JP7096930B1 - 地中熱利用システム、制御装置、制御方法、プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】流量調整をしやすくする地中熱利用システム、制御装置、制御方法、プログラムを提供する。【解決手段】地中熱利用システムは、井戸と、井戸へ延びる側に端部を有する配管と、配管に設けられた熱交換器と、を備え、配管は、端部に、井戸内の地下水を揚水可能なポンプに接続された揚水管と、それぞれ流量調整弁を備えた複数本の注水管と、を備える。【選択図】図２
Description
本開示は、地中熱利用システム、制御装置、制御方法、プログラムに関する。
近年、地下水を温熱源又は冷熱源として利用する地中熱利用システムが提案されている。
例えば、特許文献１には、２本の井戸に、それぞれ揚水管及び還元管を挿入し、揚水管を通して一方の井戸の地下水をポンプでくみ上げて揚水し、熱利用した後の地下水を他方の井戸の還元管を通して注水する地下水熱交換装置が提案されている。
特許文献１に開示された地下水熱交換装置において、注水井戸への注水温度を一定にするには、負荷や外気温等に応じて注水流量を調整する必要がある。
しかし、特許文献１に開示された構成では、注水流量の調整は、ポンプのみで行うこととなり、注水流量の調整を、より一層、しやすくすることが望まれる。
しかし、特許文献１に開示された構成では、注水流量の調整は、ポンプのみで行うこととなり、注水流量の調整を、より一層、しやすくすることが望まれる。
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、流量調整をしやすくすることができる地中熱利用システム、制御装置、制御方法、プログラムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本開示に係る地中熱利用システムは、井戸と、前記井戸へ延びる側に端部を有する配管と、前記配管に設けられた熱交換器と、を備え、前記配管は、前記端部に、前記井戸内の地下水を揚水可能なポンプに接続された揚水管と、それぞれ流量調整弁を備えた複数本の注水管と、を備える。
本開示に係る制御装置は、一対の井戸のうち一方の前記井戸に設けられた揚水管から地下水をくみ上げるよう、前記揚水管に設けられたポンプを動作させるポンプ動作制御部と、前記揚水管からくみ上げられた地下水が熱交換器を経て、他方の前記井戸に設けられた複数本の注水管を通して前記他方の井戸に所定の流量で注水されるよう、複数本の前記注水管のそれぞれに設けられた流量調整弁の開度を調整する弁開度制御部と、を備える。
本開示に係る制御方法は、一対の井戸のうち一方の前記井戸に設けられた揚水管から地下水をくみ上げるよう、前記揚水管に設けられたポンプを動作させ、前記揚水管からくみ上げられた地下水が熱交換器を経て、他方の前記井戸に設けられた複数本の注水管を通して前記他方の井戸に所定の流量で注水されるよう、複数本の前記注水管のそれぞれに設けられた流量調整弁の開度を調整する。
本開示に係るプログラムは、コンピュータに、一対の井戸のうち一方の前記井戸に設けられた揚水管から地下水をくみ上げるよう、前記揚水管に設けられたポンプを動作させ、前記揚水管からくみ上げられた地下水が熱交換器を経て、他方の前記井戸に設けられた複数本の注水管を通して前記他方の井戸に所定の流量で注水されるよう、複数本の前記注水管のそれぞれに設けられた流量調整弁の開度を調整する方法を実行させる。
本開示の地中熱利用システム、制御装置、制御方法、プログラムによれば、流量調整をしやすくすることができる。
以下、本開示に係る実施形態について、図面を用いて説明する。すべての図面において同一または相当する構成には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
＜実施形態＞
本開示に係る地中熱利用システムの実施形態について、図１～図４を参照して説明する。
（地中熱利用システムの構成）
図１、図２に示すように、地中熱利用システム１は、井戸２と、配管３と、熱交換器４と、流量調整システム７と、を主に備える。
例えば、地中熱利用システム１は、井戸２を一対備えてもよい。
本開示に係る地中熱利用システムの実施形態について、図１～図４を参照して説明する。
（地中熱利用システムの構成）
図１、図２に示すように、地中熱利用システム１は、井戸２と、配管３と、熱交換器４と、流量調整システム７と、を主に備える。
例えば、地中熱利用システム１は、井戸２を一対備えてもよい。
（井戸の構成）
図１に示すように、一対の井戸２は、地上ＯＧから帯水層ＬＹ内に延びている。
例えば、一対の井戸２は、第一井戸２Ａと、第二井戸２Ｂとを備える。
地中熱利用システム１は、第一井戸２Ａおよび第二井戸２Ｂのうちの一方から地下水をくみ上げ、熱交換器４で熱交換を行った後、第一井戸２Ａおよび第二井戸２Ｂのうちの他方に熱交換後の地下水を注入する。つまり、地中熱利用システム１は、第一井戸２Ａから地下水をくみ上げて第二井戸２Ｂに注水する場合と、第二井戸２Ｂから地下水をくみ上げて第一井戸２Ａに注水する場合の、２つの運転モードを有する。
ここで以下の説明においては、第一井戸２Ａおよび第二井戸２Ｂのうち、地下水をくみ上げる側を揚水井戸２１と称し、第一井戸２Ａおよび第二井戸２Ｂのうち、地下水を注水する側を注水井戸２２と、称する。つまり、第一井戸２Ａ、第二井戸２Ｂは、それぞれ揚水井戸２１として機能する場合と、注水井戸２２として機能する場合とがある。
ただし、以下においては、説明を簡略化するため、第一井戸２Ａを揚水井戸２１とし、第二井戸２Ｂを注水井戸２２として、熱交換器４で熱交換を行う場合を中心に説明する。
図１に示すように、一対の井戸２は、地上ＯＧから帯水層ＬＹ内に延びている。
例えば、一対の井戸２は、第一井戸２Ａと、第二井戸２Ｂとを備える。
地中熱利用システム１は、第一井戸２Ａおよび第二井戸２Ｂのうちの一方から地下水をくみ上げ、熱交換器４で熱交換を行った後、第一井戸２Ａおよび第二井戸２Ｂのうちの他方に熱交換後の地下水を注入する。つまり、地中熱利用システム１は、第一井戸２Ａから地下水をくみ上げて第二井戸２Ｂに注水する場合と、第二井戸２Ｂから地下水をくみ上げて第一井戸２Ａに注水する場合の、２つの運転モードを有する。
ここで以下の説明においては、第一井戸２Ａおよび第二井戸２Ｂのうち、地下水をくみ上げる側を揚水井戸２１と称し、第一井戸２Ａおよび第二井戸２Ｂのうち、地下水を注水する側を注水井戸２２と、称する。つまり、第一井戸２Ａ、第二井戸２Ｂは、それぞれ揚水井戸２１として機能する場合と、注水井戸２２として機能する場合とがある。
ただし、以下においては、説明を簡略化するため、第一井戸２Ａを揚水井戸２１とし、第二井戸２Ｂを注水井戸２２として、熱交換器４で熱交換を行う場合を中心に説明する。
各井戸２は、地上ＯＧから帯水層ＬＹに至る地下に向かって掘削された掘削孔ＨＯＬに埋め込まれたケーシング２ａを備える。
ケーシング２ａは、上下方向に延びる筒状である。
ケーシング２ａは、上下方向に延びる筒状である。
各井戸２は、上部に開口２ｃを有する。
例えば、開口２ｃは、ケーシング２ａの上部の開口であってもよい。
例えば、開口２ｃは、ケーシング２ａの上部の開口であってもよい。
ケーシング２ａは、例えば複数のスリットからなるストレーナー２ｂを有する。
ストレーナー２ｂによって、井戸２は、帯水層ＬＹの地下水をケーシング２ａの内部に取り込んだり、ケーシング２ａの内部から帯水層ＬＹへ地下水を戻したりできるように構成されている。
例えば、ケーシング２ａの上部の開口には、開口を閉塞する井戸蓋（図示無し）が設けられてもよい。
ストレーナー２ｂによって、井戸２は、帯水層ＬＹの地下水をケーシング２ａの内部に取り込んだり、ケーシング２ａの内部から帯水層ＬＹへ地下水を戻したりできるように構成されている。
例えば、ケーシング２ａの上部の開口には、開口を閉塞する井戸蓋（図示無し）が設けられてもよい。
（配管の構成）
図１、図２に示すように、配管３は、井戸２へ延びる側に端部を有する。
配管３は、端部に、揚水管７１と、複数本の注水管７５と、を備えている。
例えば、配管３は、一対の井戸２の各井戸２へ延びる側の端部に、揚水管７１と、複数本の注水管７５と、を備えてもよい。
例えば、本実施形態において、配管３は、一対の井戸２の双方側の端部に、それぞれ、揚水管７１と、複数本の注水管７５と、を備えている。つまり、配管３は、第一井戸２Ａ側の端部３ａと、第二井戸２Ｂ側の端部３ｂとに、それぞれ揚水管７１と、複数本の注水管７５と、を備えている。
揚水管７１と、複数本の注水管７５とは、配管３の端部３ａ、３ｂから、それぞれ分岐して設けられている。
図１、図２に示すように、配管３は、井戸２へ延びる側に端部を有する。
配管３は、端部に、揚水管７１と、複数本の注水管７５と、を備えている。
例えば、配管３は、一対の井戸２の各井戸２へ延びる側の端部に、揚水管７１と、複数本の注水管７５と、を備えてもよい。
例えば、本実施形態において、配管３は、一対の井戸２の双方側の端部に、それぞれ、揚水管７１と、複数本の注水管７５と、を備えている。つまり、配管３は、第一井戸２Ａ側の端部３ａと、第二井戸２Ｂ側の端部３ｂとに、それぞれ揚水管７１と、複数本の注水管７５と、を備えている。
揚水管７１と、複数本の注水管７５とは、配管３の端部３ａ、３ｂから、それぞれ分岐して設けられている。
揚水管７１は、地上ＯＧから井戸２の内部に延びている。
揚水管７１は、井戸２の地下水に両端が浸漬されていてもよい。
揚水管７１は、揚水管７１が設けられた側の井戸２が揚水井戸２１として機能する場合に、井戸２（揚水井戸２１）から地下水を揚水する。
揚水管７１は、井戸２の地下水に両端が浸漬されていてもよい。
揚水管７１は、揚水管７１が設けられた側の井戸２が揚水井戸２１として機能する場合に、井戸２（揚水井戸２１）から地下水を揚水する。
揚水管７１には、ポンプ７２が設けられている。
ポンプ７２は、井戸２から配管３に揚水する。
例えば、ポンプ７２は、井戸２が揚水井戸２１として機能する場合に、井戸２から配管３に揚水する。
例えば、ポンプ７２は、配管３内へ井戸２内の地下水をくみ上げてもよい。
例えば、ポンプ７２は、揚水管７１に設けられ、各井戸２内の地下水に浸漬されていてもよい。
例えば、ポンプ７２は、インバータ制御により出力を変更できてもよい。
ポンプ７２は、井戸２から配管３に揚水する。
例えば、ポンプ７２は、井戸２が揚水井戸２１として機能する場合に、井戸２から配管３に揚水する。
例えば、ポンプ７２は、配管３内へ井戸２内の地下水をくみ上げてもよい。
例えば、ポンプ７２は、揚水管７１に設けられ、各井戸２内の地下水に浸漬されていてもよい。
例えば、ポンプ７２は、インバータ制御により出力を変更できてもよい。
揚水管７１には、逆止弁７３が設けられている。
逆止弁７３は、揚水管７１において、ポンプ７２よりも熱交換器４側に設けられている。
逆止弁７３は、揚水管７１と配管３の端部３ａ、３ｂとの接続部よりもポンプ７２側に設けられている。
逆止弁７３は、逆止弁７３が設けられた側の井戸２において、配管３から注水管７５を通して注水を行う場合に、注水される地下水の一部がポンプ７２に逆流するのを抑える。
逆止弁７３は、揚水管７１において、ポンプ７２よりも熱交換器４側に設けられている。
逆止弁７３は、揚水管７１と配管３の端部３ａ、３ｂとの接続部よりもポンプ７２側に設けられている。
逆止弁７３は、逆止弁７３が設けられた側の井戸２において、配管３から注水管７５を通して注水を行う場合に、注水される地下水の一部がポンプ７２に逆流するのを抑える。
配管３の各井戸２（第一井戸２Ａ、第二井戸２Ｂ）側の端部３ａ、３ｂにおいて、複数本の注水管７５は、それぞれ地上ＯＧから井戸２の内部に延びている。
各注水管７５は、井戸２の地下水に両端が浸漬されていてもよい。
本実施形態において、注水管７５は、例えば２本設けられている。
複数の注水管７５は、３本以上が設けられていてもよい。
複数の注水管７５は、複数の注水管７５が設けられた井戸２が注水井戸２２として機能する場合に、井戸２（注水井戸２２）に地下水を注水する。
各注水管７５は、井戸２の地下水に両端が浸漬されていてもよい。
本実施形態において、注水管７５は、例えば２本設けられている。
複数の注水管７５は、３本以上が設けられていてもよい。
複数の注水管７５は、複数の注水管７５が設けられた井戸２が注水井戸２２として機能する場合に、井戸２（注水井戸２２）に地下水を注水する。
複数本の注水管７５は、管径が互いに異なっていてもよい。
本実施形態において、複数本の注水管７５は、小径注水管７５Ａと、大径注水管７５Ｂと、を備える。
小径注水管７５Ａは、大径注水管７５Ｂよりも管径が小さい。
大径注水管７５Ｂは、小径注水管７５Ａよりも管径が大きい。
小径注水管７５Ａ、大径注水管７５Ｂは、それぞれ揚水管７１よりも管径が小さくてもよい。
小径注水管７５Ａ、および大径注水管７５Ｂは、小径注水管７５Ａの流路断面積と大径注水管７５Ｂの流路断面積との和が、揚水管７１の流路断面積以上であるようにしてもよい。
本実施形態において、複数本の注水管７５は、小径注水管７５Ａと、大径注水管７５Ｂと、を備える。
小径注水管７５Ａは、大径注水管７５Ｂよりも管径が小さい。
大径注水管７５Ｂは、小径注水管７５Ａよりも管径が大きい。
小径注水管７５Ａ、大径注水管７５Ｂは、それぞれ揚水管７１よりも管径が小さくてもよい。
小径注水管７５Ａ、および大径注水管７５Ｂは、小径注水管７５Ａの流路断面積と大径注水管７５Ｂの流路断面積との和が、揚水管７１の流路断面積以上であるようにしてもよい。
複数の注水管７５のそれぞれには、流量調整弁７７が設けられている。
小径注水管７５Ａには、流量調整弁７７として小径流量調整弁７７Ａが設けられている。
大径注水管７５Ｂには、流量調整弁７７として大径流量調整弁７７Ｂが設けられている。
小径流量調整弁７７Ａは、大径流量調整弁７７Ｂよりも口径が小さい。
小径流量調整弁７７Ａは、小径注水管７５Ａの管径に合わせた口径を有している。
大径流量調整弁７７Ｂは、大径注水管７５Ｂの管径に合わせた口径を有している。
小径注水管７５Ａには、流量調整弁７７として小径流量調整弁７７Ａが設けられている。
大径注水管７５Ｂには、流量調整弁７７として大径流量調整弁７７Ｂが設けられている。
小径流量調整弁７７Ａは、大径流量調整弁７７Ｂよりも口径が小さい。
小径流量調整弁７７Ａは、小径注水管７５Ａの管径に合わせた口径を有している。
大径流量調整弁７７Ｂは、大径注水管７５Ｂの管径に合わせた口径を有している。
流量調整弁７７は、注水管７５を流れる地下水の流量を調整する。
流量調整弁７７は、井戸２が注水井戸２２として機能する場合に、注水井戸２２に設けられた注水管７５を流れる地下水の流量を調整する。
流量調整弁７７は、その開度を調整することで、流量調整弁７７が設けられた注水管７５における地下水の流量を調整できる。
流量調整弁７７は、地中熱利用システム１の運転を停止する場合に、流量調整弁７７を全閉とした後にポンプ７２の動作を停止させるようにしてもよい。これにより、地中熱利用システム１は、配管３内の地下水を加圧状態に維持したまま、運転を停止することができる。
流量調整弁７７は、井戸２が注水井戸２２として機能する場合に、注水井戸２２に設けられた注水管７５を流れる地下水の流量を調整する。
流量調整弁７７は、その開度を調整することで、流量調整弁７７が設けられた注水管７５における地下水の流量を調整できる。
流量調整弁７７は、地中熱利用システム１の運転を停止する場合に、流量調整弁７７を全閉とした後にポンプ７２の動作を停止させるようにしてもよい。これにより、地中熱利用システム１は、配管３内の地下水を加圧状態に維持したまま、運転を停止することができる。
複数の注水管７５に設けられた複数の流量調整弁７７は、それぞれ独立して弁開度調整を行うことができる。
複数の注水管７５のうち、一部（一方）の注水管７５の流量調整弁７７を閉じ、他方の注水管７５のみから注水側の井戸２に注水するようにしてもよい。
複数の注水管７５のうち、一部（一方）の注水管７５の流量調整弁７７を閉じ、他方の注水管７５のみから注水側の井戸２に注水するようにしてもよい。
図２に示すように、配管３は、熱交換器４と、一対の井戸２との間に、逆止弁３５ａ～３５ｄを備える。
逆止弁３５ａ～３５ｄは、第一井戸２Ａから地下水をくみ上げた場合であっても、第二井戸２Ｂから地下水をくみ上げた場合であっても、地下水が熱交換器４に対し同じ方向に流れるように、配管３における地下水の流れを制御する。
逆止弁３５ａ～３５ｄは、第一井戸２Ａから地下水をくみ上げた場合であっても、第二井戸２Ｂから地下水をくみ上げた場合であっても、地下水が熱交換器４に対し同じ方向に流れるように、配管３における地下水の流れを制御する。
例えば、第一井戸２Ａから地下水をくみ上げた場合、配管３内の地下水は、第一井戸２Ａから、逆止弁３５ａ、熱交換器４、逆止弁３５ｂを順に経由し、第二井戸２Ｂに注水される。このとき、熱交換器４より上流側（第一井戸２Ａ側）は下流側に比べて配管３内の圧力が大きいため、逆止弁３５ｃや逆止弁３５ｄに水は流れない。
同様に、第二井戸２Ｂからくみ上げた場合、配管３内の地下水は、第二井戸２Ｂから、逆止弁３５ｃ、熱交換器４、逆止弁３５ｄを順に経由し、第一井戸２Ａに注水される。このときも、熱交換器４より上流側（第二井戸２Ｂ側）は下流側に比べて配管３内の圧力が大きいため、逆止弁３５ａや逆止弁３５ｂに水は流れない。
同様に、第二井戸２Ｂからくみ上げた場合、配管３内の地下水は、第二井戸２Ｂから、逆止弁３５ｃ、熱交換器４、逆止弁３５ｄを順に経由し、第一井戸２Ａに注水される。このときも、熱交換器４より上流側（第二井戸２Ｂ側）は下流側に比べて配管３内の圧力が大きいため、逆止弁３５ａや逆止弁３５ｂに水は流れない。
（熱交換器の構成）
熱交換器４は、配管３内の地下水と負荷設備１００側の媒体との間で熱交換する。
例えば、熱交換器４は、井戸２からくみ上げられて配管３内を流れる地下水と、負荷設備１００側の媒体との間で熱交換する。熱交換が行われた後の地下水は、熱交換器４から配管３内を流れ、井戸２に注水される。
例えば、熱交換器４は、地上ＯＧにおいて、配管３の途中に設けられていてもよい。
熱交換器４は、配管３内の地下水と負荷設備１００側の媒体との間で熱交換する。
例えば、熱交換器４は、井戸２からくみ上げられて配管３内を流れる地下水と、負荷設備１００側の媒体との間で熱交換する。熱交換が行われた後の地下水は、熱交換器４から配管３内を流れ、井戸２に注水される。
例えば、熱交換器４は、地上ＯＧにおいて、配管３の途中に設けられていてもよい。
熱交換器４を経た水が温水の場合、地中熱利用システム１は、井戸２に温水を注入することにより温水蓄熱を行う。
熱交換器４を経た水が冷水の場合、地中熱利用システム１は、井戸２に温水を注入することにより冷水蓄熱を行う。
ここで「温水」とは、帯水層の地下水の初期地中温度より高い温度の水のことであり、「冷水」とは、帯水層の地下水の初期地中温度より低い温度の水のことである。
例えば、帯水層の地下水の初期地中温度は１８℃である。
熱交換器４を経た水が冷水の場合、地中熱利用システム１は、井戸２に温水を注入することにより冷水蓄熱を行う。
ここで「温水」とは、帯水層の地下水の初期地中温度より高い温度の水のことであり、「冷水」とは、帯水層の地下水の初期地中温度より低い温度の水のことである。
例えば、帯水層の地下水の初期地中温度は１８℃である。
（流量調整システムの構成）
流量調整システム７は、ポンプコントローラ７４と、前記流量調整弁７７と、制御装置８０と、を備える。流量調整システム７は、注水井戸２２に注水される地下水の流量を調整することによって、注水井戸２２の注水温度を調整する。
流量調整システム７は、ポンプコントローラ７４と、前記流量調整弁７７と、制御装置８０と、を備える。流量調整システム７は、注水井戸２２に注水される地下水の流量を調整することによって、注水井戸２２の注水温度を調整する。
ポンプコントローラ７４は、ポンプ７２の動作を制御する。
例えば、ポンプコントローラ７４は、各井戸２のポンプ７２に関連して設けられてもよい。
例えば、ポンプコントローラ７４は、インバータ回路（図示無し）を有し、ポンプ７２のインバータ制御を実施する。
ポンプコントローラ７４は、後述する制御装置８０の制御により、インバータ回路によるインバータ制御の動作周波数を変動することで、ポンプ７２の回転数を調整する。
ポンプコントローラ７４は、インバータ回路によるインバータ制御の動作周波数を変動することで、ポンプ７２の回転数を調整し、熱交換器４を経て配管３から注水井戸２２に注水する地下水の流量を調整する。
以下、ポンプ７２のインバータ制御の動作周波数を「ポンプ７２の動作周波数」ともいう。
例えば、ポンプコントローラ７４は、各井戸２のポンプ７２に関連して設けられてもよい。
例えば、ポンプコントローラ７４は、インバータ回路（図示無し）を有し、ポンプ７２のインバータ制御を実施する。
ポンプコントローラ７４は、後述する制御装置８０の制御により、インバータ回路によるインバータ制御の動作周波数を変動することで、ポンプ７２の回転数を調整する。
ポンプコントローラ７４は、インバータ回路によるインバータ制御の動作周波数を変動することで、ポンプ７２の回転数を調整し、熱交換器４を経て配管３から注水井戸２２に注水する地下水の流量を調整する。
以下、ポンプ７２のインバータ制御の動作周波数を「ポンプ７２の動作周波数」ともいう。
（制御装置の構成）
制御装置８０は、注水井戸２２に注水される地下水の流量を調整する。
制御装置８０は、注水井戸２２に注水される地下水の注水温度が一定となるように、ポンプ７２の動作周波数、および流量調整弁７７の開度を調整する。
制御装置８０は、ポンプ７２の動作周波数が、予め定められた最低周波数以上の領域では、ポンプ７２の動作周波数のみを調整することで、注水井戸２２に注水される地下水の流量を調整する。
例えば、制御装置８０は、各ポンプコントローラ７４に対し、制御可能に接続されてもよい。
制御装置８０は、注水井戸２２に注水される地下水の流量を調整する。
制御装置８０は、注水井戸２２に注水される地下水の注水温度が一定となるように、ポンプ７２の動作周波数、および流量調整弁７７の開度を調整する。
制御装置８０は、ポンプ７２の動作周波数が、予め定められた最低周波数以上の領域では、ポンプ７２の動作周波数のみを調整することで、注水井戸２２に注水される地下水の流量を調整する。
例えば、制御装置８０は、各ポンプコントローラ７４に対し、制御可能に接続されてもよい。
例えば、制御装置８０は、各流量調整弁７７に対し、制御可能に接続されてもよい。
例えば、制御装置８０は、ポンプ７２の動作周波数が最低周波数まで下がった場合、流量調整弁７７の開度を調整することで、注水井戸２２に注水される地下水の流量を調整する。
制御装置８０は、ポンプ７２の動作周波数が最低周波数まで下がった場合、流量調整弁７７の開度を絞る（小さくする）することで、注水井戸２２に注水される地下水の流量を小さくする。
例えば、制御装置８０は、ポンプ７２の動作周波数が最低周波数まで下がり、流量調整弁７７の開度調整によって注水井戸２２に注水される地下水の流量を調整している状態では、ポンプ７２の動作周波数を最低周波数に保つようにしてもよい。
例えば、制御装置８０は、ポンプ７２の動作周波数が最低周波数まで下がった場合、流量調整弁７７の開度を調整することで、注水井戸２２に注水される地下水の流量を調整する。
制御装置８０は、ポンプ７２の動作周波数が最低周波数まで下がった場合、流量調整弁７７の開度を絞る（小さくする）することで、注水井戸２２に注水される地下水の流量を小さくする。
例えば、制御装置８０は、ポンプ７２の動作周波数が最低周波数まで下がり、流量調整弁７７の開度調整によって注水井戸２２に注水される地下水の流量を調整している状態では、ポンプ７２の動作周波数を最低周波数に保つようにしてもよい。
例えば、制御装置８０は、ポンプ７２の動作周波数が、最低周波数まで下がった状態で、注水側の井戸２に対する地下水の流量が、予め定めた流量設定基準値よりも小さい場合、２本の注水管７５のうち、小径注水管７５Ａに設けられた流量調整弁７７のみを開くようにしてもよい。
図３に示すように、制御装置８０は、ポンプ動作制御部８１と、弁開度制御部８２と、を備える。
ポンプ動作制御部８１は、ポンプコントローラ７４のインバータ回路によるインバータ制御の動作周波数を変動させることで、ポンプ７２の回転数を調整する。
ポンプ動作制御部８１は、注水井戸２２に注水される地下水の温度に応じて、揚水井戸２１から地下水を揚水するポンプ７２の動作周波数を調整する。
ポンプ動作制御部８１は、予め記憶されたマップ等に基づき、ポンプ７２の動作周波数を変動させることで、配管３から注水井戸２２に注水される地下水の流量を調整する。
例えば、ポンプ動作制御部８１は、負荷設備１００側で冷房運転を行い、注水井戸２２で温水蓄熱を行う場合、配管３から注水井戸２２に注水される地下水の実際の注水温度と設定温度との差に基づいてポンプ７２の動作周波数を制御する。
例えば、ポンプ動作制御部８１は、負荷設備１００側で暖房運転を行い、注水井戸２２で冷水蓄熱を行う場合、配管３から注水井戸２２に注水される地下水の実際の注水温度と設定温度との差に基づいてポンプ７２の動作周波数を制御する。
ポンプ動作制御部８１は、予め記憶されたマップ等に基づき、要求される注水温度に応じて、ポンプ７２の動作周波数（出力）を調整するようポンプコントローラ７４を制御する。
ポンプ動作制御部８１は、例えばポンプ７２が安定して運転できる動作周波数の下限値を、最低周波数として記憶している。ポンプ動作制御部８１は、予め設定された最低周波数以上の周波数領域でポンプ７２の動作を調整するようポンプコントローラ７４を制御する。
ポンプ動作制御部８１は、注水井戸２２に注水される地下水の温度に応じて、揚水井戸２１から地下水を揚水するポンプ７２の動作周波数を調整する。
ポンプ動作制御部８１は、予め記憶されたマップ等に基づき、ポンプ７２の動作周波数を変動させることで、配管３から注水井戸２２に注水される地下水の流量を調整する。
例えば、ポンプ動作制御部８１は、負荷設備１００側で冷房運転を行い、注水井戸２２で温水蓄熱を行う場合、配管３から注水井戸２２に注水される地下水の実際の注水温度と設定温度との差に基づいてポンプ７２の動作周波数を制御する。
例えば、ポンプ動作制御部８１は、負荷設備１００側で暖房運転を行い、注水井戸２２で冷水蓄熱を行う場合、配管３から注水井戸２２に注水される地下水の実際の注水温度と設定温度との差に基づいてポンプ７２の動作周波数を制御する。
ポンプ動作制御部８１は、予め記憶されたマップ等に基づき、要求される注水温度に応じて、ポンプ７２の動作周波数（出力）を調整するようポンプコントローラ７４を制御する。
ポンプ動作制御部８１は、例えばポンプ７２が安定して運転できる動作周波数の下限値を、最低周波数として記憶している。ポンプ動作制御部８１は、予め設定された最低周波数以上の周波数領域でポンプ７２の動作を調整するようポンプコントローラ７４を制御する。
弁開度制御部８２は、流量調整弁７７を開閉することで、配管３内の地下水の流量を調整する。
弁開度制御部８２は、流量調整弁７７の開度を調整することで、配管３内の地下水の流量を調整する。
弁開度制御部８２は、ポンプ７２の動作周波数が、最低周波数まで下がった場合に、流量調整弁７７の開度を調整する。
弁開度制御部８２は、ポンプ７２の動作周波数が最低周波数となった場合に、注水井戸２２に注水される地下水の温度に応じて、流量調整弁７７の開度を調整する。
弁開度制御部８２は、流量調整弁７７の開度を調整することで、配管３内の地下水の流量を調整する。
弁開度制御部８２は、ポンプ７２の動作周波数が、最低周波数まで下がった場合に、流量調整弁７７の開度を調整する。
弁開度制御部８２は、ポンプ７２の動作周波数が最低周波数となった場合に、注水井戸２２に注水される地下水の温度に応じて、流量調整弁７７の開度を調整する。
本実施形態では、弁開度制御部８２は、ポンプ７２の動作周波数が、最低周波数まで下がった状態で、注水側の井戸２に対する地下水の流量が、予め定めた流量設定基準値よりも小さい場合、２本の注水管７５のうち、小径注水管７５Ａに設けられた小径流量調整弁７７Ａのみを開き、小径注水管７５Ａのみから注水側の井戸２に対する注水を行う。
本実施形態では、弁開度制御部８２は、ポンプ７２の動作周波数が、最低周波数まで下がった状態で、注水側の井戸２に対する地下水の流量が、予め定めた流量設定基準値よりも小さい場合、小径注水管７５Ａのみで開度調整を行うようにしてもよい。
本実施形態では、弁開度制御部８２は、ポンプ７２の動作周波数が、最低周波数まで下がった状態で、注水側の井戸２に対する地下水の流量が、予め定めた流量設定基準値よりも大きい場合、小径注水管７５Ａに設けられた小径流量調整弁７７Ａと、大径注水管７５Ｂに設けられた大径流量調整弁７７Ｂとの双方を開き、小径注水管７５Ａ、及び大径注水管７５Ｂの双方を通して、注水側の井戸２に対する注水を行うようにしてもよい。
本実施形態では、弁開度制御部８２は、ポンプ７２の動作周波数が、最低周波数まで下がった状態で、注水側の井戸２に対する地下水の流量が、予め定めた流量設定基準値よりも大きい場合、大径注水管７５Ｂに設けられた大径流量調整弁７７Ｂのみで開度調整を行うようにしてもよい。
本実施形態では、弁開度制御部８２は、ポンプ７２の動作周波数が、最低周波数まで下がった状態で、注水側の井戸２に対する地下水の流量が、予め定めた流量設定基準値よりも小さい場合、小径注水管７５Ａのみで開度調整を行うようにしてもよい。
本実施形態では、弁開度制御部８２は、ポンプ７２の動作周波数が、最低周波数まで下がった状態で、注水側の井戸２に対する地下水の流量が、予め定めた流量設定基準値よりも大きい場合、小径注水管７５Ａに設けられた小径流量調整弁７７Ａと、大径注水管７５Ｂに設けられた大径流量調整弁７７Ｂとの双方を開き、小径注水管７５Ａ、及び大径注水管７５Ｂの双方を通して、注水側の井戸２に対する注水を行うようにしてもよい。
本実施形態では、弁開度制御部８２は、ポンプ７２の動作周波数が、最低周波数まで下がった状態で、注水側の井戸２に対する地下水の流量が、予め定めた流量設定基準値よりも大きい場合、大径注水管７５Ｂに設けられた大径流量調整弁７７Ｂのみで開度調整を行うようにしてもよい。
本実施形態の制御装置８０の動作について説明する。
制御装置８０の動作は、制御方法の実施形態に相当する。
制御装置８０は、図４に示す各ステップを実施する。
制御装置８０の動作は、制御方法の実施形態に相当する。
制御装置８０は、図４に示す各ステップを実施する。
まず、ポンプ動作制御部８１は、負荷設備１００側で、冷房モード又は暖房モードで運転を行っている場合、ポンプ７２を動作させることで、一対の井戸２のうち一方の揚水井戸２１の揚水管７１から地下水をくみ上げる（ＳＴ０１：ポンプを動作させるステップ）。これにより、揚水井戸２１からくみ上げられた地下水は、配管３を通り、熱交換器４に送られる。熱交換器４で、配管３内の地下水は、負荷設備１００側の媒体と熱交換を行う。熱交換器４を経た地下水は、注水管７５から他方の注水井戸２２に注水される。このとき、注水井戸２２側では、地中熱利用システム１は、複数の注水管７５（小径注水管７５Ａ、及び大径注水管７５Ｂ）の全てを通して注水を行う。
なお、ポンプ７２の起動時、初期の段階では、弁開度制御部８２は、小径流量調整弁７７Ａのみを開き、小径注水管７５Ａのみから注水井戸２２への注水を行うようにしてもよい。その後、弁開度制御部８２は、ポンプ７２の動作周波数が高まるにつれて、小径流量調整弁７７Ａを開いていき、小径注水管７５Ａでの注水流量を増加させていくようにしてもよい。さらに、弁開度制御部８２は、ポンプ７２の動作周波数がある程度高まった状態で、さらに大径流量調整弁７７Ｂを開き、小径注水管７５Ａと、大径注水管７５Ｂとで注水井戸２２への注水を行うようにしてもよい。その後、弁開度制御部８２は、ポンプ７２の動作周波数が高まるにつれて、大径流量調整弁７７Ｂをさらに開いていき、大径注水管７５Ｂでの注水流量を増加させていくようにしてもよい。
なお、ポンプ７２の起動時、初期の段階では、弁開度制御部８２は、小径流量調整弁７７Ａのみを開き、小径注水管７５Ａのみから注水井戸２２への注水を行うようにしてもよい。その後、弁開度制御部８２は、ポンプ７２の動作周波数が高まるにつれて、小径流量調整弁７７Ａを開いていき、小径注水管７５Ａでの注水流量を増加させていくようにしてもよい。さらに、弁開度制御部８２は、ポンプ７２の動作周波数がある程度高まった状態で、さらに大径流量調整弁７７Ｂを開き、小径注水管７５Ａと、大径注水管７５Ｂとで注水井戸２２への注水を行うようにしてもよい。その後、弁開度制御部８２は、ポンプ７２の動作周波数が高まるにつれて、大径流量調整弁７７Ｂをさらに開いていき、大径注水管７５Ｂでの注水流量を増加させていくようにしてもよい。
ポンプ動作制御部８１は、負荷設備１００側で、冷房モード又は暖房モードで運転を行っている場合、熱交換器４を経て注水井戸２２に注水される地下水の設定温度に応じて、揚水井戸２１から注水井戸２２に地下水を送水するポンプ７２のインバータ制御の動作周波数を調整する（ＳＴ０２：ポンプの動作周波数を調整するステップ）。これにより、ポンプ７２による揚水井戸２１から注水井戸２２への注水流量の調整がなされる。
ＳＴ０２の実施に続いて、ポンプ動作制御部８１は、ポンプ７２のインバータ制御の動作周波数が、最低周波数まで低下したか否かを判定する（ＳＴ０３：ポンプの動作周波数が最低周波数まで低下したか否かを判定するステップ）。
ＳＴ０３における判定の結果、ポンプ７２のインバータ制御の動作周波数が、最低周波数まで低下していなければ、ＳＴ０２に戻り、ポンプ動作制御部８１は、ポンプ７２による揚水井戸２１から注水井戸２２への注水流量の調整を継続する。
ＳＴ０３における判定の結果、ポンプ７２のインバータ制御の動作周波数が、最低周波数まで低下していた場合、弁開度制御部８２は、注水井戸２２に注水される地下水の設定温度に応じて、大径流量調整弁７７Ｂの開度を閉じる方向に調整する（ＳＴ０４：大径流量調整弁の開度を調整するステップ）。弁開度制御部８２は、大径流量調整弁７７Ｂの開度を調整することで、注水井戸２２への注水流量の調整を行う。このとき、ポンプ動作制御部８１は、ポンプ７２のインバータ制御の動作周波数を、最低周波数に維持している。つまり、ポンプ７２のインバータ制御の動作周波数が最低周波数である状態で、大径流量調整弁７７Ｂを閉じることで、制御装置８０は、注水井戸２２に注水される地下水の流量を、さらに低下させる。
ＳＴ０３における判定の結果、ポンプ７２のインバータ制御の動作周波数が、最低周波数まで低下していた場合、弁開度制御部８２は、注水井戸２２に注水される地下水の設定温度に応じて、大径流量調整弁７７Ｂの開度を閉じる方向に調整する（ＳＴ０４：大径流量調整弁の開度を調整するステップ）。弁開度制御部８２は、大径流量調整弁７７Ｂの開度を調整することで、注水井戸２２への注水流量の調整を行う。このとき、ポンプ動作制御部８１は、ポンプ７２のインバータ制御の動作周波数を、最低周波数に維持している。つまり、ポンプ７２のインバータ制御の動作周波数が最低周波数である状態で、大径流量調整弁７７Ｂを閉じることで、制御装置８０は、注水井戸２２に注水される地下水の流量を、さらに低下させる。
ＳＴ０４の実施に続いて、弁開度制御部８２は、大径流量調整弁７７Ｂの開度が、全閉であるか否かを判定する（ＳＴ０５：大径流量調整弁の開度が全閉であるか否かを判定するステップ）。
ＳＴ０５の判定の結果、大径流量調整弁７７Ｂの開度が全閉でなければ、ＳＴ０４に戻り、弁開度制御部８２は、処理を継続する。
ＳＴ０５の判定の結果、大径流量調整弁７７Ｂの開度が全閉であれば、井戸２に注水される地下水の流量が流量設定基準値よりも小さい状態であるから、注水井戸２２に対する注水は、小径注水管７５Ａのみを通して行われる。この場合、弁開度制御部８２は、注水井戸２２に注水される地下水の設定温度に応じて、小径流量調整弁７７Ａの開度を閉じる方向に調整する（ＳＴ０６：小径流量調整弁の開度を調整するステップ）。弁開度制御部８２は、小径流量調整弁７７Ａの開度を調整することで、注水井戸２２への注水流量の調整を行う。このときも、ポンプ動作制御部８１は、ポンプ７２のインバータ制御の動作周波数を、最低周波数に維持している。つまり、ポンプ７２のインバータ制御の動作周波数が最低周波数である状態で、弁開度制御部８２は、小径注水管７５Ａのみを通して注水井戸２２への注水を行いながら、小径流量調整弁７７Ａを閉じていく。これにより、制御装置８０は、注水井戸２２に注水される地下水の流量を、さらに低下させることができる。
ＳＴ０５の判定の結果、大径流量調整弁７７Ｂの開度が全閉でなければ、ＳＴ０４に戻り、弁開度制御部８２は、処理を継続する。
ＳＴ０５の判定の結果、大径流量調整弁７７Ｂの開度が全閉であれば、井戸２に注水される地下水の流量が流量設定基準値よりも小さい状態であるから、注水井戸２２に対する注水は、小径注水管７５Ａのみを通して行われる。この場合、弁開度制御部８２は、注水井戸２２に注水される地下水の設定温度に応じて、小径流量調整弁７７Ａの開度を閉じる方向に調整する（ＳＴ０６：小径流量調整弁の開度を調整するステップ）。弁開度制御部８２は、小径流量調整弁７７Ａの開度を調整することで、注水井戸２２への注水流量の調整を行う。このときも、ポンプ動作制御部８１は、ポンプ７２のインバータ制御の動作周波数を、最低周波数に維持している。つまり、ポンプ７２のインバータ制御の動作周波数が最低周波数である状態で、弁開度制御部８２は、小径注水管７５Ａのみを通して注水井戸２２への注水を行いながら、小径流量調整弁７７Ａを閉じていく。これにより、制御装置８０は、注水井戸２２に注水される地下水の流量を、さらに低下させることができる。
地中熱利用システム１の運転を停止する場合には、弁開度制御部８２が、小径流量調整弁７７Ａ、及び大径流量調整弁７７Ｂを全閉とした後に、ポンプ動作制御部８１は、ポンプ７２の動作を停止させる。これにより、地中熱利用システム１は、配管３内の地下水を加圧状態に維持したまま、運転を停止することができる。配管３内の地下水を加圧状態（正圧）に保つことで、外部から配管３内への異物や酸素の進入を抑え、配管３の腐食等を抑えることができる。
（作用及び効果）
本実施形態によれば、地中熱利用システム１は、井戸２からポンプ７２でくみ上げた地下水を、揚水管７１、および配管３を通して熱交換器４に送ることができる。他方、地中熱利用システム１は、熱交換器４を経た地下水を、配管３、及び注水管７５を通して、井戸２に注水する際、注水管７５に設けられた流量調整弁７７の開度を調整することで、井戸２に注水される地下水の流量を調整することができる。このとき、注水管７５は複数本設けられている。複数本の注水管７５は、それぞれ流量調整弁７７が備える。このため、複数本の注水管７５のそれぞれにおいて、流量調整弁７７の開度を調整することによって、地中熱利用システム１は、井戸２に注水される地下水の流量を、より細かく調整することができる。例えば、地中熱利用システム１は、複数本の注水管７５の一部の流量調整弁７７を開き、他の注水管７５の流量調整弁７７を閉じるようにして、井戸２に注水される地下水の流量を調整することも可能となる。したがって、地中熱利用システム１は、流量調整をしやすくすることができる。
また、揚水管７１にポンプ７２が設けられ、注水管７５に流量調整弁７７が設けられているので、利用者は、何らかのトラブルで、揚水、注水に支障が生じた場合、揚水管７１側、又は注水管７５側のどちらでトラブルが生じているのか、原因を特定しやすくなる。また、利用者は、ポンプ７２単体、流量調整弁７７単体で交換することができるので、メンテナンスも、容易かつ低コストで行うことができる。
本実施形態によれば、地中熱利用システム１は、井戸２からポンプ７２でくみ上げた地下水を、揚水管７１、および配管３を通して熱交換器４に送ることができる。他方、地中熱利用システム１は、熱交換器４を経た地下水を、配管３、及び注水管７５を通して、井戸２に注水する際、注水管７５に設けられた流量調整弁７７の開度を調整することで、井戸２に注水される地下水の流量を調整することができる。このとき、注水管７５は複数本設けられている。複数本の注水管７５は、それぞれ流量調整弁７７が備える。このため、複数本の注水管７５のそれぞれにおいて、流量調整弁７７の開度を調整することによって、地中熱利用システム１は、井戸２に注水される地下水の流量を、より細かく調整することができる。例えば、地中熱利用システム１は、複数本の注水管７５の一部の流量調整弁７７を開き、他の注水管７５の流量調整弁７７を閉じるようにして、井戸２に注水される地下水の流量を調整することも可能となる。したがって、地中熱利用システム１は、流量調整をしやすくすることができる。
また、揚水管７１にポンプ７２が設けられ、注水管７５に流量調整弁７７が設けられているので、利用者は、何らかのトラブルで、揚水、注水に支障が生じた場合、揚水管７１側、又は注水管７５側のどちらでトラブルが生じているのか、原因を特定しやすくなる。また、利用者は、ポンプ７２単体、流量調整弁７７単体で交換することができるので、メンテナンスも、容易かつ低コストで行うことができる。
また本実施形態の一例によれば、配管３は、一対の井戸２の各井戸２へ延びる側の端部に、揚水管７１と、複数本の注水管７５と、を備える。
これにより、各井戸２へ延びる側の端部３ａ、３ｂに、それぞれ複数本の注水管７５が備えられるので地中熱利用システム１は、各井戸２に注水される地下水の流量調整をしやすくすることができる。
これにより、各井戸２へ延びる側の端部３ａ、３ｂに、それぞれ複数本の注水管７５が備えられるので地中熱利用システム１は、各井戸２に注水される地下水の流量調整をしやすくすることができる。
また本実施形態の一例によれば、地中熱利用システム１の運転を停止する場合に、地中熱利用システム１は、流量調整弁７７を全閉とした後に、ポンプ７２の動作を停止させることで、配管３内の地下水を加圧状態に維持したまま、運転を停止することができる。このように、地中熱利用システム１は、配管３内の地下水を加圧状態（正圧）に保つことで、外部から配管３内への異物や酸素の進入を抑え、配管３の腐食等を抑えることができる。
また本実施形態の一例によれば、地中熱利用システム１は、井戸２に対する注水流量に応じて、流量調整弁７７の開度を調整する弁開度制御部８２をさらに備える。
これにより、地中熱利用システム１は、井戸２に対する注水流量に応じて、弁開度制御部８２で流量調整弁７７の開度を調整することで、注水温度を容易に調整することができる。
これにより、地中熱利用システム１は、井戸２に対する注水流量に応じて、弁開度制御部８２で流量調整弁７７の開度を調整することで、注水温度を容易に調整することができる。
また本実施形態の一例によれば、弁開度制御部８２は、井戸２に注水される地下水の流量が流量設定基準値よりも小さい場合、複数本の注水管７５のうちの一部に設けられた流量調整弁７７のみを開く。
これにより、複数本の注水管７５を備えることで、各注水管７５の管径、及び各注水管７５に設けられた流量調整弁７７の口径を小さくすることができる。したがって、地中熱利用システム１は、井戸２に注水される地下水の流量が小さい場合に、複数本の注水管７５のうちの一部の注水管７５の流量調整弁７７のみを開くことで、小流量領域における地下水の流量調整を、より細やかに行うことができる。
これにより、複数本の注水管７５を備えることで、各注水管７５の管径、及び各注水管７５に設けられた流量調整弁７７の口径を小さくすることができる。したがって、地中熱利用システム１は、井戸２に注水される地下水の流量が小さい場合に、複数本の注水管７５のうちの一部の注水管７５の流量調整弁７７のみを開くことで、小流量領域における地下水の流量調整を、より細やかに行うことができる。
また本実施形態の一例によれば、複数本の注水管７５は、管径が互いに異なる。
これにより、例えば、地中熱利用システム１は、井戸２に注水される地下水の流量が小さい場合に、小径注水管７５Ａの小径流量調整弁７７Ａのみで、井戸２に注水される地下水の流量調整を行うことができる。これにより、地中熱利用システム１は、小流量領域における地下水の流量調整を、より細やかに行うことができる。
これにより、例えば、地中熱利用システム１は、井戸２に注水される地下水の流量が小さい場合に、小径注水管７５Ａの小径流量調整弁７７Ａのみで、井戸２に注水される地下水の流量調整を行うことができる。これにより、地中熱利用システム１は、小流量領域における地下水の流量調整を、より細やかに行うことができる。
また本実施形態の一例によれば、制御装置８０は、ポンプ動作制御部８１と、弁開度制御部８２と、を備える。
これにより、ポンプ動作制御部８１でポンプ７２を動作させることで、制御装置８０は、一対の井戸２のうち一方の井戸２に設けられた揚水管７１から地下水をくみ上げることができる。揚水管７１からくみ上げられた地下水は、熱交換器４を経て、複数本の注水管７５から他方の井戸２に注水される。弁開度制御部８２で複数本の注水管７５のそれぞれに設けられた流量調整弁７７の開度を調整することで、制御装置８０は、他方の井戸２に注水される地下水の流量を調整しやすくなる。
これにより、ポンプ動作制御部８１でポンプ７２を動作させることで、制御装置８０は、一対の井戸２のうち一方の井戸２に設けられた揚水管７１から地下水をくみ上げることができる。揚水管７１からくみ上げられた地下水は、熱交換器４を経て、複数本の注水管７５から他方の井戸２に注水される。弁開度制御部８２で複数本の注水管７５のそれぞれに設けられた流量調整弁７７の開度を調整することで、制御装置８０は、他方の井戸２に注水される地下水の流量を調整しやすくなる。
＜変形例＞
なお、上述の実施形態においては、制御装置８０の各種機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをマイコンといったコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各種処理を行うものとしている。ここで、コンピュータシステムのＣＰＵの各種処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって上記各種処理が行われる。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
なお、上述の実施形態においては、制御装置８０の各種機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをマイコンといったコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各種処理を行うものとしている。ここで、コンピュータシステムのＣＰＵの各種処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって上記各種処理が行われる。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
上述の実施形態において、制御装置８０の各種機能を実現するためのプログラムを実行させるコンピュータ１９０のハードウェア構成の例について説明する。
図５に示すように、制御装置８０が備えるコンピュータ１９０は、プロセッサ１９５と、メモリ１９６と、記憶／再生装置１９７と、Ｉｎｐｕｔ Ｏｕｔｐｕｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（以下、「ＩＯ Ｉ／Ｆ」という。）１９８と、通信Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（以下、「通信Ｉ／Ｆ」という。）１９９と、を備える。
例えば、プロセッサ１９５は、ＣＰＵであってもよい。
例えば、メモリ１９６は、制御装置８０で実行されるプログラムで使用されるデータ等を一時的に記憶するＲａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ（以下、「ＲＡＭ」という。）等の媒体であってもよい。
例えば、記憶／再生装置１９７は、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の外部メディアへデータ等を記憶したり、外部メディアのデータ等を再生したりするための装置であってもよい。
例えば、ＩＯ Ｉ／Ｆ１９８は、制御装置８０と他の装置との間で情報等の入出力を行うためのインタフェースであってもよい。
例えば、通信Ｉ／Ｆ１９９は、インターネット、専用通信回線等の通信回線を介して、制御装置８０と他の装置との間で通信を行うインタフェースであってもよい。
例えば、メモリ１９６は、制御装置８０で実行されるプログラムで使用されるデータ等を一時的に記憶するＲａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ（以下、「ＲＡＭ」という。）等の媒体であってもよい。
例えば、記憶／再生装置１９７は、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の外部メディアへデータ等を記憶したり、外部メディアのデータ等を再生したりするための装置であってもよい。
例えば、ＩＯ Ｉ／Ｆ１９８は、制御装置８０と他の装置との間で情報等の入出力を行うためのインタフェースであってもよい。
例えば、通信Ｉ／Ｆ１９９は、インターネット、専用通信回線等の通信回線を介して、制御装置８０と他の装置との間で通信を行うインタフェースであってもよい。
＜その他の実施形態＞
以上、本開示の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として示したものであり、本開示の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、本開示の範囲や要旨に含まれると同様に、本開示の範囲とその均等の範囲に含まれるものとする。
以上、本開示の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として示したものであり、本開示の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、本開示の範囲や要旨に含まれると同様に、本開示の範囲とその均等の範囲に含まれるものとする。
＜付記＞
実施形態に記載の地中熱利用システム１、制御装置８０、制御方法、プログラムは、例えば以下のように把握される。
実施形態に記載の地中熱利用システム１、制御装置８０、制御方法、プログラムは、例えば以下のように把握される。
（１）第１の態様に係る地中熱利用システム１は、井戸２と、前記井戸２へ延びる側に端部を有する配管３と、前記配管３に設けられた熱交換器４と、を備え、前記配管３は、前記端部に、前記井戸２内の地下水を揚水可能なポンプ７２に接続された揚水管７１と、それぞれ流量調整弁７７を備えた複数本の注水管７５と、を備える。
この地中熱利用システム１は、井戸２からポンプ７２でくみ上げた地下水を、揚水管７１、および配管３を通して熱交換器４に送ることがきできる。他方、地中熱利用システム１は、熱交換器４を経た地下水を、配管３、及び注水管７５を通して、井戸２に注水する際、注水管７５に設けられた流量調整弁７７の開度を調整することで、井戸２に注水される地下水の流量を調整することができる。このとき、注水管７５は複数本設けられている。複数本の注水管７５は、それぞれ流量調整弁７７が備える。このため、複数本の注水管７５のそれぞれにおいて、流量調整弁７７の開度を調整することによって、地中熱利用システム１は、井戸２に注水される地下水の流量を、より細かく調整することができる。例えば、地中熱利用システム１は、複数本の注水管７５の一部の流量調整弁７７を開き、他の注水管７５の流量調整弁７７を閉じるようにして、井戸２に注水される地下水の流量を調整することも可能となる。したがって、地中熱利用システム１は、流量調整をしやすくすることができる。
（２）第２の態様に係る地中熱利用システム１は、（１）の地中熱利用システム１であって、前記井戸２を一対備え、前記配管３は、前記各井戸２へ延びる側の端部３ａ、３ｂに、前記揚水管７１と、複数本の前記注水管７５と、を備える。
これにより、配管３の各井戸２へ延びる側の端部３ａ、３ｂに、それぞれ複数本の注水管７５が備えられるので、地中熱利用システム１は、各井戸２に注水される地下水の流量調整をしやすくすることができる。
（３）第３の態様に係る地中熱利用システム１は、（１）又は（２）の地中熱利用システム１であって、前記流量調整弁７７は、前記配管３内の圧力を加圧状態に保持可能である。
これにより、地中熱利用システム１の運転を停止する場合に、地中熱利用システム１は、流量調整弁７７を全閉とした後に、ポンプ７２の動作を停止させることで、配管３内の地下水を加圧状態に維持したまま、運転を停止することができる。このように、地中熱利用システム１は、配管３内の地下水を加圧状態（正圧）に保つことで、外部から配管３内への異物や酸素の進入を抑え、配管３の腐食等を抑えることができる。
（４）第４の態様に係る地中熱利用システム１は、（１）から（３）の何れか一つの地中熱利用システム１であって、前記井戸２に対する注水流量に応じて、前記流量調整弁７７の開度を調整する弁開度制御部８２をさらに備える。
これにより、地中熱利用システム１は、井戸２に対する注水流量に応じて、弁開度制御部８２で流量調整弁７７の開度を調整することで、注水温度を容易に調整することができる。
（５）第５の態様に係る地中熱利用システム１は、（１）から（４）の何れか一つの地中熱利用システム１であって、前記弁開度制御部８２は、前記井戸２に注水される前記地下水の流量が流量設定基準値よりも小さい場合、複数本の前記注水管７５のうちの一部に設けられた前記流量調整弁７７のみを開く。
これにより、複数本の注水管７５を備えることで、各注水管７５の管径、及び各注水管７５に設けられた流量調整弁７７の口径を小さくすることができる。したがって、地中熱利用システム１は、井戸２に注水される地下水の流量が小さい場合に、複数本の注水管７５のうちの一部の注水管７５の流量調整弁７７のみを開くことで、小流量領域における地下水の流量調整を、より細やかに行うことができる。
（６）第６の態様に係る地中熱利用システム１は、（１）から（５）の何れか一つの地中熱利用システム１であって、複数本の前記注水管７５は、管径が互いに異なる。
これにより、例えば、地中熱利用システム１は、井戸２に注水される地下水の流量が小さい場合に、小径の注水管７５の流量調整弁７７のみで、井戸２に注水される地下水の流量調整を行うことができる。これにより、地中熱利用システム１は、小流量領域における地下水の流量調整を、より細やかに行うことができる。
（７）第７の態様に係る制御装置８０は、一対の井戸２のうち一方の前記井戸２に設けられた揚水管７１から地下水をくみ上げるよう、前記揚水管７１に設けられたポンプ７２を動作させるポンプ動作制御部８１と、前記揚水管７１からくみ上げられた地下水が熱交換器４を経て、他方の前記井戸２に設けられた複数本の注水管７５を通して前記他方の井戸２に所定の流量で注水されるよう、複数本の前記注水管７５のそれぞれに設けられた流量調整弁７７の開度を調整する弁開度制御部８２と、を備える。
これにより、ポンプ動作制御部８１でポンプ７２を動作させることで、制御装置８０は、一対の井戸２のうち一方の井戸２に設けられた揚水管７１から地下水をくみ上げることができる。揚水管７１からくみ上げられた地下水は、熱交換器４を経て、複数本の注水管７５から他方の井戸２に注水される。弁開度制御部８２で複数本の注水管７５のそれぞれに設けられた流量調整弁７７の開度を調整することで、制御装置８０は、他方の井戸２に注水される地下水の流量を調整しやすくなる。
（８）第８の態様に係る制御方法は、一対の井戸２のうち一方の前記井戸２に設けられた揚水管７１から地下水をくみ上げるよう、前記揚水管７１に設けられたポンプ７２を動作させ、前記揚水管７１からくみ上げられた地下水が熱交換器４を経て、他方の前記井戸２に設けられた複数本の注水管７５を通して前記他方の井戸２に所定の流量で注水されるよう、複数本の前記注水管７５のそれぞれに設けられた流量調整弁７７の開度を調整する。
これにより、制御方法は、ポンプ７２を動作させることで、一対の井戸２のうち一方の井戸２に設けられた揚水管７１から地下水をくみ上げることができる。揚水管７１からくみ上げられた地下水は、熱交換器４を経て、複数本の注水管７５から他方の井戸２に注水される。複数本の注水管７５のそれぞれに設けられた流量調整弁７７の開度を調整することで、制御方法は、他方の井戸２に注水される地下水の流量を調整しやすくなる。
（９）第９の態様に係るプログラムは、コンピュータ１９０に、一対の井戸２のうち一方の前記井戸２に設けられた揚水管７１から地下水をくみ上げるよう、前記揚水管７１に設けられたポンプ７２を動作させ、前記揚水管７１からくみ上げられた地下水が熱交換器４を経て、他方の前記井戸２に設けられた複数本の注水管７５を通して前記他方の井戸２に所定の流量で注水されるよう、複数本の前記注水管７５のそれぞれに設けられた流量調整弁７７の開度を調整する方法を実行させる。
これにより、コンピュータ１９０は、ポンプ７２を動作させることで、一対の井戸２のうち一方の井戸２に設けられた揚水管７１から地下水をくみ上げることができる。揚水管７１からくみ上げられた地下水は、熱交換器４を経て、複数本の注水管７５から他方の井戸２に注水される。複数本の注水管７５のそれぞれに設けられた流量調整弁７７の開度を調整することで、他方の井戸２に注水される地下水の流量を調整しやすくなる。
１…地中熱利用システム
２…井戸
２Ａ…第一井戸
２Ｂ…第二井戸
２ａ…ケーシング
２ｂ…ストレーナー
２ｃ…開口
３…配管
３ａ…端部
３ｂ…端部
４…熱交換器
７…流量調整システム
２１…揚水井戸
２２…注水井戸
３５ａ～３５ｄ…逆止弁
７１…揚水管
７２…ポンプ
７３…逆止弁
７４…ポンプコントローラ
７５…注水管
７５Ａ…小径注水管
７５Ｂ…大径注水管
７７…流量調整弁
７７Ａ…小径流量調整弁
７７Ｂ…大径流量調整弁
８０…制御装置
８１…ポンプ動作制御部
８２…弁開度制御部
１００…負荷設備
１９０…コンピュータ
１９５…プロセッサ
１９６…メモリ
１９７…記憶／再生装置
１９８…ＩＯ Ｉ／Ｆ
１９９…通信Ｉ／Ｆ
ＨＯＬ…掘削孔
ＬＹ…帯水層
ＯＧ…地上
ＳＴ０１…ポンプを動作させるステップ
ＳＴ０２…ポンプの動作周波数を調整するステップ
ＳＴ０３…ポンプの動作周波数が最低周波数まで低下したか否かを判定するステップ
ＳＴ０４…大径流量調整弁の開度を調整するステップ
ＳＴ０５…大径流量調整弁の開度が全閉であるか否かを判定するステップ
ＳＴ０６…小径流量調整弁の開度を調整するステップ
２…井戸
２Ａ…第一井戸
２Ｂ…第二井戸
２ａ…ケーシング
２ｂ…ストレーナー
２ｃ…開口
３…配管
３ａ…端部
３ｂ…端部
４…熱交換器
７…流量調整システム
２１…揚水井戸
２２…注水井戸
３５ａ～３５ｄ…逆止弁
７１…揚水管
７２…ポンプ
７３…逆止弁
７４…ポンプコントローラ
７５…注水管
７５Ａ…小径注水管
７５Ｂ…大径注水管
７７…流量調整弁
７７Ａ…小径流量調整弁
７７Ｂ…大径流量調整弁
８０…制御装置
８１…ポンプ動作制御部
８２…弁開度制御部
１００…負荷設備
１９０…コンピュータ
１９５…プロセッサ
１９６…メモリ
１９７…記憶／再生装置
１９８…ＩＯ Ｉ／Ｆ
１９９…通信Ｉ／Ｆ
ＨＯＬ…掘削孔
ＬＹ…帯水層
ＯＧ…地上
ＳＴ０１…ポンプを動作させるステップ
ＳＴ０２…ポンプの動作周波数を調整するステップ
ＳＴ０３…ポンプの動作周波数が最低周波数まで低下したか否かを判定するステップ
ＳＴ０４…大径流量調整弁の開度を調整するステップ
ＳＴ０５…大径流量調整弁の開度が全閉であるか否かを判定するステップ
ＳＴ０６…小径流量調整弁の開度を調整するステップ
Claims (9)
- 井戸と、
前記井戸へ延びる側に端部を有する配管と、
前記配管に設けられた熱交換器と、を備え、
前記配管は、前記端部に、
前記井戸内の地下水を揚水可能なポンプに接続された揚水管と、
それぞれ流量調整弁を備え、それぞれ前記井戸内に延び、管径が互いに異なる複数本の注水管と、
を備える地中熱利用システム。 - 前記井戸を一対備え、
前記配管は、前記各井戸へ延びる側の前記端部に、
前記揚水管と、
複数本の前記注水管と、
を備える請求項１に記載の地中熱利用システム。 - 前記流量調整弁は、前記配管内の圧力を加圧状態に保持可能である
請求項１または２に記載の地中熱利用システム。 - 前記井戸に対する注水流量に応じて、前記流量調整弁の開度を調整する弁開度制御部をさらに備える
請求項１から３のいずれか一項に記載の地中熱利用システム。 - 前記弁開度制御部は、前記井戸に注水される前記地下水の流量が流量設定基準値よりも小さい場合、複数本の前記注水管のうちの一部に設けられた前記流量調整弁のみを開く
請求項４に記載の地中熱利用システム。 - 前記各注水管が、前記井戸内の前記地下水に浸漬されている
請求項１から５の何れか一項に記載の地中熱利用システム。 - 一対の井戸のうち一方の前記井戸に設けられた揚水管から地下水をくみ上げるよう、前記揚水管に設けられたポンプを動作させるポンプ動作制御部と、
前記揚水管からくみ上げられた地下水が熱交換器を経て、他方の前記井戸内にそれぞれ延びるように設けられた管径が互いに異なる複数本の注水管を通して前記他方の井戸に所定の流量で注水されるよう、複数本の前記注水管のそれぞれに設けられた流量調整弁の開度を調整する弁開度制御部と、を備える
制御装置。 - 一対の井戸のうち一方の前記井戸に設けられた揚水管から地下水をくみ上げるよう、前記揚水管に設けられたポンプを動作させ、
前記揚水管からくみ上げられた地下水が熱交換器を経て、他方の前記井戸内にそれぞれ延びるように設けられた管径が互いに異なる複数本の注水管を通して前記他方の井戸に所定の流量で注水されるよう、複数本の前記注水管のそれぞれに設けられた流量調整弁の開度を調整する
制御方法。 - コンピュータに、
一対の井戸のうち一方の前記井戸に設けられた揚水管から地下水をくみ上げるよう、前記揚水管に設けられたポンプを動作させ、
前記揚水管からくみ上げられた地下水が熱交換器を経て、他方の前記井戸内にそれぞれ延びるように設けられた管径が互いに異なる複数本の注水管を通して前記他方の井戸に所定の流量で注水されるよう、複数本の前記注水管のそれぞれに設けられた流量調整弁の開度を調整する
方法を実行させるためのプログラム。
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| US20150300327A1 (en) | 2012-05-09 | 2015-10-22 | Halliburton Energy Services, Inc. | Enhanced Geothermal Systems and Methods |
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- 2021-05-06 JP JP2021078634A patent/JP7096930B1/ja active Active
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2022
- 2022-02-10 CN CN202280030403.3A patent/CN117242309A/zh active Pending
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- 2022-02-10 WO PCT/JP2022/005403 patent/WO2022234703A1/ja active Application Filing
Patent Citations (6)
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