JP6284135B2 - 地中熱の熱交換パイプの埋設方法 - Google Patents
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Description
この発明は、比較的高温の地中の熱と地上の比較的低い熱を熱交換する際に利用する地中熱の熱交換パイプの埋設方法に関する。
従来、杭穴内にＵ字状に折り曲げた多数の熱交換パイプを埋設して、熱交換パイプ内に水などの各種熱交換媒体を通して、比較的高温の地中から熱を取り出していた。また、この場合、中空既製杭の外周又は中空部に、熱交換パイプの下端部（即ちＵ字状の折り返し部分）を固定して、既製杭と共に熱交換パイプを杭穴内に埋設することもなされていた（特許文献１）。
前記既製杭に取り付けて、既製杭と共に埋設する場合、既製杭の埋設治具等で熱交換パイプを傷つけ無いように既製杭の内壁又は外壁に止める必要があり、とりわけ、複数の既製杭を上下に連結する深い位置まで熱交換パイプを埋設する場合には、上杭を回転させながら、下杭と接合する必要が有り、上杭への熱交換パイプの取り付けと併せて、作業が煩雑となる問題点があった。
また、既製杭に熱交換パイプを固定せずに、杭穴内（又は既製杭の中空部内）に直接に熱交換パイプを埋設する場合には、杭穴中の泥塊などがある場合には、容易に熱交換パイプを埋設することができない場合も生じていた。また、泥塊などを生じないように杭穴内を空にすることはさらに困難であった。
また、既製杭に熱交換パイプを固定せずに、杭穴内（又は既製杭の中空部内）に直接に熱交換パイプを埋設する場合には、杭穴中の泥塊などがある場合には、容易に熱交換パイプを埋設することができない場合も生じていた。また、泥塊などを生じないように杭穴内を空にすることはさらに困難であった。
そこでこの発明では、熱交換パイプの下端部に推進具を取り付け、熱交換パイプを単独で杭穴内に埋設し、杭穴内に泥塊があっても推進具から上向きに高圧流体を噴射するので、前記問題点を解決した。
すなわち、この発明は以下のように構成することを特徴とする地中熱の熱交換パイプの埋設方法である。
(1) 地面から掘削して、所定形状の杭穴を形成し前記杭穴内にセメントミルクを注入し、必要ならばさらに前記杭穴内に中空の既製杭を埋設する。
(2) 地上で、熱交換用の往復パイプの下端部に推進具を取付け、該熱交換用の往復パイプと推進具とを、前記杭穴内又は杭穴内の既製杭の中空部に、挿入して下降沈設する。
(3) 埋設途中でまたは、最初から前記推進具に地上から高圧流体を供給して、前記推進具から上方に向けてかつ前記往復パイプに当たらないように、高圧流体を噴射して、これを推進力として、前記熱交換用の往復パイプと推進具とを下降推進させ、さらに前記噴射された高圧流体を前記杭穴上方に移動させる。
(4) 前記熱交換用の往復パイプが予め設定した杭穴の底付近に至ったならば、前記高圧流体の噴射を停止して、前記熱交換用の往復パイプをその位置で保持すると共に、前記熱交換用の往復パイプから前記推進具を取り外し、前記推進具を地上に引き上げる。
(5) 以上のようにして、地中熱の熱交換パイプを杭穴内に設置する。
(1) 地面から掘削して、所定形状の杭穴を形成し前記杭穴内にセメントミルクを注入し、必要ならばさらに前記杭穴内に中空の既製杭を埋設する。
(2) 地上で、熱交換用の往復パイプの下端部に推進具を取付け、該熱交換用の往復パイプと推進具とを、前記杭穴内又は杭穴内の既製杭の中空部に、挿入して下降沈設する。
(3) 埋設途中でまたは、最初から前記推進具に地上から高圧流体を供給して、前記推進具から上方に向けてかつ前記往復パイプに当たらないように、高圧流体を噴射して、これを推進力として、前記熱交換用の往復パイプと推進具とを下降推進させ、さらに前記噴射された高圧流体を前記杭穴上方に移動させる。
(4) 前記熱交換用の往復パイプが予め設定した杭穴の底付近に至ったならば、前記高圧流体の噴射を停止して、前記熱交換用の往復パイプをその位置で保持すると共に、前記熱交換用の往復パイプから前記推進具を取り外し、前記推進具を地上に引き上げる。
(5) 以上のようにして、地中熱の熱交換パイプを杭穴内に設置する。
前記における高圧流体は、主に高圧水であるが、高圧空気、または高圧空気と高圧水との混合体とすることもできる。
この発明では、熱交換パイプ下端部のＵ字状部分に上向きの噴射口を有する推進具を取り付けたので、杭穴内に泥塊などがあっても高圧流体を推進力として熱交換パイプを単独で、ソイルセメントや泥水で満たされた杭穴内に、埋設できる。また、熱交換パイプの下端部に錘部材を配置すれば、推進具の着脱機構の設置もでき、浮力にも抗して熱交換パイプの埋設作業を効率化できる。
１．使用する部材
（１）熱交換パイプ１
熱交換パイプ１は、Ｕ字状のパイプ連結具３の上向きの接続口に、それぞれ熱パイプ２、２を連結して構成する（図１（ａ）（ｂ））。
熱交換パイプ１は、Ｕ字状のパイプ連結具３の上向きの接続口に、それぞれ熱パイプ２、２を連結して構成する（図１（ａ）（ｂ））。
（２）推進具１０
推進具１０は、上方に向けて高圧水を噴射できる噴射口１２、１２を有する推進具本体１１の上面に、地上４１から高圧水を供給する供給パイプ１３を連結して構成する（図１（ｃ））。
推進具１０は、上方に向けて高圧水を噴射できる噴射口１２、１２を有する推進具本体１１の上面に、地上４１から高圧水を供給する供給パイプ１３を連結して構成する（図１（ｃ））。
（３）錘部材２０
錘部材２０は、フランジ２２、２３、ウエブ２４からなるＨ形鋼（高さ３０〜１００ｃｍ程度）で、ウエブの２４下端部を除去して、開口２８を形成して構成する（図１）。
Ｈ形鋼のフランジ２２、２３の外面に推進具本体１１を収容する係止具３１を設ける（図１）。係止具３１は、上部３２及び下部３３からなり、下部３３は、推進具本体１１の下端部を保持して、相対的に下方に移動することを防ぐ底蓋３４を有する。上部３２は枠状で、保持具本体１１の上部外周を囲う形状である。
錘部材２０のウエブ２４の一面２５側でフランジ２２、２３の間に、熱交換パイプ１を配置し、パイプ連結部３を開口２８付近に位置させる。また、ウエブ２４の他面２６側でフランジ２２、２３間に、他の熱交換パイプ１を配置し、パイプ連結部３を開口２８付近に位置させる。両パイプ連結部３、３は、開口２８を通る接続材５で固定する（図１）。
接続材５は、熱交換パイプ１を錘部材２０のフランジ２２、２３間に保持して、また、錘部材２０に対して熱交換パイプ１、１が上昇した場合には、接続材５がウエブ２４の下縁２７に当たるるので、錘部材２０に対して熱交換パイプ１が上昇することを防止できる。
錘部材２０は、フランジ２２、２３、ウエブ２４からなるＨ形鋼（高さ３０〜１００ｃｍ程度）で、ウエブの２４下端部を除去して、開口２８を形成して構成する（図１）。
Ｈ形鋼のフランジ２２、２３の外面に推進具本体１１を収容する係止具３１を設ける（図１）。係止具３１は、上部３２及び下部３３からなり、下部３３は、推進具本体１１の下端部を保持して、相対的に下方に移動することを防ぐ底蓋３４を有する。上部３２は枠状で、保持具本体１１の上部外周を囲う形状である。
錘部材２０のウエブ２４の一面２５側でフランジ２２、２３の間に、熱交換パイプ１を配置し、パイプ連結部３を開口２８付近に位置させる。また、ウエブ２４の他面２６側でフランジ２２、２３間に、他の熱交換パイプ１を配置し、パイプ連結部３を開口２８付近に位置させる。両パイプ連結部３、３は、開口２８を通る接続材５で固定する（図１）。
接続材５は、熱交換パイプ１を錘部材２０のフランジ２２、２３間に保持して、また、錘部材２０に対して熱交換パイプ１、１が上昇した場合には、接続材５がウエブ２４の下縁２７に当たるるので、錘部材２０に対して熱交換パイプ１が上昇することを防止できる。
２．埋設方法
（１） 予め決められた深さ（例えば、１５ｍ）まで、地上４１から杭穴４２を掘削して、杭穴４２内にセメントミルクを注入して、少なくとも杭穴４２の底付近（根固め部）にソイルセメント層を形成する。杭穴４２内に中空部４４を有するコンクリート製の既製杭４３を埋設する（図２（ａ）（ｂ））。この際、既製杭４３は、深さ２０ｍの杭穴の場合、２本程度必要であり、通常の方法により上下に接合しながら埋設する。また、既製杭４３は中空部４４が上下に開放しており、中空部４４、４４内にもソイルセメントが充填される。
（２） 続いて、下端部に錘部材２０及び推進具１０を取り付けた熱交換パイプ１を、地上から既製杭４３の中空部４４に挿入する（図２（ｂ）（ｃ））。この際、熱交換パイプ１は、必要長さ（深さ）の熱パイプ２、２を１本にして、巻いた状態にしてある。また、適宜、熱パイプ２、２を連結しながら埋設することもできる。
（３） 熱交換パイプ１は錘部材２０があるで、所定深度まで下降可能であるが、下降途中で、泥塊等の障害があった場合には、これが抵抗となり、それ以上下降できなくなる場合もあった（図２（ｃ））。
この場合、地上４１から供給パイプ１３に高圧水を供給して、推進具１０の噴射口１２、１２から上方に向けて、矢示のように高圧水を噴射して（図２（ｄ））、これを推進力として泥塊などの障害に抗して、熱交換パイプ１は推進具１０と共に既製杭４３の底部（杭穴底部）まで、下降する（図２（ｅ））。
また、この際、高圧水の噴射は、既製杭４３の中空部４４内で噴射するので、杭穴壁を傷つけるおそれは無い。また、推進具１０がフランジ２３、２３の外面側に取りつけてあるので、フランジ２２、２３の内面側に配置される熱交換パイプ１に高圧水が当たることはない。
この場合、地上４１から供給パイプ１３に高圧水を供給して、推進具１０の噴射口１２、１２から上方に向けて、矢示のように高圧水を噴射して（図２（ｄ））、これを推進力として泥塊などの障害に抗して、熱交換パイプ１は推進具１０と共に既製杭４３の底部（杭穴底部）まで、下降する（図２（ｅ））。
また、この際、高圧水の噴射は、既製杭４３の中空部４４内で噴射するので、杭穴壁を傷つけるおそれは無い。また、推進具１０がフランジ２３、２３の外面側に取りつけてあるので、フランジ２２、２３の内面側に配置される熱交換パイプ１に高圧水が当たることはない。
（４） 熱交換パイプ１が所定の深さに達したならば、推進具１０の噴射を止め熱交換パイプ１を地上４１で保持して、推進具１０の供給パイプ１３を地上４１から引いて、係止具３１から推進具本体１１を引き抜き、推進具１０、１０を地上４１まで引き上げる（図２（ｆ））。
（５） この状態を保持することにより、ソイルセメントが固化して、熱交換パイプ１のＵ字状のパイプ連結具３は錘部材２０と共に、既製杭４３の底付近（杭穴４２の底付近）に固定される。また、この際、噴射された高圧水は、比重が軽く杭穴上方に移動するので、既製杭の底付近（杭穴の底付近）のソイルセメントなどの固化に影響が無い。
（６） このように埋設された熱交換パイプ１は、通常の方法により、熱パイプ２、２内に冷媒（水）を循環して、既製杭４３の底付近（杭穴４２の底付近）の地盤の熱を、地上４１に取り出すことができる（図３）。
３．他の実施態様
（１） 前記実施態様で、杭穴４２内に既製杭４３を埋設したが、既製杭４３を使用せずに、杭穴４２内に直接に熱交換パイプ１を埋設することもできる（図示していない）。
（２） また、前記実施態様で、推進具１０を使用しないで、あるいは推進具１０と併用して、錘部材２０を、長い棒状の押下ロッドで、杭穴４２の底まで押し下げることもできる（図示していない）。また、この場合、押下ロッドの先端部を、熱交換パイプ１の接続材５に係止して、熱交換パイプ１を直接に押し下げることもできる（図示していない）。
（３） また、前記実施態様で、錘部材２０を短くまたは軽くして、あるいは錘部材２０を省略して、推進具１０のみで浮力にも抗して熱交換パイプ１を直接に押し下げることもできる（図示していない）。
１ 熱交換パイプ
２ 熱パイプ
３ パイプ連結具
５ 接続材
１０ 推進具
１１ 推進具本体
１２ 噴射口
１３ 供給パイプ
２０ 錘部材
２１ Ｈ形鋼
２２、２３ フランジ
２４ ウエブ
２５ ウエブの一面
２６ ウエブの他面
２７ ウエブの下縁
２８ 開口
３１ 係止具
３２ 係止具の上部
３３ 係止具の下部
３４ 下部の底蓋
４１ 地上
４２ 杭穴
４３ 既製杭
４４ 既製杭の中空部
２ 熱パイプ
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１０ 推進具
１１ 推進具本体
１２ 噴射口
１３ 供給パイプ
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２１ Ｈ形鋼
２２、２３ フランジ
２４ ウエブ
２５ ウエブの一面
２６ ウエブの他面
２７ ウエブの下縁
２８ 開口
３１ 係止具
３２ 係止具の上部
３３ 係止具の下部
３４ 下部の底蓋
４１ 地上
４２ 杭穴
４３ 既製杭
４４ 既製杭の中空部
Claims (1)
- 以下のように構成することを特徴とする地中熱の熱交換パイプの埋設方法。
(1) 地面から掘削して、所定形状の杭穴を形成し前記杭穴内にセメントミルクを注入し、必要ならばさらに前記杭穴内に中空の既製杭を埋設する。
(2) 地上で、熱交換用の往復パイプの下端部に推進具を取付け、該熱交換用の往復パイプと推進具とを、前記杭穴内又は杭穴内の既製杭の中空部に、挿入して下降沈設する。
(3) 埋設途中でまたは、最初から前記推進具に地上から高圧流体を供給して、前記推進具から上方に向けてかつ前記往復パイプに当たらないように、高圧流体を噴射して、これを推進力として、前記熱交換用の往復パイプと推進具とを下降推進させ、さらに前記噴射された高圧流体を前記杭穴上方に移動させる。
(4) 前記熱交換用の往復パイプが予め設定した杭穴の底付近に至ったならば、前記高圧流体の噴射を停止して、前記熱交換用の往復パイプをその位置で保持すると共に、前記熱交換用の往復パイプから前記推進具を取り外し、前記推進具を地上に引き上げる。
(5) 以上のようにして、地中熱の熱交換パイプを杭穴内に設置する。
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| JP2016255203A JP6284135B2 (ja) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | 地中熱の熱交換パイプの埋設方法 |
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| JP2016255203A JP6284135B2 (ja) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | 地中熱の熱交換パイプの埋設方法 |
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- 2016-12-28 JP JP2016255203A patent/JP6284135B2/ja active Active
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