JP4897934B1 - Channel switching type geothermal water circulation device - Google Patents
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Abstract
【課題】 構造を簡単にすることにより製造コストを抑制するとともに、既存の井戸を利用して設置コストを抑制することのできる流路切換式地熱水循環装置を提供する。
【解決手段】 帯水層Lを有する深さまで埋設される外装管２と、この外装管２内に配置される内装管３と、外装管２に設けられる上部ストレーナ４と、内装管３に設けられる下部ストレーナ５と、外装管２の底部で構成された流出防止部６と、外装管２内の地熱水を汲み上げる外装管用ポンプ８と、内装管内の地熱水を汲み上げる内装管用ポンプ９と、地熱水を熱源として熱交換を行う熱交換手段１０と、地熱水を外装管２内とへと還元する外装管用還元パイプ１１と、内装管３内とへと還元する内装管用還元パイプ１２と、第一モードと第二モードとの切り換えを行うモード切換手段１３とを有する。
【選択図】 図１PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flow path switching type geothermal water circulation device capable of suppressing the manufacturing cost by simplifying the structure and suppressing the installation cost by utilizing an existing well.
SOLUTION: An outer tube 2 buried to a depth having an aquifer L, an inner tube 3 disposed in the outer tube 2, an upper strainer 4 provided in the outer tube 2, and an inner tube 3 are provided. A lower strainer 5, an outflow prevention unit 6 formed at the bottom of the outer tube 2, an outer tube pump 8 that pumps geothermal water in the outer tube 2, and an inner tube pump 9 that pumps geothermal water in the inner tube , Heat exchanging means 10 for exchanging heat using geothermal water as a heat source, a reduction pipe 11 for the outer pipe for reducing the geothermal water to the inside of the outer pipe 2, and a reduction pipe for the inner pipe for reducing the inside pipe 3 to the inside 12 and mode switching means 13 for switching between the first mode and the second mode.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、帯水層の地熱水を循環利用する流路切換式地熱水循環装置に関するものである。 The present invention relates to a flow path switching type geothermal water circulation device that circulates and uses geothermal water in an aquifer.
一般的に、地中の温度は年間を通してほぼ一定である。そのため、夏季における地中は外気温よりも低い傾向があり、冬季における地中は外気温よりも高い傾向がある。また、地中にある帯水層内に含まれる地熱水の温度は、地中の温度に依存するため、上記と同様の傾向がある。 Generally, the underground temperature is almost constant throughout the year. Therefore, the underground in summer tends to be lower than the outside temperature, and the underground in winter tends to be higher than the outside temperature. Moreover, since the temperature of the geothermal water contained in the underground aquifer depends on the temperature of the ground, there is a tendency similar to the above.
そこで、これまでに帯水層内の地熱水を汲み上げ、夏季には冷房用の熱源として活用し、冬季には暖房用の熱源として活用する試みがなされている。 Therefore, attempts have been made so far to draw up geothermal water in the aquifer and use it as a heat source for cooling in the summer and as a heat source for heating in the winter.
例えば、本願発明者は、特許第３９２７５９３号公報において、ストレーナを有する外装管と、この外装管内に挿入される断熱内装管と、この断熱内装管と外装管との間に形成される流通路と、断熱内装管内から地熱水を汲み上げるポンプと、このポンプにより汲み上げられた地熱水を圧送する熱源供給圧送管と、利用された後の地熱水を流通路へと圧送する熱源還元管とを有する二重管式地熱水循環装置を提案し、特許権を取得している（特許文献１）。この特許文献１によると、利用後の地熱水が、ストレーナを介して帯水層へと還元されるため、過剰採水による井戸枯れや地盤沈下の心配がなくなるとされている。
For example, in the patent No. 3927593, the inventor of the present application disclosed an outer tube having a strainer, a heat insulating inner tube inserted into the outer tube, and a flow passage formed between the heat insulating inner tube and the outer tube. A pump for pumping geothermal water from inside the heat insulation interior pipe, a heat source supply pump pipe for pumping the geothermal water pumped by the pump, and a heat source reduction pipe for pumping the geothermal water after being used to the flow passage Has proposed a double-pipe geothermal water circulation device with a patent right (Patent Document 1). According to this
しかしながら、特許文献１に記載された発明においては、ストレーナの帯水層側に地熱水を濾過した際の泥や砂等の異物が堆積し、目詰まりを起こすおそれがあった。また、目詰まりが生じた場合、これを解消することは困難であると考えられる。
However, in the invention described in
そこで、本願発明者は、特許第４５６４１０６号公報において、外装管と、外装管内に配置される内装管と、この内装管内に配置される地熱水吸引ポンプと、外装管に設けられるストレーナと、外装管と内装管との間に形成される流通路を上下に分割するように塞ぐことで形成した上側流通路および下側流通路と、下側流通路内の地熱水を地熱水吸引ポンプにより吸引し、利用後の地熱水を上側流通路から帯水層へと還元する第一循環モードと、上側流通路内の地熱水を地熱水吸引ポンプにより吸引し、利用後の地熱水を下側流通路から帯水層へと還元する第二循環モードと、これらの第一循環モードまたは第二循環モードの循環モードの切り換えを行うモード切換手段とを有する流路切換式地熱水循環装置を提案し、特許を取得している（特許文献２）。この特許文献２によると、第一循環モードまたは第二循環モードを適宜切り換えることにより、ストレーナの帯水層側に堆積した異物を帯水層側へ流し出す作用を生じさせることができ、ストレーナの目詰まりを防止することができるとされている。
Therefore, the present inventor, in Japanese Patent No. 4564106, an exterior tube, an interior tube disposed in the exterior tube, a geothermal water suction pump disposed in the interior tube, a strainer provided in the exterior tube, Suction of geothermal water in the upper and lower flow passages formed by closing the flow passage formed between the outer pipe and the inner pipe so as to be divided vertically, and geothermal water in the lower flow passage The first circulation mode that sucks in the pump and reduces the geothermal water after use from the upper flow path to the aquifer, and the geothermal water in the upper flow path is sucked in by the geothermal water suction pump, A flow path switching type having a second circulation mode for reducing geothermal water from the lower flow passage to the aquifer, and mode switching means for switching between the first circulation mode or the second circulation mode. Proposed geothermal water circulation device and obtained a patent ( Patent Document 2). According to this
しかしながら、特許文献２に記載された発明においては、地熱水吸引ポンプが内装管内にしか設置されておらず、汲み上げる地熱水を常に内装管内に供給するため、第一循環モードと、第二循環モードとを切り換えるには、複雑な流通路が必要となっていた。従って、製造コストが高くなってしまうことから、構造を簡単にすることで製造コストを低く抑えて実用化を高めたいというニーズが存在していた。
However, in the invention described in
また、特許文献２に記載された発明においては、流通路を上下に分割する構造を外装管等に予め設けておく必要があった。例えば、特許文献２では、外装管内の支持部と内装管の係止部とにより構成したり、外装管と内装管とを間仕切り等で固定したりするものが提案されていた。
Moreover, in the invention described in
しかし、特許文献２で提案されていたものは、上記構成を有する外装管等を新たに製造して埋設する必要があるため、設置コストも嵩むという要因になる。従って、既存の井戸を外装管として利用できれば設置コストが抑えられる。
However, what has been proposed in
本発明は、このようなニーズに応えるためになされたものであって、構造を簡単にすることにより製造コストを抑制するとともに、既存の井戸を利用して設置コストを抑制することのできる流路切換式地熱水循環装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in order to meet such needs, and it is possible to reduce the manufacturing cost by simplifying the structure and to reduce the installation cost by using an existing well. The object is to provide a switchable geothermal water circulation device.
本発明に係る流路切換式地熱水循環装置は、地表から少なくとも一つの帯水層を有する深さまで埋設される外装管と、この外装管内に配置されるとともに少なくとも前記外装管の接する帯水層よりも深い位置まで埋設される内装管と、前記外装管において前記帯水層と接する位置に設けられる上部ストレーナと、前記内装管において前記帯水層と接する位置に設けられる下部ストレーナと、前記外装管に接する帯水層と前記内装管に接する帯水層との間に設けられて前記上部ストレーナから流入する地熱水の流出を防止する前記外装管の底部で構成された流出防止部と、前記内装管と前記外装管との間に配置されて前記外装管内に流入する地熱水を汲み上げる外装管用ポンプと、前記内装管内に配置されて前記内装管内に流入する地熱水を汲み上げる内装管用ポンプと、前記外装管用ポンプまたは前記内装管用ポンプにより汲み上げられた地熱水を熱源として熱交換を行う熱交換手段と、この熱交換手段により使用された後の地熱水を前記外装管内とへと還元する外装管用還元パイプと、前記熱交換手段により使用された後の地熱水を前記内装管内とへと還元する内装管用還元パイプと、前記外装管用ポンプを作動させるとともに前記内装管用還元パイプを開放する第一モードと前記内装管用ポンプを作動させるとともに前記外装管用還元パイプを開放する第二モードとの切り換えを行うモード切換手段とを有する。 The flow path switching type geothermal water circulating apparatus according to the present invention comprises an outer tube buried from the surface to a depth having at least one aquifer, and an aquifer disposed in the outer tube and in contact with at least the outer tube. An inner pipe buried to a deeper position, an upper strainer provided in a position in contact with the aquifer in the outer pipe, a lower strainer provided in a position in contact with the aquifer in the inner pipe, and the outer pipe An outflow prevention part formed between the aquifer in contact with the inner pipe and the aquifer in contact with the interior pipe and configured to prevent outflow of geothermal water flowing in from the upper strainer, An exterior pipe pump that is disposed between the interior pipe and the exterior pipe and pumps up the geothermal water flowing into the exterior pipe, and a geothermal water that is disposed within the interior pipe and flows into the interior pipe. A pump for an interior pipe to be raised, a heat exchange means for exchanging heat using the geothermal water pumped up by the pump for the exterior pipe or the pump for the interior pipe, and the geothermal water after being used by the heat exchange means as the exterior A reduction pipe for an exterior pipe that returns to the interior of the pipe, a reduction pipe for the interior pipe that reduces the geothermal water used by the heat exchange means to the interior of the interior pipe, and operates the pump for the exterior pipe and operates the interior Mode switching means for switching between a first mode for opening the pipe reduction pipe and a second mode for operating the inner pipe pump and opening the outer pipe reduction pipe.
また、本発明に係る流路切換式地熱水循環装置は、地表から少なくとも複数の帯水層を有する深さまで埋設される外装管と、この外装管内に配置されるとともに少なくとも一つの帯水層よりも深い位置まで埋設される内装管と、前記複数の帯水層のうち上方側にある上方帯水層と下方側にある下方帯水層との間に設けられる前記外装管内の上下の流通を遮蔽する流通遮蔽部と、前記外装管において前記上方帯水層と接する位置に設けられる上部ストレーナと、前記外装管において前記下方帯水層と接する位置に設けられる下部ストレーナと、前記流通遮蔽部より上方の前記内装管と前記外装管との間に配置されて前記外装管内に流入する地熱水を汲み上げる外装管用ポンプと、前記内装管内に配置されて前記内装管内に流入する地熱水を汲み上げる内装管用ポンプと、前記外装管用ポンプまたは前記内装管用ポンプにより汲み上げられた地熱水を熱源として熱交換を行う熱交換手段と、この熱交換手段により使用された後の地熱水を前記外装管内とへと還元する外装管用還元パイプと、前記熱交換手段により使用された後の地熱水を前記内装管内とへと還元する内装管用還元パイプと、前記外装管用ポンプを作動させるとともに前記内装管用還元パイプを開放する第一モードと前記内装管用ポンプを作動させるとともに前記外装管用還元パイプを開放する第二モードとの切り換えを行うモード切換手段とを有する。 Further, the flow path switching type geothermal water circulation device according to the present invention includes an outer tube buried from the surface to a depth having at least a plurality of aquifers, and is disposed in the outer tube and has at least one aquifer. Shields the upper and lower circulation in the outer tube provided between the inner pipe embedded to a deep position and the upper aquifer on the upper side and the lower aquifer on the lower side among the plurality of aquifers An upper strainer provided at a position in contact with the upper aquifer in the outer tube, a lower strainer provided at a position in contact with the lower aquifer in the outer tube, and above the distribution shield. A pump for an exterior pipe that is disposed between the interior pipe and the exterior pipe and pumps up the geothermal water flowing into the exterior pipe, and pumps the geothermal water that is disposed within the interior pipe and flows into the interior pipe An internal pipe pump, heat exchange means for exchanging heat using the geothermal water pumped by the exterior pipe pump or the internal pipe pump as a heat source, and the geothermal water after being used by the heat exchange means An exterior pipe reduction pipe for reducing the interior pipe into the exterior pipe, an interior pipe reduction pipe for reducing the geothermal water used by the heat exchange means into the interior pipe, and operating the exterior pipe pump Mode switching means for switching between a first mode for opening the internal pipe reduction pipe and a second mode for operating the internal pipe pump and opening the external pipe reduction pipe.
また、本発明の一態様として、前記外装管用還元パイプの流出口および前記内装管用還元パイプの流出口を動水位より深い位置に配置するとともに、前記外装管内および前記内装管内の動水位より深い位置に前記地熱水と空気との接触を遮断する空気遮断部を設置するよにしてもよい。 Further, as one aspect of the present invention, the outlet of the outer pipe reducing pipe and the outlet of the inner pipe reducing pipe are arranged at a position deeper than the dynamic water level, and a position deeper than the dynamic water level in the outer pipe and the inner pipe. In addition, an air blocking unit that blocks contact between the geothermal water and air may be installed.
さらに、本発明の一態様として、前記流通遮蔽部は、前記内装管を挿通させる内装管挿通孔を有する可延性板材と、この可延性板材を上下から狭持して前記可延性板材の外周縁を前記外装管内壁に密接させる狭持部材とを有するようにしてもよい。 Furthermore, as one aspect of the present invention, the flow shield part includes a ductable plate material having an interior tube insertion hole through which the interior tube is inserted, and an outer peripheral edge of the ductile plate material by sandwiching the ductile plate material from above and below. It is also possible to have a pinching member that closely contacts the inner wall of the outer tube.
また、本発明の一態様として、前記流通遮蔽部は、複数枚の前記可延性板材を有しており、各々の前記可延性板材は前記内装管挿通孔を分断する切断面により２つに分割されており、上下に接する前記可延性板材同士の前記切断面を周方向にずらして重ね合わせてなるようにしてもよい。 Further, as one aspect of the present invention, the flow shield part has a plurality of the ductile plate members, and each of the ductile plate members is divided into two by a cut surface that divides the interior pipe insertion hole. In addition, the cut surfaces of the ductile plates that are in contact with each other may be overlapped while being shifted in the circumferential direction.
本発明によれば、構造を簡単にすることにより製造コストを抑制するとともに、既存の井戸を利用することにより設置コストも抑制することができる。 According to the present invention, the manufacturing cost can be reduced by simplifying the structure, and the installation cost can be reduced by using an existing well.
以下、本発明に係る流路切換式地熱水循環装置の第一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本第一実施形態の流路切換式地熱水循環装置１Ａにおいて第一モードの状態を示す正面縦断面図である。 Hereinafter, a first embodiment of a flow path switching type geothermal water circulation apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front longitudinal sectional view showing the state of the first mode in the flow path switching type geothermal water circulating apparatus 1A of the first embodiment.
図１より、本第一実施形態の流路切換式地熱水循環装置１Ａは、主として、地中に埋設される外装管２と、前記外装管２内に配置される内装管３と、前記外装管２の側面に設けられる上部ストレーナ４と、前記内装管３の側面に設けられる下部ストレーナ５と、前記外装管２の下方に設けられる底部として構成される流出防止部６と、前記外装管２および前記内装管３の地表近傍に設けられる空気遮断部７と、前記外装管２内に配置される外装管用ポンプ８と、前記内装管３内に配置される内装管用ポンプ９と、汲み上げられる地熱水を熱源として熱交換を行う熱交換手段１０と、使用後の地熱水を前記外装管２内へ還元する外装管用還元パイプ１１と、使用後の地熱水を前記内装管３内へ還元する内装管用還元パイプ１２と、地熱水の流れを第一モードまたは第二モードに切り換えるモード切換手段１３とから構成されている。以下、各構成について詳細に説明する。
From FIG. 1, the flow path switching type geothermal water circulation device 1A of the first embodiment mainly includes an
外装管２は、鉄鋼や樹脂等を材料とする管であり、複数の帯水層Ｌを有する地中において、地表から少なくとも一つの帯水層Ｌを有する深さまで埋設されている。
The
内装管３は、鉄鋼や樹脂等を材料とする管であり、外装管２内に配置されているとともに、少なくとも外装管２の接する帯水層Ｌよりも深い位置における帯水層Ｌを有する深さまで埋設されている。また、内装管３は、この内装管３と外装管２との間に外装管用ポンプ８を配置するため、外装管２の中心位置から偏心された位置に配置されている。なお、外装管２と内装管３との間に外装管用ポンプ８を配置するのに十分な空間が形成されている場合、内装管３を外装管２に対して偏心位置に配置しなくてもよい。
The
上部ストレーナ４は、金網や不織布等により形成されたフィルターを有しており、外装管２の帯水層Ｌと接する位置に設けられている。この上部ストレーナ４は、外装管２内に流入する地熱水に含まれる砂や泥等の不純物を除去するものである。
The
下部ストレーナ５は、上部ストレーナ４と同様、金網や不織布等により形成されたフィルターを有し、外装管２の底部である流出防止部６よりも下方における内装管３が接する帯水層Ｌの位置に設けられている。この下部ストレーナ５は、上部ストレーナ４と同様に、内装管３内に流入する地熱水に含まれる砂や泥等の不純物を除去するものである。
Similar to the
流出防止部６は、外装管２の下方を塞ぐためのものであるとともに、本第一実施形態では、上部ストレーナー４から流入させた地熱水を流出させないように機能している。また、前記流出防止部６には、内装管３を挿通させるための内装管挿通孔６１が形成されている。なお、前記流出防止部６は、外装管２と一体的に形成されていてもよく、外装管２とは別体として形成し、溶接、嵌合または螺合等によって外装管２の下方に固定されてもよい。
The outflow prevention unit 6 is for closing the lower part of the
空気遮断部７は、鉄鋼や樹脂等を材料とする板状部材からなり、外装管２の上方および内装管３の上方であって動水位Ｗよりも深い位置に配置される。この空気遮断部７は、外装管２内および内装管３内の地熱水と、その上方にある空気との接触を遮断するものである。
The
なお、動水位Ｗとは、外装管用ポンプ８または内装管用ポンプ９を作動させた際の各管内の地熱水の水位のことである。
The dynamic water level W is the level of geothermal water in each pipe when the
外装管用ポンプ８は、前記外装管２内の地熱水を汲み上げるためのポンプであり、内装管３と外装管２との間に配置される。また、本第一実施形態における外装管用ポンプ８は、汲み上げる地熱水と空気との接触を避けるため、水中から地熱水を汲み上げることのできる水中ポンプが用いられている。
The
内装管用ポンプ９は、前記内装管３内の地熱水を汲み上げるためのポンプであり、内装管３内に配置される。また、本第一実施形態における内装管用ポンプ９は、外装管用ポンプ８と同様、汲み上げる地熱水と空気との接触を避けるため、水中ポンプが用いられている。
The
なお、外装管用ポンプ８および内装管用ポンプ９は、水中ポンプに限定されるものではない。例えば、水中で使用できないポンプ等も用いることができる。水中で使用できないポンプの場合は、ポンプの取水口を外装管８内または内装管９内の動水位Ｗより深い位置に配置し、ポンプ本体を地中や地上等に設けることにより、外装管２内または内装管３内の地熱水を汲み上げることができる。
The
熱交換手段１０は、地熱水を熱源として熱交換を行う冷暖房装置等で構成される。なお、熱交換手段１０の代わりに、または、熱交換手段１０とともに、蛇口を設けて地熱水を水源として利用できるようにしてもよい。
The
外装管用還元パイプ１１は、鉄鋼や樹脂等を材料とする管であり、熱交換手段１０から外装管２内にかけて配置されている。この外装管用還元パイプ１１は、熱交換手段１０により使用された後の地熱水を外装管２内へと還元する管である。また、本第一実施形態における外装管用還元パイプ１１の下端部にある流出口１１１は、動水位Ｗより深い位置に配置されている。使用された後の地熱水を外装管２内へと還元する際に、地熱水と空気との接触を避けるためである。
The outer
内装管用還元パイプ１２は、鉄鋼や樹脂等を材料とする管であり、熱交換手段１０から内装管３内にかけて配置されている。この内装管用還元パイプ１２は、熱交換手段１０により使用された後の地熱水を内装管３内へと還元する管である。また、本第一実施形態における内装管用還元パイプ１２の下端部にある流出口１２１は、外装管用還元パイプ１１の下端部にある流出口１１１と同様、地熱水と空気との接触を避けるため、動水位Ｗより深い位置に配置されている。
The interior
モード切換手段１３は、外装管用ポンプ８を作動させるとともに内装管用還元パイプ１２を開放する第一モードと、内装管用ポンプ９を作動させるとともに外装管用還元パイプ１１を開放する第二モードとを切り換えることにより、地熱水の循環方向を切り換えるものである。本第一実施形態におけるモード切換手段１３は、第一モードと第二モードとの切り換えを行うため、ポンプ制御部（図示しない）と、還元パイプ切換制御部１３１とを有している。
The mode switching means 13 switches between a first mode in which the
ポンプ制御部は、外装管用ポンプ８および内装管用ポンプ９の作動のオン・オフ制御を行うものであり、第一モードでは、前記外装管用ポンプ８を作動させるとともに前記内装管用ポンプ９を停止させ、第二モードでは、前記内装管用ポンプ９を作動させるとともに前記外装管用ポンプ８を停止させる。
The pump control unit performs on / off control of the operation of the
還元パイプ切換制御部１３１は、電磁弁等を有しており、使用された後の地熱水を送る流路を外装管用還元パイプ１１か内装管用還元パイプ１２に切り換える制御を行う。第一モードでは、内装管用還元パイプ１２側の流路を開放し、第二モードでは、外装管用還元パイプ１１側の流路を開放する。
The reduction pipe
次に、本第一実施形態における流路切換式地熱水循環装置１Ａの各構成の作用について、図１および図２を用いて説明する。 Next, the operation of each component of the flow path switching type geothermal water circulation device 1A in the first embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、各構成が第一モードである場合について説明する。図１に示すように、第一モードの場合、モード切換手段１３のポンプ制御部は、外装管用ポンプ８を作動させるとともに内装管用ポンプ９を停止させる。
First, a case where each configuration is the first mode will be described. As shown in FIG. 1, in the first mode, the pump control unit of the
外装管用ポンプ８は、外装管２内の地熱水を汲み上げて熱交換手段１０へと送る。本第一実施形態では、外装管用ポンプ８として水中ポンプを用いているため、汲み上げた地熱水を空気と接触させることなく、熱交換手段１０へ送ることができる。
The
外装管２では、地熱水が汲み上げられ、水位が低下すると、これに応じて外装管２内の圧力も低下する。そのため、相対的に帯水層Ｌ側の圧力が高くなり、帯水層Ｌ内の地熱水が上部ストレーナ４を通過して外装管２内に流入する。このように外装管２内の地熱水は、帯水層Ｌから随時供給され、外装管用ポンプ８によって連続的に汲み上げることができる。
In the
また、流出防止部６が、外装管２の下方を塞いでいるため、上部ストレーナ４を通過して外装管２内に流入する地熱水を外装管２内に溜めておくことができる。
Further, since the outflow prevention part 6 blocks the lower part of the
上部ストレーナ４は、フィルターによって帯水層Ｌ内に含まれる泥や砂等の異物を濾過し、外装管２内に流入する地熱水を綺麗にする。
The
熱交換手段１０は、汲み上げられた地熱水を熱源として熱交換を行う。例えば、夏季では、地熱水が外気温よりも低温であるため、地熱水を冷房用の熱源として利用する。また、冬季では、地熱水が外気温よりも高温であるため、地熱水を暖房用の熱源として利用する。 The heat exchange means 10 performs heat exchange using the pumped geothermal water as a heat source. For example, since the geothermal water is cooler than the outside air temperature in summer, the geothermal water is used as a heat source for cooling. In the winter season, geothermal water is hotter than the outside air temperature, so geothermal water is used as a heat source for heating.
モード切換手段１３の還元パイプ切換制御部１３１は電磁弁を制御して、使用された後の地熱水を送る流路を内装管用還元パイプ１２側にして当該内装管用還元パイプ１１を開放させる。
The reduction pipe
そして、第一モードにおける熱交換手段１０により使用された後の地熱水は、内装管３内へと送られる。このとき、内装管用還元パイプ１２の流出口１２１が動水位Ｗよりも深い位置に配置されているため、地熱水を空気とを接触させることなく内装管３内へ送ることができる。
And the geothermal water after being used by the heat exchange means 10 in the first mode is sent into the
また、地熱水が内装管３内に送られることにより当該内装管３内の圧力は高くなる。よって、相対的に帯水層Ｌ側の圧力が低くなり、内装管３内の地熱水は下部ストレーナ５を通過して帯水層Ｌへと還元される。
Moreover, when the geothermal water is sent into the
次に、各構成が第二モードである場合について説明する。図２に示すように、第二モードの場合、モード切換手段１３のポンプ制御部は、内装管用ポンプ９を作動させるとともに外装管用ポンプ８を停止させる。地熱水を第一モードにおける循環方向とは逆方向に循環させるためである。
Next, a case where each configuration is the second mode will be described. As shown in FIG. 2, in the second mode, the pump control unit of the
内装管用ポンプ９は、内装管３内の地熱水を汲み上げて熱交換手段１０へ送る。外装管用ポンプ８と同様、水中ポンプを用いているため、汲み上げた地熱水を空気と接触させることなく、熱交換手段１０へ送ることができる。
The
内装管３内の地熱水は、汲み上げられことにより水位が低下し、前記内装管３内の圧力が低下する。よって、相対的に帯水層Ｌ側の圧力が高くなり、帯水層Ｌ内の地熱水が下部ストレーナ５を通過して内装管３内に随時流入する。
As the geothermal water in the
下部ストレーナ５は、上部ストレーナ４と同様、フィルターによって帯水層Ｌ内に含まれる泥や砂等の異物を濾過し、内装管３内に流入する地熱水を綺麗にする。
Similar to the
熱交換手段１０は、第一モードと同様、汲み上げられた地熱水を熱源として熱交換を行う。 Similarly to the first mode, the heat exchange means 10 performs heat exchange using the pumped geothermal water as a heat source.
第二モードでは、モード切換手段１３の還元パイプ切換制御部１３１が電磁弁を制御して、使用された後の地熱水を送る流路を外装管用還元パイプ１１側に切り換え、当該外装管用還元パイプ１１を開放する。
In the second mode, the reduction pipe
また、外装管用還元パイプ１１の流出口１１１は、内装管用還元パイプ１２の流出口１２１と同様に、動水位Ｗよりも深い位置に配置されているため、地熱水を空気に接触させることなく外装管２内へ送ることができる。流出防止部６は、外装管２内へ送られた地熱水の外装管２内からの流出を防ぐ。
Moreover, since the
そして、地熱水が外装管２内に送られることにより、外装管２内の圧力は高くなる。よって、相対的に帯水層Ｌ側の圧力が低くなり、外装管２内の地熱水は上部ストレーナ４を通過して帯水層Ｌへと還元される。
And when geothermal water is sent in the
また、第一モードおよび第二モードともに、空気遮断部７が、外装管２内および内装管３内の地熱水と、その上方にある空気との接触を遮断している。従って、本第一実施形態の流路切換式地熱水循環装置１Ａは、地熱水を空気に接触することなく循環することができる。
In both the first mode and the second mode, the
一方、上部ストレーナ４または下部ストレーナ５により濾過された砂等の異物は、フィルターの外側である帯水層Ｌ側に付着ないし堆積される。そのため、長期間、同じモードで使用を続けると、フィルターが目詰まりを起こすおそれがある。
On the other hand, foreign matter such as sand filtered by the
そこで、本第一実施形態ではモード切換手段１３によりモードを切り換えることによってフィルターの目詰まりを防止する。 Therefore, in the first embodiment, the filter is prevented from being clogged by switching the mode by the mode switching means 13.
例えば、第一モードの場合、上部ストレーナ４により濾過された砂等の異物は、フィルターの帯水層Ｌ側に堆積される。そこで、モードを第二モードに切り換えると、上述のとおり、第二モードでは、外装管２内の圧力は高くなり、相対的に帯水層Ｌ側の圧力が低くなるため、地熱水は上部ストレーナ４を通過して帯水層Ｌへと還元される。このとき、フィルターの帯水層Ｌ側に堆積された砂等の異物は、帯水層Ｌ側に押し流されるため、目詰まりを解消することができる。
For example, in the first mode, foreign matters such as sand filtered by the
同様に、第二モードの場合、下部ストレーナ５により濾過された砂等の異物は、フィルターの帯水層Ｌ側に堆積される。そこで、モードを第一モードに切り換えると、内装管３内の地熱水は下部ストレーナ５を通過して帯水層Ｌへと還元されるため、フィルターの帯水層Ｌ側に堆積された砂等の異物は、帯水層Ｌ側に押し流されて目詰まりが解消される。
Similarly, in the second mode, foreign matters such as sand filtered by the
よって、適宜モードを切り換えることにより、目詰まりを防止することができる。なお、モードを切り換えるタイミングは適宜選択されるものである。地中の温度は年中ほぼ一定であるため、いつモードを切り換えても、同等の温度を有する地熱水の連続供給が可能である。 Therefore, clogging can be prevented by switching the mode as appropriate. Note that the timing for switching the mode is appropriately selected. Since the underground temperature is almost constant throughout the year, it is possible to continuously supply geothermal water having the same temperature whenever the mode is switched.
また、地中の温度は、外気温度に対して夏は冷たく、冬は暖かい。従って、地熱水は、夏は冷房用の熱源として、冬は暖房用の熱源として適しており、年中、地熱水の温度を効率よく熱源とすることができる。 The underground temperature is colder in summer and warmer in winter than the outside temperature. Accordingly, geothermal water is suitable as a heat source for cooling in summer and as a heat source for heating in winter, and the temperature of geothermal water can be efficiently used as a heat source throughout the year.
なお、適宜、第一モードと第二モードとに切り換えることにより、利用した水をそれぞれの帯水層Ｌへ還元することができるため、帯水層Ｌの枯渇を防ぐとともに各帯水層Ｌに与える負荷を小さくできる。 In addition, since the used water can be reduced to each aquifer L by appropriately switching between the first mode and the second mode, it is possible to prevent the aquifer L from being depleted and The applied load can be reduced.
以上のような本第一実施形態の流路切換式地熱水循環装置１Ａによれば、以下の効果を得ることができる。
１．地熱水を汲み上げるポンプを外装管２内と内装管３内の両方に配置したことにより、地熱水を循環させる流通路の構造を簡単にすることができる。
２．地熱水は空気と接触させずに循環させることができる。そのため、流路切換式地熱水循環装置１Ａ内における藻等の発生が抑制できる。
３．ストレーナの目詰まりを防止するという、流路切換式地熱水循環装置１Ａにおける基本性能をストレーナの交換をしなくても維持することができる。
４．地熱水を循環利用することで環境へ配慮された優しいシステムを提供できる。
According to the flow path switching type geothermal water circulating apparatus 1A of the first embodiment as described above, the following effects can be obtained.
1. By arranging the pump for pumping up the geothermal water in both the
2. Geothermal water can be circulated without contact with air. Therefore, generation | occurrence | production of the algae etc. in the flow-path switching type geothermal water circulation apparatus 1A can be suppressed.
3. The basic performance of the flow path switching type geothermal water circulating apparatus 1A for preventing the strainer from being clogged can be maintained without replacing the strainer.
4). By recycling geothermal water, we can provide a friendly system that is environmentally friendly.
次に、本発明に係る流路切換式地熱水循環装置の第二実施形態について図面を用いて説明する。なお、本第二実施形態の構成のうち、上述した第一実施形態の構成と同等または相当する構成については同一の符号を付し、再度の説明を省略する。 Next, a second embodiment of the flow path switching type geothermal water circulation apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in the configuration of the second embodiment, the same or equivalent configuration as the configuration of the first embodiment described above is denoted by the same reference numeral, and the description thereof is omitted.
図３は、本第二実施形態の流路切換式地熱水循環装置１Ｂにおいて第一モードの状態を示す正面縦断面図である。
FIG. 3 is a front longitudinal sectional view showing a state of the first mode in the flow path switching type geothermal
図３より、本第二実施形態の流路切換式地熱水循環装置１Ｂは、主として、外装管２と、内装管３と、上部ストレーナ４と、下部ストレーナ５と、空気遮断部７と、外装管用ポンプ８と、内装管用ポンプ９と、熱交換手段１０と、外装管用還元パイプ１１と、内装管用還元パイプ１２と、モード切換手段１３とを有しており、第一実施形態における外装管２の底部で構成された流出防止部６に代えて、流通遮蔽部１４を有している。
From FIG. 3, the flow path switching type geothermal
本第二実施形態における外装管２は、図３に示すように、地表から複数の帯水層Ｌを有する深さまで埋設されている。また、外装管２には、帯水層Ｌと接する位置にストレーナが設けられている。
As shown in FIG. 3, the
流通遮蔽部１４は、外装管２内の任意の深さに設置され、外装管２内の上下の流通を遮蔽するものである。すなわち、流通遮蔽部１４は、第一実施形態における外装管２の流出防止部６に相当するとともに、流通遮蔽部１４より下方の外装管２を第一実施形態における内装管３に相当する機能を持たせるものである。
The
よって、本第二実施形態では、流通遮蔽部１４より上方側にある上方帯水層ＵＬに設けられた外装管２のストレーナが上部ストレーナ４となり、流通遮蔽部１４より下方側にある下方帯水層ＬＬに設けられたストレーナが下部ストレーナ５となる。
Therefore, in the second embodiment, the strainer of the
本第二実施形態における流通遮蔽部１４は、図５から図７に示すように、可延性板材１５と、この可延性板材１５を狭持する狭持部材１６とを有する。以下、可延性板材１５および狭持部材１６について詳細に説明する。
As shown in FIGS. 5 to 7, the
可延性板材１５は、狭持部材１６により狭持されることで外方向（半径方向）に延出され、その外周縁が外装管２内壁に密着することにより、外装管２内の上下の流通を遮蔽するものである。本第二実施形態における可延性板材１５は、図８から図１５に示すように、第一可延性板材１５ａ、第二可延性板材１５ｂ、第三可延性板材１５ｃおよび第四可延性板材１５ｄからなる。
The
第一可延性板材１５ａは、最も上方に配置される可延性板材１５であり、図８および図９に示すように、狭持部材１６に設けられたボルト１６１を挿通させる２つのボルト挿通孔１５１と、内装管２を挿通させるための内装管挿通孔１５２を有している。
The first
また、第一可延性板材１５ａは、内装管挿通孔１５２を２つに分断する切断面１５３により２つに分割されている。これは、内装管２の下端部から流通遮蔽部１４を設置するまでの距離が長い場合に、前記内装管２を所定の位置まで内装管挿通孔１５２内に挿通させるよりも、分割した流通遮蔽部１４をその設置場所において直接的に装着する方が、作業上、容易だからである。
Moreover, the 1st ductile board |
本第二実施形態では、図８に示すように、内装管挿通孔１５２を２等分するとともに、一方のボルト挿通孔１５１の近傍を通る縦断面により分割されている。
In the second embodiment, as shown in FIG. 8, the interior
また、図９に示すように、第一可延性板材１５ａの外周縁部１５４は、上方に向けて縮径するテーパ状に形成されている。これは、流通遮蔽部１４を装着させた状態で内装管３を外装管２内に配置する場合、流通遮蔽部１４の外周縁部における上側角部が外装管２の内壁に引っ掛かる等して挿入出が妨げられるのを防止するためである。
Moreover, as shown in FIG. 9, the outer
第二可延性板材１５ｂは、第一可延性板材１５ａの下方に設けられるものである。図１０および図１１に示すように、第一可延性板材１５ａと同様、２つのボルト挿通孔１５１と、内装管挿通孔１５２とを有している。また、内装管挿通孔１５２を２つに分断する切断面１５３により２つに分割されている。
The second
但し、第二可延性板材１５ｂは、第一可延性板材１５ａの切断面１５３とは異なる位置における切断面１５３により分割されている。第一可延性板材１５ａおよび第三可延性板材１５ｃと重ね合わせた際に、切断面１５３部分に隙間が生じ、その隙間同士が連通することによって水漏れが生じるのを防ぐためである。
However, the 2nd
よって、本第二実施形態における第二可延性板材１５ｂは、内装管挿通孔１５２を２等分するとともに、第一可延性板材１５ａとは異なる方のボルト挿通孔１５１の近傍を通る切断面１５３により分割されている。
Therefore, the 2nd
第三可延性板材１５ｃは、第二可延性板材１５ｂの下方に設けられるものであり、図１２および図１３に示すように、２つのボルト挿通孔１５１と、内装管挿通孔１５２が形成されている。また、内装管挿通孔１５２を２つに分断する切断面１５３により２つに分割されている。この第三可延性板材１５ｃの切断面１５３は前述した第二可延性板材１５ｂの切断面１５３とは異なる位置において切断されている。
The third
第四可延性板材１５ｄは、第三可延性板材１５ｃの下方である、最下段に取り付けられるものである。図１４および図１５に示すように、２つのボルト挿通孔１５１と、内装管挿通孔１５２とが形成されている。また、内装管挿通孔１５２を２つに分断する切断面１５３により２つに分割されている。この第四可延性板材１５ｄの切断面１５３は前記第三可延性板材１５ｃの切断面１５３とは異なる位置において切断されている。
The fourth
さらに、図１５に示すように、第四可延性板材１５ｄの外周縁部１５４は、流通遮蔽部１４の外周縁部における下側角部が外装管２の内壁に引っ掛かる等して挿入出の妨げとならないように、第一可延性板材１５ａの外周縁部１５４とは逆に、下方に向けて縮径するテーパ状に形成されている。
Further, as shown in FIG. 15, the outer
なお、可延性板材１５は、枚数について特に限定されるものではなく、１枚の可延性板材１５により構成してもよい。
In addition, the number of the
狭持部材１６は、上部狭持部材１６ａと下部狭持部材１６ｂとから構成されている。これら上部狭持部材１６ａおよび下部狭持部材１６ｂにより、可延性板材１５を上下方向から狭持することで、可延性板材１５を外方向（半径方向）に延出させるものである。
The holding
上部狭持部材１６ａは、図３、図４、図１６および図１７に示すように、下部狭持部材１６ｂに設けられたボルト１６１を挿通させる２つのボルト挿通孔１６３と、内装管３を挿通させる内装管挿通孔１６４とを有する。また、可延性板材１５と同様、内装管３において流通遮蔽部１４を設置場所に直接的に装着できるようにするため、内装管挿通孔１６４を２つに分断する切断面１６５により２つに分割されている。
As shown in FIGS. 3, 4, 16, and 17, the upper holding
また、下部狭持部材１６ｂは、図３、図４、図１８および図１９に示すように、内装管挿通孔１６４を有するとともに、２本のボルト１６１が上方に向けて固定されている。また、上部狭持部材１６ａと同様に、流通遮蔽部１４の設置場所に直接的に装着できるようにするため、内装管挿通孔１６４を２つに分断する切断面１６５により２つに分割されている。２本のボルト１６１は、ナット１６２による締め付ける力を調節することにより、可延性板材１５を延出させる量を調節している。
Further, as shown in FIGS. 3, 4, 18 and 19, the
本第二実施形態における内装管３は、下端部が開口されており、流通遮蔽部１４の設置場所よりも下方における側面には地熱水を流入・流出させるための流水孔３１が形成されている。なお、内装管３内への異物の混入を防止するため、下端部や流水孔３１に別途、ストレーナを設けてもよい。
The
内装管３は、所定の場所に流通遮蔽部１４を設置し、それを外装管２内に挿入することにより外装管２内に配置される。このとき流通遮蔽部１４における第一可延性板材１５ａと第四可延性板材１５ｄの外周縁部１５４がテーパ状に形成されているため、速やかに設置することができる。
The
なお、本第二実施形態における第一モードおよび第二モードの地熱水の流れは、上述の第一実施形態における流れと同様であり、それに伴う各構成の作用も同等となる。 In addition, the flow of geothermal water in the first mode and the second mode in the second embodiment is the same as the flow in the first embodiment described above, and the operation of each configuration associated therewith is also equivalent.
以上のように本第二実施形態の流路切換式地熱水循環装置１Ｂによれば、上下に複数のストレーナを有する外装管２内に内装管３を挿入するとともに流通遮蔽部１４を配置することにより、簡単に流路切換式地熱水循環装置１Ｂを構成することがができる。すなわち、既存の井戸等を外装管２として用いることができ、別途、外装管２のための井戸を掘削せずに容易に実用化を図ることが可能となる。
As described above, according to the flow path switching type geothermal
また、ストレーナが目詰まりしたことにより使用できなくなった井戸でも、地熱水の循環方向を適宜切り換えることにより、ストレーナの目詰まりを解消し、井戸を再生することができる。 Even if a well becomes unusable due to clogging of the strainer, the clogging of the strainer can be eliminated and the well can be regenerated by appropriately switching the circulation direction of the geothermal water.
１ 流路切換式地熱水循環装置
２ 外装管
３ 内装管
４ 上部ストレーナ
５ 下部ストレーナ
６ 流出防止部
７ 空気遮断部
８ 外装管用ポンプ
９ 内装管用ポンプ
１０ 熱交換手段
１１ 外装管用還元パイプ
１２ 内装管用還元パイプ
１３ モード切換手段
１４ 流通遮蔽部
１５ 可延性板材
１６ 狭持部材
１１１ 流出口
１２１ 流出口
１３１ 還元パイプ切換制御部
１５ａ 第一可延性板材
１５ｂ 第二可延性板材
１５ｃ 第三可延性板材
１５ｄ 第四可延性板材
１５１ ボルト挿通孔
１５２ 内装管挿通孔
１５３ 切断面
１５４ 外周縁部
１６ａ 上部狭持部材
１６ｂ 下部狭持部材
１６１ ボルト
１６２ ナット
１６３ ボルト挿通孔
１６４ 内装管挿通孔
１６５ 切断面
３１ 流水孔
６１ 内装管挿通孔
Ｌ 帯水層
ＵＬ 上方帯水層
ＬＬ 下方帯水層
Ｗ 動水位
DESCRIPTION OF
Claims (1)
この外装管内に配置されるとともに少なくとも前記外装管の接する帯水層よりも深い位置まで埋設される内装管と、
前記外装管において前記帯水層と接する位置に設けられる上部ストレーナと、
前記内装管において前記帯水層と接する位置に設けられる下部ストレーナと、
前記外装管に接する帯水層と前記内装管に接する帯水層との間に設けられて前記上部ストレーナから流入する地熱水の流出を防止する前記外装管の底部で構成された流出防止部と、
前記内装管と前記外装管との間に配置されて前記外装管内に流入する地熱水を汲み上げる外装管用ポンプと、
前記内装管内に配置されて前記内装管内に流入する地熱水を汲み上げる内装管用ポンプと、
前記外装管用ポンプまたは前記内装管用ポンプにより汲み上げられた地熱水を熱源として熱交換を行う熱交換手段と、
この熱交換手段により使用された後の地熱水を前記外装管内とへと還元する外装管用還元パイプと、
前記熱交換手段により使用された後の地熱水を前記内装管内とへと還元する内装管用還元パイプと、
前記外装管用ポンプを作動させるとともに前記内装管用還元パイプを開放する第一モードと前記内装管用ポンプを作動させるとともに前記外装管用還元パイプを開放する第二モードとの切り換えを行うモード切換手段と、
前記外装管内の動水位より深い位置に配置される前記外装管用還元パイプの流出口と、
前記内装管内の動水位より深い位置に配置される前記内装管用還元パイプの流出口と、
前記外装管内および前記内装管内の動水位より深い位置に配置されて前記地熱水と空気との接触を遮断する空気遮断部と
を有する流路切換式地熱水循環装置。 An outer tube buried from the surface to a depth having at least one aquifer,
An inner pipe that is disposed in the outer pipe and is buried to a position deeper than at least the aquifer in contact with the outer pipe;
An upper strainer provided at a position in contact with the aquifer in the outer tube;
A lower strainer provided at a position in contact with the aquifer in the interior pipe;
An outflow prevention part formed between the aquifer in contact with the outer tube and the aquifer in contact with the inner tube and configured to prevent the outflow of geothermal water flowing in from the upper strainer. When,
A pump for an outer tube that is disposed between the inner tube and the outer tube and pumps up geothermal water flowing into the outer tube;
An internal pipe pump that pumps up geothermal water that is arranged in the internal pipe and flows into the internal pipe;
Heat exchanging means for exchanging heat using geothermal water pumped up by the outer tube pump or the inner tube pump as a heat source;
A reducing pipe for an outer tube that reduces geothermal water after being used by the heat exchange means into the outer tube;
A reduction pipe for an interior pipe that reduces geothermal water after being used by the heat exchange means into the interior pipe;
Mode switching means for switching between a first mode for operating the exterior pipe pump and opening the interior pipe reduction pipe and a second mode for operating the interior pipe pump and opening the exterior pipe reduction pipe ;
An outlet of the reducing pipe for the outer pipe disposed at a position deeper than the dynamic water level in the outer pipe;
An outlet of the reduction pipe for the internal pipe disposed at a position deeper than the dynamic water level in the internal pipe;
A flow-path-switching type geothermal water circulation device having an air blocking part arranged at a position deeper than the dynamic water level in the outer tube and the inner tube and blocking contact between the geothermal water and air .
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