JP3440331B1 - Geothermal air conditioning system - Google Patents

Geothermal air conditioning system

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JP3440331B1
JP3440331B1 JP2002294703A JP2002294703A JP3440331B1 JP 3440331 B1 JP3440331 B1 JP 3440331B1 JP 2002294703 A JP2002294703 A JP 2002294703A JP 2002294703 A JP2002294703 A JP 2002294703A JP 3440331 B1 JP3440331 B1 JP 3440331B1
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air
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screw
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    • Y02E10/10Geothermal energy

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Abstract

【要約】 【課題】 空気の熱特性を活用することによって、効率
に優れ、運転コストを安価に抑えることのできる地熱利
用空調システムを提供する。 【解決手段】 水給送用ポンプPを介在した水循環経路
4が、地中に埋設した第1パイプ1の第1内部通路12
と地上に設置した気水熱交換器3の水通路31とを含
む。気水熱交換器3の空気通路32を通過中に水通路3
1内の水との間で熱交換を行った空気を建物の空調に利
用する。地中に埋設した第2パイプ2の第2内部通路2
1と第1内部通路12とを含む空気循環経路7を付加す
る。第1内部通路12に、第1内部通路12に給送され
た水の作用により回転して空気の吸込み域Vと吐出域B
とを形成する機能と、水を拡散させる機能とを備えるス
クリュー5を配備する。
An object of the present invention is to provide a geothermal air-conditioning system that is excellent in efficiency by using the thermal characteristics of air and that can keep operating costs low. SOLUTION: A water circulation path 4 having a water feed pump P interposed therebetween is provided with a first internal passage 12 of a first pipe 1 buried underground.
And a water passage 31 of the air-water heat exchanger 3 installed on the ground. While passing through the air passage 32 of the steam-water heat exchanger 3, the water passage 3
The air that has exchanged heat with the water in 1 is used for air conditioning of the building. Second internal passage 2 of second pipe 2 buried underground
1 and an air circulation path 7 including a first internal passage 12. The first internal passage 12 is rotated by the action of the water supplied to the first internal passage 12 to rotate the air suction region V and the air discharge region B.
And a screw 5 having a function of forming water and a function of diffusing water.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、地熱を建物の空調
に利用することのできる地熱利用空調システムに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a geothermal air conditioning system capable of utilizing geothermal heat for air conditioning of buildings.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、四季を通じて温度変化の少ない地
熱を利用した空調システムとして、地中に埋設した地中
パイプの内部空間と建物の床下に設置した気水熱交換器
との間で水を循環させ、気水熱交換器により水と空気
(外気)との間で熱交換を行わせてその空気を建物の内
部に導入するようにしたものがあり、このものでは、地
中パイプの内部空間の底部に水を溜め、その溜め水を気
水熱交換器に送り込んで空調用の空気と熱交換させると
いう方法を採用している(特許文献1参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an air-conditioning system that uses geothermal heat with little temperature changes throughout the four seasons, water is exchanged between the interior space of underground pipes buried underground and the steam heat exchanger installed under the floor of the building. There is one that is circulated and heat is exchanged between water and air (outside air) by a steam-water heat exchanger so that the air is introduced into the interior of the building. A method is adopted in which water is stored at the bottom of the space, and the stored water is sent to a steam heat exchanger to exchange heat with air for air conditioning (see Patent Document 1).

【0003】[0003]

【特許文献1】特開2001−116293号公報[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 2001-116293

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように、ただ単に水を地中パイプに溜めて地熱と熱交換
を行わせるというものでは、水が熱伝導を起こしにくい
物質であるために空調システムの運転効率を向上させに
くいという問題があった。本発明は以上の状況の下でな
されたものであり、水よりも熱伝導を起こしやすい物質
である空気の熱特性を活用することによって、従来の場
合よりも効率に優れ、しかも運転コストを安価に抑える
ことのできる地熱利用空調システムを提供することを目
的とする。
However, as in the conventional method, in which water is simply stored in the underground pipe to exchange heat with the geothermal heat, water is a substance that does not easily conduct heat, and thus air conditioning is performed. There was a problem that it was difficult to improve the operating efficiency of the system. The present invention has been made under the above circumstances, and by utilizing the thermal characteristics of air, which is a substance that is more likely to conduct heat than water, it is more efficient than conventional cases and has a lower operating cost. It is an object of the present invention to provide a geothermal-use air conditioning system that can be kept to a minimum.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明に係る地熱利用空
調システムは、水給送用ポンプが介在された水循環経路
に、地中に埋設された第1パイプの内部空間によって形
成される第1内部通路と地上に設置された気水熱交換器
の水通路とが含まれ、上記気水熱交換器の空気通路を通
過中に上記水通路内の水との間で熱交換を行った空気を
建物の空調に利用するようになっている地熱利用空調シ
ステムにおいて、地中に埋設された第2パイプの内部空
間によって形成される第2内部通路と上記第1内部通路
とを含む空気循環経路を付加し、上記第1内部通路に
段型のスクリューが同心配備されており、そのスクリュ
ーの最上段の羽根が当該第1内部通路に給送されて当該
第1内部通路を落下した水の衝突エネルギーを偏心箇所
で受けることにより当該スクリューが回転し、その回転
を通じて、当該スクリューが、上記空気循環経路を通過
する空気の吸込み域を当該第1内部通路内で当該スクリ
ューの上部に形成し、かつ、その空気の吐出域を当該第
1内部通路内でスクリューの下部に形成する機能と、そ
の水を拡散させて当該第1内部通路内で気液接触を行わ
せる機能とを発揮するようになっている
In the geothermal air conditioning system according to the present invention, the first space formed by the internal space of the first pipe buried in the ground is formed in the water circulation path in which the water feeding pump is interposed. Air that includes an internal passage and a water passage of a water-water heat exchanger installed on the ground, and that exchanges heat with water in the water passage while passing through the air passage of the water-water heat exchanger. In a geothermal air-conditioning system adapted to utilize air to a building, an air circulation path including a second internal passage formed by an internal space of a second pipe buried in the ground and the first internal passage. It was added and multi to the first internal passage
A stepped screw is concentrically arranged and its screw
Uppermost blade is fed to the first internal passage and
The collision energy of water that has dropped through the first internal passage is eccentric.
The screw rotates by receiving at
Through, the screw passes through the air circulation path
The suction area of the air to be transferred in the first internal passage.
Formed on the upper part of the room and the air discharge area is
It is adapted to exert a function of forming the lower portion of the screw, and a function to perform the gas-liquid contact with the water is diffused in the the first inner passage within 1 internal passage.

【0006】この発明によれば、水給送用ポンプによっ
て第1パイプの第1内部通路に同心配備されているスク
リューが、当該第1内部通路に給送されて当該第1内部
通路を落下した水の衝突エネルギーを最上段の羽根の偏
心箇所で受けることにより回転し、その回転を通じて、
当該スクリューが、当該第1内部通路に上記空気循環経
路を通過する空気の吸込み域と吐出域とを形成する
め、空気循環経路の空気が他の動力を要することなく第
1内部通路の上記吸込み域から吐出域に向けて通過す
る。しかも、上記スクリューは、第1内部通路内で気液
接触を行わせる機能を備えているため、そのスクリュー
によって拡散された水滴が地中内に存在する第1内部通
路内の地熱を吸収すると共に、第1内部通路を通過する
空気と効率よく接触し、第1内部通路内で空気と拡散し
た水滴とが直接接触して熱交換を行う。その上、空気は
水に比べて熱伝導性に優れるので、地中に埋設された第
2パイプの第2内部通路を通過する空気が短時間で地熱
と熱交換を行い、そのような熱交換を行った空気が上記
のように第1内部通路に吸い込まれて拡散水と直接接触
する。したがって、第1内部通路から気水熱交換器の水
通路に導入される水は、その水が、第1内部通路で空気
循環経路の空気と接触していない場合に比べて、より地
熱に近い温度になっていて、そのような水が気水熱交換
器の水通路を流れる間に、その気水熱交換器の空気通路
を流れる空気がその水と熱交換を行って建物の空調に利
用されるようになる。
According to the present invention, the disk which is concentrically arranged in the first internal passage of the first pipe by the water feeding pump.
Liu is fed to the first internal passage and is fed to the first internal passage.
The collision energy of the water falling through the passage is adjusted to the bias of the uppermost blade.
It rotates by receiving it at the heart, and through that rotation,
The screw causes the air circulation path to flow through the first internal passage.
Since the suction area and the discharge area of the air passing through the passage are formed , the air in the air circulation passage passes from the suction area of the first internal passage toward the discharge area without requiring other power. To do. Moreover, since the screw has a function of making gas-liquid contact in the first internal passage, the water droplets diffused by the screw absorb the geothermal heat in the first internal passage existing in the ground and , Efficiently contacts the air passing through the first internal passage, and the air and the water droplets diffused in the first internal passage directly contact each other to perform heat exchange. Moreover, since air has a higher thermal conductivity than water, the air passing through the second internal passage of the second pipe buried in the ground exchanges heat with the geothermal heat in a short time, and such heat exchange is performed. The air subjected to the above is sucked into the first internal passage as described above and directly contacts the diffusion water. Therefore, the water introduced from the first internal passage to the water passage of the steam water heat exchanger is closer to the geothermal heat than when the water is not in contact with the air in the air circulation passage in the first internal passage. While the temperature is high and such water flows through the water passage of the steam heat exchanger, the air flowing through the air passage of the steam heat exchanger exchanges heat with the water and is used for air conditioning of the building. Will be done.

【0007】このように、本発明に係る地熱空調システ
ムは、水よりも熱伝導に優れた空気を地熱回収のための
熱媒体として用いているので、従来のように水だけを地
熱回収のための熱媒体として用いるものに比べて効率の
よい空調が可能になる。その上、地熱回収のための熱媒
体として用いられる空気は、第1内部通路に空気循環経
路を通過する空気の吸込み域と吐出域とを形成するとい
うスクリューの機能により空気循環経路を流通するよう
になっているので、空気を循環させるための送風機など
を別途用いる必要がないという利点を備えている。
As described above, the geothermal air conditioning system according to the present invention uses air, which is superior in heat conduction as compared with water, as the heat medium for recovering geothermal heat. More efficient air conditioning becomes possible compared to the one used as the heat medium of. Moreover, the air used as the heat medium for recovering the geothermal heat is circulated in the first internal passage.
Forming a suction area and a discharge area for the air passing through the passage
Since it is designed to circulate in the air circulation path by the function of the screw , it has an advantage that it is not necessary to separately use a blower or the like for circulating the air.

【0008】本発明において、上記水循環経路と上記空
気循環経路は、それらの経路全体が外部から遮断された
閉路として形成されていると共に、上記第1内部通路を
共用し第1内部通路で互いに連通していることが望まし
い。これによれば、水循環経路や空気循環経路に外部か
ら塵芥が入ることがないので、それらの経路が塵芥の付
着や堆積などによって狭められたり詰まったりすること
がなくなり、それだけメンテナンスが容易になって運転
コストが安く抑えられる。
In the present invention , the water circulation path and the air circulation path are entirely cut off from the outside.
It is formed as a closed circuit, and the first internal passage is
It is desirable that they are shared and communicate with each other through the first internal passage . According to this, since dust particles do not enter the water circulation path or the air circulation path from the outside, those paths do not become narrowed or clogged due to the attachment or accumulation of dust particles, which facilitates maintenance. The operating cost can be kept low.

【0009】本発明では、上記スクリューの回転軌跡外
周部が上記第1パイプの内周面に近接されていて、その
回転軌跡外周部が、上記スクリューにより拡散されて上
記内周面に付着することにより形成される水膜に接触す
るようになっていることが望ましい。これによれば、ス
クリューの回転によって形成される第1内部通路内の吸
込み域から吐出域に向かって通過する空気の逆流が上記
水膜によって阻止され、しかも、吸込み域から吐出域に
向かって通過する空気と拡散した水とがスクリューの回
転によって攪拌されるために、空気と水とが効率よく直
接接触する。その結果、空気が水に同伴したり水の中に
溶け込んで第1パイプの底部に溜まったりするという状
況が起こるため、その後に気水熱交換器の水通路に導入
される水によって地熱がいっそう効率よく回収され、気
水熱交換器では空調用の空気に地熱が効率よく伝達され
るようになる。
In the present invention, the outer peripheral portion of the rotation locus of the screw is close to the inner peripheral surface of the first pipe, and the outer peripheral portion of the rotation trajectory is diffused by the screw and adheres to the inner peripheral surface. It is desirable that it is designed to come into contact with the water film formed by. According to this, the back flow of the air passing from the suction area to the discharge area in the first internal passage formed by the rotation of the screw is blocked by the water film, and further, the air flows from the suction area to the discharge area. Since the generated air and the diffused water are agitated by the rotation of the screw, the air and the water are in direct contact with each other efficiently. As a result, air will be entrained in the water or will be dissolved in the water and accumulated at the bottom of the first pipe, so that the water introduced into the water passage of the steam heat exchanger will further increase the geothermal heat. Efficiently collected, the geothermal heat can be efficiently transferred to the air for air conditioning in the steam heat exchanger.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】図1は本発明に係る地熱利用空調
システムの実施形態の要部を示した説明図、図2は図1
の一部を詳細に示した説明図、図3は第1パイプ1をス
クリュー設置箇所で切断した場合の水平断面図、図4は
気水熱交換器3の概略説明図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an explanatory view showing a main part of an embodiment of a geothermal air conditioning system according to the present invention, and FIG.
3 is a detailed view showing a part of FIG. 3, FIG. 3 is a horizontal cross-sectional view when the first pipe 1 is cut at a screw installation location, and FIG. 4 is a schematic explanatory view of the steam heat exchanger 3.

【0011】図1において、Fは建物の床、Gはグラン
ドラインを示しており、地中には、耐発錆性や熱伝導性
に優れた材料、たとえば10m前後の長いステンレス鋼
管でなる第1パイプ1と第2パイプ2とが垂直に埋設さ
れており、それらの埋設深さは、四季を通じて地熱温度
が約17℃程度という一定温度になる深さ、たとえば5
〜13m程度の深さに埋設されている。これに対し、地
上の床下には、気水熱交換器3が設置されている。
In FIG. 1, F indicates a building floor and G indicates a ground line. In the ground, a material excellent in rust resistance and thermal conductivity, for example, a stainless steel pipe having a length of about 10 m is used. The 1st pipe 1 and the 2nd pipe 2 are buried vertically, and the burial depth thereof is such that the geothermal temperature becomes a constant temperature of about 17 ° C. throughout the four seasons, for example, 5
It is buried at a depth of about 13m. On the other hand, the steam heat exchanger 3 is installed under the floor above the ground.

【0012】第1パイプ1の内部空間によって形成され
ている第1内部通路12と気水熱交換器3の水通路31
とが水循環経路4に含まれている。すなわち、この水循
環経路4は、水給送用ポンプPが介在されて第1パイプ
1の底部出口から気水熱交換器3の水通路31の入口に
至る往路41と、水通路31と、気水熱交換器3の水通
路31の出口から第1パイプの頂部入口に至る帰還路4
2と、第1パイプ1の第1内部通路12とによって形成
されていて、往路41や帰還路42を形成しているパイ
プには断熱対策が講じられている。
The first internal passage 12 formed by the internal space of the first pipe 1 and the water passage 31 of the steam heat exchanger 3.
And are included in the water circulation path 4. That is, in the water circulation path 4, the water feed pump P is interposed and the outward path 41 from the bottom outlet of the first pipe 1 to the inlet of the water passage 31 of the water-water heat exchanger 3, the water passage 31, and the air passage 31 Return path 4 from the outlet of the water passage 31 of the water heat exchanger 3 to the top inlet of the first pipe
2 and the first internal passage 12 of the first pipe 1, the pipe forming the forward path 41 and the return path 42 is provided with a heat insulating measure.

【0013】第1内部通路12には多段型のスクリュー
5が同心配備されている。図1又は図2に示したよう
に、このスクリュー5は、第1パイプ1に取り付けられ
た軸受52,53によって回転自在に垂直に支持された
回転軸51の軸方向複数箇所に多段に羽根54を固定し
てなる。そして、図3のように、それら各段の羽根54
の回転軌跡外周部が第1パイプ1の内周面11に近接さ
れていて、羽根54が回転したときにその羽根54の回
転軌跡外周部が第1パイプ1の内周面を伝って流下する
水膜に接触するようになっている。なお、図3で類推で
きるように、各段の羽根54は、回転軸51に固定され
て一定の傾斜角が付与されている複数枚の羽根板によっ
て形成されている。
A multi-stage type screw 5 is concentrically arranged in the first internal passage 12. As shown in FIG. 1 or 2, the screw 5 has blades 54 in multiple stages at a plurality of axial positions of a rotating shaft 51 rotatably vertically supported by bearings 52, 53 attached to the first pipe 1. Fixed. Then, as shown in FIG.
The outer peripheral portion of the rotation locus of is close to the inner peripheral surface 11 of the first pipe 1, and when the blade 54 rotates, the outer peripheral portion of the rotation trajectory of the blade 54 flows down along the inner peripheral surface of the first pipe 1. It comes in contact with the water film. In addition, as can be inferred from FIG. 3, the blades 54 of each stage are formed by a plurality of blade plates fixed to the rotating shaft 51 and provided with a constant inclination angle.

【0014】図2のように、第1パイプ1の内部空間上
部に水溜め容器13が設置されていて、この水溜め容器
13に上記帰還路42の終端44が臨んでいる。さら
に、この水溜め容器13には、スクリュー5の最上段の
羽根54の偏心箇所に下端が臨む給水管15が備わり、
水溜め容器13に具備された溢流堰14を溢流した水が
その給水管15を流下してスクリュー5の最上段の羽根
54の偏心箇所に落下するようになっている。そして、
このスクリュー5は、給水管15から最上段の羽根54
の偏心箇所に落下した水の衝突エネルギーを受けて回転
し、その回転によって給水管15から落下してくる水を
弾いて微細な水滴にして拡散するという機能を発揮する
だけでなく、その回転によって、第1パイプ1内でスク
リュー5の上部に空気の吸込み域Vを形成し、かつ、第
1パイプ1内でスクリュー5の下部に空気の吐出域Bを
形成する。
As shown in FIG. 2, a water reservoir 13 is installed above the inner space of the first pipe 1, and the end 44 of the return path 42 faces the water reservoir 13. Further, the water reservoir 13 is provided with a water supply pipe 15 whose lower end faces the eccentric part of the uppermost blade 54 of the screw 5,
The water overflowing the overflow weir 14 provided in the water reservoir 13 flows down the water supply pipe 15 and falls to the eccentric portion of the uppermost blade 54 of the screw 5. And
This screw 5 is provided with the uppermost blade 54 from the water supply pipe 15.
Not only exerts the function of receiving the collision energy of the water that has fallen to the eccentric part and rotating, and repelling the water that falls from the water supply pipe 15 to diffuse it into fine water droplets. In the first pipe 1, an air suction area V is formed above the screw 5, and in the first pipe 1, an air discharge area B is formed below the screw 5.

【0015】さらに、図1又は図2のように第1パイプ
1内の底部に水溜まり部16が備わり、多段型のスクリ
ュー5により微細な水滴となって拡散された水滴が地熱
を吸収して、この水溜まり部16に溜まるようになって
いる。ここで、水溜まり部16に溜まる水の水深(水面
W1から第1パイプ1の底面までの深さ)は約8mに定
められており、第1パイプ1の頂部から水面W1までの
長さは約2mに定められている。そして、地熱を吸収し
た水滴による水溜まり部16の水深を約8mという深さ
に定めておくと、その水溜まり部16に溜まっている水
がさらに周囲の地熱を十分に回収するようになる。ま
た、水循環経路4の往路41を形成しているパイプの下
端が図2のように水溜まり部16の底部で横向きに開口
している。そのため、ポンプPを運転すると、水溜まり
部16に溜まって地熱を回収した水が、その開口45か
ら往路41に吸い上げられて気水熱交換器3の水通路3
1に導入される。
Further, as shown in FIG. 1 or 2, a water pool 16 is provided at the bottom of the first pipe 1, and water droplets diffused into fine water droplets by the multi-stage screw 5 absorb geothermal heat, The water is collected in the water pool 16. Here, the depth of the water accumulated in the water reservoir 16 (the depth from the water surface W1 to the bottom surface of the first pipe 1) is set to about 8 m, and the length from the top of the first pipe 1 to the water surface W1 is about. It is set at 2m. Then, if the water depth of the water pool portion 16 due to the water droplets absorbing the geothermal heat is set to a depth of about 8 m, the water stored in the water pool portion 16 will further sufficiently recover the surrounding geothermal heat. Further, the lower end of the pipe forming the outward path 41 of the water circulation path 4 opens laterally at the bottom of the water pool 16 as shown in FIG. Therefore, when the pump P is operated, the water collected in the water pool 16 to recover the geothermal heat is sucked up from the opening 45 to the outward path 41, and the water passage 3 of the steam heat exchanger 3 is drawn.
Introduced in 1.

【0016】このため、図1に示したように、気水熱交
換器3の空気通路32に外気導入路61と外気導出路6
2とを接続し、外気導出路62を建物の壁内や屋根裏、
室内などに導くようにしておくと、外気導入路61から
空気通路32に導入された外気が空気通路32を通過中
に水通路31を流れる水と熱交換を行い、外気導出路6
2を経て建物の壁内や屋根裏、室内などに導かれて空調
が行われる。
Therefore, as shown in FIG. 1, the outside air introduction passage 61 and the outside air discharge passage 6 are provided in the air passage 32 of the steam heat exchanger 3.
2 to connect the outside air discharge path 62 to the inside of the wall of the building or the attic,
When the air is introduced into the room or the like, the outside air introduced into the air passage 32 from the outside air introduction passage 61 exchanges heat with the water flowing through the water passage 31 while passing through the air passage 32, and the outside air discharge passage 6
After going through 2, the air conditioning is performed by being guided into the walls of the building, the attic, and the room.

【0017】しかしながら、水は熱伝導を起こしにくい
物質であるため、上記したように、多段型のスクリュー
5により微細な水滴となって拡散された水滴によって地
熱を吸収させたり、約8mという水深を持つ水溜まり部
16の水で地熱を回収させたりして、熱交換器3で外気
と水とを熱交換させたとしても、外気導出路62を経て
建物の壁内や屋根裏、室内などに導かれた外気を満足の
いく空調を行える温度に制御することは容易ではない。
一方、水溜まり部16に長時間に亘って水を溜めて地熱
を十分に回収させることも考えられるが、そのようにす
ると、水循環経路4での水の循環量が少なくなって気水
熱交換器3での外気による地熱回収効率が低下してしま
い、満足のいく空調を行うことができなくなる。
However, since water is a substance which does not easily conduct heat, as described above, the multi-stage screw 5 absorbs the geothermal heat by the water droplets that have been made into fine water droplets and diffused, or has a water depth of about 8 m. Even if the heat of the heat exchanger 3 is used to exchange heat between the outside air and water by collecting the geothermal heat with the water in the water pool portion 16 of the water storage portion 16, the water is guided to the inside of the wall of the building, the attic, or the room through the outside air discharge path 62. It is not easy to control the outside air to a temperature that allows satisfactory air conditioning.
On the other hand, it is conceivable that water is accumulated in the water pool portion 16 for a long time to sufficiently recover the geothermal heat. However, if this is done, the amount of water circulating in the water circulation path 4 will be reduced and the steam heat exchanger will be reduced. The geothermal heat recovery efficiency due to outside air in No. 3 is reduced, and satisfactory air conditioning cannot be performed.

【0018】そこで、この実施形態では、地中に埋設さ
れた上記第2パイプ2の内部空間によって形成される第
2内部通路21と上記第1内部通路12とを含む空気循
環経路7を付加してある。すなわち、この実施形態で
は、空気が水に比べ熱伝導によって地熱を短時間で回収
する熱特性を備えていることに着目し、そのような空気
の熱特性を活用することによって、第1パイプ1内の水
に短時間で地熱を回収させるようにしてある。
Therefore, in this embodiment, the air circulation path 7 including the second internal passage 21 and the first internal passage 12 formed by the internal space of the second pipe 2 buried in the ground is added. There is. That is, in this embodiment, attention is paid to the fact that air has a heat characteristic of recovering geothermal heat in a short time by heat conduction as compared with water, and by utilizing such a heat characteristic of air, the first pipe 1 The water inside is designed to recover the geothermal heat in a short time.

【0019】図1又は図2のように、空気循環経路7
は、第2パイプ2内の底部出口から第1パイプ1の頂部
入口に至る往路71と、第1パイプ1の内部空間によっ
て形成されている上記第1内部通路12と、その第1内
部通路12の終部出口から第2パイプ2の頂部入口に至
る帰還路72と、第2パイプ2の内部空間によって形成
されている第2内部通路21とを含んでいる。そして、
その空気循環経路7では、上記したスクリュー5によっ
て発揮される吸込み域Vと吐出域Bとを形成する機能に
よって空気が循環する。
As shown in FIG. 1 or 2, the air circulation path 7
Is an outward path 71 from the bottom outlet in the second pipe 2 to the top inlet of the first pipe 1, the first internal passage 12 formed by the internal space of the first pipe 1, and the first internal passage 12 thereof. It includes a return path 72 from the end outlet of the second pipe to the top inlet of the second pipe 2 and a second internal passage 21 formed by the internal space of the second pipe 2. And
In the air circulation path 7, air circulates by the function of forming the suction area V and the discharge area B exhibited by the screw 5 described above.

【0020】このため、水循環経路4に介在されている
ポンプPを運転するだけで、空気循環経路7を空気が他
の動力を必要とせずに循環するようになる。そして、第
1内部通路12の吸込み域Vから吐出域Bに向けて空気
が通過すると、スクリュー5によって微細な水滴となっ
て拡散する水がその空気と効率よく直接接触して熱交換
を行う。この場合、空気は熱伝導しやすい物質であるの
で、第2パイプ2の第2内部通路21を通過することに
よって地熱とほゞ同じ温度になっている。そのため、第
1内部通路12での空気と拡散した水との直接接触によ
る熱交換により、空気によって回収されている地熱が水
に伝達されて水が短時間で地熱を回収するようになる。
したがって、気水熱交換器3では、水で回収した地熱が
外気に伝達され、その外気が満足のいく空調を行い得る
温度になる。
Therefore, only by operating the pump P interposed in the water circulation path 4, the air circulates in the air circulation path 7 without requiring any other power. When the air passes from the suction area V of the first internal passage 12 toward the discharge area B, the water diffused into fine water droplets by the screw 5 directly contacts the air efficiently and performs heat exchange. In this case, since the air is a substance that easily conducts heat, the temperature of the air becomes almost the same as that of the geothermal heat by passing through the second internal passage 21 of the second pipe 2. Therefore, due to heat exchange due to direct contact between the air and the diffused water in the first internal passage 12, the geothermal heat recovered by the air is transferred to the water, and the water recovers the geothermal heat in a short time.
Therefore, in the steam heat exchanger 3, the geothermal heat recovered by water is transferred to the outside air, and the outside air reaches a temperature at which satisfactory air conditioning can be performed.

【0021】特に、この実施形態では、既述したよう
に、スクリュー5の回転軌跡外周部が第1パイプ1の内
周面11に近接されていて、その回転軌跡外周部が、ス
クリュー5により拡散されて上記内周面11に付着する
ことにより形成される水膜に接触するようになっている
ので、第1内部通路12内の吸込み域Vから吐出域Bに
向かって通過する空気の逆流が上記水膜によって阻止さ
れ、併せて、吸込み域Vから吐出域Bに向かって通過す
る空気と拡散した水とがスクリュー5の回転によって攪
拌されるために、空気と水とが効率よく直接接触するよ
うになる。そのために、空気が水に同伴したり水の中に
溶け込んで第1パイプ1の水溜まり部16に溜まるとい
う状況が起こり、それによって空気によって回収された
地熱がいっそう効率よく水に伝達されるようになる。
In particular, in this embodiment, as described above, the outer peripheral portion of the rotation locus of the screw 5 is close to the inner peripheral surface 11 of the first pipe 1, and the outer peripheral portion of the rotation locus is diffused by the screw 5. Since it comes into contact with the water film formed by adhering to the inner peripheral surface 11, the backflow of air passing from the suction area V in the first internal passage 12 toward the discharge area B is generated. Since the air, which is blocked by the water film and passes through the suction area V toward the discharge area B and the diffused water, are agitated by the rotation of the screw 5, the air and the water come into direct direct contact with each other efficiently. Like Therefore, a situation occurs in which air is entrained in water or dissolves in the water and accumulates in the water pool portion 16 of the first pipe 1, whereby the geothermal heat recovered by the air is transferred to the water more efficiently. Become.

【0022】また、この実施形態では、上記水循環経路
と上記空気循環経路は、それらの経路全体が外部から遮
断された閉路として形成されていると共に、上記第1内
部通路を共用し第1内部通路で互いに連通している。
のため、水循環経路4や空気循環経路7にそれらの各経
路4,7の外部から塵芥が入ることがなくなり、それら
の経路4,7が塵芥の付着や堆積などによって狭められ
たり詰まったりすることがなくなってそれだけメンテナ
ンスが容易になって運転コストが安く抑えられる。
In this embodiment, the water circulation path
In the above air circulation paths, the entire paths are shielded from the outside.
It is formed as a closed circuit, and the inside of the first
The partial passages are shared and the first internal passages communicate with each other. Therefore, the water circulation path 4 and the air circulation path 7 have their respective paths.
Dust will not enter from the outside of the passages 4 and 7, and the passages 4 and 7 will not be narrowed or clogged due to attachment or accumulation of dust, so maintenance will be easier and operating costs will be kept low. To be

【0023】この実施形態では、気水熱交換器3とし
て、図4に示したように、螺旋管で水通路31を形成
し、その外側に外気が通過する空気通路32を形成して
あるけれども、気水熱交換器3の具体的構成は図例に限
定されない。
In this embodiment, as the steam-water heat exchanger 3, as shown in FIG. 4, the water passage 31 is formed by a spiral pipe, and the air passage 32 through which the outside air passes is formed on the outer side thereof. The specific configuration of the steam heat exchanger 3 is not limited to the example shown in the figure.

【0024】また、第1パイプ1や第2パイプ2の容量
は、空調を行う建物の大きさ、敷地の大きさなどを適宜
勘案して選定すべきものである。たとえば、100坪以
上もの大きな建物の空調を行うときには、第1パイプ1
の容量をそれに見合って増大させる必要があり、また、
建物が小さな場合には、第1パイプ1の容量もそれに見
合って小さくすることが望まれる。そして、第1パイプ
1の容量を増大させる必要がある場合、1本の第1パイ
プ1の口径を大きくすることは地熱回収効率の面から好
ましいことではない。そこで、たとえば図5のように、
2本又は所要本数の第1パイプ1を地中に並列に埋設
し、それぞれの各第1パイプ1に接続する水循環経路4
の往路41及び帰還路42並びに空気循環経路7の往路
71及び帰還路72を並列に接続している。このよう
に、それぞれの各第1パイプ1に接続する水循環経路4
の往路41及び帰還路42を並列に接続した場合、水の
水流の速度が遅くなる。例えば、図5の場合であれば、
第1パイプ1を一本増やしていることから、水流速度は
2分の1になり、第1パイプ1を4本増やして計5本に
すれば水流速度は5分の1になり、それだけ効率のよい
地熱回収を行うことができる。また、第1パイプ1を地
中に並列に埋設し、それぞれの各第1パイプ1に接続す
る水循環経路4の往路41及び帰還路42を並列に接続
して形成するようにすると、1本の第1パイプ1の口径
を小さくしたままでその全体容量を増大させて効率のよ
い地熱回収が可能になる。なお、図5では、図1で説明
した要素と同一又は相応する要素に同一符号を付して説
明の重複を回避した。
The capacities of the first pipe 1 and the second pipe 2 should be selected in consideration of the size of the building to be air-conditioned and the size of the site. For example, when air conditioning a large building of 100 tsubo or more, the first pipe 1
The capacity of the
When the building is small, it is desired that the capacity of the first pipe 1 be reduced correspondingly. When it is necessary to increase the capacity of the first pipe 1, it is not preferable to increase the diameter of one first pipe 1 in terms of geothermal recovery efficiency. So, for example, as shown in Figure 5,
A water circulation path 4 in which two or a required number of the first pipes 1 are embedded in the ground in parallel and are connected to the respective first pipes 1.
The forward path 41 and the return path 42, and the forward path 71 and the return path 72 of the air circulation path 7 are connected in parallel. Thus, the water circulation paths 4 connected to the respective first pipes 1
When the forward path 41 and the return path 42 are connected in parallel, the speed of the water flow of water becomes slow. For example, in the case of FIG.
Since the number of the first pipes 1 is increased by one, the water flow velocity is halved, and if the number of the first pipes 1 is increased by four to make a total of five, the water flow velocity is ⅕, which is the efficiency. Good geothermal recovery can be performed. In addition, if the first pipes 1 are embedded in the ground in parallel and the forward path 41 and the return path 42 of the water circulation path 4 connected to each of the first pipes 1 are connected in parallel, the first pipe 1 is formed. It is possible to increase the overall capacity of the first pipe 1 while keeping the diameter of the first pipe 1 small and to efficiently recover the geothermal heat. In FIG. 5, elements that are the same as or correspond to the elements described in FIG. 1 are assigned the same reference numerals to avoid duplication of description.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上のように、本発明に係る地熱利用空
調システムによれば、水よりも熱伝導を起こしやすい物
質である空気の熱特性を活用することによって、従来の
場合よりも効率に優れ、しかも運転コストを安価に抑え
ることのできる地熱利用空調システムを提供することが
可能になる。
As described above, according to the geothermal air-conditioning system of the present invention, by utilizing the thermal characteristics of air, which is a substance that is more likely to conduct heat than water, it is more efficient than the conventional case. It becomes possible to provide an air conditioning system using geothermal heat which is excellent and whose operation cost can be kept low.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る地熱利用空調システムの実施形態
の要部を示した説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a main part of an embodiment of a geothermal air conditioning system according to the present invention.

【図2】図1の一部を詳細に示した説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a part of FIG. 1 in detail.

【図3】第1パイプをスクリュー設置箇所で切断した場
合の水平断面図である。
FIG. 3 is a horizontal cross-sectional view when the first pipe is cut at a screw installation location.

【図4】気水熱交換器の概略説明図である。FIG. 4 is a schematic explanatory view of a steam heat exchanger.

【図5】変形例による地熱利用空調システムの要部を示
した説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a main part of a geothermal air conditioning system according to a modification.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

P 水給送用ポンプ 1 第1パイプ 2 第2パイプ 3 気水熱交換器 4 水循環経路 5 スクリュー 7 空気循環経路 11 第1パイプの内周面 12 第1内部通路 21 第2内部通路 31 水通路 32 空気通路 P water feeding pump 1 first pipe 2 Second pipe 3 steam heat exchanger 4 water circulation routes 5 screws 7 Air circulation path 11 Inner peripheral surface of the 1st pipe 12 First internal passage 21 Second internal passage 31 water passage 32 air passage

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開2002−13829(JP,A) 特開 平5−118700(JP,A) 実開 昭58−158232(JP,U) 実開 昭57−91031(JP,U) 実開 昭57−43137(JP,U) 実開 平4−366372(JP,U) 実公 平1−14862(JP,Y2) 米国特許4171721(US,A) 米国特許4735064(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F24F 5/00 101 F24J 3/08 ─────────────────────────────────────────────────── --Continued from the front page (56) References JP 2002-13829 (JP, A) JP 5-118700 (JP, A) Actually opened 58-158232 (JP, U) Actually opened 57-91031 (JP, U) U.S.A. 57-43137 (JP, U) U.S. Pat. No. 4-366372 (JP, U) U.S. Pat. No. 1-14862 (JP, Y2) U.S. Pat. No. 4,171,721 (US, A) U.S. Pat. (US, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F24F 5/00 101 F24J 3/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 水給送用ポンプが介在された水循環経路
に、地中に垂直に埋設された第1パイプの内部空間によ
って形成される第1内部通路と地上に設置された気水熱
交換器の水通路とが含まれ、上記気水熱交換器の空気通
路を通過中に上記水通路内の水との間で熱交換を行った
空気を建物の空調に利用するようになっている地熱利用
空調システムにおいて、 地中に垂直に埋設された第2パイプの内部空間によって
形成される第2内部通路と上記第1内部通路とを含む空
気循環経路を付加し、 上記第1内部通路に多段型のスクリューが同心配備され
ており、そのスクリューの最上段の羽根が当該第1内部
通路に給送されて当該第1内部通路を落下した水の衝突
エネルギーを偏心箇所で受けることにより当該スクリュ
ーが回転し、その回転を通じて、当該スクリューが、上
記空気循環経路を通過する空気の吸込み域を当該第1内
部通路内で当該スクリューの上部に形成し、かつ、その
空気の吐出域を当該第1内部通路内でスクリューの下部
に形成する機能と、その水を拡散させて当該第1内部通
内で気液接触を行わせる機能とを発揮するようになっ
ていることを特徴とする地熱利用空調システム。
1. A water / water heat exchange installed on the ground and a first internal passage formed by an internal space of a first pipe vertically embedded in the ground in a water circulation path in which a water feeding pump is interposed. The water passage of the water heater is included, and the air that has exchanged heat with the water in the water passage while passing through the air passage of the steam heat exchanger is used for air conditioning of the building. In the geothermal air conditioning system, an air circulation path including a second internal passage formed by an internal space of a second pipe vertically embedded in the ground and the first internal passage is added to the first internal passage. Multi-stage screws are concentrically deployed
And the uppermost blade of the screw is the first inside
Collision of water delivered to the passage and falling through the first internal passage
By receiving energy at an eccentric location, the screw
, The screw rotates, and the screw moves upward through the rotation.
Note that the suction area of the air passing through the air circulation path is within the first
Formed in the upper part of the screw in the part passage, and
The air discharge area is located below the screw in the first internal passage.
And the function to form in the first internal passage by diffusing the water.
It has the function of making gas-liquid contact in the road .
An air conditioning system using geothermal that is characterized by
【請求項2】 上記水循環経路と上記空気循環経路は、
それらの経路全体が外部から遮断された閉路として形成
されていると共に、上記第1内部通路を共用し第1内部
通路で互いに連通している請求項1に記載した地熱利用
空調システム。
2. The water circulation path and the air circulation path are
The entire path is formed as a closed circuit that is cut off from the outside.
It is shared with the first internal passage
The geothermal air conditioning system according to claim 1, wherein the air conditioning systems communicate with each other through a passage .
【請求項3】 上記スクリューの回転軌跡外周部が上記
第1パイプの内周面に近接されていて、その回転軌跡外
周部が、上記スクリューにより拡散されて上記内周面に
付着することにより形成される水膜に接触するようにな
っている請求項1又は請求項2に記載した地熱利用空調
システム。
3. The outer peripheral portion of the rotation locus of the screw is close to the inner peripheral surface of the first pipe, and the outer peripheral portion of the rotation trajectory is diffused by the screw and attached to the inner peripheral surface. The geothermal heat-utilizing air-conditioning system according to claim 1 or 2, which is adapted to come into contact with a water film to be formed.
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