JP2007183008A - 補助翼を付加した螺旋翼 - Google Patents

Abstract

【課題】 地下埋設式で地熱を利用した熱交換を目的とするタンク外殻部に配されるフィンにおいて、採放熱の効果を高めると共に地中での安定性も向上する形状を提供する。
【解決手段】 本発明は地中に埋設し、貯留した流体などを地熱を利用して熱交換を行なう地下埋設式のタンク等に配される螺旋状のフィンに補助翼を配することにより、その表面積を増大させ、なおかつ地中での安定性を確保する。
【選択図】図１

Description

本発明は地中に埋設し、貯留した流体などを地熱を利用して熱交換を行なう地下埋設式のタンク等の埋設を容易にし、熱交換の効果を高め、さらに土中での安定性を考慮した螺旋翼の形状に関する。

従来、地中に埋設する形式のタンクは、土地の有効活用のためであったり、非常時の緊急用水の確保の用途であったりするが、それらの目的と併せて、地中の温度が安定している事を利用して、熱交換により水を冷却するものなどが考案されている。地中の温度を利用する考案では、タンクを地下に埋設するのを容易にするためと表面積の拡大のために本体外殻を螺子状に構成したものや、採放熱の効果を高めるためのフィンを本体に取り付けたものなどがある。

また、鋼管杭などにおいては、回転圧入の手段として鋼管杭の全部あるいは一部に螺旋翼を配し、従来の工法に比べ、圧入の効率を高めるとともに作業時の騒音の低減を図った物が考案され、実施されている。

流体などを貯留し、地熱を利用し熱交換を図る地下埋設式のタンクなどでは、鋼管杭などの如く回転圧入をするための強度や耐構造を得るのは困難であり、現実的には埋設用穴を掘削してから、地中にタンクを設置し、埋め戻す工法となる。

該地下埋設式タンクなどにおいては、地熱との熱交換の効果が、非常に大切な構成要素となるため、外殻にフィンを配するなどの考案が生まれてくるが、外殻の形状が複雑な構成となるため、単純な掘削、埋設、埋め戻しでは不都合が生じることとなる。そこで、一つの方法として、掘削穴にセメントなどで構成され時間の経過により固形化するペースト状の物を注入してから、タンク本体を回転、埋設することが考えられる。この場合は前述したように、タンク外殻に配するフィンは、前述した鋼管杭などと同様に、螺旋翼の形状をとることが望ましい。

特開２００３−１４３８５の考案は地熱を利用した熱交換器であるが、地下に埋設するタンク部の外底部に掘削刃を有し、さらに外殻部に螺旋状のフィンを有しているため、タンク埋設用の穴を事前に掘削することなく、回転圧入する事が可能となっている。この事により、掘削廃土が生ぜず、埋め戻しを行なった場合に土中に空気を含むことによる採放熱の効果低下を考慮する必要がなくなるとしている。

特開２００４−１７７０１２の考案は前記特開２００３−１４３８５と同様に回転圧入のための掘削刃とねじ込み用の螺旋翼を有した鋼管杭であり、杭内部の配管に水、オイル、不凍液、空気などの熱媒体を通す考案である。本考案においては、該鋼管杭を回転圧入することにより、埋設時に掘削軟化した土砂を杭側面に押し出し圧縮するため、杭周縁の土砂密度が高くなり、熱伝導率があがり、熱交換の効率が良くなるとしている。また、鋼管杭内部の空間に水、オイル、不凍液、コンクリート、モルタル、砂、砂利、軽量気泡コンクリートの粉砕物、金属片、鋼球、ステンレス製球体などを充填し、地熱と鋼管杭内の配管との熱交換の効果の向上を図っている。

前記２考案においては残土の発生が皆無であり、単純な埋め戻しによる工法に比較すれば、熱交換の効果は高まっている。しかしながら、前記２考案の工法を実施するためには土質や土中の埋物などの条件が整わなければならず、一般的な掘削、埋め戻しの工法を選択しなければならない場合も少なくないと思われる。前記２考案とも回転圧入工法の結果付随的に熱交換の効果は高まっているが、積極的な熱交換効果の向上は図られていない。また、特開２００４−１７７０１２の考案では鋼管杭内部に水などの熱媒体を充填しているが熱交換率の向上を意図している訳ではない。
特開２００３−１４３８５号 特開２００４−１７７０１２号

小規模集合住宅などの敷地内に、流体を貯留し地熱を利用して熱交換を行う構成のタンクにおいて、埋設を容易にするとともに地熱からの採放熱の効果を向上させるためにタンク外殻に配する螺旋状のフィン形状の表面積を増大させ、かつ土中での安定性を確保する補助翼を配した螺旋翼の形状を提供する。

請求項１記載の螺旋翼は地熱を利用する地下埋設式のタンクなどの外殻に配して埋設時の作業性の向上をはかり、その螺旋翼の１巻に少なくとも１箇所以上補助翼を配することにより表面積を増大させ埋設後の地熱を利用する地下埋設式のタンクなどの採放熱作用の効果を高めると共に土中での安定性の向上を図る発明である。

本発明により、地熱を利用した熱交換を目的とする地下埋設タンクなどの効果を向上させることは、化石燃料消費の低減に貢献する事であり、二酸化炭素排出削減などの環境分野における社会問題の解決に寄与する物である。

本発明を実施するための最良の形態を図１から図３を参照にして詳述する。

図３は本発明を実施するに当たって想定する回転埋設式の流体貯留を目的としたタンクを埋設した場合の概念図である。

図１は本発明を実施するための最良の形態の正面斜視図である。タンク筒体１に配される螺旋翼２は、回転圧入工法のためではなく、所謂埋め戻し作業において掘削穴にコンクリートなどの半固形あるいはペースト状の注入剤５を適量充填した後、回転埋設するための最適な形状として螺旋形とした。この螺旋翼２の寸法、巻数に関しては限定する物ではなく、タンク容量や得ようとする熱交換の効果等や材質あるいは必要強度により、最適な寸法、巻数、間隔を求めることとなる。

３は螺旋翼２に配する補助翼である。この補助翼３は螺旋翼２の表面積を拡大する事により熱交換の効果を高める働きをすると共に土中での安定性の向上させる。その材質はタンク筒体や螺旋翼２と同様に熱交換の効果の良い素材を使用し、螺旋翼２に溶接等で図１の如く、ある一定の角度をもって固着する。

図２のａは回転埋設の際の埋設方向すなわち正転時の側面図であるが、埋め戻しの際に、あらかじめ注入されたコンクリートなどの半固形あるいはペースト状の注入剤５の圧力によって補助翼３がしなり、埋設の妨げにならない様子を示している。

本実施の形態においては、回転埋設により所定深度に到達した後に、タンク筒体に逆回転を加える事とする。

図２のｂは逆回転時の側面図である。逆回転を加えることにより、補助翼３が注入剤５の圧力を受けて起き上がる様子を示している。この事により、タンクの土中での安定性を確保すると共にタンク周辺の注入剤５と圧密することにより熱交換の効果を高める。

４は逆回転時に補助翼３が注入剤５の圧力を受けて起き上がる際の止具として配しているが、表面積の増大の役割も果たしている。

補助翼３の翼端は図に示すように、ある程度の角度を持たせてあるが、これは逆回転時の補助翼３の起き上がり動作を円滑にするための働きと補助翼３の全長を伸ばし、表面積の増大を計る効果を持つ。

実施の形態の正面斜視図である。 実施の形態の回転時の側面概念図である。 実施の形態が想定する地下埋設式タンクの正面概念図

符号の説明

１ タンク筒体
２ 螺旋翼
３ 補助翼
４ 止具
５ 回転埋設用の注入剤

Claims (1)

1. 地中に埋設し地熱との熱交換を図る鉄鋼類製あるいはステンレス製の筒内に流体を貯留するタンクの外殻に表面積を増大させ熱交換の効果を向上させ、かつ土中での安定性を図る補助翼を少なくとも１巻に１箇所以上有する螺旋状の採放熱フィン形状

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