JP6637327B2 - 既設管の熱交換装置 - Google Patents
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Description
本発明は、かかる事情に鑑み、既設管の内壁コンクリートにビス穴等の取付穴を形成することなく、熱交換装置のヘッダー管を既設管に固定することを目的とする。
熱交換媒体を通す複数の熱交換管と、
これら熱交換管の端部に接続され、前記熱交換媒体を分配又は合流させるヘッダー管と、
前記既設管の内壁の周方向に沿う環状をなし、かつ前記既設管の径方向に拡縮可能なヘッダー支持バンドと、
前記ヘッダー管を前記ヘッダー支持バンドに連結して保持する連結保持部と、
前記ヘッダー支持バンドに拡径力を付与する拡径力付与手段と、
を備えたことを特徴とする。
前記第1バンド部及び前記第2バンド部のうち一方の端部には、他方の端部が差し込まれる差込口が形成されていることが好ましい。
ヘッダー支持バンドを複数のバンド部に分割することでコンパクトにでき、運搬や既設管内への搬入作業を容易化できる。ヘッダー支持バンドの組立て時には、第1、第2バンド部のうち一方の差込口に他方の端部を差し込むことで、これらバンド部を容易に周方向に連結でき、ひいてはヘッダー支持バンドを容易に環状に組み立てることができる。
前記熱交換管が、前記既設管の底部から前記既設管の内壁に沿って立ち上がって前記ヘッダー管に接続された立ち上り管部を含み、
更に、前記立ち上り管部を覆うカバー板を備え、前記カバー板が前記ヘッダー支持バンドに支持されていることが好ましい。
下水管等の既設管には、ごみ、土砂等の夾雑物が入り込みやすい。これら夾雑物は、熱交換管の立ち上り管部等に引っ掛かり易く、立ち上り管部にダメージを与えたり流通抵抗を発生させたりしやすい。これに対して、立ち上り管部をカバー板によって覆うことで、立ち上り管部を夾雑物から保護できる。また、夾雑物の立ち上り管部への引っ掛かりを防止することで、流通抵抗の原因になるのを防止できる。
図1は、地中の下水管1(既設管)の熱を利用する熱利用システム2を示したものである。熱利用システム2は、ヒートポンプ2aと、熱交換装置3を含む。ヒートポンプ2aは、例えば人の利用する施設や温室等の熱利用部4に設置されている。熱交換装置3は、下水管1の内部に設置されている。ヒートポンプ2aと熱交換装置3とが、輸送往復路2b,2cによって接続されている。
熱媒体循環ポンプ2pは、輸送往路2bに設けてもよい。
熱交換媒体としては、例えば水が用いられている。
ヘッダー領域Raに2つのヘッダー管10,10が配管されている。図4及び図5に示すように、各ヘッダー管10は、下水管1の底部よりも高所に配置されている。詳しくは、ヘッダー管10は、下水管1内における頂部と中間部との間の高さに配置されている。これによって、下水にヘッダー管10がなるべく漬からないようになっている。ヘッダー管10は、下水管1の内壁に沿って、下水管1の軸線方向(図4において左右)へ延びている。図5に示すように、2つのヘッダー管10は、下水管1の幅方向(図5において左右)に離れて対峙している。
図4及び図5(a)に示すように、ヘッダー管10の下側部には複数の分岐ポート12が設けられている。これら分岐ポート12が、ヘッダー管10の管軸に沿って間隔を置いて並べられている。
ヘッダー管10は、樹脂製であってもよく、金属製であってもよい。
以下、熱交換管20の前記立ち上がり部分を、立ち上り管部21と称す。
熱交換管20は、ポリエチレン(PE)等の樹脂にて構成されている。
なお、図5等において、ヘッダー支持バンド30の厚みは直径等に対して誇張されている。
ヘッダー支持バンド30の材質は、好ましくはステンレス等の金属にて構成されている。
図7(a)に示すように、差込板部32dが、差込口34dの内部に差し込まれている。好ましくは、差込板部32dの先端部が、差込口34dの奥端部に突き当てられている。なお、差込板部32dの先端部が、差込口34dの中途部に位置していてもよい。差込板部32dは、差込口板34に溶接等にて固定されていてもよく、溶接等されずに底バンド部31に対して周方向に変位可能であってもよい。
図4及び図5(b)に示すように、下水流れ方向aの上流側(図3において右側)のヘッダー支持バンド30は、熱交換管20よりも前記a方向の上流側に離れている。
各側バンド部32の幅方向(図8において上下)における連結台座41の両端部には、それぞれ連結軸定着部材42が設けられている。図9に示すように、連結軸定着部材42は、L字状をなし、その垂直部42aが、連結台座41からヘッダー支持バンド30の径方向内側(図9において下側)へ突出されている。垂直部42aには、挿通孔42cが形成されている。
図6においては、ヘッダー管10は、下端部だけがカバー板60で覆われているが、ヘッダー管10の全体がカバー板60で覆われていてもよい。
また、折り返し領域Rcの熱交換管20についても、カバー板60と同様の折り返し領域用カバー板(図示省略)によって覆われていてもよい。
ヘッダー支持バンド30のバンド部31,32を下水管1内に搬入する。ヘッダー支持バンド30を複数(3つ)のバンド部31,32に分割することによって、コンパクトにでき、搬入作業を容易化できる。
底バンド部31を下水管1の底部に配置する。下水管1の両側部には側バンド部32,32を配置する。そして、各側バンド部32の差込板部32dを底バンド部31の差込口34dに差し込む。これによって、ヘッダー支持バンド30を環状に組むことができる。
各連結台座41,41には、治具受け72を下方へ突出するように設ける。治具受け72としては、例えばボルト等を用いることができる。治具受け72(ボルト)の先端部を連結台座41のボルト穴41bにねじ込む。一対の連結台座41,41の治具受け72,72に拡径治具70の伸縮方向の両端部をそれぞれ突き当てる。
そして、トルクレンチ(図示省略)等の拡径力入力工具によって、拡径治具70(伸縮ジャッキ)を伸長させることで、一対の連結台座41,41どうしを離間させる。ひいては、側バンド部32,32の端部どうしを離間させる。これによって、ヘッダー支持バンド30を拡径させて、ヘッダー支持バンド30を下水管1の内壁に押し当てることができる。
トルクレンチの入力トルクを設定しておくことで、ヘッダー支持バンド30に対する拡径力を管理することができる。この結果、下水管1の内壁コンクリートが過大な拡径力により損傷するのを防止できる。
次に、拡径治具70を撤去する。撤去後は、ボルト43によってヘッダー支持バンド30の拡径状態ひいては下水管1の内壁への押し当て状態を維持できる。これによって、ヘッダー支持バンド30が、下水管1の内壁に固定される。
拡径作業後、差込板部32dを差込口板34と溶接してもよい。なお、この溶接作業は、差込板部32dの差込口34dへの差し込み後かつ拡径作業前に行ってもよい。
次に、熱交換管20の立ち上り管部21をヘッダー管10の分岐ポート12に接続する。
次に、カバー板60によって立ち上り管部21を覆う。
更に、熱交換領域Rb及び折り返し領域Rcにおいても、熱交換装置1のための所要の設置作業を行なう。
更には、カバー板60で立ち上り管部21を覆うことによって、ヘッダー領域Raにおける下水1wの流れが乱れるのを防止又は抑制できる。カバー板60の斜カバー部61によって、ヘッダー領域Raの流路断面積を下水流れ方向aに沿ってなだらかに変化させることができ、ヘッダー領域Raにおける下水1wの流れが乱れるのを一層確実に防止又は抑制できる。
例えば熱交換装置3は、廃熱を下水に放熱する廃熱システム等にも適用可能である。
既設管は、下水管1に限られず、農業用排水管等であってもよい。
底バンド部31の下側に立ち上り管部21が通されていてもよい。底バンド部31の周方向の中間部に凸部を設け、この凸部と下水管1の内面底部との間に、立ち上り管部21を挿通するための隙間を形成してもよい。凸部と下水管1の内面底部との間に立ち上り管部21を挟んで保持してもよい。
側バンド部32の端部に差込口34dが形成され、底バンド部31の端部が側バンド部32の差込口34dに差し込まれるようになっていてもよい。
拡径力付与手段40が、底バンド部31と側バンド部32との間に設けられていてもよい。
ヘッダー支持バンド30は、環状に連なる3つのバンド部31,32,32にて構成されているのに限られず、環状に連なる2つ又は4つ以上のバンド部にて構成されていてもよい。これら複数のバンド部のうち周方向に隣接する何れか2つのバンド部どうし間に拡径力付与手段40が設けられていてもよい。
ヘッダー支持バンド30が、1枚の環状の帯板によって構成されていてもよい。この帯板の両端部間に拡径力付与手段40が設けられていてもよい。
連結保持部51が、ヘッダー支持バンド30と一体になっていてもよい。取付部52が、ヘッダー管10と一体になっていてもよい。
熱交換領域Rbの熱交換管20についてもカバー板で覆われていてもよい。
熱交換媒体は、水に限られず、ブライン等であってもよい。
Ra ヘッダー領域
Rb 熱交換領域
Rc 折り返し領域
1 下水管(既設管)
2 熱利用システム
3 熱交換装置
4 熱利用部
10 ヘッダー管
12 分岐ポート
20 熱交換管
21 立ち上り管部
30 ヘッダー支持バンド
31 底バンド部(第1バンド部)
32 側バンド部(第2バンド部)
32d 差込板部(他方の端部)
34d 差込口
40 拡径力付与手段
41 連結台座
41b ボルト穴
42 連結軸定着部材
42a 垂直部
42c 挿通孔
43 ボルト(連結軸部材)
50 連結保持部材
51 連結保持部
52 取付部
60 カバー板
61 斜カバー部
70 拡径治具
72 治具受け
Claims (3)
- 既設管の内部に設けられた熱交換装置であって、
前記既設管の底部に配置され、熱交換媒体を通す複数の熱交換管と、
これら熱交換管の端部に接続され、前記熱交換媒体を分配又は合流させる2つのヘッダー管と、
前記既設管の内壁の周方向に沿う環状をなし、かつ前記既設管の径方向に拡縮可能なヘッダー支持バンドと、
前記ヘッダー支持バンドに設けられ、前記2つのヘッダー管をそれぞれ前記ヘッダー支持バンドに連結して保持する2つの連結保持部と、
前記ヘッダー支持バンドに拡径力を付与する拡径力付与手段と、
を備え、前記ヘッダー管及び前記連結保持部が、前記既設管ひいては前記ヘッダー支持バンドにおける高さ方向の中間部よりも上側の両側部に配置され、
前記拡径力付与手段が、前記既設管の頂部に配置され、
前記ヘッダー支持バンドが、環状に連なる複数のバンド部又は1枚の帯板によって構成され、前記既設管の頂部において隣接する2つのバンド部の端部どうし間又は前記帯板の両端部どうし間に前記拡径力付与手段が設けられていることを特徴とする熱交換装置。 - 前記ヘッダー支持バンドが、前記底部に配置された第1バンド部と、前記第1バンド部とは別体をなして前記両側部にそれぞれ配置された2つの第2バンド部とを有し、前記2つの第2バンド部の上端部どうしが、前記頂部において前記拡径力付与手段を挟んで対峙されており、
前記第1バンド部及び前記第2バンド部のうち一方の端部には、他方の端部が差し込まれる差込口が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の熱交換装置。 - 前記熱交換管が、前記既設管の底部から前記既設管の内壁に沿って立ち上がって前記ヘッダー管に接続された立ち上り管部を含み、
更に、前記立ち上り管部を覆うカバー板を備え、前記カバー板が前記ヘッダー支持バンドに支持されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の熱交換装置。
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