(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024084429
(43)【公開日】2024-06-25
(54)【発明の名称】地下水利用熱交換システム
(51)【国際特許分類】
F24F 3/00 20060101AFI20240618BHJP
F25B 30/06 20060101ALI20240618BHJP
【ＦＩ】
F24F3/00 B
F25B30/06 T
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022198701
(22)【出願日】2022-12-13
(71)【出願人】
【識別番号】000150615
【氏名又は名称】株式会社長谷工コーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】100097515
【弁理士】
【氏名又は名称】堀田 実
(74)【代理人】
【識別番号】100136700
【弁理士】
【氏名又は名称】野村 俊博
(72)【発明者】
【氏名】大西 豊
(72)【発明者】
【氏名】木村 洋
【テーマコード（参考）】
3L053
【Ｆターム（参考）】
3L053BA05
(57)【要約】
【課題】地表掘削が不要かつ熱利用後の地下水の有効利用ができ、地下水の強制攪拌が不要であり電力消費を低減する。
【解決手段】水槽１０、空調機２０、水槽熱交換器３０、及び熱媒体ライン４０を備える。水槽１０は井戸ポンプ４から地下水Ｗ０が供給され、地下水Ｗ０を内部に保有する。また水槽１０は上部排水ライン１２、下部排水ライン１４、及び排水切替弁１６を有する。上部排水ライン１２は、上位高さＨ１から保有水Ｗ１を排水する。下部排水ライン１４は下位高さＨ２から保有水Ｗ１を排水する。排水切替弁１６は上部排水ライン１２と下部排水ライン１４を切り替える。空調機２０は、屋内を冷房又は暖房する。水槽熱交換器３０は水槽内に設置される。熱媒体ライン４０は水槽熱交換器３０と空調機２０との間で第１熱媒体Ｆ１を循環させ、かつ夏季循環経路Ａと冬季循環経路Ｂの経路を切替可能に構成されている。
【選択図】図１
【解決手段】水槽１０、空調機２０、水槽熱交換器３０、及び熱媒体ライン４０を備える。水槽１０は井戸ポンプ４から地下水Ｗ０が供給され、地下水Ｗ０を内部に保有する。また水槽１０は上部排水ライン１２、下部排水ライン１４、及び排水切替弁１６を有する。上部排水ライン１２は、上位高さＨ１から保有水Ｗ１を排水する。下部排水ライン１４は下位高さＨ２から保有水Ｗ１を排水する。排水切替弁１６は上部排水ライン１２と下部排水ライン１４を切り替える。空調機２０は、屋内を冷房又は暖房する。水槽熱交換器３０は水槽内に設置される。熱媒体ライン４０は水槽熱交換器３０と空調機２０との間で第１熱媒体Ｆ１を循環させ、かつ夏季循環経路Ａと冬季循環経路Ｂの経路を切替可能に構成されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
井戸ポンプから地下水が供給され内部に保有する水槽と、
屋内を冷房又は暖房する空調機と、
前記水槽内に設置された水槽熱交換器と、
前記水槽熱交換器と前記空調機との間で第１熱媒体を循環させる熱媒体ラインと、を備え、
前記水槽は、上端近傍の上位高さから保有水を排水する上部排水ラインと、下端近傍の下位高さから前記保有水を排水する下部排水ラインと、前記上部排水ラインと前記下部排水ラインを切り替える排水切替弁と、を有し、
前記熱媒体ラインは、前記第１熱媒体を前記空調機へ、前記水槽熱交換器の下部から供給する夏季循環経路と、前記水槽熱交換器の上部から供給する冬季循環経路とで、経路が切替可能に構成されている、地下水利用熱交換システム。
屋内を冷房又は暖房する空調機と、
前記水槽内に設置された水槽熱交換器と、
前記水槽熱交換器と前記空調機との間で第１熱媒体を循環させる熱媒体ラインと、を備え、
前記水槽は、上端近傍の上位高さから保有水を排水する上部排水ラインと、下端近傍の下位高さから前記保有水を排水する下部排水ラインと、前記上部排水ラインと前記下部排水ラインを切り替える排水切替弁と、を有し、
前記熱媒体ラインは、前記第１熱媒体を前記空調機へ、前記水槽熱交換器の下部から供給する夏季循環経路と、前記水槽熱交換器の上部から供給する冬季循環経路とで、経路が切替可能に構成されている、地下水利用熱交換システム。
【請求項2】
前記空調機は、利用側熱交換器と熱源側熱交換器との間で第２熱媒体を循環するヒートポンプであり、
前記熱媒体ラインは、前記水槽熱交換器と前記熱源側熱交換器の間で前記第１熱媒体を循環し、かつ前記夏季循環経路と前記冬季循環経路との間で経路を切り替える第１経路切替弁を有する、請求項１に記載の地下水利用熱交換システム。
前記熱媒体ラインは、前記水槽熱交換器と前記熱源側熱交換器の間で前記第１熱媒体を循環し、かつ前記夏季循環経路と前記冬季循環経路との間で経路を切り替える第１経路切替弁を有する、請求項１に記載の地下水利用熱交換システム。
【請求項3】
前記熱源側熱交換器は、前記第１熱媒体が流入する流入口と、前記第１熱媒体が流出する流出口と、を有し、
前記第１経路切替弁は、前記水槽熱交換器の下部からの前記第１熱媒体を前記流入口に供給する第１ポジションと、前記水槽熱交換器の上部からの前記第１熱媒体を前記流入口に供給する第２ポジションとを切替え可能な四方弁である、請求項２に記載の地下水利用熱交換システム。
前記第１経路切替弁は、前記水槽熱交換器の下部からの前記第１熱媒体を前記流入口に供給する第１ポジションと、前記水槽熱交換器の上部からの前記第１熱媒体を前記流入口に供給する第２ポジションとを切替え可能な四方弁である、請求項２に記載の地下水利用熱交換システム。
【請求項4】
前記排水切替弁は、前記上部排水ライン又は前記下部排水ラインと前記保有水を再利用先に供給する第３排水ラインとを排他的に切り替える三方弁である、請求項１に記載の地下水利用熱交換システム。
【請求項5】
前記下部排水ラインは、水圧により開閉して前記水槽の水位を所定範囲に維持する圧力弁を有する、請求項４に記載の地下水利用熱交換システム。
【請求項6】
前記空調機は、利用側熱交換器と前記水槽熱交換器との間で前記第１熱媒体を循環するヒートポンプであり、
前記ヒートポンプは、前記水槽熱交換器と前記利用側熱交換器との間で前記第１熱媒体を循環し、かつ前記夏季循環経路と前記冬季循環経路との間で経路を切り替える第２経路切替弁を有する、請求項１に記載の地下水利用熱交換システム。
前記ヒートポンプは、前記水槽熱交換器と前記利用側熱交換器との間で前記第１熱媒体を循環し、かつ前記夏季循環経路と前記冬季循環経路との間で経路を切り替える第２経路切替弁を有する、請求項１に記載の地下水利用熱交換システム。
【請求項7】
前記下部排水ラインは、前記水槽に前記下位高さで下端部が連通し、上方に延び、上端が前記上位高さより上方で開口している中空管と、
上端が前記上位高さで前記中空管に連通し、下端が前記上位高さより下方に位置する第２排水ラインと、を有する、請求項１に記載の地下水利用熱交換システム。
上端が前記上位高さで前記中空管に連通し、下端が前記上位高さより下方に位置する第２排水ラインと、を有する、請求項１に記載の地下水利用熱交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、地下水利用熱交換システムに関する。
【背景技術】
【0002】
地下水は年間を通じてほぼ一定の温度（例えば１７～１９℃）を有することから、地下水を冷暖房に利用するシステムが提案されている（例えば特許文献１）。
【0003】
特許文献１の「揚水型熱交換装置」は、井戸、熱交換井、熱交換器、揚水手段、循環手段、水温センサ、及び制御手段を備える。熱交換井は、地表から地中に向けて掘削される。熱交換器は、熱交換井内に収納される。揚水手段は、井戸から地下水を汲み上げて熱交換井内に給水する。循環手段は、熱交換器内に利用側の熱媒体を循環させる。水温センサは、熱交換井内に溜められている貯留水の温度ＷＴを検出する。制御手段は、水温センサの検出信号に基づいて揚水手段を制御する。
制御手段には、基準水温としての地下水温度ＥＷと、地下水温度ＥＷよりも高い第１の閾値温度ＨＴと、地下水温度ＥＷよりも低い第２の閾値温度ＬＴとが設定されている。制御手段は、貯留水の温度ＷＴが、ＷＴ≧ＨＴもしくはＷＴ≦ＬＴのとき、揚水手段を駆動して井戸から地下水を汲み上げて熱交換井に給水し、貯留水の温度ＷＴをＬＴ＜ＷＴ＜ＨＴの範囲内に保つ。
制御手段には、基準水温としての地下水温度ＥＷと、地下水温度ＥＷよりも高い第１の閾値温度ＨＴと、地下水温度ＥＷよりも低い第２の閾値温度ＬＴとが設定されている。制御手段は、貯留水の温度ＷＴが、ＷＴ≧ＨＴもしくはＷＴ≦ＬＴのとき、揚水手段を駆動して井戸から地下水を汲み上げて熱交換井に給水し、貯留水の温度ＷＴをＬＴ＜ＷＴ＜ＨＴの範囲内に保つ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１６－１３３２３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述した従来の地下水利用システムには、以下の問題点があった。
（１）特許文献１の熱交換井は地表から地中に向けて掘削して形成されている。しかし遺跡の多い地区（例えば、奈良県の明日香村）では、地中に熱交換井を掘削することができない。
（２）特許文献１では、熱利用後の地下水を地中に浸透させている。また制御手段により、貯留水の温度に応じて地下水の汲み上げ量を制御するので、地下水の汲み上げ量の変動が大きい。
そのため、熱利用後の地下水の回収自体が困難であり、家屋内のその他の水需要に有効利用できない。
（３）熱交換井内の地下水を強制攪拌しており、電力消費が大きい。また、これを省略すると、熱交換井内の地下水に温度勾配が生じ、貯留水の温度を所定の温度範囲内に保つことが困難になる。
（１）特許文献１の熱交換井は地表から地中に向けて掘削して形成されている。しかし遺跡の多い地区（例えば、奈良県の明日香村）では、地中に熱交換井を掘削することができない。
（２）特許文献１では、熱利用後の地下水を地中に浸透させている。また制御手段により、貯留水の温度に応じて地下水の汲み上げ量を制御するので、地下水の汲み上げ量の変動が大きい。
そのため、熱利用後の地下水の回収自体が困難であり、家屋内のその他の水需要に有効利用できない。
（３）熱交換井内の地下水を強制攪拌しており、電力消費が大きい。また、これを省略すると、熱交換井内の地下水に温度勾配が生じ、貯留水の温度を所定の温度範囲内に保つことが困難になる。
【0006】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、井戸以外に地表の掘削が不要であり、熱利用後の地下水の回収とその有効利用が可能であり、かつ地下水の強制攪拌が不要であり電力消費を大幅に低減できる地下水利用熱交換システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明によれば、井戸ポンプから地下水が供給され内部に保有する水槽と、
屋内を冷房又は暖房する空調機と、
前記水槽内に設置された水槽熱交換器と、
前記水槽熱交換器と前記空調機との間で第１熱媒体を循環させる熱媒体ラインと、を備え、
前記水槽は、上端近傍の上位高さから保有水を排水する上部排水ラインと、下端近傍の下位高さから前記保有水を排水する下部排水ラインと、前記上部排水ラインと前記下部排水ラインを切り替える排水切替弁と、を有し、
前記熱媒体ラインは、前記第１熱媒体を前記空調機へ、前記水槽熱交換器の下部から供給する夏季循環経路と、前記水槽熱交換器の上部から供給する冬季循環経路とで、経路が切替可能に構成されている、地下水利用熱交換システムが提供される。
屋内を冷房又は暖房する空調機と、
前記水槽内に設置された水槽熱交換器と、
前記水槽熱交換器と前記空調機との間で第１熱媒体を循環させる熱媒体ラインと、を備え、
前記水槽は、上端近傍の上位高さから保有水を排水する上部排水ラインと、下端近傍の下位高さから前記保有水を排水する下部排水ラインと、前記上部排水ラインと前記下部排水ラインを切り替える排水切替弁と、を有し、
前記熱媒体ラインは、前記第１熱媒体を前記空調機へ、前記水槽熱交換器の下部から供給する夏季循環経路と、前記水槽熱交換器の上部から供給する冬季循環経路とで、経路が切替可能に構成されている、地下水利用熱交換システムが提供される。
【発明の効果】
【0008】
本発明の構成によれば、上部排水ラインと下部排水ラインを切り替える排水切替弁を有するので、夏季に排水切替弁を上部排水ラインに切り替えることで、温度が相対的に高い水槽上部の保有水を排水して水槽内の保有水の平均温度を外気温より低く維持することができる。また、冬季に排水切替弁を下部排水ラインに切り替えることで、温度が相対的に低い水槽下部の保有水を排水して水槽内の保有水の平均温度を外気温より高く維持することができる。
【0009】
また、水槽熱交換器と空調機との間で第１熱媒体を循環させる熱媒体ラインが、夏季循環経路と冬季循環経路とで、経路が切替可能に構成されている。夏季に熱媒体ラインを夏季循環経路に切り替えることで、水槽熱交換器の下部から温度が相対的に低い第１熱媒体を空調機へ供給して空調機による冷房効率を高めることができる。また、冬季に熱媒体ラインを冬季循環経路に切り替えることで、水槽熱交換器の上部から温度が相対的に高い第１熱媒体を空調機へ供給して空調機による暖房効率を高めることができる。
【0010】
また、水槽を地下に設置する必要がないので、井戸以外に地表の掘削が不要である。
また、上部排水ライン又は下部排水ラインから排水された保有水（処理水）は、再利用先（ビオトープの池や潅水、トイレ洗浄水等）に利用できるので、熱利用後の地下水（処理水）の回収とその有効利用が可能である。
さらに、水槽内の保有水の強制攪拌が不要であり電力消費を大幅に低減できる。
また、上部排水ライン又は下部排水ラインから排水された保有水（処理水）は、再利用先（ビオトープの池や潅水、トイレ洗浄水等）に利用できるので、熱利用後の地下水（処理水）の回収とその有効利用が可能である。
さらに、水槽内の保有水の強制攪拌が不要であり電力消費を大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】地下水利用熱交換システムの第１実施形態図であり、夏季の使用形態を示す。
【図2】地下水利用熱交換システムの第１実施形態図であり、冬季の使用形態を示す。
【図3】地下水利用熱交換システムの第２実施形態図であり、夏季の使用形態を示す。
【図4】地下水利用熱交換システムの第２実施形態図であり、冬季の使用形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【0013】
図１と図２は、本発明による地下水利用熱交換システム１００の第１実施形態図である。なお、図１は夏季の使用形態、図２は冬季の使用形態を示している。
この例において、地下水利用熱交換システム１００は、水槽１０、空調機２０、水槽熱交換器３０、及び熱媒体ライン４０を備える。
この例において、地下水利用熱交換システム１００は、水槽１０、空調機２０、水槽熱交換器３０、及び熱媒体ライン４０を備える。
【0014】
水槽１０は、井戸２に設置された井戸ポンプ４から地下水Ｗ０が供給され、地下水Ｗ０を内部に保有する。井戸ポンプ４から供給された時点での地下水Ｗ０の温度は例えば年間を通して約１７～１９℃である。以下、井戸ポンプ４から供給された時点の地下水Ｗ０の代表温度をＴ０＝１８℃とする。
【0015】
水槽１０は、上部が外気と連通し、水槽熱交換器３０を内部に保有可能な大きさを有する中空容器である。水槽１０は、断熱容器であることが好ましい。以下、水槽１０内の保有水Ｗ１の温度をＴ１とする。
例えば、夏季の気温の代表温度が３０℃であり、冬季の気温の代表温度が６℃とすると、強制攪拌しない水槽内の保有水Ｗ１の温度Ｔ１は、夏季には例えば１８℃（＝Ｔ０）から３０℃の温度勾配を有し、冬季には例えば６℃から１８℃（＝Ｔ０）の温度勾配を有する。
例えば、夏季の気温の代表温度が３０℃であり、冬季の気温の代表温度が６℃とすると、強制攪拌しない水槽内の保有水Ｗ１の温度Ｔ１は、夏季には例えば１８℃（＝Ｔ０）から３０℃の温度勾配を有し、冬季には例えば６℃から１８℃（＝Ｔ０）の温度勾配を有する。
【0016】
図１と図２において、水槽１０は、上部排水ライン１２、下部排水ライン１４、及び排水切替弁１６を有する。
上部排水ライン１２は、水槽１０の上端近傍の上位高さＨ１から保有水Ｗ１を排水する。上位高さＨ１は、オーバーフロー高さであるのがよい。下部排水ライン１４は、水槽１０の下端近傍の下位高さＨ２から保有水Ｗ１を排水する。
排水切替弁１６は、上部排水ライン１２と下部排水ライン１４を切り替える。
排水切替弁１６は、この例で、三方弁である。排水切替弁１６（三方弁）は、上部排水ライン１２又は下部排水ライン１４と第３排水ライン１８とを排他的に切り替える。
第３排水ライン１８は、上部排水ライン１２又は下部排水ライン１４から排水された保有水Ｗ１（以下、処理水Ｗ２）を再利用先６（ビオトープの池や潅水、トイレ洗浄水等）に供給するようになっている。
上部排水ライン１２は、水槽１０の上端近傍の上位高さＨ１から保有水Ｗ１を排水する。上位高さＨ１は、オーバーフロー高さであるのがよい。下部排水ライン１４は、水槽１０の下端近傍の下位高さＨ２から保有水Ｗ１を排水する。
排水切替弁１６は、上部排水ライン１２と下部排水ライン１４を切り替える。
排水切替弁１６は、この例で、三方弁である。排水切替弁１６（三方弁）は、上部排水ライン１２又は下部排水ライン１４と第３排水ライン１８とを排他的に切り替える。
第３排水ライン１８は、上部排水ライン１２又は下部排水ライン１４から排水された保有水Ｗ１（以下、処理水Ｗ２）を再利用先６（ビオトープの池や潅水、トイレ洗浄水等）に供給するようになっている。
【0017】
この例において、下部排水ライン１４は、水圧により開閉して水槽１０の水位を所定範囲に維持する圧力弁１７を有する。
この構成により、夏季において排水切替弁１６を上部排水ライン１２に切り替えることで、水槽１０の上位高さＨ１からオーバーフローした保有水Ｗ１を第３排水ライン１８を介して処理水Ｗ２として再利用先６に供給することができる。
また、冬季において排水切替弁１６を下部排水ライン１４に切り替えることで、水槽１０の下位高さＨ２から圧力弁１７で水位を制御しながら保有水Ｗ１を第３排水ライン１８を介して処理水Ｗ２として再利用先６に供給することができる。
排水切替弁１６の切替えは、手動でも自動でもよい。
この構成により、夏季において排水切替弁１６を上部排水ライン１２に切り替えることで、水槽１０の上位高さＨ１からオーバーフローした保有水Ｗ１を第３排水ライン１８を介して処理水Ｗ２として再利用先６に供給することができる。
また、冬季において排水切替弁１６を下部排水ライン１４に切り替えることで、水槽１０の下位高さＨ２から圧力弁１７で水位を制御しながら保有水Ｗ１を第３排水ライン１８を介して処理水Ｗ２として再利用先６に供給することができる。
排水切替弁１６の切替えは、手動でも自動でもよい。
【0018】
空調機２０は、屋内を冷房又は暖房する。
この例において、空調機２０は、利用側熱交換器２１と熱源側熱交換器２２との間で第２熱媒体Ｆ２を循環するヒートポンプ２０Ａである。
ヒートポンプ２０Ａは、さらに、膨張弁２３、圧縮機２４、四方弁２５、及びこれらを連通する循環管路２６を有する。循環管路２６には第２熱媒体Ｆ２が充填されている。
第２熱媒体Ｆ２は、ヒートポンプ２０Ａに通常用いられる低沸点の冷媒（代替フロンなど）である。
この例において、空調機２０は、利用側熱交換器２１と熱源側熱交換器２２との間で第２熱媒体Ｆ２を循環するヒートポンプ２０Ａである。
ヒートポンプ２０Ａは、さらに、膨張弁２３、圧縮機２４、四方弁２５、及びこれらを連通する循環管路２６を有する。循環管路２６には第２熱媒体Ｆ２が充填されている。
第２熱媒体Ｆ２は、ヒートポンプ２０Ａに通常用いられる低沸点の冷媒（代替フロンなど）である。
【0019】
図１の夏季の使用形態において、四方弁２５は、第２熱媒体Ｆ２を圧縮機２４、熱源側熱交換器２２、膨張弁２３、利用側熱交換器２１、及び圧縮機２４の順で循環するように切替えられる。
この結果、熱源側熱交換器２２において気体の第２熱媒体Ｆ２が凝縮されて放熱し、利用側熱交換器２１において液体の第２熱媒体Ｆ２が蒸発して吸熱することで、利用側熱交換器２１が設置された屋内を冷房することができる。
この結果、熱源側熱交換器２２において気体の第２熱媒体Ｆ２が凝縮されて放熱し、利用側熱交換器２１において液体の第２熱媒体Ｆ２が蒸発して吸熱することで、利用側熱交換器２１が設置された屋内を冷房することができる。
【0020】
逆に、図２の冬季の使用形態において、四方弁２５は、第２熱媒体Ｆ２を圧縮機２４、利用側熱交換器２１、膨張弁２３、熱源側熱交換器２２、及び圧縮機２４の順で循環するように切替えられる。
この結果、利用側熱交換器２１において気体の第２熱媒体Ｆ２が凝縮されて放熱し、熱源側熱交換器２２において液体の第２熱媒体Ｆ２が蒸発して吸熱することで、利用側熱交換器２１が設置された屋内を暖房することができる。
四方弁２５の切替えは、手動でも自動でもよい。
この結果、利用側熱交換器２１において気体の第２熱媒体Ｆ２が凝縮されて放熱し、熱源側熱交換器２２において液体の第２熱媒体Ｆ２が蒸発して吸熱することで、利用側熱交換器２１が設置された屋内を暖房することができる。
四方弁２５の切替えは、手動でも自動でもよい。
【0021】
水槽熱交換器３０は、水槽内に設置されている。
水槽熱交換器３０は、この例では上下方向に伝熱管が螺旋状に巻かれた螺旋熱交換器３０Ａである。
熱交換器の熱交換率を高めるためには、伝熱管の表面積を大きくすることが重要である。伝熱管を螺旋状にすることで、水槽の単位体積当たりの伝熱管の表面積を大きくすることができる。
なお、水槽熱交換器３０は、螺旋熱交換器３０Ａに限定されず、第１熱媒体Ｆ１が上向き又は下向きの一方向に流れる熱交換器であればよい。
水槽熱交換器３０は、この例では上下方向に伝熱管が螺旋状に巻かれた螺旋熱交換器３０Ａである。
熱交換器の熱交換率を高めるためには、伝熱管の表面積を大きくすることが重要である。伝熱管を螺旋状にすることで、水槽の単位体積当たりの伝熱管の表面積を大きくすることができる。
なお、水槽熱交換器３０は、螺旋熱交換器３０Ａに限定されず、第１熱媒体Ｆ１が上向き又は下向きの一方向に流れる熱交換器であればよい。
【0022】
熱媒体ライン４０は、水槽熱交換器３０と空調機２０（ヒートポンプ２０Ａ）との間で第１熱媒体Ｆ１を循環させる。この例で、第１熱媒体Ｆ１は、ヒートポンプ２０Ａの第２熱媒体Ｆ２と相違してもよく、例えば水又は不凍液であってもよい。
【0023】
この例で、ヒートポンプ２０Ａは、熱媒体ライン４０の第１熱媒体Ｆ１が流入する流入口（熱源側熱交換器２２の流入口２２ａ）と、第１熱媒体Ｆ１が流出する流出口（熱源側熱交換器２２の流出口２２ｂ）と、を有する。
【0024】
熱媒体ライン４０は、夏季循環経路Ａと冬季循環経路Ｂとの間で第１熱媒体Ｆ１の経路を切り替える第１経路切替弁４２Ａを有する。
この例で、第１経路切替弁４２Ａは、四方弁であり、ａ，ｂ，ｃ，ｄの４つの連結口を有する。
この例で、第１経路切替弁４２Ａは、四方弁であり、ａ，ｂ，ｃ，ｄの４つの連結口を有する。
【0025】
また、この例で、熱媒体ライン４０は、さらに上端ライン４４、下端ライン４５、入口ライン４６、及び出口ライン４７を有する。
上端ライン４４は、第１経路切替弁４２Ａの連結口ａと水槽熱交換器３０の上端３２を連結する。下端ライン４５は、第１経路切替弁４２Ａの連結口ｃと水槽熱交換器３０の下端３４を連結する。入口ライン４６は、第１経路切替弁４２Ａの連結口ｂと熱源側熱交換器２２の流入口２２ａを連結する。出口ライン４７は、第１経路切替弁４２Ａの連結口ｄと熱源側熱交換器２２の流出口２２ｂを連結する。
この例で、出口ライン４７には第１熱媒体Ｆ１を循環させる循環ポンプ４８が設けられている。
上端ライン４４は、第１経路切替弁４２Ａの連結口ａと水槽熱交換器３０の上端３２を連結する。下端ライン４５は、第１経路切替弁４２Ａの連結口ｃと水槽熱交換器３０の下端３４を連結する。入口ライン４６は、第１経路切替弁４２Ａの連結口ｂと熱源側熱交換器２２の流入口２２ａを連結する。出口ライン４７は、第１経路切替弁４２Ａの連結口ｄと熱源側熱交換器２２の流出口２２ｂを連結する。
この例で、出口ライン４７には第１熱媒体Ｆ１を循環させる循環ポンプ４８が設けられている。
【0026】
図１の夏季の使用形態において、第１経路切替弁４２Ａ（四方弁）は、連結口ａ，dを連通し、連結口ｂ，ｃを連通する。
第１経路切替弁４２Ａ（四方弁）は、第１ポジションと第２ポジションとを切替え可能に構成されている。図１の第１ポジションでは、水槽熱交換器３０の下部（下端３４）からの第１熱媒体Ｆ１を流入口２２ａに供給する。図２の第２ポジションでは、水槽熱交換器３０の上部（上端３２）からの第１熱媒体Ｆ１を流入口２２ａに供給する。
第１経路切替弁４２Ａ（四方弁）は、第１ポジションと第２ポジションとを切替え可能に構成されている。図１の第１ポジションでは、水槽熱交換器３０の下部（下端３４）からの第１熱媒体Ｆ１を流入口２２ａに供給する。図２の第２ポジションでは、水槽熱交換器３０の上部（上端３２）からの第１熱媒体Ｆ１を流入口２２ａに供給する。
【0027】
従って、夏季循環経路Ａは、水槽熱交換器３０の下部（下端３４）から第１熱媒体Ｆ１を、下端ライン４５、第１経路切替弁４２Ａ、及び入口ライン４６を介してヒートポンプ２０Ａ（熱源側熱交換器２２の流入口２２ａ）へ供給する。また、ヒートポンプ２０Ａ（熱源側熱交換器２２の流出口２２ｂ）から出た第１熱媒体Ｆ１は、出口ライン４７、第１経路切替弁４２Ａ、及び上端ライン４４を介して水槽熱交換器３０の上部（上端３２）に戻る。
【0028】
また、図２の冬季の使用形態において、第１経路切替弁４２Ａ（四方弁）は、連結口ａ，ｂを連通し、連結口ｃ，ｄを連通する。
従って、冬季循環経路Ｂは、水槽熱交換器３０の上部（上端３２）から第１熱媒体Ｆ１を、上端ライン４４、第１経路切替弁４２Ａ、及び入口ライン４６を介してヒートポンプ２０Ａ（熱源側熱交換器２２の流入口２２ａ）へ供給する。また、ヒートポンプ２０Ａ（熱源側熱交換器２２の流出口２２ｂ）から出た第１熱媒体Ｆ１は、出口ライン４７、第１経路切替弁４２Ａ、及び下端ライン４５を介して水槽熱交換器３０の下部（下端３４）に戻る。
従って、冬季循環経路Ｂは、水槽熱交換器３０の上部（上端３２）から第１熱媒体Ｆ１を、上端ライン４４、第１経路切替弁４２Ａ、及び入口ライン４６を介してヒートポンプ２０Ａ（熱源側熱交換器２２の流入口２２ａ）へ供給する。また、ヒートポンプ２０Ａ（熱源側熱交換器２２の流出口２２ｂ）から出た第１熱媒体Ｆ１は、出口ライン４７、第１経路切替弁４２Ａ、及び下端ライン４５を介して水槽熱交換器３０の下部（下端３４）に戻る。
【0029】
【0030】
この例で、下部排水ライン１４は、中空管１５ａと第２排水ライン１５ｂを有する。
中空管１５ａは、水槽１０に下位高さＨ２で下端部が連通し、上方に延び、上端が上位高さＨ１より上方で開口している。この構成により、中空管１５ａの水位は、水槽１０と常に同じに保たれる。
また、第２排水ライン１５ｂは、その上端が上位高さＨ１で中空管１５ａに連通し、下端が上位高さＨ１より下方に位置する。
この構成により、中空管１５ａの上位高さＨ１から第２排水ライン１５ｂにオーバーフローする保有水Ｗ１は、水槽１０の下位高さＨ２から中空管１５ａに流入するので、下位高さＨ２から保有水Ｗ１を排水することができる。
また、この構成により、上述した圧力弁１７を省略することができる。
上部排水ライン１２と排水切替弁１６の構成は、第１実施形態と同じである。
中空管１５ａは、水槽１０に下位高さＨ２で下端部が連通し、上方に延び、上端が上位高さＨ１より上方で開口している。この構成により、中空管１５ａの水位は、水槽１０と常に同じに保たれる。
また、第２排水ライン１５ｂは、その上端が上位高さＨ１で中空管１５ａに連通し、下端が上位高さＨ１より下方に位置する。
この構成により、中空管１５ａの上位高さＨ１から第２排水ライン１５ｂにオーバーフローする保有水Ｗ１は、水槽１０の下位高さＨ２から中空管１５ａに流入するので、下位高さＨ２から保有水Ｗ１を排水することができる。
また、この構成により、上述した圧力弁１７を省略することができる。
上部排水ライン１２と排水切替弁１６の構成は、第１実施形態と同じである。
【0031】
この例で、水槽熱交換器３０は、上部集合板３６、下部集合板３７、及び複数の伝熱管３８を有する縦型熱交換器３０Ｂである。
上部集合板３６は、水槽１０の上位高さＨ１より下方に位置する中空の平板である。上記上端３２は、上部集合板３６に設けられている。
下部集合板３７は、水槽１０の下位高さＨ２より上方に位置する中空の平板である。上記下端３４は、下部集合板３７に設けられている。
複数の伝熱管３８は、上端が上部集合板３６に連通し、下端が下部集合板３７に連通し、全体として上下方向に延びる。伝熱管３８は鉛直管であるのが好ましいが、傾斜管でも、曲管でもよい。
水槽熱交換器３０のその他の構成は、第１実施形態と同じである。
上部集合板３６は、水槽１０の上位高さＨ１より下方に位置する中空の平板である。上記上端３２は、上部集合板３６に設けられている。
下部集合板３７は、水槽１０の下位高さＨ２より上方に位置する中空の平板である。上記下端３４は、下部集合板３７に設けられている。
複数の伝熱管３８は、上端が上部集合板３６に連通し、下端が下部集合板３７に連通し、全体として上下方向に延びる。伝熱管３８は鉛直管であるのが好ましいが、傾斜管でも、曲管でもよい。
水槽熱交換器３０のその他の構成は、第１実施形態と同じである。
【0032】
この例で、空調機２０は、利用側熱交換器２１と水槽熱交換器３０との間で第１熱媒体Ｆ１を循環するヒートポンプ２０Ｂである。また、この例で、第１熱媒体Ｆ１は、ヒートポンプに通常用いられる低沸点の冷媒（代替フロンなど）である。
【0033】
ヒートポンプ２０Ａは、さらに、膨張弁２３、圧縮機２４、第２経路切替弁４２Ｂ、及びこれらを連通する屋内側の循環管路２６を有する。
屋内側の循環管路２６は、上端ライン４４と連結された第１連結口２７ａと、下端ライン４５と連結された第２連結口２７ｂを有する。
この例で第１連結口２７ａは第２経路切替弁４２Ｂと直接連通し、第２連結口２７ｂは膨張弁２３と直接連通する。
屋内側の循環管路２６は、上端ライン４４と連結された第１連結口２７ａと、下端ライン４５と連結された第２連結口２７ｂを有する。
この例で第１連結口２７ａは第２経路切替弁４２Ｂと直接連通し、第２連結口２７ｂは膨張弁２３と直接連通する。
【0034】
なお、この例では、第１実施形態の熱源側熱交換器２２、第１経路切替弁４２Ａ、入口ライン４６、出口ライン４７、及び循環ポンプ４８は省略されている。
【0035】
第２経路切替弁４２Ｂは、水槽熱交換器３０と利用側熱交換器２１との間で第１熱媒体Ｆ１を循環し、かつ夏季循環経路Ａと冬季循環経路Ｂとの間で経路を切り替える。第２経路切替弁４２Ｂは、第１実施形態の四方弁２５と同様の四方弁であるのがよい。
【0036】
第２経路切替弁４２Ｂ（四方弁）は、第１ポジションと第２ポジションとを切替え可能に構成されている。図３の第１ポジションでは、水槽熱交換器３０の下部（下端３４）からの第１熱媒体Ｆ１を第２連結口２７ｂに供給する。図４の第２ポジションでは、水槽熱交換器３０の上部（上端３２）からの第１熱媒体Ｆ１を第１連結口２７ａに供給する。
【0037】
図３の夏季の使用形態において、第２経路切替弁４２Ｂ（四方弁）は、第１熱媒体Ｆ１を圧縮機２４、水槽熱交換器３０、膨張弁２３、利用側熱交換器２１、及び圧縮機２４の順で循環するように切替えられる。
この結果、水槽熱交換器３０において気体の第１熱媒体Ｆ１が凝縮されて放熱し、利用側熱交換器２１において液体の第１熱媒体Ｆ１が蒸発して吸熱することで、利用側熱交換器２１が設置された屋内を冷房することができる。
この結果、水槽熱交換器３０において気体の第１熱媒体Ｆ１が凝縮されて放熱し、利用側熱交換器２１において液体の第１熱媒体Ｆ１が蒸発して吸熱することで、利用側熱交換器２１が設置された屋内を冷房することができる。
【0038】
逆に、図４の冬季の使用形態において、第２経路切替弁４２Ｂ（四方弁）は、第１熱媒体Ｆ１を圧縮機２４、利用側熱交換器２１、膨張弁２３、水槽熱交換器３０、及び圧縮機２４の順で循環するように切替えられる。
この結果、利用側熱交換器２１において気体の第１熱媒体Ｆ１が凝縮されて放熱し、水槽熱交換器３０において液体の第１熱媒体Ｆ１が蒸発して吸熱することで、利用側熱交換器２１が設置された屋内を暖房することができる。
空調機２０と熱媒体ライン４０のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
この結果、利用側熱交換器２１において気体の第１熱媒体Ｆ１が凝縮されて放熱し、水槽熱交換器３０において液体の第１熱媒体Ｆ１が蒸発して吸熱することで、利用側熱交換器２１が設置された屋内を暖房することができる。
空調機２０と熱媒体ライン４０のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【0039】
上述した本発明の実施形態によれば、上部排水ライン１２と下部排水ライン１４を切り替える排水切替弁１６を有する。夏季に排水切替弁１６を上部排水ライン１２に切り替えることで、温度が相対的に高い水槽上部の保有水Ｗ１を排水して水槽内の保有水Ｗ１の平均温度を外気温より低く維持することができる。
例えば、夏季の保有水Ｗ１が１８℃から３０℃の温度勾配を有する場合に、水槽上部の保有水Ｗ１は３０℃に近い温度である。この温度の保有水Ｗ１を排水することで、水槽内の保有水Ｗ１の平均温度を外気温（代表温度３０℃）より低い温度（例えば、１８℃から２６℃）に維持することができる。
例えば、夏季の保有水Ｗ１が１８℃から３０℃の温度勾配を有する場合に、水槽上部の保有水Ｗ１は３０℃に近い温度である。この温度の保有水Ｗ１を排水することで、水槽内の保有水Ｗ１の平均温度を外気温（代表温度３０℃）より低い温度（例えば、１８℃から２６℃）に維持することができる。
【0040】
また、冬季に排水切替弁１６を下部排水ライン１４に切り替えることで、温度が相対的に低い水槽下部の保有水Ｗ１を排水して水槽内の保有水Ｗ１の平均温度を外気温より高く維持することができる。
例えば、冬季の保有水Ｗ１が６℃から１８℃の温度勾配を有する場合に、水槽下部の保有水Ｗ１は６℃に近い温度である。この温度の保有水Ｗ１を排水することで、水槽内の保有水Ｗ１の平均温度を外気温（代表温度６℃）より高い温度（例えば、１０℃から１８℃）に維持することができる。
例えば、冬季の保有水Ｗ１が６℃から１８℃の温度勾配を有する場合に、水槽下部の保有水Ｗ１は６℃に近い温度である。この温度の保有水Ｗ１を排水することで、水槽内の保有水Ｗ１の平均温度を外気温（代表温度６℃）より高い温度（例えば、１０℃から１８℃）に維持することができる。
【0041】
また、水槽熱交換器３０と空調機２０との間で第１熱媒体Ｆ１を循環させる熱媒体ライン４０が、夏季循環経路Ａと冬季循環経路Ｂとで、経路が切替可能に構成されている。夏季に熱媒体ライン４０を夏季循環経路Ａに切り替えることで、水槽熱交換器３０の下部から温度が相対的に低い第１熱媒体Ｆ１を空調機２０へ供給して空調機２０による冷房効率を高めることができる。
すなわち、水槽熱交換器３０の下部は、温度勾配（例えば、１８℃から２６℃）の最低温度に近い保有水Ｗ１と熱交換しているので、水槽熱交換器３０の下部から供給される第１熱媒体Ｆ１の温度は夏季であっても外気より低い温度（例えば、２０～２６℃）となる。
すなわち、水槽熱交換器３０の下部は、温度勾配（例えば、１８℃から２６℃）の最低温度に近い保有水Ｗ１と熱交換しているので、水槽熱交換器３０の下部から供給される第１熱媒体Ｆ１の温度は夏季であっても外気より低い温度（例えば、２０～２６℃）となる。
【0042】
また、冬季に熱媒体ライン４０を冬季循環経路Ｂに切り替えることで、水槽熱交換器３０の上部から温度が相対的に高い第１熱媒体Ｆ１を空調機２０へ供給して空調機２０による暖房効率を高めることができる。
すなわち、水槽熱交換器３０の上部は、温度勾配（例えば１０℃から１８℃）の最高温度に近い保有水Ｗ１と熱交換しているので、水槽熱交換器３０の上部から供給される第１熱媒体Ｆ１の温度は冬季であっても外気より高い温度（例えば、１２～１６℃）となる。
すなわち、水槽熱交換器３０の上部は、温度勾配（例えば１０℃から１８℃）の最高温度に近い保有水Ｗ１と熱交換しているので、水槽熱交換器３０の上部から供給される第１熱媒体Ｆ１の温度は冬季であっても外気より高い温度（例えば、１２～１６℃）となる。
【0043】
また、水槽１０を地下に設置する必要がないので、井戸以外に地表の掘削が不要である。
また、上部排水ライン１２又は下部排水ライン１４から排水された保有水Ｗ１（処理水Ｗ２）は、再利用先６（ビオトープの池や潅水、トイレ洗浄水等）に利用できるので、熱利用後の地下水（処理水Ｗ２）の回収とその有効利用が可能である。
さらに、水槽内の保有水Ｗ１の強制攪拌が不要であり電力消費を大幅に低減できる。
また、上述の構成により、地下水Ｗ０の補給が少ない（例えばゼロの）場合、熱媒体ライン４０を夏季循環経路Ａと冬季循環経路Ｂに切替えることで、水槽１０の温度ムラを低減できる。
また、上部排水ライン１２又は下部排水ライン１４から排水された保有水Ｗ１（処理水Ｗ２）は、再利用先６（ビオトープの池や潅水、トイレ洗浄水等）に利用できるので、熱利用後の地下水（処理水Ｗ２）の回収とその有効利用が可能である。
さらに、水槽内の保有水Ｗ１の強制攪拌が不要であり電力消費を大幅に低減できる。
また、上述の構成により、地下水Ｗ０の補給が少ない（例えばゼロの）場合、熱媒体ライン４０を夏季循環経路Ａと冬季循環経路Ｂに切替えることで、水槽１０の温度ムラを低減できる。
【0044】
なお、夏季及び冬季の保有水Ｗ１の温度勾配（上下の温度差）は一例であり、夏季（冷房時）及び冬季（暖房時）の水槽上下の温度差は１０℃以下（例えば約５℃）であってもよい。
【0045】
また、本発明の範囲は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【0046】
Ａ 夏季循環経路、Ｂ 冬季循環経路、ａ，ｂ，ｃ，ｄ 連結口、
Ｆ１ 第１熱媒体、Ｆ２ 第２熱媒体、Ｈ１ 上位高さ、Ｈ２ 下位高さ、
Ｗ０ 地下水、Ｗ１ 保有水、Ｗ２ 処理水、２ 井戸、４ 井戸ポンプ、
６ 再利用先、１０ 水槽、１２ 上部排水ライン、１４ 下部排水ライン、
１５ａ 中空管、１５ｂ 第２排水ライン、１６ 排水切替弁（三方弁）、
１７ 圧力弁、１８ 第３排水ライン、２０ 空調機、
２０Ａ，２０Ｂ ヒートポンプ、２１ 利用側熱交換器、２２ 熱源側熱交換器、
２２ａ 流入口、２２ｂ 流出口、２３ 膨張弁、２４ 圧縮機、２５ 四方弁、
２６ 循環管路、２７ａ 第１連結口、２７ｂ 第２連結口、３０ 水槽熱交換器、
３０Ａ 螺旋熱交換器、３０Ｂ 縦型熱交換器、３２ 上端、３４ 下端、
３６ 上部集合板、３７ 下部集合板、３８ 伝熱管、４０ 熱媒体ライン、
４２Ａ 第１経路切替弁（四方弁）、４２Ｂ 第２経路切替弁（四方弁）、
４４ 上端ライン、４５ 下端ライン、４６ 入口ライン、４７出口ライン、
４８ 循環ポンプ、１００ 地下水利用熱交換システム
Ｆ１ 第１熱媒体、Ｆ２ 第２熱媒体、Ｈ１ 上位高さ、Ｈ２ 下位高さ、
Ｗ０ 地下水、Ｗ１ 保有水、Ｗ２ 処理水、２ 井戸、４ 井戸ポンプ、
６ 再利用先、１０ 水槽、１２ 上部排水ライン、１４ 下部排水ライン、
１５ａ 中空管、１５ｂ 第２排水ライン、１６ 排水切替弁（三方弁）、
１７ 圧力弁、１８ 第３排水ライン、２０ 空調機、
２０Ａ，２０Ｂ ヒートポンプ、２１ 利用側熱交換器、２２ 熱源側熱交換器、
２２ａ 流入口、２２ｂ 流出口、２３ 膨張弁、２４ 圧縮機、２５ 四方弁、
２６ 循環管路、２７ａ 第１連結口、２７ｂ 第２連結口、３０ 水槽熱交換器、
３０Ａ 螺旋熱交換器、３０Ｂ 縦型熱交換器、３２ 上端、３４ 下端、
３６ 上部集合板、３７ 下部集合板、３８ 伝熱管、４０ 熱媒体ライン、
４２Ａ 第１経路切替弁（四方弁）、４２Ｂ 第２経路切替弁（四方弁）、
４４ 上端ライン、４５ 下端ライン、４６ 入口ライン、４７出口ライン、
４８ 循環ポンプ、１００ 地下水利用熱交換システム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】