JP5397044B2 - 地中熱交換器の設置方法 - Google Patents
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Description
地盤との間で熱交換を行う地中熱交換器の設置方法であって、
前記地盤に掘削孔を形成する掘削工程と、
前記熱交換に係る熱媒体の流路となるコルゲート管を前記掘削孔に挿入する挿入工程と、
前記掘削孔と前記コルゲート管との間の空間に充填材を充填する充填工程と、を有し、
前記充填工程において、前記コルゲート管の外周面近傍の空隙の形成を抑制する空隙抑制処理を行い、
前記空隙抑制処理とは、バイブレーターによって前記コルゲート管を振動させる処理であることを特徴とする。
前記掘削孔として前記地盤に鉛直方向に掘削された竪孔に、前記コルゲート管は、その管軸を鉛直方向に沿わせて挿入されており、
前記バイブレーターは、振動する振動子を有し、
前記空隙抑制処理では、前記振動子を前記コルゲート管の内周面に当接させつつ該振動子を鉛直方向に移動させることを特徴とする。
上記請求項2に示す発明によれば、コルゲート管が振動子の全長に比べて格段に長い場合であっても、振動子の鉛直方向の移動によりコルゲート管の全長に亘って該コルゲート管の各部位を確実に振動させることができて、これによりコルゲート管の外周面近傍の空隙の形成をコルゲート管の全長に亘って確実に抑制可能となる。
前記掘削孔と前記コルゲート管との間に充填される前記充填材は、炭化ケイ素、アルミナ、及び高炉スラグのうちの少なくとも何れか1種からなる長粒物を所定の容積含有率で含んでいることを特徴とする。
前記長粒物の長手方向の寸法が、10〜50mmであり、
前記長手方向と直交する方向の寸法が1〜3mmであることを特徴とする。
前記コルゲート管は樹脂製であり、可撓性を有していることを特徴とする。
上記請求項5に示す発明によれば、コルゲート管は樹脂製であり軽量なので、当該コルゲート管を掘削孔へ建て込む際に重量物用の揚重機を用いずに済む等、建て込み易いものとなる。
また、コルゲート管は可撓性を有している。よって、その全長が数十m〜数百mの場合であっても、コルゲート管をリールに巻き取る等してコンパクトなサイズに収めることができて、施工現場へ搬送し易くなる。
<<<地中熱交換器21について>>>
図2は、地中熱交換器21を用いた地中熱利用システム11の説明図である。図3は、一部を側面視で示す地中熱交換器21の縦断面図である。また、図4A及び図4Bは、それぞれ、冬場及び夏場での使用例を示す地中熱交換器21の縦断面図である。図5は、地中熱交換器21の外筒に用いるコルゲート管31の斜視図である。なお、図3乃至図4Bについては、図の錯綜を防ぐべく、断面部位に付与すべき断面線を省略している。
図3に示すように、竪孔23は、オーガ等の掘削機により地面にほぼ垂直に掘削された孔であり、その直径は100〜200mm、深さは30〜150mである。
図5及び図3に示すように、コルゲート管31は、その管壁部が波形形状の管部材である。この波形形状は、コルゲート管31の管軸C31を中心軸とする螺旋形であり、また、管壁部の厚み(壁厚)は全長に亘りほぼ一定厚みである。よって、コルゲート管31の外周面31c及び内周面31dのどちらの面も、略同形の螺旋波形形状になっている。より詳しくは、図3に示すように、外周面31cの螺旋波形形状に係る山部と内周面31dの螺旋波形形状に係る谷部、若しくは外周面31cの螺旋波形形状に係る谷部と内周面31dの螺旋波形形状に係る山部とは、互いに壁厚方向に隣り合わせで位置している。
図3に示すように、第1ホース部材41及び第2ホース部材45は、例えばポリエチレン等の樹脂製の管部材である。そして、第1ホース部材41の下端部の管端開口41eは、コルゲート管31の下端部31aに配置されている一方、第2ホース部材45の下端部の管端開口45eは、コルゲート管31の上端部31bに配置されている。これにより、熱媒体26は、冬場には前述した図4Aのルートで、また夏場には前述した図4Bのルートで、コルゲート管31内を自然対流等に基づき上昇又は下降しながら地盤Gと熱交換する。
充填材27は、例えば、川砂や山砂、珪砂等の細粒物を基材27bとし、コルゲート管31と竪孔23との間の空間SP23に密実に充填される。これにより、充填材27を介して、コルゲート管31内の熱媒体26と地盤Gとの間で熱交換が行われる。
図8A乃至図8Fは、地中熱交換器21の設置方法の説明図である。
先ず、図8Aに示すように、対象地盤Gに、孔径100〜200mm、深さ30〜150mの竪孔23をボーリングマシン等の掘削機により掘削する(「掘削工程」に相当)。
図10A乃至図10Eは、地中熱交換器21の設置方法の変形例の説明図である。
上述した設置方法と、この変形例の設置方法とは、空隙抑制処理の点で相違する。すなわち、この変形例の設置方法では、バイブレーター81を用いない。その代わり、図10Cに示す充填材27の充填工程においては、充填材27を液体の一例としての所定の水溶液中に分散し、当該分散液27fの形態で竪孔23内に投入する。すると、コルゲート管31の外周面31cにおける波形形状の谷部近傍の狭い隙間(図9の空隙を参照)へも速やかに水溶液が浸透し、当該水溶液の浸透力に誘導される形で、前記隙間に、充填材27の基材27bたる川砂等の細粒物が誘導され、これによりコルゲート管31の外周面31c近傍の空隙の形成は有効に抑制される。なお、この空隙抑制処理によれば、上述のバイブレーター81による空隙を潰す工程たる図8Dの工程を省略できて、工期短縮を図ることもできる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下に示すような変形が可能である。
21 地中熱交換器、23 竪孔(掘削孔)、23a. 孔壁、26 熱媒体、
27 充填材、27a 長粒物、27b 基材、27f 分散液、
31 コルゲート管、31a 下端部、31b 上端部、31c 外周面、
31d 内周面、31ed 管端開口、31eu 管端開口、
31R リール、33 キャップ部材、33a 円筒部、33b 略円錐部、
33c 内周面、33f 底部、35 キャップ部材、
35c 外周面、35h 貫通孔、37 グラウト材、
41 第1ホース部材、41e 管端開口、41R リール、
45 第2ホース部材、45e 管端開口、
81 バイブレーター、81a 振動子、81b 吊り具、
G 地盤、S1 隙間、h1 貫通孔、h2 貫通孔、
SP23 空間、C31 管軸
Claims (5)
- 地盤との間で熱交換を行う地中熱交換器の設置方法であって、
前記地盤に掘削孔を形成する掘削工程と、
前記熱交換に係る熱媒体の流路となるコルゲート管を前記掘削孔に挿入する挿入工程と、
前記掘削孔と前記コルゲート管との間の空間に充填材を充填する充填工程と、を有し、
前記充填工程において、前記コルゲート管の外周面近傍の空隙の形成を抑制する空隙抑制処理を行い、
前記空隙抑制処理とは、バイブレーターによって前記コルゲート管を振動させる処理であることを特徴とする地中熱交換器の設置方法。 - 請求項1に記載の地中熱交換器の設置方法であって、
前記掘削孔として前記地盤に鉛直方向に掘削された竪孔に、前記コルゲート管は、その管軸を鉛直方向に沿わせて挿入されており、
前記バイブレーターは、振動する振動子を有し、
前記空隙抑制処理では、前記振動子を前記コルゲート管の内周面に当接させつつ該振動子を鉛直方向に移動させることを特徴とする地中熱交換器の設置方法。 - 請求項1又は2に記載の地中熱交換器の設置方法であって、
前記掘削孔と前記コルゲート管との間に充填される前記充填材は、炭化ケイ素、アルミナ、及び高炉スラグのうちの少なくとも何れか1種からなる長粒物を所定の容積含有率で含んでいることを特徴とする地中熱交換器の設置方法。 - 請求項3に記載の地中熱交換器の設置方法であって、
前記長粒物の長手方向の寸法が、10〜50mmであり、
前記長手方向と直交する方向の寸法が1〜3mmであることを特徴とする地中熱交換器の設置方法。 - 請求項1乃至4の何れかに記載の地中熱交換器の設置方法であって、
前記コルゲート管は樹脂製であり、可撓性を有していることを特徴とする地中熱交換器の設置方法。
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