JPS608573Y2 - 地熱利用ヒ−トポンプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、冬期は地熱を利用して暖房用に、夏期は冬期
に凍結させて地下に蓄えた冷熱を利用して冷房用に利用
する地熱を利用したヒートポンプ装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、地熱利用ヒートポンプを用いた冷暖房方法として
は、特開昭５６−６６６３４号公報に記載の方法がある
。

これは第１図について説明する。深井戸ポンプ１を囲ん
で複数の凍結管２が地中に埋設されて居り、冬期におい
ては、凍結管２中にヒートポンプの圧縮機３より吐出さ
れ凝縮機４、膨張弁５を経た低圧冷媒液が蒸発管６によ
り導入され、この冷媒液が凍結管２の周囲の地熱と熱交
換して蒸発し凍結管２の周囲の土壌７を凍結する。

さらに、蒸発した冷媒ガスは、凍結管２の上端より導出
した吸入ガス管８により再び圧縮機３に吸入されて循環
する。

そして地熱吸熱骨は、凝縮器４において、負荷側を流れ
る循環水と熱交換し、暖房用温水が空調機９に送られる
。

この暖房時には、循環路のバルブ１０．．１１を開き、
バルブ１２．１３を閉じておく。

次に夏期においては、ヒートポンプを停止させ、循環路
のバルブ１０．１１を閉じ、バルブ１２．１３を開いて
おく。

そして、凍結管２の周囲に凍結して保存されていた凍結
土壌７中の氷の融解熱により冷却された地下水を外管１
４に囲まれた深井戸ポンプ１によって汲上げ、これを冷
房用冷却水として空調機９に送り、空調機９を通過した
水は、深井戸ポンプ１５に流入し深井戸ポンプ１５に穿
孔された筒所から地下水として地下土壌に還元される。

上述のように凍結地下土壌は、冬期及び夏期において有
効な熱源として利用されるが、地表面に近接する部分ま
で凍結する場合には次のごとき欠点を有することになる
。

すなわち、地表面の近傍には、一般に樹木及び植物等の
根がはっており、樹木及び植物は、適温な土壌から養分
を吸収し成長じている。

一方、凍結地下土壌は可成の低温体を形成するため、凍
結地下土壌が前記の樹木及び植物の根と接触すると、こ
れ等の健全な発育を害する結果を生ずる。

更に、凍結地下土壌は冬期に形成され、夏期まで数ケ月
保存されるため一部は融解し、有効に利用されなくなる
。

地表に近接する凍結地下土壌については、当然に他に部
品より融解し易くなり、エネルギーの損失を生ずる。

更に凍結土壌は地上の建造物を凍上させる恐れもある。

〔考案が解決しようとする問題点３ 本考案は上述の問題に鑑み、冬期のヒートポンプ作動等
に地表近くの凍結管の周囲の土壌が凍結しないようにし
たものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、深井戸ポンプを囲繞して地中に略垂直に挿入
された複数の凍結管に冬期においてはヒートポンプの低
圧冷媒液を導入して凍結管の周囲の土壌を凍結させるま
で地熱と熱交換させ、夏期においては凍結した凍結管の
周囲の凍結土壌の冷熱で地下水を冷却し、この地下水を
前記深井戸ポンプで汲上げる地熱利用ヒートポンプ装置
において、凍結管の周囲の地表に近い地下から地表まで
に位置させて、凍結管で蒸発する低温冷媒ガスを地表近
くの土壌と熱交換させないための防熱装置を設けたこと
を特徴とし、防熱装置によって凍結管の周囲の上部の地
中より地表面までの土壌を凍結しないようにし、植物の
根に凍結土壌による悪い影響を与えないようにし、建物
の凍上を防ぎ、保存中の凍結土壌の無駄な融解を防止し
ようとするものである。

〔作 用〕

本考案は、凍結管の上部に設けた防熱装置により、凍結
管中で発生した低温冷媒ガスが地表に近い土壌を凍結さ
せないようにするものである。

〔実施例〕

本考案の夫々異なる実施例を、第２図、第３図、第４図
について説明する。

第２図において、第１図と同一符号のものは同一物また
は同一機能を表わす。

凍結管２の地表面１６の近接部には断熱体よりなる防熱
装置１７が凍結管２を被包して配設されている。

１８はドレンパイプで、凍結管２内に貯蓄した低圧冷媒
液を排出するものである。

この実施例の作用は、凍結管２内で蒸発した低温冷媒ガ
スが地下土壌と熱交換し地下土壌を凍結させるが、断熱
体よりなる防熱装置１７で包まれた部分では低温冷媒ガ
スが直接地下土壌と熱交換されずこの部分の地下土壌は
凍結しない。

従って点線で示す位置の地下土壌が凍結土壌７となる。

第３図において第１図及び第２図と同一符号のものは同
一物または同一機能を表わす。

凍結管２の地表面１６に近接する地中の部分を被包する
ように熱交換装置よりなる防熱装置としての中空二重壁
円筒１７が設けられている。

この中空二重壁円筒１７の二重壁で形成された間隙には
、凝縮器４から凝縮液管１９が挿入されている。

そして中空二重壁円筒１７の最下部には、凍結管２に連
通ずる絞り孔２０が形成されている。

この実施例の作用を説明する。

凝縮器４より中空二重壁円筒１７の間隙内に流入した冷
媒は、ヒートポンプの運転時には高温冷媒液であって、
凍結管２の内部を流れる冷媒ガスと熱交換し、過冷却さ
れる。

過冷却された冷媒液は、絞り孔２０から凍結管２内に吹
出し蒸発する。

この蒸発熱により地下土壌７は凍結するが、前記中空二
重壁円筒１７で構威する熱交換装置周辺の地下土壌は、
凍結管２内の冷媒ガスと直接熱交換しないため凍結せず
中空二重壁円筒１７より下方の凍結管２の周囲の土壌が
凍結土壌７となる。

第４図において、第１図、第２図及び第３図と同一符号
のものは同一物または同一機能を表わす。

凝縮器４より導出した凝縮液管１９が凍結管２内に導入
され、凍結管２の上部に内接して螺旋状に捲回され凍結
管２の地表面下に近い上部内周に防熱装置としての熱交
換装置１７を構威し、下端は絞り孔２１となって開口さ
れている。

次にこの実施例の作用を説明する。

凝縮器４から流出した冷媒液は螺旋管よりなる熱交換装
置１７内で凍結管２内を流れる冷媒ガスと熱交換し、過
冷却され、前記絞り孔２１から吹出し蒸発する。

冷媒ガスは、地下土壌と熱交換し、地下土壌を凍結させ
た後、吸入ガス管８を通り圧縮機３に吸入される。

凍結管２と前記熱交換装置１７の当接する部分では、凍
結管２内の冷媒ガスは、該熱交換装置１７内の冷媒と熱
交換するため、その周辺の地下土壌と熱交換し、これを
凍結させることは出来ない。

従って、図の点線で示す部分の地下土壌７が凍結するこ
とになる。

〔考案の効果〕

本考案によれば、深井戸ポンプを囲繞して地中に略垂直
に挿入された複数の凍結管に冬期においてはヒートポン
プの低圧冷媒液を導入して蒸発させ、凍結管の周囲の土
壌を凍結させるまで地熱と熱交換させ、夏期においては
凍結した凍結管の周囲の凍結土壌の冷熱で地下水を冷却
し、この地下水を前記深井戸ポンプで汲上げる地熱利用
ヒートポンプ装置において、凍結管の周囲の地表に近い
地下から地表までに位置させて、凍結管で蒸発する低温
冷媒ガスを地表近くの土壌と熱交換させないための防熱
装置を設けたため、凍結管の周囲の地表に近い地下の土
壌は防熱装置によって凍結することがなく、凍結によっ
て植物の根に悪影響を及ぼしたり、地上の建造物を凍上
させたりすることがない。

また、凍結管によって凍結した凍結土壌は防熱装置で凍
結を防止された土壌層の下方に位置するため、厚い土壌
の断熱効果によって太陽熱から遮断され夏期までの保存
期間に融解するようなことがなく地下土壌による冷熱を
夏期に無駄なく使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の地熱利用ヒートポンプ装置のフローダイ
ヤグラム、第２図ないし第４図は本考案の夫々異なる実
施例を示す地熱利用ヒートポンプ装置のフローダイヤグ
ラムである。 １・・・・・・深井戸ポンプ、２・・・・・・凍結管、
７・・・・・・凍結土壌、１７・・・・・・防熱装置。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）深井戸ポンプを囲繞して地中に略垂直に挿入され
   た複数の凍結管に、冬期においてはヒートポンプの低圧
   冷媒液を導入して蒸発させ、凍結管の周囲の土壌を凍結
   させるまで地熱と熱交換させ、夏期においては凍結した
   凍結管の周囲の凍結土壌の冷熱で地下水を冷却し、この
   地下水を前記深井戸ポンプで汲上げる地熱利用ヒートポ
   ンプ装置において、 凍結管の周囲の地表に近い地下から地表までに位置させ
   て、凍結管で蒸発する低温冷媒ガスを地表近くの土壌と
   熱交換させないための防熱装置を設けたことを特徴とす
   る地熱利用ヒートポンプ装置。
2. （２）防熱装置が凍結管の上部周囲を囲む断熱体である
   ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の
   地熱利用ヒートポンプ装置。 （３１防熱装置が凍結管の上部において冷媒ガスを凝縮
   液と熱交換させる熱交換装置であることを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第１項記載の地熱利用ヒートポン
   プ装置。