(57)【要約】      （修正有）【課題】建設構造と併せて使用し、地底と外界との温度差を利用して利用装置と熱交換を行い、省エネルギー環境保護という目標を達成することができる地下に埋設された冷熱交換パイプを提供する。【解決手段】本体はパイプ壁を有しその一部が地下に埋設されパイプ壁内に閉鎖スペースを有するものである。また、熱交換モジュールは液体材料、熱分離スペーサ及び熱交換装置からなる。熱分離スペーサは閉鎖スペースに収納され前記パイプ壁とは固定された対向位置にあると共に、前記閉鎖スペースを仕切り熱交換ダクト及び回流ダクトを形成して互いの先端、端末を貫通させる。液体材料は閉鎖スペースに収納され熱交換ダクト及び回流ダクトの間に循環流動して本体と熱交換を行なうことができる。【選択図】図１
0003140508.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が地下に埋設された本体であって、前記本体はパイプ壁を有し前記パイプ壁内に閉鎖スペースを有するものと、前記閉鎖スペースに収納される液体材料であって、前記液体材料は前記本体と熱交換を行なうことに用いられるものと、前記閉鎖スペースに収納され前記パイプ壁とは固定された対向位置にある熱分離スペーサであって、前記熱分離スペーサは前記閉鎖スペースを仕切り、熱交換ダクト及び回流ダクトを形成して互いの先端、端末を貫通させ、前記液体材料は前記熱交換ダクト及び前記回流ダクトの間を循環流動させるものと、前記本体上に設置される熱交換装置からなる熱交換モジュールを含み、前記熱交換モジュールはさらに前記熱交換ダクト内を循環する前記液体材料に、また前記熱交換装置が熱交換を行なった後、前記回流ダクトを経由し前記熱交換ダクトへ回流するのに用いられる圧縮ポンプを具備することを特徴とする、地下に埋設された冷熱交換パイプ。
【請求項２】
熱分離スペーサは熱分離循環パイプを含み、前記熱分離循環パイプはインサイドパイプ壁とアウトサイドパイプ壁からなり、前記インサイドパイプ壁を取り囲み前記インサイドパイプ壁とアウトサイドパイプ壁の間に位置する真空層を形成し、前記アウトサイドパイプ壁と前記パイプ壁が前記熱交換ダクトを形成し、前記熱交換ダクトは前記熱交換装置と熱伝導で繋がっていることを特徴とする、請求項１に記載の地下に埋設された冷熱交換パイプ。
【請求項３】
さらに熱交換パイプと前記熱交換装置が熱伝導で繋がることを含み、前記熱交換ダクトと前記本体との間で熱交換を行なうと、前記熱交換ダクトは前記熱交換装置に熱伝導すると共に、前記熱交換装置はそれぞれ前記熱交換ダクト及び前記熱交換パイプと熱交換を行って熱バランス状態を達成することを特徴とする、請求項１に記載の地下に埋設された冷熱交換パイプ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は地下に埋設された冷熱交換パイプ、具体的には熱交換モジュールの冷熱交換パイプに関し、地底と外界との温度差を利用して、利用装置と熱交換を行い、省エネルギー環境保護という目標を達成することに関する。
【背景技術】
【０００２】
地表と地殻ではそれぞれ温度が不均衡であり、研究によると下記の要素によって決まると云われている。それは、マグマの侵入、噴出並びにその冷却プロセス（内部熱源）、太陽が放射する各種の周期的変化（外部熱源）、気候、地下水変動及び人的要因、そして地表と地殻物質の構造とその熱物理パラメータである。一般には地殻の状態は安定した内部熱源と変化する外部熱源の二重の制約を受けると考えられている。
【０００３】
太陽の放射線源の地球表面温度に与える影響の程度はまちまちである。一般には太陽放射線の地殻加熱に及ぼす影響の深さは境界をなしており、これを恒温層と称する。恒温層以上は変温層で、それ以下は昇温層で、昇温層の平均地温変化は1キロメートル下降するごとに摂氏30度上昇し、各地の恒温層の深度と温度はボーリングによる長期の観測結果に基づいて測定する必要がある。統計データによれば、各地の恒温層の深度並びにその温度値はまちまちで、しかも明らかに各地域の緯度と関連があり、例えば中国で観測して得られた恒温層の深度は１５〜３０メートルの間で、温度は１０℃〜２３℃であった。実際の応用面からみると、汲み上げ井戸水も地下室の貯蔵物も何れもこの種の原理を応用しており、つまり地下の温度変化が小さいことにより、冬季には井戸水の温度が地上より高くなるので、地下室に青果物を貯蔵すると凍結防止となり、一方夏季は井水温が地上より低くなるので、地下室に青果物を貯蔵すると腐敗防止となって、「冬暖かくて夏涼しい」という現象を生じるのである。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
本考案の主な目的は、地下に埋設された冷熱交換パイプを提供し、建築構造と併せて使用し、地底と外界との温度差を利用して利用装置と熱交換を行い、省エネルギー環境保護という目標を達成することにある。
【０００５】
本考案の別の目的は、地下に埋設された冷熱交換パイプを提供し、該冷熱交換パイプには本体と熱交換モジュールを具備し、熱交換モジュールと給水システムは熱伝導で繋がり、給水パイプラインの一部を予熱して給水パイプライン内の用水の加熱に必要とされるエネルギーを節約することができることにある。
【０００６】
本考案の別の目的は、地下に埋設された冷熱交換パイプを提供し、該冷熱交換パイプには本体と熱交換モジュールを具備し、熱交換モジュールと高熱伝導性を具えたパイプと接続し、建築構造による温度調節機能を高めることができることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本考案に係る地下に埋設された冷熱交換パイプは、少なくとも一部が地下に埋設された本体であって、本体はパイプ壁を有しパイプ壁内に閉鎖スペースを有するものと、閉鎖スペースに収納される液体材料であって、液体材料は本体と熱交換を行なうことに用いられるものと、閉鎖スペースに収納されパイプ壁とは固定された対向位置にある熱分離スペーサであって、熱分離スペーサは閉鎖スペースを仕切り、熱交換ダクト及び回流ダクトを形成して互いの先端、端末を貫通させ、液体材料は熱交換ダクト及び回流ダクトの間を循環流動させるものと、本体上に設置される熱交換装置からなる熱交換モジュールを含み、熱交換モジュールはさらに熱交換ダクト内を循環する液体材料に、また熱交換装置が熱交換を行なった後、回流ダクトを経由し熱交換ダクトへ回流するのに用いられる圧縮ポンプを具備する。
【考案の効果】
【０００８】
上述したように、本考案では地下に埋設された冷熱交換パイプを提供し、建築構造と併せて使用し、地底と外界との温度差を利用して利用装置と熱交換を行い、省エネルギー環境保護という目標を達成することができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して本考案の実施の形態を詳細に説明する。
【実施例】
【００１０】
図１に示すように、本考案の地下に埋設された冷熱交換パイプは建築構造２００と併せて使用するもので、本体３００と熱交換モジュール４００からなり、それぞれが互いに熱伝導で繋がり、前記本体３００の少なくとも一部分は地表１００下に埋設され、冷熱交換パイプの本体３００は地表１００に対向して建築構造２００下部に接続され、地層中に伸長させて周囲エリアと熱バランス状態を取るほかに、建築構造２００の補助サポートもすることができ、また本体３００はパイプ壁３１０を具備し、パイプ壁３１０内には閉鎖スペース３２０を有する。パイプ壁３１０は高熱伝導性の材質で造られており、速やかに周囲エリアと熱バランス状態を取る。
【００１１】
前記熱交換モジュール４００は好ましくは液体材料５００、熱分離スペーサ６００及び熱交換装置７００からなり、液体材料５００は閉鎖スペース３２０内に収納され、本体３００と熱交換を行う。また熱伝導効率を高めるために、液体材料５００は好ましくは冷媒材料を使用して速やかに本体３００並びにパイプ壁３１０と熱交換を行うことを含む。然しながら、液体材料５００はその他の代替冷媒又は低比熱の液体材料の使用をも含み、前記熱分離スペーサ６００は好ましくは閉鎖スペース３２０内に収納してパイプ壁３１０と固定した対向位置に有り、熱分離スペーサ６００の先端と本体３００の先端とは同一水平面上に固定設置され、該固定方式は両者の先端にリング状の位置決め蓋を被せるか、又はリベット締め若しくは溶接方式で両者の先端間に位置決めバーを跨設して互いの相対距離を維持する。
【００１２】
そして、前記熱分離スペーサ６００は前記閉鎖スペース３２０を仕切るのに使用し、熱交換ダクト６０１及び回流ダクト６０２を形成して互いの先端、端末を貫通させ、液体材料５００は熱交換ダクト６０１及び回流ダクト６０２の間を循環流動し、また前記熱交換装置７００は本体３００上に設置し、熱交換モジュール４００はさらに圧縮ポンプ４１０を具備して、熱交換ダクト６０１内を循環する液体材料５００と熱交換装置７００とが熱交換を行なった後、回流ダクト６０２を経由し熱交換ダクト６０１へ回流させる。
【００１３】
図２で示しているのは本考案の地下に埋設された冷熱交換パイプの熱分離スペーサ６００の好ましい実施例であり、熱分離循環パイプ６１０を冷熱交換パイプの熱分離スペーサ６００とする。前記熱分離循環パイプ６１０はインサイドパイプ壁６１１とアウトサイドパイプ壁６１２からなり、アウトサイドパイプ壁６１２はインサイドパイプ壁６１１を取り囲んでインサイドパイプ壁６１１とアウトサイドパイプ壁６１２間に位置する真空層６１３を形成し、アウトサイドパイプ壁６１２とパイプ壁３１０が熱交換ダクト６０１を形成し、熱交換ダクト６０１と熱交換装置７００は熱伝導で繋がっている。従って、熱分離循環パイプ６１０とパイプ壁３１０間の対向位置を固定させるために、前記熱分離循環パイプ６１０は熱交換ダクト６０１に固定支持フレーム６１６を設け、そのコネクションはパイプ壁３１０の内側とアウトサイドパイプ壁６１２の表面との間に設置されて熱分離循環パイプ６１０とパイプ壁３１０間の対向位置を決定する。
【００１４】
図３ａ及び図３ｂで示す実施例で、熱分離循環パイプ６１０は上フタ６１４と下フタ６１５を含み、上フタ６１４はインサイドパイプ壁６１１とアウトサイドパイプ壁６１２の先端を密封し、また下フタ６１５はインサイドパイプ壁６１１とアウトサイドパイプ壁６１２の末端を密封して真空層６１３を形成し、本体３００の埋め込みと液体材料５００の回流と循環に便利なように、パイプ壁３１０の末端はテーパ状物３１１を連結していることを含む。これに対して、他の異なる実施例では、直接パイプ壁３１０の末端を平たく密封しているもの、又はパイプ壁３１０の末端を液体材料５００が循環し易いその他の形状に成形しているものも含む。このほかに、図３ｃの実施例で示すように、上フタ６１４は好ましくは液体材料循環パイプを連結成形したものも含み、液体材料循環パイプは熱交換装置７００と熱伝導で繋がっており、直接パイプ壁３１０と相互に貫通して、液体材料５００が本体３００と熱交換装置７００との間の循環や熱交換をし易いようにする。さらに、熱伝導時に起こり得る散逸とロス防止のために、熱分離スペーサ６００の外表面を断熱材で覆う。この好ましい実施例では、断熱材は熱分離循環パイプ６１０のアウトサイドパイプ壁６１２の外表面を覆うことができる。
【００１５】
ここで再度図２に戻り、熱交換モジュールを多角的に応用可能にするために、本考案の地下に埋設された冷熱交換パイプは別に熱交換パイプ８２０と集熱装置７１０の設置を含み、前記熱交換パイプ８２０はそれぞれ集熱装置７１０及び熱交換装置７００と熱伝導で繋がっている。熱交換パイプ８２０は第一端８２１と第二端８２２を有し、熱交換パイプ８２０の第一端８２１は集熱装置７１０内に設置され、第二端８２２は熱交換装置７００と熱伝導で繋がっており、熱交換ダクト６０１と本体３００間で熱交換を行い、熱交換ダクト６０１は熱交換装置７００に熱伝導し、また熱交換装置７００はそれぞれ熱交換ダクト６０１及び熱交換パイプ８２０と熱交換を行って熱バランス状態を達成する。このほか、熱交換装置７００と熱交換パイプ８２０は熱交換を行い、熱交換パイプ８２０は同時に集熱装置７１０とも熱交換を行って熱バランス状態を達成する。
【００１６】
熱交換パイプ８２０は高熱伝導性を有する材質で形成されており、総じて金属、合金、高分子素材等は集熱や放熱などが容易な特性を具えており、また冷媒などのような液体材料（図示せず）や循環ポンプ８３０を含み、熱交換パイプ８２０内で往復循環して熱交換装置７００と熱交換を行い、熱交換装置７００は外表面を覆う断熱材を含み、且つ高熱伝導性を具えた材質で形成した熱伝導パイプ９００（図示せず）を含んで、熱エネルギーの伝導と交換に便利なようにする。
【００１７】
集熱装置７１０は別に熱出力パイプ８００と熱伝導で繋がることを含み、熱交換パイプ８２０が集熱装置７１０に熱伝導すると、集熱装置７１０と熱出力パイプ８００は熱交換を行って熱バランス状態を達成し、また熱交換パイプ８２０は第一端と熱交換装置７００の間で熱交換を行うことで、第二端８２２は集熱装置７１０に熱伝導し、集熱装置７１０と熱出力パイプ８００相互間で熱交換パイプ８２０によって熱バランス状態を達成し、さらに集熱装置７１０と熱出力パイプ８００が熱交換を行う。
【００１８】
このほか、熱交換の効果を高めるために、前記集熱装置７１０内は好ましくは高熱伝導性を具えた材質で形成された熱伝導パイプ９００を含み、外表面を覆う断熱材を設置して熱エネルギーが散逸したり、外界温度に影響されたりしてその効果が低減するのを防止し、また集熱装置７１０内に取付けた熱伝導パイプ９００は好ましくは熱交換パイプ８２０の第一端８２１及び熱出力パイプ８００の第一端８０１をそれぞれ互い違いに設置して、熱伝導パイプ９００の速やかに熱エネルギーを集散する特性によって、熱交換パイプ８２０と集熱装置７１０を熱出力パイプ８００との間で速やかに熱バランス状態を達成させる。また、前記熱伝導パイプ９００はチタン合金やアルミ・マグネシウム合金で形成されているが、その他の金属、合金又は高分子素材等の高熱伝導性を具えた材質で形成することもできる。
【００１９】
そのほかに、前記熱出力パイプ８００は給水システムだけに限られない。外界が低温、高温状態であるに拘わらず、本考案の地下に埋設された冷熱交換パイプの熱交換モジュール４００と給水システムを結合すると、何れも異なる使用法がある。
【００２０】
その一、外界が低温な場合、地底温度は相対的に高めであるので、集熱装置７１０と熱交換パイプ８２０は集熱保温効果を発揮して、熱出力パイプ８００に昇温効果をもたらし、熱出力パイプ８００が給水システムに設置されると、熱出力パイプ８００の一端８０１は進水パイプラインであり、熱出力パイプ８００の他端８０２には出水パイプラインを設置して、進水パイプライン８０１は好ましくはその一部が集熱装置７１０と熱伝導で繋がり、給水が進水パイプライン８０１より集熱装置７１０を通じて熱交換を行って温度が上昇し、上昇後の給水が出水パイプライン８０２より出水してユーザーの利用に供され、また熱出力パイプ８００は別に出水パイプライン８０２に設置された貯水装置８１０を含み、温水が出水パイプライン８０２より出水すると当所に貯蔵される。貯水装置８１０は出力パイプ８１２と制御バルブ８１１を設けて、ユーザーのニーズに応じて利用される。
【００２１】
その二、外界が高温な場合、地底温度は相対的に低めであるので、集熱装置７１０と熱交換パイプ８２０は放熱冷却効果を発揮して、熱出力パイプ８００に降温効果をもたらし、給水が進水パイプライン８０１より集熱装置７１０を通過して熱交換を行うと温度が下降し、降温後の給水は出水パイプライン８０２より出水してユーザーの利用に供される。
【００２２】
このほか、熱出力パイプ８００は高熱伝導性を具えたパイプを含んで利用装置と接続し、利用装置に熱交換を行って下記の温度調節機能を発揮する。
【００２３】
その一、外界が低温の場合、地底温度は相対的に高めであるので、集熱装置７１０と熱交換パイプ８２０は集熱保温効果を発揮して、熱出力パイプ８００に昇温効果をもたらす。
【００２４】
その二、外界が高温の場合、地底温度は相対的に低めであるので、集熱装置７１０と熱交換パイプ８２０は放熱冷却効果を発揮して、熱出力パイプ８００に降温効果をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本考案の地下に埋設された冷熱交換パイプの好ましい実施例
【図２】本考案の地下に埋設された冷熱交換パイプの好ましい実施例
【図３ａ】本考案の地下に埋設された冷熱交換パイプの好ましい実施例
【図３ｂ】本考案の地下に埋設された冷熱交換パイプの好ましい実施例
【図３ｃ】本考案の地下に埋設された冷熱交換パイプの別途好ましい実施例
【符号の説明】
【００２６】
１００    地表
２００    建築構造
３００    本体
３１０    パイプ壁
３１１    テーパ状物
３２０    閉鎖スペース
４００    熱交換モジュール
４１０    圧縮ポンプ
５００    液体材料
６００    熱分離スペーサ
６０１    熱交換ダクト
６０２    回流ダクト
６１０    熱分離循環パイプ
６１１    インサイドパイプ壁
６１２    アウトサイドパイプ壁
６１３    真空層
６１４    上フタ
６１５    下フタ
６１６    固定支持フレーム
７００    熱交換装置
７１０    集熱装置
８００    熱出力パイプ、給水システム
８０１    進水パイプライン
８０２    出水パイプライン
８１０    貯水装置
８１１    制御バルブ
８１２    出力パイプ
８２０    熱交換パイプ
８２１    第一端
８２２    第二端
８３０    循環ポンプ
９００    熱伝導パイプ
【図１】
0003140508.tif 000003
【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
0003140508.tif 000006
【図３ｃ】
0003140508.tif 000007