JP2015064188A - 地中熱用採熱管 - Google Patents

Abstract

【課題】埋設施工時において、往き還りの採熱管を目視により識別することができ、施工性の向上を図ることができる。
【解決手段】地中に埋設される複数組の往き側採熱管１Ａ、１Ｃ及び還り側採熱管１Ｂ、１Ｄの上端部１ａが往き用地上配管１５および還り用地上配管１６に接続され、それら採熱管内部に流体を流すことによって採熱管周囲の環境と熱交換を行うための地中熱用採熱管であって、往き側採熱管１Ａ、１Ｃ及び還り側採熱管１Ｂ、１Ｄに、往き側採熱管及び還り側採熱管のそれぞれを識別するための識別手段が設けられている構成の地中熱用採熱管１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、往き還りの採熱管の識別を可能とした地中熱用採熱管に関する。

この種の地中熱用採熱管として、従来、例えば下記特許文献１に記載されているような、一般家庭空調、融雪設備等の熱源として用いられる地中熱交換器として採用されているものが知られている。一般的な地中熱交換器としては、ヒートポンプ内で熱交換された熱が地中熱交換器のチューブ（地中熱用採熱管）内を流れる流体へ移動し、地中に埋設された地中熱用採熱管を循環する間に地中へ熱を放熱（又は採熱）している。つまり地中熱用採熱管内の熱媒体を受熱部で加熱蒸発させて蒸気流とし放熱部に移動させ、その放熱部において蒸気流を放熱させて凝縮液として還流させ、熱媒体の循環を発生させている。そして、熱媒体の循環中の蒸発及び凝縮の潜熱によりヒートポンプの熱交換を行っている。

地中熱用採熱管は、一般的に往き還りで１組みとなる採熱管が複数組、通常２組（パイプ４本分）設けられ、それらが地中に打設された杭内に挿入され、一対の組となる往き還りの採熱管の下端部同士がＵ字管により接続されている。そして２組の採熱管のうち２本の往き側採熱管の上端部が往き用地上配管にヘッダー継手等を介して接続され、２本の還り側採熱管の上端部が還り用地上配管にヘッダー継手等を介して接続されている。

特開平１１−１８２９４３号公報

しかしながら、従来の地中熱用採熱管では、以下のような問題があった。
すなわち、施工する際には、先ず地中杭を打設し、その地中杭内に往き側採熱管及び還り側採熱管を挿入した後、その地中杭内に土砂を充填して、それら採熱管の上端部を地上配管に接続している。そのため、土砂の充填後に、挿入した採熱管が往き側と還り側とが区別できず、往きと還りの管を間違えて接続してしまうおそれがあり、施工性の点で改善の余地があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、埋設施工時において、往き還りの採熱管を目視により識別することができ、施工性の向上を図ることができる地中熱用採熱管を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る地中熱用採熱管では、地中に埋設される複数組の往き側採熱管及び還り側採熱管の上端部が地上配管に接続され、それら採熱管内部に流体を流すことによって前記採熱管周囲の環境と熱交換を行うための地中熱用採熱管であって、往き側採熱管及び還り側採熱管の少なくとも上端部に、前記往き側採熱管及び還り側採熱管のそれぞれを識別するための識別手段が設けられていることを特徴としている。

本発明に係る地中熱用採熱管によれば、埋設施工時において、予め往き側採熱管と還り側採熱管のそれぞれの少なくとも上端部に識別手段が設けられているので、地中熱用採熱管を地中に埋設した後でも、各地中熱用採熱管の上端部の識別手段により目視により識別し、往き還りの採熱管を区別することができる。そのため、埋設した往き側採熱管と還り側採熱管を、往き用地上配管と還り用地上配管に対して間違いなく接続することができるので、施工性の向上を図ることができる。

また、本発明に係る地中熱用採熱管では、前記識別手段は、前記採熱管の周面に表示される周面表示部であることが好ましい。

この場合には、往き側採熱管と還り側採熱管のそれぞれの周面に異なる色や標線などの周面表示部を表示させたり、或いはいずれか一方に前記周面表示部を表示させるといった簡単な構成により識別手段を設けることができ、しかも外方からも目視し易くなることから、上述したような間違いの無い接続をより確実に行うことができる。

また、本発明に係る地中熱用採熱管では、前記識別手段は、前記採熱管の上端断面に表示される断面表示部であることが好ましい。

このように構成することで、往き側採熱管と還り側採熱管のそれぞれの上端断面に異なる断面表示部を表示させたり、或いはいずれか一方に前記周面表示部を表示させるといった簡単な構成により識別手段を設けることができる。

また、本発明に係る地中熱用採熱管では、前記識別手段は、上端部の肉厚を変えた構成であることが好ましい。

この場合、往き側採熱管と還り側採熱管のそれぞれの上端部の異なる肉厚を目視で確認することにより、往き還りの採熱管を区別することができる。
しかも、この場合には、還り側採熱管の上端部側のみを他の部分よりも厚みを大きくした肉厚部とすることで、地中熱用採熱管の内部の流体の流れを地上近くで速く、且つ断熱効果を高めることができる利点がある。

また、本発明に係る地中熱用採熱管では、前記採熱管は、ヘッダーを介して前記地上配管に接続されており、前記ヘッダーには、前記採熱管に表示された前記周面表示部に対応するヘッダー表示部が設けられていてもよい。

このような構成とすることにより、ヘッダー側についても往き側と還り側を識別することができ、接続の間違いをより確実に防止することができる。

本発明の地中熱用採熱管によれば、埋設施工時において、往き還りの採熱管を目視により識別することができ、施工性の向上を図ることができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施の形態による地中熱用採熱管の配置状態を示す斜視図である。 図１に示すＡ−Ａ線断面図である。 第２の実施の形態による地中熱用採熱管の配置状態を示す斜視図であって、図１に対応する図である。 第３の実施の形態による地中熱用採熱管の縦断面図である。 図４に示すＢ−Ｂ線断面図であって、図２に対応する図である。

以下、本発明の実施の形態による地中熱用採熱管について、図面に基づいて詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１に示すように、本実施の形態の地中熱用採熱管１は、例えば建物内に備えた図示しないヒートポンプに接続される熱交換器（採熱管／放熱管）に適用され、管内部に流体を流すことによって管周囲の環境と熱交換を行うためのパイプである。具体的には、鉛直方向に例えば地下７５ｍ〜１５０ｍの深さで地中に削孔されたボーリング孔２内に地中熱用採熱管１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）が挿通された状態で埋設され、それら地中熱用採熱管１が互いに平行に延びる往き用地上配管１５及び還り用地上配管１６を介して前記ヒートポンプに接続されている。なお、図１では、見易いようにボーリング孔２を二点鎖線で示している。

ここで、図１において、地上のヒートポンプから地下の地中熱用採熱管１の下端までを流通する熱媒体の往き方向を実線で符号Ｅとし、地中熱用採熱管１の下端からヒートポンプまでを流通する熱媒体の還り方向を二点鎖線で符号Ｆとして示している。

往き用地上配管１５は、熱媒体をヒートポンプから往き側採熱管１Ａ、１Ｃへ向けて流通させるための配管である。
一方、還り用地上配管１６は、熱媒体を還り側採熱管１Ｂ、１Ｄからヒートポンプへ向けて流通させるための配管である。往き用地上配管１５と還り用地上配管１６は、互いに間隔をもって略平行に且つ地上部に沿って配置され、双方の間にボーリング孔２が配置されている。

そして、例えば室内の暖房として使用する場合には、往き用地上配管１５において冷えた熱媒体が往き方向Ｅに流通し、還り用地上配管１６において地中熱用採熱管１で採熱された熱媒体が還り方向Ｆに流通する。なお、上記「地上」とは、地表面より上側のみでなく、例えば地表面より１〜２ｍ程度の地中に埋設される場合も地上とする。
さらに、熱媒体としては、水、エタノール、アンモニア水などの液体が用いられており、地中熱用採熱管１を含む熱交換器内に封入されている。

地中熱用採熱管１は、ポリエチレン（ＰＥ）などの樹脂製のチューブからなる往き側採熱管１Ａ（１Ｃ）及び還り側採熱管１Ｂ（１Ｄ）が２組設けられ、これら４本の採熱管１Ａ〜１Ｄがそれぞれの軸方向をボーリング孔２に沿って鉛直方向に向けて配置されている。そして、往き還りで組となる一対の採熱管１Ａ、１Ｂ（１Ｃ、１Ｄ）の下端部１ｂ、１ｂ同士を接続するＵ字継手１３が設けられている。

これら４本の地中熱用採熱管１（１Ａ〜１Ｄ）は、施工時において、それぞれの上端部１ａがボーリング孔２よりも上方に突出させておき、そのボーリング孔２内に土砂を充填させた後でもそれら上端部１ａが目視できる露出状態とされる。なお、その状態で各採熱管１Ａ〜１Ｄを所定の地上配管に接続してから、露出している各採熱管１Ａ〜１Ｄの上端部１ａを土砂で埋めるようにしてもよい。

地中熱用採熱管１の材質としては、可撓性及びガスバリア性を有する樹脂材料が好適に採用される。このような樹脂材料としては、例えば、ポリ塩化ビニリデン，ポリカーボネート，ポリアミド，ポリエチレンテレフタレート，エポキシ樹脂，ボリビニルアルコール，エチレン−ビニルアルコール共重合体，又は内壁面が金属蒸着されたポリプロピレン，ポリエチレン，ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料が挙げられる。

そして、地中熱用採熱管１は、往き側採熱管１Ａ、１Ｃ及び還り側採熱管１Ｂ、１Ｄのそれぞれを識別するための識別手段が設けられている。具体的にこの識別手段は、地中熱用採熱管１の周面に識別色Ｓ、Ｒ（周面表示部）が表示されたものである。つまり、往き側採熱管１Ａ、１Ｃの周面には、上端部１ａから下端部１ｂまで全体にわたって例えば黄色の第１識別色Ｓが塗布されている。また、還り側採熱管１Ｂ、１Ｄの周面には、上端部１ａから下端部１ｂまで全体にわたって例えば緑色の第２識別色Ｒが塗布されている。

Ｕ字継手１３は、組となる一対の往き側採熱管１Ａ（１Ｃ）の下端部１ｂと還り側採熱管１Ｂ（１Ｄ）の下端部１ｂ同士を加熱融着することにより接続している。Ｕ字継手１３は、一端から二股に分岐されて略Ｕ字状に延在する貫通孔を有した構造が用いられ、Ｕ字状の貫通孔内で往き側採熱管１Ａ（１Ｃ）から還り側採熱管１Ｂ（１Ｄ）へ向けて熱媒体が流通する。

つまり、このような熱交換器１０を用いることで、ヒートポンプ２を暖房として使用する場合において、地上に配置される往き用地上配管１５から送り込まれて２組のそれぞれの往き側採熱管１Ａ、１Ｃ内を流通する熱媒体（矢印Ｅ）は、Ｕ字継手１３を通過し、２組のそれぞれの還り側採熱管１Ｂ、１Ｄ内を熱媒体（矢印Ｆ）が通過して還り用地上配管１６へ向けて送り出される。これにより、地中内の地中熱用採熱管１（１Ａ〜１Ｄ）、及びＵ字継手で熱交換が行われることになり、このような熱交換器を用いることで、室内を効果的に冷暖房させることが可能となる。

このように構成される地中熱用採熱管１では、図１及び図２に示すように、埋設施工時において、予め往き側採熱管１Ａ、１Ｃと還り側採熱管１Ｂ、１Ｄに周面に異なる色の識別色（識別手段）を塗布しておくことで、地中熱用採熱管１を地中に埋設した後でも、各地中熱用採熱管１の上端部１ａの識別色Ｓ、Ｒを目視により識別し、往き還りの採熱管を区別することができる。
そのため、埋設した往き側採熱管１Ａ、１Ｃと還り側採熱管１Ｂ、１Ｄを、往き用地上配管１５と還り用地上配管１６に対して間違いなく接続することができるので、施工性の向上を図ることができる。

また、この場合には、往き側採熱管と還り側採熱管のそれぞれの周面に異なる色の周面表示部を表示させるといった簡単な構成により識別手段を設けることができ、しかも外方からも目視し易くなることから、上述したような間違いの無い接続をより確実に行うことができる利点がある。

次に、本発明の地中熱用採熱管による他の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１の実施の形態と異なる構成について説明する。

（第２の実施の形態）
図３に示す第２の実施の形態による地中熱用採熱管１は、周面表示部を、第１の実施の形態の識別色Ｓ、Ｒに代えて、標線Ｍ、Ｎで表示したものである。つまり、往き側採熱管１Ａ、１Ｃには符号Ｍの標線が周面の上端部１ａから下端部１ｂまで管軸方向に沿って表示され、還り側採熱管１Ｂ、１Ｄには符号Ｎの標線が周面の上端部１ａから下端部１ｂまで管軸方向に沿って表示されている。
第２の実施の形態の場合も、第１の実施の形態と同様に、埋設施工時において、往き還りの採熱管を目視により識別することができ、施工性の向上を図ることができる。

（第３の実施の形態）
また、図４及び図５に示す第３の実施の形態による地中熱用採熱管１は、識別手段として、還り側採熱管１Ｂ、１Ｄの上端部１ａ（例えば上端から１０ｍ下側の範囲）の肉厚ｔ１を、往き側採熱管１Ａ、１Ｃの上端部１ａの肉厚ｔ２よりも大きくした構成となっている。つまり、還り側採熱管１Ｂ、１Ｄの上端部１ａの内径は、他の部分よりも小径に形成されている。

この場合、往き側採熱管１Ａ、１Ｃと還り側採熱管１Ｂ、１Ｄのそれぞれの上端部１ａの異なる肉厚ｔ１、ｔ２を目視で確認することにより、往き還りの採熱管を区別することができる。
しかも、この場合には、還り側採熱管１Ｂ、１Ｄの上端部１ａ側のみを他の部分よりも厚みを大きくした肉厚部とすることで、地中熱用採熱管１の内部の流体の流れを地上近くで速く、且つ断熱効果を高めることができる利点がある。

以上、本発明による地中熱用採熱管の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上述の本実施の形態では、識別手段として、識別色や標線を採熱管の周面に表示させた周面表示部としているが、これに限定されることはない。例えば、採熱管の上端断面に表示される断面表示部を識別手段とすることも可能である。この場合、往き側採熱管と還り側採熱管のそれぞれの上端断面に異なる断面表示部を表示させたり、或いはいずれか一方に前記周面表示部を表示させるといった簡単な構成により識別手段を設けることができる。

また、本実施の形態では、往き側採熱管１Ａ、１Ｃと還り側採熱管１Ｂ、１Ｄの両方に識別色、或いは標線からなる周面表示部を設けているが、必ずしも両方に設けることに限らず、往き還りのいずれか一方のみに前記周面表示部を設けるものであってもかまわない。

また、本実施の形態では、採熱管の周面における上端部から下端部までの範囲に周面表示部を設けているが、このような範囲に限定されることはない。要は、採熱管の埋設時に露出する上端部を目視で確認できれば良いので、上端部のみに前記周面表示部が設けられる構成であってもかまわない。

さらに、本実施の形態では、ボーリング孔２内において採熱管を２組（往き側採熱管と還り側採熱管）で４本を設けた構成としているが、２組であることに制限されることはなく、３組以上の採熱管が設けられていてもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１ 地中熱用採熱管
１Ａ、１Ｃ 往き側採熱管
１Ｂ、１Ｄ 還り側採熱管
１ａ 上端部
１ｂ 下端部
２ ボーリング孔
１３ Ｕ字継手
１５ 往き用地上配管
１６ 還り用地上配管
Ｅ 往き方向
Ｆ 還り方向
Ｍ、Ｎ 標線（周面表示部）
Ｓ 第１識別色（周面表示部）
Ｒ 第２識別色（周面表示部）

Claims (5)

1. 地中に埋設される複数組の往き側採熱管及び還り側採熱管の上端部が地上配管に接続され、それら採熱管内部に流体を流すことによって前記採熱管周囲の環境と熱交換を行うための地中熱用採熱管であって、
   往き側採熱管及び還り側採熱管の少なくとも上端部に、前記往き側採熱管及び還り側採熱管のそれぞれを識別するための識別手段が設けられていることを特徴とする地中熱用採熱管。
2. 前記識別手段は、前記採熱管の周面に表示される周面表示部であることを特徴とする請求項１に記載の地中熱用採熱管。
3. 前記識別手段は、前記採熱管の上端断面に表示される断面表示部であることを特徴とする請求項１又は２に記載の地中熱用採熱管。
4. 前記識別手段は、上端部の肉厚を変えた構成であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の地中熱用採熱管。
5. 前記採熱管は、ヘッダーを介して前記地上配管に接続されており、
   前記ヘッダーには、前記採熱管に表示された前記周面表示部に対応するヘッダー表示部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の地中熱用採熱管。

Images