JP2000356433A - 地中熱交換器、及び、熱源設備、及び、熱源設備の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 省スペース化及び低コスト化を図りながら、
省エネ効果の向上や機能性の向上を可能にする。 【解決手段】 地中Ｇに埋設した器体１Ａに熱媒Ｒ１を
通過させて、その熱媒Ｒ１を対地熱交換させる地中熱交
換器を構成するのに、対地熱交換用の前記熱媒Ｒ１とは
別の熱媒Ｗを通過させて、その別熱媒Ｗを埋設器体１Ａ
中における対地熱交換用の熱媒Ｒ１と熱交換させる別熱
媒用の熱交換部９を器体１Ａに設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中に埋設した器
体に熱媒を通過させて、その熱媒を対地熱交換させる地
中熱交換器、及び、それを用いた熱源設備、及び、その
熱源設備の運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記の如き地中熱交換器は、器体
内に通過させる対地熱交換用の熱媒を埋設器体周囲の土
壌とのみ熱交換させるにすぎないものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の地
中熱交換器では、それを用いた熱源設備の構築にあた
り、省エネ効果の向上や機能性の向上などを目的とし
て、地中からの採熱と地中以外の別熱媒からの採熱との
両方を行えるようにしたり、あるいはまた、地中への放
熱と地中以外の別熱媒への放熱との両方を行えるように
する場合、図８に示す如く、熱媒Ｒ１を対地熱交換させ
る地中熱交換器１の埋設設置に加え、その対地熱交換用
の熱媒Ｒ１を別の熱媒Ｗと熱交換させる別熱媒用の独立
した熱交換器Ｎの設置が別途必要になり、この為、設備
スペースとして大きなスペースを要し、また、設備コス
トが嵩む問題があった。

【０００４】なお、図８に示す設備例において、２はヒ
ートポンプ装置、３は地中熱交換器１及び別熱媒用の独
立熱交換器Ｎの夫々とヒートポンプ装置２との間で熱媒
循環させる循環路であり、この循環路３において対地熱
交換用の熱媒Ｒ１を循環させながら、暖房目的等の温熱
供給の場合では、その対地熱交換用の熱媒Ｒ１を採熱用
媒体とする温熱発生運転（すなわち、地中Ｇと別熱媒Ｗ
の両方から採熱しての温熱発生運転）を、また、冷房目
的等の冷熱供給の場合では、その対地熱交換用の熱媒Ｒ
１を放熱用媒体とする冷熱発生運転（すなわち、地中Ｇ
と別熱媒Ｗの両方へ放熱しての冷熱発生運転）をヒート
ポンプ装置２に実行させる。

【０００５】以上の実情に鑑み、本発明の主たる課題
は、地中熱交換器の合理的な改良により上記問題を効果
的に解消する点にあり、また、この改良の地中熱交換器
を用いた合理的な熱源設備、及び、熱源設備運転方法を
提供する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】〔１〕請求項１に係る発
明では、地中に埋設した器体に熱媒を通過させて、その
熱媒を対地熱交換させる地中熱交換器を構成するのに、
対地熱交換用の前記熱媒とは別の熱媒を通過させて、そ
の別熱媒を埋設器体中における対地熱交換用の前記熱媒
と熱交換させる別熱媒用の熱交換部を前記器体に設け
る。

【０００７】つまり、この構成によれば、地中熱交換器
の上記器体を埋設設置するだけで、その器体に通過させ
る対地熱交換用の熱媒を、埋設器体周囲の土壌と熱交換
（対地熱交換）させるとともに、その器体に設けた別熱
媒用の熱交換部において地中以外の別熱媒とも熱交換さ
せることができる。

【０００８】したがって、地中熱交換器を用いた熱源設
備の構築にあたり、地中からの採熱と地中以外の別熱媒
からの採熱との両方を行えるようにしたり、あるいはま
た、地中への放熱と地中以外の別熱媒への放熱との両方
を行えるようにするのに、先述の図８に示す従来設備の
如き別熱媒用の独立熱交換器Ｎの別途設置を不要にする
ことができて、必要設備スペースを小さくし得るととも
に設備コストも低減でき、換言すれば、省スペース化及
び低コスト化を図りながら、地中と別熱媒との両方から
の採熱や両方への放熱を可能にして省エネ効果の向上や
機能性の向上を効果的に達成できる。

【０００９】なお、上記構成の地中熱交換器であれば、
器体内に通過させる対地熱交換用の熱媒をその一通過過
程で周囲土壌と別熱媒との両方に対して熱交換させる使
用形態に限らず、器体の別熱媒用熱交換部に対する別熱
媒の送給を停止した状態で対地熱交換用の熱媒を器体内
に通過させて、その対地熱交換用の熱媒を周囲土壌との
み熱交換させる使用形態や、逆に器体に対する対地熱交
換用熱媒の送給を停止した状態で器体の別熱媒用熱交換
部に別熱媒を通過させて、その別熱媒を周囲土壌と熱交
換させるといった使用形態も可能となり、これらのこと
からも高い機能性を得ることができる。

【００１０】〔２〕請求項２に係る発明では、請求項１
に係る発明の実施にあたり、前記器体を、地中に埋設す
る先端閉塞の外管とその外管の内部に配置した先端開放
の内管とからなる二重管構造で、内管と外管との間の間
隙とその間隙に連通する内管の内部とにわたって対地熱
交換用の前記熱媒を通過させる構造にし、前記別熱媒用
の熱交換部として、前記別熱媒を内部通過させる伝熱管
を、前記器体における対地熱交換用熱媒の通過路中に位
置させた状態で、又は、前記外管の外面に接触させた状
態で、前記器体の長手方向に延設する。

【００１１】つまり、この構成では、二重管構造の上記
器体における内管と外管との間の間隙に対地熱交換用の
熱媒を通過させることで、外管の管壁を伝熱壁として、
対地熱交換用の熱媒と周囲土壌とを熱交換させ、一方、
その器体における対地熱交換用熱媒の通過路中に配置し
た上記伝熱管、又は、外管の外面に接触させた上記伝熱
管の管内に別熱媒を通過させることで、その伝熱管の管
壁ないし伝熱管の管壁と外管の管壁を伝熱壁として、別
熱媒と器体内における対地熱交換用熱媒とを熱交換さ
せ、これにより、器体に通過させる対地熱交換用の熱媒
について器体周囲土壌との熱交換及び別熱媒との熱交換
の両方を可能にする。

【００１２】そして、この構成において上記伝熱管を器
体の長手方向（すなわち、内管及び外管の管芯方向）に
延設することにより、二重管構造の器体の本来長さを利
用した状態で上記伝熱管の延設長さを大きく確保するこ
とができ、これにより、器体での対地熱交換用熱媒と別
熱媒との伝熱面積を大きく確保して、それら熱媒どうし
についての熱交換性能を効果的に高めることができる。

【００１３】〔３〕請求項３に係る発明では、請求項１
又は２に係る発明の地中熱交換器を用いた熱源設備を構
築するのに、前記器体との間で循環させる対地熱交換用
の前記熱媒を採熱用媒体として温熱発生運転を行うヒー
トポンプ装置を設けるとともに、排水発生施設で生じる
排水を貯留する排水槽を設け、この排水槽の貯留排水を
前記別熱媒として前記器体における前記別熱媒用の熱交
換部に送給する構成にする。

【００１４】つまり、この構成によれば、採熱用媒体と
してヒートポンプ装置（具体的にはその吸熱部）と地中
熱交換器の器体との間で循環させる対地熱交換用の熱媒
を地中熱交換器の器体において周囲土壌と熱交換させる
ことで地中から採熱し、また、その対地熱交換用の熱媒
を地中熱交換器の器体における別熱媒用の熱交換部にお
いて排水槽からの送給排水とも熱交換させることで排水
の保有熱も合わせ採熱する（換言すれば、排水から熱回
収する）といった形態で、地中と排水の両方から効率的
に採熱しながらヒートポンプ装置を効率良く温熱発生機
能させることができる。

【００１５】そして、このように排水発生施設で生じる
排水の保有熱を有効に回収利用することにより、省エネ
効果を高めてランニングコストを安価にし得るととも
に、温熱需要量の割りに地中熱交換器を小型なもので済
ませて地中熱交換器の施設コストも安価にすることがで
き、この点、前述の如く別熱媒用の独立熱交換器の別途
設置を不要にし得ることと相俟ってコスト面で一層有利
な熱源設備にすることができる。

【００１６】なお、上記構成の熱源設備であれば、対地
熱交換用の熱媒をヒートポンプ装置と地中熱交換器の器
体との間で循環させながら、その器体における別熱媒用
熱交換部に排水槽の貯留排水を送給して、地中と排水の
両方からの採熱による温熱発生運転をヒートポンプ装置
に実行させる使用形態の他、例えば、排水槽の排水貯留
量が不充分な場合や、排水貯留量は充分であるにしても
その保有熱量が不充分な場合、あるいはまた、排水槽に
おける貯留排水の保有熱量を温熱需要のピーク時まで保
存しておくべき場合など、別熱媒用熱交換部に対する排
水の送給を停止した状態で、対地熱交換用の熱媒をヒー
トポンプ装置と地中熱交換器の器体との間で循環させ
て、地中からの採熱のみによる温熱発生運転をヒートポ
ンプ装置に実行させるといった使用形態も可能となる。

【００１７】また、ヒートポンプ装置と地中熱交換器の
器体との間での対地熱交換用熱媒の循環を停止した状態
で、排水槽の貯留排水を地中熱交換器の器体における別
熱媒用熱交換部に送給して、排水の保有熱により、その
後の地中からの採熱に備えて地中温度を高めたり、地中
熱交換器での凍結トラブルを防止するといった使用形態
も可能となる。

【００１８】〔４〕請求項４に係る発明では、請求項３
に係る発明の熱源設備を運転するのに、温熱需要に対
し、前記排水槽の貯留排水を前記別熱媒として前記別熱
媒用の熱交換部と前記排水槽との間で循環させ、かつ、
対地熱交換用の前記熱媒を前記器体と前記ヒートポンプ
との間で循環させながら、対地熱交換用の前記熱媒を採
熱用媒体とする温熱発生運転を前記ヒートポンプ装置に
実行させ、その後の冷熱需要に対し、前記ヒートポンプ
装置の先の温熱発生運転で保有熱を回収されて低温化し
た前記排水槽の貯留排水を前記別熱媒として前記別熱媒
用の熱交換部と前記排水槽との間で循環させ、かつ、対
地熱交換用の前記熱媒を前記器体と前記ヒートポンプと
の間で循環させながら、対地熱交換用の前記熱媒を放熱
用媒体とする冷熱発生運転をヒートポンプ装置に実行さ
せる。

【００１９】つまり、この運転方法によれば、温熱需要
に対しては、前述の如く、採熱用媒体としてヒートポン
プ装置（具体的にはその吸熱部）と地中熱交換器の器体
との間で循環させる対地熱交換用の熱媒を地中熱交換器
の器体において周囲土壌と熱交換させることで地中から
採熱し、また、その対地熱交換用の熱媒を地中熱交換器
の器体における別熱媒用の熱交換部において排水槽から
の送給循環排水とも熱交換させることで排水の保有熱も
合わせ採熱（熱回収）するといった形態で、地中と排水
の両方から効率的に採熱しながらヒートポンプ装置を効
率良く温熱発生機能させることができる。

【００２０】そして、その後の冷熱需要に対しては、放
熱用媒体としてヒートポンプ装置（具体的にはその放熱
部）と地中熱交換器の器体との間で循環させる対地熱交
換用の熱媒を地中熱交換器の器体において周囲土壌（先
の温熱発生運転での採熱により低温化した周囲土壌）と
熱交換させることで地中へ効率的に放熱し、また、その
対地熱交換用の熱媒を地中熱交換器の器体における別熱
媒用の熱交換部において排水槽からの送給循環排水（先
の温熱発生運転で保有熱を回収されて低温化した排水）
とも熱交換させることで排水へも効率的に放熱するとい
った形態で、換言すれば、先の温熱発生運転の際の循環
排水からの熱回収で貯留排水の温度が低下した排水槽を
次の冷熱発生運転の際の発生排温熱の受け入れ部として
有効利用するといった形態で、地中と排水の両方へ効率
的に放熱しながらヒートポンプ装置を効率良く冷熱発生
機能させることができる。

【００２１】これらのことから、上記の運転方法であれ
ば、例えば昼間に冷房目的の冷熱需要があって夜間に貯
湯目的の温熱需要がある等、冷熱需要と温熱需要とが比
較的短い時間間隔で交互に生じる場合について極めて高
い省エネ効果を得ることができる。

【００２２】なお、上記運転方法の実施にあたっては、
温熱需要が無くなって排水保有熱の利用先が無くなるこ
とにも対応できるように、排水槽と別熱媒用熱交換部と
の間での排水の循環を停止した状態で、対地熱交換用の
熱媒をヒートポンプ装置（その放熱部）と地中熱交換器
の器体との間で循環させて、地中への放熱のみによる冷
熱発生運転をヒートポンプ装置に実行させるといった運
転方法や、ヒートポンプ装置と地中熱交換器との間での
対地熱交換用熱媒の循環を停止した状態で、排水槽と別
熱媒用熱交換部との間で排水を循環させて、排水槽にお
ける貯留排水の保有熱を地中へ放熱し、その後に、この
放熱により低温化した排水槽の貯留排水を排水槽と別熱
媒用熱交換部との間で循環させ、かつ、対地熱交換用の
熱媒をヒートポンプ（その放熱部）と地中熱交換器の器
体との間で循環させて、地中と排水の両方への放熱によ
る冷熱発生運転をヒートポンプ装置に実行させるといっ
た運転方法も選択実施できるようにすれば、一層高い機
能性を得ることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１は地中熱交換器を用いた居住
施設用の熱源設備を示し、１は器体１Ａを縦姿勢で地中
Ｇに埋設した地中熱交換器、２は蒸気圧縮式のヒートポ
ンプ装置、３は循環ポンプ３ａによりヒートポンプ装置
２の熱源側熱交換器２ａと地中熱交換器１の器体１Ａと
の間で対地熱交換用の熱媒Ｒ１（例えばブラインや水）
を循環させる熱源側循環路である。

【００２４】４は冷暖房用の室内器、５は給湯タンクで
あり、６は循環ポンプ６ａによりヒートポンプ装置２の
負荷側熱交換器２ｂと冷暖房用室内器４の内蔵熱交換器
４ａとの間、及び、ヒートポンプ装置２の負荷側熱交換
器２ｂと給湯タンク５の貯留水加熱用熱交換器５ａとの
間で負荷側熱媒Ｒ２（例えばブラインや水）を循環させ
る負荷側循環路である。

【００２５】７は居住施設で生じる排水Ｗを貯留する排
水槽であり、８は循環ポンプ８ａにより排水槽７の貯留
排水Ｗを地中熱交換器１の器体１Ａにおける後述の別熱
媒用熱交換部９と排水槽７との間で循環させる排水循環
路である。

【００２６】なお、５ｂは給湯タンク５における貯留湯
を給湯箇所へ送出する給湯路、５ｃは給湯タンク５に対
する補給水路、７ｂは新たに生じた排水Ｗを排水槽７に
導入する排水導入路、７ｃは排水槽７における余剰の貯
留排水Ｗを排出する排水路である。

【００２７】また、Ｖはヒートポンプ装置２の負荷側熱
交換器２ｂとの間での負荷側熱媒Ｒ２の循環を、冷暖房
用室内器４の内蔵熱交換器４ａに対してのみ行う状態
と、給湯タンク５の貯留水加熱用熱交換器５ａに対して
のみ行う状態と、冷暖房用室内器４の内蔵熱交換器４ａ
と給湯タンク５の貯留水加熱用熱交換器５ａとの両方に
対して行う状態との切り換えを行う弁である。

【００２８】ヒートポンプ装置２は内蔵冷媒回路の切り
換えによる温熱発生運転と冷熱発生運転との切り換えが
可能であり、温熱発生運転では、熱源側熱交換器２ａを
冷媒蒸発器（すなわち、ヒートポンプ装置の吸熱部）と
して機能させ、かつ、負荷側熱交換器２ｂを冷媒凝縮器
（すなわち、ヒートポンプ装置の放熱部）として機能さ
せて、熱源側循環路３における対地熱交換用の熱媒Ｒ１
を採熱用媒体とする形態で熱源側熱交換器２ａを対地熱
交換用の熱媒Ｒ１に対し採熱作用させながら、負荷側熱
交換器２ｂを負荷側循環路６の負荷側熱媒Ｒ２に対し加
熱作用（すなわち温熱発生）させる。

【００２９】また、冷熱発生運転では、逆に熱源側熱交
換器２ａを冷媒凝縮器（ヒートポンプ装置の放熱部）と
して機能させ、かつ、負荷側熱交換器２ｂを冷媒蒸発器
（ヒートポンプ装置の吸熱部）として機能させて、熱源
側循環路３における対地熱交換用の熱媒Ｒ１を放熱用媒
体とする形態で熱源側熱交換器２ａを対地熱交換用の熱
媒Ｒ１に対し放熱作用させながら、負荷側熱交換器２ｂ
を負荷側循環路６の負荷側熱媒Ｒ２に対し冷却作用（す
なわち冷熱発生）させる。

【００３０】地中熱交換器１の器体１Ａは、図２に示す
如く、先端閉塞の外管１０の内部に先端開放の内管１１
を同芯状に配置した二重管構造にしてあり、ヒートポン
プ装置２との間での対地熱交換用熱媒Ｒ１の循環におい
て、その対地熱交換用の熱媒Ｒ１を外管１０と内管１１
との間の間隙とその間隙に連通する内管１１の内部とに
わたりＵターン状に通過させ、外管１０と内管１１との
間の間隙の通過過程で外管１０の管壁を伝熱壁として対
地熱交換用の熱媒Ｒ１を埋設器体周囲（外管周囲）の土
壌と熱交換させる。

【００３１】また、この二重管構造の器体１Ａには、前
述の別熱媒用熱交換部９として、排水槽７との間での循
環排水Ｗを管内通過させるＵ字状の伝熱管９ａを、その
往路部分と復路部分とが平面視で内管１１に対し対称位
置に位置し、かつ、排水循環路８に対する往路部分及び
復路部分夫々の接続部が器体１Ａの上端側に位置してＵ
ターン部が器体１Ａの底部に位置する縦姿勢（すなわ
ち、往路部分及び復路部分の夫々が器体１Ａの長手方向
に延びる姿勢）で、外管１０と内管１１との間における
対地熱交換用熱媒Ｒ１の通過路中に配設してあり、これ
により、この伝熱管９ａの管内通過過程で伝熱管９ａの
管壁を伝熱壁として排水槽７との間での循環排水Ｗを地
中熱交換器１における器体１Ａ中の対地熱交換用熱媒Ｒ
１と熱交換させる。

【００３２】この熱源設備の運転は、基本的には暖房を
主とする冬期運転と冷房を主とする夏期運転とに分か
れ、冬期運転では状況に応じ次の（イ）〜（ハ）の運転
を選択実施する。

【００３３】（イ）一日のうちの暖房時間帯において、
対地熱交換用熱媒Ｒ１の循環と、排水Ｗの循環と、冷暖
房用室内器４の内蔵熱交換器４ａのみを対象とする負荷
側熱媒Ｒ２の循環とを実施しながら、対地熱交換用の熱
媒Ｒ１を採熱用媒体とするヒートポンプ装置２の温熱発
生運転を実施し、これにより、地中Ｇと排水Ｗの両方か
ら採熱する形態でヒートポンプ装置２を温熱発生機能さ
せて、その発生温熱により暖房を実施する。

【００３４】そして、暖房時間帯を終了した後、対地熱
交換用熱媒Ｒ１の循環と、排水Ｗの循環と、給湯タンク
５の貯留水加熱用熱交換器５ａのみを対象とする負荷側
熱媒Ｒ２の循環とを実施しながら、夜間電力を使用し
て、対地熱交換用の熱媒Ｒ１を採熱用媒体とするヒート
ポンプ装置２の温熱発生運転を実施し、これにより、夜
間電力の有効利用を図りながら地中Ｇと排水Ｗの両方か
ら採熱（夜間に地中温度が低下する状況では主に排水Ｗ
から採熱）する形態でヒートポンプ装置２を温熱発生機
能させて、その発生温熱により給湯タンク５の貯留水を
次日の給湯に備えて加熱する。

【００３５】（ロ）排水槽７の排水貯留量が不充分な場
合や、排水貯留量は充分であるにしてもその保有熱量が
不充分な場合、あるいはまた、排水槽７における貯留排
水Ｗの保有熱量を暖房ピーク時まで保存しておくべき場
合など、排水Ｗの循環を停止した状態で、対地熱交換用
熱媒Ｒ１の循環と、冷暖房用室内器４の内蔵熱交換器４
ａないし給湯タンク５の貯留水加熱用熱交換器５ａを対
象とする負荷側熱媒Ｒ２の循環とを実施しながら、対地
熱交換用の熱媒Ｒ１を採熱用媒体とするヒートポンプ装
置２の温熱発生運転を実施し、これにより、地中Ｇから
のみ採熱する形態でヒートポンプ装置２を温熱発生機能
させて、その発生温熱により暖房ないし給湯タンク５の
貯留水加熱を行う。

【００３６】（ハ）地中温度や地中熱交換器１の器体内
温度が大きく低下した場合など、対地熱交換用熱媒Ｒ１
の循環を停止した状態で排水Ｗの循環を実施し、これに
より、循環排水Ｗの保有熱をもって、次の地中Ｇからの
採熱に備えての地中温度の回復や地中熱交換器１の凍結
防止を行う。

【００３７】一方、夏期運転では状況に応じ次の（ニ）
〜（ヘ）の運転を選択実施する。

【００３８】（ニ）一日のうちの冷房時間帯が終了した
後、対地熱交換用熱媒Ｒ１の循環と、排水Ｗの循環と、
給湯タンク５の貯留水加熱用熱交換器５ａのみを対象と
する負荷側熱媒Ｒ２の循環とを実施しながら、夜間電力
を使用して、対地熱交換用の熱媒Ｒ１を採熱用媒体とす
るヒートポンプ装置２の温熱発生運転を実施し、これに
より、夜間電力の有効利用を図りながら地中Ｇと排水Ｗ
の両方から採熱する形態でヒートポンプ装置２を温熱発
生機能させて、その発生温熱により給湯タンク５の貯留
水を次日の給湯に備えて加熱する。

【００３９】そして、次日の冷房時間帯において、対地
熱交換用熱媒Ｒ１の循環と、排水Ｗの循環（すなわち、
冬季に比べ温水の排水量が少ない状況の下で上記夜間の
温熱発生運転により保有熱を回収されて低温化した排水
Ｗの循環）と、冷暖房用室内器４の内蔵熱交換器４ａの
みを対象とする負荷側熱媒Ｒ２の循環とを実施しなが
ら、対地熱交換用の熱媒Ｒ１を放熱用媒体とするヒート
ポンプ装置２の冷熱発生運転を実施し、これにより、地
中Ｇ（上記夜間の温熱発生運転で採熱されて低温化した
周囲土壌）と低温化排水Ｗの両方へ放熱する形態でヒー
トポンプ装置２を冷熱発生機能させて、その発生冷熱に
より冷房を実施する。

【００４０】（ホ）排水Ｗからの採熱を伴なう夜間の温
熱発生運転は行わずに、冷房時間帯において比較的小負
荷に対する冷房を実施する場合など、排水Ｗの循環を停
止した状態で、対地熱交換用熱媒Ｒ１の循環と、冷暖房
用室内器４の内蔵熱交換器４ａのみを対象とする負荷側
熱媒Ｒ２の循環とを実施しながら、対地熱交換用の熱媒
Ｒ１を放熱用媒体とするヒートポンプ装置２の冷熱発生
運転を実施し、これにより、地中Ｇへのみ放熱する形態
でヒートポンプ装置２を冷熱発生機能させて、その発生
冷熱により冷房を実施する。

【００４１】（ヘ）排水Ｗからの採熱を伴なう夜間の温
熱発生運転は行わずに、冷房時間帯において比較的大負
荷に対する冷房を実施する場合など、一日のうちの冷房
時間帯が終了した後（特に夜間が好適）、対地熱交換用
熱媒Ｒ１の循環を停止した状態で排水Ｗの循環を実施
し、これにより、排水槽７における貯留排水Ｗの保有熱
を地中Ｇへ放熱する。

【００４２】そして、次日の冷房時間帯において、対地
熱交換用熱媒Ｒ１の循環と、排水Ｗの循環（すなわち、
先の地中Ｇへの放熱で低温化した排水Ｗの循環）と、冷
暖房用室内器４の内蔵熱交換器４ａのみを対象とする負
荷側熱媒Ｒ２の循環とを実施しながら、対地熱交換用の
熱媒Ｒ１を放熱用媒体とするヒートポンプ装置２の冷熱
発生運転を実施し、これにより、地中Ｇと排水Ｗの両方
へ放熱する形態でヒートポンプ装置２を冷熱発生機能さ
せて、その発生冷熱により冷房を実施する。

【００４３】〔別実施形態〕次に別実施形態を列記す
る。

【００４４】地中熱交換器１の基本的器体構造は、前述
の実施形態の如き二重管構造に限定されるものではな
く、種々の構成変更が可能であり、例えば、管内に対地
熱交換用の熱媒Ｒ１を通過させるＵ字管状の構造や、管
内に対地熱交換用の熱媒Ｒ１を通過させるＵ字管を複数
束ねた如き構造を採用してもよい。

【００４５】また、地中熱交換器１の器体構造に応じ、
その器体１Ａに設ける別熱媒用熱交換部９の具体的構造
も種々の構成変更が可能であり、さらに、前記Ｕ字状伝
熱管９ａの材質を始め、別熱媒用熱交換部９における伝
熱部の材質も熱伝導性を備えるものであれば種々のもの
を適用できる。

【００４６】地中熱交換器１の器体１Ａを二重管構造に
して、別熱媒用熱交換部９としての伝熱管９ａを、器体
内における対地熱交換用熱媒Ｒ１の通過路中に位置させ
た状態で、又は、外管１０の外面に接触させた状態で器
体１Ａの長手方向に延設する形式を採る場合、前述の実
施形態で示した如き伝熱管配設構造に代え、図３に示す
如く内管１１の内部にＵ字状の伝熱管９ａを縦姿勢（器
体１Ａの長手方向に沿う姿勢）で配設する構造や、図４
に示す如くＵ字状伝熱管９ａをその往路部分と復路部分
とのうちの一方を外管１０と内管１１の間の間隙に配置
し、かつ、他方を内管１１の内部に配置する形態の縦姿
勢で器体１Ａ内に配設する構造を採用してもよい。

【００４７】あるいはまた、図５に示す如くＵ字状伝熱
管９ａをその往路部分と復路部分の夫々を外管１０の外
面に接触させた縦姿勢で器体１Ａに付設する構造や、図
６に示す如く伝熱管９ａを外管１０に対し螺旋状に巻き
付ける状態で器体１Ａの長手方向に延設する構造、さら
にまた、図７に示す如く２組（ないし３組以上）のＵ字
状伝熱管９ａを縦姿勢で器体１Ａ内に配設する構造など
を採用してよく、器体１Ａの長手方向に延設する形態で
の伝熱管９ａの具体的配設構造は種々の変更が可能であ
る。なお、図７の（イ）では２組のＵ字状伝熱管９ａの
配置を展開して示している。

【００４８】別熱媒用の熱交換部９に通過させる別熱媒
Ｗは、排水発生施設からの排水に限定されるものではな
く、排水槽以外の槽に貯留した熱媒、あるいは、河川水
や海水、あるいはまた、他機器からの排温熱や排冷熱を
保有する熱媒など、どのようなものであってもよい。

【００４９】また、前述の実施形態では、ヒートポンプ
装置の採熱用媒体や放熱用媒体とする熱媒を対地熱交換
用の熱媒Ｒ１とする例を示したが、ヒートポンプ装置以
外の装置や機器に対する冷却用や加熱用の熱媒を対地熱
交換用熱媒Ｒ１として地中熱交換器１の器体１Ａに通過
させるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】設備構成図

【図２】地中熱交換器の縦断面図と横断面図

【図３】別実施形態を示す地中熱交換器の縦断面図と横
断面図

【図４】他の別実施形態を示す地中熱交換器の縦断面図
と横断面図

【図５】他の別実施形態を示す地中熱交換器の縦断面図
と横断面図

【図６】他の別実施形態を示す地中熱交換器の縦断面図
と横断面図

【図７】他の別実施形態を示す地中熱交換器の縦断面図
と横断面図

【図８】従来例を示す設備構成図

【符号の説明】

１Ａ 器体 ２ ヒートポンプ装置 ７ 排水槽 ９ 別熱媒用の熱交換部 ９ａ 伝熱管 １０ 外管 １１ 内管 Ｇ 地中 Ｒ１ 対地熱交換用の熱媒 Ｗ 別熱媒，排水

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中に埋設した器体に熱媒を通過させ
   て、その熱媒を対地熱交換させる地中熱交換器であっ
   て、 対地熱交換用の前記熱媒とは別の熱媒を通過させて、そ
   の別熱媒を埋設器体中における対地熱交換用の前記熱媒
   と熱交換させる別熱媒用の熱交換部を前記器体に設けて
   ある地中熱交換器。
2. 【請求項２】 前記器体を、地中に埋設する先端閉塞の
   外管とその外管の内部に配置した先端開放の内管とから
   なる二重管構造で、内管と外管との間の間隙とその間隙
   に連通する内管の内部とにわたって対地熱交換用の前記
   熱媒を通過させる構造にし、 前記別熱媒用の熱交換部として、前記別熱媒を内部通過
   させる伝熱管を、前記器体における対地熱交換用熱媒の
   通過路中に位置させた状態で、又は、前記外管の外面に
   接触させた状態で、前記器体の長手方向に延設してある
   請求項１に記載の地中熱交換器。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の地中熱交換器を
   用いた熱源設備であって、 前記器体との間で循環させる対地熱交換用の前記熱媒を
   採熱用媒体として温熱発生運転を行うヒートポンプ装置
   を設けるとともに、排水発生施設で生じる排水を貯留す
   る排水槽を設け、 この排水槽の貯留排水を前記別熱媒として前記器体にお
   ける前記別熱媒用の熱交換部に送給する構成にしてある
   熱源設備。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の熱源設備の運転方法で
   あって、 温熱需要に対し、前記排水槽の貯留排水を前記別熱媒と
   して前記別熱媒用の熱交換部と前記排水槽との間で循環
   させ、かつ、対地熱交換用の前記熱媒を前記器体と前記
   ヒートポンプとの間で循環させながら、対地熱交換用の
   前記熱媒を採熱用媒体とする温熱発生運転を前記ヒート
   ポンプ装置に実行させ、 その後の冷熱需要に対し、前記ヒートポンプ装置の先の
   温熱発生運転で保有熱を回収されて低温化した前記排水
   槽の貯留排水を前記別熱媒として前記別熱媒用の熱交換
   部と前記排水槽との間で循環させ、かつ、対地熱交換用
   の前記熱媒を前記器体と前記ヒートポンプとの間で循環
   させながら、対地熱交換用の前記熱媒を放熱用媒体とす
   る冷熱発生運転を前記ヒートポンプ装置に実行させる熱
   源設備運転方法。