JP5930161B2 - Underground heat exchange equipment using ready-made piles - Google Patents
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Description
この発明は、地中の温度差を利用して熱交換する際に、杭穴内に埋設する既製杭に沿ってパイプを配置する既製杭を利用した地中熱交換装置に関する。 The present invention relates to an underground heat exchange device using a ready-made pile in which pipes are arranged along a ready-made pile embedded in a pile hole when heat exchange is performed using a temperature difference in the ground.
従来、パイプを沿わせた既製杭などを地中に埋設して、地上からパイプ内に溶媒(液体)を流して比較的温度が高い地中と熱交換して、エネルギーを取り出す工夫は多々用いられている。例えば、鋼管杭などの鋼管材を使用する場合には、熱伝導が良いため、杭体外の地盤の温度が杭体内に伝わり易く、また、外径に比して内径を多く取ることができるので、使用されていた(特許文献1)。 Conventionally, many methods have been used to extract energy by burying ready-made piles along pipes in the ground, flowing solvent (liquid) into the pipes from the ground, exchanging heat with the relatively hot ground. It has been. For example, when using steel pipe materials such as steel pipe piles, the heat conduction is good, so the temperature of the ground outside the pile body is easily transmitted to the inside of the pile body, and more inner diameter can be taken than the outer diameter. (Patent Document 1).
コンクリート系の既製杭では、内径が狭く使用し難いので、外周面に配置する場合が多かった(特許文献2、3)。この場合、既製杭の外周面にパイプを配置し、パイプの外側から帯具で固定する構造が提案されている(特許文献2)。また、拡径部を有する既製杭を使用して、下端部に位置する拡径部の直上からパイプを螺旋状に巻き付けはじめ、かつ中間部の拡径部に切り欠き部を形成して、その切り欠き部にもパイプを通していた(特許文献3)。
In concrete-made ready-made piles, the inner diameter is narrow and difficult to use, so they are often placed on the outer peripheral surface (
前記帯具でパイプを固定する構造では、パイプを傷めるおそれがあり、また柔らかい材質のパイプには適用できなかった。また、使用する既製杭は拡径部を必須としていたので、埋設工法などで、拡径部の無いストレート状の既製杭には適用ができなかった。 In the structure in which the pipe is fixed with the band, the pipe may be damaged, and it cannot be applied to a soft material pipe. Moreover, since the ready-made pile to be used required the enlarged diameter part, it was not able to apply to the straight ready-made pile without an enlarged diameter part by an embedding method etc.
そこでこの発明では、既製杭の外周面に巻いて取り付けた第一固定部材に、パイプの下端部を係止するので、拡径部の有無によらずパイプを使用でき、前記問題点を解決した。 Therefore, in this invention, since the lower end portion of the pipe is locked to the first fixing member that is wound around the outer peripheral surface of the ready-made pile, the pipe can be used regardless of the presence or absence of the enlarged-diameter portion, and the above problems have been solved. .
即ちこの発明は、杭穴内に埋設したコンクリート系でかつ連結杭である既製杭の外側面に熱交換用のパイプを配置して、以下のように構成したことを特徴とする既製杭を利用した地中熱交換装置である。
(1) 前記パイプは、両開放端を地上に位置させ、中間部を前記既製杭の外側面に沿わせて配置され、かつ、縦方向に配置したパイプ片の複数を連結して構成された。
(2) 前記既製杭で、前記パイプの下端よりも下方位置に、前記既製杭の外側面に対して移動を規制して第一パイプ固定部材が取り付けられた。
(3) 前記パイプの下端部が、前記第一パイプ固定部材に、前記パイプの上昇を規制するように取り付けられた。
(4) 前記パイプの下端を覆う位置に、第一パイプ保護筒が配置され、前記第一パイプ保護筒の内面と前記既製杭の外側面との間に、パイプ配置空隙が形成された。
(5) 前記パイプ配置空隙内に、前記第一パイプ保護筒の内面と前記既製杭の外側面との間隔を維持する介装材が挿入された。
(6) 前記パイプは、前記第一パイプ保護筒の内面に接触しないように配置された。
That is, this invention utilized a ready-made pile characterized by arranging a heat exchange pipe on the outer surface of a ready-made pile that is a concrete system and a connected pile embedded in a pile hole, and was configured as follows. It is a ground heat exchange device.
(1) The pipe is configured by connecting a plurality of pipe pieces arranged in the vertical direction , with both open ends positioned on the ground and an intermediate portion arranged along the outer surface of the ready-made pile . .
(2) in the ready-made pile, at a lower position than the lower end of the pipe, the first pipe fixing member mounted to regulate the movement relative to the outer surface of the prefabricated pile.
(3) the lower end of the pipe, the first pipe fixing member, mounted et been to restrict the increase of the pipe.
To (4) covers the lower end of the pipe position, the first pipe protecting cylinder is arranged, between the inner surface and the outer surface of the prefabricated pile of the first pipe protecting cylinder, pipe disposed voids are formed.
(5) An intervention material for maintaining a distance between the inner surface of the first pipe protection cylinder and the outer surface of the ready-made pile is inserted into the pipe arrangement space.
(6) The pipe is disposed so as not to contact the inner surface of the first pipe protection cylinder .
また、前記において、以下のように構成する請求項1記載の既製杭を利用した地中熱交換装置である。
(1) パイプはU字状に形成され、折り返した下端部の下方に、第一パイプ固定部材の固定バンドが配置された。
(2) 前記既製杭の外側面で、前記第一パイプ固定部材の上方の高さ位置に、パイプ保持具を固定した固定バンドが取り付けられ、第二パイプ固定部材とする。
(3) 前記第二パイプ固定部材の外周に、第二パイプ保護筒が配置された。
Moreover, in the above, it is an underground heat exchange apparatus using the ready-made pile of
(1) The pipe was formed in a U-shape, and a fixing band for the first pipe fixing member was disposed below the folded lower end portion.
(2) in an outer surface of the prefabricated pile, above the height position of the first pipe fixing member, vignetting Installing a fixed band securing the pipe holders, and the second pipe fixing member.
(3) A second pipe protection cylinder is disposed on the outer periphery of the second pipe fixing member.
前記において、第二固定部材を使用する場合、連結した状態の既製杭の全体で、少なくとも1つ設ければ、折り返し部に負荷が掛からないが、各既製杭(単杭)に1つ又は複数箇所に設けることが望ましい。 In the above, when using the second fixing member, if at least one of the connected ready-made piles is provided, no load is applied to the folded portion, but one or more of each ready-made pile (single pile). It is desirable to provide it at a location.
また、前記において、パイプは通常、略U字状に形成したものを複数使用するが、この場合には、直径対称に配置することが望ましい。また、パイプは1本でも可能である。また、パイプは略U字状に限らず、両開放端を地上に位置させれば、地下に埋設した部分の配置は任意である。また、パイプ10の性質も硬質、柔軟など任意であり、材質も金属、樹脂など任意である。
In the above description, a plurality of pipes formed in a substantially U shape are usually used. In this case, it is desirable that the pipes be arranged symmetrically in diameter. One pipe is also possible. In addition, the pipe is not limited to a substantially U shape, and if both open ends are located on the ground, the arrangement of the portion buried underground is arbitrary. Moreover, the property of the
パイプの下端部をパイプの上昇を規制する第一パイプ固定部材に取り付け、第一パイプ保護筒を配置して、第一パイプ保護筒の内面と前記既製杭の外側面との間に、パイプ配置空隙を形成するので、少ない材料で確実にパイプを保護して施工を簡略化できる。また、最低限下端部に第一パイプ固定部材を設ければ良く、少ない材料でパイプを保持できるので、パイプの露出面積を多くでき、熱交換効率を高めることができる。 Attach the lower end of the pipe to the first pipe fixing member that regulates the rise of the pipe, place the first pipe protection cylinder, and place the pipe between the inner surface of the first pipe protection cylinder and the outer surface of the pre-made pile Since the gap is formed, the pipe can be reliably protected with a small amount of material, and the construction can be simplified. In addition, the first pipe fixing member may be provided at the lowest end, and the pipe can be held with a small amount of material, so that the exposed area of the pipe can be increased and the heat exchange efficiency can be increased.
1.使用する既製杭5
1. Ready-made
使用する既製杭5は、連結杭として、杭穴40の根固め部41に位置する最下端既製杭1と最下端既製杭1の上に接続される基準既製杭2と必要ならば、基準既製杭2の上に接続される上部既製杭3、3とからなる。
この実施例では、最下端既製杭1、基準既製杭2、上部既製杭3のいずれも突起の無いストレート状(円筒型)とする。
The ready-made
In this embodiment, the lowermost ready-made
2.熱交換用のパイプ10の構成
2. Structure of
縦方向に配置した直線状のパイプ片11、11を並列して配置する。横方向の短いパイプ片12の両端にL字状のジョイント13をそれぞれ取り付け、両ジョイント13、13を、それぞれパイプ片11、11の下端に連通連結して、パイプ片11、12で両端を地上に開放したU字状のパイプ(熱交換用)10を構成する。
パイプ片11、11の下端部とジョイント13、13及びパイプ片12とで、折り返し部14を形成する。なお、1本のパイプを屈曲して、略U字状に形成して、折り返し部14を構成することもできる。
この実施形態では、1本の既製杭5で、3つのパイプ10、10を、回転対称な位置に配置して使用する(図1(c))。
The
The lower end of the
In this embodiment, with one ready-made
3.固定部材20、25、保護筒30
3. Fixing
基準既製杭2の下端部の外周に合わせて、外周面に密着できる帯状の固定バンド21と、「一端を固定バンド21に係止して、他端をパイプ片12に係止できる」連結具(例えば、ワイヤー)22から、第一パイプ固定部材20を構成する。連結具22は少なくとも固定バンド21に対してパイプ10の上昇が規制されれば良いが、パイプ22が下方や水平方向への移動も規制できる材料(例えば金属板など)を使用することもできる。
また、基準既製杭2及び上部既製杭3の外周面に密着できる帯状の固定バンド26と、固定バンド26の表面に、パイプ片11、11を保持できるパイプ保持具27、27を突設して、第二パイプ固定部材25を構成する。
前記におけるパイプ保持具27は、例えば、パイプ10の外周に沿った部分円の内面を有する2つのフックから構成する。また、基準既製杭2で、第一固定部材20の直上で使用する第二固定部材25では、基準既製杭2に予めパイプ10を固定しておくことも可能であるので、パイプ保治具27は、パイプ10を通す開口を有する形状(めがねのフレーム形状)とすることもできる。
基準既製杭2及び上部既製杭3の外周に、緩く配置される短い筒材から保護筒30を構成する。基準既製杭2(上部既製杭3)の外周と保護筒30の内周との間の間隙は、間隔L1で形成され(図1(b)(c))、パイプ配置空隙33とする。パイプ配置空隙33に位置して、パイプ保護筒30の内面と基準既製杭2(上部既製杭3)の外周面とに接触して、間隔L1を保つために保護筒固定材33、33を設置する(図1(c)、図2(c))。
A band-shaped fixed
Further, a band-shaped fixed
The
A
4.既製杭5の埋設(地中熱交換装置50の構成) 4). Burial of ready-made piles 5 (configuration of underground heat exchange device 50)
(1) ストレート状の基準既製杭2には、予め、下端部に固定ベルト21と、固定ベルト21のやや上方に、パイプ保持具27付きの固定バンド26を取り付ける(図2(a))。続いて、固定ベルト21に連結部22を取り付け、基準既製杭2の外周にパイプ10を沿わせ、パイプ10の折り返し部14(パイプ片12)を連結部22に係止固定し、パイプ10(パイプ片10、10)をパイプ保持具27に係止する(図2(b))。
また、基準既製杭2に保護筒30を被せ、折り返し部14(パイプ片12)を覆うような位置に配置する。保護筒30の内面と基準既製杭2の外周面との間に保護筒固定材31、31を嵌挿して、間隔L1のパイプ配置間隙33を保つように保護筒30を基準既製杭2に固定する(図2(c))。
また、基準既製杭2にもう一つの保護筒30も被せ、固定バンド26及びパイプ保持具27を覆うような位置に配置する。同様に保護筒30の内面と基準既製杭2の外周面との間に保護筒固定材31、31を嵌挿して、間隔L1のパイプ配置間隙33を保つように保護筒30を基準既製杭2に固定する(図2(c))。
この場合、保護筒30は鋼管などの硬質材料からなり、配置間隙33内にあるパイプ10が保護筒30の内面に触れないようにすることが望ましい。
(1) A fixed
Moreover, the
Moreover, another
In this case, it is desirable that the
(2) 基準既製杭2の上方に位置する上部既製杭3には、外周面に、パイプ保持具27、27を固定した固定ベルト26を予め取り付ける。上部既製杭3の長さとほぼ同じ長さのパイプ片15、15を、上部既製杭3の外周面で軸方向に沿って配置して、パイプ保持具27、27に係止しておく。この状態で、パイプ片15、15は長さ方向の移動は自由であるが、それ以外の方向への移動が規制されている。また、上部既製杭3に、同様に、保護筒30を通して、固定バンド26及びパイプ保持具27を覆うように配置し、保護筒固定材31、31で保護筒30を上部既製杭3に固定して、保護筒30がその位置を保つようにしてある。
(2) The upper ready-made
(3) 予め掘削した杭穴40内に、通常の方法で、杭打ち機(図示していない)に最下端既製杭1を取り付けて、下降して、最下端既製杭1の上端部を地上51で保持して、杭打ち機から最下端既製杭1を分離する。
杭打ち機に、パイプ片11、11等を取り付けた基準既製杭2を装着して、基準既製杭2の下端を最下端既製杭1の上端に連結して、連結した最下端既製杭1及び基準既製杭2とを通常の方法で、杭穴40内に埋設する。この際、連結した既製杭1、2を回転する場合であっても、パイプ10(パイプ片11、11、12)は第一第二パイプ固定部材20、25に保持されているので、通常は施工に支障は無いが、過度にパイプ片11、12に衝撃を与えないように注意する。
(3) In the
A standard ready-made
(4) 続いて、所定位置で、杭打ち機を止めて、基準既製杭2を杭穴40の開口付近で保持して、杭打ち機から基準既製杭2を分離する。
(4) Subsequently, at a predetermined position, the pile driving machine is stopped, the reference ready-made
(5) 続いて、杭打ち機に、パイプ片15、15を取り付けた上部既製杭3を取り付け、上部既製杭3の下端を、基準既製杭2の上端に連結する。この際、同時に、基準既製杭2の各パイプ片11、11、12の上端を、上部既製杭3のパイプ片15、15の下端に連通連結する(図示していない)。
(5) Subsequently, the upper ready-made
(6) 続いて、基準既製杭2の地上51付近での保持を解除して、連結した最下端既製杭1、基準既製杭2及び上部既製杭3を同時に下降させる。
(6) Subsequently, the holding of the reference ready-made
(7) 連結した既製杭5(最下端既製杭1、基準既製杭2、上部既製9)を所定深さまで、埋設したところで、上部既製杭3の上端部を杭穴開口付近で保持して、杭打ち機から上部既製杭3などを分離する。
杭打ち機に、パイプを取り付けた他の上部既製杭(新規)3を取り付け、上部既製杭(新規)3の下端を、上部既製杭(既設)3の上端に連結する。この際、同時に、上部既製杭(新規)3の各パイプ片15、15の下端を、上部既製杭(既設)3のパイプ片15、15の上端に連通連結する。
(7) When the connected ready-made pile 5 (bottom end ready-made
The other upper ready-made pile (new) 3 to which the pipe is attached is attached to the pile driving machine, and the lower end of the upper ready-made pile (new) 3 is connected to the upper end of the upper ready-made pile (existing) 3. At the same time, the lower ends of the
(8) 続いて、上部既製杭3の保持を解除して、連結した最下端既製杭1、基準既製杭2及び上部既製杭3、3を同時に下降させて必要な深さに保持する。
(8) Subsequently, the holding of the upper ready-made
(9) 以下、必要本数の上部既製杭3、3を連結しつつ、パイプ片15、15を連通連結して、最下端既製杭1を埋設する前又は既製杭5を埋設した後に杭穴40内に充填したセメントミルク類(ソイルセメントなども含む)が固化したならば、この発明の熱交換装置50を構成する(図1(a))。なお、連結した最下端既製杭1、基準既製杭2及び上部既製杭3、3から既製杭5を構成する。
(9) Hereinafter, the pile holes 40 are connected to the
5.他の実施形態 5. Other embodiments
(1) 前記実施形態において、基準既製杭2の上方に上部既製杭3を連結する場合、上部既製杭3に予めパイプ片15、15を取り付けた状態で杭打ち機に取り付けたが、他の工程をとることもできる。
例えば、上部既製杭3にパイプ保治具27を固定した固定バンド26を取り付け、かつパイプ保護筒30を通した状態(保護筒固定材31で固定していない)で、上部既製杭3を杭打ち機に取り付け、基準既製杭2に連結することもできる(図示していない)。この場合には、基準既製杭2と上部既製杭3とを連結した後に、上部既製杭3にパイプ片15、15を取り付け、かつ基準既製杭2のパイプ片11、11に連通連結する。
(1) In the above embodiment, when the upper ready-made
For example, the upper ready-made
(2) 前記実施態様において、上部既製杭3の連結毎にパイプ片15、15も連結したが、他の工程を採用することもできる。
(2) In the above-described embodiment, the
(3) また、前記実施態様において、第二パイプ固定部材25(パイプ保治具27を固定した固定バンド26)にパイプ保護筒30を取り付けたが、パイプ保護筒30を省略することもできる(図示していない)。さらに、第二パイプ固定部材25(パイプ保持具26を固定した固定バンド26)自体を省略することもできる(図示していない)。
(3) Moreover, in the said embodiment, although the
(4) また、前記実施態様において、最下端既製杭1をストレート状としたが、全長に亘り環状の突起部7、7を形成した最下端既製杭1(図3(a))、下部にのみ環状の突起部7、7を形成した最下端既製杭1(図3(b))、を使用こともできる。
(4) Moreover, in the said embodiment, although the lowermost end ready-made
(5) また、前記実施態様において、最下端既製杭1の直上を基準既製杭2として、第一パイプ固定部材20を取り付けたが、最下端既製杭1の上端部(または、中間部)に第一パイプ固定部材20を取り付けて、パイプ10の折り返し部14(下端部)を固定することもできる(図4)。この場合、通常、最下端既製杭1の下部は杭穴40の根固め部41(固化強度を高めた部分)に配置されるので、パイプ10が根固め部41内又は根固め部の直上に位置しないことが望ましい。
また、この場合、上端部に突起部7を有する最下端既製杭1(=基準既製杭2)を使用した場合、最上位置の突起部7Aの直ぐ下に固定バンド21を固定して、柔らかい材質の連結具22を突起部7Aの外面に沿って配置する(図4(c))。また、最下端既製杭1の上方に基準既製杭2を設置する場合で、基準既製杭2に突起部7を有する場合(ストレート状でない場合)にも同様に、固定バンド21、連結部22を配置する(図示していない)。
(5) Moreover, in the said embodiment, although the 1st
Further, in this case, when the lowermost ready-made pile 1 (= reference ready-made pile 2) having the protruding
1 最下端既製杭
2 基準既製杭
3 上部既製杭
5 既製杭
7 突起部
10 U字状のパイプ
11 パイプ片(基準既製杭。縦)
12 パイプ片(基準既製杭。横)
13 パイプ片のジョイント
14 パイプの折り返し部
15 パイプ片(上部既製杭)
20 第1パイプ固定部材
21 固定バンド(第1パイプ固定部材)
22 連結具(第1パイプ固定部材)
25 第2パイプ固定部材
26 固定バンド(第2パイプ固定部材)
27 パイプ保持具(第2パイプ固定部材)
30 パイプ保護筒
31 保護筒固定部材
33 パイプ配置間隙
40 杭穴
41 杭穴の根固め部
50 熱交換装置
DESCRIPTION OF
12 Pipe piece (standard ready-made pile, side)
13 Pipe piece joint 14
20 First
22 Connector (first pipe fixing member)
25 Second
27 Pipe holder (second pipe fixing member)
30
Claims (2)
(1) 前記パイプは、両開放端を地上に位置させ、中間部を前記既製杭の外側面に沿わせて配置され、かつ、縦方向に配置したパイプ片の複数を連結して構成された。
(2) 前記既製杭で、前記パイプの下端よりも下方位置に、前記既製杭の外側面に対して移動を規制して第一パイプ固定部材が取り付けられた。
(3) 前記パイプの下端部が、前記第一パイプ固定部材に、前記パイプの上昇を規制するように取り付けられた。
(4) 前記パイプの下端を覆う位置に、第一パイプ保護筒が配置され、前記第一パイプ保護筒の内面と前記既製杭の外側面との間に、パイプ配置空隙が形成された。
(5) 前記パイプ配置空隙内に、前記第一パイプ保護筒の内面と前記既製杭の外側面との間隔を維持する介装材が挿入された。
(6) 前記パイプは、前記第一パイプ保護筒の内面に接触しないように配置された。 A ground-based heat exchange device using ready-made piles, which is constructed as follows by arranging pipes for heat exchange on the outer surface of ready-made piles that are concrete and connected piles embedded in pile holes .
(1) The pipe is configured by connecting a plurality of pipe pieces arranged in the vertical direction , with both open ends positioned on the ground and an intermediate portion arranged along the outer surface of the ready-made pile . .
(2) in the ready-made pile, at a lower position than the lower end of the pipe, the first pipe fixing member mounted to regulate the movement relative to the outer surface of the prefabricated pile.
(3) the lower end of the pipe, the first pipe fixing member, mounted et been to restrict the increase of the pipe.
To (4) covers the lower end of the pipe position, the first pipe protecting cylinder is arranged, between the inner surface and the outer surface of the prefabricated pile of the first pipe protecting cylinder, pipe disposed voids are formed.
(5) An intervention material for maintaining a distance between the inner surface of the first pipe protection cylinder and the outer surface of the ready-made pile is inserted into the pipe arrangement space.
(6) The pipe is disposed so as not to contact the inner surface of the first pipe protection cylinder .
(1) パイプはU字状に形成され、折り返した下端部の下方に、第一パイプ固定部材の固定バンドが配置された。
(2) 前記既製杭の外側面で、前記第一パイプ固定部材の上方の高さ位置に、パイプ保持具を固定した固定バンドが取り付けられ、第二パイプ固定部材とする。
(3) 前記第二パイプ固定部材の外周に、第二パイプ保護筒が配置された。 The underground heat exchange apparatus using the ready-made pile of Claim 1 comprised as follows.
(1) The pipe was formed in a U-shape, and a fixing band for the first pipe fixing member was disposed below the folded lower end portion.
(2) in an outer surface of the prefabricated pile, above the height position of the first pipe fixing member, vignetting Installing a fixed band securing the pipe holders, and the second pipe fixing member.
(3) A second pipe protection cylinder is disposed on the outer periphery of the second pipe fixing member.
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