JP5079009B2 - 直接交換式加熱／冷却システムにおける冷媒管地下設置用の収容アセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、概して、地熱直接交換式（「ＤＸ」）加熱／冷却システムに関し、このシステムは、一般に「直膨式」加熱／冷却システムとも呼ばれ、様々な設計上の改良や様々な特殊用途を含む。より詳細には、本発明は、垂直坑井ＤＸ加熱／冷却システムにおける冷媒管の設置に使用される収容体の新規設計に関する。

地中熱源／水源熱交換システムは、一般的には、地中に埋められたまたは水中に沈められた管の流体で満たされた閉ループを利用する。それにより、埋められたまたは沈められた流体輸送管の周りの地熱物質（geothermal mass）および／または水から自然に発生する熱を吸収し、または排熱する。管のループは地表まで延びており、自然に暖められたまたは自然に冷却された流体を内部空気熱交換手段に循環させるのに使用される。

従来の設計の地熱水源加熱／冷却システムは、一般的に、ウォーターポンプによって、水または不凍水で構成される流体を、プラスチック（一般的にはポリエチレン）の地下地熱管内に循環させ、第一の熱交換工程において、地中へまたは地中から地熱を輸送する。第二の熱交換工程においては、冷媒ヒートポンプシステムが水中へまたは水中から熱を輸送するのに利用される。第三の熱交換工程においては、（フィンのついた管およびファンで構成される）内部エアハンドラが、冷媒へまたは冷媒から熱を輸送して、内部空間を加熱または冷却するのに利用される。

より最近の地熱ＤＸ熱交換システムにおいては、冷媒流体輸送ラインが、地中および／または水中に直接配置される。一般的な流体輸送ラインでは、通常は銅管で構成される地下冷媒ラインに、Ｒ−２２やＲ−４１０Ａなどの冷媒流体を循環させ、第一の熱交換工程により地下要素へまたは地下要素から地熱を輸送する。ＤＸシステムは、一般的に、内部エアハンドラにより内部空間へまたは内部空間から熱を輸送するために、第二の熱交換工程しか必要としない。結果として、ＤＸシステムはより少ない熱交換工程しか必要とせず、ウォーターポンプのエネルギー消費が必要ないため、概して水源システムより効率的である。さらに、銅はほとんどのプラスチックより熱伝導性に優れており、ＤＸシステムにおいて銅管内を循環する冷媒流体は、水源システムのプラスチック管内を循環する水より、周りの地中との温度差が大きいため、ＤＸシステムは、概して水源システムより効率的である。また、水源システムと比較するとＤＸシステムは、一般的により少ない排気や掘削しか要さず、設置費用も一般的に少なくて済む。

大抵の地中／水中ＤＸ熱交換設計が実現可能であり、システム全体の作業効率を向上させるため様々な改良がなされてきた。特に直膨式／直接交換式地熱ヒートポンプシステムにおける、いくつかのそのような設計上の改良は、Ｗｉｇｇｓ（ら）に付与された米国特許において教示されており（特許文献１、特許文献２、特許文献３、および特許文献４参照）、これらの開示は本明細書に参照により組み込まれる。このような開示は、水平および垂直方向の地下熱／地熱交換手段を包含する。

本発明は、主として、垂直方向に地下地熱交換装置が設置されたＤＸシステムに関するが、湖や類似の設置場所において本発明を利用する実施形態もまた開示している。歴史的には、冷媒輸送銅管は、坑井に銅管を落とすおよび／または押し込むことにより、垂直方向の坑井／ボアホール内に挿入される。この方法ではいくつかの問題に直面する。第一に、冷媒輸送管は、通常一つの小径の液体冷媒輸送銅管と一つの大径の気体冷媒輸送銅管から構成され、それらの輸送銅管は、坑井内で冷媒輸送管の下方先端部またはその近くにおいてＵ字管などにより結合されている。冷媒輸送管の下方先端部は、輸送銅管が坑井に下ろされる際、および輸送銅管が坑井の底部と接触する際に曲がってしまいおよび／または他の損傷を受ける。例えば、Ｕ字部が、壊れたり、へこんだり、破裂したり、または波形になり得る。あらゆるそのような損傷は、冷媒の流れを妨げてシステムの作業効率を低下させ、または、システムを完全に使用不能にさせてしまう冷媒漏れを引き起こし得る。

さらに、冷媒管が坑井内に設置される際、いくつかの他の問題に定期的に直面することを、当業者は理解する。そのような問題の一つとして、硬い岩に当たるまで、さらさらした土を支えるためにケーシングが必要になることがある。そのような場合、小さなドリルビットを、ケーシングを介して伸ばし、そして所望の深さまで岩を掘削する。結果として、通常、ケーシングが岩に当たって止まり岩の掘削を始める坑井内の箇所に、小さい円形の岩の出っ張りが残される。これは、岩を掘削するのに使用される小さなドリルビットは、ケーシングの大きさに十分な穴をあけるために使用される大きなドリルビットより直径が小さいために起こる。例えば、ケーシングは直径６インチであるのに対し、下の方の岩用のドリルビットはわずか直径４．５インチ程度である。この小さな岩の出っ張りは、また、坑井に冷媒輸送銅ラインを下ろすのに障害として作用することがかなり頻繁にある。

この小さな岩の出っ張りはまた、坑井へグラウトポンプ管を下ろすのにも障害として作用することがかなり頻繁にある。グラウトポンプ管は、坑井内の底部から頂部へグラウトをポンプ注入するのに使用される。これにより、銅管が設置されたあとにすべての空隙を除去することができる。グラウトポンプ管は多くの場合、直径１から１．２５インチのポリエチレン管などであり、丸い開口先端部を有する。グラウトポンプ管は、坑井の底部から遠い箇所にまたは近くに銅管とともに設置されなければならない。押したり、引いたりおよびねじることによって、岩の出っ張りを超えてグラウトポンプ管をなんとか設置できたとしても、多くの場合、グラウトポンプ管の先端部は、グラウトポンプ管によるグラウト注入の妨げとなりまたは遮断さえしてしまうほどに損傷する。

グラウトポンプ管は、一般的にコイル状に巻いて保管されるため、最も柔軟なグレードの冷媒銅管と同様に、限定された範囲の、壁で囲まれた垂直な方向に真っ直ぐなボアホール／坑井に管が下される際、コイル状のプラスチック管についた「メモリ」は、ケーシングおよび岩の坑井の少なくとも一方の内壁に管を押しつけさせる。そのような摩擦により管が摩耗し、結果として管を頂部から坑井に押し下げようとする際、付加的な力が必要となる。同様に、柔軟な銅管も押しつけられることで、通常、坑井の壁により摩擦が加えられ、銅管がよじれたり、その他の損傷を受けたりする危険性が高くなる。

第三に、坑井／ボアホール内で自然に発生する地下水の問題に直面することが時々ある。銅管は概して水より重いが、液体冷媒輸送管が断熱されている場合、断熱材の加えられた変位により浮揚してしまう。これにより、断熱された液体ラインを含む銅管を、坑井の底部の設計上の深さまで到達させるためには、誰かが無理やり押し入れなくてはならない。さらに、断熱された液体ラインを有する銅管が坑井外へ浮揚するのを防ぐために、設置者は坑井の頂部に銅管を固定しなければならない。

ＤＸシステムは、断熱された液体ラインが利用される際に第四の問題に直面する。第四の問題とは、液体ラインの周りの断熱材は、グラウト充填材がポンプにより注入される際に、坑井の外へ銅管を浮揚させるのに十分な量のグラウト（Ｇｒｏｕｔ １１１は、水の重量の２倍以上である）を変位させる。これは、水で満たされた坑井の場合と同様、Ｇｒｏｕｔ １１１などのようなセメント系のグラウトを利用する際、少なくともグラウトが硬化するまで、設置者は坑井の頂部から延びる銅管の頂部をブロック固定（block）し、繋ぎ止め、またそうでなくても固定する必要があるという厄介な懸念がある。Ｇｒｏｕｔ １１１は、ニューヨークのブルックヘブン国立研究所により開発され、当業者には十分理解される、高度に不透水性の、耐収縮性／耐亀裂性のセメント系グラウトである。

ＤＸシステム地熱冷媒輸送管を垂直方向の坑井／ボアホール内に設置する際に、第五の問題に定期的に直面する。第五の問題とは、岩、特に頁岩などがボアホール内を滑り落ち得るため、管の設置を妨げる。そのような障害をなくそうとする試みは、概して、ボアホールを再掘削および／または一掃するか、または、ロープにより地表に固定された重い鋼棒を穴に落として障壁を打破しようとすることに限られている。これらの従来の方法は過大な時間と労力を要する。

結果として、特に、冷媒輸送ラインの少なくとも一つを断熱する際には、効率的にかつ安全に銅管を設置するための方法が必要とされる。また、管の損傷、摩擦、岩／岩の出っ張り／縁による遮断、および浮揚の問題を回避できるように、グラウト注入のために使用されるグラウトポンプ管を効率的にかつ安全に設置するための方法も必要とされる。

本発明は、従来の直膨式地熱加熱／冷却システムにおいて、銅管の地下での垂直方向の設置ならびにより湖での水平方向の設置について、効率および安全性を向上させ改善することを目的とする。これは、（ボアホール／坑井の直径と比べて）広く、重く、細長い収容アセンブリを提供することによって達成される。収容アセンブリは、平坦な上端部および円型または円錐状の底端部を有する収容管を備え、収容管が坑井／ボアホールに下ろされる際に銅管およびグラウトポンプ管が収容管に挿入される。この構成により、設置者は、冷媒輸送銅管に損傷を与えることなく、緩く取り付けられたグラウトポンプ管を収容管から簡単に引き抜くこともできる。そのような収容アセンブリは、好ましい実施形態でトーピード（torpedo）と同様な寸法を有するため、時として「トーピード」設計とも呼ぶことができる。

本発明の収容アセンブリは、鋼、ＰＣＶ、銅、金属、プラスチックなどで製造され、広いというよりは長い、収容管などから構成される。収容管は平坦な上端部を有する本体部分を有する。例えば直径４．５インチの坑井／ボアホール内で使用する場合、本体部分の幅は、２．５インチから３インチの範囲であるのが好ましく、より大きな直径の坑井／ボアホールで使用するための幅は、好ましくは少なくとも１インチの直径差を有して、より大きくなり得る。収容管の長さは、少なくとも坑井／ボアホールの幅より長い。それにより収容管が坑井内で横向きになるのを防ぐことができる。この長さは、少なくとも冷媒輸送銅管のＵ字部より長く、内容物と合わせた際に所望の重量に達するような長さであるべきである。収容管全体の重量は、１０ポンドから４０ポンドの範囲であることが好ましい。収容体が重いほど（２５ポンドから４０ポンド）、水で満たされた坑井に銅管を設置するのが容易になる。収容管が軽いほど（１０ポンドから２０ポンド）、グラウト注入前の圧力試験による、任意の必要な修理のために銅管を引き抜くのが簡単になる。

本発明の収容管は比較的一定の直径の本体部分および、収容管の本体部分の基底から延びる円型突出部および円錐状突出部などの少なくとも一つを有することが好ましい。円錐状突出部は、収容管を、あらゆる岩の出っ張りを超えて誘導するのに役立つため好ましい。円錐状突出部はまた、収容アセンブリおよびその付随する／取り付けられた冷媒輸送管の重量により、より簡単に、坑井またはボアホールに部分的にまたは完全に入り込んでいる可能性のあるあらゆる地下材料を打破できるようにする。収容管内の銅管のＵ字部は、収容管の本体部分の基底の少なくとも１インチ、好ましくは２インチ上に配置されるべきである。それにより、円型突出部または円錐状突出部が破損しても、冷媒輸送管は損傷を受けない。

冷媒輸送管の先端部は収容管内に配置され、当業者には十分理解されるであろうが、場合により加熱モードピンリストリクタアセンブリを含んでもよい。少なくとも一つ、好ましくは二つのアイボルトなどは、各アイボルトの円型のアイボルト端部が、収容管の上端の縁のわずかに上まで延びるように配置されるが、わずかに上まで延びる程度は、収容管の上端の縁を横切り延びるワイヤ、ラインまたは他の固定手段を、アイボルトの円型の端部にかろうじて挿通できる程度である。アイボルトの使用により、グラウトポンプ管を収容管に固定して、グラウトポンプ管の下方先端部が収容管の本体部分の内部シェル内となるように保持でき、グラウト注入が始まる際、冷媒輸送管に損傷を与えないために、グラウトポンプ管を簡単に引いて緩めることができる。このことから、収容管の内部空間の上方には、冷媒輸送管とグラウトポンプ管をフィットさせるために十分なスペースを残すことが必要となる。例えば、収容管の内部の上方に１から２インチを空けるのがよい（上端が平らなグラウトで満たされないように）。

任意の第二のアイボルトなどは、第一のアイボルトの周りのグラウトポンプ管の挿入を妨げないような位置で、収容管の上端の近くに配置される。例えば、１．２５インチの長さのアイボルトであってよい第二のアイボルトなどを場合により使用して、ロープ、ライン、ワイヤ、チェーンなどを収容管に固定し、収容管およびその取り付けられた冷媒輸送管およびグラウトポンプ管の坑井への下降を制御し、および／またアセンブリを坑井内で、または坑井の外へ上げるのに使用され、グラウト注入の前の準備をする。例えば、グラウト注入の前の圧力試験中に、漏れが検出されたら、ロープを使用して、漏れがあり、修理される位置まで収容アセンブリ全体を引き上げるのを補助することができる。その後、ロープを使用して、アセンブリを坑井内に再度下ろして戻すことができる。

冷媒輸送管およびそのＵ字部が収容管に挿入され、アイボルトが定位置に（堅いワイヤなどによって、各アイボルトが収容管の上端に架かることにより）固定された後、コンクリート、セメント、Ｇｒｏｕｔ １１１などを使用して、上端から約１から２インチの点まで収容管の内部空間の残りを満たす。収容管は、アイボルトのネジ端部がセメント系グラウトまたは他の充填材にしっかり固定されるような仕方で、ナットまたは曲がったアイボルトの下方先端部を含むアイボルトの少なくとも下方部分を大部分覆うのに十分な高さの点まで満たされる。充填材は、収容管の上端付近の約１インチから２インチ部分を除いて、円型突出部または円錐状突出部を含む収容管の残りの容積全体を満たす。それによりアセンブリが坑井内に下ろされる際、収容管内で、グラウトポンプ管の下方先端部が完全に保護されるような十分なスペースが残される。

セメント系充填材は収容管の管内の上端付近で平坦面となっている。これは坑井内で水分が自然に発生した場合の水分のための平板、および、グラウトが収容管の上端を越えて、坑井／ボアホールの中身のない円筒スペース内に、坑井／ボアホールの底部から頂部まで加えられた際に、重いグラウトである坑井／ボアホール充填材を押し込むための平板を提供する。この設計は、坑井の底部付近において、収容管の上端の平面にかかるグラウトの重量を利用すると共に、グラウトで満たされた収容管にさらに加えられる重量を利用して、液体ライン部分の周りに任意で断熱材が巻かれている冷媒輸送管と連結している冷媒輸送管が、水で満たされた坑井から浮揚するのを防ぎ、また、グラウト／充填材が加えられて硬化させる際に、坑井から浮揚するのを防ぐものである。

定期的に、地下地熱交換式冷媒輸送管を、湖、川、湾、小川、水路、海などの底に、またはその中に、設置することは有益である。そのような場所においては、一般的に、ＤＸ加熱／冷却システムにより熱が回収された際、底部に凍りつかないために十分な大きさの水量、および、冷却モードの作動中に底部に排熱された熱によって蒸発しないために十分な大きさの水量があり、坑井／ボアホールを掘削する必要なく、優れた地熱交換性を提供することができる。そのような用途において、ロープを取り付けるためのアイボルトは、収容管の突出部の下方先端部に配置されるのが好ましい。または、ワイヤロープ、ナイロンロープ、プラスチックロープなどのロープを挿通するのに十分な大きさの小径の孔部を、収容管の円錐状突出部を貫通するようにあけることができる。ロープは、収容管およびその取り付けられた輸送ラインを引いて、所定の位置に置くのに利用される。そのような設置において、収容管は、冷媒輸送管を引いて所定の位置に置くのに役立つとともに、収容体の重さにより、冷媒輸送管の先端部を所定の位置で支えるのに役立つ。

さらに、場合により、ロープ／ラインなどを、アイボルト、または収容管の円錐状突出部の端部にあけられた小径の孔部に通して取り付けてもよい。このロープ／ラインは、ボイなどのような浮器に取り付けられ、収容アセンブリの地下位置の目印となり、移動または修理のために所望される場合、アセンブリに近づくための助けになる。

坑井／ボアホール内に設置され円錐状突出部および平坦な上端部を備えた本体部分を有する収容管を示す、本発明の収容アセンブリの一実施形態の切断側面図である。収容アセンブリは、取り付けられた液体冷媒輸送ラインおよび気体冷媒輸送ライン、収容管内のグラウト充填材から延びるアイボルトに取り付けられたグラウトポンプ管、取り付けられたロープを有する。

延ばされた小径の液体冷媒輸送ラインおよび延ばされた大径の気体冷媒輸送ライン、ワイヤにより第一のアイボルトに取り付けられたグラウトポンプ管、任意の第二のアイボルトに結ばれたロープを示す、本発明の収容アセンブリの上面図である。

本発明の収容アセンブリの一実施形態の側面図であり、収容アセンブリにおける収容管は円型突出部を有する。

湖水に配置され、収容管の円錐状突出部の先端部にリングを有する、本発明の収容アセンブリの一実施形態の側面図である。リングは収容管、およびその組み込み済みの取り付けられた液体冷媒輸送管および気体冷媒輸送管を引き、湖の底または中の所定位置に置くために利用される。また、図示されるように、任意のラインはリングに取り付けられており、浮器まで延び、湖の水面における収容アセンブリの位置の目印としている。

湖水に配置された本発明の収容アセンブリの一実施形態の側面図である。収容アセンブリにおいて、収容管の突出部には小径の孔部があけられており、この小径の孔部はロープおよび／または目印となる浮器の任意の取り付け点を提供する。

ここで、詳細に図面を参照する。図面においては、同様の部品または同様の構成要素には、同様の参照符号を付す。図１は、収容アセンブリ１の一実施形態の切断側面図を示し、収容アセンブリ１は、本体部分の基底１０から延びる円錐状突出部３を有する収容管２を備える。収容管２の本体部分（長さ方向３６）は、本発明においては、実質的に円筒型であり、鋼、銅、金属またはプラスチックのパイプなどで形成される。当業者には十分理解されるであろうが、収容管２は、必ずしも円筒型である必要はない。例えば、収容管２は、全平面型（multi-flat sided）などであってもよい（本明細書では図示しないが、全平面型管は当業者には十分理解される）。収容管２の本体部分は坑井／ボアホール２１の幅３７より長さ３６が長いため、収容アセンブリ１は、坑井／ボアホール２１への設置の際に横向きにはなり得ない。坑井／ボアホール２１は、当業者には十分理解されるような掘削方法により、地中４１に掘削する／掘る。

収容管２の円錐状突出部３は、底端部４上の点に至るよう、約６インチの長さとするのが好ましい。円錐状突出部３は、設置の際に円錐状突出部３が本体部分から分離できるような仕方で、収容管の本体部分に取り付けることができる。液体冷媒輸送ライン５の先端部は、収容管２の本体部分の平坦な基底１０から約２インチの長さ２７上の点に、Ｕ字部８の形態で示している。液体冷媒輸送ライン５は、気体冷媒輸送ライン６に継手２９により取り付けられ、それらはすべて収容管２内にある。収容管２の上端部７は平らである。輸送ラインの先端部または底部９（Ｕ字部８）は収容管２の基底１０から約２インチの長さ２７（本明細書では縮尺通りに描かれていない）の所に位置するのが好ましい。これにより、もし坑井／ボアホール２１への挿入の際に円錐状突出部３が破損しても、Ｕ字部８が損傷することはない。収容アセンブリ１は、本明細書では、坑井／ボアホール２１の下方端部２２に配置されて示されている。坑井／ボアホール２１は、当業者には十分理解されるような掘削（drilling/digging）方法により、地中４１に掘削する／掘る。

図１の実施形態において、収容管２の上端部７の上方に僅かだけ延びている丸頭１２を有する、第一のアイボルト１１を示す。第一のアイボルト１１は、収容アセンブリ１にグラウトポンプ管１４の下方先端部１３を固定するための手段として使用される。グラウトポンプ管１４は、従来、当業者には十分理解されるように、地熱坑井／ボアホール２１にグラウト／充填材１５を注入するために利用されるポリエチレン管である。ナット３２を含むアイボルト１１の下方部分は、完全にグラウト／充填材１５内に配置され、アイボルト１１を定位置に固定する。グラウトポンプ管１４は、その下方先端部１３全体が、グラウト／充填材１５で満たされない収容管２の上方部内部１８にあるような仕方で、第一のアイボルト１１がグラウト／充填材１５上に延びている部分の周り、またはその上方に配置するのが好ましい。ワイヤ１９などを、第一のアイボルト１１の丸頭１２を通って延びるような仕方で小径の孔部１７に挿入できるように、グラウトポンプ管１４の両側に小径の孔部１７をあける。そして、収容アセンブリ１を坑井２１へ下ろす際に、ワイヤ１９は、グラウトポンプ管１４の周り２０に曲げられ、グラウトポンプ管１４を定位置に保持するが、グラウト注入工程の際にグラウトポンプ管１４を収容アセンブリ１から引いたり抜いたりする際には、容易に切れたりたるんだりするため、液体冷媒輸送ライン５または気体冷媒輸送ライン６のいずれにも損傷を与えることがない。

任意の第二のアイボルト２３は、第一のアイボルト１１と同様の方法で、収容管２内に配置したものを示しているが、グラウトポンプ管１４または液体冷媒輸送ライン５および気体冷媒輸送ライン６のいずれとも干渉しない位置３１に配置する。ナイロンロープ、ワイヤロープなどのような任意のロープ２４は、第二のアイボルト２３の丸頭１２に取り付けられ、坑井２１を通って地面２５上の点に延びる。収容アセンブリ１およびその付加的に取り付けられたグラウトポンプ管１４および冷媒輸送ライン５，６を、坑井／ボアホール２１内で上げ下げするのを補助するために、地面上の点で、任意のロープをウィンチなど（本明細書では図示しないが、ウィンチは当業者には十分理解される）に取り付けることができる。

図示されるように、収容管２内部の残りの部分は、収容管２の上端部７の約２インチの長さ２７下の点まで、グラウト／充填材１５（Ｇｒｏｕｔ １１１などのようなセメント系グラウトが好ましい。）で満たされており、収容管２の上方部内部１８と完全にフィットするように、グラウトポンプ管１４の下方先端部１３のためのスペースを残す。これにより、グラウトポンプ管が坑井２１へ下げられる際に、グラウトポンプ管１４の下方先端部１３が、破損しないようまたは傷がつかないよう保護する。Ｇｒｏｕｔ １１１などのようなセメント系グラウトであるのが好ましいグラウト／充填材１５は、収容管２の上端部７の約２インチの長さ２７下の点で、平面２６となる。坑井２１が自然充填水（natural water fill）（自然充填水は、当業者により十分理解されるようなものであるが、本明細書では図示しない）を含有する場合、平面２６は、液体ライン５の周りの任意の断熱材３３とともに、収容アセンブリ１およびその付加的に取り付けられた冷媒輸送ライン５および６が、坑井２１から浮き出るのを防ぐための抵抗力を付与する。また、平面２６は、グラウト注入工程中（グラウト注入工程は、当業者により十分理解される）、収容アセンブリ１が坑井２１から浮き出るのを防ぐのに役立つ。Ｇｒｏｕｔ １１１などのようなセメント系グラウトは、他の従来のグラウトに比べ、耐収縮性、耐亀裂性、耐水性を有し、熱伝導性が高いため、収容管２への充填材として好ましい。また、Ｇｒｏｕｔ １１１は、１ガロンあたり約１８．５ポンド（水の重さの２倍以上）と比較的重いため、坑井／ボアホール２１内で自然に発生するいかなる水分をも排除する。

図２は、収容アセンブリ１の上面図であり、収容アセンブリ１は、小径の液体冷媒輸送ライン５、大径の気体冷媒輸送ライン６、保護目的のために収容管２内で第一のアイボルト１１にグラウトポンプ管１４を固定するワイヤ１９により、第一のアイボルト１１に取り付けられたグラウトポンプ管１４、収容アセンブリ１全体の引き上げおよび／または引き下げを場合により補助するための任意の第二のアイボルト２３に固定３０されたロープ２４などを有する。

図３は、収容アセンブリ１の他の実施形態の側面図であり、収容アセンブリ１内の収容管２は円型突出部２８を有する。

図４は、収容アセンブリ１および、円錐状突出部３の下方先端部１３にリング３４を有する収容管２の他の実施形態の側面図である。当業者には十分理解されるであろうが、リング３４はアイボルト、フック、Ｕ字ボルトなどであり得る。リング３４は、当業者には十分理解されるであろうが、ワイヤロープ、ナイロンロープなどのようなロープ２４のための任意の取り付け点を提供するために使用される。この特定の用途においては、ロープ２４は、収容アセンブリ１および組み込み済みの取り付けられた液体冷媒輸送ライン５および気体冷媒輸送ライン６を引き、地中４１に囲まれた湖３５、川、湾、海などの底部９またはそれらの中の所定位置に置くために利用される。そのような湖３５への設置において、グラウトポンプ管は必要とされない。

図示されるように、任意のライン３８は、また、図４の実施形態におけるリング３４に取り付けられており、ボイなどのような浮器３９まで延び、湖３５の水面４０における収容アセンブリ１の位置の印としている。

図５は、収容アセンブリ１の側面図であり、収容アセンブリ１内の収容管２は円錐状突出部３にあけられた小径の孔部１７などを有する。小径の孔部１７は、当業者には十分理解されるだろうが、ワイヤロープ、ナイロンロープなどのようなロープ２４のための任意の取り付け点を提供するために使用される。この特定の用途において、ロープ２４は、収容アセンブリ１および組み込み済みのその取り付けられた液体冷媒輸送ライン５および気体冷媒輸送ライン６を引き、地中４１に囲まれた湖３５、川、湾、海などの底部９またはそれらの中の所定位置に置くために利用される。そのような湖３５への設置において、グラウトポンプ管（図示されないが、当業者には十分理解される）は必要とされない。

また、図５において図示されるように、任意のライン３８が小径の孔部１７に取り付けられており、ボイなどのような浮器３９まで延び、湖３５の水面４０における収容アセンブリ１の位置の印としている。

このように、新規かつ有用な直接交換式加熱／冷却システムにおける冷媒管の地下設置用の収容アセンブリについて、本発明の特定の実施形態を記載したが、このような言及は、下記の特許請求の範囲に記載されるものを除いて、本発明の範囲を限定するものであると解釈されることを意図するものではない。

１ 収容アセンブリ
２ 収容管
３ 円錐状突出部
５ 液体冷媒輸送ライン
６ 気体冷媒輸送ライン
７ 上端部
８ Ｕ字部
１０ 基底
１１ 第一のアイボルト
１４ グラウトポンプ管
１５ グラウト／充填材
１７ 小径の孔部
２１ 坑井／ボアホール
２３ 第二のアイボルト
２８ 円型突出部
３４ リング
３８ ライン
３９ 浮器

米国特許第５，６２３，９８６号明細書 米国特許第５，８１６，３１４号明細書 米国特許第５，９４６，９２８号明細書 米国特許第６，６１５，６０１号明細書

Claims (10)

1. 直接交換式加熱／冷却システムにおいて地下に冷媒管を設置するための収容アセンブリであって、
   平坦な上端部と、基底を有する本体部分と、本体部分の基底から延びる円型突出部または円錐状突出部の少なくとも一方を有する収容管と、
   収容管の内部に配置され、収容管の本体部分の基底に近接して、または基底の上方に配置された先端部を有する冷媒管と、
   収容管の内部に充填され、少なくとも冷媒管の先端部を収容すると共に、収容管の平坦な上端部より低い位置に平面を有する充填材と、
   充填材の平面から上方に延びているグラウトポンプ管取り付け手段と
   を備える収容アセンブリ。
2. グラウトポンプ管取り付け手段に固定されたグラウトポンプ管をさらに備える、請求項１に記載の収容アセンブリ。
3. グラウトポンプ管取り付け手段は、収容管の上端部の上方に延びる上方部分と充填材の内部にある下方部分を有する第一のアイボルトを備える、請求項１に記載の収容アセンブリ。
4. 収容管の上端部の上方に延びる上方部分と充填材の内部にある下方部分を有する第二のアイボルトをさらに備える、請求項３に記載の収容アセンブリ。
5. 収容管の長さは、ボアホールの幅よりも長い、請求項１に記載の収容アセンブリ。
6. 充填材は、セメント系グラウトを含む、請求項１に記載の収容アセンブリ。
7. グラウトポンプ管が、グラウトポンプ管の下端近傍で両側を貫通する一対の孔部をさらに備えると共に、グラウトポンプ管の一対の孔部および第一のアイボルトの上方部分に挿通されるリリースワイヤおよびリリースラインの少なくとも一つをさらに備える、請求項３に記載の収容アセンブリ。
8. リリースラインまたはリリースワイヤは、グラウトポンプ管の周りで曲げられ、収容アセンブリが所定位置に下ろされる際、解除可能にグラウトポンプ管を定位置に保持する、請求項７に記載の収容アセンブリ。
9. 直接交換式加熱／冷却システムにおいて地下に冷媒管を設置する設置方法であって、
   平坦な上端部と、基底を有する本体部分と、本体部分の基底から延びる円型突出部または円錐状突出部の少なくとも一方を有する収容管の内部に、冷媒管の少なくとも先端部を配置することと、
   グラウトポンプ管取り付け手段を、その上方部分が収容管の平坦な上端部の上方に延びるように収容管の内部に位置させ、グラウトポンプ管の下方部分を収容管の平坦な上端部より低く位置させることと、
   収容管に、収容管の平坦な上端部より低い位置に平面が形成されるまで、充填材を充填することと、
   収容管の平坦な上端部と充填材の平面との間にグラウトポンプ管の下端が位置するように、グラウトポンプ管を解除可能にグラウトポンプ管取り付け手段に取り付けることと、
   陸地または水域の地下位置に収容管を配置することと、
   グラウトポンプ管を介してグラウトを注入することと
   を備える、設置方法。
10. グラウトポンプ管取り付け手段は第一のアイボルトを備え、グラウトポンプ管は第一のアイボルトの上方部分に解除可能に取り付けられる、請求項９に記載の設置方法。

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