(57)【要約】【課題】熱交換チューブの熱交換効率をより高めたクローズドループ型地中熱熱交換装置を提供する。【解決手段】地表Ｇから地中に向けて鉛直な筒状に掘削された熱交換井２Ａの少なくとも一部または全部に所定の充填材が充填されて透水性を有する充填材層２３を設け、充填材層２３に第１注水手段４により水を注入して、熱交換器の熱交換効率を高める。【選択図】図１
2015113992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中熱を熱源とし、上記地中熱と利用側の熱媒体との間で熱交換を行う地中熱を利用したクローズドループ型地中熱熱交換装置において、
地表から地中に向けて鉛直な筒状に掘削された熱交換井と、上記熱交換井内に収納された熱交換チューブからなる熱交換器と、上記熱交換器内に上記利用側の熱媒体を循環させる循環手段とを有し、上記熱交換井内の少なくとも一部または全部には、所定の充填材が充填されて透水性を有する充填材層が設けられており、上記熱交換井には、上記充填材層に水を注入する第１注水手段が設けられていることを特徴とするクローズドループ型地中熱熱交換装置。
【請求項２】
上記熱交換井の外周側に水を注入する第２注水手段がさらに設けられていることを特徴とする請求項１に記載のクローズドループ型地中熱熱交換装置。
【請求項３】
上記熱交換井の内周面には、筒状のケーシングが挿通されており、上記ケーシングには、上記熱交換井が掘削された地層の地下水位線に該当する位置に、上記ケーシングの内部を上下に仕切る仕切部材が設けられており、上記仕切部材を挟んで下側には、スリット孔が設けられており、上記仕切部材を挟んで上側には、上記充填材層が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のクローズドループ型地中熱熱
交換装置。
【請求項４】
上記熱交換井の地表面側には、上記熱交換井の外径よりも大径な透水層が上記熱交換井の周りに設けられており、上記第１注水手段は、上記熱交換井の上記充填材層と、上記熱交換井の外側の上記透水層に対して同時に注水することを特徴とする請求項１に記載のクローズドループ型地中熱熱交換装置。
【請求項５】
地中熱を熱源とし、上記地中熱と利用側の熱媒体との間で熱交換を行う地中熱を利用したクローズドループ型地中熱熱交換装置において、
地表から地中に向けて鉛直な筒状に掘削された熱交換井と、上記熱交換井内に収納された熱交換器と、上記熱交換器内に上記利用側の熱媒体を循環させる循環手段とを有し、上記熱交換井は、内部に上記熱交換器を有する建築用の杭材であって、上記熱交換井の外周には、上記熱交換器の熱交換効率を高めるための第３注水手段が設けられていることを特徴とするクローズドループ型地中熱熱交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下水を熱源側（一次側）の熱媒体とし、利用側（二次側）の熱媒体との間で熱交換を行うクローズドループ型地中熱熱交換装置に関し、さらに詳しく言えば、小規模の井戸を用いて少ない水で効率的な熱交換を行うことができるクローズドループ型地中熱熱交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地中熱の利用形態としては、熱媒体を循環させる熱交換チューブを地中に設けられた熱交換井に埋設して熱交換を行うクローズドループ型と、汲み上げた地下水を熱交換に利用し、熱交換後に再びに地中に戻すオープンループ型の２種類に大別されるが、最近では、両者を合わせたハイブリッド型の地中熱熱交換装置も提案されている。
【０００３】
すなわち、例えば特許文献１に記載されているように、ハイブリッド型の地中熱熱交換装置では、地表面から地中に形成された熱交換井に沿ってスリットなどの透水処理を施したケーシング（例えば孔明管）を挿通し、ケーシングの内部に地下水が貯留するようにし、そこに熱交換チューブを差し込んで地下水との間で熱交換させるようにしている。
【０００４】
これによれば、ほぼ一定温度の地下水がケーシング内に流れるため、熱交換チューブと地下水との間で安定した熱交換が行われるようになっている。しかしながら、このハイブリッド型地中熱熱交換装置には、以下のような問題が残されている。
【０００５】
すなわち、従来のハイブリッド型地中熱熱交換装置は、ケーシング内部の地下水位面から地表面までの空間が中空（すなわち、熱伝導率が最も悪い空気層）であるため、その間では熱交換はほとんど行われていなかった。
【０００６】
他方において、最近では建築用の基礎杭の中に熱交換チューブを予め埋め込んでおき、基礎杭を熱交換井として用いる地中熱熱交換装置も一部に提案されている。しかしながら、この種の熱交換井は、コンクリートによって熱交換チューブの外周が固められているため、熱交換チューブを水で直接冷やすことができないため、熱交換効率が悪い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２９２０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の課題は、熱交換チューブの熱交換効率をより高めたクローズドループ型地中熱熱交換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を達成するため、本発明は、地中熱を熱源とし、上記地中熱と利用側の熱媒体との間で熱交換を行う地中熱を利用したクローズドループ型地中熱熱交換装置において、地表から地中に向けて鉛直な筒状に掘削された熱交換井と、上記熱交換井内に収納された熱交換チューブからなる熱交換器と、上記熱交換器内に上記利用側の熱媒体を循環させる循環手段とを有し、上記熱交換井内の少なくとも一部または全部には、所定の充填材が充填されて透水性を有する充填材層が設けられており、上記熱交換井には、上記充填材層に水を注入する第１注水手段が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
また、上記熱交換井の外周に水を注入する第２注水手段がさらに設けられている態様も含まれる。
【００１１】
さらに、上記熱交換井の内周面には、筒状のケーシングが挿通されており、上記ケーシングには、上記熱交換井が掘削された地層の地下水位線に該当する位置に、上記ケーシングの内部を上下に仕切る仕切部材が設けられており、上記仕切部材を挟んで下側には、スリット孔が設けられており、上記仕切部材を挟んで上側には、上記充填層が形成されている。
【００１２】
さらに、上記熱交換井の地表面側には、上記熱交換井の外径よりも大径な透水層が上記熱交換井の外周に設けられており、上記第１注水手段は、上記熱交換井の内側の上記充填材層と、上記熱交換井の外側の上記透水層に対して同時に注水する。
【００１３】
本発明の別の特徴として、地中熱を熱源とし、上記地中熱と利用側の熱媒体との間で熱交換を行う地中熱を利用したクローズドループ型地中熱熱交換装置において、地表から地中に向けて鉛直な筒状に掘削された熱交換井と、上記熱交換井内に収納された熱交換器と、上記熱交換器内に上記利用側の熱媒体を循環させる循環手段とを有し、上記熱交換井は、内部に上記熱交換器を有する建築用の杭材であって、上記熱交換井の外周には、上記熱交換器の熱交換効率を高めるための第３注水手段が設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、熱交換井の内側または外側、さらにはその両方に水を注水することにより、全体の熱交換効率をより高めることができる。さらには、熱交換井が屋内に接地されている場合においては、必要に応じて注水を行うことで、常に高い熱交換効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るクローズドループ型地中熱熱交換装置の構成を模式的に示した全体図。
【図２】本発明の第２実施形態に係るクローズドループ型地中熱熱交換装置の構成を模式的に示した全体図。
【図３】本発明の第３実施形態に係るクローズドループ型地中熱熱交換装置の構成を模式的に示した全体図。
【図４】本発明の第４実施形態に係るクローズドループ型地中熱熱交換装置の構成を模式的に示した全体図。
【図５】本発明の第５実施形態に係るクローズドループ型地中熱熱交換装置の構成を模式的に示した全体図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００１７】
図１に示すように、第１実施形態に係るクローズドループ型地中熱熱交換装置１Ａ（以下、単に地中熱熱交換器１Ａとする）は、地表面Ｇからほぼ鉛直に掘削された筒状の熱交換井２Ａと、熱交換井２Ａの中に沿って配置される熱交換チューブ（熱交換器）３とを備えている。
【００１８】
熱交換井２Ａは、地表面Ｇからほぼ鉛直に掘削ボーリングされた円筒状を呈し、この実施形態では、地下水位線ＷＬを貫くように掘削されている。熱交換井２Ａは、通常、複数箇所に設けられているが、説明の都合上、１箇所のみが示されている。
【００１９】
この第１実施形態における熱交換井２Ａには、内周面に沿ってケーシング２１が挿通されている。ケーシング２１は、熱交換井２Ａの内径とほぼ同径の鋼管からなり、内部は所定の仕切部材（パッカー）２２を介して上下に区画されている。この第１実施形態において、ケーシング２１は、一部にスリット孔２１１が設けられたいわゆる孔明管が用いられている。
【００２０】
仕切部材２２は、例えば溶接などによってケーシング２１の内周面に一体的に固定された金属板であり、その一部には、熱交換チューブ３を挿通する挿通孔２２１が設けられている。仕切部材２２は、熱交換井２Ａが掘削された地層の地下水位線ＷＬに該当する位置とほぼ同じ位置に配置されている。
【００２１】
この実施形態において、仕切部材２２は、金属板からなるが、上部の充填材層２３に注水された水が、仕切部材２２を通って下側の貯水空間に逃がすため透水性を備えていてもよい。仕切部材２２としては、金属板のほか、パンチングメタルやグレーチングパネルなどの透水孔を設けたものが用いられても良い。その場合、透水孔から充填材２３１が滑り落ちないようにするため、仕切部材２２と充填材２３１との間に荒い充填材を充填することが好ましい。
【００２２】
仕切部材２２を挟んでケーシング２１の下側には、スリット孔２１１が設けられている。スリット孔２１１は、ケーシング２１の軸線方向に沿って開口されてた縦長孔であって、ケーシング２１の円周方向に沿って所定の間隔をもって多数配置されている。このスリット孔２１１を通して地層から染み出した地下水がケーシング２１の内部に一時的に貯留される。
【００２３】
この実施形態において、ケーシング２１には直線状のスリット孔２１１が形成されているが、例えば丸孔であってもよいし、メッシュ状の孔や一部を切り欠いてグレーチングパネルなどを一体的に溶接したものであってもよく、熱交換井２Ａの内壁の崩落を防ぎつつ、地下水を透過することができる透水孔であれば、その仕様は任意に変更されて良い。
【００２４】
仕切部材２２を挟んでケーシング２１の上側には、充填材層２３が形成されている。充填材層２３は、砂礫などの比較的荒い粒状物からなる充填材２３１を仕切部材２２からほぼ地表面に至るまで充填して適度な透水性を備えた透水層である。充填材２３１は、充填材層２３が適度な透水性を備えることができるのであれば、仕様に応じて任意に選択可能である。
【００２５】
熱交換チューブ３は、直管チューブをＵ字状に折り曲げて、一方を往路側、他方と復路側としたＵ字管が用いられ、その折り曲げた先端が熱交換井２Ａの底部に向けて挿入されている。熱交換チューブ３の底部の折返部には、図示しない錘が吊り下げられており、錘により、熱交換チューブ３が常に熱交換井２に沿って鉛直となるように配置されている。
【００２６】
この例において、熱交換チューブ３は、１つの熱交換井２に対して１本の熱交換チューブ３を備えているが、例えば２つのＵ字状の熱交換チューブ３をＸ字状に交差させて挿入してもよい。
【００２７】
熱交換チューブ３の入口側と出口側はともに、地中熱熱交換ユニットＨＰに接続されている。本発明において、地中熱熱交換ユニットＨＰは、熱交換チューブ３内を流れる熱媒体が地中熱熱交換ユニットＨＰと熱交換井２Ａとの間を循環するグローズドループ型の基本態様を備えていればよく、その具体的な形態は特に限定されないが、代表例としては、ヒートサイクルを利用した給湯やエアコンなどが利用側熱源として用いられる。
【００２８】
熱交換チューブ３は、熱交換チューブ３の往路側と復路側とを所定の間隔をもって支持するための図示しないスペーサが設けられていることが好ましい。
【００２９】
熱交換井２Ａには、充填材層２３に水を注入して、熱交換チューブ３の熱交換効率を高
める第１注水手段４が設けられている。第１注水手段４は、水を貯留するための貯水タンク４１と、貯水タンク４１から熱交換井２Ａに水を送る第１送水管４２と、充填材層２３内に設置される第１注水パイプ４３とを備えている。
【００３０】
貯水タンク４１は、内部に所定量の水を貯水可能なタンクであって、この実施形態では地上に設置されている。貯水タンク４１は、地下に設置されてもよい。貯水タンク４１は、例えば池や川などに置き換えることもできる。タンクに貯留される水については、上水や中水のほか、雨水、池や川などの自然水であってもよい。
【００３１】
第１送水管４２は、例えば塩ビパイプなどの一般的な送水管であって、貯水タンク４１から地中に向けて引き出され、その一部には図示しない制御手段により開閉制御される第１開閉バルブ４２１が設けられている。
【００３２】
第１注水パイプ４３は、熱交換井２Ａの形状に合わせて環状に形成されたパイプからなり、図示しない注水孔が所定間隔で設けられている。この実施形態において、第１注水パイプ４３は、それぞれ独立した環状パイプであって、それらが軸線方向に沿って所定間隔で３箇所設けられている。
【００３３】
各第１注水パイプ４３には、所定の継手を介して第１送水管４２が接続されており、貯水タンク４１から送水管４２を通って第１注水パイプ４３に送られた水が透水層２３に注水されるようになっている。透水層２３には、温度センサ２４が一緒に埋設されており、温度センサ２４による温度情報を元に制御部が上述した第１開閉バルブ４２１を制御する。
【００３４】
この第１実施形態において、第１注水パイプ４３は、３つの環状パイプを等間隔に配置し、それらを第１送水管４２に継手を介して連結したものからなるが、例えば第１送水管４２のみを透水層２３に差し込み、その外周に注水孔を設けても良い。さらには、透水層２３の下から上に向かって螺旋状に形成した注水パイプを用いても良い。
【００３５】
次に、図２を参照して、本発明の第２実施形態に係る地中熱熱交換器１Ｂについて説明する。なお、上記第１実施形態の地中熱熱交換器１Ａと同一もしくは同一と見なされる箇所には同じ参照符号を付した。この地中熱熱交換器１Ｂは、第１実施形態の熱交換井２Ａと実質的に同一な構成を備えた熱交換井２Ｂを備えている。
【００３６】
この地中熱熱交換器１Ｂには、熱交換井２Ｂの内側に水を注水するする第１注水手段４とともに、熱交換井２Ｂの外側に水を注水する第２注水手段５が設けられている。第２注水手段５は、貯水タンク４１からの水を地中に送る第２送水管５１と、熱交換井２Ｂの外周に沿って配置される第２注水パイプ５２とを備えている。
【００３７】
この変形例において、第２送水管５１は、第１送水管４２の一部から分岐された分岐管であり、その一部には、制御部により開閉制御される第２開閉バルブ５１１が設けられている。この第２開閉バルブ５１１も温度センサ２４の温度データに基づき制御手段により制御される。
【００３８】
第２注水パイプ５２は、熱交換井２Ｂの外径よりも大径な環状に形成されたパイプからなり、図示しない注水孔が所定間隔をもって多数設けられている。この変形例において、第２注水パイプ５２は、熱交換井２Ｂの透水層２３に沿って所定間隔で３箇所設けられている。
【００３９】
これによれば、熱交換井２Ｂの内側と外側の両方に水を注入することにより、透水層２３における熱交換効率をより一層高めることができる。この第２実施形態においても、第２注水パイプ５２は、環状に限定されず、直管を地面から鉛直に差し込んだものであってもよいし、螺旋管であってもよい。さらには、地中に埋設せずに地表面から水を散水するようにしてもよい。
【００４０】
次に、図３を参照して、本発明の第３実施形態に係る地中熱熱交換器１Ｃについて説明する。この地中熱熱交換装置１Ｃは、地表面Ｇから鉛直方向に沿って地下水位線ＷＬよりも深くなるように掘削された熱交換井２Ｃを備えている。
【００４１】
熱交換井２Ｃの内側には、熱交換井２Ｃの底部から地下水位線ＷＬに至る高さまで所定の充填材が充填された第１充填材層２３ａと、地下水位線ＷＬから地表付近に至るまで所定の充填材が充填された第２充填材層２３ｂとを有する２層の充填構造になっており、その中に熱交換チューブ３が配設されている。
【００４２】
この第３実施形態において、熱交換井２Ｃは、第１実施形態に記載されたケーシング２１を持たず、その掘削面が剥き出しとなっているため、そのままでは熱交換井２Ｃの内壁が崩落してしまうおそれがある。そこで、熱交換井２Ｃの内部に充填材を充填することにより、内壁の崩落を防いでいる。
【００４３】
第１充填材層２３ａは、例えば小石や砕石など充填することにより多くの空隙が形成される粗粒状物からなり、地下水位線ＷＬとほぼ同じ位置か、若干上方となる位置まで充填されている。これによれば、熱交換井２Ｃの表面から染み出した地下水が熱交換井２Ｃの内部に溜まるようになっている。
【００４４】
第１充填材層２３ａの上部には、第１実施形態と同じ仕切部材２２が設けられており、その上部に第２充填材層２３ｂが形成される。第２充填材層２３ｂは、上述した第１実施形態の充填材層２３と同一であり、砂礫などの比較的荒い粒状物を仕切部材２２からほぼ地表面に至るまで充填して適度な透水性を備えた透水層である。
【００４５】
この熱交換井２Ｃの第２充填材層２３ｂには、第１注水手段４が設けられており、注水によって、地下水位線ＷＬよりも上方に位置する熱交換チューブ３の熱交換効率を高めることができる。
【００４６】
なお、この第３実施形態の熱交換装置１Ｃは、第１注水手段４によって熱交換井２Ｃの内部にのみ注水しているが、変形例のように第２注水手段５をさらに設けてもよく、熱交換井２Ｃの内側と外側の両方に注水しても良い。
【００４７】
次に、図４を参照して、本発明の第４実施形態に係る地中熱熱交換装置１Ｄについて説明する。第４実施形態に係る地中熱熱交換装置１Ｄは、地表面Ｇから鉛直方向に沿って掘削された熱交換井２Ｄを有し、その内部には、地中熱熱交換ユニットＨＰに接続された熱交換チューブ３が配設されている。
【００４８】
この第４実施形態において、熱交換井２Ｄは、例えば建屋の下や舗装路面の下、さらには地下水位線ＷＬよりも浅い位置などの比較的乾燥した地層に対して好適に設けられている。
【００４９】
熱交換井２Ｄの上部側には、熱交換井２Ｄの外径よりも大径な透水層２５が設けられている。透水層２５は、熱交換井２Ｄの外周に対して同軸的に形成された拡径部であって、熱交換井２Ｄと一体的に形成されている。
【００５０】
熱交換井２Ｄおよび透水層２５はともに、その掘削面が剥き出しとなっており、内部には充填材が充填された充填材層２３が形成されている。充填材層２３は、上述した第１実施形態の充填材層２３と同一であり、砂礫などの比較的荒い粒状物を熱交換井２Ｄの底部からほぼ地表面に至るまで充填して適度な透水性を備えた透水層である。
【００５１】
透水層２５には、第１注水手段４の第１注水パイプ４３が埋設されている。第１注水パイプ４３は、透水層２５の内周面に沿って環状に形成されている。これによれば、第１注水パイプ４３から透水層２５に注水された水の一部が熱交換井２Ｄ内に流れ込んで、熱交換チューブ３を直接的に冷却することができる。また、一部の水は、透水層２５の底面２５１から熱交換井２Ｄの外周面に浸透することで、熱交換井２Ｄの全体を外側から間接的に冷却することができる。
【００５２】
この第４実施形態において、熱交換井２Ｄは、図４では１箇所のみ描画されているが、例えば１つの透水層２５の下に複数本の熱交換井２Ｄを設けてもよい。これによれば、１つの透水層２５に注水することで、複数の熱交換井２Ｄの内側と、その外周に対して同時に注水することができる。このような態様も本発明に含まれる。
【００５３】
次に、図５を参照して、本発明の第５実施形態に係る地中熱熱交換装置１Ｅについて説明する。この地中熱熱交換装置１Ｅは、地表面Ｇから鉛直方向に沿って形成された熱交換井２Ｅを備えている。
【００５４】
この第５実施形態において、熱交換井２Ｅは、建築用の杭材からなる。すなわち、すなわち、熱交換井２Ｅは、内部に熱交換チューブ３と温度計２４とを有する杭材を、地中の強固な支持層ＫＬに至るまで打ち込むことにより形成されている。
【００５５】
この第５実施形態において、熱交換井２Ｅは、現場外で予め用意されたコンクリート製の杭材（いわゆるコンクリートパイル（ＰＨＣ杭ともいう））を地中に向けて打設したものからなるが、例えば、施工現場において、鉛直方向に支持層ＫＬまで掘削穴を設けて、そこにコンクリートを流し込んで、熱交換チューブ３および温度計２４とともに一体形成した場所打ち杭であってもよい。さらには、孔の空いていない鋼管杭であってもよい。
【００５６】
熱交換井２Ｅ（杭材）は、内部がコンクリートによって充填されているため、透水性を有さない。そこで、この地中熱熱交換装置１Ｅは、熱交換井２Ｅの外周に熱交換井２Ｅの外周を冷却するための透水層２６が設けられている。
【００５７】
透水層２６は、地表面Ｇを掘削し、そこに砂礫などの比較的荒い粒状物を敷き詰めて透水性を有する。この第５実施形態において、透水層２６は、熱交換井２Ｅ（杭材）の敷設地盤全体に均等に設けられており、そこに熱交換井２Ｅ（杭材）が、等間隔で多数設置されている。
【００５８】
透水層２６には、透水層２６に水を注水するための第３注水手段６が設けられている。第３注水手段６は、基本的な構成は上述した第１および第２注水手段４，５と同じく、注水タンク６１、第３送水管６２および第３注水パイプ６３から構成されている。
【００５９】
これによれば、透水層２６に第３注水手段６を介して水を注水することにより、建屋の下に配置される熱交換井２Ｅ（杭材）の外周が常に水リッチな環境となり、熱交換井２Ｅの外周を冷却して、熱交換効率をより高めることができる。
【００６０】
以上説明したように、本発明の第１〜第５実施形態に係る各地中熱熱交換装置１Ａ〜１Ｅによれば、各熱交換井２Ａ〜２Ｅの内側および／または外側に水を積極的に注水することで、地下水位線ＷＬよりも上方や建屋の下など乾燥した地層においても、各熱交換井２Ａ〜２Ｅの周囲が水リッチな環境を作り出すことで、熱交換効率をより一層高めることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１Ａ〜１Ｅ  クローズドループ型地中熱熱交換装置
２Ａ〜２Ｅ  熱交換井
２１  孔明管
２１１  スリット
２２  仕切部材（パッカー）
２３  充填材層
２４  温度計（温度センサ）
２５，２６  透水層
３  熱交換チューブ
４  第１注水手段
４１  貯水タンク
４２  送水管
４３  注水パイプ
５  第２注水手段
５１  第２送水管
５２  第２注水パイプ
６  第３注水手段
６１  貯水タンク
６２  送水管
６３  注水パイプ
ＨＰ  地中熱熱交換ユニット
【図１】
2015113992.tif 000003
【図２】
2015113992.tif 000004
【図３】
2015113992.tif 000005
【図４】
2015113992.tif 000006
【図５】
2015113992.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月21日(2015.1.21)
【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】
地中熱を熱源とし、上記地中熱と利用側の熱媒体との間で熱交換を行う地中熱を利用したクローズドループ型地中熱熱交換装置において、
地表から地中の地下水位線を貫いて鉛直な筒状に掘削された熱交換井と、上記熱交換井内に収納された熱交換チューブからなる熱交換器と、上記熱交換器内に上記利用側の熱媒体を循環させる循環手段とを有し、
上記熱交換井の内周面には筒状のケーシングが挿通されており、上記ケーシングの上記地下水位線に該当する位置に上記ケーシングの内部を上下に仕切る仕切部材が設けられており、上記仕切部材を挟んで下側には地下水が透過する透水孔が設けられており、上記仕切部材を挟んで上側には所定の充填材が充填されて透水性を有する充填材層が設けられており、上記熱交換井には、上記充填材層に水を注入する第１注水手段が設けられていることを特徴とするクローズドループ型地中熱熱交換装置。
【請求項２】
上記熱交換井の外周側に水を注入する第２注水手段がさらに設けられていることを特徴とする請求項１に記載のクローズドループ型地中熱熱交換装置。
【請求項３】
上記熱交換井の地表面側には、上記熱交換井の外径よりも大径な透水層が上記熱交換井の周りに設けられており、上記第１注水手段は、上記熱交換井の上記充填材層と、上記熱交換井の外側の上記透水層に対して同時に注水することを特徴とする請求項１に記載のクローズドループ型地中熱熱交換装置。
【請求項４】
地中熱を熱源とし、上記地中熱と利用側の熱媒体との間で熱交換を行う地中熱を利用したクローズドループ型地中熱熱交換装置において、
地表から地中に向けて鉛直な筒状に掘削された熱交換井と、上記熱交換井内に収納された熱交換器と、上記熱交換器内に上記利用側の熱媒体を循環させる循環手段とを有し、
上記熱交換井は、内部に上記熱交換器を有する建築用の杭材であって、上記熱交換井の外周には透水層が設けられており、上記熱交換器の熱交換効率を高めるため上記透水層に水を注入する注水手段を備えていることを特徴とするクローズドループ型地中熱熱交換装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上述した課題を達成するため、本発明は、地中熱を熱源とし、上記地中熱と利用側の熱媒体との間で熱交換を行う地中熱を利用したクローズドループ型地中熱熱交換装置において、地表から地中の地下水位線を貫いて鉛直な筒状に掘削された熱交換井と、上記熱交換井内に収納された熱交換チューブからなる熱交換器と、上記熱交換器内に上記利用側の熱媒体を循環させる循環手段とを有し、上記熱交換井の内周面には筒状のケーシングが挿通されており、上記ケーシングの上記地下水位線に該当する位置に上記ケーシングの内部を上下に仕切る仕切部材が設けられており、上記仕切部材を挟んで下側には地下水が透過する透水孔が設けられており、上記仕切部材を挟んで上側には所定の充填材が充填されて透水性を有する充填材層が設けられており、上記熱交換井には、上記充填材層に水を注入する第１注水手段が設けられていることを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、本発明には、地中熱を熱源とし、上記地中熱と利用側の熱媒体との間で熱交換を行う地中熱を利用したクローズドループ型地中熱熱交換装置において、地表から地中に向けて鉛直な筒状に掘削された熱交換井と、上記熱交換井内に収納された熱交換器と、上記熱交換器内に上記利用側の熱媒体を循環させる循環手段とを有し、上記熱交換井は、内部に上記熱交換器を有する建築用の杭材であって、上記熱交換井の外周には透水層が設けられており、上記熱交換器の熱交換効率を高めるため上記透水層に水を注入する注水手段を備えていることを特徴とする態様のクローズドループ型地中熱熱交換装置も含まれる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明によれば、熱交換井の内側または外側、さらにはその両方に水を注水することにより、全体の熱交換効率をより高めることができる。さらには、内部に熱交換器を有する建築用の杭材を熱交換井として利用する場合においては、その外周に透水層を形成して必要に応じて注水を行うことで、常に高い熱交換効率を得ることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
この実施形態において、仕切部材２２は、金属板からなるが、上部の充填材層２３に注水された水を、仕切部材２２を通って下側の貯水空間に逃がすため透水性を備えていてもよい。仕切部材２２としては、金属板のほか、パンチングメタルやグレーチングパネルなどの透水孔を設けたものが用いられても良い。その場合、透水孔から充填材２３１が滑り落ちないようにするため、仕切部材２２と充填材２３１との間に荒い充填材を充填することが好ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
各第１注水パイプ４３には、所定の継手を介して第１送水管４２が接続されており、貯水タンク４１から送水管４２を通って第１注水パイプ４３に送られた水が充填材層２３に注水されるようになっている。充填材層２３には、温度センサ２４が埋設されており、温度センサ２４による温度情報を元に制御部が上述した第１開閉バルブ４２１を制御する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
この第１実施形態において、第１注水パイプ４３は、３つの環状パイプを等間隔に配置し、それらを第１送水管４２に継手を介して連結したものからなるが、例えば第１送水管４２のみを充填材層２３に差し込み、その外周に注水孔を設けても良い。さらには、充填材層２３の下から上に向かって螺旋状に形成した注水パイプを用いても良い。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
なお、この第３実施形態の熱交換装置１Ｃは、第１注水手段４によって熱交換井２Ｃの内部にのみ注水しているが、上記第２実施形態のように第２注水手段５をさらに設けてもよく、熱交換井２Ｃの内側と外側の両方に注水しても良い。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2015113992.tif 000008
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2015113992.tif 000009