JP7010751B2 - How to bury a geothermal heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、ヒートポンプに接続される地中熱交換器の埋設方法に関するものである。 The present invention relates to a method of burying a geothermal heat exchanger connected to a heat pump.
従来、地盤中の砂質土層などを流れる地下水が保有する熱エネルギーを、ヒートポンプの熱源に利用する設備が用いられている。これらの設備は、空調、給湯、融雪用などに用いられている。 Conventionally, equipment that uses the heat energy possessed by groundwater flowing through a sandy soil layer in the ground as a heat source for a heat pump has been used. These facilities are used for air conditioning, hot water supply, snow melting, etc.
図8は、従来の地中熱ヒートポンプシステム119を示す図である。地中熱ヒートポンプシステム119は、ヒートポンプ111、地中熱交換器121等からなる。ヒートポンプ111は、熱を利用する建物115の近傍に設置される。地中熱交換器121は、地盤101にボーリングで鉛直孔を削孔して設置される。 FIG. 8 is a diagram showing a conventional geothermal heat pump system 119. The geothermal heat pump system 119 includes a heat pump 111, a geothermal heat exchanger 121 and the like. The heat pump 111 is installed in the vicinity of the building 115 that utilizes heat. The geothermal heat exchanger 121 is installed in the ground 101 by drilling a vertical hole by boring.
地中熱交換器121は、例えば、地盤101の粘性土層103、帯水層105、粘性土層107を貫通して帯水層109に到達するように設置される。地中熱ヒートポンプシステム119では、熱媒体となる流体を地中熱交換器121とヒートポンプ111とに連続して循環させ、地中から採熱した熱エネルギーを、ヒートポンプ111の熱源に利用する。この際、特に、効率良く熱交換を行うことができる帯水層105、帯水層109が、地下熱利用範囲117となる。 The geothermal heat exchanger 121 is installed so as to reach the aquifer 109 through the cohesive soil layer 103, the aquifer 105, and the aquifer 107 of the ground 101, for example. In the geothermal heat pump system 119, a fluid serving as a heat medium is continuously circulated between the geothermal heat exchanger 121 and the heat pump 111, and the heat energy collected from the ground is used as the heat source of the heat pump 111. At this time, in particular, the aquifer 105 and the aquifer 109, which can efficiently exchange heat, have an underground heat utilization range of 117.
他に、地表から帯水層まで掘削用シャフトと連結用シャフトを掘削し、掘削用シャフトから連結用シャフトに向けて帯水層内を水平方向にボーリングして採熱管やヒートパイプを設置して採熱する方法(例えば、特許文献1参照)や、地表から帯水層まで掘削用シャフトを掘削し、掘削用シャフトから横方向にボーリングして汲上ストレーナーパイプおよび注入ストレーナーパイプを敷設し、汲上ストレーナーパイプから地下水を汲み上げて熱源として利用した後に注入ストレーナーパイプに環水する方法(例えば、特許文献2参照)が提案されている。 In addition, excavation shafts and connecting shafts are excavated from the ground surface to the water layer, and the inside of the water layer is bored horizontally from the excavation shaft to the connecting shaft to install heat sampling pipes and heat pipes. A method of collecting heat (see, for example, Patent Document 1), excavating a shaft for excavation from the ground surface to the groundwater layer, boring laterally from the excavation shaft, laying a pumping strainer pipe and an injection strainer pipe, and pumping strainer. A method has been proposed in which groundwater is pumped from a pipe, used as a heat source, and then circulated in an injection strainer pipe (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、図8に示す地中熱ヒートポンプシステム119では、地中熱交換器121の設置長に対して、地下熱利用範囲117に配置される有効長が限られる。そのため、必要な有効長を得るためには、地中熱交換器の設置本数を増やしたり、設置長を長くしたりする必要があり、工費が嵩むという問題があった。
However, in the geothermal heat pump system 119 shown in FIG. 8, the effective length arranged in the underground
水平にボーリング孔を削孔して採熱する方法は、上述した問題点を解消することができるが、ボーリングを行うためのシャフトを構築する必要があった。また、帯水層が水平に堆積していない場合には、配管を設置するためのボーリング孔を採熱に適した位置に削孔できない可能性があった。 The method of drilling a boring hole horizontally to collect heat can solve the above-mentioned problems, but it is necessary to construct a shaft for boring. In addition, if the aquifer is not deposited horizontally, there is a possibility that the boring hole for installing the pipe cannot be drilled at a position suitable for heat collection.
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、帯水層から効率良く採熱できる位置に採熱用の配管を容易に設置できる地中熱交換器の埋設方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is an geothermal heat exchanger that can easily install a heat collecting pipe at a position where heat can be efficiently collected from an aquifer. Is to provide a method of burying.
前述した目的を達成するために本発明は、ヒートポンプに接続される地中熱交換器の埋設方法であって、地上から削孔ロッドを発進させ、前記削孔ロッドに振動を、ないしは前記削孔ロッドの先端ビットに打撃を加えつつ、前記削孔ロッドの回転と非回転とを制御することにより、地盤の帯水層内に位置する埋設ルートを含むように曲がりボーリング孔を削孔する工程aと、前記曲がりボーリング孔を用いて、前記埋設ルートに採熱用の配管を設置し、前記削孔ロッドを引き抜く工程bと、を具備し、前記工程aで、前記先端ビットに設けられた探査部によって前記帯水層の位置を探査して前記埋設ルートを決定しつつ、前記曲がりボーリング孔を削孔することを特徴とする地中熱交換器の埋設方法である。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is a method of burying a geothermal heat exchanger connected to a heat pump, in which a drilling rod is started from the ground, and the drilling rod is vibrated or drilled. A step of drilling a curved boring hole so as to include a buried route located in the geothermal layer of the ground by controlling the rotation and non-rotation of the drilling rod while hitting the tip bit of the rod. A step b of installing a heat collecting pipe in the buried route and pulling out the drilling rod by using the curved boring hole is provided, and the exploration provided in the tip bit in the step a is provided. This is a method for burying a geothermal heat exchanger, which comprises drilling a curved boring hole while exploring the position of the water zone and determining the burial route .
削孔ロッドに振動を、ないしは前記削孔ロッドの先端ビットに打撃を加えつつ、削孔ロッドの回転と非回転とを制御すれば、地盤の帯水層内の埋設ルートを含むように三次元的に曲がりボーリング孔を削孔することができる。これにより、帯水層が水平に堆積している場合だけでなく、傾きをもって堆積している場合や厚みが変化するように堆積している場合にも、帯水層から効率良く採熱できる位置に曲がりボーリング孔を削孔して採熱用の配管を容易に設置することができる。本発明で削孔ロッドに加える振動成分は、軸方向であってもよいし、複数方向であってもよい。複数方向の振動成分を加えることにより、地盤が硬い場合や、地盤の硬さが変化する場合にも、削孔方向がぶれることなく、計画された方向に削孔を行うことができる。 If the rotation and non-rotation of the drilling rod are controlled while vibrating the drilling rod or hitting the tip bit of the drilling rod, it is three-dimensional so as to include the buried route in the aquifer of the ground. It is possible to drill a curved boring hole. As a result, not only when the aquifer is deposited horizontally, but also when it is deposited with an inclination or when it is deposited so that the thickness changes, the position where heat can be efficiently collected from the aquifer. It is possible to easily install a pipe for heat collection by drilling a curved boring hole. The vibration component applied to the drilling rod in the present invention may be in the axial direction or may be in a plurality of directions. By adding vibration components in a plurality of directions, even when the ground is hard or the hardness of the ground changes, the drilling direction can be performed in the planned direction without blurring.
前記埋設ルートが、平面視で渦巻き状または蛇行状であることが望ましい。
これにより、少ない削孔本数で帯水層内に配管を密に配置して採熱に用いる有効長を長くし、効率良く採熱することができる。
It is desirable that the buried route is spiral or meandering in a plan view.
As a result, the pipes can be densely arranged in the aquifer with a small number of holes to lengthen the effective length used for heat collection, and heat can be collected efficiently.
本発明では、前記工程aで、前記先端ビットに設けられた探査部によって前記帯水層の位置を探査して前記埋設ルートを決定しつつ、前記曲がりボーリング孔を削孔する。
これにより、帯水層の深度、層厚、傾斜程度や水平的な広がりを探査して埋設ルートを決定しつつ、曲がりボーリング孔を削孔することができる。また、事前に地盤を探査して埋設ルートを決定しておく必要がなくなるため、工期を短縮できる。
In the present invention, in the step a, the curved boring hole is drilled while searching the position of the aquifer by the exploration section provided at the tip bit to determine the buried route .
This makes it possible to drill curved boring holes while exploring the depth, thickness, slope and horizontal extent of the aquifer to determine the burial route. In addition, since it is not necessary to explore the ground and determine the burial route in advance, the construction period can be shortened.
前記探査部は、例えば、前記地盤に注水する注水部と、前記曲がりボーリング孔を閉塞するパッカと、前記地盤の透水性を検知する間隙水圧計とを有する。
このような構成の探査部を用いれば、削孔中にリアルタイムで地盤の透水性を探査することができる。
The exploration unit has, for example, a water injection unit that injects water into the ground, a packer that closes the curved boring hole, and a pore water pressure gauge that detects the permeability of the ground.
By using the exploration unit having such a configuration, it is possible to explore the permeability of the ground in real time during drilling.
前記工程bで、水流を用いて前記採熱用の配管を前記埋設ルートに設置することが望ましい。
配管の先端から水流を後方に噴射すれば、埋設ルートに配置されている削孔ロッド内に配管を容易に設置できる。
In the step b, it is desirable to install the heat sampling pipe in the buried route using a water flow.
If the water flow is jetted backward from the tip of the pipe, the pipe can be easily installed in the drilling rod arranged in the buried route.
前記工程aで、前記削孔ロッドを、熱利用施設の周囲から発進させることが望ましい。
これにより、地上に設置したボーリングマシンと熱利用施設とが干渉することなく、曲がりボーリング孔を削孔することができる。
In the step a, it is desirable to start the drilling rod from the periphery of the heat utilization facility.
As a result, it is possible to drill a curved boring hole without interfering between the boring machine installed on the ground and the heat utilization facility.
本発明によれば、帯水層から効率良く採熱できる位置に採熱用の配管を容易に設置できる地中熱交換器の埋設方法を提供できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a method for burying a geothermal heat exchanger in which a pipe for heat collection can be easily installed at a position where heat can be efficiently collected from the aquifer.
以下、図面に基づいて、本発明の第1の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、曲がりボーリング孔21を削孔する工程を示す図である。図1(a)は、地上から地盤1に削孔ロッド11を発進させた状態を示す図、図1(b)は、地盤1に曲がりボーリング孔21を削孔した状態を示す図である。図2は、削孔ロッド11の先端ビット12付近の断面図である。図2(a)は、地盤1を削孔している状態を示す図、図2(b)は、地盤1の透水性を探査している状態を示す図である。
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a process of drilling a curved
図1に示すように、地盤1は、例えば、粘性土層3の下方に砂質土層である帯水層5が存在し、その下方に粘性土層7が、さらにその下方に帯水層9が存在するものとする。地盤1上には、熱利用施設19が存在する。熱利用施設19の周囲の地盤1上には、削孔ロッド11を駆動するためのボーリングマシン13が設置される。
As shown in FIG. 1, in the
図2に示すように、削孔ロッド11は、管状材であり、先端ビット12に削孔方向決定部材20が設けられる。削孔ロッド11は、大きな靱性を有する。削孔方向決定部材20は、削孔ロッド11の軸方向(図2(a)に示す矢印Xの方向)に対して所定の角度をなすように取り付けられる。削孔ロッド11の先端ビット12には、位置探査のための図示しない発信器が設置される。また、ボーリングマシン13には、図示しないジャイロ挿入引き込み装置が一体化される。
As shown in FIG. 2, the
ボーリングマシン13は、削孔ロッド11の全体を矢印Aに示すように回転させることができる。さらに、必要に応じて削孔ロッド11を先端方向に押し出すことが可能である。削孔ロッド11は、ボーリングマシン13によって軸方向に振動が加えられるような構成、ないしは、先端ビット12の基端部側に設置された図示しないハンマー等で先端ビット12に打撃が加えられるような構成とする。
The
削孔ロッド11は、回転と、削孔ロッド11への軸方向の振動ないしは先端ビット12への打撃とを組み合わせることで直進する。また、削孔ロッド11の回転を停止して非回転の状態で削孔ロッド11への軸方向の振動ないしは先端ビット12への打撃を加えることで、削孔方向決定部材20の方向への削孔が行われ、削孔方向を任意の方向に曲げることができる。なお、掘削対象となる地盤の状況に応じて単位時間あたりの打撃回数を増減するなどして、振動ないしは打撃の加え方と押し出し力を調整することによって、削孔の曲率を調整することもできる。
The
図2に示すように、削孔ロッド11は、先端ビット12に探査部22が設けられる。探査部22は、削孔ロッド11の先端ビット12を図2(b)に示す矢印Bの方向に引き戻すことにより、先端ビット12から出し入れ可能である。探査部22は、地盤1に注水する注水部28と、曲がりボーリング孔21を閉塞するパッカ25と、地盤1の透水性を検知する間隙水圧計23とを有する。
As shown in FIG. 2, the
削孔ロッド11の内部には注水管27が設置され、注水部28は、削孔ロッド11の先端ビット12付近において、注水管27の複数の箇所に設けられる。パッカ25は、膨張と伸縮が可能な部材であり、注水部28の後方において、注水管27の周囲に設けられる。間隙水圧計23は、パッカ25の前方において、注水管27の表面に設けられる。
A
図2(a)に示すように、地盤1を削孔している状態では、探査部22は削孔ロッド11の内部に位置する。このとき、パッカ25は収縮し、注水管27は注水を停止している。図2(b)に示すように、地盤1を探査している状態では、探査部22は削孔ロッド11の先端から露出している。このとき、パッカ25はて曲がりボーリング孔21の孔壁に押し付けられ、注水管27は各注水部28から矢印Cに示す方向に注水する。
As shown in FIG. 2A, the
図1(a)、(b)に示す工程では、地盤1上から削孔ロッド11を発進させ、ボーリングマシン13を用いて削孔ロッド11に軸方向に振動を加えつつ、ないしは先端ビット12に打撃を加えつつ削孔ロッド11の回転と非回転とを制御することにより、削孔ロッド11で地盤1に曲がりボーリング孔21を削孔する。削孔ロッド11を発進させる際には、図1(a)に示す地盤1の帯水層5の位置は把握できておらず、埋設ルート15も決定されていない。削孔ロッド11は、地盤1を所定の距離だけ削孔する作業と、探査部22によって帯水層5の位置を探査して埋設ルート15を決定する作業とを繰り返して、曲がりボーリング孔21を削孔する。
In the steps shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the
埋設ルート15を決定する際には、削孔ロッド11は、図2(a)に示す状態で地盤1を所定の距離だけ削孔した後、削孔を一旦中断する。次に、図2(b)に示すように矢印Bの方向に先端ビット12を引き戻し、パッカ25を膨張させて曲がりボーリング孔21を閉塞する。その後、注水部28から矢印Cに示すように水を注入し、閉塞した曲がりボーリング孔21に水圧をかけて地盤1に水を浸透させ、間隙水圧計23で土中の間隙圧を測定して地盤1の透水性を検知し、帯水層5の深度、層厚、傾斜程度や水平的な広がりを把握して削孔ロッド11の埋設ルート15を決定する。埋設ルート15が決定したら、パッカ25を収縮させて削孔ロッド11の先端ビット12を元の位置に戻して削孔を再開し、再び所定の距離を削孔する。
When determining the
地下熱利用範囲17は、通常は熱利用施設19の敷地内に設定される。埋設ルート15は、地下熱利用範囲17において帯水層5内を通るように決定される。埋設ルート15は、例えば、平面視で蛇行状となるように決定される。
The underground
図1に示す工程では、削孔ロッド11による地盤1の削孔中に、削孔ロッド11の先端ビット12に設置した図示しない発信器の位置を、地上部からリアルタイムで探査する。また、削孔中の適切な時期に、ボーリングマシン13と一体化された図示しないジャイロ挿入引き込み装置を用いて、削孔ロッド11の先端ビット12付近に図示しないジャイロスコープを挿入して引き込むことにより、削孔ロッド11の削孔軌跡を計測する。削孔中に問題が生じた場合は、数m手前まで削孔ロッド11を引き戻し、方向を変えて削孔し直す。
In the process shown in FIG. 1, the position of a transmitter (not shown) installed on the
図3は、地中熱交換器39を設置した状態を示す図である。図4は、埋設ルート15に削孔した曲がりボーリング孔21に地中熱交換器39の配管29を配置する方法を示す図である。図4(a)は、削孔ロッド11から探査部22を撤去した状態を示す図、図4(b)は、削孔ロッド11に配管29を挿入した状態を示す図、図4(c)は、曲がりボーリング孔21から削孔ロッド11を撤去した状態を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a state in which the
図3に示す工程では、埋設ルート15に削孔した曲がりボーリング孔21内に、地上から地中熱交換器39の配管29を挿入して配置する。配管29は、例えばUチューブである。配管29を配置するには、まず、図2(a)に示す状態の削孔ロッド11の内部から、図4(a)に示すように、注水管27を撤去する。注水管27は、地上側から引き抜いて撤去される。
In the process shown in FIG. 3, the
次に、図4(b)に示すように、配管29の先端に設けられたノズル33から水流35を後方に噴出することにより、水流35の勢いで配管29を削孔ロッド11の内部に挿入する。埋設ルート15の全長に配管29を配置したら、水流35の噴出を停止し、埋設ルート15に削孔した曲がりボーリング孔21から、図4(c)に示すように、削孔ロッド11を撤去する。この際、必要に応じて、曲がりボーリング孔21と配管29との間を砂で埋め戻す。
Next, as shown in FIG. 4B, the
図3に示す地中熱ヒートポンプシステム37では、曲がりボーリング孔21に地中熱交換器39の配管29を設置した後、地上に設置したヒートポンプ31に、地中熱交換器39の地上部分を接続する。地中熱ヒートポンプシステム37は、地中熱交換器39とヒートポンプ31との間で不凍液等の媒体を循環させて、地中熱交換器39によって地下熱利用範囲17の地下水から採熱した熱を、ヒートポンプ31の熱源に利用する。
In the geothermal heat pump system 37 shown in FIG. 3, after installing the
このように、第1の実施の形態によれば、削孔ロッドに軸方向に振動を加えつつ、ないしは削孔ロッドの先端ビットに打撃を加えつつ、削孔ロッドの回転と非回転とを制御することにより削孔方向を任意の方向に曲げることができる削孔ロッド11を地上から発進させて、地盤1の帯水層5内の埋設ルート15を含むように曲がりボーリング孔21を削孔することにより、帯水層5から効率良く採熱できる位置に曲がりボーリング孔21を削孔して採熱用の配管29を設置することができる。また、帯水層5に配管29を平面視で蛇行状に配置することにより、配管29の採熱に用いる有効長を長くすることができ、削孔の本数を減らすことができる。
As described above, according to the first embodiment, the rotation and non-rotation of the drilling rod are controlled while applying axial vibration to the drilling rod or hitting the tip bit of the drilling rod. The
また、削孔ロッド11の先端ビット12に探査部22を設け、探査部22によって削孔中にリアルタイムで地盤1の透水性を検知することにより、帯水層5の深度、層厚、傾斜程度や水平的な広がりを探査して埋設ルート15を最適な位置に決定しつつ、曲がりボーリング孔21を削孔することができる。また、事前に地盤1を探査して埋設ルート15を決定しておく必要がなくなるため、工期を短縮できる。
Further, the
第1の実施の形態では、地中熱交換器39の配管29の先端から水流35を後方に噴射することにより、埋設ルート15に配置されている削孔ロッド11内に配管29を容易に設置できる。また、削孔ロッド11を熱利用施設19の周囲から発進させることにより、地上に設置したボーリングマシン13と熱利用施設19とが干渉することなく、曲がりボーリング孔21を削孔することができる。
In the first embodiment, the
次に、第2の実施の形態について説明する。第2の実施の形態では、第1の実施の形態と異なる点について説明し、同様の構成については図等で同じ符号を付すなどして説明を省略する。 Next, the second embodiment will be described. In the second embodiment, the points different from those in the first embodiment will be described, and the same configurations will be omitted by adding the same reference numerals in the drawings and the like.
第2の実施の形態では、図1に示すボーリングマシン13が、図2に示す削孔ロッド11に複数方向の振動を加えるとともに、削孔ロッド11の全体を図2に示す矢印Aに示すように回転させる。ボーリングマシン13は、削孔ロッド11に、例えば、図2に示す矢印Yの方向などに振動成分を加えてもよく、三次元的に振動を付与してもよい。さらに、ボーリングマシン13は、必要に応じて削孔ロッド11を先端ビット12の方向に押し出すことが可能である。
In the second embodiment, the
削孔ロッド11は、回転と振動とを組み合わせることで直進する。また、削孔ロッド11の回転を停止して非回転状態として振動を加えることで、削孔方向決定部材20の方向への削孔が行われ、削孔方向を任意の方向に曲げることができる。なお、振動の加え方と押し出し力を調整することによって、削孔の曲率を調整することもできる。
The
第2の実施の形態では、図1に示す工程で、ボーリングマシン13を用いて削孔ロッド11に振動を加えつつ削孔ロッド11の回転と非回転とを制御することにより、地盤1上から削孔ロッド11を発進させて、削孔ロッド11で地盤1に曲がりボーリング孔21を削孔する。第2の実施の形態では、曲がりボーリング孔21を削孔した後、第1の実施の形態と同様の手順で地中熱ヒートポンプシステム37を施工する。
In the second embodiment, in the step shown in FIG. 1, the
第2の実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。加えて、第1の実施の形態で削孔ロッド11に加えられる振動や先端ビット12に加えられる打撃は、軸方向への衝撃であるため、ロッドが長い場合には衝撃力が減衰するが、第2の実施の形態の削孔ロッド11の振動は、複数方向に加えられ、ロッドが長い場合にも減衰せずに伝播するため、長距離の削孔が可能である。
Also in the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In addition, since the vibration applied to the
第1の実施の形態では、軸方向への振動や打撃で前方の掘削と掘進を行うため、硬さが固い地盤の掘削は困難である。しかし、第2の実施の形態では、削孔ロッド11が、複数方向の振動によって地盤を破壊して削孔し、後方からの軸方向への押し出し力は、削孔にほとんど寄与せずにロッドの前進にのみ利用される。このため、固い地盤やコンクリートなどであっても、振動によって前方の地盤等の削孔が可能である。また、固い地盤と軟らかい地盤との境界部近傍を削孔する際にも、第1の実施の形態では、軸方向への振動や打撃で前方への掘進を行うため、ロッド先端が軟らかい地盤側に逃げてしまうが、第2の実施の形態では、削孔ロッド11が、複数方向の振動によって前方の地盤を破壊して削孔するため、進行方向がぶれることがない。このように、第2の実施の形態によれば、地盤が硬い場合や、地盤の硬さが変化する場合にも、削孔方向がぶれることなく、計画された方向に曲線状に削孔を行うことができる。また、複数方向の振動を付与することで、排泥が促進されるとともに、曲がりボーリング孔21の孔壁を安定させることができる。
In the first embodiment, excavation of hard ground is difficult because forward excavation and excavation are performed by vibration or impact in the axial direction. However, in the second embodiment, the
なお、上述した実施の形態では、地下熱利用範囲17の直上の熱利用施設19の周囲から削孔ロッド11を発進させ、蛇行状に曲がりボーリング孔21を削孔して配管29を設置したが、削孔ロッド11の発進位置や削孔形状はこれに限らない。地下熱利用範囲17の直上に構造物等がない場合は、ボーリングマシンを地下熱利用範囲17の直上に設置して削孔ロッド11を発進させてもよい。削孔ロッド11は、第2の実施の形態のように複数方向の振動を加えつつ回転と非回転とを制御することにより、曲がりボーリング孔の曲率を、例えばR10からR20の間で可変設定できるため、蛇行状以外の形状に削孔することもできる。
In the above-described embodiment, the
図5、図6は、地下熱利用範囲17における配管29の平面図である。図5、図6に示す例では、地下熱利用範囲17の中央付近の上方の地表から削孔ロッド11を発進させ、地下熱利用範囲17の中央から外側に向けて、それぞれ4本、8本の曲がりボーリング孔を平面視で渦巻き状となるように削孔し、配管29を設置する。図5、図6に示すように、配管29を渦巻き状に配置する場合にも、配管29の採熱に用いる有効長を長くし、効率良く採熱することができる。
5 and 6 are plan views of the
また、上述した実施の形態では、帯水層5が水平方向に略一定の厚さで堆積しており、帯水層5内での埋設ルート15を略水平に設定して配管29を設置する例を示したが、帯水層内での埋設ルートは略水平に限らない。図7は、帯水層5a内での埋設ルート15aを三次元的に設定した例を示す図である。図7に示す例では、地盤1の帯水層5aが、傾きをもって、且つ、厚みが変化するように堆積している。
Further, in the above-described embodiment, the
図7に示すような地盤1aにおいても、削孔ロッド11で所定の距離を削孔する毎に、探査部22で地盤1aの透水性を検知することにより、帯水層5aの位置を探査することができる。削孔ロッド11は、地下熱利用範囲17において帯水層5a内を通るように埋設ルート15aを決定しつつ、地盤1aに曲がりボーリング孔21aを削孔していく。
Even in the
図7に示す地中熱ヒートポンプシステム37aでは、削孔ロッド11で曲がりボーリング孔21aを三次元的に削孔して地中熱交換器39の配管29を配置する。これにより、帯水層5aが傾きをもって堆積している場合や厚みが変化するように堆積している場合でも、効率良く採熱できる位置に曲がりボーリング孔21aを削孔し、採熱用の配管29を容易に設置することができる。
In the geothermal
上述した実施の形態では、探査部22で帯水層の位置を探査して埋設ルートを決定しつつ、曲がりボーリング孔を削孔したが、事前に帯水層の位置の探査を行って埋設ルートを決定した後に曲がりボーリング孔を削孔してもよい。また、上述した実施の形態では、配管29としてUチューブを埋設したが、本発明の地中熱交換器の埋設方法はヒートパイプの埋設にも適用できる。
In the above-described embodiment, the
以上、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modified examples or modified examples within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these also naturally belong to the technical scope of the present invention. Understood.
1、1a、101………地盤
3、7、103、107………粘性土層
5、5a、9、105、109………帯水層
11………削孔ロッド
12………先端ビット
13………ボーリングマシン
15、15a………埋設ルート
17、17a、117………地下熱利用範囲
19………熱利用施設
20………削孔方向決定部材
21、21a………曲がりボーリング孔
22………探査部
23………間隙水圧計
25………パッカ
27………注水管
28………注水部
29、29a………配管
31、111………ヒートポンプ
33………ノズル
35………水流
37、37a、119………地中熱ヒートポンプシステム
39、121………地中熱交換器
115………建物
1, 1a, 101 .....
Claims (5)
地上から削孔ロッドを発進させ、前記削孔ロッドに振動を、ないしは前記削孔ロッドの先端ビットに打撃を加えつつ、前記削孔ロッドの回転と非回転とを制御することにより、地盤の帯水層内に位置する埋設ルートを含むように曲がりボーリング孔を削孔する工程aと、
前記曲がりボーリング孔を用いて、前記埋設ルートに採熱用の配管を設置し、前記削孔ロッドを引き抜く工程bと、
を具備し、
前記工程aで、前記先端ビットに設けられた探査部によって前記帯水層の位置を探査して前記埋設ルートを決定しつつ、前記曲がりボーリング孔を削孔することを特徴とする地中熱交換器の埋設方法。 It is a method of burying a geothermal heat exchanger connected to a heat pump.
By starting the drilling rod from the ground and controlling the rotation and non-rotation of the drilling rod while vibrating the drilling rod or hitting the tip bit of the drilling rod, the band of the ground Step a of drilling a curved boring hole so as to include a buried route located in the water layer, and
In the step b of installing a heat collecting pipe in the buried route using the curved boring hole and pulling out the drilling rod,
Equipped with
In the step a, the geothermal heat exchange is characterized in that the curved boring hole is drilled while the position of the aquifer is searched by the exploration unit provided at the tip bit to determine the buried route. How to bury the vessel.
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