JP5867001B2 - 地中熱交換器 - Google Patents
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Description
地盤に鉛直に形成された掘削孔内に挿入される地中熱交換器であって、
前記掘削孔内の平面中心部に配置される、管軸方向が鉛直方向に沿った中央管と、
前記中央管と前記掘削孔の内周面との間に配置される複数の周囲管であって、前記周囲管の外周面を前記中央管の外周面に対向して配置され、管軸方向が鉛直方向に沿った前記複数の周囲管と、
前記中央管の下方に設けられ、前記中央管の熱媒体の流路を分岐して前記周囲管毎に割り当てる分岐部と、を有し、
前記周囲管を熱媒体が流れる方向は、前記中央管を熱媒体が流れる方向と逆向きであり、
前記周囲管と前記掘削孔の前記内周面との間の間隔の方が、前記周囲管と前記中央管との間の間隔よりも小さくなるように前記周囲管は配置されており、
前記分岐部は、上部部材と、該上部部材の下面に接合されている下部部材とを有し、
前記上部部材は、前記中央管の下側の管端部が差し込み固定される鉛直方向に沿った中央貫通孔と、前記周囲管毎にそれぞれ設けられ、対応する前記周囲管の下側の管端部が差し込み固定される鉛直方向に沿った周囲貫通孔とを有し、
前記下部部材は、前記上部部材の下面と対向する上面に、前記中央貫通孔と前記周囲貫通孔とを連通する有底凹部を有し、
前記上部部材及び前記下部部材は、熱可塑性樹脂であり、
前記上部部材及び前記下部部材は、接合対象となる部分同士が一体不可分な状態になっていることを特徴とする。
また、複数の周囲管は、掘削孔の内周面に接近して配置されるので、地盤との間で熱交換を行うための有効面積の拡大を図れ、このことも地中熱交換器の熱交換効率の向上に寄与する。
また、中央貫通孔及び複数の周囲貫通孔が形成された上部部材と、これら中央貫通孔と各周囲貫通孔とを連通する凹部が形成された下部部材という簡単な構造で、分岐部を構成することができる。よって、地中熱交換器を安価に製造可能となる。
前記周囲管は、前記掘削孔の前記内周面に接触するように配置されており、
前記掘削孔内に前記中央管、前記周囲管、及び前記分岐部が配置された状態で、前記掘削孔内には充填材が充填されていることを特徴とする。
前記中央管の管軸と前記周囲管の管軸との間の距離が、前記複数の周囲管の全てについて互いに等しくなるように前記周囲管は配されていることを特徴とする。
前記複数の周囲管は、前記掘削孔の周方向に均等ピッチで配置されていることを特徴とする。
前記中央管、前記複数の周囲管、及び前記分岐部は、何れも熱可塑性樹脂製であり、
前記中央管と前記分岐部とは、融着接合されており、
前記複数の周囲管と前記分岐部とは、融着接合されていることを特徴とする。
前記中央管及び前記複数の周囲管は、何れも管軸が鉛直方向に真っ直ぐな直管であることを特徴とする。
前記複数の周囲管の内径は互いに等しく、
前記周囲管の前記内径の前記複数倍の大きさよりも、前記中央管の内径は大きいことを特徴とする。
<<<地中熱交換器30について>>>
図2は、本実施形態に係る地中熱交換器30を用いた地中熱利用システム11の説明図である。図3Aは、地盤Gの竪孔23を透視して見た地中熱交換器30の概略斜視図である。また、図3Bは、図3A中のB−B断面図である。
竪孔23は、ボーリングマシンやオーガ等の掘削機により地盤Gに鉛直に掘削された平面形状が円形や多角形の孔である。この例では正円形状の孔であり、その直径は100〜200mm、深さは30〜150mである。
先ず、工場で地中熱交換器30を製造する。すなわち、図4に示す継ぎ手部36の上部部材37の各貫通孔H32,H34,H34…に5本の単管32,34,34…を融着接合して固定し、また、これと同時並行又は相前後して下部部材38を上部部材37の下面37dに融着接合して固定する。これにより、地中熱交換器30が製造される。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下に示すような変形が可能である。
11 地中熱交換システム、15 ヒートポンプ、17 循環ポンプ、
23 竪孔(掘削孔)、23a 内周面、
26 熱媒体、27 充填材、
30 地中熱交換器、31 採放熱管、
32 往路管(中央管、単管)、
32d 下端部(下側の管端部)、32u 上端部、
34 復路管(周囲管、単管)、34a 外周面、
34d 下端部(下側の管端部)、34u 上端部、
36 継ぎ手部、37 上部部材、37d 下面、37u 上面、
38 下部部材、38h 凹部、38u 上面、
50 ソケット型の加熱板、50a 円柱部、50b 円筒部、
55 平板状の加熱板、55a 加熱面、
60 リール装置、
G 地盤、H32 中央貫通孔、H34 周囲貫通孔、
SP23 空間(隙間)、
Claims (7)
- 地盤に鉛直に形成された掘削孔内に挿入される地中熱交換器であって、
前記掘削孔内の平面中心部に配置される、管軸方向が鉛直方向に沿った中央管と、
前記中央管と前記掘削孔の内周面との間に配置される複数の周囲管であって、前記周囲管の外周面を前記中央管の外周面に対向して配置され、管軸方向が鉛直方向に沿った前記複数の周囲管と、
前記中央管の下方に設けられ、前記中央管の熱媒体の流路を分岐して前記周囲管毎に割り当てる分岐部と、を有し、
前記周囲管を熱媒体が流れる方向は、前記中央管を熱媒体が流れる方向と逆向きであり、
前記周囲管と前記掘削孔の前記内周面との間の間隔の方が、前記周囲管と前記中央管との間の間隔よりも小さくなるように前記周囲管は配置されており、
前記分岐部は、上部部材と、該上部部材の下面に接合されている下部部材とを有し、
前記上部部材は、前記中央管の下側の管端部が差し込み固定される鉛直方向に沿った中央貫通孔と、前記周囲管毎にそれぞれ設けられ、対応する前記周囲管の下側の管端部が差し込み固定される鉛直方向に沿った周囲貫通孔とを有し、
前記下部部材は、前記上部部材の下面と対向する上面に、前記中央貫通孔と前記周囲貫通孔とを連通する有底凹部を有し、
前記上部部材及び前記下部部材は、熱可塑性樹脂であり、
前記上部部材及び前記下部部材は、接合対象となる部分同士が一体不可分な状態になっていることを特徴とする地中熱交換器。 - 請求項1に記載の地中熱交換器であって、
前記周囲管は、前記掘削孔の前記内周面に接触するように配置されており、
前記掘削孔内に前記中央管、前記周囲管、及び前記分岐部が配置された状態で、前記掘削孔内には充填材が充填されていることを特徴とする地中熱交換器。 - 請求項1又は2に記載の地中熱交換器であって、
前記中央管の管軸と前記周囲管の管軸との間の距離が、前記複数の周囲管の全てについて互いに等しくなるように前記周囲管は配されていることを特徴とする地中熱交換器。 - 請求項1乃至3の何れかに記載の地中熱交換器であって、
前記複数の周囲管は、前記掘削孔の周方向に均等ピッチで配置されていることを特徴とする地中熱交換器。 - 請求項1乃至4の何れかに記載の地中熱交換器であって、
前記中央管、前記複数の周囲管、及び前記分岐部は、何れも熱可塑性樹脂製であり、
前記中央管と前記分岐部とは、融着接合されており、
前記複数の周囲管と前記分岐部とは、融着接合されていることを特徴とする地中熱交換器。 - 請求項1乃至5の何れかに記載の地中熱交換器であって、
前記中央管及び前記複数の周囲管は、何れも管軸が鉛直方向に真っ直ぐな直管であることを特徴とする地中熱交換器。 - 請求項1乃至6の何れかに記載の地中熱交換器であって、
前記複数の周囲管の内径は互いに等しく、
前記周囲管の前記内径の前記複数倍の大きさよりも、前記中央管の内径は大きいことを特徴とする地中熱交換器。
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