JP6929325B2

JP6929325B2 - Geothermal exchange segment and geothermal exchange equipment

Info

Publication number: JP6929325B2
Application number: JP2019119809A
Authority: JP
Inventors: 峯▲崎▼　晃洋; 晃洋峯▲崎▼; 恭伸三上; 毅志久米; 泰文内藤; 増田　宏; 宏増田; 憲和守谷; 若林　正憲; 正憲若林; 志緒里塩入; 金子　研一; 研一金子
Original assignee: IHI Construction Materials Co Ltd
Current assignee: IHI Construction Materials Co Ltd
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2021-09-01
Anticipated expiration: 2039-06-27
Also published as: JP2021004713A

Description

本発明は、例えば地中熱の高い地層に埋設して、熱交換器としての配管内を流通する熱媒をケーシング管を介して高温の地層と熱交換することで採熱して地熱を利用する地熱交換用セグメント及び地熱交換装置に関する。 The present invention utilizes geothermal heat by burying it in a geothermal layer with high geothermal heat, for example, and exchanging heat with a high-temperature layer through a casing pipe for a heat medium flowing in a pipe as a heat exchanger. Regarding geothermal heat exchange segments and geothermal heat exchange equipment.

従来、山間地等に構築される送電用鉄塔や橋梁の基礎杭を利用して熱交換器を地中に埋設し、その熱交換器内を通過する熱媒を高温の周囲地層と熱交換させることで周囲の地層から採熱する熱交換システムが知られている。採熱した熱エネルギーは、蒸気や熱水等の熱媒を用いて地上に取り出し、発電や、橋梁路面や道路路面の融雪設備、農業用ハウスの暖房設備、建築物の暖房設備等に利用されている。 Conventionally, a heat exchanger is buried in the ground using the foundation piles of power transmission towers and bridges constructed in mountainous areas, etc., and the heat medium passing through the heat exchanger is exchanged with the high temperature surrounding layer. Therefore, a heat exchange system that collects heat from the surrounding strata is known. The heat energy collected is taken out to the ground using a heat medium such as steam or hot water, and is used for power generation, snow melting equipment on bridge roads and roads, heating equipment for agricultural houses, heating equipment for buildings, etc. ing.

また、例えば特許文献１に記載された場所打ちコンクリート杭では、杭外周部の一部に熱伝導率の高い鋼管を設置し、鋼管の全外周面を地熱の高い地盤の透水層と接触させる。そして、熱交換パイプを鋼管の内面に接するように配設することで、熱交換パイプ内を循環する熱媒に地中熱を効率よく伝達させることができる。 Further, for example, in the cast-in-place concrete pile described in Patent Document 1, a steel pipe having high thermal conductivity is installed in a part of the outer peripheral portion of the pile, and the entire outer peripheral surface of the steel pipe is brought into contact with the water permeable layer of the ground having high geothermal heat. By arranging the heat exchange pipe so as to be in contact with the inner surface of the steel pipe, it is possible to efficiently transfer the geothermal heat to the heat medium circulating in the heat exchange pipe.

特開２０１２−９７９８４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-97984

しかしながら、特許文献１に記載された熱交換装置は、場所打ちコンクリート杭の外周面に鋼管を設置し、その内面に熱交換パイプを配設するため、組み立てコストが高く構造も煩雑になるという問題がある。 However, the heat exchange device described in Patent Document 1 has a problem that the assembly cost is high and the structure is complicated because the steel pipe is installed on the outer peripheral surface of the cast-in-place concrete pile and the heat exchange pipe is arranged on the inner surface thereof. There is.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、地熱を低コストで効率よく熱交換して効率的に利用できるようにした地熱交換用セグメント及び地熱交換装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and provides a geothermal exchange segment and a geothermal exchange device capable of efficiently exchanging geothermal heat at low cost and efficiently using it. The purpose.

本発明による地熱交換用セグメントは、筐体と、筐体内に配設されたケーシング管と、ケーシング管に設けられていて他の筐体のケーシング管と連結可能な連結部と、ケーシング管に挿入されていて熱交換用の熱媒を流通させる熱交換器と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、地中熱の高い地層内に複数の地熱交換用セグメントを連結したものを設置して連結部で互いに連結されたケーシング管内に熱交換器を挿入することで、地熱が筐体を介してケーシング管に熱伝達され、更にケーシング管内に装着された熱交換器内の熱媒に熱伝達されることで高温に熱交換された熱媒が熱交換器を介して地上等に採熱されて再利用される。そのため、熱交換器の高温の地層内への装着が容易であり、熱交換器は必要に応じて交換可能であるためメンテナンス性と経済性に優れている。 The geoheat exchange segment according to the present invention is inserted into the casing, the casing pipe arranged in the housing, the connecting portion provided in the casing pipe and connectable to the casing pipe of another housing, and the casing pipe. It is characterized by being equipped with a heat exchanger for circulating a heat medium for heat exchange.
According to the present invention, geothermal heat is generated by installing a plurality of geothermal exchange segments connected in a layer having high geothermal heat and inserting a heat exchanger into a casing pipe connected to each other at the connecting portion. Heat is transferred to the casing tube via the body, and further heat is transferred to the heat medium in the heat exchanger mounted in the casing tube, so that the heat medium exchanged to a high temperature is transferred to the ground or the like via the heat exchanger. It is collected and reused. Therefore, the heat exchanger can be easily installed in the high temperature stratum, and the heat exchanger can be replaced as needed, which is excellent in maintainability and economy.

本発明による地熱交換用セグメントは、筐体と、筐体内に配設されたケーシング管と、ケーシング管に設けられていて他のケーシング管と連結可能な連結部と、ケーシング管に接続されていて熱交換用の熱媒をケーシング管内に流通させる熱交換器と、を備えたことを特徴とする。
本発明は、地中熱の高い地層内に複数の地熱交換用セグメントを連結したものを設置して連結部で互いに連結されたケーシング管に熱交換器を接続して熱媒をケーシング管内に流通させることで、地熱が筐体を介してケーシング管に熱伝達され、更にケーシング管内を流通する熱媒に熱伝達されることで、高温に熱交換された熱媒がケーシング管から熱交換器を介して地上等に採熱されて再利用される。そのため、熱交換器のケーシング管への装着が容易であり、高温の地層とケーシング管内の熱媒体との熱交換が容易である。しかも、熱交換器は必要に応じて交換可能であるためメンテナンス性と経済性に優れている。 The geoheat exchange segment according to the present invention is connected to a housing, a casing pipe arranged in the housing, a connecting portion provided in the casing pipe and connectable to another casing pipe, and a casing pipe. It is characterized by being provided with a heat exchanger that circulates a heat medium for heat exchange in a casing pipe.
In the present invention, a plurality of geothermal exchange segments are connected in a layer having high geothermal heat, and a heat exchanger is connected to a casing pipe connected to each other at the connecting portion to distribute a heat medium in the casing pipe. By causing the geothermal heat to be transferred to the casing tube via the housing, and further to the heat medium flowing in the casing tube, the heat medium exchanged to a high temperature transfers the heat exchanger from the casing tube. The heat is collected on the ground through the heat and reused. Therefore, the heat exchanger can be easily attached to the casing pipe, and the heat exchange between the high-temperature stratum and the heat medium in the casing pipe is easy. Moreover, since the heat exchanger can be replaced as needed, it is excellent in maintainability and economy.

また、ケーシング管内に挿入された熱交換器は略Ｕ字状に形成されていてもよい。
ケーシング管内で熱交換器の一方の配管から供給される比較的低温の熱媒はケーシング管内で高温に温められて他方の配管を通して回収される。 Further, the heat exchanger inserted in the casing pipe may be formed in a substantially U shape.
The relatively low temperature heat medium supplied from one pipe of the heat exchanger in the casing pipe is heated to a high temperature in the casing pipe and recovered through the other pipe.

また、ケーシング管は閉鎖空間を形成しており、熱交換器は閉鎖空間内に熱媒を流通させていてもよい。
熱交換器の一方の配管からケーシング管の閉鎖空間に供給される比較的低温の熱媒は閉鎖空間内で地層の高い熱と熱交換されて高温の熱媒となり、他方の配管を通して回収される。 Further, the casing pipe forms a closed space, and the heat exchanger may circulate the heat medium in the closed space.
The relatively low temperature heat medium supplied from one pipe of the heat exchanger to the closed space of the casing pipe exchanges heat with the high heat of the formation in the closed space to become a high temperature heat medium, which is recovered through the other pipe. ..

また、ケーシング管は１または複数の筐体内で分岐され、または合流されていることが好ましい。
ケーシング管は分岐したり合流したりして枝分かれしているため、地層からの熱伝達を効率よく受けられる。 Further, it is preferable that the casing pipes are branched or merged in one or a plurality of housings.
Since the casing pipe is branched by branching or merging, heat transfer from the stratum can be efficiently received.

また、連結部は、一の筐体のケーシング管に設けられたほぞと、他の筐体のケーシング管に設けられていてほぞに連結可能なほぞ穴と、を有していてもよい。
一の筐体のケーシング管と他の筐体のケーシング管との間で凸部状のほぞとほぞ穴とを連結することで、地熱交換用セグメント同士を強固に連結できる。 Further, the connecting portion may have a groove provided in the casing pipe of one housing and a groove provided in the casing pipe of another housing and connectable to the groove.
By connecting the convex groove and the groove between the casing pipe of one housing and the casing pipe of the other housing, the geothermal exchange segments can be firmly connected to each other.

また、ケーシング管は直接またはリブを介して筐体に連結されていることが好ましい。
ケーシング管は筐体のスキンプレートや主桁板または継手板に連結したり、スキンプレートや主桁板または継手板に固定されたリブに連結させたりすることができる。 Further, it is preferable that the casing pipe is directly connected to the housing or via ribs.
The casing pipe can be connected to the skin plate, main girder plate or joint plate of the housing, or can be connected to the rib fixed to the skin plate, main girder plate or joint plate.

また、ケーシング管は筐体内でコンクリート、熱交換媒体または地層で覆われていてもよい。
金属枠からなる筐体にコンクリート、熱交換媒体または地層を充填すると熱伝導性が高くなる。また、金属枠からなる筐体にコンクリート等を充填せず、空気中を熱伝達させてもよい。 Further, the casing pipe may be covered with concrete, a heat exchange medium or a stratum in the casing.
Filling a housing made of a metal frame with concrete, a heat exchange medium, or a stratum increases thermal conductivity. Further, the housing made of a metal frame may not be filled with concrete or the like, and heat may be transferred in the air.

本発明による地熱交換装置は、上述したいずれかに記載された地熱交換用セグメント同士が継手を介して連結されていると共に、ケーシング管同士が連結部で連結され、ケーシング管内に熱交換器が挿入されていることを特徴とする。
複数の地熱交換用セグメントの筐体同士を継手で連結すると共にケーシング管同士を連結部で連結した構成において、ケーシング管内に熱交換器を挿入することで、熱交換器の熱媒をケーシング管内で地中熱の高い地層と熱交換して高温になった熱媒を熱交換器を通して採熱して利用できる。 In the geothermal exchange device according to the present invention, the geothermal exchange segments described in any of the above are connected via a joint, and the casing pipes are connected by a connecting portion, and the heat exchanger is inserted into the casing pipe. It is characterized by being done.
In a configuration in which the housings of a plurality of geothermal exchange segments are connected by a joint and the casing pipes are connected by a connecting portion, the heat medium of the heat exchanger can be transferred into the casing pipe by inserting the heat exchanger into the casing pipe. A heat medium that has become hot after exchanging heat with a geothermal layer with high geothermal heat can be collected and used through a heat exchanger.

本発明による地熱交換装置は、上述したいずれかに記載された地熱交換用セグメント同士が継手を介して連結されていると共に、ケーシング管同士が連結部で連結され、ケーシング管内に熱交換器の熱媒が流通していることを特徴とする。
複数の地熱交換用セグメントの筐体同士を継手によって連結すると共にケーシング管同士を連結部で連結した構成において、ケーシング管に熱交換器を連結させてケーシング管内に熱交換器の熱媒を流通させることで、ケーシング管内で地中熱の高い地層と熱交換して高温になった熱媒を熱交換器を通して採熱して利用できる。 In the geothermal exchange device according to the present invention, the geothermal exchange segments described in any of the above are connected via a joint, and the casing pipes are connected by a connecting portion, and the heat of the heat exchanger is contained in the casing pipe. It is characterized in that the medium is in circulation.
In a configuration in which the housings of a plurality of geothermal exchange segments are connected by joints and the casing pipes are connected by a connecting portion, the heat exchanger is connected to the casing pipes and the heat medium of the heat exchanger is circulated in the casing pipes. As a result, the heat medium that has become hot by exchanging heat with the geothermal layer with high geothermal heat in the casing pipe can be used by collecting heat through the heat exchanger.

本発明による地熱交換用セグメント及び地熱交換装置によれば、熱媒を収容した熱交換器を筐体に設けたケーシング管の内部に配設させ、またはケーシング管に連結させたために地中熱の高い地層の地熱と熱交換器内の熱媒との間の熱交換を効率的に行うことができる。しかも、筐体のケーシング管に対する熱交換器の装着によって地熱と熱媒との間の熱交換が可能であるため熱交換器とケーシング管の取り扱いが容易であり、熱交換器の交換が容易であるためメンテナンスが容易で低廉に組み立てできる。
本発明による地熱交換装置は、地中熱の高い地層の領域にセグメントをリング状等に連結した地熱交換装置を設置することで、地熱と熱交換器内の熱媒との間で効率よく熱交換できる。 According to the geothermal exchange segment and the geothermal exchange device according to the present invention, the heat exchanger containing the heat medium is arranged inside the casing pipe provided in the housing, or is connected to the casing pipe, so that the geothermal heat is generated. It is possible to efficiently exchange heat between the geothermal heat of a high layer and the heat medium in the heat exchanger. Moreover, since the heat exchanger can be exchanged between the geothermal heat and the heat medium by attaching the heat exchanger to the casing pipe of the housing, the heat exchanger and the casing pipe can be easily handled, and the heat exchanger can be easily replaced. Because of this, maintenance is easy and it can be assembled at low cost.
The geothermal heat exchanger according to the present invention efficiently heats between the geothermal heat and the heat medium in the heat exchanger by installing the geothermal heat exchanger in which the segments are connected in a ring shape or the like in the region of the geothermal layer having high geothermal heat. Can be exchanged.

本発明の第一実施形態によるセグメントの斜視図である。It is a perspective view of the segment by 1st Embodiment of this invention. 地中に地熱交換装置を設置した図である。It is the figure which installed the geothermal exchange device in the ground. 図２に示すセグメントリングの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the segment ring shown in FIG. 図３に示すセグメントリングの変形例の図である。It is a figure of the modification of the segment ring shown in FIG. 地熱交換装置のケーシング管に熱交換器を収納した縦断面図である。It is a vertical cross-sectional view which housed the heat exchanger in the casing pipe of the geothermal heat exchanger. 図５に示すケーシング管同士の連結構造を示す要部断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part showing a connecting structure between casing pipes shown in FIG. ケーシング管に熱交換器を装着した図５の地熱交換装置の変形例を示す縦断面図である。It is a vertical cross-sectional view which shows the modification of the geothermal heat exchanger of FIG. 5 which attached the heat exchanger to the casing pipe. ケーシング管がセグメントの筐体内で合流する断面図である。It is sectional drawing which the casing pipes meet in the casing of a segment. ケーシング管がセグメントの筐体内で合流または分岐する断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of casing pipes merging or branching within the casing of a segment. ケーシング管がセグメントの筐体内で合流または分岐する断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of casing pipes merging or branching within the casing of a segment. 第二実施形態による地熱交換装置を示すもので、地中熱の高い地層に対向するセグメントリング内にケーシング管と熱交換器を設けた図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線水平断面図、（ｃ）は変形例の水平断面図である。The geothermal heat exchanger according to the second embodiment is shown, in which a casing pipe and a heat exchanger are provided in a segment ring facing a stratum having a high geothermal heat, (a) is a vertical cross-sectional view, and (b) is a view. Is a horizontal cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 6A, and FIG. 3C is a horizontal cross-sectional view of a modified example. 図１１の地熱交換装置の第一変形例を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線水平断面図、（ｃ）は変形例の水平断面図である。A first modification of the geothermal exchange device of FIG. 11 is shown. FIG. 11A is a vertical sectional view, FIG. 11B is a horizontal sectional view taken along line BB of FIG. It is a cross-sectional view. 図１１の地熱交換装置の第二変形例を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ線水平断面図、（ｃ）は変形例の水平断面図である。A second modification of the geothermal exchange device of FIG. 11 is shown. FIG. 11A is a vertical sectional view, FIG. 11B is a horizontal sectional view taken along line CC of FIG. 11A, and FIG. 11C is a horizontal sectional view of the modified example. It is a cross-sectional view. セグメントに水平方向に装着されたケーシング管の連結工程を示す図である。It is a figure which shows the connection process of the casing pipe which was attached to the segment in the horizontal direction. 地熱交換装置に地震や地中断層のずれが生じた状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which the earthquake and the displacement of the ground interruption layer occurred in the geothermal exchange device. 第三実施形態によるセグメントを示すものであり、（ａ）〜（ｅ）はセグメントの補強構造を示す断面図である。The segments according to the third embodiment are shown, and FIGS. (A) to (e) are cross-sectional views showing a reinforcing structure of the segments. 第四実施形態によるセグメントにケーシング管を配設した側面図である。It is a side view which arranged the casing pipe in the segment by 4th Embodiment. セグメントのスキンプレートに設けた注入孔を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the injection hole provided in the skin plate of a segment. 第五実施形態による地熱交換装置を示すもので、（ａ）、（ｂ）は地熱交換装置の最下端部のセグメントリングに刃口リングを用いた図である。The geothermal exchange device according to the fifth embodiment is shown, and FIGS. (A) and (b) are views in which a blade edge ring is used for the segment ring at the lowermost end of the geothermal exchange device. セグメントリングを推力で地中に押圧する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of pushing a segment ring into the ground by a thrust. （ａ）〜（ｆ）は、地中に埋設された地熱交換装置の筐体に対するケーシング管の配置例を示す図である。(A) to (f) are diagrams showing an example of arrangement of a casing pipe with respect to a housing of a geothermal exchange device buried in the ground.

以下、本発明の実施形態による地熱交換装置１について添付図面を参照して説明する。
図１乃至図５は本発明の第一実施形態による地熱交換用セグメント２(以下、単にセグメントということがある)とこのセグメント２を用いた地熱交換装置１に関する。図１に示すセグメント２は、略円弧状に形成された一対の主桁板３と、平板状に形成された一対の継手板４と、を備えていて略四角形で円弧版状に湾曲して形成されている。その外周面(地山側)にスキンプレート５が形成されている。 Hereinafter, the geothermal exchange device 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 to 5 relate to a geothermal exchange segment 2 (hereinafter, may be simply referred to as a segment) according to the first embodiment of the present invention and a geothermal exchange device 1 using the segment 2. The segment 2 shown in FIG. 1 includes a pair of main girder plates 3 formed in a substantially arc shape and a pair of joint plates 4 formed in a flat plate shape, and is curved in a substantially quadrangular arc plate shape. It is formed. A skin plate 5 is formed on the outer peripheral surface (ground side).

内周面は開放空間とされているが、内周面にもスキンプレート５を配設してもよい。これら主桁板３、継手板４、スキンプレート５とで金属製セグメントの筐体６を構築し、内部は空間とされている。筐体６は高強度で熱交換をスムーズに行うために熱伝導率の良い金属、例えばスチール、アルミ、ステンレス等で形成されている。
セグメント２の筐体６の対向する一対の主桁板３の間には所定間隔で複数のケーシング管８が装着されている。ケーシング管８も熱伝導を行うために例えばスチール、アルミ、ステンレス等の熱伝導率の良い金属で形成されている。ケーシング管８は、図６に示すように、一方の端部が主桁板３から突出する凸部からなるほぞ８ａを形成し、他方の端部はほぞ８ａと嵌合するためのほぞ穴８ｂを形成している。ケーシング管８の内部には図５に示す管状の熱交換器１５が嵌挿可能とされている。 Although the inner peripheral surface is an open space, the skin plate 5 may also be arranged on the inner peripheral surface. The main girder plate 3, the joint plate 4, and the skin plate 5 form a metal segment housing 6, and the inside is a space. The housing 6 is made of a metal having high thermal conductivity, for example, steel, aluminum, stainless steel, etc., in order to carry out heat exchange smoothly with high strength.
A plurality of casing pipes 8 are mounted at predetermined intervals between the pair of main girder plates 3 facing each other in the housing 6 of the segment 2. The casing tube 8 is also made of a metal having good thermal conductivity, such as steel, aluminum, or stainless steel, for conducting thermal conductivity. As shown in FIG. 6, the casing pipe 8 forms a groove 8a having a convex portion whose one end protrudes from the main girder plate 3, and the other end is a groove 8b for fitting with the groove 8a. Is forming. The tubular heat exchanger 15 shown in FIG. 5 can be inserted into the casing pipe 8.

セグメント２の筐体６の対向する主桁板３にはボルト等のリング継手１１が配設され、対向する継手板４にはボルト等のセグメント継手１２が配設されている。そのため、セグメント２は継手板４同士をセグメント継手１２で連結することで、例えば図２及び図３に示すセグメントリング１４を構築できる。主桁板３同士をリング継手１１で連結することで図２に示すようにセグメント２同士を上下に連結することができる。地熱交換装置１では、セグメントリング１４が千鳥組またはいも継ぎにより上下方向に４段組付けられている。 A ring joint 11 such as a bolt is arranged on the facing main girder plate 3 of the housing 6 of the segment 2, and a segment joint 12 such as a bolt is arranged on the facing joint plate 4. Therefore, in the segment 2, for example, the segment ring 14 shown in FIGS. 2 and 3 can be constructed by connecting the joint plates 4 to each other with the segment joint 12. By connecting the main girder plates 3 to each other with the ring joint 11, the segments 2 can be connected vertically as shown in FIG. In the geothermal exchange device 1, the segment rings 14 are assembled in four columns in the vertical direction by staggered sets or potato joints.

図２及び図３に示す地熱交換装置１は、セグメント２が千鳥組によって上下に連結された配列構造を示すものであり、図４に示す地熱交換装置１はセグメント２がいも継ぎによって上下に連結された配列構造を示すものである。なお、図３、図４において、内側のセグメントリング１４と外側のセグメントリング１４が異なる径で示されているが、これは上下のセグメントリング１４同士が千鳥組またはいも継ぎであることの区別を説明する便宜的なものであり、実際は同一の径を有している。 The geothermal exchange device 1 shown in FIGS. 2 and 3 shows an array structure in which the segments 2 are vertically connected by a staggered set, and the geothermal exchange device 1 shown in FIG. 4 is vertically connected by a segment 2 splicing. It shows the arranged sequence structure. In addition, in FIGS. 3 and 4, the inner segment ring 14 and the outer segment ring 14 are shown with different diameters, which distinguishes that the upper and lower segment rings 14 are staggered or spliced. For convenience of explanation, they actually have the same diameter.

図５は地熱交換装置１の上下に連結されたセグメント２のケーシング管８を示すものである。ケーシング管８の開口には管状の熱交換器１５が装着されている。熱交換器１５は中空の管体が例えば略Ｕ字状に湾曲して形成されており、ケーシング管８内に挿入可能である。熱交換器１５として、図５に示すシングルＵチューブの他に２組のＵチューブが交差して配置されたダブルＵチューブや３組のＵチューブを交差させたトリプルＵチューブ等を採用できる。
熱交換器１５は例えば鋼管パイプであり、その内部には熱交換用の熱媒が流通している。地熱採取用の熱媒として例えば蒸気、熱水、不凍液、或いはブライン等を用いることができる。熱交換器１５内の熱媒は高温の地熱と熱交換される。 FIG. 5 shows the casing pipe 8 of the segment 2 connected above and below the geothermal exchange device 1. A tubular heat exchanger 15 is attached to the opening of the casing tube 8. The heat exchanger 15 has a hollow tube body curved in a substantially U shape, for example, and can be inserted into the casing tube 8. As the heat exchanger 15, in addition to the single U-tube shown in FIG. 5, a double U-tube in which two sets of U-tubes are arranged intersecting with each other, a triple U-tube in which three sets of U-tubes are crossed, and the like can be adopted.
The heat exchanger 15 is, for example, a steel pipe, and a heat medium for heat exchange is circulated inside the heat exchanger 15. As a heat medium for geothermal sampling, for example, steam, hot water, antifreeze, brine or the like can be used. The heat medium in the heat exchanger 15 exchanges heat with high-temperature geothermal heat.

図５に示す例では、セグメント２は上下二段で千鳥組の構成を示しており、二段のセグメント２内をケーシング管８が図６に示すようにほぞ８ａとほぞ穴８ｂで連結されて延びている。略Ｕ字管状の熱交換器１５は熱媒が上下二段のセグメント２のケーシング管８内部を循環しており、周囲の地中熱の高い地層の地熱を筐体６内のケーシング管８を介して熱交換器１５の熱媒と熱交換し、高温の熱媒が地上に引き上げられる。
セグメントリング１４が図２に示すように４段等の多段であれば、ケーシング管８は上下方向に４段のセグメント２内で互いに上下に連結されて連通している。下端部のケーシング管８は下蓋１７で閉鎖されていることが好ましい。そして、ケーシング管８内に挿入される熱交換器１５は４段のケーシング管８内に延びて下端部近傍で略Ｕ字状に湾曲して形成されている。 In the example shown in FIG. 5, the segment 2 shows a staggered structure in two upper and lower stages, and the casing pipe 8 is connected to the groove 8a and the groove 8b in the two-stage segment 2 as shown in FIG. It is extending. In the substantially U-shaped tubular heat exchanger 15, the heat medium circulates inside the casing pipe 8 of the upper and lower two-stage segments 2, and the geothermal heat of the surrounding geothermal layer with high geothermal heat is transferred to the casing pipe 8 in the housing 6. The heat is exchanged with the heat medium of the heat exchanger 15 through the heat exchanger, and the high temperature heat medium is pulled up to the ground.
If the segment ring 14 has a multi-stage structure such as four stages as shown in FIG. 2, the casing pipes 8 are vertically connected to each other in the four-stage segment 2 in the vertical direction and communicate with each other. The casing pipe 8 at the lower end is preferably closed by the lower lid 17. The heat exchanger 15 inserted into the casing pipe 8 extends into the four-stage casing pipe 8 and is formed to be curved in a substantially U shape in the vicinity of the lower end portion.

上述したように、本第一実施形態による地熱交換用セグメント２及び地熱交換装置１によれば、地中熱の高い地層Ｔにセグメント２を連結したセグメントリング１４を埋め込み、金属製の筐体６、ケーシング管８を介してケーシング管８内に挿入された熱交換器１５で熱交換できる。そのため、従来の場所打ちコンクリート杭と比較して構造が簡単で低コストであり、効率的に熱交換できる。
また、熱交換器１５はケーシング管８内に挿入されて保護されるため耐久性が高い。しかも、熱交換器１５自体はケーシング管８に対して交換可能であり、メンテナンス性が高く経済的に優位である。 As described above, according to the geothermal exchange segment 2 and the geothermal exchange device 1 according to the first embodiment, the segment ring 14 connecting the segment 2 is embedded in the geothermal layer T having high geothermal heat, and the metal housing 6 , Heat exchange can be performed by the heat exchanger 15 inserted into the casing pipe 8 via the casing pipe 8. Therefore, the structure is simple, the cost is low, and heat exchange can be performed efficiently as compared with the conventional cast-in-place concrete pile.
Further, since the heat exchanger 15 is inserted into the casing pipe 8 and protected, it has high durability. Moreover, the heat exchanger 15 itself can be replaced with respect to the casing pipe 8, which is highly maintainable and economically advantageous.

以上、本発明の第一実施形態による地熱交換装置１及び地熱交換用セグメント２について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜の変更や置換等が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。以下に、本第一実施形態の変形例や他の実施形態等について説明するが、上述の実施形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明を省略する。 Although the geothermal exchange device 1 and the geothermal exchange segment 2 according to the first embodiment of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiment and does not deviate from the gist of the present invention. Can be appropriately changed or replaced, and all of these are included in the present invention. Hereinafter, modifications of the first embodiment, other embodiments, and the like will be described, but the description will be omitted by using the same reference numerals for the same or similar parts and members as those in the above-described embodiment.

例えば、図７は第一変形例による熱交換器１５を示すものであり、熱交換器１５が第一配管１５ａと第二配管１５ｂとに分割されている。しかも、上段のセグメント２のケーシング管８は上端開口に上蓋１６を有し、下段のセグメント２のケーシング管８は下端開口に下蓋１７を有している。上段のケーシング管８と下段のケーシング管８はほぞ８ａとほぞ穴８ｂとで互いに連結されている。そのため、上段のケーシング管８と下段のケーシング管８の内部は一体の閉鎖空間１０を形成する。
熱交換器１５の第一配管１５ａはケーシング管８の上蓋１６を貫通した直後に閉鎖空間１０内に開口を有し、第二配管１５ｂは上蓋１６を貫通して下方に延びて下蓋１７の近傍で閉鎖空間１０に開口している。 For example, FIG. 7 shows a heat exchanger 15 according to a first modification, and the heat exchanger 15 is divided into a first pipe 15a and a second pipe 15b. Moreover, the casing pipe 8 of the upper segment 2 has an upper lid 16 at the upper end opening, and the casing pipe 8 of the lower segment 2 has a lower lid 17 at the lower end opening. The upper casing pipe 8 and the lower casing pipe 8 are connected to each other by a groove 8a and a groove 8b. Therefore, the inside of the upper casing pipe 8 and the lower casing pipe 8 forms an integrated closed space 10.
The first pipe 15a of the heat exchanger 15 has an opening in the closed space 10 immediately after penetrating the upper lid 16 of the casing pipe 8, and the second pipe 15b penetrates the upper lid 16 and extends downward to the lower lid 17. It is open to the closed space 10 in the vicinity.

そして、熱交換器１５の第二配管１５ｂの開口から比較的低温の熱媒が閉鎖空間１０内に放出される。熱媒はケーシング管８内の上蓋１６と下蓋１７の間の閉鎖空間１０に充満された状態で周囲の地中熱の高い地層Ｔの地熱との間で熱交換される。高温となった熱媒はケーシング管８の閉鎖空間１０内で上方に移動して第一配管１５ａの開口を通して第一配管１５ａ内に流入して地上に引き上げられる。
本変形例では、ケーシング管８の閉鎖空間１０を熱交換に利用して熱交換器１５の第一配管１５ａと第二配管１５ｂで熱媒を循環できる。 Then, a relatively low temperature heat medium is discharged into the closed space 10 from the opening of the second pipe 15b of the heat exchanger 15. The heat medium exchanges heat with the geothermal heat of the surrounding geothermal layer T, which has a high geothermal heat, in a state where the closed space 10 between the upper lid 16 and the lower lid 17 in the casing pipe 8 is filled. The heat medium that has become hot moves upward in the closed space 10 of the casing pipe 8, flows into the first pipe 15a through the opening of the first pipe 15a, and is pulled up to the ground.
In this modification, the closed space 10 of the casing pipe 8 is used for heat exchange, and the heat medium can be circulated in the first pipe 15a and the second pipe 15b of the heat exchanger 15.

次に、図８乃至図１０は第二変形例によるセグメント２内に装着されたケーシング管８の配置構成を示すものである。
図８に示す地熱交換装置１では、上下二段にセグメント２が連結されており、上段のセグメント２内では４列のケーシング管８が上下方向に配設されている。下段のセグメント２内では隣り合うケーシング管８が下端で湾曲して互いに連結されている。
図９に示す地熱交換装置１では、上下二段にセグメント２が連結されており、上段のセグメント２内では４列のケーシング管８が上下方向に配設されている。下段のセグメント２内では４列のケーシング管８の間で隣り合う２本のケーシング管８がバイパス管８ｃによって互いに連結されている。 Next, FIGS. 8 to 10 show an arrangement configuration of the casing pipe 8 mounted in the segment 2 according to the second modification.
In the geothermal exchange device 1 shown in FIG. 8, the segments 2 are connected in two upper and lower stages, and four rows of casing pipes 8 are arranged in the vertical direction in the upper segment 2. In the lower segment 2, adjacent casing pipes 8 are curved at the lower end and connected to each other.
In the geothermal exchange device 1 shown in FIG. 9, the segments 2 are connected in two upper and lower stages, and four rows of casing pipes 8 are arranged in the vertical direction in the upper segment 2. In the lower segment 2, two casing pipes 8 adjacent to each other are connected to each other by a bypass pipe 8c between the four rows of casing pipes 8.

図１０に示す地熱交換装置１では、上下二段にセグメント２が連結されており、上段と下段のセグメント２内では４列のケーシング管８が上下方向に配設されている。しかも、上下段のセグメント２内では隣り合うケーシング管８がバイパス管８ｃによって互いに連結されている。これにより、複数のケーシング管８は１または複数の筐体６内で分岐と合流がなされている。 In the geothermal exchange device 1 shown in FIG. 10, segments 2 are connected in two upper and lower stages, and four rows of casing pipes 8 are arranged in the vertical direction in the upper and lower segments 2. Moreover, in the upper and lower segments 2, adjacent casing pipes 8 are connected to each other by a bypass pipe 8c. As a result, the plurality of casing pipes 8 are branched and merged in one or a plurality of housings 6.

図１１は第二実施形態による地熱交換装置１Ａを示すものである。図１２及び図１３は第二実施形態の変形例による地熱交換装置１Ｂ，１Ｃを示すものである。
図１１に示す第二実施形態による地熱交換装置１Ａについて説明する。図１１（ａ）に示す本第二実施形態の地熱交換装置１Ａでは、セグメントリング１４が上下方向に４段に亘って配設されている。各セグメントリング１４は適宜数、例えば６枚のセグメント２が組み合わされて構成されている。上下のセグメント２の配置構成は例えばいも継ぎ構成とされている。 FIG. 11 shows the geothermal exchange device 1A according to the second embodiment. 12 and 13 show geothermal exchange devices 1B and 1C according to a modified example of the second embodiment.
The geothermal exchange device 1A according to the second embodiment shown in FIG. 11 will be described. In the geothermal exchange device 1A of the second embodiment shown in FIG. 11A, the segment rings 14 are arranged in four stages in the vertical direction. Each segment ring 14 is configured by combining an appropriate number, for example, six segments 2. The arrangement configuration of the upper and lower segments 2 is, for example, a potato joint configuration.

地盤における地中熱の高い地層Ｔに上から３段目のセグメントリング１４が対向している。３段目のセグメントリング１４において、リング状に連結された６枚のセグメント２内には例えば水平方向に配設されたケーシング管８がリング状に配列されて連結されている。これらリング状のケーシング管８は上下方向に所定間隔を開けて例えば３組配列されている。そのため、セグメントリング１４を構築することで、上下３組のケーシング管８は６つのセグメントに跨る無端のリング状に配列されて互いに連結されている(図１１（ｂ）参照)。
また、地熱交換装置１Ａには、地上から３段目のセグメントリング１４のセグメント２までを１本の縦方向のケーシング管８Ａが上下方向に延びて３つのリング状のケーシング管８にそれぞれ連結されて連通している(図１１（ａ）、（ｂ）参照)。縦方向のケーシング管８Ａは上下方向に配列された３段の各セグメント２内に装着されている。 The segment ring 14 at the third stage from the top faces the stratum T having high geothermal heat in the ground. In the third-stage segment ring 14, for example, casing pipes 8 arranged in the horizontal direction are arranged and connected in a ring shape in the six segments 2 connected in a ring shape. These ring-shaped casing pipes 8 are arranged in, for example, three sets at predetermined intervals in the vertical direction. Therefore, by constructing the segment ring 14, the upper and lower three sets of casing pipes 8 are arranged in an endless ring shape straddling the six segments and connected to each other (see FIG. 11B).
Further, in the geothermal exchange device 1A, one vertical casing pipe 8A extends vertically from the ground up to segment 2 of the third-stage segment ring 14, and is connected to each of the three ring-shaped casing pipes 8. (See FIGS. 11A and 11B). The casing pipe 8A in the vertical direction is mounted in each of the three-stage segments 2 arranged in the vertical direction.

そして、縦方向のケーシング管８Ａ内には図５に示すものと同様に熱交換器１５のＵ字状管をなす第一配管１５ａと第二配管１５ｂが上下方向に延びている。熱交換器１５のＵ字状の下端部は３組のリング状のケーシング管８より上側に設置されている。３組のリング状のケーシング管８と縦方向のケーシング管８Ａは熱媒で満たされている。
３組のリング状のケーシング管８内の熱媒は地中熱の高い地層Ｔとの間で熱交換されて高温になる。縦方向のケーシング管８Ａ内の高温の熱媒は、第二配管１５ｂを降下する比較的低温の熱媒と熱交換器１５の底部のＵ字状部分で熱交換され、熱交換器１５内の熱媒が高温になることで第一配管１５ａ内を上昇して採熱される。 Then, in the casing pipe 8A in the vertical direction, the first pipe 15a and the second pipe 15b forming the U-shaped pipe of the heat exchanger 15 extend in the vertical direction as shown in FIG. The U-shaped lower end of the heat exchanger 15 is installed above the three sets of ring-shaped casing pipes 8. The three sets of ring-shaped casing tubes 8 and the longitudinal casing tubes 8A are filled with a heat medium.
The heat medium in the three sets of ring-shaped casing pipes 8 exchanges heat with the stratum T having high geothermal heat and becomes high in temperature. The high-temperature heat medium in the vertical casing pipe 8A is heat-exchanged with the relatively low-temperature heat medium descending the second pipe 15b at the U-shaped portion at the bottom of the heat exchanger 15, and is inside the heat exchanger 15. As the heat medium becomes hot, the inside of the first pipe 15a rises and heat is collected.

図１１（ｃ）は変形例による地熱交換装置１Ａを示すものである。図１１（ｃ）において、地熱交換装置１Ａのセグメントリング１４は平面視で半円分だけ地中熱の高い地層Ｔ内に位置している。そのため、ケーシング管８はセグメントリング１４における地中熱の高い地層Ｔに重なる半円の３つのセグメント２部分だけに配設されて三日月状に往復して連結されているため無端状(以下、三日月状の往復無端状という)に形成されている。そして、地上から３段目のセグメントリング１４のセグメント２間を１本の縦方向のケーシング管８Ａが上下方向に延びて３組の円弧状の往復形状のケーシング管８にそれぞれ連結されている。熱交換器１５の構成は図１１（ａ）、（ｂ）と同様である。 FIG. 11C shows a geothermal exchange device 1A according to a modified example. In FIG. 11C, the segment ring 14 of the geothermal exchange device 1A is located in the stratum T having a high geothermal heat by a semicircle in a plan view. Therefore, the casing pipe 8 is arranged only in the three segment 2 portions of the semicircle overlapping the stratum T having high geothermal heat in the segment ring 14, and is reciprocally connected in a crescent shape, so that the casing pipe 8 is endless (hereinafter, crescent moon). It is formed in a reciprocating endless shape). Then, one vertical casing pipe 8A extends vertically between the segments 2 of the third-stage segment ring 14 from the ground and is connected to three sets of arc-shaped reciprocating casing pipes 8. The configuration of the heat exchanger 15 is the same as in FIGS. 11A and 11B.

本変形例においても、上下に配列された３組の三日月状の往復無端状のケーシング管８内では、熱媒が地中熱の高い地層Ｔとの熱交換により加熱される。高温となった熱媒が、縦方向のケーシング管８Ａ内の熱交換器１５の底部のＵ字状部の第二配管１５ｂを流れる熱媒と熱交換され、高温になった熱交換器１５内の熱媒が第一配管１５ａを通して地上に採熱される。これにより、地中熱の高い地層Ｔの熱をケーシング管８内の熱交換器１５によって効率的に熱交換して採熱することができる。 Also in this modification, the heat medium is heated by heat exchange with the stratum T having high geothermal heat in the three sets of crescent-shaped reciprocating endless casing pipes 8 arranged one above the other. The heat medium that has become hot is exchanged with the heat medium that flows through the second pipe 15b of the U-shaped portion at the bottom of the heat exchanger 15 in the casing pipe 8A in the vertical direction, and the heat medium that has become hot is exchanged with the heat exchanger 15 that has become hot. The heat medium is collected on the ground through the first pipe 15a. As a result, the heat of the geothermal layer T, which has high geothermal heat, can be efficiently exchanged by the heat exchanger 15 in the casing pipe 8 to collect heat.

図１２（ａ）、（ｂ）に示す第一変形例による地熱交換装置１Ｂは図１１に示す地熱交換装置１Ａと概略で同一構成を有している。相違点として、上下方向に延びる縦方向のケーシング管８Ａがセグメント２の内周側に設置されている。そのため、縦方向のケーシング管８Ａは３組のリング状のケーシング管８に水平方向に連結されている。
また、縦方向のケーシング管８Ａ内に収納された熱交換器１５は第一配管１５ａと第二配管１５ｂがそれぞれ３組のケーシング管８に接続されている。そのため、熱交換器１５の第二配管１５ｂ内の熱媒は水平方向の３組のリング状のケーシング管８内に流出し、地中熱の高い地層Ｔと熱交換して高温に変換される。そして、３組のリング状のケーシング管８内の高温の熱媒はそれぞれ熱交換器１５の第一配管１５ａに流入して地上等に送られて採熱される。 The geothermal exchange device 1B according to the first modification shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b) has substantially the same configuration as the geothermal exchange device 1A shown in FIG. The difference is that the vertical casing pipe 8A extending in the vertical direction is installed on the inner peripheral side of the segment 2. Therefore, the casing pipe 8A in the vertical direction is horizontally connected to the three sets of ring-shaped casing pipes 8.
Further, in the heat exchanger 15 housed in the casing pipe 8A in the vertical direction, the first pipe 15a and the second pipe 15b are each connected to three sets of casing pipes 8. Therefore, the heat medium in the second pipe 15b of the heat exchanger 15 flows out into the three sets of ring-shaped casing pipes 8 in the horizontal direction, exchanges heat with the geothermal layer T having high geothermal heat, and is converted to a high temperature. .. Then, the high-temperature heat mediums in the three sets of ring-shaped casing pipes 8 flow into the first pipe 15a of the heat exchanger 15 and are sent to the ground or the like to collect heat.

図１２（ｃ）に示す地熱交換装置１Ｂも図１１（ｃ）に示す地熱交換装置１Ａと概略で同一構成を有している。３段目のセグメントリング１４内に設けられた三日月状で往復無端状のケーシング管８は地中熱の高い地層Ｔと接触する半円状の３つのセグメント２内にのみ無端の三日月状に配設されている。しかも、縦方向のケーシング管８Ａはセグメント２の内周面に配設されて、３組の三日月状で往復無端状のケーシング管８に連結されている。縦方向のケーシング管８Ａ内には熱交換器１５が挿入されて、第一配管１５ａと第二配管１５ｂが３組のケーシング管８にそれぞれ接続されている。 The geothermal exchange device 1B shown in FIG. 12 (c) also has substantially the same configuration as the geothermal exchange device 1A shown in FIG. 11 (c). The crescent-shaped reciprocating endless casing pipe 8 provided in the third-stage segment ring 14 is arranged in an endless crescent shape only in the three semicircular segments 2 in contact with the stratum T having high geothermal heat. It is installed. Moreover, the casing pipe 8A in the vertical direction is arranged on the inner peripheral surface of the segment 2 and is connected to three sets of crescent-shaped and reciprocating endless casing pipes 8. A heat exchanger 15 is inserted into the casing pipe 8A in the vertical direction, and the first pipe 15a and the second pipe 15b are connected to each of the three sets of casing pipes 8.

図１３（ａ）、（ｂ）に示す第二変形例による地熱交換装置１Ｃは図１１に示す地熱交換装置１Ａと概略で同一構成を有している。ケーシング管８、８Ａの配置は上述した図１１、図１２に示すものと同一である。相違点として、縦方向のケーシング管は熱媒の入力用のケーシング管８Ｂと出力用のケーシング管８Ｃが別個に配設されて地上から３段目のセグメントリング１４まで延びている。本変形例では、セグメントリング１４の内周面側に入力用のケーシング管８Ｂが、セグメントリング１４のセグメント２の内部を貫通して出力用のケーシング管８Ｃがそれぞれ配設されている。 The geothermal exchange device 1C according to the second modification shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b) has substantially the same configuration as the geothermal exchange device 1A shown in FIG. The arrangement of the casing pipes 8 and 8A is the same as that shown in FIGS. 11 and 12 described above. The difference is that the casing pipe 8B for inputting the heat medium and the casing pipe 8C for output are separately arranged in the casing pipe in the vertical direction and extend from the ground to the segment ring 14 at the third stage. In this modification, the input casing tube 8B is arranged on the inner peripheral surface side of the segment ring 14, and the output casing tube 8C is arranged so as to penetrate the inside of the segment 2 of the segment ring 14.

入力用のケーシング管８Ｂ内に熱媒供給用の熱交換器１５の第二配管１５ｂが挿入され、この第二配管１５ｂは３組のリング状のケーシング管８にそれぞれ接続されていて比較的低温の熱媒を供給可能とされている。出力用のケーシング管８Ｃに熱媒取り上げ用の熱交換器１５の第一配管１５ａが挿入されている。出力用のケーシング管８Ｃは３組のリング状のケーシング管８にそれぞれ接続されており、その上側に熱交換器１５の第一配管１５ａの開口が配設されて採熱可能とされている。
そのため、入力用のケーシング管８Ｂ内に挿入された熱交換器１５は第二配管１５ｂから上下３組のリング状のケーシング管８内に熱媒を供給して、地中熱の高い地層Ｔと熱交換する。そして、高温となった熱媒は３組のリング状のケーシング管８内から出力用のケーシング管８Ｃ内に流出し、熱交換器１５の開口に流入して地上へ採熱される。 The second pipe 15b of the heat exchanger 15 for supplying the heat medium is inserted into the casing pipe 8B for input, and the second pipe 15b is connected to each of the three sets of ring-shaped casing pipes 8 and has a relatively low temperature. It is said that it is possible to supply the heat medium of. The first pipe 15a of the heat exchanger 15 for picking up the heat medium is inserted into the casing pipe 8C for output. The output casing pipe 8C is connected to each of three sets of ring-shaped casing pipes 8, and an opening of the first pipe 15a of the heat exchanger 15 is arranged above the casing pipe 8C so that heat can be collected.
Therefore, the heat exchanger 15 inserted into the input casing pipe 8B supplies a heat medium from the second pipe 15b into the three upper and lower ring-shaped casing pipes 8 to form a layer T having high geothermal heat. Heat exchange. Then, the heat medium that has become hot flows out from the three sets of ring-shaped casing pipes 8 into the casing pipe 8C for output, flows into the opening of the heat exchanger 15, and collects heat on the ground.

図１３（ｃ）に示す地熱交換装置１Ｃも図１１（ｃ）に示す地熱交換装置１Ａと概略で同一構成を有している。３段目のセグメントリング１４内に設けられたケーシング管８は地中熱の高い地層Ｔと接触する半円状の３つのセグメント２内にのみ三日月状の往復無端状に３組配設されている。しかも、縦方向の入力用のケーシング管８Ｂはセグメント２の内周面に配設され、出力用のケーシング管８Ｃはセグメント２内に配設されて、３組の無端の三日月状のケーシング管８にそれぞれ連結されている。入力用のケーシング管８Ｂに挿入された熱交換器１５の第二配管１５ｂは３組のケーシング管８に接続され、第一配管１５ａは３組のケーシング管８に接続された出力用のケーシング管８Ｃ内に開口を有している。 The geothermal exchange device 1C shown in FIG. 13 (c) also has substantially the same configuration as the geothermal exchange device 1A shown in FIG. 11 (c). The casing pipes 8 provided in the third-stage segment ring 14 are arranged in three sets in a crescent-shaped reciprocating endless shape only in the three semicircular segments 2 in contact with the stratum T having high geothermal heat. There is. Moreover, the casing pipe 8B for vertical input is arranged on the inner peripheral surface of the segment 2, and the casing pipe 8C for output is arranged in the segment 2, and three sets of endless crescent-shaped casing pipes 8 are arranged. Each is connected to. The second pipe 15b of the heat exchanger 15 inserted into the input casing pipe 8B is connected to three sets of casing pipes 8, and the first pipe 15a is connected to three sets of casing pipes 8 for output. It has an opening in 8C.

図１４はケーシング管８の連結部を示す図である。例えば図１１から図１３の第二実施形態に示すように、セグメント２の継手板４同士の連結部において、一方のケーシング管８にはその外径と同一径を有する凸部のほぞ８ａが継手板４から突出しており、他方のケーシング管８には凹部をなすほぞ穴８ｂが形成されている。そのため、セグメント２の継手板４同士をセグメント継手１２で水平方向に連結するに際し、一方のケーシング管８のほぞ８ａと他方のケーシング管８のほぞ穴８ｂとを嵌合させる。これと同時に一方のセグメント２の継手板４と他方のセグメント２の継手板４を突き合わせてセグメント継手１２同士を固定することで互いに連結する。
そのため、地中熱の高い地層Ｔにおける地中熱を金属製のセグメント２からケーシング管８を通して熱交換器１５に伝達して、熱交換器１５の熱媒と熱交換できる。高温となった熱媒は熱交換器１５を通して上段のセグメント２内を通過して地上に取り上げられて再利用される。 FIG. 14 is a diagram showing a connecting portion of the casing pipe 8. For example, as shown in the second embodiment of FIGS. 11 to 13, in the connecting portion between the joint plates 4 of the segment 2, one casing pipe 8 has a convex groove 8a having the same outer diameter as the joint. A groove 8b that protrudes from the plate 4 and forms a recess in the other casing pipe 8 is formed. Therefore, when the joint plates 4 of the segment 2 are connected to each other in the horizontal direction by the segment joint 12, the groove 8a of one casing pipe 8 and the groove 8b of the other casing pipe 8 are fitted. At the same time, the joint plate 4 of one segment 2 and the joint plate 4 of the other segment 2 are butted against each other to fix the segment joints 12 to each other so as to be connected to each other.
Therefore, the geothermal heat in the geothermal layer T having high geothermal heat can be transferred from the metal segment 2 to the heat exchanger 15 through the casing pipe 8 to exchange heat with the heat medium of the heat exchanger 15. The heat medium that has become hot passes through the heat exchanger 15 through the upper segment 2 and is taken up on the ground for reuse.

なお、図１５に示すように、地中に設置した地熱交換装置１Ａに対して地震が発生したり地中断層にずれが生じたりした場合等について説明する。図１５（ａ）に示す地熱交換装置１Ａは図１１に示す構成と相違して、セグメントリング１４が地中に例えば千鳥組で５段に積層された構成を有している。
地震等で地層に横揺れが発生して地熱交換装置１Ａが変形した場合、地表面は地震の横揺れに追従して変位するが、下層はあまり変位しないため図１５（ｂ）に示すように荷重が作用して変形する。そして、セグメント２の主桁板３同士を連結するリング継手１１や継手板４同士を連結するセグメント継手１２だけでは強度が小さくセグメント２同士が破断や分断をし得るとしても、ケーシング管８同士をほぞ８ａとほぞ穴８ｂとで連結しているためより高強度であり、セグメント２の破断や分断、そして分離を阻止できる。 As shown in FIG. 15, a case where an earthquake occurs in the geothermal exchange device 1A installed underground or a displacement occurs in the ground interruption layer will be described. Unlike the configuration shown in FIG. 11, the geothermal exchange device 1A shown in FIG. 15A has a configuration in which the segment rings 14 are laminated in five stages, for example, in a staggered manner.
When the geothermal exchange device 1A is deformed due to rolling in the stratum due to an earthquake or the like, the ground surface is displaced following the rolling of the earthquake, but the lower layer is not displaced so much, as shown in FIG. 15 (b). The load acts and deforms. Even if the ring joint 11 that connects the main girder plates 3 of the segment 2 and the segment joint 12 that connects the joint plates 4 are not strong enough and the segments 2 can be broken or divided, the casing pipes 8 can be separated from each other. Since the groove 8a and the groove 8b are connected to each other, the strength is higher, and the segment 2 can be prevented from breaking, splitting, and separating.

次に図１６（ａ）〜（ｅ）により第三実施形態によるセグメント２の各例について説明する。
図１６（ａ）に示すセグメント２は筐体６が一対の主桁板３と一対の継手板４と外周側のスキンプレート５からなる５面の金属枠製、即ち鋼製セグメントである。対向する主桁板３を貫通するケーシング管８を配設している。このセグメント２の内周面にはスキンプレートは設置されておらず、内部は空洞とされている。しかし、内部にコンクリートＣを充填させてもよい。内部にコンクリートＣを充填することで圧縮力にも強い構造になる。或いは、内部にセラミックス、ポリマー、ガラス等の断熱材を充填させてもよく、地中熱の高い地層Ｔとケーシング管８との間の熱伝導性が向上する。
図１６（ｂ）に示す第一変形例のように、セグメント２の対向する主桁板３の中間に追加の主桁板３を配設してもよい。しかも、これら３枚の主桁板３を貫通してケーシング管８が設置されている。 Next, each example of the segment 2 according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 16A to 16E.
The segment 2 shown in FIG. 16A is a five-sided metal frame, that is, a steel segment in which the housing 6 is composed of a pair of main girder plates 3, a pair of joint plates 4, and a skin plate 5 on the outer peripheral side. A casing pipe 8 penetrating the opposing main girder plate 3 is arranged. No skin plate is installed on the inner peripheral surface of this segment 2, and the inside is hollow. However, the inside may be filled with concrete C. By filling the inside with concrete C, the structure becomes strong against compressive force. Alternatively, the inside may be filled with a heat insulating material such as ceramics, polymer, or glass, and the thermal conductivity between the stratum T having high geothermal heat and the casing pipe 8 is improved.
As in the first modification shown in FIG. 16B, an additional main girder plate 3 may be arranged in the middle of the main girder plates 3 facing each other in the segment 2. Moreover, the casing pipe 8 is installed so as to penetrate through these three main girder plates 3.

図１６（ｃ）に示す第二変形例によるセグメント２は５面の金属枠製であり、しかも両端の主桁面に設けた主桁板３にフランジ部３ａを設けて強度を補強している。フランジ部３ａは角部にのみ形成してもよいし、上下面に連続して面状に形成されてもよい。
図１６（ｄ）に示す第三変形例によるセグメント２は、図１６（ｃ）に示すものと同一構成を有しており、更にフランジ部３ａ付きの主桁板３を両端の主桁板３間の中央に対向して設けている。これにより、セグメント２がより高強度になる。
また、図１６（ｅ）に示す第四変形例によるセグメント２は、５面の金属枠製からなるセグメント２の内周面にもスキンプレート５を設けている。この場合、セグメント２は６面の金属枠製になり、より高強度である。
これら図１６（ａ）〜（ｅ）に示すセグメント２は、セグメント２の強度を補強することでより高強度になる。 The segment 2 according to the second modification shown in FIG. 16C is made of a metal frame having five surfaces, and the main girder plates 3 provided on the main girder surfaces at both ends are provided with flange portions 3a to reinforce the strength. .. The flange portion 3a may be formed only on the corner portion, or may be formed continuously on the upper and lower surfaces in a planar shape.
The segment 2 according to the third modification shown in FIG. 16 (d) has the same configuration as that shown in FIG. 16 (c), and further, the main girder plate 3 with the flange portion 3a is attached to the main girder plate 3 at both ends. It is provided facing the center of the space. As a result, the segment 2 becomes stronger.
Further, in the segment 2 according to the fourth modification shown in FIG. 16 (e), the skin plate 5 is also provided on the inner peripheral surface of the segment 2 made of five metal frames. In this case, the segment 2 is made of a six-sided metal frame and has higher strength.
The segments 2 shown in FIGS. 16A to 16E become higher in strength by reinforcing the strength of the segments 2.

次に図１７により第四実施形態によるセグメント２について説明する。
ケーシング管８をセグメント２の対向する主桁板３間に装着した状態で、図１７に示すように、比較的大径のケーシング管８Ｄは外周面のスキンプレート５に当接または近接した位置に配設している。そして、比較的小径のケーシング管８Ｅはセグメント２の内周面側または内周面に設けたスキンプレート５に当接または近接した位置に配設している。ケーシング管８Ｄとケーシング管８Ｅは互いに当接している。
大径のケーシング管８Ｄには例えば熱交換器１５の４本の配管が挿入可能であり、例えば図５に示すＵ字状の熱交換器１５を二組互いに交差させてダブルＵチューブを構成している。小径のケーシング管８Ｅは例えば熱交換器１５の２本の配管が挿入可能であり、シングルＵチューブを構成している。なお、ケーシング管８内に挿入される熱交換器１５の本数は任意に選択でき、入力側の管と出力側の管から分岐した任意の複数組のＵチューブを挿入可能である。 Next, segment 2 according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG.
With the casing pipe 8 mounted between the opposing main girder plates 3 of the segment 2, as shown in FIG. 17, the casing pipe 8D having a relatively large diameter is in contact with or close to the skin plate 5 on the outer peripheral surface. It is arranged. The casing tube 8E having a relatively small diameter is arranged at a position in contact with or close to the skin plate 5 provided on the inner peripheral surface side or the inner peripheral surface of the segment 2. The casing pipe 8D and the casing pipe 8E are in contact with each other.
For example, four pipes of the heat exchanger 15 can be inserted into the large-diameter casing pipe 8D. For example, two sets of U-shaped heat exchangers 15 shown in FIG. 5 are crossed with each other to form a double U tube. ing. For example, two pipes of the heat exchanger 15 can be inserted into the small-diameter casing pipe 8E, forming a single U tube. The number of heat exchangers 15 to be inserted into the casing pipe 8 can be arbitrarily selected, and any plurality of sets of U tubes branched from the input side pipe and the output side pipe can be inserted.

これら大径及び小径のケーシング管８Ｄ、８Ｅは互いに接触しているため、外側のスキンプレート５が地中熱の高い地層Ｔに接触している場合にケーシング管８Ｄ，８Ｅを介して熱交換器１５内の熱媒への熱伝導効率が一層高くなる。
なお、図１に示すように、ケーシング管８はセグメント２の主桁板３の中央に装着してもよい。また、ケーシング管８はセグメント２の外周面と内周面の両方または一方に設けてもよい。ケーシング管８は内部に装着される熱交換器１５の熱交換をより効率的に行うために装着位置を適宜選択できる。 Since these large-diameter and small-diameter casing pipes 8D and 8E are in contact with each other, a heat exchanger is provided via the casing pipes 8D and 8E when the outer skin plate 5 is in contact with the geothermal layer T having high geothermal heat. The efficiency of heat conduction to the heat medium in 15 is further increased.
As shown in FIG. 1, the casing pipe 8 may be mounted at the center of the main girder plate 3 of the segment 2. Further, the casing pipe 8 may be provided on both or one of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the segment 2. The mounting position of the casing pipe 8 can be appropriately selected in order to more efficiently exchange heat with the heat exchanger 15 mounted inside.

なお、上述した各実施形態では、セグメント２は円環状のセグメントリング１４に構築した事例について説明したが、本発明はこのような構成に限定されない。例えば複数のセグメント２を組み合わせた形状が、四角形筒状、小判型または楕円形の筒状、異形状、扁平断面形状、直線または平面形状等、適宜の組み立て形状に構築できる。 In each of the above-described embodiments, the case where the segment 2 is constructed in the annular segment ring 14 has been described, but the present invention is not limited to such a configuration. For example, a shape in which a plurality of segments 2 are combined can be constructed into an appropriate assembled shape such as a quadrangular cylinder, an oval or oval cylinder, an irregular shape, a flat cross-sectional shape, a straight line or a plane shape.

また、他の変形例として、図１８に示すように、セグメント２の内周面から外周面のスキンプレート５にコンクリートやモルタル等の裏込め材の注入孔２０を設けてもよい。施工時や施工後に地熱交換装置１のセグメントリング１４とその外周面側の地山や地層とを一体化(密着)させる場合、地熱交換装置１のセグメントリング１４を構築した後、セグメントリング１４の内周面側から注入孔２０を通して裏込め材を地山側に注入することで地山とセグメントリング１４を一体化することができる。
これにより、地熱交換装置１のセグメントリング１４が高強度になる上にセグメントリング１４を保護できる。そのため、腐食性のある地層水の浸入を防いだり、帯水層からの隔離を行ったりすること等ができる。 Further, as another modification, as shown in FIG. 18, an injection hole 20 for a backfill material such as concrete or mortar may be provided in the skin plate 5 from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface of the segment 2. When integrating (adhering) the segment ring 14 of the geothermal exchange device 1 with the ground or stratum on the outer peripheral surface side during or after construction, after constructing the segment ring 14 of the geothermal exchange device 1, the segment ring 14 By injecting the backfill material from the inner peripheral surface side through the injection hole 20 into the ground side, the ground and the segment ring 14 can be integrated.
As a result, the segment ring 14 of the geothermal exchange device 1 has high strength and can protect the segment ring 14. Therefore, it is possible to prevent the infiltration of corrosive stratum water and to isolate it from the aquifer.

次に図１９に示すように、第五実施形態による地熱交換装置１の各例について説明する。
図１９（ａ）に示す地熱交換装置１は、例えば四角形平板状のセグメント２を四角形筒状に形成したセグメントリング１４を上下方向に４段連結した構成を有している。しかも、最下段のセグメントリング１４は刃口付きセグメント１８を四角形筒状に連結してなる刃口リング１９で構成されている。上側の３段のセグメントリング１４は平板状のセグメント２を４枚組み合わせて四角形筒状に形成されている。各セグメント２内には長手方向に対向面をなす一対の主桁板３間にケーシング管８が縦方向に装着されている。
最下段の刃口付きセグメント１８は平面視四角形板状であり、下端部が外側に向けて傾斜するテーパ面１８ａを有している。４枚の刃口付きセグメント１８は四角形筒状に組み立てられて、その下端部に形成された刃が四角形状に形成されてなる刃口リング１９を構築する。刃口付きセグメント１８内にもテーパ面１８ａを除いてケーシング管８が装着されている。 Next, as shown in FIG. 19, each example of the geothermal exchange device 1 according to the fifth embodiment will be described.
The geothermal exchange device 1 shown in FIG. 19A has, for example, a configuration in which segment rings 14 in which quadrangular flat plate-shaped segments 2 are formed in a quadrangular tubular shape are connected in four stages in the vertical direction. Moreover, the lowermost segment ring 14 is composed of a blade edge ring 19 formed by connecting segments 18 with a blade edge in a quadrangular tubular shape. The upper three-stage segment ring 14 is formed in a quadrangular tubular shape by combining four flat-plate-shaped segments 2. In each segment 2, a casing pipe 8 is vertically mounted between a pair of main girder plates 3 facing each other in the longitudinal direction.
The lowermost segment with a blade edge 18 has a rectangular plate shape in a plan view, and has a tapered surface 18a whose lower end portion is inclined outward. The four bladed segments 18 are assembled in a quadrangular tubular shape, and a blade edge ring 19 in which the blades formed at the lower end thereof are formed in a quadrangular shape is constructed. A casing pipe 8 is also mounted in the segment 18 with a cutting edge except for the tapered surface 18a.

そして、施工時には、先ず４枚の刃口付きセグメント１８を四角形筒状に形成した刃口リング１９を油圧等の推力で地中熱の高い地層Ｔに押し込み、その上に順次セグメント２を四角形筒状に形成したセグメントリング１４を継手で連結して推力によって押し込む。こうして、図１９（ａ）に示す４段のセグメントリング１４を地中に押し込む。
このとき、図２０に示すように、各段のセグメント２では、推力で主桁板３を押圧する際に上下に配置された主桁板３を受け止める縦リブがないと主桁板３が変形して座屈してしまう。しかし、本実施形態によるセグメント２では、ケーシング管８が主桁板３間に装着されていて縦リブの機能を発揮しているため強度を補強でき、推力による主桁板３の変形を抑制できる。 Then, at the time of construction, first, the cutting edge ring 19 in which the four cutting edge segments 18 are formed in a quadrangular tubular shape is pushed into the geothermal layer T having high geothermal heat by a thrust such as hydraulic pressure, and the segment 2 is sequentially formed on the quadrangular cylinder. The segment rings 14 formed in a shape are connected by a joint and pushed in by thrust. In this way, the four-stage segment ring 14 shown in FIG. 19A is pushed into the ground.
At this time, as shown in FIG. 20, in the segment 2 of each stage, the main girder plate 3 is deformed if there is no vertical rib that receives the main girder plates 3 arranged vertically when the main girder plate 3 is pressed by thrust. And then buckle. However, in the segment 2 according to the present embodiment, since the casing pipe 8 is mounted between the main girder plates 3 and exerts the function of the vertical ribs, the strength can be reinforced and the deformation of the main girder plate 3 due to the thrust can be suppressed. ..

図１９（ｂ）に示す地熱交換装置１も同様な構成を有しており、刃口付きセグメント２１及び刃口リング２２の構成について僅かに相違する。最下段の刃口リング２２を構成する４枚の刃口付きセグメント２１は平面視四角形板状であり、下端部が内側に向けて傾斜するテーパ面２１ａを有している。４枚の刃口付きセグメント２１は四角形筒状に組み立てられて、その下端部に形成された刃が縮径された四角形状に形成されてなる刃口リング２２を構成する。
なお、セグメントリング１４及び刃口付きセグメント２１のテーパ面２１ａを除いた部分にもケーシング管８が装着されている。 The geothermal exchange device 1 shown in FIG. 19B has a similar configuration, and the configurations of the segment 21 with a blade edge and the blade edge ring 22 are slightly different. The four segments with blade edges 21 constituting the lowermost blade edge ring 22 have a rectangular plate shape in a plan view, and have a tapered surface 21a whose lower end portion is inclined inward. The four segments with blade edges 21 are assembled into a quadrangular tubular shape, and the blades formed at the lower end thereof form a quadrangular edge ring 22 having a reduced diameter.
The casing pipe 8 is also attached to a portion of the segment ring 14 and the segment 21 with a cutting edge excluding the tapered surface 21a.

次に地中に埋設されたセグメント２の筐体６に対するケーシング管８の配置例について図２１により説明する。図２１（ａ）〜（ｆ）は、地中熱の高い地層Ｔ内に地熱交換装置１を装着した状態を示す図である。しかも、地熱交換装置１のセグメント２内には例えば主桁板３間にケーシング管８が所定間隔で装着されており、図２１（ａ）〜（ｆ）はケーシング管８の長手方向に直交する方向の部分断面図である。
図２１（ａ）は、セグメント２の筐体６内に地中熱の高い地層Ｔの土が侵入した状態を示すものである。この事例では、ケーシング管８が地中熱の高い地層Ｔに直接接触しており、ケーシング管８内に熱交換器１５を装着した場合に熱交換器１５内の熱媒との熱交換効率が高い。 Next, an example of arranging the casing pipe 8 with respect to the housing 6 of the segment 2 buried in the ground will be described with reference to FIG. 21 (a) to 21 (f) are views showing a state in which the geothermal exchange device 1 is mounted in the stratum T having high geothermal heat. Moreover, in the segment 2 of the geothermal exchange device 1, for example, casing pipes 8 are mounted between the main girder plates 3 at predetermined intervals, and FIGS. 21 (a) to 21 (f) are orthogonal to the longitudinal direction of the casing pipe 8. It is a partial sectional view of a direction.
FIG. 21A shows a state in which the soil of the stratum T having a high geothermal heat has invaded into the housing 6 of the segment 2. In this case, the casing pipe 8 is in direct contact with the geothermal layer T having high geothermal heat, and when the heat exchanger 15 is mounted in the casing pipe 8, the heat exchange efficiency with the heat medium in the heat exchanger 15 is high. high.

図２１（ｂ）では、ケーシング管８が筐体６の外周面(内周面でもよい)に設けられたスキンプレート５に直接接触している。セグメント２の筐体６は地中熱の高い地層Ｔと接触しており、筐体６のスキンプレート５にケーシング管８が直接接触しているため、熱交換効率が高い。ケーシング管８内に装着された熱交換器１５の熱媒は筐体６のスキンプレート５、ケーシング管８、熱交換器１５を介して効率的に熱伝達される。 In FIG. 21B, the casing pipe 8 is in direct contact with the skin plate 5 provided on the outer peripheral surface (or the inner peripheral surface) of the housing 6. The housing 6 of the segment 2 is in contact with the stratum T having high geothermal heat, and the casing pipe 8 is in direct contact with the skin plate 5 of the housing 6, so that the heat exchange efficiency is high. The heat medium of the heat exchanger 15 mounted in the casing pipe 8 is efficiently heat-transferred through the skin plate 5, the casing pipe 8, and the heat exchanger 15 of the housing 6.

図２１（ｃ）では、セグメント２の筐体６におけるスキンプレート５とケーシング管８とがリブ２４を介して連結されている。なお、リブ２４はケーシング管８の長手方向に連続する板状に形成されて、ケーシング管８のほぼ全長に亘ってスキンプレート５と連結されていてもよいし、所定間隔を開けて断続的に設けられていてもよい。そのため、地中熱の高い地層Ｔから筐体６に伝達される熱はスキンプレート５からリブ２４を介してケーシング管８に熱伝達され、ケーシング管８内に装着された熱交換器１５内に熱媒で熱伝達される。
図２１（ｄ）も同様な構成であり、この事例では、スキンプレート５とケーシング管８のほぼ半円状の周面とが板状のリブ２３によって連結されている。このリブ２３はケーシング管８の長手方向に所定間隔を開けて配列されている。この事例の場合も、ケーシング管８のほぼ全長に亘ってスキンプレート５からリブ２３を介してケーシング管８に熱伝達させることができる。 In FIG. 21C, the skin plate 5 and the casing tube 8 in the housing 6 of the segment 2 are connected via ribs 24. The rib 24 may be formed in a plate shape continuous in the longitudinal direction of the casing pipe 8 and may be connected to the skin plate 5 over substantially the entire length of the casing pipe 8, or may be intermittently connected with a predetermined interval. It may be provided. Therefore, the heat transferred from the geothermal layer T, which has high geothermal heat, to the housing 6 is transferred from the skin plate 5 to the casing pipe 8 via the ribs 24, and is transferred into the heat exchanger 15 mounted in the casing pipe 8. Heat is transferred by a heat medium.
FIG. 21D also has the same configuration. In this example, the skin plate 5 and the substantially semicircular peripheral surface of the casing pipe 8 are connected by a plate-shaped rib 23. The ribs 23 are arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction of the casing pipe 8. Also in this case, heat can be transferred from the skin plate 5 to the casing pipe 8 via the ribs 23 over almost the entire length of the casing pipe 8.

図２１（ｅ）では、セグメント２の筐体６内に不凍液等の熱交換媒体２５が充填されている。そのため、地中熱の高い地層Ｔとケーシング管８との間に熱交換媒体２５を媒介させることで地層Ｔの熱を効率的にケーシング管８に伝達できるようにした。
図２１（ｆ）では、例えば対向する継手板４、４間に金属板状の縦リブ２７を装着し、縦リブ２７に所定間隔で形成した孔部２７ａにケーシング管８を貫通させて支持するように構成した。この事例の場合でも、地中熱の高い地層Ｔの地熱を筐体６及び縦リブ２７を介してケーシング管８に伝達させることができる。そのため、地層Ｔとケーシング管８内に装着された熱交換器１５内の熱媒との熱交換を効率的に行える。しかも、ケーシング管８を主桁板３や継手板４に連結することなく保持できる。 In FIG. 21 (e), the housing 6 of the segment 2 is filled with a heat exchange medium 25 such as antifreeze. Therefore, the heat of the stratum T can be efficiently transferred to the casing pipe 8 by mediating the heat exchange medium 25 between the stratum T having high geothermal heat and the casing pipe 8.
In FIG. 21 (f), for example, a metal plate-shaped vertical rib 27 is mounted between the opposing joint plates 4 and 4, and the casing pipe 8 is supported by penetrating the hole 27a formed in the vertical rib 27 at a predetermined interval. It was configured as follows. Even in this case, the geothermal heat of the stratum T having a high geothermal heat can be transmitted to the casing pipe 8 via the housing 6 and the vertical ribs 27. Therefore, heat exchange between the stratum T and the heat medium in the heat exchanger 15 mounted in the casing pipe 8 can be efficiently performed. Moreover, the casing pipe 8 can be held without being connected to the main girder plate 3 or the joint plate 4.

なお、上述した各実施形態等では、ケーシング管８として略円筒状の管体を用いたが、円筒状に限定されるものではなく、四角形筒状やその他の多角形筒状等、適宜の形状を採用できる。 In each of the above-described embodiments, a substantially cylindrical tube body is used as the casing tube 8, but the casing tube 8 is not limited to a cylindrical shape, and has an appropriate shape such as a quadrangular tubular shape or another polygonal tubular shape. Can be adopted.

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ地熱交換装置
２セグメント
３主桁板
４継手板
５スキンプレート
６筐体
８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、８Ｅケーシング管
８ａほぞ
８ｂほぞ穴
１１リング継手
１２セグメント継手
１４セグメントリング
１５熱交換器
１８、２１刃口付きセグメント
１９、２２刃口リング
２０注入孔
２３、２４リブ
２５熱交換媒体
２７縦リブ
Ｔ地中熱の高い地層 1, 1A, 1B, 1C Geothermal exchange device 2 Segment 3 Main girder plate 4 Joint plate 5 Skin plate 6 Housing 8, 8A, 8B, 8C, 8D, 8E Casing pipe 8a Hozo 8b Groove 11 Ring joint 12 Segment joint 14 Segment ring 15 Heat exchanger 18, 21 Segment with cutting edge 19, 22 Cutting edge ring 20 Injection hole 23, 24 Rib 25 Heat exchange medium 27 Vertical rib T High geothermal layer

Claims

An arc plate-shaped housing having a pair of arc-shaped main girder plates,
Oite in the housing, a plurality of casings tubes mounted on the pair of main girder plates,
Provided in the casing tube, and a connecting portion connectable to the casing pipe provided in other segments for geothermal exchange,
A heat exchanger inserted in the casing tube to circulate a heat medium for heat exchange,
A geothermal exchange segment characterized by being equipped with.

An arc plate-shaped housing having a pair of arc-shaped main girder plates,
Oite in the housing, a plurality of casings tubes mounted on the pair of main girder plates,
Provided in the casing tube, and a connecting portion connectable to the casing pipe provided in other segments for geothermal exchange,
A heat exchanger connected to the casing pipe to circulate a heat medium for heat exchange in the casing pipe.
A geothermal exchange segment characterized by being equipped with.

The geothermal heat exchange segment according to claim 1, wherein the heat exchanger inserted into the casing pipe is formed in a substantially U shape.

The geothermal exchange segment according to claim 2, wherein the casing pipe forms a closed space, and the heat exchanger circulates a heat medium in the closed space.

The geothermal exchange segment according to any one of claims 1 to 4, wherein the casing pipes are branched or merged in one or more housings.

A claim that the connecting portion has a groove provided in one casing pipe of the housing and a groove provided in another casing pipe of the housing and connectable to the groove. The geothermal exchange segment according to any one of 1 to 5.

The geothermal exchange segment according to any one of claims 1 to 6, wherein the casing pipe is connected to the housing directly or via a rib.

The geothermal exchange segment according to any one of claims 1 to 7, wherein the casing pipe is covered with concrete, a heat exchange medium, or a stratum in the casing.

The geothermal exchange segments according to any one of claims 1, 3 and 5 to 8 quoting claim 1 and 5 to 8 quoting claim 3 are connected to each other via a joint. A geothermal heat exchanger, wherein the casing pipes are connected to each other by the connecting portion, and the heat exchanger is inserted into the casing pipes.

The geothermal exchange segments according to any one of claims 2 and 4, claims 5 to 8 citing claim 2 and claims 5 to 8 citing claim 4 are connected via a joint. A geothermal heat exchange device, wherein the casing pipes are connected to each other by the connecting portion, and the heat medium of the heat exchanger is circulated in the casing pipes.