JP2014163554A - Construction method of heat exchange equipment of geothermal heat utilization system and geothermal heat utilization system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、地中熱利用システムの熱交換装置の施工方法および地中熱利用システムに関し、特にたとえば、熱交換装置の内部を循環させた流体と地中熱との間で熱交換して地中熱を採熱する地中熱利用システムを施工する際に適用可能な、地中熱利用システムの熱交換装置の施工方法および地中熱利用システムに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for constructing a heat exchange device for a geothermal heat utilization system and a geothermal heat utilization system, and in particular, for example, exchanging heat between a fluid circulated inside a heat exchange device and ground heat to generate a ground. The present invention relates to a construction method for a heat exchange device of a geothermal heat utilization system and a geothermal heat utilization system that can be applied when constructing a geothermal heat utilization system that collects intermediate heat.
一般的に、地中の温度は、年間を通してほぼ一定であり、外気温度に比べると、夏は低く、冬は高くなっている。そこで、地中と外気との温度差を利用して効率的に冷暖房、給湯および融雪などを行うために、熱交換器を地中に埋設し、その熱交換器の内部に不凍液や水などの流体(熱媒体)を循環させて流体と地中熱との間で熱交換し、それによって採熱した熱をヒートポンプの熱源として利用する(つまり、必要な温度領域の熱に変換する)地中熱利用システムが公知である。 In general, the temperature in the ground is almost constant throughout the year, and is lower in summer and higher in winter than the outside air temperature. Therefore, in order to efficiently perform cooling / heating, hot water supply, snow melting, etc. using the temperature difference between the ground and the outside air, a heat exchanger is buried in the ground, and anti-freezing liquid, water, etc. are placed inside the heat exchanger. Circulating fluid (heat medium) and exchanging heat between fluid and underground heat, and using the collected heat as a heat source for heat pump (that is, converting it to heat in the required temperature range) Heat utilization systems are known.
このような地中熱利用システムによれば、採熱した地中熱を、冬であれば高温エネルギとして暖房用熱源又は融雪用熱源のために利用することができ、また、夏であれば低温エネルギとして冷房用熱源等のために利用することができる。 According to such a geothermal heat utilization system, the collected geothermal heat can be used as a high-temperature energy for a heating heat source or a snow melting heat source in winter, and in summer, it can be used at a low temperature. It can be used as a heat source for cooling as energy.
たとえば、特許文献1には、地面に掘削孔を形成して、その掘削孔に熱交換器としてU字管を建て込む技術が記載されている。特許文献1では、2つの(1対の)U字管を互いに側方に重ね合わせて、それらをユニット化した状態で掘削孔の内部に配設した掘削管の中に挿入するようにしている。
しかしながら、特許文献1の技術では、各U字管のU字継手部の曲率が大きく、単管どうしの距離がつまっているので、各単管を流れる流体の熱どうしが干渉することによって流体の熱損失が大きくなってしまい、熱交換効率の低下が懸念されていた。 However, in the technique of Patent Document 1, since the curvature of the U-shaped joint portion of each U-shaped tube is large and the distance between the single tubes is clogged, the heat of the fluid flowing through each single tube interferes with the fluid. There was a concern that heat loss would increase and the heat exchange efficiency would decrease.
また、これに対し、各U字管のU字継手部の曲率を小さくすることが考えられるが、そうすると、2つのU字管を互いに側方に重ね合わせたユニットの外形寸法が大きくなってしまい、その分だけ地面に形成する掘削孔の大きさも大きくしなければならないので、掘削孔の形成に手間や時間がかかり、システムの施工性が悪くなってしまう。 On the other hand, it is conceivable to reduce the curvature of the U-shaped joint portion of each U-shaped tube. However, if this is done, the outer dimensions of the unit in which two U-shaped tubes are superposed side by side will increase. Since the size of the excavation hole formed in the ground must be increased by that amount, it takes time and effort to form the excavation hole, and the workability of the system is deteriorated.
それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、地中熱利用システムの熱交換装置の施工方法および地中熱利用システムを提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a novel method for constructing a heat exchange device for a geothermal heat utilization system and a geothermal heat utilization system.
この発明の他の目的は、地中熱利用システムの効率化を実現し、かつ施工性に優れた、地中熱利用システムの熱交換装置の施工方法および地中熱利用システムを提供することである。 Another object of the present invention is to provide a method for constructing a heat exchanging device for a geothermal heat utilization system and a geothermal heat utilization system that realizes the efficiency of the geothermal heat utilization system and has excellent workability. is there.
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。なお、括弧内の参照符号および補足説明などは、本発明の理解を助けるために後述する実施の形態との対応関係を示したものであって、本発明を何ら限定するものではない。 The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. Note that reference numerals in parentheses, supplementary explanations, and the like indicate correspondence relationships with embodiments described later to help understanding of the present invention, and do not limit the present invention in any way.
第1の発明は、湾曲継手と湾曲継手の各端に接続される2つの直管とを有するU字管の内部を循環させた流体によって地中熱を採熱する地中熱利用システムの熱交換装置の施工方法であって、(a)地面に立抗を掘削するステップ、(b)2つのU字管を準備して、一方のU字管の湾曲継手の上に、所定の間隔を隔ててかつ各々の湾曲方向が直交するように他方のU字管の湾曲継手を重ねて配置するステップ、(c)ステップ(b)で上下に重ねた湾曲継手どうしを固定して、埋設ユニットを構成するステップ、(d)ステップ(c)で構成した埋設ユニットを前記立抗の底まで下降させるステップ、および(e)ステップ(d)の後、立抗を埋め戻すステップを含む、地中熱利用システムの熱交換装置の施工方法である。 1st invention is the heat | fever of the underground heat utilization system which collects ground heat with the fluid circulated through the inside of the U-shaped pipe which has a curved joint and two straight pipes connected to each end of a curved joint. An exchanging method for an exchanging device, comprising: (a) a step of excavating a bearing on the ground; (b) preparing two U-shaped tubes and placing a predetermined interval on the curved joint of one U-shaped tube; A step of placing the curved joints of the other U-shaped pipes so that the curved directions thereof are perpendicular to each other, and (c) fixing the curved joints stacked vertically in step (b) to fix the buried unit. Geothermal heat, comprising: (d) lowering the buried unit constructed in step (c) to the bottom of the resist, and (e) refilling the resist after step (d). It is the construction method of the heat exchange apparatus of a utilization system.
第1の発明によれば、2つのU字管を各々の湾曲方向が直交するように交差させて上下に重ねた埋設ユニットを立抗の中へ挿入するようにしているので、2つのU字管を互いに側方に重ね合わせてユニット化した場合などと比較して、立抗の外形寸法を小さくすることが可能であり、施工性を向上させることができる。 According to the first invention, the two U-shaped pipes are inserted into the ridges so that the two U-shaped tubes intersect with each other so that the respective bending directions are orthogonal to each other, so that the two U-shaped pipes are inserted. Compared with the case where the pipes are overlapped to the side to form a unit, the external dimensions of the resisting can be reduced, and workability can be improved.
また、一方のU字管の湾曲継手の上、すなわち直管どうしの間に他方のU字管の湾曲継手を交差させて配設ようにしているので、無駄なスペースを生じさせないようにしつつ、U字管の湾曲継手を一定以上の曲率半径で形成して、流体の熱損失を回避することが可能になる。しかも、各U字管の湾曲継手どうしを上下に間隔を隔てた状態で配設しているので、各々のU字管の湾曲継手の内部を循環する流体の熱どうしが干渉することを回避することができる。したがって、効率が良い地中熱利用システムを実現することができる。 In addition, since the curved joint of the other U-shaped tube is arranged so as to intersect the curved joint of one U-shaped tube, that is, between the straight pipes, It is possible to avoid the heat loss of the fluid by forming the curved joint of the U-shaped tube with a certain radius of curvature. In addition, since the curved joints of the U-shaped pipes are arranged with a space therebetween in the vertical direction, the heat of the fluid circulating in the curved joints of the U-shaped pipes is prevented from interfering with each other. be able to. Therefore, an efficient underground heat utilization system can be realized.
第2の発明は、第1の発明に従属し、2つのU字管の少なくともいずれか一方には、上下に重ねた湾曲継手どうしの間隔を保持するための間隔保持手段が設けられ、ステップ(b)では、各U字管の湾曲継手どうしを間隔保持手段を介して上下に重ねる。 The second invention is dependent on the first invention, and at least one of the two U-shaped pipes is provided with a spacing holding means for holding a spacing between the curved joints stacked one above the other. In b), the curved joints of the U-shaped tubes are stacked one above the other through the interval holding means.
第2の発明では、たとえば、U字管(12)の湾曲継手(32)には、間隔保持手段として突部(40,42)が形成され、埋設ユニット(50)を構成する時には、この突部を介してU字管を上下に重ねることによって、湾曲継手どうしの間隔を保持する。 In the second invention, for example, the bent joint (32) of the U-shaped pipe (12) is formed with protrusions (40, 42) as a spacing maintaining means, and this protrusion is formed when the embedded unit (50) is configured. The space | interval of bending joints is hold | maintained by putting a U-shaped pipe up and down through a part.
第3の発明は、第1または2の発明に従属し、ステップ(c)では、上下に重ねた湾曲継手どうしを締め付け具を用いて固定する。 The third invention is dependent on the first or second invention, and in step (c), the curved joints stacked one above the other are fixed using a fastening tool.
第3の発明によれば、埋設ユニットの挿入時にU字管が位置ずれしてしまうことを防止することができる。 According to the third invention, it is possible to prevent the U-tube from being displaced when the embedded unit is inserted.
第4の発明は、第3の発明に従属し、ステップ(c)では、締め付け具に錘を連結し、ステップ(d)では、下方に錘を吊るした状態で埋設ユニットを下降させる。 The fourth invention is dependent on the third invention, and in step (c), the weight is connected to the fastening tool, and in step (d), the embedded unit is lowered with the weight suspended below.
第4の発明では、上下に重ねて配置した2つのU字管(12)の湾曲継手(32)どうしを固定している締め付け具(46)に錘(52)を連結して、その錘を埋設ユニット(50)の下方に吊るした状態で、埋設ユニットを立抗(104)の中に挿入する。 In the fourth invention, the weight (52) is connected to the fastening tool (46) that fixes the curved joints (32) of the two U-shaped pipes (12) arranged one above the other, and the weight is attached. The burying unit is inserted into the stand (104) while being hung below the burying unit (50).
第5の発明は、第1または2の発明に従属し、ステップ(c)では、上下に重ねた湾曲継手どうしを金具部品にボルト止めして固定する。 The fifth invention is dependent on the first or second invention, and in step (c), the bent joints stacked one above the other are bolted and fixed to the metal part.
第5の発明によれば、埋設ユニットの形状をより安定化させることができる。 According to the fifth aspect, the shape of the embedded unit can be further stabilized.
第6の発明は、第1ないし5の発明の地中熱利用システムの熱交換装置の施工方法によって熱交換装置が施工された、地中熱利用システムである。 6th invention is a geothermal heat utilization system by which the heat exchange apparatus was constructed | assembled by the construction method of the heat exchange apparatus of the geothermal utilization system of 1st thru | or 5th invention.
第6の発明では、地中熱利用システム(10)は、熱交換装置としてU字管(12)を備えており、2つのU字管を各々の湾曲方向が直交するように交差させた状態で上下に重ねて配設したものが地中に埋設されている。そして、U字管にヒートポンプ(14)を接続し、U字管の内部とヒートポンプとに循環ポンプ(16)によって流体を循環させることによって、地中熱を採熱する。 In the sixth invention, the underground heat utilization system (10) includes a U-shaped tube (12) as a heat exchange device, and the two U-shaped tubes intersect each other so that their bending directions are orthogonal to each other. The one that is placed one above the other is buried in the ground. Then, the heat pump (14) is connected to the U-shaped tube, and the ground heat is collected by circulating the fluid through the circulation pump (16) between the inside of the U-shaped tube and the heat pump.
第6の発明によれば、効率が良く、かつ施工性に優れた地中熱利用システムを実現することができる。 According to the sixth aspect of the invention, it is possible to realize a geothermal heat utilization system that is efficient and has excellent workability.
この発明によれば、2つのU字管を各々の湾曲方向が直交するように交差させた状態で上下に重ねてユニット化するようにしているので、地中熱利用システムの効率低下を回避しつつ、施工性を向上させることが可能である。 According to the present invention, the two U-shaped tubes are united by being vertically overlapped with each other so that the bending directions thereof are orthogonal to each other, so that a decrease in efficiency of the underground heat utilization system is avoided. However, it is possible to improve workability.
この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。 The above object, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.
この発明の一実施例である地中熱利用システムの熱交換装置の施工方法(以下、単に「施工方法」ということがある。)は、たとえば図1に示すような、熱交換装置が地中熱から取り出した熱を有効利用する地中熱利用システム10(以下、単に「システム」ということがある。)を住宅などの建物100に施工するために用いられる。
A construction method of a heat exchange device of a geothermal heat utilization system according to an embodiment of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “construction method”) is, for example, as shown in FIG. It is used to construct a geothermal heat utilization system 10 (hereinafter simply referred to as “system”) that effectively uses heat extracted from heat in a
以下には、この発明の施工方法の説明に先だって、システム10について説明する。
Hereinafter, the
図1にシステム10の一例が図解される。図1に示すように、システム10は、建物100の周囲ないし床下の地面102に埋設されるU字管12、およびU字管12に接続されるヒートポンプ14を備えており、U字管12の内部とヒートポンプ14とに循環ポンプ16によって流体(熱媒体)を循環させ、流体が採熱した地中熱をエアコン等の室内機器18において暖房ないし冷房のための熱源として利用するものである。たとえば、流体としては、不凍液、水等が用いられる。
An example of a
このシステム10では、分散して埋設された各U字管12の往路用の直管(第1直管34)の上端に、第1ヘッダ22から分岐配管された流入分岐管20がそれぞれ接続され、その第1ヘッダ22には、ヒートポンプ14に繋がる流入本管24が接続される。そして、各U字管12の復路用の直管(第2直管36)の上端に、第2ヘッダ28から分岐配管された流出分岐管26がそれぞれ接続され、その第2ヘッダ28には、ヒートポンプ14に繋がる流出本管30が接続される。
In this
なお、ヒートポンプ14の構成は周知であるため、詳細な説明は省略するが、簡単に説明すると、システム10では、ヒートポンプ14において、U字管12の内部を循環して地中熱を採熱した流体から熱(熱エネルギ)を取り出して、その熱を第2の流体に熱移動させる。そして、それによって暖められた第2の流体が、ヒートポンプ14から室内機器18に送り込まれて、室内機器18において暖房のために利用することで熱が取り出され、冷却された第2の流体が再びヒートポンプ14に送り込まれ、流体と熱交換を行う。
Since the configuration of the heat pump 14 is well known, a detailed description is omitted. However, in brief, in the
なお、ここでは、冬季などに、流体が地中で採熱した地中熱を室内機器18で暖房のための熱源として利用する場合について説明したが、そのような用途に限定されるものではないことに留意されたい。
In addition, although the case where the underground heat which the fluid collected in the ground was utilized as a heat source for heating in the
次に、U字管12について詳述すると、U字管12は、このシステム10において熱交換装置として利用され、地中から地表にかけて設けられる。具体的には、図2に示すように、建物100の周囲ないし床下の地面102には、立抗104が分散的に掘削され、各立抗104内に、2つのU字管12A,12Bが各々の湾曲方向が直交するように交差させた状態で上下に重ねて配設される。
Next, the U-shaped tube 12 will be described in detail. The U-shaped tube 12 is used as a heat exchange device in the
以下、U字管12をその配置位置などに応じて区別する場合には12に添え字A、Bを付した12A、12Bを用い、これらを包括して表現する場合には12を用いる。 Hereinafter, in order to distinguish the U-shaped tube 12 according to its arrangement position or the like, 12A and 12B with subscripts A and B added to 12 are used, and 12 is used when these are comprehensively expressed.
U字管12は、湾曲継手32と湾曲継手32の各端に接続される2つの直管34,36とを含み、上下(垂直方向)に延びるように配設される。
The U-shaped tube 12 includes a bending joint 32 and two
湾曲継手32は、ポリエチレンンなどの合成樹脂によって形成される両受口の継手であって、U字状に湾曲した本体38を有している。本体38の曲率半径は、たとえば35mmである。また、本体38の両端部に形成された受口38aはともに上方に向けて開口しており、各受口38aには、各直管34,36の下端がそれぞれ熱融着等によって接続される。
The curved joint 32 is a joint of both receiving ports formed of a synthetic resin such as polyethylene, and has a
図3および4に示すように、本体38の上側の外周面には、受口38a,38aどうしの間の位置に、上方向に突き出す第1突部40が形成される。第1突部40は、略円筒状に形成され、その上下方向の長さ(高さ)は、たとえば15mmであり、その径は、たとえば15mmである。また、本体38の下端の外周面には、下方向に突き出す第2突部42が形成される。第2突部42は、略三角形の板状に形成され、その高さは、たとえば23mmであり、その厚みは、たとえば6mmである。第2突部42には、厚み方向に貫通する貫通孔42aが形成されている。たとえば、この実施例では、第1突部40と第2突部42とが協働して間隔保持手段として機能し、詳細は後に説明するように、2つのU字管12A,12Bを各々の湾曲方向が直交するように交差させた状態で上下に重ねた時には、この間隔保持手段によって湾曲継手32どうしの間に一定の間隔が保持されることとなる。
As shown in FIGS. 3 and 4, a
また、本体38の湾曲方向の中央部には、窪み部44がそれぞれ形成される。窪み部44は、本体38の側方、つまり湾曲方向に直交する方向の外周面を曲面状に窪ませた窪みであって、U字管12の直管34の外周面に沿う形状に形成されている。たとえば、この実施例では、窪み部44が位置決め手段として機能し、詳細は後に説明するように、上側に配置したU字管12Bの湾曲継手32の各窪み部44に、下側に配置したU字管12Aの直管34,36をそれぞれ沿わせることによって、2つのU字管12A,12Bを各々の湾曲方向が直交するように交差させることができる。
In addition, a
図2に戻って、直管34,36は、立抗104の深さに対応すべく十分な長さを有する長尺管であって、その径は、たとえば32mmである。直管34,36は、立抗104から外に突き出すように設けられ、往路用の直管(第1直管)32の上端は、流入分岐管20から流体を取り込む取入口となり、また、復路用の直管(第2直管)34の上端は、流出分岐管28へと流体を送り出す送出口となる。
Returning to FIG. 2, the
以上で、この発明の施工方法によって施工されるシステム10を説明した。以下に、このようなシステム10を前提にして、必要に応じてそれらを援用しながら、この発明の一実施例の施工方法について説明する。
The
ただし、この発明はシステム10の熱交換装置を施工する方法に特徴があるものであり、残余の部分を変更してもよいので、以下の実施例においてはいずれも、システム10のU字管12を配管する方法を中心に図解しかつ説明していることに留意されたい。
However, the present invention is characterized in the method of constructing the heat exchange device of the
図2を参照して、先ず、建物100の周囲ないし床下の地面102に分散させて複数の立抗104を形成する。すなわち、専用の削孔機(図示せず)などを利用して、先端に掘削刃(ビット)が設けられた掘削用のケーシングによって地面102を鉛直方向に掘削し、所定の深さの立抗104を形成する。たとえば、ケーシングには、金属管や合成樹脂管などを利用し得る。また、立抗104の外形寸法は、少なくともケーシングの内周側に後述する埋設ユニット50を挿入(配設)できるように、つまり埋設ユニット50の垂直方向の投影形状がケーシングの内周側に収まるように設定される。
Referring to FIG. 2, first, a plurality of
なお、地中熱は地表面から約15mまでは頻繁に温度が変化するが、約15mよりも深くなると年間平均気温付近で安定していることが知られているため、このシステム10においても、U字管12を地中熱が安定している領域に届くように立抗104の深さを適宜設定することが好ましい。たとえば、この実施例では、立抗104の深さを15−100mに設定するようにしている。
In addition, since it is known that the temperature of geothermal heat frequently changes up to about 15 m from the ground surface, but it is known that it is stable around the annual average temperature when it becomes deeper than about 15 m, this
次に、熱交換装置として用いるU字管12を準備する。たとえば、U字管12は、ドラム(図示せず)に巻き取った状態で施工現場に搬入される。そして、施工現場において、U字管12の内部に流体を充填して、直管部32,34の管端をキャップなどで封止する。それから、ドラムを周方向に回転可能なターンテーブルの上に載置するなどして、U字管12をドラムから引き出し可能な状態で設置する。なお、この実施例では、2つのU字管12A,12Bを組み合わせて立抗104の中に挿入するので、立抗104の周囲に2つのドラムを設置して、各ドラムからそれぞれU字管12A,12Bを引き出し可能なように設置するとよい。
Next, a U-shaped tube 12 used as a heat exchange device is prepared. For example, the U-shaped tube 12 is carried into the construction site while being wound around a drum (not shown). At the construction site, the inside of the U-shaped tube 12 is filled with fluid, and the tube ends of the
続いて、各ドラムから2つのU字管12A,12Bをそれぞれ引き出して、それらを組み合わせてユニット化して、埋設ユニット50を構成する。
Subsequently, the two U-shaped tubes 12 </ b> A and 12 </ b> B are pulled out from the respective drums, and are combined into a unit to constitute the embedded
具体的には、先ず、ドラムから引き出した2つのU字管12A,12Bを上下に配置する。そして、図5に示すように、上側に配置したU字管12Bの湾曲継手32の窪み部44に、下側に配置したU字管12Aの各直管34,36の外周面を沿わせつつ、U字管12Bの湾曲継手32の第2突部42の先端(下端)をU字管12Aの湾曲継手32の第1突部40の先端(上端)に突き当てるようにして、2つのU字管12A,12Bを各々の湾曲方向が直交するように交差させた状態で上下に重ねて配置する。
Specifically, first, two
このとき、U字管12Aの第1突部40とU字管12Bの第2突部42とを突き当てて配設していることにより、各U字管12A,12Bの湾曲継手32どうしが間隔dを隔てて配置される(図2参照)。たとえば、この実施例では、間隔dが36mmに設定されている。また、図6に示すように、一方のU字管12Aの湾曲継手32の上に他方のU字管12Bの湾曲継手32を交差させて配設していることにより、U字管12A,12Bの垂直方向の投影形状は、半径R1の円内に収まる大きさになる。たとえば、この実施例では、円の半径R1が56mmに設定されている。
At this time, by arranging the
そして、図7に示すように、2つのU字管12A,12Bの各湾曲継手32の第2突部42の挿通孔32aに締め付け具46を挿通させ、締め付け具46でひとまとめにして締め付けることによって、2つのU字管12A,12Bを固定した(ユニット化した)埋設ユニット50を構成する。たとえば、締め付け具46としては、番線やインシュロック等を利用し得るが、これに限定される必要はない。
Then, as shown in FIG. 7, the fastening tool 46 is inserted into the insertion holes 32 a of the
次に、埋設ユニット50の下方に、埋設ユニット50が挿入時に地下水などによって浮遊することを防止するための錘52を連結して、立抗104の中に挿入する。具体的には、錘52を締め付け具46に連結し、その錘52を埋設ユニット50の下方に吊るした状態で、埋設ユニット50を立抗104に挿入し、立抗104の中を下降させる。なお、図7以外では、図面の簡素化のため、締め付け具46や錘52の図示を省略している。
Next, a
そして、埋設ユニット50の先端が立抗104の底まで到達すると、立抗104を掘削した際に生じた土などを立抗104の中に埋め戻しつつ、ケーシングを立抗104から抜き取る。このとき、ケーシングに振動を与えながら土を埋め戻すと、立抗104内に隙間なく土が充填されることとなり、好適である。
Then, when the tip of the embedding
その後、上述と同じ要領で、残りの全ての立抗104に埋設ユニット50を配設し、作業を終了する。
Thereafter, in the same manner as described above, the embedding
以上のように、この実施例では、立抗104へのU字管12の施工時に、2つのU字管12A,12Bを各々の湾曲方向が直交するように交差させた状態で上下に重ねて配設し、そのようにして構成した埋設ユニット50を立抗104の中へ挿入するようにしている。
As described above, in this embodiment, at the time of construction of the U-shaped tube 12 on the
このため、たとえば特許文献2のように、2つのU字管を互いに側方に重ね合わせてユニット化した場合と比較して、立抗104に必要な外形寸法を小さくすることができる。
For this reason, for example, as in Patent Document 2, it is possible to reduce the external dimensions required for the resisting
ここで、上述したように、2つのU字管12A,12Bを各々の湾曲方向が直交するように交差させた状態で上下に重ねてユニット化した場合には、U字管12A,12B(埋設ユニット50)の垂直方向の投影形状が半径R1の円内に収まるようになるので、立抗104の外形寸法を、挿入孔108が少なくとも半径R1の円形になる大きさに設定すればよいが、図8に示すように、2つのU字管を互いに側方に重ね合わせてユニット化した場合には、そのユニットの垂直方向の投影形状は半径R1よりも大きい半径R2(R2>R1)の円内に収まるものの、半径R1の円内には収まらない。よって、立抗104の外形寸法も、そのユニットを挿入可能なように、ケーシングの内周側が少なくとも半径R2の円形になる大きさに設定する必要がある。たとえば、円の半径R2は、63mmである。
Here, as described above, when the two
すなわち、この実施例によれば、2つのU字管12A,12Bを各々の湾曲方向が直交するように交差させた状態で上下に重ねてユニット化することにより、ケーシングの内周側の径をR3(R2−R1)だけ小さくすることが可能になって、その分だけ立抗104の外形寸法を小さくすることができる。したがって、より簡単にかつ低コストで立抗104を掘削する作業を行えるようになり、施工性を向上させることができる。
That is, according to this embodiment, the two
また、この実施例では、一方のU字管12Aの湾曲継手32の上、すなわち直管34と直管36との間に他方のU字管12Bの湾曲継手32を交差させて配設していることにより、無駄なスペースを生じさせないようにしつつ、U字管12の湾曲継手32を一定以上の曲率半径で形成することができる。よって、流体の熱損失を回避することが可能になる。
Further, in this embodiment, the curved joint 32 of the other
その上、2つのU字管12A,12Bの湾曲継手32どうしを上下に間隔dを隔てた状態で配設し、湾曲継手32どうしが離間して接触しないようにしているので、各々のU字管12A,12Bの湾曲継手32の内部を循環する流体の熱どうしが干渉することを回避して、それに起因した熱交換効率の低下も防止することができる。
In addition, the
したがって、この実施例によれば、効率が良い地中熱利用システム10を実現することができる。
Therefore, according to this embodiment, an efficient underground
なお、上述の実施例では、埋設ユニット50を構成する時に、上下に重ねて配設した2つのU字管12A,12Bの各湾曲継手32の第2突部42の挿通孔32aに締め付け具46を挿通し、締め付け具46でひとまとめにして締め付けることによって、U字管12AとU字管12Bとを固定したが、これに限定される必要はない。
In the above-described embodiment, when the embedded
たとえば、図9に示す埋設ユニット50の変形実施例では、この実施例では、U字管12AとU字管12Bとを、各々の湾曲方向が直交するように交差させた状態で上下に重ねて配設し、それらを金具部品54にボルト60,62でボルト止めすることによって固定している。以下、図7に示す埋設ユニット50と同様の部分については、同じ参照番号を用い、その説明を省略或いは簡略化する。
For example, in the modified embodiment of the embedding
金具部品54は、図10および図11に示すように、鉄やステンレスなどの金属からなり、第1本体56および第2本体58を含む。第1本体56は、垂直方向に延びる平板であり、その長手方向つまり上下方向の長さは、たとえば100mmであり、その幅は、たとえば26mmであり、その厚みは、たとえば4mmである。第1本体56の上端部の所定位置には、厚み方向に貫通するボルト孔56aが形成されている。また、第1本体56の下端には、第2本体58が一体的に形成されている。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
第2本体58は、第1本体56の幅方向の一方側縁から第1本体56の幅方向に延びるとともに、第1本体56の中央付近で直角に屈曲して第1本体56の厚み方向に延びる略L字状の平板であり、その長手方向の長さは、たとえば35mmであり、その幅つまり上下方向の長さは、たとえば20mmであり、その厚みは、たとえば4mmである。第2本体58の先端部分、つまり第1本体56の厚み方向に延びる部分の所定位置には、厚み方向に貫通するボルト孔58aが形成されている。
The second
図9および図12を参照して、このような埋設ユニット50を構成する時には、先ず、2つのU字管12A,12Bを各々の湾曲方向が直交するように交差させた状態で上下に重ねて配設する。それから、下側に配置したU字管12Aの湾曲継手32を挟み込むように2つの金具部品52を配置して、一方の金具部品54の第1本体56のボルト孔56a、下側に配置したU字管12Aの第2突部42の貫通孔42a、および他方の金具部品54の第1本体56のボルト孔56aにボルト60を挿通してナット等によって固定するとともに、一方の金具部品54の第2本体58のボルト孔58a、上側に配置したU字管12Bの第2突部42の貫通孔42a、および他方の金具部品54の第2本体58のボルト孔58aにボルト62を挿通してナット等によって固定する。
Referring to FIGS. 9 and 12, when constructing such an embedding
このような埋設ユニット50では、上下に重ねた2つのU字管12A,12Bの湾曲継手32どうしをそれぞれ金具部品54にボルト止めするようにしているので、各U字管12A,12Bの湾曲継手32を締め付け具46で締め付けて固定する場合と比較して、埋設ユニット50の形状をより安定化させることができる。したがって、埋設ユニット50を立抗104に挿入し、立抗104の中を下降させている時にも、U字管12A,12Bの湾曲継手32どうしに位置ずれなどが生じる心配がない。
In such an
また、上述の各実施例ではいずれも、U字管12の湾曲継手32に第1突部40と第2突部42とを形成し、埋設ユニット50を構成する時には、U字管12Aの湾曲継手32の第1突部40の先端(上端)とU字管12Bの湾曲継手32の第2突部42の先端(下端)とを突き当てることによって、2つのU字管12A,12Bの湾曲継手32どうしが間隔dを隔てるようにしたが、これに限定される必要はない。
In each of the above-described embodiments, when the
たとえば、U字管12の湾曲継手32に第1突部40のみを形成し、埋設ユニット50を構成する時に、U字管12Aの湾曲継手32の第1突部40をU字管12Bの湾曲継手32の下側に突き当てるようにしてもよいし、また、U字管12の湾曲継手32に第2突部42のみを形成し、埋設ユニット50を構成する時に、U字管12Bの湾曲継手32の第2突部42をU字管12Aの湾曲継手32の上側に突き当てるようにしてもよい。
For example, when only the
さらに、たとえば、U字管12Aの湾曲継手32の第1突部40の先端(上端)に、第1嵌合部を形成するとともに、U字管12Bの湾曲継手32の第2突部42の先端(下端)に、第1嵌合部と嵌まり合う第2嵌合部を形成して、湾曲継手32どうしを上下に重ねた時に第1嵌合部と第2嵌合部とを嵌合させるようにしてもよい。このようにすれば、埋設ユニット50の形状をより安定化させることができる。
Further, for example, a first fitting portion is formed at the tip (upper end) of the
さらにまた、たとえば、U字管12Aの湾曲継手32とU字管12Bの湾曲継手32との間に別部材を挟み込んで、それによって湾曲継手32どうしの間隔を保持するようにしてもよい。
Furthermore, for example, another member may be sandwiched between the curved joint 32 of the
さらに、上述の実施例では、U字管12において間隔保持部として機能する第2突部42の挿通孔32aに締め付け具46やボルト60,62を挿通させるようにしたが、これに限定される必要はない。各湾曲継手32の本体38どうしを直接的に締め付け具46でひとまとめにして締め付けることによって、U字管12AとU字管12Bとを固定するようにしてもよいし、各湾曲継手32の本体38にボルト60,62を挿通させるための部位を別途形成し、そこに挿通させたボルト60,62によって金具部品54にボルト止めして、U字管12AとU字管12Bとを固定するようにしてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the tightening tool 46 and the
また、必ずしも上下に重ねた2つのU字管12A,12Bの湾曲継手32どうしを締め付け具46で締め付けたり金具部品54にボルト止めするなどして固定する必要もない。それに代えて、2つのU字管12A,12Bの直管34,36どうしを適宜の固定手段で固定することによって、U字管12AとU字管12Bとを固定するようにしてもよい。また、これらの方法を併用するようにしてもよい。
Further, it is not always necessary to fix the
ところで、上述の実施例では、システム10を住宅に適用する場合を想定して説明するが、システム10は、住宅のみならず、冷暖房設備を備える倉庫や事務所などの建物全般に対して適用できることは言うまでもない。
By the way, although the above-mentioned Example demonstrates assuming the case where the
また、上述した径や高さ等の具体的数値は、いずれも単なる一例であり、必要に応じて適宜変更可能である。 Further, the specific numerical values such as the diameter and the height described above are merely examples, and can be appropriately changed as necessary.
10 …地中熱利用システム
12 …U字管(熱交換装置)
14 …ヒートポンプ
16 …循環ポンプ
32 …湾曲継手
34,36 …直管
46 …締め付け具
50 …埋設ユニット
54 …金具部品
104 …立抗
10 ... Ground heat utilization system 12 ... U-shaped tube (heat exchanger)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 ... Heat pump 16 ...
Claims (6)
(a)地面に立抗を掘削するステップ、
(b)2つのU字管を準備して、一方のU字管の湾曲継手の上に、所定の間隔を隔ててかつ各々の湾曲方向が直交するように他方のU字管の湾曲継手を重ねて配置するステップ、
(c)前記ステップ(b)で上下に重ねた湾曲継手どうしを固定して、埋設ユニットを構成するステップ、
(d)前記ステップ(c)で構成した埋設ユニットを前記立抗の底まで下降させるステップ、および
(e)前記ステップ(d)の後、前記立抗を埋め戻すステップを含む、地中熱利用システムの熱交換装置の施工方法。 Method for constructing heat exchange device for geothermal heat utilization system for collecting geothermal heat by fluid circulated inside U-shaped pipe having curved joint and two straight pipes connected to each end of said curved joint Because
(A) a step of excavating a resist against the ground;
(B) Two U-shaped tubes are prepared, and the curved joint of the other U-shaped tube is placed on the curved joint of one U-shaped tube at a predetermined interval and perpendicular to each other. The step of placing them on top of each other,
(C) fixing the curved joints stacked in the upper and lower directions in the step (b) to constitute an embedded unit;
(D) lowering the buried unit constructed in step (c) to the bottom of the resist, and (e) using the geothermal heat, including the step of refilling the resist after the step (d). System heat exchanger installation method.
前記ステップ(b)では、各U字管の湾曲継手どうしを前記間隔保持手段を介して上下に重ねる、請求項1記載の地中熱利用システムの熱交換装置の施工方法。 At least one of the two U-shaped tubes is provided with an interval holding means for holding an interval between the curved joints stacked one above the other.
The construction method of the heat exchanging device of the underground heat utilization system according to claim 1, wherein in the step (b), the curved joints of the U-shaped pipes are stacked one above the other through the interval holding means.
前記ステップ(d)では、下方に前記錘を吊るした状態で前記埋設ユニットを下降させる、請求項3記載の地中熱利用システムの熱交換装置の施工方法。 In the step (c), a weight is connected to the clamp,
The construction method of a heat exchange device for a geothermal heat utilization system according to claim 3, wherein in the step (d), the buried unit is lowered in a state where the weight is suspended downward.
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