Geothermal heat exchange apparatus
专利汇可以提供Geothermal heat exchange apparatus专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a geothermal heat exchange apparatus capable of efficiently collecting geothermal power. SOLUTION: A heat exchanger 1 for collecting geothermal power by heat exchange is vertically laid underground. The geothermal power collected by the heat exchanger 1 is transferred to a radiating pipe 2 through a circulating path 3 and is emitted from the radiating pipe 2 for snow melting or the like. In this apparatus, the circulating path 3 is provided with two heating medium circulating pumps 4 one of which is a backup, an expansion tank 5 for absorbing a volume change of the heating medium, and a pressure detector 6 for detecting a pressure lower limit due to leakage of the heating medium or the like and stopping the circulating pumps 4. COPYRIGHT: (C)2004,JPO，下面是Geothermal heat exchange apparatus专利的具体信息内容。
【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】 本発明は、融雪、空調、給湯、温水プール、植物栽培、あるいは動物飼育等を、地中熱を利用して行うことのできる地中熱交換装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】 従来から、地下水（温水）を汲み上げて、融雪、空調、給湯、温水プール、植物栽培あるいは動物飼育等に利用することが考えられているが、大量の地下水を汲み上げると地盤沈下を引き起こすことから、
現在では殆ど実施されていない。 【０００３】 また、近年では、地中熱採取用の熱交換器を地中に埋設し、その熱交換器に熱媒を送って地中熱との間で間接熱交換させ、その採取した熱を利用して融雪等を行う装置が考えられている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】 しかし、この従来の装置には改善すべき点があり、これまで、充分効率的に地中熱を採取できるものがないのが現状である。 【０００５】本発明は、こうした点に鑑み創案されたもので、地中熱を効率的に採取することのできる地中熱交換装置を提供することを課題とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】 図１乃至図３を参照して説明する。 本発明に係る地中熱交換装置は、熱交換によって地中熱を採取する熱交換器１を地中に垂直に埋設し、前記熱交換器１で採取した地中熱を循環路３を介して放熱管２に送り、当該放熱管２で放出させて融雪等を行う地中熱交換装置において、前記循環路３に、一基を予備とした二基の熱媒循環ポンプ４と、熱媒の容積変化を吸収する膨張タンク５と、熱媒の漏れ等による圧力下限値を検知して前記循環ポンプ４を停止させる圧力検知器６を設けてなる。 【０００７】 【発明の実施の形態】 本発明に係る地中熱交換装置の実施形態を、図１および図２に示す。 この装置は、下端部を塞いだ外管１ａ内に内管１ｂを同心状に挿入組付けし、その外管１ａと内管１ｂとの間に間隙路１ｃを形成した同心二重管式の熱交換器１を地中に垂直に埋設している。 そして、内筒の上端部から熱媒（不凍液）を送り、その下端部で反転させて、間隙路１ｃに侵入させ上昇させることによって地中熱を採取させる。 続いて、その地中熱を循環路３を介して路面の直下に設けた放熱管２に送り、その放熱管２で放出させて融雪を行うものである。 【０００８】こうした構成の装置において、さらに、循環路３に、一基を予備とした二基の熱媒循環ポンプ４
と、熱媒の容積変化を吸収する膨張タンク５と、熱媒の漏れ等による圧力下限値を検知して前記循環ポンプ４を停止させる圧力検知器６を設けている。 【０００９】本実施形態における熱交換器１は、地中５
０ｍ〜１００ｍの深さに複数本埋設しており、また、相互の熱干渉を避けるために、少なくとも５ｍの間隔を開けている。 また、外管１ａは直径９０ｍｍの硬質ポリエチレン製とし、内管１ｂは直径５６ｍｍの同じく硬質ポリエチレン製とし、毎分２０〜２５リットルの液媒を送り込んでいる。 【００１０】放熱管２は、複数本を一つのヘッダー１１
に連結しており、それぞれをヘアピンカーブ状に屈曲形成し、路面の直下に埋設している。 【００１１】熱媒循環路３は往路３ａと復路３ｂを有し、その往路３ａに熱媒循環ポンプ４を設けている。 この熱媒循環ポンプ４は、４〜６本の熱交換器１に対して二基を並列に設けるものとし、その内の一基を予備としている。 一基を予備としているので、通常駆動している熱媒循環ポンプ４が故障しても、予備を駆動させることによって、本装置を停止させることなく連続的に運転することができる。 【００１２】また、この熱媒循環路３には、流量計７、
エアー抜き弁８、逃がし弁９、圧力計１０、膨張タンク５および圧力検知器６を設けている。 流量計７は、循環する熱媒の流量を計測するものであり、圧力計１０は熱媒循環路３内の圧力を計測するものである。 膨張タンク５は、温度変化に伴う熱媒循環路３内における熱媒の容積変化を吸収する。 また、圧力検知器６は、熱媒循環路３が損傷するなどして熱媒の圧力が下限値に達した際に信号を発して、熱媒循環ポンプ４を停止させるはたらきをする。 【００１３】この地中熱交換装置の作用について説明する。 まず、熱媒循環ポンプ４を駆動すると、熱媒は熱媒循環路３の往路３ａを通って、熱交換器１の内管１ｂ上端部に供給される。 この熱媒は、内筒を下方に進んだ後、その下端部で反転して間隙路１ｃに侵入し、そのまま上方に送られる。 この間隙路１ｃを通過する間に、熱交換によって地中熱を採取する。 【００１４】熱交換器１で地中熱を採取した熱媒は、熱媒循環路３の復路３ｂを通って、ヘッダー１１に送られ、そこから各放熱管２に分配される。 そして、各放熱管２で地中熱を放出し、その熱によって路面の雪を融かす。 【００１５】この間、温度変化によって熱媒の容積が変化した際は、その容積変化を膨張タンク５で吸収し、熱媒を円滑に循環させる。 また、熱媒が漏れてその圧力が下限値に達すると、その旨の信号を発信して熱媒循環ポンプ４を停止させ、熱媒のそれ以上の漏れを防止する。 【００１６】なお、放熱管２は、同心二重管式のものに限定されず、図３に示すＵ字式のものを使用することもできる。 これは、管本体１ｄの中央を隔壁１ｅで区切り、液媒を一方の通路から送り込み、他方の通路から排出するものである。 【００１７】また、循環ポンプ４は、商用電源の他に、
太陽熱発電装置や内燃機関発電装置によって稼動することができる。 太陽光発電装置は、図４に示すように、ソーラーパネル１２で太陽光を吸収し、蓄電池ボックス１
３内の蓄電池１５に、充電必要時に作動する制御基板１
４を介して蓄電し、コントローラー１６によって必要量の電力を循環ポンプ４へ供給する。 【００１８】 【発明の効果】 本発明に係る地中熱交換器１は、熱媒循環ポンプ４を二基設け、その内の一基を予備としているので、通常駆動している熱媒循環ポンプ４が故障しても、本装置を停止させることなく運転することができる。 従って、地中熱を効率的に採取して、融雪等を効果的に行うことができる。 【００１９】また、膨張タンク５を設けているので、温度変化によって熱媒の容積が変化した際は、その容積変化を吸収することができ、よって、熱媒を常に円滑に循環させて、地中熱を効率的に採取することができる。 さらに、圧力検知器６を設けているので、熱媒が漏れた場合、圧力が下限値に達すると、その旨の信号を発して熱媒循環ポンプ４を停止させる。 従って、熱媒のそれ以上の漏れを防止することができ、地中熱を効率的に採取できる。 【００２０】なお、本発明は地中熱を利用するので、地盤沈下を発生させることがない。 また、地中熱は地中に無限に存在し、無害であるので、融雪、空調、給湯、温水プール、植物栽培、あるいは動物飼育等を、廉価な運転コストで行うことができると共に、大気汚染等の環境問題を誘発することもない。
【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の実施形態を示す構成図である。 【図２】 図１に示す実施形態における熱交換器を示すもので、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は平面断面図である。 【図３】 本発明の他の実施形態における熱交換器を示すもので、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は平面断面図である。 【図４】 本発明に係る装置の循環ポンプを稼動する太陽熱発電装置のフローチャートである。 【符号の説明】 １ 熱交換器１ａ 外管１ｂ 内管１ｃ 間隙路１ｄ 管本体１ｅ 隔壁２ 放熱管３ 循環路３ａ 往路３ｂ 復路４ 熱媒循環ポンプ５ 膨張タンク６ 圧力検知器７ 流量計８ エアー抜き弁９ 逃がし弁１０ 圧力計１１ ヘッダー１２ ソーラーパネル１３ 蓄電池ボックス１４ 制御基板１５ 蓄電池１６ コントローラー
【手続補正書】 【提出日】平成１５年２月２４日（２００３．２．２
４） 【手続補正１】 【補正対象書類名】明細書【補正対象項目名】００１３ 【補正方法】変更【補正内容】 【００１３】この地中熱交換装置の作用について説明する。 まず、熱媒循環ポンプ４を駆動すると、熱媒は熱媒循環路３の往路３ａを通って、熱交換器１の内管１ｂ上端部に供給される。 この熱媒は、 内管１ｂを下方に進んだ後、その下端部で反転して間隙路１ｃに侵入し、そのまま上方に送られる。 この間隙路１ｃを通過する間に、
熱交換によって地中熱を採取する。 【手続補正２】 【補正対象書類名】図面【補正対象項目名】図１ 【補正方法】変更【補正内容】 【図１】
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