JP5713461B2 - 地熱利用装置 - Google Patents

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Description

この発明は、地熱利用装置に関する。
従来、地熱利用装置には熱媒体をポンプで循環させるものやヒートパイプがあるが、熱媒体をポンプで循環させて地熱を利用する装置においては、ポンプを動かすために電力が必要であり、ヒートパイプにおいては、ポンプは使用しないので電力は不要であるが、特別な作動液を使用するため、作動液の漏出による環境への影響や撤去時の処理のコストの問題がある。このため、動力も特別な作動液も使用せずに簡易な構造で地熱を利用する装置を実現することを目的として、地熱利用部から地中に、二重になっており、途中で内側と外側が交替し、下部において内側の管と外側の管との開口部がある管を埋める地熱利用装置が考案されている。（例えば、特許文献1参照。）
特開２０１１−１４１１０７号公報
二重管を使用するものは、地熱を汲み上げる効率は高いものの、二重管の内側と外側が交替する部分の構造が複雑であるため製造のコストが高くなってしまう。本発明は、さらに簡易な構造である、動力も特別な作動液も使用せずに地熱を利用する装置を実現することを目的としている。
本発明の地熱利用装置は、Ｕチューブの２本の管のうちの１本の上部の内側及び他の１本の下部の内側に断熱塗料を塗布したＵチューブを地熱利用部から地中に埋設し、Ｕチューブの両端を地熱利用部に開口し、２本の管の内部の空気に温度差を生じさせることにより比重差を生じさせて、ポンプを使用せずに、地熱利用部とＵチューブの間で空気を自然循環させることによって地中熱を汲み上げる構成とした。
特許文献１の地熱利用装置の地中埋設管は、その上部では空気下降室は外側にあって内側にある空気上昇室より比較的低温の地中熱の影響を受けやすく、その下部では空気下降室は内側にあって外側にある空気上昇室より比較的高温の地中熱の影響を受けにくく、全体として、空気下降室内の空気が空気上昇室内の空気より重くなることは、本発明と同じであるが、本発明で使用するＵチューブは一般的なＵチューブの一部に断熱塗料を塗布したものであり、製造のコストを下げることができるし、地中埋設の施工方法も一般的なＵチューブと同様である。
本発明の地熱利用装置の側面断面図である。 Ｕチューブの下部の平面断面図である。
以下、本発明の実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。
図においては、１はＵチューブで、空気下降チューブ２の下部の内側の面及び空気上昇チューブ３の上部の内側の面は、断熱塗料で塗装されている。空気下降チューブ２は空気吸入口５で地熱利用部４につながっている。空気上昇チューブ３は空気排出口６で地熱利用部４につながっている。
以下、上記構成の動作を説明する。
本発明の地熱利用装置に使用するＵチューブ１を地中に埋めた状態では、Ｕチューブ１の上部では、地中温度が相対的に低く、Ｕチューブ１の下部では、地中温度が相対的に高くなっている。
地中温度は、地下の浅い部分においてはほぼ外気温に等しく、地下５メートル付近では１年を通してほぼ一定であり、その地域の年平均気温にほぼ等しくなっている。さらに深くなると、地域によって変動はあるものの、おおむね３０メートルにつき１℃ずつ高くなっていく。したがって、冬季においては、地下深くなればなるほど地中温度が高い状態になっている。地表付近と地下の深いところの間で空気を循環させれば、地熱を利用することができる。
本発明の地熱利用装置に使用するＵチューブ１は、空気下降チューブ２の下部の内側には断熱塗料７が塗られており、地熱が空気下降チューブ２の内部の空気に伝わりにくくなっている。一方、空気上昇チューブ３の下部の内側には断熱塗料が塗られておらず、地熱が空気上昇チューブ３の内部の空気に伝わりやすくなっている。このため、Ｕチューブ１の下部では、空気上昇チューブ３内の空気の温度が空気下降チューブ２内の空気の温度より高くなる。また、空気下降チューブ２の上部の内側には断熱塗料が塗られておらず、相対的に低い地中温度の影響を受けやすくなっている。一方、空気上昇チューブ３の上部の内側には断熱塗料７が塗られており、相対的に低い地中温度の影響を受けにくくなっている。このため、Ｕチューブ１の上部では、空気上昇チューブ３内の空気の温度が空気下降チューブ２内の空気の温度より高くなる。従って、上部下部を通じて、空気上昇チューブ３内の空気の温度が空気下降チューブ２内の空気の温度より高くなる。温度の低い空気は温度の高い空気より重いので、Ｕチューブ１の下部で空気が空気下降チューブ２から空気上昇チューブ３に流れていく。この過程が連続し、空気吸入口５から取り入れられた空気が、Ｕチューブ１を通過する間に暖められて、空気排出口６から排出され、結果として、地熱が地熱利用部４に運ばれる。
１ Ｕチューブ
２ 空気下降チューブ
３ 空気上昇チューブ
４ 地熱利用部
５ 空気吸入口
６ 空気排出口
７ 断熱塗料
８ 空気の流れ
９ 地中

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  1. Ｕチューブの２本の管のうちの１本の上部の内側及び他の１本の下部の内側に断熱塗料を塗布したＵチューブを地熱利用部から地中に埋設し、Ｕチューブの両端を地熱利用部に開口し、２本の管の内部の空気に温度差を生じさせることにより比重差を生じさせて、ポンプを使用せずに、地熱利用部とＵチューブの間で空気を自然循環させることによって地中熱を汲み上げることを特徴とする地熱利用装置。
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