JP2017133768A

JP2017133768A - 既設管を利用した熱交換構造及びその構築方法

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Publication number: JP2017133768A
Application number: JP2016014348A
Authority: JP
Inventors: 齋藤　浩之; Hiroyuki Saito; 浩之齋藤; 和郎坂東; Kazuo Bando; 司永原; Tsukasa Nagahara; 欽弥小酒; Kinya Kosake
Original assignee: Kouwa Co Ltd
Current assignee: Kouwa Co Ltd
Priority date: 2016-01-28
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2017-08-03
Anticipated expiration: 2036-01-28
Also published as: JP6348918B2

Abstract

【課題】本発明は、従来にない作用効果を発揮する画期的な既設管を利用した熱交換構造及びその構築方法を提供することを目的とする。
【解決手段】地下に埋設され流体Ｘが通過する既設管１を利用した熱交換構造であって、前記既設管１内に設けられる新設管３と、前記既設管１の上部内周面と前記新設管３の上部外周面との間の空間部４に設けられる熱交換部２と、前記空間部４に充填される伝熱性を有する充填材５とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、既設管を利用した熱交換構造及びその構築方法に関するものである。

従来から、下水管を通過する下水から採熱する構造として、例えば特開２０１４−４３９６７に開示されるような熱交換器（以下、従来例）が提案されている。

この従来例は、内部に熱交換媒体が通過する中空のパネル構造体であり、下水管の内部に配設され下水管を通過する下水から採熱するものである。

例えば、この従来例に熱交換媒体供給管及び熱交換媒体排出管夫々の一端部を接続するとともに、この熱交換媒体供給管及び熱交換媒体排出管夫々の他端部を、熱利用箇所（例えば道路などの融雪を行う箇所）の下方に配設される熱交換部に接続し、熱交換媒体をポンプ等で循環させることで、従来例の採熱を用いて融雪が行われることになる。

特開２０１４−４３９６７号公報

ところで、下水管を通過する下水は、生活排水や工場排水などの熱源として期待される汚水に、雨水や利用済み融雪水などの低温の水が多量に流れ込む場合があり、よって、実際には下水管を通過する下水の温度は安定しておらず、従来例では安定的な採熱が行われない。

また、従来例は、下水管を通過する下水に直接触れる構造の為、非常に劣化が激しいという問題点がある。

本発明は、前述した問題点を解消する、従来にない作用効果を発揮する画期的な既設管を利用した熱交換構造及びその構築方法を提供する。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

地下に埋設され流体Ｘが通過する既設管１を利用した熱交換構造であって、前記既設管１内に設けられる新設管３と、前記既設管１の上部内周面と前記新設管３の上部外周面との間の空間部４に設けられる熱交換部２と、前記空間部４に充填される伝熱性を有する充填材５とを備えたことを特徴とする既設管を利用した熱交換構造に係るものである。

また、請求項１記載の既設管を利用した熱交換構造において、前記充填材５はモルタルであることを特徴とする既設管を利用した熱交換構造に係るものである。

また、請求項１，２いずれか１項に記載の既設管を利用した熱交換構造において、前記新設管３は合成樹脂製であることを特徴とする既設管を利用した熱交換構造に係るものである。

また、請求項１〜３いずれか１項に記載の既設管を利用した熱交換構造において、前記熱交換部２は熱交換媒体が通過する管部材２ａで構成されていることを特徴とする既設管を利用した熱交換構造に係るものである。

また、地下に埋設され流体Ｘが通過する既設管１を利用した熱交換構造の構築方法であって、前記既設管１内に新設管３を設けるとともに、前記既設管１の上部内周面と前記新設管３の上部外周面との間の空間部４に熱交換部２を設け、続いて、前記空間部４に伝熱性を有する充填材５を充填することを特徴とする既設管を利用した熱交換構造の構築方法に係るものである。

また、請求項５記載の既設管を利用した熱交換構造の構築方法において、前記充填材５はモルタルであることを特徴とする既設管を利用した熱交換構造の構築方法に係るものである。

また、請求項５，６いずれか１項に記載の既設管を利用した熱交換構造の構築方法において、前記新設管３は合成樹脂製であることを特徴とする既設管を利用した熱交換構造の構築方法に係るものである。

また、請求項５〜７いずれか１項に記載の既設管を利用した熱交換構造の構築方法において、前記熱交換部２は熱交換媒体が通過する管部材２ａで構成されていることを特徴とする既設管を利用した熱交換構造の構築方法に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、前述した従来例に比し、効率良く安定的に採熱することができ、しかも、耐久性に秀れ、そして更に、既設管を利用した効率の良い構造であって構築が容易に行えるなど、従来にない作用効果を発揮する画期的な既設管を利用した熱交換構造及びその構築方法となる。

本実施例を示す斜視図である。本実施例の要部の説明断面図である。既設管の説明図である。本実施例に係る熱交換構造の構築方法の説明図である。本実施例に係る熱交換構造の構築方法の説明図である。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

本発明は、新設管３を流体Ｘが通過することで、新設管３及び新設管３の内空間は流体Ｘの熱で加温され、この新設管３を介して伝わる流体Ｘの熱は熱交換部２で採取される。

また、この熱交換部２は地盤に近い位置に設けられる為、地盤中の熱（地下水熱、地熱）も熱交換部２により採取される。

従って、新設管３を通過する流体Ｘの熱と地盤中の熱夫々を効率良く採熱することができ、仮に、流体Ｘの温度が低くて該流体Ｘから十分に採熱できない状況であったとしても、地盤中の熱を採取することができる為、安定的な採熱が可能となる。

ところで、本発明の熱交換部２は、既設管１の上部内周面と新設管３の上部外周面との間の空間部４に設けられている。

仮に、熱交換部２が既設管の下部内周面と新設管の下部外周面との間の空間部に設けられた場合、この熱交換部２が、管の下部を通過する流体Ｘに近い為、流体Ｘの温度が低いと採熱できないのは勿論、その周辺の温度も低いことから地盤中の熱も得にくくなってしまう。

この点、本発明の熱交換部２は、流体Ｘに触れない構造であり、且つ、管の下部を通過する流体Ｘから可及的に離れた位置に設けられる為、仮に、流体Ｘの温度が低くても、これに左右されずに地盤中の熱を採取できる。

また、本発明は、流体Ｘの熱及び地盤中の熱夫々は充填材５を介して伝熱される為、確実に伝熱されることになり、しかも、熱交換部２は充填材５を介して固定される為、良好に採熱可能な位置に確実に保持されることになる。

以上から、本発明は、効率良く安定的に採熱することができる。

また、本発明は、熱交換部２に流体Ｘが直接触れることが無い為、前述した従来例に比し、耐久性に秀れ、そして更に、既設管１を利用した効率の良い構造であって構築が容易に行える。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、地下に埋設され流体Ｘが通過する既設管１を利用した熱交換構造であって、既設管１内に設けられる新設管３と、既設管１の上部内周面と新設管３の上部外周面との間の空間部４に設けられる熱交換部２と、空間部４に充填される伝熱性を有する充填材５とを備えたものである。

本実施例では、図１，２に図示したように既設管１としてコンクリート製の下水管を対象としており、老朽化により補修を必要として後述する新設管（更生管）が配設されるものである。

新設管３は、図１，２に図示したように適宜な合成樹脂製の部材（硬質塩化ビニル樹脂）で形成される管状体であり、公知の下水管更生工法により既設管１の長さ方向に配設される。尚、新設管２の素材は金属製でも良い。

熱交換部２は、図１，２に図示したように熱交換媒体（不凍液）が通過する管部材２ａで構成されており、管部材２を蛇行状に配して熱交換部２として構成されている。

本実施例では、この熱交換部２は、融雪したい部位としての放熱部６と、熱交換媒体供給管２’及び熱交換媒体排出管２”を介して連通して循環路を構成し、この循環路において熱交換媒体としての不凍液を循環させ、熱交換部２によって得た熱を放熱部６において放熱するものである。符号７はポンプ装置である。

尚、熱交換部２は、冷却を目的とした熱吸収部で吸収した熱を地下に放熱する構成としても良い。

また、充填材５は、本実施例では伝熱性を有するモルタルを採用している。

モルタルは、新設管３を通過する流体Ｘの熱及び地盤中の熱を伝えるに十分な伝熱性を有し、しかも、耐久性及びコスト性において秀れるなど総合的に考慮して本実施例に適した材料である。

尚、充填材５としてはモルタルに限らず、伝熱性を有する素材であれば適宜採用し得るものである。

以上の構成から成る既設管１を利用した熱交換構造の構築方法について説明する。

既設管１内にして該既設管１の長さ方向に新設管３を設け、続いて、既設管１の上部内周面と前記新設管３の上部外周面との間の空間部４に熱交換部２を設ける（図３，４参照）。この新設管３を設ける際、既設管１を通過していた流体Ｘは通水状態で設ける。

続いて、空間部４（熱交換部２以外の部位）に伝熱性を有する充填材５を充填して完成する。

本実施例は上述のように構成したから、新設管３を流体Ｘが通過することで、新設管３及び新設管３の内空間は流体Ｘの熱で加温され、この新設管３を介して伝わる流体Ｘの熱は熱交換部２で採取される。

また、この熱交換部２は地盤に近い位置に設けられる為、地盤中の熱（地下水Ｗの熱、地熱）も熱交換部２により採取される。

ところで、本実施例の熱交換部２は、既設管１の上部内周面と新設管３の上部外周面との間の空間部４に設けられている。

仮に、熱交換部２が既設管の下部内周面と新設管の下部外周面との間の空間部に設けられた場合、この熱交換部２が、管の下部を通過する流体Ｘに近い為、流体Ｘの温度が低いと採熱できないのは勿論、その周辺の温度も低いことから地盤中の採熱もしにくくなってしまう。

この点、本実施例の熱交換部２は、流体Ｘに触れない構造であり、且つ、管の下部を通過する流体Ｘから可及的に離れた位置に設けられる為、仮に、流体Ｘの温度が低くても、これに左右されずに地盤中の熱を採取できる。

また、本実施例は、流体Ｘの熱及び地盤中の熱夫々は充填材５を介して伝熱される為、確実に伝熱されることになり、しかも、熱交換部２は充填材５を介して固定される為、良好な採熱可能な位置に確実に保持されることになる。

また、本実施例は、熱交換部２に流体Ｘが直接触れることが無い為、前述した従来例に比し、耐久性に秀れ、そして更に、既設管１を利用した効率の良い構造であって熱交換構造の形成が容易に行える。

また、本実施例は、充填材５はモルタルであるから、新設管３を通過する流体Ｘの熱及び地盤中の熱を伝えるに十分な伝熱性を有し、しかも、耐久性及びコスト性において秀れる。

また、本実施例は、新設管３は合成樹脂製であるから、施工性が良く、しかも、コスト安にして量産性に秀れることになる。

また、本実施例は、熱交換部２は熱交換媒体が通過する管部材２ａで構成されているから、簡易構造故にコスト安にして量産性に秀れることになる。

尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

Ｘ流体
１既設管
２熱交換部
２ａ管部材
３新設管
４空間部
５充填材

Claims

地下に埋設され流体が通過する既設管を利用した熱交換構造であって、前記既設管内に設けられる新設管と、前記既設管の上部内周面と前記新設管の上部外周面との間の空間部に設けられる熱交換部と、前記空間部に充填される伝熱性を有する充填材とを備えたことを特徴とする既設管を利用した熱交換構造。
請求項１記載の既設管を利用した熱交換構造において、前記充填材はモルタルであることを特徴とする既設管を利用した熱交換構造。
請求項１，２いずれか１項に記載の既設管を利用した熱交換構造において、前記新設管は合成樹脂製であることを特徴とする既設管を利用した熱交換構造。
請求項１〜３いずれか１項に記載の既設管を利用した熱交換構造において、前記熱交換部は熱交換媒体が通過する管部材で構成されていることを特徴とする既設管を利用した熱交換構造。
地下に埋設され流体が通過する既設管を利用した熱交換構造の構築方法であって、前記既設管内に新設管を設けるとともに、前記既設管の上部内周面と前記新設管の上部外周面との間の空間部に熱交換部を設け、続いて、前記空間部に伝熱性を有する充填材を充填することを特徴とする既設管を利用した熱交換構造の構築方法。
請求項５記載の既設管を利用した熱交換構造の構築方法において、前記充填材はモルタルであることを特徴とする既設管を利用した熱交換構造の構築方法。
請求項５，６いずれか１項に記載の既設管を利用した熱交換構造の構築方法において、前記新設管は合成樹脂製であることを特徴とする既設管を利用した熱交換構造の構築方法。
請求項５〜７いずれか１項に記載の既設管を利用した熱交換構造の構築方法において、前記熱交換部は熱交換媒体が通過する管部材で構成されていることを特徴とする既設管を利用した熱交換構造の構築方法。