(57)【要約】【課題】外管の強度を十分に確保しつつ、コスト低減や軽量化を図ることができる地中熱交換器を提供する。【解決手段】地中に埋設される外管（30）を、管端部が閉塞されて内部に熱媒体が封入された金属製の金属配管（31）と、内部に補強用線材（32a）が配設されたモルタル（32b）で構成され且つ金属配管（31）の外周面を覆う補強層（32）とで構成する。【選択図】図２
2010145032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管軸方向が鉛直方向に沿うように地中に埋設される外管（30）と、該外管（30）の管内側に挿入され且つ内部を被熱交換流体が流れる内管（20）とを備えた地中熱交換器であって、
前記外管（30）は、管端部が閉塞されて内部に熱媒体が封入された金属製の金属配管（31）と、内部に補強用線材（32a）が配設されたモルタル（32b）で構成され且つ該金属配管（31）の外周面を覆う補強層（32）とを備え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、
前記補強層（32）は、前記金属配管（31）の外周面から径方向外方に突出し且つ管軸方向に所定の間隔をあけて配置された複数のフランジ部（33）を備えていることを特徴とする地中熱交換器。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記補強層（32）は、前記金属配管（31）の外周面に沿って周方向に巻き付けられた線状部材（34）を備えていることを特徴とする地中熱交換器。
【請求項４】
圧縮機（5）、熱源側熱交換器（10）、膨張機構（6）、及び利用側熱交換器（7）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（1）を備えた空調システムであって、
請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の地中熱交換器（10）の前記内管（20）が前記冷媒回路（1）に接続されることで、該地中熱交換器（10）によって前記熱源側熱交換器（10）が構成され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、地中熱を利用して冷媒回路の冷媒（被熱交換流体）を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、この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。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。この密閉空間に前記熱媒体が封入されている。外管は、その内側に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、前記内管は、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。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、内管の下方部分は地中の土壌と接触し、内管の上方部分は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冷媒流路に流通させると、内管の上側では、地中温度で平衡蒸気圧にあった熱媒体蒸気と外管の冷媒通路を流れる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、その凝縮熱で冷媒が加熱される。凝縮して液化した冷たい熱媒体は内管内を上側から下側に向かって下降する。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、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】
ところで、近年、地球温暖化防止の観点から、ＨＦＣ系冷媒に代わって二酸化炭素を熱媒体とすることが考えられている。しかしながら、熱媒体として二酸化炭素を用いる場合には、使用圧力範囲が高いために外管の内部圧力が高くなってしまい、この内部圧力に耐え得る管構造を採用する必要がある。そこで、外管を高圧用鋼管で構成したり、外管の肉厚を厚くする等の対策が考えられるが、外管の重量が増加してしまって持ち運びや取り扱いが困難となったり、コストが増大してしまうといった問題があった。
【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、外管の強度を十分に確保しつつ、コスト低減や軽量化を図ることができる地中熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した目的を達成するため、本発明は、外管の構成を工夫することにより、外管を構成する金属配管の薄肉化を図った場合でも、外管全体として十分な強度を確保できるようにした。
【０００９】
具体的に、本発明は、管軸方向が鉛直方向に沿うように地中に埋設される外管（30）と、該外管（30）の管内側に挿入され且つ内部を被熱交換流体が流れる内管（20）とを備えた地中熱交換器を対象とし、次のような解決手段を講じた。
【００１０】
すなわち、第１の発明は、前記外管（30）は、管端部が閉塞されて内部に熱媒体が封入された金属製の金属配管（31）と、内部に補強用線材（32a）が配設されたモルタル（32b）で構成され且つ該金属配管（31）の外周面を覆う補強層（32）とを備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
第１の発明では、外管（30）は、金属製の金属配管（31）と、金属配管（31）の外周面を覆う補強層（32）とを備える。金属配管（31）は、その管端部が閉塞されて内部に熱媒体が封入される。補強層（32）は、内部に補強用線材（32a）が配設されたモルタル（32b）で構成される。
【００１２】
このような構成とすれば、外管（30）の軽量化を図るために金属配管（31）の肉厚を薄くしたとしても、外管（30）全体としての強度を補強層（32）で十分に確保することができる。そのため、使用圧力範囲が高いために外管（30）の内部圧力が高くなってしまう二酸化炭素を熱媒体として用いた場合でも、外管（30）をその内部圧力に耐え得る管構造とすることができる。
【００１３】
また、前記金属配管（31）をモルタル（32b）で覆うことで絶縁性を高めることができるから、落雷発生時に金属配管（31）へ通電することが防止でき、地中熱交換器（10）自体やヒートポンプ設備が破損等するのを防止できる。さらに、モルタル（32b）で覆うことで外管（30）の外径が大きくすることができ、伝熱面積を増やすことができて熱交換能力が向上する。
【００１４】
さらに、防水性を有するモルタル（32b）を用いて金属配管（31）を覆うようにすれば、雨水等が地中に浸水して金属配管（31）が錆び付いてしまうのを抑えることができる。また、熱伝導率の高いモルタル（32b）を用いて金属配管（31）を覆うようにすれば、地中の土壌から地中熱交換器（10）内に効率良く吸熱することができ、熱交換能力が向上する。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、
前記補強層（32）は、前記金属配管（31）の外周面から径方向外方に突出し且つ管軸方向に所定の間隔をあけて配置された複数のフランジ部（33）を備えていることを特徴とするものである。
【００１６】
第２の発明では、補強層（32）を構成する複数のフランジ部（33）が、金属配管（31）の外周面から径方向外方に突出し且つ管軸方向に所定の間隔をあけて配置される。このような構成とすれば、補強層（32）にフランジ部（33）を設けることで、外管（30）全体としての強度をさらに高めることができる。そのため、補強層（32）を構成するモルタル（32b）の厚さを薄くしたとしても、外管（30）の強度を十分に確保することができ、さらなる軽量化を図る上で有利となる。
【００１７】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記補強層（32）は、前記金属配管（31）の外周面に沿って周方向に巻き付けられた線状部材（34）を備えていることを特徴とするものである。
【００１８】
第３の発明では、補強層（32）を構成する線状部材（34）が、金属配管（31）の外周面に沿って周方向に巻き付けられる。このような構成とすれば、線状部材（34）を金属配管（31）に巻き付けることで、外管（30）全体としての強度をさらに高めることができる。そのため、補強層（32）を構成するモルタル（32b）の厚さを薄くしたとしても、外管（30）の強度を十分に確保することができ、さらなる軽量化を図る上で有利となる。
【００１９】
第４の発明は、圧縮機（5）、熱源側熱交換器（10）、膨張機構（6）、及び利用側熱交換器（7）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（1）を備えた空調システムを対象とし、次のような解決手段を講じた。
【００２０】
すなわち、第４の発明は、第１乃至第３の発明のうち何れか１つに記載の地中熱交換器（10）の前記内管（20）が前記冷媒回路（1）に接続されることで、該地中熱交換器（10）によって前記熱源側熱交換器（10）が構成されることを特徴とするものである。
【００２１】
第４の発明では、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（10）として地中熱交換器（10）を利用することができる。このような構成とすれば、空調システムが暖房装置の場合は、地中熱交換器（10）が蒸発器となり、利用側熱交換器（7）が凝縮器となる。そして、この地中熱交換器（10）において、膨張機構（6）を流出した低圧冷媒と地中の土壌とが熱交換を行い、地中の土壌から低圧冷媒が吸熱することにより、低圧冷媒を蒸発させることができる。
【００２２】
一方、空調システムが冷房装置の場合は、地中熱交換器（10）が凝縮器となり、利用側熱交換器（7）が蒸発器となる。そして、この地中熱交換器（10）において、圧縮機（5）から吐出した高圧冷媒と地中の土壌とが熱交換を行い、高圧冷媒が地中の土壌に放熱することにより、高圧冷媒を凝縮させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、外管（30）の軽量化を図るために金属配管（31）の肉厚を薄くしたとしても、外管（30）全体としての強度を補強層（32）で十分に確保することができる。そのため、使用圧力範囲が高いために外管（30）の内部圧力が高くなってしまう二酸化炭素を熱媒体として用いた場合でも、外管（30）をその内部圧力に耐え得る管構造とすることができる。
【００２４】
また、防水性を有するモルタル（32b）を用いて金属配管（31）を覆うようにすれば、雨水等が地中に浸水して金属配管（31）が錆び付いてしまうのを抑えることができる。また、熱伝導率の高いモルタル（32b）を用いて金属配管（31）を覆うようにすれば、地中の土壌から地中熱交換器（10）内に効率良く吸熱することができ、熱交換能力が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２６】
＜空調システムの構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る地中熱交換器を用いた空調システムの冷媒回路図である。図１に示すように、この空調システム（A）は、地中の熱を利用して室内を暖房する暖房装置を構成しており、冷媒回路（1）を備えている。
【００２７】
前記冷媒回路（1）は、圧縮機（5）と、膨張機構としての膨張弁（6）と、利用側熱交換器としての室内熱交換器（7）と、熱源側熱交換器としての地中熱交換器（10）とが冷媒配管（1a）で接続されて構成されている。
【００２８】
ここで、前記地中熱交換器（10）は地中に埋設され、室内熱交換器（7）は室内に設置されている。なお、地下に機械室がある場合には、その機械室に空調システム（A）における室内熱交換器（7）及び地中熱交換器（10）以外の要素機器、つまり、圧縮機（5）や膨張弁（6）等が設置されていてもよい。
【００２９】
前記冷媒回路（1）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（1）を循環することにより、地中熱交換器（10）が蒸発器となり、室内熱交換器（7）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。
【００３０】
前記地中熱交換器（10）は、内部に密封された二酸化炭素（熱媒体）を介して、地中の土壌と冷媒回路を流れる冷媒とを熱交換させるものである。この地中熱交換器（10）の詳細は後述する。
【００３１】
前記圧縮機（5）は、全密閉型であって、圧縮機（5）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（5）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。
【００３２】
前記室内熱交換器（7）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（7）の近傍には室内ファン（8）が設置されている。そして、伝熱管の管内側を冷媒が流れ、伝熱管の管外側にあるアルミフィン間を室内ファン（8）から送風さ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。
【００３３】
前記膨張弁（6）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（6）の開度が変更されて、膨張弁（6）を流れる冷媒の減圧量が調整される。
【００３４】
＜地中熱交換器の構成＞
図２は、地中熱交換器の構成を示す縦断面図である。図２に示すように、この地中熱交換器（10）は、外管（30）と内管（20）とを有し、外管（30）の管内側に内管（20）が挿入された二重管式の熱交換器を構成している。また、地中熱交換器（10）は、外管（30）の管軸方向が鉛直方向に沿うように地中に埋設されている。
【００３５】
前記外管（30）は、その上端部に上側閉塞板（14）、その下端部に下側閉塞板（15）がそれぞれ取り付けられて管端部が閉塞されている。そして、外管（30）の管内側には、密閉空間（17）が形成されている。また、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（16）が設けられている。これらの隔壁（16）により、密閉空間（17）は、複数の分割空間（17a）に区画されている。この各分割空間（17a）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。
【００３６】
このように、前記密閉空間（17）を複数の分割空間（17a）に区画することで、自然災害等で外管（30）に亀裂が生じても、その亀裂部分に対応する分割空間（17a）から熱媒体が地中に漏れるのみで、他の分割空間（17a）から熱媒体が地中に漏れるのを防ぐことができる。つまり、密閉空間（17）を区画しない場合に比べて、外管（30）から外側に漏れる二酸化炭素の量を少なくすることができる。そして、外管（30）内の外側に漏れる二酸化炭素の量を少なくできるので、熱媒体が外管（30）の外側へ漏れてしまった場合であっても、地中熱交換器（10）の熱交換能力の低下を最小限に抑えることができる。
【００３７】
さらに、亀裂部分から熱媒体が地中に漏れたとしても、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（20）に破損が生じ、その内部を流れる被熱交換流体が漏れた場合であっても、分割空間（17a）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、リーク量も少ない場合は空調運転を継続でき得る。したがって、地球環境に配慮した地中熱交換器（10）を提供することができる。
【００３８】
前記外管（30）は、金属製の金属配管（31）と、金属配管（31）の外周面を覆う補強層（32）とを備えている。金属配管（31）は、例えば、高圧用鋼管で構成されている。この金属配管（31）は、軽量化やコストダウンを図るために、その肉厚が薄く設定されている。
【００３９】
一方、前記補強層（32）は、内部に補強用線材（32a）が配設されたモルタル（32b）で構成されている。この補強用線材（32a）は、管軸方向に沿って延びるように配設された鉄筋等で構成され、補強層（32）に引張応力が作用した場合でも、モルタル（32b）にひび割れが生じないように補強するためのものである。また、補強層（32）には、防水性を有し且つ熱伝導率の高いモルタル（32b）が用いられている。
【００４０】
さらに、前記外管（30）の金属配管（31）の内周面（31a）には、円周方向に沿うように複数の円周溝（36）が形成されている（図３参照）。
【００４１】
このように、前記外管（30）を金属配管（31）と補強層（32）とで構成することで、金属配管（31）の肉厚を薄くして軽量化を図ったとしても、外管（30）全体としての強度を補強層（32）で十分に補うことができる。そのため、使用圧力範囲が高いために外管の内部圧力が高くなる傾向にある二酸化炭素を熱媒体として用いた場合でも、外管（30）をその内部圧力に耐え得る管構造とすることができる。
【００４２】
さらに、前記金属配管（31）を防水性を有するモルタル（32b）で覆うことにより、雨水等が地中に浸水して金属配管（31）が錆び付いてしまうのを抑制することができる。また、モルタル（32b）によって金属配管（31）を絶縁することができ、例えば、落雷発生時に金属配管（31）へ通電することを防止して、地中熱交換器（10）自体やヒートポンプ設備の破損等を防止する上で有利となる。また、熱伝導率の高いモルタル（32b）を用いて補強層（32）を形成することで、地中の熱を地中熱交換器（10）内に効率良く吸熱することができ、熱交換能力が向上する。
【００４３】
前記内管（20）はＵ字管で構成されている。この内管（20）は、その２つの直管部分が上側閉塞板（14）及び複数の隔壁（16）を貫くように挿入され、その管端部分は密閉空間（17）から突出している。また、内管（20）は、その外周面（20b）が外管（30）の金属配管（31）の内周面（31a）に接触するように、外管（30）に固定されている。また、この内管（20）の外周面（20b）には、１００μｍ程度の円周溝（26）が多数形成されている（図３参照）。
【００４４】
このように、前記外管（30）と内管（20）とを接触させることにより、内管（20）の外周面（20b）で凝縮して液化した二酸化炭素を確実に外管（30）の金属配管（31）の内周面（31a）へ導くことができる。
【００４５】
また、前記内管（20）の外周面（20b）に微細な円周溝（26）を多数形成することにより、内管（20）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（10）の熱交換能力を向上させることができる。
【００４６】
前記内管（20）における管端部分の一方は、圧縮機（5）の吐出側から延びる冷媒配管（1a）に接続され、他方は膨張弁（6）の入口側から延びる冷媒配管（1a）に接続されている。このように接続されることにより、内管（20）の管内側に冷媒回路（1）の冷媒が流れる冷媒通路（20a）が形成されている。
【００４７】
−運転動作−
次に、本実施形態に係る空調システム（A）の動作について説明する。まず、圧縮機（5）で所定圧力まで圧縮された後に吐出された高圧冷媒は、室内熱交換器（7）に流入する。室内熱交換器（7）では、高圧冷媒が室内ファン（8）から送られる室内空気に放熱して凝縮した後で室内熱交換器（7）を流出する。一方、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。
【００４８】
前記室内熱交換器（7）を流出した高圧冷媒は、膨張弁（6）に流入する。膨張弁（6）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膨張弁（6）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膨張弁（6）で低圧冷媒が減圧される。
【００４９】
前記膨張弁（6）を流出した低圧冷媒は、地中熱交換器（10）に流入する。地中熱交換器（10）では、低圧冷媒が地中の熱を吸収して蒸発した後で地中熱交換器（10）を流出する。地中熱交換器（10）を流出した低圧冷媒は、圧縮機（5）に吸入され、所定圧力まで圧縮された後、再び室内熱交換器（7）に流入する。このように、冷媒が冷媒回路（1）内を循環することにより、室内の暖房が行われる。
【００５０】
次に、本実施形態に係る地中熱交換器（10）の動作について説明する。膨張弁（6）から流出した低圧冷媒は、地中熱交換器（10）の内管（20）に流入する。なお、内管（20）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（17a）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。
【００５１】
この場合、図４に示すように、外管（30）の各分割空間（17a）内に封入された二酸化炭素が、二酸化炭素の飽和温度よりも低い温度の内管（20）の外周面（20b）で凝縮する。この二酸化炭素の凝縮熱を冷媒回路（1）の冷媒が吸収して蒸発する。この蒸発した冷媒は、地中熱交換器（10）から流出した後、圧縮機（5）に吸入される。
【００５２】
前記外周面（20b）で凝縮して液化した二酸化炭素は、内管（20）の外周面（20b）の円周溝（26）により、下方へ落ちることなく保持されながら円周溝（26）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、外管（30）及び内管（20）の接触部分を介して、外管（30）の金属配管（31）の内周面（31a）へ導かれる。外管（30）の金属配管（31）の内周面（31a）へ導かれた二酸化炭素は、外管（30）の円周溝（36）により、下方へ落ちることなく保持されながら円周溝（36）に沿って円周方向へ広がるように流れる。そして、この内周面（31a）で二酸化炭素が蒸発する。
【００５３】
前記外管（30）の金属配管（31）の内周面（31a）で蒸発してガス化した二酸化炭素は、分割空間（17a）内の二酸化炭素の密度差により、内管（20）の外周面（20b）の方へ移動して、その外周面（20b）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、外管（30）の外側にある地中の土壌と内管（20）の内側を流れる冷媒とが熱交換する。
【００５４】
以上のように、本発明の実施形態に係る地中熱交換器（10）によれば、外管（30）の軽量化を図るために金属配管（31）の肉厚を薄くしたとしても、外管（30）全体としての強度を補強層（32）で十分に確保することができる。そのため、使用圧力範囲が高いために外管（30）の内部圧力が高くなってしまう二酸化炭素を熱媒体として用いた場合でも、外管（30）をその内部圧力に耐え得る管構造とすることができる。
【００５５】
また、前記金属配管（31）をモルタル（32b）で覆うことで絶縁性を高めることができるから、落雷発生時に金属配管（31）へ通電することが防止でき、地中熱交換器（10）自体やヒートポンプ設備が破損等するのを防止できる。さらに、モルタル（32b）で覆うことで外管（30）の外径が大きくなることから、伝熱面積を増やすことができて熱交換能力が向上する。
【００５６】
さらに、防水性を有するモルタル（32b）を用いて金属配管（31）を覆うようにすれば、雨水等が地中に浸水して金属配管（31）が錆び付いてしまうのを抑えることができる。また、熱伝導率の高いモルタル（32b）を用いて金属配管（31）を覆うようにすれば、地中の熱を地中熱交換器（10）内に効率良く吸熱することができ、熱交換能力が向上する。
【００５７】
＜変形例１＞
図５は、本実施形態の変形例１に係る地中熱交換器の構成を示す縦断面図である。図５に示すように、この地中熱交換器（10）の外管（30）の補強層（32）には、フランジ部（33）が設けられている。
【００５８】
具体的に、前記フランジ部（33）は、外管（30）の金属配管（31）の外周面から径方向外方に突出するリング状のディスク部材で構成されている。このフランジ部（33）は、外管（30）の管軸方向に所定の間隔をあけて複数枚（図５では３枚）配置されている。そして、フランジ部（33）同士の隙間にモルタル（32b）が充填されることで、補強用線材（32a）、モルタル（32b）、及びフランジ部（33）によって、金属配管（31）を覆う補強層（32）が構成されている。
【００５９】
このように、前記補強層（32）にフランジ部（33）を設けることで、外管（30）全体としての強度をさらに高めることができる。そのため、補強層（32）を構成するモルタル（32b）の厚さを薄くしたとしても、外管（30）の強度を十分に確保することができ、さらなる軽量化を図る上で有利となる。
【００６０】
＜変形例２＞
図６は、本実施形態の変形例２に係る地中熱交換器の構成を示す縦断面図である。図６に示すように、この地中熱交換器（10）の外管（30）の補強層（32）には、線状部材（34）が設けられている。
【００６１】
具体的に、前記線状部材（34）は、外管（30）の金属配管（31）の外周面に沿って周方向に巻き付けられた鉄筋で構成されている。そして、金属配管（31）を線状部材（34）とともにモルタル（32b）で覆うことによって、補強層（32）が構成されている。
【００６２】
このように、線状部材（34）を金属配管（31）に巻き付けることで、外管（30）全体としての強度をさらに高めることができる。そのため、補強層（32）を構成するモルタル（32b）の厚さを薄くしたとしても、外管（30）の強度を十分に確保することができ、さらなる軽量化を図る上で有利となる。
【００６３】
＜その他の実施形態＞
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。例えば、本実施形態では、空調システム（A）を暖房装置で構成したが、これに限定される必要はなく、空調システム（A）を冷房装置で構成してもよい。この場合、地中熱交換器（10）が凝縮器を構成し、室内熱交換器（7）が蒸発器を構成するとともに、地中熱交換器（10）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、内管（20）の外周面（20b）が蒸発面を構成し、外管（30）の金属配管（31）の内周面（31a）が凝縮面を構成する。
【００６４】
また、本実施形態では、外管（30）の密閉空間（17）内に熱媒体としての二酸化炭素を封入しておき、この二酸化炭素を介して内管（20）の冷媒と熱交換させる、いわゆる間膨方式の地中熱交換器（10）について説明したが、例えば、補強層（32）で覆われた内管（20）のみを地中に埋設し、内管（20）内に被熱交換流体としての二酸化炭素を流通させて直接熱交換させる、いわゆる直膨方式の地中熱交換器（10）としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上説明したように、本発明は、外管の強度を十分に確保しつつ、コスト低減や軽量化を図った地中熱交換器を提供できるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施形態に係る地中熱交換器を用いた空調システムの冷媒回路図である。
【図２】地中熱交換器の構成を示す縦断面図である。
【図３】地中熱交換器の内部の詳細図である。
【図４】地中熱交換器の動作中の拡大図である。
【図５】本実施形態の変形例１に係る地中熱交換器の構成を示す縦断面図である。
【図６】本実施形態の変形例２に係る地中熱交換器の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
A   空調システム
1   冷媒回路
5   圧縮機
6   膨張機構
7   利用側熱交換器
10   熱源側熱交換器（地中熱交換器）
20   内管
30   外管
31   金属配管
32   補強層
32a  補強用線材
32b  モルタル
33   フランジ部
34   線状部材
【図１】
2010145032.tif 000003
【図２】
2010145032.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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