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JP2013076515A - Geothermal utilization system and geothermal utilization method - Google Patents

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JP2013076515A
JP2013076515A JP2011216783A JP2011216783A JP2013076515A JP 2013076515 A JP2013076515 A JP 2013076515A JP 2011216783 A JP2011216783 A JP 2011216783A JP 2011216783 A JP2011216783 A JP 2011216783A JP 2013076515 A JP2013076515 A JP 2013076515A
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groundwater
vertical hole
medium
circulation pipe
heat
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JP2011216783A
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Japanese (ja)
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Yasuhide Taguma
康秀 田熊
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Organo Corp
Original Assignee
Organo Corp
Japan Organo Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively utilize a stable thermal source under ground by using an existing vertical hole.SOLUTION: The geothermal utilization system 1 includes: a medium circulation pipeline 3 which is partially disposed in the vertical hole 2 provided for investigation of earth or ground water, is brought into contact with at least either of earth and ground water in the vertical hole 2 and circulates medium; and a heat pump 6 thermally connected with the medium circulation pipeline 3.

Description

本発明は、地熱利用システム及び地熱利用方法に関し、特に土壌または地下水の調査のために設けられた縦孔を利用した地熱利用システムに関する。   The present invention relates to a geothermal utilization system and a geothermal utilization method, and more particularly, to a geothermal utilization system using a vertical hole provided for investigation of soil or groundwater.

トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等の有機塩素系化合物、ベンゼン等の炭化水素系化合物、六価クロム、カドミウムなどの重金属、油分、ダイオキシン類は土壌及び地下水汚染の原因物質として対策が求められている。これらの物質を除去する際には、あらかじめボーリングによって土壌の試料を取得し、分析を行うことが多い。また、地下水の調査を行うため、ボーリング孔内にケーシングを設置し、その中に揚水ポンプを設けて地下水を採取することもある。ボーリング孔内にケーシングが設置された縦孔は観測井戸と呼ばれることもある。   Countermeasures are required for organic chlorine compounds such as trichlorethylene and tetrachloroethylene, hydrocarbon compounds such as benzene, heavy metals such as hexavalent chromium and cadmium, oils, and dioxins as a cause of soil and groundwater contamination. When removing these substances, soil samples are often obtained and analyzed in advance by boring. Moreover, in order to investigate groundwater, a casing is installed in the borehole, and a pump is installed in the casing to collect groundwater. A vertical hole with a casing in the borehole is sometimes called an observation well.

「土壌汚染対策法に基づく調査及び措置に関するガイドライン改訂版」、環境庁、2011年、126〜173頁“Revised Guidelines on Surveys and Measures Based on the Soil Contamination Countermeasures Law”, Environment Agency, 2011, 126-173 pages

このようなボーリング孔は土壌試料の採取後に埋め戻されることが多い。観測井戸の場合、定期的に地下水を採取するために長期間維持されることもあるが、通常、地下水の採取は年数回程度の頻度であり、ほとんどの期間は利用されていない。一方、地中の土壌あるいは地下水の温度は年間を通じてほぼ一定であり、安定した熱源である。ボーリング孔あるいは観測井戸は従来、試料採取または地下水採取という本来の目的でしか使用されておらず、熱源として利用する試みはなされていない。   Such boreholes are often backfilled after collecting a soil sample. In the case of observation wells, groundwater may be maintained for a long period of time, but usually groundwater is collected several times a year and is not used for most periods. On the other hand, the temperature of underground soil or groundwater is almost constant throughout the year and is a stable heat source. Conventionally, boreholes or observation wells have been used only for the original purpose of sampling or groundwater sampling, and no attempt has been made to use them as a heat source.

本発明は、既存の縦孔を用いて地下の安定した熱源を有効利用することのできる地熱利用システム及び地熱利用方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a geothermal utilization system and a geothermal utilization method capable of effectively utilizing a stable heat source underground using an existing vertical hole.

本発明による地熱利用システムは、土壌または地下水の調査のために設けられた縦孔内に一部が設けられ、縦孔内で土壌と地下水の少なくともいずれかと接触し、媒体が循環する媒体循環配管と、媒体循環配管と熱的に接続されたヒートポンプと、を有している。   The geothermal utilization system according to the present invention is a medium circulation pipe in which a part is provided in a vertical hole provided for investigation of soil or groundwater, and the medium circulates in contact with at least one of soil and groundwater in the vertical hole. And a heat pump thermally connected to the medium circulation pipe.

本発明による地熱利用方法は、土壌または地下水の調査のために設けられた縦孔内に、媒体が循環する媒体循環配管の一部を、縦孔内で土壌と地下水の少なくともいずれかと接触するように設けることと、媒体循環配管と熱的に接続されたヒートポンプによって、媒体から熱回収し、または媒体に放熱することと、を有している。   In the geothermal heat utilization method according to the present invention, a part of a medium circulation pipe through which a medium circulates is brought into contact with at least one of soil and groundwater in the vertical hole provided for investigation of soil or groundwater. And heat recovery from the medium or heat dissipation to the medium by a heat pump thermally connected to the medium circulation pipe.

本発明では、縦孔の中に媒体が循環する媒体循環配管を設け、媒体循環配管と熱的に接続されたヒートポンプによって媒体から熱回収し、または媒体に放熱する。縦孔は、土壌または地下水の調査のために設けられたものであり、ヒートポンプによる熱回収または放熱のために新たに設ける必要はない。既存の縦孔を活用し、実質的に媒体循環配管とヒートポンプを設置するだけで地下の安定した熱源を利用することができる。   In the present invention, a medium circulation pipe through which the medium circulates is provided in the vertical hole, and heat is recovered from the medium by a heat pump thermally connected to the medium circulation pipe or radiated to the medium. The vertical hole is provided for the investigation of soil or groundwater and does not need to be newly provided for heat recovery or heat dissipation by the heat pump. Utilizing existing vertical holes, it is possible to use a stable heat source in the basement simply by installing a medium circulation pipe and a heat pump.

本発明によれば、既存の縦孔を用いて地下の安定した熱源を有効利用することのできる地熱利用システム及び地熱利用方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the geothermal utilization system and geothermal utilization method which can use effectively the stable heat source of the underground using the existing vertical hole can be provided.

本発明の一実施形態に係る地熱利用システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the geothermal utilization system which concerns on one Embodiment of this invention. ヒートポンプの概略構成図である。It is a schematic block diagram of a heat pump. ボーリング孔の利用形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the utilization form of a boring hole. ボーリング孔の他の利用形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the other utilization form of a boring hole. 観測井戸の利用形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the utilization form of an observation well. 観測井戸の他の利用形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the other utilization form of an observation well. 観測井戸の他の利用形態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the other utilization form of an observation well.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は、地熱利用システム1の構成を示す概略図であり、同図(a)は平面図、同図(b)は、断面図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a geothermal utilization system 1, in which FIG. 1 (a) is a plan view and FIG. 1 (b) is a cross-sectional view.

地熱利用システム1は、縦孔2と組み合わせて用いられる。縦孔2は後述するように、ボーリング孔2a、またはボーリング孔2aの内部に筒状のケーシング23が設けられた観測井戸2bである。縦孔2は土壌または地下水の調査のためにあらかじめ形成されている。本発明は縦孔2の配置によって制約を受けないが、図1(a)のように所定のエリアに縦孔2が複数個が設けられているのが有利である。地下水が存在している場合、縦孔2は、地下水の水位WLより深く掘削され、周囲の地盤との間で地下水が連通可能であることが望ましい。   The geothermal utilization system 1 is used in combination with the vertical hole 2. As will be described later, the vertical hole 2 is a boring hole 2a or an observation well 2b in which a cylindrical casing 23 is provided inside the boring hole 2a. The vertical hole 2 is formed in advance for investigation of soil or groundwater. Although the present invention is not restricted by the arrangement of the vertical holes 2, it is advantageous that a plurality of the vertical holes 2 are provided in a predetermined area as shown in FIG. When groundwater exists, it is desirable that the vertical hole 2 is excavated deeper than the groundwater level WL so that the groundwater can communicate with the surrounding ground.

地熱利用システム1は、内部に媒体を保持する媒体循環配管3を有している。媒体循環配管3にはポンプ4が設けられ、内部を媒体が循環するようにされている。媒体循環配管3の一部は縦孔2に挿入され、媒体循環配管3の縦孔2内の部分の一部または全部は、土壌または地下水またはその双方に接触している。媒体循環配管3を流れる媒体は、この接触部で土壌及び地下水と熱交換を行う。土壌及び地下水が汚染されていても、汚染物質が媒体循環配管3に混入することはないため、汚染物質が地上部に拡散するおそれはない。図1(a)に示すように、媒体循環配管3は閉ループの配管であり、いくつかの縦孔2を順次通るように構成されている。媒体循環配管3は、縦孔2の底部でU字部をなし、地上部では、ヒートポンプ6と熱的に接続されている。媒体循環配管3の媒体としては、グリコール系や有機酸塩系の不凍液を用いることができる。   The geothermal utilization system 1 has a medium circulation pipe 3 that holds a medium inside. The medium circulation pipe 3 is provided with a pump 4 so that the medium circulates inside. A part of the medium circulation pipe 3 is inserted into the vertical hole 2, and a part or the whole of the part in the vertical hole 2 of the medium circulation pipe 3 is in contact with soil or ground water or both. The medium flowing through the medium circulation pipe 3 exchanges heat with soil and groundwater at this contact portion. Even if the soil and groundwater are contaminated, the pollutant is not mixed into the medium circulation pipe 3, so that there is no possibility that the pollutant will diffuse to the above-ground part. As shown in FIG. 1A, the medium circulation pipe 3 is a closed loop pipe and is configured to pass through several vertical holes 2 sequentially. The medium circulation pipe 3 has a U-shaped part at the bottom of the vertical hole 2 and is thermally connected to the heat pump 6 at the ground part. As the medium of the medium circulation pipe 3, a glycol-based or organic acid salt-based antifreeze can be used.

ヒートポンプ6は媒体循環配管3内の媒体を介して、地下水及び土壌を熱源として用いる。地下水は、一般的に年間を通して15〜17℃の間にある安定した熱源である。また、土壌も、ある程度の深さでは年間を通して地下水と同程度の温度が維持されており、安定した熱源である。従って、地下水及び土壌は空気や水の加熱手段としても冷却手段としても利用することができる。しかも、ヒートポンプ6はそれ自体エネルギー効率が高く、電熱ヒータ、ボイラ、冷却器等を用いた従来の加熱冷却装置と比べて、低いエネルギーで空気や水の加温、冷却を行うことができる。   The heat pump 6 uses groundwater and soil as heat sources via the medium in the medium circulation pipe 3. Groundwater is a stable heat source that is generally between 15 and 17 ° C. throughout the year. The soil is also a stable heat source, maintaining a temperature similar to groundwater at a certain depth throughout the year. Therefore, groundwater and soil can be used as a means for heating and cooling air and water. Moreover, the heat pump 6 itself has high energy efficiency, and can heat and cool air and water with low energy as compared with a conventional heating and cooling device using an electric heater, boiler, cooler, or the like.

図2は、ヒートポンプ6の概略構成図である。同図に示す構成では、外部から供給された水及び空気が冷却される。水は配管11で、空気は配管12で供給される。配管11,12は、ヒートポンプ6に熱的に接続され、冷却される流体を供給する流体供給流路である。供給された流体は、媒体循環配管3を循環する媒体を排熱先として冷却される。水及び空気は同時に冷却することもできるし、切り替え器(図示せず)を用いていずれか一方だけを冷却することもできる。水及び空気の代わりに、任意のプロセス流体を冷却することもできる。冷却された水及び空気の用途に制約はなく、例えば夏季を中心として、冷水器、空調設備(冷房モード)等で利用することができる。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the heat pump 6. In the configuration shown in the figure, water and air supplied from the outside are cooled. Water is supplied through a pipe 11 and air is supplied through a pipe 12. The pipes 11 and 12 are fluid supply passages that are thermally connected to the heat pump 6 and supply a fluid to be cooled. The supplied fluid is cooled using the medium circulating in the medium circulation pipe 3 as a waste heat destination. Water and air can be cooled at the same time, or only one of them can be cooled using a switch (not shown). Any process fluid can be cooled instead of water and air. There is no restriction | limiting in the use of cooled water and air, For example, it can utilize with a water cooler, an air-conditioning installation (cooling mode) etc. centering on the summer.

ヒートポンプ6は本実施形態では蒸気圧縮式を用いている。ヒートポンプ6は、アンモニア、二酸化炭素、フロン類やR410Aを始めとする代替フロン類などの冷媒を蒸発させる蒸発器6aと、冷媒を圧縮するコンプレッサ6bと、冷媒を凝縮させる凝縮器6cと、冷媒を膨張させる膨張弁6d、とを備え、これらの要素がこの順で閉ループ6e上に配置されている。冷媒は、閉ループ6e内を循環しながら、蒸発、圧縮、凝縮、膨張の熱サイクルを受ける。凝縮器6cと媒体循環配管3との隣接部は熱交換部7を形成しており、蒸発器6aと配管11,12との隣接部は熱交換部9を形成している。   The heat pump 6 uses a vapor compression type in this embodiment. The heat pump 6 includes an evaporator 6a that evaporates refrigerant such as ammonia, carbon dioxide, chlorofluorocarbons, and alternative chlorofluorocarbons such as R410A, a compressor 6b that compresses the refrigerant, a condenser 6c that condenses the refrigerant, and a refrigerant. An expansion valve 6d for expansion, and these elements are arranged in this order on the closed loop 6e. The refrigerant undergoes a thermal cycle of evaporation, compression, condensation, and expansion while circulating in the closed loop 6e. The adjacent part between the condenser 6c and the medium circulation pipe 3 forms a heat exchange part 7, and the adjacent part between the evaporator 6a and the pipes 11 and 12 forms a heat exchange part 9.

蒸発器6aで冷媒が蒸発した際の気化熱によって、熱交換部9を介して、配管11を流れる水及び配管12を流れる空気から熱QCが奪われ、水及び空気が冷却される。蒸発した冷媒はコンプレッサ6bで圧縮され、高温高圧の気相となる。冷媒は次に凝縮器6cに送られる。凝縮の際に放出された凝縮熱QHが熱交換部7を介して媒体循環配管3を流れる媒体に与えられる。凝縮した冷媒は膨張弁6dを通って減圧冷却される。このようにしてヒートポンプ6の1サイクルの運転の間に、水及び空気が冷却され、媒体への放熱が行われる。媒体に加えられた熱は地下水及び土壌に伝えられ、媒体は冷却された状態でヒートポンプ6との熱交換部7に戻る。このため、熱交換部7で連続的な放熱を行うことができる。   Due to the heat of vaporization when the refrigerant evaporates in the evaporator 6a, the heat QC is taken from the water flowing through the pipe 11 and the air flowing through the pipe 12 through the heat exchanging section 9, and the water and air are cooled. The evaporated refrigerant is compressed by the compressor 6b and becomes a high-temperature and high-pressure gas phase. The refrigerant is then sent to the condenser 6c. The condensation heat QH released during the condensation is given to the medium flowing through the medium circulation pipe 3 via the heat exchange unit 7. The condensed refrigerant is cooled under reduced pressure through the expansion valve 6d. In this way, during one cycle of operation of the heat pump 6, water and air are cooled, and heat is released to the medium. The heat applied to the medium is transferred to the groundwater and soil, and the medium returns to the heat exchanging section 7 with the heat pump 6 in a cooled state. For this reason, continuous heat dissipation can be performed in the heat exchange unit 7.

媒体循環配管3と配管11,12を交換することによって、媒体からの熱回収と水及び空気の加熱を行うことができる。この場合も、配管11,12は、ヒートポンプ6に熱的に接続された流体供給流路であるが、供給された流体は、媒体を熱供給源として加熱される。加熱された水及び空気の用途に制約はなく、例えば冬季を中心として、給湯機、温水器、空調設備(暖房モード)等で利用することができる。ヒートポンプ6によって加熱できる空気及び水の温度の上限は特にない。   By exchanging the medium circulation pipe 3 and the pipes 11 and 12, heat recovery from the medium and heating of water and air can be performed. In this case as well, the pipes 11 and 12 are fluid supply passages thermally connected to the heat pump 6, but the supplied fluid is heated using the medium as a heat supply source. There is no restriction | limiting in the use of heated water and air, For example, it can utilize with a water heater, a water heater, an air-conditioning installation (heating mode) etc. centering on winter. There is no particular upper limit on the temperature of air and water that can be heated by the heat pump 6.

ヒートポンプ6は蒸気圧縮式に加えて、熱電子式、化学式、吸着式または吸収式のヒートポンプ6を用いることも可能である。   In addition to the vapor compression type, the heat pump 6 may be a thermoelectronic, chemical, adsorption, or absorption heat pump 6.

既存の縦孔2(ボーリング孔2a及び観測井戸2b)は、以下に述べる様々な方法で利用することができる。図3,4にはボーリング孔2aの利用形態を、図5〜7には観測井戸2bの利用形態を示している。   The existing vertical hole 2 (boring hole 2a and observation well 2b) can be used by various methods described below. 3 and 4 show the usage of the borehole 2a, and FIGS. 5 to 7 show the usage of the observation well 2b.

図3はボーリング孔をそのまま利用する形態を示している。図3(a)に示すように、ボーリング孔2aは地盤をボーリング装置で穿孔し、試料21を地上に引き揚げることによって形成される。ボーリングは試料21の採取を目的として行われるため、通常は、図3(a)の状態から直ちに埋め戻される。本実施形態では、図3(b)に示すように、媒体循環配管3を縦孔2内に設置する。地下水が存在している場合は、媒体循環配管3の最下部(U字部)が地下水位WLより下方となるように媒体循環配管3を設置することが望ましい。次に、図3(c)に示すように、ボーリング孔2aを埋め戻し材22で埋め戻す。この結果、媒体循環配管3は地下に安定して埋め込まれる。   FIG. 3 shows a form in which the boring hole is used as it is. As shown in FIG. 3A, the boring hole 2a is formed by drilling the ground with a boring device and lifting the sample 21 to the ground. Since the boring is performed for the purpose of collecting the sample 21, it is usually backfilled immediately from the state of FIG. In the present embodiment, the medium circulation pipe 3 is installed in the vertical hole 2 as shown in FIG. When groundwater exists, it is desirable to install the medium circulation pipe 3 so that the lowest part (U-shaped part) of the medium circulation pipe 3 is below the groundwater level WL. Next, as shown in FIG. 3C, the boring hole 2 a is backfilled with the backfilling material 22. As a result, the medium circulation pipe 3 is stably embedded in the underground.

媒体循環配管3内の媒体は、地下水と土壌の両者によって冷却または加熱される。地下水が存在していることは必須条件ではなく、土壌だけでも媒体の冷却または加熱効果は得られる。地下水が存在している場合、媒体循環配管3の熱交換効率を高めるため、新鮮な地下水が常時媒体循環配管3の周囲に供給されることが望ましい。そのためには、埋め戻し材は地下水の流れを阻止しないように、透水性の高い材料を用いることが好ましい。また、埋め戻し材自体も熱伝達媒体として機能することから、熱伝達効率の高いことが好ましい。このような埋め戻し材として例えば、硅砂、川砂、山砂が挙げられる。   The medium in the medium circulation pipe 3 is cooled or heated by both groundwater and soil. The presence of groundwater is not an essential condition, and the effect of cooling or heating the medium can be obtained only with soil. When groundwater is present, it is desirable that fresh groundwater is always supplied around the medium circulation pipe 3 in order to increase the heat exchange efficiency of the medium circulation pipe 3. For this purpose, it is preferable to use a material with high water permeability so that the backfill material does not block the flow of groundwater. In addition, since the backfill material itself functions as a heat transfer medium, it is preferable that the heat transfer efficiency is high. Examples of such backfilling materials include dredged sand, river sand, and mountain sand.

図4はボーリング孔を拡幅して利用する形態を示している。図4(a)に示すように地盤をボーリング装置で穿孔した後、図4(b)に示すようにボーリング孔2aを拡幅する(内径を拡大する)。その後、図4(c)に示すように、ボーリング孔2aを埋め戻し材22で埋め戻す。図4(c)に示す工程は図3(c)に示す工程と同様に行うことができる。一般的なボーリングでは、内径86mm程度のボーリング孔2aが形成される。しかし、媒体循環配管3の材質、径、肉厚等によりU部の曲率半径が制約される場合もあるため、試料21の採取後にボーリング孔2aを拡幅することで、設置される媒体循環配管3の自由度を高めることができる。   FIG. 4 shows a form in which the boring hole is widened and used. After drilling the ground with a boring device as shown in FIG. 4 (a), the boring hole 2a is widened (inner diameter is enlarged) as shown in FIG. 4 (b). Thereafter, as shown in FIG. 4C, the boring hole 2 a is backfilled with the backfilling material 22. The step shown in FIG. 4C can be performed in the same manner as the step shown in FIG. In general boring, a boring hole 2a having an inner diameter of about 86 mm is formed. However, since the radius of curvature of the U portion may be limited by the material, diameter, thickness, and the like of the medium circulation pipe 3, the medium circulation pipe 3 to be installed can be installed by widening the boring hole 2a after sampling the sample 21. Can increase the degree of freedom.

図5は観測井戸をそのまま利用する形態を示している。図5(a)に示すように地盤をボーリング装置で穿孔した後、図5(b)に示すようにボーリング孔2aに概ね中空円筒形のケーシング23を設置する。ケーシング23は地下水の水位WLより深くまで延び、かつケーシング23の内部と周囲の地盤との間で地下水が連通可能である。ケーシング23は鉄鋼、ステンレス鋼、塩ビ等より形成され、ケーシング23の側壁は、地下水の連通を可能とするため、多数の貫通孔(図示せず)を有している。ボーリング孔2aの内壁とケーシング23の側壁との間の空間は、ケーシング23の固定および地下水の連通を促進するため、砂利、砕石、硅砂24等が充填されている。ケーシング23内部の水位は周囲の地下水の水位WLとほぼ一致している。ケーシング23の地下水より上方の側壁はセメントなどの遮水構造とすることもできる。以上の工程によって観測井戸2bが完成する。観測井戸2bの内部には採水器25や、ポンプに接続された吸水管(図示せず)などを入れて、地下水の採取を行うことができる。以上の工程は、従来の観測井戸の場合と同様である。   FIG. 5 shows a form in which the observation well is used as it is. After drilling the ground with a boring device as shown in FIG. 5 (a), a generally hollow cylindrical casing 23 is installed in the boring hole 2a as shown in FIG. 5 (b). The casing 23 extends deeper than the groundwater level WL, and the groundwater can communicate between the inside of the casing 23 and the surrounding ground. The casing 23 is formed of steel, stainless steel, vinyl chloride, or the like, and the side wall of the casing 23 has a large number of through holes (not shown) in order to allow communication of groundwater. The space between the inner wall of the boring hole 2a and the side wall of the casing 23 is filled with gravel, crushed stone, dredged sand 24, etc. in order to promote the fixing of the casing 23 and the communication of groundwater. The water level inside the casing 23 substantially matches the water level WL of the surrounding groundwater. The side wall above the ground water of the casing 23 may be a water-impervious structure such as cement. The observation well 2b is completed through the above steps. Inside the observation well 2b, a water sampler 25, a water absorption pipe (not shown) connected to a pump, or the like can be placed to collect groundwater. The above process is the same as that of the conventional observation well.

地下水の採取を目的とした観測井戸2bの利用が終了した後、図5(c)に示すように、媒体循環配管3を設置し、観測井戸2bを埋め戻し材22で埋め戻す。図5(c)に示す工程は図3(b),(c)に示す工程と同様に行うことができる。本実施形態では、ボーリング孔2aの内壁とケーシング23の側壁との間の空間が熱伝達性の低い砂利、砕石、硅砂24等で充填されているため、媒体循環配管3内の媒体と地盤との熱交換は主に地下水によって行われる。このため、本実施形態では、媒体循環配管3は地下水の水位WLより深い位置まで設けられていることが望ましい。埋め戻し材22としては、透水性を重視し、砂利、砕石、硅砂24等と同等の材料を用いることが望ましい。   After the use of the observation well 2b for the purpose of collecting groundwater is completed, the medium circulation pipe 3 is installed and the observation well 2b is backfilled with the backfill material 22 as shown in FIG. The process shown in FIG. 5C can be performed in the same manner as the processes shown in FIGS. 3B and 3C. In the present embodiment, since the space between the inner wall of the boring hole 2a and the side wall of the casing 23 is filled with gravel, crushed stone, dredged sand 24, etc. having low heat transfer properties, the medium and the ground in the medium circulation pipe 3 The heat exchange is mainly performed by groundwater. For this reason, in this embodiment, it is desirable that the medium circulation pipe 3 is provided up to a position deeper than the groundwater level WL. As the backfill material 22, it is desirable to use a material equivalent to gravel, crushed stone, dredged sand 24, etc. with emphasis on water permeability.

図5(c)に示す工程で媒体循環配管3をケーシング23内に設置した後、埋め戻しを省略することもできる。地下水が流動している場合、ケーシング23内に新鮮な地下水が常時流入するため、常にほぼ一定の温度の地下水を利用することができる。この際、図7に示すような蓋を地表部に設置することもできる。   After the medium circulation pipe 3 is installed in the casing 23 in the step shown in FIG. 5C, backfilling can be omitted. When the groundwater is flowing, since fresh groundwater always flows into the casing 23, the groundwater having a substantially constant temperature can always be used. At this time, a lid as shown in FIG. 7 can be installed on the ground surface.

図6は観測井戸を拡幅して利用する形態を示している。図6(a)に示すように地盤をボーリング装置で穿孔した後、図6(b)に示すようにボーリング孔2aを拡幅する(内径を拡大する)。この工程は図4(b)に示す工程と同様に行うことができる。その後、図6(c)に示すように、ケーシング23を設置し、ボーリング孔2aの内壁とケーシング23の側壁を砂利、砕石、硅砂24等で充填する。この工程は図5(b)に示す工程と同様に行うことができる。その後、図6(d)に示すように、媒体循環配管3をケーシング23内に設置し、観測井戸2bを埋め戻し材22で埋め戻す。この工程は図5(c)に示す工程と同様に行うことができる。本実施形態では、観測井戸2bをあらかじめ拡幅しておく必要があるが、図4の実施形態と同様、設置される媒体循環配管3の自由度を高めることができる。   FIG. 6 shows a form in which the observation well is expanded and used. After drilling the ground with a boring device as shown in FIG. 6 (a), the boring hole 2a is widened (inner diameter is enlarged) as shown in FIG. 6 (b). This step can be performed similarly to the step shown in FIG. After that, as shown in FIG. 6C, the casing 23 is installed, and the inner wall of the boring hole 2a and the side wall of the casing 23 are filled with gravel, crushed stone, dredged sand 24, and the like. This step can be performed similarly to the step shown in FIG. Thereafter, as shown in FIG. 6D, the medium circulation pipe 3 is installed in the casing 23, and the observation well 2 b is backfilled with the backfill material 22. This step can be performed similarly to the step shown in FIG. In this embodiment, it is necessary to widen the observation well 2b in advance, but the degree of freedom of the installed medium circulation pipe 3 can be increased as in the embodiment of FIG.

図7は、図6の例において、埋め戻し工程を行わずに観測井戸を残存させる形態を示している。図7(a)に示すように地盤をボーリング装置で穿孔した後、図7(b),(c)に示す工程を図6(b),(c)に示す工程と同様に実施する。その後、図7(d)に示すように、媒体循環配管3をケーシング23内に設置し、観測井戸2bを埋め戻すことなく観測井戸2bの開口を蓋26で覆う。媒体循環配管3は蓋26を貫通している。蓋26は塵埃、雨水等の観測井戸2bへの侵入を防ぐ他、観測井戸2b内を外気から遮断し、地上部から受ける影響を低減する。観測井戸2bの設置環境によっては蓋26を省略することもできる。   FIG. 7 shows a form in which the observation well is left without performing the backfilling process in the example of FIG. After drilling the ground with a boring device as shown in FIG. 7 (a), the steps shown in FIGS. 7 (b) and 7 (c) are performed in the same manner as the steps shown in FIGS. 6 (b) and 6 (c). Thereafter, as shown in FIG. 7D, the medium circulation pipe 3 is installed in the casing 23, and the opening of the observation well 2b is covered with a lid 26 without backfilling the observation well 2b. The medium circulation pipe 3 passes through the lid 26. The lid 26 prevents dust, rainwater and the like from entering the observation well 2b, and also blocks the inside of the observation well 2b from outside air to reduce the influence received from the ground. The lid 26 can be omitted depending on the installation environment of the observation well 2b.

観測井戸2bは地下水採取の目的で長期間使用される場合がある。本実施形態では、通常は観測井戸2bをヒートポンプ6の熱源として利用し、地下水採取の目的で一時的に観測井戸2bを使用することができる。例えば、蓋26に観測井戸2b内の地下水を採取するための開口部27を設け、この開口部27を介して観測井戸2b内に揚水ポンプ28を設置したり、採水器25を降ろして地下水を採取することができる。このため、観測井戸2bを本来の目的で使用しつつ、熱源としても同時に利用することができる。必要に応じ、開口部27を覆うカバー(不図示)を設けてもよい。   The observation well 2b may be used for a long time for the purpose of collecting groundwater. In the present embodiment, the observation well 2b is normally used as a heat source of the heat pump 6, and the observation well 2b can be temporarily used for the purpose of collecting groundwater. For example, an opening 27 for collecting groundwater in the observation well 2b is provided in the lid 26, and a pumping pump 28 is installed in the observation well 2b through the opening 27, or the water sampler 25 is lowered to remove the groundwater. Can be collected. Therefore, the observation well 2b can be used as a heat source at the same time while being used for the original purpose. You may provide the cover (not shown) which covers the opening part 27 as needed.

本実施形態に代えて、図7(e)に示すように、媒体循環配管3と地下水採取用の揚水ポンプ28を観測井戸2b内に常置する構成としてもよい。この場合、媒体循環配管3と同様の形態で蓋26を貫通する揚水配管29に揚水ポンプ28を接続し、採取した地下水を地上に回収することができる。本実施形態でも、観測井戸2bを本来の目的で使用しつつ、熱源としても同時に利用することができる。   Instead of the present embodiment, as shown in FIG. 7E, the medium circulation pipe 3 and the groundwater collecting pump 28 may be permanently installed in the observation well 2b. In this case, the pumping pump 28 is connected to the pumping pipe 29 penetrating the lid 26 in the same form as the medium circulation pipe 3, and the collected groundwater can be collected on the ground. Also in this embodiment, the observation well 2b can be used as a heat source at the same time while being used for the original purpose.

1 地熱利用システム
2 縦孔
2a ボーリング孔
2b 観測井戸
3 媒体循環配管
6 ヒートポンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Geothermal utilization system 2 Vertical hole 2a Boring hole 2b Observation well 3 Medium circulation piping 6 Heat pump

Claims (8)

土壌または地下水の調査のために設けられた縦孔内に一部が設けられ、前記縦孔内で土壌と地下水の少なくともいずれかと接触し、媒体が循環する媒体循環配管と、
前記媒体循環配管と熱的に接続されたヒートポンプと、
を有する、地熱利用システム。
A medium circulation pipe that is partially provided in a vertical hole provided for investigation of soil or groundwater, contacts with at least one of soil and groundwater in the vertical hole, and the medium circulates;
A heat pump thermally connected to the medium circulation pipe;
A geothermal heat utilization system.
前記縦孔は、ボーリング孔、または前記ボーリング孔の内部に筒状のケーシングが設けられた観測井戸である、請求項1に記載の地熱利用システム。   The geothermal heat utilization system according to claim 1, wherein the vertical hole is a borehole or an observation well provided with a cylindrical casing inside the borehole. 前記ケーシングは地下水の水位より深くまで延び、かつ該ケーシングの内部と周囲の地盤との間で前記地下水が連通可能であり、前記媒体循環配管は前記地下水の水位より深い位置まで設けられている、請求項2に記載の地熱利用システム。   The casing extends deeper than the groundwater level, and the groundwater can communicate between the inside of the casing and the surrounding ground, and the medium circulation pipe is provided to a position deeper than the groundwater level. The geothermal utilization system according to claim 2. 前記縦孔は埋め戻されている、請求項1から3のいずれか1項に記載の地熱利用システム。   The geothermal heat utilization system according to any one of claims 1 to 3, wherein the vertical hole is backfilled. 前記縦孔の開口に蓋が設けられ、前記媒体循環配管は前記蓋を貫通し、前記蓋は、前記縦孔内の地下水を採取するための開口部を有している、請求項1から3のいずれか1項に記載の地熱利用システム。   The lid is provided at the opening of the vertical hole, the medium circulation pipe passes through the lid, and the lid has an opening for collecting groundwater in the vertical hole. The geothermal utilization system according to any one of the above. 前記縦孔の開口に蓋が設けられ、前記媒体循環配管は前記蓋を貫通し、前記縦孔内には揚水ポンプが設置され、前記揚水ポンプは、前記蓋を貫通する揚水配管に接続されている、請求項1から3のいずれか1項に記載の地熱利用システム。   A lid is provided at the opening of the vertical hole, the medium circulation pipe passes through the lid, a pump is installed in the vertical hole, and the pump is connected to a pumping pipe that passes through the lid. The geothermal utilization system according to any one of claims 1 to 3. 前記ヒートポンプに熱的に接続され、前記媒体を熱供給源として加熱されまたは排熱先として冷却される流体を供給する流体供給流路を有する、請求項1から6のいずれか1項に記載の熱利用システム。   7. The fluid supply passage according to claim 1, further comprising: a fluid supply passage that is thermally connected to the heat pump and supplies a fluid that is heated using the medium as a heat supply source or cooled as a waste heat destination. Heat utilization system. 土壌または地下水の調査のために設けられた縦孔内に、媒体が循環する媒体循環配管の一部を、前記縦孔内で土壌と地下水の少なくともいずれかと接触するように設けることと、
前記媒体循環配管と熱的に接続されたヒートポンプによって、前記媒体から熱回収し、または前記媒体に放熱することと、
を有する、地熱利用方法。
In a vertical hole provided for investigation of soil or groundwater, a part of a medium circulation pipe through which the medium circulates is provided in contact with at least one of soil and groundwater in the vertical hole;
Recovering heat from the medium or dissipating heat to the medium by a heat pump thermally connected to the medium circulation pipe;
A geothermal heat utilization method.
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