(57)【要約】      （修正有）【課題】掘削井戸に対し、地下水の揚水装置と、孔内循環パイプによる地中熱を利用した媒体液循環融雪装置と、目的の違う装置を同時に使用可能な採熱井を提供する。【解決手段】井戸パイプ６の外側に媒体液循環パイプ４を固定バンド５で固定し、井戸パイプ６と共に、孔内に挿入設置する。井戸パイプ６内のポンプ８で揚水した地下水は地上で色々な用水１１として使用できると共に、井戸パイプ６外に設置した媒体液循環パイプ４は地下熱を利用した水循環融雪装置として使用できる。また、地下水による地下水循環融雪配管と不凍液の媒体液循環パイプの融雪部配管において、地下水配管と不凍液媒体液循環パイプの配管を並列配管することで、停電等で地下水配管部内の地下水が凍結しても、不凍媒体液循環配管の熱交換により、凍結した地下水の自然解氷が可能となる融雪配管を提供する。【選択図】図−１
2015052259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削井戸１にケーシングパイプ２とストレーナーパイプ３の井戸パイプ６の挿入時、媒体液循環パイプ４を井戸パイプ６に固定バンド５で固定し、井戸パイプ６と同時に孔内に挿入し設置する。井戸パイプ内に設置したポンプ８で地下水を汲み上げると、同時に、媒体液循環パイプ４にて、地上部に設置された舗装融雪部７を含む媒体液循環融雪装置にもなり、地下水の汲み上げ装置を共に運転可能にした採熱井戸を提供する。
【請求項２】
汲み上げた地下水の融雪配管とする際、不凍液等の凍結しない媒体液循環パイプ４の往還１５の融雪配管を地下水を揚水した地下水吐き出し管２３の融雪配管と密着させ並列配管する。停電等で地下水配管が凍結してしまった時、不凍液の媒体液循環配管の循環水が動き出すと、凍結した地下水が不凍液媒体液の循環パイプからの熱交換により、解氷され回復することになる融雪配管を提供する。また、並列配管することで、媒体液循環が常に循環していれば地下水配管内の水も凍結しない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、掘削した採熱井１孔で、熱媒体液循環装置と、地下水揚水の、二つの運転が同時に稼動できる採熱井を提供する。
【背景技術】
【０００２】従来、地下熱を利用した熱媒体液循環方法として、ヒートポンプ装置やヒートポンプレスの融雪装置など、採熱井を掘削して、Ｕチューブや二重管等を井内に挿入セットし、熱媒体液循環方法により地下熱利用装置等が提供されている。（例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。【０００３】特許文献１では、ヒートポンプレスの地中熱利用の循環方法の採熱井である。特許文献２では、ヒートポンプを利用した地中熱利用の循環方法の採熱井である。【０００４】特許文献３では、採熱井を隣接して２本掘削し、隣接する片方の井戸からポンプで地下水を汲み上げ、循環パイプが挿入設置してある井戸に汲み上げた地下水を圧入し、地下水の流動化することで、さらに循環媒体液を高い温度の熱交換する方法の融雪方法である。【０００５】
【先行技術文献】
【０００６】
【特許文献１】特願平８−３３８６９６号公報
【特許文献２】特開２００１−３２３４２９号公報
【特許文献３】特開２００５−２０７７１８号公報
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】特許文献１も特許文献２、及び特許文献３も従来の媒体液循環方法であり、地中熱を利用した装置は、特許文献１も特許文献２、及び特許文献３のほか地中熱を利用して融雪装置にしたり、暖房にしたり、利用方法は多岐に渡り、地中の熱を採熱する色々な特許文献があるが、採熱井１孔に対して熱媒体液循環パイプをセットして使用されてきた。本発明のように、採熱井１孔に対して、同時に別々の二種類の装置を同時使用が可能である発明は従来の発明には無かった。本発明では、孔内の井戸パイプ６内の水中ポンプ８で地下水を揚水することで地上にて用水１１として使用しながら、媒体液循環装置も稼動できる発明であり、さらに、揚水される地下水は採水された深度の地下温度の地下水を水中ポンプの吸い込み位置まで流動し、自然状態の孔内水の温度を高くなっているので、井戸パイプ６に接触固定された循環パイプ４は、地下水の揚水温度によって温められた孔内水により、循環パイプ４の媒体液は熱交換がなされる。従来の特許文献１や特許文献２のような、地上部で冷却された循環媒体液は地下深くに循環降下していくと、自然状態の地下温度は冷却されて、当然、地下温度は低下する。よって自然状態の地下温度と循環温度のバランスをとりながら熱交換されて媒体液は循環上昇していくが、本発明は、地下水の汲み上げによって、どんどん真の地下温度の地下水が揚水している間は、常に新しい温度の高い地下水が孔内に流入してくるので、循環媒体液は、従来の技術のような温度低下する自然状態の地下温度とは異なり、本発明の循環媒体液は汲み上げられている地下水温度に熱交換され、従来の熱媒体液循環システムの媒体液の上昇率より、はるかに高くなり、従来の技術の地中熱利用の融雪装置よりも効率も高くなる。
【０００７】もうひとつの採熱井の使用方法である揚水された地下水は地上部で、水質が良ければ飲料水にもなりえるし、雑用水であったり、散水用水であったり、又は消雪用水など、色んな用水として使用することができ、採熱井１孔で同時に別々の二種類の装置に使用可能にする事が本発明が解決しようとする課題である。
【問題を解決する為の手段】
【０００８】請求項１は、従来の技術の熱媒体液の循環方法では、採熱井にＵチューブ、もしくは二重管を設置して熱媒体液を循環する方法で、地中熱を利用した融雪装置やヒートポンプを介して暖房等に利用している。本発明は、熱媒体液循環装置のほかに、地下水汲み上げも同時にできることを可能にした採熱井戸である。従来、熱媒体液循環装置の採熱井、そして、地下水を汲み上げる井戸として、井戸の目的に応じて利用されてきた採熱井であったが、本発明は、地下水を汲み上げて用水としても利用ができるので採熱井は一孔で良く、イニシャルコストは当然安くなる、また、特許文献３は、二本の採熱井を掘削して、隣接する片方の井戸からポンプで地下水を汲み上げ、循環パイプが挿入設置してある井戸に汲み上げた地下水を圧入し、地下水の流動化することを目的としているが、本発明では、１孔の採熱井の井戸パイプ内の水中ポンプ等で地下水を汲み上げると、常に地下温度の高い新しい地下水が汲み上げられ、井戸パイプ内の水は、温度の高い地下水が常に流入してくるので、孔内水は温度も高くなる。媒体液循環パイプは、井戸パイプと接触しているために孔内にある温度の高い地下水によって循環パイプ内の循環媒体液は熱交換され、従来の技術の熱媒体液の循環方法の地上部に循環された時の循環温度より、本発明の循環温度の方が高くなる。よって、従来の技術として媒体循環利用した融雪面積部を例にすると、同じ面積の融雪部では、早く融雪がなされるし、また、同じ融雪時間で融雪するのであれば、広い融雪面積部を提供できるので、ランニングコストも当然、安価となる。
【０００９】請求項２は、汲み上げた地下水を融雪に使用する場合、従来の技術では、汲み上げた地下水を融雪配管を通過させることは、地下温度が高ければ、融雪状態は非常に効率が良く、ランニングコストも安価であり、非常にメリットが高い、しかし、長時間の停電が発生したり、ポンプ故障等で、長時間、地下水が融雪配管内に停滞すると、マイナス気温の極寒地では、融雪配管内で地下水が凍結するというデメリットが生ずる。本発明の請求項２は、不凍液等の凍結しない媒体液の循環パイプの融雪配管を地下水の融雪配管と密着させ並列配管しておけば、凍結してしまった地下水であっても、停電回復後、不凍液の媒体液循環配管の循環水が動き出すと、凍結した地下水が不凍液媒体液の循環パイプからの熱交換により、徐々に解氷され回復することになる。
【発明の効果】
【００１０】本発明は、井戸のパイプに媒体液循環パイプを取り付けて、採熱井に挿入設置する。井戸パイプ内部には従来の水中ポンプをセットすれば地下水の汲み上げ可能であり、地上で色んな用水として使用でき、さらに、媒体液循環パイプも、採熱井の底部まで挿入設置しているので、地中熱利用の循環方法による融雪装置やヒートポンプ２２の組み合わせにより、地中熱ヒートポンプ融雪や住宅暖房、給湯としても使用できるなど、採熱井一つで、二種類の異なる用途の利用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る採熱井の循環パイプによる融雪装置とポンプによる揚水の同時使用の模式図である。
【図２】循環パイプを井戸ケーシングパイプ外側に固定する実施形態。
【図３】発明の用水としての一つの散水消雪装置と融雪装置の実施形態
【図４】発明の地中熱利用のヒートポンプ媒体液循環融雪施設の実施形態
【図５】循環パイプ固定バンドを取り付けた位置のＡ−Ａ”の断面図
【図６】請求項２の凍結しない水循環融雪の配管図である。
【００１２】以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。【００１３】図１は、本発明の実施形態に係る採熱井の循環パイプによる融雪装置とポンプによる揚水の同時使用の模式図である。掘削した孔内１に、ケーシングパイプ２とストレーナーパイプ３を挿入する際に、媒体液を循環する循環パイプ４を、ケーシングパイプ２とストレーナーパイプ３に、固定バンド５で固定し、当該井戸パイプ６と循環パイプ４を同時に孔内に挿入セットする。その後、挿入した井戸パイプ６と孔壁の隙間に砂利２０を充填する。循環パイプ４の循環不凍液媒体液は循環融雪装置７として利用される他、ケーシングパイプ２内の水中ポンプ８と揚水管９により、地下水の汲み上げで用水１１として利用される。この際、揚水される地下水１０の揚水温度によって孔内循環パイプ４は熱交換を受けるので、循環媒体液温度の回復率も早く、そしてまた、汲み上げられた地下水１０は用水１１として、雑用水、または消雪用水など、色んな用水１１としてバルブ１２を介して使用出来る本発明の全体構造であ。。【００１４】本発明の図−２は、循環パイプを井戸ケーシングパイプ外側に固定する実施形態であり、ケーシングパイプ２とストレーナーパイプ３の井戸パイプ６に、循環パイプ４を固定バンド５で固定する実施形体であり、固定バンド５は、井戸パイプ６に、溶接で固定、もしくはボルト締め、もしくは、井戸パイプ６の外面を一周するような固定バンドでも良く、循環パイプ４が、しっかりと固定すれば良い構造となっており、その周囲には、砂流入防止の砂利充填がされている。【００１５】次に、図−３の用水１１は、ケーシングパイプ２の中に設置されているポンプ８と揚水管９によって、地下水１０を汲み上げて、バルブ１２を介して、用水１１として使用される。用水１１は、消雪用水として使われたり、雑用水として使われたり、使用者の自由である。【００１６】図−４は、地中熱を採熱した循環媒体液は、循環パイプ４と循環ポンプ１４により、地上と地下内を循環し、舗装融雪施設部７の融雪装置として利用されるほか、ヒートポンプ２２を利用しての融雪装置及び暖房や給湯にも利用される。この際、水中ポンプ８で地下水１０を常時、組みげていれば、温度の高い地下水はポンプの位置まで地下水流動があり、循環パイプ４を熱交換してくれる。【００１７】図−５はＡ〜Ａ”の断面図であるが、井戸１の中に、ケーシングパイプ２、ストレーナーパイプ３、そして井戸パイプ６の外側に循環パイプ４があり、その循環パイプ４を固定している固定バンド５、さらに井戸パイプ６を、できるだけ真ん中に設置させるためのセンターライザー１７があり、そして井戸パイプ６と井戸１の内壁との隙間に充填砂利２０が、入ってる部分の断面図である。【００１８】図−６は、本発明の請求項２の地下水循環融雪配管をした場合、配管内の地下水は凍結する可能性もあり、仮に凍結した場合でも、不凍液等の媒体液循環パイプ４と並列配管しておけば、媒体液循環パイプ４の熱交換により、凍結した水循環パイプ内の地下水が解氷されるという配管図である。
以上のように、一つの井戸から、循環パイプによる地中熱利用の装置と用水として同時に使用できる方法を図−１から図−６までを説明したが、図−６の舗装融雪部７で媒体液循環バイブと地下水融雪配管を並列に配管することで、地下水配管内の水を凍結することはない。また、本発明は、孔内に挿入されている媒体液循環パイプ４は、ポンプ８で地下水を汲み上げれば、地下水温度がポンプ８の吸い込み口まで、地下水が流動しており、媒体液循環パイプは、地下水温度で熱交換され、従来の自然状態の孔内に設置する循環パイプの温度回復率に比較すれば、本発明の方が、当然、上昇率が高い。【００１９】図−２の循環パイプ４の固定バンド５は、溶接で固定、またはボルトねじ込み固定、又は、井戸パイプ６を一周させた固定バンドでも、しっかりと井戸パイプ６に固定されていれば任意で良い。【００２０】〈他の実施形態〉
なお、図−１では地下熱利用の媒体液循環パイプは、直接、融雪装置に利用されているが、図−４では、ヒートポンプを利用しているが、従来の技術よりも循環温度が高いので、ランニングコストも安価となり、効率の良い融雪装置や住宅内の暖房や給湯等に利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】地中熱利用の媒体液循環パイプの設置は、１孔にＵチューブや、二重管方式で媒体液を循環している。また、１孔の井戸から地下水を汲み上げるために水中ポンプや地上ポンプで地下水を汲み上げている。本発明は媒体液循環パイプの利用と地下水汲み上げを同時に利用することができるため、イニシャルコストはもちろん、地中熱利用の媒体液循環融雪装置においては、従来の媒体液循環パイプ融雪に加え、ポンプで汲み上げた地下水を散水消雪用水にしたり、大幅に融雪範囲や、融雪の効率アップとなる。また、汲み上げた地下水は、いろんな用水としても使用可能である。ポンプで汲み上げる地下水をそのまま、融雪部配管内を流動させる水循環融雪装置は、媒体液循環融雪の循環温度よりも、直接、地下熱の高い地下水を揚水するので地下水循環温度の方がはるかに温度も高く、よって融雪能力も高い、しかし、長時間の停電や循環ポンプの故障などで、循環が停止すれば、融雪部配管内の水が凍結する可能性があり、一度と凍結すると１シーズン融雪ができなくなる恐れもある。しかし、本発明の請求項２では、仮に凍結しても、不凍液等の媒体液循環パイプと並列に配管するので、媒体液循環パイプの熱交換によって、凍結した水が解氷される。従来の地下水だけの水循環融雪装置では、凍結するというデメリットがあったが、本発明では凍結してもすぐ解氷されるので、長期の凍結の心配はなくなった。
【符号の説明】
【００２２】１  掘削井戸
２  ケーシングパイプ
３  ストレーナーパイプ
４  媒体液循環パイプ
５  媒体液循環パイプを固定する固定バンド
６    井戸パイプ
７  舗装融雪部
８  ポンプ
９  揚水管
１０  地下水
１１  用水（揚水された地下水）
１２  揚水量調整バルブ
１３  井戸内部
１４  媒体液循環用ポンプ
１５  往管
１６  複管
１７  センターライザー
１８  井戸パイプ底部
１９  循環パイプ底部
２０  充填砂利
２１  ヒートポンプ
２２  散水部配管
２３  地下水吐き出し管
２４  排水
【図−１】
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【図−２】
2015052259.tif 000004
【図−３】
2015052259.tif 000005
【図−４】
2015052259.tif 000006
【図−５】
2015052259.tif 000007
【図−６】
2015052259.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月28日(2013.10.28)
【手続補正１】
【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】  本発明の図−２は、循環パイプを井戸ケーシングパイプ外側に固定する実施形態であり、ケーシングパイプ２とストレーナーパイプ３の井戸パイプ６に、循環パイプ４を固定バンド５で固定する実施形体であり、固定バンド５は、井戸パイプ６に、溶接で固定、もしくはボルト締め、もしくは、井戸パイプ６の外面を一周するような固定バンドでも良く、循環パイプ４は直線延長状でも、螺旋状に巻きつけても、循環パイプ４が、井戸パイプに密着され、しっかりと固定バンド５で、固定すれば良い構造となっており、その周囲には、砂流入防止の砂利充填がされている。