JP3886469B2 - 場所打ちコンクリート杭及びこの杭を用いた地熱利用方法 - Google Patents

場所打ちコンクリート杭及びこの杭を用いた地熱利用方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、場所打ちコンクリート杭及びこの杭を用いた地熱利用方法に関し、特に、杭を利用することにより、熱媒体循環パイプを容易に地中深く埋設し、工事費を節減して地熱を低コストで利用することができる場所打ちコンクリート杭及びこの杭を用いた地熱利用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地熱の利用は、熱媒体循環パイプを地中深く埋設し、熱媒体を循環させることにより地熱を回収する方法があるが、熱媒体循環パイプの埋設工事に大きな費用がかかるなど、熱量の少ない比較的浅い地中の地熱利用にはコスト的に見合わないという問題があった。
【０００３】
また、熱媒体循環パイプをコンクリート杭に埋設する技術も提案されている（特許文献１及び特許文献２参照）が、コンクリート杭の強度を低下させたり、熱媒体循環パイプが破損するおそれがある等、強度の面で解決すべき課題が残されていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３３６００８号公報
【特許文献２】
特開２００２−３７２３１４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の地熱利用方法が有する問題点に鑑み、杭を利用することにより、熱媒体循環パイプを容易に地中深く埋設し、工事費を節減して地熱を低コストで利用することができるとともに、強度的にも問題のない場所打ちコンクリート杭及びこの杭を用いた地熱利用方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の場所打ちコンクリート杭は、杭孔内に鉄筋籠及び／又は鋼管を配設し、コンクリートを打設して構築する場所打ちコンクリート杭において、熱媒体を循環させる熱媒体循環パイプを円筒螺旋状に形成し、該熱媒体循環パイプを杭孔に配設するとともに、熱媒体循環パイプの外周に鋼管及び／又は鉄筋籠を配設し、杭孔にコンクリートを打設して構築してなる場所打ちコンクリート杭の設計強度を、該場所打ちコンクリート杭の熱媒体循環パイプより外周側部分で持たせるように設計されてなることを特徴とする。
【０００７】
この場所打ちコンクリート杭は、熱媒体を循環させる熱媒体循環パイプを円筒螺旋状に形成し、該熱媒体循環パイプを杭孔に配設するとともに、熱媒体循環パイプの外周に鋼管及び／又は鉄筋籠を配設し、杭孔にコンクリートを打設して熱媒体循環パイプより外周側部分で設計強度を持たせるように設計されてなることから、杭を利用し杭の強度を保持しながら、熱媒体循環パイプを容易に地中深く埋設することができ、これにより、工事費を節減して地熱を空調等に低コストで利用することができる。
【０００８】
また、本発明の場所打ちコンクリート杭を用いた地熱利用方法は、上記本発明の場所打ちコンクリート杭を用いた地熱利用方法であって、冬期に地上の冷熱を地中に取り入れて蓄熱し、夏期に該蓄熱した冷熱を取り出して使用することを特徴とする。
【０００９】
この場所打ちコンクリート杭を用いた地熱利用方法は、冬期に地上の冷熱を地中に取り入れて蓄熱し、夏期に該蓄熱した冷熱を取り出して使用することから、熱量の少ない浅深部の地熱利用においても、比較的多くの熱量を使用することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の場所打ちコンクリート杭及びこの杭を用いた地熱利用方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１〜図２に、本発明の場所打ちコンクリート杭の１実施例を示す。
この場所打ちコンクリート杭は、掘削した杭孔１内に鉄筋籠２及びリブ付鋼管３を配設し、コンクリート（図示省略）を打設して杭を構築する。
そして、この場所打ちコンクリート杭は、熱媒体を循環させる熱媒体循環パイプ４を円筒螺旋状に形成し、該熱媒体循環パイプ４を杭孔１に配設するとともに、熱媒体循環パイプ４の外周に前記リブ付鋼管３を配設し、杭孔１全体にコンクリートを打設して熱媒体循環パイプ４より外周側部分で設計強度を持たせるようにしている。
【００１２】
熱媒体循環パイプ４は、本実施例ではポリエチレン樹脂等の合成樹脂製又は金属製のホースからなり、図１（ｂ）に示すように、前記鉄筋籠２より小径の上部鉄筋籠５に巻回することにより、円筒螺旋状に形成されている。
なお、熱媒体循環パイプ４を剛性のあるホースで形成した場合には、鉄筋籠に取り付けることなく、直接杭孔１に配設することもできる。
熱媒体循環パイプ４は、螺旋形状を維持するように上部鉄筋籠５に固定されるとともに、その両端部４ａ、４ｂを地上側に配設して、地上から注入した水等の熱媒体が地中を循環して地上に戻るようになっている。
【００１３】
施工手順としては、杭孔１にリブ付鋼管３を建て込み、鉄筋籠２を建て込みながら、熱媒体循環パイプ４を巻回した上部鉄筋籠５を該鉄筋籠２と溶接等により一体化してから建て込むようにする。
その後、コンクリートを打設するが、熱媒体循環パイプ４に熱媒体を封入しておくことにより、コンクリートの養生時の圧力に対処することができる。
【００１４】
かくして、本実施例の場所打ちコンクリート杭は、熱媒体を循環させる熱媒体循環パイプ４を円筒螺旋状に形成し、該熱媒体循環パイプ４を杭孔１に配設するとともに、熱媒体循環パイプ４の外周にリブ付鋼管３を配設し、杭孔１にコンクリートを打設して熱媒体循環パイプ４より外周側部分で設計強度を持たせることから、杭を利用し杭の強度を保持しながら、熱媒体循環パイプ４を容易に地中深く埋設することができ、これにより、工事費を節減して地熱を空調等に低コストで利用することができる。
また、本実施例の場所打ちコンクリート杭は、熱媒体循環パイプ４の外周に熱伝達の良好なリブ付鋼管３を配設するようにしているので、熱媒体と地盤との間での熱の放出及び吸収を円滑に行うことができる。
【００１５】
次に、図２を参照して、本発明の場所打ちコンクリート杭を用いた地熱利用方法の１実施例を説明する。
この場所打ちコンクリート杭を用いた地熱利用方法は、上記実施例の場所打ちコンクリート杭を用いるもので、冬期に地上の冷熱を地中に取り入れて蓄熱し、夏期にこの蓄熱した冷熱を取り出して使用する。
【００１６】
この場合、場所打ちコンクリート杭９の熱媒体循環パイプ４は、基礎スラブ１０に埋設された熱媒体循環パイプ１１を介して、複数の場所打ちコンクリート杭９の複数のものが連結されるようにしている。
【００１７】
また、地盤に蓄熱した冷熱が周囲地盤に放熱されないように、例えば、建物の周囲の地盤を止水壁７等で遮断して、地中蓄熱槽８を形成するようにし、この地中蓄熱槽８の土壌や土壌に含まれる水に蓄熱するようにすることが好ましい。
【００１８】
そして、この場所打ちコンクリート杭を用いた地熱利用方法は、冬期には、空調設備６の冷却塔６１と、場所打ちコンクリート杭９に配設された熱媒体循環パイプ４及び基礎スラブ１０に埋設された熱媒体循環パイプ１１との間で熱媒体を循環させる（図２の破線）ことによって、地上の冷熱を地盤に放出する。
一方、夏期には、空調設備６の冷却塔６１及び空調機（厨房用外調機、床冷暖房機等を含む）６２と、場所打ちコンクリート杭９に配設された熱媒体循環パイプ４及び基礎スラブ１０に埋設された熱媒体循環パイプ１１との間で熱媒体を循環させる（図２の実線）ことによって、地盤に蓄熱した冷熱を取り出し、空調に使用する。
なお、この空調設備６は、冬期に、空調設備６の冷却塔６１と、空調機（厨房用外調機、床冷暖房機等を含む）６２との間で熱媒体を循環させる（図２の１点鎖線）ことによって、フリークーリング（冬期冷房）を行うことができるように構成されている。
【００１９】
このように、本実施例の場所打ちコンクリート杭を用いた地熱利用方法は、冬期に地上の冷熱を地中に取り入れて蓄熱し、夏期に該蓄熱した冷熱を取り出して使用することから、熱量の少ない浅深部の地熱利用においても、比較的多くの熱量を使用することができる。
【００２０】
以上、本発明の場所打ちコンクリート杭及びこの杭の実施例を説明したが、本発明は、上記実施例の構成に限定されるものではなく、例えば、熱媒体を循環させる円筒螺旋状に形成した熱媒体循環パイプ４を、下部の鉄筋籠２の内側部分にも配設するようにする等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜に変更することが可能である。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の場所打ちコンクリート杭によれば、熱媒体を循環させる熱媒体循環パイプを円筒螺旋状に形成し、該熱媒体循環パイプを杭孔に配設するとともに、熱媒体循環パイプの外周に鋼管及び／又は鉄筋籠を配設し、杭孔にコンクリートを打設して熱媒体循環パイプより外周側部分で設計強度を持たせるように設計されてなることから、杭を利用し杭の強度を保持しながら、熱媒体循環パイプを容易に地中深く埋設することができ、これにより、工事費を節減して地熱を空調等に低コストで利用することができる。
また、この場所打ちコンクリート杭は、熱媒体循環パイプの外周に熱伝達の良好な鋼管及び／又は鉄筋籠を配設するようにしているので、熱媒体と地盤との間での熱の放出及び吸収を円滑に行うことができる。
【００２２】
また、本発明の場所打ちコンクリート杭を用いた地熱利用方法によれば、冬期に地上の冷熱を地中に取り入れて蓄熱し、夏期に該蓄熱した冷熱を取り出して使用することから、熱量の少ない浅深部の地熱利用においても、比較的多くの熱量を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の場所打ちコンクリート杭の１実施例を示し、（ａ）はその断面図、（ｂ）は熱媒体循環パイプを示す拡大断面図である。
【図２】 本発明の場所打ちコンクリート杭を用いた地熱利用方法の１実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 杭孔
２ 鉄筋籠
３ リブ付鋼管
４ 熱媒体循環パイプ
５ 上部鉄筋籠
６ 空調設備
７ 止水壁
８ 地中蓄熱槽
９ 場所打ちコンクリート杭
１０ 基礎スラブ
１１ 熱媒体循環パイプ

Claims (2)

  1. 杭孔内に鉄筋籠及び／又は鋼管を配設し、コンクリートを打設して構築する場所打ちコンクリート杭において、熱媒体を循環させる熱媒体循環パイプを円筒螺旋状に形成し、該熱媒体循環パイプを杭孔に配設するとともに、熱媒体循環パイプの外周に鋼管及び／又は鉄筋籠を配設し、杭孔にコンクリートを打設して構築してなる場所打ちコンクリート杭の設計強度を、該場所打ちコンクリート杭の熱媒体循環パイプより外周側部分で持たせるように設計されてなることを特徴とする場所打ちコンクリート杭。
  2. 請求項１記載の場所打ちコンクリート杭を用いた地熱利用方法であって、冬期に地上の冷熱を地中に取り入れて蓄熱し、夏期に該蓄熱した冷熱を取り出して使用することを特徴とする場所打ちコンクリート杭を用いた地熱利用方法。
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