JP5897873B2 - 熱交換部材 - Google Patents

Description

本発明は、管路の内部を流れる水と熱交換を行うための熱交換部材に関するものである。

内部に水が流れる管路として、下水道用の管路や工業用水用の管路或いは農業用水用の管路、等が敷設されている。これらの管路の内部を流れる水の温度は四季を通して大きく変動することがなく、略一定の値を保持している。例えば、下水道用の管路を流れる水の温度は、夏季にあっては外気温度よりも低く、冬季にあっては外気温度よりも高い。このため、管路の内部を流れる水との温度差を利用した熱交換を行うことで新たなエネルギー源とすることが考えられる。

例えば、特許文献１に記載された発明は、下水熱採熱設備と下水熱利用システムに関するものである。この発明では、採熱設備は下水道管の外周のうち少なくとも上方を被覆するジャケット状に配設されており、この採熱設備は、熱原水が通流し高熱伝導率材料で形成された採熱管と、採熱管の間隙及び周囲に充填された保護材とを有している。また採熱管は、下水道管の長手方向に平行に複数配設された直管と、直管同士を接続するベント管によって構成されている。

上記の如く構成された採熱設備では、採熱管が下水道管の外周に配設される。このため、採熱管が下水に直接接触することがないため、メンテナンスが不要となり維持コストが低減できるという効果を有する。また、既設の下水道管に設置する場合には、周囲の地盤を掘削して開放した下水道管の外周に採熱管を配設すると共に、所定の部位に保護材を充填することで良く、工事が容易であるという効果も有する。

特開２００８−２４１２２６号公報

特許文献１に記載された発明は上記の如き特徴を有する。しかし、下水道管を介して下水の熱を取得するため、下水の熱を充分に利用し得ない虞がある。

本発明の目的は、管路の内部を流れる水との熱交換を円滑に行えるようにした熱交換部材を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る熱交換部材は、太さ方向に隣接して設けられた熱交換媒体が流通する複数の流通路を有すると共に可撓性を有する長尺状の部材からなり、水が流れる管路の内周面に、該管路を流れる水と直接又は間接的に接触し得るように配置されることで、管路を流れる水と流通路を流通する熱交換媒体との熱交換を行うように構成される熱交換部材であって、前記熱交換部材が、熱交換媒体が流通する流通路を構成する複数の可撓性を有する筒体を該筒体の太さ方向に並列させ、前記並列させた複数の筒体を可撓性を有する筒状の連結部材によって一体化させると共に、隣接する筒体の間に形成された間隙に金属粉末を充填させ、長さ方向の両端に前記並列させた複数の筒体を開口させたものである。

上記熱交換部材に於いて、前記筒状の連結部材が、金属材によって構成されていることが好ましい。

本発明に係る熱交換部材は、太さ方向に隣接して設けられた熱交換媒体が流通する複数の流通路を有すると共に可撓性を有する長尺状の部材によって構成される。このため、熱交換部材が、水が流れる管路の内周面に、該管路を流れる水と直接又は間接的に接触し得るように配置されることで、管路を流れる水と流通路を流通する熱交換媒体との熱交換を行うことができる。

特に、熱交換媒体が流通する流通路を構成する複数の可撓性を有する筒体を該筒体の太さ方向に並列させて可撓性を有する連結部材によって一体化させると共に、隣接する筒体の間に形成された間隙に金属粉末を充填させ、長さ方向の両端に筒体を開口させて構成した場合には、構造が簡単で、管路に対する敷設の容易な熱交換部材を構成することができる。

熱交換部材の構成を説明する図である。 熱交換部材の他の例を説明する図である。 熱交換部材の更に他の例を説明する図である。 第１の施工方法により熱交換部材を管路の内部に配置する状態を説明する図である。 第１の施工方法により熱交換部材を配置した管路の断面図である。 熱交換部材をマンホール間に配置した管路の状態を説明する模式図である。 熱交換部材の端部に開放した筒体の接続状態を説明する側面図である。 熱交換部材の端部に開放した筒体の接続状態を説明する正面図である。 第２の施工方法により熱交換部材を配置した管路の断面図である。

以下、本発明に係る熱交換部材の構成について説明する。

本発明に係る熱交換部材は、管路を流れる水と熱交換媒体との間で熱交換することによって、該管路を流れる水の熱を活用することを実現するためのものである。特に、本発明の熱交換部材は、管路を構成する既設管の内周面であって水が流れる部位に沿って配置されて、直接流れる水と接触し、或いは既設管の内周面を補修するライニング材を介して間接的に流れる水と接触することで水との熱交換を実現し得るように構成されている。

本発明に於いて、水が流れる管路としては、下水道用の管路、上水道用の管路、農業用水用の管路、工業用水用の管路を含む種々の水流用の管路があり、何れも好ましく適用することが可能である。特に、管路として下水道管路を利用した場合、家庭からの下水が保有する熱を活用することが可能となり、好ましい。また、管路を構成する既設管の形状は円筒形、馬蹄形、卵形、角筒形等の形状があり、何れの形状であっても適用することが可能である。

また、熱交換媒体としての材質を限定するものではなく、管路を流れる水の熱との間で円滑に熱交換することが可能で、且つ交換した熱をヒートポンプに伝えることが可能であれば良い。このような熱交換媒体としては、例えば水や不凍液のような液体がある。しかし、必ずしも液体に限定するものではなく、気体であっても良いことは当然である。

熱交換部材は、管路に設けたマンホール間に敷設される。このため、少なくとも隣接するマンホール間の距離よりも大きい長さを有する長尺状に形成されており、ロール状に巻き付けられた状態で、保管され、且つ敷設現場まで搬送される。

熱交換部材の幅寸法は、適用すべき管路に流れる水の性質や、管路の断面形状及び太さ等の条件に対応して設定される。水は該管路の底部分に沿って流れる。そして、例えば管路が下水道用の管路である場合、この管路を流れる下水の深さは太さの１／３程度に設定されているのが一般的である。このため、熱交換部材の幅寸法は、前記関係から導かれた値と等しいか或いは近似した値に設定される。

熱交換部材を構成する筒体の数や太さは特に限定するものではなく、該熱交換部材の幅寸法や管路の太さ等の条件に応じて適宜設定されることが好ましい。例えば、管路の口径が小さい場合、筒体の太さも小さくなり、本数が大きくなる。しかし、管路の太さが大きい場合でも、筒体の太さを大きくする必要はなく、太さの小さい筒体を数量を増やすことが好ましい場合もある。従って、筒体の数や太さは適用する管路の太さ等の条件に応じて適宜設定することが好ましい。

熱交換部材は、敷設される直前までロール状に巻き付けられており、管路に敷設される際には管路の内周面に沿って屈曲又は屈折する。このため、熱交換部材は充分な可撓性を有することが必要である。

熱交換部材の一形態は、熱交換媒体が流通するための可撓性を有する筒体を太さ方向に複数本並べ、これらの筒体を可撓性を有する連結部材によって一体化させると共に、長さ方向の両端に開口させて構成されている。

熱交換部材を構成する筒体の太さや材質は特に限定するものではなく、充分な可撓性を有し、且つ熱交換部材が流通する際の内圧や管路を流れる水による外圧に対抗し得る強度を有するものであれば用いることが可能である。このような筒体の材質として、例えば、ポリエチレンに代表される合成樹脂チューブ、ステンレスやアルミニウム等の金属チューブをあげることが可能である。

特に、熱交換部材は、管路を流れる水と筒体を流れる熱交換媒体との熱交換を効率良く行うことが可能なように、熱伝導率の良好な材質によって構成されることが好ましい。このため、筒体や連結部材を薄い金属によって構成することが好ましい。しかし、熱交換部材を製造する際の、或いは管路に敷設する際の作業性からすると、合成樹脂によって構成することが好ましい。従って、熱交換部材を合成樹脂製とするか金属製とするかは、適用すべき管路の仕様や耐用年数等の諸条件を考慮して適宜設定することが好ましい。

複数の筒体を一体化させる連結部材の構成は特に限定するものではなく、太さ方向に並べた複数の筒体を並列状態で一体化させることが可能で、且つこの状態を維持してロール状に巻き付けると共に、管路の内周面に沿って屈曲或いは屈折させることが可能であれば良い。このような連結部材は、筒体に対する一体化手段や材質に対応して選択することが必要となる。

例えば、筒体として合成樹脂チューブを用いた場合、連結部材として合成樹脂製のシート或いは筒を利用することが可能である。連結部材としてシートを用いる場合には、並列した複数の筒体の横断方向の寸法（熱交換部材の幅寸法）より多少大きい幅寸法のシートを用意し、このシートを並列した筒体の一方側の面に配置して両者を接着或いは融着することで、一体化することが可能である。また、前記シートを２枚用意し、これらのシートを並列した筒体の両側の面に配置して両方のシートを筒体に接着或いは融着すると共に、両方のシートの幅方向の両端を互いに接着或いは融着することで、一体化することが可能である。

また、連結部材として、予め設定された幅寸法を有する長尺状のシートを用意し、このシートを並列させた筒体の外側に螺旋状に巻き付けることで一体化させることも可能である。この場合、予め筒体又はシートに接着剤を塗布しておくことで、或いはシートを螺旋状に巻き付けた後融着することで、一体化することが可能である。

連結部材として合成樹脂製の筒を用いた場合には、並列した複数の筒体を筒に挿入する段階で接着剤を塗布して接着し、或いは挿入した後融着することで、一体化することが可能である。また、連結手段として熱収縮性樹脂からなる筒を用いた場合には、複数の筒体を挿入した後、全体を加熱して該筒を収縮させることで、一体化することが可能である。

また、筒体として、可撓性を有する銅やステンレス或いはアルミニウム等を含む金属製のチューブ、ジャバラ管、螺旋管等の管（金属チューブ）を用いる場合、連結部材として金属製のシート或いは熱収縮性の合成樹脂からなる筒を用いることが可能である。連結部材としてシートを用いた場合、前述した合成樹脂製の筒体に対するのと同様に、１枚又は２枚のシートを用意し、このシートを並列した筒体の一方側の面、或いは両側の面に配置し、並列した筒体とシートを接着或いは溶接等の手段で、一体化することが可能である。

また、連結部材として合成樹脂製の筒を用いた場合、前述した合成樹脂製の筒体に対するのと同様に、並列した複数の筒体を筒に挿入する段階で接着剤を塗布して接着し、或いは挿入した後融着することで、一体化することが可能である。また、熱収縮性の筒に並列した複数の筒体を挿入した後、全体を加熱することによって該筒を収縮させることで、一体化することが可能である。

連結部材として、並列した複数の筒体の横断方向の寸法より多少大きい幅寸法のシートを用いる場合、このシートの一方側の面に筒体の外形に対応する位置に突起を設けておくことが好ましい。このような突起を設けることによって、並列した複数の筒体の一方側の面或いは両側の面に配置したとき、筒体の並列状態を容易に保持することが可能であり、且つ接着剤の塗布面を確保することが可能である。

上記の如く、連結部材としては、合成樹脂或いは薄い金属によって形成された、熱交換部材の幅寸法に対応させた幅寸法を持つシートや、熱交換部材の幅寸法に関わらず設定された幅寸法を持つシート、或いは筒等の形状を有するものを採用することが可能である。

しかし、管路を流れる水との熱交換を効率良く行うためには、熱交換部材に於ける少なくとも管路を流れる水と対向する面に可撓性を有する金属を配することが好ましい。可撓性を有する金属としては、ステンレス或いはアルミニウムのシートを用いることが可能である。そして、このような金属を連結部材として用いることで、熱交換効率の高い熱交換部材を実現することが可能となる。

熱交換部材の長さ方向の両端に於ける筒体の開口には、ヒートポンプに接続される配管や、隣接する筒体どうしを接続する配管が接続される。

本発明に於いて、熱交換部材の構成は上記構成にのみ限定するものではなく、可撓性を有する長尺状の本体部材の内部に熱交換媒体が流通する複数の流通路を長手方向に貫通すると共に太さ方向に隣接して形成し、長手方向の両端に流通路を開口させたものであっても良い。

上記構成に於いて、熱交換部材は、合成樹脂の押出成型によって形成されており、本体部材の成形と同時に流通路も成形される。熱交換部材の材質は、ポリエチレンや塩化ビニル等を採用することが可能である。塩化ビニルは、常温では充分な可撓性を発揮し得ないことがあるが、保管時にロール状に巻き付ける際に、敷設施工時にロールを巻き戻す際に加熱することで可撓性を発揮させることが可能である。

熱交換部材の比較例について図１を用いて説明する。図１に示す熱交換部材Ａは、複数の筒体１を太さ方向に並べた状態で連結部材２によって一体化させて構成されている。

筒体１としては、可撓性を有する太さが約１０ｍｍ〜約２０ｍｍのポリエチレンチューブを用いており、１０本の筒体１を並列させて一体化している。しかし、筒体１の数はこの本数に限定するものではなく、１０本以上であっても、或いは１０本以下であっても、熱交換部材Ａとすることは可能である。

連結部材２としては、可撓性を有する熱収縮性の合成樹脂（シュリンク包装に用いるシュリンクフィルム）によって形成された筒を用いている。この連結部材２に、複数並べた筒体１を挿通すると共に両端部分を夫々突出させ、その後、連結部材２を加熱して収縮させることで、複数の筒体１を連結部材２によって一体化することが可能である。

このようにして構成された熱交換部材Ａは、予め設定された幅寸法と長さとを有し、長さ方向の両端に夫々筒体１が自由に開口すると共に、幅方向の両端が筒体１の外形に略等しい形状を有する扁平な帯状の部材として構成されている。また、前記の如く構成された熱交換部材Ａは、長さ方向及び幅方向に夫々充分な可撓性を有している。

次に、熱交換部材Ａの他の比較例及び本実施例について図２により説明する。

図２（ａ）に示す熱交換部材Ａは比較例であり、並列した複数の筒体１の一方側の面に１枚のステンレス製のシート状の連結部材２を配置し、各筒体１と連結部材２とを接着、融着又は溶接等の手段によって一体化させたものである。このように構成された熱交換部材Ａは、構造が簡単でコスト面で有利である。特に、管路に配置するに際し、連結部材２を管路の内周面側に配置しても、流れる水側に配置しても良く、使い勝手の良い熱交換部材Ａとすることが可能である。

同図（ｂ）に示す熱交換部材Ａは比較例であり、筒体１として断面が角型の合成樹脂チューブ或いは金属チューブであって、夫々の断面形状が異なるように形成されたものを用いている。そして、高さ方向の寸法が大きい筒体１を中央に配置し、この筒体１の両側に順に高さ方向の寸法が小さい筒体１を並べ、並列した複数の筒体１を合成樹脂製或いは金属製の筒状の連結部材２に挿入して一体化させることで熱交換部材Ａが構成されている。特に、連結部材２の幅方向の両端側には突起部４が形成されている。

同図（ｃ）に示す本実施例に係る熱交換部材Ａは、並列させた複数の筒体１を金属製の筒状の連結部材２によって一体化し、隣接する筒体１の間に形成された間隙を充填材３によって充填したものである。

充填材３としては、少なくとも初期状態に於ける熱交換部材Ａの可撓性を阻害するものであってはならず、且つ良好な熱伝導性を有するものであることが好ましい。このような充填材３としては、アルミニウム粉末や鉄粉末を含む金属粉末があり、これらの中から適宜選択して充填することが好ましい。

上記の如く、隣接する筒体１の間に形成された間隙を充填材３によって閉塞した熱交換部材Ａでは、前記間隙に空気が存在する場合に比べて熱伝導性の向上をはかることが可能となり、筒体１に流通する熱交換媒体と水との間で良好な熱交換を実現することが可能である。

このように構成された熱交換部材Ａでは、中央から両端側に向けて厚さが小さくなっており、適用する管路が円筒状の管によって構成されるような場合に有利である。特に、連結部材２が筒状の合成樹脂からなり、適用する管路が硬化した合成樹脂管によって構成されている場合、連結部材２の幅方向の両端に形成された突起４を利用して合成樹脂管に接着又は融着或いは溶接することが可能となる。

次に、熱交換部材の更に他の比較例について図３により説明する。

図３（ａ）に示す熱交換部材Ｂは比較例であり、可撓性を有する長尺状の本体部材５の内部に、熱交換媒体が流通する複数の流通路６が長手方向に貫通すると共に該流通路の太さ方向に隣接して形成され、長手方向の両端に開口して構成されている。

本体部材５は熱可塑性樹脂からなり、該本体部材５を押出成型するのと同時に流通路６を成形するか、或いは予め熱可塑性樹脂からなる複数のチューブを並列させた状態で成形して一体化させている。このため、熱交換部材Ｂは如何なる断面形状にも成形することが可能であり、適用すべき管路の断面形状、及び該管路に対する敷設条件に最適な形状に形成されている。

同図（ｂ）に示す熱交換部材Ｂは比較例であり、本体部材５に於ける一方の面側（熱交換部材Ｂを管路に敷設したときに流れる水と対向する面側）に複数の溝を並べて形成し、これらの溝の開口部分を金属製の薄いシート状の蓋部材７によって閉塞することで流通路６を構成したものである。

上記の如く構成された熱交換部材Ｂでは、本体部材５が熱可塑性樹脂によって構成されるため、敷設すべき管路が鉄筋コンクリート管であっても、硬化した合成樹脂管であっても良好に対応することが可能である。特に、同図（ｂ）に示す熱交換部材Ｂでは、硬化した合成樹脂管の内周面に敷設する際に、容易に且つ確実に該合成樹脂管と接着、融着或いは溶接することが可能であり、且つ流通路６が薄い蓋部材７を介して流れる水との熱交換を行うことが可能となる。

次に、熱交換部材を管路に敷設する際の第１の施工方法について説明する。

第１の施工方法は、前述した図１〜図３に示す熱交換部材Ａ、Ｂの何れかを、水が流れる管路の長手方向であって該管路の内周面に沿って配置し、その後、可撓性を有するスリーブを縮径した状態で管路の内部に挿入し、該スリーブを復元させて復元したスリーブと管路を構成する既設管との間に挟み込むようにしたものである。

前述したように、水が流れる管路として、下水道用の管路、上水道用の管路、農業用水用の管路、工業用水用の管路を含む種々の水流用の管路があり、何れにも適用することが可能である。また、管路を構成する既設管の形状は円筒形、角筒形等の形状があり、何れの形状であっても適用することが可能である。

可撓性を有するスリーブとして、断面形状を限定するものではなく、配置すべき管路を構成する既設管の内形と対応し、且つ既設管との間に熱交換部材Ａ、Ｂを挟み込むことが可能な外形を有する外周面を有する。スリーブの外周面の外形が既設管の内形と対応するとは、スリーブの外形は既設管の内形と略相似形であることを意味している。即ち、既設管の内形が円形である場合、スリーブの外形は適用される熱交換部材Ａ、Ｂを考慮した略円形となり、断面形状は略円筒形となる。また、既設管の内形が角型である場合、スリーブの外径も略角型となり、断面形状は略角筒形となる。

スリーブの外形寸法は特に限定するものではなく、既設管の内部に容易に且つ確実に挿入することが可能で、且つ既設管との間に熱交換部材を確実に挟入ことが可能な寸法であれば良い。また、スリーブの長さも限定するものではなく、配置される管路の長さの自由度を高めるために長尺状であることが好ましい。そして、長尺状のスリーブを縮径して例えばドラムやリールに巻き付けて、或いは長手方向に折り畳んで籠状のケースに収容して、保管、又は搬送し得るように構成することが好ましい。

スリーブを縮径する場合、スリーブの断面が小さくなるように畳む場合と、スリーブの温度を降下させて縮ませる場合と、がある。更に、後述するようにスリーブが含浸基材に熱可塑性樹脂を含浸させて構成されたものでは、硬化させる際の膨張を見込んで、予め含浸基材の径を既設管の内径よりも小さく形成することで縮径したものもある。

スリーブを断面内で畳んで縮径する場合、単にスリーブの断面が扁平になるように畳む方法と、周の一部を対向する周に接触するようにΩ状に凹ませて畳む方法と、があり、何れの畳み方であっても、ドラムやリールに巻き付けることが可能であり好ましい。

スリーブは合成樹脂によって成形されている。スリーブを成形する合成樹脂として、塩化ビニルやポリエチレン或いはポリエチレンテレフタレートに代表される熱可塑性樹脂を利用することが可能である。熱可塑性樹脂によってスリーブを製造する場合、常温状態に於ける成形体が高い剛性を有するため、流通路を形成する際には多様な方法を採用することが可能である。

熱可塑性樹脂によって製造されたスリーブは、加熱することによって容易に変形することが可能であり、常温では充分に高い剛性を有する。このため、目的の管路に配置する際の施工性が良い。特に、既設管の内部に配置した後、経年による劣化や他の原因により補修する必要が生じたとき、内部に加熱蒸気や温水を供給して加温することでスリーブを軟化させて容易に抜き出すことが可能である。

また、スリーブを成形する合成樹脂として、不飽和ポリエステル樹脂からなる熱硬化性樹脂や不飽和ポリエステル樹脂に光開始剤を含有させた光硬化性樹脂（以下、熱硬化性樹脂と光硬化性樹脂を含んで「熱硬化性樹脂」という）を利用することが可能である。熱硬化性樹脂を利用する場合、含浸基材となる筒状の不織布や強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させた可撓性を有するスリーブを用いることが必要となる。

スリーブは、単に管路に配置された熱交換部材Ａ、Ｂを、該管路を構成する既設管とで挟んで敷設する機能を有するものであれば良い。しかし、既設管の内周面が老朽化しているような場合には、該既設管の内周面を補修するためのライニング材としての機能を併せ持つことが好ましい。

前述した、熱可塑性樹脂からなるスリーブ、含浸基材に熱硬化性樹脂を含浸させたスリーブ、或いは含浸基材に光硬化性樹脂を含浸させたスリーブ、は何れも管路を補修する際に補修用のライニング材としての機能を有するものである。

次に、上記第１の施工方法の例について図４〜図８により説明する。尚、水が流れる管路に敷設する熱交換部材は、図１に示すものが採用されている。

本例に於いて、水が流れる管路は下水道用の管路Ｃとして構成されており、図６に示すように、隣接するマンホール１１、１２の間に構成されている。下水道用の管路Ｃは、隣接するマンホール１１、１２の間を複数の鉄筋コンクリート管（既設管Ｃ、以下、管路Ｃ又は既設管Ｃということがある）を直列に接続することで構成されいる。

マンホール１１、１２は、直壁管と斜壁管を縦方向に接続して構成されており、底部には既設管Ｃと同じレベルの溝を形成した底盤１３が設けられている。また、各マンホール１１、１２の底盤１３に於ける管路Ｃが開口する部位には、該管路Ｃを構成する既設管Ｃの肉厚方向に窪み１３ａが形成されている。

熱交換部材Ａは、予めロール状に巻き付けられた状態でトラック等の搬送手段によって一方のマンホール１１まで搬送される。そして、巻き付けたロールから熱交換部材Ａを巻き戻しながらマンホール１１から管路Ｃの内部に挿入し、マンホール１２まで移送する。このとき、熱交換部材Ａを如何なる方法で管路Ｃの内部に挿通するかは限定するものではなく、予めマンホール１１、１２間の管路Ｃにワイヤロープを挿通しておき、このワイヤロープを利用して熱交換部材Ａを挿入することが可能である。

マンホール１１、１２の間に熱交換部材Ａを挿入した後、挿入された熱交換部材Ａを管路Ｃの底面側に、且つ該熱交換部材Ａの中央部分が管路Ｃの最低部分と対応するように配置すると共に、熱交換部材Ａを管路Ｃの内周面に沿わせて正確に配置する。これにより、熱交換部材Ａは、管路Ｃの内周面に沿って且つ長手方向に設置される。

マンホール１１、１２間の管路Ｃに熱交換部材Ａを設置した後、該熱交換部材Ａの連結部材２を各マンホール１１、１２に合わせて切断すると共に、筒体１を連結部材２の切断部位よりも突出させた状態で切断しておく。そして、各筒体１に水等の非圧縮性流体を充填して端部を閉鎖する。これにより、熱交換部材Ａに外部から力が作用しても、部分的な変形を防ぐことが可能となる。

予め凹状（Ω状）に畳まれて縮径されて硬化したスリーブＤを、ドラムに巻き付けた状態でトラック等の搬送手段により管路の端部となる一方のマンホール１１まで搬送し、ドラムをマンホール１１の近傍に設置する。その後、スリーブＤを加熱して軟化させつつ、ドラムを巻戻方向に回転させて軟化したスリーブＤを繰り出し、この繰り出しによりスリーブＤをマンホール１１から管路Ｃの内部に挿入する。

図４に示すように、スリーブＤを管路Ｃに挿入する際に、該スリーブＤが凹んだ状態に畳まれた状態であることから、スリーブＤを管路Ｃに干渉させることなく円滑に挿入することが可能である。そして。スリーブＤをマンホール１１、１２の間の管路Ｃに挿入した後、該スリーブＤを例えばマンホール１１、１２に於ける略中央部位で切断する。

次いで、凹状に畳まれた状態を保持しているスリーブＤを温水や蒸気或いは加熱空気により加熱して更に柔軟性を発揮させる。即ち、スリーブＤの内部、又はスリーブＤの内部及び管路Ｃの内部（スリーブＤの外周面側）に温水や蒸気或いは加熱空気を供給して加熱して、スリーブＤの可撓性を復帰させる。

スリーブＤが充分に可撓性を復帰したとき、作業員により、或いはスリーブＤの内部に供給した蒸気により、断面形状を凹状から円弧状に復元させ、外周面を管路Ｃの内周面に密着させる。スリーブＤが管路Ｃの内周面に密着するのに伴って、熱交換部材Ａは両者の間に挟まれる。

その後、温水や蒸気或いは加熱空気の供給を停止し、常温の水或いは常温の空気等の気体を供給して冷却する。スリーブＤは強制的に冷却されて硬化し、密着した形状を保持する。このため、硬化したスリーブＤと管路Ｃの内周面との間に挟まれた熱交換部材Ａは、安定した状態を維持して両者の間に敷設される。

そして、充分にスリーブＤが硬化した後、該スリーブＤの各マンホール１１、１２に突出している部分を、マンホール１１、１２の壁面と同一面となるように切削する。

その後、図７、図８に示すように、熱交換部材Ａの端面に開口している複数の筒体１を選択して一方の筒体１に熱交換媒体の供給部材となる供給管１５を接続すると共に、他方の筒体１に熱交換媒体の受給部材となる受給管１６を接続する。また、残った筒体１の開口には夫々Ｕ字管１７を接続して連通する。

熱交換部材Ａの筒体１から選択された筒体１に供給管１５、受給管１６を接続する際に、これらの供給管１５と受給管１６を同じマンホール１１に設けるか、マンホール１１、１２に夫々設けるかは限定するものではなく、地上に設置したヒートポンプ１８の使い方や、管路Ｃの長さ等の条件に応じて設定される。

例えば、図６に示すように、一方のマンホール１１に供給管１５、受給管１６を設けてヒートポンプ１８に接続する場合、マンホール１１に開口している熱交換部材Ａを構成する筒体１から両端側の二つの筒体１を選択して夫々供給管１５、受給管１６を接続すると共に、残った筒体１にＵ字管１７を接続して連通させ、マンホール１２に開口して隣接している筒体１を夫々Ｕ字管１７を接続して連通させて、複数の筒体１を連続させた熱交換媒体を流通させる一連の流通路として構成することが可能である。また、一方のマンホールに供給管１５を、他方のマンホールに受給管１６を設けた場合でも、同様にして筒体１を選択することで、流通路を構成することが可能である。

上記の如くしてマンホール１１、１２に開口している筒体１に夫々供給管１５、受給管１６、Ｕ字管１７を接続したとき、これらの管１５〜１７と筒体１の接続部分は底盤１３に形成された窪み１３ａ内に存在する。また、スリーブＤの内周面のレベルは初期の底盤１３の流水レベルよりも上位となる。このため、モルタル２０によって窪み１３ａを埋めると共に底盤１３の流水レベルを上昇させる。

供給管１５、受給管１６は地上に設置したヒートポンプ１８に接続されている。また、ヒートポンプ１８には図示しない冷暖房器具などが接続され、これにより、管路を流れる水の熱を活用することが可能である。

尚、スリーブＤが光硬化性樹脂或いは熱硬化性樹脂によって構成されている場合、このスリーブＡは可撓性を有する状態で現場まで搬送され、目的の管路に反転法或いは引込法によって挿入される。その後、スリーブＤの内部に圧縮空気を供給して膨張させることで、管路Ｃの内面に密着させる。スリーブＤが管路Ｃの内周面に密着するのに伴って、熱交換部材Ａは両者の間に挟まれる。

更に、スリーブＤの内部から光を照射し或いは加熱することで、光硬化性樹脂或いは熱硬化性樹脂を硬化させることによって、スリーブＤを管路Ｃの内部に配置すると共に、硬化したスリーブＤと管路Ｃの内周面との間に挟んだ熱交換部材Ａを、安定した状態を維持して両者の間に敷設することが可能である。

管路に光硬化性樹脂或いは熱硬化性樹脂からなるスリーブＤを配置した場合、経時的な劣化や何等かの原因でスリーブＤを補修する際に該スリーブＤを加熱しても軟化することがない。このため、硬化したスリーブＤを管路から排除する作業は容易ではない、という問題が生じることがある。しかし、熱硬化性樹脂からなるスリーブＤは硬化した後の強度が高いため、劣化した管路Ｃに配置したとき、充分に自立した更生管を構成することが可能となる。

次に、第２の施工方法について図９により説明する。この施工方法は、管路Ｃを構成する既設管Ｃがポリエチレンや塩化ビニルに代表される合成樹脂管によって構成される場合、或いは管路Ｃが既に合成樹脂からなるライニング材によって補修されている場合に適用して有利である。

本例に於いて、図に示すように、管路Ｃの内周面は既にスリーブＤによってライニングされることで補修されている。熱交換部材Ａは前述した第１の施工方法と同様な手順で管路Ｃの内部に挿通される。

熱交換部材Ａを管路Ｃの内周面となるスリーブＤの内周面に挿通する際に、熱交換部材ＡのスリーブＤと対向する面、及び又はスリーブＤの内周面であって熱交換部材Ａが配置される面に接着剤を塗布しておき、熱交換部材ＡをスリーブＤの内周面に挿通したときに両者を接着する。このとき、熱交換部材ＡをスリーブＤの底面側であって中央部分がスリーブＤの最低部分と対応するように配置し、且つスリーブＤの内周面に沿わせて正確に配置することは前述の施工方法と同様である。

管路Ｃに挿入された熱交換部材ＡをスリーブＤと接着することによって、管路Ｃの内部を水が流れたときに生じる浮力によって熱交換部材Ａが浮き上がることを防ぐことが可能である。

上記の如くして熱交換部材Ａを管路Ｃの内部に敷設することが可能である。しかし、熱交換部材Ａの幅方向の両端部分が図１又は図２（ａ）、（ｂ）のように筒体１の外形と同様な形状である場合、スリーブＤとの間に段差が形成されて管路Ｃを流れる水に含まれたゴミが付着しやすくなる虞がある。このため、熱交換部材ＡをスリーブＤに接着して管路Ｃの内部に配置した後、該熱交換部材Ａの幅方向の両端部分に肉盛部２５を形成することで、両者の間の段差を解消しておくことが好ましい。

本施工方法では、熱交換部材Ａが管路Ｃを流れる水に沈没したように配置されるため、筒体１に流通する熱交換媒体と水との間で円滑で効率的な熱交換を実現することが可能である。

本発明に係る熱交換部材は構造が簡単であり、管路を流れる水の熱を活用して冷暖房用の熱源や融雪用の熱源などに利用して有利である。また、施工方法は、前記熱交換部材を管路に敷設する際に利用して有利である。

Ａ、Ｂ 熱交換部材
Ｃ 管路、既設管
Ｄ スリーブ
１ 筒体
２ 連結部材
３ 充填材
４ 突起部
５ 本体部材
６ 流通路
７ 蓋部材
１１、１２ マンホール
１３ 底盤
１３ａ 窪み
１５ 供給管
１６ 受給管
１７ Ｕ字管
１８ ヒートポンプ
２０ モルタル
２５ 肉盛部

Claims (2)

1. 太さ方向に隣接して設けられた熱交換媒体が流通する複数の流通路を有すると共に可撓性を有する長尺状の部材からなり、水が流れる管路の内周面に、該管路を流れる水と直接又は間接的に接触し得るように配置されることで、管路を流れる水と流通路を流通する熱交換媒体との熱交換を行うように構成される熱交換部材であって、
   前記熱交換部材が、
   熱交換媒体が流通する流通路を構成する複数の可撓性を有する筒体を該筒体の太さ方向に並列させ、
   前記並列させた複数の筒体を可撓性を有する筒状の連結部材によって一体化させると共に、隣接する筒体の間に形成された間隙に金属粉末を充填させ、
   長さ方向の両端に前記並列させた複数の筒体を開口させたものである
   ことを特徴とする熱交換部材。
2. 前記筒状の連結部材が、金属材によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載した熱交換部材。

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