(57)【要約】【課題】  家庭で簡単かつ低廉に設置でき、都市環境改善に寄与する２つの機能を同時に発揮することが可能な、自然現象と自然素材を活用した浸透井と一体の省エネルギー型の地中熱交換器を提供する。【解決手段】  熱交換器と浸透井を地中に掘られた同一大口径ボ−リング孔内で共用する。大口径ボーリング孔内の上部孔壁を浸透井として使い、下部孔壁を熱交換器の集熱、放熱部として使う。孔内全長に亘り貯水管を配し、雨水の貯留と流動を行う。貯水管の水の交換は雨水の供給、雨水の浸透により発生する管内流動により自然に行われる。大口径ボーリング孔の上部に貯留水槽を設置し、雨水下部設備への供給を安定的に継続させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気調和用の熱交換器と雨水流出抑制用の浸透井を地中に掘られた同一大口径ボーリング孔内で共用することを特徴とする雨水浸透機能を備えた地中熱交換器。
【請求項２】
大口径ボーリング孔内の上部孔壁を浸透管により浸透井として使い、下部孔壁を熱伝導率の高い金属貯水管により熱交換器の集熱、放熱部として使い、孔内全長に亘り貯水管を配し、熱媒体となる水の貯留と流動を行い、外部への熱の取出しは金属製空気管で行うことを特徴とする請求項１記載の雨水浸透機能を備えた地中熱交換器。
【請求項３】
熱媒体となる貯水管の水の交換は雨水の供給、雨水の浸透により発生する管内流動により自然に行われることを特徴とする請求項１記載の雨水浸透機能を備えた地中熱交換器。
【請求項４】
大口径ボーリング孔の上部に貯留水槽を設置し、雨水の熱交換器及び浸透井への供給を安定的に継続させることを特徴とする請求項１記載の雨水浸透機能を備えた地中熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、地中に掘られた大口径ボーリングの孔内に空気調和用の熱交換器と雨水流出抑制用の浸透井を一緒に設け、都市環境改善に寄与する２つの機能を同時に発揮させる新しい構造の熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  地球温暖化の進展は極地、海洋、山岳で顕著に表われており、各国の政府が国を挙げて炭酸ガスの総量規制等に乗り出しているところであるが、問題の緊急度を考えると市民レベルでの環境対策も必要になってきている。地球温暖化の抑止を市民レベルで行うには各家庭で排出しているエネルギーをできるところから抑えていくのが良い。家庭生活の近代化により最近増加の著しいエネルギー使用は空調器である。夏冬通じて大量の電力を消費している。これを各家庭レベルで低減しなくてはならないのが緊急の課題である。【０００３】  この対策としては、従来の空調器の熱交換器に改良を施したものとして地熱を水を介して利用した冷暖房空調装置（例えば、特許文献１参照。）や地熱を直接空気を通して利用した空調システム（例えば、特許文献２参照。）がある。ここで仮に前者を「間接水冷式」、後者を「直接空冷式」と呼ぶ。前者は未だ実用化されておらず、後者は既に実用化されている。【０００４】  一方、地球温暖化の影響は気象現象にも現れている。突発的な局地的集中豪雨が各地で発生しているが、特に都市では中小河川が氾濫し、沿川の民家に浸水被害を与えている。これに対して都市河川の場合、上流でのダム、中流下流での河川改修等の対策が地形上、用地上取れない状態である。このような都市部においては都市化による地表面の浸透遮断による流域の表面流出成分の増加が出水の一因になっている。理論上はこれを従来の状態に戻せば良い訳であり、その有用な方法として分散する点の密度を濃くした面に近い数の浸透井の設置が必要になってきている。【０００５】  この対策の実情としては、行政レベルでは道路排水の集水ますに浸透機能を付加したものが施工され、市民レベルでは家庭の庭に自治体の助成金により浸透ますが設置されつつある。しかし、その進捗度は余り大とはいえない。何れもコンクリート二次製品で余り多様性はない。【０００６】
【特許文献１】特開２００６−  ８４０９７号公報（第２頁−６頁、図１）
【特許文献２】特開２００６−２０７８７２号公報（第２頁−６頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  都市部の温暖化は毎年のヒートアイランド現象に見られるようにより着実に進行している。今後排出する熱の総量規制のためには家庭での協力が欠くことのできないこととなる。一方、今後都市部における雨水流出抑制は益々必要になり、家庭での協力が必要になるものと思われる。両者は現象の性格としては異なるが都市環境改善の側面からは同一で、これに対する市民のこれからの義務としても等価である。これらを効果的に実施するには限られたスペースと資金の中で技術を集約し効率よく進めることが必須であるが、問題が土木と建築にまたがっているので集約しにくく未だこれに全面的に答える技術はない。本発明はこの課題の一端を解決するものである。
即ち、機能は異なるが共に都市環境改善に寄与する自然現象と自然素材を活用する省エネルギー型の熱交換器と浸透井を大口径ボーリング孔に一緒にコンパクトに納めようとするものであり、新しい多目的土木機械装置として、その機能の有効性と経済性により環境改善設備としての普及を促進するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明者は、上記問題に関して鋭意研究を行い、下記に記すように自然現象や自然素材の持つ潜在的な能力を合目的に開発し、利用するのが自己充足的で周辺の自然環境に負荷をかけずに有効であるとの結論を得た。
すなわち、
１．地中の深度３ｍ〜５ｍより深くなると年間の温度変化が５℃〜８℃になり、大口径ボーリングにより削孔し、ここを熱交換器の集熱部及び放熱部とすると夏期は冷却効果、冬期は加熱効果を熱媒体に安定的に与えられることが判った。
２．熱交換器を大口径ボーリング孔中に設置する場合、３ｍより浅い部分は地中温度の変動が大きく集熱部、放熱部に適さないので、この部分を浸透井の雨水地下浸透部とすることが有効であることが判った。
３．２つの異なる機能設備を同一の孔に設置することにより、雨水の浸透過程にある水の一部を貯水管に貯留し熱交換器の熱媒体とすることが可能であることが判った。従って、貯水管の水の人為的補給は必要なく、降雨により自然に供給されることが判った。
４．熱交換器、浸透井を包括する大口径ボーリング孔の上部に雨水の貯留水槽を置けば、雨水の地下浸透を安定継続させることができることが判った。
本発明は、以上の知見を基になされたものであって下記の構成からなるものである。
（１）空気調和用の熱交換器と雨水流出抑制用の浸透井を地中に掘られた同一大口径ボーリング孔内で共用することを特徴とする雨水浸透機能を備えた地中熱交換器。
（２）大口径ボーリング孔内の上部孔壁を浸透管により浸透井として使い、下部孔壁を熱伝導率の高い金属貯水管により熱交換器の集熱、放熱部として使い、孔内全長に亘り貯水管を配し、雨水の貯留と流動を行い、外部への熱の取出しは金属製空気管で行うことを特徴とする上記（１）に記載の雨水浸透機能を備えた地中熱交換器。
（３）熱媒体である貯水管の水の交換は雨水の供給、雨水の浸透による流動より自然に行われることを特徴とする上記（１）に記載の雨水浸透機能を備えた地中熱交換器。
（４）大口径ボーリング孔の上部に貯留水槽を設置し、雨水の熱交換器及び浸透井への供給を安定的に継続させることを特徴とする上記（１）に記載の雨水浸透機能を備えた地中熱交換器。
【発明の効果】
【０００９】  本発明は下記の効果を有する。
１．熱交換器と雨水流出抑制用の浸透井を同一ボーリング孔内に設置できるので、都市環境改善を１設備により２要素について実施でき、設備として効果的かつ経済的である。
２．熱交換器を空調器に使用すれば夏期及び冬期ともに室内の温度を自然エネルギーで調整できるので省エネルギー効果が大きい。
３．化石エネルギーを使わないのでＣＯ２発生量を低減でき、地球温暖化防止に貢献できる。
４．熱媒体の水を雨水により供給し、浸透することにより交換できるので、人為的な水の入替が不要である。
５．構造が単純なので施工及び維持管理が簡単である。
６．構造が単純で部材も汎用材なので安価に製作できる。
７．本装置の熱交換器を別途の空調器の上流側に重連すればプレクーリング及びプレヒーティング機能により省エネルギー効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  本発明の構造とその作用機能を図面で説明する。
図１は本システムの設備摸式図である。
図２は本システムの熱交換器の熱移動概念図である。
図３は本システムの熱交換器の浸透概念図である。【００１１】  先ず、図１により本発明の全体構造を説明する。
熱交換器は熱源をボーリング周辺の地熱に求め、孔内に設置した金属製貯水管（２）の下部を通して集熱、放熱する管内の水（８）を熱媒体とし、この水中に敷設する金属製空気管（５）及び空気管（６）の中を送風機（１１）により流す空気（１０）を熱媒体として目的箇所まで熱の移動を行うものである。【００１２】  浸透井は孔内の貯水管の外側に設置した浸透管（３）の孔口から孔壁との隙間に充填した砂（８）を介し、孔壁に雨水の地下浸透を行うものである。【００１３】  上部には雨水の注水管（４）への流入を調整する貯留水槽（１）があり、注水管（４）の流入口には塵埃の混入を防止するため、フィルター（７）を付ける。熱交換器の金属製貯水管（２）は孔の全長に亘るが、浸透井は孔の上部、熱交換器の集熱、放熱部は孔の下部を使用しボーリングの孔壁利用を目的により分離するものである。【００１４】  図２により熱の移動について説明すれば、貯水管（２）下部の周辺地盤から集熱及び放熱した熱は貯水管（２）の水（９）に蓄熱される。ここに金属製空気管（５）を配し、屋外からの空気（９）を空気管（５）を通して送風機（１０）で引き込み、熱交換の後、空気管（５）を通して屋内に供給する。【００１５】  図３により雨水の流れについて説明すれば、流入雨水は貯留水槽（１）を経てフィルター（７）のセットされた注水管（４）を流れ金属製貯水管（２）を満たす。満タンになって溢れた水は金属製貯水管（２）と浸透管（３）の隙間に流れ込み、浸透管（３）の孔口を抜け孔壁との間に充填された砂（８）を通って地中に浸透する。貯留水槽内の余水は外部に排水する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】は本システムの設備摸式図である。
【図２】は本システムの熱交換器の熱移動概念図である。
【図３】は本システムの熱交換器の浸透概念図である。
【符号の説明】
【００１７】  １：貯留水槽
２：金属製貯水管
３：浸透管（有孔管）
４：注水管
５：金属製空気管（熱交換器内）
６：空気管（熱交換器前後）
７：フィルター
８：砂
９：水
１０：空気
１１：送風機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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