(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌中の地中熱を熱源として利用するヒートポンプ装置と、土壌中に埋設される複数の埋設管と、該埋設管内に配設され内部に熱媒を流通させる地中熱交換パイプと、該地中熱交換パイプのうち隣り合う前記地中熱交換パイプ同士、または前記地中熱交換パイプと前記ヒートポンプ装置とを接続し、内部に前記熱媒を流通させる横引きパイプとを備え、前記複数の埋設管内にそれぞれ配設された前記地中熱交換パイプに前記熱媒が順番に循環されるように前記地中熱交換パイプを前記横引きパイプで直列に接続して、前記ヒートポンプ装置から流出した前記熱媒が、最初の前記地中熱交換パイプから最後の前記地中熱交換パイプまで順番に流れ、最後の前記地中熱交換パイプから流出した後に前記ヒートポンプ装置に戻されるようにして、前記ヒートポンプ装置に前記熱媒を循環させるようにし、各埋設管内に配設されるそれぞれの前記地中熱交換パイプを流通する前記熱媒の温度が異なる地中熱利用システムにおいて、前記熱媒の流れに対して上流と下流の関係で隣り合う前記埋設管同士を一定の間隔をあけて設置し、且つ隣り合う前記埋設管同士の間で熱干渉が生じうる所定の範囲内の限られたスペースの中で、前記埋設管同士の熱干渉の影響が小さくなるように前記複数の埋設管を、前記埋設管の埋設方向から前記土壌を見て複数列で二次元的に設置し、前記ヒートポンプ装置から流出した前記熱媒が最初に流通する前記地中熱交換パイプが配設された埋設管および２番目に前記熱媒が流通する地中熱交換パイプが配設された埋設管は他の埋設管に比べ、距離的に前記ヒートポンプ装置から離れた位置に設置され、前記熱媒が最後に流通する前記地中熱交換パイプが配設された埋設管および最後から２番目に前記熱媒が流通する前記地中熱交換パイプが配設された埋設管は他の埋設管に比べ、距離的に前記ヒートポンプ装置に近い位置に設置され、前記ヒートポンプ装置から流出した前記熱媒が最初に流通する前記地中熱交換パイプが配設された前記埋設管と、前記熱媒が最後に流通する前記地中熱交換パイプが配設された前記埋設管との間隔を、前記一定の間隔よりも大きくするようにしたことを特徴とする地中熱利用システム。
【請求項２】
前記ヒートポンプ装置から流出した前記熱媒が最初に流通する前記地中熱交換パイプが配設された前記埋設管と、前記熱媒が最後から２番目に流通する前記地中熱交換パイプが配設された前記埋設管との間隔を、前記一定の間隔よりも大きくするようにしたことを特徴とする請求項１記載の地中熱利用システム。
【請求項３】
前記ヒートポンプ装置から流出した前記熱媒が２番目に流通する前記地中熱交換パイプが配設された前記埋設管と、前記熱媒が最後に流通する前記地中熱交換パイプが配設された前記埋設管との間隔を、前記一定の間隔よりも大きくするようにしたことを特徴とする請求項２記載の地中熱利用システム。
【請求項４】
前記ヒートポンプ装置から流出した前記熱媒が２番目に流通する前記地中熱交換パイプが配設された前記埋設管と、前記熱媒が最後から２番目に流通する前記地中熱交換パイプが配設された前記埋設管との間隔を、前記一定の間隔よりも大きくするようにしたことを特徴とする請求項３記載の地中熱利用システム。
【請求項５】
前記埋設管は５本で構成され、前記熱媒の流れ順で３番目に前記熱媒が流通する前記地中熱交換パイプが配設された前記埋設管は、その他の前記埋設管に周囲を囲まれるような位置に設置しないようにしたことを特徴とする請求項４記載の地中熱利用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、年間を通じて温度が比較的安定している地中熱をヒートポンプ装置を介して空調等に利用する地中熱利用システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種のものにおいては、地中に埋設する複数の埋設管と、埋設管に配し熱媒を循環させつつ熱交換を行うための熱交換用配管と、熱交換用配管と接続し熱媒を循環させるための横引き管とを有し、複数の埋設管にわたって熱媒が循環されるように熱交換用配管が配された埋設管を横引き管によって直列に接続し、ヒートポンプ装置に熱媒を循環させて地中の熱を熱源として利用する地熱利用設備があった。（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４６３２７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この従来のものは、家屋の下や家屋の下以外の駐車場等の敷地下部に複数の埋設管を設置することが考えられ、複数の埋設管を設置する場合、各埋設管は、埋設管に配した熱交換用配管を循環する熱媒と地中とが熱交換したときの地中温度の変化の影響を、隣接する埋設管に及ばせないように、間隔を大きくあけて設置することが望ましい。
【０００５】
しかし、敷地面積の制約がある、または埋設管の施工面積の縮小を狙う等の理由で、限られたスペースの中でしか埋設管を設置できない場合には、埋設管同士を十分な間隔をあけて設置することが難しくなる。
【０００６】
上記のような場合について図６を用いて説明する。図６は従来の地熱利用設備の概略構成および地中の状況を説明する略式平面図（特許文献１の図１に相当）であり、１０１はヒートポンプ装置、１０２（１０２ａ〜１０２ｆ）は地中に埋設する複数の埋設管、１０３（１０３ａ〜１０３ｆ）は埋設管１０２に配し熱媒を循環させつつ熱交換を行うための熱交換用配管、１０４は熱交換用配管１０３と接続し熱媒を循環させるための横引き管である。
【０００７】
前記ヒートポンプ装置１０１を駆動させて、例えば暖房運転を継続して行い、熱交換用配管１０３を循環する熱媒と地中との熱交換により地中からの採熱を続けると、時間の経過に伴い、それぞれの埋設管１０２を中心として円状に地中の温度が変化する領域Ｓが大きくなっていく。前記領域Ｓの大きさは、それぞれの埋設管１０２によって異なり、ヒートポンプ装置１０１から流出した最も冷たい熱媒が最初に流入する熱交換用配管１０３ａが配設された埋設管１０２ａでは、熱交換用配管１０３ａを流通する熱媒と地中との温度差は、他の熱交換用配管１０３ｂ〜１０３ｆに流通する熱媒と地中との温度差に比べて最も大きく、採熱量も大きいため、埋設管１０２ａの周囲に拡がる地中の温度が変化する領域Ｓａも大きく、地中の温度低下も大きい。逆に、１〜５番目の熱交換用配管１０３を流通し地中との熱交換を経て温度上昇した熱媒が最後に流通する熱交換用配管１０３ｆが配設された埋設管１０２ｆでは、熱交換用配管１０３ｆを流通する熱媒と地中との温度差は、他の熱交換用配管１０３ａ〜１０３ｅに流通する熱媒と地中との温度差に比べて最も小さく、採熱量も小さいため、埋設管１０２ｆの周囲に拡がる地中の温度が変化する領域Ｓｆも小さく、地中の温度低下も小さい。
【０００８】
ここで、埋設管１０２同士を十分な間隔をあけて設置することが難しく、図６に示すように、ヒートポンプ装置１０１から流出した熱媒が最初（１番目）に流入する熱交換用配管１０３ａを有する埋設管１０２ａと、熱媒が最後（６番目）に流通する熱交換用配管１０３ｆを有する埋設管１０２ｆとが隣接して設置された場合、埋設管１０２ａを中心とした前記領域Ｓａと埋設管１０２ｆを中心とした前記領域Ｓｆが斜線で示す部分で重なり合ってしまい、相手側の地中温度の変化の影響を受け、熱干渉による採熱量の低下が発生してしまうという問題を有しており、詳しく説明すると、埋設管１０２ａの周囲と埋設管１０２ｆの周囲とでは地中の温度域が大きく異なるため、地中内で埋設管１０２ａ側が低温で埋設管１０２ｆ側が高温という温度勾配を生じ、埋設管１０２ｆ周囲の地中熱が埋設管１０２ａ側に熱干渉によって引っぱられやすくなり、埋設管１０２ｆでの採熱量の低下が発生してしまうものでり、それにより、ヒートポンプ装置１０１に戻される熱媒の温度も低くなりヒートポンプ装置１０１の効率が悪くなるおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は上記課題を解決するために、請求項１では、土壌中の地中熱を熱源として利用するヒートポンプ装置と、土壌中に埋設される複数の埋設管と、該埋設管内に配設され内部に熱媒を流通させる地中熱交換パイプと、該地中熱交換パイプのうち隣り合う前記地中熱交換パイプ同士、または前記地中熱交換パイプと前記ヒートポンプ装置とを接続し、内部に前記熱媒を流通させる横引きパイプとを備え、前記複数の埋設管内にそれぞれ配設された前記地中熱交換パイプに前記熱媒が順番に循環されるように前記地中熱交換パイプを前記横引きパイプで直列に接続して、前記ヒートポンプ装置から流出した前記熱媒が、最初の前記地中熱交換パイプから最後の前記地中熱交換パイプまで順番に流れ、最後の前記地中熱交換パイプから流出した後に前記ヒートポンプ装置に戻されるようにして、前記ヒートポンプ装置に前記熱媒を循環させるようにし、各埋設管内に配設されるそれぞれの前記地中熱交換パイプを流通する前記熱媒の温度が異なる地中熱利用システムにおいて、前記熱媒の流れに対して上流と下流の関係で隣り合う前記埋設管同士を一定の間隔をあけて設置し、且つ隣り合う前記埋設管同士の間で熱干渉が生じうる所定の範囲内の限られたスペースの中で、前記埋設管同士の熱干渉の影響が小さくなるように前記複数の埋設管を、前記埋設管の埋設方向から前記土壌を見て複数列で二次元的に設置し、前記ヒートポンプ装置から流出した前記熱媒が最初に流通する前記地中熱交換パイプが配設された埋設管および２番目に前記熱媒が流通する地中熱交換パイプが配設された埋設管は他の埋設管に比べ、距離的に前記ヒートポンプ装置から離れた位置に設置され、前記熱媒が最後に流通する前記地中熱交換パイプが配設された埋設管および最後から２番目に前記熱媒が流通する前記地中熱交換パイプが配設された埋設管は他の埋設管に比べ、距離的に前記ヒートポンプ装置に近い位置に設置され、前記ヒートポンプ装置から流出した前記熱媒が最初に流通する前記地中熱交換パイプが配設された前記埋設管と、前記熱媒が最後に流通する前記地中熱交換パイプが配設された前記埋設管との間隔を、前記一定の間隔よりも大きくするものとした。
【００１０】
また、請求項２では、前記ヒートポンプ装置から流出した前記熱媒が最初に流通する前記地中熱交換パイプが配設された前記埋設管と、前記熱媒が最後から２番目に流通する前記地中熱交換パイプが配設された前記埋設管との間隔を、前記一定の間隔よりも大きくするものとした。
【００１１】
また、請求項３では、前記ヒートポンプ装置から流出した前記熱媒が２番目に流通する前記地中熱交換パイプが配設された前記埋設管と、前記熱媒が最後に流通する前記地中熱交換パイプが配設された前記埋設管との間隔を、前記一定の間隔よりも大きくするものとした。
【００１２】
また、請求項４では、前記ヒートポンプ装置から流出した前記熱媒が２番目に流通する前記地中熱交換パイプが配設された前記埋設管と、前記熱媒が最後から２番目に流通する前記地中熱交換パイプが配設された前記埋設管との間隔を、前記一定の間隔よりも大きくするものとした。
【００１３】
また、請求項５では、前記埋設管は５本で構成され、前記熱媒の流れ順で３番目に前記熱媒が流通する前記地中熱交換パイプが配設された前記埋設管は、その他の前記埋設管に周囲を囲まれるような位置に設置しないものとした。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の請求項１によれば、複数の埋設管内にそれぞれ配設された地中熱交換パイプに熱媒が順番に循環されるように地中熱交換パイプを横引きパイプで直列に接続して、ヒートポンプ装置から流出した熱媒が、最初の地中熱交換パイプから最後の地中熱交換パイプまで順番に流れ、最後の地中熱交換パイプから流出した後にヒートポンプ装置に戻されるようにして、ヒートポンプ装置に熱媒を循環させるようにし、各埋設管内に配設されるそれぞれの地中熱交換パイプを流通する熱媒の温度が異なるようにしたものにおいて、熱媒の流れに対して上流と下流の関係で隣り合う埋設管同士を一定の間隔をあけて設置し、且つ隣り合う前記埋設管同士の間で熱干渉が生じうる所定の範囲内の限られたスペースの中で、前記埋設管同士の熱干渉の影響が小さくなるように前記複数の埋設管を、前記埋設管の埋設方向から前記土壌を見て複数列で二次元的に設置し、前記ヒートポンプ装置から流出した前記熱媒が最初に流通する前記地中熱交換パイプが配設された埋設管および２番目に前記熱媒が流通する地中熱交換パイプが配設された埋設管は他の埋設管に比べ、距離的に前記ヒートポンプ装置から離れた位置に設置され、前記熱媒が最後に流通する前記地中熱交換パイプが配設された埋設管および最後から２番目に前記熱媒が流通する前記地中熱交換パイプが配設された埋設管は他の埋設管に比べ、距離的に前記ヒートポンプ装置に近い位置に設置され、前記ヒートポンプ装置から流出した前記熱媒が最初に流通する前記地中熱交換パイプが配設された前記埋設管と、前記熱媒が最後に流通する前記地中熱交換パイプが配設された前記埋設管との間隔を、前記一定の間隔よりも大きくするようにしたことで、ヒートポンプ装置で暖房運転を行った場合に、ヒートポンプ装置から流出した熱媒が最初に流通し周囲の土壌の温度が最も大きく低下している埋設管と、熱媒が最後に流通し周囲の土壌の温度が最も小さく低下している埋設管とは大きく間隔があいて設置されており、循環する熱媒の流れに対して隣り合う埋設管同士の一定の間隔よりも、ヒートポンプ装置から流出した熱媒が最初に流通する地中熱交換パイプが配設された埋設管と、熱媒が最後に流通する地中熱交換パイプが配設された埋設管との間隔のほうが距離的に大きいものであり、土壌中の温度域に最も大きな差のある２本の埋設管の間での熱干渉は発生せず、熱干渉による採熱量の低下を防止することができ、埋設管全体で得ることのできる採熱量が減少してしまうのを極力抑えることができるものである。さらに、複数の埋設管を土壌に対して平面視で二次元的に設置したことにより、一次元的に複数の埋設管を一直線上に並ぶようにし隣り合う埋設管同士を一定の間隔をあけて設置した場合と比べて、ヒートポンプ装置と地中熱交換パイプとを接続する横引きパイプが短くて済み、コストを抑えることができるものである。
【００１５】
また、請求項２によれば、ヒートポンプ装置から流出した熱媒が最初に流通する地中熱交換パイプが配設された埋設管と、熱媒が最後から２番目に流通する地中熱交換パイプが配設された埋設管との間隔を、一定の間隔よりも大きくするようにしたことで、ヒートポンプ装置で暖房運転を行った場合に、ヒートポンプ装置から流出した熱媒が最初に流通し周囲の土壌の温度が最も大きく低下している埋設管と、熱媒が最後から２番目に流通し周囲の土壌の温度が２番目に小さく低下している埋設管とは、大きく間隔があいて設置されており、熱媒の流れに対して隣り合う埋設管同士の一定の間隔よりも、ヒートポンプ装置から流出した熱媒が最初に流通する地中熱交換パイプが配設された埋設管と、熱媒が最後から２番目に流通する地中熱交換パイプが配設された埋設管との間隔のほうが距離的に大きいものであり、土壌中の温度域に大きな差のある２本の埋設管の間での熱干渉は発生せず、熱干渉による採熱量の低下を防止することができるものである。
【００１６】
また、請求項３によれば、ヒートポンプ装置から流出した熱媒が２番目に流通する地中熱交換パイプが配設された埋設管と、熱媒が最後に流通する地中熱交換パイプが配設された埋設管との間隔を、一定の間隔よりも大きくするようにしたことで、ヒートポンプ装置で暖房運転を行った場合に、ヒートポンプ装置から流出した熱媒が２番目に流通し周囲の土壌の温度が２番目に大きく低下している埋設管と、熱媒が最後に流通し周囲の土壌の温度が最も小さく低下している埋設管とは、大きく間隔があいて設置されており、熱媒の流れに対して隣り合う埋設管同士の一定の間隔よりも、ヒートポンプ装置から流出した熱媒が２番目に流通する地中熱交換パイプが配設された埋設管と、熱媒が最後に流通する地中熱交換パイプが配設された埋設管との間隔のほうが距離的に大きいものであり、土壌中の温度域に大きな差のある２本の埋設管の間での熱干渉は発生せず、熱干渉による採熱量の低下を防止することができるものである。
【００１７】
また、請求項４によれば、ヒートポンプ装置から流出した熱媒が２番目に流通する地中熱交換パイプが配設された埋設管と、熱媒が最後から２番目に流通する地中熱交換パイプが配設された埋設管との間隔を、一定の間隔よりも大きくするようにしたことで、ヒートポンプ装置で暖房運転を行った場合に、ヒートポンプ装置から流出した熱媒が２番目に流通し周囲の土壌の温度が２番目に大きく低下している埋設管と、熱媒が最後から２番目に流通し周囲の土壌の温度が２番目に小さく低下している埋設管とは、大きく間隔があいて設置されており、熱媒の流れに対して隣り合う埋設管同士の一定の間隔よりも、ヒートポンプ装置から流出した熱媒が２番目に流通する地中熱交換パイプが配設された埋設管と、熱媒が最後から２番目に流通する地中熱交換パイプが配設された埋設管との間隔のほうが大きいものであり、土壌中の温度域に大きな差のある２本の埋設管の間での熱干渉は発生せず、熱干渉による採熱量の低下を防止することができるものである。
【００１８】
また、請求項５によれば、埋設管は５本で構成され、熱媒の流れ順で３番目に熱媒が流通する地中熱交換パイプが配設された埋設管は、その他の埋設管に周囲を囲まれるような位置に設置しないようにしたものであるが、熱媒の流れ順で３番目に熱媒が流通する地中熱交換パイプが配設された埋設管がそのような位置に設置されると、熱媒の流れ順で３番目に熱媒が流通する地中熱交換パイプが配設された埋設管の周囲の土壌中の地中熱を、全ての埋設管が採熱する形となり、熱媒の流れ順で３番目の埋設管が土壌中から採熱できる採熱量が極端に低下し、埋設管全体で得ることのできる採熱量が減少してしまうので、熱媒の流れ順で３番目に熱媒が流通する地中熱交換パイプが配設された埋設管は、その他の埋設管に周囲を囲まれるような位置に設置しないようにしたことで、採熱量の低下を防止することができ、埋設管全体で得ることのできる採熱量が減少してしまうのを極力抑えることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の一実施形態の地中熱利用システムの平面図。
【図２】同一実施形態の地中熱利用システムの断面図。
【図３】同一実施形態の地中熱利用システムの鋼管杭設置状況を説明する略式平面図。
【図４】同一実施形態の地中熱利用システムの概略構成および地中の状況を説明する略式平面図。
【図５】同一実施形態の地中熱利用システムにおける好ましくない鋼管杭設置状況を説明する略式平面図。
【図６】従来の地熱利用設備の概略構成および地中の状況を説明する略式平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、この発明の一実施形態の地中熱利用システムを図面に基づき説明する。
１は土壌中の地中熱を熱源として空調等に利用するヒートポンプ装置、２は家屋３の下や家屋３の下以外の駐車場等の敷地内の土壌中に、所定の深さ（１０ｍ程度）で鉛直方向に埋設された埋設管としての鋼管杭２（２ａ〜２ｅ）で、鋼管杭２は所定の間隔をあけて複数設置されている。
【００２１】
前記鋼管杭２内には、ヒートポンプ装置１から循環される熱媒としての不凍液を流通させつつ土壌中の地中熱との熱交換を行うためのＵ字状の架橋ポリエチレンパイプからなる地中熱交換パイプ４（４ａ〜４ｅ）が鉛直方向に配設され、鋼管杭２と地中熱交換パイプ４との間隙には、熱伝導を促すための珪砂や水等のグラウト材５が充填されており、土壌中の地中熱と地中熱交換パイプ４内の熱媒との間で熱の授受が効率良く行われるものである。
【００２２】
６は土壌中に埋設され、鋼管杭２内に配設された地中熱交換パイプ４のうち隣り合う地中熱交換パイプ４同士、または地中熱交換パイプ４とヒートポンプ装置１とを接続し、内部に熱媒を流通させる架橋ポリエチレンパイプよりなる横引きパイプ、７は地中熱交換パイプ４と横引きパイプ６との接続部に設けられ、地中熱交換パイプ４と横引きパイプ６とを連通させる継手で、地中熱交換パイプ４と横引きパイプ６と継手７とで、ヒートポンプ装置１に熱媒を循環させる地中熱循環回路８を構成するものであり、複数の鋼管杭２に熱媒が順番に循環されるように地中熱交換パイプ４を横引きパイプ６で直列に接続しているものである。
【００２３】
なお、本実施形態では、敷地面積の制約がある、または鋼管杭２の施工面積の縮小を狙う等の理由で、所定の範囲（面積）内の限られたスペースの中で、鋼管杭２同士の熱干渉の影響が極力小さくなるように、土壌に対して平面視で二次元的に複数の鋼管杭２を設置しているものであり、図３に示すように、鋼管杭２ａと鋼管杭２ｂとの間隔を１．５ｍ程度、鋼管杭２ｂと鋼管杭２ｃとの間隔を１．５ｍ程度、鋼管杭２ｃと鋼管杭２ｄとの間隔を１．５ｍ程度、鋼管杭２ｄと鋼管杭２ｅとの間隔を１．５ｍ程度、鋼管杭２ａと鋼管杭２ｅとの間隔を少なくとも３ｍ程度あけて設置しているものであり、鋼管杭２ａおよび鋼管杭２ｂは他の鋼管杭２ｃ、２ｄ、２ｅに比べ、距離的にヒートポンプ装置１から離れた位置に設置され、鋼管杭２ｄおよび鋼管杭２ｅは他の鋼管杭２ａ、２ｂ、２ｃに比べ、距離的にヒートポンプ装置１に近い位置に設置され、特に、鋼管杭２ｅは他の鋼管杭２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに比べ、距離的にヒートポンプ装置１に一番近い位置に設置されるものである。
【００２４】
次に、ヒートポンプ装置１により暖房運転を行う場合において、地中熱循環回路８を循環する熱媒の流れについて説明すると、まず、ヒートポンプ装置１内の循環ポンプ（図示せず）の駆動によって、ヒートポンプ装置１から流出した最も冷たい熱媒が最初（１番目）に流入して土壌中の地中熱と熱交換するのは鋼管杭２ａ内に配設された地中熱交換パイプ４ａで、続いて２番目に熱媒が流入して土壌中の地中熱と熱交換するのは鋼管杭２ｂ内に配設される地中熱交換パイプ４ｂで、続いて３番目に熱媒が流入して土壌中の地中熱と熱交換するのは鋼管杭２ｃ内に配設される地中熱交換パイプ４ｃで、続いて４番目（最後から２番目）に熱媒が流入して土壌中の地中熱と熱交換するのは鋼管杭２ｄ内に配設される地中熱交換パイプ４ｄで、最後（５番目）に熱媒が流入して土壌中の地中熱と熱交換するのは鋼管杭２ｅ内に配設される地中熱交換パイプ４ｅであり、１〜５番目の地中熱交換パイプ４ａ〜４ｅでの熱交換により加熱された熱媒は、最後（５番目）の地中熱交換パイプ４ｅから流出した後にヒートポンプ装置１に戻されるものである。
【００２５】
ここで、ヒートポンプ装置１によって暖房運転を継続して行い土壌中から採熱を続けた場合の土壌中の状態について、図４を用いて説明すると、地中熱交換パイプ４を循環する熱媒と土壌中の地中熱との熱交換により土壌中から採熱を続けると、時間の経過に伴い、それぞれの鋼管杭２を中心として略円状に土壌中の温度が変化する領域Ｓ（領域Ｓａ〜領域Ｓｅ）が大きくなっていく。
【００２６】
時間経過に伴う前記領域Ｓの大きさはそれぞれの鋼管杭２によって異なり、領域Ｓａ＞領域Ｓｂ＞領域Ｓｃ（図示せず）＞領域Ｓｄ＞領域Ｓｅの関係性を有するものであり、複数の地中熱交換パイプ４のうちで、ヒートポンプ装置１から流出した最も冷たい熱媒が最初（１番目）に流入する地中熱交換パイプ４ａでは、地中熱交換パイプ４ａを流通する熱媒と土壌中との温度差は、他の地中熱交換パイプ４ｂ〜４ｅを流通する熱媒と土壌中との温度差と比較すると最も大きく、採熱量も大きいため、鋼管杭２ａの周囲に拡がる土壌中の温度が変化する領域Ｓａも大きく、土壌中の温度低下も大きい。また、複数の地中熱交換パイプ４のうちで、熱媒が２番目に流入する地中熱交換パイプ４ｂでは、地中熱交換パイプ４ｂを流通する熱媒と土壌中との温度差は、１番目の地中熱交換パイプ４ａを流通する熱媒と土壌中との温度差よりは小さいが、その他の地中熱交換パイプ４ｃ〜４ｅを流通する熱媒と土壌中との温度差よりは大きく、採熱量も大きいため、鋼管杭２ｂの周囲に拡がる土壌中の温度が変化する領域Ｓｂも大きく、土壌中の温度低下も大きい。
【００２７】
一方、複数の地中熱交換パイプ４のうちで、最後（５番目）に熱媒が流通する地中熱交換パイプ４ｅでは、地中熱交換パイプ４ｅを流通する熱媒、すなわち、４つの地中熱交換パイプ４ａ〜４ｄを流通し土壌中との熱交換を経て温度上昇した熱媒と、土壌中との温度差は、他の地中熱交換パイプ４ａ〜４ｄを流通する熱媒と土壌中との温度差と比較すると最も小さく、採熱量も小さいため、鋼管杭２ｅの周囲に拡がる土壌中の温度が変化する領域Ｓｅも小さく、土壌中の温度低下も小さい。また、複数の地中熱交換パイプ４のうちで、熱媒が４番目（最後から２番目）に流入する地中熱交換パイプ４ｄでは、地中熱交換パイプ４ｄを流通する熱媒と土壌中との温度差は、最後の地中熱交換パイプ４ｅを流通する熱媒と土壌中との温度差よりは大きいが、その他の地中熱交換パイプ４ａ〜４ｃを流通する熱媒と土壌中との温度差よりは小さく、採熱量も小さいため、鋼管杭２ｄの周囲に拡がる土壌中の温度が変化する領域Ｓｄも小さく、土壌中の温度低下も小さいものである。
【００２８】
ここで、図４に示されているように、前記領域Ｓａと前記領域Ｓｂは、斜線で示す部分で重なり合っており、相手側の土壌中温度の変化の影響を受けるが、鋼管杭２ａおよび鋼管杭２ｂは採熱量の大きいところであり、鋼管杭２ａ周囲と鋼管杭２ｂ周囲とは土壌中の温度域がほぼ同じ、または近いので、土壌中内で鋼管杭２ａ側が低温で鋼管杭２ｂ側が高温という温度勾配が生じたとしても、熱干渉による鋼管杭２ｂの採熱量の低下は小さく抑えることができるものである。
【００２９】
また、図４に示されているように、周囲の土壌の温度が最も大きく低下している鋼管杭２ａと、周囲の土壌の温度が最も小さく低下している鋼管杭２ｅとは大きく間隔があいて設置されており、地中熱循環回路８を循環する熱媒の流れに対して隣り合う鋼管杭２同士（鋼管杭２ａと鋼管杭２ｂ、または鋼管杭２ｂと鋼管杭２ｃ、または鋼管杭２ｃと鋼管杭２ｄ、または鋼管杭２ｄと鋼管杭２ｅ）の一定の間隔（１．５ｍ）よりも、鋼管杭２ａと鋼管杭２ｅとの間隔のほうが距離的に大きいものであり、領域Ｓａと領域Ｓｅとで重なる部分がないので、土壌中の温度域に最も大きな温度差のある２本の鋼管杭２（鋼管杭２ａと鋼管杭２ｅ）の間での熱干渉は発生せず、熱干渉による採熱量の低下を防止することができるものである。
【００３０】
さらに、図４に示されているように、周囲の土壌の温度が最も大きく低下している鋼管杭２ａと、周囲の土壌の温度が２番目に小さく低下している鋼管杭２ｄとは、大きく間隔があいて設置されており、地中熱循環回路８を循環する熱媒の流れに対して隣り合う鋼管杭２同士（鋼管杭２ａと鋼管杭２ｂ、または鋼管杭２ｂと鋼管杭２ｃ、または鋼管杭２ｃと鋼管杭２ｄ、または鋼管杭２ｄと鋼管杭２ｅ）の一定の間隔（１．５ｍ）よりも、鋼管杭２ａと鋼管杭２ｄとの間隔のほうが距離的に大きいものであり、領域Ｓａと領域Ｓｄとで重なる部分がないので、土壌中の温度域に大きな差のある２本の鋼管杭２（鋼管杭２ａと鋼管杭２ｄ）の間での熱干渉は発生せず、熱干渉による採熱量の低下を防止することができるものである。
【００３１】
また、図４に示されているように、周囲の土壌の温度が２番目に大きく低下している鋼管杭２ｂと、周囲の土壌の温度が最も小さく低下している鋼管杭２ｅとは、大きく間隔があいて設置されており、地中熱循環回路８を循環する熱媒の流れに対して隣り合う鋼管杭２同士（鋼管杭２ａと鋼管杭２ｂ、または鋼管杭２ｂと鋼管杭２ｃ、または鋼管杭２ｃと鋼管杭２ｄ、または鋼管杭２ｄと鋼管杭２ｅ）の一定の間隔（１．５ｍ）よりも、鋼管杭２ｂと鋼管杭２ｅとの間隔のほうが距離的に大きいものであり、領域Ｓｂと領域Ｓｅとで重なる部分がないので、土壌中の温度域に大きな差のある２本の鋼管杭２（鋼管杭２ｂと鋼管杭２ｅ）の間での熱干渉は発生せず、熱干渉による採熱量の低下を防止することができるものである。
【００３２】
さらに、図４に示されているように、周囲の土壌の温度が２番目に大きく低下している鋼管杭２ｂと、周囲の土壌の温度が２番目に小さく低下している鋼管杭２ｄとは、大きく間隔があいて設置されており、地中熱循環回路８を循環する熱媒の流れに対して隣り合う鋼管杭２同士（鋼管杭２ａと鋼管杭２ｂ、または鋼管杭２ｂと鋼管杭２ｃ、または鋼管杭２ｃと鋼管杭２ｄ、または鋼管杭２ｄと鋼管杭２ｅ）の一定の間隔（１．５ｍ）よりも、鋼管杭２ｂと鋼管杭２ｄとの間隔のほうが距離的に大きいものであり、領域Ｓｂと領域Ｓｄとで重なる部分がないので、土壌中の温度域に大きな差のある２本の鋼管杭２（鋼管杭２ｂと鋼管杭２ｄ）の間での熱干渉が発生せず、熱干渉による採熱量の低下を防止することができるものである。
【００３３】
以上説明したように、鋼管杭２ａと鋼管杭２ｂとの間では熱干渉が発生するものの、鋼管杭２ａと鋼管杭２ｂの周囲は土壌中の温度域がほぼ同じ、または近いため、熱干渉による採熱量の低下は小さくて済み、それ以外で土壌中の温度域に大きな差のあるところでの熱干渉は発生せず、所定の範囲（面積）内の限られたスペースの中で、鋼管杭２同士の熱干渉の影響を極力小さくでき、熱干渉による採熱量の低下を防止することができ、鋼管杭２全体で得ることのできる採熱量が減少してしまうのを極力抑えることができるものであり、採熱量の減少を抑えたことによりヒートポンプ装置１に戻される熱媒の温度も高く維持できるのでヒートポンプ装置１の効率についても良好な状態を維持することができるものである。
【００３４】
また、本実施形態では、所定の範囲（面積）内の限られたスペースの中で、土壌に対して平面視で二次元的に、且つ熱媒の流れに対して隣り合う鋼管杭２同士を一定の間隔をあけて設置している。これは、土壌に対して平面視で一次元的に複数の鋼管杭２を一直線上に並ぶようにして、且つ熱媒の流れに対して隣り合う鋼管杭２同士を一定の間隔をあけて設置してしまうと、ヒートポンプ装置１と鋼管杭２とを接続する横引きパイプ６が無駄に長くなってしまうという問題があるからであり、二次元的に複数の鋼管杭２ａ〜２ｅを設置したことにより、ヒートポンプ装置１と鋼管杭２とを接続する横引きパイプ６は短くて済み、コストを抑えることができるものである。
【００３５】
なお、本実施形態では、所定の範囲（面積）内の限られたスペースの中で、二次元的に複数の鋼管杭２ａ〜２ｅを設置しているものであるが、ここで、好ましくない鋼管杭２の設置状況について図５を用いて説明する。図５では、鋼管杭２ａと鋼管杭２ｂとの間隔を１．５ｍ程度、鋼管杭２ｂと鋼管杭２ｃとの間隔を１．５ｍ程度、鋼管杭２ｃと鋼管杭２ｄとの間隔を１．５ｍ程度、鋼管杭２ｄと鋼管杭２ｅとの間隔を１．５ｍ程度あけて設置しているものであり、鋼管杭２ａと鋼管杭２ｅとの間隔を大きくあけて、土壌中の温度域に大きな差の有する２本の鋼管杭２間での熱干渉が発生しないようにしながら複数の鋼管杭２を二次元的に設置している。
【００３６】
図５に示すように鋼管杭２を設置したものにおいて、先に説明したのと同様にヒートポンプ装置１により暖房運転を継続して行い土壌中から採熱を続けた場合、地中熱循環回路８を循環する熱媒の流れ順で３番目に熱媒が流通する地中熱交換パイプ４ｃが配設された鋼管杭２ｃが、その他の鋼管杭２ａ、２ｂ、２ｄ、２ｅに周囲（四方）を囲まれるような位置に設置されると、鋼管杭２ｃの周囲の土壌中の地中熱を、鋼管杭２ｃおよびその他の鋼管杭２ａ、２ｂ、２ｄ、２ｅの全ての鋼管杭２が採熱する形となり、鋼管杭２ｃが土壌中から採熱できる採熱量が極端に低下してしまい、鋼管杭２全体で得ることのできる採熱量が減少してしまうものである。よって、複数の鋼管杭２を二次元的に設置する場合であっても、図５に示すような設置の仕方は除くことで、採熱量の低下を防止することができ、鋼管杭２全体で得ることのできる採熱量が減少してしまうのを極力抑えることができるものである。
【００３７】
なお、本発明は上記一実施形態に限定されるものではなく、図３に示したような、土壌に対して平面視で二次元的に設置した複数の鋼管杭２の設置位置を、発明の要旨を変更しない範囲で改変してもよいものである。
【００３８】
また、本実施形態では、鋼管杭２を５本で構成していたが、鋼管杭２は５本より多くてもよく、発明の要旨を変更しない範囲で改変してもよいものである。
【００３９】
また、本実施形態では、ヒートポンプ装置１が暖房運転を行うものにおいて本発明の鋼管杭２の設置の仕方を適用したが、ヒートポンプ装置１が冷房運転、または冷暖房運転を行うことができるものにおいて本発明の鋼管杭２の設置の仕方を適用してもよく、ヒートポンプ装置１が冷房運転を行う場合を例とし、鋼管杭２の設置状況や地中熱循環回路８を循環する熱媒の流れを図４と同様のものとすると、土壌中からの採熱に関する内容が土壌中への放熱に関する内容に置き換わるだけであり、ヒートポンプ装置１が冷房運転を行う場合は、熱干渉による放熱量の低下を防止し、鋼管杭２全体での放熱量が減少してしまうのを極力抑えることができるものである。
【符号の説明】
【００４０】
１  ヒートポンプ装置
２  埋設管
４  地中熱交換パイプ
６  横引きパイプ
【図１】
0006495023.tif 000002
【図２】
0006495023.tif 000003
【図３】
0006495023.tif 000004
【図４】
0006495023.tif 000005
【図５】
0006495023.tif 000006
【図６】
0006495023.tif 000007