(57)【要約】【課題】くみ上げた貯水を井戸へ戻す時の注水効率の低下を抑制する地中熱利用システムを提供する。【解決手段】地中熱利用システム１０は、揚水井戸２０及び注水井戸３０と、揚水井戸２０及び注水井戸３０を接続するように、揚水井戸２０及び注水井戸３０の貯水に両端が浸漬された配管１３と、揚水井戸２０、注水井戸３０内にそれぞれ設けられ、配管１３を介して貯水をくみ上げるポンプ２１、ポンプ３１と、揚水井戸２０内におけるポンプ２１、注水井戸３０内におけるポンプ３１の加圧側にそれぞれ設けられた弁２５、弁３５と、配管１３と熱交換する熱交換器１４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の井戸と、
該一対の井戸を接続するように、両前記井戸の貯水に両端が浸漬された配管と、
各前記井戸内にそれぞれ設けられ、前記配管を介して前記貯水をくみ上げる一対のポンプと、
各前記井戸内における前記ポンプの加圧側にそれぞれ設けられた弁と、
前記配管と熱交換する熱交換器と、
を備える地中熱利用システム。
【請求項２】
前記弁の少なくとも一つが前記ポンプから前記配管に向かって加圧可能な逆止弁を備える請求項１に記載の地中熱利用システム。
【請求項３】
前記弁の少なくとも一つが設定圧力で開放する注水弁を有し、
該設定圧力が、前記逆止弁の前記ポンプから前記配管に向かう作動圧力よりも大きい請求項２に記載の地中熱利用システム。
【請求項４】
前記弁の少なくとも一つが注水弁を有すると共に、
前記配管内の圧力を検出する圧力計と、
検知された前記圧力に関連して、前記注水弁を制御する注水弁制御部と、をさらに備え、
前記注水弁制御部は、検知された前記圧力が所定の圧力に達したら、前記一対の井戸のうち、前記ポンプを作動させている一方の前記井戸に対し、他方の前記井戸内に設けられた前記注水弁を開放する制御を行う請求項１又は請求項２に記載の地中熱利用システム。
【請求項５】
前記配管に、アキュムレータ圧力タンクをさらに備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の地中熱利用システム。
【請求項６】
各前記井戸のうち、少なくとも一方の井戸の上部の開口に蓋を備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の地中熱利用システム。
【請求項７】
前記一対の井戸のうち一方に設けた前記ポンプで前記貯水を前記配管内にくみ上げて、前記配管内を加圧する配管内加圧ステップと、
前記配管内加圧ステップの後、前記一対の井戸のうち一方に設けた前記ポンプで前記貯水を前記配管内にさらにくみ上げて、前記一対の井戸のうち他方に前記貯水を注水し、前記配管と前記熱交換器との間で熱交換を行う熱交換ステップと、
を実施する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の地中熱利用システムを用いた地中熱利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中熱利用システム及び地中熱利用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、帯水層の地下水を井戸からくみ上げて、温熱源又は冷熱源として利用する地中熱利用システムが提案されている。
【０００３】
これに関連する技術として、特許文献１には、井戸からくみ上げた地下水を熱源として、熱交換器を介して設備の冷暖房に利用する地中熱利用システムが開示されている。特許文献１に開示されたシステムでは、地下に蓄積される熱量のバランスに留意するため、くみ上げられた地下水は、熱交換された後、別の井戸に注水されて再び地下に戻される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１６１４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、くみ上げられた地下水は、大気に晒されるため、酸化したり、地下水中のガス成分が揮発したりする。そのため、一度くみ上げた地下水を井戸に戻すと、泡が発生する。したがって、発生する泡によって、井戸が閉塞され、井戸への注水効率が低下することがある。
【０００６】
本発明は、くみ上げた貯水を井戸へ戻す時の注水効率の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の態様の地中熱利用システムは、一対の井戸と、該一対の井戸を接続するように、両前記井戸の貯水に両端が浸漬された配管と、各前記井戸内にそれぞれ設けられ、前記配管を介して前記貯水をくみ上げる一対のポンプと、各前記井戸内における前記ポンプの加圧側にそれぞれ設けられた弁と、前記配管と熱交換する熱交換器と、を備える。
【０００８】
本態様によれば、加圧された配管内に井戸の貯水をくみ上げ、加圧された配管内の貯水を井戸に戻すことができる。そのため、地中熱利用システムは、井戸に戻す貯水が大気に晒されたり、井戸に戻す貯水からガス成分が揮発したりすることを抑制できる。したがって、地中熱利用システムは、くみ上げた貯水を井戸へ戻す時に発生する泡を抑制できるため、くみ上げた貯水の井戸への注水効率の低下を抑制することができる。
【０００９】
第２の態様の地中熱利用システムは、前記弁の少なくとも一つが前記ポンプから前記配管に向かって加圧可能な逆止弁を備える。
【００１０】
本態様によれば、ポンプで加圧された貯水が逆止弁を介して配管内にくみ上げられると共に、配管内に一旦くみ上げられた水は、逆止弁で配管内に止められる。そのため、地中熱利用システムは、配管内の貯水に所定の圧力を維持することができる。したがって、地中熱利用システムは、くみ上げた貯水を井戸へ戻す時に発生する泡を抑制できる。
【００１１】
第３の態様の地中熱利用システムは、前記弁の少なくとも一つが設定圧力で開放する注水弁を備え、該設定圧力が、前記逆止弁の前記ポンプから前記配管に向かう作動圧力よりも大きい。
【００１２】
本態様によれば、設定圧力が加わった状態で、くみ上げた貯水を配管から井戸に戻すことができる。したがって、地中熱利用システムは、くみ上げた貯水を井戸へ戻す時に発生する泡を制御できるため、くみ上げた貯水の井戸への注水効率の低下を抑制することができる。
【００１３】
第４の態様の地中熱利用システムは、前記弁の少なくとも一つが注水弁を有すると共に、前記配管内の圧力を検出する圧力計と、検知された前記圧力に関連して、前記注水弁を制御する注水弁制御部と、をさらに備え、前記注水弁制御部は、検知された前記圧力が所定の圧力に達したら、前記一対の井戸のうち、前記ポンプを作動させている一方の前記井戸に対し、他方の前記井戸内に設けられた前記注水弁を開放する制御を行う。
【００１４】
本態様によれば、検出した配管内の圧力に関連した注水制御を行いながら、配管内にくみ上げた井戸の貯水を井戸に戻すことができる。そのため、地中熱利用システムは、配管内の貯水に所定の圧力を維持することができる。したがって、地中熱利用システムは、くみ上げた貯水を井戸へ戻す時に発生する泡を抑制できる。
【００１５】
第５の態様の地中熱利用システムは、前記配管に、アキュムレータ圧力タンクをさらに備える。
【００１６】
本態様によれば、ポンプで加圧された貯水が、配管に加えてアキュムレータ圧力タンクに貯められる。そのため、地中熱利用システムは、配管内の貯水の圧力を維持することができる。したがって、地中熱利用システムは、くみ上げた貯水を井戸へ戻す時に発生する泡を抑制できる。
【００１７】
第６の態様の地中熱利用システムは、各前記井戸のうち、少なくとも一方の井戸の上部の開口に蓋を備える。
【００１８】
本態様によれば、井戸の上部の開口に設けた蓋が、井戸内が大気に晒されたり、井戸内のガスが大気に放出されたりすること妨げる。そのため、地中熱利用システムは、井戸の貯水や配管から井戸への注水が大気に晒されたり、井戸の貯水や配管から井戸への注水からガス成分が揮発したりすることを抑制する。さらに、井戸の上部の開口に設けた蓋が、井戸内の貯水面上の圧力を維持するため、地中熱利用システムは、井戸内の貯水の水位の変動を抑制することができる。
したがって、地中熱利用システムは、くみ上げた貯水を井戸へ戻す時に発生する泡を抑制できる。
【００１９】
第７の態様の地中熱利用方法は、前記一対の井戸のうち一方に設けた前記ポンプで前記貯水を前記配管内にくみ上げて、前記配管内を加圧する配管内加圧ステップと、前記配管内加圧ステップの後、前記一対の井戸のうち一方に設けた前記ポンプで前記貯水を前記配管内にさらにくみ上げて、前記一対の井戸のうち他方に前記貯水を注水し、前記配管と前記熱交換器との間で熱交換を行う熱交換ステップと、を実施する。
【００２０】
本態様によれば、本態様によれば、加圧された配管内に井戸の貯水をくみ上げ、加圧された配管内の貯水を井戸に戻すことができる。そのため、地中熱利用方法は、井戸に戻す貯水が大気に晒されたり、井戸に戻す貯水からガス成分が揮発したりすることを抑制できる。したがって、地中熱利用方法は、くみ上げた貯水を井戸へ戻す時に発生する泡を抑制できるため、くみ上げた貯水の井戸への注水効率の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の地中熱利用システムは、くみ上げた貯水を井戸へ戻す時の注水効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る実施形態における地中熱利用システムの概略図である。
【図２】本発明に係る実施形態における地中熱利用システムの系統図である。
【図３】本発明に係る実施形態における地中熱利用システムの揚水井戸の側面図である。
【図４】本発明に係る実施形態における圧力保持制御を示す系統図である。
【図５】本発明に係る実施形態における圧力保持制御を示すグラフである。
【図６】本発明に係る実施形態における地中熱利用方法のフローチャートである。
【図７】本発明に係る実施形態の変形例における地中熱利用システムの系統図である。
【図８】本発明に係る実施形態の弁の変形例を示す図である。
【図９】本発明に係る実施形態の弁の他の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を用いて説明する。
【００２４】
＜実施形態＞
本発明に係る地中熱利用システムの実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
【００２５】
（地中熱利用システムの構成）
図１に示すように、地中熱利用システム１０は、一対の揚水井戸２０及び注水井戸３０と、揚水井戸２０と注水井戸３０を接続するように、揚水井戸２０及び注水井戸３０の各貯水に両端が浸漬された配管１３と、配管１３と熱交換する熱交換器１４と、を備える。
地中熱利用システム１０は、さらに揚水井戸２０側に関して、揚水井戸２０に設けられ、配管１３を介して揚水井戸２０内の貯水をくみ上げるポンプ２１と、揚水井戸２０内におけるポンプ２１の加圧側に設けられた弁２５と、を備える。本実施形態では、ポンプ２１よりも上方に弁２５を設けている。
したがって、地中熱利用システム１０では、揚水井戸２０内の貯水を配管１３にくみ上げ、配管１３を介して熱交換器１４とくみ上げられた揚水井戸２０の貯水との間で熱交換が行われる。熱交換が行われた貯水は、配管１３を介して注水井戸３０に注水される。
【００２６】
また、地中熱利用システム１０は、さらに注水井戸３０側に関しても、注水井戸３０に設けられ、配管１３を介して注水井戸３０内の貯水をくみ上げるポンプ３１と、注水井戸３０内におけるポンプ３１の加圧側に設けられた弁３５と、を備える。本実施形態では、ポンプ３１よりも上方に弁３５を設けている。したがって、地中熱利用システム１０では、注水井戸３０内の貯水を配管１３にくみ上げ、配管１３を介して熱交換器１４とくみ上げられた注水井戸３０の貯水との間で熱交換が行うこともできる。熱交換が行われた貯水は、配管１３を介して揚水井戸２０に注水される。
このように、本実施形態では、地中熱利用システム１０の各井戸を、「揚水井戸２０」、「注水井戸３０」と呼んでいるが、地中熱利用システム１０は、揚水井戸２０からくみ上げた貯水を熱利用しているだけではなく、注水井戸３０からくみ上げた貯水を熱利用している。ただし、以下説明を簡略化するために、揚水井戸２０内の貯水を配管１３にくみ上げて熱交換を行う場合を中心に説明する。
【００２７】
地中熱利用システム１０は、さらに、アキュムレータ圧力タンク４０と、アキュムレータ圧力タンク４０の両側にそれぞれ、配管１３内の圧力を検出する圧力計４１及び４２を備える。
【００２８】
揚水井戸２０は、地表から帯水層ＬＹに至る地下に向かって掘削された掘削孔ＨＯＬに埋め込まれたケーシング２０ａを備える。ケーシング２０ａには、例えば複数のスリットからなるストレーナー２０ｂが設けられている。ストレーナー２０ｂによって、揚水井戸２０は、帯水層ＬＹの地下水をケーシング２０ａの内部に取り込んだり、ケーシング２０ａの内部から帯水層ＬＹへ貯水を戻したりできるように構成されている。
注水井戸３０も同様に、ストレーナー３０ｂが設けられたケーシング３０ａを備え、帯水層ＬＹの地下水をケーシング３０ａの内部に取り込んだり、ケーシング３０ａの内部から帯水層ＬＹへ貯水を戻したりできるように構成されている。
【００２９】
弁２５は、逆止弁２６及び注水弁２７を備える。逆止弁２６及び注水弁２７は、先端に向かって二分岐する配管１３の各分岐先に設けられている。逆止弁２６及び注水弁２７は、揚水井戸２０の貯水に浸漬されている。
同様に、弁３５も、逆止弁３６及び注水弁３７を備える。逆止弁３６及び注水弁３７は、先端に向かって二分岐する配管１３の各分岐先のそれぞれ途中に設けられている。逆止弁３６及び注水弁３７は、注水井戸３０の貯水に浸漬されている。
【００３０】
逆止弁２６は、ポンプ２１と配管１３の間に設けられ、流水の向きを一方通行としている。具体的には、逆止弁２６は、ポンプ２１から配管１３に向かって水が流れ、配管１３からポンプ２１に向かって水が流れないように設けられている。これにより、後述するように、少なくとも配管１３から注水弁２７及び弁３５に向かって配管１３内の水の流れを閉鎖することによって、逆止弁２６は、ポンプ２１から配管１３に向かって加圧可能に構成され、加圧密閉回路を形成している。
同様に逆止弁３６も、ポンプ３１から配管１３に向かって水が流れ、配管１３からポンプ３１に向かって水が流れないように設けられている。
【００３１】
注水弁３７は、配管１３内の水を注水井戸３０に注水するように、構成されている。注水弁３７は、配管１３内の圧力が設定圧力よりも大きくなると、配管１３から注水井戸３０に向かって配管１３内の水を開放する。これにより、配管１３内の水は、注水井戸３０に注水される。
同様に注水弁２７は、配管１３内の水を揚水井戸２０に注水するように、構成されており、注水弁２７は、配管１３内の圧力が設定圧力よりも大きくなると、配管１３から揚水井戸２０に向かって注水する。
【００３２】
ここで、逆止弁２６の作動圧力と注水弁３７の設定圧力との関係について説明する。
ポンプ２１から配管１３に向かって加わる圧力が、逆止弁２６の作動圧力に達すると、逆止弁２６はポンプ２１から配管１３に向かって水を開放する。そして、逆止弁２６が水を開放すると、ポンプ２１から配管１３に向かって作動圧力が加わる。
【００３３】
本実施形態では、注水弁３７が水を開放する設定圧力は、この逆止弁２６の作動圧力よりも大きくなるように設定されている。したがって、ポンプ２１から配管１３に向かって加わる圧力が、逆止弁２６の作動圧力に達すると、配管１３内の圧力は、少なくとも逆止弁２６の作動圧力となる。
ポンプ２１により、ポンプ２１から配管１３に向かって加わる圧力をさらに大きくすると、配管１３内の圧力は、注水弁３７の設定圧力まで大きくなる。配管１３内の圧力が、注水弁３７の設定圧力より大きくなると、上述のとおり、注水弁３７は、配管１３から注水井戸３０に向かって配管１３内の水を開放する。
したがって、注水弁３７の設定圧力を、貯水の気泡の発生を抑制できる圧力に設定すれば、地中熱利用システム１０は、くみ上げた配管１３内の貯水を、気泡の発生を抑制しつつ注水井戸３０に注水することができる。
なお、注水井戸３０に注水する場合、注水弁２７が水を開放する設定圧力を、注水弁３７が水を開放する設定圧力より高い圧力に設定すれば、地中熱利用システム１０は、気泡の発生を抑制しつつ注水井戸３０に注水することができる。
逆止弁３６の作動圧力と注水弁２７の設定圧力との関係についても同様である。
【００３４】
アキュムレータ圧力タンク４０は、くみ上げられた貯水を貯留し、配管１３内の圧力変動を抑制する。これにより、地中熱利用システム１０は、ポンプ２１又はポンプ３１のＯＮ／ＯＦＦによる圧力変動を抑えている。
【００３５】
図２に示すように、アキュムレータ圧力タンク４０、圧力計４１、圧力計４２は、それぞれ調整バルブ４０ａ、調整バルブ４１ａ、調整バルブ４２ａを介して、配管１３に接続されている。
圧力計４１、圧力計４２で検出された各圧力は、信号によって中央制御部４３に送信される。中央制御部４３は、検出された圧力に関連してポンプ制御部２２及びポンプ制御部３２に制御信号を送信する。ポンプ制御部２２は、ポンプ２１のＯＮ／ＯＦＦやポンプの出力を制御する。同様にポンプ制御部３２は、ポンプ３１のＯＮ／ＯＦＦやポンプの出力を制御する。
【００３６】
図２に示すように、本実施形態の地中熱利用システム１０は、注水弁２７を制御する注水弁制御部２３及び注水弁３７を制御する注水弁制御部３３をさらに備える。
【００３７】
注水弁制御部３３は、地下水の性状及び水質によって、注水弁３７の設定圧力を変化させる。本実施形態では、例えば、設定圧力の初期設定をゲージ圧＋６０ｋＰａとしているが、地下水が炭酸泉や温水など気泡が発生しやすい水質である場合、注水弁制御部３３は、初期設定のゲージ圧＋６０ｋＰａから設定圧力を上昇させ、気泡の発生を抑制する。
逆に、気泡が発生していない場合、注水弁制御部３３は、設定値を初期設定のゲージ圧＋６０ｋＰａから下降させ、配管１３の系統の全揚程を減少させることでポンプ２１の消費電力を削減する。
【００３８】
本実施形態では、注水井戸３０上又は弁３５付近の配管１３内から、配管１３内の水をサンプルＳＭＰとしてサンプリングし、地中熱利用システム１０運転時の気泡の発生状況が確認される。気泡の発生状況は、人によって確認されてもよいが、例えば、図２の一点鎖線で示すように、サンプルＳＭＰを注水弁制御部３３がモニタしてもよい。注水弁制御部３３において、光センサや超音波を用いた信号処理やカメラを用いた画像処理を行い、注水弁制御部３３がサンプルＳＭＰの気泡の発生状況を判別すれば、注水弁制御部３３は、気泡の発生状況に関連して、注水弁３７の設定圧力を制御することもできる。
注水弁制御部２３についても同様である。
なお、サンプルＳＭＰは、気泡の発生状況を確認した後、廃棄されてもよいし、図２に示すように、井戸に戻されてもよい。
【００３９】
図２に示すように、本実施形態では、揚水井戸２０からくみ上げても注水井戸３０からくみ上げても、水が熱交換器１４に対し同じ方向に流れるように、逆止弁４５ａ〜４５ｄが設けられている。
【００４０】
例えば、揚水井戸２０からくみ上げた場合、配管１３内の水は、揚水井戸２０から、逆止弁４５ａ、熱交換器１４、逆止弁４５ｂを順に経由し、注水井戸３０に注水される。このとき、熱交換器１４より上流側（揚水井戸２０側）は下流側に比べて配管１３内の圧力が大きいため、逆止弁４５ｃや逆止弁４５ｄに水は流れない。
同様に、注水井戸３０からくみ上げた場合、配管１３内の水は、注水井戸３０から、逆止弁４５ｃ、熱交換器１４、逆止弁４５ｄを順に経由し、揚水井戸２０に注水される。このときも、熱交換器１４より上流側（注水井戸３０側）は下流側に比べて配管１３内の圧力が大きいため、逆止弁４５ａや逆止弁４５ｂに水は流れない。
【００４１】
図３に示すように、本実施形態では、揚水井戸２０（ケーシング２０ａ）の上部の開口に、蓋２０ｃが設けられている。本実施形態では、ケーシング２０ａの上部の開口にフランジを設け、蓋２０ｃをボルト２０ｆでフランジと共締めすることによって、揚水井戸２０内の上部が密閉される。これにより、主としてケーシング２０ａ内の空気が外部の大気と自由に入れ替わることを抑制している。
【００４２】
また、揚水時および注水時の水位変化に伴う揚水井戸２０内の圧力変化に対し、揚水井戸２０内の圧力を安全な範囲に維持するため、ケーシング２０ａ上部には安全弁が設置される。本実施形態では、図３に示すように、蓋２０ｃに安全弁２０ｇを設けている。さらに、電源や制御のためのケーブル類２０ｅが、蓋２０ｃによる密閉を保持しつつ、蓋２０ｃを貫通してケーシング２０ａ内に導入されている。
【００４３】
蓋２０ｃは、揚水井戸２０内が大気に晒されたり、揚水井戸２０内のガスが大気に放出されたりすること妨げる。そのため、揚水井戸２０の貯水や配管１３から揚水井戸２０への注水が大気に晒されたり、揚水井戸２０の貯水や配管１３から揚水井戸２０への注水からガス成分が揮発したりすることを抑制する。また、蓋２０ｃは、貯水がケーシング２０ａ内で大気と接触することを抑制できるため、酸化鉄等の細粒発生を抑制することができる。
【００４４】
さらに、蓋２０ｃが揚水井戸２０内の貯水面上の圧力を維持することによって、地中熱利用システム１０は、揚水井戸２０内の貯水の水位の変動を抑制することができる。
例えば、揚水によって揚水井戸２０内の貯水面が低下すると、蓋２０ｃにより密閉された貯水面の空間の圧力が下がる。圧力が下がると、下がった圧力に起因して帯水層ＬＹの地下水が引き込まれ、ストレーナー２０ｂからケーシング２０ａの内部に地下水が補充される。そのため、注水による揚水井戸２０内の貯水面の低下が抑制される。
逆に注水によって揚水井戸２０内の貯水面が上昇すると、蓋２０ｃにより密閉された貯水面の空間の圧力が上がる。圧力が上がると、上がった圧力に起因して揚水井戸２０内の貯水が帯水層ＬＹへ押し出され、ストレーナー２０ｂから帯水層ＬＹへ貯水が放出される。そのため、注水による揚水井戸２０内の貯水面の上昇が抑制される。
注水井戸３０（ケーシング３０ａ）の上部の開口についても同様である。
【００４５】
（ポンプ停止時の圧力保持制御）
本実施形態の地中熱利用システム１０は、ポンプ停止時における配管１３内の圧力保持制御を行う。
上述のとおり、配管１３内の圧力低下に伴って発生する気泡は、井戸を閉塞し、井戸への注水効率が低下を引き起こす。井戸運用中の配管１３内の圧力は、各バルブ及び各ポンプの機能により、設定圧力以上に確保されるが、ポンプ停止中については、配管１３内の圧力を保持するための自動制御が別途求められる。配管１３内の圧力保持は、アキュムレータ圧力タンク４０付近に設けた圧力計４１又は圧力計４２で検出した圧力によって制御される。
【００４６】
図４に示すように、例えば、圧力計４１で検出された圧力Ｐｘは、信号によって中央制御部４３に送信される。ポンプ２１停止後、図５に示すように、時間経過と共に配管１３内の圧力Ｐｘが小さくなる。中央制御部４３は、検出された圧力Ｐｘが保持すべき圧力Ｐｏより小さくなったと判断したら、ポンプ制御部２２にポンプ２１をＯＮするように指令を送信する。指令を受けたポンプ制御部２２は、ポンプ２１をＯＮして保持すべき圧力Ｐｏを保持する。保持すべき圧力Ｐｏは、くみ上げた水に泡が発生しない圧力であり、地下水の性状及び水質によって異なる。
【００４７】
ポンプ２１を作動（ＯＮ）後、図５に示すように、時間経過と共にＰｘは上昇する。中央制御部４３は、ＰｘがＰｏより大きな所定圧力まで回復した判断したら、ポンプ制御部２２にポンプ２１をＯＦＦするように指令を送信する。指令を受けたポンプ制御部２２は、ポンプ２１をＯＦＦする。
【００４８】
同様に、中央制御部４３は、ポンプ制御部３２にポンプ３１をＯＮするように指令を送信し、ポンプ制御部３２にポンプ３１をＯＦＦするように指令を送信してもよい。
【００４９】
ポンプ停止時における配管１３内の圧力保持制御を行うことによって、地中熱利用システム１０は、配管１３内の圧力を全期間にわたって常に正圧の圧力に保持する。
【００５０】
（緊急停止制御）
また、中央制御部４３は、各井戸は、図示しない水位センサを有し、水位センサで検出した水位が上限水位あるいは下限水位を超えた場合に、各井戸のポンプを強制停止する指令をポンプ制御部２２及びポンプ制御部３２に送信する。さらに、中央制御部４３は、配管１３内の圧力が上限値あるいは下限値を超えた場合に、各井戸のポンプを強制停止する指令をポンプ制御部２２及びポンプ制御部３２に送信する。
したがって、地中熱利用システム１０は、予め設定した配管１３内の圧力、予め設定した揚水井戸２０及び注水井戸３０の水位の範囲で制御することができる。そのため地中熱利用システム１０は、圧力および水位が予め設定した値を逸脱する場合、井戸または配管系統（配管の漏水、井戸の閉塞、弁の故障など）の異常を検知することが可能であり、緊急停止を行うことで即座に対応することが可能となる。
【００５１】
（地中熱利用システム１０の作用効果）
地中熱利用システム１０は、加圧された配管１３内に井戸の貯水をくみ上げ、加圧された配管１３内の貯水を井戸に戻すことができる。
また地中熱利用システム１０は、ポンプで加圧された貯水が逆止弁を介して配管内にくみ上げると共に、配管内に一旦くみ上げた水を、逆止弁で配管内に止める。
さらに、注水弁を開放する設定圧力が加わった状態で、くみ上げた貯水を配管から井戸に戻すことができる。
【００５２】
そのため、地中熱利用システム１０は、井戸に戻す貯水が大気に晒されたり、井戸に戻す貯水からガス成分が揮発したりすることを抑制できる。
【００５３】
したがって、地中熱利用システム１０は、くみ上げた貯水を井戸へ戻す時に発生する泡を抑制できるため、くみ上げた貯水の井戸への注水効率の低下を抑制することができる。また、揚水の水質を変えることなく注水できる。さらに、くみ上げた貯水の酸化による酸化鉄等の細粒発生を抑制できる。
【００５４】
＜地中熱利用方法＞
地中熱利用方法を、図６を参照し、地中熱利用システム１０を用いて説明する。
【００５５】
まず、弁２５及び弁３５を閉鎖する（Ｓ１：両弁閉鎖ステップ）。上述のとおり地中熱利用システム１０の場合、逆止弁２６、注水弁２７、逆止弁３６及び注水弁３７が自ずと閉鎖され、自ずと両弁閉鎖ステップが実施されるため、両弁閉鎖ステップをあえて実施する必要はない。
ただし、地中熱利用システム１０の逆止弁２６、注水弁２７、逆止弁３６及び注水弁３７を、単なる調整バルブや開閉バルブに代えた地中熱利用システムを用いる場合、例えば地中熱利用システム又は利用者が、両弁閉鎖ステップＳ１を実施する必要がある。
【００５６】
両弁閉鎖ステップＳ１の後、揚水井戸２０及び注水井戸３０のうち一方に設けたポンプで貯水を配管１３内にくみ上げて、配管１３内を加圧する（Ｓ２：管内加圧ステップ）。
【００５７】
配管内加圧ステップＳ２の後、揚水井戸２０及び注水井戸３０のうち他方に設けた弁を開放する（Ｓ３：他方弁開放ステップ）。上述とおり地中熱利用システム１０の場合、注水弁２７又は注水弁３７が設定圧力より大きくなると自ずと開放され、自ずと他方弁開放ステップＳ３が実施されるため、他方弁開放ステップＳ３をあえて実施する必要はない。
ただし、地中熱利用システム１０の注水弁２７及び注水弁３７を、単なる調整バルブや開閉バルブに代えた地中熱利用システムを用いる場合、地中熱利用システム又は利用者が、他方弁開放ステップＳ３を実施する必要がある。
【００５８】
他方弁開放ステップＳ３の後、揚水井戸２０及び注水井戸３０のうち一方に設けたポンプで貯水を配管１３内にくみ上げて、他方に貯水を注水し、配管１３と熱交換器１４との間で熱交換を行う（Ｓ４：熱交換ステップ）。
【００５９】
＜地中熱利用システムの変形例＞
上述の実施形態では、配管１３内の圧力が注水弁固有の設定圧力よりも大きくなると、注水弁制御部の制御ではなく、注水弁自身が作用して、配管１３内の水を開放しているが、変形例として、検知された配管内の圧力に関連して、注水弁制御部が注水弁を開放する制御を行ってもよい。
具体的には、図７に示すように、変形例として、地中熱利用システム１０’は、中央制御部４３’と、注水弁２７を制御する注水弁制御部２３’と、注水弁３７を制御する注水弁制御部３３’と、を備える。
【００６０】
注水弁制御部３３’について説明すると、地中熱利用システム１０’は、中央制御部４３’から注水弁制御部３３’に、注水弁３７を開放する指令を送信する。
中央制御部４３’は、圧力計４１又は圧力計４２で検出した圧力が、所定の圧力に達したら、注水弁制御部３３’に、注水弁３７を開放する指令を送信する。開放する指令を受信した注水弁制御部３３’は、注水弁３７を開放する制御を行う。
さらに、注水弁制御部３３’は、サンプリングされた配管１３内の水の気泡の発生状況に関連して、注水弁３７を開放してもよい。
注水弁制御部２３’の制御についても同様である。
【００６１】
また地中熱利用システム１０’は、検出した配管１３内の圧力に関連した注水制御を行いながら、配管１３内にくみ上げた井戸の貯水を井戸に戻すことができる。そのため、地中熱利用システム１０’は、配管１３内の貯水に所定の圧力を維持することができる。したがって、地中熱利用システム１０’は、くみ上げた貯水を井戸へ戻す時に発生する泡を抑制できる。
【００６２】
＜弁の変形例＞
本実施形態では、注水井戸３０において、逆止弁３６及び注水弁３７を、先端に向かって二分岐する配管１３の各分岐先に設けているが、変形例として、図８のように、弁３５’を配管１３の先端に設けてもよい。弁３５’は、逆止弁３６’と三方弁である注水弁３７’とを備える。弁３５’は、ポンプ３１と配管１３の先端の間に設けられ、ポンプ３１から順に逆止弁３６’、注水弁３７’となるように構成されている。
【００６３】
逆止弁３６’及び注水弁３７’は、ポンプ３１から配管１３に向かって水が流れ、配管１３からポンプ３１に向かって水が流れないように設けられている。また、注水弁３７’は、配管１３内の圧力が設定圧力よりも大きくなると、配管１３から注水井戸３０に向かって（矢印で示す方向に向かって）配管１３内の水を開放する。これにより、配管１３内の圧力が設定圧力より大きくなると、配管１３内の水は、注水井戸３０に注水される。
他の変形例として、図９のように、配管１３の先端に、逆止弁機能を備える三方弁を、弁３５’’として設けてもよい。
揚水井戸２０の弁についても同様である。
【００６４】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００６５】
１０：地中熱利用システム
１０’：地中熱利用システム
１３：配管
１４：熱交換器
２０：揚水井戸
２０ａ：ケーシング
２０ｂ：ストレーナー
２０ｃ：蓋
２０ｅ：ケーブル類
２０ｆ：ボルト
２０ｇ：安全弁
２１：ポンプ
２２：ポンプ制御部
２３：注水弁制御部
２３’：注水弁制御部
２５：弁
２６：逆止弁
２７：注水弁
３０：注水井戸
３０ａ：ケーシング
３０ｂ：ストレーナー
３１：ポンプ
３２：ポンプ制御部
３３：注水弁制御部
３３’：注水弁制御部
３５：弁
３５’：弁
３５’’：弁
３６：逆止弁
３６’：逆止弁
３７：注水弁
３７’：注水弁
４０：アキュムレータ圧力タンク
４０ａ：調整バルブ
４１：圧力計
４１ａ：調整バルブ
４２：圧力計
４２ａ：調整バルブ
４３：中央制御部
４３’：中央制御部
４５ａ：逆止弁
４５ｂ：逆止弁
４５ｃ：逆止弁
４５ｄ：逆止弁
ＨＯＬ：掘削孔
ＬＹ：帯水層
ＳＭＰ：サンプル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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