JP2014031914A

JP2014031914A - 地中熱の熱交換パイプの埋設方法、埋設用の推進具

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Publication number: JP2014031914A
Application number: JP2012171580A
Authority: JP
Inventors: Yoshimitsu Hashizume; 善光橋詰
Original assignee: Mitani Sekisan Co Ltd
Current assignee: Mitani Sekisan Co Ltd
Priority date: 2012-08-02
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2014-02-20
Anticipated expiration: 2032-08-02
Also published as: JP6085113B2

Abstract

【課題】杭穴内に泥塊などの障害物があっても、熱交換パイプを効率良く下降して埋設できる。
【解決手段】地上４１から杭穴４２を掘削して、杭穴４２内に中空部４４を有するコンクリート製の既製杭４３を埋設する（ａ）。下端部に錘部材２０及び推進具１０を取り付けた熱交換パイプ１を、既製杭４３の中空部４４に挿入する（ｂ）（ｃ）。下降途中で、泥塊等の障害があった場合には、地上４１から供給パイプ１３に高圧水を供給して、推進具１０の噴射口１２、１２から上方に高圧水を噴射して（ｄ）、既製杭４３の底部まで下降する（ｅ）。推進具１０の噴射を止め熱交換パイプ１を地上４１で保持して、推進具１０のみを地上４１まで引き上げる（ｆ）。
【選択図】図２

Description

この発明は、比較的高温の地中の熱と地上の比較的低い熱を熱交換する際に利用する地中熱の熱交換パイプの埋設方法、およびこの埋設方法に使用する埋設用の推進具に関する。

従来、杭穴内にＵ字状に折り曲げた多数の熱交換パイプを埋設して、熱交換パイプ内に水などの各種熱交換媒体を通して、比較的高温の地中から熱を取り出していた。また、この場合、中空既製杭の外周又は中空部に、熱交換パイプの下端部（即ちＵ字状の折り返し部分）を固定して、既製杭と共に熱交換パイプを杭穴内に埋設することもなされていた（特許文献１）。

特開２０１２−５７８２４

前記既製杭に取り付けて、既製杭と共に埋設する場合、既製杭の埋設治具等で熱交換パイプを傷つけ無いように既製杭の内壁又は外壁に止める必要があり、とりわけ、複数の既製杭を上下に連結する深い位置まで熱交換パイプを埋設する場合には、上杭を回転させながら、下杭と接合する必要が有り、上杭への熱交換パイプの取り付けと併せて、作業が煩雑となる問題点があった。
また、既製杭に熱交換パイプを固定せずに、杭穴内（又は既製杭の中空部内）に直接に熱交換パイプを埋設する場合には、杭穴中の泥塊などがある場合には、容易に熱交換パイプを埋設することができない場合も生じていた。また、泥塊などを生じないように杭穴内を空にすることはさらに困難であった。

そこでこの発明では、熱交換パイプの下端部に推進具を取り付け、熱交換パイプを単独で杭穴内に埋設し、杭穴内に泥塊があっても推進具から上向きに高圧流体を噴射するので、前記問題点を解決した。

すなわち、この発明は以下のように構成することを特徴とする地中熱の熱交換パイプの埋設方法である。
(1) 地面から掘削して、所定形状の杭穴を形成し、必要ならばさらに前記杭穴内に中空の既製杭を埋設する。
(2) 地上で、熱交換用の往復パイプの下端部に推進具を取付け、該熱交換用の往復パイプと推進具とを、前記杭穴内又は杭穴内の既製杭の中空部に、挿入して下降沈設する。
(3) 埋設途中でまたは、最初から、前記推進具に地上から高圧流体を供給して、前記推進具から上方に向けて高圧流体を噴射して、前記熱交換用の往復パイプと推進具とを下降推進する。
(4) 前記熱交換用の往復パイプが予め設定した杭穴の底付近に至ったならば、前記高圧流体の噴射を停止して、前記熱交換用の往復パイプをその位置で保持すると共に、前記熱交換用の往復パイプから前記推進具を取り外し、前記推進具を地上に引き上げる。
(5) 以上のようにして、地中熱の熱交換パイプを杭穴内に設置する。

前記において、以下のように構成することを特徴とする地中熱の熱交換パイプの埋設方法である。
(1) 熱交換用の往復パイプをＵ字として、熱交換用の往復パイプ下端部の折り返し部に錘部材を装着する。
(2) 前記錘部材に、推進具の係止具を設け、前記係止具は、前記推進具が錘部材に対して下降する動きを規制し、かつ前記推進具が錘部材に対して推進具が上昇する動きを自由とした。

また、他の発明は、地中に埋設して熱交換をする熱交換パイプの先端部に適用する推進具であって、以下のように構成することを特徴とする熱交換パイプ埋設用の推進具である。
(1) 熱交換用のパイプの下端部に取り付ける本体部と、該本体部に接続して、地上に至る供給パイプからなる。
(2) 前記本体部は、前記供給パイプから供給される高圧流体を上方に向けて噴出できる吹出口を有する。
(3) 前記本体部は、前記熱交換用のパイプの下端部に対して下方に向けた動きを規制し、上方に引き抜き可能に取り付けた。

前記における高圧流体は、主に高圧水であるが、高圧空気、または高圧空気と高圧水との混合体とすることもできる。

この発明では、熱交換パイプ下端部のＵ字状部分に上向きの噴射口を有する推進具を取り付けたので、杭穴内に泥塊などがあっても高圧流体を推進力として熱交換パイプを単独で、ソイルセメントや泥水で満たされた杭穴内に、埋設できる。また、熱交換パイプの下端部に錘部材を配置すれば、推進具の着脱機構の設置もでき、浮力にも抗して熱交換パイプの埋設作業を効率化できる。

図１は、この発明の実施例の推進具で、（ａ）は錘部材に推進具を取り付けた状態の側面図、（ｂ）は同じく正面図、（ｃ）は同じく斜視図である。図２（ａ）〜（ｅ）はこの発明の埋設方法を説明する縦断面図である。図３は、熱交換パイプの埋設が完了した状態の縦断面図である。

１．使用する部材

（１）熱交換パイプ１
熱交換パイプ１は、Ｕ字状のパイプ連結具３の上向きの接続口に、それぞれ熱パイプ２、２を連結してを構成する（図１（ａ）（ｂ））。

（２）推進具１０
推進具１０は、上方に向けて高圧水を噴射できる噴射口１２、１２を有する推進具本体１１の上面に、地上４１から高圧水を供給する供給パイプ１３を連結して構成する（図１（ｃ））。

（３）錘部材２０
錘部材２０は、フランジ２２、２３、ウエブ２４からなるＨ形鋼（高さ３０〜１００ｃｍ程度）で、ウエブの２４下端部を除去して、開口２８を形成して構成する（図１）。
Ｈ形鋼のフランジ２２、２３の外面に推進具本体１１を収容する係止具３１を設ける（図１）。係止具３１は、上部３２及び下部３３からなり、下部３３は、推進具本体１１の下端部を保持して、相対的に下方に移動することを防ぐ底蓋３４を有する。上部３２は枠状で、保持具本体１１の上部外周を囲う形状である。
錘部材２０のウエブ２４の一面２５側でフランジ２２、２３の間に、熱交換パイプ１を配置し、パイプ連結部３を開口２８付近に位置させる。また、ウエブ２４の他面２６側でフランジ２２、２３間に、他の熱交換パイプ１を配置し、パイプ連結部３を開口２８付近に位置させる。両パイプ連結部３、３は、開口２８を通る接続材５で固定する（図１）。
接続材５は、熱交換パイプ１を錘部材２０のフランジ２２、２３間に保持して、また、錘部材２０に対して熱交換パイプ１、１が上昇した場合には、接続材５がウエブ２４の下縁２７に当たるるので、錘部材２０に対して熱交換パイプ１が上昇することを防止できる。

２．埋設方法

（１）予め決められた深さ（例えば、１５ｍ）まで、地上４１から杭穴４２を掘削して、杭穴４２内にセメントミルクを注入して、少なくとも杭穴４２の底付近（根固め部）にソイルセメント層を形成する。杭穴４２内に中空部４４を有するコンクリート製の既製杭４３を埋設する（図２（ａ）（ｂ））。この際、既製杭４３は、深さ２０ｍの杭穴の場合、２本程度必要であり、通常の方法により上下に接合しながら埋設する。また、既製杭４３は中空部４４が上下に開放しており、中空部４４、４４内にもソイルセメントが充填される。

（２）続いて、下端部に錘部材２０及び推進具１０を取り付けた熱交換パイプ１を、地上から既製杭４３の中空部４４に挿入する（図２（ｂ）（ｃ））。この際、熱交換パイプ１は、必要長さ（深さ）の熱パイプ２、２を１本にして、巻いた状態にしてある。また、適宜、熱パイプ２、２を連結しながら埋設することもできる。

（３）熱交換パイプ１は錘部材２０があるで、所定深度まで下降可能であるが、下降途中で、泥塊等の障害があった場合には、これが抵抗となり、それ以上下降できなくなる場合もあった（図２（ｃ））。
この場合、地上４１から供給パイプ１３に高圧水を供給して、推進具１０の噴射口１２、１２から上方に向けて、矢示のように高圧水を噴射して（図２（ｄ））、これを推進力として泥塊などの障害に抗して、熱交換パイプ１は推進具１０と共に既製杭４３の底部（杭穴底部）まで、下降する（図２（ｅ））。
また、この際、高圧水の噴射は、既製杭４３の中空部４４内で噴射するので、杭穴壁を傷つけるおそれは無い。また、推進具１０がフランジ２３、２３の外面側に取りつけてあるので、フランジ２２、２３の内面側に配置される熱交換パイプ１に高圧水が当たることはない。

（４）熱交換パイプ１が所定の深さに達したならば、推進具１０の噴射を止め熱交換パイプ１を地上４１で保持して、推進具１０の供給パイプ１３を地上４１から引いて、係止具３１から推進具本体１１を引き抜き、推進具１０、１０を地上４１まで引き上げる（図２（ｆ））。

（５）この状態を保持することにより、ソイルセメントが固化して、熱交換パイプ１のＵ字状のパイプ連結具３は錘部材２０と共に、既製杭４３の底付近（杭穴４２の底付近）に固定される。また、この際、噴射された高圧水は、比重が軽く杭穴上方に移動するので、既製杭の底付近（杭穴の底付近）のソイルセメントなどの固化に影響が無い。

（６）このように埋設された熱交換パイプ１は、通常の方法により、熱パイプ２、２内に冷媒（水）を循環して、既製杭４３の底付近（杭穴４２の底付近）の地盤の熱を、地上４１に取り出すことができる（図３）。

３．他の実施態様

（１）前記実施態様で、杭穴４２内に既製杭４３を埋設したが、既製杭４３を使用せずに、杭穴４２内に直接に熱交換パイプ１を埋設することもできる（図示していない）。

（２）また、前記実施態様で、推進具１０を使用しないで、あるいは推進具１０と併用して、錘部材２０を、長い棒状の押下ロッドで、杭穴４２の底まで押し下げることもできる（図示していない）。また、この場合、押下ロッドの先端部を、熱交換パイプ１の接続材５に係止して、熱交換パイプ１を直接に押し下げることもできる（図示していない）。

（３）また、前記実施態様で、錘部材２０を短くまたは軽くして、あるいは錘部材２０を省略して、推進具１０のみで浮力にも抗して熱交換パイプ１を直接に押し下げることもできる（図示していない）。

１熱交換パイプ
２熱パイプ
３パイプ連結具
５接続材
１０推進具
１１推進具本体
１２噴射口
１３供給パイプ
２０錘部材
２１Ｈ形鋼
２２、２３フランジ
２４ウエブ
２５ウエブの一面
２６ウエブの他面
２７ウエブの下縁
２８開口
３１係止具
３２係止具の上部
３３係止具の下部
３４下部の底蓋
４１地上
４２杭穴
４３既製杭
４４既製杭の中空部

Claims

以下のように構成することを特徴とする地中熱の熱交換パイプの埋設方法。
(1) 地面から掘削して、所定形状の杭穴を形成し、必要ならばさらに前記杭穴内に中空の既製杭を埋設する。
(2) 地上で、熱交換用の往復パイプの下端部に推進具を取付け、該熱交換用の往復パイプと推進具とを、前記杭穴内又は杭穴内の既製杭の中空部に、挿入して下降沈設する。
(3) 埋設途中でまたは、最初から前記推進具に地上から高圧流体を供給して、前記推進具から上方に向けて高圧流体を噴射して、さらに前記熱交換用の往復パイプと推進具とを下降推進する。
(4) 前記熱交換用の往復パイプが予め設定した杭穴の底付近に至ったならば、前記高圧流体の噴射を停止して、前記熱交換用の往復パイプをその位置で保持すると共に、前記熱交換用の往復パイプから前記推進具を取り外し、前記推進具を地上に引き上げる。
(5) 以上のようにして、地中熱の熱交換パイプを杭穴内に設置する。
以下のように構成することを特徴とする請求項１記載の地中熱の熱交換パイプの埋設方法。
(1) 熱交換用の往復パイプをＵ字として、熱交換用の往復パイプ下端部の折り返し部に錘部材を装着する。
(2) 前記錘部材に、推進具の係止具を設け、前記係止具は、前記推進具が錘部材に対して下降する動きを規制し、かつ前記推進具が錘部材に対して推進具が上昇する動きを自由とした。
地中に埋設して熱交換をする熱交換パイプの先端部に適用する推進具であって、以下のように構成することを特徴とする熱交換パイプ埋設用の推進具。
(1) 熱交換用のパイプの下端部に取り付ける本体部と、該本体部に接続して、地上に至る供給パイプからなる。
(2) 前記本体部は、前記供給パイプから供給される高圧流体を上方に向けて噴出できる吹出口を有する。
(3) 前記本体部は、前記熱交換用のパイプの下端部に対して下方に向けた動きを規制し、上方に引き抜き可能に取り付けた。