JP5914084B2

JP5914084B2 - 下水熱等の採熱システム及びその施工方法

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Publication number: JP5914084B2
Application number: JP2012068893A
Authority: JP
Inventors: 真輔松本; 健司中井; 知徳山路
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2032-03-26
Also published as: JP2013200071A

Description

この発明は、下水熱等の採熱システム及びその施工方法に関するものである。

下水道は、通常地中に埋設されていることから、下水道を流下する下水は外気の影響を受けにくく、年間を通してほぼ一定の水温に維持されている。このため、下水を熱源として降雪地域における融雪等、各種用途に利用することが提案されている。

例えば、特許文献１，２に示されるように、下水道管の外周面に沿って採熱管を配設するとともに、採熱管をヒートポンプユニットの熱交換器に配管接続し、熱交換媒体を採熱管及び熱交換器の間で循環させることにより、下水熱を熱交換媒体に回収して活用することが提案されている。

また、特許文献３に示されるように、被覆材に熱交換媒体の流路となる管状孔又は下水道管内面が蓋となる溝条を螺旋状に形成し、下水道管に被覆材を付設することにより、螺旋状に連続する熱交換媒体の流路を形成することが提案されている。

さらに、特許文献４に示されるように、下水道管の基礎に埋設した採熱管の上流側及び下流側の地表部にそれぞれ分配ヘッダを内装したバルブボックスを埋設するとともに、上流側バルブボックス及び下流側バルブボックスの分配ヘッダ間を地中に埋設した渡り給送管を介して接続し、熱交換媒体を上流側バルブボックスから渡り給送管及び下流側バルブボックスの分配ヘッダを経て各採熱管に供給する際、渡り給送管の熱交換媒体を周囲土壌と熱交換させ、補助的な採熱管として利用することも提案されている。

特開２００８−２４１２２６号公報特開２００２−１３１０５号公報特開２００２−３４８９４２号公報特開２００２−２３５９５６号公報

しかしながら、前述した特許文献１，２，４に記載された採熱管は、下水道管の外周側に配設されるため、既設の下水道管に新たに付設するためには、道路等を開削して下水道管を露出させる必要があり、工事が大がかりとなり、コストがかさむとともに、工期が長期化するという問題がある。また、採熱した下水熱の一部が地中に放散することを避けることができず、効率が低下するものとなる。

一方、特許文献３における熱交換媒体の流路となる管状孔又は下水道管内面が蓋となる溝条は、螺旋状に連続するため、流路が長距離となり、その結果、管状孔内の摩擦損失水頭（圧力損失）が大きくなり、熱交換媒体の流通が困難となる。熱交換媒体を流通させるためには、管状孔径を大きくする等の対策があるが、管状孔及び被覆材の耐圧性能低下や強度低下につながるものとなる。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、道路等を開削することなく地中に埋設された既設管を流下する下水等が保有する熱を圧力損失を抑えて採熱することのできる下水熱等の採熱システム及びその施工方法を提供するものである。

本発明の下水熱等の採熱システムは、地中に埋設された既設管の内部に新設管を製管する一方、新設管の内部に熱交換媒体の主管及び採熱管をそれぞれ配設するとともに、主管に対して採熱管を設定スパン毎に接続し、熱交換媒体を主管から各採熱管に分岐させ、新設管を流下する流体と熱交換させて主管に戻すことを特徴とするものである。

本発明によれば、地中に埋設された既設管の内部に新設管を製管し、新設管の内部に熱交換媒体の主管及び採熱管をそれぞれ配設するとともに、主管に対して採熱管を設定スパン毎に接続する。そして、熱交換媒体を主管に供給して主管から各スパンの採熱管に分岐させ、新設管を流下する下水等の流体と熱交換させて主管に戻す。これにより、採熱管を流れる熱交換媒体に新設管を流下する流体が保有する熱を採熱管を経て採熱して循環させることができる。

この結果、道路等を開削することなく地中に埋設された既設管を流下する流体が保有する熱を圧力損失を抑えて採熱することができる。

本発明の下水熱等の採熱システムは、地中に埋設された既設管の内部に新設管を製管する一方、新設管の外部に熱交換媒体の主管及び採熱管をそれぞれ配設するとともに、主管に対して採熱管を設定スパン毎に接続し、熱交換媒体を主管から各採熱管に分岐させ、新設管を流下する流体と熱交換させて主管に戻すことを特徴とするものである。

本発明によれば、地中に埋設された既設管の内部に新設管を製管し、新設管の外部に熱交換媒体の主管及び採熱管をそれぞれ配設するとともに、主管に対して採熱管を設定スパン毎に接続する。そして、熱交換媒体を主管に供給して主管から各スパンの採熱管に分岐させ、新設管を流下する下水等の流体と熱交換させて主管に戻す。これにより、採熱管を流れる熱交換媒体に新設管を流下する流体が保有する熱を採熱管及び新設管を経て採熱して循環させることができる。

本発明において、前記新設管が両側縁部に接合部が形成された帯状部材を螺旋状に巻き回し、隣接する帯状部材の接合部同士を互いに接合して製管されることが好ましい。これにより、既設管内に流体が流下している状況下であっても、新設管を簡単に製管することができる。

本発明において、前記主管が１本の往主管及び２本の復主管、又は、１本の往主管及び１本の復主管からなり、各スパンの採熱管が往主管及び復主管に並列接続されることが好ましい。これにより、採熱管の配管抵抗に伴う圧力損失を抑制することができ、施工区間の長さに関係なく採熱管を配設することができる。また、施工区間にわたって採熱することもできる。

本発明において、前記各スパンの採熱管が主管に対して継手部を介してそれぞれ接続されることが好ましい。これにより、主管に対する各スパンの採熱管の接続作業を標準化して簡単に実行することができる。

本発明において、前記主管が新設管に固定された支持部材に支持されることが好ましい。これにより、主管を新設管に対して支持部材を介して確実に固定することができる。

本発明において、前記各採熱管が主管から分岐して新設管の内周面に沿って螺旋状に巻き回されることが好ましい。これにより、採熱管は、新設管を流下する流体に多数回にわたって接触することができ、効率よく流体熱を採熱することができる。

本発明において、前記帯状部材の表面側に溝部が形成され、帯状部材によって製管された新設管の内周面に形成された螺旋状溝部に採熱管が配設されることが好ましい。これにより、新設管に形成された螺旋状溝部に採熱管を保持して新設管を流下する下水等の流体に直接接触させることができるとともに、流体に対する抵抗となって流体中の混在物付着堆積したり、引っ掛かるのを防止でき、また、採熱管を流れる熱交換媒体に回収された熱の放散を抑制することができる。

本発明において、前記主管が新設管の上半部に配設されることが好ましい。これにより、新設管を通常流下する下水等の流体に対して主管が抵抗となることがなく、流体の円滑な流れを確保することができる。

本発明において、前記主管が既設管に固定された支持部材に支持されることが好ましい。これにより、主管を既設管に対して支持部材を介して確実に支持することができる。

本発明において、前記各採熱管が主管から分岐して新設管の外周面に沿って螺旋状に巻き回されることが好ましい。これにより、採熱管は、新設管を流下する流体に新設管を経て多数回にわたって接触することができ、効率よく流体熱を採熱することができる。

本発明において、前記帯状部材の裏面側に複数本の補強リブが立設され、帯状部材によって製管された新設管の外周面の隣接する螺旋状の補強リブ間に採熱管が配設されることが好ましい。これにより、新設管を流下する下水等の流体に対して障害物となることがなく、また、採熱管を流れる熱交換媒体に回収された熱の放散を抑制することができる。

本発明の下水熱等の採熱システムの施工方法は、既設管内において、両側縁部に接合部が形成されるとともに、表面側に溝部が形成された帯状部材を螺旋状に巻き回し、隣接する帯状部材の接合部同士を互いに接合して新設管を製管した後、新設管の内周面に形成された螺旋状溝部に採熱管を配設するとともに、新設管の内部に主管を配設し、主管に対して設定スパン毎に採熱管を接続することを特徴とするものである。

本発明によれば、既設管内に新設管を製管するとともに、新設管に主管及び採熱管をそれぞれ配設し、採熱管を設定スパン毎に主管に接続することにより、新設管を流下する下水等の流体の熱を採熱することができる。

本発明において、前記採熱管を新設管の螺旋状溝部に配設するのに先立って、または、配設後に既設管と新設管との空間に裏込め材を充填することが好ましい。これにより、既設管に対して新設管を固定することができる。

本発明において、前記採熱管が新設管の螺旋状溝部に対応して予め巻き癖が付与されることが好ましい。これにより、新設管の螺旋状溝部に採熱管を容易に嵌め込むことができるとともに、採熱管が直線状に復元しようとして螺旋状溝部から抜け出すことを防止できる。

本発明において、前記主管の分岐箇所に設けられた継手部に、採熱管を新設管の螺旋状溝部から引き出して接続することが好ましい。これにより、新設管の螺旋状溝部への採熱管の配設作業及び主管の継手部に対する採熱管の接続作業を並行して行なうことができ、作業性を向上させることができる。

本発明において、前記主管が、新設管の上半部に配設されることが好ましい。これにより、新設管を通常流下する下水等の流体に対して主管が抵抗となることがなく、流体の円滑な流れを確保することができる。

本発明の下水熱等の採熱システムの施工方法は、既設管内において、両側縁部に接合部が形成されるとともに、表面側に溝部が形成されて該溝部に採熱管が配設された帯状部材を螺旋状に巻き回し、隣接する帯状部材の接合部同士を互いに接合して新設管を製管した後、新設管の内部に主管を配設し、主管に対して設定スパン毎に採熱管を螺旋状溝部から引き出して接続することを特徴とするものである。

本発明によれば、既設管内に新設管を製管するとともに、新設管に主管を配設し、新設管の製管と同時に配設された螺旋状の採熱管を設定スパン毎に主管に接続することにより、新設管を流下する下水等の流体の熱を採熱することができる。

本発明の下水熱等の採熱システムの施工方法は、既設管の内部に主管を配設した後、既設管内において、両側縁部に接合部が形成されるとともに、裏面側に複数本の補強リブが立設されて該隣接する補強リブ間に採熱管が配設された帯状部材を螺旋状に巻き回し、隣接する帯状部材の接合部同士を互いに接合して新設管を設定スパン毎に間欠的に製管し、設定スパンの製管後に主管に対して設定スパンの採熱管を接続することを特徴とするものである。

本発明によれば、既設管内に主管を配設した後、新設管を設定スパンずつ間欠的に製管し、新設管の製管と同時に新設管の外周面に配設された設定スパンの採熱管を主管に接続することにより、新設管を流下する下水等の流体の熱を採熱することができる。

本発明によれば、道路等を開削することなく既設管を流下する下水等が保有する熱を圧力損失を抑えて採熱することができる。

本発明の下水熱等の採熱システムの一実施形態を示す地中管路の断面図である。図１の下水熱等の採熱システムを模式的に示す概略図である。図２の下水熱等の採熱システムの１スパンを拡大して示す斜視図及び正面図である。図３の下水熱等の採熱システムを一部省略して示す平面図である。図３のＡ部を拡大して示す断面図である。図１の下水熱等の採熱システムにおける新設管の製管に用いられる帯状部材及びその接合工程を説明する断面図である。採熱管を配設した帯状部材の接合工程を説明する断面図である。本発明の下水熱等の採熱システムの他の実施形態を図３に対応して示す斜視図及び正面図である。図８の下水熱等の採熱システムにおける新設管の製管に用いられる、採熱管を配設した帯状部材及びその接合工程を説明する断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１乃至図５には、本発明の下水熱等の採熱システム１の一実施形態が示されている。

この採熱システム１は、下水道管等の既設管Ｋに新たに製管された新設管Ｓと、製管された新設管Ｓの内部側管頂部に配設された主管２と、新設管Ｓの内周面に沿って配設された採熱管３と、主管２及び採熱管３を接続する継手部４とから構成されている。

ここで、新設管Ｓは、従来公知の図示しない製管機（例えば、特開平９−３２９６８号公報等参照）を使用して製管される。具体的には、両側縁部に接合部が形成された帯状部材１００（図６参照）を中空円筒状に巻き重ねた輸送ドラムを地上に設置するとともに、既設管Ｋ内に製管機を配置し、輸送ドラムから螺旋状に引き出した帯状部材１００を既設管Ｋ内の製管機に導入し、製管機を既設管Ｋの軸心回りに回転させて隣接する帯状部材１００の接合部同士を接合して新設管Ｓを製管し、回転することなく製管された新設管Ｓに新たに帯状部材１００を供給して新設管Ｓを既設管Ｋの軸心方向に付加形成するものである。

この帯状部材１００は、可撓性を有する合成樹脂、例えば、硬質塩化ビニルを押出成形して形成され、図６に示すように、帯板状の表面側基板１０１に連結リブ１０３を介して裏面側基板１０２が表面側基板１０１と平行に連結されるとともに、裏面側基板１０２に連結リブとしての接合凹部１０４が連結され、さらに、接合凹部１０４に傾斜リブ１０５が連結されて形成されている。そして、帯状部材１００の一方の側縁部となる表面側基板１０１の、連結リブ１０３と対向する側の端縁部の裏面には、接合凹部１０４に嵌入し得る接合凸部１０６が立設されている。また、接合凹部１０４は、接合凸部１０６が設けられた表面側基板１０１の側縁部が配置されるように、表面側基板１０１の厚みだけ裏面側に段落ちした段落ち部１０７に形成されている。さらに、接合凹部１０４に連結された傾斜リブ１０５は、表面側基板１０１から離れるにつれて接合凹部１０４の突出側に位置するように傾斜されて、その先端が帯状部材１００の他方の側縁部を形成している。また、裏面側基板１０２には、その表面に断面逆Ｔ字状の隔壁リブ１０８が先端を表面側基板１０１と平行に位置して垂設されており、裏面側基板１０２及びその両端に連結された連結リブ１０３及び接合凹部１０４によって区画された空間に二つの溝部１００ａ、１００ａを形成している。

このような帯状部材１００は、表面側基板１０１の裏面側、すなわち、裏面側基板１０２が外周側になるように製管機に供給され、その接合過程において、図６（ａ），（ｂ）に示すように、互いに螺旋状に隣接する２つの帯状部材１００，１００のうち、一方の帯状部材１００の接合凸部１０６を他方の帯状部材１００の接合凹部１０４に内側（先行する帯状部材１００の内周側）から嵌め込むことにより、これらの互いに隣接する帯状部材１００，１００を相互に接合して所定の管径の新設管Ｓ（図３参照）を製管することができる。

この際、後続する帯状部材１００の接合凸部１０６を設けた表面側基板１０１が先行する帯状部材１００の段落ち部１０７に配置されるとともに、先行する帯状部材１００の傾斜リブ１０５が後続する帯状部材１００の接合凸部１０６を設けた側の連結リブ１０３及び裏面側基板１０２との隅角部に係止される。

主管２は、耐蝕性に優れた樹脂、例えば、硬質塩化ビニル樹脂からなる樹脂管であって、新設管Ｓの施工区間、例えば、隣接するマンホールＭ１，Ｍ２間にわたってその管頂部に設定間隔をおいてアンカー等を介して固定された支持部材５の保持部５１（図３（ｂ）参照）に固定されている。そして、主管２は、施工区間にわたって配設された１本の往主管２１と、２本の復主管２２，２２１とからなり、往主管２１及び復主管２２の一方のマンホールＭ１側端部が該一方のマンホールＭ１近傍に設置されたヒートポンプユニットＨに循環配管ｈ１，ｈ２を介して接続されている。また、２本の復主管２２，２２１の他方のマンホールＭ２側端部がＵ字状の管継手６（図２参照）を介して接続され、往主管２１の他方のマンホールＭ２側端部及び折り返された復主管２２１の一方のマンホールＭ１側端部がキャップ７（図２参照）を介してそれぞれ閉鎖されている。

採熱管３は、耐蝕性及び可撓性に優れるとともに、平滑で流体抵抗の小さな樹脂、例えば、架橋ポリエチレンからなる樹脂管であって、前述した帯状部材１００の２つの溝部１００ａ、すなわち、帯状部材１００によって製管された新設管Ｓにおける螺旋状に連続する２条の溝部Ｓａにそれぞれ設定されたスパンｐにわたって嵌め込まれている。そして、各スパンｐにおける２本の採熱管３は、一方のマンホールＭ１側入口端部が主配管２の往主管２１に継手部４を介して接続され、他方のマンホールＭ２側出口端部が折り返された復主管２２１に継手部４を介して接続されている。

ここで、各スパンｐにおける採熱管３の入口端部は、往主管２１に対してヒートポンプユニットＨから徐々に離れるように接続されるのに対し、各スパンｐにおける採熱管３の出口端部は、折り返された復主管２２１に対してヒートポンプユニットＨから徐々に離れるように、すなわち、折り返された復主管２２１に連続する復主管２２に対してヒートポンプユニットＨに徐々に接近するように接続されている。これにより、各スパンｐにおける採熱管３の配管抵抗がヒートポンプユニットＨから離れるにしたがって増大することを抑制できる。

主管２及び採熱管３を接続する継手部４は、主管２に接続されるチーズ４１（例えば、積水化学工業株式会社の製造販売に係る径違いチーズ参照）と、該チーズ４１に接続される変換アダプター４２（例えば、積水化学工業株式会社の製造販売に係るエスロンＨＩＶＰ変換アダプター参照）と、変換アダプター４２に接続される管継手４３（例えば、積水化学工業株式会社の製造販売に係るペックスヘッダー継手参照）とからなり、管継手４３に採熱管３の端部が接続されている。

この実施形態においては、主管２は内径が略５１ｍｍ、採熱管３は内径が略１３ｍｍであり、１スパンｐを２５００〜４０００ｍｍとして採熱管３の各端部が継手部４を介して往主管２１及び折り返された復主管２２１にそれぞれ接続されている。この場合、１スパンｐにおける採熱管３の総延長距離は、新設管Ｓの内径を１０００ｍｍ、帯状部材１００のピッチを７９ｍｍとすると、約１０１〜１６２ｍとなる。

次にこのように構成された採熱システム１の施工要領について説明する。

まず、先に説明したように、図６に示した帯状部材１００を中空円筒状に巻き重ねた輸送ドラムを一方のマンホールＭ１側の地上に設置するとともに、既設管Ｋ内に製管機を配置し、輸送ドラムから螺旋状に引き出した帯状部材１００を既設管Ｋ内の製管機に導入し、製管機を既設管Ｋの軸心回りに回転させて隣接する帯状部材１００の接合部１０４，１０６同士を接合して新設管Ｓを製管し、回転することなく製管された新設管Ｓに新たに帯状部材１００を供給して新設管Ｓを既設管Ｋの軸心方向に付加形成する。そして、一方のマンホールＭ１を発進側マンホール、他方のマンホールＭ２を到達側マンホールとして、隣接するマンホールＭ１，Ｍ２間の施工区間にわたって既設管Ｋに新設管Ｓを製管したならば、既設管Ｋと新設管Ｓとの空間に裏込め材を充填し、既設管Ｋに対して新設管Ｓを固定する。

次いで、帯状部材１００の２条の溝部１００ａ、すなわち、帯状部材１００を螺旋状に巻き回して製管された新設管Ｓの２条の螺旋状溝部Ｓａに採熱管３を設定スパンｐ毎に嵌め込む。この場合、採熱管３に予め新設管Ｓの管径に相当する円弧状の巻き癖を付与しておくことにより、嵌込作業を容易に行なうことができる。

一方、新設管Ｓの管頂部に設定間隔をおいてアンカー等を介して支持部材５を固定した後、支持部材５の保持部５１にわたって主管２を構成する１本の往主管２１及び２本の復主管２２，２２１を順に配置して固定する。そして、３本の主管２のうち、前後の往主管２１，２１及び外側に位置する、折り返される側の復主管２２１，２２１を設定スパンｐ毎に２個のチーズ４１及びソケット４４（図４参照）を介して順に接続し、施工区間にわたって配設する。同様に、中央に位置する復主管２２をソケット（図示せず）を介して順に接続し、施工区間にわたって配設する。次いで、他方のマンホールＭ２側において、主管２を構成する２本の復主管２２，２２１の端部をＵ字状の管継手６を介して接続するとともに、往主管２１の端部をキャップ７を介して閉鎖する。さらに、一方のマンホールＭ１側において、折り返された復主管２２１の端部をキャップ７を介して閉鎖する。

主管２を配設すれば、往主管２１の各スパンｐにおける２個のチーズ４１に変換アダプター４２をそれぞれ接続するとともに、各変換アダプター４２に管継手４３をそれぞれ接続した後、各スパンｐにおける２条の採熱管３の各入口端部を螺旋状溝部Ｓａから引き出して各管継手４３に挿入し、接続する。同様に、折り返された復主管２２１の各スパンｐにおける２個のチーズ４１に変換アダプター４２をそれぞれ接続するとともに、各変換アダプター４２に管継手４３をそれぞれ接続した後、各スパンにおける２条の採熱管３の各出口端部を各管継手４３に挿入し、接続する。

次いで、一方のマンホールＭ１の近傍に設置したヒートポンプユニットＨに接続されて一方のマンホールＭ１内に引き出された循環配管ｈ１，ｈ２を、往主管２１及び復主管２２の一方のマンホールＭ１側端部に接続すればよい。

このように施工された下水熱利用システム１においては、ヒートポンプユニットＨにおいて、図示しないポンプを駆動することにより、ヒートポンプユニットＨと下水熱利用システム１との間で熱交換媒体を循環させる。すなわち、ポンプより吐出された熱交換媒体は、循環配管ｈ１を経て往主管２１に供給され、往主管２１に継手部４を介して並列接続された各スパンｐの２条の採熱管３に分岐される。ここで、各スパンｐにおける２条の採熱管３に供給された熱交換媒体は、新設管Ｓの内周面に沿って螺旋状に巻き回された採熱管３を流下する。この際、熱交換媒体は、採熱管３が新設管Ｓの管底部を通過する都度新設管Ｓの管底部を流下する下水と採熱管３を経て熱交換することになる。そして、各スパンｐにわたって下水と熱交換した熱交換媒体は、それぞれ継手部４を介して折り返された復主管２２１に合流した後、復主管２１及び循環配管ｈ２を経てヒートポンプユニットＨに戻り、再びポンプを介して循環配管ｈ１を経て往主管２１に供給され、ヒートポンプユニットＨとの間を循環し、下水と熱交換する。これにより、ヒートポンプユニットＨに戻った熱交換媒体は、図示しない熱交換器を介して熱交換することができ、熱源として、あるいは、冷源として活用することができる。

この場合、採熱管３は、下水と直接接触するとともに、設定されたスパンｐにおいて、螺旋状に巻き回されて下水と多数回接触することから、下水熱を効率よく回収することができる。また、下水と同等温度とされる新設管Ｓ内上部の気層と多数回接触するため、気層の熱についても回収が期待できる。加えて、主管２での熱交換媒体輸送時における回収熱の放散を低減できる。特に、採熱管３については、２条の採熱管３を採用することにより、より多くの下水熱を回収することができる。しかも、既設管Ｋ内において新設管Ｓを製管することで下水熱を採熱することから、道路等を開削する必要がなく、コストを削減するとともに、工期を短縮することができる。さらに、新設管Ｓ内に主管２及び採熱管３が配設されるため、保守点検作業を容易に行なうことができる。また、採熱管３は、主管２に対して設定されたスパンｐ毎に並列接続されることから、配管抵抗に伴う圧力損失を抑制することができ、施工区間の長さに関係なく配設することができるとともに、施工区間にわたって下水熱を採熱することができる。

なお、前述した実施形態においては、採熱管３は、新設管Ｓを製管した後、その内周面に形成された螺旋状溝部Ｓａに嵌め込む場合を説明したが、予め帯状部材１００の溝部１００ａに採熱管３を嵌め込んでおき（図７参照）、採熱管３を保持した帯状部材１００を螺旋状に巻き回して新設管Ｓを製管するようにしてもよい。このように施工すれば、採熱管３の嵌込作業が解消され、作業時間を短縮することができる。この場合、帯状部材１００を成形してドラムに巻き取る際に採熱管３を帯状部材１００の溝部１００ａに嵌め込んでもよいし、施工現場において、ドラムから帯状部材１００を繰り出して既設管Ｋ内に送り込む際に溝部１００ａに採熱管３を嵌め込んでもよい。

また、前述した実施形態においては、新設管Ｓを製管し、既設管Ｋと新設管Ｓとの空間に裏込め材を充填した後、主管２及び採熱管３を新設管Ｓに配設する場合を例示したが、新設管Ｓを製管した後、主管２及び採熱管３を新設管Ｓに配設し、次いで、既設管Ｋと新設管Ｓとの空間に裏込め材を充填するようにしてもよい。

ところで、前述した実施形態においては、既設管Ｋの内部に製管された新設管Ｓの内部に主管２及び採熱管３を配設する場合を例示したが、新設管Ｓの外部、すなわち、既設管Ｋと新設管Ｓとの空間を利用して主管２及び採熱管３を配設することもできる（図８参照）。

この場合は、図９に示すように、従来公知の帯状部材２００の裏面側に立設された、隣接する補強リブ２０９，２０９間及び補強リブとしての接合凹部２０４との間に採熱管３を配設して新設管Ｓを製管することにより、新設管Ｓの外周面に螺旋状に連続する採熱管３を配設することができる。

なお、帯状部材２００は、先に説明した帯状部材１００と基本的に同一の機能を有し、帯状部材１００と同一機能の部材については下二桁の符号を援用することでその詳細な説明を省略する。

このような新設管Ｓの外周面に採熱管３を配設した採熱システム１を施工するには、まず、既設管Ｋの管頂部に設定間隔をおいてアンカー等を介して支持部材５を固定した後、支持部材５の保持部５１にわたって主管２を構成する１本の往主管２１及び２本の復主管２２，２２１を順に配設して固定する。そして、３本の主管２のうち、前後の往主管２１及び外側に位置する、折り返される復主管２２１を設定されたスパンｐ毎に２個のチーズ４１及びソケット４４を介して順に接続し、施工区間にわたって配設する。同様に、中央に位置する復主管２２をソケット（図示せず）を介して順に接続し、施工区間にわたって配設する。次いで、他方のマンホールＭ２側において、主管２の２本の復主管２２の端部をＵ字状の管継手６を介して接続するとともに、往主管２１の他方のマンホールＭ２側端部及び折り返された復主管２２１の一方のマンホールＭ１側端部をキャップ７を介してそれぞれ閉鎖する。

主管２を既設管Ｋに対して配設したならば、一方のマンホールＭ１側の地上に設置した輸送ドラムから裏面側に採熱管３を配設した帯状部材２００を螺旋状に引き出して、既設管Ｋ内に配置した製管機に導入し、製管機を既設管Ｋの軸心回りに回転させて隣接する帯状部材２００の接合部２０４，２０６同士を接合して新設管Ｓを製管し、回転することなく製管された新設管Ｓに新たに帯状部材２００を供給して新設管Ｓを一方のマンホールＭ１を発進側マンホール、他方のマンホールＭ２を到達側マンホールとして既設管Ｋの軸心方向に付加形成する。この際、新設管Ｓの製管に伴って新設管Ｓの外周面に沿って螺旋状に採熱管３が配設される。

新設管Ｓを設定されたスパンｐだけ製管したならば、製管作業を中断し、折り返された復主管２２１の各スパンｐにおける２個のチーズ４１に変換アダプター４２をそれぞれ接続するとともに、各変換アダプター４２に管継手４３をそれぞれ接続した後、先行したスパンｐにおける２条の採熱管３の各出口端部を各管継手４３に挿入し、接続する。同様に、往主管２１の後続するスパンｐにおける２個のチーズ４１に変換アダプター４２をそれぞれ接続するとともに、各変換アダプター４２に管継手４３をそれぞれ接続した後、各スパンｐにおける２条の採熱管３の各入口端部を各管継手４３に挿入し、接続する。

このようにして、各スパンｐ毎に新設管Ｓを製管した後、折り返された復主管２２１に先行するスパンｐの採熱管３の出口端部を継手部４を介して接続するとともに、往主管２１に後続するスパンｐの採熱管３の入口端部を継手部４を介して接続することを繰り返して施工区間にわたって採熱管３を配設するとともに、主管２に接続する。

さらに、一方のマンホールＭ１において、往主管２１の始端側継手部４に始端となるスパンｐにおける２条の採熱管３の各入口端部を接続する。同様に、他方のマンホールＭ２において、折り返された復主管２２１の終端側継手部４に終端となるスパンｐにおける２条の採熱管３の各出口端部を接続する。

このようにして施工された採熱システム１においても、ヒートポンプユニットＨにおいて、図示しないポンプを駆動することにより、ポンプより吐出された熱交換媒体は、循環配管ｈ１を経て往主管２１に供給され、往主管２１に継手部４を介して並列接続された各スパンｐの２条の採熱管３に分岐される。ここで、各スパンｐにおける２条の採熱管３に供給された熱交換媒体は、新設管Ｓの外周面に沿って螺旋状に巻き回された採熱管３を流下する。この際、熱交換媒体は、採熱管３が新設管Ｓの管底部を通過する都度新設管Ｓの管底部を流下する下水と新設管Ｓ及び採熱管３を経て熱交換することになる。そして、各スパンｐにわたって下水と熱交換した熱交換媒体は、それぞれ継手部４を介して折り返された復主管２２１に合流した後、復主管２２及び循環配管ｈ２を経てヒートポンプユニットＨに戻り、再びポンプを介して往主管２１に供給され、ヒートポンプユニットＨとの間を循環し、下水と熱交換する。これにより、ヒートポンプユニットＨに戻った熱交換媒体は、図示しない熱交換器を介して熱交換することができ、熱源として、あるいは、冷源として活用することができる。

この場合、採熱管３は、下水と新設管Ｓを介して接触するとともに、設定されたスパンｐにおいて、螺旋状に巻き回されて下水と多数回接触することから、下水熱を効率よく回収することができる。また、下水と同等温度とされる新設管Ｓ内上部の気層と新設管Ｓを介して多数回接触するため、気層の熱についても回収が期待できる。加えて、主管２での熱交換媒体輸送時における回収熱の放散を低減できる。特に、採熱管３については、２条の採熱管３を採用することにより、より多くの下水熱を回収することができる。しかも、既設管Ｋ内において新設管Ｓを製管することで下水熱を採熱することから、道路等を開削する必要がなく、コストを削減するとともに、工期を短縮することができる。また、採熱管３は、主管２に対して設定されたスパンｐ毎に並列接続されることから、配管抵抗に伴う圧力損失を抑制することができ、施工区間の長さに関係なく設置することができるとともに、全施工区間にわたって下水熱を回収することができる。

なお、前述した実施形態においては、下水道管を流下する下水と熱交換させて採熱する場合を例示したが、下水に限らず、地中に埋設された既設管Ｋを流れる流体、例えば、上水や農業用水等が保有する熱を採熱することもできる。

１採熱システム
２主管
２１往主管
２２，２２１復主管
３採熱管
４継手部
４１チーズ
４２変換アダプター
４３管継手
５支持部材
１００，２００帯状部材
Ｈヒートポンプユニット
Ｓ新設管
Ｋ既設管
Ｍ１，Ｍ２マンホール

Claims

下水熱等の採熱システムであって、
地中に埋設された既設管の内部に新設管を製管する一方、新設管の内部に熱交換媒体の主管及び採熱管をそれぞれ配設するとともに、主管に対して採熱管を設定スパン毎に接続し、
前記新設管は、両側縁部に接合部が形成された帯状部材を螺旋状に巻き回し、隣接する帯状部材の接合部同士を互いに接合して製管され、
前記帯状部材は表面側に溝部が形成されており、該帯状部材によって製管された新設管の内周面に形成された螺旋状溝部に採熱管が配設されて、
熱交換媒体を主管から各採熱管に分岐させ、新設管を流下する流体と熱交換させて主管に戻すことを特徴とする下水熱等の採熱システム。
請求項１に記載の下水熱等の採熱システムにおいて、前記主管は新設管に固定された支持部材に支持されることを特徴とする下水熱等の採熱システム。
地中に埋設された既設管の内部に新設管を製管する一方、新設管の外部に熱交換媒体の主管及び採熱管をそれぞれ配設するとともに、主管に対して採熱管を設定スパン毎に接続し、熱交換媒体を主管から各採熱管に分岐させ、新設管を流下する流体と熱交換させて主管に戻すことを特徴とする下水熱等の採熱システム。
請求項３に記載の下水熱等の採熱システムにおいて、前記新設管が両側縁部に接合部が形成された帯状部材を螺旋状に巻き回し、隣接する帯状部材の接合部同士を互いに接合して製管されることを特徴とする下水熱等の採熱システム。
請求項１又は３に記載の下水熱等の採熱システムにおいて、前記主管が１本の往主管及び２本の復主管、又は、１本の往主管及び１本の復主管からなり、各スパンの採熱管が往主管及び復主管に並列接続されることを特徴とする下水熱等の採熱システム。
請求項１又は３に記載の下水熱等の採熱システムにおいて、前記各スパンの採熱管が主管に対して継手部を介してそれぞれ接続されることを特徴とする下水熱等の採熱システム。
請求項２に記載の下水熱等の採熱システムにおいて、前記主管が新設管の上半部に配設されてなることを特徴とする下水熱等の採熱システム。
請求項３に記載の下水熱等の採熱システムにおいて、前記主管が既設管に固定された支持部材に支持されることを特徴とする下水熱等の採熱システム。
請求項３に記載の下水熱等の採熱システムにおいて、前記各採熱管が主管から分岐して新設管の外周面に沿って螺旋状に巻き回されることを特徴とする下水熱等の採熱システム。
請求項４に記載の下水熱等の採熱システムにおいて、前記帯状部材の裏面側に複数本の補強リブが立設され、帯状部材によって製管された新設管の外周面の隣接する螺旋状の補強リブ間に採熱管が配設されることを特徴とする下水熱等の採熱システム。
既設管内において、両側縁部に接合部が形成されるとともに、表面側に溝部が形成された帯状部材を螺旋状に巻き回し、隣接する帯状部材の接合部同士を互いに接合して新設管を製管した後、新設管の内周面に形成された螺旋状溝部に採熱管を配設するとともに、新設管の内部に主管を配設し、主管に対して設定スパン毎に採熱管を接続することを特徴とする下水熱等の採熱システムの施工方法。
請求項１１に記載の下水熱等の採熱システムの施工方法において、前記採熱管を新設管の螺旋状溝部に配設するのに先立って、又は、配設後に既設管と新設管との空間に裏込め材を充填することを特徴とする下水熱等の採熱システムの施工方法。
請求項１１に記載の下水熱等の採熱システムの施工方法において、前記採熱管が新設管の螺旋状溝部に対応して予め巻き癖が付与されることを特徴とする下水熱等の採熱システムの施工方法。
請求項１１に記載の下水熱等の採熱システムの施工方法において、前記主管の分岐箇所に設けられた継手部に、採熱管を新設管の螺旋状溝部から引き出して接続することを特徴とする下水熱等の採熱システムの施工方法。
請求項１１に記載の下水熱等の採熱システムの施工方法において、前記主管が、新設管の上半部に配設されることを特徴とする下水熱等の採熱システムの施工方法。
既設管内において、両側縁部に接合部が形成されるとともに、表面側に溝部が形成されて該溝部に採熱管が配設された帯状部材を螺旋状に巻き回し、隣接する帯状部材の接合部同士を互いに接合して新設管を製管した後、新設管の内部に主管を配設し、主管に対して設定スパン毎に採熱管を螺旋状溝部から引き出して接続することを特徴とする下水熱等の採熱システムの施工方法。
既設管の内部に主管を配設した後、既設管内において、両側縁部に接合部が形成されるとともに、裏面側に複数本の補強リブが立設されて該隣接する補強リブ間に採熱管が配設された帯状部材を螺旋状に巻き回し、隣接する帯状部材の接合部同士を互いに接合して新設管を設定スパン毎に間欠的に製管し、設定スパンの製管後に主管に対して各スパンの採熱管を接続することを特徴とする下水熱等の採熱システムの施工方法。