JP7325110B2 - 地中熱利用装置 - Google Patents
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Description
地中側と地上側の間で熱媒体液の循環流路を形成する熱源側配管系統と、前記熱源側配管系統とは独立して地上側で熱利用するための液体の循環流路を形成する利用側配管系統と、前記熱源側配管系統を流れる熱媒体液と前記利用側配管系統を流れる液体との熱交換を行う第一の熱交換器と、前記第一の熱交換器よりも下流側で前記利用側配管系統から分岐され、その分岐点よりも下流側で前記利用側配管系統に合流する補助配管系統を有する共に、前記利用側配管系統を流れる液体の流量と、前記補助配管系統を流れる液体の流量との比率を調節する流量調節手段を具備し、前記補助配管系統の経路中にて前記補助配管系統を流れる液体と前記補助配管系統の外側の空気との熱交換を行う第二の熱交換器とを具備し、
前記利用側配管系統は、前記分岐点より上流側に、熱を間接的又は直接的に利用する熱利用機器が接続されており、前記熱利用機器を通って前記液体が流れるものであり、
前記熱利用機器で利用された前記液体は前記分岐点に流れるものである
ことを特徴とする地中熱利用装置。
第1の特徴は、地中側と地上側の間で熱媒体液の循環流路を形成する熱源側配管系統と、前記熱源側配管系統とは独立して地上側で熱利用するための液体の循環流路を形成する利用側配管系統と、前記熱源側配管系統を流れる熱媒体液と前記利用側配管系統を流れる液体との熱交換を行う第一の熱交換器と、前記第一の熱交換器よりも下流側で前記利用側配管系統から分岐され、その分岐点よりも下流側で前記利用側配管系統に合流する補助配管系統と、前記補助配管系統の経路中にて前記補助配管系統を流れる液体と前記補助配管系統の外側の空気との熱交換を行う第二の熱交換器とを具備した(図1及び図2参照)。
次に、上記特徴を有する具体的な実施態様について、図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明に係る地中熱利用装置の一例を示す。
この地中熱利用装置1は、地中と地上との間で熱媒体液の循環経路を形成する熱源側配管系統10と、地上にて熱源側配管系統10を流れる液体と利用側配管系統30を流れる液体との熱交換を行う第一の熱交換器20と、第一の熱交換器20の二次側にて熱源側配管系統10とは独立して地上にて熱利用するための循環経路を形成する利用側配管系統30と、第一の熱交換器20よりも下流側で利用側配管系統30から分岐され、その分岐点よりも下流側で利用側配管系統30に合流する補助配管系統40と、補助配管系統40の流路中にて補助配管系統40を流れる液体と補助配管系統40の外側の空気との熱交換を行う第二の熱交換器50と、第二の熱交換器50に空気を強制的に吹き付ける送風機60と、第二の熱交換器50及び送風機60を内在して一端側から他端側に空気を流通させる筒状のダクト70とを具備している。
往管11及び還管12は、例えば、熱媒体液を汲み上げて循環させる図示しない装置(例えば特許文献1参照)や、不凍液を地下水と熱交換して循環させる図示しない装置等に接続される。
この電動三方弁は、熱利用機器31の下流側の配管30bを、利用側配管系統30を構成する配管30cと、補助配管系統40を構成する配管40aとの二つに分岐する。さらに、この電動三方弁は、補助配管系統40側へ流す液体の流量と、利用側配管系統30側へ流す液体の流量との比率を調節する流量調節手段として機能する。
このダクト70は、図示例によれば、壁Wによって仕切られた一方側の空間Aから他方側の空間B(例えば室内)にわたって略コ字状に曲げられている。
また、このダクト70内の空気流通経路において、第二の熱交換器50よりも上流側には、送風機60の羽根車61が設けられる(図1参照)。
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。
例えば、夏場外気温が比較的高い時期に地中熱利用装置1を用いれば、相対的に温度の低い地下の熱媒体液と、利用側配管系統30の液体とを熱交換して、利用側配管系統30の液体を冷却することができる。そして、この冷却された液体を冷熱源にして、熱利用機器31を運転することができる。
特に本実施の好ましい一例によれば、三方弁32を電動制御できるので、前記熱量の調整をきめ細かに行って、熱利用機器31の性能を安定させることができる。
よって、空間Aの空気を、第二の熱交換器50によって温度調整して、他方の空間Bへ供給することができる。
例えば、冬場外気温が比較的低い時期に地中熱利用装置1を用いれば、相対的に高温の熱媒体液と利用側配管系統30の液体とを熱交換して、利用側配管系統30の液体を加熱することができる。そして、この加熱された液体を熱源にして、熱利用機器31(例えばヒートポンプ式給湯器)を効率的に運転することができ、さらに、前記加熱された液体を第二の熱交換器50に流通させて、ダクト70内を流れる空気を、適度に加熱された空気にし、別の空間Bへ供給することができる。
次に、本発明に係る地中熱利用装置の他例について説明する。
なお、以下に示す地中熱利用装置は、上述した地中熱利用装置1に対しその一部を変更したものであるため、地中熱利用装置1のものと略同様の構成について同一の符号を用い、重複する詳細説明を省略する。
この水車62Xは、羽根車61の回転軸に接続された駆動回転軸62X1の外周に、周方向に間隔を置いて複数の水受け板62X2を支持してなり、水受け板62X2が液体を受けて回転した際に、その回転力を、駆動回転軸62X1によって羽根車61に機械的に伝達する。
よって、第二の熱交換器50による熱交換を、省電力且つ高効率に行うことができる。
上記構成の地中熱利用装置1,2には、必要に応じて、冷温水供給路80が設けられる。
この冷温水供給路80は、熱利用機器31によって加熱又は冷却される液体を、補助配管系統40における第二の熱交換器50よりも上流側に供給するように構成される。
詳細に説明すれば、この冷温水供給路80は、熱利用機器31によって加熱又は冷却される液体(例えば水)を流通する配管81と、この配管81を流れる液体を補助配管系統40に合流させる合流管82とを備える。
例えば、熱利用機器31を給湯器とし冷温水供給路80を具備すれば、冬場、第二の熱交換器50によるダクト70内の空気加熱が不足する場合に、補助配管系統40に熱利用機器31(給湯器)の温水を加えて、補助配管系統40を流れる液体の温度を上昇させて、第二の熱交換器50による空気加熱性能(暖房能力)を高めることができる。
上記構成の地中熱利用装置1,2には、必要に応じて、ダクト70内へ水を霧状に噴射するドライミスト供給路100が設けられる。
このドライミスト供給路100は、配管81から分岐されてダクト70内へ向かう配管101と、この配管101の途中で管内の水の流量を調整する流量調整弁102と、配管101の下流側端部に接続されダクト70内へ水を噴霧するノズル103と、空間Bの湿度に応じて流量調整弁102の開度を調節する制御部104とを備える。
この制御部104は、流量調整弁102の開度を調節(例えば開又は閉)するように、電気配線される。
上記実施態様の地中熱利用装置2によれば、補助配管系統40に水車62Xを設けたが、他例としては、熱源側配管系統10又は利用側配管系統30に水車を設け、この水車の回転力を、ダクト70内の羽根車61に機械的に伝達することも可能である。
10:熱源側配管系統
20:第一の熱交換器
30:利用側配管系統
31:熱利用機器
32:三方弁(流量調節手段)
40:補助配管系統
40c:放出口
50:第二の熱交換器
60:送風機
61:羽根車
62:回転駆動源
62X:水車
70:ダクト
80:冷温水供給路
90:水車室
Claims (7)
- 地中側と地上側の間で熱媒体液の循環流路を形成する熱源側配管系統と、
前記熱源側配管系統とは独立して地上側で熱利用するための液体の循環流路を形成する利用側配管系統と、
前記熱源側配管系統を流れる熱媒体液と前記利用側配管系統を流れる液体との熱交換を行う第一の熱交換器と、
前記第一の熱交換器よりも下流側で前記利用側配管系統から分岐され、その分岐点よりも下流側で前記利用側配管系統に合流する補助配管系統を有する共に、前記利用側配管系統を流れる液体の流量と、前記補助配管系統を流れる液体の流量との比率を調節する流量調節手段を具備し、
前記補助配管系統の経路中にて前記補助配管系統を流れる液体と前記補助配管系統の外側の空気との熱交換を行う第二の熱交換器とを具備し、
前記利用側配管系統は、前記分岐点より上流側に、熱を間接的又は直接的に利用する熱利用機器が接続されており、前記熱利用機器を通って前記液体が流れるものであり、
前記熱利用機器で利用された前記液体は前記分岐点に流れるものである
ことを特徴とする地中熱利用装置。
- 前記利用側配管系統を流れる液体の流量と、前記補助配管系統を流れる液体の流量との比率を調節する流量調節手段を具備したことを特徴とする請求項1記載の地中熱利用装置。
- 前記第二の熱交換器に空気を強制的に吹き付ける送風機が設けられていることを特徴とする請求項1又は2記載の地中熱利用装置。
- 一端側から他端側に空気を流通させるダクトを備え、このダクト内における空気流路の上流側に前記送風機を配設するとともに同空気流路の下流側に前記第二の熱交換器を配設したことを特徴とする請求項3記載の地中熱利用装置。
- 前記送風機は、回転して前記第二の熱交換器に風を吹き付ける羽根車と、回転力を前記羽根車に機械的に伝達する水車とを備え、
前記水車は、前記第二の熱交換器の下流側における液体の流通経路中に設けられていることを特徴とする請求項3又は4記載の地中熱利用装置。 - 前記第二の熱交換器の下流側に、前記水車を収容する水車室を設け、この水車室内に、前記第二の熱交換器内の液体を放出する放出口を設け、前記放出口から放出されて落下する液体により前記水車を回転させるようにしたことを特徴とする請求項5記載の地中熱利用装置。
- 前記熱源側配管系統と、前記利用側配管系統と、前記補助配管系統とのうち、何れかの配管系統の流路中に、該流路中の液体の圧力により回転するように水車を設け、前記水車の回転軸の回転力を前記送風機の回転軸に機械的に伝達して、前記送風機を回転させるようにしたことを特徴とする請求項3記載の地中熱利用装置。
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JP2003343884A (ja) | 2002-05-29 | 2003-12-03 | Nobuyuki Tomoyasu | 地中熱(地熱)を利用した建築物の循環式冷暖房の方法 |
JP2017227416A (ja) | 2016-06-24 | 2017-12-28 | 株式会社ダイワテック | 冷暖房システム |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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