JP2011085271A - Geothermal heat collector and ecologically-friendly air conditioning system - Google Patents

Geothermal heat collector and ecologically-friendly air conditioning system Download PDF

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Junichi Ishida
順一 石田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a geothermal heat collector adopted also for standard home due to its simple and inexpensive configuration and having high heat use efficiency and an ecologically-friendly air conditioning system. <P>SOLUTION: The geothermal heat collector 1 includes: a hollow sealed body container 2 embedded in the ground E; and an air flowing pipe line 34 arranged within the body container 2. One end of the air flowing pipe line 34 is connected to an air inflow pipe 16 outside the body container 2, and the other end is connected to an air outflow pipe 18 outside the body container 2. A thermal storage medium 33 including phase change substances 62 having ≥20°C and ≤28°C of phase change temperature generating phase change between a solid phase and a liquid phase is arranged within the body container 2 outside the air flowing pipe line 34. Micro-capsules 63 including the phase change substances 62 may be used for the thermal storage medium 33. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、一年を通して温度が大きく変化しない地熱を収集して地上の建築物に送る地熱集熱器、およびこれを用いた、地球環境に優しいエコ空調システムに関するものである。   The present invention relates to a geothermal heat collector that collects geothermal heat whose temperature does not change significantly throughout the year and sends it to a building on the ground, and an eco-air conditioning system that uses this and is friendly to the global environment.

近年、社会問題化しているシックハウス症候群に対処するため、2003年7月1日以降に新築される住宅に関して、室内空気を継続換気する24時間換気システムの設置が義務化されてきた。このシステムは室内空気を2時間程度で入れ換えるもので、自然対流を利用した自然換気でも機械を用いた強制換気でもよいとされている。
ところが、この24時間換気システムを用いて室内換気を行なうと、夏場は暖かい外気を室内に取り込んで冷気を強制的に追い出し、冬場は冷たい外気を室内に取り込んで暖気を強制的に追い出すので、換気によるエネルギーロスが50%以上と多く、消費電力量を増やす原因となっている。特に、夏場のシステム稼動は地球温暖化につながるとともに、冷房エネルギー使用量が多くなるという不具合もある。
In recent years, in order to cope with the sick house syndrome that has become a social problem, it has become mandatory to install a 24-hour ventilation system for continuously ventilating indoor air in a house newly constructed after July 1, 2003. This system replaces room air in about 2 hours, and it is said that natural ventilation using natural convection or forced ventilation using a machine may be used.
However, when this room is ventilated using this 24-hour ventilation system, in the summer, warm outside air is taken into the room and the cold air is forced out, and in winter, cold outside air is taken into the room and the warm air is forced out. The energy loss due to is as high as 50% or more, which increases the power consumption. In particular, the system operation in summer leads to global warming, and there is a problem that the amount of cooling energy used increases.

一方で、夏場の気温は28〜35℃、冬場の気温は3〜8℃であり、地中の温度(地中深さ3m以上)は13〜15℃で年中ほとんど変わらないことが知られている。そこで、このような地熱を利用する地熱利用装置が多く開発され、例えば下記特許文献1〜4に記載されている。これら文献記載の地熱利用装置は、管心をほぼ垂直方向に向けて地中に埋設される有底円筒状の外管(ヒートパイル)と、外管の内壁面との間に空気流通空間を有して外管内に配備された内管とを備える2重管式のものである。内管の下端は外管の内底面から浮かせて配置され、上端は建築物の空気利用空間に開口している。外管の上端開口は地上に開口している。これら文献記載の地熱利用装置では、送風ファンなどの駆動により、地上の空気が外管の上端開口から外管と内管との間に流入し内底面に向かう。流下する空気は地中から地熱を受け取って夏場は冷却冬場は加温されたのち、内管に流入して上昇する。内管内を上昇する空気は、その途中で、前記空気流通空間を流下中の空気と熱交換を行なう。結果として熱の内部循環はあるが、冷却または加温された空気が内管の上端から建築物の空気利用空間に供給されるようになっている。   On the other hand, the summer temperature is 28-35 ° C, the winter temperature is 3-8 ° C, and the underground temperature (underground depth of 3m or more) is 13-15 ° C, which is known to be almost unchanged throughout the year. ing. Therefore, many geothermal utilization devices that use such geothermal heat have been developed, and are described in, for example, Patent Documents 1 to 4 below. The geothermal utilization devices described in these documents provide an air circulation space between a bottomed cylindrical outer tube (heat pile) embedded in the ground with the tube core oriented substantially vertically and an inner wall surface of the outer tube. It is a double pipe type provided with an inner pipe provided in the outer pipe. The lower end of the inner tube is arranged so as to float from the inner bottom surface of the outer tube, and the upper end is open to the air use space of the building. The upper end opening of the outer tube opens to the ground. In the geothermal utilization devices described in these documents, ground air flows from the upper end opening of the outer tube into the space between the outer tube and the inner tube by driving a blower fan or the like and travels toward the inner bottom surface. The air that flows down receives geothermal heat from the ground, cools in the summer and warms in the winter, then flows into the inner pipe and rises. The air rising in the inner pipe exchanges heat with the air flowing down in the air circulation space. As a result, although there is an internal circulation of heat, cooled or heated air is supplied from the upper end of the inner pipe to the air utilization space of the building.

特開2006−38256号公報JP 2006-38256 A 特開2003−35455号公報JP 2003-35455 A 実開昭57−195030号公報Japanese Utility Model Publication No. 57-195030 実開昭52−26451号公報Japanese Utility Model Publication No. 52-26451

ところで、上記従来の地熱利用装置は、ヒートパイルを地中10〜30mと深く打ち込まなければならないため、工事費が300〜1000万円と高額になり、一般家庭での実施は経済的に困難であった。そこで、住宅建築会社では住宅の基礎コンクリートを利用した床下の地熱を24時間換気システムに組み入れて室内に送風するようにしている。しかしながら、このような基礎コンクリート利用のシステムは、システム運転開始当初は冷たい空気が送られるが、基礎コンクリートが地表にあり熱容量が小さいため、周囲の地中から受ける地熱が追いつかず直に外気に近い温度の空気が出てくることとなる。   By the way, the above-mentioned conventional geothermal utilization device has to drive the heat pile deeply into the ground at 10 to 30 m, so that the construction cost becomes as high as 3 to 10 million yen, and it is economically difficult to implement in a general household. there were. Therefore, a housing construction company incorporates geothermal heat under the floor using basic concrete of a house into a 24-hour ventilation system to blow air into the room. However, in such a system using foundation concrete, cold air is sent at the beginning of system operation, but since the foundation concrete is on the ground surface and the heat capacity is small, the geothermal heat received from the surrounding underground cannot catch up and it is close to the outside air. Air of temperature will come out.

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、構成が簡素で安価に得られるために一般家庭でも採用できて、熱利用効率の高い地熱集熱器およびエコ空調システムの提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and since it has a simple configuration and can be obtained at a low cost, it can be adopted in general households, and a geothermal collector and an eco air conditioning system with high heat utilization efficiency. The purpose is to provide.

上記目的を達成するために、本発明に係る地熱集熱器は、地中に埋設される中空密閉状の本体容器と、本体容器内に配備された空気流通管路とを備えてなり、空気流通管路は一端が本体容器外の空気流入管と接続され他端が本体容器外の空気流出管と接続される地熱集熱器であって、空気流通管路外の本体容器内に、固相と液相間の相変化を生じさせる相変化温度が20℃以上28℃以下である相変化物を含む蓄熱材を配備した構成にしてある。   In order to achieve the above object, a geothermal collector according to the present invention comprises a hollow sealed main body container embedded in the ground, and an air circulation pipe disposed in the main body container. The distribution pipe is a geothermal collector in which one end is connected to the air inflow pipe outside the main body container and the other end is connected to the air outflow pipe outside the main body container. A heat storage material including a phase change material having a phase change temperature of 20 ° C. or higher and 28 ° C. or lower causing a phase change between the phase and the liquid phase is provided.

相変化する蓄熱材料用の物質としては、酢酸ナトリウム三水和物、硝酸リチウム三水和物などの無機化合物、n−パラフィン、高級脂肪酸、高級アルコールなどの有機化合物が挙げられる。そのうち、固相と液相間で相変化を生じる相変化温度が、「空気調和に適する温度」である20℃以上28℃以下となる相変化物を得るためには、例えば下記のn−パラフィン化合物を用いると好適である。   Examples of the material for the heat storage material that changes in phase include inorganic compounds such as sodium acetate trihydrate and lithium nitrate trihydrate, and organic compounds such as n-paraffin, higher fatty acid, and higher alcohol. Among them, in order to obtain a phase change product in which the phase change temperature causing a phase change between the solid phase and the liquid phase is 20 ° C. or higher and 28 ° C. or lower, which is a “temperature suitable for air conditioning”, for example, the following n-paraffin It is preferred to use a compound.

「好適なn−パラフィン化合物」;
n−トリデカン (C数:13、融点:−5℃、比重(25℃):0.7559)、
n−テトラデカン(C数:14、融点: 5℃、比重(25℃):0.7624)、
n−ペンタデカン(C数:15、融点:10℃、比重(25℃):0.7689)、
n−ヘキサデカン(C数:16、融点:18℃、比重(25℃):0.7734)、
n−ヘプタデカン(C数:17、融点:22℃、比重(25℃):0.7770)、
n−オクタデカン(C数:18、融点:28℃、比重(25℃):0.7786)、
n−ノナデカン (C数:19、融点:33℃、比重(25℃):0.7860)、
n−イコサン (C数:20、融点:37℃、比重(25℃):0.7890)。
"Suitable n-paraffin compound";
n-tridecane (C number: 13, melting point: -5 ° C, specific gravity (25 ° C): 0.7559),
n-tetradecane (C number: 14, melting point: 5 ° C., specific gravity (25 ° C.): 0.7624),
n-pentadecane (C number: 15, melting point: 10 ° C., specific gravity (25 ° C.): 0.7689),
n-hexadecane (C number: 16, melting point: 18 ° C., specific gravity (25 ° C.): 0.7734),
n-heptadecane (C number: 17, melting point: 22 ° C., specific gravity (25 ° C.): 0.7770),
n-octadecane (C number: 18, melting point: 28 ° C., specific gravity (25 ° C.): 0.7786),
n-nonadecane (C number: 19, melting point: 33 ° C., specific gravity (25 ° C.): 0.7860),
n-icosane (C number: 20, melting point: 37 ° C., specific gravity (25 ° C.): 0.7890).

上記のn−パラフィン化合物を適宜選択し適宜の割合で混合して混合物を調整することにより、目標として設定される相変化温度を有する相変化物を得ることができる。例えば、相変化温度が26℃の相変化物を得たい場合は、約33wt%量のn−ヘプタデカンと約67wt%量のn−オクタデカンを混合した混合物を調製すればよい。このようにn−ヘプタデカンを添加することによって、融点が高いn−オクタデカンからみて融点降下を生じる。尚、n−トリデカン〜n−イコサンの融解熱量は、ほぼ180〜230KJ/kgと比較的大きい。   A phase change product having a phase change temperature set as a target can be obtained by appropriately selecting the n-paraffin compound and mixing the mixture in an appropriate ratio to adjust the mixture. For example, when a phase change product having a phase change temperature of 26 ° C. is desired, a mixture in which about 33 wt% of n-heptadecane and about 67 wt% of n-octadecane are mixed may be prepared. By adding n-heptadecane in this way, a melting point drop occurs as seen from n-octadecane having a high melting point. In addition, the heat of fusion of n-tridecane to n-icosane is relatively large at about 180 to 230 KJ / kg.

そして、上記のように調製された相変化物はそのままの形態で地熱集熱器の本体容器に封入して使用することができる。また、小ぶりな密封容器に充填したものを本体容器内に多数収容して使用することもできる。あるいは、上記の相変化物を内包させたマイクロカプセルを蓄熱材として使用することも可能である。特に、有機化合物の場合は、マイクロカプセルに内包させて使用すると取扱いが極めて楽になる。かかるマイクロカプセルは合成樹脂殻中に液体や固体の物質を内包させた微少な粒状体として知られている。   And the phase change material prepared as mentioned above can be used by being enclosed in the main body container of the geothermal collector in the form as it is. Further, a large number of small sealed containers filled can be accommodated in the main body container and used. Or it is also possible to use the microcapsule which included said phase change thing as a heat storage material. In particular, in the case of an organic compound, handling is extremely easy if it is used in a microcapsule. Such a microcapsule is known as a fine granular material in which a liquid or solid substance is encapsulated in a synthetic resin shell.

上記の相変化物を内包したマイクロカプセルを作製する方法は特に限定されることなく慣用法を用いることができる。かかる慣用法としては例えばコアセルベーション法、インサイチュー法、界面重合法などが挙げられる。これらのマイクロカプセル製法により、球体微小粒子である多数のマイクロカプセルが分散媒中に分散した乳白色のスラリー状体が得られ、このスラリー状体を蓄熱材としてそのまま用いてよい。あるいは分散媒を乾燥などで除去して得られたマイクロカプセルのみの集合体である粉粒体や、粉粒体をバインダで固めた固形物にして使用することも可能である。   The method for producing the microcapsules encapsulating the phase change product is not particularly limited, and a conventional method can be used. Examples of such conventional methods include a coacervation method, an in situ method, and an interfacial polymerization method. By these microcapsule production methods, a milky white slurry-like body in which a large number of microcapsules that are spherical microparticles are dispersed in a dispersion medium is obtained, and this slurry-like body may be used as a heat storage material as it is. Alternatively, it is also possible to use a granular material which is an aggregate of only microcapsules obtained by removing the dispersion medium by drying or the like, or a solid material obtained by solidifying the granular material with a binder.

更に、前記のスラリー状体をそのまま収容した密閉袋体を蓄熱材としてもよいし、スラリー状体から水を除去して得られたマイクロカプセルの粉粒体や、この粉粒体をバインダで固形化させて成る固形物を収容した密閉袋体を蓄熱材として用いることもできる。   Further, a sealed bag body containing the slurry-like body as it is may be used as a heat storage material, microcapsule powder obtained by removing water from the slurry-like body, or solidified with a binder. A hermetic bag body containing the solid material obtained by making it into a solid can also be used as a heat storage material.

また、本発明に係るエコ空調システムは、前記した各構成の地熱集熱器と、地熱集熱器に接続された空気流入管に空気を送り込む送風ファンとを備えて成り、地熱集熱器に接続された空気流出管からの空気を建築物に送る構成としたものである。   Moreover, the eco air conditioning system according to the present invention includes a geothermal heat collector having each configuration described above and a blower fan that sends air to an air inflow pipe connected to the geothermal heat collector. It is configured to send air from the connected air outflow pipe to the building.

本発明に係る地熱集熱器によれば、地中に埋設される本体容器と、本体容器内に配備された空気流通管路と、空気流通管路外の本体容器内に配備された相変化物を含む蓄熱材とから成っているだけなので、構成が簡素で済み安価に提供することができる。従って、一般家庭でも本発明の地熱集熱器を利用することができる。しかも相変化物の潜熱を利用した蓄熱によって、高い熱利用効率で地熱を地上の空気調和に利用することができる。   According to the geothermal collector according to the present invention, the main body container buried in the ground, the air circulation pipe arranged in the main body container, and the phase change arranged in the main body container outside the air circulation pipe Since it consists only of a heat storage material containing a thing, the structure is simple and can be provided at low cost. Therefore, the geothermal heat collector of the present invention can be used even in ordinary households. Moreover, geothermal heat can be used for air conditioning on the ground with high heat utilization efficiency by heat storage using the latent heat of the phase change material.

また、蓄熱材が相変化物を内包するマイクロカプセルである場合は、相変化物を構成する無機化合物や有機化合物がカプセル殻内に封入されているために、酸化などの変質化を受けにくい。また、これらの無機化合物や有機化合物が直接手に触れないので取扱いも楽である。   Further, when the heat storage material is a microcapsule enclosing a phase change product, since the inorganic compound or organic compound constituting the phase change product is enclosed in the capsule shell, it is difficult to undergo alteration such as oxidation. Moreover, since these inorganic compounds and organic compounds are not directly touched, handling is easy.

そして、蓄熱材が相変化物を内包するマイクロカプセルを水に分散させたスラリー状体である場合、マイクロカプセルは水中に極めて安定に分散しているので使いやすい。また、例え相変化物が有機化合物などの可燃物であったとしても、有機化合物はカプセル殻内に封入されており、しかもマイクロカプセルの周囲には必ず水が存在しているために、安全性に問題はない。   When the heat storage material is a slurry-like body in which microcapsules containing phase change substances are dispersed in water, the microcapsules are extremely stable and are easily used in water. Even if the phase change material is a combustible material such as an organic compound, the organic compound is enclosed in the capsule shell, and water is always present around the microcapsule. There is no problem.

更に、蓄熱材がマイクロカプセルを収容した密閉袋体である場合は、この密閉袋体を本体容器内に多数充填すればよいので、取扱いが極めて楽になる。   Furthermore, when the heat storage material is a sealed bag body containing microcapsules, it is only necessary to fill a large number of the sealed bag body in the main body container, which makes handling extremely easy.

上記したようにマイクロカプセルの殻内に内包された相変化物は、カプセル内で融点以下への冷却により潜熱を外部に放出して凝固し、融点以上への加熱により外部から潜熱を受け取って融解する。すなわち、融点をはさんだ周囲環境の温度上昇下降により、カプセル殻内で凝固・融解が繰り返され、その際に著しく大きな相変化物の潜熱が蓄熱または放熱される。   As described above, the phase change material encapsulated in the shell of the microcapsule is solidified by releasing the latent heat to the outside by cooling to below the melting point in the capsule, and receiving the latent heat from the outside to melt by heating to above the melting point. To do. That is, as the temperature rises and falls in the surrounding environment across the melting point, solidification and melting are repeated in the capsule shell, and at that time, the latent heat of the remarkably large phase change material is stored or released.

また、本発明に係るエコ空調システムによれば、相変化物の潜熱および顕熱を利用して地熱を蓄熱した地熱集熱器で冷却または加温された空気が送風ファンの駆動により建築物に送られるので、地熱および蓄熱を建築物内の補助空調として利用することができ、空調にかかるエネルギーコストを低減化できる。また、新築住宅の場合は、法で設置義務化されている24時間換気システムとの併用により、24時間換気システムによるエネルギーロスの補完を行なうことができる。   Further, according to the eco air conditioning system of the present invention, the air cooled or heated by the geothermal heat collector that stores the geothermal heat using the latent heat and sensible heat of the phase change material is driven into the building by the driving of the blower fan. Since it is sent, geothermal heat and heat storage can be used as auxiliary air conditioning in the building, and the energy cost for air conditioning can be reduced. In addition, in the case of a newly-built house, the energy loss by the 24-hour ventilation system can be complemented by using it together with the 24-hour ventilation system that is obligated to install by law.

本発明の一実施形態に係る地熱集熱器の外観図である。It is an external view of the geothermal collector which concerns on one Embodiment of this invention. 前記地熱集熱器の正断面図である。It is a front sectional view of the geothermal heat collector. 図2におけるA−A線矢視断面図である。It is AA arrow sectional drawing in FIG. 前記地熱集熱器に用いる相変化物の温度変化挙動を示すグラフの図である。It is a figure of the graph which shows the temperature change behavior of the phase change material used for the said geothermal collector. 前記地熱集熱器を用いたエコ空調システムを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the eco air conditioning system using the said geothermal heat collector. 本発明の別の実施形態に係る地熱集熱器の正断面図である。It is a front sectional view of a geothermal collector according to another embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態に係る地熱集熱器の正断面図である。It is a front sectional view of a geothermal collector according to another embodiment of the present invention.

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下に述べる実施形態は本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでない。図1は本発明の一実施形態に係る地熱集熱器の外観図、図2は前記地熱集熱器の正断面図、図3は図2におけるA−A線矢視断面図である。
各図において、この実施形態に係る地熱集熱器1は、地中Eに埋設される中空密閉状の本体容器2と、本体容器2よりも小型で本体容器2内の底板5上に設置される中空密閉状の内容器3とを備えている。内容器3は例えば本体容器2と同じドラム軸心で配置されている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below is merely an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention. 1 is an external view of a geothermal collector according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front sectional view of the geothermal collector, and FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG.
In each figure, a geothermal collector 1 according to this embodiment is installed on a hollow hermetic main body container 2 embedded in the underground E and a bottom plate 5 in the main body container 2 that is smaller than the main body container 2. And a hollow hermetically sealed inner container 3. The inner container 3 is arranged with the same drum axis as that of the main body container 2, for example.

本体容器2は、市販のステンレスオープンドラム(金属製ドラム(パッキング9以外は全てステンレス鋼製)、内容量420L、日鐵ドラム社製)を転用した。本体容器2は、円筒状に形成されたドラム本体4と、ドラム本体4の底面開口を封止する底板5と、ドラム本体4の上面開口38を開閉可能に封止する蓋板11とから主に構成されている。底板5の外周縁部は、ドラム本体4の底面開口縁とともに全周にわたり共巻きされかしめられて全周カシメ部6とされている。この全周カシメ部6によりドラム本体4の底面開口が封止されている。ドラム本体4は補強用のため2条の全周突部8,8が外向きに突出して形成されており、ドラム本体4の外周面には例えば12枚のフィン13,13,13,・・・が周方向に所定の間隔をあけて溶接で固着されている。フィン13の溶接部は符号Wを付して示してある。   The main body container 2 was diverted from a commercially available stainless steel open drum (a metal drum (all other than packing 9 made of stainless steel), an internal capacity of 420 L, manufactured by Nippon Steel Drum Co., Ltd.). The main body container 2 includes a drum body 4 formed in a cylindrical shape, a bottom plate 5 that seals the bottom opening of the drum body 4, and a lid plate 11 that seals the top opening 38 of the drum body 4 so that it can be opened and closed. It is configured. The outer peripheral edge portion of the bottom plate 5 is co-wound around the entire periphery together with the bottom opening edge of the drum body 4 and is caulked to form an all-around crimping portion 6. The bottom opening of the drum body 4 is sealed by the all-around crimping portion 6. For reinforcement, the drum body 4 has two circumferential protrusions 8 and 8 protruding outward, and the drum body 4 has, for example, twelve fins 13, 13, 13,. -Is fixed by welding at a predetermined interval in the circumferential direction. The welded portion of the fin 13 is shown with a symbol W.

ドラム本体4の上面開口38の開口縁は外巻きにされて全周リング部7とされている。全周リング部7の上面にはリング板状のパッキング9が載置される。パッキング9の上には、円板状の蓋板11の周縁部に全周にわたり上向きに凹んで形成された嵌合凹部10が被せられる。そして、欠円リング状のボルト式バンド12が嵌合凹部10および全周リング部7の周囲に巻きつけられる。ボルト式バンド12の一端にはボルト挿通穴を有する止穴部21が固着され、他端にはボルト挿通穴を有する止穴部22が固着されている。これらの止穴部21,22が対面配置され、それぞれのボルト挿通穴にボルト23が挿通されナット24で螺止されることにより、ボルト式バンド12が嵌合凹部10および全周リング部7を締め付けてドラム本体4の上面開口38を開閉可能に封止する。蓋板11における周縁部近傍位置には通孔39が貫通して形成されている。この通孔39に空気流入管16が挿通され溶接で蓋板11に固着されている。そして、蓋板11において通孔39と反対側の周縁部近傍位置に、通孔19が貫通して形成されている。この通孔19に空気流出管18が挿通され溶接で蓋板11に固着されている。空気流入管16および空気流出管18の溶接部は符号Wを付して示してある。蓋板11の下方位置には、ステンレス鋼管を曲げてコイル状に形成された空気流通管路34が配置されている。空気流通管路34の一端開口は空気流入管16の先端開口と接続され、空気流通管路34の他端開口は空気流出管18の先端開口と接続されている。これにより、蓋板11、空気流通管路34、空気流入管16、および空気流出管18が一体構成となっている。   The opening edge of the upper surface opening 38 of the drum body 4 is wound around to form the entire ring portion 7. A ring plate-shaped packing 9 is placed on the upper surface of the entire ring portion 7. On the packing 9, a fitting recess 10 is formed which is formed to be recessed upward on the entire periphery of the peripheral edge of the disc-shaped lid plate 11. Then, the bolt-shaped band 12 having a ring shape is wound around the fitting recess 10 and the entire ring portion 7. A bolt 21 having a bolt insertion hole is fixed to one end of the bolt-type band 12, and a bolt 22 having a bolt insertion hole is fixed to the other end. These blind hole portions 21 and 22 are arranged to face each other, and the bolt 23 is inserted into the respective bolt insertion holes and screwed with the nut 24, so that the bolt type band 12 connects the fitting recess 10 and the entire ring portion 7. The upper surface opening 38 of the drum body 4 is sealed so as to be openable and closable. A through hole 39 is formed through the peripheral position of the cover plate 11 so as to penetrate therethrough. The air inflow pipe 16 is inserted into the through hole 39 and fixed to the lid plate 11 by welding. A through hole 19 is formed through the cover plate 11 at a position near the peripheral edge on the opposite side of the through hole 39. An air outflow pipe 18 is inserted into the through hole 19 and fixed to the lid plate 11 by welding. The welded portion of the air inflow pipe 16 and the air outflow pipe 18 is indicated with a reference symbol W. An air circulation pipe 34 formed in a coil shape by bending a stainless steel pipe is disposed below the cover plate 11. One end opening of the air circulation pipe 34 is connected to the tip opening of the air inflow pipe 16, and the other end opening of the air circulation pipe 34 is connected to the tip opening of the air outflow pipe 18. Thereby, the cover plate 11, the air circulation pipe 34, the air inflow pipe 16, and the air outflow pipe 18 are integrated.

内容器3は、市販のステンレスクローズドラム(金属製ドラム(オールステンレス鋼製)、内容量212L、日鐵ドラム社製)を転用した。内容器3は、円筒状に形成された容器本体25と、容器本体25の底面開口を封止する底板26と、ドラム本体4の上面開口を封止する蓋板29とから主に構成され、その内部には蓄熱材33が貯留されている。底板26は容器本体25の底面開口縁とともに巻きかしめて形成された全周カシメ部27より容器本体25の底面開口を封止している。蓋板29は容器本体25の上面開口縁とともに巻きかしめて形成された全周カシメ部30より容器本体25の上面開口を封止している。蓋板29には雌ネジ孔31が貫通して形成され、この雌ネジ孔31はキャップ32の雄ネジ部が螺止されて封止される。また、容器本体25には補強用として2条の全周突部28,28が外向きに突出して形成されている。   As the inner container 3, a commercially available stainless steel closed drum (metal drum (all stainless steel), internal capacity 212L, manufactured by Nippon Steel Drum Co., Ltd.) was diverted. The inner container 3 is mainly composed of a container body 25 formed in a cylindrical shape, a bottom plate 26 that seals the bottom opening of the container body 25, and a lid plate 29 that seals the top opening of the drum body 4. The heat storage material 33 is stored in the inside. The bottom plate 26 seals the bottom opening of the container body 25 from an all-around caulking portion 27 formed by caulking together with the bottom opening edge of the container body 25. The cover plate 29 seals the upper surface opening of the container body 25 from the all-around caulking portion 30 formed by caulking together with the upper surface opening edge of the container body 25. A female screw hole 31 is formed through the cover plate 29, and the female screw hole 31 is sealed by screwing a male screw portion of a cap 32. Further, the container body 25 is formed with two circumferential protrusions 28 and 28 protruding outward for reinforcement.

内容器3内には、図2中の拡大円B内に示すように、蓄熱材33としてのスラリー状体64が貯留されている。スラリー状体64は、カプセル殻61内に相変化物62を封入して成るマイクロカプセル63が水60中に分散している。スラリー状体64は、マイクロカプセル殻を構成する固形分の濃度が約40wt%の白濁液である。また、スラリー状体64中のマイクロカプセル63の粒径は約5〜20μmである。このスラリー状体64は殻内の相変化物62が融解と凝固を多数回にわたって繰り返されても、マイクロカプセル63,63同士の凝集を生じさせない分散剤を含む極めて安定な液状物である。尚、内容器3内に貯留される蓄熱材としては、前記のスラリー状体64に替え、スラリー状体64から水60を乾燥、除去することにより、無数のマイクロカプセル63,63,63,・・・の微粒子からなる粉粒体を用いても構わない。ここで例示した相変化物62は例えば33wt%量のn−ヘプタデカンと67wt%量のn−オクタデカンとの混合物であり、この混合物の相変化温度は約26℃である。   As shown in an enlarged circle B in FIG. 2, a slurry-like body 64 as the heat storage material 33 is stored in the inner container 3. In the slurry-like body 64, microcapsules 63 in which a phase change product 62 is enclosed in a capsule shell 61 are dispersed in water 60. The slurry-like body 64 is a white turbid liquid having a solid concentration of about 40 wt% constituting the microcapsule shell. The particle size of the microcapsules 63 in the slurry-like body 64 is about 5 to 20 μm. This slurry-like body 64 is a very stable liquid material containing a dispersant that does not cause aggregation between the microcapsules 63 and 63 even when the phase change material 62 in the shell is repeatedly melted and solidified many times. The heat storage material stored in the inner container 3 is replaced with the slurry-like body 64, and by drying and removing the water 60 from the slurry-like body 64, a myriad of microcapsules 63, 63, 63,. .. A granular material made of fine particles may be used. The phase change material 62 exemplified here is, for example, a mixture of 33 wt% of n-heptadecane and 67 wt% of n-octadecane, and the phase change temperature of this mixture is about 26 ° C.

上記のように構成された地熱集熱器1の作用を次に説明する。まず、地熱集熱器1の埋設予定地(例えば庭の地中)に深さ1〜2mの設置用穴を予め掘っておく。この設置用穴に、上面開口38が開放された本体容器2を運んで設置する。次に、内容器3の雌ネジ孔31から蓄熱材33を充填してドラム内の9分目位まで満たしたのち、内容器3内の空気を窒素ガスで置換する。その後、雌ネジ孔31をキャップ32で螺止して内容器3を密封する。この内容器3を本体容器2内に入れて底板5上に設置する。続いて、所定量の水17をドラム本体4内に注入したのち、水17中に窒素ガスをバブリングする。水17には不凍液、防カビ剤、防腐剤、および防錆剤がそれぞれ適量含まれている。次に、本体容器2の全周リング部7上にパッキング9を置く。そして、蓋板11と一体の空気流通管路34を本体容器2の上面開口38からドラム本体4内に装入し、内容器3の外方に配置する。そして、蓋板11の嵌合凹部10をパッキング9上に載せる。尚、このように、蓋板11を本体容器2の上面開口38に設置したとき、水17の水位がドラム本体4内で9分目位になるよう、水17の注入量が決められている。そして、嵌合凹部10および全周リング部7の周囲にボルト式バンド12をあてがい、ボルト式バンド12の止穴部21,22にボルト23を通してナット24で螺止する。これにより、本体容器2の上面開口38が封止される。尚、その後必要であれば、ナット24を緩めることにより、本体容器2の上面開口38を再び開放でき、地熱集熱器1内のメンテナンスを行なうことができる。   Next, the operation of the geothermal collector 1 configured as described above will be described. First, an installation hole having a depth of 1 to 2 m is dug in advance in a planned burial site of the geothermal collector 1 (for example, in the ground of a garden). The main body container 2 with the upper surface opening 38 opened is carried and installed in this installation hole. Next, after filling the heat storage material 33 from the female screw hole 31 of the inner container 3 to fill the ninth minute in the drum, the air in the inner container 3 is replaced with nitrogen gas. Thereafter, the female screw hole 31 is screwed with a cap 32 to seal the inner container 3. The inner container 3 is placed in the main body container 2 and installed on the bottom plate 5. Subsequently, after injecting a predetermined amount of water 17 into the drum body 4, nitrogen gas is bubbled into the water 17. The water 17 contains an appropriate amount of antifreeze, antifungal agent, preservative, and rust inhibitor. Next, the packing 9 is placed on the entire peripheral ring portion 7 of the main body container 2. Then, the air circulation pipe 34 integrated with the cover plate 11 is inserted into the drum main body 4 from the upper surface opening 38 of the main body container 2 and disposed outside the inner container 3. Then, the fitting recess 10 of the cover plate 11 is placed on the packing 9. In this way, when the lid plate 11 is installed in the upper surface opening 38 of the main body container 2, the injection amount of the water 17 is determined so that the water level of the water 17 is about the ninth minute in the drum main body 4. . Then, the bolt-type band 12 is applied around the fitting recess 10 and the entire ring portion 7, and the bolts 23 are passed through the bolt holes 23 and 22 and screwed with the nuts 24. Thereby, the upper surface opening 38 of the main body container 2 is sealed. If necessary thereafter, the upper surface opening 38 of the main body container 2 can be opened again by loosening the nut 24, and maintenance in the geothermal heat collector 1 can be performed.

このように、本体容器2のドラム本体4の上面開口38を開閉可能にする構成を採用したことにより、本体容器2、内容器3、および蓄熱材33を設置現場に搬送し、蓄熱材33を現地で充填し、その後上面開口38を蓋板11で封止するといったことができる。   Thus, by adopting a configuration that allows opening and closing of the upper surface opening 38 of the drum body 4 of the main body container 2, the main body container 2, the inner container 3, and the heat storage material 33 are transported to the installation site, and the heat storage material 33 is It can be filled on site, and then the upper surface opening 38 is sealed with the lid plate 11.

前記した地熱集熱器1は予め地中Eの浅層1〜2mの深さに埋設されており、例えば空気流入管16または空気流出管18に送風ファン(ここでは図示省略)が接続され、空気流出管18の末端側が建築物内の空気利用空間に開口している。地中Eの地熱はフィン13,13,13,・・・および容器外面から本体容器2に取り込まれる。本体容器2に取り込まれた地熱は、ドラム本体4の内周面4aから水17を伝わって内容器3に取り込まれる。内容器3内に取り込まれた地熱は、蓄熱材33に潜熱および顕熱として蓄熱される。このとき、例えば夏場の場合、蓄熱材33の相変化物62は温度が相変化温度M(例えば26℃、図4参照)以上であって、全量が溶融しているものとする。そこで、相変化物62の温度は、図4に示した矢印Sの時間方向に沿って挙動する。すなわち、冷たい地熱を受けて相変化物62の温度が下降して相変化温度Mに達すると、相変化物62は潜熱を放出して凝固し始める。相変化物62は全量凝固するまで相変化温度Mに保持される。そして、相変化物62は全量凝固すると、温度が再び下降する。このようにして、潜熱分および顕熱分の冷熱の蓄熱が行なわれる。   The geothermal collector 1 described above is embedded in advance at a depth of 1 to 2 m in the shallow layer of the underground E, and a blower fan (not shown here) is connected to the air inflow pipe 16 or the air outflow pipe 18, for example. The terminal end side of the air outflow pipe 18 is open to the air utilization space in the building. The geothermal heat of the underground E is taken into the main body container 2 from the fins 13, 13, 13,. The geothermal heat taken into the main body container 2 is taken into the inner container 3 through the water 17 from the inner peripheral surface 4 a of the drum main body 4. The geothermal heat taken into the inner container 3 is stored in the heat storage material 33 as latent heat and sensible heat. At this time, for example, in the case of summer, the temperature of the phase change material 62 of the heat storage material 33 is equal to or higher than the phase change temperature M (for example, 26 ° C., see FIG. 4), and the entire amount is melted. Therefore, the temperature of the phase change material 62 behaves along the time direction of the arrow S shown in FIG. That is, when the temperature of the phase change material 62 decreases and reaches the phase change temperature M due to cold geothermal heat, the phase change material 62 releases latent heat and starts to solidify. The phase change material 62 is held at the phase change temperature M until the entire amount is solidified. When the phase change product 62 is completely solidified, the temperature is lowered again. In this manner, cold heat is stored for latent heat and sensible heat.

そうして、上記した蓄熱を利用する際には送風ファンが駆動される。この送風ファンの駆動により、外気または建築物の床下の空気が空気流入管16に送り込まれて空気流通管路34に流入する。空気流通管路34に流入した空気は管路内を流通しながら、ドラム本体4内の水17を通して、ドラム本体4の内周面4aからの地熱、並びに内容器3内の蓄熱材33に蓄熱された潜熱および顕熱を受けて、夏場は冷却される。   Thus, when using the above-described heat storage, the blower fan is driven. By driving the blower fan, outside air or air under the floor of the building is sent to the air inflow pipe 16 and flows into the air circulation pipe 34. The air flowing into the air circulation pipe 34 is stored in the heat storage material 33 in the inner container 3 and the geothermal heat from the inner peripheral surface 4a of the drum body 4 through the water 17 in the drum body 4 while circulating in the pipe. In response to the latent heat and sensible heat, the summer is cooled.

このとき、相変化物62の温度は、図4に示した矢印Rの時間方向に沿って挙動する。すなわち、空気流通管路34内の空気を冷やすことにより、相変化物62の温度が上昇して相変化温度Mに達すると、相変化物62は空気からの熱を潜熱として吸収し融解を始める。相変化物62は全量が融解するまで相変化温度Mに保持される。そして、相変化物62は全量が融解すると、温度が再び上昇する。このようにして冷熱の蓄熱分が消費される。
このように、マイクロカプセル63に内包された相変化物62は、融点以下への冷却により潜熱を外部に放出して凝固し、融点以上への加熱により外部から潜熱を受け取って融解する。すなわち、融点をはさんだ周囲環境温度の上昇下降により、カプセル殻内で凝固・融解が繰り返され、その際に著しく大きな相変化物の潜熱が蓄熱または放熱されるのである。
尚、冬場は、ドラム本体4から伝わる地熱と、蓄熱材33に蓄熱されている顕熱とが利用されて、空気流通管路34内の空気が加温される。しかしながら、蓄熱材33が相変化温度M(例えば26℃)以上になることはないので、蓄熱材33の潜熱利用はない。
At this time, the temperature of the phase change material 62 behaves along the time direction of the arrow R shown in FIG. That is, by cooling the air in the air circulation pipe 34, when the temperature of the phase change product 62 rises and reaches the phase change temperature M, the phase change product 62 absorbs heat from the air as latent heat and starts to melt. . The phase change material 62 is held at the phase change temperature M until the entire amount is melted. When the entire amount of the phase change material 62 is melted, the temperature rises again. In this way, the stored heat of cold is consumed.
As described above, the phase change product 62 contained in the microcapsule 63 is solidified by releasing latent heat to the outside by cooling to the melting point or lower, and melts by receiving the latent heat from the outside by heating to the melting point or higher. That is, as the ambient temperature rises and falls across the melting point, solidification and melting are repeated in the capsule shell, and at that time, the latent heat of the remarkably large phase change material is stored or released.
In winter, geothermal heat transmitted from the drum body 4 and sensible heat stored in the heat storage material 33 are used to heat the air in the air circulation pipe 34. However, since the heat storage material 33 does not become the phase change temperature M (for example, 26 ° C.) or higher, the latent heat of the heat storage material 33 is not used.

上記のように地熱および蓄熱を受けた空気は空気流通管路34から空気流出管18に流出して建築物内の空気利用空間に供給される。尚、地熱集熱器1の埋設深さは2〜3mであるから、その深さの土中温度は夏場が20〜23℃前後であり冬場が10〜15℃前後である。   The air which received geothermal heat and heat storage as described above flows out from the air circulation pipe 34 to the air outflow pipe 18 and is supplied to the air use space in the building. In addition, since the embedment depth of the geothermal heat collector 1 is 2 to 3 m, the soil temperature at that depth is about 20 to 23 ° C. in the summer and about 10 to 15 ° C. in the winter.

上記したように、この実施形態の地熱集熱器1は、空気流通管路34付きの本体容器2、小型の内容器3、および蓄熱材33のみで構成されているだけなので、構成が簡素で済み安価に提供することができる。また、それ自体は可動部分がないことも併せて簡素な構成であるから、メンテナンスはほとんど不要である。因みに、住宅建築の竣工後は空間高さ20cm程度しかない床下に人が入ることは極めて困難であるため、床下および地中の機器に関してメンテナンスフリーであることは極めて重要なことである。そして、地熱集熱器1は蓄熱材33に蓄熱された潜熱を特に利用することから、建築物40の基礎コンクリート部分から顕熱だけの地熱を受ける従来構成よりも格段と熱利用効率が高い。また、地熱集熱器1に用いた本体容器2および内容器3を構成しているステンレス鋼製ドラムは市販されているから、容易かつ安価に入手することができ、ドラムサイズもメーカーの在庫範囲内で自由に選定することができる。   As described above, the geothermal collector 1 of this embodiment is composed only of the main body container 2 with the air circulation pipe 34, the small inner container 3, and the heat storage material 33, so the configuration is simple. Can be provided at low cost. In addition, since the structure itself is simple with the absence of moving parts, almost no maintenance is required. Incidentally, since it is extremely difficult for a person to enter the floor under a space height of only about 20 cm after the completion of the residential building, it is very important that the equipment under the floor and underground are maintenance-free. And since the geothermal heat collector 1 uses especially the latent heat stored in the heat storage material 33, the heat utilization efficiency is remarkably higher than the conventional structure which receives only the sensible heat from the basic concrete part of the building 40. Moreover, since the stainless steel drum which comprises the main body container 2 and the inner container 3 used for the geothermal collector 1 is marketed, it can be obtained easily and cheaply, and the drum size is also in the manufacturer's stock range. Can be selected freely.

ここで、本実施形態に係るエコ空調システムを図5に示す。このエコ空調システムFは、地中Eに埋設された2基の地熱集熱器1,1と、24時間換気システムGとを組み合わせた構成となっている。24時間換気システムGは、住宅などの建築物40内に設置されて空気を分配する分配箱43と、地熱集熱器1の一方の空気流出管18と分配箱43の空気流入側とを連結する電磁開閉弁56付きの送気管42と、小屋裏の空気を吸い込むために分配箱43の空気流入側に連結された電磁開閉弁54付きの吸気管55と、複数の空気利用空間内にそれぞれ配備された送気口部48,48,48・・・と、これらの送気口部48,48,48・・・と分配箱43の空気流出側とをそれぞれ連結する送気管47,47,47,・・・と、例えば分配箱43に配備されていて送気管42から空気を吸い込んで送気管47,47,47・・・に送り出す送風ファン44と、送風ファン44を駆動制御する制御器45と、制御器45の制御目標値を外部から設定入力したり各空間の検出温度や設定条件などを表示するリモートコントローラ46と、一部の空気利用空間に分配箱43からの空気を送る局所ファン53とから主に構成されている。   Here, the eco air conditioning system according to the present embodiment is shown in FIG. This eco air conditioning system F has a configuration in which two geothermal collectors 1, 1 embedded in the underground E and a 24-hour ventilation system G are combined. The 24-hour ventilation system G connects a distribution box 43 that is installed in a building 40 such as a house and distributes air, and one air outflow pipe 18 of the geothermal heat collector 1 and the air inflow side of the distribution box 43. An air supply pipe 42 with an electromagnetic open / close valve 56, an intake pipe 55 with an electromagnetic open / close valve 54 connected to the air inflow side of the distribution box 43 to suck the air behind the cabin, and a plurality of air use spaces, respectively. , And the air supply pipes 47, 47, which connect the air supply ports 48, 48, 48... And the air outflow side of the distribution box 43, respectively. .., For example, a blower fan 44 that is disposed in the distribution box 43 and sucks air from the air supply pipe 42 and sends it to the air supply pipes 47, 47, 47... 45 and the control target value of the controller 45 externally A remote controller 46 for displaying the detected temperature or setting conditions for each spatial or al setting input, is mainly composed of the local fan 53 for the part of the air utilization space delivering air from the distribution box 43.

建築物40内の空気利用空間としては、例えばリビング、ホール、キッチン、吹き抜け、洋室、和室、トイレ、洗面室、小屋裏などが挙げられる。全ての空気利用空間には排気口49が設けられている。また、建築物40には換気口50,50が壁面を貫通して設けられており、キッチンにも換気口51が壁面を貫通して設けられている。この換気口51には換気扇52が設置されている。そして、上記した2基の地熱集熱器1,1は直列に連結されている。すなわち、一方の地熱集熱器1の空気流出管18が他方の地熱集熱器1の空気流入管16と連結され、他方の地熱集熱器1の空気流入管16が24時間換気システムGの送気管42と連結されている。   Examples of the air use space in the building 40 include a living room, a hall, a kitchen, an atrium, a Western-style room, a Japanese-style room, a toilet, a washroom, and a hut. An exhaust port 49 is provided in every air use space. The building 40 is provided with ventilation openings 50, 50 penetrating the wall surface, and the kitchen is provided with a ventilation opening 51 penetrating the wall surface. A ventilation fan 52 is installed in the ventilation port 51. And the above-mentioned two geothermal collectors 1 and 1 are connected in series. That is, the air outflow pipe 18 of one geothermal heat collector 1 is connected to the air inflow pipe 16 of the other geothermal heat collector 1, and the air inflow pipe 16 of the other geothermal heat collector 1 is connected to the 24 hour ventilation system G. The air pipe 42 is connected.

この24時間換気システムGは常時駆動しなければならないので、地熱集熱器1,1を利用しない場合、制御器45は電磁開閉弁56を閉止するとともに電磁開閉弁54を開放する。そして、送風ファン44の駆動により小屋裏の空気が吸気管55から吸い込まれて各室に供給される。一方、地熱集熱器1,1の蓄熱を利用する場合は、電磁開閉弁56が開放されるとともに電磁開閉弁54が閉止される。その場合、上流側に配置された第1の地熱集熱器1の空気取入口41から外気が吸入されて空気流入管16に送り込まれる。空気流入管16から第1の地熱集熱器1に流入した空気は、上記で詳述したように本体容器2内および内容器3内で地熱および蓄熱を受けて冷却または加温されたのち、第2の地熱集熱器1でも更に地熱および蓄熱を受けて冷却または加温される。第2の地熱集熱器1の空気流出管18から流出した空気は送気管42を経て分配箱42内に送り込まれたのち、送気管47,47,47,・・・を経て送気口部48,48,48,・・・からそれぞれの空気利用空間に供給される。また、分配箱42内の一部の空気は局所ファン53の駆動によりリビングに供給される。各空気利用空間を冷却または加温した空気はそれぞれの排気口49から建築物40内の放出通路に排出され、更に換気口50から建物外に放出される。   Since the 24-hour ventilation system G must be driven at all times, when the geothermal heat collectors 1 and 1 are not used, the controller 45 closes the electromagnetic open / close valve 56 and opens the electromagnetic open / close valve 54. The air behind the cabin is sucked from the intake pipe 55 by the blower fan 44 and supplied to each chamber. On the other hand, when using the heat storage of the geothermal heat collectors 1 and 1, the electromagnetic on-off valve 56 is opened and the electromagnetic on-off valve 54 is closed. In that case, outside air is sucked from the air intake port 41 of the first geothermal heat collector 1 disposed on the upstream side and sent to the air inflow pipe 16. After the air flowing into the first geothermal collector 1 from the air inflow pipe 16 is cooled or heated by receiving geothermal heat and heat storage in the main body container 2 and the inner container 3 as described in detail above, The second geothermal heat collector 1 is further cooled or heated by receiving geothermal heat and heat storage. The air flowing out from the air outflow pipe 18 of the second geothermal collector 1 is sent into the distribution box 42 through the air supply pipe 42, and then through the air supply pipes 47, 47, 47,. , 48, 48, 48,... A part of the air in the distribution box 42 is supplied to the living room by driving the local fan 53. Air that has cooled or heated each air use space is discharged from the respective exhaust port 49 to the discharge passage in the building 40 and further discharged from the ventilation port 50 to the outside of the building.

以上のように、エコ空調システムFによれば、設置義務が課されている24時間換気システムGと地熱集熱器1,1とを好適に併用することができる。これにより、24時間換気システムによるエネルギーロスの補完を行なうことができ、室内の温度を大きく変化させることなく換気できる。殊に、夏場は空調機の除湿運転で済ませることが可能であり冬場は少ない暖房エネルギーで済ませることが可能であるから、一般家庭では年間10〜12万円程度の光熱費を削減することができる。ひいては、我が国が目標とする1990年度比25%のCO2発生量削減の達成に寄与することができる。 As described above, according to the eco air conditioning system F, the 24-hour ventilation system G and the geothermal heat collectors 1 and 1 on which installation obligations are imposed can be suitably used together. Thereby, the energy loss by a 24-hour ventilation system can be supplemented, and ventilation can be performed without greatly changing the indoor temperature. In particular, in summer, it can be done by dehumidifying operation of the air conditioner, and in winter, it can be done with less heating energy. . As a result, it can contribute to the achievement of a 25% reduction in CO 2 generation, which is the target of Japan, compared to the 1990 level.

また、この実施形態の地熱集熱器1は外径と高さのいずれもが2m以下と小型であるため、あたかも浄化槽と同様の取扱いあるいは浄化槽よりも簡便な取扱いで、汎用の住宅基礎工事用機械を用いて、駐車場や庭の地中Eに容易に埋設できるから、高額な工事費がかからない。また、要求される熱交換量に応じて地熱集熱器1の埋設基数を増やすことができる。このように複数基の地熱集熱器1を使用する場合、地熱集熱器1を直列に接続してよいし並列に接続しても構わない。そして、個々の地熱集熱器1は簡素な構成であり安価であるから、複数基の地熱集熱器1を使用しても、従来のヒートパイル型地熱利用装置と比べて、装置自体の価格および埋設工事費といったイニシャルコストが安価で済み、工事の手間もかからない。   In addition, since the geothermal collector 1 of this embodiment has a small outer diameter and height of 2 m or less, it is as easy to handle as a septic tank or simpler than a septic tank for general-purpose housing foundation construction. Since it can be easily embedded in a parking lot or in the ground E of a garden using a machine, there is no high construction cost. Further, the number of buried radiants of the geothermal heat collector 1 can be increased according to the required heat exchange amount. When using a plurality of geothermal collectors 1 in this way, the geothermal collectors 1 may be connected in series or in parallel. Since each geothermal collector 1 has a simple configuration and is inexpensive, even if a plurality of geothermal collectors 1 are used, the price of the device itself is lower than that of a conventional heat pile type geothermal heat utilization device. In addition, initial costs such as burial work costs are low, and the construction work is not time-consuming.

尚、上記の実施形態では、マイクロカプセル63を含むスラリー状体64から成る蓄熱材33を内容器3内に直接収容した例を示したが、図6に示すように、多数の密閉袋体65,65,65,・・・から成る蓄熱材33Aを内容器3内に収容した地熱集熱器1Aも、本発明に含まれる。密閉袋体65は、図6中の拡大円C内に示すように、マイクロカプセル63の粉粒体を収容するものであり、袋自体は厚手のアルミニウム箔や合成樹脂シートで構成される。尚、本発明の蓄熱材としては、マイクロカプセル63を含むスラリー状体64を収容した密閉袋体であっても構わない。
この地熱集熱器1Aによれば、蓄熱材33Aの密閉袋体65を素手で持って内容器3内に多数充填することができるので、取扱いが極めて楽である。また、密閉袋体65自体は、ポリエチレン袋、ポリプロピレン袋、アルミニウム箔袋などの市販品を使用できるので、入手が容易で利用しやすいという利点がある。
In the above embodiment, an example in which the heat storage material 33 made of the slurry-like body 64 including the microcapsules 63 is directly accommodated in the inner container 3 is shown. However, as shown in FIG. , 65, 65,... Is also included in the present invention. As shown in an enlarged circle C in FIG. 6, the sealed bag body 65 accommodates the powder particles of the microcapsule 63, and the bag itself is made of a thick aluminum foil or a synthetic resin sheet. In addition, as a heat storage material of this invention, the airtight bag body which accommodated the slurry-like body 64 containing the microcapsule 63 may be sufficient.
According to this geothermal heat collector 1A, a large number of sealed bags 65 of the heat storage material 33A can be held with bare hands and filled into the inner container 3, so that handling is extremely easy. Further, since the sealed bag body 65 itself can use commercially available products such as a polyethylene bag, a polypropylene bag, and an aluminum foil bag, there is an advantage that it is easily available and easy to use.

また、上記では、本体容器2内に内容器3を設置し、内容器3内に蓄熱材33,33Aを収容する例を示したが、図7に示すように、内容器3を省略し、蓄熱材33としてスラリー状体64をそのまま本体容器2内に収容した地熱集熱器1Bも、本発明に含まれる。   Moreover, although the example which installs the inner container 3 in the main body container 2 and accommodates the heat storage materials 33 and 33A in the inner container 3 is shown above, the inner container 3 is omitted as shown in FIG. A geothermal heat collector 1B in which the slurry-like body 64 is directly accommodated in the main body container 2 as the heat storage material 33 is also included in the present invention.

かかる地熱集熱器1Bによれば、本体容器2内に収容されたスラリー状体64は、水17や内容器3を介することなく、空気流通管路34およびドラム容器4の内周面4aから直に受熱したり放熱したりすることができる。従って、地熱集熱器1Bは極めて熱利用効率が高く構造も最も簡素なものであるといえる。このような構成であっても、相変化物62はマイクロカプセル63のカプセル殻61内に封入されているし、マイクロカプセル63の周囲には必ず水60が存在しているので、安全性に問題は生じない。
尚、上記したスラリー状体64に替えて、マイクロカプセル63の粉粒体を収容した密閉袋体65や、マイクロカプセル63を含むスラリー状体64を収容した密閉袋体を、直に本体容器2内に収容した地熱集熱器も、本発明に含まれる。
According to the geothermal heat collector 1B, the slurry-like body 64 accommodated in the main body container 2 can be passed from the air circulation pipe 34 and the inner peripheral surface 4a of the drum container 4 without passing through the water 17 or the inner container 3. Can receive heat directly or dissipate heat. Therefore, it can be said that the geothermal collector 1B has extremely high heat utilization efficiency and the simplest structure. Even in such a configuration, the phase change product 62 is sealed in the capsule shell 61 of the microcapsule 63, and the water 60 is always present around the microcapsule 63. Does not occur.
In place of the slurry-like body 64 described above, a sealed bag body 65 containing the powder of the microcapsule 63 and a sealed bag body containing the slurry-like body 64 containing the microcapsule 63 are directly connected to the main body container 2. A geothermal collector accommodated in the apparatus is also included in the present invention.

また、上記では、本体容器2内に配備される空気流通管路34として、ステンレス鋼管で構成したものを示したが、それに替えて、例えばアルミニウム管や銅管など他の金属管で空気流通管路を構成してよい。あるいは、合成樹脂管で空気流通管路を構成することもでき、その場合は極めて安価な空気流通管路を提供することができる。特にポリ塩化ビニルなどの熱可塑性合成樹脂製の管を用いると、バーナなどを用いた加熱処理により、ラセン状の空気流通管路を容易に製作することができる。   In the above description, the air circulation pipe 34 provided in the main body container 2 is made of a stainless steel pipe. Instead, for example, another metal pipe such as an aluminum pipe or a copper pipe is used as the air circulation pipe. A road may be constructed. Alternatively, the air circulation pipe can be constituted by a synthetic resin pipe, and in that case, an extremely inexpensive air circulation pipe can be provided. In particular, when a pipe made of a thermoplastic synthetic resin such as polyvinyl chloride is used, a helical air circulation pipe can be easily manufactured by heat treatment using a burner or the like.

また、上記では、夏場潜熱利用の相変化物として相変化温度が26℃のものを用いたが、これに替えて、それぞれ適当量のn−テトラデカン、n−ペンタデカン、n−ヘキサデカンなどをブレンドして相変化温度を例えば13℃としたものを、冬場潜熱利用の相変化物として用いることもできる。   Further, in the above, the phase change material having a phase change temperature of 26 ° C. was used as a summer phase latent heat-utilized phase change material. Thus, a phase change temperature of, for example, 13 ° C. can be used as a phase change product utilizing winter latent heat.

そして、上記では、本体容器と内容器として市販のステンレスドラムを用いたが、本発明に係る本体容器と内容器は市販ドラムに限らず、例えば独自に製作したものでよく、あるいは円筒形のものでなくても構わない。また、金属製ドラムはステンレス製のものに限らず、銅製、黄銅製、アルミニウム製などのドラムであっても構わない。あるいは耐久性すなわち耐腐食性に重きを置かない場合、鉄製のドラムを用いることも可能である。   In the above description, a commercially available stainless steel drum is used as the main body container and the inner container. However, the main body container and the inner container according to the present invention are not limited to the commercially available drums, and may be, for example, independently manufactured or cylindrical ones. It doesn't have to be. Further, the metal drum is not limited to a stainless steel drum, and may be a copper drum, a brass drum, an aluminum drum, or the like. Alternatively, an iron drum can be used when the durability, that is, the corrosion resistance is not emphasized.

そして、本発明が適用される建築物としては、住宅に限らず、例えばオフィスビル、工場、仮設事務所、農業用ビニルハウスなどに適用可能である。殊に、農業用ビニルハウスに用いると、冷暖房用の燃料の削減化につながることから、品質のよい農作物を安く生産することができる。
また、屋外に地熱集熱器1,1を埋設可能な敷地を確保できない場合、図5中の2点鎖線で示した床下下方の地中Eに地熱集熱器1,1を埋設しても構わない。その場合、建築物40の竣工後に地熱集熱器1のメンテナンスを行なうことはできないが、地熱集熱器1上方の地表が常に建築物40の日陰になることから、特に夏場の使用に好適となる。
The building to which the present invention is applied is not limited to a house, and can be applied to, for example, an office building, a factory, a temporary office, an agricultural vinyl house, and the like. In particular, when used in an agricultural vinyl house, it leads to a reduction in fuel for air conditioning, so that high quality crops can be produced at low cost.
In addition, if a site where the geothermal collectors 1 and 1 can be embedded outdoors cannot be secured, the geothermal collectors 1 and 1 may be embedded in the underground E below the floor indicated by a two-dot chain line in FIG. I do not care. In that case, the geothermal heat collector 1 cannot be maintained after the completion of the building 40, but the surface above the geothermal heat collector 1 is always in the shade of the building 40. Become.

1,1A,1B 地熱集熱器
2 本体容器
16 空気流入管
18 空気流出管
33,33A 蓄熱材
34 空気流通管路
40 建築物
44 送風ファン
47 送気管
60 水
62 相変化物
63 マイクロカプセル
64 スラリー状体
65 密閉袋体
E 地中
F エコ空調システム
G 24時間換気システム
M 相変化温度
1, 1A, 1B Geothermal collector 2 Main body container 16 Air inflow pipe 18 Air outflow pipe 33, 33A Heat storage material 34 Air distribution pipe 40 Building 44 Blower fan 47 Air supply pipe 60 Water 62 Phase change 63 Microcapsule 64 Slurry State body 65 Sealed bag E Underground F Eco air conditioning system G 24-hour ventilation system M Phase change temperature

Claims (5)

地中に埋設される中空密閉状の本体容器と、本体容器内に配備された空気流通管路とを備えてなり、空気流通管路は一端が本体容器外の空気流入管と接続され他端が本体容器外の空気流出管と接続される地熱集熱器であって、
空気流通管路外の本体容器内に、固相と液相間の相変化を生じさせる相変化温度が20℃以上28℃以下である相変化物を含む蓄熱材を配備したことを特徴とする地熱集熱器。
A hollow hermetically sealed main body container buried in the ground and an air circulation pipe arranged in the main body container, one end of which is connected to an air inflow pipe outside the main body container and the other end Is a geothermal collector connected to the air outflow pipe outside the main body container,
A heat storage material including a phase change material having a phase change temperature of 20 ° C. or higher and 28 ° C. or lower that causes a phase change between a solid phase and a liquid phase is disposed in a main body container outside the air circulation pipe. Geothermal collector.
蓄熱材は、相変化物を内包するマイクロカプセルである請求項1に記載の地熱集熱器。 The geothermal heat collector according to claim 1, wherein the heat storage material is a microcapsule containing a phase change material. 蓄熱材は、相変化物を内包するマイクロカプセルを水に分散させたスラリー状体である請求項1に記載の地熱集熱器。 The geothermal heat collector according to claim 1, wherein the heat storage material is a slurry-like body in which microcapsules enclosing the phase change material are dispersed in water. 蓄熱材は、マイクロカプセルを収容した密閉袋体である請求項2または請求項3に記載の地熱集熱器。 The geothermal heat collector according to claim 2 or 3, wherein the heat storage material is a sealed bag body containing microcapsules. 請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の地熱集熱器と、地熱集熱器に接続された空気流入管に空気を送り込む送風ファンとを備えて成り、地熱集熱器に接続された空気流出管からの空気を建築物に送る構成としたことを特徴とするエコ空調システム。 A geothermal heat collector according to any one of claims 1 to 4 and a blower fan that sends air to an air inflow pipe connected to the geothermal heat collector. An eco air conditioning system characterized in that the air from the connected air outflow pipe is sent to the building.
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