JP2016128643A - Underground heat collection pipe installation tool and underground heat collection pipe installation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地中採熱管設置冶具及び地中採熱管の設置方法に関する。 The present invention relates to an underground heat collection tube installation jig and an installation method of an underground heat collection tube.
近年、省エネルギー化を図るために、地中熱を空調等の熱源として用いることが行われている。地中からの採熱は、熱媒体を地中に送り込む往路チューブと、熱媒体を地中から熱交換器に戻す復路チューブとの2本を一組とした樹脂製の地中採熱管を地中に埋設し、地盤Gと採熱管内の熱媒体との間で熱交換を行い、地中熱を収集して行っている。このような熱交換器には、地中の略鉛直方向数十m〜約百数十mに亘って埋設するものがある。 In recent years, in order to save energy, underground heat is used as a heat source for air conditioning and the like. For heat collection from the ground, a resin underground heat collection tube consisting of two sets of a forward tube that feeds the heat medium into the ground and a return tube that returns the heat medium from the ground to the heat exchanger is grounded. It is buried inside, exchanging heat between the ground G and the heat medium in the heat collecting tube, and collecting underground heat. Some of such heat exchangers are embedded in the underground in the substantially vertical direction from several tens of meters to about several hundreds of tens of meters.
地中に地中採熱管を埋設する場合、まず、地盤Gに掘削穴を形成し、掘削穴内に筒状のケース管を挿入する。そして、ボビンに巻回しておいた長尺の地中採熱管を地上から掘削穴の底部に向かって挿入していく。ここで、一つのケース管内に複数組の地中採熱管を挿入する場合には、地上付近で往路チューブの端部同士及び復路チューブの端部同士をヘッダー継手等に連結した上で、空調を行う建物等に向けて地上管に接続されることがある。
しかし、一つのケース管内に複数組の地中採熱管を挿入する場合、地中採熱管がボビンの巻き癖でケース管内を蛇行してしまい、掘削穴の開口部付近で往路チューブの端部及び復路チューブの端部の位置や向きがバラけてしまうことがあった。この場合、チューブにヘッダー継手を取り付ける作業者以外の者が、複数人でばらけたチューブを引っ張って互いに寄せながらヘッダー継手の取付中に支持していなければならないことがあり、ヘッダー継手等の接続作業が煩雑となることがあった。
このような課題に関連して、地中採熱管の埋設時に用いられるチューブ挿入用スペーサが開示されている(例えば下記特許文献1)。特許文献1に開示されたチューブ挿入用スペーサは、市販の結束バンド等の結束材を用いて、往路チューブ及び復路チューブの長手方向に所定の間隔を空けて1本ずつ環状の支持部材に取り付け、地中採熱管の上端部を揃えられるようになっている。
When the underground heat collecting pipe is buried in the ground, first, a drilling hole is formed in the ground G, and a cylindrical case pipe is inserted into the drilling hole. Then, the long underground heat collecting tube wound around the bobbin is inserted from the ground toward the bottom of the excavation hole. Here, when multiple sets of underground heat collecting tubes are inserted into one case tube, the ends of the forward tube and the ends of the return tube are connected to the header joint etc. near the ground, and then air conditioning is performed. It may be connected to the ground pipe toward the building to be performed.
However, when multiple sets of underground heat collecting tubes are inserted into one case tube, the underground heat collecting tubes meander in the case tube with bobbin winding rods, and the end of the forward tube and the vicinity of the opening of the excavation hole The position and direction of the end portion of the return tube may vary. In this case, a person other than the worker who installs the header joint on the tube may need to support the header joint while installing the header joint while pulling the tubes scattered by multiple people and bringing them together. May become cumbersome.
In connection with such a problem, a tube insertion spacer used when an underground heat collecting tube is buried is disclosed (for example,
しかし、特許文献1のチューブ挿入用スペーサは、地中採熱管と支持部材とを結束バンドで何度も固定する必要があり非常に煩雑であるため、地中採熱管の設置の作業効率が悪いという問題があった。
そこで、本発明は、複数組の地中採熱管を埋設する際に地上付近でのヘッダー継手の取り付けが容易となる地中採熱管設置冶具及び地中採熱管の設置方法を提供する。
However, the tube insertion spacer of
Therefore, the present invention provides an underground heat collecting pipe installation jig and a method for installing an underground heat collecting pipe that facilitate attachment of a header joint near the ground when a plurality of sets of underground heat collecting pipes are embedded.
本発明は、往路と復路の2本のチューブを一組とする地中採熱管を、地盤に形成した掘削穴に軸線を鉛直方向にして複数組設置する際に、複数のチューブを並べて挿通させる第1挿通孔及び第2挿通孔が形成された管保持部と、前記管保持部を前記掘削穴の上端開口部に設置するための設置部と、を備えていることを特徴とする。
この構成により、前記掘削穴の開口部において複数の前記チューブをヘッダー継手に取り付けやすい位置に配することができる。
The present invention allows a plurality of tubes to be inserted side by side when a plurality of sets of underground heat collecting tubes each having a pair of two tubes of an outward path and a return path are installed in an excavation hole formed in the ground with an axis line in a vertical direction. A pipe holding part in which a first insertion hole and a second insertion hole are formed, and an installation part for installing the pipe holding part in an upper end opening of the excavation hole are provided.
With this configuration, the plurality of tubes can be arranged at positions where they can be easily attached to the header joint at the opening of the excavation hole.
本発明の前記管保持部は、前記第1挿通孔及び前記第2挿通孔を通り前記第1挿通孔及び前記第2挿通孔の貫通方向に延びる面上で連結自在な複数の分割体を備えていてもよい。
この構成により、前記地中採熱管の前記掘削穴への挿入開始後のどのタイミングでも本願の地中採熱管設置用治具を取り付けることが可能となる。
The tube holding portion according to the present invention includes a plurality of divided bodies that are connectable on a surface that passes through the first insertion hole and the second insertion hole and extends in a penetrating direction of the first insertion hole and the second insertion hole. It may be.
With this configuration, the underground heat collecting tube installation jig of the present application can be attached at any timing after the insertion of the underground heat collecting tube into the excavation hole is started.
本発明の前記分割体は、前記分割体同士を前記面上で連結させた状態で固定する固定部を有していてもよい。
この構成により、分割体同士の固定を容易に行うことが可能となる。
The divided body of the present invention may include a fixing portion that fixes the divided bodies in a state where the divided bodies are connected on the surface.
With this configuration, the divided bodies can be easily fixed to each other.
本発明の地中採熱管の設置方法は、請求項1から3のいずれか一項に記載の地中採熱管設置冶具を、前記地中採熱管設置冶具に形成された前記第1挿通孔と前記第2挿通孔とのそれぞれに、前記地中採熱管を構成するチューブを挿通させた状態で地盤に形成した掘削穴の上端開口部に設置する工程と、前記地中採熱管を、軸線を鉛直方向にして前記掘削穴に複数組挿入する工程と、複数の前記チューブの上端をヘッダー継手により連通させる工程と、を有していることを特徴とする。
この構成により、前記掘削穴の開口部において複数の前記チューブをヘッダー継手に取り付けやすい位置に配することができる。
The underground heat collecting tube installation method according to the present invention includes an underground heat collecting tube installation jig according to any one of
With this configuration, the plurality of tubes can be arranged at positions where they can be easily attached to the header joint at the opening of the excavation hole.
本発明の地中採熱管設置冶具及び地中採熱管の設置方法は、複数組の地中採熱管を埋設する際に地上付近での継手の取り付けが容易となるという効果を奏する。 The underground heat collecting tube installation jig and the method for installing the underground heat collecting tube of the present invention have an effect of facilitating attachment of a joint near the ground when a plurality of sets of underground heat collecting tubes are embedded.
以下、図面を参照して、本発明の適用対象である地中採熱管を含む熱交換器及び本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明で用いる図は模式的なもので、各寸法は実際のものと同一とは限らず、適宜変更することができる。 Hereinafter, with reference to the drawings, a heat exchanger including an underground heat collecting pipe to which the present invention is applied and an embodiment of the present invention will be described. In addition, the figure used in the following description is schematic and each dimension is not necessarily the same as an actual thing, It can change suitably.
図1に示すように、本発明の地中採熱管設置冶具1の適用対象である熱交換器2は、地中採熱管3を地盤Gに埋設してその管路に熱媒体を流すことによって地中熱と熱媒体との間で熱交換を行う装置である。
As shown in FIG. 1, the heat exchanger 2 to which the underground heat collecting
熱交換器2は、先端にU字状の管路が形成された継手4を接続させた2本のチューブ3A,3Bを一組として地盤Gに埋設される地中採熱管3と、地中採熱管3に接続され地面に沿って水平方向に配される往路用地上管5及び復路用地上管6と、往路用地上管5から受けた熱媒体を圧縮及び膨張させ再び地中熱との熱交換を行わせる不図示のユニット装置とを備えている。
The heat exchanger 2 includes an underground
地中採熱管3は、往路用地上管5及び復路用地上管6と接続されて地盤Gに埋設され、地中熱と熱媒体との間で熱交換を行う往路チューブ3A及び復路チューブ3Bを備えている。地中採熱管3は、ポリエチレン(PE)などの樹脂材料により形成されている。
一組の地中採熱管3の下端部3a,3b間、すなわち一対の往路チューブ3A及び復路チューブ3Bの下端部3a,3b間にはU字の管路が形成された継手4が融着されている。熱媒体は、往路チューブ3Aから復路チューブ3Bへ向けて流動するようになっている。
The underground
A
往路用地上管5は、熱媒体を不図示のユニット装置から往路チューブ3A,3Aへ向けて流動させるための配管である。復路用地上管6は、熱媒体を不図示のユニット装置から復路チューブ3B,3Bから収集して流通させるための配管である。往路用地上管5と復路用地上管6は、地面に沿って配置されている。
The
一対の往路チューブ3A,3Aの上端部3c,3c間及び復路チューブ3B,3Bの上端部3d,3d間には、Y字状の管路が形成されたヘッダー継手34が融着され、往路チューブ3A,3A同士及び復路チューブ3B,3B同士を連通させている。
A
ヘッダー継手34は、エルボ状の大径管34aの一端側が複数の小径管34b,34bに分岐した継手である。一つのヘッダー継手34の各小径管34b,34bには往路チューブ3A及び復路チューブ3Bのいずれかのみを連結させて、二組の地中採熱管3の往路チューブ3Aに熱媒体を分岐して送出し又は二本の復路チューブ3Bから熱媒体を収集している。
ヘッダー継手34の大径管34aには、往路用地上管5が接続され、小径管34b,34bに復路チューブ3Bが接続されたヘッダー継手34の大径管34aには、復路用地上管6が接続されている。
The
The forward-
図2に示すように、本発明の地中採熱管設置冶具1(以下「設置冶具」という)は、チューブ3A,3Bの掘削穴7の上端開口部7t付近における位置が互いに離間し過ぎないように略決めつつ掘削穴7に挿入させ、掘削穴7に挿入された地中採熱管3の図1に示す上端部3c,3c(3d,3d)にヘッダー継手34(図1参照)を取り付けやすくするものである。
As shown in FIG. 2, the underground heat collecting tube installation jig 1 (hereinafter referred to as “installation jig”) of the present invention is such that the positions in the vicinity of the upper end opening 7t of the
図3(a),(b)に示すように、設置冶具1は、複数のチューブ3A(3B),3A(3B)を挿通させることができる第1挿通孔10及び第2挿通孔11が形成された管保持部13と、管保持部13を図2に示す地盤Gに形成された掘削穴7の上端開口部7tに係合させるための設置部14とを有している。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
管保持部13は板状に形成された部材である。第1挿通孔10及び第2挿通孔11は、管保持部13材の平板面間を貫通しており、平面視で長孔形状で互いに平行になるように形成されている。
第1挿通孔10と第2挿通孔11との間には、熱電体用のケーブル孔15が形成されている。
The
A
設置部14は、管保持部13の外縁13eから径方向外側に張り出して、掘削穴7を形成している地盤Gの上端開口部7t近傍に係合させる部分であり、環状に形成されている。
本実施形態において、管保持部13と設置部14とは一体的に形成されている(以下、管保持部13と設置部14とを包括的に「設置プレートP」という)。
The
In the present embodiment, the
設置プレートPは、略円板状に形成されており、平板面の中心点Cを通る直線上に径方向外側に突出する張出突部(固定部)20が形成されている。
この設置プレートPは、張出突部20の幅方向中央と、第1挿通孔10及び第2挿通孔11とを通り且つ第1挿通孔10及び第2挿通孔11の貫通方向(図3(b)における紙面奥行き方向)に延びる仮想面M上で分割可能となっている。本実施形態では、設置プレートPは、第1挿通孔10及び第2挿通孔11の中心軸O1,O2を通る仮想面M1上で2等分され、張出突部20も平面視で2等分されている。仮想面M上で分割された各ピースは分割体21,22を構成している。
The installation plate P is formed in a substantially disc shape, and an overhanging projection (fixed portion) 20 that projects radially outward is formed on a straight line passing through the center point C of the flat plate surface.
This installation plate P passes through the center in the width direction of the overhanging
一方の分割体21の端面21aには、嵌合凸部23が形成されており、他方の分割体22の端面22aには、嵌合凹部24が形成されている。これにより、分割体21,22同士は、端面21a,22aにおいて連結自在に凹凸嵌合できるようになっている。
分割可能な張出突部20には、分割体21,22同士を連結させた状態の張出突部20を嵌合させて張出突部20を両側方から把持する断面視コ字状の把持部材25,25が用いられる。
A fitting
The
次に、設置冶具1を用いて熱交換器2を設置する方法について説明する。
図4(a)に示すように、まず、地盤Gに掘削穴7を鉛直方向に形成する。掘削穴7は、例えば、地面GSから70m〜150mの深さまで形成する。そして、掘削穴7内に、筒状のケース管27を挿入する。ケース管27は、例えば、コンクリート製、鋼製、樹脂製等により形成されている。なお、ケース管27は、掘削穴7を掘削しながら、形成された掘削穴7内に順次挿入していく。また、ケース管27の下端部27bに、地盤Gを掘削する掘削ビット等を一体に備え、この掘削ビットで地盤Gを掘削しながら、同時に掘削穴7にケース管27を挿入していくようにしてもよい。
Next, a method for installing the heat exchanger 2 using the
As shown in FIG. 4A, first, the
掘削穴7内に、ケース管27を所定深さまで設置したら、図4(b)に示すように、長尺のチューブ3A,3Bを一組として巻回しておいたボビン30を、地盤G上に2つ設置する(図4(b)において2本一組のチューブ3A,3Bは紙面奥行き方向に配列されている)。そして、ボビン30,30のそれぞれからチューブ3A,3Bを繰り出す。なお、2本のチューブ3A,3Bの先端部には予めU字状の管路が形成された継手4を接続しておく。本実施形態では、このように継手4によって接続された二本のチューブ3A,3Bを二組、すなわち計4本のチューブ3A,3B,3A,3Bをケース管27内に挿入する。
When the
チューブ3A,3Bをその軸線を鉛直方向に向けて所定長さ挿入した後、設置冶具1を4本のチューブ3A,3B,3A,3Bに取り付けた上で掘削穴7の上端開口部7tに設置する。具体的には、図3(a),(b)に示すように、設置冶具1の2つの分割体21,22を分離させ、4本のうち2本の往路チューブ3A,3Aを第1挿通孔10内に挿通させ、2本の復路チューブ3B,3Bを第2挿通孔11内に挿通させるように分割体21,22を連結させる。この際、分割体21,22の端面21a,22aに形成された嵌合凹部24と嵌合凸部23とを嵌合させる。これにより、端面21a,22aの延在方向の位置ずれが防止され、分割体21,22が仮止めされた状態となる。この状態で、双方の張出突部20,20に把持部材25,25を嵌合させ、分割体21,22の連結を確実に固定する。
After the
図4(c),(d)は、図4(b)を矢印L1方向から視た図である。図4(c)に示すように、チューブ3A,3A(3B,3B)の上端部にヘッダー継手34を接続する。更に地盤G上において、ヘッダー継手34の大径管34a,34aに往路用地上管5と復路用地上管6とをそれぞれに接続し、不図示のユニット装置に備えた圧縮機及び膨張弁に接続する。ここで、ヘッダー継手34によって接続された往路チューブ3A,3Aが、熱媒体を不図示のユニット装置から地盤G中に送り込む送給側とされ、ヘッダー継手34によって接続された復路チューブ3B,3Bが、地盤Gから熱媒体を不図示のユニット装置に送熱する回収側となる。
4C and 4D are views of FIG. 4B viewed from the direction of the arrow L1. As shown in FIG.4 (c), the
ケース管27を図4(d)に示すように地盤G中から引き抜いて撤去した後、掘削穴7中に、ケイ砂、グラウト材、セメント等の充填剤を充填することで、地中採熱管3の地盤G中への設置が完了する。
After the
このように、設置冶具1は、チューブ3A,3Bに取り付けられて掘削穴7に設置されることにより、チューブ3A,3Bの挿入時に、巻き癖によるチューブ3A,3B蛇行を抑制しつつケース管27内に地中採熱管3を挿入することができるという効果を奏する。
また、設置冶具1は、4本のチューブ3A,3A,3B,3Bが第1挿通孔10及び第2挿通孔11からずれないため、掘削穴7の上端開口部7t近傍において往路チューブ3A,3A同士及び復路チューブ3B,3B同士をそれぞれヘッダー継手34に容易に融着することができるという効果を奏する。
As described above, the
Further, the
なお、本実施形態では、第1挿通孔10と第2挿通孔11とは中心軸O1,O2を同一の直径上に位置させて平行に形成された構成となっているが、第1挿通孔10と第2挿通孔11とは、図5に示すように、中心軸O1,O2をずらして平行に形成されていてもよい。
In the present embodiment, the
又は、第1挿通孔10と第2挿通孔11とは、図6に示すように互いの長手方向の向きL1,L2に角度を持たせて形成されていてもよい。
このように形成することにより、往路チューブ3A,3A及び復路チューブ3B,3Bにそれぞれ取り付けるヘッダー継手34及びエルボ管35の取り付けの際に、ヘッダー継手34及び/又はエルボ管35が互いに干渉することを回避させることができるという効果を奏する。
Alternatively, the
By forming in this way, the header joint 34 and / or the
また、分割体21,22の張出突部20,20は、図5に示すように、ボルト40及びナット41により緊締してもよく、或いは、図6に示すように、結束バンド42等により固定するものであってもよい。
また、分割体21,22は、張出突部20,20,第1挿通孔10及び第2挿通孔11を分割し得るように分割されるものであればどの位置において分割されたものであってもよい。
Further, the projecting
Further, the divided
また更に、図3に示す設置部14は、環状に形成されたものではなく、管保持部13の外周部の離間する2か所以上から突出して上端開口部7t周辺の地盤に確実に係止されるものであればどのような形状であってもよい。
更に、図3に示す管保持部13は、第1挿通孔10及び第2挿通孔11以外の部分に掘削穴7を埋める充填剤を投入するための開口孔を適宜形成したものであってもよい。
Furthermore, the
Furthermore, the
なお、上記実施形態において、第1挿通孔10に往路チューブ3A,3Aを挿通させ、第2挿通孔11に復路チューブ3B,3Bを挿通させたが、第1挿通孔10及び第2挿通孔11に、往路チューブ3Aと復路チューブ3Bとをそれぞれ挿通させてもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態において、設置冶具1は、地盤G上に設置したが上端開口部7t近傍に固定してもよい。また、設置冶具1は、地中採熱管3を設置しヘッダー継手34及びエルボ管35を取り付けた後に撤去することなく、そのまま地盤Gに埋め込んでしまってもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
1 地中採熱管設置冶具
2 熱交換器
3 地中採熱管
3A 往路チューブ
3B 復路チューブ
7 掘削穴
10 第1挿通孔
11 第2挿通孔
13 管保持部
14 設置部
20 張出突部(固定部)
21,22 分割体
34 ヘッダー継手
G 地盤
DESCRIPTION OF
21, 22 Divided
Claims (4)
前記管保持部を前記掘削穴の上端開口部に設置するための設置部と、
を備えていることを特徴とする地中採熱管設置冶具。 A first insertion hole through which a plurality of tubes are inserted side by side when a plurality of sets of underground heat collection tubes with two tubes of the forward path and the return path are installed in the excavation hole formed in the ground with the axis line in the vertical direction And a tube holding part in which a second insertion hole is formed,
An installation part for installing the pipe holding part in the upper end opening of the excavation hole;
An underground heat sampling tube installation jig characterized by comprising:
前記地中採熱管を、軸線を鉛直方向にして前記掘削穴に複数組挿入する工程と、
複数の前記チューブの上端をヘッダー継手により連通させる工程と、を有していることを特徴とする地中採熱管の設置方法。 The underground heat collecting pipe installation jig according to any one of claims 1 to 3, wherein each of the first insertion hole and the second insertion hole formed in the underground heat collection pipe installation jig has the ground. A step of installing in the upper end opening of the excavation hole formed in the ground in a state where the tube constituting the middle heat collecting pipe is inserted;
Inserting a plurality of sets of the underground heat collecting pipes into the excavation hole with the axis line in the vertical direction;
And a step of allowing upper ends of the plurality of tubes to communicate with each other through a header joint.
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