JP6713782B2 - 熱交換部材の敷設構造及び敷設工法 - Google Patents

Description

本発明は、地中に敷設された管路を流れる水の熱を利用するための熱交換部材を敷設したる構造と敷設する工法に関するものである。

地中に敷設された下水道管路の内部を流れる下水の温度は四季を通して大きく変動することがなく、略一定の値を保持しており、夏季には外気温度よりも低く、冬季には外気温度よりも高い。このため、下水道管路を流れる下水の熱を採取して利用する技術が提案されている。

例えば、特許文献１に記載された発明は、管構造物又は通路構造物に用いられる吸収器に関するものである。この発明では、汚水管の底部に、送り接続部と戻り接続部と送り通路を戻し通路に接続する吸収器通路を設けた吸収器マットが設置されており、この吸収器マットの内側には内側ライナが配置されている。吸収器マットはフレキシブルな特性を有しており、長手方向の両端部に設けた端片によって通路が折り返えされて汚水管の底部を複数回往復する通路が形成されている。

特表２００８−５２０９５３号公報

特許文献１に記載された発明では、吸収器が、送り接続部、戻り接続部、吸収器通路区分、端片など、複数種類の部品を必要としており、これらの部品を組み立てることが必要となるが、このような多品種にわたる部品を組み立てる作業は容易ではない。

また、吸収器の送り接続部、戻り接続部が吸収器マットの端部で且つ吸収器通路区分と同じ平面内に配置されているため、該吸収器を汚水管の底部に配置したとき、送り接続部、戻り接続部はマンホールに於ける汚水の水位よりも低くなる。この場合、汚水管に設置した吸収器に対し、地上に設置したヒートポンプに接続されたホースを接続する作業を汚水中で行う虞も生じ、作業性を損なう虞がある。

特に、送り接続部及び戻り接続部がマンホールに於ける汚水の水位よりも低くなることによって、これらの接続部が障害となって、流れる汚物が引っ掛かったり、流路面積が減少して下水の流通に支障を来す虞がある。

このため、下水の流通に支障を来すことなく、且つ敷設作業を容易な作業とする技術の開発が要求されている。

本発明の目的は、管路内を流れる水の熱との熱交換を行うことができる熱交換部材の敷設構造と、工法を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る熱交換部材の敷設構造は、マンホールに開口した管口を有する管路と、熱交換媒体が流通する流路を有し、前記管路の底部に沿って熱交換部が形成され、前記管路の管口に於いて該管口の水平方向の最大寸法部分よりも上部に端部が配置され、該端部から前記管路の底部に形成された熱交換部に向けて前記管路の内周面に沿って傾斜する傾斜部が形成された熱交換部材と、前記熱交換部材が配置された前記管路の内周面に沿って配置され、該管路の内周面との間に前記熱交換部材を挟んで該内周面を補修する補修材と、を有するものである。

上記熱交換部材の敷設構造に於いて、前記熱交換部材が、可撓性を有する長尺状の管を複数本並列させて構成されていることが好ましい。

上記何れかの熱交換部材の敷設構造に於いて、前記熱交換部材が前記管路を折り返して配置されていることが好ましい。

また、本発明に係る熱交換部材の敷設工法は、マンホールに開口した管口を有する管路に対し、該管口から可撓性と熱交換媒体が流通する流路とを有する熱交換部材を引き込んで底部に沿って熱交換部を形成する工程と、熱交換部材の端部を、管口の近傍で管路の内周面に沿って上方に向けて傾斜させて傾斜部を形成すると共に該端部を管口に於ける水平方向の最大寸法部分よりも上部に配置して保持する工程と、熱交換部材が配置された管路に対し、硬化性樹脂が含浸され未硬化状態では可撓性を有し且つ前記管路の内周面の径と対応する外径を有する補修材を引き込んで膨張させることで、管路の内周面との間に前記熱交換部材を挟んだ後、該補修材を硬化させる工程と、を有することを特徴とするものである。

本発明に係る熱交換部材の敷設構造では、管路の底部に敷設された熱交換部材の端部が、マンホールに開口した管路の管口に於ける水平方向の最大幅部よりも上部に配置される。このため、管路の管口に於ける熱交換部材は下水の水位よりも充分に高い位置を保持することが可能となり、良好な作業性を確保することができる。

上記熱交換部材の敷設構造に於いて、熱交換部材が可撓性を有する長尺状の管を複数本並列させて構成されていることで、目的の管路の径や流れる水の量、期待する熱量等の条件に応じて並列させるべき管の数を設定することができる。また、熱交換部材を目的の管路に敷設したとき、途中の継ぎ目をなくして熱交換媒体の流通に対する抵抗を軽減することができる。

また、熱交換部材が管路を折り返して配置されていることで、出発点と到着点を同一のマンホールとすることが可能となり、保守作業や補修作業を容易に行うことができる。

本発明に係る熱交換部材の敷設工法では、管路に対する熱交換部材の引き込み、該熱交換部材の端部を管口の近傍で上方に向けて傾斜させて該管口に於ける水平方向の最大寸法部分よりも上部に配置して保持し、熱交換部材が配置された管路に対し硬化性樹脂が含浸され未硬化状態では可撓性を有し且つ前記管路の内周面の径と対応する外径を有する補修材を引き込んで膨張させて管路の内周面との間に前記熱交換部材を挟んだ後、該補修材を硬化させることで、熱交換部材を管路の内周面と補修材との間に挟んで敷設することができる。

本実施例に係る熱交換部材の敷設構造を説明する模式図である。 図１のII−II矢視図である。 図２のIII−III矢視図である。 熱交換部材の形状を説明する平面展開図である。 本実施例に係る熱交換部材の敷設工法を説明する模式図である。 本実施例に係る熱交換部材の敷設工法を説明する模式図である。

以下、本発明に係る熱交換部材の敷設構造、及び敷設工法について説明する。

本発明に於いて、マンホールに開口した管口を有する管路とは、該管路を流れる水を限定するものではなく、上水道管路や農業用水管路、工業用水管路或いは下水道管路であって良い。しかし、下水道管路であると特に好ましい。このような管路を流れる水の温度は一年を通して大きく変動することがなく、冬季では高温の熱源として、夏季では低温の熱源として活用することが可能となる。

熱交換部材は、熱交換媒体を流通させて管路を流れる水との熱交換を行うものであり、可撓性と内部に熱交換媒体を流通させる流路を有している。熱交換部材は、目的の管路に敷設する際の長さや、流路の断面積を限定するものではなく、管路を流れる水の温度、流量、熱交換部材の熱伝導率、熱交換媒体の材質、流量、予め想定した交換熱量等を含む熱交換条件に応じて適宜設定することが好ましい。

熱交換部材の形状も特に限定するものではなく、例えば熱交換媒体を流通させる流路が、円筒型、角筒型、かまぼこ型等の断面形状を有する長尺状の部材を用いることが可能である。また、熱交換部材は、一つの流路を有するパイプ或いはチューブであって良く、複数の流路を有する帯状のものであっても良い。特に、熱交換部材としてパイプやチューブを用いる場合、予め設定された熱交換の条件に応じて、単体で利用しても良く、複数本を並列させて互いに一体化することで帯状に形成したものを利用しても良い。

例えば、目的の管路が下水道管路である場合、この管路には多数のマンホールが設置されている。このため、熱交換部材を隣接するマンホールの間を通して敷設することで下水との熱交換が可能である。しかし、下水道管路の場合、通常流れる下水の量はさほど多くはない。また、熱交換媒体と下水との熱交換を行う場合、熱交換部材の敷設長さを大きくしても熱交換効率が向上するわけではない。このため、下水との熱の授受を考慮して熱交換部材の長さを設定することが好ましい。

目的の管路に対して熱交換部材をどのように配置するかは限定するものではない。即ち、隣接するマンホールの間隔が小さい場合、これらのマンホールの間に熱交換部材を配置して、一方側のマンホールから熱交換媒体を供給し、他方のマンホールから熱交換媒体を排出させるようにすることが可能である。また、一方のマンホールから挿入した熱交換部材を折り返して該マンホールに戻すことで、熱交換媒体の供給と排出を一つのマンホールで行うようにすることも可能である。

特に、熱交換部材とヒートポンプからなる熱交換回路は閉回路として構成される。このため、一つのマンホールを利用して管路に対する熱交換部材の敷設、及び該熱交換部材に対する熱交換媒体の供給、排出を行うように構成することが好ましい。即ち、一つのマンホールを利用して管路に対して熱交換部材を挿入し、挿入した熱交換部材を折り返して元のマンホール戻すように敷設することが好ましい。

上記の如く、熱交換部材を管路中で折り返して敷設する場合、折り返し位置を管路に於ける如何なる位置にするかは限定するものではなく、管路を構成する管内で折り返しても良く、隣接するマンホール内で折り返しても良い。従って、熱交換部材を管路中で折り返す場合、目的の熱交換を行うのに必要な熱交換部材の長さと、隣接するマンホール間の距離と、を比較検討して適宜設定することが好ましい。

前述したように、熱交換部材の長さを限定するものではないが、下水管路に於ける管径に対応した通常の流量を想定した場合、熱交換部材の総延長は約５０ｍ〜約１００ｍ程度であることが好ましい。また、ヒートポンプとの接続を考慮すると、熱交換部材に対する熱交換媒体の供給及び排出は一つのマンホールで完結させることが好ましい。このため、管路に引き込んだ熱交換部材を折り返して元のマンホールに戻すことが好ましい。この場合、熱交換部材は管路に約２５ｍ〜約５０ｍ引き込まれたところで折り返されることとなる。従って、隣接するマンホールの間隔によっては管路の途中で折り返すことがあり、また、隣接するマンホールの内部で折り返すこともある。

熱交換部材を折り返す場合、屈曲によって潰れが生じることは好ましいことではなく、且つ管路に於ける下水の流れを阻害してはならない。このため、熱交換部材の折り返し部を、該熱交換部材に潰れが生じることのない程度の半径を持って曲線的に曲げるように形成することが好ましい。

熱交換部材を管路の途中で折り返す場合、曲線的に曲げて構成された折り返し部を管路の内周面に添わせて敷設することで、この折り返し部を構成する熱交換部材は一度管路の内周面に沿って底部から上方に向けて立ち上る。その後、管路の底部に向けて下降しつつ大きな半径で曲線を描きつつ折り返される。このため、熱交換部材に潰れが生じることがない。

また、熱交換部材を隣接するマンホールの内部で折り返す場合、折り返し部をマンホールの内部に引き込み、大きな半径で曲線的に曲げられた部分を管路の管口の近傍で、後述するように該管口の上方に向けて内周面に沿って底部から立ち上げる。そして、マンホールに露出した部分を管口の頂部よりも上方に持ち上げ、この状態で、折り返し部をマンホールの内周面に固定することで、熱交換部材を元のマンホールに向けて折り返すことが可能である。この場合、熱交換部材がマンホール内で露出することとなるが、折り返し部を管口の上部に位置させて固定することで、下水の流れを阻害することがない。

熱交換媒体を流通させる熱交換部材の材質は限定するものではないが、充分な可撓性を有することが必要である。例えば、熱交換部材として、肉厚の薄い鋼管やアルミニウム管、銅管等の金属製の管、或いはポリエチレン製の管（チューブ）等の合成樹脂製の管を利用することが可能である。中でも充分な可撓性を有するポリエチレン（ＰＥ）製のチューブを利用することが好ましい。

前述したように、熱交換部材を構成する流路の断面積は、熱交換の条件に応じて適切に設定される。このため、熱交換部材としてＰＥチューブを用いた場合でも、内径を限定するものではない。本件発明者等の知見では、内径が約１０ｍｍ〜約１８ｍｍ程度、肉厚が約２ｍｍ程度のＰＥチューブを利用し、これらのチューブを目的の管路の径に応じて複数本（例えば２本〜１０本程度）並列させて一体化させて構成した熱交換部材を利用することが好ましい結果を得た。

熱交換部材を流通する熱交換媒体としては特に限定するものではなく、熱交換部材を構成する管の管壁を介して円滑な熱交換を行うことが可能であれば良い。このような熱交換媒体として、水を利用することが可能であり、冬季に於ける凍結を考慮すると、水にアルコール或いはエチレングリコールを混合させた所謂不凍液であることが好ましい。

次に、本実施例に係る熱交換構造について図を用いて説明する。図に於いて、管路１は下水道管路として構成されている。先ず、図１により、管路１を流れる下水から熱交換し、採取した熱を利用する系の全体構成について簡単に説明する。

管路１の延長方向に複数のマンホール２が設置されており、各マンホール２毎に管路１の管口１ａが開口している。しかし、管路１が開口する構造体は必ずしもマンホールである必要はなく、目的の管路に対応して構成された該管路が開口する構造体であれば良い。

管路１の管口１ａから内周面１ｂに沿って熱交換部材１０が敷設されており、該熱交換部材１０の更に内部側に管路１の内周面を補修する補修材３が配置されている。従って、熱交換部材１０は管路１の内周面１ｂと補修材３との間に挟まれた状態で、管路１の延長方向に敷設されている。

後述するように、熱交換部材１０は、マンホール２の内部に於ける作業性を考慮して、端末部分が該マンホール２に開口する管路１の管口１ａに於ける水平方向の最大寸法部分よりも上部に位置するように、内周面１ｂに沿って配置されている。このため、熱交換部材１０の端末部分が下水中に位置することがなく、保守作業等の作業を行う際の作業性を損なうことがない。

熱交換部材１０には、管路１の管口１ａに於ける水平方向の最大寸法部分よりも上方に配置された端末部分から底部に向けて下降する傾斜部Ａが形成されている。この傾斜部Ａに連続して予め設定された長さを有する熱交換部Ｂが形成されており、更に、熱交換部Ｂに連続して元のマンホール２に向けて戻る折り返し部Ｃが形成されている。

従って、本実施例に於いて、熱交換部材１０には管路１の管口１ａに対応させて熱交換媒体の供給側と戻り側の２つの傾斜部Ａが形成されている。

尚、傾斜部Ａの長さは管路１の径や熱交換部材１０の材質や径を含む条件に応じて設定され、熱交換部Ｂの長さも管路１を流れる下水の流量や熱交換部材１０に流通する熱交換媒体の材質や流量等の条件に応じて設定され、折り返し部Ｃの長さや曲がり形状も管路１の径や熱交換部材１０の材質や径を含む条件に応じて設定されている。

上記の如く、本実施例に於いて、熱交換部材１０は、マンホール２から管路１の内部に配置されると共に該管路１の途中に設定された折り返し部Ｃで折り返して元のマンホール２に戻るように敷設されている。しかし、このように熱交換部材１０を一つのマンホール２を利用して敷設することに限定するものではなく、一つのマンホール２から隣接する他のマンホール２に向けて敷設しても良いことは当然である。

熱交換部材１０は、端末部分がマンホール２の内部に開口しており、集合部材１５を介してホース１６に接続されている。そして、ホース１６が地上に設置したヒートポンプ１７と接続されており、該ヒートポンプ１７と空調機１８が接続されることで、屋内の空調を行うように構成されている。

本実施例では熱交換部材１０として、内径１０ｍｍ、肉厚２ｍｍで、充分な可撓性を有するポリエチレン製の長尺状のチューブを用いている。

熱交換部材１０を構成するＰＥチューブは１本であっても、或いは複数本であっても良いが、本実施例では６本のＰＥチューブを用いている。前述したように、チューブの数や内径は、管路１の内径や流れる下水の流量、想定する熱交換効率等の条件に対応して適宜設定することが好ましい。熱交換部材１０は管路１の内周面に沿って配置されるため、水の流れを阻害するような形状であっては好ましくない。このため、断面形状は扁平であることが好ましい。

本実施例のように６本のチューブによって熱交換部材１０を構成する場合、これら６本のチューブを並列させて保持することで、並列状態を保持しておくことが好ましい。特に、熱交換部材１０を折り返して配置した場合、熱交換部Ｂでは１２本のチューブが並列することになる。このため、熱交換部Ｂに対応する部位には連結具１１（図４参照）が長さ方向に所定の間隔で配置されており、該連結具１１によって１２本のチューブを連結して保持することで、並列状態を保持している。

上記構成によって、管路１を流れる下水の熱を熱交換部材１０に流通する熱交換媒体によって交換し、ヒートポンプ１７、空調機１８を介して屋内の空調を実現することが可能である。

次に、熱交換部材１０の敷設構造について図２〜図４を用いて具体的に説明する。先ず、本実施例に係る熱交換部材１０を平面に展開した形状について図４により説明する。

熱交換部材１０は、６本のＰＥチューブを並列させると共に連結具１１によって並列した状態を保持している。そして、並列した６本のＰＥチューブを延長し、予め設定された長さの傾斜部Ａ、熱交換部Ｂに相当する長さに達した後、管路１の内径やチューブの可撓性等を含む条件に対応させた曲率でループを形成して折り返すことで、折り返し部Ｃを構成している。更に、熱交換部Ｂに対応する部分では、折り返したチューブを先ほどのチューブと並列させた１２本のチューブを連結具１１によって連結する。また、熱交換部Ｂに対応する部分を経たチューブを、再度６本毎の連結体として分離し、この分離した部分を傾斜部Ａに相当させている。

従って、熱交換部材１０は、傾斜部Ａに対応する部分では連結した６本のチューブ毎の２系列に分離しており、熱交換部Ｂに対応する部分では２系列のチューブが集合して１２本が並列して連結し、更に、折り返し部Ｃでは、並列した１２本のチューブが再び６本毎の２系列に分離してループを形成している。

熱交換部材１０は予め上記の如き形状を持って構成されており、この形状を保持して目的の管路１に設置される。このため、傾斜部Ａ、熱交換部Ｂ、折り返し部Ｃでは、熱交換部材１０が保有する可撓性により、管路１の半径に従って内周面に沿うことが可能となり、熱交換部材１０に無理な力が作用することなく設置することが可能である。

尚、ＰＥチューブの場合、潰れを生じさせることなく円滑な曲げを実現するには、曲げ半径は外径の約１０倍以上であることが好ましい。このため、傾斜部Ａから熱交換部Ｂに移行する部位、及び熱交換部Ｂから折り返し部Ｃに移行する部位、の曲げ半径は約２００ｍｍよりも大きい値を有している。

特に、傾斜部Ａの管路１の軸方向に沿った長さは、管路１の内径と等しいか２倍程度であることが好ましい。従って、管路１の内径が２５０ｍｍである場合、傾斜部Ａの管路１の軸方向に沿った長さは、２５０ｍｍ〜５００ｍｍ程度に設定されている。この場合、傾斜部Ａに於ける熱交換部材１０の側面視の傾斜角度は４５度又は４５度よりも小さくなり、潰れを生じることなく、曲げることが可能となる。

また、熱交換部Ｂから折り返し部Ｃに移行する部位でも、傾斜部Ａと同様にして敷設される。

前述したように、熱交換部材１０は管路１の管口１ａに於ける水平方向の最大寸法部分よりも上部から所定長さ部分に形成された傾斜部Ａに於いて、内周面１ｂに沿って管路１の上方から底部に向けて下降している。また、傾斜部Ａに連続した熱交換部Ｂでは、熱交換部材１０は管路１の底部に沿って該管路１の延長方向に敷設されている。そして、管路１の途中に設定された折り返し部Ｃに至って元のマンホール２に向けて折り返し、傾斜部Ａに到達した後、内周面１ａに沿って上昇して管口１ａに到達している。

尚、図４に於いて二点鎖線１２は管路１の管口１ａに対応する部位を示しており、二点鎖線１３は折り返し部Ｃが隣接するマンホール内にある場合の管路の管口に対応する部位を示している。

熱交換部材１０の端末１０ａは、マンホール２に開口する管路１の管口１ａに於ける水平方向の最大寸法部分よりも上方となるように、内周面１ｂに沿って上昇している。管路１の管口１ａに於ける最大寸法部分とは、管路１が円筒管によって構成されている場合、該管路１の管口１ａの水平方向の直径部分（以下「水平直径部」という）である。従って、熱交換部材１０の端末１０ａは、管口１ａに於ける水平方向の直径部分よりも上方に位置する。

熱交換部材１０の端末１０ａが管口１ａに於ける水平直径部よりも上方に配置されることで、該端末１０ａは下水の通常の水位よりも充分に高い位置に配置されることとなり、熱交換部材１０に対する保守点検作業を容易に行うことが可能となる。

熱交換部材１０の端末１０ａは、マンホール２に設置した集合部材１５に接続される。この集合部材１５の設置位置は特に限定するものではないが、マンホール２に開口した管路１の管口１ａの頂部よりも高い位置であることが好ましい。即ち、熱交換部材１０の端末１０ａは管口１ａの水平直径部よりも上方に配置されている。このため、集合部材１５を管口１ａの頂部よりも上部に配置することが可能である。

上記の如く、集合部材１５を管口１ａの頂部よりも上部に配置することによって、該集合部材１５を介して熱交換部材１０に接続されたホース１６をマンホール２の内壁面に沿って立ち上げたとき、管路１の開口部分を横断することがない。従って、管口１ａの開口面積を減少させることがなく、増水時であっても下水の円滑な流れを保持することが可能である。更に、保守作業を行う際に、狭いマンホール２の内部での作業性を確保することが可能である。

熱交換部材１０に形成された傾斜部Ａの長さは限定するものではなく、管路１の内径や熱交換部材１０の材質、太さ、硬さ等の条件に応じて適度な長さに形成される。しかし、熱交換部材１０が傾斜部Ａから熱交換部Ｂに移行する屈曲部分Ｒ１に於ける屈曲半径や、集合部材１５に接続される屈曲部分Ｒ２に於ける屈曲半径は、熱交換部材１０を構成するチューブが潰れることのない大きさであることが好ましい。

即ち、熱交換部材１０を屈曲させる際に屈曲半径が小さいと、屈曲部位に潰れが生じて熱交換媒体の流通を阻害する虞がある。このため、熱交換部材１０の屈曲半径の値を限定するものではないが、可及的に大きいことが好ましく、熱交換部材１０の材質や太さ等の条件に応じて適宜設定することが好ましい。

尚、傾斜部Ａ、及び後述する折り返し部Ｃに於いて、熱交換部材１０は管路１の内周面１ｂに沿って（接触して）底部に向けて下降し、或いは上昇して敷設される。このため、平面視及び側面視は必ずしも図３に模式的に記載したように直線的ではなく、緩やかな曲線を描くことになる。

６本のチューブを並列させて構成した熱交換部材１０は、管路１の管口１ａから形成された傾斜部Ａ及び屈曲部分Ｒ１を経て熱交換部Ｂに連続している。また、熱交換部Ｂから戻る６本のチューブからなる熱交換部材１０も屈曲部分Ｒ１を経て傾斜部Ａに連続している。従って、一方側（図２の右側）の６本のチューブに供給された熱交換媒体を矢印方向に流通させ、他方側（同図の左側）の６本のチューブから矢印方向に戻すことが可能である。

前述したように、熱交換部材１０の傾斜部Ａと熱交換部Ｂの境界に於ける屈曲部分Ｒ１の屈曲半径の大きさは、熱交換部材１０を構成するチューブの材質や径に応じて適宜設定されている。

熱交換部材１０が６本のチューブによって構成されるため、該熱交換部材１０の端末１０ａを集合部材１５によって１本に集合させ、ホース１６を介してヒートポンプ１７と接続している。このホース１６は空気との熱交換を避けるために断熱被覆を施すことが好ましい。

熱交換部材１０の端末１０ａを集合部材１５に接続する構造は限定するものではない。例えば、図示しないホース差しを端末１０ａに挿入しておくと共に集合部材１５にニップルを取り付けておき、このホース差しをニップルにナットによって固定するように構成することが可能である。

集合部材１５はマンホール２の内周壁に固定しても良く、ホース１６によって吊り下げて保持しても良い。しかし、集合部材１５に接続された熱交換部材１０の端末１０ａ屈曲部分Ｒ２に潰れが生じることがないように、該熱交換部材１０を屈曲させておくことが必要である。

熱交換部材１０に形成された熱交換部Ｂは、管路１の底部の内周面１ｂに沿って該管路１の延長方向に配置されている。尚、熱交換部Ｂは厳密に管路１の底部に配置される必要はなく、多少蛇行していても良いことは当然である。

折り返し部Ｃは、熱交換部材１０を元のマンホール２に向けて折り返す部位であり、熱交換部材１０に潰れ等の障害を生じさせることなく、円滑に向きを変えることが可能なように構成されている。即ち、熱交換部材１０は、熱交換部Ｂから管路１の内周面１ａに沿って一度上方に立ち上がり、その後、底部に向けて下降しつつ屈曲し、そのまま底部を通過して対向する内周面１ａに沿って再度立ち上がり、その後、再び下降して熱交換部Ｂに連続し得るように構成されている。

熱交換部材１０は、熱交換部Ｂから折り返し部Ｃに移行する際に、屈曲部分Ｒ３で管路１の内周面１ｂに沿って上方に向かって立ち上がり、屈曲部分Ｒ４で最も高い位置に到達する。その後、熱交換部材１０は屈曲部分Ｒ４から管路１の底部に向けて下降し、底部に対応する部位に形成された屈曲部分Ｒ５を含むループ状に形成されている。

折り返し部Ｃを形成する屈曲部分Ｒ３〜Ｒ５は、何れも屈曲半径を限定するものではなく、熱交換部材１０に潰れ等の障害を生じさせることなく、円滑な屈曲を実現し得るような大きさであれば良い。

折り返し部Ｃは、熱交換媒体の供給側と戻り側に形成される立ち上がり、立ち下りの形状が対称であることが好ましいが、必ずしも対称である必要はなく、経路の途中に於ける熱交換部材１０に潰れが生じなければ良い。

上記の如く、管路１の管口１ａに於ける熱交換部材１０の端末１０ａが該管口１ａの水平直径部の上方に位置することで、マンホール２の内部で作業を行う際の作業性を向上することが可能である。

また、折り返し部Ｃでは、熱交換部材１０が管路１の内周面１ｂに沿って上方に立ち上がった後、底部に下降してループ状に折り返し、再び底部から上方へ立ち上がることで、円滑な折り返しを実現することが可能である。

上記の如くして管路１の内周面１ｂに敷設された熱交換部材１０の内部側（管路１の内面側）には補修材３が配置されている。この補修材３としては、劣化した管路１の内周面を補修する機能を有するものであれば利用することが可能である。そして、補修材３が管路１の内周面１ｂに配置されたとき、該補修材３は該管路１の内周面１ｂを補修すると共に、内周面１ｂとの間に熱交換部材１０を挟んで保持する機能をも発揮する。

単に管路１の内周面を補修する補修材としては、ガラス繊維に硬化性樹脂を含浸させてスリーブ状に形成されたものや、長尺状に形成された合成樹脂製の補修材を管路１の内周面にスパイラル状にまきつけるものがある。しかし、管路１の内部を流れる下水との熱交換を効率行うには熱交換媒体と下水とを可及的に接近させておくことが必要となり、前記スリーブ状に形成された補修材を用いることが好ましい。

前述の実施例では熱交換部材１０の折り返し部Ｃを管路１の途中に設定した。しかし、隣接するマンホール間の距離が小さい場合、折り返し部Ｃを隣接するマンホール内に設定することも可能である。

隣接するマンホールの内部で熱交換部材１０を折り返す場合、前述したマンホール２に於けると同様にして、熱交換部Ｂから折り返し部Ｃに移行する部分を管路１の内周面に沿って立ち上げ、該管路１の管口１ａに於ける水平直径部よりも上部でマンホール内に露出させる。そして、折り返し部Ｃを構成するループの頂点を、管路１の管口１ａの頂部よりも上方となるように配置してマンホールの内周面に固定することで、隣接するマンホールに熱交換部材１０の折り返し部Ｃを設定することが可能である。

また、マンホールの内部で折り返す場合、必ずしも熱交換部材１０自体によるループ状の折り返し部Ｃを利用する必要はなく、中継部材（図示せず）を利用して折り返し部Ｃとしても良い。この場合、熱交換部材はマンホール間の距離に対応した長さとし、中継部材は、前述した集合部材１５と同様に内部に貫通した流路を設け該流路に熱交換部材を接続するための継手を有する管状或いはブロック状に形成したものを利用することが可能である。

例えば、熱交換部材が６本のＰＥチューブを並列させて構成されている場合、前述の実施例と同様に、熱交換部材１０の端末をマンホールに開口する管路の管口に向けて立ち上げて水平直径部よりも上方で該マンホールに露出させる。また、中継部材には１２本の継手を設けると共に、これらの継手部分を通る流路を形成しておき、予めマンホールの内周面であって管路１の管口よりも上部に固定しておく。そして、供給側の熱交換部材６本と戻り側の熱交換部材６本を、夫々接手に接続することで、流通する熱交換媒体を折り返すことが可能である。

上記の如く、熱交換部材１０の折り返し部Ｃを隣接するマンホールに配置した場合、折り返し部Ｃは該マンホールの内部で露出することになる。しかし、折り返し部Ｃが管路１の管口よりも上部にあり、且つ熱交換部材１０が管路１の底部から該管路１の内周面に沿って立ち上がっているため、水の流れに支障を来すことがない。

次に、本発明に係る熱交換部材の敷設工法について図５、図６により説明する。

先ず、図５（ａ）に示すように、マンホール２の内部に、図４に示す形状に持った熱交換部材１０を巻き付けたホースリール２１を設置し、先端部分を保持して管路１の内部に敷設する。このとき、管路１の径が大きい場合には熱交換部材１０の先端部分を作業員が保持して管路１の内部に引き込む。また、径が小さい場合には隣接するマンホール２から誘導ワイヤを引き込んでおき、この誘導ワイヤに熱交換部材１０の折り返し部Ｃに相当する部分を接続して該誘導ワイヤによって管路１の内部に引き込む。

次に、同図（ｂ）に示すように、熱交換部材１０を予め設定された折り返し部Ｃの形成位置まで引き込んだ後、端末部分１０ａをマンホール２に仮保持しておき、折り返し部Ｃを形成する。このとき、管路１の径が大きい場合、作業員が入り込んで折り返し部Ｃを構成し、夫々接着、或いはコンクリート釘を利用する等の手段で熱交換部材１０を管路１の内周面１ｂに固定する。また、管路１の径が小さい場合には、誘導ワイヤによって引き込んだ状態で、該誘導ワイヤを取り外す。

次に同図（ｃ）に示すように、硬化性樹脂を含浸し、未硬化状態では可撓性を有し、硬化したときに高い硬度を発揮して管路１の内周面１ｂを補修する補修材３を構成するスリーブ３を巻き付けたリール２２をマンホール２の近傍に設置する。そして、熱交換部材１０の端末１０ａを集合部材１５に接続すると共に該集合部材１５をマンホール２に固定した後、リール２２からスリーブ３を引き出して管路１の内部に引き込む。

次いで、図６（ａ）に示すように、管路１に引き込んだ可撓性を有するスリーブ３の内部に圧縮空気を供給して膨張させて管路１の内周面１ｂに接触させる。これにより、熱交換部材１０は管路１の内周面１ｂとスリーブ３との間に挟まれることとなる。このとき、熱交換部材１０に形成されている熱交換媒体の通路には圧縮空気を供給しておくか、非圧縮性流体を充填しておくことで、熱交換部材１０の潰れを防ぐことが可能である。

ついで、スリーブ３の内部に紫外線ランプ２４を引き込み、地上に設置した駆動部材２３から電力を供給してスリーブ３に紫外線を照射させつつ、該スリーブ３の内部を移動させる。スリーブ３に対する紫外線の照射によって該スリーブ３が硬化し、硬化したスリーブ３によって管路１の内周面１ｂをライニングして補修することが可能である。

同図（ｂ）に示すように、スリーブ３が硬化した結果、熱交換部材１０は、硬化したスリーブ３からなる補修材３と管路１の内周面１ｂとの間に挟まれて敷設される。その後、集合部材１５にホース１６を接続し、該ホース１６をヒートポンプ１７に接続することで、管路１の内部を流れる下水の熱を利用することが可能となる。

尚、予め熱交換部材１０をスリーブ３に添わせて一体化させておき、この状態で管路１の内部に引き込んで敷設することも可能である。この場合、熱交換部材１０をスリーブ３に一体化させる手段は限定するものではなく、接着等の適宜の手段を利用することが可能である。

予め一体化させた熱交換部材１０とスリーブ３を管路１に引き込むことで、引き込み作業が一度で済むこととなり、敷設作業の合理化をはかることが可能となる。

本発明に係る熱交換部材の敷設構造は、劣化した管路を補修する際に適用することで、該管路を流れる水の熱を利用することが可能となる。

Ａ 傾斜部
Ｂ 熱交換部
Ｃ 折り返し部
Ｒ１〜Ｒ５ 屈曲部分
１ 管路
１ａ 管口
１ｂ 内周面
２ マンホール
３ 補修材、スリーブ
１０ 熱交換部材
１０ａ 端末
１１ 連結具
１２、１３ 管路の管口に対応する部位を示す線
１５ 集合部材
１６ ホース
１７ ヒートポンプ
１８ 空調機
２１ ホースリール
２２ リール
２３ 駆動部材
２４ 紫外線ランプ

Claims (4)

1. マンホールに開口した管口を有する管路と、
   熱交換媒体が流通する流路を有し、前記管路の底部に沿って熱交換部が形成され、前記管路の管口に於いて該管口の水平方向の最大寸法部分よりも上部に端部が配置され、該端部から前記管路の底部に形成された熱交換部に向けて前記管路の内周面に沿って傾斜する傾斜部が形成された熱交換部材と、
   前記熱交換部材が配置された前記管路の内周面に沿って配置され、該管路の内周面との間に前記熱交換部材を挟んで該内周面を補修する補修材と、
   を有することを特徴とする熱交換部材の敷設構造。
2. 前記熱交換部材が、可撓性を有する長尺状の管を複数本並列させて構成されていることを特徴とする請求項１に記載した熱交換部材の敷設構造。
3. 前記熱交換部材が前記管路を折り返して配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載した熱交換部材の敷設構造。
4. マンホールに開口した管口を有する管路に対し、該管口から可撓性と熱交換媒体が流通する流路とを有する熱交換部材を引き込んで底部に沿って熱交換部を形成する工程と、
   熱交換部材の端部を、管口の近傍で管路の内周面に沿って上方に向けて傾斜させて傾斜部を形成すると共に該端部を管口に於ける水平方向の最大寸法部分よりも上部に配置して保持する工程と、
   熱交換部材が配置された管路に対し、硬化性樹脂が含浸され未硬化状態では可撓性を有し且つ前記管路の内周面の径と対応する外径を有する補修材を引き込んで膨張させることで、管路の内周面との間に前記熱交換部材を挟んだ後、該補修材を硬化させる工程と、
   を有することを特徴とする熱交換部材の敷設工法。

Images