JP2015218983A - 採熱システムの施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の長尺の採熱管が既設管の内側底部に沿うように管軸方向に延設される採熱システムの施工方法において、採熱システムを構築する際の作業効率を向上させる。
【解決手段】既設管２の内側底部２ａに沿うように管軸方向に延設される複数の長尺の採熱管１０を備え、既設管２内を流れる下水３と採熱管１０内を流れる熱交換媒体とを熱交換させる採熱システム１の施工方法である。採熱管群８０を既設管２外から既設管２内へ引き込む工程と、採熱管群８０を既設管２内に個々に固定する工程と、複数の採熱管１０と往側および復側ヘッダー２０，２１とを接続する工程と、を含んでいる。
【選択図】図８

Description

本発明は、既設管の内側底部に沿うように管軸方向に延設される複数の長尺の採熱管を備える採熱システムの施工方法に関するものである。

例えば下水道用管路や工業用水用管路といった既設管の内部を流れる液体の温度は四季を通じて変動が小さいのに対し、外気温度は季節変動が大きいことに着目し、これらの既設管内を流れる液体と外気温度との温度差を利用して熱交換を行うようにした採熱システムが従来から知られている。

例えば特許文献１には、既設管の内部に熱可塑性樹脂からなるスリーブを延設するとともに、当該スリーブの底部に長手方向に延びる通路を複数形成し、これらの通路を流れる熱交換媒体と、当該スリーブの内側底部を流れる水とが熱交換を行うようにした管路構造が開示されている。

しかしながら、採熱システムにおいては、熱の回収が主たる目的であるのに、既設管が老朽化しておらず既設管の修復が必要ではない場合にも、上記特許文献１のもののように常に既設管の内部にスリーブを延設すると、採熱システムのコストが増大するという問題がある。

そこで、例えば特許文献２には、マンホールから出発し折り返されて再び当該マンホールに戻るように連続する複数本の採熱管を、既設管または新設管の管底部内周面の長手方向にそれぞれ平行に敷設することで、熱交換媒体と下水とを熱交換させる下水熱等の採熱構造が開示されている。この特許文献２の採熱構造を既設管に適用すれば、採熱システムのコストが増大するのを抑えることができる。

特開２０１３−４０４６９号公報 特開２０１３−２４２１０７号公報

ところで、上記のような採熱システムに用いられる採熱管は、例えば５０mを超えるような長尺物であることから、運搬時の利便性等を考慮して、通常、採熱管が１本ずつ例えばドラム等に巻かれた状態で施工現場に搬入される。そうして、上記特許文献２では、採熱管を既設管内に引き込む手順等については詳述されていないが、採熱システムを構築する際には、採熱管を１本ずつドラムから巻き出しながら人孔を介して既設管内に引き込むことが多い。

しかしながら、採熱管が多数本あるような場合に、長尺の採熱管を１本ずつ既設管内に引き込み、１本ずつ既設管に沿って敷設するという作業を、採熱管の本数と同じ回数だけ繰り返したのでは、作業効率が大幅に低下するという問題がある。その一方で、地上で巻き出された複数の採熱管を無造作に人孔に投入すると、長尺の採熱管同士が絡まり合うため、採熱管を引き揃えるのに多大な時間を要し、作業効率が大幅に低下するという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の長尺の採熱管が既設管の内側底部に沿うように管軸方向に延設される採熱システムの施工方法において、採熱システムを構築する際の作業効率を向上させる技術を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、既設管の内側底部に沿うように管軸方向に延設される複数の長尺の採熱管を備え、当該既設管内を流れる液体と、当該採熱管内を流れる熱交換媒体とを熱交換させる採熱システムの施工方法を対象としている。

そして、上記施工方法は、上記複数の採熱管の束を上記既設管外から上記既設管内へ引き込む引込工程と、上記複数の採熱管の束を分けて上記既設管内に個々に固定する固定工程と、上記複数の採熱管と、複数の採熱管を集合させるためのヘッダーとを接続する接続工程と、を含むことを特徴としている。

この構成によれば、既設管内へ引き込まれた複数の採熱管を、既設管内に固定するとともに、ヘッダーと接続することから、例えば、熱利用施設から流れてきた熱交換媒体を、往側のヘッダー、採熱管、復側のヘッダーの順に流して、再び熱利用施設へと送り返す採熱システムを構築することができる。

そうして、引込工程では、複数の採熱管の束を既設管外から既設管内へ引き込むことから、採熱管を１本ずつ引き込む場合に比して、作業時間が大幅に短縮するので、採熱システムを構築する際の作業効率を向上させることができる。しかも、複数の採熱管を無造作に引き込むのではなく、結束バンド等により採熱管を仮固定した束として引き込むことから、巻癖がついた長尺の採熱管の引き揃えを円滑に行うことができる。

なお、この施工方法は、引込工程と固定工程と接続工程とを含んでいればよく、例えば接続工程を引込工程や固定工程よりも先行させてもよい。すなわち、例えば、ヘッダーと接続された複数の採熱管の束を既設管外から既設管内へ引き込んでもよいし、束として引き込まれた採熱管を既設管に固定するのに先立ち、ヘッダーと接続してもよい。

また、上記引込工程では、複数の採熱管が横並び状態でドラムに巻き付けられた採熱管の束を、上記既設管外で上記ドラムから巻き出しながら、上記既設管内へ引き込むとともに、上記既設管の内側底部に沿うように引き揃えることが好ましい。

この構成によれば、複数の採熱管の束がドラムに巻き付けられていることから、採熱管を１本ずつドラムから巻き出すのではなく、複数の採熱管を一度にドラムから巻き出しながら既設管内へ引き込めるので、作業時間が大幅に短縮することができる。また、複数の採熱管が横並び状態でドラムに巻き付けられていることから、ドラムから巻き出しながら複数の採熱管を既設管の内側底部に沿うように引き揃える作業を容易に行うことができる。

ところで、一の人孔の近傍に設けたヘッダーから分流した熱交換媒体を、既設管の管軸方向に延設された採熱管内を流した後、他の人孔の近傍に設けたヘッダーに集合させるのではなく、再び一の人孔の近傍に設けた別のヘッダーに集合させる場合には、採熱管に折返し部を設ける必要がある。

そこで、上記ドラムに巻き付けられた複数の採熱管は、コ字形状またはＵ字形状に折り返された折返し部を有していることが好ましい。

この構成によれば、例えば作業環境が良好な工場作業において、コ字形状またはＵ字形状の折返し部が形成された複数の採熱管を横並び状態でドラムに巻き付け、かかる採熱管を巻き出しながら既設管内へ引き込んで、既設管の内側底部に沿うように引き揃えることで、既設管内を往復する循環経路を容易に施工することができる。

上述の如く、本発明の施工方法では、採熱管を１本ずつではなく、束で既設管内に引き込むことによって、作業効率を向上させるようにしているが、採熱管が多数の場合に一度に採熱管の束を既設管内に引き込もうとすると、採熱管の束の重量次第では、逆に作業効率を低下させるおそれがある。

そこで、上記複数の採熱管の束は、所定本数の採熱管を横並び状態で束ねた採熱管群を複数群有しており、上記引込工程では、上記複数の採熱管群を数群に分割して上記既設管内へ引き込むことが好ましい。

この構成によれば、引き込みおよび引き揃えの支障にならない程度の重量を有する（例えば１〜３群の）採熱管群を一度に既設管内に引き込むことから、採熱管を１本ずつ引き込む場合に比して作業時間が大幅に短縮することができる。また、採熱管の全本数を一度に引き込むのではなく、複数の採熱管群を数群に分割して既設管内に引き込むことから、採熱管の重量に起因する作業効率の低下を抑えることができる。

ところで、上述の如く、採熱管はドラム等に巻かれた状態で施工現場に搬入されることから、施工現場に搬入された長尺の採熱管には巻癖がついていることが多い。かかる巻癖がついた長尺の採熱管を敷設する際には、巻癖を取りながら採熱管を真っ直ぐに延ばして敷設するが、一度ついた巻癖を完全に取り去ることは困難である。このため、長尺の採熱管を既設管の内側底部に管軸方向に延びるように敷設しても、巻癖に起因して、採熱管が波打ったり、相隣り合う採熱管に段差が生じたりするおそれがある。このように、採熱管が波打ったり、相隣り合う採熱管に段差が生じたりすると、既設管内を流れる異物等が採熱管に引っかかったり、堆積したりすることで、既設管内を流れる液体の流れを阻害するという問題がある。

そこで、上記施工方法では、短冊状の基板と、当該基板から上方に突出し且つ当該基板の長手方向に延びる複数条のリブと、当該基板の一方の側縁部に設けられた係合部と、当該基板の他方の側縁部に設けられた被係合部と、を有する拘束部材を用意し、上記採熱管は、間隔をあけて設けられた結束部材によって束ねられており、上記固定工程では、上記既設管内における上記液体の液面よりも上方で、上記係合部と上記被係合部とを係合させて管周方向に相隣接する上記拘束部材の側縁部同士を連結するとともに、上記複数条のリブの間に、拘束部材近傍にある上記結束部材を外す、または、ずらすことで個別に上記採熱管を挟み込んだ後、当該拘束部材を上記液体中に沈める作業を繰り返すことにより、当該拘束部材を上記既設管の内側底部に沿って管軸方向に複数連なるように設置することが好ましい。

この構成によれば、管軸方向に複数連なるように設置された拘束部材のリブの間に採熱管を挟み込むことによって、採熱管が直線状に維持されるので、長尺の採熱管に波打ちや段差が生じるのを抑制することができる。

また、係合部と被係合部とを係合させるとともにリブの間に採熱管を挟み込むという簡単な作業で、側縁部同士が連結された拘束部材によって多数の採熱管を拘束することが可能となることから、作業環境が良好とはいえない管内作業においても、採熱管を既設管に対して容易に固定することができる。

ところで、拘束部材の側縁部同士を連結するとともに、リブの間に採熱管を挟み込んだ後、拘束部材を液体中に沈める作業を、管軸方向の片側（例えば折返し部がある側）から順次行う場合、採熱管における今回リブの間に挟み込もうとしている部位の近傍が、既に拘束部材によって拘束されていると、当該部位が撓み難いことから、リブの間に採熱管を挟み込む作業が煩雑になるおそれがある。

そこで、上記固定工程では、先行して設置された上記拘束部材から管軸方向に離れた地点で、上記拘束部材の側縁部同士の連結および上記採熱管の挟み込みを行うとともに、液体中に沈めた当該拘束部材を上記採熱管に沿って滑らせて、先行して設置された上記拘束部材に突き当てることで、上記拘束部材を順次連ねることが好ましい。

この構成によれば、先行して設置された拘束部材から管軸方向に離れた地点で、換言すると、採熱管を撓ませ易い状況で、採熱管を液体の液面よりも上方に持ち上げたり、リブの間に採熱管を挟み込む作業を行ったりすることから、リブの間に採熱管を挟み込む作業が煩雑になるのを抑えることができる。また、採熱管が挟み込まれた拘束部材を当該地点から採熱管に沿って滑らせて、先行して設置された拘束部材に突き当てることで、容易に拘束部材を管軸方向に複数連ねることができる。

また、上記施工方法では、短冊状の基板と、当該基板から上方に突出し且つ当該基板の長手方向に延びる複数条のリブと、当該基板の長手方向の一方の側縁部に設けられた係合部と、当該基板の長手方向の他方の側縁部に設けられた被係合部と、を有していて、上記既設管の内側底部に沿って管軸方向に複数連なるように設置される拘束部材を用意し、上記固定工程では、上記既設管外で、上記係合部と上記被係合部とを係合させることで相隣接する上記拘束部材の側縁部同士を連結するとともに、当該拘束部材を連結方向に撓ませた状態で上記既設管外から上記既設管内へ導入することが好ましい。

なお、この構成において「連結方向に撓ませた状態」とは、側縁部同士が連結された拘束部材を、主として係合部と被係合部との連結部を基点として（拘束部材自体の撓みも含む）、例えば円形状や波型状に撓ませた状態を意味する。

この構成によれば、側縁部同士が連結された拘束部材を連結方向に撓ませることで、例えば人孔の孔径が小さい場合にも、連結された拘束部材を既設管内へ導入することができる。また、既設管外で、拘束部材の側縁部同士を連結することで、作業環境が良好とはいえない管内における作業工数を減少させることができる。

以上、説明したように本発明に係る採熱システムの施工方法によれば、複数の採熱管の束を既設管外から既設管内へ引き込むことで、採熱システムを構築する際の作業効率を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る施工方法が適用される採熱システムを模式的に示す縦断図である。 採熱システムにおける既設管の下半分に対応する部分を管周方向に展開した模式図である。 図１のIII−III線の横断図である。 採熱管の折返し部の形状を模式的に示す図であり、同図（ａ）は機械的な嵌め合せ機構による折返し部を示し、同図（ｂ）は生曲げ加工による折返し部を示し、同図（ｃ）は融着等による折返し部を示す。 フレームを模式的に示す図であり、同図（ａ）は斜視図であり、同図（ｂ）は端面図である。 折返し部に形成された摺り付け部を模式的に示す図であり、同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は側面図である。 採熱管とヘッダーとの連結部に形成された摺り付け部を模式的に示す図であり、同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は側面図である。 採熱システムの施工手順の一例を模式的に説明する図である。 採熱管が巻き付けられたドラム装置を模式的に示す斜視図である。 フレームの設置手順の一例を模式的に説明する図である。 フレームを連結方向に撓ませた状態を模式的に示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施形態に係る施工方法が適用される採熱システム１を模式的に示す縦断図であり、図２は採熱システム１における既設管２の下半分に対応する部分を管周方向に展開した模式図であり、図３は図１のIII−III線の横断図である。この採熱システム１は、例えば下水道用管路や工業用水用管路や農業用水用管路といった既設管２の内部に設けられるものであり、複数の採熱管１０と、複数の採熱管１０を集合させる往側ヘッダー２０および復側ヘッダー２１と、複数の採熱管１０を拘束するフレーム３０と、複数の採熱管１０を既設管２に対して固定する固定バンド４０と、採熱システム１における管軸方向両端部の段差を緩和するための摺り付け部５０，５１と、を備えている。なお、図２では、図を見易くするために、摺り付け部５０，５１を２点鎖線で示している。

以下では、この採熱システム１を第１人孔７０と第２人孔７１との間に設けられた下水道用の既設管２に適用した場合について説明する。なお、この既設管２では図１の右側から左側へ下水（液体）３が流れている（図１の白抜き矢印参照）。以下の説明では、説明の便宜上、上流側を先端側ともいい、下流側を基端側ともいう。

採熱管１０は、熱可塑性樹脂からなる円筒状の管であり、既設管２内を流れる下水３と熱交換を行う熱交換媒体が内部を流れている。なお、採熱管１０の材質は、他の樹脂やゴム等を排除するものではないが、搬送時や既設管２内への引き込み時における利便性の点から柔軟性を備え、且つ、下水３や工業用水に対する耐薬品性を備えているとともに、熱融着や溶接による接続や補修が可能であることが望ましいことから、オレフィン系熱可塑性樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン等）であることが好ましい。また、本実施形態では、下水３との接触面積を大きくするために、採熱管１０として、円筒状の管を採用しているが、例えば角筒状（正方形筒状、矩形筒状、台形筒状、三角形筒状等）といった他の断面形状を有する管を排除するものではない。

各採熱管１０は、図２に示すように、往側採熱管１１と、復側採熱管１２と、折返し管１３と、を有している。往側採熱管１１および復側採熱管１２は、図３に示すように、既設管２の内側底部２ａに沿うように管軸方向に延設されている。各採熱管１０において、往側採熱管１１および復側採熱管１２の先端側の端部は、図２および図４（ａ）に示すように、それぞれ９０°エルボ型の管継手１６を介して、既設管２の内周面に沿うように内側底部２ａに配置された折返し管１３と接続されている。これにより、各採熱管１０は、その先端部にコ字形状の折返し部１５を有している。すなわち、本実施形態では、往側採熱管１１および復側採熱管１２の先端側の端部と、管継手１６と、折返し管１３とが、本発明でいうところの「コ字形状に折り返された折返し部」に相当する。

なお、折返し部１５は、コ字形状に折り返されたものだけではなく、Ｕ字形状に折り返されたものでもよい。そうして、Ｕ字形状に折り返された折返し部１５は、例えば、図４（ｂ）に示すように、採熱管１０に熱を加えて柔らかくし、型（図示せず）に沿わせて曲げていく生曲げ加工によって形成してもよいし、図４（ｃ）に示すように、直線状の採熱管（往側採熱管１１および復側採熱管１２）と曲り形状の採熱管（折返し管１３）とを、融着や溶接や接着（接着剤）により接続することで形成してもよい。

一方、往側採熱管１１および復側採熱管１２の基端側の端部（折返し部１５とは反対側の端部）は、図２に示すように、それぞれ９０°エルボ型の管継手１７を介して接続管１４と接続されている。各接続管１４は、既設管２の内周面に沿って上方に延びている。往側採熱管１１と接続された接続管１４は、複数の採熱管１０を集合させるための往側ヘッダー２０と接続されている一方、復側採熱管１２と接続された接続管１４は復側ヘッダー２１とそれぞれ接続されている。これらの往側ヘッダー２０および復側ヘッダー２１は、既設管２の円周方向に略１８０°の間隔で、既設管２の内周面における水平な直径方向で対向する２箇所に取り付けられている。つまり、往側ヘッダー２０および復側ヘッダー２１は、通常、下水３に浸からないような位置に配置されている。

以上のように構成された採熱システム１では、熱利用施設６０と接続された往側熱輸送管６１を流れる熱交換媒体は、往側ヘッダー２０、接続管１４を順に経由して往側採熱管１１に至り、下水３と熱交換を行いながら複数の往側採熱管１１内を流れる。そうして、複数の往側採熱管１１内を流れた熱交換媒体は、折返し部１５で折り返して、再び下水３と熱交換を行いながら複数の復側採熱管１２内を流れた後、接続管１４、復側ヘッダー２１を順に経由して、復側熱輸送管６２を通って熱利用施設６０へと戻る。

このように、本実施形態の採熱システム１では、複数（８本）の往側採熱管１１と複数（８本）の復側採熱管１２とを折返し管１３でそれぞれ接続し、１組の往側採熱管１１および復側採熱管１２を流れる熱交換媒体の移動距離を既設管２の１往復分に抑えていることから、例えば、１本の採熱管１０を８回往復させる場合に比して、圧力損失の増大を抑えることができる。また、本実施形態の採熱システム１では、折返し管１３および接続管１４を既設管２の内周面に沿うように配置していることから、例えば、採熱管１０を介して接続される折返し用ヘッダー（図示せず）や集合ヘッダー（図示せず）を既設管２の内側底部２ａに直接設置するような構造に比して、流路阻害を抑えることができる。

ところで、施工現場に搬入された長尺の採熱管１０には巻癖がついていることが多いところ、かかる巻癖がついた長尺の採熱管１０をそのまま敷設すると、採熱管１０が波打ったり、相隣り合う採熱管１０に段差が生じたりすることで、例えば既設管２内を流れる異物等が採熱管１０に引っ掛かって、下水３の流れを阻害するおそれがある。このため、本実施形態の採熱システム１では、採熱管１０よりも高い剛性を有し、且つ、採熱管１０を露出させた状態で直線状に拘束可能なフレーム（拘束部材）３０を、既設管２の内側底部２ａに沿って管軸方向に連なるように複数設置し、かかるフレーム３０によって採熱管１０を拘束するようにしている。

図５は、フレーム３０を模式的に示す図であり、同図（ａ）は斜視図であり、同図（ｂ）は端面図である。このフレーム３０は、図５に示すように、短冊状（長方形状）の基板３１と、当該基板３１から上方に突出し且つ当該基板３１の長手方向に延びる４条のリブ３２と、当該基板３１の長手方向の一方側（図５（ｂ）の左側）の側縁部に設けられた係合部３３と、当該基板３１の長手方向の他方側（図５（ｂ）の右側）の側縁部に設けられた被係合部３４と、を有している。なお、フレーム３０は、巻癖がついた採熱管１０を直線状に拘束することから、採熱管１０よりも高い剛性を有する必要がある。それ故、例えばポリエチレンからなる採熱管１０を用いる場合には、例えばポリ塩化ビニルまたは防錆性の高い金属（例えば、亜鉛メッキ鋼板、ステンレス、チタン等）からなるフレーム３０を用いるのが好ましい。

４条のリブ３２は、基板３１の長手直角方向に、採熱管１０の外径と略等しい間隔をあけて、基板３１の長手方向の全長に亘って形成されている。各リブ３２の上端部には、基板３１の長手直角方向両側に突出する突条部３２ａが形成されており、これにより、各リブ３２は断面Ｔ字状をなしている。基板３１の長手方向の一方側の側縁部に設けられたリブ３２の上端部には、基板３１の長手直角方向一方側に延びる連結部３５が基板３１の長手方向の全長に亘って形成されている。係合部３３は、この連結部３５の下面から下方に延びていて、基板３１の長手方向の全長に亘って形成されている。係合部３３の下端部３３ａは断面略円形に形成されている。基板３１の長手方向の他方側の側縁部に設けられた被係合部３４は、断面略円形の溝部３４ａを形成するように、上方に開口する断面略Ｃ字状を呈していて、基板３１の長手方向の全長に亘って形成されている。

このように構成されたフレーム３０は、採熱管１０よりも高い剛性を有することと、リブ３２により剛性が高められていることとが相俟って、図５（ｂ）に示すように、リブ３２の間に採熱管１０を挟み込むことにより、採熱管１０の略上半分を露出させた状態で、巻癖がついた採熱管１０を直線状に拘束することが可能となっている。なお、各リブ３２の上端部には突条部３２ａが形成されているので、リブ３２の間に挟み込まれた採熱管１０は簡単には抜けないようになっている。

また、フレーム３０は、一のフレーム３０の係合部３３と、他のフレーム３０の被係合部３４とを係合させることで、より詳しくは、一のフレーム３０の係合部３３における断面略円形の下端部３３ａを、他のフレーム３０の被係合部３４における、断面略円形の溝部３４ａに嵌めることで、相隣接するフレーム３０の側縁部同士が連結可能になっている。それ故、図３に示すように、複数（４つ）のフレーム３０を既設管２の管周方向に連結することで、複数（１６本）の採熱管１０を拘束することが可能になっている。なお、管周方向に連結されたフレーム３０同士は、係合部３３の下端部３３ａを上方に開口する溝部３４ａに嵌めることで連結されていることから、係合部３３の下端部３３ａが溝部３４ａ内を管軸方向に滑ることで、管軸方向には相対移動可能となっている。

そうして、側縁部同士が連結され、且つ、リブ３２の間に採熱管１０が挟み込まれたフレーム３０を、図１に示すように、既設管２の内側底部２ａに沿って管軸方向に連なるように複数設置することで、採熱管１０はその全長に亘ってほぼ間断なく拘束される。これにより、巻癖に起因して、採熱管１０が波打ったり、相隣り合う採熱管１０に段差が生じたりするのを抑えることができる。また、例えば管内作業中に作業者が誤って採熱管１０を踏みつけようとしても、リブ３２の上端が先に作業者の足底に当たり、採熱管１０よりも高い剛性を有しているフレーム３０が踏みつけ荷重を受けるので、採熱管１０が破損したり、座屈したりするのを抑えることができる。さらに、フレーム３０は採熱管１０の略上半分を露出させた状態で採熱管１０を拘束していることから、採熱管１０が局所的に破損した場合にも、採熱管１０の修復を容易に行うことができるとともに、採熱管１０の露出した部位と下水３とが直接接触するので熱交換効率を高めることができる。

もっとも、フレーム３０を単に設置しただけでは、フレーム３０が浮力で浮き上がったり、フレーム３０および採熱管１０が下水３によって流されたりするおそれがあることから、本実施形態の採熱システム１では、既設管２の管径方向に拡径可能な固定バンド４０を用いて、フレーム３０を既設管２の内周面に押し付けることで、複数の採熱管１０を既設管２に対して固定するようにしている。

より詳しくは、固定バンド４０は、既設管２の内径と略等しい外径を有する断面半円状の上側バンド４１と、既設管２の内径と略等しい外径を有する断面半円状のバンドの底部を径方向内側に窪ませた下側バンド４２と、これら上側バンド４１および下側バンド４２を既設管２の内周面に押し付け固定する拡径手段４３とを有している。なお、固定バンド４０は、防錆性等を考慮して、ステンレス製であることが好ましい。

上側バンド４１と下側バンド４２とは、上下に分割可能であり、既設管２内で組み立てられることから、容易に既設管２内に導入することができる。また、下側バンド４２の底部の窪み４２ｂは、既設管２の管周方向に連結された４つのフレーム３０がすっぽりと嵌るような大きさに形成されている。拡径手段４３は、図３に示すように、上側バンド４１の両端部から管径方向内側にそれぞれ延びる座部４１ａと、下側バンド４２の両端部から管径方向内側にそれぞれ延び、座部４１ａと上下方向に対向する座部４２ａと、これらの座部４１ａ，４２ａを上下に貫通するボルト４４と、当該ボルト４４と螺合するナット４５と、を有していて、ボルト４４およびナット４５の締め具合を調整することで、固定バンド４０を容易に拡径できるように構成されている。

このように構成された固定バンド４０は、図１および図２に示すように、既設管２の管軸方向に相隣接するフレーム３０同士の突合せ部を覆うように、管軸方向に間隔をあけて設けられている。そうして、拡径手段４３によって固定バンド４０を拡径すると、図３に示すように、窪み４２ｂに嵌ったフレーム３０の管軸方向の端部が、既設管２の内周面に押し付けられるとともに、フレーム３０を介して採熱管１０が既設管２に固定される。これにより、フレーム３０が浮力で浮き上がったり、管軸方向へ移動したり、フレーム３０および採熱管１０が下水３によって流されたりするのを抑制することができる。また、固定バンド４０は、管軸方向に間隔をあけて設けられているので、フレーム３０の上面は部分的にしか覆われていない（全面的に覆われているのではない）ことから、採熱管１０が露出した状態を維持することができる。

ところで、先端側に形成された折返し部１５は、下水３に対する抵抗となり易い。このため、採熱システム１の先端側の端部には、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、当該折返し部１５を覆うとともに、最も先端側に配設されたフレーム３０の先端側の端部と第２人孔７１の底部とを滑らかに繋ぐ摺り付け部５０が形成されている。同様に、採熱システム１の基端側の端部には、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、往側採熱管１１および復側採熱管１２と接続管１４との接続部を覆うとともに、最も基端側に配設されたフレーム３０の基端側の端部と既設管２の管底とを滑らかに繋ぐ摺り付け部５１が形成されている。なお、摺り付け部５０，５１は、例えば、急結セメントを用いたモルタルや、急結セメントと普通ポルトランドセメントとを混ぜたモルタルを用いることで、下水３中でも形成することができる。

次に、採熱システム１の施工方法について説明する。

上述した採熱システム１を既設管２内に構築するには、（Ａ）複数（本実施形態では１６本）の採熱管１０を既設管２外から第１人孔７０を介して既設管２内へ引き込む工程と、（Ｂ）複数のフレーム３０を既設管２外から第１人孔７０を介して既設管２内へ導入する工程と、（Ｃ）フレーム３０の側縁部同士を連結する工程と、（Ｄ）リブ３２の間に採熱管１０を挟み込む工程と、（Ｅ）固定バンド４０を用いて複数の採熱管１０を既設管２内に固定する工程と、（Ｆ）折返し部１５を形成する工程と、（Ｇ）複数の採熱管１０と往側ヘッダー２０および復側ヘッダー２１とを接続する工程と、（Ｈ）摺り付け部５０，５１を形成する工程と、が必要となる。

これらの８つの工程のうち（Ｈ）工程は必然的に最終工程となるが、その他の（Ａ）〜（Ｇ）工程については様々な順序が考えられる。そこで、先ず、（Ａ）工程→（Ｂ）工程→（Ｃ）工程→（Ｄ）工程→（Ｅ）工程→（Ｆ）工程→（Ｇ）工程→（Ｈ）工程という施工手順１について説明する。

先ず、（Ａ）工程では、図８（ａ）に示すように、巻かれた状態で施工現場に搬入された複数の採熱管１０の束を人力によって既設管２外から第１人孔７０を介して既設管２内へ引き込む。具体的には、本実施形態の施工方法では、例えばインシュロック（登録商標）等の結束バンド（結束部材）９３を用いて、所定数（４本）の採熱管１０を横並び状態で束ねた採熱管群８０を４群用意し、これら４群の採熱管群８０を２群ずつに分割して既設管２内へ引き込むようにしている。

より詳しくは、図９に示すように、一対の回転ドラム９１，９２を有するドラム装置９０を用意し、各回転ドラム９１，９２に採熱管群８０を１群ずつ巻き付ける。そうして、回転ドラム９１，９２に巻き付けられた２群の採熱管群８０を、既設管２外から巻き出しながら既設管２内へ引き込むとともに、２群の採熱管群８０を引き込みながら既設管２の内側底部２ａに沿うように引き揃える。なお、採熱管群８０を引き揃える過程で採熱管１０が絡まったり、捩れたりしないように、結束バンド９３は例えば数メートル間隔で採熱管群８０を結束していることが好ましい。

ところで、採熱管群８０を全く同じ巻き付け径で２つの回転ドラム９１，９２にそれぞれ巻き付けることは困難であることから、２群の採熱管群８０を同時に巻き出しても、２群の採熱管群８０を既設管２の内側底部２ａに沿うように敷設する過程で、両者の長さが揃わなくなるおそれがある。そこで、ドラム装置９０は、一対の回転ドラム９１，９２が相対回転することが可能に構成されている。これにより、採熱管群８０が異なる巻き付け径で２つの回転ドラム９１，９２にそれぞれ巻き付けられていても、２群の採熱管群８０を容易に引き揃えることができる。

以上のように、２群の採熱管群８０（８本の採熱管１０）を既設管２内に引き込み、２群の採熱管群８０を第２人孔７１まで引っ張って敷設するという作業を、２回繰り返すだけで、１６本の採熱管１０の敷設が完了するので、作業効率を大幅に向上させることができる。なお、引き込みおよび引き揃えの支障にならない程度の重量に収まるのであれば、１６本の採熱管１０の束を一度に既設管２内へ引き込むようにしてもよい。すなわち、例えば、ドラム装置９０を２台用意し、４群の採熱管群８０を一度に既設管２内へ引き込むようにしてもよい。また、例えば、１つの採熱管群８０を構成する採熱管１０の本数を８本として、８本の採熱管１０を横並び状態で回転ドラム９１，９２にそれぞれ巻き付けるようにしてもよい。

施工手順１では、以上のような（Ａ）工程が、本発明でいうところの「複数の採熱管の束を既設管外から既設管内へ引き込む引込工程」に相当する。

次に、（Ｂ）工程では、図８（ｂ）に示すように、複数のフレーム３０を人力によって既設管２外から第１人孔７０を介して既設管２内へ導入する。そうして、例えば先端側からフレーム３０を敷設していく場合には、第１人孔７０から導入されたフレーム３０を人力によって第２人孔７１側へ運ぶ。なお、図８（ｂ）では、図を見易くするために、採熱管１０を図示省略している。

次に、（Ｃ）工程では、既設管２内における下水３の液面よりも上方で、一のフレーム３０の係合部３３と他のフレーム３０の被係合部３４とを係合させることで管周方向に相隣接する４つのフレーム３０の側縁部同士を連結する。続いて（Ｄ）工程では、既設管２内における下水３の液面よりも上方で、近傍の結束バンド９３を外し、または、ずらした後、４つのフレーム３０のリブ３２の間に１６本の採熱管１０を挟み込み（嵌め込み）、その後、フレーム３０を既設管２の内側底部２ａに沿うように下水３中に沈める。そうして、例えば先端側からフレーム３０を敷設していく場合には、第２人孔７１側から（Ｃ）工程および（Ｄ）工程を繰り返し行うことで、フレーム３０を既設管２の管軸方向に複数連なるように設置する。

もっとも、先行して設置されたフレーム３０の近傍で、採熱管１０の嵌め込みを行う場合には、採熱管１０における嵌め込もうとする部位の近傍が、先行して設置されたフレーム３０によって拘束されているため、採熱管１０を下水３の液面よりも上方に持ち上げたり、リブ３２の間に採熱管１０を嵌め込んだりする作業が煩雑になるおそれがある。

そこで、（Ｃ）工程および（Ｄ）工程においては、先行して設置されたフレーム３０から管軸方向に離れた地点で、フレーム３０の側縁部同士の連結および採熱管１０の挟み込みを行うとともに、下水３中に沈めた当該フレーム３０を採熱管１０に沿って滑らせて、先行して設置されたフレーム３０に突き当てることで、フレーム３０を順次連ねていくことが好ましい。

より詳しくは、図１０（ａ）に示すように、既設管２の内側底部２ａに先行してフレーム３０が設置されている場合には、図１０（ｂ）に示すように、先行して設置されたフレーム３０から管軸方向に離れた地点で、採熱管１０を下水３の液面よりも上方に持ち上げて、複数条のリブ３２の間に採熱管１０を嵌め込む。このようにすれば、採熱管１０における嵌め込もうとする部位の近傍が、先行して設置されたフレーム３０によって拘束されていないため、採熱管１０の挟み込みを容易に行うことができる。そうして、フレーム３０の側縁部同士の連結および採熱管１０の挟み込みが完了すると、図１０（ｃ）に示すように、フレーム３０を下水３中に沈める。次いで、図１０（ｄ）に示すように、下水３中に沈めた当該フレーム３０を採熱管１０に沿って滑らせて、先行して設置されたフレーム３０に突き当てれば、容易にフレーム３０を順次連ねていくことができる。

次に、（Ｅ）工程では、上下に分割された状態で上側バンド４１および下側バンド４２を既設管２内に導入し、既設管２内で組み立てた固定バンド４０を、既設管２の管軸方向に相隣接するフレーム３０同士の突合せ部を覆うように配置する。そうして、拡径手段４３によって固定バンド４０を拡径して、フレーム３０を既設管２の内周面に押し付け固定する。なお、施工時における下水３の流れが速いような場合には、フレーム３０が下水３によって流されるのを抑制するために、例えば、フレーム３０を設置する毎に固定バンド４０で固定するようにしてもよいし、施工時に下水３がほとんど流れていないような場合には、作業効率を考慮して、例えば、フレーム３０の設置が完了した後に、フレーム３０を固定バンド４０で固定するようにしてもよい。

施工手順１では、以上のような（Ｃ）工程、（Ｄ）工程および（Ｅ）工程が、本発明でいうところの「複数の採熱管の束を分けて既設管内に個々に固定する固定工程」に相当する。

次に、（Ｆ）工程では、９０°エルボ型の管継手１６を用いて、往側採熱管１１および復側採熱管１２の先端側の端部と折返し管１３とを接続してコ字形状の折返し部１５を形成する。なお、上記図４（ｃ）に示すように、往側採熱管１１および復側採熱管１２と曲り形状の折返し管１３とを、融着や溶接や接着により接続する構成を採用した場合には、融着や溶接や接着による接合作業を下水３の水面よりも上方で行う。

また、上記図４（ｂ）に示すように、工場施工で生曲げ加工によって折返し部１５を形成する場合や、工場施工で往側採熱管１１および復側採熱管１２と折返し管１３とを接続する場合には、当然（Ｆ）工程を省略することができる。この場合には、上記（Ａ）工程において、コ字形状またはＵ字形状に折り返された折返し部１５を有する往側採熱管１１および復側採熱管１２を１ペアとし、複数のペアで１群の採熱管群８０を構成することになる。

次に、（Ｇ）工程では、往側採熱管１１および復側採熱管１２の基端側の端部を、それぞれ９０°エルボ型の管継手１７を介して接続管１４と接続するとともに、かかる接続管１４を、管継手（図示せず）を介して往側ヘッダー２０および復側ヘッダー２１と連結する。

施工手順１では、このような（Ｇ）工程が、本発明でいうところの「複数の採熱管とヘッダーとを接続する接続工程」に相当する。

最後に、（Ｈ）工程では、急結セメント（および普通ポルトランドセメント）を用いたモルタルを練り上げ、折返し部１５を覆うとともに、最も先端側に配設されたフレーム３０の先端側の端部と第２人孔７１の底部とを滑らかに繋ぐ摺り付け部５０を、練り上げたモルタルによって形成する。同様に、往側採熱管１１および復側採熱管１２と接続管１４との接続部を覆うとともに、最も基端側に配設されたフレーム３０の基端側の端部と既設管２の管底とを滑らかに繋ぐ摺り付け部５１を、練り上げたモルタルによって形成する。

−その他の施工手順−
上述の如く、（Ａ）〜（Ｇ）工程については様々な順序が考えられる。

例えば、（Ａ）工程→（Ｆ）工程→（Ｇ）工程→（Ｂ）工程→（Ｃ）工程→（Ｄ）工程→（Ｅ）工程→（Ｈ）工程という施工手順２を採用してもよい。この施工手順２は、（Ａ）工程で複数の採熱管１０の束を既設管２外から既設管２内へ引き込んだ後、（Ｂ）工程におけるフレーム３０の導入よりも先行させて、折返し部１５を形成する（（Ｆ）工程）とともに、往側採熱管１１および復側採熱管１２と往側ヘッダー２０および復側ヘッダー２１とを連結する（（Ｇ）工程）ものである。

また、例えば、（Ａ）工程→（Ｃ）工程→（Ｂ）工程→（Ｄ）工程→（Ｅ）工程→（Ｆ）工程→（Ｇ）工程→（Ｈ）工程という施工手順３を採用してもよい。この施工手順３は、（Ｃ）工程におけるフレーム３０の側縁部同士の連結を、（Ｂ）工程におけるフレーム３０の既設管２内への導入よりも先行させて行うものである。すなわち、施工手順３では、地上（既設管２外）で、一のフレーム３０の係合部３３と他のフレーム３０の被係合部３４とを係合させて４つのフレーム３０の側縁部同士を連結した後、かかる連結されたフレーム３０を、第１人孔７０を介して既設管２内へ導入する。もっとも、４つのフレーム３０が長手直角方向に広がった状態では取り扱い難いので、例えば、図１１に示すように、側縁部同士を連結した４つのフレーム３０を円形状に撓ませた状態（連結方向に撓ませた状態）で、既設管２内へ導入するのが好ましい。この施工手順３によれば、（Ｃ）工程を地上で行うことにより、作業環境が良好とはいえない管内作業を減らすことができる。

（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

上記実施形態では、１６本の採熱管１０からなる採熱システム１について説明したが、これに限らず、１つの採熱システム１を構成する採熱管１０の数は何本でもよい。

また、上記実施形態では、本発明の採熱システム１を横断面円形状の既設管２に適用したが、これに限らず、例えば、横断面矩形状の既設管（ボックスカルバート）に適用してもよい。

さらに、上記実施形態では、フレーム３０と固定バンド４０とを用いて採熱管１０を拘束および固定したが、複数の採熱管１０の束を既設管２内へ引き込むのであれば、これに限らず、他の拘束および固定構造を採用してもよい。

また、上記実施形態では、施工手順として施工手順１〜３を例示したが、これに限らず、他の施工手順を採用してもよいし、また、（Ａ）〜（Ｈ）工程のうち或る工程を省略してもよいし、逆に（Ａ）〜（Ｈ）工程に他の工程を付け加えてもよい。

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明によると、採熱システムを構築する際の作業効率を向上させることができるので、既設管の内側底部に沿うように管軸方向に延設される複数の長尺の採熱管を備える採熱システムの施工方法に適用して極めて有益である。

１ 採熱システム
２ 既設管
２ａ 内側底部
３ 下水（液体）
１０ 採熱管
１５ 折返し部
２０ 往側ヘッダー
２１ 復側ヘッダー
３０ フレーム（拘束部材）
３１ 基板
３２ リブ
３３ 係合部
３４ 被係合部
８０ 採熱管群
９１ 回転ドラム
９２ 回転ドラム
９３ 結束バンド（結束部材）

Claims (7)

1. 既設管の内側底部に沿うように管軸方向に延設される複数の長尺の採熱管を備え、当該既設管内を流れる液体と、当該採熱管内を流れる熱交換媒体とを熱交換させる採熱システムの施工方法であって、
   上記複数の採熱管の束を上記既設管外から上記既設管内へ引き込む引込工程と、
   上記複数の採熱管の束を分けて上記既設管内に個々に固定する固定工程と、
   上記複数の採熱管と、複数の採熱管を集合させるためのヘッダーとを接続する接続工程と、
   を含むことを特徴とする採熱システムの施工方法。
2. 上記請求項１に記載の採熱システムの施工方法において、
   上記引込工程では、複数の採熱管が横並び状態でドラムに巻き付けられた採熱管の束を、上記既設管外で上記ドラムから巻き出しながら、上記既設管内へ引き込むとともに、上記既設管の内側底部に沿うように引き揃えることを特徴とする採熱システムの施工方法。
3. 上記請求項２に記載の採熱システムの施工方法において、
   上記ドラムに巻き付けられた複数の採熱管は、コ字形状またはＵ字形状に折り返された折返し部を有していることを特徴とする採熱システムの施工方法。
4. 上記請求項１〜３のいずれか１つに記載の採熱システムの施工方法において、
   上記複数の採熱管の束は、所定本数の採熱管を横並び状態で束ねた採熱管群を複数群有しており、
   上記引込工程では、上記複数の採熱管群を数群に分割して上記既設管内へ引き込むことを特徴とする採熱システムの施工方法。
5. 上記請求項１〜４のいずれか１つに記載の採熱システムの施工方法において、
   短冊状の基板と、当該基板から上方に突出し且つ当該基板の長手方向に延びる複数条のリブと、当該基板の一方の側縁部に設けられた係合部と、当該基板の他方の側縁部に設けられた被係合部と、を有する拘束部材を用意し、
   上記採熱管は、間隔をあけて設けられた結束部材によって束ねられており、
   上記固定工程では、上記既設管内における上記液体の液面よりも上方で、上記係合部と上記被係合部とを係合させて管周方向に相隣接する上記拘束部材の側縁部同士を連結するとともに、上記複数条のリブの間に、拘束部材近傍にある上記結束部材を外す、または、ずらすことで個別に上記採熱管を挟み込んだ後、当該拘束部材を上記液体中に沈める作業を繰り返すことにより、当該拘束部材を上記既設管の内側底部に沿って管軸方向に複数連なるように設置することを特徴とする採熱システムの施工方法。
6. 上記請求項５に記載の採熱システムの施工方法において、
   上記固定工程では、先行して設置された上記拘束部材から管軸方向に離れた地点で、上記拘束部材の側縁部同士の連結および上記採熱管の挟み込みを行うとともに、液体中に沈めた当該拘束部材を上記採熱管に沿って滑らせて、先行して設置された上記拘束部材に突き当てることで、上記拘束部材を順次連ねることを特徴とする採熱システムの施工方法。
7. 上記請求項１〜４のいずれか１つに記載の採熱システムの施工方法において、
   短冊状の基板と、当該基板から上方に突出し且つ当該基板の長手方向に延びる複数条のリブと、当該基板の長手方向の一方の側縁部に設けられた係合部と、当該基板の長手方向の他方の側縁部に設けられた被係合部と、を有していて、上記既設管の内側底部に沿って管軸方向に複数連なるように設置される拘束部材を用意し、
   上記固定工程では、上記既設管外で、上記係合部と上記被係合部とを係合させることで相隣接する上記拘束部材の側縁部同士を連結するとともに、当該拘束部材を連結方向に撓ませた状態で上記既設管外から上記既設管内へ導入することを特徴とする採熱システムの施工方法。

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