JP2015148434A - 地下水利用システム - Google Patents

Abstract

【課題】年間を通じて安定した地中恒温層２０の一定の地中熱を貯水槽２６−１の貯水に採取して利用することで冷暖房ができ、冬期は地中恒温層２０の一定の地中熱を貯水層２６−１に熱平衡で採取して地中水熱に太陽熱を加算利用できる地下水利用システムを開発すること。【解決手段】本発明の地下水利用システムは地中恒温層２０の地中熱を貯水に採取して地下水熱と太陽熱を利用した建築物の冷暖房システムであって、屋根雨水５７を利用して地中恒温層２０に底面を接した貯水槽２６−１を構築で地中水熱を熱平衡させて一定の温度と安定した必要な水量と水質と温度を確保でき、一定の水温を熱交換室の熱交換器１８で熱交換して夏期の冷房と冬期は太陽熱温水器１７の太陽熱で加温とボイラー５９加温して熱交換器１８で暖房できることを特徴したものです。【選択図】図１

Description

本発明は、地下水利用システムに関するものである。

地中水を利用したシステムはいろいろな構成が考えられているが、例えば、特許文献１に開示されている「地下水を利用したヒートポンプシステム」は天然に形成されている地下帯水層に打込工法によって地盤に浅井戸２本を設けて、冷暖房時において、１方の井戸から汲み上げた地下帯水層の地下水を、熱交換に利用した後、他方の井戸に注入して地下帯水層に還元している構成である。
また、特許文献２に開示されている「貯水槽」は水資源の乏しい土地に建築物等から雨樋で効率よく集められた水を貯水槽に給水されて人工の帯水層を形成した貯水槽で凹所に開口した中空体の樹脂製パイプを中詰材として充填し、貯水量を確保して側面、底面にはコンクリートなどの不透水層を設けて遮水して必要な貯水量を確保した水資源が乏しい場所で防災・防火用水に利用できる貯水槽である。

特許文献１は、一方の井戸により地下にある自然帯水層から水を汲み上げてヒートポンプシステムで地下水熱を採取して他方の井戸に戻し地下の水環境を変えず地下水熱だけを採取した優れたシステムですが地中の自然帯水層がある場所にしか利用できず、地中の自然帯水層がある場合でも深さ、水量が不確定であるので２本の浅井戸の大きさ深さの規模の決定が難しく冬期の暖房温度の確保が難しい。

特許文献２は、凹所の容積に合わせた不透水層で形成された貯水槽で、底面、側面に不透水層で遮水して開口した中詰材として樹脂製パイプを用いた貯水槽は水資源の乏しいところでは有効であり価格的にも開口した中詰材として中空体の樹脂製パイプを用いることで水量の規模も自由度があり、構築費用も軽減されている構成であるが、あくまで貯水を目的とした帯水層であるので、温度が不安定で冷暖房用の地下水熱の利用は難しい。

特開２００２−５４８５７号 特開平１１−３６４２１号

本発明はこれらの問題を解決するためあって、本発明の地下水利用システムは、建築物の屋根等から集水した雨水を貯蔵するために地中に設けた貯水槽と、
地下水を吸引するための地下水循環用上井戸と、
地下水を排水するための地下水循環用下井戸と、
地下水循環用上井戸と地下水循環用下井戸との間に循環ポンプにより地下水を循環させる循環パイプと、
循環している地下水の地下水熱と空気を熱交換するための熱交換空間とで形成した地下水熱利用システムであって、
少なくとも地下水循環用上井戸の地中側に井戸下部砂利層を設け、貯水槽と、井戸下部砂利層との間に貯水槽の水を井戸下部砂利層に供給する流下パイプを設け、貯水槽からの水を利用して井戸下部砂利層に井戸下部砂利帯水層を形成したことを特徴とする。

また、貯水槽は防水遮水シートで形成されていることを特徴とする。

また、貯水槽はその底部を地中恒温層に位置させていることを特徴とする。

また、貯水槽は上部並びに側面を地中側断熱材で覆ったことを特徴とする。

また、貯水槽はその底面を井戸下部砂利帯水層の上部より上方に設けられて
いることを特徴とする

また、井戸下部砂利帯水層は天然に形成された砂利層を含むことを特徴とする。

また、熱交換空間が熱交換室であることを特徴とする。

また、熱交換空間が各階各室に設けられた熱交換器であることを特徴とする。

また、熱交換空間が木材を乾燥させるための部屋である木材乾燥室に設けられて熱交換器であることを特徴とする。

また、地下水利用システムに太陽熱温水器を追加し、地下水循環用上井戸により地下水を太陽熱温水器に供給させた後、熱交換空間に供給することを特徴とする。

また、地下水は熱交換空間を放熱暖房したのち、循環パイプにより貯水槽に戻されることを特徴とする。

本発明の地下水利用システムは夏期・冬期において必要な温度を循環するために、四季折々の外気温の屋根雨水をタンクに集水して地下に設けた貯水槽に貯蔵することで地中恒温層から地中熱が熱平衡して一定水温（その地域の年間平均気温が地中３ｍ以下にある）の水と水量が確保でき、流下パイプを介して地下水循環用上井戸の地中先端に設けた井戸下部砂利層への通水により井戸下部砂利帯水層を形成したことでさらに安定した水温の水と水量が確保できる。
貯水槽と人工的な井戸下部砂利帯水層に構成するので、地中熱を確実に循環的に有効活用することができる。
また、貯水槽と人工的な井戸下部砂利帯水層に自然帯水層のない所でも何処でも設けられ、帯水層を人工的に設計できるので、水量・熱量・水質を計算により構築できる。

夏期は屋根雨水を地中のタンクに貯蔵して流下パイプを介して貯水槽に貯水することで地中恒温層から地中熱が熱平衡して「冷やされた水」になり、流下パイプを介して地下水循環用上井戸に通水して井戸下部砂利帯水層でさらに「冷やされた水」になり、地下水循環用上井戸から循環ポンプ・循環パイプを介して気密ガラス温室あるいは各階の各室の熱交換室の熱交換器で地下水熱を空気に熱交換されて冷房しつつ、自然強制結露器に通水して過剰な空気中の水分を自然強制結露し、排水することで除湿でき、乾燥空気を熱交換室（例えば温室、木材乾燥室）あるいは各階の各室の熱交換器で冷房にしてから貯水槽に戻される。また、貯水槽のオーバーブロー水が地下水循環用下井戸に戻される。

冬期は屋根雨水を地中のタンクに貯蔵して流下パイプを介して貯水槽に貯蔵することで地中恒温層から地中熱が熱平衡して「暖められた水」になり、流下パイプを介して地下水循環用上井戸に通水して井戸下部砂利帯水層でさらに「暖められた水」になり、地下水循環用上井戸から循環ポンプ・循環パイプを介して熱交換室（例えば気密ガラス温室、木材乾燥室）あるいは各階各室の熱交換器で地下水熱を空気に熱交換させて暖房するこができる。

冬期の晴天時は地下水循環用上井戸から循環ポンプ・循環パイプを介して太陽熱温水器で地下水熱に太陽熱を加温して熱交換室（例えば気密ガラス温室、木材乾燥室）あるいは各階の各室の熱交換器で温水を空気に熱交換されて暖房を繰り返すことができる。

屋根雨水を雨水地下浸透用井戸、地下水循環用上井戸、地下水循環用下井戸に供給されることで各井戸下部砂利帯水層より地中に水が供給されることで地下に水脈が形成されて地中の水環境が維持でき各井戸の水位の平準化と温度を一定に保ち各井戸の深さも一定の深さ、規模の設計にすることができる。

地下水利用システムは四季折々の外気温の屋根雨水を集水にしてタンクに貯水し、貯水したタンクの雨水を流下パイプで通水して貯水槽を構築し、地下水循環用上井戸に通水することで地中に天然帯水層がない地域でも地中に必要水量の確保でき安定した地下水熱の利用ができ、化石エネルギーを消費が極めて少ない。
また、地下水循環用上井戸と地下水循環用下井戸と雨水地下浸透井戸の下部に井戸下部砂利帯水層があり地下水の平準化が図れ、地下の水環境を良好に保つことができる。

夏期は外気温の屋根雨水を集水にしてタンクに貯水し、貯水したタンクの雨水を流下パイプで通水して貯水槽に雨水を貯蔵することで地中恒温層より熱平衡により「冷やされた水」になり、流下パイプを介して地下水循環用上井戸に通水して井戸下部砂利帯水層でさらに「冷やされた水」になり、安定した地下水熱と必要水量が確保されて夏期に安定した冷房に利用することができる。

冬期は貯水槽に雨水を貯蔵することで地中恒温層より熱平衡により「暖められた水」になり、流下パイプを介して地下水循環用上井戸に通水して井戸下部砂利帯水層でさらに「暖められた水」になり、安定した地下水熱と必要水量が確保されて冬期に安定した暖房に利用することができる。

冬期は貯水槽に雨水を貯蔵することで地中恒温層より熱平衡により「暖められた水」を太陽熱温水器に供給させてさらに加温されるため暖房温度が確保されて冬期に安定した暖房に利用することができる。

屋根の雨水を貯蔵するために地下に設けた貯水槽は上部、側部、底部に防水遮水シートにすることで、他の地下水の流入を防ぎ水質を維持できるとともに地中熱を熱平衡により早く採熱して地中熱の温度になり建築物冷暖房の規模にあわせた水量と地中熱の温度を確保して利用することができる。

貯水槽は上部と側部に地中側断熱材で覆われていることで、上部と側部からの外気温の影響を排除して底部を地中恒温層に位置することで熱平衡により安定した地中熱を熱平衡により年中一定の温度にすることができる。

貯水槽は井戸下部砂利層の上部に設けられていることで、動力を必要とせずに流下パイプで地下水循環用上井戸に水を供給することができる。

本発明に係る実施例１全体構成断面図 同実施例１屋根雨水とタンクと貯水槽と井戸の構成断面図 同実施例１井戸の構成断面図 同実施例１冬期の全体構成断面図 同実施例１夏期の全体構成断面図 同実施例１冬期の地階構成平面図 同実施例１夏期の地階構成平面図 同実施例１の変形例外井戸冬期の全体構成断面図 同実施例１の変形例外井戸夏期の全体構成断面図 同実施例１の変形例外井戸冬期の地階構成平面図 同実施例１の変形例外井戸夏期の地階構成平面図 別の実施例２の冬期の既設建物全体構成断面図 別の実施例２の夏期の既設建物全体構成断面図 別の実施例３の冬期の地上気密ガラス温室全体構成断面図 別の実施例３の夏期の地上気密ガラス温室全体構成断面図 別の実施例４の木材乾燥装置の全体構成断面図

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本発明の実施例１は集合住宅やオフィスビル等の各階各室が設けられているような建築物に採用された地下水利用システムであって、図１の全体構成断面図に示しているように、屋根雨水５７等を集水して流下パイプ７７−１でタンク３８、タンク３９に集水して流下パイプ７７−２を介して通水して防水遮水シート３２内に貯水槽２６−１を形成している。貯蔵する防水遮水シート３２の貯水槽２６−１は地中に設けられて上部、側部、底部を防水遮水シート３２で仕切られ、他の地下水から隔離されている。また、防水遮水シート３２の上部、側部
を地中側断熱材１に覆われて外気温の影響を受けない構造で底部の地中恒温層２０内には図示していないが、その形状を保持するために中詰材は例えば割栗石、砂利、砂、樹脂パイプ、樹脂ボックス等を使用している。また、砂利層は地下水循環用上井戸３３の下部の地中先端部に井戸下部砂利帯水層２６−２、地下水循環用下井戸３７の下部の地中先端部に井戸下部砂利帯水層２６−３、雨水浸透用井戸４０の下部の地中先端部の井戸下部砂利帯水層２６−４に設けられて砂利層の地下水から染み出て天然の帯水層と融合して地下全体が帯水層になって水温、水量、水質が保たれ、周囲の地下水位も平準化されて天然帯水層と同様の構造になっている。

貯水槽２６−１より流下パイプ７７―５で流下させて地下水循環用上井戸３３の下部の地中先端部に井戸下部砂利帯水層２６−２を設けてあることで水温、水量、水質が保たれ、周囲の地下水熱と水位の平準化されている。
夏期は貯水槽２６−１で「冷やされた水」を地下水循環用上井戸３３の下部の地中先端部の井戸下部砂利帯水層２６−２でさらに「冷やされた水」なり、循環パイプ７８−１接続し、通水して循環ポンプ３１−１を介して循環パイプ７８−２に通水して各階各室の室内５４の熱交換器１８で冷房をしてから自然強制結露器(φ１０ｍｍスパイラルパイプ内蔵)３６に通水し、循環パイプ７８−４に通水して貯水層２６−１に循環させます。
室内５４の空気中の水蒸気を自然強制結露器(φ１０ｍｍスパイラルパイプ内蔵)３６から強制結露させてドレイン排水パイプ７８−９で結露、除湿し、結露水をドレイン排水パイプ７８−９で排水して地下水循環用下井戸３７戻します。
また、自然強制結露器(φ１０ｍｍスパイラルパイプ内蔵)３６を通過した循環水は循環パイプ７８−４に通水し、貯水槽２６−１に戻されて「冷やされた水」になり、貯水槽２６−１より流下パイプ７７―５で流下させて地下水循環用上井戸３３の下部の地中先端部に井戸下部砂利帯水層２６−２を設けてあることでさらに「冷やされた水」なり水温、水量、水質が保たれ、砂利層の周囲の地下水熱と水位の平準化されている。
貯水槽２６−１のオーバーブロー水の水は地下水循環用下井戸３７に戻し、井戸下部砂利帯水層２６−３より地下に浸透させることができ地中の地下水熱と水位の平準化が進み、周囲の地下水熱と水位の平準化されていく、地中で連絡され地中の水環境を健全に保つことができ、地下水循環用上井戸３３の下部の地中先端部の井戸下部砂利帯水層２６−２を設けてあることで周辺地下帯水層より水温、水量、水質が確保できる。

冬期は貯水槽２６−１で「暖められた水」を流下パイプ７７−５で流下させて地下水循環用上井戸３３の下部の地中先端部の井戸下部砂利帯水層２６−２でさらに「暖められた水」なり、循環ポンプ３１−１を介して循環パイプ７８−６に通水して太陽熱温水器１７で地下水熱に太陽熱で加温して循環パイプ７８−７で流下してからボイラー５９に通水してさらに加温してから循環ポンプ３１−１と循環パイプ７８−２を介して通水し、各階各室の室内５４の熱交換器１８で放熱暖房してから循環パイプ７８―４に通水して循環ポンプ３１−１に戻されて循環を繰り返し暖房します。

地下水循環用上井戸３３、地下水循環用下井戸３７、雨水地下浸透用井戸４０の深さや構造や規模を一定にすることができる。
また、実施例では貯水槽２６−１を防水遮水シート３２で構成しているが貯水槽２６−１はコンクリート製、ボックスカルバート、ＦＲＰ等で構成しても構わない。

本発明の図２に記載されているように、実施例１屋根雨水とタンクと人工帯水層と井戸の構成断面図で屋根雨水５７等を集水して流下パイプ７７―１でタンク３８、タンク３９に集水してから流下パイプ７７―２に通水して貯水槽２６−１に貯水することで底部の地中恒温層２０より熱平衡で地中熱を採収して安定した水温になり流下パイプ７７―５に通水させて地下水循環用上井戸３３の下部砂利層の井戸下部砂利帯水層２６−２に貯水されてさらに安定した水温、水量、水質を確保でき、循環ポンプ３７−１と循環パイプ７８−１を介して循環送水できる。
また、熱交換器１８で放熱後に循環パイプ７８−４より循環した水が貯水槽２６−１に戻る。
貯水槽２６−１のオーバーブロー水は流下パイプ７７―４で流下させて地下水循環用下井戸３７の下部の地中の先端部の井戸下部砂利帯水層２６−３に貯水されてさらに安定した水温、水量、水質を確保でき、周辺地下の地下水位の平準化が図れ、自然帯水層と同じ構造になり地下水の環境保全に寄与できる。
タンク３８、タンク３９のオーバーブロー水を流下パイプ７７―３で流下させてから雨水地下浸透用井戸４０の下部の地中の先端部の井戸下部砂利帯水層２６−４に貯水でき、安定した水温、水量、水質を確保し、地下水位の平準化が図れ、地下水の環境保全ができる。
自然強制結露器(φ１０ｍｍスパイラルパイプ内蔵)３６から強制結露させ結露水をドレイン排水パイプ７８−９で排水して地下水循環用下井戸３７に戻し、井戸下部砂利帯水層２６−３より地下水に循環させて地下水位の平準化が図れ、地下水の環境保全ができる。

貯水槽２６−１は上部、側部、底部を防水遮水シート３２で仕切られることで他の地下水の侵入はなく、土砂の流入もない一定の水温と水質と水量が確保できる。
貯水槽２６−１は内部には中詰材樹脂製パイプ７１等が入り、雨水が通水、貯蔵がされて陥没は起こらない構造になっている。
また、防水遮水シート３２の外側の上部、側部を地中側断熱材１に覆われて上部、側部からの外気温を防ぎ、底部の地中恒温層２０より地中熱を熱平衡で採熱して一定の温度になり流下パイプ７７―５を介して流下させて地下水循環用上井戸３３の地中の先端部の井戸下部砂利帯水層２６−２でさらに安定した温度になり循環パイプ７８−１と循環ポンプ３１−１を介して各階の室内５４あるいは気密ガラス温室６７の熱交換器１８に通水し、循環されて冷暖房を繰り返します。

貯水槽２６−１はその底部を井戸砂利帯水層２６−２の上部より上に設けられていることで流下パイプ７７より動力を必要としないで地下水循環用上井戸３３の地中の先端部の井戸下部砂利帯水層２６−２の上部に通水することができる。
各階の室内５４あるいは気密ガラス温室６７の熱交換器１８に通水され循環させて放熱後に貯水槽２６−１の上部には循環パイプ７８−４が接続して貯水槽２６−１の上部に戻る。
貯水層２６−１のオーバーブロー水を流下パイプ７７−４で地下水循環用下井戸３７に循環水を戻して井戸下砂利帯水層２６−３に貯水でき、地下水位の平準化が図れ、地下水の環境保全ができる。
地下水循環用上井戸３３、地下水循環用下井戸３７、雨水地下浸透用井戸４０は井戸下砂利帯水層２６−２、井戸下砂利帯水層２６−３、井戸下砂利帯水層２６−４を井戸下部に設けることで地下水位の平準化が図れ、地下水の環境保全ができる。地下水循環用上井戸３３の水量、水温、水質の安定が図れる。
また、地下水循環用上井戸３３、地下水循環用下井戸３７、雨水地下浸透用井戸４０は井戸下砂利帯水層２６−２、井戸下砂利帯水層２６−３、井戸下砂利帯水層２６−４を井戸下部に設けることで深さ、規模を一定の深さ、規模にすることができる。

本発明の図３に記載されているように、実施例１井戸の構成断面図は地下水循環用上井戸３３、地下水循環用下井戸３７、雨水地下浸透用井戸４０の地中の先端部の下部の砂利層７２は設計地盤１０から３ｍ以下にあり地中恒温層２０に設けられ、上部には井戸枠ＨＰ７３が設けてあり、下部には井戸枠透水ＨＰ７４が接続して周囲と下部に砂利層７２がある。
また、流下パイプ７７−３、流下パイプ７７−４、流下パイプ７７−５や循環パイプ７８−１が接続貫通して循環パイプ７８−１の吸い込み口は井戸下の砂利層７２に設けられる。
さらに、下部の井戸枠透水ＨＰ７４の周囲と下部に砂利層７２があり井戸下砂利帯水層２６−２、井戸下部砂利帯水層２６−３、井戸下部砂利帯水層２６−４があり地下水温の安定と地下水位を平準化が図れ、地下の水環境も改善している。

本発明の図４に記載されているように、実施例１冬期の全体構成断面図で屋根雨水５７等を集水して流下パイプ７７−１でタンク３８、タンク３９に集水して流下パイプ７７−２を介して通水して貯水槽２６−１に貯蔵する。貯水槽２６−１は地中に設けられて上部、側部、底部を防水遮水シート３２で仕切られ、他の地下水から隔離されている。
また、上部、側部を地中側断熱材１に覆われて外気温の影響を受けない構造で底部の地中恒温層２０より地中熱を熱平衡で採熱することで一定な温度の「暖められた水」になる。
貯水槽２６−１から流下パイプ７７−５を介して地下水循環用上井戸３３に通水して井戸下部砂利帯水層２６−２に貯蔵され、さらに安定した「暖められた水」温度と水量と水質の確保できて循環パイプ７８−１、循環ポンプ３１−１、循環パイプ７８−２を介して各階の室内５４に通水し、熱交換器１８で放熱し、暖房する。
また、昼間の晴天時には地下水循環用上井戸３３より循環ポンプ３１−１、循環パイプ７８−６を介して太陽熱温水器１７に通水して一定の地下水温の水に太陽熱を加算させて、さらにボイラー５９で加温して各階各室の室内５４に通水し、熱交換器１８で放熱し、暖房し、循環ポンプ３１−１に戻され循環する。
雨天時や夜間には地下水循環用上井戸３３より循環ポンプ３１−１、循環パイプ７８―５を介してボイラー５９に循環して地下水熱に加算させて各階各室の室内５４に通水し、熱交換器１８で放熱し、暖房を繰り返します。

本発明の図５に記載されているように、実施例１夏期の全体構成断面図で屋根雨水５７等を流下パイプ７７−１で集水してタンク３８、タンク３９に貯水して流下パイプ７７−２を介して通水し、貯水槽２６−１に貯水する。
貯水槽２６−１は地中に設けられて上部、側部、底部を防水遮水シート３２で仕切られ、他の地下水から隔離されている。また、上部、側部を地中側断熱材１に覆われて外気温の影響を受けない構造で底部の地中恒温層２０より地中熱を熱平衡で採熱することで一定な温度の「冷やされた水」になる。
貯水槽２６−１から流下パイプ７７−５を介して地下水循環用上井戸３３に通水して井戸下砂利帯水層２６−２に貯水され、さらに安定した「冷やされた水」になり、温度と水量と水質の確保できて循環パイプ７８−１と循環ポンプ３１−１と循環パイプ７８−２を介して各階各室の室内５４に通水し、熱交換器１８で放冷し、冷房が繰り返されるとともに自然強制結露器（φ１０ｍｍ銅スパイラルパイプ内蔵）３６に通水して室内５４の空気の水蒸気を自然強制結露させて結露水をドレイン排水パイプ７８−９より排水しつつ循環パイプ７８−４を介して貯水槽２６−１に循環させる。
貯水槽２６−１のオーバーブロー水は地下水循環用下井戸３７に戻して地下の水環境を
改善させることができる。
また、昼間の晴天時には貯水槽２６−１から流下パイプ７７−５より地下水循環用上井戸３３に通水して循環ポンプ３１−１と循環パイプ７８−６を介して太陽熱温水器１７に通水されて地下水熱に太陽熱を加算してボイラー５９に通水してさらに加温して給湯される。

本発明の図６に記載されているように、実施例１冬期の地階構成平面図で図４と同様の仕組みになる。

本発明の図７に記載されているように、実施例１夏期の地階構成平面図で図５と同様の仕組みになる。

以上、実施例１は新規に地下水利用システムを構築する際の実施例を説明したがいまから説明する別の実施例１の変形例外井戸は既設建物に地下水利用システムを採用する場合の実施例である。
周辺に地下水循環用上井戸３３、地下水循環用下井戸３７、雨水地下浸透用井戸４０を設けた構成です。
本発明の図８に記載されているように、実施例１の変形例外井戸冬期の全体構成断面図で図４と同様の仕組みになる。

本発明の図９に記載されているように、実施例１の変形例外井戸夏期の全体構成断面図で図５と同様の仕組みになる。

本発明の図１０に記載されているように、実施例１の変形例外井戸冬期の地階構成平面図で図６と同様の仕組みになる。

本発明の図１１に記載されているように、実施例１の変形例外井戸夏期の地階構成平面図で図７と同様の仕組みになる。

以上、実施例１は新規に地下水利用システムを構築する際の実施例を説明したがいまから説明する実施例２は既設建物に地下水利用システムを採用する場合の実施例である。
本発明の図１２に記載されているように、既設建物の周辺の地下に本発明の地下水利用システムを設けた構成であるが、図１２は実施例２の夏期の全体構成断面図で図５と同様の仕組みになる。

本発明の図１３に記載されているように、既設建物の周辺の地下に本発明の地下水利用システムを設けた構成であるが図８と同様の仕組みになる。

次に本発明を別の実施例３のとして熱交換空間が熱交換室、例えば気密ガラス温室で実施する場合の地下水利用システムを説明する。
本発明の図１４に記載されているように、別の実施例３の冬期の気密ガラス温室全体構成断面図で屋根雨水５７等を集水して流下パイプ７７−１でタンク３８、タンク３９に集水して流下パイプ７７−２を介して通水し、貯水槽２６−１に貯水する。
貯水槽２６−１は地中に設けられて上部、側部、底部を防水遮水シート３２で仕切られ、他の地下水から隔離されている。
貯水槽２６−１の上部、側部を地中側断熱材１に覆われて外気温の影響を受けない構造で底部の地中恒温層２０より地中熱を熱平衡で採熱することで「暖められた水」になる。
貯水槽２６−１から流下パイプ７７−５を介して地下水循環用上井戸３３に通水して井戸下部砂利帯水層２６−２に貯水され、さらに安定した「暖められた水」は温度と水量と水質の確保できて循環パイプ７８−１と循環ポンプ３１−１と循環パイプ７８−２を介して気密ガラス温室６７に通水し、複数の熱交換器１８で放熱し、暖房する。

昼間の晴天時には地下水循環用上井戸３３より循環ポンプ３１−１、循環パイプ７８−６を介して太陽熱温水器１７に通水して一定の地下水熱に太陽熱で加算させて気密ガラス温室６７に通水し、複数の熱交換器１８で放熱し、暖房し、循環ポンプ３１−１に戻され循環する。
雨天時や夜間には地下水循環用上井戸３３より循環ポンプ３１−１、循環パイプ７８―５を介してボイラー５９に循環して地下水熱に加算させて気密ガラス温室６７に通水し、熱交換器１８で放熱し、暖房を繰り返します。
地下水循環用上井戸３３の下部の井戸下部砂利帯水層２６−２、地下水循環用下井戸３７の下部の井戸下部砂利帯水層２６−３、雨水地下浸透用井戸４０の下部の井戸下部砂利帯水層２６−４に流下パイプ７７−５、流下パイプ７７−４，流下パイプ７７−３で通水し、貯水することで下部砂利帯水層と地中の間に地下水が平準化して自然帯水層が形成される。

本発明の図１５に記載されているように、別の実施例３の夏期の気密ガラス温室全体構成断面図で図５と同様の仕組みになるが気密ガラス温室６７は複数の熱交換器１８が上部に設けたれて放冷して冷房を繰り返しているとともに雨水地下浸透井戸４０の井戸下下部砂利帯水層２６−４で「冷やされた水」を循環ポンプ３１−２介して自然強制結露器（φ１０ｍｍ銅スパイラルパイプ内蔵）３６に通水して気密ガラス温室６７の空中の水蒸気を自然強制結露で結露させて除湿・排水してから雨水地下浸透井戸４０に戻され、循環パイプ７８−４を介して貯水槽２６−１に循環させて貯水槽２６−１のオーバーブロー水を地下水循環用下井戸３７に戻して地下水熱の平準化を図る。

本発明の図１６に記載されているように、別の実施例４の冬期・夏期の木材乾燥装置の全体構成断面図は屋根雨水５７等を集水して流下パイプ７７−１でタンク３８、タンク３９に集水して流下パイプ７７−２を介して通水し、貯水槽２６−１に貯水する。
貯水槽２６−１は地中に設けられて上部、側部、底部を防水遮水シート３２で仕切られ、他の地下水から隔離されている。
貯水槽２６−１の上部、側部を地中側断熱材１に覆われて外気温の影響を受けない構造で底部の地中恒温層２０より地中熱を熱平衡で採熱することで「暖められた水」になる。
貯水槽２６−１から流下パイプ７７−５を介して地下水循環用上井戸３３に通水して井戸下部砂利帯水層２６−２に貯水され、さらに安定した「暖められた水」は温度と水量と水質の確保できて循環パイプ７８−１と循環ポンプ３１−１と循環パイプ７８−２を介して木材乾燥室７９に通水し、複数の熱交換器１８で放熱し、暖房する。
昼間の晴天時は地下水循環用上井戸３３に通水して井戸下部砂利帯水層２６−２に貯水され、さらに安定した「暖められた水」を循環パイプ７８−１、循環ポンプ３１−１、循環パイプ７８−６を介して太陽熱温水器１７に通水して地下水熱に太陽熱を加算して循環パイプ７８−７、循環ポンプ３１−１、循環パイプ７８−２を介して木材乾燥室７９の複数の熱交換器１８で暖房をする。
雨天時や夜間は地下水循環用上井戸３３に通水して井戸下部砂利帯水層２６−２に貯水され、さらに安定した「暖められた水」を循環パイプ７８−１、循環ポンプ３１−１に通水して循環パイプ７８−６でボイラー５９に送り地下水熱にボイラー５９熱で加算して循環パイプ７８−５で循環ポンプ３１−１と循環パイプ７８−２を介して木材乾燥室７９に温水を通水し、複数の熱交換器１８で放熱し、循環暖房をする。
木材乾燥室７９の屋根、外壁、床を断熱工法にして壁ダクト１６の床上の吸込口１１より空気を吸い込み壁ダクト１６で通気させて屋根材下ダクト１３の空気層で太陽熱を採取し、屋根材下ダクト１３の空気層を降下送風機１５で降下させて循環を繰り返すことで木材乾燥室７９の温度を上昇させて木材の含水を熱と共に蒸発させて乾燥させる。
木材乾燥室７９を除湿して木材の含水率を下げるには雨水地下浸透用井戸４０で一定の温度の水を循環ポンプ３１−２と循環パイプ７８−３に通水して自然強制結露器（φ１０ｍｍ銅スパイラルパイプ内蔵）３６に通水して木材から放出された空気中の飽和水蒸気を結露させて除湿し、ドレイン排水パイプ７８−９で排水を繰り返して木材乾燥室７９の空気を乾燥し、循環させながら木材から水分の蒸発を繰り返して木材の含水率を下げることができる。また、自然強制結露器（φ１０ｍｍ銅スパイラルパイプ内蔵）３６に通水後に循環パイプ７８−８を介して雨水地下浸透用井戸４０に戻し、循環させる。
また、遠赤外線発生装置８０を設けて遠赤外線を木材に照射させて木材の内部に熱を備蓄させて放出熱と共に木材内部の水分も蒸発させて木材内部の含水率を下げることができる。

本発明は、地域特性としてその地域の年平均気温が地中恒温層３ｍ以上の地中熱・地下水熱であり何処の場所でも採用できる。多少の地熱の違いがあるが何処の地域でも冷暖房が可能となる。
また、既設建物、木造住宅、一般住宅、定温倉庫、農業用温室等、野菜工場、木材乾燥室、学校、体育館、劇場、公会堂、集会所、マンション、事務所、公共建築物、木造２×４工法、鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造、鉄骨造等の建物の冷暖房システムに適用できる。

1・・地中側断熱材
2・・遮水連結部
3-1・・床下放熱ボックス
3-2・・放熱ボックス
4・・基礎コンクリート
5・・ダンパー
6・・冬期用送風機
7・・夏期用送風機
8・・貯湯タンク
9・・循環ダクト
10・・設計地盤
11・・吸込口
12・・太陽熱循環ダクト
13・・屋根材下ダクト
14・・降下ダクト
15・・降下送風機
16・・壁ダクト
17・・太陽熱温水器
18・・熱交換器
19・・蓄熱層
20・・地中恒温層
21・・外壁
22・・外壁部断熱材
23・・黴除去フィルター
24・・集熱ボックス
25・・自然換気窓
26-1・・貯水槽
26-2・・井戸下部砂利帯水層
26-3・・井戸下部砂利帯水層
26-4・・井戸下部砂利帯水層
27・・矢板
28・・給気口
29・・オーガー掘削（チエン式）
30・・小屋裏
31-1・・循環ポンプ
31-2・・循環ポンプ
32・・防水遮水シート
33・・地下水循環用上井戸
34・・軒先
35・・強化ガラス
36・・自然強制結露器（φ１０ｍｍ銅スパイラルパイプ内蔵）
37・・地下水循環用下井戸
38・・タンク
39・・タンク
40・・雨水地下浸透用井戸
41・・雨水地下浸透装置
42・・地下水強制結露装置
43・・地下水温採取装置
44・・太陽熱循環装置
45・・連結金物
46・・端部補強金物
47・・水３倍膨張ゴム
48・・毛細管現象防止用利水シート
49・・ガラス
50・・連結金物
51・・端部補強金物
52・・温度センサー付き換気扇
53・・空中ビニールフィルム
54・・室内
55・・太陽熱集熱板ＳＵＳ鏡面仕上
56・・断熱層
57・・屋根雨水
58・・掘削線
59・・ボイラー
60・・給湯へ
61・・野菜生産室
62・・廊下
63・・ベランダ
64・・屋根材一体型太陽光発電パネル
65・・エフクリーン
66・・補助除湿機
67・・気密ガラス温室
68・・温度センサー
69・・通路
70・・床上吸込口
71・・中詰材樹脂製パイプ
72・・砂利層
73・・井戸枠ＨＰ
74・・井戸枠透水ＨＰ
75・・常水面
76・・井戸水
77-1・・流下パイプ
77-2・・流下パイプ
77-3・・流下パイプ
77-4・・流下パイプ
77-5・・流下パイプ
78-1・・循環パイプ
78-2・・循環パイプ
78-3・・循環パイプ
78-4・・循環パイプ
78-5・・循環パイプ
78-6・・循環パイプ
78-7・・循環パイプ
78-8・・循環パイプ
78-9・・ドレイン排水パイプ
79・・木材乾燥室
80・・遠赤外線発生装置
Ａ・・吹出口
Ｂ・・吹出口
Ｃ・・吹出口
Ｄ・・吸込口

Claims (11)

1. 建築物の屋根等から集水した雨水を貯蔵するために地中に設けた貯水槽と、
   地下水を吸引するための地下水循環用上井戸と、
   地下水を排水するための地下水循環用下井戸と、
   地下水循環用上井戸と地下水循環用下井戸との間に循環ポンプにより地下水を循環させる循環パイプと、
   循環している地下水の地下水熱と空気を熱交換するための熱交換空間とで形成した地下水熱利用システムであって、
   地下水循環用上井戸の地中側に井戸下部砂利層を設け、貯水槽と、井戸下部砂利層との間に貯水槽の水を井戸下部砂利層に供給する流下パイプを設け、
   貯水槽からの水を利用して井戸下部砂利層に井戸下部砂利帯水層を形成した
   ことを特徴とする地下水利用システム。
2. 貯水槽は防水遮水シートであることを特徴とする請求項１に記載の地下水利用システム。
3. 貯水槽はその底部を地中恒温層に位置させていることを特徴とする請求項１に記載の地下水利用システム。
4. 貯水槽は上部並びに側面を地中側断熱材で覆ったことを特徴とする請求項１に記載の地下水利用システム。
5. 貯水槽はその底面を井戸下部砂利帯水層の上部より上方に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の地下水利用システム。
6. 井戸下部砂利帯水層は天然に形成された砂利層を含むことを特徴とする請求項１に記載の地下水利用システム。
7. 熱交換空間が熱交換室であることを特徴とする請求項１に記載の地下水利用システム。
8. 熱交換空間が各階各室に設けられた熱交換器であることを特徴とする請求項１に記載の地下水利用システム。
9. 熱交換空間が木材を乾燥させるための部屋である木材乾燥室に設けられて熱交換器であることを特徴とする請求項１に記載の地下水利用システム。
10. 地下水利用システムに太陽熱温水器を追加し、地下水循環用上井戸により地下水を太陽熱温水器に供給させた後、熱交換空間に供給することを特徴とする請求項１に記載の地下水利用システム。
11. 地下水は熱交換空間を放熱暖房したのち、循環パイプにより貯水槽に戻されることを特徴とする請求項１０に記載の地下水利用システム。

Images