(57)【要約】  熱キャリアがそこを通して運搬される少なくとも４つの穴２を備える地下エネルギー貯蔵所１に対して、それぞれ、熱エネルギーを貯蔵し、熱エネルギーを回復する、したがって、それぞれ、大地３を加熱するか、又は、冷却する方法。本発明は、穴２が、本質的に少なくとも２つの同心円１０，１１，１２に沿って配置されること、コントロール・ギアが、弁システムを制御するように配置され、弁システムが、１つの円に沿って配置される穴に熱キャリアを送るように配置され、それにより、前記円に沿う大地を、それぞれ、加熱するか、又は、冷却すること、熱キャリアの温度が、周囲大地３の温度より高いとき、外円より先に内円が加熱されること、及び、熱キャリアの温度が、周囲大地３の温度より低いとき、内円より先に外円が冷却されることを特徴とする。本発明は、同様に、デバイスに関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱キャリア（８）がそこを通して運搬される少なくとも４つの穴（２）を備える地下エネルギー貯蔵所（１）に対して、それぞれ、熱エネルギーを貯蔵し、熱エネルギーを回復する、したがって、それぞれ、大地（３）を加熱するか、又は、冷却する方法であって、
前記穴（２）は、本質的に少なくとも２つの同心円（１０，１１，１２）に沿って配置されること、コントロール・ギア（７）は、弁システム（６）を制御するように配置され、前記弁システム（６）は、１つの円に沿って配置される穴に前記熱キャリア（８）を送るように配置され、したがって、前記円に沿う大地を、それぞれ、加熱するか、又は、冷却すること、前記熱キャリア（８）の温度が、周囲大地（３）の温度より高いとき、外円より先に内円が加熱されること、及び、前記熱キャリア（８）の温度が、周囲大地（３）の温度より低いとき、内円より先に外円が冷却されることを特徴とする方法。
【請求項２】
それぞれの単一円（１０，１１，１２）に沿った温度は、少なくとも１つの温度センサ（２５，３３，３４）を使用して測定されること、前記コントロール・ギア（７）は、それぞれの隣り合う円間の温度差が制御されるように前記弁システム（６）を制御すること、それぞれ、そのとき加熱される円か、又は、冷却される円の熱キャリアと、隣り合う円との温度差が所定値より低いときに、次の円の、それぞれの、加熱及び冷却が開始されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記温度は、少なくとも１つの温度センサ（２５）の前記使用によって、それぞれの穴（２）内で個々に測定されること、及び、前記コントロール・ギア（７）は、前記弁システム（６）を制御し、前記弁システム（６）は、次に、それぞれの穴（２）の、加えられた加熱又は冷却作用を個々に制御し、それにより、本質的に同じ同心円（１０，１１，１２）に沿って配置された穴（２）間の、それぞれの、最低温度と最高温度との差は、全部の円（１０，１１，１２）にわたって所定値より低くされることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記熱キャリア（８）は、それぞれの穴（２）内に下方に、又は、それぞれの穴（２）から上方に、Ｕ形状導管（２３）内に誘導される（ｌｅａｄ）ことを特徴とする請求項１、２、又は３に記載の方法。
【請求項５】
そのときの最低熱エネルギー含有量が、前記エネルギー貯蔵所（１）で見出される、１つ又は複数の円の前記エネルギー貯蔵所（１）から、寒気が採取されることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記穴（２）間の距離は、２〜１０メートルになるように配置されることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
２つの穴（２）間の最大距離は、１０〜２５０メートルになるように配置されることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記穴（２）の深さは、５０〜２００メートルになるように配置されることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記穴（２）の直径は、１０〜５０センチメートルになるように配置されることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
熱キャリア（８）をそこを通して運搬するように配置された少なくとも４つの穴（２）を備える地下エネルギー貯蔵所（１）に対して、それぞれ、熱エネルギーを貯蔵し、熱エネルギーを回復する、したがって、それぞれ、大地（３）を加熱するか、又は、冷却するデバイスであって、
前記穴（２）は、本質的に少なくとも２つの同心円（１０，１１，１２）に沿って配置されること、コントロール・ギア（７）は、弁システム（６）を制御するように配置され、前記弁システム（６）は、次に、１つの円に沿って配置される穴に前記熱キャリア（８）を送るように配置され、したがって、前記円に沿う大地を、それぞれ、加熱するか、又は、冷却すること、前記コントロール・ギア（７）は、前記熱キャリア（８）の温度が、周囲大地（３）の温度より高いとき、外円より先に内円が加熱されるように前記弁システム（６）を制御し、前記熱キャリア（８）の温度が、周囲大地（３）の温度より低いとき、内円より先に外円が冷却されるように前記弁システム（６）を制御するように配置されることを特徴とするデバイス。
【請求項１１】
少なくとも１つの温度センサ（２５，３３，３４）は、それぞれの単一円（１０，１１，１２）に沿う前記穴（２）を通して運搬される前記熱キャリア（８）の温度を測定するように配置されること、及び、前記コントロール・ギア（７）は、前記弁システム（６）を制御するように配置され、前記弁システム（６）は、次に、それぞれの隣り合う円間の温度差を制御するように配置され、それにより、それぞれ、そのとき加熱される円か、又は、冷却される円の熱キャリアと、隣り合う円との温度差が所定値より低いときに、次の円の、それぞれの、加熱及び冷却が開始されることを特徴とする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
少なくとも１つの温度センサ（２５）は、それぞれの穴（２）の温度を個々に測定するように配置されること、及び、前記コントロール・ギア（７）は、前記弁システム（６）を制御するように配置され、前記弁システム（６）は、次に個々に、それぞれの穴（２）の供給される加熱作用又は冷却作用を制御するように配置され、それにより、本質的に同じ同心円（１０，１１，１２）に沿って配置された全ての穴（２）における、それぞれ、最低温度と最高温度との差は、全部の円（１０，１１，１２）にわたって所定値より低いことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
Ｕ形状導管（２３）は、それぞれの穴（２）内に下方に、又は、それぞれの穴（２）から上方に、前記熱キャリア（８）を誘導するように配置されることを特徴とする請求項１０、１１、又は１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記コントロール・ギア（７）は、そのときの最低熱エネルギー含有量が、前記エネルギー貯蔵所（１）で見出される、１つ又は複数の円の前記エネルギー貯蔵所（１）から、寒気を採取するために、前記弁システムを制御するように配置されることを特徴とする請求項１０から１３までのいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記穴（２）間の距離は、２〜１０メートルであることを特徴とする請求項１０から１４までのいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１６】
２つの穴（２）間の最大距離は、１０〜２５０メートルであることを特徴とする請求項１０から１５までのいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記穴（２）の深さは、５０〜２００メートルであることを特徴とする請求項１０から１６までのいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記穴（２）の直径は、１０〜５０センチメートルであることを特徴とする請求項１０から１７までのいずれか１項に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それぞれ、地下エネルギー貯蔵所内に熱エネルギーを貯蔵し、貯蔵所から熱エネルギーを回復する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球の種々のロケーションには、異なる季節の変動がある。しばしば、１年のある部分が比較的寒冷であり、また、他の部分が比較的温暖である変動パターンが見出される。こうした場合、寒冷期間の間、加熱する必要性が存在することが多い。相応して、温暖期間の間、冷却する必要性が存在することが多い。この必要性は、世界のいろいろな部分において種々の程度で存在し、それぞれ、加熱及び冷却する必要性は、同じ場所において常に同じ大きさであるとは限らない。
【０００３】
例えば、住宅は、加熱する、且つ／又は、冷却するこうした必要性を有する。しかし、同様に、工業施設などの他のタイプの施設は、場合によっては、施設の特性及び季節依存の平均大気温度に応じて、加熱し、且つ／又は、冷却する必要性を有することが認識されるべきである。
【０００４】
今日、施設を加熱し、且つ／又は、冷却するエネルギー貯蔵所として大地を使用する、いわゆる、地熱システムが使用されることが多い。これは、大地が、平均して、大気より暖かい寒冷期間中に大地から熱エネルギーが採取されることを意味する。対照的に、大地が、平均して、大気より冷たい温暖期間中に大地から寒気が採取される。このことは、大地が、寒冷期間中に熱エネルギーを消耗し、温暖期間中に熱エネルギーを補充するかのように見なされることができる。こうして、住宅は、例えば、均一化するエネルギー貯蔵所として大地を使用して、均等な温度に維持されることができる。これは、施設の加熱及び冷却のための外部供給エネルギーについての必要性を最小にする。
【０００５】
知られているこうしたエネルギー貯蔵所では、１つ又はいくつかの垂直穴であって、熱キャリア、例えば、グリコールと水の混合物が、穴に配置された導管を通して、大地内に下方に、その後、表面に戻るように流される、１つ又はいくつかの垂直穴が使用される。この通過中に、大地に関する暖気の熱交換が行われるため、熱キャリアは、穴を囲む大地へ、又は、大地から、熱エネルギー又は寒気を放出するか、又は、受け取る。暖気又は寒気の抽出と一緒に、ヒート・ポンプが使用されることができる。
【０００６】
こうした従来のエネルギー貯蔵所は、加熱か、冷却か、又は、両方のために使用されることができる。特に、小型住宅における温度制御に関して最も有用なことは、設置物が寒冷期間中に加熱するのに使用されること、及び、設置物が、温暖期間中に停止状態であることである。
【０００７】
小型住宅の場合、最も一般的な使用法は、ただ１つの穴又は数個だけの穴である。しかし、数個を越える穴を使用した配置構成も存在する。こうした場合、穴の導管は、直列か、並列か、又はそれらの組合せで接続されることができ、また、直線に沿って、又は、格子状になど、種々の幾何学的配置で位置することができる。しかし、これらの知られている配置構成の全てに共通なことは、種々の導管を通って流れる熱キャリアは、時間的に同じ瞬間に全ての穴の中で同じ温度と流れを有することである。これは、熱エネルギーが、同時に、全ての穴に補充されるか、又は、全ての穴から採取されることをもたらす。
【０００８】
こうしたエネルギー貯蔵所は、大地が岩からなるエリアに設置されてもよいが、設置物は、粘土、砂などからなる大地上でも可能である。場合によっては、設置中に、付加的な支持管又は他の支持デバイスが使用される。
【０００９】
穴の伸張部の方向に沿って温度勾配が達成されるように、熱キャリア導管が、１つ又は複数の穴の内部で部分的に断熱されるエネルギー貯蔵所を使用することも知られている。こうして、大地の利用可能な熱エネルギーの強度場が、垂直方向に制御されることができるため、設置物の効率係数が増加する可能性がある。
【００１０】
従来技術に関連するいくつかの問題が存在する。
【００１１】
第１に、穴の周りで地下に貯蔵される熱エネルギー又は寒気は半径方向に、すなわち対象となる穴から離れる方向に消散されるであろう。例えば、寒冷な季節の間、これは、温暖な季節の間に穴を通して補充された熱エネルギーの全てより少ない量しか使用できないであろう。それは、補充された熱エネルギーが、大地を通り、且つ、穴から離れて部分的に誘導されたためである。これは、周囲の大地が穴の周りの加熱された大地を冷却するためである。もちろん、反対のこともあてはまる。すなわち、穴を囲む大地が、寒冷な季節の間に冷却される場合、この貯蔵された寒気は、温暖な季節の間に完全には採取可能ではないであろう。それは、貯蔵された寒気を採取するときになると、周囲の大地が、冷却されたエリアをある程度まで加熱することになるためである。この問題は、いくつかの穴を使用したこうしたエネルギー貯蔵所に関しても起こる。それは、これらの知られている貯蔵所が、時間的にある点で、全ての穴を囲む大地を加熱するか、又は、冷却するからである。
【００１２】
第２に、例えば、住居用近隣において、一般的な冷却作用が存在する。すなわち、こうしたエリアでは、冬季の間加熱し、夏季の間、主に停止状態である地熱システムは、互いの近くに位置することが多い。この現象は、太陽、大気、及び周囲大地から冷却された岩への、さらなる熱束があっても起こる。作用は、著しく長期にわたり、対象となるエリアの地熱システムの効率係数を連続して減少させる。したがって、熱エネルギーを一方向に取り出すのではなく、暖気及び寒気を大地と高い効率で交換するデバイスを使用することが望ましいことになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記問題を解決する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そのため、本発明は、熱キャリアがそこを通して運搬される少なくとも４つの穴を備える地下エネルギー貯蔵所に対して、それぞれ、熱エネルギーを貯蔵し、熱エネルギーを回復する、したがって、それぞれ、大地を加熱するか、又は、冷却する方法に関し、穴は、本質的に少なくとも２つの同心円に沿って配置されること、コントロール・ギアは、弁システムを制御するように配置され、弁システムは、１つの円に沿って配置される穴に熱キャリアを送るように配置され、それにより、前記円に沿う大地を、それぞれ、加熱するか、又は、冷却すること、熱キャリアの温度が、周囲大地の温度より高いとき、外円より先に内円が加熱されること、及び、熱キャリアの温度が、周囲大地の温度より低いとき、内円より先に外円が冷却されることを特徴とする。
【００１５】
本発明は、また、請求項１０に記載されたタイプの、また、特性を本質的に有するデバイスに関する。
【００１６】
本発明は、ここで、本発明の例示的な実施例及び添付図面を参照して詳細に述べられるであろう。
【実施例】
【００１７】
図１に示すエネルギー貯蔵所１は、互いにある距離のところに配置され、周囲大地３に穿孔された１３個の熱穴２からなる。穴２は、異なる半径を有するそれぞれの３つの同心円１０、１１、１２に沿って等距離に配置される。図１で明らかにされるように、最も内側の円の直径は、ゼロである。それは、この最も内側の円１０上に位置決めされる熱穴４は、実際には、同心円１０、１１、１２の共通中心に配置されるからである。しかし、この条件は必要ではなく、対照的に、最も内側の同心円１０は、ゼロに等しくない直径を有することができ、それにより、いくつかの穴は、最も内側の円１０に沿って等距離に配置されることができる。
【００１８】
さらに、同心円の数は、図１に示すエネルギー貯蔵所１におけるように、３つでなければならないのではなく、任意の数であることができる、しかし、少なくとも２つである。同様に、円を使用する必要はなく、対照的に、サイズが大きくなる辺を有する同心長方形などの、寸法が大きくなる同心の閉じた幾何学的な図のセットが使用されることができる。
【００１９】
穴２は、２つの隣接する穴の全ての対間の距離が、本質的に全体のエネルギー貯蔵所１にわたって、他の対間の距離とほぼ同じ大きさであるように、種々の円１０、１１、１２にわたって分布する。このことは、内円に沿ってよりも、外円に沿ってより多くの穴２が配置されることを意味する。本実施例では、このことは、中央円１１に沿ってよりも、外円１２に沿ってより多くの穴２が配置されることを意味する。周囲大地３の熱伝導率に応じて、２つの隣接する穴間の典型的な距離は、約３〜１０メートルであり、通常、５〜７メートルであろう。
【００２０】
エネルギー貯蔵所１内の全ての穴２は、約５０〜２５０メートル、通常、１５０〜２００メートルの深さを有する。最も外側の円の直径は、約１０〜２５０メートル、通常、約１５０メートルである。
【００２１】
図２は、本発明の第１の実施例による、図１に示すエネルギー貯蔵所内の熱穴２のうちの１つを示す。穴２は、大地表面５から大地３の中に下方に穿孔される。必要である場合、大地の特性に応じて、支持管（図示せず）などの異なる支持構造が、配置されて、穴の安定性が増加されてもよい。穴２をシールする手段（同様に、図示せず）も使用されることができる。
【００２２】
穴２の中に下方に、本質的に、下方に穴２の底部２１まで、また、上方に穴２の上部端２２まで、Ｕ形状導管２３が延びる。導管２３は、ポリエチレンなどの任意の適した材料で作られることができる。その後、導管２４は、それぞれ、穴２から弁システム６まで、弁システム６から穴２まで延びる。熱キャリア８は、導管２４、２３を通して、弁システム６から穴２の中を下方に、穴２を通して上方に、そして、弁システム６まで戻るように流れる。熱キャリア８は、水とグリコールの混合物などの任意の適した流体媒体であることができ、好ましくは、霜がつかない。
【００２３】
同様に、穴２内では、本質的に、穴２の全長にわたって延びる温度測定コイル９が存在する。コイル９は、導管２３の内部か、導管２３の外側か、又は、穴２の壁に直接当たるように配置されることができる。そのため、これらのそれぞれの場合、温度測定コイル９は、熱キャリア８の温度、穴２の内部の温度、又は、周囲大地３の穴２の直近に位置する部分の温度を測定する。本実施例では、コイル９は、導管２３の外側表面上に配置されるが、述べた他の方法のうちの任意の方法でコイル９を配置し、依然として本発明から逸脱しないことが十分に可能である。
【００２４】
温度測定コイル９は、穴２の伸張部の方向に沿って等距離に、通常、約０．５メートルの間隔で配置された温度センサ２５を使用して温度を測定する。しかし、デバイスの他の特性及び土壌のタイプに応じて、温度センサはまた、１〜５メートルの間隔などの、大きな間隔で配置されることができる。図２では、温度センサ２５は、明確にするために、所定比例尺に従って示されない。コイル９は、コンピュータなどのコントロール・ギア７に結合される。こうして、コイル９は、穴２内の種々の深さで温度を定期的に測定し、測定温度をコントロール・ギア７に報告する。
【００２５】
温度センサ２５を備える温度測定コイル９は、任意の適したタイプであることができ、実施例は、従来の光ファイバ線を使用した光学読み取りデバイスである。例えば、こうしたデバイスは、ＨｙｄｒｏＲｅｓｅａｒｃｈ  Ｓａｍ  Ｊｏｈａｎｓｓｏｎ  ＡＢ，Ｈｏｒｎａｋｅｒｓｖａｇｅｎ  １４，Ｔａｂｙ，Ｓｗｅｄｅｎから商業的に入手可能である。別の実施例は、タイプＰＴ１００の従来の温度センサのシリースである。
【００２６】
そして、コントロール・ギア７は、弁システム６を制御するように、結合され、配置される。弁システム６は、次に、導管２３を通して穴２の中に下方への熱キャリア８の個々の流れを制御するように配置される。こうして、コントロール・ギア７は、弁システム６によって、穴２を通る熱キャリア８の流れを制御するように配置される。
【００２７】
さらに、エネルギー貯蔵所１内のそれぞれの穴２は、こうした各温度測定コイル９を備え、全ての温度測定コイル９は、コントロール・ギア７に結合され、それぞれの穴２は、こうした各弁システム６を配置され、コントロール・ギア７は、それぞれ、各弁システム６に結合される。こうして、コントロール・ギア７は、それぞれの穴２を通る連続で且つ個々の流れの制御によって、それぞれ、エネルギー貯蔵所１の各穴２に対する熱キャリア８の流れ分布を制御するように配置される。
【００２８】
動作中、コントロール・ギア７は、穴２を通る熱キャリア８の流れを、それぞれ、制御し、それにより、穴２内で測定される温度が、同じ同心円に沿って配置される全ての穴について、本質的に同じになる。この文脈では、「本質的に同じ（ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｅｑｕａｌ）」という用語は、同じ円に沿って配置された２つの穴間の最大温度差が、約１〜２℃を越えないことを意味する。
【００２９】
図３は、本発明の第２の好ましい実施例による、図１の同心円１０、１１、１２のうちの１つに沿って配置される穴２のある様式の（ｓｔｙｌｉｚｅｄ）図を示す。図３では、穴は、実際には、図１の同心円１０、１１、１２のうちの１つに沿って配置されるけれども、明確にするために、列で示される。
【００３０】
図２と同様に、図３の穴２は、Ｕ形状導管２３を備える。これらのＵ形状導管２３は、導管３１と直列に接続される。穴２と直列に、弁システム６も接続される。したがって、熱キャリア８は、導管２３、３１を通って、弁システム６から、第１穴２ａの中に下方に、第１穴２ａから上方に、第２穴２ｂの中に下方になど、最後の穴２ｄまで上方に、そして、再び弁システム６に戻るように流れる。
【００３１】
熱キャリア８の温度は、弁システム６からの出口と第１穴２ａとの間に配置された第１温度センサ３３の使用によると共に、最後の穴２ｄと弁システム６の入口との間に配置された第２温度センサ３４の使用によって測定される。これらの２つの温度センサ３３、３４から、導管３２は、コンピュータなどのコントロール・ギア７まで延びる。温度センサ３３、３４は、任意の適したタイプ、例えば、タイプＰＴ１００の従来の温度センサであることができる。
【００３２】
その後、コントロール・ギア７は、弁システム６を制御するように結合され、配置される。弁システム６は、次に、導管２３、３１を通して、穴２の中に下方への、熱キャリア８の流れを制御するように配置される。こうして、コントロール・ギア７は、弁システム６によって、穴２を通る熱キャリア８の流れを制御するように配置される。
【００３３】
さらに、エネルギー貯蔵所１内のそれぞれの同心円１０、１１、１２に沿う穴２は、こうした各温度センサ３３、３４を備え、全ての温度センサ３３、３４は、コントロール・ギア７に結合され、それぞれの同心円１０、１１、１２は、こうした各弁システム６を配置され、コントロール・ギア７は、それぞれの各弁システム６に結合される。したがって、コントロール・ギア７は、それぞれの各同心円１０、１１、１２に沿う穴２を通る、連続で且つ個々の流れの制御によって、エネルギー貯蔵所１内のそれぞれの各同心円１０、１１、１２に沿う穴２に対する熱キャリア８の流れ分布を制御するように配置される。
【００３４】
上述した第１と第２の両方の好ましい実施例では、熱エネルギーは、エネルギー貯蔵所１に補充されるか、又は、エネルギー貯蔵所１から採取されることができる。
【００３５】
この文脈では、「エネルギーを補充する」ことは、穴２内の導管２３を通して、大地３の中に下方に流れる熱キャリア８からの熱エネルギーの移動によって、熱エネルギーが熱貯蔵所１に供給されることを意味する。このことは、また、熱キャリア８が、エネルギー貯蔵所１内での穴２を通した通過中に冷却されること、及び、入力温度と出力温度との温度差が、例えば、１年の比較的温暖な部分の間、住宅の冷却に使用されることができることを意味する。住宅の冷却中の、穴２の中に下方に流れる熱キャリアの温度は、気候条件、大地、及び他の条件による変動がたとえ起こっても、通常、５〜１８℃であるであろう。穴を出る冷却された熱キャリアは、通常、入力温度、通常、３〜４℃以下より約２〜６℃低い温度を有する。
【００３６】
この文脈では、「エネルギーを採取する」ことは、熱エネルギーが、反対方向に、大地３から熱キャリア８に移動することを意味する。こうして、熱キャリア８の加熱は、例えば、必要なときに（１年の比較的寒冷な部分の間などに）、住宅を加熱するために使用されることができる。住宅を加熱するときに、穴２の中に下方に流れる熱キャリアの温度は、気候条件、大地、及び他の条件による変動がたとえ起こっても、通常、−３〜７℃であるであろう。穴を出る加熱された熱キャリアは、通常、入力温度、通常、３〜４℃以上より約２〜６℃高い温度を有する。
【００３７】
注目すべきことは、エネルギー貯蔵所１を補充するとき、加熱される穴の周りの大地３の温度は上がり、採取するとき、大地３の温度は、同様に下がることである。
【００３８】
本発明による熱貯蔵所１を使用すると、従来のエネルギー貯蔵所を使用した場合に比べて、予め補充された熱エネルギーの採取時に、よりよい効率が達成される。これは、貯蔵所１の中心から外側に熱エネルギーを常に補充することによって、また、貯蔵所１の周辺から内側に熱エネルギーを採取することによって達成される。これは、エネルギー貯蔵所１の周辺における熱消散による損失を減らす。
【００３９】
こうして、補充が最初に始まった１つ又は複数の内部穴から消散する熱エネルギーの大部分は、採取時点でそのエネルギーの一部が１つ又は複数の内部穴から消散したにもかかわらず、採取時点で利用可能になるであろう。それは、熱エネルギーが初めに補充された円より中心から遠くに配置された円において、この消散する熱エネルギーの大部分が、採取に利用可能になるからである。熱エネルギーが最も外側の円で十分に低いとき、さらに内側に配置された円の採取が開始されるなどのときは、ついには、採取プロセスが、１つ又は複数の最も内側の円一杯まで移動する。１つ又は複数の円に沿って配置された穴からの熱交換が、ゼロに減少したとき、エネルギー貯蔵所１は空になり、また、従来のエネルギー貯蔵所にあてはまったであろうと思われるものと比較すると、補充された熱エネルギーの実質的により多くの部分が、開発に利用可能であった。
【００４０】
こうして、熱を補充し、採取するために、それぞれ、半径が増加する順又は減少する順に、次々に、同心円１０、１１、１２を利用することによって、熱貯蔵所１内で、中央外側から、また、周辺内側から、それぞれ、熱エネルギーが補充され、採取される。温度がどこで測定されるかに応じて、順序通りに次の円に沿って、熱エネルギーの補充及び採取をそれぞれ開始するための種々の条件が適用されることができる。温度が、それぞれの各同心円１０、１１、１２に沿うそれぞれの各穴２内で測定される場合、好ましいこうした条件は、熱エネルギーを、その瞬間に、それぞれ、補充するか、又は、採取する、円に沿う穴内の温度が、順序通りの直前の円に沿う穴の場合と本質的に同じほど高くあるべきであることである。温度が、同心円に沿って全ての穴２を接続する導管３１内で測定されるとき、好ましい１つのこうした条件は、熱エネルギーを、その瞬間に、それぞれ、補充するか、又は、採取する、円に沿う穴を接続する導管内の温度が、順序通りに直前の円に沿う穴を接続する導管の場合と本質的に同じほど高くあるべきであることである。しかし、とりわけ、温度センサ２５、３３、３４の配置構成に応じて、また、熱貯蔵所１内の穴２を通して熱キャリア８の流れを弁システム６が制御する方法に応じて、他の条件が可能であり、有効であることが認識される。
【００４１】
この文脈では、「本質的に同じほど高い」によって、隣り合う円に沿う２つの穴間の最大温度差が、約１〜５℃を越えないことが意味される。
【００４２】
さらに、エネルギー貯蔵所が、熱エネルギーを切らすと、最も外側のウェルが、従来の地熱穴として使用されることができ、したがって、エネルギー貯蔵所１内に従来貯蔵されたより多くのエネルギーを採取することが可能になる。
【００４３】
上記で、例示的な実施例が開示された。しかし、本発明は、本発明から逸脱することなく変わってもよい。したがって、本発明は、これらの例示的な実施例によってではなく、添付の特許請求項の範囲によってだけ制限されるものと考えられるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明によるエネルギー貯蔵所の略平面図である。
【図２】本発明の第１の好ましい実施例による熱穴の側面から見た断面図である。
【図３】本発明の第２の好ましい実施例のある様式の図である。
【図１】
2009527725.tif 000003
【図２】
2009527725.tif 000004
【図３】
2009527725.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成19年8月28日(2007.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱キャリア（８）がそこを通して運搬される少なくとも４つの穴（２）を備える地下エネルギー貯蔵所（１）に対して、それぞれ、熱エネルギーを貯蔵し、熱エネルギーを回復する、したがって、それぞれ、大地（３）を加熱するか、又は、冷却する方法において、前記穴（２）は、本質的に少なくとも２つの同心円（１０，１１，１２）に沿って配置され、コントロール・ギア（７）は、弁システム（６）を制御するように配置され、前記弁システム（６）は、１つの円に沿って配置される穴に前記熱キャリア（８）を送るように配置され、したがって、前記円に沿う大地を、それぞれ、加熱するか、又は、冷却する、方法であって、前記熱キャリア（８）は、閉じたシステムで運搬されること、前記熱キャリア（８）の温度が、周囲大地（３）の温度より高いとき、外円より先に内円が加熱されること、前記熱キャリア（８）の温度が、周囲大地（３）の温度より低いとき、内円より先に外円が冷却され、その後、内円が冷却されること、及び、前記穴（２）の深さは、少なくとも５０メートルであるように配置されることを特徴とする方法。
【請求項２】
それぞれの単一円（１０，１１，１２）に沿った温度は、少なくとも１つの温度センサ（２５，３３，３４）を使用して測定されること、前記コントロール・ギア（７）は、全ての隣り合う円間の温度差が制御されるように前記弁システム（６）を制御すること、それぞれ、そのとき加熱される円か、又は、冷却される円の熱キャリアと、隣り合う円との温度差が所定値より低いときに、次の円の、それぞれの、加熱及び冷却が開始されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記温度は、少なくとも１つの温度センサ（２５）の前記使用によって、全ての穴（２）内で個々に測定されること、及び、前記コントロール・ギア（７）は、前記弁システム（６）を制御し、前記弁システム（６）は、次に、それぞれの穴（２）の、加えられた加熱又は冷却作用を個々に制御し、それにより、本質的に同じ同心円（１０，１１，１２）に沿って配置された穴（２）の全ての対間の、それぞれの、最低温度と最高温度との差は、全部の円（１０，１１，１２）にわたって所定値より低くされることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記熱キャリア（８）は、それぞれの穴（２）内に下方に、又は、それぞれの穴（２）から上方に、Ｕ形状導管（２３）内に誘導される（ｌｅａｄ）ことを特徴とする請求項１、２、又は３に記載の方法。
【請求項５】
そのときの最低熱エネルギー含有量が、前記熱貯蔵所（１）で見出される、１つ又は複数の円の前記熱貯蔵所（１）から、寒気が採取されることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記穴（２）間の距離は、２〜１０メートルになるように配置されることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
２つの穴（２）間の最大距離は、１０〜２５０メートルになるように配置されることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記穴（２）の深さは、たかだか２００メートルになるように配置されることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記穴（２）の直径は、１０〜５０センチメートルになるように配置されることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
熱キャリア（８）をそこを通して運搬するように配置された少なくとも４つの穴（２）を備える地下エネルギー貯蔵所（１）に対して、それぞれ、熱エネルギーを貯蔵し、熱エネルギーを回復する、したがって、それぞれ、大地（３）を加熱するか、又は、冷却するデバイスにおいて、前記穴（２）は、本質的に少なくとも２つの同心円（１０，１１，１２）に沿って配置され、コントロール・ギア（７）は、弁システム（６）を制御するように配置され、前記弁システム（６）は、次に、１つの円に沿って配置される穴に前記熱キャリア（８）を送るように配置され、したがって、前記円に沿う大地を、それぞれ、加熱するか、又は、冷却する、デバイスであって、前記熱キャリア（８）は、閉じたシステム内で運搬されること、前記コントロール・ギア（７）は、前記熱キャリア（８）の温度が、周囲大地（３）の温度より高いとき、外円より先に内円が加熱されるように前記弁システム（６）を制御し、前記熱キャリア（８）の温度が、周囲大地（３）の温度より低いとき、内円より先に外円が冷却され、その後、内円が冷却されるように前記弁システム（６）を制御するように配置されること、及び、前記穴（２）の深さは、少なくとも５０メートルであることを特徴とするデバイス。
【請求項１１】
少なくとも１つの温度センサ（２５，３３，３４）は、全ての単一円（１０，１１，１２）に沿う前記穴（２）を通して運搬される前記熱キャリア（８）の温度を測定するように配置されること、及び、前記コントロール・ギア（７）は、前記弁システム（６）を制御するように配置され、前記弁システム（６）は、次に、全ての隣り合う円間の温度差を制御するように配置され、それにより、それぞれ、そのとき加熱される円か、又は、冷却される円の熱キャリアと、隣り合う円との温度差が所定値より低いときに、次の円の、それぞれの、加熱及び冷却が開始されることを特徴とする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
少なくとも１つの温度センサ（２５）は、全ての穴（２）の温度を個々に測定するように配置されること、及び、前記コントロール・ギア（７）は、前記弁システム（６）を制御するように配置され、前記弁システム（６）は、次に個々に、全ての穴（２）の供給される加熱作用又は冷却作用を制御するように配置され、それにより、本質的に同じ同心円（１０，１１，１２）に沿って配置された全ての穴（２）における、それぞれ、最低温度と最高温度との差は、全部の円（１０，１１，１２）にわたって所定値より低いことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
Ｕ形状導管（２３）は、それぞれの穴（２）内に下方に、又は、それぞれの穴（２）から上方に、前記熱キャリア（８）を誘導するように配置されることを特徴とする請求項１０、１１、又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記コントロール・ギア（７）は、そのときの最低熱エネルギー含有量が、前記熱貯蔵所（１）で見出される、１つ又は複数の円の前記熱貯蔵所（１）から、寒気を採取するために、前記弁システムを制御するように配置されることを特徴とする請求項１０から１３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記穴（２）間の距離は、２〜１０メートルであることを特徴とする請求項１０から１４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
２つの穴（２）間の最大距離は、１０〜２５０メートルであることを特徴とする請求項１０から１５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記穴（２）の深さは、たかだか２００メートルであることを特徴とする請求項１０から１６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記穴（２）の直径は、１０〜５０センチメートルであることを特徴とする請求項１０から１７までのいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
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