a) may be divided into lengths that are easy to produce in the factory, easy to carry into the burial site, and do not deteriorate in performance.

尚、上記分割部(23)は工場生産できるのであり、その分割部(23)の生産性も品質も管理できる。又、任意の長さの地中熱交換器を現地で簡便に設置でき、しかも、垂直方向の長さが短く区分化できるので(内部に密封した熱媒体の移動距離が管理でき)全長に関わりなく熱交換性能は一定に保たれる。   The division unit (23) can be manufactured in a factory, and the productivity and quality of the division unit (23) can be managed. In addition, an underground heat exchanger of any length can be easily installed on site, and the length in the vertical direction can be divided into short sections (the distance traveled by the heat medium sealed inside can be managed). The heat exchange performance is kept constant.

又、例えば上記地中熱交換器を地中に埋設する場合には、一旦本体部(1a)を管軸方向に立設させた後でなければ、該本体部(1a)を埋設することができない。本実施形態1によれば、例えば上記本体部(1a)を立設しやすい長さに分割することにより、その分割部(23)の立設作業を容易にして、地中熱交換器の埋設作業の効率化を図ることができる。   For example, when the underground heat exchanger is embedded in the ground, the main body (1a) can be embedded unless the main body (1a) is once erected in the tube axis direction. Can not. According to the first embodiment, for example, by dividing the main body portion (1a) into a length that makes it easy to stand up, the stand-up operation of the divided portion (23) is facilitated, and the underground heat exchanger is buried. Work efficiency can be improved.

また、本実施形態1によれば、上記外筒部(3)の閉塞板(4,5)から軸方向に延びる筒壁(20)により、上記ユニオン(9)を保護することができるとともに、上記筒壁(20)の先端に形成された差し込み部により、隣り合う分割部(23)同士を確実に連結することができる。これにより、上記地中熱交換器の品質を向上させることができる。   Further, according to the first embodiment, the union (9) can be protected by the cylindrical wall (20) extending in the axial direction from the closing plate (4, 5) of the outer cylindrical portion (3), and Adjacent division parts (23) can be reliably connected by the insertion part formed in the front-end | tip of the said cylinder wall (20). Thereby, the quality of the said underground heat exchanger can be improved.

また、本実施形態1によれば、上記開口部(16)を通じて上記ユニオン(9)を締めることにより、隣り合う分割管(2a)同士の連結作業を行うことができ、上記地中熱交換器の連結作業の効率化を図ることができる。   In addition, according to the first embodiment, by connecting the union (9) through the opening (16), it is possible to connect the adjacent divided pipes (2a) to each other, and the underground heat exchanger The efficiency of the connecting work can be improved.

又、本実施形態1によれば、上記外筒部(3)と上記分割管(2a)とを接触させることにより、上記分割管(2a)の外壁面(22)で凝縮して液化した二酸化炭素を確実に上記外筒部(3)の内壁面(21)へ導くことができる。又、上記外筒部(3)の内壁面(21)及び上記内管(2)の外壁面(22)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筒部(3)の内壁面(21)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 first embodiment, the outer cylinder portion (3) and the dividing pipe (2a) are brought into contact with each other to condense and liquefy the dioxide dioxide on the outer wall surface (22) of the dividing pipe (2a). Carbon can be reliably guided to the inner wall surface (21) of the outer cylinder part (3). In addition, since circumferential grooves (30, 31) are formed on the inner wall surface (21) of the outer tube portion (3) and the outer wall surface (22) of the inner tube (2), respectively, liquefied carbon dioxide Can be guided and evaporated more to the inner wall surface (21) of the outer cylinder part (3) while being held by 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1によれば、何らかの原因で外筒部(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。また、地中熱交換器の内部では、上記内管(2)が土壌から隔離されている。これにより、上記内管(2)の腐食などの劣化に起因して、冷媒が漏洩し土壌及び地下水を汚染するのを回避できる。このことから、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 first embodiment, even if a crack occurs in the outer cylinder part (3) for some reason, and the heat medium leaks from the crack part into the ground, the heat medium is carbon dioxide. There is no pollution inside. The inner pipe (2) is isolated from the soil inside the underground heat exchanger. Thereby, it can avoid that a refrigerant | coolant leaks and contaminates soil and groundwater resulting from deterioration, such as corrosion of the said inner pipe | tube (2). From this, it is possible to provide an underground heat exchanger in consideration of the global environment.

−実施形態1の変形例1−
上記実施形態1の地中熱交換器では、上記本体部(1a)の分割管(2a)におけるユニオン(9)近傍の形状が直管状に形成されていたが、変形例1では、図6に示すように、そのユニオン(9)近傍の分割管(2a)の形状が曲管状に形成されている。
-Modification 1 of Embodiment 1-
In the underground heat exchanger of the first embodiment, the shape in the vicinity of the union (9) in the split pipe (2a) of the main body (1a) is formed in a straight pipe shape. As shown, the shape of the dividing pipe (2a) in the vicinity of the union (9) is formed in a curved tube shape.

尚、この曲管状の各分割管(2a)を両方の閉塞板(4,5)の貫通孔を貫通させて上記各外筒部(3)の内側に挿入しやすくなるように、上記ユニオン(9)の両端にはエルボ継手(9a)を設けている。   In addition, the union (2a) can be easily inserted into the outer cylindrical portions (3) through the through holes of both the blocking plates (4, 5). Elbow joints (9a) are provided at both ends of 9).

このように上記分割管(2a)を曲管状に形成すると、ユニオン(9)を横向きにすることができ、隣り合う密閉空間(7)同士の距離を短くすることができる。この距離が短くなった分、密閉空間(7)を長くすることができるので、上記地中熱交換器の性能を向上させることができる。また、ユニオン(9)を横向きにすることで、地中熱交換器に地震などで垂直方向の圧縮や伸びの力が加わったとしても、直接、ユニオン(9)にその力が加わらないように回避できる。   When the split pipe (2a) is formed in a curved shape in this way, the union (9) can be turned sideways, and the distance between the adjacent sealed spaces (7) can be shortened. Since the sealed space (7) can be lengthened as the distance is shortened, the performance of the underground heat exchanger can be improved. In addition, by turning the union (9) sideways, even if a vertical compression or expansion force is applied to the underground heat exchanger due to an earthquake or the like, the force is not directly applied to the union (9). Can be avoided.

−実施形態1の変形例2−
上記実施形態1では、上記外筒部(3)及び上記内管(2)の構成要素である複数の分割管(2a)に円周溝(30,31)を設けることにより、上記各分割管(2a)の外壁面(2b)で液化した二酸化炭素を上記外筒部(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)に代わってウィック(8)を設けている。
-Modification 2 of Embodiment 1
In the first embodiment, each of the divided pipes is provided by providing circumferential grooves (30, 31) in the plurality of divided pipes (2a) which are constituent elements of the outer tube portion (3) and the inner pipe (2). Although the carbon dioxide liquefied on the outer wall surface (2b) of (2a) was more guided to the inner wall surface (3a) of the outer cylinder part (3), the heat exchange capacity of the underground heat exchanger was improved. In the modification, a wick (8) is provided in place of the circumferential groove (30, 31).

このウィック(8)を設けた地中熱交熱交換器(1)を図8から図11に示す。ここで、図8から図11の地中熱交熱交換器(1)は、それぞれ上記内管(2)の形状が異なっている。この形状の違いによる効果は後述する。   The underground heat exchange heat exchanger (1) provided with the wick (8) is shown in FIGS. Here, the geothermal heat exchanger (1) in FIGS. 8 to 11 has a different shape of the inner pipe (2). The effect of this difference in shape will be described later.

上記ウィック(8)は、上記外筒部(3)の内壁面(21)及び上記内管(2)の外壁面(22)の両方に接触するように設けられている。こうすると、上記ウィック(8)の毛細管現象を利用して、上記外筒部(3)の外壁面(22)で凝縮した液化した熱媒体を、上記円周溝(30,31)に比べて、上記外筒部(3)の内壁面(21)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、このウィック(8)を上記外筒部(3)の内壁面(21)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 wick (8) is provided so as to contact both the inner wall surface (21) of the outer tube portion (3) and the outer wall surface (22) of the inner tube (2). Then, using the capillary phenomenon of the wick (8), the liquefied heat medium condensed on the outer wall surface (22) of the outer cylinder part (3) is compared with the circumferential groove (30, 31). Further, it can be more actively conveyed to the inner wall surface (21) of the outer cylinder part (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 (21) of the outer tube portion (3). .

又、図8の地中熱交換器は、各分割管(2a)の曲管部分が上記筒壁(20)の内側に位置している。図9の地中熱交換器は、各分割管(2a)の曲管部分が上記密閉空間(7)に位置している。図10の地中熱交換器は、各分割管(2a)の曲管部分が全て上記筒壁(20)の内側に位置している。図11の地中熱交換器は、各分割管(2a)の曲管部分の一方が上記筒壁(20)の内側に、他方が上記密閉空間(7)に位置している。このように、各分割管(2a)の曲管部分を様々な位置に配置してもよい。   Further, in the underground heat exchanger of FIG. 8, the curved pipe portion of each divided pipe (2a) is located inside the cylindrical wall (20). In the underground heat exchanger of FIG. 9, the curved pipe portion of each divided pipe (2a) is located in the sealed space (7). In the underground heat exchanger of FIG. 10, all the bent pipe portions of the divided pipes (2a) are located inside the cylindrical wall (20). In the underground heat exchanger of FIG. 11, one of the bent pipe portions of each divided pipe (2a) is located inside the cylindrical wall (20), and the other is located in the sealed space (7). In this way, the curved pipe portion of each divided pipe (2a) may be arranged at various positions.

《実施形態2》
本実施形態2の空調装置は、地中の熱を利用して室内を冷暖房するものであり、本発明の空調システムを構成する。
<< Embodiment 2 >>
The air conditioner according to the second embodiment uses the underground heat to cool and heat the room, and constitutes the air conditioning system of the present invention.

上記空調装置は、図12に示すように、実施形態1と同様に、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路(10)を備えている。実施形態1との違いは、冷媒の循環方向を可逆に切り換える四路切換弁(15)が上記冷媒回路(10)に接続されている点と、地中熱交換器(1)を形成する複数の外筒部(3)が直並列に配設されている点である。   As shown in FIG. 12, the air conditioner includes a refrigerant circuit (10) that performs a vapor compression refrigeration cycle, as in the first embodiment. The difference from Embodiment 1 is that a four-way switching valve (15) that reversibly switches the circulation direction of the refrigerant is connected to the refrigerant circuit (10), and a plurality of the underground heat exchangers (1) are formed. The outer cylinder part (3) is arranged in series-parallel.

上記四路切換弁(15)は4つのポートを有している。上記四路切換弁(15)の第1ポートが上記圧縮機(14)の吐出側に接続され、第2ポートが上記圧縮機(14)の吸入側に接続され、第3ポートが室内熱交換器(11)に接続され、第4ポートが第1冷媒配管(9)に接続されている。   The four-way selector valve (15) has four ports. The first port of the four-way switching valve (15) is connected to the discharge side of the compressor (14), the second port is connected to the suction side of the compressor (14), and the third port is used for indoor heat exchange. The fourth port is connected to the first refrigerant pipe (9).

そして、第1ポートおよび第3ポートが互いに連通し且つ第2ポートおよび第4ポートが互いに連通する第1状態(図12に実線で示す状態)と、第1ポートおよび第4ポートが互いに連通し且つ第2ポートおよび第3ポートが互いに連通する第2状態(図12に破線で示す状態)とにそれぞれ切換可能となっている。そして、この四路切換弁(15)の切換動作によって冷媒の循環方向を可逆にすることができる。   The first state and the third port communicate with each other and the second port and the fourth port communicate with each other (the state indicated by the solid line in FIG. 12), and the first port and the fourth port communicate with each other. In addition, the second port and the third port can be switched to a second state (state indicated by a broken line in FIG. 12) in which the second port and the third port communicate with each other. The refrigerant circulation direction can be made reversible by the switching operation of the four-way switching valve (15).

又、上記地中熱交換器(1)は、複数の本体部(1a)が互いに並列に配列されることにより、構成されている。つまり、上記外筒部(3)が直並列に配設されており、具体的には、上記外筒部(3)が直列方向に4つ、並列方向に4つ配設されている。   The underground heat exchanger (1) is configured by arranging a plurality of main body portions (1a) in parallel with each other. That is, the outer cylinder part (3) is arranged in series and parallel. Specifically, the four outer cylinder parts (3) are arranged in the series direction and four in the parallel direction.

そして、このように配設された複数の外筒部(3)のうち、上記各本体部(1a)の最上部に配設された外筒部(3)を有する分割ユニット(23)において、一方の分割管(2a)の上端はそれぞれ第1連結配管(17a)の枝管に接続され、他方の分割管(2a)の上端はそれぞれ第2連結配管(17b)の枝管に接続されている。この第1と第2の連結配管(17a,17b)が、並列用の内管連結部材(17)を構成する。   And among the plurality of outer tube portions (3) arranged in this way, in the divided unit (23) having the outer tube portion (3) arranged at the uppermost portion of each main body portion (1a), The upper end of one split pipe (2a) is connected to the branch pipe of the first connection pipe (17a), and the upper end of the other split pipe (2a) is connected to the branch pipe of the second connection pipe (17b). Yes. The first and second connecting pipes (17a, 17b) constitute the parallel inner pipe connecting member (17).

この第1連結配管(17a)は第1冷媒配管(9)と連通し、第2連結配管(17b)は膨張弁(12)から延びる冷媒配管と連通している。尚、第1連結配管(17a)の各枝管には第1閉鎖弁(SV1)が、第2連結配管(17a)の各枝管には第2閉鎖弁(SV2)が、それぞれ設けられている。   The first connection pipe (17a) communicates with the first refrigerant pipe (9), and the second connection pipe (17b) communicates with the refrigerant pipe extending from the expansion valve (12). Each branch pipe of the first connecting pipe (17a) is provided with a first closing valve (SV1), and each branch pipe of the second connecting pipe (17a) is provided with a second closing valve (SV2). Yes.

上記空調装置において、その他の構成は、実施形態1の暖房装置と同等であるため、説明は省略する。   In the said air conditioner, since the other structure is equivalent to the heating apparatus of Embodiment 1, description is abbreviate | omitted.

−運転動作−
次に、上記空調装置の動作について説明する。この空調装置では、上記四路切換弁(15)を第1状態に設定すると暖房運転を行い、第2状態に設定すると冷房運転を行う。
-Driving action-
Next, the operation of the air conditioner will be described. In this air conditioner, the heating operation is performed when the four-way switching valve (15) is set to the first state, and the cooling operation is performed when it is set to the second state.

−暖房運転−
上記暖房運転では、上記圧縮機(14)から吐出された高圧冷媒が上記四路切換弁(15)を経て、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。
-Heating operation-
In the heating operation, the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (14) flows into the indoor heat exchanger (11) through the four-way switching valve (15). 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.

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)で減圧されて、低圧冷媒となった後で、上記第2連結配管(17b)を経て、地中熱交換器(1)の各本体部(1a)に分流する。各本体部(1a)の動作は、実施形態1の暖房装置と同等なので、説明は省略する。上記各本体部(1a)を流出した低圧冷媒は、上記第1連結配管(17a)を経て合流し、第1冷媒配管(9)と四路切換弁(15)とを通過した後で上記圧縮機(14)に吸入される。上記圧縮機(14)では、低圧冷媒が所定圧力まで圧縮されて、高圧冷媒となった後で吐出されて、その高圧冷媒は、再び上記四路切換弁(15)を経て、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(10)内を循環することにより、暖房運転が行われる。   The high-pressure refrigerant that has flowed out of the indoor heat exchanger (11) is decompressed by the expansion valve (12) to become low-pressure refrigerant, and then passes through the second connection pipe (17b), Divide each body part (1a) in 1). Since the operation of each main body (1a) is equivalent to that of the heating device of the first embodiment, description thereof is omitted. The low-pressure refrigerant that has flowed out of each main body (1a) joins via the first connecting pipe (17a), passes through the first refrigerant pipe (9) and the four-way selector valve (15), and then compresses the compressed refrigerant. Inhaled into the machine (14). In the compressor (14), the low-pressure refrigerant is compressed to a predetermined pressure and is discharged after becoming a high-pressure refrigerant, and the high-pressure refrigerant passes through the four-way switching valve (15) again to exchange the indoor heat. Flows into the vessel (11). Thus, the heating operation is performed by circulating the refrigerant in the refrigerant circuit (10).

−冷房運転−
上記冷房運転では、上記圧縮機(14)から吐出された高圧冷媒が、上記四路切換弁(15)と上記第1冷媒配管(9)とを通過した後で、上記第1連結配管(17a)を経て、地中熱交換器(1)の各本体部(1a)に分流する。各本体部(1a)の動作は後述する。上記各本体部(1a)を流出した高圧冷媒は、上記第2連結配管(17b)を経て合流した後で、上記膨張弁(12)に流入する。
-Cooling operation-
In the cooling operation, after the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (14) passes through the four-way switching valve (15) and the first refrigerant pipe (9), the first connection pipe (17a ) And then divert to each main body (1a) of the underground heat exchanger (1). The operation of each main body (1a) will be described later. The high-pressure refrigerant that has flowed out of each main body (1a) joins via the second connection pipe (17b), and then flows into the expansion valve (12).

上記膨張弁(12)に流入した高圧冷媒は、所定圧力まで減圧されて低圧冷媒となり、該膨張弁(12)を流出する。上記膨張弁(12)に流出した低圧冷媒は、室内熱交換器(11)に流入する。上記室内熱交換器(11)では、上記低圧冷媒が上記室内ファン(13)から送られる室内空気から吸熱して蒸発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、放熱して冷却される。その結果、室内の冷房が行われる。   The high-pressure refrigerant that has flowed into the expansion valve (12) is depressurized to a predetermined pressure, becomes low-pressure refrigerant, and flows out of the expansion valve (12). The low-pressure refrigerant that has flowed into the expansion valve (12) flows into the indoor heat exchanger (11). In the indoor heat exchanger (11), the low-pressure refrigerant absorbs heat from the indoor air sent from the indoor fan (13) and evaporates, and then flows out from the indoor heat exchanger (11). On the other hand, the indoor air is cooled by releasing heat. As a result, the room is cooled.

上記室内熱交換器(11)を流出した低圧冷媒は、四路切換弁(15)とを通過した後で上記圧縮機(14)に吸入される。上記圧縮機(14)では、低圧冷媒が所定圧力まで圧縮されて、高圧冷媒となった後で吐出されて、その高圧冷媒は、再び上記地中熱交換器(1)の各本体部(1a)に分流する。このように冷媒が冷媒回路(10)内を循環することにより、冷房運転が行われる。   The low-pressure refrigerant that has flowed out of the indoor heat exchanger (11) passes through the four-way switching valve (15) and is then sucked into the compressor (14). In the compressor (14), the low-pressure refrigerant is compressed to a predetermined pressure and discharged after becoming a high-pressure refrigerant, and the high-pressure refrigerant is again supplied to each main body portion (1a) of the underground heat exchanger (1). ). In this way, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (10), whereby the cooling operation is performed.

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

上記圧縮機(14)から吐出された高圧冷媒は分流して、各本体部(1a)における最上段の分割ユニット(23)の分割管(2a)に流入する。そして、上記分割管(2a)に流入した低圧冷媒は最下段の分割ユニット(23)へ向かって下方へ流れ、該最下段の分割ユニット(23)でUターンした後、最上段の分割ユニット(23)へ向かって上方へ流れ、該最上段の分割ユニット(23)から流出する。尚、上記分割管(2a)内に地中の土壌の温度よりも高い温度の高圧冷媒が流入するとき、各密閉空間(7)内の二酸化炭素の飽和温度は土壌と高圧冷媒との間の温度になるものとする。   The high-pressure refrigerant discharged from the compressor (14) is divided and flows into the dividing pipe (2a) of the uppermost dividing unit (23) in each main body (1a). The low-pressure refrigerant that has flowed into the split pipe (2a) flows downward toward the lowermost split unit (23), and after making a U-turn in the lowermost split unit (23), the uppermost split unit ( 23) flows upward and flows out of the uppermost split unit (23). When a high-pressure refrigerant with a temperature higher than the temperature of the soil in the ground flows into the dividing pipe (2a), the saturation temperature of carbon dioxide in each sealed space (7) is between the soil and the high-pressure refrigerant. It shall be temperature.

上記各分割管(2a)に高圧冷媒が流入すると、図13に示すように、暖房運転とは違い、上記密閉空間(7)内の二酸化炭素が上記分割管(2a)の外周面で蒸発するとともに、その蒸発でガス化した熱媒体が、その密度差により上記外筒部(3)の内周面に導かれて凝縮する。そして、上記外筒部(3)の内周面で凝縮した熱媒体は、上記外筒部(3)及び上記分割管(2a)の接触部分を介して該外筒部(3)の内周面から上記分割管(2a)の外周面に伝わり、該分割管(2a)の外周面で再び蒸発する。   When high-pressure refrigerant flows into each of the divided pipes (2a), as shown in FIG. 13, unlike the heating operation, carbon dioxide in the sealed space (7) evaporates on the outer peripheral surface of the divided pipe (2a). At the same time, the heat medium gasified by the evaporation is led to the inner peripheral surface of the outer cylinder part (3) due to the density difference and condensed. Then, the heat medium condensed on the inner peripheral surface of the outer cylinder part (3) passes through the contact part of the outer cylinder part (3) and the divided pipe (2a), and the inner periphery of the outer cylinder part (3) It is transmitted from the surface to the outer peripheral surface of the dividing pipe (2a) and evaporated again on the outer peripheral surface of the dividing pipe (2a).

このように二酸化炭素が蒸発及び凝縮を繰り返すことにより、この二酸化炭素を介して、上記分割管(2a)の内側を流れる高圧冷媒から上記外筒部(3)の外側にある地中の土壌へ該高圧冷媒の熱が放出される。つまり、上記分割管(2a)を介して上記冷媒回路(10)の高圧冷媒が上記密閉空間(7)内の二酸化炭素へ熱を放出し、上記外筒部(3)を介して上記二酸化炭素がその熱を地中の土壌へ放出する。   By repeating the evaporation and condensation of carbon dioxide in this manner, the high-pressure refrigerant flowing inside the dividing pipe (2a) is passed through the carbon dioxide to the soil in the ground outside the outer cylindrical portion (3). The heat of the high-pressure refrigerant is released. That is, the high-pressure refrigerant in the refrigerant circuit (10) releases heat to the carbon dioxide in the sealed space (7) through the split pipe (2a), and the carbon dioxide through the outer tube portion (3). Releases the heat to the soil in the ground.

−実施形態2の効果−
本実施形態2によれば、上記複数の外筒部(3)を直並列に配設することで、全ての外筒部(3)を直列に配設した場合に比べて、複数の外筒部(3)を地中に埋めるための穴を深く掘る必要がなく、又、全ての外筒部(3)を並列に配設した場合に比べて、その配設面積を小さくすることができる。
-Effect of Embodiment 2-
According to the second embodiment, by arranging the plurality of outer cylinder portions (3) in series and parallel, a plurality of outer cylinders can be obtained as compared with the case where all the outer cylinder portions (3) are arranged in series. It is not necessary to dig deeply to bury the part (3) in the ground, and it is possible to reduce the arrangement area compared to the case where all the outer cylinder parts (3) are arranged in parallel. .

《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、複数の外筒部(3)を軸方向に並べることにより、上記本体部(1a)に複数の密閉空間(7)を形成しているが、さらに、各外筒部(3)の密閉空間(7)を軸方向に沿って複数の分割空間に区画する少なくとも1つ以上の隔壁を設けてもよい。こうすると、密閉空間(7)がさらに細分化され、上記外筒部(3)から外側に洩れる二酸化炭素の量をより一層少なくすることができ、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。又、冷房運転時の液化した二酸化炭素のひき上げ蒸発性能を維持できる。   In the present embodiment, a plurality of sealed spaces (7) are formed in the main body (1a) by arranging a plurality of outer cylinders (3) in the axial direction. ) May be provided with at least one partition wall dividing the sealed space (7) into a plurality of divided spaces along the axial direction. In this way, the sealed space (7) is further subdivided, and the amount of carbon dioxide leaking to the outside from the outer tube part (3) can be further reduced, thereby reducing the heat exchange capacity of the underground heat exchanger. Can be minimized. Further, it is possible to maintain the evaporation performance of the liquefied carbon dioxide during the cooling operation.

本実施形態では、内管用の連結部材(9)を上記ユニオンで構成したが、これに限定される必要はなく、例えば、分割管(2a)の管端を差し込むだけで連結できる配管継手であってもよい。   In the present embodiment, the connecting member (9) for the inner pipe is configured by the union. However, the present invention is not limited to this, and for example, a pipe joint that can be connected by simply inserting the pipe end of the split pipe (2a). May be.

本実施形態1では空調システムを暖房装置で構成し、本実施形態2では空調システムを空調装置で構成したが、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 first embodiment, the air conditioning system is configured by a heating device, and in the second embodiment, the air conditioning system is configured by an air conditioning device. However, the present invention is not limited to this, 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。したがって、上記分割管(2a)の外壁面(22)が蒸発面を構成し、上記外筒部(3)の内壁面(21)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. Therefore, the outer wall surface (22) of the split pipe (2a) constitutes an evaporation surface, and the inner wall surface (21) of the outer tube portion (3) constitutes a condensation surface.

又、上記地中熱交換器(1)において、円周溝(30,31)とウィック(8)とを併用して用いてもよい。   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、液体搬送部材をウィックで構成したが、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、全て同じ長さの分割ユニット(23)を用いて上記地中熱交換器を組み立てているが、これに限定されず、例えば異なる長さの分割ユニット(23)を用いて地中熱交換器を組み立ててもよい。こうすると長さの異なる複数の分割ユニット(23)の中から、所望の熱交換能力に応じて分割ユニット(23)を選定した後、該地中熱交換器を組み立てることができる。   Moreover, in the said embodiment, although the said underground heat exchanger is assembled using the division unit (23) of all the same length, it is not limited to this, For example, the division unit (23) of different length is used. An underground heat exchanger may be assembled. If it carries out like this, after selecting a division | segmentation unit (23) according to desired heat exchange capability from the some division | segmentation units (23) from which length differs, this underground heat exchanger can be assembled.

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、例えば水やアンモニアであってもよい。こうすると、二酸化炭素に比べて、使用圧力範囲を低くすることができ、外筒部(3)の薄肉化を図ることができる。又、水やアンモニアは、二酸化炭素に比べて潜熱が大きいので、外筒部(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 the carbon dioxide was used as a thermal medium, it is not limited to this, For example, water and ammonia may be sufficient. If it carries out like this, compared with a carbon dioxide, a use pressure range can be made low and thickness reduction of an outer cylinder part (3) can be achieved. Moreover, since water and ammonia have a larger latent heat than carbon dioxide, the amount of refrigerant sealed in the outer cylinder portion (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.

又、上記実施形態では、上記分割ユニット(23)を一列に繋いで上記地中熱交換器を組み立てていたが、これに限定されず、図14に示すように、上記分割ユニット(23)が複数の列を構成するようにしてもよい。こうすると、例えば直列に配設した場合に比べて、複数の外筒部(3)を地中に埋めるために深い穴を掘る必要がなくなる。又、地中熱交換器が長尺の場合には、熱媒体の全面均一利用が難しいが、並列配置にすることにより、熱媒体の全面均一利用ができやすくなる。   Moreover, in the said embodiment, although the said underground unit was assembled by connecting the said division | segmentation unit (23) in 1 row, it is not limited to this, As shown in FIG. 14, the said division | segmentation unit (23) A plurality of columns may be configured. This eliminates the need to dig deep holes to bury the plurality of outer tube portions (3) in the ground as compared to, for example, a case where they are arranged in series. Moreover, when the underground heat exchanger is long, it is difficult to use the heat medium uniformly over the entire surface. However, by arranging in parallel, the heat medium can be used uniformly over the entire surface.

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1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 1 of this invention. 図1の拡大図である。It is an enlarged view of FIG. 本発明の実施形態1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 inside of the underground heat exchanger according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1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 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る地中熱交換器の開口部を示した図である。It is the figure which showed the opening part of the underground heat exchanger which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1の変形例1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 1 of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1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 Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1の変形例2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 2 of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1の変形例2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 2 of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1の変形例2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 2 of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1の変形例2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 2 of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態2に係る空調装置の冷媒回路図である。It is a refrigerant circuit diagram of the air conditioner concerning Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施形態2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 2 of this invention. その他の実施形態に係る空調装置の冷媒回路図である。It is a refrigerant circuit figure of the air conditioner concerning other embodiments.

符号の説明Explanation of symbols

1 地中熱交換器
1a 本体部
2 内管
2a 分割管
3 外筒部
6 流体流路(冷媒流路)
7 密閉空間
8 ウィック(液体搬送部材)
9 ユニオン(内管用の連結部材)
10 冷媒回路
23 分割部(分割ユニット)
1 Ground heat exchanger
1a Body
2 Inner pipe
2a Split tube
3 Outer tube
6 Fluid flow path (refrigerant flow path)
7 Sealed space
8 Wick (Liquid conveying member)
9 Union (connecting member for inner pipe)
10 Refrigerant circuit
23 Dividing unit (dividing unit)

Claims (17)

被熱交換流体が流れる流体流路(6)と熱媒体を密閉した密閉空間(7)とが形成された本体部(1a)を有し、上記本体部(1a)を地中に埋設することにより、上記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であって、
上記本体部(1a)は、複数の外筒部(3)と、該複数の外筒部(3)の内側に挿入された内管(2)とを有し、
上記内管(2)の内側に上記流体流路(6)が形成され、
上記各外筒部(3)の内側には、上記内管(2)のうち該外筒部(3)の内側に挿入された挿入部分を囲むように上記密閉空間(7)が形成されていることを特徴とする地中熱交換器。
It has a main body (1a) formed with a fluid flow path (6) through which the heat exchange fluid flows and a sealed space (7) in which the heat medium is sealed, and the main body (1a) is embedded in the ground. A heat exchanger exchanging heat between the heat exchange fluid and the soil in the ground via the heat medium,
The main body (1a) has a plurality of outer tube portions (3) and an inner tube (2) inserted inside the plurality of outer tube portions (3),
The fluid flow path (6) is formed inside the inner pipe (2),
The sealed space (7) is formed on the inner side of each outer cylinder part (3) so as to surround an insertion portion of the inner pipe (2) inserted inside the outer cylinder part (3). An underground heat exchanger characterized by
請求項1において、
上記複数の外筒部(3)は、並列、直列、又は直並列に配設されていることを特徴とする地中熱交換器。
In claim 1,
The underground heat exchanger characterized in that the plurality of outer tube portions (3) are arranged in parallel, in series, or in series-parallel.
請求項2において、
上記内管(2)は、直列又は直並列に配設された複数の外筒部(3)のうち、直列方向に隣り合う外筒部(3)と外筒部(3)との間で各外筒部(3)ごとに分割した複数の分割管(2a)で形成され、
隣り合う上記分割管(2a)と上記分割管(2a)との間には、これらの分割管(2a)同士を連結する直列用の内管連結部材(9)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,
The inner pipe (2) is between the outer cylinder part (3) and the outer cylinder part (3) adjacent to each other in the series direction among the plurality of outer cylinder parts (3) arranged in series or series-parallel. Formed by a plurality of dividing pipes (2a) divided into each outer cylinder part (3),
Between the adjacent divided pipe (2a) and the divided pipe (2a), an in-line inner pipe connecting member (9) for connecting the divided pipes (2a) is provided. Underground heat exchanger.
請求項3において、
上記本体部(1a)は、直列方向に分割された複数の分割部(23)を有し、
上記各分割部(23)は、上記各外筒部(3)と該各外筒部(3)に挿入固定された上記分割管(2a)とにより構成されていることを特徴とする地中熱交換器。
In claim 3,
The main body (1a) has a plurality of divided parts (23) divided in the series direction,
Each of the divided portions (23) is constituted by the outer cylindrical portions (3) and the divided tubes (2a) inserted and fixed to the outer cylindrical portions (3). Heat exchanger.
請求項3又は4において、
直列又は直並列に配設された複数の外筒部(3)のうち、直列方向に隣り合う外筒部(3)と外筒部(3)とが軸方向に空間を隔てて並べられるとともに、該空間には、これらの外筒部(3)同士を上記直列用の内管連結部材(9)を囲うようにして連結する外筒部用の連結部材(20)が設けられていることを特徴とする地中熱交換器。
In claim 3 or 4,
Among the plurality of outer cylinder parts (3) arranged in series or series-parallel, the outer cylinder part (3) and the outer cylinder part (3) adjacent in the series direction are arranged with a space in the axial direction. The space is provided with a connecting member (20) for the outer tube portion that connects the outer tube portions (3) so as to surround the inner pipe connecting member (9) for series connection. An underground heat exchanger characterized by
請求項5において、
上記外筒部用の連結部材(20)には、上記直列用の内管連結部材(9)に対向する位置に開口部(16)が形成されていることを特徴とする地中熱交換器。
In claim 5,
An underground heat exchanger characterized in that an opening (16) is formed at a position facing the in-line inner pipe connecting member (9) in the outer cylinder connecting member (20). .
請求項2において、
並列又は直並列に配設された複数の外筒部(3)のうち、並列方向に配設された各外筒部(3)に対応する内管(2)同士を接続する並列用の内管連結部材(17)を備えていることを特徴とする地中熱交換器。
In claim 2,
Out of a plurality of outer cylinder parts (3) arranged in parallel or in series and parallel, the inner pipe for connecting the inner pipes (2) corresponding to each outer cylinder part (3) arranged in the parallel direction A ground heat exchanger comprising a pipe connecting member (17).
請求項1から7の何れか1つにおいて、
上記外筒部(3)及び上記内管(2)は、該外筒部(3)の内周面(21)と内管(2)の外周面(22)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 any one of Claims 1-7,
In the outer tube portion (3) and the inner tube (2), the inner peripheral surface (21) of the outer tube portion (3) and the outer peripheral surface (22) of the inner tube (2) are substantially in contact with each other. An underground heat exchanger characterized by being arranged as follows.
請求項8において、
上記外筒部(3)の内周面(21)及び上記内管(2)の外周面(22)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 8,
Circumferential grooves (30, 31) are formed along the circumferential direction on the inner peripheral surface (21) of the outer tube portion (3) and the outer peripheral surface (22) of the inner tube (2). An underground heat exchanger characterized by
請求項1から9の何れか1つにおいて、
上記外筒部(3)の内周面(21)及び上記内管(2)の外周面(22)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 any one of claims 1 to 9,
A liquid transport member (8) for transporting the heat medium liquefied on one surface of the inner peripheral surface (21) of the outer tube portion (3) and the outer peripheral surface (22) of the inner tube (2) to the other surface. An underground heat exchanger characterized by being provided.
請求項10において、
上記液体搬送部材(8)はウィックであり、そのウィックは、上記外筒部(3)の内周面(21)及び上記内管(2)の外周面(22)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 10,
The liquid conveying member (8) is a wick, and the wick is in contact with both the inner peripheral surface (21) of the outer tube portion (3) and the outer peripheral surface (22) of the inner tube (2). An underground heat exchanger characterized by being provided.
請求項1から11の何れか1つにおいて、
上記外筒部(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 11,
A ground heat exchanger, wherein the heat medium enclosed in the sealed space (7) of the outer tube portion (3) is carbon dioxide.
請求項1から11の何れか1つにおいて、
上記外筒部(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 11,
The underground heat exchanger, wherein the heat medium enclosed in the sealed space (7) of the outer cylinder (3) is water.
請求項1から11の何れか1つにおいて、
上記外筒部(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 11,
A ground heat exchanger characterized in that the heat medium enclosed in the sealed space (7) of the outer tube portion (3) is ammonia.
請求項1から14の何れか1つにおいて、
複数の外筒部(3)のうち少なくとも1つが、他の外筒部(3)とは軸方向の長さが異なるように構成されていることを特徴とする地中熱交換器。
In any one of Claims 1-14,
A ground heat exchanger characterized in that at least one of the plurality of outer tube portions (3) is configured to have a different axial length from the other outer tube portions (3).
請求項1から14の何れか1つにおいて、
複数の外筒部(3)は、その軸方向の長さが全て等しいことを特徴とする地中熱交換器。
In any one of Claims 1-14,
The plurality of outer tube portions (3) are all underground heat exchangers characterized in that their axial lengths are all equal.
圧縮機(14)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(10)を備えた空調システムであって、
請求項1から16の何れか1つに記載の地中熱交換器が上記冷媒回路(10)に接続されて、上記熱源側熱交換器(1)が上記地中熱交換器を構成することを特徴とする空調システム。
The compressor (14), 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 (10) for performing a vapor compression refrigeration cycle is provided. An air conditioning system,
The underground heat exchanger according to any one of claims 1 to 16 is connected to the refrigerant circuit (10), and the heat source side heat exchanger (1) constitutes the underground heat exchanger. An air conditioning system characterized by
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