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技術 地中熱回収用杭を用いた地中熱回収システム

出願人 大和ハウス工業株式会社
発明者 和田博孝尾山誠福室創喜
出願日 2005年3月31日 (16年7ヶ月経過) 出願番号 2005-102967
公開日 2006年10月19日 (15年1ヶ月経過) 公開番号 2006-284065
状態 拒絶査定
技術分野 化学反応及び燃焼によらない熱の発生又利用
主要キーワード 戸建て住宅用 度打ち 実施最良形態 既成コンクリート杭 コンクリート布基礎 二重管式 熱媒循環路 地中温度
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この項目の情報は公開日時点(2006年10月19日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

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課題

地中熱回収に使用する熱媒輸送駆動手段として能力の高いものを使用する必要がなく、しかも、地中熱回収を効率良く行うことができる、地中熱回収用杭を用いた地中熱回収システムを提供する。

解決手段

地面に打ち込まれた多数本の地中熱回収用杭1…が、複数のグループ6,7,8に分けられ、一部のグループの地中熱回収用熱媒通路で地中熱回収を行い、残りのグループの地中熱回収用熱媒通路での地中熱回収を行わない状態を維持しつつ、地中熱回収を行うグループを時間の経過に伴って変更させていく制御を行う制御装置16が備えられている。

概要

背景

地中熱回収用杭は従来より知られており、また、該建物基礎杭として多数本地面に打ち込み、各杭から地中熱回収する方法も提案されている。

概要

地中熱回収に使用する熱媒輸送駆動手段として能力の高いものを使用する必要がなく、しかも、地中熱の回収を効率良く行うことができる、地中熱回収用杭を用いた地中熱回収システムを提供する。地面に打ち込まれた多数本の地中熱回収用杭1…が、複数のグループ6,7,8に分けられ、一部のグループの地中熱回収用熱媒通路で地中熱回収を行い、残りのグループの地中熱回収用熱媒通路での地中熱回収を行わない状態を維持しつつ、地中熱回収を行うグループを時間の経過に伴って変更させていく制御を行う制御装置16が備えられている。

目的

本発明は、上記のような問題点に鑑み、地中熱回収に使用する熱媒輸送駆動手段として能力の高いものを使用する必要がなく、しかも、地中熱の回収を効率良く行うことができる、地中熱回収用杭を用いた地中熱回収システムを提供することを課題とする。

効果

実績

技術文献被引用数
4件
牽制数
3件

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請求項1

内部に地中熱回収用熱媒通路を備えた複数本が地面に打ち込まれ、これら杭は、少なくとも1本の杭からなる第1グループと、少なくとも1本の杭からなる第2杭グループとの少なくとも2つのグループに分けられ、入側と出側の対のヘッダーが備えられて、各グループの地中熱回収用熱媒通路がこれら対のヘッダーに連通状態に接続されると共に、該対のヘッダーは主熱媒通路で接続されて、該主熱媒通路と前記地中熱回収用熱媒通路とで熱媒循環路が形成され、前記主熱媒通路に、熱媒輸送駆動手段と地中熱取出し部とが設けられると共に、各グループの地中熱回収用熱媒通路にグループ単位でそのグループの地中熱回収用熱媒通路を開閉するバルブが設けられ、かつ、一部のグループのバルブを開にし残りのグループのバルブを閉にした状態を維持しつつ、バルブを開にするグループを時間の経過に伴って変更させていく制御を行う制御手段が備えられていることを特徴とする、地中熱回収用杭を用いた地中熱回収ステム

請求項2

内部に地中熱回収用熱媒通路を備えた複数本の杭が地面に打ち込まれ、これら杭は、少なくとも1本の杭からなる第1グループと、少なくとも1本の杭からなる第2杭グループとの少なくとも2つのグループに分けられ、一部のグループの地中熱回収用熱媒通路で地中熱回収を行い残りのグループの地中熱回収用熱媒通路での地中熱回収を行わない状態を維持しつつ、地中熱回収を行うグループを時間の経過に伴って変更させていく制御を行う制御手段が備えられていることを特徴とする、地中熱回収用杭を用いた地中熱回収システム。

技術分野

0001

本発明は、地中熱回収用杭を用いた地中熱回収ステムに関する。

背景技術

0002

地中熱回収用杭は従来より知られており、また、該建物基礎杭として多数本地面に打ち込み、各杭から地中熱回収する方法も提案されている。

発明が解決しようとする課題

0003

しかしながら、各杭の地中熱回収用熱媒通路を互いに直列につないでも、あるいは、並列つないでも、あるいは、直列と並列とを組み合わせてつないでも、杭の本数が多い場合には、ポンプなどの熱媒輸送駆動手段として、大きな能力を備えたものを使用しなければならなかったり、使用する熱媒輸送駆動手段の数を多くしなければならない等の問題がある。

0004

また、すべての杭から同時に地中熱を回収し続けると、各杭の周囲の土砂が地中熱の回収によって熱を奪われ、そのまま地中熱回収を続けても地中熱を効率良く回収できない場合があるという問題もある。

0005

本発明は、上記のような問題点に鑑み、地中熱回収に使用する熱媒輸送駆動手段として能力の高いものを使用する必要がなく、しかも、地中熱の回収を効率良く行うことができる、地中熱回収用杭を用いた地中熱回収システムを提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0006

上記の課題は、内部に地中熱回収用熱媒通路を備えた複数本の杭が地面に打ち込まれ、
これら杭は、少なくとも1本の杭からなる第1グループと、少なくとも1本の杭からなる第2杭グループとの少なくとも2つのグループに分けられ、
入側と出側の対のヘッダーが備えられて、各グループの地中熱回収用熱媒通路がこれら対のヘッダーに連通状態に接続されると共に、該対のヘッダーは主熱媒通路で接続されて、該主熱媒通路と前記地中熱回収用熱媒通路とで熱媒循環路が形成され、
前記主熱媒通路に、熱媒輸送駆動手段と地中熱取出し部とが設けられると共に、各グループの地中熱回収用熱媒通路にグループ単位でそのグループの地中熱回収用熱媒通路を開閉するバルブが設けられ、かつ、
一部のグループのバルブを開にし残りのグループのバルブを閉にした状態を維持しつつ、バルブを開にするグループを時間の経過に伴って変更させていく制御を行う制御手段が備えられていることを特徴とする、地中熱回収用杭を用いた地中熱回収システムによって解決される(第1発明)。

0007

このシステムでは、地面に打ち込まれた複数の杭が複数のグループに分けられ、一部のグループの地中熱回収用熱媒通路で地中熱回収を行い残りのグループの地中熱回収用熱媒通路での地中熱回収を行わない状態を維持しつつ、地中熱回収を行うグループを時間の経過に伴って変更させていく制御が行われるようになされているので、地中熱回収に使用する熱媒輸送駆動手段は、一部のグループの地中熱回収用熱媒通路で地中熱回収を行うことのできる能力を備えたものであればよく、地面に打ち込まれた杭の数が多い場合であっても、熱媒輸送駆動手段として能力の高いものを使用する必要がない(第1の作用効果)。

0008

しかも、杭の周囲の土砂が地中熱の回収によって熱を奪われても、停止中に杭の周囲に新たに地中熱が集まって回復することができ、各グループが効率良く地中熱を回収することができて、地中熱を効率良く回収することができる(第2の作用効果)。

0009

加えて、上記のシステムでは、各グループの地中熱回収用熱媒通路が対のヘッダーに接続されると共に、該対のヘッダーは主熱媒通路で接続されて、該主熱媒通路と前記地中熱回収用熱媒通路とで熱媒循環路が形成され、そして、主熱媒通路に、熱媒輸送駆動手段と地中熱取出し部とが設けられると共に、各グループの地中熱回収用熱媒通路にグループ単位でそのグループの地中熱回収用熱媒通路を開閉するバルブが設けられた構成であるので、使用する熱媒輸送駆動手段の数も少なくてすむ(第3の作用効果)。

0010

また、上記の課題は、内部に地中熱回収用熱媒通路を備えた複数本の杭が地面に打ち込まれ、
これら杭は、少なくとも1本の杭からなる第1グループと、少なくとも1本の杭からなる第2杭グループとの少なくとも2つのグループに分けられ、
一部のグループの地中熱回収用熱媒通路で地中熱回収を行い残りのグループの地中熱回収用熱媒通路での地中熱回収を行わない状態を維持しつつ、地中熱回収を行うグループを時間の経過に伴って変更させていく制御を行う制御手段が備えられていることを特徴とする、地中熱回収用杭を用いた地中熱回収システム(第2発明)によっても解決され、上記の第1,第2の作用効果が奏される。

発明の効果

0011

本発明は、以上のとおりのものであるから、地中熱回収に使用する熱媒輸送駆動手段として能力の高いものを使用する必要がなく、しかも、地中熱の回収を効率良く行うことができる。

発明を実施するための最良の形態

0012

次に、本発明の実施最良形態を図面に基づいて説明する。

0013

図1図3に示す実施形態の地中熱回収システムにおいて、1…は基礎杭として用いられる地中熱回収用杭であり、各杭1は、図3に示すように、内部に地中熱回収用熱媒通路2を形成するU字管3が設けられた既成コンクリート杭からなっていて、水を熱媒とし、建物4の、例えばコンクリート布基礎5の下に布基礎5の延びる方向に、間隔的に多数本打ち込まれている。具体的には、建物が戸建て住宅用建物である場合には、例えば15〜30本程度打ち込まれる。

0014

本実施形態では、説明をわかりやすくするため、図1に示すように、システムを構成する杭1を9本としており、これら杭1…が第1〜第3の3つのグループ6,7,8に分けられ、各グループは3本の杭で構成され、各グループ6,7,8において、3本の杭の地中熱回収用熱媒通路2は直列状態連通接続されて、グループの地中熱回収用熱媒通路を形成している。

0015

また、入側と出側の対のヘッダー9,9が備えられ、各グループ6,7,8の地中熱回収用熱媒通路2…がこれら対のヘッダー9,9に連通状態に接続されると共に、該対のヘッダー9,9は主熱媒通路10で接続されて、該主熱媒通路10と前記各グループ6,7,8の地中熱回収用熱媒通路2…とで熱媒循環路が形成され、主熱媒通路10には、熱媒輸送駆動手段としてのポンプ14と、地中熱取出し部としての熱交換部15とが設けられ、各グループ6,7,8の地中熱回収用熱媒通路2…には、グループ単位でそのグループの地中熱回収用熱媒通路を開閉する第1〜第3のバルブ11,12,13が設けられている。

0016

そして、16が制御手段としての制御装置であり、該制御装置16は、一つのグループのバルブを開にし、残り2つのグループのバルブを閉にした状態を維持しつつ、バルブを開にするグループを時間の経過に伴って順次に変更させていく制御を行うもので、時間の管理は、例えばタイマーで行うようにしてもよいし、あるいは、バルブを開にしているグループの杭の周囲側近の地中温度や、地中熱を回収した熱媒の温度等をセンサーで検知し、その温度が所定の温度を下回ったら、バルブを開にするグループを変更するというような制御が行われてもよいし、種々の方法が採られてよい。

0017

具体的には例えば、図2(イ)に示すように、第1バルブ11を開、第2,第3バルブ12,13を閉にし、ポンプ14で第1グループ6の地中熱回収用熱媒通路2のみによって地中熱の回収を行い、時間経過後、
図2(ロ)に示すように、第2バルブ12を開、第1,第3バルブ11,13を閉に切り換え、第2グループ7の地中熱回収用熱媒通路2のみによって地中熱の回収を行い、時間経過後、
図2(ハ)に示すように、第3バルブ13を開、第1,第2バルブ11,12を閉に切り換え、第3グループ8の地中熱回収用熱媒通路2のみによって地中熱の回収を行い、そして、
図2(イ)に示すように、第1バルブ11を開、第2,第3バルブ12,13を閉に切り換え、第1グループ6の地中熱回収用熱媒通路2のみによる地中熱の回収を行うことを繰り返していく制御が行われる。

0018

上記のシステムでは、地面に打ち込まれた9本の杭1…が3つのグループ6,7,8に分けられ、そのうちの1つのグループの地中熱回収用熱媒通路で地中熱回収を行い、残り2つのグループの地中熱回収用熱媒通路での地中熱回収を行わない状態を維持しつつ、地中熱回収を行うグループを時間の経過に伴って変更させていく制御が行われるようになされているので、地中熱回収に使用するポンプ14は、1つのグループの地中熱回収用熱媒通路で地中熱回収を行うことのできる能力を備えたものであればよく、高い能力を備えた高価で大型のポンプを使用する必要がない。しかも、杭の周囲の土砂が地中熱の回収によって熱を奪われても、停止中に杭の周囲に新たに地中熱が集まって回復することができ、各グループが効率良く地中熱を回収することができて、地中熱を効率良く回収することができる。加えて、上記のシステムでは、ヘッダー9,9とバルブ11,12,13と、上記のような制御を行う制御装置16とを採用しているので、一つのシステムにポンプ14は一つでよく、使用するポンプの数を少なくすることができる。

0019

以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、地中熱回収用杭1の地中熱回収用熱媒通路2がU字管3で形成されている場合を示したが、二重管式で地中熱回収用熱媒通路2を形成するようにしてもよく、杭についても、既成コンクリート杭に限らず、場所打ちコンクリート杭であってもよいし、その他、鋼管杭等であってもよい。

0020

また、制御方法として、例えば、第1,第2バルブ11,12を開、第3バルブ13を閉にした状態から、時間経過後、第2,第3バルブ12,13を開、第1バルブ11を閉にした状態に切り換え、時間経過後、第3,第1バルブ13,11を開、第2バルブ12を閉にした状態に切り換え、第1,第2バルブ11,12を開、第3バルブ13を閉にした状態に戻る繰り返しを行うようにしてもよいし、各種組み合わせで行われてもよい。システムを構成する杭1の本数や、グループの数、グループを構成する杭の数、グループを構成する杭の数が複数本である場合のそれらの直列、並列の接続関係等についても制限はなく、各種態様に決められてよい。

0021

また、上記の実施形態では、ヘッダー9と開閉バルブ11,12,13を用いて構成した場合を示したが、これらヘッダーとバルブが例えば三方弁四方弁等の弁装置として構成されていてもよい。

0022

また、上記の実施形態では、熱媒として、水等の液を用いた場合を示したが、不凍液などのその他の液体、その他、空気などの気体相変化を行う冷媒などが用いられてよく、また、熱媒輸送駆動手段についても、熱媒の種類等に応じて、ポンプに限らず、ファン等が用いられてもよい。

0023

また、本発明では、地中熱回収用杭は、建物用の基礎杭に限らず、地中熱回収専用の杭であってもよい。

0024

更に、第2発明では、ヘッダーやバルブが省略され、一つのシステムにポンプが複数備えられていてもよい。

図面の簡単な説明

0025

実施形態の地中熱回収システムを示す構成図である。
図(イ)〜図(ハ)は同システムの作動状態を示す説明図である。
地中熱回収用杭を建物の基礎杭として打ち込んだ状態を示す断面正面図である。

符号の説明

0026

1…地中熱回収用杭
2…地中熱回収用熱媒通路
6…第1グループ
7…第2グループ
8…第3グループ
9…ヘッダー
10…主熱媒通路
11…第1バルブ
12…第2バルブ
13…第3バルブ
14…ポンプ(熱媒輸送駆動手段)
15…熱交換部(地中熱取出し部)
16…制御装置(制御手段)

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