JP5659742B2 - 地中熱交換器 - Google Patents
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Description
地盤との間で熱交換を行う地中熱交換器であって、
地盤の掘削孔内に配される可撓性の熱可塑性樹脂製コルゲート管と、
前記コルゲート管内に熱媒体を吐出する吐出口と、
前記地盤と熱交換した前記熱媒体を前記コルゲート管から排出する排出口と、
前記コルゲート管の一方の管端部に接続部を介して接続されることにより、前記管端部を封止する熱可塑性樹脂製キャップ部材と、を有し、
前記接続部は、前記管端部と、前記キャップ部材における前記管端部に当接すべき部分との両者が、互いに溶融状態で当接されて形成された融着接合部であり、
前記コルゲート管の他方の管端部には、一端部にフランジ継ぎ手部を一体に有する熱可塑性樹脂製の第2管部材が、接続部を介して接続されており、
前記接続部は、前記第2管部材における他端部及び前記コルゲート管の前記他方の管端部の両者が、互いに溶融状態で当接されて形成された融着接合部であり、
前記フランジ継ぎ手部に固定されて前記第2管部材の前記一端部の開口を封止するフランジ板には、前記吐出口用のホース部材及び前記排出口用のホース部材が装着されていることを特徴とする。
また、融着接合部は、高い強度を有しつつコルゲート管の定常部やキャップ部材の定常部との両者に対して一体に連続しているので、コルゲート管内の熱媒体の圧力の作用によってコルゲート管が膨張などの変形をしても、当該融着接合部を介して膨張に係る力が、その近傍のキャップ部材の部分に伝達されて、当該部分も追随して速やかに変形可能である。よって、コルゲート管とキャップ部材との間に隙間が生じるようなこともない。
以上のことから、コルゲート管の一方の管端部からの熱媒体の漏出を防止可能となる。
また、融着接合部は、高い強度を有しつつコルゲート管の定常部や第2管部材の定常部との両者に対して一体に連続しているので、コルゲート管内の熱媒体の圧力の作用によってコルゲート管が膨張などの変形をしても、当該融着接合部を介して膨張に係る力が、その近傍の第2管部材の部分に伝達されて、当該部分も追随して速やかに変形可能であり、もって、コルゲート管と第2管部材との間に隙間が生じることも無い。
以上のことから、コルゲート管の他方の管端部からの熱媒体の漏出を防止可能となる。
前記フランジ板は、前記フランジ継ぎ手部のフランジ面に面接触されており、
前記フランジ板は、前記吐出口用のホース部材及び前記排出口用のホース部材をそれぞれ通すための貫通孔が形成されており、
各前記貫通孔の内周面には水密部材が設けられており、
前記吐出口用のホース部材及び前記排出口用のホース部材は、前記水密部材により水密状態で前記第2管部材に装着されていることを特徴とする。
請求項3に示す発明は、請求項1又は2に記載の地中熱交換器であって、
前記キャップ部材は、円筒部と底部とを有し、
前記円筒部が、前記コルゲート管の前記一方の管端部に前記接続部を介して同軸に接続されていることを特徴とする。
前記コルゲート管を構成する熱可塑性樹脂と、前記キャップ部材を構成する熱可塑性樹脂とは、互いに同素材であることを特徴とする。
前記キャップ部材は、現場搬入よりも前に、予め前記コルゲート管の前記一方の管端部に融着接合されていることを特徴とする。
図2は、本実施形態に係る地中熱交換器21を用いた地中熱利用システム11の説明図である。図3は、一部を側面視で示す地中熱交換器21の概略縦断面図である。また、図4A及び図4Bは、それぞれ、冬場及び夏場での運転例を示す地中熱交換器21の概略縦断面図である。図5は、地中熱交換器21の外筒に用いられるコルゲート管31の斜視図である。
図3に示すように、竪孔23は、ボーリング掘削機により地面にほぼ垂直に掘削された孔であり、その直径は100〜200mm、深さは30〜150mである。
コルゲート管31は、熱可塑性樹脂の一例としての高密度ポリエチレン製(密度が、950kg/m3のポリエチレン)であって、その管壁部が、図3及び図5に示すような波形形状の管部材である。この波形形状は、コルゲート管31の管軸C31を中心軸とする螺旋形であり、また、管壁部の厚み(壁厚)は全長に亘りほぼ一定厚みである。よって、コルゲート管31の外周面31c及び内周面31dのどちらの面も、略同形の螺旋波形形状になっている。より詳しくは、図3に示すように、外周面31cの螺旋波形形状に係る山部と内周面31dの螺旋波形形状に係る谷部、若しくは外周面31cの螺旋波形形状に係る谷部と内周面31dの螺旋波形形状に係る山部とは、互いに壁厚方向に隣り合わせで位置している。
図3に示すように、第1ホース部材41及び第2ホース部材45は、例えばポリエチレン等の樹脂製の管部材である。そして、第1ホース部材41の下端部の管端開口41eは、コルゲート管31の下端部31aに配置されている一方、第2ホース部材45の下端部の管端開口45eは、コルゲート管31の上端部31bに配置されている。これにより、熱媒体26は、冬場には前述した図4Aのルートで、また夏場には前述した図4Bのルートで、コルゲート管31内を自然対流等に基づき上昇又は下降しながら地盤Gと熱交換する。
充填材27は、例えば、川砂や山砂、珪砂等を基材27bとし、図3に示すように、コルゲート管31と竪孔23との間の空間SP23に密実に充填される。これにより、充填材27を介して、コルゲート管31内の熱媒体26と地盤Gとの間で熱交換が行われる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下に示すような変形が可能である。
21 地中熱交換器、23 竪孔(掘削孔)、26 熱媒体、
27 充填材、27a 長粒物、27b 基材、
31 コルゲート管、31a 下端部(一方の管端部)、
31b 上端部(他方の管端部)、31c 外周面、31d 内周面、
31ed 縁部(管端開口、管端面)、31eu 縁部(管端開口)、
32 融着接合部(接続部)、33 キャップ部材、33a 円筒部、
33aeu 上端縁部(管端面、当接すべき部分)、
33b 略裁頭円錐状の底部、34 融着接合部(接続部)、
35 管継ぎ手部材(第2管部材)、35ed 下端縁部、35eu 上端縁部、
35f フランジ継ぎ手部、36 フランジ板、36h 貫通孔、36p パッキン、
41 第1ホース部材(ホース部材)、41e 管端開口、
45 第2ホース部材(ホース部材)、45e 管端開口、
91 第1保持部、93 第2保持部、95 ガイドレール、
97 ヒーター部材、97a 加熱面、
SP23 空間、G 地盤、D 間隔
Claims (5)
- 地盤との間で熱交換を行う地中熱交換器であって、
地盤の掘削孔内に配される可撓性の熱可塑性樹脂製コルゲート管と、
前記コルゲート管内に熱媒体を吐出する吐出口と、
前記地盤と熱交換した前記熱媒体を前記コルゲート管から排出する排出口と、
前記コルゲート管の一方の管端部に接続部を介して接続されることにより、前記管端部を封止する熱可塑性樹脂製キャップ部材と、を有し、
前記接続部は、前記管端部と、前記キャップ部材における前記管端部に当接すべき部分との両者が、互いに溶融状態で当接されて形成された融着接合部であり、
前記コルゲート管の他方の管端部には、一端部にフランジ継ぎ手部を一体に有する熱可塑性樹脂製の第2管部材が、接続部を介して接続されており、
前記接続部は、前記第2管部材における他端部及び前記コルゲート管の前記他方の管端部の両者が、互いに溶融状態で当接されて形成された融着接合部であり、
前記フランジ継ぎ手部に固定されて前記第2管部材の前記一端部の開口を封止するフランジ板には、前記吐出口用のホース部材及び前記排出口用のホース部材が装着されていることを特徴とする地中熱交換器。 - 請求項1に記載の地中熱交換器であって、
前記フランジ板は、前記フランジ継ぎ手部のフランジ面に面接触されており、
前記フランジ板は、前記吐出口用のホース部材及び前記排出口用のホース部材をそれぞれ通すための貫通孔が形成されており、
各前記貫通孔の内周面には水密部材が設けられており、
前記吐出口用のホース部材及び前記排出口用のホース部材は、前記水密部材により水密状態で前記第2管部材に装着されていることを特徴とする地中熱交換器。 - 請求項1又は2に記載の地中熱交換器であって、
前記キャップ部材は、円筒部と底部とを有し、
前記円筒部が、前記コルゲート管の前記一方の管端部に前記接続部を介して同軸に接続されていることを特徴とする地中熱交換器。 - 請求項1乃至3の何れかに記載の地中熱交換器であって、
前記コルゲート管を構成する熱可塑性樹脂と、前記キャップ部材を構成する熱可塑性樹脂とは、互いに同素材であることを特徴とする地中熱交換器。 - 請求項1乃至4の何れかに記載の地中熱交換器であって、
前記キャップ部材は、現場搬入よりも前に、予め前記コルゲート管の前記一方の管端部に融着接合されていることを特徴とする地中熱交換器。
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