(57)【要約】【課題】密封された二酸化炭素を介して冷媒と地中の土壌とを熱交換させる地中熱交換器において、何らかの原因で外管（3）に亀裂が生じて管内の熱媒体が地中へ洩れてしまった場合であっても、熱交換能力の低下を最小限に抑えることができるようにする。【解決手段】地中熱交換器（1）における外管（3）の管内側に、密閉空間（7）を管軸方向に沿って複数の分割空間（7a）に区画する少なくとも１つ以上の隔壁（6）を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外管（3）と該外管（3）の管内側に挿入された内管（2）とを備えた地中熱交換器であって、
上記外管（3）は、その管軸方向が鉛直方向に沿うように地中に埋設されるとともに、その管端部が閉塞されて管内側に熱媒体を封入する密閉空間（7）が形成され、
上記内管（2）は、その管内側に被熱交換流体が流れる流体流路（2a）が形成され、
上記外管（3）の管内側には、上記密閉空間（7）を管軸方向に沿って複数の分割空間（7a）に区画する少なくとも１つ以上の隔壁（6）が設けられていることを特徴とする地中熱交換器。
【請求項２】
請求項１において、
上記外管（3）及び上記内管（2）は、該外管（3）の内周面（3a）と内管（2）の外周面（2b）とが互いに実質的に接触するように配置されていることを特徴とする地中熱交換器。
【請求項３】
請求項２において、
上記外管（3）の内周面（3a）及び上記内管（2）の外周面（2b）には、円周方向に沿って円周溝（30,31）が形成されていることを特徴とする地中熱交換器。
【請求項４】
請求項２又は３において、
上記外管（3）の内周面（3a）及び上記内管（2）の外周面（2b）の一方の面で液化した熱媒体を他方の面に搬送する液体搬送部材（8）が設けられていることを特徴とする地中熱交換器。
【請求項５】
請求項４において、
上記液体搬送部材（8）はウイックであり、そのウイックは、上記外管（3）の内周面（3a）及び上記内管（2）の外周面（2b）の両方に接触するように設けられていることを特徴とする地中熱交換器。
【請求項６】
請求項１から５の何れか１つにおいて、
上記外管（3）の密閉空間（7）に封入された熱媒体は、二酸化炭素であることを特徴とする地中熱交換器。
【請求項７】
請求項１から５の何れか１つにおいて、
上記外管（3）の密閉空間（7）に封入された熱媒体は、水であることを特徴とする地中熱交換器。
【請求項８】
請求項１から５の何れか１つにおいて、
上記外管（3）の密閉空間（7）に封入された熱媒体は、アンモニアであることを特徴とする地中熱交換器。
【請求項９】
圧縮機（10）と熱源側熱交換器（1）と膨張機構（12）と利用側熱交換器（11）とが接続されて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路（9）を備えた空調システムであって、
請求項１から８の何れか１つに記載の地中熱交換器の内管（2）が上記冷媒回路（9）に接続されて、該地中熱交換器が上記熱源側熱交換器（1）を構成することを特徴とする空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被熱交換流体と地中の土壌とを熱交換させる地中熱交換器、及びそれを利用した空調システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、密封された熱媒体を介して被熱交換流体と地中の土壌とを熱交換させる地中熱交換器が知られている。この地中熱交換器は、例えば冷凍サイクルを行う冷媒回路等に利用されている。特許文献１には、暖房運転において、上記冷媒回路の冷媒（被熱交換流体）を地中熱を利用して加熱する地中熱交換器が開示されている。
【０００３】
特許文献１の地中熱交換器は、外管と該外管の内側に挿入された内管とからなる二重管式熱交換器で構成されている。上記内管は、その両端が閉塞されて内側に密閉空間が形成されている。この密閉空間に上記熱媒体が封入されている。上記外管は、その内側に上記冷媒回路の冷媒が流れる冷媒通路が形成されている。
【０００４】
そして、上記内管は、その上下端が外管の内側から管軸方向に突出するように外管の管内側に固定されている。上記外管から下側へ突出した内管は、その内管の管軸方向が鉛直方向に沿うように地中に埋設される。つまり、上記内管の下方部分は地中の土壌と接触し、上記内管の上方部分は上記外管の冷媒通路を流れる冷媒と接触している。
【０００５】
このような構成において、地中よりも低い温度の冷媒を上記冷媒流路に流すと、上記内管の上端側では、地中温度で平衡蒸気圧にあった熱媒体蒸気と冷たい冷媒とが熱交換して該熱媒体が凝縮するとともに、その凝縮熱で冷媒を加熱する。凝縮して液化した熱媒体は内管内を上端側から下端側に向かって下降する。上記内管の下端側では、地中の土壌と熱媒体とが熱交換して該熱媒体が地中温度と平衡な蒸気圧になるように蒸発をする。この蒸発した熱媒体は内管内を下端側から上端側に向かって再び上昇する。つまり、上記内管がヒートパイプとなって、地中の熱で冷媒配管内の冷媒を加熱することができる。
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００４／１１１５５９号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この特許文献１のような従来の地中熱交換器において、自然災害等により地中に埋設した管に亀裂が生じた場合、その亀裂部分から熱媒体が洩れてしまうことが考えられる。こうなると、上記密閉空間内の熱媒体の量が減り、地中熱交換器の熱交換能力が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、密封された熱媒体を介して被熱交換流体と地中の土壌とを熱交換させる地中熱交換器において、何らかの原因で管内の熱媒体が管外側へ洩れてしまった場合であっても、熱交換能力の低下を最小限に抑えることができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、外管（3）と該外管（3）の管内側に挿入された内管（2）とを備えた地中熱交換器を前提としている。
【０００９】
そして、上記地中熱交換器の外管（3）は、その管軸方向が鉛直方向に沿うように地中に埋設されるとともに、その管端部が閉塞されて管内側に熱媒体を封入する密閉空間（7）が形成され、上記内管（2）は、その管内側に被熱交換流体が流れる流体流路（2a）が形成され、上記外管（3）の管内側には、上記密閉空間（7）を管軸方向に沿って複数の分割空間（7a）に区画する少なくとも１つ以上の隔壁が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
第１の発明では、上記密閉空間（7）を複数の分割空間（7a）に区画している。こうすると、自然災害等で外管（3）に亀裂が生じても、その亀裂部分に対応する分割空間（7a）から熱媒体が地中に洩れるのみで、他の分割空間（7a）から熱媒体が地中に洩れるのを防ぐことができる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、上記外管（3）及び上記内管（2）は、該外管（3）の内周面（3a）と内管（2）の外周面（2b）とが互いに実質的に接触するように配置されていることを特徴としている。
【００１２】
ここで、本発明の地中熱交換器を地中に埋没させた後、上記内管（2）の流体流路（2a）に地中の土壌よりも低い温度の被熱交換流体を流すと、上記外管（3）内に封入された熱媒体は、上記内管（2）の外周面（2b）を介して、該熱媒体よりも温度の低い被熱交換流体に熱を放出して凝縮する。このとき、被熱交換流体は、熱媒体の凝縮熱を吸収することにより、加熱される。
【００１３】
上記内管（2）の外周面（2b）で凝縮して液化した熱媒体は、上記外管（3）の内周面（3a）を介して、該熱媒体よりも温度の高い地中の土壌から熱を吸収して蒸発する。上記外管（3）の内周面（3a）で蒸発して気化した熱媒体は、再び上記内管（2）の外周面（2b）で凝縮する。このように、上記熱媒体が凝縮及び蒸発を繰り返すことにより、地中の土壌の熱が熱媒体を介して被熱交換流体へ伝えられ、該被熱交換流体が加熱される。
【００１４】
逆に、上記内管（2）の流体流路（2a）に地中の土壌よりも高い温度の被熱交換流体を流したとすると、上記熱媒体は、上記外管（3）の内周面（3a）で凝縮し、上記内管（2）の外周面（2b）で蒸発する。これにより、被熱交換流体の熱が熱媒体を介して地中の土壌へ伝えられ、該被熱交換流体が冷却される。
【００１５】
第２の発明では、上記外管（3）の内周面（3a）と上記内管（2）の外周面（2b）とを互いに実質的に接触させることにより、この接触部分を介して、上記外管（3）の内周面（3a）及び上記内管（2）の外周面（2b）の一方の面で凝縮して液化した熱媒体が他方の面へ流れるようになる。ここで、実質的に接触している状態とは、上記外管（3）と上記内管（2）とが直接的に接触している状態と、液化した熱媒体を介して間接的に接触している状態とを含んでいる。
【００１６】
第３の発明は、第２の発明において、上記外管（3）の内周面（3a）及び上記内管（2）の外周面（2b）には、円周方向に沿って円周溝（30,31）が形成されていることを特徴としている。
【００１７】
第３の発明では、上記外管（3）及び上記内管（2）の一方の面で凝縮して液化した熱媒体が、その一方の面に形成された円周溝（30,31）に保持されながら該円周溝（30）に沿って円周方向へ流れるようになる。この熱媒体は、上記外管（3）及び上記内管（2）の接触部分を介して他方の面へ流れる。この他方の面へ流れた熱媒体は、その他方の面に形成された円周溝（30,31）に保持されながら該円周溝（30）に沿って円周方向へ流れて蒸発するようになる。尚、この円周溝（30）は、螺旋状に形成されていてもよい。
【００１８】
第４の発明は、第２又は第３の発明において、上記外管（3）の内周面（3a）及び上記内管（2）の外周面（2b）の一方の面で液化した熱媒体を他方の面に搬送する液体搬送部材（8）が設けられていることを特徴としている。
【００１９】
第４の発明では、上記液体搬送部材（8）により、上記外管（3）の内周面（3a）及び上記内管（2）の外周面（2b）の一方の面で液化した熱媒体を、他方の面へ積極的に搬送して蒸発させることができるようになる。
【００２０】
第５の発明は、第４の発明において、上記液体搬送部材（8）はウイックであり、そのウイックは、上記外管（3）の内周面（3a）及び上記内管（2）の外周面（2b）の両方に接触するように設けられていることを特徴としている。ここで、ウイックとは、内部に多数の微細な孔が形成された多孔質体のことであり、この微細な孔が連なることで毛細管状の通路を形成している。そして、毛細管現象により、この毛細管状の通路を液体が流れる。尚、この多孔質体は、金属又はセラミックの粉末を焼結させることで形成してもよいし、メッシュ状の金属を重ね合わせたり、金属繊維を束ねたりして形成してもよい。
【００２１】
第５の発明では、上記液体搬送部材（8）をウイックで構成することにより、上記外管（3）及び上記内管（2）の一方の面で凝縮した液化した熱媒体を、上記ウイックの毛細管現象で他方の面へ積極的に搬送して蒸発させることができるようになる。
【００２２】
第６発明は、第１から第５の何れか１つの発明において、上記外管（3）の密閉空間（7）に封入された熱媒体は、二酸化炭素であることを特徴としている。
【００２３】
第６の発明では、何らかの原因で外管（3）に亀裂が生じて、その亀裂部分から熱媒体が地中に洩れたとしても、熱媒体を二酸化炭素で構成しているので、地中の土壌や地下水を汚染しないようにすることができる。
【００２４】
第７の発明は、第１から第５の何れか１つの発明において、上記外管（3）の密閉空間（7）に封入された熱媒体は、水であることを特徴としている。
【００２５】
第７の発明では、何らかの原因で外管（3）に亀裂が生じて、その亀裂部分から熱媒体が地中に洩れたとしても、第５の発明と同様に、地中の土壌や地下水を汚染しないようにすることができる。又、水は、二酸化炭素に比べて潜熱が大きいので、外管（3）に封入する水の量を少なくすることができる。
【００２６】
第８の発明は、第１から第５の何れか１つの発明において、上記外管（3）の密閉空間（7）に封入された熱媒体は、アンモニアであることを特徴としている。
【００２７】
第８の発明では、アンモニアが二酸化炭素に比べて使用圧力範囲が低いことを利用して、外筒部（3）の薄肉化を図ることができる。又、アンモニアは、二酸化炭素に比べて蒸発潜熱が大きいので、水と同様に外管（3）に封入するアンモニアの量を少なくすることができる。
【００２８】
第９の発明は、圧縮機（10）と熱源側熱交換器（1）と膨張機構（12）と利用側熱交換器（11）とが接続されて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路（9）を備えた空調システムを前提としている。
【００２９】
そして、上記空調システムにおいて、第１から第８の何れか１つの発明に記載された地中熱交換器の内管（2）が上記冷媒回路（9）に接続されて、該地中熱交換器が上記熱源側熱交換器（1）を構成することを特徴としている。
【００３０】
第９の発明では、上記空調システムにおいて、蒸気圧縮式の冷凍サイクルにおける熱源側熱交換器（1）として地中熱交換器を利用することができる。上記空調システムが暖房装置の場合は、上記地中熱交換器が蒸発器となり、上記利用側熱交換器（11）が凝縮器となる。そして、この地中熱交換器において、上記膨張機構（12）を流出した低圧冷媒と地中の土壌とが熱交換を行い、地中の土壌から該低圧冷媒が吸熱することにより、該低圧冷媒を蒸発させることができる。
【００３１】
一方、上記空調システムが冷房装置の場合は、上記地中熱交換器が凝縮器となり、上記利用側熱交換器（11）が蒸発器となる。そして、この地中熱交換器において、上記圧縮機（10）から吐出した高圧冷媒と地中の土壌とが熱交換を行い、該高圧冷媒が地中の土壌に放熱することにより、該高圧冷媒を凝縮させることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、自然災害等で外管（3）に亀裂が生じても、その亀裂部分に対応する分割空間（7a）から熱媒体が地中に洩れるのみで、他の分割空間（7a）から熱媒体が地中に洩れるのを防ぐことができる。つまり、上記密閉空間（7）を区画しない場合に比べて、外管（3）から外側に洩れる熱媒体の量を少なくすることができる、これにより、何らかの理由で地中熱交換器が破損しても、地中熱交換器の熱交換能力の低下を最小限に抑えることができる。
【００３３】
また、上記第２の発明によれば、上記外管（3）と上記内管（2）とを接触させることにより、上記外管（3）の内周面（3a）及び上記内管（2）の外周面（2b）の一方の面で凝縮して液化した熱媒体を確実に他方の面へ導き、他方の面で蒸発させることができるようになる。これにより、上記地中熱交換器の熱交換能力を向上させることができる。
【００３４】
また、上記第３の発明によれば、上記外管（3）及び上記内管（2）の一方の面で凝縮して液化した熱媒体は、その一方の面に形成された円周溝（30,31）で下方へ落ちないように保持されながら他方の面へ導かれ、その他方の面に形成された円周溝（30,31）で下方へ落ちないように保持されながら溝全体に広がりながら蒸発する。
【００３５】
このように、液化した熱媒体を円周溝（30,31）で下方へ落ちないように保持しながら、液化した熱媒体を一方の面から他方の面へ導くことができ、上記円周溝（30,31）を設けない場合に比べて、より多量の熱媒体が他方の面へ導かれるようになる。これにより、上記地中熱交換器の熱交換能力をさらに向上させることができる。
【００３６】
また、上記第４の発明によれば、上記液体搬送部材（8）を利用して、上記外管（3）及び上記内管（2）の一方の面で凝縮して液化した熱媒体を他方の面へ積極的に搬送することができる。これにより、上記地中熱交換器の熱交換効率をより一層向上させることができる。
【００３７】
また、上記第５の発明によれば、上記液体搬送部材（8）としてウイックを利用することにより、該液体搬送部材（8）の低コスト化を図りつつ、熱媒体を搬送することができ、上記地中熱交換器の高効率化と低コスト化とを両立することができる。
【００３８】
また、上記第６，７の発明によれば、何らかの原因で外管（3）に亀裂が生じて、その亀裂部分から熱媒体が地中に洩れたとしても、その熱媒体が二酸化炭素であるので地中の土壌や地下水を汚染することがない。したがって、地球環境に配慮した地中熱交換器を提供することができる。
【００３９】
また、上記第８の発明によれば、熱媒体としてアンモニアを用いることにより、二酸化炭素を用いた場合に比べて、被熱交換流体及び地中の土壌に対する熱媒体の熱交換量を増やすことができる。これにより、上記地中熱交換器の熱交換能力を向上させることができる。
【００４０】
また、上記第９の発明によれば、上記空調システムにおいて、上記地中熱交換器の外管（3）に亀裂が生じて、外管（3）内の熱媒体が地中へ洩れてしまった場合であっても、地中熱交換器の熱交換能力の低下を最小限に抑えることができる。さらに、内管（2）に破損が生じて、その内部を流れる被熱交換流体が洩れた場合であっても、上記外管（3）の分割空間（7a）に閉じ込められることとなる。しかも、リーク量が少ない場合には空調運転を継続できる。したがって、上記空調システムの能力低下も最小限に抑え、停止せずに運転することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００４２】
本実施形態の暖房装置は、地中の熱を利用して室内を暖房するものであり、本発明の空調システムを構成する。上記暖房装置は、図８に示すように、冷媒回路（9）を備えている。上記冷媒回路（9）は、圧縮機（10）と室内熱交換器（利用側熱交換器）（11）と膨張弁（膨張機構）（12）と地中熱交換器（熱源側熱交換器）（1）とが冷媒配管で接続されてなる。ここで、上記地中熱交換器（1）は地中に埋設され、上記室内熱交換器（11）は室内に設置されている。
【００４３】
そして、上記冷媒回路（9）には冷媒（被熱交換流体）が封入されている。この冷媒が冷媒回路（9）を循環することにより、上記地中熱交換器（1）が蒸発器となり、上記室内熱交換器（11）が凝縮器となって、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うように構成されている。
【００４４】
上記圧縮機（10）は全密閉型であって、該圧縮機（10）に電気的に接続されたインバータ（図示省略）により容量可変に構成されている。この圧縮機（10）では、吸入した冷媒を所定圧力まで圧縮して吐出するように構成されている。
【００４５】
上記室内熱交換器（11）は、図示は省略しているが、伝熱管が複数パスに配列されるとともに該伝熱管と直交して多数のアルミフィンが配置されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器で構成されている。この室内熱交換器（11）の近傍には室内ファン（13）が設置されている。そして、上記伝熱管の管内側を冷媒が流れ、上記伝熱管の管外側にある上記アルミフィン間を上記室内ファン（13）から送られる室内空気が流れ、両者が熱交換を行うように構成されている。
【００４６】
上記膨張弁（12）は、開度可変の電子膨張弁によって構成されている。この膨張弁（12）の開度が変更されて、該膨張弁（12）を流れる冷媒の減圧量が調整される。
【００４７】
上記地中熱交換器（1）は、図１に示すように、外管（3）と内管（2）とを有し、該外管（3）の管内側に該内管（2）が挿入された二重管式の熱交換器を構成する。又、上記地中熱交換器（1）は、外管（3）の管軸方向が鉛直方向に沿うように地中に埋没している。
【００４８】
上記外管（3）は、その上端部に上側閉塞板（4）、その下端部に下側閉塞板（5）がそれぞれ取り付けられ、その外管（3）の管内側には密閉空間（7）が形成されている。又、この管内側には、管軸方向に所定の間隔を保って複数の隔壁（6）が設けられている。これらの隔壁（6）により、上記密閉空間（7）は、複数の分割空間（7a）に区画されている。この各分割空間（7a）には、それぞれ所定量の二酸化炭素（熱媒体）が密封されている。尚、上記冷媒回路（9）の冷媒が地中熱交換器（1）に流入するときの温度がだいたい−１０℃から４０℃の間であることから、二酸化炭素が、この−１０℃から４０℃の間で相変化するように封入されている。
【００４９】
又、図２に示すように、この外管（3）の内壁面（内周面）（3a）には、円周方向に沿うように複数の円周溝（30）が形成されている。
【００５０】
上記内管（2）はＵ字管で構成されている。この内管（2）は、その２つの直管部分が上記上側閉塞板（4）及び上記複数の隔壁（6）を貫くように挿入され、その管端部分は密閉空間（7）から突出している。又、上記内管（2）は、その外壁面（2b）が上記外管（3）の内壁面（3a）に接触するように、上記外管（3）に固定されている。又、この内管（2）の外壁面（2b）には、１００ミクロン程度の円周溝（31）が多数形成されている。尚、この円周溝（31）の形状は、単なる例示である。
【００５１】
上記内管（2）における管端部分の一方は上記圧縮機（10）の吐出側から延びる冷媒配管に接続され、他方は上記膨張弁（12）の入口側から延びる冷媒配管に接続されている。このように接続されることにより、上記内管（2）の管内側に上記冷媒回路（9）の冷媒が流れる冷媒通路（流体流路）（2a）が形成される。
【００５２】
−運転動作−
次に、上記暖房装置の動作について説明する。
【００５３】
上記圧縮機（10）で所定圧力まで圧縮された後に吐出された高圧冷媒は、上記室内熱交換器（11）に流入する。上記室内熱交換器（11）では、上記高圧冷媒が上記室内ファン（13）から送られる室内空気に放熱して凝縮した後で該室内熱交換器（11）を流出する。一方、上記室内空気はこの凝縮熱により暖められる。その結果、室内の暖房が行われる。上記室内熱交換器（11）を流出した高圧冷媒は上記膨張弁（12）に流入する。上記膨張弁（12）では、高圧冷媒が所定圧力まで減圧されて低圧冷媒になった後で該膨張弁（12）を流出する。このとき、この減圧後の低圧冷媒の飽和温度が地中の土壌の温度よりも低くなるように上記膨張弁（12）で上記低圧冷媒が減圧される。
【００５４】
上記膨張弁（12）を流出した低圧冷媒は、上記地中熱交換器（1）に流入する。上記地中熱交換器（1）では、低圧冷媒が地中の熱を吸収して蒸発した後で該地中熱交換器（1）を流出する。上記地中熱交換器（1）を流出した低圧冷媒は、上記圧縮機（10）に吸入され、所定圧力まで圧縮された後、再び上記室内熱交換器（11）に流入する。このように冷媒が冷媒回路（9）内を循環することにより、室内の暖房が行われる。
【００５５】
次に、上記地中熱交換器（1）の動作について説明する。
【００５６】
上記膨張弁（12）から流出した低圧冷媒は、上記地中熱交換器（1）の内管（2）に流入する。尚、上記内管（2）内に地中の土壌の温度よりも低い温度の低圧冷媒が流入するとき、各分割空間（7a）内の二酸化炭素の飽和温度は土壌と低圧冷媒との間の温度になるものとする。
【００５７】
この場合、図３に示すように、上記外管（3）の各分割空間（7a）内に封入された二酸化炭素が、該二酸化炭素の飽和温度よりも低い温度の内管（2）の外壁面（外周面）（2b）で凝縮する。この二酸化炭素の凝縮熱を上記冷媒回路（9）の冷媒が吸収して蒸発する。この蒸発した冷媒は、上記地中熱交換器（1）から流出した後、上記圧縮機（10）に吸入される。
【００５８】
上記外壁面（2b）で凝縮して液化した二酸化炭素は、該外壁面（2b）の円周溝（31）により、下方へ落ちることなく保持されながら該円周溝（31）に沿って円周方向へ広がるように流れる。そして、この液化した二酸化炭素は、上記外管（3）及び上記内管（2）の接触部分を介して、上記外管（3）の内壁面（3a）へ導かれる。外管（3）の内壁面（3a）へ導かれた二酸化炭素は、外管（3）の円周溝（30）により、下方へ落ちることなく保持されながら該円周溝（30）に沿って円周方向へ広がるように流れる。そして、この内壁面（3a）で二酸化炭素が蒸発する。上記内壁面（3a）で蒸発してガス化した二酸化炭素は、分割空間（7a）内の二酸化炭素の密度差により、上記内管（2）の外壁面（2b）の方へ移動して、その外壁面（2b）で再び凝縮する。このように二酸化炭素が相変化を繰り返すことにより、その二酸化炭素を介して、上記外管（3）の外側にある地中の土壌と上記内管（2）の内側を流れる冷媒とが熱交換する。
【００５９】
−実施形態の効果−
本実施形態によれば、上記密閉空間（7）を複数の分割空間（7a）に区画している。こうすると、自然災害等で外管（3）に亀裂が生じても、その亀裂部分に対応する分割空間（7a）から熱媒体が地中に洩れるのみで、他の分割空間（7a）から熱媒体が地中に洩れるのを防ぐことができる。つまり、上記密閉空間（7）を区画しない場合に比べて、外管（3）から外側に洩れる二酸化炭素の量を少なくすることができる。
【００６０】
このように外管（3）内の外側に洩れる二酸化炭素の量を少なくできるので、上記熱媒体が外管（3）の外側へ洩れてしまった場合であっても、地中熱交換器の熱交換能力の低下を最小限に抑えることができる。
【００６１】
又、本実施形態によれば、上記外管（3）と上記内管（2）とを接触させることにより、上記内管（2）の外壁面（2b）で凝縮して液化した二酸化炭素を確実に上記外管（3）の内壁面（3a）へ導くことができる。又、上記外管（3）の内壁面（3a）及び上記内管（2）の外壁面（2b）にはそれぞれ円周溝（30,31）が形成されているので、液化した二酸化炭素を円周溝（30,31）で下方へ落ちないように保持しながら上記外管（3）の内壁面（3a）へより多く導き、蒸発させることができる。これにより、上記地中熱交換器（1）の熱交換能力を向上させることができる。
【００６２】
また、本実施形態によれば、何らかの原因で外管（3）に亀裂が生じて、その亀裂部分から熱媒体が地中に洩れたとしても、その熱媒体が二酸化炭素であるので地中を汚染することがない。さらに、内管（2）に破損が生じ、その内部を流れる被熱交換流体が洩れた場合であっても、分割空間（7a）に閉じ込められることとなり、地中へのリークによる土壌や地下水の汚染を回避できる、しかも、リーク量が少ない場合には空調運転を継続できる。したがって、地球環境に配慮した地中熱交換器（1）を提供することができる。
【００６３】
また、本実施形態によれば、上記内管（2）の外壁面（2b）に微細な溝を多数形成することにより、該内管（2）の伝熱性能を高めることができる、これにより、地中熱交換器の熱交換能力を向上させることができる。
【００６４】
−実施形態の変形例−
上記実施形態では、上記外管（3）及び上記内管（2）に円周溝（30,31）を設けることにより、上記内管（2）の外壁面（2b）で液化した二酸化炭素を上記外管（3）の内壁面（3a）へより多く導くことで上記地中熱交換器の熱交換能力を向上させていたが、変形例では、上記円周溝（30,31）に代わってウイック（8）を設けている。
【００６５】
このウイック（8）を設けた地中熱交換器（1）を図４及び図５に示し、図５の拡大図を図６に示す。又、上記地中熱交換器（1）における内部詳細を図７に示す。上記ウイック（8）は、上記外管（3）の内壁面（3a）及び上記内管（2）の外壁面（2b）の両方に接触するように設けられている。こうすると、上記ウイック（8）の毛細管現象を利用して、上記外管（3）の外壁面（2b）で凝縮した液化した熱媒体を、上記円周溝（30,31）に比べて、上記外管（3）の内壁面（3a）へより積極的に搬送して蒸発させることができる。これにより、上記地中熱交換器（1）の熱交換効率をより一層向上させることができる。又、このウイック（8）を上記外管（3）の内壁面（3a）に貼り付けるだけの比較的簡単な構成で上記地中熱交換器（1）の熱交換効率を高めることができる。
【００６６】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００６７】
本実施形態では、空調システムを暖房装置で構成したが、これに限定される必要はなく、上記空調システムを冷房装置で構成してもよい。
【００６８】
この場合、上記地中熱交換器（1）が凝縮器を構成し、上記室内熱交換器（11）が蒸発器を構成するとともに、上記地中熱交換器（1）には地中の土壌よりも高い温度の冷媒が流入する。これにより、上記内管（2）の外壁面（2b）が蒸発面を構成し、上記外管（3）の内壁面（3a）が凝縮面を構成する。
【００６９】
又、上記地中熱交換器（1）において、円周溝（30,31）とウイック（8）とを併用して用いてもよい。
【００７０】
又、上記実施形態では、液体搬送部材をウイックで構成したが、これに限定される必要はなく、例えば、金属多孔質体、多孔質セラミック、繊維の集合体などであってもよいし、毛細管現象を利用した部材であってもよい。
【００７１】
又、上記実施形態では、熱媒体として二酸化炭素を用いたが、これに限定されず、例えばアンモニアであってもよい。こうすると、アンモニアは二酸化炭素に比べて使用圧力範囲が低いので、外筒部（3）の薄肉化を図ることができる。又、熱媒体は水であってもよい。水は二酸化炭素に比べて潜熱が大きいので、外管（3）に封入する冷媒量を少なくすることができる。又、本実施形態では、熱媒体が−１０℃から４０℃の間で相変化するように封入されていたが、これは単なる例示であり、その温度範囲外で相変化するように封入してもよい。
【００７２】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上説明したように、本発明は、被熱交換流体と地中の土壌を熱交換させる地中熱交換器、及びそれを利用した空調システムについて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施形態に係る地中熱交換器の縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る地中熱交換器の内部の詳細図である。
【図３】本発明の実施形態に係る地中熱交換器の動作中の拡大図である。
【図４】本発明の実施形態の変形例に係る地中熱交換器の縦断面図である。
【図５】本発明の実施形態の変形例に係る地中熱交換器の縦断面図である。
【図６】図５の拡大図である。
【図７】本発明の実施形態の変形例に係る地中熱交換器の内部の詳細図である。
【図８】本発明の実施形態に係る暖房装置の冷媒回路図である。
【符号の説明】
【００７５】
1      地中熱交換器
2      内管
2a     冷媒流路（流体流路）
2b     外壁面（外周面）
3      外管
3a     内壁面（内周面）
6      隔壁
7      密閉空間
7a     分割空間
8      ウイック（液体搬送部材）
9      冷媒回路
【図１】
2010133608.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010133608.tif 000007
【図６】
2010133608.tif 000008
【図７】
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【図８】
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