JP6089472B2 - Holding member and underground heat exchanger - Google Patents

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Description

本発明は、保持部材に関する。   The present invention relates to a holding member.

通年の温度変動の小さい地中熱を利用して建物の冷暖房等を行う地中熱利用システムが注目されている。この地中熱利用システムでは、地盤との間で採・放熱を行うべく地中に地中熱交換器が設置される。そして、例えば、夏場には地盤に放熱し、冬場には地盤から採熱する(特許文献1)。   A geothermal heat utilization system that heats and cools buildings using geothermal heat with small year-round temperature fluctuations is attracting attention. In this geothermal heat utilization system, a geothermal heat exchanger is installed in the ground to collect and radiate heat with the ground. For example, heat is radiated to the ground in summer and heat is collected from the ground in winter (Patent Document 1).

特開2008−256329号公報JP 2008-256329 A

このような地中熱交換器の中には、地盤に鉛直に形成された掘削孔内に挿入され、管軸方向が鉛直方向に沿った3本以上の管を有するものがある。そして、かかる地中熱交換器には、いわゆるショートサーキットの問題が生ずる可能性がある。   Some of these underground heat exchangers have three or more pipes that are inserted into excavation holes formed vertically in the ground and have a pipe axis direction along the vertical direction. In such underground heat exchangers, there is a possibility of a so-called short circuit problem.

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、ショートサーキットの問題の発生を確実に抑えることにある。   The present invention has been made in view of the conventional problems as described above, and its main object is to reliably suppress the occurrence of a short circuit problem.

主たる本発明は、地盤に鉛直に形成された掘削孔内に挿入され、管軸方向が鉛直方向に沿った3本以上の管を有する地中熱交換器の、該3本以上の管の各々を支持する3つ以上の支持部を有し、
前記支持部は、
前記3本以上の管の各々を、水平面における仮想円の円周上に保持することを特徴とする保持部材である。
Each of the three or more pipes of a subsurface heat exchanger having three or more pipes inserted into a drilling hole formed vertically in the ground and having a pipe axis direction along the vertical direction. Having three or more support parts for supporting
The support part is
Each of the three or more tubes is a holding member that holds the circumference of a virtual circle in a horizontal plane .

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。   Other features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

本発明によれば、往路管と復路管の間隔が狭いことによって生じるショートサーキットの問題の発生を確実に抑えることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to reliably suppress the occurrence of a short circuit problem caused by a narrow interval between the forward pipe and the backward pipe.

本実施の形態に係る地中熱交換器30を用いた地中熱利用システム11の説明図である。It is explanatory drawing of the underground heat utilization system 11 using the underground heat exchanger 30 which concerns on this Embodiment. 図2Aは、地盤Gの竪孔23を透視して見た地中熱交換器30の概略斜視図であり、図2Bは、図2A中のB−B断面図である。2A is a schematic perspective view of the underground heat exchanger 30 seen through the hole 23 of the ground G, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2A. 図3Aは、流路接続部36を上から見たときの概略図であり、図3Bは、流路接続部36を横から見たときの概略図であり、図3Cは、流路接続部36を下から見たときの概略図である。3A is a schematic view when the flow path connection portion 36 is viewed from above, FIG. 3B is a schematic view when the flow path connection portion 36 is viewed from the side, and FIG. 3C is a flow path connection portion. It is the schematic when 36 is seen from the bottom. 地中熱交換器30の挿入方法の説明図である。It is explanatory drawing of the insertion method of the underground heat exchanger. 図5Aは、他の地中熱交換器130の概略斜視図であり、図5Bは、図5A中のB−B断面図である。FIG. 5A is a schematic perspective view of another underground heat exchanger 130, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 5A.

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも次のことが明らかにされる。   At least the following will be made clear by the description of the present specification and the accompanying drawings.

地盤に鉛直に形成された掘削孔内に挿入され、管軸方向が鉛直方向に沿った3本以上の管を有する地中熱交換器の、該3本以上の管の各々を支持する3つ以上の支持部を有する保持部材であって、
前記支持部は、
前記3本以上の管の各々を、水平面における仮想円の円周上に保持し、
前記支持部は、
前記管よりも前記仮想円の径方向内側に位置することにより、
前記管の前記径方向内側への移動を規制し、
前記3つ以上の支持部は、前記円周上に沿って均等ピッチで配置されており、
隣り合う2つの前記支持部を繋ぐための繋ぎ部と、前記支持部及び前記繋ぎ部よりも前記径方向内側に位置する穴部とを有し、
前記仮想円の中心から最も遠い前記保持部材の部位と該中心との距離は、前記仮想円の中心から最も遠い前記管の部位と該中心との距離よりも小さくて、
前記保持部材は、筒状かつ中空の樹脂製部材であり、前記穴部は、掘削孔内への充填材の充填が阻害されることを抑止し、
前記管及び前記保持部材は、高密度ポリエチレン製であることを特徴とする保持部材。
かかる場合には、往路管と復路管の間隔が狭いことによって生じるショートサーキットの問題の発生を確実に抑えることが可能となる。
また、前記仮想円の中心から最も遠い前記保持部材の部位は、前記繋ぎ部の外径部であることとしてもよい。
また、前記管及び前記保持部材は、密度が938kg/m3以上のポリエチレン製であることとしてもよい。
また、上述した保持部材を有する地中熱交換器も実現可能である。
Three that support each of the three or more tubes of the underground heat exchanger that is inserted into the excavation hole formed vertically in the ground and has three or more tubes whose tube axis directions are along the vertical direction. A holding member having the above support part,
The support part is
Holding each of the three or more tubes on the circumference of a virtual circle in a horizontal plane;
The support part is
By being located radially inside the virtual circle from the tube,
Restricting the radially inward movement of the tube,
The three or more support portions are arranged at an equal pitch along the circumference,
A connecting portion for connecting two adjacent supporting portions; and a hole portion located on the radially inner side of the supporting portion and the connecting portion;
The distance between the center of the holding member farthest from the center of the virtual circle and the center is smaller than the distance between the center of the tube farthest from the center of the virtual circle and the center,
The holding member is a cylindrical and hollow resin member, and the hole portion inhibits the filling of the filler into the excavation hole from being hindered ,
The tube and the holding member are made of high-density polyethylene .
In such a case, it is possible to reliably suppress the occurrence of a short circuit problem caused by a narrow interval between the forward pipe and the backward pipe.
The part of the holding member farthest from the center of the virtual circle may be the outer diameter part of the connecting part.
The tube and the holding member may be made of polyethylene having a density of 938 kg / m 3 or more.
Moreover, the underground heat exchanger which has the holding member mentioned above is also realizable.

===本実施の形態に係る地中熱交換器30について===
図1は、本実施の形態に係る地中熱交換器30を用いた地中熱利用システム11の説明図である。図2Aは、地盤Gの竪孔23を透視して見た地中熱交換器30の概略斜視図である。また、図2Bは、図2A中のB−B断面図である。図3A乃至図3Cは、流路接続部36の概略図であり、図3Aは、流路接続部36を上から見たときの図であり、図3Bは、流路接続部36を横から見たときの図であり、図3Cは、流路接続部36を下から見たときの図である。なお、図2Aにおいては、図3A乃至図3Cにおいて具体的に表された流路接続部36を模式的に示している。
=== About the underground heat exchanger 30 according to the present embodiment ===
FIG. 1 is an explanatory diagram of a ground heat utilization system 11 using a ground heat exchanger 30 according to the present embodiment. FIG. 2A is a schematic perspective view of the underground heat exchanger 30 viewed through the hole 23 of the ground G. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2A. 3A to 3C are schematic views of the flow path connecting portion 36, FIG. 3A is a view when the flow path connecting portion 36 is viewed from above, and FIG. 3B is a view of the flow path connecting portion 36 from the side. FIG. 3C is a view when the flow path connection portion 36 is viewed from below. In FIG. 2A, the flow path connecting portion 36 specifically shown in FIGS. 3A to 3C is schematically shown.

この地中熱利用システム11は、地盤Gとの間で熱交換を行う地中熱交換器30と、地中熱交換器30を含めた所定ルートで循環される水又は不凍液等の液状の熱媒体26からの熱を利用して、建物1の暖房のための温水や冷房のための冷水を生成するヒートポンプ15と、熱媒体26を上記所定ルートで循環するための循環ポンプ17とを有する。なお、ヒートポンプ15の構成は周知なので、その説明は省略する。   This underground heat utilization system 11 includes a ground heat exchanger 30 that exchanges heat with the ground G, and liquid heat such as water or antifreeze circulated through a predetermined route including the ground heat exchanger 30. A heat pump 15 that generates hot water for heating the building 1 and cold water for cooling using the heat from the medium 26 and a circulation pump 17 for circulating the heat medium 26 along the predetermined route are provided. In addition, since the structure of the heat pump 15 is known, the description is abbreviate | omitted.

図2A及び図2Bに示すように、地中熱交換器30は所謂「ボアホール方式」である。つまり、地中熱交換器30は、地盤Gに鉛直に形成された竪孔23(掘削孔に相当)に挿入される採放熱管31を有し、また、竪孔23と採放熱管31との間の空間SP23には充填材27が充填されている。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the underground heat exchanger 30 is a so-called “borehole system”. That is, the underground heat exchanger 30 has a heat radiation pipe 31 inserted into a borehole 23 (corresponding to a drilling hole) formed vertically in the ground G. The space SP23 is filled with a filler 27.

ここで、採放熱管31は、管軸方向が鉛直方向に沿った三本以上の単管32,34,34,34(管に相当)を有し、これらの単管32,34,34,34の流路は、各下端部32d,34d,34d,34dに連結された流路接続部36により互いに連通されている。そして、これら単管32,34,34,34のうちの少なくとも1本(本実施の形態においては1本)の単管32には、ヒートポンプ15から熱媒体26が送り込まれ、これにより、当該1本の単管32は、熱媒体26を地中へ送る往路管32として機能する。一方、残りの単管34(本実施の形態においては、残りの3本の単管34,34,34)は、地中に送られた熱媒体26を地上へ送ってヒートポンプ15へと送り返す復路管34,34,34として機能する。つまり、往路管32では熱媒体26は下方へと流れ、復路管34では熱媒体26は上方へと流れ、これらの流れる方向は互いに逆向きになっている。   Here, the heat-dissipating tube 31 has three or more single tubes 32, 34, 34, and 34 (corresponding to tubes) whose tube axis direction is along the vertical direction, and these single tubes 32, 34, 34, The flow paths 34 are communicated with each other by a flow path connecting portion 36 connected to each of the lower end portions 32d, 34d, 34d, and 34d. The heat medium 26 is fed from the heat pump 15 into at least one of the single pipes 32, 34, 34, 34 (one in the present embodiment). The single tube 32 of the book functions as an outward tube 32 that sends the heat medium 26 to the ground. On the other hand, the remaining single pipes 34 (in the present embodiment, the remaining three single pipes 34, 34, 34) return the heat medium 26 that has been sent to the ground to the ground and return it to the heat pump 15. Functions as tubes 34, 34, 34. In other words, the heat medium 26 flows downward in the forward pipe 32, and the heat medium 26 flows upward in the return pipe 34, and the flowing directions are opposite to each other.

そして、これにより、ヒートポンプ15から採放熱管31へと送られた熱媒体26は、順次、往路管32、各復路管34の順番で流れ、これら往路管32及び各復路管34を流れている間に、熱媒体26は地盤Gの地中熱により加熱又は冷却される。そして、かかる熱交換後に、循環ポンプ17の圧力によりヒートポンプ15へ向けて送出されて、ヒートポンプ15において温水生成や冷水生成に供される。   As a result, the heat medium 26 sent from the heat pump 15 to the heat collecting and radiating pipe 31 sequentially flows in the order of the forward path pipe 32 and each return path pipe 34, and flows through the forward path pipe 32 and each return path pipe 34. In the meantime, the heat medium 26 is heated or cooled by the underground heat of the ground G. And after this heat exchange, it sends out toward the heat pump 15 with the pressure of the circulation pump 17, and uses for hot water production | generation or cold water production | generation in the heat pump 15. FIG.

以下、かかる地中熱交換器30の構成について詳しく説明する。
竪孔23は、ボーリングマシンやオーガ等の掘削機により地盤Gに鉛直に掘削された平面形状が円形や多角形の孔である。この例では正円形状の孔であり、その直径は100〜200mm、深さは30〜150mである。
Hereinafter, the configuration of the underground heat exchanger 30 will be described in detail.
The borehole 23 is a hole having a circular or polygonal plan shape that is excavated vertically on the ground G by an excavator such as a boring machine or an auger. In this example, the hole has a perfect circular shape, and has a diameter of 100 to 200 mm and a depth of 30 to 150 m.

図2Aに示すように、採放熱管31は、例えば高密度ポリエチレン製の3本以上の一例としての4本の単管32,34,34,34と、4本の各単管32,34,34,34をそれぞれ下端部32d,34d,34d,34dで連結して熱媒体26の流路の折り返し部をなす高密度ポリエチレン製の上記流路接続部36とを有している。   As shown in FIG. 2A, the heat-dissipating tube 31 includes, for example, four single tubes 32, 34, 34, 34 as an example of three or more made of high-density polyethylene, and four single tubes 32, 34, 34 and 34 are connected by lower end portions 32d, 34d, 34d and 34d, respectively, and the flow path connecting portion 36 made of high density polyethylene which forms a folded portion of the flow path of the heat medium 26 is provided.

本実施の形態に係る4本の単管32,34,34,34は、互いに同仕様の直管である。つまり、各単管32,34,34,34は、外径及び内径につき互いに同径(したがって、流路の断面積も互いに同じ)であり、鉛直方向に真っ直ぐな単管である。そして、4本の単管32,34,34,34のうちの1本の単管32は、前述の往路管32として用いられ、残りの3本の単管34,34,34は、前述の復路管34として用いられる。   The four single tubes 32, 34, 34, 34 according to the present embodiment are straight tubes having the same specifications. That is, each single pipe 32, 34, 34, 34 is a single pipe having the same diameter with respect to the outer diameter and the inner diameter (therefore, the cross-sectional areas of the flow paths are also the same) and straight in the vertical direction. One of the four single tubes 32, 34, 34, 34 is used as the aforementioned forward tube 32, and the remaining three single tubes 34, 34, 34 are configured as described above. Used as the return pipe 34.

つまり、復路管34の本数は、往路管32の本数よりも多く、さらに、復路管34の流路の総断面積(断面積S×3本)は、往路管32の流路の総断面積(断面積S×1本)よりも大きくなっている。   That is, the number of return pipes 34 is larger than the number of forward pipes 32, and the total cross-sectional area (cross-sectional area S × 3) of the flow path of the return pipe 34 is the total cross-sectional area of the flow path of the forward pipe 32. It is larger than (cross-sectional area S × 1).

また、4本の単管32,34,34,34は、法線方向が鉛直方向である(竪孔23内の)仮想円C1(図2B参照)の円周上に配置されている。なお、本実施の形態においては、当該仮想円C1の中心は、竪孔23の中央23b(換言すれば、図心)となっている。すなわち、4本の単管32,34,34,34の各々は、当該中央23bから互いに同じ距離となるように配置されている。   The four single tubes 32, 34, 34, 34 are arranged on the circumference of a virtual circle C1 (see FIG. 2B) whose normal direction is the vertical direction (within the fistula 23). In the present embodiment, the center of the virtual circle C1 is the center 23b of the fistula 23 (in other words, the centroid). In other words, each of the four single tubes 32, 34, 34, 34 is arranged at the same distance from the center 23b.

また、4本の単管32,34,34,34は、仮想円C1の円周上に均等ピッチで配置されている。すなわち、本実施の形態においては、図2Bに示すように、4本の単管32,34,34,34が、90度(=360度/4本)間隔で配置されている。つまり、隣り合う単管間の円周に沿った距離が、どの単管の組においても、等しくなるように、4本の単管32,34,34,34が配置されている。   Further, the four single tubes 32, 34, 34, 34 are arranged at an equal pitch on the circumference of the virtual circle C1. That is, in this embodiment, as shown in FIG. 2B, four single tubes 32, 34, 34, 34 are arranged at intervals of 90 degrees (= 360 degrees / 4 lines). That is, the four single tubes 32, 34, 34, and 34 are arranged so that the distance along the circumference between adjacent single tubes is equal in any single tube group.

また、4本の単管32,34,34,34は、竪孔23の内周面23aに接触するように設けられており、4本の単管32,34,34,34の各上端部32u,34u,34u,34uは、それぞれ竪孔23の外に突出している。なお、図2Aには示されていないが、本実施の形態においては、3本の復路管34が、竪孔23の外に出た後に、1本に集約されている。しかしながら、これに限定されるものではなく、地表付近で集約されることとしてもよいし、竪孔23内(特に、竪孔23の鉛直方向における上部)で集約されることとしてもよい。   Further, the four single tubes 32, 34, 34, 34 are provided so as to contact the inner peripheral surface 23 a of the fistula 23, and the upper ends of the four single tubes 32, 34, 34, 34 are provided. 32u, 34u, 34u, and 34u protrude outside the fist hole 23, respectively. Although not shown in FIG. 2A, in the present embodiment, the three return pipes 34 are gathered into one after coming out of the fistula 23. However, the present invention is not limited to this, and may be aggregated in the vicinity of the ground surface, or may be aggregated in the fistula 23 (particularly, in the vertical direction of the fistula 23).

流路接続部36は、前記3本以上の単管(本実施の形態においては、4本の単管32,34,34,34)の下方に位置し、該4本の単管32,34,34,34の各流路を接続させるためのものである。この流路接続部36は、竪孔23の最深部に位置している。当該流路接続部36は、本体部37と当該本体部37から上方に管状に突出した4つの管状突出部38とを有している。   The flow path connecting portion 36 is located below the three or more single tubes (in the present embodiment, the four single tubes 32, 34, 34, 34), and the four single tubes 32, 34. , 34, 34 are connected to each other. The flow path connection portion 36 is located at the deepest portion of the fistula 23. The flow path connecting portion 36 includes a main body portion 37 and four tubular projecting portions 38 projecting upward from the main body portion 37 in a tubular shape.

4つの管状突出部38の各々は、4本の単管32,34,34,34の各々の下端部32d,34d,34d,34dに融着連結されている。そして、4つの管状突出部38の各々は、4本の単管32,34,34,34の各々と同様、中空の円筒状部材であるため、4つの管状突出部38の内部には流路が形成されている。したがって、当該融着連結により、4本の単管32,34,34,34の各々の流路は、4つの管状突出部38の各々の流路に接続している。   Each of the four tubular projecting portions 38 is fusion-bonded to the lower end portions 32d, 34d, 34d, 34d of the four single tubes 32, 34, 34, 34. Since each of the four tubular protrusions 38 is a hollow cylindrical member like each of the four single tubes 32, 34, 34, 34, there are flow paths inside the four tubular protrusions 38. Is formed. Therefore, the flow paths of the four single tubes 32, 34, 34, 34 are connected to the flow paths of the four tubular protrusions 38 by the fusion connection.

また、本体部37の内部には、流路として、管状突出部38の各々の流路と繋がっている4つの上部室37aと当該4つの上部室37aが合流して一つの室となる下部室37b(共通室)とが形成されている。   Further, inside the main body portion 37, as the flow paths, the four upper chambers 37a connected to the respective flow paths of the tubular projecting portions 38 and the four upper chambers 37a merge to form a lower chamber. 37b (common chamber) is formed.

そして、往路管32の流路を下方へ流れる熱媒体26は、往路管32と融着連結されている(一つの)管状突出部38の流路へ流入した後、当該管状突出部38の流路と繋がっている(一つの)上部室37aへ移動する。そして、当該上部室37aへ移動した熱媒体26は、その後、共通室である下部室37bへ流入する。そして、当該下部室37bへ流入した熱媒体26は、圧力(液圧)により、他の3つの上部室37a、他の3つの管状突出部38を経由して、3本の復路管34,34,34を上方へ流れることとなる。   Then, the heat medium 26 flowing downward through the flow path of the forward pipe 32 flows into the flow path of the (one) tubular protrusion 38 that is fusion-connected to the forward pipe 32, and then the flow of the tubular protrusion 38. It moves to the (one) upper chamber 37a connected to the road. And the heat medium 26 which moved to the said upper chamber 37a flows in into the lower chamber 37b which is a common chamber after that. The heat medium 26 that has flowed into the lower chamber 37b passes through the other three upper chambers 37a and the other three tubular protrusions 38 due to pressure (hydraulic pressure), and thus returns to the three return pipes 34 and 34. , 34 will flow upward.

また、地中熱交換器30には、図2Bに示すように、前記3本以上の管(本実施の形態においては、4本の単管32,34,34,34)を前記仮想円C1の円周上に保持するための保持部材の一例としてのスペーサー40が設けられている。このスペーサー40は、高密度ポリエチレン等の樹脂製であり、中空の円筒形状(但し、後述の支持部42の存在により、図2Bに示されているように、完全な円筒形状ではない)を備えている。   Further, in the underground heat exchanger 30, as shown in FIG. 2B, the three or more tubes (four single tubes 32, 34, 34, 34 in the present embodiment) are connected to the virtual circle C1. A spacer 40 is provided as an example of a holding member for holding on the circumference. The spacer 40 is made of resin such as high-density polyethylene and has a hollow cylindrical shape (however, due to the presence of a support portion 42 described later, it is not a complete cylindrical shape as shown in FIG. 2B). ing.

スペーサー40は、前記3本以上の管(本実施の形態においては、4本の単管32,34,34,34)の各々を支持する3つ以上の(本実施の形態においては、4つの)支持部42を備えている。この4つの支持部42は、4本の単管32,34,34,34に対応させるため、前記仮想円C1の円周に沿って均等ピッチで配置されており、このことにより、当該仮想円C1の円周上に4本の単管32,34,34,34の各々を保持するようになっている。各支持部42は、当該支持部42に各単管32,34,34,34が嵌合されることにより、当該単管32,34,34,34を支持する。したがって、支持部42は、単管32,34,34,34と同様の形状、すなわち、単管32,34,34,34より同等以下の中空の円筒形状を有し締付け効果により上下の移動を防止している。   The spacer 40 includes three or more (in the present embodiment, four in the present embodiment) that support each of the three or more tubes (in the present embodiment, the four single tubes 32, 34, 34, 34). ) A support portion 42 is provided. The four support portions 42 are arranged at an equal pitch along the circumference of the virtual circle C1 in order to correspond to the four single tubes 32, 34, 34, 34. Each of the four single tubes 32, 34, 34, 34 is held on the circumference of C1. Each support portion 42 supports the single tubes 32, 34, 34, 34 by fitting the single tubes 32, 34, 34, 34 to the support portion 42. Therefore, the support portion 42 has the same shape as the single tubes 32, 34, 34, 34, that is, a hollow cylindrical shape equal to or less than that of the single tubes 32, 34, 34, 34, and moves up and down due to a tightening effect. It is preventing.

但し、支持部42は完全な円筒形状ではなく、支持部42には切りかかれた部分(以下、切り欠き部P)が一部ある。この切り欠き部Pは、前記仮想円C1の径方向外側に位置しており、単管32,34,34,34を支持部42に嵌め込む際の嵌め込み口となっている。なお、当該嵌め込み口の大きさ(横幅)は、単管32,34,34,34の外径(直径)よりも小さくなっているが、前述したとおりスペーサー40は樹脂製なので、嵌め込み口を拡げて単管32,34,34,34を容易に嵌め込むことが可能となっている(また、横幅が直径よりも小さくなっているので、支持部42に単管32,34,34,34が嵌合された際には、単管32,34,34,34が支持部42から抜けにくくなる)。   However, the support part 42 is not a perfect cylindrical shape, and the support part 42 has a part cut out (hereinafter referred to as a notch part P). The notch P is located on the radially outer side of the virtual circle C1 and serves as a fitting opening when the single tubes 32, 34, 34, 34 are fitted into the support 42. In addition, although the magnitude | size (horizontal width) of the said fitting opening is smaller than the outer diameter (diameter) of the single tubes 32, 34, 34, 34, since the spacer 40 is resin as mentioned above, the fitting opening is expanded. Thus, it is possible to easily fit the single tubes 32, 34, 34, 34 (in addition, since the lateral width is smaller than the diameter, the single tubes 32, 34, 34, 34 are attached to the support portion 42. When fitted, the single tubes 32, 34, 34, 34 are difficult to come off from the support portion 42).

このように、支持部42は、単管32,34,34,34よりも前記仮想円C1の径方向内側に位置することにより、単管32,34,34,34を内側から支持する。そして、このことにより、単管32,34,34,34の当該径方向内側への移動を規制している。   Thus, the support part 42 supports the single tubes 32, 34, 34, 34 from the inside by being positioned on the radially inner side of the virtual circle C 1 with respect to the single tubes 32, 34, 34, 34. This restricts the movement of the single tubes 32, 34, 34, 34 inward in the radial direction.

また、隣り合う2つの支持部42は、図2Bに示すように、4つの繋ぎ部44の各々により繋がれている。そして、交互に配置される4つの支持部42及び4つの繋ぎ部44により、スペーサー40の前述した(完全ではない)円筒形状が形成されている。そして、4つの支持部42及び4つの繋ぎ部44よりも前記径方向内側には、穴部H(つまり、当該円筒形状の中空部)を有することとなる。   Moreover, the two adjacent support parts 42 are connected by each of the four connection parts 44, as shown to FIG. 2B. The above-described (not complete) cylindrical shape of the spacer 40 is formed by the four support portions 42 and the four connecting portions 44 that are alternately arranged. Then, the hole portion H (that is, the cylindrical hollow portion) is provided on the radially inner side of the four support portions 42 and the four connecting portions 44.

なお、本実施の形態においては、仮想円C1の中心から最も遠いスペーサー40の部位(例えば、当該繋ぎ部44の外径部)と該中心との距離d1は、仮想円C1の中心から最も遠い単管32,34,34,34の部位と該中心との距離d2よりも小さくなっている。   In this embodiment, the distance d1 between the center of the virtual circle C1 and the distance d1 between the portion of the spacer 40 farthest from the center of the virtual circle C1 (for example, the outer diameter portion of the connecting portion 44) and the center is the farthest. It is smaller than the distance d2 between the portion of the single tubes 32, 34, 34, 34 and the center.

そして、このようなスペーサー40は、4本の単管32,34,34,34の内側に(図2B参照)、鉛直方向において約1メートル間隔で、多数設置されている。   A large number of such spacers 40 are installed inside the four single tubes 32, 34, 34, 34 (see FIG. 2B) at intervals of about 1 meter in the vertical direction.

以上、本実施の形態に係る地中熱交換器30について説明してきたが、かかる地中熱交換器30は、例えば次のようにして設置予定地の地盤Gに設置される(以下では、便宜上、一つの地中熱交換器30を設置する例を挙げて説明する)。   Although the underground heat exchanger 30 according to the present embodiment has been described above, the underground heat exchanger 30 is installed on the ground G of the planned installation site as follows, for example (hereinafter, for convenience). An example of installing one underground heat exchanger 30 will be described).

先ず、工場で、単管32,34,34,34、流路接続部36、スペーサー40を各々製造する。そして、単管32,34,34,34の各々については、個別に、管巻き部材の一例としてのスタンド付きリール装置202に複数回コイル状に巻いておく。   First, the single pipes 32, 34, 34, 34, the flow path connecting portion 36, and the spacer 40 are manufactured at the factory. Each of the single tubes 32, 34, 34, 34 is individually wound around the reel device 202 with a stand as an example of a tube winding member a plurality of times.

そうしたら、単管32,34,34,34が複数回巻かれた3つ以上の(本実施の形態においては4つの)スタンド付きリール装置202と、1つの流路接続部36と、多数のスペーサー40を設置予定地まで搬送する。   Then, three or more (four in the present embodiment) reel device 202 with a stand in which the single tubes 32, 34, 34, 34 are wound a plurality of times, one flow path connection portion 36, The spacer 40 is transported to the planned installation site.

ここで、この設置予定地では、上述の工場での製造と同時並行又は相前後して、竪孔23が掘削形成されている。この竪孔23の掘削は、例えばボーリングマシンやオーガ等の掘削機によってなされる。ちなみに、このとき、孔壁保護や削孔自体の目的で、竪孔23には、その掘削と同時並行又はその直後に、竪孔23のサイズに合ったケーシング鋼管が挿入されていても良いが、本実施の形態においては、ケーシング鋼管を使用していない。   Here, in this planned installation site, the borehole 23 is formed by excavation in parallel with or at the same time as the manufacture in the above-described factory. The excavation of the hole 23 is performed by an excavator such as a boring machine or an auger. Incidentally, at this time, for the purpose of protecting the hole wall or drilling itself, a casing steel pipe suitable for the size of the hole 23 may be inserted into the hole 23 simultaneously with or immediately after the excavation. In this embodiment, a casing steel pipe is not used.

そして、当該設置予定地において、地盤に鉛直に形成された竪孔23内に、4本の単管32,34,34,34を有する地中熱交換器30を、管軸方向が鉛直方向に沿うように挿入するが、先ず、単管32,34,34,34が複数回巻かれた4つのスタンド付きリール装置202を、竪孔23の挿入口204の周りであって、挿入口204の中央204aを中心とする仮想円C2(図4参照)の円周上に均等ピッチで設置する。   Then, in the planned installation site, the underground heat exchanger 30 having the four single pipes 32, 34, 34, 34 is placed in the vertical hole formed in the ground, and the pipe axis direction is in the vertical direction. First, four stand-equipped reel devices 202 around which the single tubes 32, 34, 34, 34 are wound a plurality of times are placed around the insertion opening 204 of the fistula 23, They are installed at an equal pitch on the circumference of a virtual circle C2 (see FIG. 4) centered on the center 204a.

次に、4つのスタンド付きリール装置202の各々から単管32,34,34,34を少し繰り出して、4本の単管32,34,34,34を流路接続部36に融着連結させる。   Next, the single tubes 32, 34, 34, 34 are slightly extended from each of the four stand-equipped reel devices 202, and the four single tubes 32, 34, 34, 34 are fused and connected to the flow path connection portion 36. .

そして、次に、図4に示すように、流路接続部36を先頭にして、スタンド付きリール装置202から4本の単管32,34,34,34を繰り出しながら、地中熱交換器30を竪孔23に挿入していく。つまり、4つのスタンド付きリール装置202に巻かれた4本の単管32,34,34,34の各々を並行して竪孔23内に送ることにより、4本の単管32,34,34,34を、法線方向が鉛直方向である竪孔23内の仮想円C1(図2B参照)の円周上に均等ピッチで配置させる。竪孔23の底部に流路接続部36が到達したら、挿入作業を終了する。   Then, as shown in FIG. 4, the underground heat exchanger 30 starts while the four single tubes 32, 34, 34, 34 are fed out from the reel device 202 with a stand, with the flow path connection portion 36 at the head. Is inserted into the fistula 23. In other words, each of the four single tubes 32, 34, 34, 34 wound around the four stand-equipped reel devices 202 is sent into the fistula 23 in parallel to thereby provide the four single tubes 32, 34, 34. , 34 are arranged at a uniform pitch on the circumference of a virtual circle C1 (see FIG. 2B) in the fistula 23 in which the normal direction is the vertical direction. When the flow path connection portion 36 reaches the bottom of the fist hole 23, the insertion operation is finished.

なお、スペーサー40については、4本の単管32,34,34,34を約1メートル送る毎に、当該4本の単管32,34,34,34に取り付ける。すなわち、スペーサー40の取り付け工程と地中熱交換器30を約1メートル挿入する工程とを繰り返すことにより、スペーサー40は、鉛直方向において約1メートル間隔で設置される。   The spacer 40 is attached to the four single tubes 32, 34, 34, 34 every time the four single tubes 32, 34, 34, 34 are fed by about 1 meter. That is, the spacer 40 is installed at intervals of about 1 meter in the vertical direction by repeating the mounting process of the spacer 40 and the process of inserting the underground heat exchanger 30 about 1 meter.

次に、ケーシング鋼管を用いている場合は、竪孔23内に地中熱交換器30を留めつつ、ケーシング鋼管を竪孔23から引き抜く。そして、竪孔23内に充填材27を充填して地中熱交換器30を埋設し、これにより、地中熱交換器30の地盤Gへの設置が完了する。   Next, when the casing steel pipe is used, the casing steel pipe is pulled out from the hole 23 while the underground heat exchanger 30 is retained in the hole 23. And the filling material 27 is filled in the fistula 23, and the underground heat exchanger 30 is embed | buried, Thereby, installation in the ground G of the underground heat exchanger 30 is completed.

===本実施の形態に係る保持部材(スペーサー40)の有効性について===
上述したとおり、本実施の形態に係る地中熱交換器30には、地盤Gに鉛直に形成された竪孔23内に挿入され、管軸方向が鉛直方向に沿った3本以上の管(上記においては、4本の単管32,34,34,34)を有する地中熱交換器30の、該4本の単管32,34,34,34の各々を支持する4つの支持部42を有し、当該支持部42が、前記単管32,34,34,34の各々を、法線方向が鉛直方向である仮想円C1の円周上に保持するスペーサー40が設けられている。そのため、ショートサーキットの問題の発生を確実に抑えることが可能となる。
=== Effectiveness of Holding Member (Spacer 40) According to the Present Embodiment ===
As described above, the underground heat exchanger 30 according to the present embodiment is inserted into the borehole 23 formed vertically in the ground G, and has three or more tubes (the tube axis direction is along the vertical direction) ( In the above, the four support parts 42 which support each of these four single pipes 32, 34, 34, 34 of the underground heat exchanger 30 which has four single pipes 32, 34, 34, 34). The support portion 42 is provided with a spacer 40 that holds each of the single tubes 32, 34, 34, 34 on the circumference of a virtual circle C1 whose normal direction is the vertical direction. Therefore, it is possible to reliably suppress the occurrence of a short circuit problem.

すなわち、ショートサーキットの問題とは、竪孔23内で往路管32と復路管34とが近接することに起因して、復路管34内の熱交換後の(すなわち、所望の温度となった(となりつつある))熱媒体26に、往路管32内の熱交換前の熱媒体26から、熱が伝わることにより、地中熱交換器30の熱交換効率が悪くなる問題である。そして、本実施の形態においては、前述したスペーサー40が設けられていることにより、単管32,34,34,34が動いて単管32,34,34,34同士が近づいてしまい、ショートサーキットの問題が顕著となることを、確実に抑えることが可能となる。   That is, the problem of the short circuit is that the forward pipe 32 and the backward pipe 34 are close to each other in the fistula 23, so that the temperature after the heat exchange in the backward pipe 34 (that is, a desired temperature is reached ( This is a problem that the heat exchange efficiency of the underground heat exchanger 30 deteriorates due to heat being transferred to the heat medium 26 from the heat medium 26 before heat exchange in the forward pipe 32. In the present embodiment, the provision of the spacer 40 described above causes the single tubes 32, 34, 34, 34 to move so that the single tubes 32, 34, 34, 34 approach each other, thereby causing a short circuit. It becomes possible to reliably suppress the problem of the above.

また、本実施の形態においては、支持部42が、単管32,34,34,34よりも仮想円C1の径方向内側に位置することにより、単管32,34,34,34の前記径方向内側への移動を規制することとした。そのため、ショートサーキットの問題の発生をより確実に抑えることが可能となる。   In the present embodiment, the diameter of the single tubes 32, 34, 34, 34 is determined by the support portion 42 being located on the radially inner side of the virtual circle C 1 with respect to the single tubes 32, 34, 34, 34. It was decided to restrict movement inward. Therefore, the occurrence of a short circuit problem can be more reliably suppressed.

また、本実施の形態においては、3つ以上の支持部42(本実施の形態においては、4つの支持部42)が、仮想円C1の円周上に沿って均等ピッチで配置されていることとした。したがって、4本の単管32,34,34,34が、適切に、当該円周上に均等ピッチで配置されることとなる。そのため、4本の単管32,34,34,34で、竪孔23の側方の全方向から地中熱を有効に受け止めることができるので、これによって、熱交換効率の向上を実現できる。   Further, in the present embodiment, three or more support portions 42 (four support portions 42 in the present embodiment) are arranged at an equal pitch along the circumference of the virtual circle C1. It was. Therefore, the four single tubes 32, 34, 34, 34 are appropriately arranged on the circumference at a uniform pitch. For this reason, since the four single tubes 32, 34, 34, 34 can effectively receive the underground heat from all directions on the side of the fistula 23, the heat exchange efficiency can be improved.

また、本実施の形態に係るスペーサー40は、隣り合う2つの支持部42を繋ぐための繋ぎ部44と、支持部42及び繋ぎ部44よりも前記径方向内側に位置する穴部Hとを有することとした。すなわち、本実施の形態において、スペーサー40は、中実の部材ではなく中空の部材となっている。そのため、竪孔23内への充填材27の充填をスペーサー40が阻害する不都合の発生を抑止することが可能となる。   In addition, the spacer 40 according to the present embodiment includes a connection portion 44 for connecting two adjacent support portions 42 and a hole portion H positioned on the radially inner side of the support portion 42 and the connection portion 44. It was decided. That is, in the present embodiment, the spacer 40 is not a solid member but a hollow member. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of inconvenience that the spacer 40 impedes the filling of the filler 27 into the fistula 23.

また、本実施の形態においては、仮想円C1の中心から最も遠いスペーサー40の部位と該中心との距離d1は、仮想円C1の中心から最も遠い単管32,34,34,34の部位と該中心との距離d2よりも小さいこととした。すなわち、本実施の形態においては、距離d1<距離d2としたが、仮に、距離d1>距離d2とした場合には、以下の不都合が生じ得る。   In the present embodiment, the distance d1 between the portion of the spacer 40 farthest from the center of the virtual circle C1 and the center is equal to the portion of the single tubes 32, 34, 34, 34 farthest from the center of the virtual circle C1. The distance from the center is smaller than d2. That is, in the present embodiment, the distance d1 <the distance d2, but if the distance d1> the distance d2, the following inconvenience may occur.

すなわち、地中熱交換器30を竪孔23に挿入する際に、単管32,34,34,34ではなくスペーサー40の方が竪孔23の内周面23aに当たってしまうため、スペーサー40の角部分46(図2A参照)が、当該内周面23aを削ってしまう可能性がある。   That is, when the underground heat exchanger 30 is inserted into the borehole 23, the spacer 40 rather than the single tubes 32, 34, 34, 34 hits the inner peripheral surface 23 a of the borehole 23. The portion 46 (see FIG. 2A) may scrape the inner peripheral surface 23a.

これに対し、本実施の形態においては、スペーサー40が内周面23aに当たりにくくなるため、スペーサー40が内周面23aを削ってしまう問題の発生を適切に抑えることが可能となる。また、スペーサー40が内周面23aから力を受けてスペーサー40が外れてしまう問題の発生も適切に抑えることが可能となる。   On the other hand, in the present embodiment, since the spacer 40 is less likely to hit the inner peripheral surface 23a, it is possible to appropriately suppress the occurrence of the problem that the spacer 40 scrapes the inner peripheral surface 23a. In addition, it is possible to appropriately suppress the occurrence of the problem that the spacer 40 receives the force from the inner peripheral surface 23a and comes off.

また、本実施の形態に係るスペーサー40は樹脂製であることとした。そのため、スペーサー40が、金属製である場合等に比べ、スペーサー40が変形し易いため、スペーサー40の取り付けが容易となる。   In addition, the spacer 40 according to the present embodiment is made of resin. Therefore, compared to the case where the spacer 40 is made of metal or the like, the spacer 40 is easily deformed, so that the spacer 40 can be easily attached.

===その他の実施の形態===
上記の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
=== Other Embodiments ===
The above embodiments are for facilitating the understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof. In particular, the embodiments described below are also included in the present invention.

上述の実施形態では、往路管32及び復路管34に係る単管32,34,34,34、流路接続部36、及び、スペーサー40は、高密度ポリエチレン製としていたが、その素材は何等これに限らない。例えば、通常密度のポリエチレン等の熱可塑性樹脂でも良い。ちなみに、高密度ポリエチレンとは、広義には、密度が938kg/m以上のポリエチレンであり、狭義には、密度が942kg/m以上のポリエチレンである。 In the above-described embodiment, the single pipes 32, 34, 34, 34, the flow path connecting portion 36, and the spacer 40 related to the forward path pipe 32 and the return path pipe 34 are made of high-density polyethylene. Not limited to. For example, a thermoplastic resin such as normal density polyethylene may be used. Incidentally, a high-density polyethylene, in a broad sense, a density of 938kg / m 3 or more polyethylene, in a narrow sense, a density of 942kg / m 3 or more polyethylene.

また、上述の実施形態では、往路管32及び復路管34に係る単管32,34,34,34として、丸パイプ状(断面正円形状)の管を例示したが、その管形状は何等これに限るものではない。例えば、断面形状が楕円等の断面非正円形状の管でも良いし、角パイプ等の断面多角形状の管でも良い。   In the above-described embodiment, the round pipe-like (circular cross-sectional shape) pipe is exemplified as the single pipes 32, 34, 34, 34 related to the forward pipe 32 and the backward pipe 34. It is not limited to. For example, a tube having a non-circular cross section such as an ellipse may be used, or a tube having a polygonal cross section such as a square pipe may be used.

また、スペーサー40は、図2A及び図2Bに示された地中熱交換器30へ適用するのみならず、他の地中熱交換器30へ適用することとしてもよい。   The spacer 40 may be applied not only to the underground heat exchanger 30 shown in FIGS. 2A and 2B but also to other underground heat exchangers 30.

図5A及び図5Bを用いて、当該他の地中熱交換器30について説明する。図5Aは、他の地中熱交換器130の概略斜視図であり、図5Bは、図5A中のB−B断面図である。   The other underground heat exchanger 30 will be described with reference to FIGS. 5A and 5B. FIG. 5A is a schematic perspective view of another underground heat exchanger 130, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 5A.

この地中熱交換器130は、地盤Gの掘削孔23内に鉛直に建て込まれた採放熱管としてのポリエチレン等の樹脂製のU字管131を有し、U字管131の周囲の隙間SP23には、砂やモルタル等の充填材27が充填されている。そして、このU字管131の一方の管を往路管132として往路管132内に、水や不凍液等の熱媒体26を流し込むとともに、もう一方の管を復路管134として、復路管134から、地盤Gとの間で熱交換後の熱媒体26を取り出して、ヒートポンプ等へ送出して利用する。そして、かかるU字管131は、通常、掘削孔23内に往路管132及び復路管134を一組として、二組配される。したがって、当該地中熱交換器130には、合計4つの管が設けられていることとなり、当該4つの管に前述したスペーサー40を取り付けることが可能である。   This underground heat exchanger 130 has a U-shaped tube 131 made of resin such as polyethylene as a heat-dissipating tube vertically installed in the excavation hole 23 of the ground G, and a gap around the U-shaped tube 131. The SP 23 is filled with a filler 27 such as sand or mortar. Then, one pipe of the U-shaped pipe 131 is used as the outgoing pipe 132 and the heat medium 26 such as water or antifreeze is poured into the outgoing pipe 132, and the other pipe is used as the backward pipe 134 from the return pipe 134 to the ground. The heat medium 26 after heat exchange with the G is taken out and sent to a heat pump or the like for use. Then, two such U-shaped tubes 131 are normally arranged in the excavation hole 23 with the forward tube 132 and the backward tube 134 as one set. Therefore, the underground heat exchanger 130 is provided with a total of four pipes, and the spacer 40 described above can be attached to the four pipes.

1 建物
11 地中熱利用システム
15 ヒートポンプ
17 循環ポンプ
23 竪孔(掘削孔)
23a 内周面
23b 中央
26 熱媒体
27 充填材
30 地中熱交換器
31 採放熱管
32 往路管(単管)
32d 下端部
32u 上端部
34 復路管(単管)
34d 下端部
34u 上端部
36 流路接続部
37 本体部
37a 上部室
37b 下部室
38 管状突出部
40 スペーサー
42 支持部
44 繋ぎ部
46 角部分
130 地中熱交換器
131 U字管
132 往路管
134 復路管
202 スタンド付きリール装置
204 挿入口
204a 中央
C1 仮想円
C2 仮想円
G 地盤
H 穴部
P 切り欠き部
SP23 空間(隙間)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Building 11 Ground heat utilization system 15 Heat pump 17 Circulation pump 23 Fence hole (drilling hole)
23a Inner peripheral surface 23b Center 26 Heat medium 27 Filler 30 Underground heat exchanger 31 Heat extraction / radiation pipe 32 Outward pipe (single pipe)
32d Lower end 32u Upper end 34 Return pipe (single pipe)
34d Lower end part 34u Upper end part 36 Flow path connection part 37 Main body part 37a Upper chamber 37b Lower chamber 38 Tubular protrusion 40 Spacer 42 Support part 44 Connecting part 46 Corner part 130 Underground heat exchanger 131 U-shaped pipe 132 Outward pipe 134 Return path Tube 202 Reel device with stand 204 Insertion opening 204a Center C1 Virtual circle C2 Virtual circle G Ground H Hole P Notch SP23 Space (gap)

Claims (4)

地盤に鉛直に形成された掘削孔内に挿入され、管軸方向が鉛直方向に沿った3本以上の管を有する地中熱交換器の、該3本以上の管の各々を支持する3つ以上の支持部を有する保持部材であって、
前記支持部は、
前記3本以上の管の各々を、水平面における仮想円の円周上に保持し、
前記支持部は、
前記管よりも前記仮想円の径方向内側に位置することにより、
前記管の前記径方向内側への移動を規制し、
前記3つ以上の支持部は、前記円周上に沿って均等ピッチで配置されており、
隣り合う2つの前記支持部を繋ぐための繋ぎ部と、前記支持部及び前記繋ぎ部よりも前記径方向内側に位置する穴部とを有し、
前記仮想円の中心から最も遠い前記保持部材の部位と該中心との距離は、前記仮想円の中心から最も遠い前記管の部位と該中心との距離よりも小さくて、
前記保持部材は、筒状かつ中空の樹脂製部材であり、前記穴部は、掘削孔内への充填材の充填が阻害されることを抑止し、
前記管及び前記保持部材は、高密度ポリエチレン製であることを特徴とする保持部材。
Three that support each of the three or more tubes of the underground heat exchanger that is inserted into the excavation hole formed vertically in the ground and has three or more tubes whose tube axis directions are along the vertical direction. A holding member having the above support part,
The support part is
Holding each of the three or more tubes on the circumference of a virtual circle in a horizontal plane;
The support part is
By being located radially inside the virtual circle from the tube,
Restricting the radially inward movement of the tube,
The three or more support portions are arranged at an equal pitch along the circumference,
A connecting portion for connecting two adjacent supporting portions; and a hole portion located on the radially inner side of the supporting portion and the connecting portion;
The distance between the center of the holding member farthest from the center of the virtual circle and the center is smaller than the distance between the center of the tube farthest from the center of the virtual circle and the center,
The holding member is a cylindrical and hollow resin member, and the hole portion inhibits the filling of the filler into the excavation hole from being hindered ,
The tube and the holding member are made of high-density polyethylene .
請求項1に記載の保持部材であって、
前記仮想円の中心から最も遠い前記保持部材の部位は、前記繋ぎ部の外径部であることを特徴とする保持部材。
The holding member according to claim 1,
The holding member, wherein the portion of the holding member farthest from the center of the virtual circle is an outer diameter portion of the connecting portion.
請求項1又は請求項2に記載の保持部材であって、
前記管及び前記保持部材は、密度が938kg/m3以上のポリエチレン製であることを特徴とする保持部材。
The holding member according to claim 1 or 2 ,
The tube and the holding member are made of polyethylene having a density of 938 kg / m 3 or more.
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の保持部材を有する地中熱交換器。 An underground heat exchanger having the holding member according to any one of claims 1 to 3 .
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