JP6260977B1 - 地中熱交換装置及び地中熱交換装置用の貯液槽の構築方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱効率の向上を期し得る地中熱交換装置を提供する。【解決手段】地盤2に上下方向に設けられた収容孔部3に収容されて上下方向に延長する有底筒状の可撓性を有する袋体5と、収容孔部3に収容され且つ袋体5の外面部6に沿って上下方向に延長し且つ下端7が袋体5の下端に連通される外管10を具える。袋体5は、硬化性樹脂からなる袋体5が膨張した状態で袋体5の外面部6が収容孔部3の内壁部11を密着状態に覆う。袋体5は、このように覆った状態で硬化される。硬化によって形成されたライニング筒状体15は、熱媒液17を貯留させるための貯液槽19を形成する。外管10は、袋体5の外面部6と内壁部11との間に挾持される。【選択図】図3
Description
本発明は熱効率の向上を期し得る地中熱交換装置に関するものであり、又、施工の容易化を期し得る地中熱交換装置用の貯液槽の構築方法に関するものである。
熱源として地中熱を利用する地中熱交換装置の一例として特許文献1が開示するものが提案されている。該地中熱交換装置aは図27に示すように、所定の孔径及び深さのボアホールbを、泥水cを満たしつつ掘削して形成する。このように形成されたボアホールbの内部に、水密材料からなり且つ該ボアホールbと同一形状となり得る有底筒形の可撓性袋体dを挿入する。その後、内管eをその下端fが該ボアホールbの底部gに至るまで挿入する。然る後、地表部側に配備した排泥ポンプ(図示せず)の駆動によって、前記ボアホールbより泥水を排泥しつつ前記内管eを通じて熱媒液jを前記可撓性袋体dの内部に注入して膨らませ、該可撓性袋体dを図27に示すように、孔底部k及び孔壁mに密着させて貯液槽nを形成する。このように熱媒液jを注入充填した後は、前記内管eは、空調装置(図示せず)側の抽出管として機能する。又、該可撓性袋体d内に戻し管pを配管することによって、空調装置側に対する熱媒液の給排を行うことができる前記地中熱交換装置aが構成されるようになされていた。
しかしながら、かかる地中熱交換装置aは、熱効率向上の面で改善の余地があった。即ち、冬期において建物の中を暖房する際は、ポンプの駆動によって前記貯液槽n内の熱媒液jが前記戻し管pの下端qで吸引されて前記空調装置に供給され、該空調装置で温度が低下した熱媒液が前記内管eを通じて前記貯液槽nの底部rに向けて移動し該底部rで該貯液槽n内に流入することとなる。該内管eをその下端fに向けて移動する熱媒液jの温度は貯液槽n内の熱媒液jの温度よりも低いため、該貯液槽n内の熱媒液jから該内管e内の熱媒液jに向けて、該内管eの全周面sにおいて熱移動が生じ、その結果、相対的に温度の高い周辺の地中tから貯液槽n内の熱媒液jへの熱移動によって昇温された該熱媒液jの温度が下がることとなる。該貯液槽n内の熱媒液jの温度はその上側程高いが、前記内管e内の熱媒液が、この高い温度分布の部分を貯液槽の底部rに向けて移動する間に、前記熱移動によって前記貯液槽n内の熱媒液jの熱を奪う結果、地中熱交換装置aの熱効率の低下を招く問題があった。
逆に夏期においては、貯液槽n内の熱媒液jの温度は前記空調装置における放熱されるべき領域の温度よりも相対的に低い。このため、ポンプの駆動によって前記空調装置を通過して昇温された熱媒液jが前記内管eを通じて前記貯液槽nの底部rに向けて移動し該底部rで該貯液槽n内に流入することとなる。そのため、相対的に温度の高い内管e内の熱媒液jから、該内管eの全周面sにおいて、前記貯液槽n内の熱媒液jへの熱移動が生じ、該貯液槽n内の熱媒液jが加温されることとなる。かかることから前記地中熱交換装置aの熱効率が悪くなる。
このように空調装置側から供給される熱媒液を移動させるための内管eを前記貯液槽n内にその上下方向で配設してなる前記地中熱交換装置aによるときは、冬期においては該貯液槽n内の熱媒液jから該内管e内への熱媒液jへの熱移動が生ずる一方、夏期においては該内管e内の熱媒液jから前記貯液槽n内の熱媒液jへの熱移動が生ずる結果、地中熱交換装置aの熱効率の低下を招く問題があった。
なお前記内管eを、特許文献2の段落0033に記載されていると同様に断熱材で被覆することが考えられるが、該断熱材で該内管を被覆した場合は、その分だけ貯液槽n内の容積を減少させることになり、この減少した分だけ地中熱交換装置の熱効率を低下させることとなってしまう。
又次の理由によって、有底筒形の前記可撓性袋体dが長尺になるほど、前記内管eや前記戻し管pを該可撓性袋体d内に挿入する作業は困難乃至事実上不可能となる問題があった。即ち、泥水で満たされた前記ボアホールの内部に挿入された該可撓性筒体dは水圧で押し潰された状態にあるため、該可撓性袋体d内に前記内管eや前記戻し管pを挿入させんとしても、その挿入の際にこれらの下端が、押し潰された状態の該可撓性袋体dの各部に当たってしまい、該挿入が困難乃至事実上不可能となるからであった。
そこで、前記可撓性袋体d内に前記内管eや前記戻し管pを挿入する作業を地上で行って後、該内管eや前記戻し管pが挿入された状態にある前記可撓性袋体dを前記ボアホールの内部に挿入させることが考えられるが、この場合は、該可撓性袋体dが長尺であるときは広い作業スペースを施工現場の周辺で確保しなければならず、現実的ではなかった。
本発明は前記従来の問題点に鑑みて開発されたものであり、熱効率の向上を期し得る地中熱交換装置の提供を課題とするものであり、又、該地中熱交換装置を施工性良く構築し得る地中熱交換装置用の貯液槽の構築方法の提供を課題とするものである。
前記課題を解決するため本発明は以下の手段を採用する。
即ち、本発明に係る地中熱交換装置の第1の態様は、地盤に上下方向に設けられた収容孔部に収容されて上下方向に延長する有底筒状の可撓性を有する袋体と、該収容孔部に収容され且つ該袋体の外面部に沿って上下方向に延長し且つ下端が該袋体の下端に連通される外管とを具え、前記袋体は硬化性樹脂からなり、該袋体が膨張した状態で、該袋体の外面部が前記収容孔部の内壁部を密着状態に覆うことができると共に、該袋体は、該覆った状態で硬化される如くなされており、該硬化により形成されたライニング筒状体は、熱媒液を貯留させるための貯液槽を形成でき、又前記外管は、前記袋体の前記外面部と前記内壁部との間に挾持される如くなされていることを特徴とするものである。
即ち、本発明に係る地中熱交換装置の第1の態様は、地盤に上下方向に設けられた収容孔部に収容されて上下方向に延長する有底筒状の可撓性を有する袋体と、該収容孔部に収容され且つ該袋体の外面部に沿って上下方向に延長し且つ下端が該袋体の下端に連通される外管とを具え、前記袋体は硬化性樹脂からなり、該袋体が膨張した状態で、該袋体の外面部が前記収容孔部の内壁部を密着状態に覆うことができると共に、該袋体は、該覆った状態で硬化される如くなされており、該硬化により形成されたライニング筒状体は、熱媒液を貯留させるための貯液槽を形成でき、又前記外管は、前記袋体の前記外面部と前記内壁部との間に挾持される如くなされていることを特徴とするものである。
本発明に係る地中熱交換装置の第2の態様は、地盤に上下方向に設けられた収容孔部に収容されて上下方向に延長する有底筒状の可撓性を有する袋体と、該収容孔部に収容され且つ該袋体の外面部に沿って上下方向に延長し且つ下端が該袋体の下端に連通される外管とを具える。該袋体は、樹脂製の可撓性内袋と樹脂製の可撓性外袋との間に、可撓性基材に液状硬化性樹脂が含浸されてなる芯材が収容されてなる。そして、該袋体が膨張した状態で、該袋体の外面部が前記収容孔部の内壁部を密着状態に覆うことができると共に、該袋体は、該覆った状態で硬化される如くなされており、該硬化により形成されたライニング筒状体は、熱媒液を貯留させるための貯液槽を形成できる。又前記外管は、前記袋体の前記外面部と前記内壁部との間に挾持される如くなされていることを特徴とするものである。
本発明に係る地中熱交換装置の第3の態様は、前記第2の態様において、樹脂製の前記可撓性内袋と樹脂製の前記可撓性外袋との間に形成された環状間隙に、ガラス繊維を用いてなる経編地筒部材を前記可撓性基材とし且つ該経編地筒部材に前記液状硬化性樹脂が含浸されてなる、筒状を呈する前記芯材が、該経編地筒部材の緯糸の延長方向を前記環状間隙の周方向に合わせ、且つ該経編地筒部材の経糸の延長方向を前記袋体の延長方向に合わせて配設されていることを特徴とするものである。
本発明に係る地中熱交換装置の第4の態様は、前記第2又は第3の態様において、前記液状硬化性樹脂を熱硬化型とし、該液状硬化性樹脂を硬化させるように発熱する発熱線を前記袋体に配置したことを特徴とするものである。
本発明に係る地中熱交換装置の第5の態様は、前記第1〜4の何れかの態様において、前記袋体は、上下端が開放された筒状を呈する可撓性筒状部材の下端筒部に底部材を接合してなり、該底部材は、該可撓性筒状部材の内部空間に連通する連通凹部を有し、該連通凹部に前記外管の下端が連通されることを特徴とするものである。
本発明に係る地中熱交換装置の第6の態様は、前記第5の態様において、前記底部材は、上部材と下部材とからなり、該上部材は、上下端が開放した連通孔が設けられており、その上部分が、前記可撓性筒状部材の前記下端筒部に挿入されて該下端筒部に連結されており、又前記下部材は、前記連通孔に連通し得る有底孔部が設けられており、その上部分が前記上部材の下部分に連結されており、前記外管の前記下端が、該下部材の該有底孔部に連通するように該下部材に取り付けられていることを特徴とするものである。
本発明に係る地中熱交換装置の第7の態様は、前記第6の態様において、前記下部材の下端に、前記上部材の外周面の外方に突出する拡大保護部が設けられていることを特徴とするものである。
本発明に係る地中熱交換装置の第8の態様は、地盤に上下方向に設けられた収容孔部に、有底筒状の可撓性を有し且つ硬化性樹脂からなる袋体が収容されると共に、該袋体の外面部に沿って上下方向に延長し且つその下端が該袋体の下端に連通されてなる外管が、該収容孔部に収容されており、該外管は、該袋体の該外面部の、周方向で見た所要幅部分と前記収容孔部の内壁部との間に挟持された状態にあり、該外面部の該所要幅部分を除いた残余部分は前記内壁部を密着状態に覆った状態にある。又該袋体は、この覆った状態で硬化される如くなされており、該硬化により形成されたライニング筒状体は、その内部空間に熱媒液を貯留させ得る貯液槽を形成する如くなされている。又、前記貯液槽の上側部分には、内管が、その下端側部分を該貯液槽内の熱媒液に沈めた状態で配設される如くなされており、前記外管の上端と前記内管の上端とが、放熱されるべき領域において放熱し又は吸熱されるべき領域において吸熱し得る吸放熱管部に接続される如くなされており、又、前記熱媒液を循環させるためのポンプが介在される如くなされていることを特徴とするものである。
本発明に係る地中熱交換装置の第9の態様は、地盤に上下方向に設けられた収容孔部に、有底筒状の可撓性を有し且つ硬化性樹脂からなる袋体が収容されると共に、該袋体の外面部に沿って上下方向に延長し且つその下端が該袋体の下端に連通されてなる外管が、該収容孔部に収容されており、該外管は、該袋体の該外面部の、周方向で見た所要幅部分と前記収容孔部の内壁部との間に介在されており、該所要幅部分が、該内壁部で支持された状態にある該外管の表面部を覆うと共に、該外面部の該所要幅部分を除いた残余部分は前記内壁部を密着状態に覆った状態にある。又、該袋体は、この覆った状態で硬化される如くなされており、該硬化により形成されたライニング筒状体は、その内部空間に熱媒液を貯留させ得る貯液槽を形成する如くなされており、又、前記貯液槽の上側部分には、内管が、その下端側部分を前記貯液槽内の熱媒液に沈めた状態で配設される如くなされている。そして、前記外管の上端と前記内管の上端とが、放熱されるべき領域において放熱し又は吸熱されるべき領域において吸熱し得る吸放熱管部に接続される如くなされており、又、前記熱媒液を循環させるためのポンプが介在される如くなされていることを特徴とするものである。
本発明に係る地中熱交換装置の第10の態様は、前記第8又は9の態様において、前記袋体は、樹脂製の可撓性内袋と樹脂製の可撓性外袋との間に形成された環状間隙に、ガラス繊維を用いてなる経編地筒部材としての可撓性基材に液状硬化性樹脂が含浸されてなる、筒状を呈する芯材が配設されて、前記袋体が構成されており、該経編地筒部材の緯糸の延長方向を前記環状間隙の周方向に合わせてあり、且つ該経編地筒部材の経糸の延長方向が該袋体の延長方向に合わせてあることを特徴とするものである。
本発明に係る地中熱交換装置の第11の態様は、前記第8、第9、第10の態様において、前記ライニング筒状体の内周面は凹凸面状に形成されていることを特徴とするものである。
本発明に係る地中熱交換用の前記貯液槽の構築方法の第1の態様は、前記第10の態様に係る地中熱交換装置を構成する地中熱交換用の前記貯液槽の構築方法であって、有底筒状の可撓性を有し且つ前記芯材が前記環状間隙に配設されてなる前記袋体と、前記袋体の前記下端に連通されている前記外管と、該袋体の該下端に連結された重りとからなる収容物を、前記芯材の前記経編地筒部材の該経糸の延長方向を前記収容孔部の上下延長方向に合わせて該袋体を窄めた状態にして、該重りの自重を利用して該収容孔部の上端からその底部に向けて下ろす。前記袋体が前記収容孔部の底部に到達した状態で、ポンプの稼動によって、前記外管の上端から水を供給して該水を前記袋体内に順次供給することによって、前記袋体を膨張させて前記袋体の前記外面部を前記収容孔部の前記内壁部に密着状態とする。その後、ポンプの稼働によって、前記外管に、前記液状硬化性樹脂を硬化させ得る温度の温水を順次供給し、該供給に伴って前記袋体内の水を排出させ、該排出された水をボイラーで加熱しながら所要温度としてこれを前記温水として前記外管に供給する。これを継続することにより前記液状硬化性樹脂を硬化させることによって、前記芯材の硬化物で補強されたFRPが前記可撓性内袋と前記可撓性外袋との間に介在されてなるライニング筒状体を形成することを特徴とするものである。
本発明に係る地中熱交換用の前記貯液槽の構築方法の第2の態様は、前記第1の態様に係る構築方法において、前記可撓性内袋の、該可撓性内袋と対向する前記可撓性外袋側の内側面をフェルトで覆うと共に、該フェルトを該可撓性内袋に熱溶着してなることを特徴とするものである。
本発明に係る地中熱交換用の前記貯液槽の構築方法の第3の態様は、前記第1、第2の態様に係る構築方法において、前記収容物は、前記袋体を、前記外管を包むように包み込み状態とし、このように包み込み状態として形成された包み込み状物を、上下方向に所要間隔を置いて、該袋体の前記膨張によって破断され或いは前記膨張に先立って破断される結束材で結束し、該袋体の下端に前記重りを連結してなることを特徴とするものである。
本発明は、地盤に上下方向に設けられた収容孔部に収容されて上下方向に延長する有底筒状の可撓性を有する袋体と、該収容孔部に収容され且つ該袋体の外面部に沿って上下方向に延長し且つ下端が該袋体の下端に連通される外管とを具える基本構成を有する。そして前記袋体は硬化性樹脂からなり、該袋体が膨張した状態で、該袋体の外面部が前記収容孔部の内壁部を密着状態に覆うことができると共に、該袋体は、該覆った状態で硬化される如くなされている。又、該硬化により形成された上端開放のライニング筒状体は、熱媒液を貯留させるための貯液槽を形成でき、又前記外管は、前記袋体の外面部と前記内壁部との間に挾持される如くなされている。
従って本発明によるときは、熱効率の向上を期し得る地中熱交換装置を提供できる。又、該基本構成を採用するため、該袋体を、該外管を包むように包み込み状態として両者をひとまとめにして前記収容孔部内に収容することができる等によって、地中熱交換装置用の貯液槽の構築を容易に行うことができる。
図1〜3、図6において本発明に係る地中熱交換装置1は、年間を通して平均15℃を保つ地中熱を熱源として利用するものであり、図6に示すように、地盤2に上下方向に設けられた収容孔部3に収容されて上下方向に延長する有底筒状の可撓性を有する袋体5と、該収容孔部3に収容され且つ該袋体5の外面部6に沿って上下方向に延長し且つ下端7が該袋体5の下端9に連通される外管10とを具えている。そして該外管10は、該袋体5の該外面部6と前記収容孔部3の内壁部11との間に挟持される如くなされている。より具体的には図3に示すように、該外管10は該袋体5の該外面部6の、周方向で見た所要幅部分12と前記収容孔部3の内壁部11との間で挟持される如くなされており、該外面部6の該所要幅部分12を除いた残余部分13は、前記内壁部11を密着状態に覆った状態となる如くなされている。
そして該袋体5は、この覆った状態で硬化される如くなされており、該硬化により形成されたライニング筒状体15(図1〜2)は、その内部空間16に熱媒液17を貯留させ得る貯液槽19を形成し、前記貯液槽19の上側部分20には、内管21が、その下端側部分22を該貯液槽19内の熱媒液17に沈めた状態で配設される如くなされている。該内管21の下端125は、地表126から1〜2m程度の深さに位置させるのがよい。該熱媒液17は熱エネルギーを輸送する媒体であり、通常は水を用いるが、寒冷地では水に不凍液が混入されたものを用いることもある。
そして、前記外管10の上端23と前記内管21の上端24は、図1に示すように、放熱されるべき領域において放熱し又は吸熱されるべき領域(以下、吸放熱領域という)25において吸熱し得る吸放熱管部26の一方の管部27と他方の管部29に接続管部30,31を介して連結される如くなされており、これによって、該熱媒液17が内部を流れる管路32が構成される如くなされている。そして該管路32の所要部位に、該管路32内で熱媒液17を循環させるためのポンプ33が、前記接続管部30,31の所要部位に配設される如くなされている。又、夏期と冬期における前記地中熱交換装置1の運転の切り替えを行うために切り替え弁(図示せず)が該管路32に設けられる如くなされている。
本発明において前記吸放熱領域25とは、住宅、工場、駅舎等の各種建物の内部や、駐車場や一般道路、橋梁等の各舗装部表面、鉄道の駅周辺やトンネルの舗装部表面等、吸放熱を要する各種領域をいう。
前記収容孔部3は、例えば堆積層としての地盤2を所要深さに掘削して設けられており、例えば孔径が165mm程度で深さが10〜100m程度に設定されている。本実施例においては、常法に従い、掘削ビットを拡径した状態で水を供給しつつ円筒状ケーシングを伴いながら所要深さに地盤を掘削する。図4は、前記掘削ビットによって形成された例えば50m程度の長さを有する収容孔部3の前記内壁部11を円筒状ケーシング36で被覆して形成された孔部37を示す。該円筒状ケーシング36は、掘削によって形成された前記収容孔部3の内壁部11を保護するものであり、本実施例においては内径が150mm程度で外径が165mm程度である。又該円筒状ケーシング36の1本の長さは1〜3m、例えば2m程度であるので、その所要本数がその端部相互を溶接やネジ接合して延長される。該孔部37には水が充填されているが、本実施例においては、この時点で、該充填された水にベントナイトが配合される。該ベントナイトが配合された水を以下、ベントナイト配合液38という。
このように形成された孔部37の内径は、本実施例においては150mm程度で、図5に示すように、後述する収容物102が所要に収容される。該孔部37に該収容物102が収容された後、図6に示すように、前記円筒状ケーシング36を順次引き上げて除去する。この引き上げの際、前記ベントナイトが、前記収容孔部3の内壁部11が極力崩れないように該内壁部11を保護する。このように掘削によって形成された収容孔部3の該内壁部11は、例えば図6(B)に示すように凹凸面状を呈している。なお該内壁部11は図6(B)以外の図においては便宜上、平滑面状に表している。
前記袋体5は、本実施例においては図7〜8に示すように、樹脂製の可撓性内袋39と樹脂製の可撓性外袋40との間に形成される環状間隙41に、該環状間隙41の周方向に沿った環状を呈する可撓性環状基材42に液状硬化性樹脂43が含浸されてなる芯材46が収容された有底筒状を呈し、該可撓性内袋39と該可撓性外袋40は、前記液状硬化性樹脂が漏洩するのを防止する。該袋体5は前記のように、前記収容孔部3に収容されて上下方向に延長するものであり、該袋体5が膨張した状態で、図3に示すように、該袋体5の外面部6が前記収容孔部3の、凹凸面状を呈する前記内壁部11を密着状態に覆うことができる。そのため、前記可撓性外袋40は、凹凸面状の該内壁部11に擦れて破れないようにするため、ある程度伸びることができ且つ強度に優れる樹脂素材を以て構成する。前記収容孔部3内に上下方向に延長する如く収容された前記袋体5を後述のように膨張させる過程で、図22に矢印F1で示すように、前記収容孔部3内の前記ベントナイト配合液38が該収容孔部3の上端47から排出される。そして、このように該内壁部11を密着状態に覆った状態で前記液状硬化性樹脂43(図8)が硬化することにより、図1(B)に示すように、上下方向に延長するライニング筒状体15を形成する如くなされている。該ライニング筒状体15は、前記のように、前記熱媒液17を貯留させるための貯液槽19を形成する。該ライニング筒状体15の肉厚は、該貯液槽19としての強度を考慮し、2〜4mm程度に設定され、例えば3.5mm程度に設定される。
本実施例においては、図3に示すように、該袋体5の外面部6が確実に前記収容孔部3の、凹凸面状を呈する前記内壁部11を密着状態に覆うことができ、且つ前記所要幅部分12が屈曲状態となって前記外管10の外表面部44の所要幅部分48を覆うことができるようにする。そのために、該袋体5が円筒状に膨らんだ状態(図7〜8)でのその外径を、前記孔径165mmよりも稍大きく設定している。例えば、該外径が185mm程度となるように設定している。
前記可撓性内袋39と前記可撓性外袋40は、前記のように可撓性を有し、一定の強度を有し、前記液状硬化性樹脂の熱硬化の際の温度に耐える耐熱性を有し、然も、熱伝導率が大きいものである。例えば、0.1〜1mm程度の肉厚を有するビニール製等の薄肉の樹脂素材からなるものである。
前記可撓性環状基材42は、前記袋体5がその長さ方向を上下方向にして前記収容孔部3に収容された状態において、硬化される前記液状硬化性樹脂43を前記環状間隙41に留まった状態として垂れにくくするためのものであり、熱伝導率の高い素材を以て構成されている。該可撓性環状基材42は本実施例においては、熱伝導率が高く且つ強度に優れ、しかも比較的安価なガラス繊維を用いてなる経編地筒部材50を以て構成されており、該経編地筒部材50の緯糸の延長方向を前記環状間隙41の周方向に合わせ、該経編地筒部材50の経糸の延長方向を前記袋体5の延長方向に合わせて、前記環状間隙41に配設されている。
然して該経編地筒部材50は、このように該環状間隙41に配設された状態で周方向にエンドレスの筒状形態を呈しており、該周方向(水平方向)には伸縮性を有すると共に延長方法(上下方向)には優れた引っ張り強度を有し、又柔軟性に優れる。
該エンドレスの筒状形態は、例えば、平面状の経編地片の幅方向で見た両側部分相互を縫製することによって形成できる。該筒状形態を呈する経編地筒部材50を前記環状間隙41に配設させるには、例えば図9の略図に示すように、前記可撓性内袋39と前記可撓性外袋40との間に形成されている該環状間隙41の一端側部分に該経編地筒部材50の一端部分50aを挿入させて後、該環状間隙41の他端41aから該経編地筒部材50の一端部50bを、紐状部材54を介して該他端41aに向けて引張ることによって行うことができる。このようにして該経編地筒部材50を該環状間隙41に配設して後、図10の略図に示すように、該経編地筒部材50に熱硬化性の液状硬化性樹脂43を含浸させることによって前記芯材46を構成できる。該含浸は、前記環状間隙41内に、その一端側又は両端側から該液状硬化性樹脂43を供給して行うことができる。該芯材46の厚さは例えば3mm程度に設定される。
熱硬化性の該液状硬化性樹脂43としては各種のものを用いることができるが、例えば、比較的安価な不飽和ポリエステル樹脂に熱硬化性の硬化剤を添加したものを用いることができる。該硬化剤としては、例えば、多官能のアミン、ポリアミド、フェノール樹脂等を挙げることができるが、これらに限定されない。なお、前記可撓性環状基材42に含浸されている前記液状硬化性樹脂43をより垂れにくくするために、これに適量の増粘剤が混入されることもある。本実施例においては、該熱硬化性の硬化剤として、例えば80℃程度の温度で硬化する硬化剤を用いる。なお前記不飽和ポリエステル樹脂に炭化珪素を適量(例えば重量比で10〜40%)混入させると、前記液状硬化性樹脂の熱伝導率を向上させることができ、従って、前記ライニング筒状体15の熱伝導率を向上させて地中熱をより有効に利用できることとなる。
該芯材46を構成する前記経編地筒部材50は、前記のように液状硬化性樹脂43を保持する役割を果たし、又、該液状硬化性樹脂43の硬化によって前記ライニング筒状体15が構成された後は、該ライニング筒状体15の強度アップを図るものである。
かかる構成を有する袋体5によるときは、前記経編地筒部材50が周方向(水平方向)の伸縮性を有し又柔軟性に優れることから、例えば図3に示すように、前記袋体5の外面部6が前記収容孔部3の、凹凸面状を呈する前記内壁部11の凹凸部11a(図6(B))に追随して前記収容孔部3の前記内壁部11を密着状態に覆い易い。又、該経編地筒部材50がその延長方向(上下方向)に優れた引っ張り強度を有することから、前記袋体5を前記収容孔部3内に収容する際に、該袋体5の上下方向での伸長を極力抑制できる。
前記袋体5は、図8に示すように、かかる構成の経編地筒部材50を前記芯材46の構成要素としているため、図23(B)に示すように、その周方向(水平方向)の伸縮性によって、前記収容孔部3の前記内壁部11を無理なく覆い、該内壁部11に容易に密着される。
かかる構成を有する貯液槽19を構成する前記可撓性外袋40は、図3に示すように、前記内壁部11と密着状態にあるため、該可撓性外袋40が剥がれる恐れはないが、前記可撓性内袋39は、その内周面がフリーな状態にあるために経年劣化等によって、硬化した前記芯材46の内周面51(図8)から剥がれる恐れがある。このように剥がれた部分が破れた場合は、該剥がれた膜部分と該芯材46との間に熱媒液が溜まり、その結果、前記貯液槽19内における熱媒液17の移動が阻害されることとなる。
そこで本実施例においては、前記可撓性内袋39と前記芯材46との一体化強度をより向上させるために、例えば図7〜8に示すように、前記可撓性内袋39の、該可撓性内袋39と対向する前記可撓性外袋40側の内側面をフェルト(例えば1mm程度の厚さのもの)52で覆い、該フェルト52を、スポット的に例えば10cm程度の間隔を置いて、該可撓性内袋39に熱溶着することとしている。これによって、前記芯材46の前記液状硬化性樹脂43が該フェルト52に含浸されることとなり、該液状硬化性樹脂43の硬化によって、該フェルト52を介して前記可撓性内袋39が硬化した芯材46と一体化することとなる。これによって、前記したような可撓性内袋39の剥がれを防止できる。
有底筒状を呈する前記袋体5の具体的な構成は、図11に示すように、上下端が開放された筒状を呈する可撓性筒状部材(上下端が開放された前記可撓性内袋39と前記可撓性外袋40との間に前記筒状の芯材46が配設されてなるもの)55の下端筒部56に底部材57が接合されると共に、該可撓性筒状部材55の上端筒部59に蓋部材60が接合されている。
該底部材57は、図12に示すように、該可撓性筒状部材55の内部空間58に連通する連通凹部61を有し、該連通凹部61に前記外管10の下端7が連通される。該底部材57は、より具体的には図12、図13〜14に示すように、上部材62と下部材63とからなり、該上部材62は、合成樹脂製の円筒状を呈し、その内径は30mm程度に、その外径は60mm程度に設定され、上下端が開放した連通孔65が設けられている。そして、その外周面部66の上側部分67には、図13に示すように、固定用周溝69が間隔を置いて上下3条設けられると共にその下端部分70は、該外周面部66に雄ネジ部71が設けられてなる雄ネジ筒部72とされている。該上部材62は、図12に示すように、前記可撓性筒状部材55の下端筒部70に挿入されて、該下端筒部70に巻回されたバンド部材73によって前記固定用周溝69,69,69で締め付けられることにより、該下端筒部70に連結されている。
又前記下部材63は、図12、図13〜14に示すように、前記連通孔65に連通し得る有底孔部75が設けられており、該有底孔部75に連通するように連通管76が設けられている。そして図12に示すように、該連通管76に設けられている上向き突出の連結管部77が前記外管10の下端7に連結される。又前記下部材63は、本実施例においては例えばステンレス製とされ、図12〜13に示すように、上側部分が、前記雄ネジ筒部72と螺合し得る、内径が30mm程度の雌ネジ筒部79とされた円筒状部80を有している。該円筒状部80の一側部81は、その上端82から下端83に向けて拡径された拡径部84とされ、該拡径部84の下端開放部85が底板部86で閉塞されている。そして図12に示すように、該拡径部85の中間高さ部位に設けた連通口88に、上方に向けて突出する前記連通管部76の前記下端89が連設されており、該連通管76の前記連結管部77は、前記外管10の下端部分に設けた連結雄ネジ筒部91と螺合し得る連結雌ネジ筒部(前記連結管部)92とされている。図12は、該連結雌ネジ筒部92に該連結雄ネジ筒部91を螺合し締め付けることによって前記外管10が前記袋体5の前記下端9に連通され、該外管10が、該袋体5の延長方向(上下方向)に立設されている状態を示している。
又前記底板部86の下面93は、図12に示すように、下方に向けて凸の円弧面95とされ、該底板部86の外周縁部分は、前記下端開放部85(図12)の周縁の外方に突出する鍔部97とされている。該鍔部97は、前記上部材62の外周面の外方に突出する拡大保護部98を構成しており、該下面93の中央部には、重り99を吊下するための係止孔100が設けられた係止片101が突設されており、該係止孔100は、前記上部材62の軸線L2に対して、前記外管10の軸線L1側に稍変位している。該重り99は例えば、径が80mm程度、長さが300mm程度、重量が30kg程度である。
そして、前記雌ネジ筒部79に前記雄ネジ筒部72を螺合し締め付けることによって、図12、図14に示すように、前記上部材62と前記下部材63とが連結一体化されて前記底部材57が構成されている。
前記蓋部材60は、図11、図15〜16に示すように、中心軸線に沿って円形状の貫通孔106が貫設されてなる合成樹脂の円柱状部材105を用いて構成されている。該円柱状部材105の外径は150mm程度に設定され、内径が30mm程度の貫通孔106が設けられ、図15〜16に示すように、その外周面部107の上下には、周方向に連続する固定用溝部109,109が設けられている。
前記貫通孔106はネジ孔110とされており、その上側部分である上側ネジ孔111とその下側部分である下側ネジ孔112は逆ネジ孔とされている。そして図16に示すように、該ネジ孔110の該上側ネジ孔111には、栓体113のネジ軸部115を螺合し締め付けることによって該貫通孔106の上端開放部116が閉蓋されるようになされている。
前記内管21は、本実施例においては図1、図17に示すように、上管部材119と下管部材120とに二分割されており、該上管部材119の下側部分をなす雄ネジ管部121を前記上側ネジ孔111に螺合する一方、前記下管部材120の上側部分をなす雄ネジ管部122を前記下側ネジ孔112に螺合することによって、該内管21(図1)が前記蓋部材60に取り付けられた状態となされる。なお本実施例においては図18に示すように、該下管部材120を、該蓋部材60を前記上端筒部59(図11(A))に連結するに先立って該蓋部材60に取り付けておく。その後、該下管部材120が取り付けられてなる該蓋部材60は、図11(A)(B)に示すように、前記上端筒部59に挿入されて、該上端筒部59に巻回されたバンド部材117によって該固定用溝部109,109(図16)で締め付けられることにより、該上端筒部59に連結されている。
前記外管10は本実施例においては図19に示すように、アルミニウム製パイプ119を芯管とし、その内面120と外面121を例えばポリエチレン樹脂で被覆してなる管体122を用いてなり、その内径は40mm程度であり、その外径は50mm程度である。該外管10は、該アルミニウム製パイプ119を芯管とする管体122を用いて構成されているため、剛性が向上されている。そして図13に示すように、該外管10の下端部分には、前記連結雄ネジ筒部91が設けられている。
前記地中熱交換装置1用の前記貯液槽19を構築するに際しては、図5に示すように、前記係止孔100に前記重り99を吊下した状態で、該重り99と前記袋体5と前記外管10とからなる収容物102を前記収容孔部3(本実施例においては前記孔部37)内に下ろす。本実施例においては、図12に示すように、前記係止孔100を前記上部材62の軸線L2に対して、前記外管10側に稍偏位させているため、該収容物102を略垂直状態を呈するようにバランスよく前記収容孔部3内に下ろすことができる。
該収容物102を該収容孔部3内に下ろす際、50m程度の長さを有する前記袋体5と、50m程度の長さを有する前記外管10とを別個のリールに巻回したものを施工現場に搬入し、該袋体5と該外管10を同時に巻き戻しながら、例えば図20、図21に示すように、該袋体5を、該外管10を包むように包み込み状態とする。このように包み込み状態として形成された包み込み状物103は、図5に示すように、幅が小さく、全体がチューブ状となり、前記鍔部97の外方に突出しないようになし得る。該二折り状物103は、前記袋体5の後述の膨張によって破断される結束材104を用いて結束しておくのがよい。例えば図5に示すように、1m程度の上下間隔を置いて結束する。
該結束材104として輪ゴムや紙紐を用いた場合は、該袋体5の前記膨張によって該輪ゴムや紙紐がその許容張力を超えることによって破断され、該袋体5は前記膨張を続けることができる。又該結束材104として、互いに係合し且つ係合が解除可能となされた一対の面状ファスナを用いこともできる。この場合は、一方の面状ファスナを前記包み込み状物103の一方の縁部に取着すると共に他方の面状ファスナを前記包み込み状物103の他方の縁部側(他方の縁部又は該他方の縁部により近い側)に取着する。然して、前記袋体5を前記外管10を包むように包み込み状態として後、両面状ファスナ相互を着脱可能の係合状態とすると、前記袋体5が所要の膨張状態となることによって、該両面状ファスナ相互の係合状態が解除される。本発明では、該両面状ファスナ相互の係合が解除されることを、面状ファスナの破断という。このように面状ファスナが破断すると、前記袋体5は前記膨張を続けることができる。
前記結束材104で結束されてなる包み込み状物103を、前記重り99の自重を利用して、前記収容孔部3の上端47からその底部に向けて下ろす。この際、前記外管10が前記包み込み状物103の内部に位置していて該外管10が張力負担芯材として機能するため、該包み込み状物103を、その伸びを抑制して下降させることができる。
特に本実施例においては、前記経編地筒部材50の前記経糸の延長方向を前記袋体5の延長方向(前記包み込み状物103の延長方向)に合わせているため、該伸びを更に抑制して下降させることができる。又本実施例においては、前記上部材62の外周面の外方に突出するように前記拡大保護部98が設けられているため、前記包み込み状物103を下降させる際、該包み込み状物103の下端部分をなす前記底部材57の下降を、前記孔部37内での横振れをより少なくして、より円滑に行わせることができる。
そして該収容物102を該収容孔部3内に所要に下ろした状態で、該外管10は、その剛性によって、該孔部37内で、上下方向に延長する自立状態を呈し得る。この状態で前記袋体5は、前記収容孔部3に収容されて上下方向に延長した配設状態にある。
その後、前記円筒状ケーシング36を回転させながら順次引き上げて、これを除去する。この除去作業は、前記外管10を介して前記袋体5が上下方向に延長した配設状態にあるため、該円筒状ケーシング36を、前記袋体5の上部分を通過させて取り外すのが容易である。図6は、前記円筒状ケーシング36が除去された状態を示している。このように円筒状ケーシング36が引き上げられた後の前記内壁部11は、前記したように、前記ベントナイトで保護されているため、該内壁部11の崩れが抑制されている。
この状態で図22に示すように、前記外管10の上端からポンプで水を供給して(矢印F2)、該水を、包み込み状態の前記袋体5内に順次供給して該袋体5を、その下側から上側に向けて順次膨張させる。この膨張は、前記栓体113(図16)を前記円柱状部材105から取り外した状態で、該袋体5内の残留空気を前記上端開放部116から排気させつつ行う。該膨張は、該袋体5の該包み込み状態が開きながら行われ、該袋体5の膨張に伴い、前記収容孔部3内の前記ベントナイト配合液38が該収容孔部3の上端47から順次排出される。この排気を伴う該袋体5の膨張が完了した後、該貫通孔105の前記上端開放部116を、前記栓体113を前記上側ネジ孔111に螺合し締め付けることによって塞ぎ、この状態で、前記外管10の上端からポンプで水を更に供給すると、該袋体5が更に膨張し、それに伴う水圧上昇によって、図23(B)に示すように、該袋体5の外面部6が、該外管10と前記収容孔部3の内壁部11に密着状態となる。
該袋体5の膨張は前記包み込み状態が開きながら行われるため、該膨張の際に、前記した輪ゴムや紙紐、面状ファスナ等としての前記結束材104(図22(A))が破断される。かかる袋体5の膨張によって、前記外管10は、図3に示すように、前記袋体5の外面部6と前記収容孔部3の内壁部11との間に挾持された状態で該収容孔部3内に収容された状態となる。より詳しくは、該外管10は、前記袋体5の膨張によって、前記収容孔部3の前記内壁部11で支持された状態となり、該支持された状態にある該外管10の前記外表面部44が該袋体5の前記外面部6の、周方向で見た所要幅部分12によって覆われた状態となる。そして、該外面部6の該所要幅部分12を除いた残余部分13は前記内壁部11を密着状態に覆った状態となる。
その後、図24に示すように、前記栓体113を取り外して後、前記上管部材119の前記雄ネジ管部121を前記上側ネジ孔111に螺合する。この状態で前記ポンプの稼働によって、前記外管10に、前記硬化性樹脂を硬化させ得る温度の温水を順次供給し、該供給に伴って前記袋体5内の水を前記上管部材119の上端で排出させ、該排出された水をボイラーで加熱しながら所要温度としてこれを前記温水として該外管10に供給する。
これを所要時間継続すると、前記硬化性樹脂の硬化によって、図1〜2に示すように、前記芯材46の硬化物で補強されたFRPが前記可撓性内袋39と前記可撓性外袋40との間に介在されてなる前記ライニング筒状体15が形成される。該ライニング筒状体15は前記貯液槽19として機能する。該ライニング筒状体15は優れた防水性を有するのは元より、前記経編地筒部材50を用いて構成されているため、熱伝導率が高く、強度に優れる。前記外管10は、図2に示すように、該ライニング筒状体15の外面部127の前記所要幅部分129と前記収容孔部3の前記内壁部11との間に挟持された状態にある。そして、該外面部127の該所要幅部分129を除いた残余部分130は前記内壁部11を密着状態に覆った状態にある。
なお本実施例においては図1に示すように、前記のように構成された貯液槽19の上部に、該貯液槽19内の熱媒液17の膨張を考慮してその膨張を吸収するための空気層132が設けている。該空気層132の容積は、例えば夏期において熱媒液17が膨張したときにも、その膨張を吸収できるように設定する。これにより、該膨張による該貯液槽19の破裂を防止でき、又、前記蓋部材60が該膨張の圧力で外れるのを防止できる。本実施例においては、前記貯液槽19の上部に50〜100cm程度の上下長さで空気層132を設けることとしている。なお、このように貯液槽19の上部に設ける空気層132は、地表における大気温度の影響を受けにくくするための断熱層としても機能する。
かかる構成を有する地中熱交換装置1の作用を、冬期と夏期に分けて説明する。冬期にあっては、前記貯液槽19が埋設されている周辺の地中温度は、例えば融雪を要する吸放熱領域の表面温度よりも相対的に高い。
そのため、この場合は、該地中熱交換装置1を次のように作動させる。即ち図1において、前記ポンプ33の駆動によって、前記吸放熱管部26を通過する過程で融雪のために冷却された熱媒液17を前記外管10の下端7から前記貯液槽19に流入させる。これと同時に、前記内管21の下端125から前記熱媒液17を前記吸放熱管部26に送給させる。これにより、前記外管10の下端7から前記貯液槽19に流入する熱媒液17は、該貯液槽19内に貯留されている熱媒液17の温度を低下させることになるが、相対的に温度の高い周辺の地中133から該貯液槽19内の熱媒液への熱移動が生じているため、該貯液槽19内の熱媒液17は徐々に加温される。
そして、該貯液槽19を構成する前記ライニング筒状体15の外面部127の前記残余部分130が前記内壁部11に密着状態にあることから、周辺の地中133から前記貯液槽19内の熱媒液17への熱移動は効率的に生ずる。加えて、前記外管10が前記収容孔部3の前記内壁部11と接触しているため、地中133から、該外管10内の熱媒液17への熱移動が生じて該外管10内の熱媒液17が加温されることが期待され、該地中熱交換装置1の熱効率の向上が期待される。
そして該外管10は前記貯液槽19内には存在しないため、該貯液槽19内の熱媒液17から該外管10内の熱媒液17に向けての直接的な熱移動(特許文献1、2におけるような熱移動)が生ずることはない。該外管10が該貯液槽19内に存すると、該貯液槽19内の上部に集まっているより温かい熱媒液17から該外管10内の熱媒液17に向けての熱移動が生じて該上部の熱媒液17の温度が低下してしまい、地中熱交換装置1の熱効率を低下させることになる。なお、該外管10が前記ライニング筒状体15の外面部127に部分的に接触してはいるが、該ライニング筒状体15の壁部136(図2)や該外管10の壁部137(図2)が断熱性を有するために、前記貯液槽19内の熱媒液17から該外管10内の熱媒液17に向けての熱移動はほとんど生じない。
本実施例において前記のように、加温された熱媒液17を前記内管21の下端125で吸引する如くなし、該下端125を前記貯液槽19の上側部分に配置しているのは、より温かい熱媒液が前記貯液槽19内の上部に集まっているからである。
逆に夏期にあっては、貯液槽19が埋設されている周辺の地中温度は、放熱されるべき領域の温度より相対的に低い。そのため、この場合は、前記地中熱交換装置1を次のように作動させる。即ち図1において、前記ポンプ33の駆動によって、前記吸放熱管部26を通過して前記吸熱されるべき領域を冷却させる過程で昇温された熱媒液17を、前記内管21の下端125から前記貯液槽19に流入させる。これと同時に、前記外管10の下端7から前記熱媒液17を前記貯液槽19内に流入させることにより、前記内管21の下端125から前記貯液槽19内に流入する熱媒液17は、該貯液槽19内に貯留されている熱媒液17の温度を上昇させることになるが、前記貯液槽19内の熱媒液17から、相対的に温度の低い周辺の地中への熱移動が効率的に生じているため、該貯液槽19内の熱媒液17は徐々に温度が低下する。
そして、より冷たい熱媒液が前記貯液槽19の下部に集まっているので、前記外管10の下端23から、この冷たい熱媒液が、前記吸放熱管部26に送られる。この場合も前記と同様、該外管10が前記貯液槽19内には存在しないため、特許文献1、2におけるような、該貯液槽19内の熱媒液から該外管10内の熱媒液に向けての直接的な熱移動が生ずることはない。該外管10が該貯液槽19内に存すると、該貯液槽19内の熱媒液17は上側にあるものほど温かい状態にあるところ、この温かい熱媒液17から該外管10内を上昇するより冷たい熱媒液17に向けての熱移動が生じて、該外管10内の熱媒液17の温度が上昇してしまい、地中熱交換装置1の熱効率を低下させることになる。
そして本実施例においては図23(B)に示すように、前記内壁部11が凹凸面状を呈することから前記ライニング筒状体15の内周面139は凹凸面状に形成されている。そのため前記外管10の下端から貯液槽19内に流入した熱媒液17が上方に移動する際や、前記内管21から貯液槽19内に流入した熱媒液が下方に移動する際に、該凹凸面がこれらの熱媒液に乱流を発生させることができ、これによって、貯液槽19内の熱媒液17に対する地中熱の移動効率を向上させることができる。
本発明は、前記実施例で示したものに限定されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載内で種々の設計変更が可能であることはいうまでもない。その一例を挙げれば次のようである。
(1) 前記収容孔部3は、地盤を上下方向に掘削して構成することの他、例えば図25に部分断面図を示すように、上下方向に孔部140を有するコンクリート製の杭141の該孔部140を以て構成してもよい。或いは、例えば図26に部分断面図を示すように、上下方向に孔部140を有する鋼管製の杭142の該孔部140を以て構成してもよい。
これらの場合も前記と同様にして、該孔部140(収容孔部3)の内面143を前記と同様にしてライニング筒状体15で被覆された状態とする。図25、図26において、前記外管10は前記実施例におけると同様に配設されている。この場合は、該孔部140が平滑面であるため、前記ライニング筒状体15の内周面139は平滑面を呈する。このようにしてコンクリート製の杭141や鋼管製の杭142の内面を該ライニング筒状体15で被覆する結果、特にコンクリート製の杭141の場合は、該杭141の孔部140の内面から炭酸カルシウムが析出するのを防止でき、該炭酸カルシウムがヒートポンプ等の配管を詰まらせるのを防止できることとなる。又、鋼管製の杭142の場合は該孔部140の内面での錆発生を防止でき、該錆がヒートポンプ等の配管を詰まらせるのを防止できることとなる。このようにコンクリート製の杭や鋼管製の杭を用いる場合は、前記ベントナイトは不要である。なお前記コンクリート製の杭は、建物を支持する支持杭を兼用するのがよい。
(2) 地盤を掘削して収容孔部3を形成する場合、岩盤を掘削して該収容孔部3を形成することもある。この場合は、前記袋体5を空気で膨張させることができる。又この場合は、掘削の際に前記円筒状ケーシング36やベントナイトを用いる必要がない。
(3) 前記可撓性環状基材42を前記経編地筒部材50とする場合、その素材は、前記ガラス繊維の他、炭素繊維等であってもよい。
(4) 前記芯材46を構成する可撓性環状基材42は、前記経編地筒部材50を用いて構成できる他、フェルトや織物、不織布、和紙等を用いて構成することもできる。
(5) 前記液状硬化性樹脂43は、熱硬化型であることの他、紫外線硬化型等であってもよい。熱硬化型の場合、その硬化温度は、65℃や80℃等に設定できる。或いは該硬化温度を、自然硬化する温度に設定してもよい。
(6) 前記液状硬化性樹脂43の熱伝導率を向上させるために、酸化アルミニウムや炭化珪素等を該樹脂に混入させることとしてもよい。
(7) 前記液状硬化性樹脂43を熱硬化させる手段としては、給電による発熱を利用する給電発熱手段を採用することもできる。該給電発熱手段の一例は、前記可撓性内袋39や可撓性外袋40等に電流によって発熱する銅線(例えば0.4〜0.6mm径)等の発熱線を前記袋体5の延長方向や水平方向、斜め方向等に、編み込んだり織り込んだりして略均一状態に配置し、バッテリ等で給電して発熱させることにより硬化させる手段である。このように構成する際、前記可撓性を有する袋体5をその周方向で所要幅の複数に区分し(例えば4区分し)、各区分毎に発熱部を構成し、該発熱部毎に給電するように構成すれば、それ程大きな電力を要することなく前記袋体5の前記液状硬化性樹脂を熱硬化させることができる。
(8) 前記外管10は、塩化ビニール製の管やポリエチレン製の管等の合成樹脂製等の管とされることもある。
(9) 構成された前記ライニング筒状体15の内周面145に、その下端から上端に向けてスパイラル状の誘導突条部を設けることにより、前記外管10の下端から前記貯液槽19内に流入して上昇する熱媒液や、前記内管21から貯液槽19内に流入して下降する熱媒液を、該スパイラル状の該誘導突条部に沿って上方向或いは下方向に螺旋状に移動させることができる。これによって、貯液槽19内の熱媒液17を前記ライニング筒状体15の内周面145に極力接触させながら該熱媒液を上昇させ或いは下降させることができるので、該貯液槽19内の熱媒液17への地中熱の移動効率を向上させることができる。
(10)前記下部材63の上部分が前記上部材62の下部分に、溶接や接着等によって連結されることによって前記底部材57が構成されることもある。
(11)前記底部分57は、樹脂等で一体成形されてもよい。
(12)前記袋体5は、硬化する前は可撓性を有し、該袋体5が膨張した状態で、該袋体5の外面部6が前記収容孔部3の内壁部11を密着状態に覆うことができると共に、該覆った状態で硬化されるものであれば、一重の硬化性樹脂からなる袋状に構成されたものであってもよい。
(13)本発明において、前記袋体5の外面部6が前記収容孔部3の内壁部11を密着状態に覆うとは、該外面部6の全体が該内壁部11に面状に当接した状態で該内壁部11を覆うものには限られず、該外面部6に部分的に皺が発生した状態で該外面部6が該内壁部11を覆う場合を含むものである。
(14)前記包み込み状物103を所要に結束してなる前記結束材104は、前記袋体5を前記のように膨張させるに先立って破断させることもある。そのための手段として、破断操作用の紐材を用いる破断手段を例示できる。
該破断手段は、一端が地上の固定部に固定された前記紐材を、前記包み込み状物103の延長方向に所要間隔で結束した状態にある各結束材に通し、該包み込み状物103が前記収容孔部3に収容された状態で、該紐材を、下端の結束材の下端で上方に折り返し、該紐材の他端部分が地上に位置する状態とする。そして、該他端部分を順次引き上げることによって該紐材が該結束材を下から順に破断させるように構成するものである。
該破断手段は、一端が地上の固定部に固定された前記紐材を、前記包み込み状物103の延長方向に所要間隔で結束した状態にある各結束材に通し、該包み込み状物103が前記収容孔部3に収容された状態で、該紐材を、下端の結束材の下端で上方に折り返し、該紐材の他端部分が地上に位置する状態とする。そして、該他端部分を順次引き上げることによって該紐材が該結束材を下から順に破断させるように構成するものである。
(15)例えば図5に示すように、前記包み込み状物103を含む前記収容物102を前記収容孔部3に収容する際、該収容物102の下降をより円滑化するために、該包み込み状物103の下端部分をなす前記底部材57をカバーされた状態とするのがよい。そのために、例えば図12〜13に示されている前記底部材57の前記底板部86の外周縁部分をなす、前記拡大保護部98としての鍔部97(図12〜13)で円筒部を立設し、該円筒部内に前記底部材57を収納状態とする。この際、該円筒部の下端で、下側部分が下方に向けて半丸状を呈するガイト凸部を設けるのがよい。
前記重り99を吊下するための係止孔100を有する前記係止片101は、該ガイト凸部の下端中央部で下方に突出状態とすればよい。該係止片の上端を前記底板部86の下面に連結する場合は、該連結作業を可能とするための割り溝を前記ガイド凸部に設けることとしてもよい。
1 地中熱交換装置
2 地盤
3 収容孔部
5 袋体
10 外管
11 内壁部
12 所要幅部分
13 残余部分
15 ライニング筒状体
16 内部空間
17 熱媒液
19 貯液槽
21 内管
39 可撓性内袋
40 可撓性外袋
41 環状間隙
42 可撓性環状基材
43 液状硬化性樹脂
44 外表面部
46 芯材
48 所要幅部分
50 経編地筒部材
55 可撓性筒状部材
56 下端筒部
57 底部材
59 上端筒部
60 蓋部材
61 連通凹部
62 上部材
63 下部材
65 連通孔
69 固定用周溝
85 下端開放部
86 底板部
97 鍔部
98 拡大保護部
99 重り
100 係止孔
101 係止片
113 栓体
115 ネジ軸部
119 上管部材
120 下管部材
2 地盤
3 収容孔部
5 袋体
10 外管
11 内壁部
12 所要幅部分
13 残余部分
15 ライニング筒状体
16 内部空間
17 熱媒液
19 貯液槽
21 内管
39 可撓性内袋
40 可撓性外袋
41 環状間隙
42 可撓性環状基材
43 液状硬化性樹脂
44 外表面部
46 芯材
48 所要幅部分
50 経編地筒部材
55 可撓性筒状部材
56 下端筒部
57 底部材
59 上端筒部
60 蓋部材
61 連通凹部
62 上部材
63 下部材
65 連通孔
69 固定用周溝
85 下端開放部
86 底板部
97 鍔部
98 拡大保護部
99 重り
100 係止孔
101 係止片
113 栓体
115 ネジ軸部
119 上管部材
120 下管部材
Claims (14)
- 地盤に上下方向に設けられた収容孔部に収容されて上下方向に延長する有底筒状の可撓性を有する袋体と、該収容孔部に収容され且つ該袋体の外面部に沿って上下方向に延長し且つ下端が該袋体の下端に連通される外管とを具え、前記袋体は硬化性樹脂からなり、該袋体が膨張した状態で、該袋体の外面部が前記収容孔部の内壁部を密着状態に覆うことができると共に、該袋体は、該覆った状態で硬化される如くなされており、該硬化により形成されたライニング筒状体は、熱媒液を貯留させるための貯液槽を形成でき、
又前記外管は、前記袋体の前記外面部と前記内壁部との間に挾持される如くなされていることを特徴とする地中熱交換装置。 - 地盤に上下方向に設けられた収容孔部に収容されて上下方向に延長する有底筒状の可撓性を有する袋体と、該収容孔部に収容され且つ該袋体の外面部に沿って上下方向に延長し且つ下端が該袋体の下端に連通される外管とを具え、該袋体は、樹脂製の可撓性内袋と樹脂製の可撓性外袋との間に、可撓性基材に液状硬化性樹脂が含浸されてなる芯材が収容されてなり、該袋体が膨張した状態で、該袋体の外面部が前記収容孔部の内壁部を密着状態に覆うことができると共に、該袋体は、該覆った状態で硬化される如くなされており、該硬化により形成されたライニング筒状体は、熱媒液を貯留させるための貯液槽を形成でき、
又前記外管は、前記袋体の前記外面部と前記内壁部との間に挾持される如くなされていることを特徴とする地中熱交換装置。 - 樹脂製の前記可撓性内袋と樹脂製の前記可撓性外袋との間に形成された環状間隙に、ガラス繊維を用いてなる経編地筒部材を前記可撓性基材とし且つ該経編地筒部材に前記液状硬化性樹脂が含浸されてなる、筒状を呈する前記芯材が、該経編地筒部材の緯糸の延長方向を前記環状間隙の周方向に合わせ、且つ該経編地筒部材の経糸の延長方向を前記袋体の延長方向に合わせて配設されていることを特徴とする請求項2記載の地中熱交換装置。
- 前記液状硬化性樹脂は熱硬化型であり、該液状硬化性樹脂を硬化させるように発熱する発熱線を前記袋体に配置したことを特徴とする請求項2又は3記載の地中熱交換装置。
- 前記袋体は、上下端が開放された筒状を呈する可撓性筒状部材の下端筒部に底部材を接合してなり、該底部材は、該可撓性筒状部材の内部空間に連通する連通凹部を有し、該連通凹部に前記外管の下端が連通されることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の地中熱交換装置。
- 前記底部材は、上部材と下部材とからなり、該上部材は、上下端が開放した連通孔が設けられており、その上部分が、前記可撓性筒状部材の前記下端筒部に挿入されて該下端筒部に連結されており、又前記下部材は、前記連通孔に連通し得る有底孔部が設けられており、その上部分が前記上部材の下部分に連結されており、前記外管の前記下端が、該下部材の該有底孔部に連通するように該下部材に取り付けられていることを特徴とする請求項5記載の地中熱交換装置。
- 前記下部材の下端には、前記上部材の外周面の外方に突出する拡大保護部が設けられていることを特徴とする請求項6記載の地中熱交換装置。
- 地盤に上下方向に設けられた収容孔部に、有底筒状の可撓性を有し且つ硬化性樹脂からなる袋体が収容されると共に、該袋体の外面部に沿って上下方向に延長し且つその下端が該袋体の下端に連通されてなる外管が、該収容孔部に収容されており、
該外管は、該袋体の該外面部の、周方向で見た所要幅部分と前記収容孔部の内壁部との間に挟持された状態にあり、該外面部の該所要幅部分を除いた残余部分は前記内壁部を密着状態に覆った状態にあり、
又該袋体は、この覆った状態で硬化される如くなされており、該硬化により形成されたライニング筒状体は、その内部空間に熱媒液を貯留させ得る貯液槽を形成する如くなされており、
又、前記貯液槽の上側部分には、内管が、その下端側部分を該貯液槽内の熱媒液に沈めた状態で配設される如くなされており、
前記外管の上端と前記内管の上端とが、放熱されるべき領域において放熱し又は吸熱されるべき領域において吸熱し得る吸放熱管部に接続される如くなされており、
又、前記熱媒液を循環させるためのポンプが介在される如くなされていることを特徴とする地中熱交換装置。 - 地盤に上下方向に設けられた収容孔部に、有底筒状の可撓性を有し且つ硬化性樹脂からなる袋体が収容されると共に、該袋体の外面部に沿って上下方向に延長し且つその下端が該袋体の下端に連通されてなる外管が、該収容孔部に収容されており、
該外管は、該袋体の該外面部の、周方向で見た所要幅部分と前記収容孔部の内壁部との間に介在されており、該所要幅部分が、該内壁部で支持された状態にある該外管の表面部を覆うと共に、該外面部の該所要幅部分を除いた残余部分は前記内壁部を密着状態に覆った状態にあり、
又、該袋体は、この覆った状態で硬化される如くなされており、該硬化により形成されたライニング筒状体は、その内部空間に熱媒液を貯留させ得る貯液槽を形成する如くなされており、
又、前記貯液槽の上側部分には、内管が、その下端側部分を前記貯液槽内の熱媒液に沈めた状態で配設される如くなされており、
前記外管の上端と前記内管の上端とが、放熱されるべき領域において放熱し又は吸熱されるべき領域において吸熱し得る吸放熱管部に接続される如くなされており、
又、前記熱媒液を循環させるためのポンプが介在される如くなされていることを特徴とする地中熱交換装置。 - 前記袋体は、樹脂製の可撓性内袋と樹脂製の可撓性外袋との間に形成された環状間隙に、ガラス繊維を用いてなる経編地筒部材としての可撓性基材に液状硬化性樹脂が含浸されてなる、筒状を呈する芯材が配設されて、前記袋体が構成されており、該経編地筒部材の緯糸の延長方向を前記環状間隙の周方向に合わせてあり、且つ該経編地筒部材の経糸の延長方向が該袋体の延長方向に合わせてあることを特徴とする請求項8又は9記載の地中熱交換装置。
- 前記ライニング筒状体の内周面は凹凸面状に形成されていることを特徴とする請求項8〜10の何れかに記載の地中熱交換装置。
- 請求項10記載の地中熱交換装置を構成する地中熱交換用の前記貯液槽の構築方法であって、
有底筒状の可撓性を有し且つ前記芯材が前記環状間隙に配設されてなる前記袋体と、該袋体の前記下端に連通されている前記外管と、該袋体の前記下端に連結された重りとからなる収容物を、前記芯材の前記経編地筒部材の前記経糸の延長方向を前記収容孔部の上下延長方向に合わせて該袋体を窄めた状態にして、該重りの自重を利用して該収容孔部の上端からその底部に向けて下ろし、
前記袋体が前記収容孔部の底部に到達した状態で、ポンプの稼動によって、前記外管の上端から水を供給して該水を前記袋体内に順次供給することによって、前記袋体を膨張させて前記袋体の前記外面部を前記収容孔部の前記内壁部に密着状態とし、
その後、ポンプの稼働によって、前記外管に、前記液状硬化性樹脂を硬化させ得る温度の温水を順次供給し、該供給に伴って前記袋体内の水を排出させ、該排出された水をボイラーで加熱しながら所要温度としてこれを前記温水として前記外管に供給し、
これを継続することにより前記液状硬化性樹脂を硬化させることによって、前記芯材の硬化物で補強されたFRPが前記可撓性内袋と前記可撓性外袋との間に介在されてなるライニング筒状体を形成することを特徴とする地中熱交換装置用の貯液槽の構築方法。 - 前記可撓性内袋の、該可撓性内袋と対向する前記可撓性外袋側の内側面をフェルトで覆うと共に、該フェルトを該可撓性内袋に熱溶着してなることを特徴とする請求項12記載の地中熱交換装置用の貯液槽の構築方法。
- 前記収容物は、前記袋体を、前記外管を包むように包み込み状態とし、このように包み込み状態として形成された包み込み状物を、上下方向に所要間隔を置いて、該袋体の前記膨張によって破断され或いは該膨張に先立って破断される結束材で結束し、該袋体の下端に前記重りを連結してなることを特徴とする請求項12又は13記載の地中熱交換装置用の貯液槽の構築方法。
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