JP7307949B2 - Geothermal heat utilization equipment - Google Patents
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Description
本発明は、地下水の熱を、融雪や空調機、冷凍機等の熱源(温熱源及び冷熱源を含む)として用いるようにした地中熱利用装置に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a geothermal heat utilization apparatus that uses the heat of underground water as a heat source (including a heat source and a cold heat source) for snow melting, air conditioners, refrigerators, and the like.
従来、この種の発明には、例えば特許文献1に記載されるように、鉛直状のケーシングと、このケーシング内に位置する開口から上方のケーシング外へ延設された往管と、ケーシング外からケーシング内へ入り下方へ延設された還管と備え、前記往管によりケーシング内の地下水をくみ上げて地上設備に流通させ熱交換等に利用した後、この利用後の水を前記還管によりケーシング内へ戻し更に地下水脈へ戻すようにした地下水往還装置がある。 Conventionally, in this type of invention, for example, as described in Patent Document 1, a vertical casing, a forward pipe extending from an opening located in the casing to the outside of the upper casing, and a It is provided with a return pipe that enters the casing and extends downward, and after the groundwater in the casing is pumped up by the outgoing pipe and circulated to the ground equipment and used for heat exchange, etc., the water after use is discharged through the return pipe to the casing. There is an underground water circulation device that returns water inside and further returns it to the underground water vein.
ところで、上記従来技術によれば、くみ上げた地下水を地上設備で利用した後に地下水脈に戻すことになるため、環境への悪影響が懸念され、自治体等による規制を受ける場合もある。
そこで、ケーシング内に地下水とは遮断された状態で地下水と熱交換を行う熱交換器を設け、この熱交換器内の熱媒体流体を地上設備に循環させることが提案される。
しかしながら、このような構成では、ケーシング内で地下水が停留して温度上昇又は温度降下してしまい、効率的な熱交換を行えないおそれがある。
By the way, according to the above-mentioned prior art, since the pumped groundwater is returned to the groundwater vein after being used in the ground equipment, there are concerns about adverse effects on the environment, and there are cases where it is subject to regulation by local governments and the like.
Therefore, it is proposed to provide a heat exchanger that exchanges heat with the groundwater in a state that is cut off from the groundwater in the casing, and to circulate the heat medium fluid in this heat exchanger to the ground equipment.
However, in such a configuration, the underground water may remain in the casing and the temperature may rise or drop, making it impossible to perform efficient heat exchange.
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するために、以下の構成を具備するものである。
地下水の熱を地上設備にて利用するようにした地中熱利用装置において、
下端側に地下水を流通するための通水口を有する鉛直筒状のケーシングと、前記ケーシング内に貯溜する地下水に浸されるように設けられて、管内を流通する熱媒体流体と管外壁に接する地下水との間で熱交換をする熱交換器と、前記熱交換器と前記地上設備との間で前記熱媒体流体を循環ポンプで循環するように配管接続された熱媒体搬送管と、前記ケーシング内に貯溜する地下水に対し上方側から圧力を加えたりその圧力を除去したりする加減圧装置とを具備し、加減圧装置は、気体を送るコンプレッサーであることを特徴とする地中熱利用装置とした。
In order to solve at least part of the above problems, the present invention has the following configurations.
In geothermal heat utilization equipment that utilizes the heat of groundwater in ground facilities,
A vertical cylindrical casing having a water passage hole for circulating groundwater on the lower end side, and a heat medium fluid circulating in the pipe and the groundwater in contact with the outer wall of the pipe, which is provided so as to be immersed in the groundwater stored in the casing. a heat exchanger that exchanges heat between the heat exchanger and the ground equipment, a heat medium transfer pipe that is connected so that the heat medium fluid is circulated by a circulation pump between the heat exchanger and the ground equipment, and the inside of the casing A geothermal heat utilization apparatus comprising a pressurization and decompression device that applies pressure from above to groundwater stored in the underground water and removes the pressure , and the pressurization and decompression device is a compressor that sends gas. bottom.
本発明は、以上説明したように構成されているので、地下水を汲み上げたり戻したりすることなく、地下水の熱を効率的に利用することができる。 Since the present invention is configured as described above, it is possible to efficiently utilize the heat of the groundwater without pumping up or returning the groundwater.
本実施の形態では、以下の特徴を開示している。
第1の特徴は、地下水の熱を地上設備にて利用するようにした地中熱利用装置において、下端側に地下水を流通するための通水口を有する鉛直筒状のケーシングと、前記ケーシング内に貯溜する地下水に浸されるように設けられて、管内を流通する熱媒体流体と管外壁に接する地下水との間で熱交換をする熱交換器と、前記熱交換器と前記地上設備との間で前記熱媒体流体を循環するように配管接続された熱媒体搬送管と、前記ケーシング内に貯溜する地下水に対し上方側から圧力を加えたりその圧力を除去したりする加減圧装置とを具備した(図1~図3参照)。
The present embodiment discloses the following features.
A first feature is a geothermal heat utilization device that utilizes the heat of groundwater in ground equipment, and includes a vertical cylindrical casing having a water passage port for circulating groundwater on the lower end side, and A heat exchanger provided so as to be immersed in the stored groundwater for exchanging heat between the heat medium fluid flowing in the pipe and the groundwater in contact with the outer wall of the pipe, and between the heat exchanger and the ground equipment. a heat medium transfer pipe connected to circulate the heat medium fluid, and a pressurization/decompression device that applies pressure from above to the groundwater stored in the casing and removes the pressure. (See FIGS. 1-3).
第2の特徴として、前記ケーシング内における前記通水口よりも上側には、前記ケーシングの周壁と、前記ケーシングの上端側を塞ぐ蓋部材と、前記ケーシング内に浸入した地下水の水面とによって囲まれた密閉空間が形成され、前記加減圧装置は、前記密閉空間に流体を送り込んで加圧したり、該流体を減圧したりする(図1~図3参照)。 As a second feature, the upper side of the water passage in the casing is surrounded by a peripheral wall of the casing, a lid member that closes the upper end side of the casing, and a surface of groundwater that has entered the casing. A sealed space is formed, and the pressurization/decompression device feeds a fluid into the sealed space to pressurize it or depressurize the fluid (see FIGS. 1 to 3).
第3の特徴として、前記加減圧装置は、前記ケーシング内に貯溜した地下水の水面よりも上側に吐出口を有する加圧流体管と、前記加圧流体管の上流側に流体を送り込むように接続されたコンプレッサーとを具備する(図1~図2参照)。 As a third feature, the pressurization/decompression device is connected to a pressurized fluid pipe having a discharge port above the water surface of groundwater stored in the casing, and a fluid is sent upstream of the pressurized fluid pipe. and a compressor (see FIGS. 1-2).
第4の特徴は、前記ケーシング内に貯溜した地下水の水面に、該水面を覆うようにして浮かぶ浮部材を設けた(図1参照)。 A fourth feature is that a floating member is provided on the water surface of the groundwater stored in the casing so as to cover the water surface (see FIG. 1).
第5の特徴は、前記ケーシング、前記熱交換器、及び前記熱媒体搬送管を具備して地中熱利用ユニットを構成し、この地中熱利用ユニットを複数並設し、これら複数の地中熱利用ユニットのうち、何れか一つの地中熱利用ユニットに前記加減圧装置を設け、この地中熱利用ユニットのケーシング内における地下水の水面よりも上側の密閉空間と、隣接する他の地中熱利用ユニットのケーシング内における地下水の上側の密閉空間との間に、流体を流通させて均圧にする均圧管を設けた(図2参照)。 A fifth feature is that the casing, the heat exchanger, and the heat medium transfer pipe constitute a geothermal heat utilization unit, a plurality of the geothermal heat utilization units are arranged in parallel, and the plurality of underground heat utilization units are arranged in parallel. Among the heat utilization units, any one of the geothermal heat utilization units is provided with the pressurization/decompression device, and a closed space above the water surface of the groundwater in the casing of this geothermal heat utilization unit and other adjacent underground A pressure equalizing pipe was provided between the sealed space above the groundwater in the casing of the heat utilization unit to circulate the fluid and equalize the pressure (see Fig. 2).
第6の特徴として、前記加減圧装置は、前記ケーシング内に貯溜する地下水の水面を覆うようにして設けられた浮部材と、該浮部材を下方へ押動したり、その押動力を解除したりする押動装置とを具備してなる(図3参照)。 As a sixth feature, the pressurization/decompression device includes a floating member provided so as to cover the water surface of groundwater stored in the casing, and a floating member that pushes downward or releases the pushing force. (See FIG. 3).
<第1の実施態様>
次に、上記特徴を有する実施態様について、図面に基づいて詳細に説明する。
<First Embodiment>
Next, an embodiment having the above features will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る地中熱利用装置1を、不透水層及び帯水層を有する地中に埋め込んだ状態を示す。
帯水層とは、上下の不透水層の間に形成される水を含んだ地層であり、例えば、砂層、礫層などの多孔質浸透性の未固結地層、または割れ目を有した砂岩、礫岩、稀に玄武岩、分散した溶岩が重なり合った火成岩層、あるいは多孔質、空洞のある石灰岩の層等によって構成される。
FIG. 1 shows a state in which a geothermal heat utilization device 1 according to the present invention is embedded in the ground having an impermeable layer and an aquifer.
An aquifer is a stratum containing water formed between upper and lower impermeable layers. It is composed of conglomerate, rarely basalt, igneous layers of interspersed lava, or layers of porous, hollow limestone.
地中熱利用装置1は、その下端側が目的の温度や水量などを有する帯水層に達するように埋め込まれ、帯水層における地下水の熱を地上設備Xにて利用するように構成される。 The geothermal heat utilization device 1 is embedded so that its lower end reaches an aquifer having a target temperature, water volume, etc., and is configured to utilize the heat of the groundwater in the aquifer in the ground equipment X.
詳細に説明すれば、この地中熱利用装置1は、下端側に地下水を流通するための通水口11を有する鉛直有底筒状のケーシング10と、このケーシング10内に貯溜する地下水に浸されるように設けられて、管内を流通する熱媒体流体と管外壁に接する地下水との間で熱交換をする熱交換器20と、熱交換器20と地上設備Xとの間で熱媒体流体(例えば、不凍液等)を循環するように配管接続された熱媒体搬送管30と、ケーシング10内に貯溜する地下水Wに対し上方側から圧力を加えたりその圧力を除去したりする加減圧装置40とを具備している。
To explain in detail, this geothermal heat utilization apparatus 1 comprises a vertical bottomed
地上設備Xは、例えば、路面下に埋め込まれて路面上の雪を溶かす融雪装置であり、入口と出口を有する配管を路面に沿うトグロ状もしくは蛇行状等に曲げ形成してなる。なお、図1は、トグロ状の配管を模式的に示すものである。
この地上設備Xの他例としては、路面の熱を回収するようにした熱交換器や、ヒートポンプチラー等の空調機や冷凍機とすることも可能であり、この場合は、熱源側機器の配管に熱媒体搬送管30が接続される。
The ground equipment X is, for example, a snow melting device embedded under the road surface to melt snow on the road surface, and is formed by bending a pipe having an inlet and an outlet in a serpentine or meandering shape along the road surface. In addition, FIG. 1 schematically shows a toguro-shaped pipe.
Other examples of ground equipment X include a heat exchanger that recovers heat from the road surface, an air conditioner such as a heat pump chiller, or a refrigerator. is connected to the heat
ケーシング10は、有底の長尺円筒状部材であり、複数の円筒状の金属パイプを上下方向へ連結し、最下端部に底部を接続して構成される。
このケーシング10の上端部は、後述する熱媒体搬送管30等を挿通する円盤状の蓋部材13によって、気密状に閉鎖されている。
ケーシング10の底部を形成する下端壁は、図1に示すように、地中内の層(図示例によれば不透水層)に接する。
The
The upper end of the
The lower end wall forming the bottom of the
このケーシング10の口径は、必要循環量に応じて、例えば100mm、125mm、150mm、200mm、300mm等から適宜に選択される。
このケーシング10の下端側には、目標とする帯水層の少なくとも一部に対応する位置に、通水口11が設けられる。
The diameter of the
A
通水口11は、ケーシング10の周壁を径方向へ貫通するとともに上下方向へ延設された縦長スリット状の貫通孔であり、ストレーナと呼称される場合もある。
この通水口11は、ケーシング10の周壁において、周方向に間隔をおいて複数設けられる。
各通水口11の幅寸法(周方向寸法)は、帯水層の礫(小石)等を通過させ難いように適宜に設定される。
なお、この通水口11の他例としては、多数の小孔からなる態様や、水を通過可能な繊維状物からなる態様とすることも可能である。
The
A plurality of
The width dimension (circumferential dimension) of each
In addition, as other examples of the
ケーシング10内における通水口11よりも上側には、ケーシング10の周壁と、ケーシング10の上端を塞ぐ蓋部材13と、ケーシング10内に浸入した地下水Wの水面とにより囲まれた密閉空間Sが形成される。この密閉空間Sには、後述する加減圧装置40によって加圧流体が送り込まれたり、その流体が減圧されたりする。
A closed space S surrounded by a peripheral wall of the
熱交換器20は、伝熱管21をコイル状に巻いたコイル式熱交換器であり、図示例によれば、上端側に入口22と出口23を有し、入口22から侵入する熱媒体流体を、コイル状の伝熱管21に流通させた後、出口23から排出する。
この熱交換器20は、ケーシング10内で地下水Wに水没するように設けられる。
なお、熱交換器20は、内部を流れる熱媒体流体と、外部の地下水Wとを仕切った状態で、これらの間の熱交換をするものであれば、図示例以外のものを用いてもよい。
The
This
Note that the
この熱交換器20内を流通する熱媒体流体は、例えば、冷凍設備や空調設備等の冷却水として用いられる不凍液であり、ブライン等と呼称される場合もある。
この熱媒体流体の他例としては、水や他の流体等とすることも可能である。
The heat medium fluid flowing through the
Other examples of this heat carrier fluid include water and other fluids.
熱媒体搬送管30は、熱交換器20から地上設備Xへ向かう往管31と、地上設備Xから熱交換器20へ向かう還管32とを具備し、循環する配管経路を構成している。
The heat
往管31及び還管32は、円筒状のパイプやチューブ等によって構成される。
往管31は、その一端側を、熱交換器20の出口23に接続するとともに、他端側を、上方へ延設し蓋部材13に挿通して、地上設備Xの入口に接続している。
この往管31の途中には、内部の熱媒体流体を強制搬送する循環ポンプPや、図示しない圧力計、温度計等が設けられる。
The
One end of the
A circulation pump P for forcibly conveying the internal heat medium fluid, a pressure gauge, a thermometer, etc., not shown, are provided in the middle of the
還管32は、その一端側を地上設備Xの出口に接続するとともに、他端側を蓋部材13に挿通しケーシング10内で下方へ延設して、熱交換器20の入口22に接続している。
One end of the
加減圧装置40は、ケーシング10内に貯溜した地下水Wの水面よりも上側に吐出口41aを有する加圧流体管41と、加圧流体管41の上流側に流体を強制的に送り込むコンプレッサーCとを具備する。
The pressurization/
ここで、前記流体は、地上の空気とすればよいが、不活性ガス(例えば窒素等)や、空気以外の気体や、水よりも比重の小さい液体(例えば油等)とすることも可能である。 Here, the fluid may be ground air, but inert gas (such as nitrogen), gas other than air, or liquid having a lower specific gravity than water (such as oil) may also be used. be.
加圧流体管41は、円筒状のパイプやチューブ等によって構成され、その一端側を、蓋部材13を介してケーシング10内に挿入するとともに、他端側の開口をコンプレッサーCの吐出口に接続している。
The
コンプレッサーCは、例えばエアーコンプレッサーであり、動作中に加圧流体管41内の流体を加圧し、停止した際には加圧流体管41内を減圧するように構成される。
このコンプレッサーCは、適宜な間隔で発停を繰り返するように制御される。すなわち、コンプレッサーCは、所定時間の動作により密閉空間Sを加圧するインターバルと、その動作を所定時間停止して密閉空間Sを減圧するインターバルとを、交互に繰り返すように制御され、この制御により、加圧流体管41内の流体の圧力を変動させる。
なお、他例としては、加圧流体管41上に電動弁又は電磁弁を設け、コンプレッサーCを発停せずに運転継続し、前記電動弁又は電磁弁のオンオフにより、加圧流体管41内の流体の圧力を変動するようにしてもよい。
The compressor C is, for example, an air compressor, and is configured to pressurize the fluid in the
This compressor C is controlled to repeat starting and stopping at appropriate intervals. That is, the compressor C is controlled to alternately repeat an interval in which the closed space S is pressurized by operation for a predetermined time and an interval in which the operation is stopped for a predetermined time to depressurize the closed space S. The pressure of the fluid in
As another example, a motor-operated valve or a solenoid valve may be provided on the
ケーシング10の上端側を閉鎖する蓋部材13は、円盤状の部材であり、ケーシング10の上端縁に対し気密状に接続される。
この蓋部材13には、上述したように、往管31、還管32及び加圧流体管41等の管体が挿通され、その挿通部分は、密閉空間Sの気密性を保持するように気密処理されている。
A
As described above, pipes such as the
次に、上記構成の地中熱利用装置1について、その特徴的な作用効果を詳細に説明する。
地中熱利用装置1は、通水口11を帯水層に配置するようにして、ケーシング10が地中に埋め込まれると、帯水層の地下水が複数の通水口11を介してケーシング10内に浸入する。
Next, the characteristic functions and effects of the geothermal heat utilization apparatus 1 having the above configuration will be described in detail.
In the underground heat utilization device 1, when the
このため、ケーシング10内の下半側に、地下水Wが溜り、この地下水Wに伝熱管21が没入する。この状態で、循環ポンプPを運転すると、往管31、熱交換器20、地上設備X、及び還管32等による循環経路中に、熱媒体流体が循環する。
そして、熱交換器20側では、ケーシング10内の地下水Wの熱が熱交換器20内の熱媒体流体に伝達し、地上側では、地上設備Xに循環した熱媒体流体の熱が利用される。
As a result, the groundwater W accumulates in the lower half of the
Then, on the
一方、ケーシング10内における地下水Wの水面よりも上側には、密閉空間Sが形成され、この密閉空間Sには、加減圧装置40による加圧流体が供給される。
On the other hand, a sealed space S is formed above the water surface of the groundwater W in the
加減圧装置40は所定のインターバルでオンオフするため、密閉空間S内の流体が、加圧と減圧を繰り返し、地下水Wの水面が上下に変動する。
したがって、前記加圧に伴いケーシング10内の地下水Wが帯水層へ戻されるインターバルと、前記減圧に伴い帯水層からケーシング10内に地下水が浸入するインターバルとが、交互に繰り返されて、ケーシング10内に貯溜する地下水Wが適宜に攪拌され流動する。
Since the pressurization/
Therefore, the interval at which the groundwater W in the
特に、本実施形態では、加減圧装置40の加圧流体管41の吐出口41aを、ケーシング10内に貯溜した地下水Wの水面よりも上側に配置しているため、密閉空間Sの圧力変動を地下水Wに効果的に伝達することができる。
すなわち、仮に前記吐出口41aを、ケーシング10内の地下水Wに没入した場合には、地下水Wに吐出される気体により多量の泡が発生し、これら泡の影響によって密閉空間Sの圧力変動が地下水Wに伝達し難くなるおそれがあるが、本実施形態によればこのような不具合を解消することができる。
In particular, in the present embodiment, since the
That is, if the
よって、本発明に係る地中熱利用装置1によれば、地下水Wを地上に汲み上げたり戻したりすることなく、間接的に地下水熱を利用することができ、その上、地下水Wがケーシング10内に滞留するのを防ぎ、ケーシング10内の地下水Wの温度を安定させることができる。このため、地上設備Xでは、安定した温度の地下水熱を得ることができる。
そして、地上設備Xで得られる地下水熱は、融雪や空調機、冷凍機等の熱源(温熱源である場合と冷熱源である場合の双方を含む)等として有効に利用される。
また、地上設備Xで吸収した熱を、熱交換器20を介して地下水側に排熱することも可能である。
Therefore, according to the geothermal heat utilization apparatus 1 according to the present invention, the groundwater heat can be indirectly utilized without pumping up the groundwater W to the ground or returning it to the ground. The temperature of the groundwater W in the
The groundwater heat obtained by the ground facility X is effectively used as a heat source for snow melting, air conditioners, refrigerators, etc. (including both hot and cold heat sources).
It is also possible to exhaust the heat absorbed by the ground equipment X to the groundwater side via the
なお、上記地中熱利用装置1には、必要に応じて、浮部材50を設けてもよい。
浮部材50は、地下水Wの水面に浮かぶ略円盤状の部材である。この浮部材50は、中空材等の浮力を有する材料により、地下水Wの水面を覆う円盤状に形成され、往管31及び還管32を遊挿する貫通孔を有する。
この浮部材50によれば、コンプレッサーCによる密閉空間Sの流体の変動を、地下水Wに効率的に伝達することができ、ケーシング10内に貯溜する地下水Wをいっそう効果的に攪拌するとともにその温度を安定させることができる。
In addition, you may provide the floating member 50 in the said underground heat utilization apparatus 1 as needed.
The floating member 50 is a substantially disc-shaped member that floats on the surface of the groundwater W. As shown in FIG. The floating member 50 is made of a material having buoyancy, such as a hollow material, and is formed in a disk shape that covers the water surface of the groundwater W, and has through holes into which the
According to this floating member 50, the fluctuation of the fluid in the sealed space S caused by the compressor C can be efficiently transmitted to the groundwater W, and the groundwater W stored in the
<第2の実施態様>
次に、本発明に係る他の実施態様について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す実施態様は、上記地中熱利用装置1について一部を変更したものであるため、主にその変更部分について詳述し、重複する詳細説明を省略する。
<Second embodiment>
Next, another embodiment according to the present invention will be described in detail based on the drawings. In addition, since the embodiment shown below is obtained by partially changing the geothermal heat utilization apparatus 1, the changed part will be mainly described in detail, and redundant detailed description will be omitted.
図2に示す地中熱利用装置2は、ケーシング10、熱交換器20、及び熱媒体搬送管30を具備して地中熱利用ユニットを構成し、この地中熱利用ユニットを複数並設している。
これら複数(図示例によれば二つ)の地中熱利用ユニットA,Bのうち、何れか一つの地中熱利用ユニットAには、加減圧装置40が設けられる。
そして、この地中熱利用ユニットAのケーシング10内における地下水Wの水面よりも上側の密閉空間Sと、隣接する他の地中熱利用ユニットBのケーシング10内における地下水Wの上側の密閉空間Sとの間には、流体を流通させて均圧にする均圧管60が設けられる。地中熱利用ユニットBには加減圧装置40を具備していない。
The geothermal heat utilization device 2 shown in FIG. 2 comprises a
A pressurization/
A sealed space S above the surface of the groundwater W in the
均圧管60は、金属や合成樹脂等からなる配管であり、その一端側を一方の地中熱利用ユニットAの蓋部材13に挿通して、ケーシング10内の地下水面よりも上の密閉空間S内に配置し、他端側を他方の地中熱利用ユニットBの蓋部材13に挿通してケーシング10内の地下水面よりも上の密閉空間S内に配置している。
The
よって、上記構成の地中熱利用装置2によれば、加減圧装置40による加圧と減圧を繰り返せば、一方の密閉空間Sの圧力変動を、他方の密閉空間Sに伝達することができ、ひいては、簡素な構造により、複数の地中熱利用ユニットA,Bの何れにおいても、ケーシング10内の地下水Wの温度を安定させて、対応する地上設備Xにて、安定した温度の地下水熱を得ることができる。
Therefore, according to the geothermal heat utilization device 2 configured as described above, by repeating pressurization and depressurization by the pressurization/
<第3の実施態様>
図3に示す地中熱利用装置3は、上記地中熱利用装置1に対し、加減圧装置40を加減圧装置70に置換したものである。
<Third embodiment>
A geothermal
加減圧装置70は、ケーシング10内に貯溜する地下水Wの水面を覆うようにして設けられた浮部材71と、浮部材71を下方へ押動したり、その押動力を解除したりする押動装置72とを具備している。
The pressurization/
浮部材71は、地下水Wの水面に浮かぶ略円盤状の部材である。この浮部材50は、中空材等の浮力を有する材料により、地下水Wの水面を覆う円盤状に形成され、往管31及び還管32を遊挿している。
The floating
押動装置72は、浮部材71の上面中央寄りに鉛直状に接続された棒状部材72aと、この棒状部材72aの上端側に接続されたピストン72bと、このピストン72bの外周面に摺接してピストン72bを上下動可能に支持する円筒状のシリンダー72cと、このシリンダー72c内の上方側の空間に流体を送り込む加圧流体管72d及びコンプレッサーCとを具備している。
The pushing
シリンダー72cは、蓋部材13やケーシング10内周面等の不動部位に支持され、その上端部が蓋部材13によって密閉される。
加圧流体管72dは、開口を有する一端側を蓋部材13に挿通し、ピストン72b内の上部空間に配置している。この加圧流体管72dの他端側の開口は、コンプレッサーCの吐出口に接続される。
The
The
加圧流体管72dは、円筒状のパイプやチューブ等によって構成され、その一端側を、蓋部材13を介してシリンダー72c内に挿入するとともに、他端側の開口をコンプレッサーCの吐出口に接続している。
The
よって、図3に示す地中熱利用装置3によれば、コンプレッサーCによる加圧と減圧を繰り返せば、ピストン72b、棒状部材72a及び浮部材71が上下動し、この上下動が地下水面に直接的に伝達する。
このため、ケーシング10内に貯溜する地下水Wをより効果的に攪拌することができ、ひいては、ケーシング10内の地下水Wの温度を安定させて、対応する地上設備Xにて、安定した温度の地下水熱を得ることができる。
Therefore, according to the geothermal
Therefore, the groundwater W stored in the
なお、上記押動装置72は、コンプレッサーCの流体圧力により浮部材71及び棒状部材72aを上下動させたが、この押動装置の他例としては、ラックとピニオンを用いた直線駆動機構や、電磁石を用いた電磁駆動装置等によって浮部材71及び棒状部材72aを上下動させる態様とすることも可能である。
The pushing
また、本発明は上述した実施態様に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更可能である。 Moreover, the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be modified as appropriate without changing the gist of the present invention.
1,2,3:地中熱利用装置
10:ケーシング
11:通水口
13:蓋部材
20:熱交換器
30:熱媒体搬送管
40,70:加減圧装置
41,72d:加圧流体管
50,71:浮部材
72a:棒状部材
72b:ピストン
72c:シリンダー
60:均圧管
地中熱利用ユニットA,B
C:コンプレッサー
P:循環ポンプ
S:密閉空間
W:地下水
X:地上設備
Reference Signs List 1, 2, 3: Geothermal heat utilization device 10: Casing 11: Water passage port 13: Lid member 20: Heat exchanger 30: Heat
C: Compressor P: Circulation pump S: Closed space W: Underground water X: Ground equipment
Claims (6)
下端側に地下水を流通するための通水口を有する鉛直筒状のケーシングと、
前記ケーシング内に貯溜する地下水に浸されるように設けられて、管内を流通する熱媒体流体と管外壁に接する地下水との間で熱交換をする熱交換器と、
前記熱交換器と前記地上設備との間で前記熱媒体流体を循環ポンプで循環するように配管接続された熱媒体搬送管と、
前記ケーシング内に貯溜する地下水に対し上方側から圧力を加えたりその圧力を除去したりする加減圧装置とを具備し、
加減圧装置は、気体を送るコンプレッサーであることを特徴とする地中熱利用装置。
In geothermal heat utilization equipment that utilizes the heat of groundwater in ground facilities,
A vertical cylindrical casing having a water passage hole for circulating groundwater on the lower end side;
a heat exchanger that is provided so as to be immersed in the groundwater stored in the casing and exchanges heat between the heat medium fluid flowing in the pipe and the groundwater in contact with the outer wall of the pipe;
a heat medium transfer pipe connected by piping so that the heat medium fluid is circulated between the heat exchanger and the ground facility by a circulation pump ;
a pressurizing and depressurizing device that applies pressure from above to the groundwater stored in the casing and removes the pressure ;
A geothermal heat utilization device, wherein the pressurization/decompression device is a compressor for sending gas .
前記加減圧装置は、前記密閉空間に流体を送り込んで加圧したり、該流体を減圧したりすることを特徴とする請求項1記載の地中熱利用装置。
A closed space surrounded by a peripheral wall of the casing, a lid member that closes the upper end side of the casing, and the surface of groundwater that has entered the casing is formed above the water passage in the casing,
2. The geothermal heat utilization apparatus according to claim 1, wherein the pressurization/decompression device feeds a fluid into the sealed space to pressurize or depressurize the fluid.
The pressurization/decompression device includes a pressurized fluid pipe having a discharge port above the surface of the groundwater stored in the casing, and a compressor connected to the upstream side of the pressurized fluid pipe so as to feed the fluid. 3. The geothermal heat utilization apparatus according to claim 2, characterized in that:
4. The geothermal heat utilization apparatus according to claim 2, wherein a floating member is provided on the water surface of the groundwater stored in the casing so as to cover the water surface.
これら複数の地中熱利用ユニットのうち、何れか一つの地中熱利用ユニットに前記加減圧装置を設け、この地中熱利用ユニットのケーシング内における地下水の水面よりも上側の密閉空間と、隣接する他の地中熱利用ユニットのケーシング内における地下水の上側の密閉空間との間に、流体を流通させて均圧にする均圧管を設けたことを特徴とする請求項2~4何れか1項記載の地中熱利用装置。
A geothermal heat utilization unit is configured by comprising the casing, the heat exchanger, and the heat medium transfer pipe, and a plurality of the geothermal heat utilization units are arranged in parallel,
Any one of the plurality of geothermal heat utilization units is provided with the pressurization/decompression device, and a sealed space above the surface of the groundwater in the casing of the geothermal heat utilization unit is adjacent to the A pressure equalizing pipe is provided between the sealed space above the groundwater in the casing of the other geothermal heat utilization unit to circulate the fluid and equalize the pressure. A geothermal heat utilization device according to any one of the preceding paragraphs.
下端側に地下水を流通するための通水口を有する鉛直筒状のケーシングと、
前記ケーシング内に貯溜する地下水に浸されるように設けられて、管内を流通する熱媒体流体と管外壁に接する地下水との間で熱交換をする熱交換器と、
前記熱交換器と前記地上設備との間で前記熱媒体流体を循環するように配管接続された熱媒体搬送管と、
前記ケーシング内に貯溜する地下水に対し上方側から圧力を加えたりその圧力を除去したりする加減圧装置とを具備し、
前記加減圧装置は、前記ケーシング内に貯溜する地下水の水面を覆うようにして設けられた浮部材と、該浮部材を下方へ押動したり、その押動力を解除したりする押動装置とを具備してなることを特徴とする地中熱利用装置。
In geothermal heat utilization equipment that utilizes the heat of groundwater in ground facilities,
A vertical cylindrical casing having a water passage hole for circulating groundwater on the lower end side;
a heat exchanger that is provided so as to be immersed in the groundwater stored in the casing and exchanges heat between the heat medium fluid flowing in the pipe and the groundwater in contact with the outer wall of the pipe;
a heat medium transfer pipe connected by piping so as to circulate the heat medium fluid between the heat exchanger and the ground facility;
a pressurizing and depressurizing device that applies pressure from above to the groundwater stored in the casing and removes the pressure;
The pressurization/decompression device includes a floating member provided so as to cover the water surface of the groundwater stored in the casing, and a pushing device for pushing the floating member downward and releasing the pushing force. A geothermal heat utilization device comprising:
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