(57)【要約】【課題】地中熱回収に使用する熱媒輸送駆動手段として能力の高いものを使用する必要がなく、しかも、地中熱の回収を効率良く行うことができる、地中熱回収用杭を用いた地中熱回収システムを提供する。【解決手段】地面に打ち込まれた多数本の地中熱回収用杭１…が、複数のグループ６，７，８に分けられ、一部のグループの地中熱回収用熱媒通路で地中熱回収を行い、残りのグループの地中熱回収用熱媒通路での地中熱回収を行わない状態を維持しつつ、地中熱回収を行うグループを時間の経過に伴って変更させていく制御を行う制御装置１６が備えられている。【選択図】      図１
2006284065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に地中熱回収用熱媒通路を備えた複数本の杭が地面に打ち込まれ、
これら杭は、少なくとも１本の杭からなる第１グループと、少なくとも１本の杭からなる第２杭グループとの少なくとも２つのグループに分けられ、
入側と出側の対のヘッダーが備えられて、各グループの地中熱回収用熱媒通路がこれら対のヘッダーに連通状態に接続されると共に、該対のヘッダーは主熱媒通路で接続されて、該主熱媒通路と前記地中熱回収用熱媒通路とで熱媒循環路が形成され、
前記主熱媒通路に、熱媒輸送駆動手段と地中熱取出し部とが設けられると共に、各グループの地中熱回収用熱媒通路にグループ単位でそのグループの地中熱回収用熱媒通路を開閉するバルブが設けられ、かつ、
一部のグループのバルブを開にし残りのグループのバルブを閉にした状態を維持しつつ、バルブを開にするグループを時間の経過に伴って変更させていく制御を行う制御手段が備えられていることを特徴とする、地中熱回収用杭を用いた地中熱回収システム。
【請求項２】
内部に地中熱回収用熱媒通路を備えた複数本の杭が地面に打ち込まれ、
これら杭は、少なくとも１本の杭からなる第１グループと、少なくとも１本の杭からなる第２杭グループとの少なくとも２つのグループに分けられ、
一部のグループの地中熱回収用熱媒通路で地中熱回収を行い残りのグループの地中熱回収用熱媒通路での地中熱回収を行わない状態を維持しつつ、地中熱回収を行うグループを時間の経過に伴って変更させていく制御を行う制御手段が備えられていることを特徴とする、地中熱回収用杭を用いた地中熱回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中熱回収用杭を用いた地中熱回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
地中熱回収用杭は従来より知られており、また、該杭を建物の基礎杭として多数本地面に打ち込み、各杭から地中熱を回収する方法も提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、各杭の地中熱回収用熱媒通路を互いに直列につないでも、あるいは、並列つないでも、あるいは、直列と並列とを組み合わせてつないでも、杭の本数が多い場合には、ポンプなどの熱媒輸送駆動手段として、大きな能力を備えたものを使用しなければならなかったり、使用する熱媒輸送駆動手段の数を多くしなければならない等の問題がある。
【０００４】
また、すべての杭から同時に地中熱を回収し続けると、各杭の周囲の土砂が地中熱の回収によって熱を奪われ、そのまま地中熱回収を続けても地中熱を効率良く回収できない場合があるという問題もある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点に鑑み、地中熱回収に使用する熱媒輸送駆動手段として能力の高いものを使用する必要がなく、しかも、地中熱の回収を効率良く行うことができる、地中熱回収用杭を用いた地中熱回収システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題は、内部に地中熱回収用熱媒通路を備えた複数本の杭が地面に打ち込まれ、
これら杭は、少なくとも１本の杭からなる第１グループと、少なくとも１本の杭からなる第２杭グループとの少なくとも２つのグループに分けられ、
入側と出側の対のヘッダーが備えられて、各グループの地中熱回収用熱媒通路がこれら対のヘッダーに連通状態に接続されると共に、該対のヘッダーは主熱媒通路で接続されて、該主熱媒通路と前記地中熱回収用熱媒通路とで熱媒循環路が形成され、
前記主熱媒通路に、熱媒輸送駆動手段と地中熱取出し部とが設けられると共に、各グループの地中熱回収用熱媒通路にグループ単位でそのグループの地中熱回収用熱媒通路を開閉するバルブが設けられ、かつ、
一部のグループのバルブを開にし残りのグループのバルブを閉にした状態を維持しつつ、バルブを開にするグループを時間の経過に伴って変更させていく制御を行う制御手段が備えられていることを特徴とする、地中熱回収用杭を用いた地中熱回収システムによって解決される（第１発明）。
【０００７】
このシステムでは、地面に打ち込まれた複数の杭が複数のグループに分けられ、一部のグループの地中熱回収用熱媒通路で地中熱回収を行い残りのグループの地中熱回収用熱媒通路での地中熱回収を行わない状態を維持しつつ、地中熱回収を行うグループを時間の経過に伴って変更させていく制御が行われるようになされているので、地中熱回収に使用する熱媒輸送駆動手段は、一部のグループの地中熱回収用熱媒通路で地中熱回収を行うことのできる能力を備えたものであればよく、地面に打ち込まれた杭の数が多い場合であっても、熱媒輸送駆動手段として能力の高いものを使用する必要がない（第１の作用効果）。
【０００８】
しかも、杭の周囲の土砂が地中熱の回収によって熱を奪われても、停止中に杭の周囲に新たに地中熱が集まって回復することができ、各グループが効率良く地中熱を回収することができて、地中熱を効率良く回収することができる（第２の作用効果）。
【０００９】
加えて、上記のシステムでは、各グループの地中熱回収用熱媒通路が対のヘッダーに接続されると共に、該対のヘッダーは主熱媒通路で接続されて、該主熱媒通路と前記地中熱回収用熱媒通路とで熱媒循環路が形成され、そして、主熱媒通路に、熱媒輸送駆動手段と地中熱取出し部とが設けられると共に、各グループの地中熱回収用熱媒通路にグループ単位でそのグループの地中熱回収用熱媒通路を開閉するバルブが設けられた構成であるので、使用する熱媒輸送駆動手段の数も少なくてすむ（第３の作用効果）。
【００１０】
また、上記の課題は、内部に地中熱回収用熱媒通路を備えた複数本の杭が地面に打ち込まれ、
これら杭は、少なくとも１本の杭からなる第１グループと、少なくとも１本の杭からなる第２杭グループとの少なくとも２つのグループに分けられ、
一部のグループの地中熱回収用熱媒通路で地中熱回収を行い残りのグループの地中熱回収用熱媒通路での地中熱回収を行わない状態を維持しつつ、地中熱回収を行うグループを時間の経過に伴って変更させていく制御を行う制御手段が備えられていることを特徴とする、地中熱回収用杭を用いた地中熱回収システム（第２発明）によっても解決され、上記の第１，第２の作用効果が奏される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、以上のとおりのものであるから、地中熱回収に使用する熱媒輸送駆動手段として能力の高いものを使用する必要がなく、しかも、地中熱の回収を効率良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明の実施最良形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１〜図３に示す実施形態の地中熱回収システムにおいて、１…は基礎杭として用いられる地中熱回収用杭であり、各杭１は、図３に示すように、内部に地中熱回収用熱媒通路２を形成するＵ字管３が設けられた既成コンクリート杭からなっていて、水を熱媒とし、建物４の、例えばコンクリート布基礎５の下に布基礎５の延びる方向に、間隔的に多数本打ち込まれている。具体的には、建物が戸建て住宅用建物である場合には、例えば１５〜３０本程度打ち込まれる。
【００１４】
本実施形態では、説明をわかりやすくするため、図１に示すように、システムを構成する杭１を９本としており、これら杭１…が第１〜第３の３つのグループ６，７，８に分けられ、各グループは３本の杭で構成され、各グループ６，７，８において、３本の杭の地中熱回収用熱媒通路２は直列状態に連通接続されて、グループの地中熱回収用熱媒通路を形成している。
【００１５】
また、入側と出側の対のヘッダー９，９が備えられ、各グループ６，７，８の地中熱回収用熱媒通路２…がこれら対のヘッダー９，９に連通状態に接続されると共に、該対のヘッダー９，９は主熱媒通路１０で接続されて、該主熱媒通路１０と前記各グループ６，７，８の地中熱回収用熱媒通路２…とで熱媒循環路が形成され、主熱媒通路１０には、熱媒輸送駆動手段としてのポンプ１４と、地中熱取出し部としての熱交換部１５とが設けられ、各グループ６，７，８の地中熱回収用熱媒通路２…には、グループ単位でそのグループの地中熱回収用熱媒通路を開閉する第１〜第３のバルブ１１，１２，１３が設けられている。
【００１６】
そして、１６が制御手段としての制御装置であり、該制御装置１６は、一つのグループのバルブを開にし、残り２つのグループのバルブを閉にした状態を維持しつつ、バルブを開にするグループを時間の経過に伴って順次に変更させていく制御を行うもので、時間の管理は、例えばタイマーで行うようにしてもよいし、あるいは、バルブを開にしているグループの杭の周囲側近の地中温度や、地中熱を回収した熱媒の温度等をセンサーで検知し、その温度が所定の温度を下回ったら、バルブを開にするグループを変更するというような制御が行われてもよいし、種々の方法が採られてよい。
【００１７】
具体的には例えば、図２（イ）に示すように、第１バルブ１１を開、第２，第３バルブ１２，１３を閉にし、ポンプ１４で第１グループ６の地中熱回収用熱媒通路２のみによって地中熱の回収を行い、時間経過後、
図２（ロ）に示すように、第２バルブ１２を開、第１，第３バルブ１１，１３を閉に切り換え、第２グループ７の地中熱回収用熱媒通路２のみによって地中熱の回収を行い、時間経過後、
図２（ハ）に示すように、第３バルブ１３を開、第１，第２バルブ１１，１２を閉に切り換え、第３グループ８の地中熱回収用熱媒通路２のみによって地中熱の回収を行い、そして、
図２（イ）に示すように、第１バルブ１１を開、第２，第３バルブ１２，１３を閉に切り換え、第１グループ６の地中熱回収用熱媒通路２のみによる地中熱の回収を行うことを繰り返していく制御が行われる。
【００１８】
上記のシステムでは、地面に打ち込まれた９本の杭１…が３つのグループ６，７，８に分けられ、そのうちの１つのグループの地中熱回収用熱媒通路で地中熱回収を行い、残り２つのグループの地中熱回収用熱媒通路での地中熱回収を行わない状態を維持しつつ、地中熱回収を行うグループを時間の経過に伴って変更させていく制御が行われるようになされているので、地中熱回収に使用するポンプ１４は、１つのグループの地中熱回収用熱媒通路で地中熱回収を行うことのできる能力を備えたものであればよく、高い能力を備えた高価で大型のポンプを使用する必要がない。しかも、杭の周囲の土砂が地中熱の回収によって熱を奪われても、停止中に杭の周囲に新たに地中熱が集まって回復することができ、各グループが効率良く地中熱を回収することができて、地中熱を効率良く回収することができる。加えて、上記のシステムでは、ヘッダー９，９とバルブ１１，１２，１３と、上記のような制御を行う制御装置１６とを採用しているので、一つのシステムにポンプ１４は一つでよく、使用するポンプの数を少なくすることができる。
【００１９】
以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、地中熱回収用杭１の地中熱回収用熱媒通路２がＵ字管３で形成されている場合を示したが、二重管式で地中熱回収用熱媒通路２を形成するようにしてもよく、杭についても、既成コンクリート杭に限らず、場所打ちコンクリート杭であってもよいし、その他、鋼管杭等であってもよい。
【００２０】
また、制御方法として、例えば、第１，第２バルブ１１，１２を開、第３バルブ１３を閉にした状態から、時間経過後、第２，第３バルブ１２，１３を開、第１バルブ１１を閉にした状態に切り換え、時間経過後、第３，第１バルブ１３，１１を開、第２バルブ１２を閉にした状態に切り換え、第１，第２バルブ１１，１２を開、第３バルブ１３を閉にした状態に戻る繰り返しを行うようにしてもよいし、各種組み合わせで行われてもよい。システムを構成する杭１の本数や、グループの数、グループを構成する杭の数、グループを構成する杭の数が複数本である場合のそれらの直列、並列の接続関係等についても制限はなく、各種態様に決められてよい。
【００２１】
また、上記の実施形態では、ヘッダー９と開閉バルブ１１，１２，１３を用いて構成した場合を示したが、これらヘッダーとバルブが例えば三方弁や四方弁等の弁装置として構成されていてもよい。
【００２２】
また、上記の実施形態では、熱媒として、水等の液を用いた場合を示したが、不凍液などのその他の液体、その他、空気などの気体、相変化を行う冷媒などが用いられてよく、また、熱媒輸送駆動手段についても、熱媒の種類等に応じて、ポンプに限らず、ファン等が用いられてもよい。
【００２３】
また、本発明では、地中熱回収用杭は、建物用の基礎杭に限らず、地中熱回収専用の杭であってもよい。
【００２４】
更に、第２発明では、ヘッダーやバルブが省略され、一つのシステムにポンプが複数備えられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態の地中熱回収システムを示す構成図である。
【図２】図（イ）〜図（ハ）は同システムの作動状態を示す説明図である。
【図３】地中熱回収用杭を建物の基礎杭として打ち込んだ状態を示す断面正面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…地中熱回収用杭
２…地中熱回収用熱媒通路
６…第１グループ
７…第２グループ
８…第３グループ
９…ヘッダー
１０…主熱媒通路
１１…第１バルブ
１２…第２バルブ
１３…第３バルブ
１４…ポンプ（熱媒輸送駆動手段）
１５…熱交換部（地中熱取出し部）
１６…制御装置（制御手段）
【図１】
2006284065.tif 000003
【図２】
2006284065.tif 000004
【図３】
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