JP6549827B2 - 地中埋設管の接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、地中埋設管の接続構造に関する。

近年、地中に埋設した管（以下、地中埋設管という）の内部に外気を導入し、地中で熱交換を行った空気を建物内に取り込む地中熱交換システムが知られている。地中埋設管の一端は、外気を取り込むために地上に開放され、必要に応じて送風機に接続されている。一方、地中埋設管の他端は、建物に接続されている。

このような地中熱交換システムにおいて、夏期には、例えば３０℃を超える高温の外気が送風機から地中埋設管の内部に導入され、約１８℃の地中で熱交換を行うことにより２０℃程度に冷却され、建物内に取り込まれる。一方、冬期には、例えば零下の外気が送風機から地中埋設管の内部に導入され、約５℃の地中で熱交換を行うことにより３℃程度に温められ、建物内に取り込まれる。

地中熱交換システムを構成する地中埋設管としては、従前より広い用途で多用されている樹脂管を例示することができる。地中埋設管は、一本の樹脂管で構成されていてもよく、複数の樹脂管を直列に接続することで構成されていてもよい。実際には、工場で複数の樹脂管が製造され、地中埋設管の設置現場付近まで運搬し、設置時に複数の樹脂管のうち一方の樹脂管の端部に他方の樹脂管の端部を外嵌させて接続することが多い。このような地中埋設管の接続構造では、対をなす地中埋設管の接続部に止水用の部材が設けられている。

止水用の部材を備えた地中埋設管の接続構造として、例えば特許文献１には、ゴム輪受口に挿入される差口の先端内面に所定の長さで挿入され且つ前記先端から所定の長さで突出する筒状リング、及び前記筒状リングの外周であって且つその長さ方向の略中央に設けられるストッパを備えるゴム輪接合用内面段差解消リングが開示されている。また、特許文献２には、外面に環状リブを有するリブ付き管挿口のリブ間環状溝と管受口との間で圧縮されるゴム輪において、リブ間環状溝底面に接する内周面に、その周方向に対し直角方向の切り込みを多数箇設けたリブ付管接合シール用ゴム輪が開示されている。

特開２００３−２１４５７１号公報 実開平５−１４７７７号公報

図４は、特許文献１や特許文献２に開示されているゴム輪状の止水用の部材と地中埋設管の接続構造の一部とを示す断面図である。接続構造１０は、一対の地中埋設管２，３を備えている。地中埋設管２，３の管本体２０の外周面には、径方向に張り出したリブ１６，２１が地中埋設管２，３の軸線方向に沿って間隔をあけて複数形成されている。接続構造１０においては、地中埋設管２の端部３０に地中埋設管３の端部３１が外嵌されている。地中埋設管３の端部３１は、地中埋設管２の端部３０を内嵌可能とする受け口であって、拡径している。接続構造１０の止水性を高めるために、地中埋設管２の端部３０側の端縁３８から二番目に近いリブ１６Ｂと端縁３８から離れる方向に隣接するリブ１６Ｃとの隙間１７Ｂにゴム輪等の弾性部材３２が設けられている。また、端部３０，３１同士の衝突による破損を防ぐために、地中埋設管２の端縁３８には保護部材３４が設けられている。

外気には常に水蒸気が存在するので、外気温が地中の温度よりも高い場合、外気を地中に導入すると、地中埋設管内の湿度が高まる。また、導入した外気を中空部に流通させて地熱との間で熱交換を行うと、結露によって地中埋設管の内周面に水が発生する。この際、保護部材３４と地中埋設管３の端部３１との間の僅かな隙間から、湿気や水が地中埋設管２の端縁３８から最も近いリブ１６Ａとリブ１６Ｂとの隙間１７Ａに溜まることで、接続構造１０の衛生状態が劣化するという問題があった。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、外周面にリブが設けられた対をなす地中埋設管が互いに嵌合することで構成されている接続構造において、湿気や水が接続部の内側の地中埋設管の端縁に最も近いリブ同士の隙間に溜まることを防止することを課題とする。

本発明の地中埋設管の接続構造は、一対の地中埋設管を備え、前記地中埋設管の外周面には、径方向に張り出したリブが前記地中埋設管の軸線方向に沿って間隔をあけて複数形成され、一方の前記地中埋設管の端縁に最も近い第一のリブと前記第一のリブに隣接する第二のリブとの間に環状の弾性部材が設けられ、他方の地中埋設管の端部が拡径すると共に、前記弾性部材で気密性を確保しつつ前記一方の地中埋設管に外嵌され、前記一対の地中埋設管は、地中熱交換システムに用いられ、前記一対の地中埋設管の中空部内には、空気が流れ、前記一方の前記地中埋設管の前記端縁の前記径方向の外周面、先端面及び内周面が保護部材によって覆われ、前記保護部材は前記他方の地中埋設管の端部から離間していることを特徴とする。
また、本発明の地中埋設管の接続構造では、前記一方の地中埋設管の内径と、前記他方の地中埋設管の拡径していない部分の内径とは同一径であることが好ましい。
上記構成によれば、一方の地中埋設管の端縁に最も近いリブとそのリブに隣接するリブとの間には環状の弾性部材が配置されているので、接続構造を構成する地中埋設管の中空部に導入された湿気及び結露等により発生した水のリブ間への浸入が許されず、これらの湿気や水がリブ間に溜まることが防止される。
また、上記構成によれば、一対の地中埋設管の接続時に、一方の地中埋設管の端縁と他方の地中埋設管の端部が衝突した場合でも、それぞれに加わる衝撃が保護部材によって吸収されるので、一方の地中埋設管の端部と他方の地中埋設管の端部の破損が確実に防止される。

本発明の地中埋設管の接続構造では、前記弾性部材の外周面には、前記地中埋設管の周回方向に延びる溝部が形成されていることが好ましい。
上記構成によれば、比較的低い周方向引張力でも弾性部材が充分に拡径するので、リブ間に容易に装着可能となる。

本発明によれば、湿気や水が、一対の地中埋設管同士の接続部の内側の地中埋設管の端縁に最も近いリブ同士の隙間に溜まることを防止可能な地中埋設管の接続構造が提供される。

本発明の地中埋設管の接続構造を用いた地中熱交換システムを示す概略図である。 本発明の一実施形態の地中埋設管の接続構造を示す断面図である。 対をなす地中埋設管の接続方法を説明するための断面図である。 従来の地中埋設管の接続構造の一部を示す断面図である。

以下、本発明を適用した地中埋設管の接続構造について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる図面は模式的なものであり、長さ、幅、及び厚みの比率等は実際のものと同一とは限らず、適宜変更することができる。

図１は、本発明を適用した一実施形態である地中埋設管の接続構造１０（以下、単に接続構造１０という）を用いた地中熱交換システム１を示す概略図である。
図１に示すように、地中熱交換システム１は、送風機５と、地中埋設管１１と、を備えている。
送風機５は、外気を取り込んで地中埋設管１１の中空部内を通させるためのものであり、例えば地面Ｇに設置されている。
複数の地中埋設管１１は、接続構造１０をもって配管同士が接続されている。
地中埋設管１１は、送風機５から地中埋設管１１の中空部に取り込んだ外気の熱と地熱との間で熱交換を行い、熱交換された外気を地面Ｇ上の建物７内に導出するためのものである。地中埋設管１１の一端は、送風機５に接続されている。地中埋設管１１の他端は、建物７内で開放されている。そして、地中埋設管１１の少なくとも一部は、地中Ｕに埋設されている。
なお、地中埋設管１１内に充分な量の外気を直接取り込み、その外気を地中埋設管１１内において矢印の方向に送ることが可能であれば、送風機５は省略されていてもよい。例えば、地中埋設管１１の一端が地上に開放されていてもよい。

接続構造１０は、管内に取り込んだ外気の熱と地熱との間で熱交換可能な複数の地中埋設管１１を備え、端部同士を嵌合させることで複数の地中埋設管１１を直列に接続したものである。

図２は、本実施形態の接続構造１０を示す断面図であり、一対の地中埋設管１１，１１の接続部を示す断面図である。なお、接続構造１０は、三以上の地中埋設管１１を直列に接続し、二以上の接続部を有していてもよい。
図２に示すように、一対の地中埋設管１１，１１の管本体２０の長手方向にはそれぞれ、間隔をあけて外周面から径方向に張り出した複数のリブ１６，２１が形成されている。リブ１６の張り出し部分は、リブ２１の張り出し部分より大きくなっているが、リブ２１の張り出し部分より小さくてもよく、リブ２１の張り出し部分と略同面積とされていても構わない。

地中埋設管１１の材質は、外気の熱と地熱との間で熱交換可能であれば、特に限定されない。地中埋設管１１の材質としては、例えばポリ塩化ビニル樹脂が挙げられる。なお、地中埋設管１１の耐性を高める点から、ポリ塩化ビニル樹脂からなる地中埋設管１１の外周面にＡＥＳ樹脂やＡＳＡ樹脂のような耐光性樹脂層が被覆されていることが好ましい。
管本体２０及びリブ１６，２１のそれぞれの厚みは、各部材の材質の熱伝導性等を勘案して設定されていることが好ましい。
地中埋設管１１は、例えば金型成形により成形されているものである。

接続構造１０において、一対の地中埋設管１１のうち、地中埋設管２（一方の地中埋設管）の端部３０は管挿口であり、地中埋設管３（他方の地中埋設管）の端部３１は管受口である。即ち、地中埋設管２の端部３０に地中埋設管３の端部３１が矢印のＤ２方向から外嵌されている。地中埋設管３の端部３１は、地中埋設管２の端部３０を挿入可能とされており、拡径している。

地中埋設管２の端部３０側の端縁３８に最も近いリブ１６Ａ（第一のリブ）とリブ１６Ａに隣接するリブ１６Ｂ（第二のリブ）との隙間１７Ａには、環状の弾性部材３２が装着されている。弾性部材３２は、地中埋設管２，３の接続部における止水性を高めるためのものである。地中埋設管３の端部３１は、少なくとも弾性部材３２を覆うように地中埋設管２の端部３０に外嵌されている。従って、地中埋設管３の端部３１側の端縁は、断面視において地中埋設管２の端部３０側のリブ１６Ｂと略重なるように配置されている。

弾性部材３２の外周面には、弾性部材３２及び地中埋設管２の周回方向に延びる溝部３６が形成されている。溝部３６が形成されていることで、弾性部材３２に周回方向の引張力が加わった場合に、この引張力に対して引張り応力が作用する弾性部材３２の断面積が実質上減少する。これにより、同一の周回方向の引張力のもとで、引張り応力が増大され、弾性部材３２が大きく伸びる。従って、比較的低い周方向引張力でも弾性部材３２が充分に拡径し、隙間１７Ａへの装着が容易に行われる。
弾性部材３２の材料としては、例えば合成ゴム、ＥＰＤＭ、ＳＢＲ、エラストマー等が挙げられる。

地中埋設管２の端縁３８は、保護部材３４によって被覆されている。保護部材３４は、地中埋設管３の端部３１を地中埋設管２の端部３０に矢印のＤ２方向から外嵌させる際に、端部３０，３１の管本体２０同士の衝突による破損を防ぐためのものである。保護部材３４の材料としては、例えば合成ゴム、ＥＰＤＭ、ＳＢＲ、エラストマー、等が挙げられる。

次いで、地中埋設管２，３の接続方法について、図３を参照して説明する。図３は、地中埋設管２，３の接続方法を説明するための断面図である。
なお、図３に示す構成要素において、図２に示す接続構造１０の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

先ず、地中埋設管２，３を用意し、図３に示すように、地中埋設管２の端縁３８を保護部材３４で被覆する。また、地中埋設管２のリブ１６Ａと隣接するリブ１６Ｂとの隙間１７Ａに、弾性部材３２を装着する。

次に、地中埋設管２の端部３０に地中埋設管３の端部３１を外嵌させる。この際、地中埋設管３の端部３１側の端縁は、地中埋設管２のリブ１６Ｂと略重なっている必要はない。地中埋設管３の端部３１は、手作業で可能な範囲で地中埋設管２の端部３０に軽く外嵌させればよい。
そして、地中埋設管３の端部３１とは反対側の端部（図示略）の開口を適当な部材（図示略）で塞ぐ。地中埋設管２の端部３０とは反対側の端部の開口には、吸引装置４０を装着する。これにより、地中埋設管２，３の中空部は密閉空間となる。
続いて、吸引装置４０を作動させ、矢印のＤ１方向に地中埋設管２，３の中空部内の空気を吸引する。これにより、地中埋設管３が矢印のＤ２方向に移動し、地中埋設管２，３が互いに近接する。地中埋設管２，３の中空部内の吸引を、地中埋設管３の端部３１側の端縁が地中埋設管２のリブ１６Ｂと略重なるまで行うことで、地中埋設管２，３が確実に接続され、図２に示す接続構造１０が完成する。

上記説明した接続構造１０を備えた図１に示す地中熱交換システム１では、外気が送風機５から、地中埋設管１１の中空部に導入され、地中との熱交換が行われて建物７内に取り込まれる。
本実施形態において、地中埋設管１１の管本体２０の外周面には、径方向に張り出したリブ１６，２１が地中埋設管１１の軸線方向（即ち、図２に示すＤ２方向）に沿って間隔をあけて複数形成されている。一対の地中埋設管１１，１１のうち、地中埋設管２の端縁３８に最も近いリブ１６Ａとリブ１６Ａに隣接するリブ１６Ｂとの隙間１７Ａに環状の弾性部材３２が設けられている。そして、地中埋設管３の端部３１が弾性部材３２で気密性を確保しつつ地中埋設管２の端部３０に外嵌されている。
接続構造１０によれば、従前のように隙間１７Ａが空隙とされておらず、隙間１７Ａには弾性部材３２が配置されているので、地中埋設管１１の中空部に導入された湿気及び結露等により発生した水の隙間１７Ａへの浸入が許されず、これらの湿気や水が隙間１７Ａに溜まることを防止することができる。
従って、本発明によれば、直列に接続された複数の地中埋設管１１，…，１１を備え、地中埋設管１１，１１同士の接続部に湿気や水が溜まることなく、衛生面に優れた接続構造１０が提供される。

また、本実施形態の接続構造１０では、弾性部材３２の外周面には、前記地中埋設管の周回方向に延びる溝部が形成されていることが好ましい。この構成によれば、比較的低い周方向引張力でも弾性部材３２が充分に拡径し、弾性部材３２を弾性部材３の隙間１７Ａに容易に装着することができる。

また、本実施形態の接続構造１０では、地中埋設管２の端縁３８が保護部材３４に覆われていることが好ましい。この構成によれば、地中埋設管２，３の接続時に、地中埋設管２の端部３０と地中埋設管３の端部３１が衝突して破損することを確実に防止することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０…接続構造、１１…地中埋設管、１６，２１…リブ、１６Ａ…リブ（第一のリブ）、１６Ｂ…リブ（第二のリブ）、３２…弾性部材、３４…保護部材、３６…溝部、３８…端縁

Claims (3)

1. 一対の地中埋設管を備え、
   前記地中埋設管の外周面には、径方向に張り出したリブが前記地中埋設管の軸線方向に沿って間隔をあけて複数形成され、
   一方の地中埋設管の端縁に最も近い第一のリブと前記第一のリブに隣接する第二のリブとの間に環状の弾性部材が設けられ、
   他方の地中埋設管の端部が拡径すると共に、前記弾性部材で気密性を確保しつつ前記一方の地中埋設管に外嵌され、
   前記一対の地中埋設管は、地中熱交換システムに用いられ、
   前記一対の地中埋設管の中空部内には、空気が流れ、
   前記一方の地中埋設管の前記端縁における前記径方向の外周面、先端面及び内周面が保護部材によって覆われ、
   前記保護部材は前記他方の地中埋設管から離間して配置されている地中埋設管の接続構造。
2. 前記一方の地中埋設管の内径と、前記他方の地中埋設管の拡径していない部分の内径とは同一径である、
   請求項１に記載の地中埋設管の接続構造。
3. 前記弾性部材の外周面には、前記地中埋設管の周回方向に延びる溝部が形成されている請求項１又は２に記載の地中埋設管の接続構造。

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