JP2016169932A - 熱交換ユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上端面が蓋体32で閉鎖された有底筒状容器30内に地下水と熱交換する熱交換器10が収納され、熱交換器は上下に延長する有底管状で開口端側に熱媒体流路(15a,15b)が接続された2本の中空筒状のヘッダーパイプ(11a,11b)が左右に配置されているとともに、2本のヘッダーパイプ間に上下方向に並んだ多数の細管12が接続された展開形状を有して上下方向を軸として巻回され、容器上端面から容器内部の底部側にて開口する地下水供給管41iと容器内部の上端側にて開口する地下水排出管41oと二本の熱媒体往還路(42a,42b)とが突出し、一方の熱媒体流路が2本の熱媒体往還路の一方に接続され、他方の熱媒体流路が他方の熱媒体往還路に接続されている。
【選択図】図4
Description
地下水と熱交換を行うための熱交換器が、上下方向を軸としつつ下方を底とした有底筒状の容器内に収納されてなり、
前記容器は、上端面が蓋体により閉鎖されているとともに、当該蓋体から上方に突出しつつ当該容器の内部に連絡する地下水供給管、地下水排出管、および熱媒体を往還させるための二本の熱媒体往還路を備え、
前記熱交換器は、有底管状で開口端側に熱媒体流路の一端が接続された2本のヘッダーパイプと、当該2本のヘッダーパイプの内部空間を連絡させる多数の細管とを備え、
前記熱交換器は、上下に延長しつつ左右に離間して配置された前記2本の中空筒状のヘッダーパイプの側面間に左右に延長する前記多数の細管が上下方向に並んだ状態で接続された柵状の展開形状を有するとともに、当該柵状の熱交換器が上下方向を軸として巻回された状態で前記容器内に収納され、
前記地下水供給管は前記容器内部の底部側にて開口し、
前記地下水排出管は前記容器内部の上端側にて開口し、
前記容器内部において、前記熱交換器の前記二本のヘッダーパイプの一方に接続されている前記熱媒体流路が前記二本の熱媒体往還路の一方に接続され、他方の前記ヘッダーパイプに接続されている前記熱媒体流路が他方の前記熱媒体往還路に接続されている、
ことを特徴とする熱交換ユニットとしている。
上述したように柵状熱交換器10は設置が容易であるものの単純に地中に埋設したり河川水や湖沼水に浸漬したりするだけでは、熱交換効率が低かったり、地理的条件が限定されたりするなどの問題がある。そこで本発明者は熱交換器が井戸から汲み上げられる地下水(以下、井戸水)と熱交換を行うヒートポンプを構築することを考えた。河川や湖沼などの水ではなく井戸水を用いるのであれば地理的条件をある程度解消することができる。また井戸水は地中熱と接触しているため年間を通じて温度が安定している。なお熱交換器が井戸水と熱交換を行うように構成されたヒートポンプシステムでは、地下水が本来の熱源である地中熱と熱交換を行う熱媒体として作用するとともに、熱交換器内を流通する熱媒体が地下水と熱交換を行う。すなわち熱交換器は井戸水を介して地中熱と熱交換を行うように構成され、この構成において井戸水は間接的な熱源として作用する。
上述したように本発明の実施例にかかる熱交換ユニットでは図1に示した柵状熱交換器10を使用する。まず実施例において使用した柵状熱交換器10の詳細を図1に基づいて説明する。図中に示したようにヘッダーパイプ(11a,11b)の延長方向を上下方向とし、細管12の延長方向を左右方向とすると、ヘッダーパイプ(11a,11b)は外径25mm、上下の長さL1=0.9mのポリエチレン(PE)製のパイプ材からなり、パイプ材の一端(18a,18b)側には例えばPEなどからなる樹脂製の円板状部材が熱溶着などの方法によって接着されてなる底部が形成されて閉鎖されている。そして他端側には開口(13a,13b)を有している。そしてこの開口(13a,13b)には樹脂製(例えばPE製)の継ぎ手14が接続され、その継ぎ手14には媒体流路(15a,15b)が接続されている。媒体流路(15a,15b)は樹脂製のパイプであってもよいし、軟質樹脂からなるチューブなどであってもよい。なおヘッダーパイプ(11a,11b)の外径と肉厚との比(SDR)は10である。すなわち内径は22.5mmである。
本発明の実施例に係る熱交換ユニットは上述した柵状熱交換器10を上下方向を軸として巻回させたものを容器内に収納したものである。図2に巻回状態にある柵状熱交換器10の外観を示した。この例では上方に熱媒体流路15aが接続されたヘッダーパイプ11aを中心側として柵状熱交換器10が巻回されている。もちろん下方に熱媒体流路15bが接続されたヘッダーパイプ11bが中心側に配置されていてもよい。
このように第1の実施例に係る熱交換ユニット1では、設置現場に井戸110さえあれば容器30部分が埋設できる程度の浅い穴を造設し、その穴に熱交換ユニット1を埋設するとともに、上蓋32が上方に突出する各種配管(41i,41o,42a,42b)に所定の配管(130i,130o,160a,160b)を接続するだけでよく、熱交換ユニット1を極めて短時間で設置することができる。
上記第1の実施例に係る熱交換ユニット1では井戸水供給管41iが容器内の下方にて開口し、井戸水排出管41oが容器内の上方にて開口していた。それによって容器30内に上下方向での熱勾配が発生しないようになっていた。もちろん容器30内では水平方向の熱勾配も少ない方がより好ましい。また柵状熱交換器10が容器30内で「密」に巻回されていると、その巻回された円筒状の径方向で細管12が互いに接触してしまい、細管12と熱源である井戸水との接触面積が減少し、熱交換効率が低下する可能性がある。したがって細管同士(12−12)を離間させて柵状熱交換器10が「粗」に巻回されていることが望ましい。
上記各実施例に係る熱交換ユニット(1,200)は、地下熱ヒートポンプシステムを構成する組み立て済みの一つの部材として提供すること、すなわち単体の製品として工場出荷される所謂「プレハブ生産」されたものとすればより好ましい。プレハブ生産品とすることで、熱交換ユニット(1,200)の設置現場では、その熱交換ユニットに対して何ら加工をせず、現場に既設の各種管路を熱交換ユニットの各管路に接続して、当該熱交換ユニットを埋設するだけでよく、地下熱ヒートポンプシステムを確実かつ短時間で構築することができる。とくに第2の実施例に係る熱交換ユニットでは、複数に分岐した配管をスペーサとして機能させるために、それらの配管を容器内の適所に配置しつつその配管を縫うようにして柵状熱交換器を巻回させる必要がある。そのため第2の実施例に係る熱交換ユニットをプレハブ生産品とすることで現地での施工時間を劇的に短縮できる。
31 容器本体、32 蓋体、33 底板、41i,201〜203 井戸水供給管、
41o 井戸水排出管、42a,42b 熱媒体往還路、
100 地下熱ヒートポンプシステム、110 井戸、140 室外機、
150 室内機、W 井戸水
Claims (4)
- 地中熱ヒートポンプシステムを構成する熱交換ユニットであって、
地下水を介して地中熱と熱交換を行うための熱交換器が、上下方向を軸としつつ下方を底とした有底筒状の容器内に収納されてなり、
前記容器は、上端面が蓋体により閉鎖されているとともに、当該蓋体から上方に突出しつつ当該容器の内部に連絡する地下水供給管、地下水排出管、および熱媒体を往還させるための二本の熱媒体往還路を備え、
前記熱交換器は、有底管状で開口端側に熱媒体流路の一端が接続された2本のヘッダーパイプと、当該2本のヘッダーパイプの内部空間を連絡させる多数の細管とを備え、
前記熱交換器は、上下に延長しつつ左右に離間して配置された前記2本の中空筒状のヘッダーパイプの側面間に左右に延長する前記多数の細管が上下方向に並んだ状態で接続された柵状の展開形状を有するとともに、当該柵状の熱交換器が上下方向を軸として巻回された状態で前記容器内に収納され、
前記地下水供給管は前記容器内部の底部側にて開口し、
前記地下水排出管は前記容器内部の上端側にて開口し、
前記容器内部において、前記熱交換器の前記二本のヘッダーパイプの一方に接続されている前記熱媒体流路が前記二本の熱媒体往還路の一方に接続され、他方の前記ヘッダーパイプに接続されている前記熱媒体流路が他方の前記熱媒体往還路に接続されている、
ことを特徴とする熱交換ユニット。 - 請求項1において、前記地下熱ヒートポンプシステムを構成する組み立て済みの一部材としてプレハブ生産されてなることを特徴とする熱交換ユニット。
- 請求項1または2において、前記地下水供給管が複数本に分岐し、分岐したそれぞれの地下水供給管が前記熱交換器の巻回形状の円筒領域内に介在して径方向で隣接する細管の間に間隙を設けるスペーサーを兼ねていることを特徴とする熱交換ユニット。
- 請求項1〜3のいずれかにおいて、前記容器は円筒状の樹脂製パイプの両端に円板状の蓋体を接着させることで形成されていることを特徴とする熱交換ユニット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015051634A JP2016169932A (ja) | 2015-03-16 | 2015-03-16 | 熱交換ユニット |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=56982263
Family Applications (1)
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2015
- 2015-03-16 JP JP2015051634A patent/JP2016169932A/ja active Pending
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