JPH0313612A - 地下水熱利用消雪方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は積雪寒冷地の路面上に降る雪を融かし、凍結
を防ぐための地下水熱利用消雷方法及びその装置に係り
、特に深井戸の内部から地下水の温かい熱を効率的に利
用して路面上に降る雪を効果的に融かすとともに凍結を
も防ぐ地下水熱利用消雷方法及びその装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の消雷方法は特開昭６３−１３８０１０号公報に記
載されているように、地下水層まで届く井戸を掘削し、
この井戸に循環水を流入させる戻しパイプを井戸の底部
にまで挿入し、この戻しパイプの最下部に循環水が折り
返し送水される多管配列折り返し部を設け、この多管配
列折り返し部に循環水の送りパイプを連接し、多管配列
部で地下水と熱交換して暖められた循環水を路面に散水
するか、または路面内に埋設した放熱管内に通水し、無
散水消雷方式にて消雷を行なうものが知られていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような従来の消雷方法では井戸内に多管配
列折り返し部を設けた。いわゆる熱交換器を設置し、こ
の熱交換器に戻しパイプと送りパイプとが連接されて地
上の消雷装置と連結されているため地下水の熱を熱交換
器で得、送りパイプにより地上に循環水を送って路面の
消雷を行ない。

同じ井戸内に隣接して設けた戻しパイプに循環水を戻す
ので、送りパイプ内の循環水の熱が戻しパイプ内の冷た
い循環水に移ってしまい、地上の路面には送りパイプと
戻しパイプのそれぞれの内部の循環水の平均化された低
い温度の循環水が路面の消雷装置に送られるので、消雷
効果は少ないものであった。

また、折り返し部の下部に地下水を対流させるファンを
設けて地下水を強制的にかき混ぜて熱交換し、採熱効果
を高めようとしているが、この方法では井戸内に滞留し
ている地下水が強制的にかき混ぜられているだけで、井
戸の周囲の帯水層からの熱の供給は、井戸内に溜った冷
えきった地下水の温度と帯水層内の温度との差による熱
伝導に依存するだけであるから、その熱供給量はごくわ
ずかで、大きな消雷効果が期待されず、消雷面積が非常
に小さくなるなどの欠点を有していた。

そこで、本発明は上記の欠点を除くために井戸内に設け
た揚水管および返送管の少なくとも１本を断熱構造とし
て、両方の管内を流れる地下水又は不凍液が互いに熱交
換して温度が平均化され低下することを防止し、さらに
帯水層内の温かい地下水を吸引して井戸の内部で流動さ
せ、熱交換器に強制的に熱を供給させて熱交換の効率を
高め、効果的で維持費用の安価な地下水熱利用消雷方法
及びその装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記の目的を達成するため冬季の降雪時に循環
ポンプの作動により断熱構造とした揚水管より深井戸か
ら温かい地下水を汲み上げて路面内に埋設した放熱管の
中に通水し、該地下水の熱を路面内に蓄熱し、該熱を路
面上に放熱して路面上に降る雪を融かすとともに路面の
凍結防止をも行ない、消雪凍結防止後の冷水を前記深井
戸に返送し、同時に該深井戸内の地下水を水中モーター
ポンプにより汲み上げて路面に設置した散水消雪用ノズ
ルに送り、散水消雪用ノズルから地下水を噴水して路面
に散水し、路面上に降る雪を融かすことを特徴とする地
下水熱利用消雷方法であり、また地下水揚水用の深井戸
内に無散水消雪用の揚水管と返送管及び散水消雪用の水
中モーターポンプを設置し、該揚水管は断熱構造として
井戸の底部近くまで挿入されており、該返送管は井戸内
の水面下に導くとともに、該揚水管及び返送管は循環ポ
ンプを介して路面内に設置された放熱管と連結し、また
前記水中モーターポンプは路面に設置した散水消雪用ノ
ズルと管路で連結さ九たことを特徴とする地下水熱利用
消雪装置である。

〔作用〕

次に１本発明について説明する。

本発明の地下水熱利用消雷方法及びその装置は、冬季の
降雪時に循環ポンプの作動により、揚水管によって深井
戸から温かい地下水を汲み上げて路面内に埋設した放熱
管の中に通水し、該地下水の熱を路面内に蓄熱し、該熱
を路面上に放熱して路面上に降る雪を融かすと共に路面
の凍結防止をも行ない、消雪凍結防止後の冷水を返送管
により萌記井戸内に返送する。この際、揚水管または返
送管の少なくともいずれか１本は断熱構造としであるた
め温かい地下水は冷却されることなしに温がいままで汲
み上げられ、一方消雪凍結防止後の冷たい地下水は井戸
内に返送され、もともと井戸内にあった地下水と混合さ
れる。それと同時に深井戸内に設置した散水消雪用の水
中モーターポンプによって前記の混合された地下水を汲
み上げて路面に設置した散水消雪用ノズルに送り、該散
水消雷泪ノズルにから地下水を噴水して路面に散水し、
路面上に降る雪を融かすに のように、混合された冷たい地下水は路面に散水される
から、帯水層内の温かい地下水が常時抽出されて放熱管
の中へ供給される。

さらに１本発明に係る熱交換器を使用した地下水熱利用
消雷方法は、揚水管または返送管の少なくとも１本を断
熱構造として前記熱交換器と接続し路面内に埋設した放
熱管と循環ポンプを介して循環管路を形成し、該循環管
路の中には不凍液が満たしてあり、冬季の降雪時に深井
戸の底部近くからの地下水の熱を熱交換器内部の不凍液
に移し、循環ポンプの作動によりこの温められた不凍液
を路面内に埋設した放熱管内に送って路面内に蓄熱し、
該熱の放熱により路面上に降る雪を融かすと共に凍結防
止をも行ない、消雪凍結防止後の冷たい不凍液は返送管
を経由して再び熱交換器に送られ、井戸内の温かい地下
水から再び熱をもらう。

一方前記深井戸内には散水消雪用の水中モーターポンプ
が設置してあり、この水中モーターポンプは路面内に埋
設した散水消雪用ノズルと管路で連結しであるから該水
中モーターポンプで井戸内の冷えた地下水を排水し、そ
のため帯水層の熱を常時抽出して前記熱交換器に強制的
に熱を供給する。

同時にこのようにして熱を与えて温度の低下した井戸内
の地下水を前記散水消雪用ノズルに送って噴水して路面
に散水し、路面上に降る雪を融かす。

〔実施例〕

次に本発明に係る地下水熱利用消雷方法及びその装置の
実施例を図面を参照して説明する。

第１実施例 第１図にはこの発明の地下水熱利用消雷方法を路面に適
用した場合の実施例が示されている。図示されるように
、この発明の地下水熱利用消雷方法を実施する地下水揚
水用の深さ５０ｍ〜２００ｍの深井戸雪を掘削し、この
深井戸内部に無散水消雪用の揚水管２と返送管３及び散
水消雪用の水中モーターポンプ４を設置し、揚水管は断
熱材５を巻いて井戸の底部近くまで挿入し、返送管３は
井戸内の運転水位６の水面下に導くとともに、この揚水
管２及び返送管３は循環ポンプ７を介して路面１２内に
埋設した放熱管８と連結すると共に。

前記水中モーターポンプ４は井戸内の運転水位６の水面
下に設置され、路面に設けた散水滑雪用ノズル９と管路
で結ばれている。

したがって、このように構成された本実施例において、
冬季の降雪時に図示しない降雪検知機の発する信号によ
り循環ポンプが作動し、断熱構造とした揚水管によって
深井戸の底部の帯水層１０より約１５〜１６℃の温かい
地下水を汲み上げて路面内に埋設した放熱管に送り、流
速０．３ｍ／秒〜１．５ｍ／秒で放熱管内部を流して路
面内に蓄熱させ、その熱を路面上に放熱して路面上に降
る雪を融かすと共に路面の凍結防止をも行なう。

そして消雪凍結防止後の約７〜９℃の冷水は返送管によ
り前記井戸内の運転水位の水面下に返送され、もともと
井戸内にあった地下水と混合される。

また前記循環ポンプの作動と同時に、深井戸内に設置し
た散水消雪用の水中モーターポンプも作動を始め、前記
の混合された約１０〜１１℃の地下水をポンプ４により
汲み上げて路面に設置した散水滑雪用ノズルに送り、そ
の散水滑雪用ノズルから地下水を噴水して路面に散水し
、路面上に降る雪を融かすことが可能である。

この際、井戸内の地下水が排水されることによって帯水
層１０内の約１５〜１６℃の温かい地下水が深井戸１内
に吸引されて常時流れ込んできて揚水管に供給される。

また、本実施例において無散水消雷後の返送管を散水滑
雪用ノズルに通ずる管路に直結することも可能であり、
この場合には循環ポンプだけで運転が可能となり散水消
雪用水中モータ−ポンプが不要となるが、運転水位が下
がりすぎて循環ポンプによる揚水が不可能な場合には揚
水管の先端の下部に水中モーターポンプを取り付け、運
転水位の水面下に水中モーターポンプを設置すれば良い
。

また、路面内に埋設した放熱管の埋設形態としては蛇行
したジグザグ形、平行形、渦巻形など適宜な形態で埋設
すればよく、特に埋設形態を限定するものではない、な
お、この埋設形態は次の第２実施例、及び第３実施例に
おいても同様である。

第２実施例 第２図にはこの発明の地下水熱利用消雷方法を路面に適
用した場合の実施例が示されている０図示されるように
、この発明は地下水熱利用消雷方法を実施する地下水揚
水用の深さ５０ｍ〜２００ｍの深井戸雪を掘削し、この
深井戸内部に無散水消雪用の揚水管２と返送管３及び散
水消雪用の水中モーターポンプ４を設置し、返送管３は
断熱材５を巻いて井戸の底部近くまで挿入し、揚水管２
は井戸内の）１転水位６の水面下に導くとともに、この
揚水管２及び返送管３は循環ポンプ７を介して路面１２
内に埋設した放熱管８と連結し、前記水中モーターポン
プ４は井戸内の運転水位６の水面下に設置され、路面に
設けた散水滑雪用ノズル９と管路で結ばれている。

したがって、このように構成された本実施例において、
冬季の降雪時に図示しない降雪検知機の発する信号によ
り循環ポンプが作動し、揚水管によって深井戸の内部の
運転水位の水面下より、地下水を汲み上げて路面内に埋
設した放熱管に送り、流速０．３ｍ／秒〜１．５ｍ／秒
で放熱管内部を流して路面内に蓄熱させ、その熱を路面
上に放熱して路面上に降る雪を融かすと共に路面の凍結
防止をも行なう、モして消雪凍結防止後の冷水は断熱構
造とした返送管により前記井戸内の底部近くに返送され
、もともと井戸内にあった地下水と混合される。また前
記循環ポンプの作動と同時に深井戸内に設置した散水消
雪用の水中モーターポンプも作動を始め、前記の混合さ
れた地下水をポンプ４により汲み上げて路面に設置した
散水滑雪用ノズルに送り、その散水滑雪用ノズルから地
下水を噴水して路面に散水し、路面上に降る雪を融かす
ことが可能でる。この際井戸内の地下水が排出されるこ
とによって帯水層１０内の温かい地下水が深井戸１内に
吸引され流れ込んでくる。

なお、この第２実施例においても無散水消雷後の返送管
を散水消雪用ノズルに通ずる管路に直結することも可能
であり、この場合には循環ポンプだけで運転が可能とな
り散水消雪用水中モーターポンプが不要となるが、運転
水位が下がりすぎて循環ポンプによる揚水が不可能な場
合には揚水管が先端の下部に水中モーターポンプを取り
付け。

運転水位の水面下に水中モーターポンプを設置すれば良
い。

第３実施例 第３図にはこの発明の地下水熱利用消雷方法を路面に適
用した場合の実施例が示されている。図示されるように
、この発明の地下水熱利用消雷方法を実施する地下水揚
水用の深さ５０ｍ〜２００ｍの深井戸雪を掘削し、この
深井戸内部の水中の底部近くに無散水消雪用の熱交換器
１雪を設置し。

深井戸内部の運転水位６の水面下には散水消雪用の水中
モーターポンプ４を設置し、前記熱交換器に通ずあ揚水
管２と返送管３のうち、揚水管２のパイプは断熱材５を
巻いて路面１２内に埋設した放熱管８との間に循環ポン
プ７を介して循環管路を形成し、この循環管路の中には
ＰＨが　７．０〜１３．０で濃度が５重量％〜５５重量
％に！！！！１１さ九た不凍液、好ましくはプロピレン
グリコール。

エチレングリコールなどを満たしてあり、前記散水消雪
用の水中モーターポンプは路面の散水消雪用ノズル９と
管路で結ばれている。

前記熱交換器は多数の細い直管パイプから成るものでも
、多数の細い螺旋状パイプから成るものでも、あるいは
伝熱面積を大きくし熱交換効率を向上させるために多数
のフィンを取り付けたものでも良く特に構造を限定する
ものではない。

したがって、このように構成された本実施例においては
、冬季の降雪時に図示しない降雪探知機の発する信号に
より循環ポンプが作動し、熱交換器に接続した一方のパ
イプ２によって熱交換器内部で約１３〜１４℃に温めら
れた不凍液を圧送して路面内に埋設した放熱管に送り、
流速０．３ｍ／秒〜１．５ｍ／秒で放熱管内部を流して
路面内に蓄熱させ、該熱を路面上に放熱して路面上に降
る雪を融かすと共に路面の凍結防止をも行ない、消雪凍
結防止後の約７〜９℃の不凍液をもう一方のパイプ３に
より前記熱交換器内に返送する。

また、前記ｍ４ポンプの作動と同時に、深井戸内の運転
水位の水面下に設置した散水消雪用の水中モーターポン
プ４も作動を始め、前記深井戸内で熱交換器に熱を与え
て約１０〜１１℃に低下した地下水をポンプ４により汲
み上げて路面に設置した散水消雪用ノズルに送り、その
散水消雪用ノズルから地下水を噴水して路面に散水し、
路面上に降る雪を融かすことが可能である。

この際に水中モーターポンプ４が井戸内の地下水を排水
することによって地下深部の帯水層１０の中の約１５〜
１６℃の地下水を吸引し、その帯水層内の地下水が保有
する熱を抽出して前記熱交換器に強制的に熱を与えて内
部の不凍液を温めてから、路面の散水消雪用ノズルへと
汲み上げられる。

さらに、上記熱交換器の上部に連接した揚水管と返送管
のうち少なくとも１本は断熱構造としであるから、井戸
内の深部で温められた熱交換器内の不凍液が冷やされた
り、揚水管内と返送管内の不凍液が互いに熱交換するこ
とはない。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明したとおりの構成を有しているから次
のような効果を奏する。

地下水熱利用消雷方法及びその装置によれば、揚水井戸
の内部に揚水管と返送管の２本のパイプの中には温かい
地下水と冷たい地下水が互いに逆方向に流れるが、少な
くとも１本のパイプが断熱構造となっているため２本の
パイプ内の地下水が互いに熱の交換をして温度が平均化
されて揚水の１度が低下することを防止できる。また同
じ井戸内に設置した散水消雪用の水中モーターポンプに
よって井戸内の地下水を汲み上げるから、地、下深部の
帯水層から温かい地下水が吸引され、その熱を抽出して
無散水消雪用の熱源として利用でき。

路面内に埋設した放熱管内に送って路面内に蓄熱し、こ
の熱の放熱により路面上に降る雪を融かすと共に凍結防
止を行なうことが可能である。このようにして利用した
地下水を同じ井戸内に返送し、前記地下深部の帯水層か
ら吸引された温かい地下水と混合し、散水消雪用の水源
及び熱源として散水消雪用の水中モーターポンプで汲み
上げて路面に設置した散水消雪用ノズルから路面に散水
して路面上に降る雪を融かすことが可能なので、前記２
つの消雷面積は従来の消雷施設と比較して２倍となり、
その効果は一屡高まる。

また、前記揚水管と返送管の先端に熱交換器をもうけて
内部に不凍液を満たし、前記２本のパイプの少なくとも
１本を断熱構造としたので、前記同様に揚水用不凍液の
温度が低下するのを防止できる。また熱交換器が井戸内
の地下深部に設置してあり、熱交換器に冷たくなった不
凍液が返送されるが地下深部の帯水層から温かい地下水
が吸引され、その熱が熱交換器と強制的に熱交換されて
内部の不凍液が効率良く温められ、この温められた温度
のままで路面内に埋設した放熱管内に送られて路面に蓄
熱し、その熱の放熱により路面上に降る雪を融かすと共
に凍結防止をも行なうことが可能である。さらに熱交換
後の地下水は散水消雪用の水中モーターポンプによって
汲み上げられ、路面に設置した散水消雪用ノズルから散
水して路面に降る雪を融かすことも可能であるため前記
２つの消雷面積が従来の消雷施設と比較して２倍となり
、ＨＲ費用も安価となり、効果的な消雷及び凍結防止が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例を示す概略説明図、第２図は第２実
施例を示す概略説明図、第３図は第３実施例を示す概略
説明図である。 １・・・深井戸、　　　　２・・・揚水管、３・・・返
送管、 ４・・・水中モーターポンプ、 ５・・・断熱材、　　　６・・・運転水位。 ７・・・循環ポンプ、　８・・・放熱管、９・・・散水
消雪用ノズル。 １０・・・帯水層、　　１１・・・熱交換器、１２・・
・路面。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）冬季の降雪時に循環ポンプの作動により断熱構造
   とした揚水管より深井戸から温かい地下水を汲み上げて
   路面内に埋設した放熱管の中に通水し、該地下水の熱を
   路面内に蓄熱し、該熱を路面上に放熱して路面上に降る
   雪を融かすとともに路面の凍結防止をも行ない、消雪凍
   結防止後の冷水を前記深井戸に返送し、同時に該深井戸
   内の地下水を水中モーターポンプにより汲み上げて路面
   に設置した散水消雪用ノズルに送り、該散水消雪用ノズ
   ルから地下水を噴水して路面に散水し、路面上に降る雪
   を融かすことを特徴とする地下水熱利用消雪方法。
2. （２）冬季の降雪時に循環ポンプの作動により深井戸か
   ら揚水管で温かい地下水を汲み上げて路面内に埋設した
   放熱管の中に通水し、該地下水の熱を路面内に蓄熱し、
   該熱を路面上に放熱して路面上に降る雪を融かすととも
   に路面の凍結防止をも行ない、消雪凍結防止後の冷水を
   前記深井戸内の底部近くまで導いた断熱構造の返送管に
   より返送し、同時に該深井戸内の地下水を水中モーター
   ポンプにより汲み上げて路面に設置した散水消雪用ノズ
   ルに送り、該散水消雪用ノズルから地下水を噴水して路
   面に散水し、路面上に降る雪を融かすことを特徴とする
   地下水熱利用消雪方法。
3. （３）冬季の降雪時に深井戸の底部近くから地下水の熱
   を熱交換器内部の不凍液に移し、循環ポンプの作動によ
   り、温められた不凍液を路面内に埋設した放熱管内に送
   って路面内に蓄熱し、該熱の放熱により路面上に降る雪
   を融かすとともに凍結防止をも行ない、消雪凍結防止後
   の冷たい不凍液を返送管を経由して再び熱交換器に送り
   、同時に前記深井戸内の地下水を水中モーターポンプに
   より汲み上げて路面に設置した散水消雪用ノズルに送り
   、該散水消雪用ノズルから地下水を噴水して路面に散水
   し、該路面上に降る雪を融かすことを特徴とする地下水
   熱利用消雪方法。
4. （４）地下水揚水用の深井戸内に無散水消雪用の揚水管
   と返送管及び散水消雪用の水中モーターポンプを設置し
   、該揚水管は断熱構造として井戸の底部近くまで挿入さ
   れており、該返送管は井戸内の水面下に導くとともに、
   該揚水管及び返送管は循環ポンプを介して路面内に設置
   された放熱管と連結し、また前記水中モーターポンプは
   路面に設置した散水消雪用ノズルと管路で連結されたこ
   とを特徴とする地下水熱利用消雪装置。
5. （５）地下水揚水用の深井戸内に無散水消雪用の揚水管
   と返送管及び散水消雪用の水中モーターポンプを設置し
   、該返送管は断熱構造として深井戸の底部近くまで挿入
   されており、該揚水管は井戸内の水面下に導くとともに
   、該返送管及び揚水管は循環ポンプを介して路面内に埋
   設された放熱管と連結し、また前記水中モーターポンプ
   は路面に設置した散水消雪用ノズルと管路で連結された
   ことを特徴とする地下水熱利用消雪装置
6. （６）地下水揚水用の深井戸内の水中に無散水消雪用の
   熱交換器と散水消雪用の水中モーターポンプを設置し、
   該熱交換器に通ずる揚水管と返送管の少なくとも１本の
   パイプは断熱構造として路面内に埋設した放熱管との間
   に循環ポンプを介して循環管路を形成し、該循環管路の
   中には不凍液を満たし、また前記散水消雪用の水中モー
   ターポンプは路面の散水消雪用ノズルと管路で連結され
   たことを特徴とする地下水熱利用消雪装置。