(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中の所定深度に存在する水脈に達するようにケーシング（１）を植設せしめ、このケーシング（１）内にそれぞれ挿入配置される往管（２）と還管（３）を介して接続される循環密閉回路式地上設備（１６）に地下水熱を循環供給するように地中に構築される地下水熱利用設備における地中装置であって、
前記ケーシング（１）は、密閉上端を地表又は地中所定深度まで没入させた状態で地中に挿入植設され、地中の所定深度に存在する単一の帯水層に対応する上下長さ方向の所定位置の周壁に吸・排水用の開口を有するストレーナ部（６）を備え、
前記ストレーナ部（６）は、前記単一の帯水層の上下端よりそれぞれ突出する開口長さ範囲で前記ケーシング（１）に形成されてなり、
前記ストレーナ部（６）の前記開口長さ範囲内に前記ケーシング（１）の内部を上下に分断するための遮水管（４）を配設して、該遮水管（４）より上方の前記ケーシング（１）内の上部空間内に前記往管（２）の吸い口または還管（３）の出口の何れか一方を位置させ、他方を前記遮水管（４）より下方の下部空間内に位置させたことを特徴とする地下水熱利用設備における地中装置。
【請求項２】
前記遮水管（４）を前記還管（３）に連結させて、前記循環密閉回路式地上設備（１６）で熱交換された戻り地下水が前記遮水管（４）内を通して前記下部空間内に位置する前記還管（２）の出口から前記単一の帯水層に戻し排水されるように成し、前記往管（２）の吸い口を、前記上部空間における前記ストレーナ部（６）の前記開口長さ範囲内に位置させたことを特徴とする請求項１に記載の地下水熱利用設備における地中装置。
【請求項３】
前記往管（２）の前記吸い口に水中ポンプ（１０）が接続されていることを特徴とする請求項２に記載の地下水熱利用設備における地中装置。
【請求項４】
前記往管（２）の吸い口を、前記遮水管（４）より下方の前記下部空間に位置させて当該吸い口に前記遮水管（４）を介して水中ポンプ（１０）を接続し、前記還管（３）の出口を前記遮水管（４）より上方の前記上部空間に位置させたことを特徴とする請求項１に記載の地下水熱利用設備における地中装置。
【請求項５】
地中の深度の異なる複数の各単一の帯水層（Ａ，Ｂ）がそれぞれ存在する位置に対応させた前記ケーシング（１）の上下長さ方向の周壁に、前記ストレーナ部（６）をそれぞれ備えるとともに、各ストレーナ部（６）が開口するそれぞれの開口長さ範囲内に前記ケーシング（１）の内部をそれぞれ上下に分断する遮水管(１１，１２，１３)をそれぞれ配置し、かつ、各遮水管(１１，１２，１３)より上方の上部空間内に前記各単一の帯水層（Ａ，Ｂ）の地下水を吸水する往管（２Ｂ）の吸い口または各単一の帯水層（Ａ，Ｂ）に地下水を戻す還管（３Ｂ）の出口の何れか一方をそれぞれ位置させ、他方を前記各遮水管(１１，１２，１３)より下方の下部空間内にそれぞれ位置させたことを特徴とする請求項１に記載の地下水熱利用設備における地中装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下水熱利用設備における地中装置に関し、例えば冷暖房設備、あるいは屋上・屋根や路面その他の地上において、降雪を融かす融雪設備等の循環密閉回路式地上設備へ地下水熱を直接または間接的に循環供給するために地中深くに構築される地中装置（井戸）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一本の井戸で揚水と還元を行っている先行技術は、揚水層と還元層を別々として考え、各々揚水する帯水層と、還元する帯水層としているが、現実的には、ケーシング（井戸）の上端部が大気開放型若しくは、密閉状態にしている。
そして、その二次側の利用方法は、開放回路、密閉回路に限定しておらず、あくまでも揚水量が還元量と同じになるとの前提でシステムが構築されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
しかし、本来、別々の層同士が連通されておらず、帯水層と帯水層の間には、層の厚み、幅は別として、不透水層が存在する。即ち、不透水層が存在するから帯水層が存在する。
揚水側の帯水層の出水量と還元側の帯水層の浸透量、又は各帯水層(水脈)の水圧、又は各帯水層の上下に挟まっている不透水層の土圧等々が、全く同等、同水量の揚水、還元が出来なければ、おたがい同じ量の揚水・還元は絶対不可能である。
【０００４】
何故ならば、一本のケーシング（井戸）をして、揚水と還元の循環をなすと言うことは、各々が全く僅差無く同じ条件にならなければ、揚水量分と同量の還元は不可能である。
即ち、どちらか上か下の帯水層を揚水し、他方の帯水層に還元する訳だから、上下で既に層の幅、水圧・土圧・上下の落差抵抗など、必ず条件が違うからである。
【０００５】
その状態で揚水と還元の循環運動を行った場合、揚水量が多く、還元量が少なければ、結局、還元量分しか水量は利用できない。
又、逆とするも不可能で、本来水脈が違う帯水層に、他から移動してきた水量は、一定量しか帯水層には還元できない。
なぜならば、帯水層は一定の流れがあるにせよ、ひとつの大きな水瓶と考えると、その水瓶から揚水した分しか還元できないのは物理的に当り前で、器以上には還元できない。
【０００６】
揚水することは帯水層の水脈の量に応じて、相当量の水量を確保は可能であるが、何十年何百年何千年の雨水・雪解け水などの水が浸透して水脈が構成され、様々な因果関係から各帯水層、不透水層などの層の重なり深さが、地球の歴史と供に自然的に構成されて来たわけで、地中内の土圧、水圧に押し上げられてきた地下水を揚水することは、多少の動力ポンプにより簡単に出来る。自噴している帯水層があるくらいだから。
しかし、逆に還元すると言うことは、地中内の土圧、水圧以上に大きな圧力をして押し込まなければ還元できない。
まれにある程度の浸透しやすい帯水層が仮にあったとしても、もともとの水量分しか構成しない層(一定の水瓶層)に、それ以上の水量を還元できたとしても、バランスが崩れ、地中内で帯水層が崩落することになり、還元層は成立しないことになる。
【０００７】
一般的には浸透しやすい帯水層は考えにくく、上下に粘土層などの不透水層に挟まれて物理的に水瓶となる水脈帯水層が自然的に出来てきている訳だから、本発明においては、浸透しやすい浸透層的な帯水層はありえないことを前提に考えるとすれば、特許文献１、２の技術では100％揚水、還元を一本のケーシング（井戸）で継続的に運転利用することが無理で実用的でないことが分かる。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−８８３２７号公報
【特許文献２】特開平９−２８０６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、前記したように別々の帯水層同士に揚水した地下水を還元するためには、浸透しない限り不可能である。
【００１０】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、一本のケーシング（井戸）の地熱・地下水熱を利用し、その利用した地下水を単一の帯水層に容易に戻すことができる地下水熱利用設備における地中装置を提供することにある。
更に、地中深く構築させる井戸内の地下水熱の放熱ロスを抑制し、しかも、井戸内への水脈圧（地圧）による地下水の上昇高さを高め、尚且つ水脈から井戸内上部側への温度差に地下水の対流（上下移動）を促進せしめて、地下水熱の循環密閉回路式地上設備への熱移動を合理的且つ効率的に実施し、単一（一層）の有効帯水層から揚水・還元、即ち単に「循環」行程として構成し、限りある地下水を空気に触れさせないで循環移動する、地下水「熱」だけを無駄なく効率的に実用的に取り出せる地下水熱利用設備における地下装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題を解決するために本発明は、地中の所定深度に存在する水脈に達するようにケーシングを植設せしめ、このケーシング内にそれぞれ挿入配置される往管と還管を介して接続される循環密閉回路式地上設備に地下水を循環供給するように地中に構築される地下水熱利用設備における地中装置であって、
前記ケーシングは、密閉上端を地表又は地中所定深度まで没入させた状態で地中に挿入植設され、地中の所定深度に存在する単一の帯水層に対応する上下長さ方向の所定位置の周壁に吸・排水用の開口を有するストレーナ部を備え、前記ストレーナ部は、前記単一の帯水層の上下端よりそれぞれ突出する開口長さ範囲で前記ケーシングに形成されてなり、前記ストレーナ部の前記開口長さ範囲内に前記ケーシングの内部を上下に分断するための遮水管を配設して、該遮水管より上方の前記ケーシング内の上部空間内に前記往管の吸い口または還管の出口の何れか一方を位置させ、他方を前記遮水管より下方の下部空間内に位置させたことを特徴とする。
そして、前記還管に前記遮水管を連結させて、前記遮水管を前記還管として利用することが好適なものとなる。この場合、前記遮水管より上方の前記上部空間に吸い口を位置させた往管を通して前記単一の帯水層から前記循環密閉回路式地上設備に送られて（吸い上げられて）熱交換された戻り地下水が前記遮水管内を通して該遮水管より下方の下部空間内に位置する前記還管の出口から前記単一の帯水層に排水される（戻される）ようにすることが好適なものとなる。
前記ケーシングにおけるストレーナ部の形態としては、ケーシングの周壁に内外貫通する上下長さ方向に所定長さのスリット、或いは丸孔、角孔などの開口が挙げられる。
【００１２】
前記の手段によれば、最も水量のある水脈、即ち有効な単一の帯水層をケーシング内に配置される遮水管で上下に分断し、且つ循環するために遮水管より上方に吸水口（ストレーナ部）を、遮水管より下方の排水口（ストレーナ部）が離れ距離を保ち、循環密閉回路式地上設備で熱交換（放熱）されて温度が下がった戻り地下水は、還管で単一の帯水層の下部流れ方向に排水され（戻され）、同時にその温度差により、温度が高い送り地下水は単一の帯水層の上部に移動する自然対流が単一の帯水層内で発生する。つまり、単一の帯水層内では、循環密閉回路式地上設備へと循環されて戻されてきた戻り地下水を再度汲み上げない構造、環境が構成される。
しかも、単一の帯水層側から見て、ストレーナ部の真中１／３程が遮水管で遮水されているので、遮水管より上方の上部空間におけるストレーナ部１／３と遮水管より下方の下部空間におけるストレーナ部１／３が有効で、単一の帯水層側から地下水が流通する。しかし、上部空間のストレーナ部からケーシング内に流入し往管と通して循環密閉回路式地上設備に送られ熱交換（放熱）されて温度が低下し還管と連通された遮水管と、下部空間のストレーナ部を経由して単一の帯水層に戻ってきた戻り地下水は、温度の低下により同じ単一の帯水層の下部に下がり、帯水層本来の水流に乗り、這うようにその流れ方向に移動する。従って、同じ単一の帯水層内に水温の温度差が発生してくると、温度の高い地下水は上昇し、遮水管より上方の単一の帯水層の上部側に自然的にながれる自然対流が起こる一方で、温度の低い地下水は単一の帯水層の下部（底部）側に滞留しながら、帯水層の流れ方向に移動して行く。
【００１３】
また、本発明では、前記往管の吸い口に水中ポンプを接続装備することが好適なものとなる。
この場合には、帯水層の地下水を強制的に吸水して往管を通して循環密閉回路式地上設備に供給できるため、安定した地下水熱の熱源利用が可能となる。
【００１４】
さらに、前記遮水管より下方の下部空間に前記往管の吸い口を位置させ、上方の上部空間に還管の出口を位置させた構成とすることができる。この場合、前記下部空間に位置させた前記往管の吸い口に水中ポンプを接続するが好適なものとなる。
【００１５】
さらに、地中の深度の異なる複数の各単一の帯水層がそれぞれ存在する位置に対応させた前記ケーシングの上下長さ方向の周壁に、前記ストレーナ部をそれぞれ備えるとともに、各ストレーナ部が開口するそれぞれの開口長さ範囲内に前記ケーシングの内部をそれぞれ上下に分断する遮水管をそれぞれ配置し、かつ、各遮水管より上方の上部空間内に前記各単一の帯水層の地下水を吸水する往管の吸い口または各単一の帯水層に地下水を戻す還管の出口の何れか一方をそれぞれ位置させ、他方を前記各遮水管より下方の下部空間内にそれぞれ位置させる構成とすることができる。-
【００１６】
前記の手段によれば、一本のケーシング（井戸）の中で、例えば、水温が１３℃前後の有効な単一の帯水層と、更に深度が深く水温が２０℃以上（３０℃〜５０℃でもよい）の有効な各単一の帯水層などから選択的に目的水温の送り地下水を、それぞれの往管を通して循環密閉回路式地上設備に送り込み、熱交換されて温度が下がった戻り地下水を還管を通して各単一の帯水層にそれぞれ排水する（戻す）ことができる。例えば、循環密閉回路式地上設備において水温の低い温度域で利用する時期と、高い温度域で利用する時期が異なる場合、それぞれの利用時期に応じた水温の地下水を選択的に利用することができる。同時に温度差を利用する設備などの二極化、またはそれ以上の複数利用方法が可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の地下水熱利用設備における地中装置は、単一の同じ帯水層内で地下水の吸水（揚水）と排水（還元）することにより、循環密閉回路式地上設備への地下水熱の循環を容易に行うことができる。それは、単一の帯水層を大きな水瓶と考えれば、同じ器の中で、同圧で、吸水した分の地下水を瞬時に排出、排出した分の地下水を瞬時に吸水することにより地下水熱の循環密閉回路式地上設備への循環をスムーズに実施することができる。
これにより、地下水の枯渇を防ぎ、地盤沈下を防ぎ、環境にやさしい、自然エネルギーを有効利用する無散水方式の融雪装置並びに、冷房装置などの地下水熱利用設備における地下装置を提供することができる。
【００１８】
また、単一の帯水層を、上下に分断するように、同帯水層とストレーナ部を介して連通するケーシング内に配置した遮水管より上方の上部空間に往管の吸い口を位置させ、遮水管より下方の下部空間に還管の出口を位置させた配置構造を採用することで、循環密閉回路式地上設備で熱交換（放熱）されて温度が下がった戻り地下水は、単一の帯水層の下部流れ方向に戻され、温度が高い地下水は単一の同じ帯水層の上部に移動する自然対流を単一の同じ帯水層内で発生させることができる。
これにより、単一の同じ帯水層内でありながら、循環密閉回路式地上設備へと循環されて戻されてきた戻り地下水を再度汲み上げない構造、環境にて、温度の高い送り地下水のみを確実に、かつ、効率的に循環密閉回路式地上設備に送り込み循環させることができる。
【００１９】
また、一本のケーシング（井戸）の中で、例えば地下水温が１３℃前後の有効な帯水層と、更に深度の深い地下水温度が２０℃以上（３０℃〜５０℃でもよい）の有効な帯水層に各々配置し、循環密閉回路式地上設備において地下水温度の低い温度域で利用する時期と、高い温度域で利用する時期が異なる場合、同時に温度差を利用する設備などの二極化、またはそれ以上の複数利用方法が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る地下水熱利用設備における地中装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、地上ポンプ仕様の地下水熱利用設備における地中装置の全体を示す概略図であり、図中、１は、地中深く井戸を構築するケーシングで、そのケーシング１の内部に、所定の深度に存在する単一の同じ帯水層の地下水を循環密閉回路式地上設備（図示では融雪装置を一例として図示、以後、単に地上設備と称する）１６に輸送する往管２と、地上設備１６で熱交換されて温度が低くなった戻り地下水を単一の同じ帯水層に排水する還管３が挿入配置されている。さらに、還管３の下端には単一の同じ帯水層の層高さ範囲内にてケーシング１の内部を上下に分断する遮水管４が接続されて配設されている。
そして、ケーシング１の上端は密閉蓋５で閉鎖され、その密閉蓋５を貫通して往管２と還管３が外部に突出され、その往管２が地上設備１６の入口側に、還管３が地上設備１６の出口側にそれぞれ接続されるとともに、地上設備１６の入口側より上流の往管２の配管中には往き水量計Ｍ１と地上ポンプＰ１が接続され、地上設備１６の出口側より下流の還管３の配管途中には戻り水量計Ｍ２が接続されている。
【００２１】
また、図１および図２に示すように、単一の帯水層の略中間部に位置してケーシング１内に配置されている遮水管４より上方の上部空間に往管２の吸い口が位置し、遮水管４より下方の下部空間には遮水管４に連通（貫通）された還管３の出口が位置している。
これにより、ケーシング１のストレーナ部（排水口）６より排出される地上設備１６からの温度が下がった戻り地下水は、単一の帯水層の底部分で水脈の下手流れ方向に這うように移動し、一方、単一の帯水層の上部付近（吸水口付近）では水脈の上手方向より、温度の高い地下水がケーシング１のストレーナ部（吸水口）６よりケーシング１内に導入されて地上ポンプＰ１より地上設備１６へ吸引輸送される。
【００２２】
ケーシング１は、金属製のパイプで構成され、その口径は地下水の必要循環量に応じて１００ｍｍ、１２５ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍから適宜選択して使用される。そして、選択された口径のケーシングは、目的の温度や水量などを有する単一の帯水層が存在している深度に合わせて地中深く挿入植設される。
なお、図示を省略しているが、ケーシング１は、数メートルの長さを有する短管複数本を順次連結して地中に挿入植設されることで、一本の井戸を地中深く構築するようになっている。そして、目的の単一の帯水層と対応する位置には吸・排水用の開口を有するストレーナ部６を周壁に備えている短管を挿入植設させるようになっている。
【００２３】
ストレーナ部６は、単一の帯水層を流れる地下水をケーシング１内に流入させるための吸水口と、及びケーシング１外に流出させるための排水口となる開口であり、ケーシング１の周壁に軸芯と平行ならしめて周方向に等間隔をおいて形成されるスリット６ａ群から形成されている（図２参照）。
そして、ケーシング１の上下長さ方向におけるストレーナ部６（スリット６ａ）の開口長さは、単一の帯水層の上下端（帯水層を挟んで上下に存在しているそれぞれの不透水層との境目）よりそれぞれ１〜２ｍほど不透水層側に突出するように形成されている。
尚、ストレーナ部６は、スリットに限定されず、丸孔、或いは角孔等、地下水が出入りすることが出来る開口であればよい。
【００２４】
遮水管４は、単一の帯水層が存在する位置に対応させてケーシング１の周壁に備えられるストレーナ部６の開口長さ範囲内でケーシング１の内部を、往管２の吸い口が位置する吸水側と、還管３の出口が位置する排水側に分断する。つまり、単一の帯水層内において、温度が高い地下水が吸水される吸水側と、地上設備１６との熱交換がなされた後に戻されてくる温度が低い戻り地下水が排水される排水側との温度が違う地下水が干渉しないようにケーシング１の内部を上部空間側と下部空間側とに分断する。
そして、この遮水管４は、温度が高い地下水と温度が低い地下水とが干渉しないように吸水口側と排水口側との距離を、ストレーナ部６の開口長さ範囲内で確保する程度の長さ（例えば、３〜５ｍ位）に形成されている。
これにより、例えば、遮水管４は、ストレーナ部６の開口長さ範囲内の中央部分（単一の帯水層の略中央部）に配設されたときに、ストレーナ部６の開口長さ方向の１／3〜１／4を遮水し、ケーシング１内において地下水の上下流通を遮断する。
また、遮水管４は、図２に示すように、ケーシング１内の定位置において内周面に密着して止水効果を発揮させるための遮水材７を外周面の長さ方向に間隔をおいて複数備えている。
【００２５】
尚、ケーシング１の内径が１００ｍｍで、水中ポンプを利用した場合には、単一の帯水層内で往管２の一部に遮水管４を構成することになるが、それ以外の基本的な構成は単一の帯水層内で還管３の一部に遮水管４を接続構成する。
【００２６】
遮水材７は、遮水管４がケーシング１の内周面に接触しながらある程度移動ができるような多少の柔軟性があり、時間の経過と共に含水することにより体積膨張しケーシング１内面と遮水管外面の密着度を高める材料、例えば含水性のあるコルク、ゴム(遮水専用)、膨潤ゴムなどを用いることができる。
遮水材７の取り付け位置は、図２に示すように、遮水管４の上端側と下端側、及び遮水管４の長さ方向の中程の３箇所に配置しているが、これに限らず、遮水管４の上・下端側２箇所に配置したり、遮水管４の全体に取り付けることも任意である。
【００２７】
前記構成により、井戸自体の水脈に到達させているケーシング１を密閉状態にし、遮水管４より上側にある空気を図１に示す空気抜き弁又は真空ポンプ８などで抜気して、ケーシング１の内部に大気圧力の影響をする空気を入り込まないように密閉回路を構成し、外気から遮断する。
それにより、同圧内では温度差による水流移動が望めるので、熱交換器を直接ケーシング１内にドブ付けし、熱交換して直接地下水を外部に出さないで、ケーシングと水脈ドーム間で循環運動させて、熱移動を容易にするも可能である。
【００２８】
その結果、単一の帯水層の上場（上部）から地下水を吸水し、放熱して温度が下がった地下水を下場（下部）に排水することができ、温度差が生じることにより、排水された低温部分は帯水層の下部を這うように、流れ方向に移動し、温度のある上場の地下水が、遮水管の上場に入り込むように成る。
【００２９】
下記に、前記した地中装置のボーリング施工手順などについて説明する。
（１）各都道府県の土木地質調査の記録（ホームページ等で一般的に公開されているとこ
ろもある）などから、目的地に一番近い過去調査書などの資料に基づいて、有効な
帯水層となる浸透性の地質（砂礫・砂・粗砂・小石・砂利）を分析し、層の深さな
ど考慮しながらボーリング深度を決定する。５０ｍ、７５ｍ、１００ｍ、１５０ｍ
等、必要に応じてそれ以上の深度で、凡その帯水層を予測する。又、ケーシングの
口径は地下水の必要循環量に応じて１００ｍｍ、１２５ｍｍ、１５０ｍｍ、２００
ｍｍ、３００ｍｍから適宜選択する。
（２）深度を決めながら掘削を開始し、掘削深度により変化してくる、コア（掘削した際
の土、砂、石、砂利等の排出されてきた削りカス）の量、大きさ、深さなどにより
、層の地質を確認、検収しながら柱状図、検層図を作成する。
（３）ボーリング中は土質により掘削穴が崩れないように、ベットナイト（潤滑・遮水用
の専用材料）を混入して、遮水しながら予定深度まで掘削を進める。
（４）予定深度まで掘削した後、速やかに電流計測装置等により、各層の掘削時の検層と
の修正を施し、深度に対しての地層の分布を把握し、有効帯水層の確定をする。
（５）確定した帯水層の位置決めをし、それに合わせて帯水層の深さ以上に上下に各々１
〜２ｍ長めにスリット６ａが入ったストレーナ部６を有したケーシング１をケーシ
ング１に位置決め連結して挿入準備をする。
（６）ボーリング後に（４）〜（５）の作業は同日に同時進行する位に速やかに行なわな
ければ、掘削坑が崩れるので、速やかに（５）のケーシング１を挿入する。
（７）ケーシング１挿入後、掘削時のベッドナイト交じりの泥水を排出させながら、帯水
層の地下水の濁りがおさまるまで地下水を排出する。ベッドナイトが抜けきれ、地
下水の揚水状態が目的水量までの出水能力が有るか確認しながら、一定量排出させ
帯水層内に水中ドーム（仮称）が形成されて行く効果を期待しながら井戸を洗う。
(帯水層とケーシング内面やスリット部分の目地に挟まっている砂・泥・ベットナ
イトなどを洗い流すためと、その帯水層の水量が安定することを確認する）
（８）（７）の行程を経て、暫定的に必要以上の揚水量を出せるテスト用の水中ポンプを
入れ、揚水水位（循環ではないので汲み上げ時には水位が下がるので、どこまで下
がるかの位置）と、自然水位（地圧、地下水圧などの水柱圧力と大気圧の均衡が取
れた位置）の深さを調査し、地上に設置するポンプか水中ポンプの仕様の選定をす
る。
（９）（８）の結果により、揚水水位がGLから−７ｍより更に低くなる場合は水中ポンプ
、−７ｍより高い場合は、設計水量が間に合う範囲で地上設置のポンプを選定する
。これらの選定により、地上ポンプ（水中ポンプでもケーシング内径が１２５ｍｍ
以上の場合は同様）が選定される場合は、帯水層の中心部に長さが３〜４ｍ程度の
遮水管４（遮水管の長さの目安は帯水層の深さの略１／３〜１／４）を設置し、遮
水管の位置の調整が出来る様に遮水管４の下端に連通された還管の先がケーシング
１の底に着かないように上下の調整余裕を持たせる。その還管３の周壁には排水用
のスリット３ａが形成されている（図２参照）。
（10）遮水管４より上側で揚水水位より深い位置に往管２の吸い口（又はケーシング内径
が１２５ｍｍ以上の場合は水中ポンプ）を配置し、往管２、還管３が並行に地上の
地上設備１６に向かうが、ケーシング１上端の密閉蓋５は密閉状態で、往管２、還
管３のケーシング１の外部に出る接続部分は密閉を維持できる接続構造とし、空気
の進入を防ぎ、地上設備１６との接続も同じく、全体が密閉回路を構成する（図１
、図３参照）。
（11）ケーシング１の内径が１００ｍｍの場合は、水中ポンプの外径が９７ｍｍ位なので
、該ケーシング１の内面と水中ポンプ１０外周面との隙間が殆どなく、そのために
還管３を前記隙間を通して下方に案内することはできない。そこで、この場合は、
遮水管４の下に水中ポンプ１０が配置され、遮水管４より上側に還管２を位置させ
、水中ポンプ１０と遮水管４と連通された管が、往管２となり、（10）とは反対方
向に循環される。
しかし往管２、還管３の役割は同じで、並行に地上の地上設備１６に向かう。（10
）と同様である（図４参照）。
【００３０】
前記した実施形態は、単一の有効な帯水層において吸水、排水を行なう構成であるが、１本の井戸で同時に地中の深度の異なる複数の各単一の帯水層を利用する構成とすることもできる。
以下、その構成を図６および図７に基づいて簡単に説明する。
１本のケーシング１内に、３個の遮水管１１、１２、１３を前記の実施形態と同様に挿入配置し、最上位の遮水管１１は上層の単一の帯水層Ａ内に位置させ、最下位の遮水管１３は下層の単一の帯水層Ｂ内に位置させ、更に真中の遮水管１２は上層の単一の帯水層Ａと下層の単一の帯水層Ｂとの間の不透水層Ｃ内に位置させる。真中の遮水管１２は、上層の単一の帯水層Ａと下層の単一の帯水層Ｂの地下水が干渉しないように遮水するためのものである。
そして、上層の単一の帯水層Ａ内に配置した遮水管１１には、下層の単一の帯水層Ｂ内に配置した遮水管１３の往管２Ｂと還管３Ｂが貫通して配管されると共に、該遮水管１１の下端に往管２Ａが接続されている。
又、不透水層Ｃ内に配置した遮水管１２には、下層の帯水層Ｂ内に配置した遮水管１３の往管２Ｂと還管３Ｂが貫通して配管されている。
更に、下層の単一の帯水層Ｂ内に配置した遮水管１３には、往管２Ｂのみが接続されている。
【００３１】
そして、前記構成により、１本の井戸の中で地下水温度が１３℃前後の有効な深度が異なる単一の帯水層Ａ（比較的浅い深度１００ｍ以内）と、更に深度の深い地下水温度が２０℃以上（３０〜５０℃でもよい）の有効な単一の帯水層Ｂの水脈を、地上設備１６において地下水温度の低い温域で利用する時期と高い温域で利用する時期を異にして使用する場合、或いは温度差を利用する設備などの二極化、またはそれ以上の複数利用が可能となる。
【００３２】
図１〜７に示した前記の各地下装置では、地下水熱を直接地上設備に循環する構成の装置として説明したが、図８は下記の目的理由により、地下水熱を直接地上設備で循環させずに、ケーシング１内で水中ポンプを利用して強制循環させ、熱交換器となるパイプラインより熱吸収（熱交換）させた熱媒体(例えば不凍液)を地上設備に循環させて地下水熱を取り出す装置である。
【００３３】
１．地上設備において、地下水の成分上、直接熱媒体として使用に耐え難い場合もある。例えば鉄分、硫黄分が多すぎて、冷水利用のファンコイルの細い銅管を腐蝕、酸化させて目詰まり、劣化等で耐用年数を短くしてしまう虞れがある。
２．融雪システムに利用する場合、必要温度に達しない地下水温度の場合、地上設備で直接利用すると、凍結の可能性があるとすれば、先に不凍液を熱媒体にして熱交換した方が安全である。
３．地上に熱交換器をおくよりも最短距離で熱交換できるので、熱ロスを防げることと、地上設備に熱交換器のスペースをはぶける。
４．各都道府県の地盤沈下、公害規制などにより「地下水の汲み上げ規制」のある地域において、その地下水を全く地上に汲み上げずに対応できる。即ち、揚水しないで地下ケーシング内だけで循環させ、熱交換できることにより、規制に関わらない、地下水熱の利用方法となる。
５．熱交換器となるパイプラインが地上設備と連通するので、直接地下水が循環するわけではないので、帯水層内の地下水圧・地圧などに影響しないため、この場合の地上設備は必ずしも密閉回路でなくとも、半密閉・若しくは開放回路でもどちらでも有効利用できる。
【００３４】
以下、図８について簡単に説明する。尚、前記実施例で示したと同じ構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
前記の実施例で示したケーシング１内の遮水管４上部に、熱交換器１４のパイプライン１４’を挿入配置し、そのパイプライン１４’を地上設備１６に連通接続する。そして、そのパイプライン１４’内には媒体液（例えば不凍液）を注入し、地上設備１６で放熱した後、ケーシング１内の熱交換器１４の下部より入り熱交換されながら上昇し、地上設備１６への循環行程を行なう。
強制対流装置１７は、熱交換器１４より上方位置に水中ポンプ１０が付設され、単一の帯水層の上部の地下水が、ケーシング１のストレーナ部６より流入し、熱交換器１４の隙間を通り、熱交換しながら上部水中ポンプ１０に強制的に吸い込まれ、水中ポンプ１０の出口に連通され下部に向かって折り返した還管１５を通り、更に連通されている遮水管４を通り、還管１５のスリットよりケーシング１のストレーナ部６より排水される。
このような構成の地下装置によれば、ケーシング１内だけでの水中ポンプ１０の運転による熱交換のために、水流の速度は速く、熱交換は容易となり、地下水もケーシング１内だけに留まっていることになるので、空気にも触れず、且つ流失も無く汚染も地盤沈下の心配もない地下水熱利用設備における地中装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る地中装置の一例を示す地下水熱利用設備の全体概略図。
【図２】（ａ）は図1の遮水管の付近の拡大図、（ｂ）はケーシングに対する遮水管の挿入状態を示す説明図。
【図３】ケーシングの内径が１２５ｍｍ以上で、遮水管より上方に位置する往管の下端に水中ポンプを接続した形態を示す全体概略図。
【図４】ケーシングの内径が１００ｍｍで、遮水管の下に水中ポンプを連結して往管を構成し、還管を遮水管の上側に配置した全体概略図。
【図５】（ａ）は図４の遮水管と水中ポンプの取り合いの拡大図、（ｂ）は遮水管に連結された水中ポンプをケーシングに挿入する状態を示す説明図。
【図６】１本のケーシング（井戸）で、深度を異にする複数の帯水層の地下水を利用する地下水熱利用設備の全体概略図。
【図７】（ａ）は図６の部分拡大図、（ｂ）は遮水管に対する往管、還管の配管状態を示す一部切欠拡大図。
【図８】ケーシング内に強制対流装置と熱交換器を挿入配置した他の実施例を示す地中装置の全体概略図。
【符号の説明】
【００３６】
Ａ，Ｂ…帯水層                          Ｃ…不透水層
１…ケーシング                ２，２Ｂ…往管
３，３Ｂ…還管          ４，１１，１２，１３…遮水管
５…密閉蓋                          ６…ストレーナ部
７…遮水材                          ８…真空ポンプ
１０…水中ポンプ                       ４…熱交換器
１６…循環密閉回路式地上設備
【図１】
0004485465.tif 000002
【図２】
0004485465.tif 000003
【図３】
0004485465.tif 000004
【図４】
0004485465.tif 000005
【図５】
0004485465.tif 000006
【図６】
0004485465.tif 000007
【図７】
0004485465.tif 000008
【図８】
0004485465.tif 000009