JP5339962B2 - Construction method for underground heat exchanger and hollow tube used in the method - Google Patents

Construction method for underground heat exchanger and hollow tube used in the method Download PDF

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Description

本発明は、地中熱を利用して、空調、給湯、融雪などに利用する地中熱交換技術に関し、特に熱交換媒体を収容して地中に埋設施工される地中熱交換体の施工方法及び該施工方法によって地中に埋設される地中熱交換用の中空管体に関する。
なお、本明細書において地中熱交換体とは、地中に配置される熱交換媒体、熱交換媒体を地中に配置するための部材、機器類をいうものとする。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a ground heat exchange technology that uses geothermal heat for air conditioning, hot water supply, snow melting, etc., and in particular, construction of a ground heat exchanger that contains a heat exchange medium and is buried in the ground. The present invention relates to a hollow tube body for underground heat exchange that is buried in the ground by the method and the construction method.
In the present specification, the underground heat exchanger refers to a heat exchange medium disposed in the ground, members and devices for placing the heat exchange medium in the ground.

地中熱を利用して、空調や給湯、融雪などを行うことは、従来から行われている技術であり、特に近年は自然エネルギー利用の一つとして、注目されている。
地中熱を利用する一般的な方法は、地中熱との熱交換を行なう熱交換媒体を地中に配置してこの熱交換媒体の熱を前記空調等に利用するというものである。
Performing air conditioning, hot water supply, snow melting, and the like using geothermal heat is a technique that has been performed conventionally, and has recently attracted attention as one of the uses of natural energy.
A general method of using geothermal heat is to arrange a heat exchange medium for exchanging heat with underground heat in the ground and use the heat of this heat exchange medium for the air conditioning or the like.

熱交換媒体を地中に配置するための態様としては、いくつかの態様があり、欧米ではボアホールを利用する方法が広く普及している。
しかし、日本ではボアホールの掘削コストが高いという理由でそれほど普及していない。また、ボアホールは掘削する場合には、孔壁保護のために泥水やセメント等を用いるため地下水を汚染する危険がある。さらにまた、ボアホール内に収容される熱交換チューブが埋め殺しとなり、メンテナンス性に問題がある。
There are several modes for arranging the heat exchange medium in the ground, and a method using a borehole is widely used in Europe and America.
However, it is not so popular in Japan because of the high cost of drilling boreholes. In addition, when excavating a borehole, there is a risk of contaminating groundwater because mud or cement is used to protect the hole wall. Furthermore, the heat exchange tubes accommodated in the boreholes are buried and there is a problem in maintainability.

地中熱交換体の別の態様として、以下のようなものが提案されている。
(1)先端鋼管と削孔鋼管のいずれか一方の先端部に螺旋状羽根を備え、先端鋼管を装着した削孔鋼管を地中に回転・圧入して所定の掘削深度まで到達させ、次いで削孔鋼管内に熱交換チューブを挿入し、次に削孔鋼管を逆回転して先端鋼管を切離して削孔鋼管を引抜き回収しながら同時に熱交換チューブの周りの孔内にグラウト材を充填して熱交換チューブを設置する(特許文献1参照)。
この発明によれば、先端部のみに螺旋状羽根を設けた回転圧入鋼管を用いて無排土で削孔し、削孔内に熱交換チューブを挿入後、グラウト材を充填しながら削孔鋼管を先端鋼管と切離し離脱して引抜き、仮ケーシングなしで熱交換チューブを削孔に挿入設置可能としたため、排土処分が不要となり、熱交換チューブ設置工事の経済性、工期短縮等を図ることができるとしている。
The following are proposed as another aspect of the underground heat exchanger.
(1) A spiral blade is provided at the tip of either the tip steel pipe or the drilled steel pipe, and the drilled steel pipe equipped with the tip steel pipe is rotated and press-fitted into the ground to reach a predetermined excavation depth. Insert the heat exchange tube into the hole steel pipe, and then reversely rotate the hole drilled steel pipe to separate the tip steel pipe and pull out and collect the hole drilled steel pipe and simultaneously fill the hole around the heat exchange tube with grout material A heat exchange tube is installed (see Patent Document 1).
According to the present invention, drilling is carried out with no drainage using a rotary press-fit steel pipe provided with spiral blades only at the tip, and after inserting a heat exchange tube into the drilling hole, the drilled steel pipe is filled with a grout material. Since the heat exchange tube can be inserted and installed in the drilling hole without a temporary casing, it can be removed from the tip steel pipe and removed, eliminating the need for soil disposal and reducing the cost of the heat exchange tube installation work. I can do it.

(2)杭本体外径の1.5〜3倍の外径を有する翼幅の杭ねじ込み用螺旋翼を、杭本体の外周面に1巻き以上突設して、さらに杭の下端に掘削爪を備えた鋼管杭を用いて、杭中空部内に熱交換用配管をした熱交換用鋼管杭(特許文献2参照)。
この発明によれば、地中の熱をより効率的に杭内部に伝えることができ、かつ施工性に優れた熱交換用鋼管杭を提供することができるとしている。
(2) Spiral blades for screwing piles having an outer diameter of 1.5 to 3 times the outer diameter of the pile body project one or more turns on the outer peripheral surface of the pile body, and further, excavation claw at the lower end of the pile The steel pipe pile for heat exchange which used the pipe for heat exchange in the pile hollow part using the steel pipe pile provided with (refer patent document 2).
According to this invention, it is supposed that the heat exchanging steel pipe pile which can transmit the underground heat more efficiently to the inside of the pile and is excellent in workability.

特開2002-303088JP2002-303088 特開2004-177012JP2004-177012

特許文献1に記載のものは、地盤に設けた掘削孔に熱交換チューブを挿入し、その周りの孔内にグラウトを注入するというものである。
このように、特許文献1のものは地盤に設けた掘削孔に直にグラウト材が注入されるため、地下水を汚染する危険がある。
また、仮に熱交換体を使用しなくなったとしても、地盤に注入したグラウト材を掘り起こすのは大変なことからそのまま放置される危険もあり、必ずしも環境にやさしいとはいえない。
The thing of patent document 1 inserts a heat exchange tube in the excavation hole provided in the ground, and injects grout in the hole around it.
Thus, since the thing of patent document 1 grout material is directly inject | poured into the excavation hole provided in the ground, there exists a danger of contaminating groundwater.
Even if the heat exchanger is no longer used, it is difficult to dig up the grout material injected into the ground, so there is a risk that it will be left as it is, and it is not necessarily environmentally friendly.

他方、特許文献2のものは、地中に杭本体を打設し、これを熱交換体として利用するため、地盤に直にグラウト材を注入する特許文献1のものに比べると上記のような環境に対する問題は少ないといえる。
しかしながら、特許文献2のものには以下のような問題がある。
特許文献2のものは、通常の回転貫入杭の施工と同様に、杭頭部に回転トルクを掛けて施工する必要がある。そのため、杭頭部に掛ける回転トルクに耐えられる杭板厚にする必要があり、杭材コストが上昇し、不経済である。
また、特許文献2のものは、地中熱交換体専用であるため杭に必要とされるような支持力はいらないため、先端に設けられる羽根は施工時の推進力を得るためにのみ必要であるにもかかわらず、施工後において地中に埋設されたままとなり、無駄であり、この点からも不経済である。
On the other hand, the thing of the patent document 2 places the pile main body in the ground, and uses this as a heat exchanger, so as compared with the thing of the patent document 1 which injects the grout material directly into the ground as described above. There are few environmental problems.
However, the thing of the patent document 2 has the following problems.
The thing of patent document 2 needs to apply a rotational torque to a pile head like the construction of a normal rotation penetration pile. Therefore, it is necessary to make the pile plate thickness that can withstand the rotational torque applied to the pile head, and the pile material cost increases, which is uneconomical.
Moreover, since the thing of patent document 2 is only for an underground heat exchanger, since the supporting force required for a pile is not required, the blade | wing provided in a front-end | tip is only needed in order to obtain the thrust at the time of construction. Nevertheless, it remains buried in the ground after construction and is wasteful, which is also uneconomical.

特許文献2のものは、杭体を地中に埋設するものであるため、仮に熱交換体を使用しなくなった場合に地中から撤去することは特許文献1のものよりも容易であると言える。
しかしながら、杭体の引抜に関して、特許文献2のものは以下のような課題がある。
杭内部には熱交換チューブを配管することになるが、この熱交換チューブが日射の影響を受けないようにするために一般的にはこれを地表面より下に設置する必要があり、このため杭頭部も地表面より下になるように施工される。つまり、杭を回転させるためヤットコ施工を行う場合は杭頭部が地盤内に埋もれるのでそのままでよいが、仮に杭頭部が地表面から突出した状態で施工完了すれば頭部を切断することになる。
このように、施工後の状態では杭頭部が地盤内に埋もれた状態になるため、引き抜きを行う場合に、杭頭回転方式では、杭頭部の周囲の地盤を掘削して回転金具を取り付けなければならないなどの手間がかかるという問題がある。
Since the thing of patent document 2 embeds a pile body in the ground, when it stops using a heat exchanger, it can be said that it is easier to remove from the ground than the thing of patent document 1. .
However, the thing of patent document 2 has the following subjects regarding extraction of a pile body.
A heat exchange tube will be installed inside the pile. In order to prevent this heat exchange tube from being affected by solar radiation, it is generally necessary to install it below the ground surface. The pile head will also be constructed below the ground surface. In other words, when performing Yatco construction to rotate the pile, the pile head is buried in the ground, so it can be left as it is, but if the construction is completed with the pile head protruding from the ground surface, the head will be cut. Become.
In this way, the pile head is buried in the ground after construction, so when pulling out, the pile head rotation method excavates the ground around the pile head and attaches the rotating bracket. There is a problem that it takes time and effort.

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、地下水や地盤を汚染しない環境にやさしく、経済的な地中熱交換体の施工方法、該施工方法に用いる中空管体を得ることを目的としている。   The present invention has been made to solve such problems, and is an environment-friendly construction method for an underground heat exchanger that does not contaminate groundwater or the ground, and to obtain a hollow tube used for the construction method. It is an object.

特許文献2に記載の発明においては、この発明よりも以前の発明においては構造体としての基礎杭と地中熱交換体とを兼用していたのに対して、杭体を地中熱交換体専用に用いている点で新規な考え方である。
このような考え方によれば、杭体には支持力が不要となることから、その分管厚を薄くできる。
しかしながら、特許文献2のものは従来の杭体という発想の範囲にあるため、杭体を構成する鋼管は地盤に孔を掘削する機能と共に地中に埋設されて熱交換媒体を収容する地中熱交換体としての機能を併せもつことが要求されている。
孔を掘削する機能を発揮するためには掘削のための回転トルクを全長に亘って伝達する必要があるため、鋼管はその回転トルクに耐えられるだけの厚みが必要とされる。特に、杭長が長く深いところまで貫入させる場合や、砂礫層など硬い地盤に打設する場合は、大きなトルクが必要となり、それに耐えられる大きな板厚や強度が必要となる。
他方、地中における熱交換のことを考えると、鋼管の厚みは薄い方が熱伝達性に優れるのでよいと言える。
このように、孔を掘削するために必要な機能と熱交換体としての機能では相反する機能が要求されるにもかかわらず、従来はこれを一つの部材でおこなっていたために不経済でかつ低効率なものとなっていた。
そこで、発明者はこの点に着目して、この相反する機能部材を分離することによって、経済性に優れ、かつ高効率の熱交換体およびその施工方法が実現できるとの知見を得た。
本発明はかかる知見に基づくものであり、具体的には以下の構成からなるものである。
In the invention described in Patent Document 2, in the invention earlier than the present invention, the foundation pile as the structure and the underground heat exchanger were combined, whereas the pile body was used as the underground heat exchanger. This is a new concept in that it is used exclusively.
According to such a way of thinking, since the supporting force is not required for the pile body, the pipe thickness can be reduced accordingly.
However, since the thing of patent document 2 exists in the range of the idea of the conventional pile body, the steel pipe which comprises a pile body is buried in the ground with the function of excavating a hole in the ground, and the underground heat which accommodates a heat exchange medium It is required to have a function as an exchanger.
In order to exhibit the function of excavating a hole, it is necessary to transmit the rotational torque for excavation over the entire length, and thus the steel pipe is required to have a thickness sufficient to withstand the rotational torque. In particular, when the pile length is long and deep, or when it is placed on a hard ground such as a gravel layer, a large torque is required, and a large plate thickness and strength that can withstand it are necessary.
On the other hand, considering the heat exchange in the ground, it can be said that the thinner the steel pipe, the better the heat transfer.
As described above, the functions necessary for excavating the hole and the functions as the heat exchanger are required to be contradictory, but this has been conventionally performed with a single member, which is uneconomical and low. It was efficient.
Therefore, the inventor has paid attention to this point, and has obtained the knowledge that by separating the conflicting functional members, a highly efficient and highly efficient heat exchanger and its construction method can be realized.
The present invention is based on such knowledge, and specifically comprises the following configuration.

(1)本発明に係る地中熱交換体の施工方法は、熱交換媒体を収容して地中に埋設されることで地中熱と前記熱交換媒体との熱交換を行なう地中熱交換体の施工方法であって、
地盤への貫入機能を有する筒状のケーシングの内側に前記地中熱交換体を構成する中空管体を嵌装する中空管体嵌装工程と、前記ケーシングの地盤への貫入と共に前記中空管体を地中に埋設してゆく埋設工程と、前記中空管体が所定の深さに埋設された後、前記ケーシングのみを抜き取るケーシング抜取り工程と、前記中空管体内に熱交換チューブを挿入する工程とを備えていることを特徴とするものである。
(1) The construction method of the underground heat exchanger according to the present invention includes an underground heat exchange in which a heat exchange medium is accommodated and buried in the ground to exchange heat between the underground heat and the heat exchange medium. The body construction method,
A hollow tube body fitting step of fitting a hollow tube body constituting the underground heat exchanger inside a cylindrical casing having a function of penetrating into the ground, and the inside of the casing together with the penetration of the casing into the ground An embedding step of burying an empty tube in the ground, a casing extracting step of extracting only the casing after the hollow tube is embedded at a predetermined depth, and a heat exchange tube in the hollow tube And a step of inserting the .

(2)また、上記(1)に記載のものにおいて、ケーシングはその先端部及び/または外周部に翼を有し、埋設工程においてはケーシングを地盤に回転貫入することを特徴とするものである。 (2) In the above (1), the casing has wings at the tip and / or outer periphery thereof, and in the embedding step, the casing is rotationally inserted into the ground. .

(3)また、上記(1)または(2)に記載のものにおいて、中空管体嵌装工程はケーシングと中空管体とを連結する連結工程を含み、ケーシング抜取り工程は前記連結を解除する連結解除工程を含むことを特徴とするものである。 (3) Further, in the above (1) or (2), the hollow tube fitting step includes a connecting step of connecting the casing and the hollow tube, and the casing extraction step releases the connection. A connection releasing step is included.

(4)また、上記(3)に記載のものにおいて、連結工程はケーシングの下端部に設けた係合穴に、中空管体の下端部に設けた係止突部を係止するものであり、連結解除工程はこの係止を外すものであることを特徴とするものである。 (4) Further, in the above described (3), the connecting step is to lock the locking protrusion provided at the lower end portion of the hollow tubular body into the engaging hole provided at the lower end portion of the casing. Yes, the connection releasing step is to release this locking.

(5)本発明に係る地中熱交換体の中空管体は、上記(1)〜(4)の何れかに記載の地中熱交換体の施工方法に用いられる中空管体であって、ケーシングと着脱可能に係止できる係止部を有することを特徴とするものである。 (5) The hollow tube of the underground heat exchanger according to the present invention is a hollow tube used in the construction method of the underground heat exchanger according to any one of the above (1) to (4). And it has the latching | locking part which can be detachably latched with a casing, It is characterized by the above-mentioned.

(6)また、上記(5)に記載のものにおいて、中空管体の下端内面に該中空管体に回転力及び/または引抜力を伝達可能な係止部を設けたことを特徴とするものである。
係止部を設ける位置の具体例としては、例えば中空管体の径をDとしたときに、係止部が下端部の2Dの範囲内である。
(6) Further, in the above (5), a locking portion capable of transmitting rotational force and / or pulling force to the hollow tube body is provided on the inner surface of the lower end of the hollow tube body. To do.
As a specific example of the position where the locking portion is provided, for example, when the diameter of the hollow tube is D, the locking portion is within the range of 2D at the lower end.

(7)また、上記(5)〜(6)のいずれかに記載のものにおいて、中空管体が鋼管であることを特徴とするものである。 (7) Moreover, in the thing in any one of said (5)-(6), a hollow pipe body is a steel pipe, It is characterized by the above-mentioned.

本発明の地中熱交換体の施工方法によれば、地盤への貫入機能を有するケーシングの内側に中空管体を配置し、ケーシングの地盤への貫入と共に中空管体を地中に埋設してゆき、中空管体が所定の深さに埋設された後、ケーシングのみを抜き取るようにしたので、地中への埋設する工程においては、中空管体に大きなトルクが作用しないため、中空管体を形成する部材の厚みを小さくすることができ、コスト低減が可能となると共に熱伝達率がよくなるので熱交換体としては高効率となる。
また、地中熱交換体として中空管体を用いるので、地中に設けた孔に直にグラウト材を注入するもののように地下水や地盤を汚染することがなく環境にやさしい。
According to the construction method of the underground heat exchanger of the present invention, the hollow tube is disposed inside the casing having a function of penetrating into the ground, and the hollow tube is buried in the ground together with the penetration of the casing into the ground. Then, after the hollow tube body was buried at a predetermined depth, only the casing was extracted, so in the process of embedding in the ground, a large torque does not act on the hollow tube body, The thickness of the member forming the hollow tube can be reduced, the cost can be reduced, and the heat transfer rate is improved, so that the heat exchanger is highly efficient.
In addition, since a hollow tube is used as an underground heat exchanger, it is environmentally friendly without contaminating groundwater or the ground as in the case of injecting a grout material directly into a hole provided in the ground.

本発明の一実施の形態に係る地中熱交換体の施工方法に使用する施工器具を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the construction tool used for the construction method of the underground heat exchanger which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る地中熱交換体の施工方法の説明図である。It is explanatory drawing of the construction method of the underground heat exchanger which concerns on one embodiment of this invention. 図2の矢視A−A断面図である。It is arrow AA sectional drawing of FIG. 本発明の一実施の形態に係る地中熱交換体の施工方法の他の態様の説明図である。It is explanatory drawing of the other aspect of the construction method of the underground heat exchanger which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る地中熱交換体の施工方法の他の態様の説明図である。It is explanatory drawing of the other aspect of the construction method of the underground heat exchanger which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る地中熱交換体の施工方法における中空管体の埋設する工程の説明図である。It is explanatory drawing of the process of embedding the hollow pipe body in the construction method of the underground heat exchange body which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る地中熱交換体の施工方法における熱交換チューブの挿入方法の説明図である。It is explanatory drawing of the insertion method of the heat exchange tube in the construction method of the underground heat exchanger which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る中空管体の引抜方法の説明図である。It is explanatory drawing of the drawing-out method of the hollow tube which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る中空管体の引抜方法の他の態様の説明図である。It is explanatory drawing of the other aspect of the drawing-out method of the hollow tube which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る中空管体の引抜方法の他の態様の説明図である。It is explanatory drawing of the other aspect of the drawing-out method of the hollow tube which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における翼の形態の効果を確認する実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the experimental result which confirms the effect of the form of the wing | blade in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る翼の形態の効果を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the effect of the form of the wing | blade which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る地中熱交換体の他の態様の説明図である。It is explanatory drawing of the other aspect of the underground heat exchanger which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る地中熱交換体の他の態様の説明図である。It is explanatory drawing of the other aspect of the underground heat exchanger which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る地中熱交換体の他の態様の説明図である。It is explanatory drawing of the other aspect of the underground heat exchanger which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る地中熱交換体の施工方法の態様の工程の説明図である。It is explanatory drawing of the process of the aspect of the construction method of the underground heat exchanger which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る地中熱交換体の他の態様の説明図である。It is explanatory drawing of the other aspect of the underground heat exchanger which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る地中熱交換体の他の態様の説明図である。It is explanatory drawing of the other aspect of the underground heat exchanger which concerns on one embodiment of this invention.

図1は本発明の一実施の形態に係る地中熱交換体の施工方法に使用する器具について、その一部を破砕して示す模式図である。
本実施の形態に係る施工方法に用いる器具は、地中に埋設されて熱交換体の一部となる中空管体1と、この中空管体1を地中に埋設させるための翼付きケーシング3とを備えている。
以下、各構成を詳細に説明する。
FIG. 1 is a schematic view showing a part of the instrument used in the construction method of the underground heat exchanger according to one embodiment of the present invention.
An instrument used in the construction method according to the present embodiment includes a hollow tube 1 that is buried in the ground and becomes a part of a heat exchanger, and a wing for burying the hollow tube 1 in the ground. A casing 3 is provided.
Hereinafter, each configuration will be described in detail.

<翼付きケーシング>
翼付きケーシング3は、中空管体1を地中に埋設するための専用の器具であり、円筒状の鋼管からなるケーシング本体部5と、その下部周面に設けられた翼7とを備えてなる構造である。
翼付きケーシング3は、N値が50を超える砂礫などの硬い地盤でも施工できるように、翼7の本体部への接続部は強固なものとし、また通常の杭施工よりも大きなトルクを掛けられるように板厚を十分大きくする。
それにより、大きなトルクを利用して、木ねじの要領で貫入性の良い翼付きケーシング3とすることができる。
<Winged casing>
The winged casing 3 is a dedicated instrument for embedding the hollow tube body 1 in the ground, and includes a casing main body portion 5 made of a cylindrical steel pipe and a wing 7 provided on the lower peripheral surface thereof. This is a structure.
The winged casing 3 has a strong connection to the main body of the wing 7 so that it can be constructed even on hard ground such as gravel with an N value exceeding 50, and can be subjected to a larger torque than normal pile construction. Increase the plate thickness sufficiently.
Thereby, it can be set as the casing 3 with a wing | blade with good penetrability in the way of a wood screw using a big torque.

ケーシング本体部5の板厚は、ケーシング径の1.5%〜10%程度が望ましく、製造できる範囲で厚いものがよい。材質も高強度のものを用いれば、耐えられるトルクの範囲が広くなるので好ましい。
ケーシング本体部5の内径は、中空管体1の外径より多少大きく設定し、施工時に中空管体1と接触しないようにするのが望ましい。例えば、中空管体1の外径Dに対して、D1=1.2〜2D程度が望ましい。
ケーシング本体部5に取り付けられる翼7は、螺旋状や平板状のものでよく、複数段設けてもよい。なお、翼7はスパイラルオーガのように連続したものでも良いが、これを全長に亘って取り付けると地盤から土が排出されてしまうので、ケーシング本体部5の先端付近に2〜3巻き程度にするのが好ましい。また、翼7は連続したものでなく、先端部や中間部に非連続で取り付けてもよい。
翼7の径はケーシング本体部5の径の1.2〜3倍程度がよい。
The plate thickness of the casing main body 5 is desirably about 1.5% to 10% of the casing diameter, and is preferably as thick as possible in the production range. It is preferable to use a high-strength material because the range of torque that can be withstood is widened.
It is desirable that the inner diameter of the casing body 5 is set to be slightly larger than the outer diameter of the hollow tube 1 so as not to contact the hollow tube 1 during construction. For example, it is desirable that D1 = 1.2 to 2D with respect to the outer diameter D of the hollow tube 1.
The wings 7 attached to the casing body 5 may be spiral or flat and may be provided in a plurality of stages. The wing 7 may be a continuous one like a spiral auger, but if it is attached over the entire length, the soil will be discharged from the ground, so that there are about 2-3 turns around the tip of the casing body 5. Is preferred. Further, the blades 7 are not continuous, and may be discontinuously attached to the tip portion or the intermediate portion.
The diameter of the blade 7 is preferably about 1.2 to 3 times the diameter of the casing body 5.

ケーシング本体部5の下部には、後述する中空管体1の係止突部21が挿入されて係止可能な係合穴9が設けられている。係合穴9は、ケーシング本体部5の下端縁に開口する脚部11とその上部に設けた腕部13とにより、ほぼT字形状に形成されている。この係合穴9の脚部11の幅は中空管体1の係止突部21の幅(周方向)より大きく設定され、また腕部13の高さ(上下方向の幅)は、係止突部21の厚さ(上下方向)より若干大きく設定されている。このように設定することで、係止突部が係合穴9の脚部下側から挿入され、かつ腕部13の左右に挿入可能になっている。このような関係にある係止突部21と係合穴9により、ケーシング本体部5と中空管体1を連結したり、切離したりする着脱機構を構成している。   At the lower part of the casing body 5, there is provided an engagement hole 9 into which a locking projection 21 of the hollow tube 1 described later can be inserted and locked. The engagement hole 9 is formed in a substantially T shape by a leg portion 11 opened at the lower end edge of the casing body portion 5 and an arm portion 13 provided at the upper portion thereof. The width of the leg portion 11 of the engagement hole 9 is set to be larger than the width (circumferential direction) of the locking projection 21 of the hollow tube body 1, and the height (width in the vertical direction) of the arm portion 13 is It is set slightly larger than the thickness (vertical direction) of the stop protrusion 21. By setting in this way, the locking projection is inserted from the lower side of the leg of the engagement hole 9 and can be inserted to the left and right of the arm 13. The locking projection 21 and the engagement hole 9 having such a relationship constitute an attachment / detachment mechanism for connecting or disconnecting the casing body 5 and the hollow tube 1.

<中空管体>
中空管体1は、熱交換媒体を収容して地中に埋設されることで地中熱と熱交換媒体との熱交換を行なう地中熱交換体を構成する。
中空管体1は、下端部に底板14が設けられ上端部が開口した断面円形の有底の筒状体である。もっとも、中空管体1の断面形状は、例えば熱交換媒体を通流させる熱交換チューブや、その周りを充填する水などを入れることができる形状であれば特に限定されるものではなく、円形の他に四角や多角形でもよい。また、熱交換効率を上げるために全体を蛇腹状にしたり、フィンを取り付けた構造にしたりしてもよい。
また、中空管体1を形成する材質は、中空管体1内に収容される熱交換媒体と地中熱との熱交換ができる材質であれば何でもよく、例えば、鋼や樹脂などでもよい。
このように、中空管体1の形状材質は特に限定されないが、一般には、熱伝導率が大きく、コストの低い円形鋼管を用いるのが望ましい。
<Hollow tube>
The hollow tube body 1 constitutes a ground heat exchanger that exchanges heat between the ground heat and the heat exchange medium by accommodating the heat exchange medium and being buried in the ground.
The hollow tube 1 is a bottomed cylindrical body having a circular cross section in which a bottom plate 14 is provided at a lower end and an upper end is opened. However, the cross-sectional shape of the hollow tube body 1 is not particularly limited as long as it is a shape that can contain, for example, a heat exchange tube that allows a heat exchange medium to flow therethrough, or water that fills the periphery of the heat exchange tube. Besides, it may be a square or a polygon. Further, in order to increase the heat exchange efficiency, the whole may have a bellows shape, or may have a structure with fins attached thereto.
The material forming the hollow tube 1 may be any material that can exchange heat between the heat exchange medium accommodated in the hollow tube 1 and the underground heat, such as steel or resin. Good.
As described above, the shape material of the hollow tube 1 is not particularly limited, but it is generally desirable to use a circular steel pipe having a high thermal conductivity and a low cost.

中空管体1の径や、本数、長さは、空調設計などで必要とされる負荷に応じて決められる。
中空管体1の径は、特に限定する必要はないが、施工コストや翼付きケーシング3のコストを考慮すると、φ80mm〜φ600mm程度が望ましい。
もっとも、地盤との接触面積が得られる熱量に大きく影響するので、大きな径の地中熱交換体を造成するよりも、小さな径を複数本造成する方が、全体の得られる熱量が大きくなる場合があるので、この点も考慮するのが望ましい。
また、中空管体1の中に入れる熱交換チューブの本数も得られる熱量に影響するので、この本数も考慮して中空管体1の径を決めることが望ましい。
なお、一般に、中空管体1の内径がφ200mm程度まではφ30mm程度の熱交換チューブを1本(1対、図7参照)入れることとし、中空管体1の内径がこれ以上の場合には入れる熱交換チューブの本数を複数本にするのが望ましい。熱交換チューブは、一般にポリブテン管や架橋ポリエチレン管を用いる。施工性、メンテナンス性、熱伝導性、コストを考慮して最適な材質を用いるのが良い。
The diameter, the number, and the length of the hollow tube 1 are determined according to the load required for air conditioning design.
The diameter of the hollow tube 1 is not particularly limited, but is preferably about φ80 mm to φ600 mm in consideration of the construction cost and the cost of the winged casing 3.
However, since the contact area with the ground greatly affects the amount of heat that can be obtained, the total amount of heat that can be obtained is increased by creating multiple small diameters rather than creating a large-diameter underground heat exchanger. It is desirable to take this into consideration.
In addition, since the number of heat exchange tubes put in the hollow tube 1 also affects the amount of heat obtained, it is desirable to determine the diameter of the hollow tube 1 in consideration of this number.
In general, when the hollow tube 1 has an inner diameter of up to about φ200 mm, one heat exchange tube of about φ30 mm is inserted (one pair, see FIG. 7). It is desirable to use a plurality of heat exchange tubes. As the heat exchange tube, a polybutene tube or a crosslinked polyethylene tube is generally used. In consideration of workability, maintainability, thermal conductivity, and cost, the best material should be used.

地中熱交換体の全長が長い場合には、中空管体1とケーシング本体部5を継ぎ足しながら施工する。この場合、中空管体1内に充填する水などが地盤に流出しないように接続する必要があるため、中空管体1が鋼管の場合では溶接接合がよい。もっとも、接続部の密閉性を保てる構造であれば、別の接合方法を用いてもかまわない。
ケーシング本体部5は機械式継手接合にするのが望ましい。ケーシング本体部5は、中空管体1を所定深度に埋設した後、引き抜かれて再利用するため、継手部分を溶接するとガス切断や開先の取り直しなどの作業で手間が掛かるため、機械式の継手にしておいた方が便利だからである。
When the total length of the underground heat exchanger is long, the construction is performed while the hollow tube 1 and the casing body 5 are connected. In this case, since it is necessary to connect so that the water etc. which are filled in the hollow tube 1 do not flow out to the ground, welding connection is good when the hollow tube 1 is a steel pipe. However, another joining method may be used as long as the structure can maintain the sealing property of the connecting portion.
The casing body 5 is preferably a mechanical joint joint. Since the casing main body 5 is pulled out and reused after the hollow tube body 1 is buried at a predetermined depth, welding the joint portion takes time in operations such as gas cutting and groove reworking. This is because it is more convenient to use a joint.

ケーシング本体部5には施工時に大きなトルクが作用するため、機械式継手はその大きなトルクに耐えられる構造のものを使用する。図2は機械式継手の一例を示す図、図3は図2の矢視A−A図であり、この図2、図3に示すように、フランジ15とボルト17を用いて接続する方法でも良い。
また、図4に示すようにボルト19のみでケーシング本体部5同士を接続する方法でもよいし、あるいはケーシング本体部5の接続端部にねじ部を設け、これらを互いにねじ込むようなねじ式の継手としてもよい。
なお、この機械式継手がケーシング本体部5の内側に張り出す場合は、この機械式継手が中空管体外面とぶつからないように両者間に十分な距離をとる必要がある。
Since a large torque acts on the casing body 5 at the time of construction, a mechanical joint having a structure capable of withstanding the large torque is used. FIG. 2 is a view showing an example of a mechanical joint, and FIG. 3 is an AA view of FIG. 2. As shown in FIGS. 2 and 3, the connection method using the flange 15 and the bolt 17 is also possible. good.
Further, as shown in FIG. 4, a method of connecting the casing body parts 5 with only the bolts 19 may be used, or a threaded joint in which a threaded part is provided at the connection end of the casing body part 5 and these are screwed together. It is good.
In addition, when this mechanical coupling protrudes inside the casing main-body part 5, it is necessary to leave sufficient distance between both so that this mechanical coupling may not collide with an outer surface of a hollow pipe body.

本実施の形態のものは、翼付きケーシング3を用いて施工を行う構造であるため、中空管体1の本体部にはほとんどトルクが作用しない。したがって、本実施の形態の中空管体1の板厚は、地中熱交換体兼用の杭などに比べると薄くすることができることは当然であるが、特許文献2に示したものに比較しても、さらに薄くできる。よって、中空管体1として鋼管を用いる場合は、強度が高いものを使用する必要が無く、腐食により孔があいて水漏れなどがしないような板厚であればよく、外径の1〜5%程度の板厚または2〜10mm程度の板厚で十分である。   In the present embodiment, since the construction is performed using the winged casing 3, almost no torque acts on the main body of the hollow tube 1. Therefore, it is natural that the thickness of the hollow tube 1 of the present embodiment can be made thinner than a pile that also serves as an underground heat exchanger, but compared with that shown in Patent Document 2. But it can be made even thinner. Therefore, when using a steel pipe as the hollow tubular body 1, it is not necessary to use a high-strength one, as long as the thickness is such that there is a hole due to corrosion and does not leak water, etc. A thickness of about 5% or a thickness of about 2 to 10 mm is sufficient.

中空管体1の下端部には翼付きケーシング3とともに回転・貫入させるために、翼付きケーシング3のトルク、押込み力、引抜き力を伝達するための角柱状の係止突部21が中空管体1の外面側に突出するように設けられている。この係止突部21にはある程度のトルクが作用するので、中空管体1の先端部は強度を持たすことが必要であり、例えば板厚を大きくしておくほうがよい。
係止突部21を設ける位置は、中空管体1の下端部から1D(D:中空管体1の径)程度の範囲に設けるのがよい。
また、係止突部21は、1箇所以上あればよいが、トルクを確実に伝達するため、2〜4箇所程度設けるのが望ましい。なお、係止突部21を設ける箇所が3箇所未満の場合には中空管体1が安定しない場合があるので、スペーサーなどを設けて、なるべく中心位置で安定して施工するのが望ましい。
中空管体1の下端部は前述したように鋼板などの底板14によって蓋がされるが、この底板14の下面側に地盤への貫入を容易するため、貫入時に土を外側に排土する図5に示すような三角板22を設けたり、掘削刃をケーシングの下部や翼に取り付けたり、先端部をドリル形状にしたりしても良い。なお、この先端部は鋼材で作るのが望ましく、別途鋳造で製作しても良い。
In order to rotate and penetrate the winged casing 3 together with the winged casing 3, the hollow tubular body 1 has a hollow prismatic locking projection 21 for transmitting the torque, pushing force, and pulling force of the winged casing 3. It is provided so as to protrude to the outer surface side of the tube body 1. Since a certain amount of torque acts on the locking projection 21, it is necessary for the distal end portion of the hollow tube body 1 to have strength. For example, it is better to increase the plate thickness.
The position at which the locking projection 21 is provided is preferably provided in a range of about 1D (D: diameter of the hollow tube 1) from the lower end of the hollow tube 1.
In addition, the locking protrusion 21 may be provided at one or more locations, but it is desirable to provide about 2 to 4 locations in order to reliably transmit torque. In addition, since the hollow tube body 1 may not be stable when the number of places where the locking projections 21 are provided is less than 3, it is desirable to provide a spacer or the like and perform the construction as stably as possible at the center position.
As described above, the lower end portion of the hollow tube body 1 is covered with the bottom plate 14 such as a steel plate. However, in order to facilitate penetration into the ground on the lower surface side of the bottom plate 14, the soil is discharged to the outside during penetration. A triangular plate 22 as shown in FIG. 5 may be provided, the excavating blade may be attached to the lower part of the casing or the wing, or the tip may be drilled. The tip is preferably made of steel, and may be separately produced by casting.

<着脱機構>
上述したように、翼付きケーシング3に設けた係合穴9と、中空管体1の下部に設けた係止突部21によって、ケーシング本体部5と中空管体1を連結したり、切離したりする着脱機構を構成している。
以下、この着脱機構の作用について詳細に説明する。
中空管体1の外側に上方から翼付きケーシング3を嵌装し、係合穴9の脚部11を係止突部21の位置に合わせ、その状態で翼付きケーシング3を下方に移動させ、係止突部21を係合穴9の腕部内に位置させる。この状態で、翼付きケーシング3を、例えば時計回り方向(以下、正方向という)に回転させて係止突部21を係合穴9の腕部13の一方の側(図1の右端)に位置させる。これによって、係止突部21が係合穴9に係止し、中空管体1と翼付きケーシング3は一体に連結される(図1参照)。
<Removal mechanism>
As described above, the casing body 5 and the hollow tube 1 are connected by the engagement hole 9 provided in the winged casing 3 and the locking projection 21 provided in the lower portion of the hollow tube 1. An attachment / detachment mechanism for separating and separating is configured.
Hereinafter, the operation of the attachment / detachment mechanism will be described in detail.
The winged casing 3 is fitted to the outside of the hollow tube body 1 from above, the leg 11 of the engagement hole 9 is aligned with the position of the locking projection 21, and the winged casing 3 is moved downward in this state. The locking projection 21 is positioned in the arm portion of the engagement hole 9. In this state, the winged casing 3 is rotated, for example, in a clockwise direction (hereinafter referred to as a positive direction), and the locking projection 21 is moved to one side (right end in FIG. 1) of the arm portion 13 of the engagement hole 9. Position. As a result, the locking projection 21 is locked in the engagement hole 9, and the hollow tube 1 and the winged casing 3 are integrally connected (see FIG. 1).

この一体に連結された状態においては、翼付きケーシング3を下降または上昇させれば、中空管体1も一体となって下降または上昇する。つまり、翼付きケーシング3の押込み力、引抜き力を中空管体1へ伝達できる。
また、翼付きケーシング3を、正方向に回転させると、翼付きケーシング3の回転トルクが係止突部21を介して中空管体1に伝達され、中空管体1は正方向に回転する。
また、図1に示す状態から、翼付きケーシング3を反時計回り方向(以下、逆方向という)に回転させると、係止突部21が係合穴9の腕部内を逆方向に移動して他方の端部(図1の左端)に係止する。この状態でさらに翼付きケーシング3を逆方向に回転させれば、中空管体1を逆方向に回転させることができる。
In the integrally connected state, if the winged casing 3 is lowered or raised, the hollow tube body 1 is also lowered or raised together. That is, the pushing force and pulling force of the winged casing 3 can be transmitted to the hollow tube 1.
Further, when the winged casing 3 is rotated in the forward direction, the rotational torque of the winged casing 3 is transmitted to the hollow tubular body 1 via the locking projection 21 and the hollow tubular body 1 is rotated in the forward direction. To do.
Further, when the winged casing 3 is rotated counterclockwise (hereinafter referred to as a reverse direction) from the state shown in FIG. 1, the locking projection 21 moves in the reverse direction in the arm portion of the engagement hole 9. Lock to the other end (left end in FIG. 1). If the winged casing 3 is further rotated in the reverse direction in this state, the hollow tube 1 can be rotated in the reverse direction.

<施工方法>
図6は上記のように構成された中空管体1を、翼付きケーシング3を用いて地中に施工する施工方法を説明する説明図である。
以下、図6及び前述の図1〜図5を参照にしながらこの施工方法を説明する。
まず、図6(a)に示すように、中空管体1を地盤上の埋設予定位置に配置し、この中空管体1に翼付きケーシング3を嵌装して、上述したように中空管体1の係止突部21をケーシング本体部5の係合穴9に係止させ、中空管体1と翼付きケーシング3を一体に連結する。
そして、翼付きケーシング3の頭部を図示しない接続具を介して施工機械23の回転モータ25に接続する。
<Construction method>
FIG. 6 is an explanatory view for explaining a construction method for constructing the hollow tube 1 configured as described above into the ground using the winged casing 3.
Hereinafter, this construction method will be described with reference to FIG. 6 and FIGS.
First, as shown in FIG. 6 (a), the hollow tube body 1 is disposed at a planned embedding position on the ground, and a winged casing 3 is fitted into the hollow tube body 1 so that the inside as described above. The locking projection 21 of the hollow tube 1 is locked in the engagement hole 9 of the casing body 5, and the hollow tube 1 and the winged casing 3 are connected together.
And the head of casing 3 with wings is connected to rotation motor 25 of construction machine 23 via a connector which is not illustrated.

この状態で、回転モータ25を正方向に回転して翼付きケーシング3を回転駆動すれば、翼付きケーシング3は翼7のねじ作用により、地中に貫入される(図6(b)参照)。このとき、翼付きケーシング3の回転力および押込み力が伝達部を介して中空管体1に伝達され、中空管体1は翼付きケーシング3と共に地中に貫入される。このように、地中貫入時において、中空管体1も回転するので、図5に示したように、中空管体1の下部に三角板等を設けておくことにより、三角板等の掘削作用により、中空管体1をよりスムーズに貫入することができる。
なお、中空管体1とケーシング本体部5の間には隙間があるが、この隙間はそれほど大きくないため、隙間に土が入ることはなく、隙間に土が入って抵抗になるようなことはない。
施工途中の中空管体1の頭部はフリーとなっており、中空管体1の外周面とケーシング本体部5の内周面が接触する恐れがあるので、これを防止するために中空管体1の外壁あるいはケーシング本体部5の内壁にスペーサなどを適宜設けてもよい。
In this state, if the rotary motor 25 is rotated in the forward direction to drive the winged casing 3 to rotate, the winged casing 3 is penetrated into the ground by the screw action of the wings 7 (see FIG. 6B). . At this time, the rotational force and pushing force of the winged casing 3 are transmitted to the hollow tubular body 1 through the transmitting portion, and the hollow tubular body 1 penetrates into the ground together with the winged casing 3. As described above, since the hollow tube 1 also rotates when it penetrates into the ground, as shown in FIG. 5, a triangular plate or the like is provided at the lower portion of the hollow tube 1, thereby excavating the triangular plate or the like. Thus, the hollow tube body 1 can penetrate more smoothly.
In addition, there is a gap between the hollow tube 1 and the casing body 5, but since this gap is not so large, soil does not enter the gap and soil enters the gap and becomes resistance. There is no.
The head of the hollow tube 1 during construction is free, and the outer peripheral surface of the hollow tube 1 and the inner peripheral surface of the casing main body 5 may come into contact with each other. A spacer or the like may be appropriately provided on the outer wall of the hollow tube 1 or the inner wall of the casing body 5.

中空管体1は熱交換体として機能するものであり、杭のように埋設後の状態において先端支持力や周面摩擦力を必要としない。そのため、翼付きケーシング3による地中への回転貫入時において、施工スピードを上げるために逆回転などによって上下動などを頻繁に行って施工しても良い。ただし、土が地上に排出したり、地下水流れを乱したりしないようにする必要がある。   The hollow tube body 1 functions as a heat exchanger and does not require a tip support force or a peripheral friction force in a state after being embedded like a pile. Therefore, at the time of rotation penetration into the ground by the casing 3 with wings, in order to increase the construction speed, the construction may be performed by frequently moving up and down by reverse rotation or the like. However, it is necessary to prevent soil from being discharged to the ground or disturbing the groundwater flow.

地中熱交換体の全長が長い場合には、図6(c)に示すように、中空管体1とケーシング本体部5を継ぎ足しながら施工する。この例では、中空管体1とケーシング本体部5を各2本連結する例である。図6(d)は、中空管体1とケーシング本体部5を継ぎ足した後、回転貫入を行なって所定の深さまで貫入させた状態を示している。
所定の深さまでの貫入が完了すると、中空管体1の係止突部21とケーシング本体部5の係合穴9との連結を外すべく、翼付きケーシング3に若干の引抜力を与えながら少し回転させることにより、係止突部21が係合穴9の脚部11の位置にきたところで、両者の連結が外れる。両者の連結が外れると、翼付きケーシング3を回転させて引き上げることにより、中空管体1をその位置に残して翼付きケーシング3のみを回収することができる(図6(e)、(f)参照)。
なお、翼付きケーシング3を抜いた後の地盤と中空管体1との隙間は、通常は小さいので自然に消滅するが、必要であれば、ケーシング3の引抜き時などに、砂や砂利、それらに水分を混ぜたものや、熱伝導性の良い材料を混ぜた土などをこの隙間に充填することもできる。
When the total length of the underground heat exchanger is long, as shown in FIG. 6C, the construction is performed while the hollow tube 1 and the casing body 5 are added. In this example, two hollow tube bodies 1 and two casing main body portions 5 are connected. FIG. 6 (d) shows a state where the hollow tube body 1 and the casing body 5 are joined and then rotated to penetrate to a predetermined depth.
When the penetration to a predetermined depth is completed, a slight pulling force is applied to the winged casing 3 so as to disconnect the engagement protrusion 21 of the hollow tube 1 and the engagement hole 9 of the casing body 5. By slightly rotating, when the locking projection 21 comes to the position of the leg 11 of the engagement hole 9, the connection between the two is released. When the connection between the two is disengaged, the winged casing 3 is rotated and pulled up, so that only the winged casing 3 can be recovered while leaving the hollow tube 1 in its position (FIGS. 6E and 6F). )reference).
The gap between the ground after the winged casing 3 is pulled out and the hollow tube body 1 is usually small and disappears naturally. However, if necessary, when the casing 3 is pulled out, sand, gravel, It is also possible to fill this gap with a mixture of water and soil mixed with a material with good thermal conductivity.

中空管体1の施工が完了すると、図7に示すように、熱交換チューブ27を中空管体1内に挿入し(図7(a)参照)、中空管体1内に水を充填すれば(図7(b)参照)、地中熱交換体が完成する。
同様の施工を、複数繰り返して行うことにより、設計された負荷に応じた地中熱交換体群を形成することができる。
なお、各地中熱交換体は相互の熱作用を受けないように1m程度以上離して設置するのが望ましい。また、熱交換チューブ27をヒートポンプまで配管するとき、日射の影響を受けるので、地中1m程度に埋めるのが望ましい。日射の影響を考慮して、地中熱交換体は建物の北側など日陰に設置すると、日射の影響を受けにくく地中熱を有効に活用することができる。
When the construction of the hollow tube 1 is completed, as shown in FIG. 7, the heat exchange tube 27 is inserted into the hollow tube 1 (see FIG. 7A), and water is poured into the hollow tube 1. If it fills (refer FIG.7 (b)), an underground heat exchanger will be completed.
By repeating the same construction a plurality of times, it is possible to form an underground heat exchanger group corresponding to the designed load.
In addition, it is desirable to install the heat exchangers in various places apart from each other by about 1 m or more so as not to receive mutual heat action. Further, when the heat exchange tube 27 is piped to the heat pump, it is affected by solar radiation, so it is desirable to bury it in about 1 m underground. Considering the influence of solar radiation, if the underground heat exchanger is installed in the shade, such as the north side of the building, it will be less susceptible to the influence of solar radiation and can effectively use the underground heat.

以上のように、本実施の形態に係る地中熱交換体の施工方法においては、地盤への貫入機能を有する翼付きケーシング3の内側に中空管体1を配置し、翼付きケーシング3の地盤への貫入と共に中空管体1を地中に埋設してゆき、中空管体1が所定の深さに埋設された後、翼付きケーシング3のみを抜き取るようにしたので、地中へ埋設する工程においては、中空管体1に大きなトルクが作用しないため、中空管体1を形成する部材の厚みを小さくすることができ、コスト低減が可能となると共に熱伝達率がよくなるので熱交換体としては高効率となる。
また、翼付きケーシング3は繰り返し利用できるので、翼付きケーシング3を種々の地盤、例えば硬い地盤にも貫入できるようにするために厚肉のものを製作したとしても、大きなコストアップになることがなく、むしろ作業効率の向上により、コスト低減が可能となる。
As mentioned above, in the construction method of the underground heat exchanger according to the present embodiment, the hollow tube body 1 is disposed inside the winged casing 3 having a function of penetrating into the ground, and the winged casing 3 Since the hollow tube body 1 is buried in the ground with the penetration into the ground, and the hollow tube body 1 is buried at a predetermined depth, only the winged casing 3 is extracted. In the embedding process, since a large torque does not act on the hollow tube body 1, the thickness of the member forming the hollow tube body 1 can be reduced, and the cost can be reduced and the heat transfer rate is improved. It becomes high efficiency as a heat exchanger.
In addition, since the winged casing 3 can be used repeatedly, even if a thick-walled casing 3 is manufactured to allow the winged casing 3 to penetrate various grounds, for example, hard ground, the cost can be greatly increased. Rather, the cost can be reduced by improving the work efficiency.

また、本実施の形態においては、先端付近に翼7を取り付けた翼付きケーシング3を用いるので、無排土施工が可能となり、それ故にセメントミルク等を用いる必要がないので、地下水や地盤を汚染することなく環境に優しい。   Further, in the present embodiment, since the winged casing 3 with the wings 7 attached in the vicinity of the tip is used, it is possible to perform soil-free construction. Therefore, it is not necessary to use cement milk or the like. Environmentally friendly without having to.

また、本実施の形態に係る地中熱交換体は、建物や空調機のリニューアルなどで不必要になったり、設置場所を移動したりする必要があるときは、中空管体1を引き抜くことにより簡単に撤去でき、再度別の場所に施工することで地中熱交換体として利用することができる。
中空管体1を引抜が容易にできるようにするために、図8に示すように、中空管体1の内面下部先端部付近に回転トルクおよび引抜き力伝達用の係止突部29を設けるのが望ましい。係止突部29は、1個でも複数個でも良い。中空管体1の引抜に際しては、例えば図8に示すように、先端部に係止突部29に係合可能な係合穴31を有する引抜き用ロッド33を用いる。引抜き用ロッド33の先端に設ける係合穴31は、翼付きケーシング3に設けた係合穴9と同様のT字状のものでよい。なお、係合穴31や係止突部29は、中空管体1を引き抜くのに必要なトルクや引抜き力をかけられる構造であれば、どのような形でも良い。
In addition, the underground heat exchanger according to the present embodiment pulls out the hollow tube 1 when it becomes unnecessary due to renewal of a building or an air conditioner or when it is necessary to move the installation location. Can be easily removed, and can be used as an underground heat exchanger by re-installing in another place.
In order to make it easy to pull out the hollow tube 1, as shown in FIG. 8, a locking projection 29 for transmitting rotational torque and pulling force is provided near the lower end of the inner surface of the hollow tube 1. It is desirable to provide it. One or more locking protrusions 29 may be provided. When pulling out the hollow tube 1, for example, as shown in FIG. 8, a pulling rod 33 having an engagement hole 31 that can be engaged with the locking projection 29 at the tip is used. The engagement hole 31 provided at the tip of the extraction rod 33 may be a T-shape similar to the engagement hole 9 provided in the winged casing 3. Note that the engagement hole 31 and the locking projection 29 may have any shape as long as the torque and the pulling force necessary for pulling out the hollow tube 1 can be applied.

中空管体1の引抜作業は以下のようにして行なう。
まず、中空管体1から熱交換チューブ27を引き抜き、中空管体1内の充填水をポンプ等でくみ上げ、空となった中空管体1内に引抜き用ロッド33を挿入する。なお、充填水はくみ上げなくても引抜き用ロッド33を挿入することはできるが、最初にくみ上げておいた方が作業性がよい。
引抜き用ロッド33を挿入して、係合穴31と係止突部29を係止させ、この状態で引抜き用ロッド33を地上にある重機のモータで回転させる。これによって、中空管体1と地盤との摩擦の縁が切れ、縁が切れた状態で中空管体1を引き上げれば容易に引き抜くことができる。
The drawing operation of the hollow tube 1 is performed as follows.
First, the heat exchange tube 27 is pulled out from the hollow tube body 1, the filling water in the hollow tube body 1 is pumped up with a pump or the like, and the extraction rod 33 is inserted into the hollow tube body 1 that has become empty. Although the pulling rod 33 can be inserted without pumping up the filling water, the workability is better when pumping up first.
The pulling rod 33 is inserted, the engaging hole 31 and the locking projection 29 are locked, and in this state, the pulling rod 33 is rotated by a heavy machine motor on the ground. As a result, the frictional edge between the hollow tube 1 and the ground is cut, and if the hollow tube 1 is pulled up with the edge cut, the hollow tube 1 can be easily pulled out.

中空管体1の引抜に際して、中空管体1の頭部に回転力を作用させることも考えられるが、この場合には中空管体全長に作用する摩擦力が中空管体1に抵抗として作用するため(中空管体1の頭と先端の両方が固定点となるため)、中空管体1の板厚が薄いので、中空管体1と地盤との摩擦の縁が切れる前に中空管体1がねじ切れてしまう危険性がある。特に先端に翼がある特許文献2のものでは、翼の抵抗も大きいため板厚が薄いとねじ切れてしまう。
この点、図8に示すように、中空管体1の下端に回転力を作用させるようにすれば、中空管体1の下端から徐々に摩擦の縁が切れて(杭頭部はフリーで杭先端のみ固定点となる)、それほど大きなトルクが中空管に作用しないので、中空管体1の板厚が薄くても問題ない。
また、周面摩擦の縁が切れれば中空管体1は容易に引き抜けるので、翼付き杭のように翼7が付いていなくても、引抜き作業には支障がない。引き抜いた中空管体1は、別の場所で再度利用することが可能であるので、環境にやさしい方法である。
When pulling out the hollow tube 1, it is conceivable to apply a rotational force to the head of the hollow tube 1, but in this case, a frictional force acting on the entire length of the hollow tube 1 is applied to the hollow tube 1. Since it acts as a resistance (because both the head and the tip of the hollow tube 1 are fixed points), the plate thickness of the hollow tube 1 is thin, so that the friction edge between the hollow tube 1 and the ground is There is a risk that the hollow tube 1 may be broken before it is cut. In particular, in Patent Document 2 having a wing at the tip, since the resistance of the wing is large, if the plate thickness is thin, the blade is broken.
In this regard, as shown in FIG. 8, if a rotational force is applied to the lower end of the hollow tube 1, the edge of friction gradually cuts from the lower end of the hollow tube 1 (the pile head is free). In this case, only the tip of the pile becomes a fixed point), and so much torque does not act on the hollow tube.
Further, if the edge of the peripheral friction is cut, the hollow tube body 1 is easily pulled out, so that even if the wing 7 is not attached like a pile with wings, there is no hindrance to the drawing work. Since the drawn hollow tube 1 can be reused in another place, it is an environmentally friendly method.

なお、中空管体1の引抜のための、中空管体1の内面側と引抜き用ロッド33との着脱機構についても、図8に示したものに限定されず、中空管体1に対して回転力を与えることができ、引抜き用ロッド33と一体となって上方に移動できるものであれば、他の構造であってもよい。例えば、図9に示すように、中空管体1の内面先端の対向する位置にT字状のT字突部35を設け、中空管体1の底面とT字突部35の肩部との間に嵌入できる角部材37を先端に設けた引抜き用ロッド39を用いて回転力を与え、かつ引抜くようにしてもよい。また、図10に示すように、図9のT字突部35に代えてL字突部40を設けてもよい。   Note that the attachment / detachment mechanism between the inner surface of the hollow tube 1 and the drawing rod 33 for pulling out the hollow tube 1 is not limited to that shown in FIG. Any other structure may be used as long as it can apply a rotational force and can move upward integrally with the extraction rod 33. For example, as shown in FIG. 9, a T-shaped T-shaped projection 35 is provided at a position opposite to the inner surface tip of the hollow tube 1, and the bottom surface of the hollow tube 1 and the shoulder of the T-shaped projection 35 are provided. A pulling rod 39 provided at the tip of a square member 37 that can be fitted between the two is provided with a rotational force and may be pulled out. Further, as shown in FIG. 10, an L-shaped protrusion 40 may be provided instead of the T-shaped protrusion 35 of FIG.

また、ケーシング本体5に取り付けられる翼7の例として、上記の実施の形態においては螺旋状の翼を1段設けた例を示したが、本発明に係る翼7はこれに限られるものではなく、その形状としては平板状のものでもよく、また段数としては複数段設けてもよい。
また、翼7はスパイラルオーガのように連続したものでも良いが、これを全長に亘って取り付けると地盤から土が排出されてしまうので、ケーシング本体部5の先端付近に2〜3巻き程度にするのが好ましい。また、翼7は連続したものでなく、先端部や中間部に非連続で取り付けてもよい。
Moreover, as an example of the wings 7 attached to the casing body 5, in the above embodiment, an example in which one spiral wing is provided is shown, but the wings 7 according to the present invention are not limited to this. The shape may be a flat plate shape, and a plurality of steps may be provided.
The wings 7 may be continuous like a spiral auger, but if they are attached over the entire length, the soil will be discharged from the ground, so that there are about 2-3 turns around the tip of the casing body 5. Is preferred. Further, the blades 7 are not continuous, and may be discontinuously attached to the tip portion or the intermediate portion.

図11は、翼の形状や段数を種々変更したときの施工時のトルクの変化を調べた実験結果を示すグラフである。横軸は施工時トルク(kN・m)を示し、縦軸は貫入深さ(mm)を示している。グラフ中において、(A)は翼径がケーシング本体径の2倍のものを1段設けた場合、(B)は翼径がケーシング本体径の2倍のものを連続して3段設けた場合、(C)は1段目に翼径がケーシング本体径の2倍のものを設け2段目に翼径がケーシング本体径の2.5倍のものを非連続で設けた場合、(D)は翼径がケーシング本体径の2倍のものを非連続で2段設けた場合である。
図11から判るように、発明者が実施した模型杭を用いた土槽試験では、1段の螺旋翼よりも連続していない2段の螺旋翼を取り付けた形状の方が、同じ条件で施工時トルクを小さくすることができた。図12はこのメカニズムを説明する説明図である。1段の翼では、図12(a)に示すように、翼7により上方に送られた土が、側方に移動できないため締め固まり、周方向から鋼管を押しつけることで周面摩擦力が上昇しトルクも大きくなったのに対し、図12(b)に示すように、非連続の翼7を設けた場合には上部の翼7が再度地盤を攪拌することで周面摩擦力を低減することで施工時トルクも小さくすることができるものと推測できる。このことから、翼7は複数段の非連続で取り付ける形状が施工上は望ましい。
FIG. 11 is a graph showing experimental results obtained by examining changes in torque during construction when the shape and the number of stages of the blades are variously changed. The horizontal axis shows the torque during construction (kN · m), and the vertical axis shows the penetration depth (mm). In the graph, (A) shows a case where one stage with a blade diameter twice the casing body diameter is provided, and (B) shows a case where three stages with a blade diameter twice the casing body diameter are provided continuously. (C) is a case where a blade whose diameter is twice the casing body diameter is provided in the first stage and a blade whose diameter is 2.5 times the casing body diameter is discontinuously provided in the second stage. Is a case where two blades having a blade diameter twice the casing body diameter are provided non-continuously.
As can be seen from FIG. 11, in the soil tank test using the model pile conducted by the inventor, the shape with the two-stage spiral wings that are not continuous rather than the one-stage spiral wings was constructed under the same conditions. The torque can be reduced. FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining this mechanism. In the first stage blade, as shown in FIG. 12 (a), the soil sent upward by the blade 7 cannot be moved to the side, so it is compacted and the peripheral frictional force is increased by pressing the steel pipe from the circumferential direction. On the other hand, as shown in FIG. 12 (b), when the discontinuous blade 7 is provided, the upper blade 7 stirs the ground again to reduce the peripheral frictional force. Therefore, it can be estimated that the torque during construction can also be reduced. For this reason, it is desirable in terms of construction that the blades 7 are mounted in a plurality of stages in a discontinuous manner.

非連続の場合の翼7の間隔は、ケーシング本体部5の外径D1の1〜5倍程度が目安となる。また、翼7の始端と終端の段差は、杭径の0.1〜1倍程度がよい。さらに、1枚の翼7の円周方向の巻き方は、270°〜450°程度が一般的であるが、土の移動のしやすさを考慮すると、360°以下の方が間隔が大きくなるのでよい。また、さらに翼7の径はケーシング本体部5の径の1.2〜3倍程度がよい。   The distance between the blades 7 when discontinuous is about 1 to 5 times the outer diameter D1 of the casing body 5 as a guide. Also, the step between the start and end of the wing 7 is preferably about 0.1 to 1 times the pile diameter. Furthermore, the winding direction of one wing 7 in the circumferential direction is generally about 270 ° to 450 °, but considering the ease of movement of soil, the spacing is larger at 360 ° or less. So good. Further, the diameter of the blade 7 is preferably about 1.2 to 3 times the diameter of the casing body 5.

また、複数段の翼を設ける場合、従来の杭においては、1段目(最下段)の翼径と2段目(上段)の翼径を比較すると、2段目の翼径を大きくしてトルクが大きくなってもより多くの支持力が得られるように形状が決められている。しかし、本発明では支持力を得る必要はなく所定長さの施工ができればよいので、施工時のトルクの減少率が大きくなるように形状を決定すればよい。この点、発明者の実施した実験結果を示す図11に示されるように、(C)の場合よりも(D)の場合の方が施工トルクが小さくなっていることから、1段目と2段目の翼径は同じにしておいた方が施工時のトルクの減少率が大きいことがわかった。   Also, when providing multiple stages of blades, in the conventional pile, comparing the blade diameter of the first stage (bottom stage) with the blade diameter of the second stage (upper stage), the blade diameter of the second stage is increased. The shape is determined so that more support force can be obtained even when the torque is increased. However, in the present invention, it is not necessary to obtain a supporting force and it is only necessary to perform the construction of a predetermined length. Therefore, the shape may be determined so that the rate of torque reduction during construction is increased. In this regard, as shown in FIG. 11 which shows the experimental results performed by the inventor, the construction torque is smaller in the case of (D) than in the case of (C). It was found that the torque reduction rate during construction was greater when the blade diameter at the stage was the same.

上記の実施の形態においては、ケーシング本体部5を機械式継手接合にした場合において、ボルト19のみでケーシング本体部5同士を接続する方法として、図4に示したように、機械式継手がケーシング本体部5の内側に張り出す場合を示した。この場合、前述したように、機械式継手が中空管体外面とぶつからないように両者間に十分な距離をとる必要がある。
もっとも、本発明においてケーシング本体部5は、杭のように地盤との間で周面摩擦力を必要としないため、図13のように機械式継手がケーシング本体部5の外側に張り出す構造にしても問題ない。
In the above embodiment, when the casing body 5 is mechanically jointed, as shown in FIG. 4, the mechanical joint is a casing as a method of connecting the casing body 5 only with the bolt 19. The case where it protrudes inside the main-body part 5 was shown. In this case, as described above, it is necessary to provide a sufficient distance between the two so that the mechanical joint does not collide with the outer surface of the hollow tube body.
However, in the present invention, the casing body 5 does not require a peripheral frictional force with the ground unlike a pile, so that the mechanical joint projects to the outside of the casing body 5 as shown in FIG. There is no problem.

また、上記の実施の形態においては、中空管体1と翼付きケーシング3との着脱機構として翼付きケーシング3にT字状の係合穴9を設け、中空管体1に係止突部21を設ける例を示した。
このようなT字形状の係合穴9を設けた着脱機構では、ケーシング本体部5と中空管体1を切り離す場合、係止突部21の脚部11に位置させるためにケーシング本体部5を中空管体1に対して相対的に回動させる必要がある。比較的緩い砂地盤などでは、ケーシング本体部5と中空管体1が共回りせずに着脱可能であるが、粘土などが付着した場合は、ケーシング本体部5と中空管体1を別々に回すか、中空管体1を固定してケーシング本体部5を逆回転しないと、共回りして切り離しが困難となる。
In the above-described embodiment, a T-shaped engagement hole 9 is provided in the winged casing 3 as a mechanism for attaching and detaching the hollow tubular body 1 and the winged casing 3, The example which provides the part 21 was shown.
In such an attachment / detachment mechanism provided with the T-shaped engagement hole 9, when the casing main body 5 and the hollow tube body 1 are separated, the casing main body 5 in order to be positioned on the leg 11 of the locking protrusion 21. Needs to be rotated relative to the hollow tube 1. In a relatively loose sand ground or the like, the casing body 5 and the hollow tube 1 can be attached and detached without rotating together, but when clay or the like adheres, the casing body 5 and the hollow tube 1 are separated. If the hollow tube body 1 is fixed or the casing main body 5 is not rotated in the reverse direction, it is difficult to separate the casing body 5 together.

そこで、図14に示すように、T字状ではなく鋼管軸方向のみに切り欠く矩形状の係合穴91を設けるようにしてもよい。このような矩形状の係合穴91であれば、ケーシング本体部5と中空管体1を切り離す場合、中空管体1を下方に押し込めばケーシング本体部5から容易に切り離すことができる。
施工時の地盤の硬さによっては、ケーシング本体部5を正回転させたり逆回転させたりすることを繰り返したり、また上下動を行うことで施工性を向上させることがある。上下動を実施したときは、係合穴91を設けた場合にはT字形状の係合穴9の場合と異なり中空管体1の係止突部21がケーシング本体部5側に引っかかっていないため、地中に中空管体1が落下する可能性がある。そのようなときは、図15に示すように、係合穴91やケーシング本体部5と中空管体1の隙間に、あらかじめ粘土やシリコンなどの詰め物42を詰めておけば、上下動実施時に中空管体1が落下することはない。また、事前の地盤調査で粘性土地盤の存在が確認されていれば、施工時に粘土が自然に詰まって、上下動実施時に中空管体1が落下することはないので、あえて粘土等をつめる作業をしなくても良い。
Therefore, as shown in FIG. 14, a rectangular engagement hole 91 that is not cut in the steel pipe axial direction instead of the T-shape may be provided. With such a rectangular engagement hole 91, when the casing body 5 and the hollow tube 1 are separated, the hollow tube 1 can be easily separated from the casing body 5 by pushing the hollow tube 1 downward.
Depending on the hardness of the ground at the time of construction, the workability may be improved by repeating forward and reverse rotation of the casing body 5 or by moving up and down. When the vertical movement is performed, when the engagement hole 91 is provided, the locking projection 21 of the hollow tubular body 1 is caught on the casing body 5 side unlike the case of the T-shaped engagement hole 9. Therefore, there is a possibility that the hollow tube 1 falls into the ground. In such a case, as shown in FIG. 15, if a padding 42 such as clay or silicon is packed in advance in the gap between the engagement hole 91 or the casing body 5 and the hollow tube 1, the vertical movement is performed. The hollow tube 1 does not fall. Also, if the presence of cohesive ground is confirmed in the preliminary ground survey, clay will naturally clog during construction, and the hollow tube body 1 will not fall during vertical movement, so dare to fill clay etc. You don't have to work.

図16は図14に示した係合穴91を設けた場合の施工方法の説明図である。
以下、図16及び前述の図14を参照にしながらこの施工方法を説明する。
まず、中空管体1を地盤上の埋設予定位置に配置し、この中空管体1に翼付きケーシング3を嵌装し、中空管体1の係止突部21をケーシング本体部5の係合穴91に係合させる。この状態で、翼付きケーシング3を回転駆動して、翼付きケーシング3を地中に貫入する(図16(a)参照)。
FIG. 16 is an explanatory diagram of a construction method when the engagement hole 91 shown in FIG. 14 is provided.
Hereinafter, this construction method will be described with reference to FIG. 16 and FIG. 14 described above.
First, the hollow tube body 1 is arranged at a planned embedding position on the ground, and the casing 3 with wings is fitted into the hollow tube body 1, and the locking projection 21 of the hollow tube body 1 is connected to the casing body portion 5. The engagement holes 91 are engaged. In this state, the winged casing 3 is rotationally driven to penetrate the winged casing 3 into the ground (see FIG. 16A).

地中熱交換体の全長が長い場合には、図16(b)に示すように、中空管体1とケーシング本体部5を継ぎ足しながら施工する。この例では、中空管体1とケーシング本体部5を各2本連結する例である。図16(c)は、中空管体1とケーシング本体部5を継ぎ足した後、回転貫入を行なってさらに貫入させた状態を示している。
翼付きケーシング3が所定深度まで到達後、翼付きケーシング3を中空管体1と共に数十cm上方に引き上げ、翼付きケーシング3の下方の地盤を緩い状態にし、この状態で中空管体1を下方に押し込む。これにより、ケーシング本体部5の係合穴91から中空管体1がはずれ、所定の位置に容易に設置することができる(図16(d)参照)。
なお、所定深度での地盤が弱い場合は、翼付きケーシング3を引き上げなくても中空管体1を押し込むことはできるが、硬い場合は押し込むために大きな力を必要とするので、逆回転などして翼付きケーシング3を多少上に引き上げた方がよい。翼付きケーシング3と中空管体1は粘土等により接着されているので、逆回転引き上げを行っても中空管体1が勝手にはずれることはなく、このため押し込む作業が必要となるのである。
中空管体1を所定深度に設置した後、翼付きケーシング3を回転させて引き上げることにより、中空管体1をその位置に残して翼付きケーシング3のみを回収することができる(図16(e)、(f)参照)。
When the total length of the underground heat exchanger is long, as shown in FIG. 16 (b), construction is performed while the hollow tube 1 and the casing body 5 are added. In this example, two hollow tube bodies 1 and two casing main body portions 5 are connected. FIG. 16C shows a state in which the hollow tube body 1 and the casing main body portion 5 are joined and then rotated and penetrated further.
After the winged casing 3 reaches a predetermined depth, the winged casing 3 is pulled up several tens of centimeters together with the hollow tube 1 to make the ground below the winged casing 3 loose, and in this state the hollow tube 1 Push down. As a result, the hollow tube 1 is detached from the engagement hole 91 of the casing body 5 and can be easily installed at a predetermined position (see FIG. 16D).
If the ground at a predetermined depth is weak, the hollow tube body 1 can be pushed in without pulling up the winged casing 3, but if it is hard, a large force is required to push it in. Then, it is better to raise the winged casing 3 slightly. Since the winged casing 3 and the hollow tube 1 are bonded together with clay or the like, the hollow tube 1 will not be displaced arbitrarily even if the reverse rotation is pulled up. .
After the hollow tube 1 is installed at a predetermined depth, the winged casing 3 is rotated and pulled up, so that only the winged casing 3 can be recovered while leaving the hollow tube 1 in its position (FIG. 16). (See (e) and (f)).

上記実施の形態においては、中空管体1に係止突部21を設ける例を示したが、図17(a)、図17(b)(底面側から見た図)に示すように底板14に係止突部21を設けて構成してもよい。この場合、ケーシング本体部5の内径に合うように底板14を取り付ければ、ケーシング本体部5と中空管体1との間に土砂がほとんど入ることが無く、施工に支障を来すこともない。また、係止突部21を介して底板14にトルクが作用するため、中空管体1の板厚を大きくしておく必要もない。
また、図17(c)、図17(d)(底面側から見た図)に示すように、ケーシング内面に側面視で略T字状の係止突部21aを設け、底板14に係止突部21aのT字の脚部が挿入可能な係止凹部21bを設けるような構成にしてもよい。この場合も、上記と同様の効果がある。さらに、この場合にはケーシングに係合穴91を設ける必要がないので、大きなトルクが作用するときにケーシングに係合穴91を設けた場合のように係合穴91の周りを補強するなどの対応も必要ない。
In the above embodiment, the example in which the locking projection 21 is provided on the hollow tube 1 has been shown. However, as shown in FIGS. 17A and 17B (viewed from the bottom side), the bottom plate 14 may be provided with a locking projection 21. In this case, if the bottom plate 14 is attached so as to match the inner diameter of the casing body 5, there is almost no earth and sand between the casing body 5 and the hollow tube 1, and the construction is not hindered. . In addition, since torque acts on the bottom plate 14 via the locking projection 21, it is not necessary to increase the plate thickness of the hollow tube 1.
Further, as shown in FIGS. 17C and 17D (viewed from the bottom surface side), a substantially T-shaped locking protrusion 21a is provided on the inner surface of the casing in a side view, and locked to the bottom plate 14. You may make it the structure which provides the latching recessed part 21b which can insert the T-shaped leg part of the protrusion 21a. In this case, the same effect as described above is obtained. Further, in this case, since it is not necessary to provide the engagement hole 91 in the casing, the surroundings of the engagement hole 91 are reinforced as in the case where the engagement hole 91 is provided in the casing when a large torque is applied. No response is required.

また、地盤の状況により、底板14に三角板など掘削機能を有するものが必要なくこれを取り付けない場合は、図18(a)、図18(b)(上端側から見た図)に示すように係止突部21、21aもなくし、ケーシング本体部5の内部に底板14の上方向への移動を規制する内面突起43を設けるようにしてもよい。内面突起43は離散的に配置してもよいし、連続するリング状にして取り付けてもよい。また必要に応じて、底板14とケーシング本体部5の内面に粘土などをつめてもよい。   If the bottom plate 14 does not require a drilling function such as a triangular plate depending on the ground conditions and is not attached, as shown in FIGS. 18 (a) and 18 (b) (viewed from the upper end side). The locking protrusions 21 and 21a may be eliminated, and an inner surface protrusion 43 that restricts the upward movement of the bottom plate 14 may be provided inside the casing body 5. The inner surface protrusions 43 may be arranged discretely or attached in a continuous ring shape. Moreover, you may pack clay etc. in the inner surface of the baseplate 14 and the casing main-body part 5 as needed.

なお、本発明の着脱機構は上記に示したものに限られるものではなく、中空管体1を翼付きケーシング3と一体となって上下に移動可能で、かつ、必要に応じて中空管体1を残置して翼付きケーシング3のみを引き上げることができるものであれば、他の構造であってもよい。   The attachment / detachment mechanism of the present invention is not limited to the above-described one, and the hollow tube 1 can be moved up and down integrally with the winged casing 3 and, if necessary, the hollow tube Other structures may be used as long as the body 1 can be left and only the winged casing 3 can be pulled up.

なお、上記の実施の形態においては、中空管体1と翼付きケーシング3を連結することによって中空管体1を翼付きケーシング3の貫入と同時に地中に貫入させるようにしたが、軟弱な地盤の場合は、翼付きケーシング3と中空管体1を連結せずに、中空管体1に別途押込み力を付与することで翼付きケーシング3の貫入に伴って中空管体1を地中に貫入させるようにしてもよい。すなわち、この場合には、翼付きケーシング3のみ回転貫入され、中空管体1は施工機械23の圧入力で圧入されることになる。このような施工が可能な場合は、翼付きケーシング3と中空管体1との着脱機構を省略できる。   In the above embodiment, the hollow tube body 1 and the winged casing 3 are connected to allow the hollow tube body 1 to penetrate into the ground simultaneously with the penetration of the winged casing 3. In the case of a simple ground, the hollow tube body 1 is not attached to the winged casing 3 by connecting the winged casing 3 by separately applying a pushing force to the hollow tube body 1 without connecting the winged casing 3 and the hollow tube body 1. May penetrate into the ground. That is, in this case, only the winged casing 3 is rotated and inserted, and the hollow tube 1 is press-fitted by the pressure input of the construction machine 23. When such construction is possible, the attachment / detachment mechanism between the winged casing 3 and the hollow tube 1 can be omitted.

なお、中空管体内に充填するものとしては、水がメンテナンスとコストから有利であるが、地中熱交換器として利用する場合は、熱伝導性が良い物質を選定する方が望ましい。そこで、水に代えてコンクリートやモルタルなどを充填してもよい。コンクリートを充填すれば、水の時より熱交換特性が上昇するので、地中熱交換システムとして効率が上がる。   For filling the hollow tube, water is advantageous from the viewpoint of maintenance and cost, but it is desirable to select a material having good thermal conductivity when used as a ground heat exchanger. Therefore, concrete or mortar may be filled instead of water. If concrete is filled, the heat exchange characteristics will be higher than that of water, so the efficiency of the underground heat exchange system will increase.

ただし、この場合には熱交換チューブ27のメンテナンスが困難となるため、熱交換チューブ27に不具合が発生した時は、中空管体1そのものを交換する。この場合、中空管体1を地中から引き抜くことになるが、中空管体1の中にコンクリートが中詰めされているため、中空管の板厚が薄くてもトルクによる破損の心配がないため、杭頭部に回転トルクを与えて、容易に引き抜くことができる。そして、引き抜いた場所に新しい中空管を打設すれば、地中熱交換器として再度利用することができる。   However, in this case, maintenance of the heat exchange tube 27 becomes difficult. Therefore, when a failure occurs in the heat exchange tube 27, the hollow tube 1 itself is replaced. In this case, the hollow tube body 1 is pulled out from the ground. However, since the hollow tube body 1 is filled with concrete, there is a risk of damage due to torque even if the hollow tube is thin. Therefore, the pile head can be pulled out easily by applying a rotational torque. And if a new hollow tube is driven in the extracted place, it can be utilized again as a ground heat exchanger.

確かに、中空管体1にコンクリートなどを充填した場合には水を充填する場合に比較してメンテナンス性が悪くなるとも言えるが、コンクリートは中空管体1の中に収容されているので、特許文献1に記載された地盤に設けた掘削孔内にグラウトを直に注入するもののように、地下水の汚染の危険が無いし、また、上述のように撤去が容易であることから環境にやさしいと言える。   Certainly, when the hollow tube 1 is filled with concrete or the like, it can be said that the maintainability is worse than when water is filled, but the concrete is accommodated in the hollow tube 1. As in the case of directly injecting grout into the excavation hole provided in the ground described in Patent Document 1, there is no risk of groundwater contamination, and it is easy to remove as described above. It can be said that it is easy.

また、中空管体1に充填する他の例として、砂などの土を充填してもよい。この場合には、メンテナンス時に土をウォータージェット等で掻き出す、あるいは掘り出すことで容易に作業ができるので、メンテナンスが可能な態様となる。   Further, as another example of filling the hollow tube body 1, soil such as sand may be filled. In this case, since the work can be easily performed by scraping or digging up the soil with a water jet or the like during maintenance, the maintenance can be performed.

1 中空管体
3 翼付きケーシング
5 ケーシング本体部
7 翼
9 係合穴
11 脚部
13 腕部
14 底板
15 フランジ
17 ボルト
19 ボルト
21、21a 係止突部
22 三角板
23 施工機械
25 回転モータ
27 熱交換チューブ
29 係止突部
31 係合穴
33 引抜き用ロッド
35 T字突部
37 角部材
39 引抜き用ロッド
40 L字突部
42 詰め物
43 内面突起
91 係合穴
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hollow tube 3 Wing casing 5 Casing main-body part 7 Wing | blade 9 Engagement hole 11 Leg part 13 Arm part 14 Bottom plate 15 Flange 17 Bolt 19 Bolt 21, 21a Locking protrusion 22 Triangular plate 23 Construction machine 25 Rotating motor 27 Heat Exchange tube 29 Locking protrusion 31 Engagement hole 33 Pull-out rod 35 T-shaped protrusion 37 Square member 39 Pull-out rod 40 L-shaped protrusion 42 Stuffing 43 Inner surface protrusion 91 Engagement hole

Claims (7)

熱交換媒体を収容して地中に埋設されることで地中熱と前記熱交換媒体との熱交換を行なう地中熱交換体の施工方法であって、
地盤への貫入機能を有する筒状のケーシングの内側に前記地中熱交換体を構成する中空管体を嵌装する中空管体嵌装工程と、前記ケーシングの地盤への貫入と共に前記中空管体を地中に埋設してゆく埋設工程と、前記中空管体が所定の深さに埋設された後、前記ケーシングのみを抜き取るケーシング抜取り工程と、前記中空管体内に熱交換チューブを挿入する工程とを備えていることを特徴とする地中熱交換体の施工方法。
It is a construction method of a ground heat exchanger that performs heat exchange between ground heat and the heat exchange medium by containing a heat exchange medium and buried in the ground,
A hollow tube body fitting step of fitting a hollow tube body constituting the underground heat exchanger inside a cylindrical casing having a function of penetrating into the ground, and the inside of the casing together with the penetration of the casing into the ground An embedding step of burying an empty tube in the ground, a casing extracting step of extracting only the casing after the hollow tube is embedded at a predetermined depth, and a heat exchange tube in the hollow tube A method for constructing a subterranean heat exchanger, comprising:
ケーシングはその先端部及び/または外周部に翼を有し、埋設工程においてはケーシングを地盤に回転貫入することを特徴とする請求項1に記載の地中熱交換体の施工方法。   The construction method of the underground heat exchanger according to claim 1, wherein the casing has blades at a tip portion and / or an outer peripheral portion thereof, and the casing is rotationally inserted into the ground in the embedding step. 中空管体嵌装工程はケーシングと中空管体とを連結する連結工程を含み、ケーシング抜取り工程は前記連結を解除する連結解除工程を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の地中熱交換体の施工方法。   The hollow tube body fitting step includes a connection step of connecting the casing and the hollow tube body, and the casing extraction step includes a connection release step of releasing the connection. Construction method of underground heat exchanger. 連結工程はケーシングの下端部に設けた係合穴に、中空管体の下端部に設けた係止突部を係止するものであり、連結解除工程はこの係止を外すものであることを特徴とする請求項3に記載の地中熱交換体の施工方法。   The connecting step is to lock the locking protrusion provided at the lower end of the hollow tube into the engaging hole provided at the lower end of the casing, and the connection releasing step is to release this locking. The construction method of the underground heat exchanger of Claim 3 characterized by these. 請求項1〜4の何れか一項に記載の地中熱交換体の施工方法に用いられる中空管体であって、ケーシングと着脱可能に係止できる係止部を有することを特徴とする地中熱交換体の中空管体。   It is a hollow tube used for the construction method of the underground heat exchanger as described in any one of Claims 1-4, Comprising: It has a latching | locking part which can be detachably latched with a casing. Hollow tube of underground heat exchanger. 中空管体の下端内面に該中空管体に回転力及び/または引抜力を伝達可能な係止部を設けたことを特徴とする請求項5に記載の地中熱交換体の中空管体。   The hollow of the underground heat exchanger according to claim 5, wherein a locking portion capable of transmitting a rotational force and / or a pulling force to the hollow tube is provided on an inner surface of a lower end of the hollow tube. Tube. 中空管体が鋼管であることを特徴とする請求項5〜6のいずれか一項に記載の地中熱交換体の中空管体。
The hollow tube of the underground heat exchanger according to any one of claims 5 to 6, wherein the hollow tube is a steel pipe.
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