JP2015169216A - 熱交換用のパイプ装置及びパイプ用の吊り治具 - Google Patents

Abstract

【課題】地中の熱を地上に取り出すパイプの埋設作業を効率化する。【解決手段】既製杭１０Ａ内に第１第２パイプ１Ａ、２Ａを収容して単位パイプ装置２０Ａとし、既製杭１０Ｂ内に第１第２パイプ１Ｂ、２Ｂを収容して単位パイプ装置２０Ｂとする（ａ）。杭穴２４内に単位パイプ装置２０Ａを埋設し地上２５で保持し、杭保持具１３を乗せて、単位パイプ装置２０Ｂを下降する（ａ）。既製杭１０Ｂを杭保持具１３に乗せ、第１パイプ１Ａと第１パイプ１Ｂとを第１ソケット２１で、第２パイプ２Ａと第２パイプ２Ｂとを第２ソケット２２でつなぐ。吊り治具３０で、両ソケット２１、２２を保持して融解装置２７で、ソケット２１、２２を介して第１パイプ１Ａ、１Ｂ、第２パイプ２Ａ、２Ｂとを連結する（ｂ）。杭保持具１３を外して、既製杭１０Ａ、１０Ｂを連結して、吊り治具３０を内装したまま連結した単位パイプ装置２０Ａ、２０Ｂを縦穴２４内に埋設する（ｃ）。【選択図】図３

Description

本発明は、複数本の樹脂系の熱交換用のパイプを並列して、これをまとめて埋設する際に適用する熱交換用のパイプ装置及びこのパイプ装置に使用するパイプ用の吊り治具である。とりわけ、いわゆるエレクトロフュージョン継ぎ手などの樹脂系のパイプの端面にソケットを被せて熱融着でつなぐ際に使用する。

ポリエチレンなどの樹脂系のパイプを端面をつきあわせて、熱融着してつなぐ接合する際には（いわゆるエレクトロフュージョン継ぎ手）、つなぎ合わせるパイプにソケットを取り付け、ソケットの両側を何らかの把持具で挟んで、パイプが動かないように保持していた（特許文献１〜３）。この場合、把持具として半円状のパイプクランパーなどで挟んで、ノブ（ハンドル）でパイプクランパーを締め付けていた（特許文献１）。また、他の方法では、チェーンを使って締めていた（特許文献２）。また、他の方法では、面ファスナーのバンドで接続すると共に、Ｖ字状の管受け部に接続するパイプを載せていた（特許文献３）。

また、前記各特許文献の保持治具では、比較的大径のパイプの接合を想定しており、堅牢な構造で高価なものとなっていたので、１本つづ連結し、また接続作業が完了したならば、保持具を取り外すことを想定していた。
また、このような樹脂系のパイプを既製杭とともに地中に埋設して、地中の熱を地上に取り出す工夫もなされていた（特許文献４）。樹脂系のパイプを使って地上に熱を取り出す場合、地上から地中に向かう行きのパイプと、地中から地上に向かう帰りのパイプとが必要であった。

特開平８−１９７４３５号公報 特開２０００−１７６８４５号公報 特開平１０−１１３９９３号公報 特開２０１４−３１９１４号公報

一般に、地中の熱を熱交換する際には、縦穴を掘削した後、あるいは縦穴を掘削しながら、熱交換用のパイプを埋設するので、構築現場は不安定で、かつ泥土に溢れた状況であった。この熱交換用のパイプにポリエチレンなどの樹脂系パイプも利用されていたが、前記背景技術のように、地面にパイプを横たえてソケットを使用してパイプを連結することは難しかった。したがって、予め充分な長さのパイプを現場に持ち込み、順次繰り出して地中に至らせていた。

したがって、前記背景技術のソケットを接続する発明では取り扱い難く、簡易にかつ確実にソケットを使用して、パイプを保持する工夫が求められていた。

本発明は、対応するパイプを所定距離に保ち、かつ上下に位置するパイプを保持して、接続用ソケットも保持できる吊り治具を使用するので、前記問題点を解決した。

即ちこの発明は、少なくとも１組の熱交換用の第１パイプと第２パイプを距離Ｌ０を離して並列してパイプ群を形成して、距離Ｌ０のパイプ群を保持して単位パイプ装置として、前記単位パイプ装置を上下に並べ、上下に位置する各パイプ群の各パイプを吊り治具で保持すると共にソケットで連通連結し、以下のように構成したことを特徴とする熱交換用パイプ装置である。
(1) 前記吊り治具を以下のようにして構成する。
(a) 前記各パイプを保持できる下把持部と上把持部とを間隔Ｌ３で並列して、下把持部と上把持部とを縦連結部材で連結して、第１把持腕及び第２把持腕を形成する。
(b) 前記間隔Ｌ３を前記ソケットの長さＬ１０より大きく形成する。
(c) 前記第１把持腕と前記第２把持腕とを、前記間隔Ｌ０に対応させて形成した横連結部材で連結する。
(2) 前記上下に配置されたパイプ群で、
上の第１パイプと、下の第１パイプとをソケットで連結し、前記吊り治具の第１把持腕の上把持部及び下把持部でそれぞれ、上第１パイプと、下の第１パイプとを把持させ、
上の第２パイプと、下の第２パイプとをソケットで連結し、前記吊り治具の第２把持腕の上把持部及び下把持部でそれぞれ、上の第１パイプと、下の第１パイプとを把持させる。
(3) 前記各ソケット及び又はパイプの一部を融解して、各パイプに前記ソケットを固定する。
(4) 以下、同様に、上方から必要数の他のパイプ群を連結する。
(5) 前記パイプ群を連結した各単位パイプ装置を吊り治具と共に縦穴内に埋設する。

また、前記において、以下のように構成したことを特徴とする熱交換用パイプ装置である。
最下端の単位パイプ装置で、パイプ群の第１パイプの下端と第２パイプの下端とを連通させる。

また、他の発明は、並列した第１パイプと第２パイプを距離Ｌ０を離して配置して、パイプ群を形成し、前記パイプ群を直列配置して、直列したパイプ群の各パイプをソケットで連通させる際に、各パイプを保持する吊り治具であって、吊り治具と共にパイプ群を埋設する際に使用し、以下のように構成したことを特徴とするパイプ用の吊り治具である。
(a) 前記各パイプを保持できる下把持部と上把持部とを間隔Ｌ３で並列して、下把持部と上把持部とを縦連結部材で連結して、第１把持腕及び第２把持腕を形成する。
(b) 前記間隔Ｌ３を前記ソケットの長さより大きく形成する。
(c) 前記第１把持腕と前記第２把持腕とを、前記間隔Ｌ０に対応させて形成した横連結部材で連結する。

この発明は、所定間隔に保った所定長さの第１パイプ及び第２パイプからパイプ群を構成して、上下に位置するパイプ群から単位パイプ装置を構成し、各単位パイプ装置を使用して、各パイプを吊り治具で保持してソケットで接合することができる。とりわけパイプを地中に埋設して、地中の熱を地上に取り出す際に、長いパイプを巻いた状態で構築現場に搬入して、引き出しながらパイプの屈曲を均す必要もなく、単位パイプ装置は工場で製作できるので、パイプの埋設作業の施工精度を増して、効率化ができる。

（ａ）はこの発明の単位パイプ装置の縦断面図で、（ｂ）は最下端に使用する単位パイプ装置の縦断面図である。 （ａ）この発明の吊り治具の実施例の平面図、（ｂ）は同じくの使用状態の正面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、単位パイプ装置の埋設方法を説明する概略した縦断面図である。 この発明のパイプ装置の縦断面図である。 この発明の実施に使用する杭保持具で（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）はＡ−Ａ断面図である。 この発明の保持治具の他の実施例の平面図である。

図面に基づきこの発明の実施形態を説明する。

１．単位パイプ装置２０

（１） この発明の実施に使用する既製杭１０は、コンクリート製で、長さＬ２、内径Ｄ２の中空部１１を有する。
（２） 中空部１１内に、２本の第１パイプ１、第２パイプ２を、距離Ｌ０（Ｌ０＜Ｄ２）離して並列する。パイプ１、２の長さＬ１は、Ｌ１≒Ｌ２、で形成される。
既製杭１０の中空部（内壁）１１の任意位置に落下防止具１３Ａを架設し、第１第２パイプ１、２を落下防止具１３Ａに係止して、既製杭１から抜けないように、かつ長さ方向に多少の移動ができるように支持する。落下防止具１３Ａは、例えば、鋼棒や鋼板の中間位置に、パイプ１、２を通す貫通孔を形成して、あるいはパイプを通す筒を連設して構成する（図示していない）。
以上のようにして、単位パイプ装置２０を構成する（図１（ａ））。

２．ソケット２１、２２

第１パイプ同士を直列に接続するソケット２１、第２パイプ同士を直列に接続するソケット２２２を形成し、ソケット２１、２２は軸方向の長さＬ１０で形成する（図２（ｂ））。また、ソケット２１、２２は、融着装置２７のケーブルを接続するジョイントを有し、融着装置２７によりソケット２１、２２の内側を接続したパイプと共に加熱することができる。

３．吊り治具３０

（１） 半円状のリングを２つ開閉可能に連結して、内側を円形に閉じ、あるいは円形を開くことができる上把持部３３を形成し、また、上把持部３３と同一構造の下把持部３４を形成する。
上下把持部３３、３４を、上下に距離Ｌ３を離して配置し、上下把持部３３、３４をＬ３方向の縦連結部材３５で連結して第１把持腕３１を構成する。また、第１把持腕３１と同一構造の第２把持腕３２を構成する。ここで、距離Ｌ３は、Ｌ２＞Ｌ１０、で形成し、２本のパイプ１、１を軸方向に並べてソケット２１で連結した際に、ソケット２１をまたぎ、上下把持部３３、３４がパイプ１、１の外周に嵌装できるように形成されている（図２（ｂ））。

（２） 第１把持腕３１と第２把持腕３２とを並列して、第１把持腕３１の縦連結部材３５と、第２把持腕３２の縦連結部材３５とを、横連結部材３６で連結する。第１把持腕３１と第２把持腕３２とが、それぞれパイプ１、２を把持した状態で、パイプ１、２の間隔がＬ０となるように、横連結部材３６の長さが設定されている。また、横連連結部材３６と縦連結部材３５、３５とは、両縦連結部材３５、３５が、横連結部材３６に対して、」縦連結部材３５の長さ方向に若干移動できるように連結されることが望ましい。例えば、横連結部材３６を板状に形成し、両端部に貫通孔を形成して、貫通孔に縦連結部材３５、３５を緩く嵌挿して構成する（図２（ｂ））。
以上のようにして、吊り治具３０を形成する（図２（ａ）（ｂ））。

４．杭保持具１３（図５）

パイプ１、２を上下で接続する際に、上方の既製杭１０を一旦保持する杭保持具１３について説明する。
使用する既製杭１０の端面と密着できるように、既製杭１０の肉厚に対応して形成したドーナツ状で、かつ約９０°部分を切り欠いて２７０°のドーナツ状に形成した上基板１４、下基板１５を形成する。上基板１４、下基板１５を上下に所定間隔Ｌ５で配置して、上基板１４、下基板１５の間に、環状に配置した連結リブ１６、１６を介して、上基板１４の下面、連結リブ１６、１６、下基板１５の上面を一体に連結する。また、切り欠いた９０°部分を操作開口１８とする。
上基板１４の上面、下基板１５の下面には、使用する既製杭１０の外周に沿って、突起１７、１７を環状に配置してある。以上のようにして、杭保持具１３を構成する（図５）。また、開口１８、１８は上下に通してあり、外周側から内周側（中心側）に手や上半身を乗り出して、作業ができるようになっている。なお、開口１８、１８を塞ぐ部分ドーナツ状（９０°くらい）の環状蓋１９を開閉自在に設けることもできる（図５（ｃ）鎖線図示１９）。

５．単位パイプ装置２０の埋設

（１） １つ目の（最下端に位置する）単位パイプ装置２０Ａでは、第１パイプ１Ａの下端と第２パイプ２Ａの下端を、Ｕ字状のパイプジョイント８で連結して構成する（図１（ｂ））。

（２） 所定深さの縦穴（杭穴）２４を掘削して、通常の既製杭１０の埋設作業と同様の機材を使用して、杭打ち機（図示していない）で１つ目の単位パイプ装置２０Ａの下部を縦穴２４内に埋設して、上端部を縦穴２４の開口付近の地上２５で保持する（図３（ａ））。杭打ち機から既製杭１０を外す。

（３） 続いて、単位パイプ装置２０Ａの既製杭１０Ａの上面に、杭保持具１３を乗せて、杭打ち機（図示していない）に２つ目の単位パイプ装置２０Ｂを取り付け、１つ目の単位パイプ装置２０Ａの上方から、２つ目の単位パイプ装置２０Ｂを下降して、単位パイプ装置２０Ｂの既製杭１０Ｂを杭保持具１３の上基板１４に乗せる。この状態で、上側の既製杭１０Ｂの下端と下側の既製杭１０Ａの上端との間をＬ５を保つことができる。Ｌ５は、杭保持具１３の開口１８に手を差込みソケットの接続作業ができる程度に設定し、例えば、１ｍ程度とする。この状態で、２つ目（上側）の単位パイプ装置２０Ｂを杭打ち機で保持する（図３（ａ））。この際、杭打ち機で保持した既製杭１０Ｂを確実に保持して、連結作業を安全に遂行できる。

（４） 続いて、作業者は、杭保持具１３の開口１８から手を入れ、１つ目（下側）の単位パイプ装置２０Ａの第１パイプ１Ａの上端に第１ソケット２１を被せると共に、吊り治具３０の第１把持腕３１の下把持部３４を第１ソケット２１の直下の第１パイプ１Ａに嵌装する。同様に、１つ目（下側）の単位パイプ装置２０Ａの第２パイプ２Ａの上端に第２ソケット２２を被せると共に、吊り治具３０の第２把持腕３２の下把持部３４を第２ソケット２２の直下の第２パイプ２Ａに被せる（図２（ｂ））。

（５） 続いて、１つ目（下側）の単位パイプ装置２０Ａの第１パイプ１Ａを引き上げ又は２つ目（上側）の単位パイプ装置２０Ｂの第１パイプ１Ｂを引き下げて、２つ目（上側）の単位パイプ装置２０Ｂの第１パイプ１Ｂを第１ソケット２１の上部に挿入する。また、２つ目（上側）の単位パイプ装置２０Ｂの第１パイプ１Ｂで、第１ソケット２１の直上に、第１把持腕３１の上把持部３３を嵌装する（図２（ｂ））。
同様に、１つ目（下側）の単位パイプ装置２０Ａの第２パイプ２Ａを引き上げ又は２つ目（上側）の単位パイプ装置２０Ｂの第２パイプ２Ｂを引き下げて、２つ目（上側）の単位パイプ装置２０Ｂの第２パイプ２Ｂを第２ソケット２２の上部に挿入する。また、２つ目（上側）の単位パイプ装置２０Ｂの第２パイプ２Ｂで第２ソケット２２の直上に、第２把持腕３２の上把持部３３を嵌装する（図２（ｂ））。
この状態で、吊り治具３０により、上下の第１パイプ１Ａ、１Ｂと第２パイプ２Ａ、２Ｂとは、動かないように保持され、第１第２ソケット２１、２２から抜けることもない（図３（ｂ））。

（６） この状態で、第１ソケット２１及び第２ソケット２２に融着装置２７のケーブル２８を接続して、融着装置２７を作動させ、各パイプ１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂを縦に配置した状態で、第１第２ソケット２１、２２内及び各パイプ１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂの外周を加熱して、第１パイプ１Ａ、１Ｂを第１ソケット２１で接続し、第２パイプ２Ａ、２Ｂを第２ソケッ２２で接続する。この際、杭穴２４または地面２５からの泥土の汚れを避けるために、ソケット２１、２２の位置は地面２５より充分に上方に位置させることが望ましい（通常、地面２５から１ｍ程度）。

（７） 続いて、引き出した各パイプ１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂを既製杭１０Ａ、１０Ｂ内に戻しながら、いったん、２つ目（上側）の単位パイプ装置２０Ｂを上昇させて、杭保持具１３を既製杭１０Ａから外して掘り除く。
続いて、既製杭１０Ｂを下降させて、１つ目（下側）の単位パイプ装置２０Ａの既製杭１０Ａの上端に載せて、通常の方法により、上下の既製杭１０Ａ、１０Ｂを連結する。既製杭１０Ａ、１０Ｂを連結する方法は、溶接による連結、各種ジョイントによる機械式の連結またはこれらの併用など任意である。

（８） 続いて、１つ目（下側）の単位パイプ装置２０Ａの既製杭１０Ａの地上２５での保持を解除して、連結した単位パイプ装置２０Ａ、２０Ｂ（連結した既製杭１０Ａ、１０Ｂ）をこの状態で、杭打ち機で縦穴２４内に埋設する（図３（ｃ））。この状態で、吊り治具３０はソケット２１、２２と共に、既製杭１０Ａ、１０Ｂ内に位置するので、連結した第１パイプ１Ａ、１Ｂと連結した第２パイプ２Ａ、２Ｂとは距離Ｌ０を保ったまま、縦穴２４内に埋設される。

（９） 続いて、同様に２つ目（下側）の単位パイプ装置２０Ｂを地上で保持して、同様に、上方から３つめ（上側）の単位パイプ装置２０Ｃを下降して、単位パイプ装置２０Ｂと単位パイプ装置２０Ｃとをソケット２１、２２、吊り治具３０で、同様に連結する。続いて、連結した単位パイプ装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを縦穴２４内に埋設する。
最後の単位パイプ２０Ｃまで埋設され、地上付近で、単位パイプ２０Ｃの第１パイプ１Ｃに第１パイプ１Ｄをソケット２１で連結して、また単位パイプ２０Ｃの第２パイプ２Ｃに第２パイプ２Ｄをソケット２２で連結して、第１パイプ１Ｄ及び第２パイプ２Ｄを熱交換装置（図示していない）に連結すれば、この発明のパイプ装置４０（単位パイプ２０Ａ〜２０Ｃ）の埋設が完了する（図４）。
この場合、縦穴２４の深さに応じて、必要数の単位パイプ装置２０を連結しながら、縦穴２４に埋設することができる。

６．他の実施形態

（１） 前記実施形態において、パイプ群の第１パイプ１Ａの上端にソケット２１を予め被せた状態で、単位パイプ装置２０Ａを構成することもできる（図２鎖線図示２１、２２）。この場合、ソケット２１は第１パイプ１Ａと融着し、ソケット２２は第２パイプ２Ａと融着して固定し、あるいは融着しないで落下しない程度に係止しておくこともできる。

（２） また、前記実形態において、パイプ群は第１パイプ１と第２パイプ２とから構成したが、さらに第３パイプ３〜第６パイプ６を加え、合計６本のパイプからパイプ群を構成することもできる（図５）。この場合、第３パイプ３と第４パイプ４を下端で連結してＵ字状とし、第５パイプ５と第６パイプ６とを下端で連結してＵ字状とする。
この場合、第１パイプ１と第２パイプ２用の吊り治具３０ａに加え、第３パイプ３と第４パイプ４用の吊り治具３０ｂ、第５パイプ５と第６パイプ６用の吊り治具３０ｂを用意して、同様に使用する（図５）。
また、各吊り治具３０ａ、３０ｂ、３０ｃを横連結部材の中心３８（鎖線図示）付近で連結して、６本用の一体の吊り治具３０とすることもできる（図５）。

（３） また、前記実施形態で、パイプ群（第１パイプ１、第２パイプ２）をコンクリート製の既製杭１０の中空部１１に挿入して、単位パイプ装置２０としたが、鋼管杭に適用することもできる（図示していない）。さらに既製杭１０を使用せずに、場所打ち杭の鉄筋かごの内側にパイプ群を挿入して単位パイプ装置とすることもできる（図示していない）。この場合、鉄筋かご（主筋又は螺旋筋）に落下防止具１３Ａを固定して、同様に第１パイプ１と第２パイプ２の間隔をＬ０に保つ。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２Ｄ 第１パイプ
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ 第２パイプ
３ 第３パイプ
４ 第４パイプ
５ 第５パイプ
６ 第６パイプ
８ パイプジョイント
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 既製杭
１１ 既製杭の中空部
１３Ａ 落下防止具
１３ 杭保持具
１４ 杭保持具の上基板
１５ 杭保持具の下基板
１８ 杭保持具の開口
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ 単位パイプ装置
２１ 第１ソケット
２２ 第２ソケット
２４ 縦穴
２５ 地上
２７ 融着装置
２８ 融着装置のケーブル
３０ 吊り治具
３１ 第１把持腕（吊り治具）
３２ 第２把持腕（吊り治具）
３３ 上把持部（吊り治具）
３４ 下把持部（吊り治具）
３５ 縦連結部材（吊り治具）
３６ 横連結部材（吊り治具）
４０ パイプ装置

Claims (3)

1. 少なくとも１組の熱交換用の第１パイプと第２パイプを距離Ｌ０を離して並列してパイプ群を形成して、距離Ｌ０のパイプ群を保持して単位パイプ装置として、前記単位パイプ装置を上下に並べ、上下に位置する各パイプ群の各パイプを吊り治具で保持すると共にソケットで連通連結し、以下のように構成したことを特徴とする熱交換用パイプ装置。
   (1) 前記吊り治具を以下のようにして構成する。
   (a) 前記各パイプを保持できる下把持部と上把持部とを間隔Ｌ３で並列して、下把持部と上把持部とを縦連結部材で連結して、第１把持腕及び第２把持腕を形成する。
   (b) 前記間隔Ｌ３を前記ソケットの長さＬ１０より大きく形成する。
   (c) 前記第１把持腕と前記第２把持腕とを、前記間隔Ｌ０に対応させて形成した横連結部材で連結する。
   (2) 前記上下に配置されたパイプ群で、
   上の第１パイプと、下の第１パイプとをソケットで連結し、前記吊り治具の第１把持腕の上把持部及び下把持部でそれぞれ、上第１パイプと、下の第１パイプとを把持させ、
   上の第２パイプと、下の第２パイプとをソケットで連結し、前記吊り治具の第２把持腕の上把持部及び下把持部でそれぞれ、上の第１パイプと、下の第１パイプとを把持させる
   (3) 前記各ソケット及び又はパイプの一部を融解して、各パイプに前記ソケットを固定する。
   (4) 以下、同様に、上方から必要数の他のパイプ群を連結する。
   (5) 前記パイプ群を連結した各単位パイプ装置を吊り治具と共に縦穴内に埋設する。
2. 以下のように構成したことを特徴とする請求項１記載の熱交換用パイプ装置。
   (1) 最下端の単位パイプ装置で、パイプ群の第１パイプの下端と第２パイプの下端とを連通させる。
3. 並列した第１パイプと第２パイプを距離Ｌ０を離して配置して、パイプ群を形成し、前記パイプ群を直列配置して、直列したパイプ群の各パイプをソケットで連通させる際に、各パイプを保持する吊り治具であって、吊り治具と共にパイプ群を埋設する際に使用し、以下のように構成したことを特徴とするパイプ用の吊り治具。
   (a) 前記各パイプを保持できる下把持部と上把持部とを間隔Ｌ３で並列して、下把持部と上把持部とを縦連結部材で連結して、第１把持腕及び第２把持腕を形成する。
   (b) 前記間隔Ｌ３を前記ソケットの長さより大きく形成する。
   (c) 前記第１把持腕と前記第２把持腕とを、前記間隔Ｌ０に対応させて形成した横連結部材で連結する。

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