JPH0352814Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、地下水の保有する熱を効率的に交換
できる多段組合せ型の熱交換装置に係り、特に井
戸内に順次接続して設置可能な熱交換装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、消雪用の熱交換装置としては、特開昭60
−26705号広報に開示された熱交換方式による消
雪装置があり、この方式は揚水井戸より汲み上げ
た地下水を地上に設置したプレート式熱交換器に
通し、熱交換した熱交換水を消雪用水として消雪
箇所に散水して消雪を行なうものが知られてい
た。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の地上設置型の消雪用熱交
換器は、地上に熱交換器を格納する必要があるた
め格納スペースと格納庫を必要とし、設備費がか
さむとともに、熱交換器が寒冷期の外気に晒され
ているため熱交換器からの放熱によつて熱交換効
率が低下する欠点があつた。

本考案は、上記事情に鑑みてなされたものであ
り、地下水の熱交換器を井戸内に設置することに
よつて設置場所をとらず、かつ外気に触れること
がないから地下水の保有する熱量を有効に利用す
ることができ、その上熱交換効率の高い熱交換装
置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は前記の目的を達成させるための井戸内
熱交換装置であり、熱交換装置を地上に設置する
代わりに井戸のケーシングパイプ内に挿入できる
構造を特徴としている。

本考案は、ケーシングパイプ内に収容する井戸
内熱交換装置において、該井戸内熱交換装置の上
部に、隔壁で流入室と流出室に隔てられるととも
に下部側面には溢流管を備えた隔壁付蓋体を設
け、該流入室の上面に流入管を設け、底面には小
口径伝熱管と連通する多数の開口部を備え、前記
流出室の上面には吐出管を設け、底面には大口径
伝熱管と連通する開口部を備えており、該小口径
伝熱管の開口部及び該大口径伝熱管の開口部に
は、それぞれ下方に伝熱管が互いに平行に連結さ
れた複数の熱交換器を接続し、該各伝熱管の下端
部には小口径伝熱管と大口径伝熱管とが連通され
る流路変換用底部を設け、該流路変換用底部の下
部にはケーシングパイプを密閉するパツカーを備
えた地下水の噴出管を連接させたことを特徴とす
る井戸内熱交換装置であり、またケーシングパイ
プ内に収容する井戸内熱交換装置において、上部
から下部方向に、隔壁付蓋体、分流管部、複数の
熱交換器、流路変換用底部、噴出管、ケーシング
パイプを密閉するパツカーの順序で構成され、前
記隔壁付蓋体の側面または上面には流入管と吐出
管を備えると共に、内部は二重隔壁で第１流入室
と流出室に隔てられ、前記分流管部の側面には溢
流管を備えると共に、内部は前記第１流入室と連
通する第２流入室と前記流出室に連通する流出管
とを備え、前記熱交換器の上面に設けた多数の小
口径開口部を前記第２流入室に連通させ、該熱交
換器の上面の別の位置に設けた大口径開口部を前
記流出管に連通させ、かつ該小口径開口部及び該
大口径開口部にはそれぞれ下方に小口径伝熱管と
大口径管とが互いに平行に連結された複数の熱交
換器を接続し、その最下部の熱交換器の下端部に
は小口径伝熱管と大口径管とを連通する流路変換
用底部を設け、該流路変換用底部の下部には弾性
材からなる前記パツカーを備えた地下水の噴出管
を連接させたことを特徴とする井戸内熱交換装置
である。

〔作用〕

本考案の井戸内熱交換装置を井戸内に挿入設置
して地下水を加熱用熱源として用いるには、第１
項の考案は、揚水ポンプにより汲み上げた地下水
は揚水管を通り、パツカー上部の噴出管の開口部
を通つて井戸内熱交換装置内の集水室に入り上方
に流れる。この際、地下水は下部の流路変換用底
部とケーシングパイプの間を通つて上方へ流れ、
つづいて小口径伝熱管及び大口径伝熱管の隙間を
通つて蛇行して流れながら伝熱管の内部液（不凍
液）に熱を伝えて上昇し、この熱交換装置の上部
側面に設けた溢流管より井戸外へ流出する。この
際パツカーと井戸のケーシングパイプが密着して
いるため、パツカー上部のケーシングパイプが多
管式熱交換器の胴体の役割を果たすことになる。

一方、伝熱管内の内部液（不凍液）は熱交換装
置本体の上面に設けた流入管を通つて流入室に流
れ、その流入室の底面に設けられた小口径伝熱管
の開口部を通つて多数の小口径伝熱管内に分流
し、伝熱管の外側を上向きに流れる地下水から熱
量を得て昇温しながら下部の流路変換用底部に流
下する。そしてその下部流路変換用底部内部で合
流した内部液（不凍液）はさらに大口径伝熱管へ
流入し、大口径伝熱管外周の地下水より再び熱量
を得ながら上昇し、十分な熱量を得て高温度とな
り、上部の開口部から流出室に入り流出管を通つ
て熱利用域に導かれる。

また、第２項の考案では、揚水ポンプにより汲
み上げられた地下水が揚水管を通り、パツカー上
部の噴出管の開口部を通つて井戸内熱交換装置内
の集水室に入り上方に流れる。

この際、地下水は流路変換用底部と井戸ケーシ
ングパイプの間を通つて上方へ流れ、続いて所定
間隔に互い違いに設けられた邪魔板の開放部を通
つて小口径伝熱管及び大口径管の間隙を通り蛇行
して流れながら伝熱管の内部液（不凍液等）に熱
を伝えて上昇し、この熱交換装置の上部の分流管
部に設けられた溢流管より井戸外へ流出する。

一方、伝熱管内の内部液（不凍液等）は熱交換
装置本体の隔壁付蓋体の側面に設けた流入管を通
つて第１流入室に流れ、つづいて分流管部内の第
２流入室の底部から小口径伝熱管の開口部を通つ
て多数の小口径伝熱管内に分流し、伝熱管の外側
を上向きに蛇行して流れる地下水から熱を得て昇
温し、さらに途中に設けた混合室内で混合された
後、下部の流路変換用底部内へと流下する。そし
てその流路変換用底部内部で合流した内部液（不
凍液等）はさらに大口径管へ流入する。

ここで、大口径の金属管が途中から断熱構造と
なつている場合には、流路変換用底部から断熱構
造の始まるまでの裸管の間で大口径管外周の地下
水よりさらに熱を得ながら上昇し、十分な熱を得
て高温度となつたところで断熱構造の大口径管内
を通り、これより上に流れる際には断熱構造とな
つているため外部から熱を奪われず、高温状態の
まま流れて上部の分流管部内の流出管を通つて隔
壁付蓋体の開口部から流出室を経由し、吐出管を
通つて熱利用域に導かれる。

〔実施例〕

次に、本考案の井戸内熱交換装置の実施例を図
面を参照して説明する。第１図は本考案の井戸内
熱交換装置を井戸内に挿入設置した場合の一実施
例を示す斜視図である。

図において、井戸内熱交換装置Ａの上部には、
隔壁１で流入室２と流出室３に仕切つた隔壁付蓋
体部４を設け、流入室２の上面には流入管５が設
けられている。この流入室２の底面には多数の小
口径の開口部が適切に配置してあり、多数の開口
部にはそれぞれ平行に小口径伝熱管６が連結され
ている。

一方、流出室３の上面には吐出管７が設けられ
ており、この流出室３の底面には、大口径伝熱管
８と接続した開口部を有している。この上部隔壁
付蓋体４の下方附近には地下水の流出用の溢流管
９が蓋体の側壁１３ａを貫通して設けてある。

上記小口径伝熱管６は、内径9.0mm〜30.0mmで、
熱伝導率の良い肉厚の薄い金属管を用い、直管ま
たは凹凸のある管を用いても良く、管の外壁には
フインを取り付けて伝熱面積を広くし、熱交換効
率が良くなるようにすればより効果的である。

また、大口径伝熱管８は、内径40.0mm〜135.0
mmで管内を流れて昇温された内部液（不凍液）が
逆に地下水によつて熱を奪われることを防ぐため
に途中から断熱材１０を巻いて保温すれば一層熱
交換効率が高まりより効果的である。また、伝熱
管６，８の間に間隔をおいて図示しない邪魔板を
付けることにより地下水が蛇行しながら上昇し満
遍なく伝熱管に熱を与えることができ熱効率が高
まり効果的である。

また、本実施例の熱交換装置は垂直方向に熱交
換器Ｈを多数接続することが可能で、第２図にお
いては上部熱交換器１６と、中間熱交換器１７
と、下部熱交換器１８を垂直に接続してあるが、
井戸内への降下設置の際に最適な熱交換効率を得
る長さに調整するため中間熱交換器１７の数を増
減して接続することも可能である。

上記熱交換装置Ａの下部は、多数の小口径伝熱
管６と、大口径伝熱管８とを接続し連通する下部
流路変換用底部１１を備えている。この下部流路
変換用底部１１の下部には、地下水の噴出用開口
部を有した噴出管１２を接続し、噴出管１２の下
方には井戸内に噴出した地下水の落水を防止する
ため井戸のケーシングパイプ１３を密閉するパツ
カー１４を備えており、このパツカー１４によつ
て集水室１５が形成されている。そして噴出管に
は図示しない揚水管を介して揚水ポンプと連通さ
れている。

本実施例の熱交換装置Ａを井戸内に挿入設置す
るには、井戸内に配設されたケーシングパイプ１
３内に揚水ポンプを下端に取付けた揚水管の上端
に噴出管１２を連結し、ケーシングパイプ１３の
上部開口から熱交換装置Ａ全体を挿入し、ケーシ
ングパイプ１３の上端と上部蓋体の側壁１３ａの
下端にそれぞれ設けられたフランジ１９，２０と
を連結固定して行なう。

次に、本考案に係る井戸内熱交換装置の他の実
施例を第３図乃至第９図を参照して説明する。

第３図は本考案の井戸内熱交換装置を井戸内に
挿入設置した場合の本実施例を示す部分切断斜視
図である。

図において、井戸内熱交換装置の上部には二重
隔壁２１で第１流入室２２と流出室２３に仕切つ
た隔壁付蓋体２４を設け、流入室の側面または上
面には流入管２５が設けられている。この第１流
入室の底面は、分流管部２６内の第２流入室２７
を介して熱交換器２８の最上部に接続し、この最
上部には多数の小口径の開口部２９ａが適切に配
置してあり、その多数の開口部にはそれぞれ平行
に小口径伝熱管３０が連結されている。

一方、流出室２３の側面又は上面には吐出管３
１が設けられており、この流出室の底面の開口部
２９ｂは、分流管部内の流出管３２を介して上部
熱交換器の最上部と接続し、大口径二重管３５と
接続している。この分流管部２６の側面には、地
下水の流出用の溢流管３４が分流管部を貫通して
設けてある。

上記小口径伝熱管３０は、内径9.0mm〜30.0mm
で、熱伝導率のよい肉厚の薄い凹凸のある屈曲自
在金属管を用い、管の外壁にはフインを取り付け
て伝導面積をさらに広く、伝熱効率がよくなるよ
うにすればより効果的である。

また、大口径二重管３５は内径40.0mm〜135.0
mmで、管内を流れて昇温された内部液（不凍液
等）が逆に地下水によつて熱を奪われることを防
ぐため、熱交換装置の最下部もしくは途中から二
重管にすれば一層熱交換効率が高まりより効果的
である。

また、前記小口径伝熱管及び前記大口径二重管
に用いる金属管にはステンレス製、チタン合金
製、銅製など適宜な材質を選べばよく、選定に際
しては外部を流れる地下水や温泉の水質、泉質と
温度、また内部を流れる内部液（不凍液等）等を
考慮して決めればよく、特に特定の材質を限定す
るものではない。

また、伝熱管の間に適切な間隔をおいて邪魔板
３６を設け、邪魔板の開放部を互い違いにするこ
とにより地下水が蛇行しながら上昇し満偏なく伝
熱管に熱を与えることができ熱効率が高まり効果
的であり、この邪魔板の片側外周部には胴体の井
戸ケーシングパイプ３７と密着して地下水の流れ
を邪魔板の開放部のところで確実に蛇行させるた
めに弾性部材３８が貼りつけてある。

また、本実施例の井戸内熱交換装置は垂直方向
に多数接続することが可能な多段組み合わせ型の
熱交換装置Ｂで、第３図においては井戸内に設置
した図が示してあり、井戸内への降下設置の際に
最適な熱交換効率を得る長さに調節するには熱交
換器Ｈの数を増減して接続すればよい。また、こ
れらの熱交換器が垂直に多数接続してあるため、
それぞれの熱交換器Ｈにはそれより下に接続した
熱交換器と揚水管３９及び図示しない水中モータ
ーポンプ等の全重量がかかるため、各熱交換器Ｈ
には支持鋼４０が熱交換器Ｈの上部フランジ４１
と下部フランジ４２との間に複数本とりつけてあ
り、より一層強固な構造となつている。

また、下部フランジ４２と上部フランジ４１は
第７図及び第８図に示すようにそれぞれ凹部４３
を有しており、凹部４３には小口径伝熱管３０が
連結される開口４８が、フランジ部には大口径二
重管３５が連結される開口４９が設けられてい
る。そして熱交換器Ｈの下部フランジ４２とその
下に接続する熱交換器Ｈの上部フランジ４１とを
互いに向かい合わせて接続し、締め付け固定して
その２つの凹部４３が混合室４４を形成し、管内
を流れる内部液（不凍液等）がこの混合室内で合
流し混合される。

上記熱交換装置Ｂの最下部は多数の小口径伝熱
管３０と、大口径管３３とを接続し連通する流路
変換用底部４５を備えている。この流路変換用底
部４５には、地下水の噴出用開口部２９ｃを有し
た噴出管４６を接続し、噴出管の下方には井戸内
に噴出した地下水の落水を防止するため井戸ケー
シングパイプ３７を密閉する弾性部材からなるパ
ツカー４７を備えており、このパツカー４７によ
つて集水室４８が形成されている。そして、噴出
管４６には揚水管３９を介して図示しない水中モ
ーターポンプと連通されている。

なお、前記噴出管の長さや口径は適宜な大きさ
のものを用いればよく、開口部の形状についても
特定の形状を限定するものではなく、クロス継手
やチーズ継手を用いてもよい。

本実施例の井戸内熱交換装置を井戸内に挿入設
置するには、井戸内に配設された井戸ケーシング
パイプ３７内に水中モーターポンプを下端に取り
付けた揚水管３９の上端にパツカー４７を介して
噴出管４６を連結し、井戸ケーシングパイプ３７
の上部開口部から、流路変換用底部４５、複数の
熱交換器Ｈを順次接続降下して、井戸内熱交換装
置Ｂ全体を井戸内に挿入し、井戸ケーシングパイ
プ３７の上端と分流管部２６の下端にそれぞれ設
けたフランジとを連結固定し、つづいて隔壁付蓋
体２４を取り付けて設置を行なう。

なお、本実施例の井戸内熱交換装置は、温熱を
得る場合だけでなく、冷熱を得る場合にも適用で
きる。

〔考案の効果〕

本考案は以上説明した通りの構成を有している
から次のような効果を奏する。

本考案に係る井戸内熱交換装置は、容易に井戸
内に挿入設置できる構造にしてあるから、設置作
業が容易となり、地上には熱交換装置の設置場所
や格納庫を必要とせず、また井戸は地下水を汲み
上げる単一的の利用だけでなく、熱交換装置の格
納庫として利用できる。さらに井戸のケーシング
パイプを熱交換器の外枠（胴体）として利用でき
る等多目的に活用でき、そのため熱交換装置を安
価に設置することができるとともに、このように
して設置した井戸内熱交換装置は寒冷期における
気温の影響を受けず、地中の断熱効果により熱損
失がない。その上複数の熱交換器の各フランジ接
続部に形成された混合室の中で内部液（不凍液
等）が合流して混合することを繰り返し、熱交換
効率が一段と高まる利点を有する。

また、複数の熱交換器を接続して形成される大
口径管の最下部から最上部まで、もしくは途中か
ら最上部までを断熱構造としたから、暖められた
内部液（不凍液等）は周囲の地下水によつて熱を
失われて冷されることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す斜視図、第２
図は実施例本体の斜視図、第３図は他の実施例を
示す斜視図、第４図は隔壁付蓋体の斜視図、第５
図は分流管部の分解斜視図、第６図は他の実施例
の一部切断斜視図、第７図は上部フランジの斜視
図、第８図は混合室の断面図、第９図はパツカー
部分の一部切断斜視図である。 １……隔壁、２……流入室、３……流出室、４
……隔壁付蓋体、５……流入管、６……小口径伝
熱管、７……吐出管、８……大口径伝熱管、９…
…溢流管、１０……断熱材、１１……流路変換用
底部、１２……噴出管、１３……ケーシングパイ
プ、１４……パツカー、２１……二重隔壁、２２
……第１流入室、２３……流出室、２４……隔壁
付蓋体、２５……流入管、２６……分流管部、２
７……第２流入室、３０……小口径伝熱管、３１
……吐出管、３２……流出管、３３……大口径伝
熱管、３４……溢流管、３５……大口径二重管、
３６……邪魔板、３７……ケーシングパイプ、３
９……揚水管、４０……支持鋼、４１，４２……
上下部フランジ、４４……混合室、４５……流路
変換用底部、４７……パツカー。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) ケーシングパイプ内に収容する井戸内熱交換
   装置において、該井戸内熱交換装置の上部に、
   隔壁で流入室と流出室に隔てられるとともに下
   部側面には溢流管を備えた隔壁付蓋体を設け、
   該流入室の上面に流入管を設け、底面には小口
   径伝熱管と連通する多数の開口部を備え、前記
   流出室の上面には吐出管を設け、底面には大口
   径伝熱管と連通する開口部を備えており、該小
   口径伝熱管の開口部及び該大口径伝熱管の開口
   部には、それぞれ下方に伝熱管が互いに平行に
   連結された複数の熱交換器を接続し、該各伝熱
   管の下端部には小口径伝熱管と大口径伝熱管と
   が連通される流路変換用底部を設け、該流路変
   換用底部の下部にはケーシングパイプを密閉す
   るパツカーを備えた地下水の噴出管を連接させ
   たことを特徴とする井戸内熱交換装置。 (2) ケーシングパイプ内に収容する井戸内熱交換
   装置において、上部から下部方向に、隔壁付蓋
   体、分流管部、複数の熱交換器、流路変換用底
   部、噴出管、ケーシングパイプを密閉するパツ
   カーの順序で構成され、前記隔壁付蓋体の側面
   または上面には流入管と吐出管を備えると共
   に、内部は二重隔壁で第１流入室と流出室に隔
   てられ、前記分流管部の側面には溢流管を備え
   ると共に、内部は前記第１流入室と連通する第
   ２流入室と前記流出室に連通する流出管とを備
   え、前記熱交換器の上面に設けた多数の小口径
   開口部を前記第２流入室に連通させ、該熱交換
   器の上面の別の位置に設けた大口径開口部を前
   記流出管に連通させ、かつ該小口径開口部及び
   該大口径開口部にはそれぞれ下方に小口径伝熱
   管と大口径管とが互いに平行に連結された複数
   の熱交換器を接続し、その最下部の熱交換器の
   下端部には小口径伝熱管と大口径管とを連通す
   る流路変換用底部を設け、該流路変換用底部の
   下部には弾性材からなる前記パツカーを備えた
   地下水の噴出管を連接させたことを特徴とする
   井戸内熱交換装置。 (3) 複数の熱交換器の多段接続により熱交換装置
   の交換熱量を調整できるようにしたことを特徴
   とする請求項第１項または第２項記載の井戸内
   熱交換装置。 (4) 複数の熱交換器を接続する一対のフランジを
   小口径伝熱管と連通する開口部を備えた凹部を
   有する熱交換器の下部フランジと、該熱交換器
   の下に接続する熱交換器の上部フランジを互い
   に向い合わせて接続固定し、該２つの凹部によ
   り混合室を形成したことを特徴とする請求項第
   １項または第２項記載の井戸内熱交換装置。 (5) 熱交換器の上部フランジと該熱交換器の下部
   フランジとの間を、複数の金属製支持鋼で連結
   固定したことを特徴とする請求項第１項または
   第２項記載の井戸内熱交換装置。 (6) 小口径伝熱管に凹凸構造で屈曲自在な金属管
   を使用することを特徴とする請求項第１項また
   は第２項記載の井戸内熱交換装置。 (7) 複数の熱交換器を接続して形成される大口径
   管の最下部から最上部まで、もしくは途中から
   最上部までを断熱構造とすることを特徴とする
   請求項第１項または第２項記載の井戸内熱交換
   装置。 (8) 外周部に弾性材を貼り合わせた複数の邪魔板
   を所定間隔に設け、該邪魔板の開放部を順次互
   い違いに設けることを特徴とする請求項第１項
   または第２項記載の井戸内熱交換装置。