(57)【要約】地熱アキュムレータ及び該地熱アキュムレータを用いる空調システムであり、前記地熱アキュムレータは、井戸パイプ及び井戸パイプに同軸上に挿入される熱蓄積パイプを具備し、井戸パイプの下方部及び上方部は、地下水流入口及び流出口を夫々設け、前記熱蓄積パイプは、底部から上部へ順番に水収集チャンバー、分流チャンバー、熱交換チャンバー及び水蓄積チャンバーが設けられ、熱交換チャンバーは、分流チャンバー及び水蓄積チャンバーと連通する複数の軸方向に配される熱交換パイプ及び熱交換パイプの外側に取り付けられる複数の邪魔板を夫々設け、邪魔板と熱交換パイプの間に隙間が存在し、熱交換チャンバーの上方部は、戻りパイプと接続し、下方部は排出パイプと接続し、水収集チャンバー及び水蓄積チャンバーの側壁において、水流入口及び排水孔を夫々設ける。前記地熱アキュムレータは、空調システムにおいて用いることができる。
2005500500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
井戸パイプ（１０００）及び前記井戸パイプ内で同軸上に挿入される熱蓄積パイプ（１００１）を含み、
井戸パイプ（１０００）の下方部及び上方部に、地下水用に流入口（１００２）及び流出口（１００３）が夫々設けられ、
前記熱蓄積パイプ（１００１）は、底部から上部へ順番に配される水収集チャンバー（１００４）、分流チャンバー（１０１０）、熱交換チャンバー（１００５）及び水蓄積チャンバー（１００６）に連通され、
水中用ポンプ（１００７）は、水収集チャンバー（１００４）内に設けられ、
パイプラインによって分流チャンバー（１０１０）の下方部に連通し、
水中用ポンプ（１００７）は、水収集チャンバー（１００４）内に設けられ、パイプラインによって分流チャンバー（１０１０）の下方部に連通し、
熱交換チャンバー（１００５）は、分流チャンバー（１０１０）と水蓄積チャンバー（１００６）に夫々連通すると共に複数の軸方向に配される熱交換パイプ（１００８）と、熱交換パイプの外側に取り付けられる複数の邪魔板とが設けられ、
邪魔板の外面は熱蓄積パイプ（１００１）の内壁に固定され、
隙間（１０１１）が邪魔板（１００９）と熱交換パイプ（１００８）の間に存在し、
熱交換チャンバー（１００５）の上方部は戻りパイプ（１００）と接続され、下方部は放出パイプ（１０１）と接続され、
水流入口（１００２’）及び排水孔（１００３’）は、水収集チャンバー（１００４）及び水蓄積チャンバー（１００６）の側壁に夫々設けられ、
分離リング（１１１１）は、井戸パイプ（１０００）と熱蓄積パイプ（１００１）の間に設けられととともに、水収集チャンバー（１００４）及び熱交換チャンバー（１００５）の連結部に配されることを特徴とする地熱アキュムレータ。
【請求項２】
井戸パイプ（１０００）と前記井戸パイプ（１０００）内で同軸上に挿入された熱蓄積パイプ（１００１）とを具備し、
前記井戸パイプ（１０００）及び前記熱蓄積パイプ（１００１）の下方部の内壁に流入口（１００２）及び（１００２’）が夫々設けられ、
前記熱蓄積パイプ（１００１）が、底部から上部へ順番に配される水収集チャンバー（１００４）、分流チャンバー（１００５）、熱交換チャンバー（１０１０）及び水蓄積チャンバー（１００６）に連通され、
水中用ポンプ（１００７）が、水収集チャンバー（１００４）内に設けられるとともに、パイプラインによって分流チャンバー（１０１０）の下方部へ連通され、
熱交換チャンバー（１００５）が、分流チャンバー（１０１０）及び水蓄積チャンバー（１００６）へと夫々連通されるとともに、軸方向に配置された複数の熱交換パイプ（１００８）と、熱交換パイプ（１００８）の外側に取り付けられる複数の邪魔板（１００９）を有し、
前記邪魔板（１００９）の外面が、熱蓄積パイプ（１００１）の内壁へ固定され、
隙間（１０１１）が邪魔板（１００９）と熱交換パイプ（１００８）の間に存在し、
熱交換チャンバー（１００５）の上方部で戻りパイプ（１００）と接続され、下方部は排出パイプ（１０１）と接続され、
分離リング（１１１１）が、井戸パイプ（１０００）及び熱蓄積パイプ（１００１）の間に設けられるとともに、水収集チャンバー（１００４）及び熱交換チャンバー（１００５）の連結部に於いて配置され、
排出パイプ（１１１３）が、前記水蓄積チャンバー（１００６）の上方に設けられるとともに、井戸パイプ（１０００）と並んで位置する戻り水タンク（１１１２）へ接続され、
排水孔（１１１４）が戻り水タンク（１１１２）の下側側壁に於いて設けられることを特徴とする地熱アキュムレータ。
【請求項３】
地中に位置される前記地熱アキュムレータ（１）、熱交換器（２）、エネルギー・リフト装置（３）、排出ポンプ（４）、戻りポンプ（５）及び空調装置（６）を具備し、
アキュムレータの排出ポンプ（１２）が、熱交換器（２）の流入側（２ａ）と接続されている排出ポンプ（１０１）に設けられ、
前記エネルギー・リフト装置（３）が、熱サイクル（３０）及び熱交換サイクル（３８）を具備し、
熱サイクル（３０）が、パイプラインによって順番に接続された、コンプレッサ（３１）、コンデンサ（３２）、液体リザーバ（３３）、乾燥フィルタ（３４）、制限閉塞（３５）、蒸発器（３６）及び気体／液体分離器（３７）からなり、
コンデンサ（３２）を繋ぐ熱交換サイクル（３８）中の排出パイプ（３２ａ）が、空調装置の液体流入パイプ（１０２）及び排出ポンプ（４）を介して空調装置（６）と接続され、
前記空調装置（６）の戻りパイプ（１０３）が熱交換サイクル（３８）中の前記コンデンサを繋ぐ液体流入パイプ（３２ｂ）と接続され、
熱交換サイクル（３８）内の前記蒸発器（３６）を繋ぐ排出パイプ（３６ａ）が、戻りポンプ（５）を介して前記熱交換（２）の流出側（２ｂ）で戻りパイプ（２２ｂ）と接続され、
熱交換（２）の流出側（２ｂ）の排出パイプ（２２ａ）が、熱交換サイクル（３８）中の蒸発器（３６）を繋ぐ液体流入パイプ（３６ｂ）と接続されていることを特徴とする請求項１記載の地熱アキュムレータを使用する蓄地熱空調システム。
【請求項４】
前記エネルギー・リフト装置が更に温水器（４０）を含み、
前記温水器の液体導入パイプ（４１）がコンプレッサの排出パイプと接続し、
前記温水器の排出パイプ（４２）がコンデンサ（３２）の液体導入パイプと接続し、
前記温水器が断熱室に配置され、
前記断熱室が更に供給流入パイプと熱水流出パイプを有することを特徴とする請求項３記載の蓄地熱空調システム。
【請求項５】
前記温水器（４０）内の液体流入パイプ（４１）の一部分が螺旋状のパイプであり、
前記螺旋状の流入パイプ（４６）が、入口及び出口を有する自己循環煮沸水ユニット（４８）周囲に配設されることを特徴とする請求項４記載の蓄地熱空調システム。
【請求項６】
前記システムが二位置四方向バルブ（８，９）を更に含み、
熱交換サイクル（３８）内の前記コンデンサ（３２）に繋がった排出パイプ（３２ａ）が第１二位置四方向バルブ（８）の第１ジョイント（８ａ）に接続し、
液体流入パイプ（３２ｂ）が第２二位置四方向バルブ（９）の第１ジョイント（９ａ）に接続し、
空調装置（６）の液体流入パイプ（１０２）が第１二位置四方向バルブの第２ジョイント（８ｂ）に接続し、
空調装置（６）の戻りパイプ（１０３）が第２二位置四方向バルブ（９）の第４ジョイント（９ｄ）に接続し、
熱交換サイクル（３８）内の蒸発器（３６）に接続する排出パイプ（３６ａ）が第１二位置四方向バルブ（８）の第３ジョイント（８ｃ）に接続し、
液体流入パイプ（３６ｂ）が第２二位置四方向バルブ（９）の第３ジョイント（９ｃ）と接続し、
前記熱交換器の流出側（２ｂ）にある液体流入パイプ（２２ｂ）が第１二位置四方向バルブ（８）の第４ジョイント（８ｄ）と接続し、
排出パイプ（２２ｂ）が第２二位置四方向バルブ（９）の第２ジョイント（９ｂ）と接続していることを特徴とする請求項３乃至５いずれかに記載の蓄地熱空調システム。
【請求項７】
前記システムが更に太陽エネルギー収集器（７）を含み、
前記太陽エネルギー収集器（７）が太陽温水器（７１）を含み、
太陽エネルギー・リザーバ（７２）と循環ポンプ（７３）がサイクルを形成するためにパイプラインによって順々に接続され、
流入停止バルブ（７４）と流出停止バルブ（７５）が太陽エネルギー・リザーバ（７２）の流入パイプ及び流出パイプ内で夫々設けられ、
熱交換器（７６）が太陽エネルギー・リザーバ（７２）内に設けられ、
熱交換器（７６）の流入パイプ及び流出パイプ（７６１、７６２）が熱交換器（２）の流出側（２ｂ）で排出パイプ（２２ａ）と平行に接続され、
熱交換器流入停止バルブ（７６３）が流入パイプ（７６１）に接続されていることを特徴とする請求項６記載の蓄地熱空調システム。
【請求項８】
太陽温水器（７１）が給水のため流入パイプ（７７）と家庭用温水のため流出パイプ（７８）と接続され、
給水停止バルブ（７７１）と温水流出停止バルブ（７８１）が流入パイプ（７７）及び流出パイプ（７８）内に夫々設けられていることを特徴とする請求項７記載の蓄地熱空調システム。
【請求項９】
システムは又電気温水器（８０）を含み、
前記電気温水器（８０）が変換器（８１）を含み、
前記変換器（８１）の流入パイプ及び流出パイプ（８１１，８１２）が熱交換器（２）の流出側（２ｂ）に排出パイプ（２２ａ）と平行に接続され、
流入停止バルブ（８１３）が前記変換器の流入パイプラインに設けられることを特徴とする請求項８記載の蓄地熱空調システム。
【請求項１０】
余熱ヒータ（８２）が電気温水器内に配置され、
流入及び流出パイプライン（８２１、８２２）が、熱交換サイクル（３８）において前記蒸発器（３６）と連結した液体流入パイプと平行に接続され、
停止バルブ（８２３）が前記余熱ヒータの流入パイプライン又は流出パイプラインにあることを特徴とする請求項９記載の蓄地熱空調システム。
【請求項１１】
アキュムレータ（１）から延設している熱蓄熱パイプ（１００１）の戻りパイプ（１００）と排出パイプ（１０１）が地表面から少なくとも１ｍ距離を空けていることを特徴とする請求項１０記載の蓄地熱空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空調システム、特に空調のために地熱を収集するアキュムレータ（accumulator）を用いる空調システムに関する。
【０００２】
現在、石炭、天然ガス、石油に加え、人々は太陽エネルギーをエネルギー源として用いるが、太陽エネルギーの利用は、天候に影響され、確実に制限される。
一方、石炭、天然ガスや石油の資源は、蓄積量に限りがある。燃焼する際に出る大量の残留物、ゴミ又は排ガスは、環境を汚染するだけではなく、大気の性質を変え、結果として地球温暖化へと繋がる。
多量の低レベルの冷暖房用の資源が土中、川、湖、海に存在する。本件の発明者は、出願日２００１年１月１８日、優先日２０００年８月１８日、発明の名称が「地熱エネルギー・タイプの液体空調装置（Liquid Air-Conditioner of Geothermal Energy type）」のPCT/CN01/00062と、発明の名称が「井戸水タイプの液体冷暖房資源システム（Well-Water-Type Liquid Cooling and Heating Resource System）」のPCT/CN01/00063の２件の国際出願を行った。
本件は上記２件の出願の更なる改良を行った発明である。
【０００３】
（発明の内容）
本発明の目的は、地下の低レベル冷暖房用エネルギーを収集することが可能な地熱アキュムレータ、エネルギーとして地熱を収集するアキュムレータを用いる蓄地熱空調システムを提供することである。該システムは環境を汚染することがなく、また場所を取ることもない。
【０００４】
地熱アキュムレータは、井戸パイプ及び前記井戸パイプ内で同軸上に挿入される熱蓄積パイプを含み、井戸パイプの下方部及び上方部に、地下水用に流入口及び流出口が夫々設けられ、前記熱蓄積パイプは、底部から上部へ順番に配される水収集チャンバー、分流チャンバー、熱交換チャンバー及び水蓄積チャンバーに連通され、水中用ポンプは、水収集チャンバー内に設けられ、パイプラインによって分流チャンバーの下方部に連通し、水中用ポンプは、水収集チャンバー内に設けられ、パイプラインによって分流チャンバーの下方部に連通し、熱交換チャンバーは、分流チャンバーと水蓄積チャンバーに夫々連通すると共に複数の軸方向に配される熱交換パイプと、熱交換パイプの外側に取り付けられる複数の邪魔板とが設けられ、邪魔板の外面は熱蓄積パイプの内壁に固定され、隙間が邪魔板と熱交換パイプの間に存在し、熱交換チャンバーの上方部は戻りパイプと接続され、下方部は放出パイプと接続され、水流入口及び排水孔は、水収集チャンバー及び水蓄積チャンバーの側壁に夫々設けられ、分離リングは、井戸パイプと熱蓄積パイプの間に設けられととともに、水収集チャンバー及び熱交換チャンバーの連結部に配されるる。
【０００５】
地熱アキュムレータは、井戸パイプと前記井戸パイプ内で同軸上に挿入された熱蓄積パイプとを具備し、前記井戸パイプ及び前記熱蓄積パイプの下方部の内壁に流入口が夫々設けられ、前記熱蓄積パイプが、底部から上部へ順番に配される水収集チャンバー、分流チャンバー、熱交換チャンバー及び水蓄積チャンバーに連通され、水中用ポンプが、水収集チャンバー内に設けられるとともに、パイプラインによって分流チャンバーの下方部へ連通され、熱交換チャンバーが、分流チャンバー及び水蓄積チャンバーへと夫々連通されるとともに、軸方向に配置された複数の熱交換パイプと、熱交換パイプの外側に取り付けられる複数の邪魔板を有し、前記邪魔板の外面が、熱蓄積パイプの内壁へ固定され、隙間が邪魔板と熱交換パイプの間に存在し、熱交換チャンバーの上方部で戻りパイプと接続され、下方部は排出パイプと接続され、分離リングが、井戸パイプ及び熱蓄積パイプの間に設けられるとともに、水収集チャンバー及び熱交換チャンバーの連結部に於いて配置され、排出パイプが、前記水蓄積チャンバーの上方に設けられるとともに、井戸パイプと並んで位置する戻り水タンクへ接続され、排水孔が戻り水タンクの下側側壁に於いて設けられる。
【０００６】
上記の地熱アキュムレータを用いる蓄地熱空調システムは、地中に位置される前記地熱アキュムレータ、熱交換器、エネルギー・リフト装置、排出ポンプ、戻りポンプ及び空調装置を具備し、アキュムレータの排出ポンプが、熱交換器の流入側と接続されている排出ポンプに設けられ、前記エネルギー・リフト装置が、熱サイクル及び熱交換サイクルを具備し、熱サイクルが、パイプラインによって順番に接続された、コンプレッサ、コンデンサ、液体リザーバ、乾燥フィルタ、制限閉塞、蒸発器及び気体／液体分離器からなり、コンデンサを繋ぐ熱交換サイクル中の排出パイプが、空調装置の液体流入パイプ及び排出ポンプを介して空調装置と接続され、前記空調装置の戻りパイプが熱交換サイクル中の前記コンデンサを繋ぐ液体流入パイプと接続され、熱交換サイクル内の前記蒸発器を繋ぐ排出パイプが、戻りポンプを介して前記熱交換の流出側で戻りパイプと接続され、熱交換の流出側の排出パイプが、熱交換サイクル中の蒸発器を繋ぐ液体流入パイプと接続される。
【０００７】
上記の蓄地熱空調システムは、前記エネルギー・リフト装置が更に温水器を含み、前記温水器の液体導入パイプがコンプレッサの排出パイプと接続し、前記温水器の排出パイプがコンデンサの液体導入パイプと接続し、前記温水器が断熱室に配置され、前記断熱室が更に供給流入パイプと熱水流出パイプを有する。
【０００８】
上記の蓄地熱空調システムにおいて、前記温水器内の液体流入パイプの一部分が螺旋状のパイプであり、前記螺旋状の流入パイプが、入口及び出口を有する自己循環煮沸水ユニット周囲に配設される。
【０００９】
上記どれか１つに基づく蓄地熱空調システムにおいて、二位置四方向バルブを更に含み、熱交換サイクル内の前記コンデンサに繋がった排出パイプが第１二位置四方向バルブの第１ジョイントに接続し、液体流入パイプが第２二位置四方向バルブの第１ジョイントに接続し、空調装置の液体流入パイプが第１二位置四方向バルブの第２ジョイントに接続し、空調装置の戻りパイプが第２二位置四方向バルブの第４ジョイントに接続し、熱交換サイクル内の蒸発器に接続する排出パイプが第１二位置四方向バルブの第３ジョイントに接続し、液体流入パイプが第２二位置四方向バルブの第３ジョイントと接続し、前記熱交換器の流出側にある液体流入パイプが第１二位置四方向バルブの第４ジョイントと接続し、排出パイプが第２二位置四方向バルブの第２ジョイントと接続される。
【００１０】
上記された蓄地熱空調システムは、更に太陽エネルギー収集器（７）を含み、前記太陽エネルギー収集器が太陽温水器を含み、太陽エネルギー・リザーバと循環ポンプがサイクルを形成するためにパイプラインによって順々に接続され、流入停止バルブと流出停止バルブが太陽エネルギー・リザーバの流入パイプ及び流出パイプ内で夫々設けられ、熱交換器が太陽エネルギー・リザーバ内に設けられ、熱交換器の流入パイプ及び流出パイプが熱交換器の流出側で排出パイプと平行に接続され、熱交換器流入停止バルブが流入パイプに接続される。
【００１１】
上記された蓄地熱空調システムは、太陽温水器が給水のため流入パイプと家庭用温水のため流出パイプと接続され、給水停止バルブと温水流出停止バルブが流入パイプ及び流出パイプ内に夫々設けられている。
【００１２】
上記された蓄地熱空調システムは、更に電気温水器を含み、前記電気温水器が変換器を含み、前記変換器の流入パイプ及び流出パイプが熱交換器の流出側に排出パイプと平行に接続され、流入停止バルブが前記変換器の流入パイプラインに設けられる
【００１３】
上記された蓄地熱空調システムは、余熱ヒータが電気温水器内に配置され、流入及び流出パイプラインが、熱交換サイクルにおいて前記蒸発器と連結した液体流入パイプと平行に接続され、停止バルブが前記余熱ヒータの流入パイプライン又は流出パイプラインにある。
【００１４】
上記された蓄地熱空調システムは、アキュムレータから延設している熱蓄熱パイプの戻りパイプと排出パイプが地表面から少なくとも１ｍ距離を空けている。
【００１５】
本発明の蓄地熱空調システムに於いて、液体を介して地下水及び熱を伝達することが、水のエネルギーを吸収する地熱アキュムレータが、地中に埋め込まれている。このようにして、熱交換器を介して熱が利用される。このエネルギー・リフト装置及び空調装置は、地中へ水を最終的に返す。それ故に、このシステムは、汚染が全くなく、都市の密集した人口の地区に適用される小さなサイズである。蓄地熱空調システムは、アキュムレータの低レベルの熱エネルギーを、液体を介してエネルギー・リフト装置へ伝達する。そして、くみ上げられた高品質熱エネルギーを、液体を介して使用者へ伝達する。冬期に於いて、このシステムは、（相転移時に発生する潜熱を含む）地面から低レベルの熱を収集するが、夏期に於いて、このシステムは地面へ熱を返すことができる。それ故、このシステムは、地面から熱を収集するとともに返還する最も良好な循環装置である。又その一方で、本システムは人々に衛生的な温水を供給することができる。このシステムは、作動中に汚泥物質が発生することがなく、更に、公害及び汚染とは無縁のものであり、その上、低コストである。
【００１６】
本発明の他の細部及び特性は、添付される図面を合わせて、実施形態の詳述を参照することによって明確とされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１及び図２を参照すると、図１及び図２は、本発明の地熱アキュムレータの構造を示す概略図である。本発明の地熱アキュムレータ１は、井戸パイプ１０００と、井戸パイプ１０００内で同軸上に挿入された熱蓄積パイプ１００１を含んでいる。この井戸パイプ１０００の下方部及び上方部は、夫々地下水のための流入口１００２及び流出口１００３が連通されている。熱蓄積パイプ１００１が、水収集チャンバー１００４、分流チャンバー１０１０、熱交換チャンバー１００５及び水蓄積チャンバー１００６に順番に底部から上部へと設けられている。各チャンバーの外面は、熱蓄積パイプ１００１の内壁へ密閉して接続されている。水中用ポンプ１００７が、水収集チャンバー１００４内に設けられるとともに、パイプラインによって分流チャンバー１０１０の下方部へ連通されている。熱交換チャンバー１００５が、軸方向に配置された複数の熱交換パイプ１００８に設けられ、これらパイプは、分流チャンバー１０１０及び水蓄積チャンバー１００６へと夫々連通されている。複数の邪魔板１００９は、熱交換パイプ１００８の外側に取り付けられている。邪魔板１００９の外面は、熱蓄積パイプ１００１の内壁に固定されている。隙間１０１１は、邪魔板１００９と熱交換パイプ１００８の間に存在している。熱交換チャンバー１００５の上方部は戻りパイプ１００が接続されており、下方部は排出パイプ１０１と接続されている。アキュムレータの外側であり、戻りパイプ１００及び排出パイプ１０１の外側部分は、地表面から少なくとも１ｍの間隔が維持されている。水流入口１００２’及び排水口１００３’は、水収集チャンバー１００４及び水蓄積チャンバー１００６の側壁に夫々設けられている。分離リング１１１１は、井戸パイプ１０００から流出する水と流入する水を分離するために、井戸パイプ１０００及び熱蓄積パイプ１００１の間に設けられている。分離リング１１１１は、水収集チャンバー１００４及び熱交換チャンバー１００５の連結部に於いて配置される。
【００１８】
操作の原理は、垂直穴が地中に掘られ、井戸パイプ１０００と熱蓄積パイプ１００１がこの垂直穴へ埋め込まれる。水中用ポンプ１００７は、水収集チャンバー１００４内の水を熱交換パイプ１００８へ押し流す。水は、熱交換パイプ１００８内で熱を放出し、水蓄積チャンバー１００６へ入り、水蓄積チャンバー１００６の排水口１００３’及び熱蓄積パイプ１００１を通過し、更に、井戸パイプ１０００の流出口１００３を通過して地層へ放出される。地層での熱交換の後、温度上昇した水は、井戸パイプ１０００の流入口１００２及び熱蓄積パイプ１００１の流入口１００２’を介して、水収集チャンバー１００４へ戻る。このようにして、熱交換は繰り返して実行される。井戸パイプ１０００と熱蓄積パイプ１００１の間に設けられる分離リング１１１１によって、水が循環短絡することを防止する。他方で、熱交換媒体は、戻りパイプ１００から熱交換チャンバー１００５へ流れ、邪魔板１００９と熱交換パイプ１００８の間の隙間１０１１を介してゆっくりと流れ、そして、熱交換パイプ１００８内の地下水と熱交換が実行され、最終的に排出パイプ１０１を介して放出される。
【００１９】
地中は、温度変化がほとんどない定温度域であるので、地熱アキュムレータ１は地中に配設される。すなわち、地中は冬に暖かく、夏に涼しくなっている。地球は、夏場には、冷却エネルギーを地熱アキュムレータ１に伝達し、冬場には、熱エネルギを伝達する。
【００２０】
図３は本発明の地熱アキュムレータの他のもう１つの実施形態の構造を示す概略図である。井戸パイプ１０００や蓄熱パイプ１００１等の構造は、図１に示される実施形態と基本的に同じである。したがって、ここでは繰り返し説明しない。
図１に示す実施形態の構造以外においては、地質学的に、水の浸出が遅く、戻り水タンク１１１２が、本実施形態における井戸パイプ１０００の側方に設けられ、流出口１１１４がタンク１１１２の下方側壁に設けられている。流出口１００３と排水口１００３’は、井戸パイプ１０００及び蓄熱パイプ１００１の側壁には設けられない。流出パイプ１１１３は水蓄積チャンバー１００６上方に設けられ、戻り水タンク１１１２と接続している。地下水は戻り水タンク１１１２を通じて地中に排出される。そして水と地面との熱交換は促進される。
【００２１】
図４は、本発明の地熱アキュムレータを用いた空調システムの第１実施形態の概略図である。図４に示すように、該システムは、地熱アキュムレータ１、熱交換器２、エネルギー・リフト装置３、排出ポンプ４、戻りポンプ５及び空調装置６を含む。アキュムレータ１内の流体流速を増し、熱交換効率を高めるために、アキュムレータの排出ポンプ１２は排出パイプ１０１内に設けられる。熱交換器２は従来からある平板型熱交換器であってもよい。アキュムレータ１の排出パイプ１０１は熱交換器２の流入側２ａと接続している。
【００２２】
エネルギー・リフト装置３は、熱サイクル３０及び熱交換サイクル３８を有する。熱サイクル３０は、従来からある空調装置や冷蔵庫にあるものと同様である。熱サイクルに用いられる媒体２２Ｒは熱サイクル３０に装填される。エネルギー・リフト装置３は、熱サイクル３０と熱交換器３８を含む。熱サイクル３０は、連続してコンジットにより接続されたコンプレッサ３１、コンデンサ３２、液体リザーバ３３、乾燥フィルタ３４、絞り部３５、蒸発器３６及び気体−液体分離器３７からなる。熱交換サイクル３８内でコンデンサ３２と接続した排出パイプ３２ａは二位置四方向バルブ８の第１ジョイント８ａと接続する。熱交換サイクル３８内のコンデンサ３２と接続する液体流入パイプ３２ｂは第２二位置四方向バルブ９の第１ジョイント９ａと接続する。熱交換サイクル３８内の蒸発器３６と接続する排出パイプ３６ａは第１二位置四方向バルブ８の第３ジョイント８ｃに接続する。熱交換サイクル３８内の蒸発器３６に接続する液体流入パイプ３６ｂは第２二位置四方向バルブの第３ジョイント９ｃに、後述する余熱ヒータ８２のコンジット８２１を介して、接続する。
【００２３】
従来からあるファンコイルは空調装置６に利用される。空調装置６の液体流入パイプ１０２は第１二位置四方向バルブ８の第２ジョイント８ｂと、排出ポンプ４を介して接続する。空調装置６の戻りパイプ１０３は第２二位置四方向バルブ９の第４ジョイント９ｄと接続する。空調装置６の戻りパイプ１０３内に、膨張タンク１０３ａが配設される。該タンクは、熱交換サイクル３８内の液体の熱膨張による液体の増量に対する蓄水の機能を果たす。
【００２４】
熱交換器２の流出側２ｂにある液体流入パイプ２２ｂは第１二位置四方向バルブ８の第４ジョイント８ｄと、戻りポンプ５を介して、繋がっている。熱交換器２の流出側２ｂにある排出パイプ２２ａは、排出パイプ２２ａに配設された停止バルブ２２ｃを介して、第２二位置四方向バルブ９の第２ジョイント９ｂと繋がっている。
【００２５】
２つの二位置四方向バルブを用いる目的は、本発明に係る地熱を蓄熱する空調システムが夏場はもちろん冬場においても機能するためである。もし冬場に暖気するためのみに空調システムが用いられるならば、二位置四方向バルブは必要ではない。このとき熱交換サイクル３８内のコンデンサ３２に接続された排出パイプ３２ａが、排出ポンプ４を介して、空調装置６の液体流入パイプ１０２と直接接続する。空調装置６の戻りパイプ１０３は熱交換サイクル３８内のコンデンサ３２と接続する液体流入パイプ３２ｂと接続する。熱交換器３８内の蒸発器３６と接続する排出パイプ３６ａは、戻りポンプ５を介して、熱交換器２の流出側２ｂで戻りパイプ２２ｂと直接繋がる。熱交換器２の流出側２ｂにある排出パイプ２２ａは、熱交換サイクル３８内の蒸発器３６と接続する液体流入パイプ３６ｂと直接繋がる。
【００２６】
明らかに、夫々二位置四方向バルブは、図で示される手段で各々接続された従来から用いられている４つの停止バルブの代わりをする。
【００２７】
寒い天候時において、地熱アキュムレータから供給される熱が不十分であるとき、太陽エネルギー収集器７は地熱エネルギーを蓄える空調システムに付加することができる。該太陽エネルギー収集器は、住人への温水供給はもちろん地熱アキュムレータ１に対する補助熱源を供給する。太陽エネルギー収集器７は、パイプラインで繋がれた太陽温水器７１、太陽エネルギー・リザーバ７２と水循環ポンプ７３を有する。流入停止バルブ７４と排出停止バルブ７５は太陽エネルギー・リザーバ７２の流入パイプと流出パイプに夫々配設される。熱交換器７６は太陽エネルギー・リザーバ７２内に配置される。流入パイプ７６１と流出パイプ７６２は、熱交換器２の流出側２ｂにある排出パイプ２２ａ上に平行に繋がれる。熱交換器流入停止バルブ７６３は、流入パイプ７６１内に備えられる。そして、該バルブは、熱交換器７６が天候に応じて補助熱源を供給する排出パイプ２２ａと平行に接続された状態にする。
【００２８】
太陽温水器７１は、冷水流入パイプ７７及び温水流出パイプ７８と接続する。水供給停止バルブ７７１と温水流出停止バルブ７８１は、夫々のパイプに各々設けられる。
【００２９】
寒冷な地域において、特に天候が大変寒冷であるとき、地熱アキュムレータ１及び太陽エネルギー収集器７によって供給される熱がまだ不十分であるならば、電気温水器８０が本発明の蓄地熱空調システムに対する追加熱源として備えられてもよい。電気温水器８０は変換器８１を有する。尚、該変換器８１は、平板型熱交換器であってもよい。変換器８１の流入パイプ８１１と排出パイプ８１２は熱交換器２の流出側２ｂ上の排出パイプ２２ａに平行に接続される。流入停止バルブ８１３は変換器８１の流入パイプライン８１１内に配設される。変換器８１が機能するとき、液体流出停止バルブ２２ｃは閉じられている。蓄地熱システムの空調装置が、春や秋に停止しているとき、電気温水器を用いて水を温めることは可能である。水供給流入パイプ８３と温水流出パイプ８４は電機温水器８０内に配置される。加えて、余熱ヒータ８２が電気温水器８０内に備えられてもよい。余熱ヒータ８２の機能は、本発明に係る地熱液体空調装置からの残りの熱が、冬場や夏場において電気温水器内の水を温めることができる。そして、電気エネルギーを節約しつつ温水を供給することができる。停止バルブ８２３は余熱ヒータ８２の流入パイプライン８２１に備えられる。余熱ヒータ８２が用いられないならば、停止バルブ８２１は閉じられている。
【００３０】
図５に示された蓄地熱空調システムは、太陽温水器７１、太陽エネルギ・リザーバ７２及び電気温水器８０を除去し、温水器４０がエネルギ・リフト装置３のコンプレッサ３１の後ろに加えられている点において図４に示されたシステムと異なる。同様にシステムは図１に示されるアキュムレータと類似する地下の地熱アキュムレータ１、エネルギー・リフト装置３、排出ポンプ４、戻りポンプ５及び空調装置６を含む。空調システムを形成するために、エネルギー・リフト装置３は熱サイクル３０と熱交換サイクル３８を含み、熱サイクル３０はコンプレッサ３１、コンデンサ３２、液体リザーバ３３、乾燥フィルタ３４、絞り部３５、蒸発器３６及びパイプラインによって順番に連結されている気体‐液体分離器３７からなり、エネルギー・リフト装置３のコンデンサ３２と蒸発器３６は２つの二位置四方向バルブ８、９を用いて地熱アキュムレータと空調の夫々に接続される。
【００３１】
熱交換サイクル３８においてコンデンサ３２と連結している排出パイプ３２ａは第１二位置四方向バルブ８の第１ジョイント８ａと接続される。熱交換サイクル３８においてコンデンサ３２と繋がる液体流入パイプ３２ｂは第２二位置四方向バルブ９の第１ジョイント９ａと接続される。熱交換サイクル３８において蒸発器３６と繋がる排出パイプ３６ａは第１二位置四方向バルブ８の第３ジョイント８ｃと接続される。熱交換サイクル３８において蒸発器３６と繋がる液体流入パイプ３６ｂは第２二位置四方向バルブ９の第３ジョイント９ｃと接続される。
【００３２】
空調装置６は図３で示されるファンコイルと全く同様の従来のファンコイルを用いることが可能である。空調装置６の液体流入パイプ１０２は排出ポンプ４を介して第１二位置四方向バルブ８の第２ジョイント８ｂと接続される。戻りパイプ１０３は第２二位置四方向バルブ９の第４ジョイント９ｄ接続される。
【００３３】
熱交換器２の流出側２ｂの戻りパイプ２２ｂは戻りポンプ５を通じて第１二位置四方向バルブ８の第４ジョイント８ｄと接続される。熱交換器２の流出側２ｂの排出パイプ２２ａは第２二位置四方向バルブ９の第２ジョイント９ｂと接続される。
【００３４】
上記の技術内容は図４に示される蓄地熱空調システムと類似する。唯一異なる点は、図５と図４に夫々示された蒸発器とコンデンサの位置が逆であるという点である。
【００３５】
エネルギー・リフト装置３は更に温水器４０を具備し、温水器４０の液体流入パイプ４１はコンプレッサ３１の排出パイプに接続され、温水器４０の排出パイプ４２はコンデンサ３２の液体流入パイプに接続され、温水器４０は断熱室４３内に収容され、断熱室４３は更に給水流入パイプ４４と温水流出パイプ４５を具備している。この実施形態において、温水器４０内の液体流入パイプ４１の一部分４６は螺旋状に形成され、螺旋状の流入パイプ４６は給水流入パイプ４４と流出パイプ４７を有する自己循環煮沸水ユニット４８の周りに設けられている。
【００３６】
本発明の温水を供給することが可能な蓄地熱空調システムの操作について詳述するために図面を参照する。図４と図５を参照すると、第１二位置四方向バルブ８と第２二位置四方向バルブ９において、黒い部分は閉じた流路を意味する。空白の部分は開いた流路を意味する。
【００３７】
冬は上記のように、地熱アキュムレータ１は地熱アキュムレータ内において水温を上げ、排出ポンプ１２はバルブ１３，１４を介して温められた水を熱交換器２の流入側２ａへと供給し、その後水は熱交換器によって熱を流出側２ｂへと伝える。流出側２ｂにおける水は第２二位置四方向バルブ９、パイプ８２１、３６ｂを通じて蒸発器３６と繋がる熱交換サイクル３８へと供給される。蒸発器３６において、熱交換が行われそして熱は蒸発器３６へと移される。熱交換された液体は、排出パイプ３６ａ、第１二位置四方向バルブ８、戻りポンプ５及び戻りパイプ２２ｂを通じて熱交換器２へ戻る。この間に蒸発器３６において蒸発している媒体Ｒ２２はより低温・低圧の気体となり、その後分離器３７へと移され、気体‐液体が分離器３７で分離された後、気体はコンプレッサ３１へと移される。より低温、低圧の気体はコンプレッサ内で高温高圧の気体となり、その後温水器４０内の液体流入パイプ４６を通じてコンデンサ３２へと排出される。コンデンサ３２において、コンプレッサ３１から排出された高温、高圧の気体は、コンデンサ３２と繋がる熱交換サイクル３８の媒体を用いて熱交換を行う。熱交換後、温められた液体媒体は、室内空気を温めるために排出パイプ３２ａ、第１二位置四方向バルブ８、排出ポンプ４及び空調装置６の液体流入パイプ１０２を通じて空調装置６へ流れる。空調装置において冷やされた液体媒体は戻りパイプ１０３、第２二位置四方向バルブ９及び液体流入パイプ３２ｂを通じて、コンデンサ３２と繋がる熱交換サイクル３８へサイクルが達成されるように戻る。
【００３８】
夏に冷却する際に、第１二位置四方向バルブ８と第２二位置四方向バルブ９は逆に作用しなければならない。すなわち、黒で示される流路は第１及び第２二位置四方向バルブの空白で示された流路と交換すべきで、開閉したジョイントは図面において示されたものと逆であるべきである。この場合、第１二位置四方向バルブ８は空調装置の流入パイプ１０２と繋がった熱交換サイクル３８における排出パイプ３６ａについて蒸発器３６と連通し、熱交換器２の液体流入パイプ２２ｂと連結した熱交換サイクル３８における流出パイプ３２ａについてコンデンサ３２と連通する。同時に、第２二位置四方向バルブ９は、空調装置６の戻りパイプ１０３と繋がった熱交換サイクル３８における液体流入パイプ３６ｂについて蒸発器３６と連通すると共に、熱交換器２の流出パイプ２２ａと繋がった熱交換サイクル３８における流入パイプ３２ｂについてコンデンサ３２と連通する。これは、蒸発器３６と繋がった熱交換サイクル３８内の冷たい媒体が、部屋に冷却された空気を提供するために空調装置と連通することを可能にするためである。
【００３９】
飲用又は洗浄用に温水を提供するために、本発明の蓄地熱空調システムは室内に冷気又は熱を提供するが、コンプレッサ３１の流出パイプにおける高温・高圧の液体は温水器４０の螺旋状流入パイプ４６を通じて煮沸水ユニット４８と温水器４０内の水を絶えず加熱する。
【００４０】
（産業上の利用可能性）
本発明の蓄地熱空調システムは、従来地下に存在してきた低レベルの冷熱又は熱エネルギ源を利用することが可能である。更にシステムは加熱や冷却の必要に応じるために電気エネルギーの消費をわずかにすることを可能とする。このシステムは住居、ホテル、レストラン、ビルなどの加熱及び冷却システムに適用可能で、洗浄用及び飲用に温水を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の地熱アキュムレータの構造を示す概略図である。
【図２】本発明の地熱アキュムレータのA−B−C−D線に沿った断面図である。
【図３】本発明の地熱アキュムレータに於ける他の実施形態の構造を示す概略図である。
【図４】本発明の地熱アキュムレータに於ける空調システムの第１実施形態を示す主要概略図である。
【図５】本発明の地熱アキュムレータに於ける空調システムの第２実施形態を示す主要概略図である。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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