JP6796689B1 - 採熱管の設置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ボアホール方式によって地中に採熱管を螺旋状に埋設する。【解決手段】中空状の筒体９と、この筒体９の一端側開口に着脱自在に設けられる蓋状部材１０とから構成された採熱管収容体８の内部に、採熱管ユニット１を収容し、前記採熱管ユニット１の下端部を前記筒体９の下端に連結するとともに、採熱管ユニット１の上端部を前記蓋状部材１０に連結した状態とする第１手順と、前記採熱管収容体８を吊持し、ボアホール２７内に吊り降ろして該採熱管収容体８をボアホール底部に沈設する第２手順と、前記蓋状部材１０を採熱管収容体８から切り離し、地上側に引き上げる過程で採熱管ユニット１を地上方向に向かって螺旋状に伸張させる第３手順と、ボアホール２７内を充填してあるソイルセメントの硬化及び／又は埋戻し材料の充填によって地中内に採熱管２、３を螺旋状に埋設する作業を完了する第４手順とを含む。【選択図】図１２

Description

本発明は、地中に採熱管を螺旋状に埋設するための設置方法に関する。

近年、地中熱を利用した省資源・省エネルギー化技術が注目されている。地中深さ１０ｍ以深の地中温度は季節に関わらず１年の間ほぼ安定しているため、この安定した熱エネルギーを地中から取り出して、冷暖房や給湯、融雪などに利用することが盛んに行われている。

地中から地中熱を取り出すには、地中に採熱管を埋設して、水や不凍液等の熱媒を循環させて地中熱を採熱し、これを冷暖房や給湯、融雪などに利用するようにしているが、採熱管を地中に埋設する方式には、大別してボアホール式と基礎杭利用方式との２種類が存在する。

前者のボアホール式では、例えば地中に採熱管設置用の穴を掘り、その後に「Ｕチューブ」と呼ばれる採熱管を機械と人力によって穴深くまで送り込み、砂礫等で埋め戻す方法が一般的に採用される。

後者の基礎杭利用方式は、建物の基礎とともに、採熱管を埋設し、基礎杭としての機能と採熱管としての機能を兼用させるものである。採熱管の設置は、前記ボアホール方式と同様に、地中に採熱管設置用の穴を掘り、この穴に基礎杭を設置した後に、基礎杭の内部に採熱管を挿入する方法が一般的に採用される。採熱管の挿入に際しては、杭内部にはソイルセメントが充填されているため、採熱管の先端に重りを取付け、重力によって採熱管を徐々に沈めながら杭内部に採熱管を設置する方法が採られることが多い。基礎杭には場所打ち杭と既製杭とがあるが、特に既製杭の内部に採熱管を設置することが多い。

前記採熱管（Ｕチューブ）としては、一般的に高密度ポリエチレン製のチューブが使用されているが、設置方法としては、往き管と還り管とを末端でＵ字継手によって連結したものを１セットとして埋設する方式が主流であったが、近年は採熱量を増加させるために、ダブルで設置するダブルＵチューブ方式や、採熱管を螺旋状に設置する方式も採用されている。

本発明は、前者のボアホール方式に関するものであって、地中に螺旋状に採熱管を設置する方法に関するものである。地中に形成したボアホールに螺旋状に採熱管を設置する方法としては、例えば下記特許文献１、２に記載される方法などを挙げることができる。

下記特許文献１では、少なくとも一部に螺旋管部を有し、内部に熱媒を流通可能な地中熱交換器の施工方法であって、前記地中熱交換器を掘削孔に挿入する際に前記螺旋管部を伸張させた状態での第１ピッチと、前記掘削孔に挿入する前に前記螺旋管部を収縮させた状態での第２ピッチとに変形可能なピッチ保持部材によって前記螺旋管部の各リング部同士を連結すると共に、前記螺旋管部の下方に錘を設けた後、前記地中熱交換器の上部を把持して吊り上げることで前記螺旋管部を伸張させると共に、前記ピッチ保持部材によって各リング部間を前記第１ピッチに設定し、その状態で前記掘削孔に挿入した後、該掘削孔を埋め戻す地中熱交換器の施工方法が開示されている。

下記特許文献２では、内部に流動（循環）させる管路を形成する管Ｐと、管Ｐを保持して固定するための枠とを備えてなる採熱管であって、前記管Ｐは、山部と谷部が連続する蛇腹状に形成された薄肉の金属製コルゲイト管でコイル状に巻かれており、前記枠は、対をなす上板および下板と、上板と下板の間にわたって組み付けられた３本の支柱とで形成されている（段落[0017]〜[0018]参照）。

特開２０１４−１０２０２４号公報 特開２０１７−４４４１６号公報

前記特許文献１に係る地中熱交換器の施工方法では、工場などで螺旋状に加工した採熱管を施工現場に搬送したならば、これをクレーンで吊り上げて、第１ピッチで伸長させた状態とし、そのまま掘削孔に対して吊り降ろして設置するものである。しかしながら、泥水で満たされた掘削孔に吊り降ろす方式では、充填した泥水の抵抗や採熱管が孔壁に引っ掛かったりするなどの理由によって、採熱管をきっちりと所定の深さ範囲に埋設されているかどうか、採熱管同士がきっちりと所定のピッチの螺旋状態で埋設されているかどうかの懸念があった。

これに対して、前記特許文献２に係る採熱管の場合は、螺旋状に巻かれた採熱管を剛性を有する枠によって支持しているため、枠を掘削孔に挿入して設置することができれば採熱管は所定のピッチで螺旋状に地中に埋設されることになる。しかしながら、採熱管の深さ範囲に亘る枠を製作する必要があるためコストが増大するなどの問題があった。

そこで本発明の主たる課題は、ボアホール方式によって地中に採熱管を螺旋状に埋設するための設置方法であって、所定の深さ範囲に亘って採熱管をきっちりと埋設し得る採熱管設置方法を提供することにある。

上記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、地中に螺旋状に採熱管を埋設するための設置方法であって、
中空状の筒体と、この筒体の一端側開口に着脱自在に設けられる蓋状部材とから構成された採熱管収容体の内部に、往き管と還り管とを巻き束ねるとともに、それぞれの管の末端をＵ字型継手により接続した採熱管ユニットを収容し、前記採熱管ユニットの下端部を前記筒体の下端に連結するとともに、採熱管ユニットの上端部を前記蓋状部材に連結した状態とする第１手順と、
前記採熱管収容体を吊持した状態から、ボアホール内に吊り降ろして該採熱管収容体をボアホール底部に沈設する第２手順と、
前記蓋状部材を採熱管収容体から切り離し、地上側に引き上げる過程で採熱管ユニットを地上方向に向かって螺旋状に伸張させる第３手順と、
ボアホール内を充填してあるソイルセメントの硬化及び／又は埋戻し材料の充填によって地中内に採熱管を螺旋状に埋設する作業を完了する第４手順とを含むことを特徴とする採熱管の設置方法が提供される。

上記請求項１記載の発明では、先ず、コンクリート及び／又は金属材料からなる中空状の筒体と、この筒体の一端側開口に着脱自在に設けられる蓋状部材とから構成された採熱管収容体を予め準備しておき、この採熱管収容体の内部に、往き管と還り管とを巻き束ねるとともに、それぞれの管の末端をＵ字型継手により接続した採熱管ユニットを収容し、前記採熱管ユニットの下端部を前記筒体の下端に連結するとともに、採熱管ユニットの上端部を前記蓋状部材に連結した状態とする（第１手順）。この第１手順は工場で行って施工現場まで搬入しても良いし、施工現場において行うようにしてもよい。

次に、後述の吊り降ろし装置によって、前記採熱管収容体を吊持した状態から、そのままボアホール内に吊り降ろして該採熱管収容体をボアホール底部に沈設する（第２手順）。この際、ボアホール内は孔壁保護のためにベントナイト泥水が充填されているか、自硬作用を有するソイルセメントが充填されている状態とするのが望ましい。前記採熱管ユニットを採熱管収容体に入れた状態でボアホールの底部に沈設するため、採熱管ユニットを種々の障害から保護した状態で先ずボアホールの底部まで送り込むことが可能となる。

次に、前記蓋状部材を採熱管収容体から切り離したならば、吊り降ろし装置によって前記蓋状部材のみを地上に引き上げると同時に、この過程で採熱管ユニットを地上方向に向かって螺旋状に伸張させるようにする（第３手順）。採熱管ユニットの上端部を地上方向に引き上げるようにして伸張させるため、地中に採熱管が螺旋状に、ボアホールの底部から地上までの深さ範囲に亘ってしっかりと埋設されるようになる。つまり、採熱管ユニットの末端をしっかりとボアホールの底部に固定でき、採熱管ユニットの上端をしっかりと地上に固定できるようになるため、所定の深さ範囲（ボアホールの深さ範囲）に亘って採熱管をきっちりと埋設し得るようになる。

最後に、ボアホール内を充填してあるソイルセメントの硬化及び／又は埋戻し材料の充填によって地中内に採熱管を螺旋状に埋設する作業を完了する（第４手順）。

以上の手順によって、ボアホール方式によって地中に採熱管を螺旋状にきっちりと埋設できるようになる。

請求項２に係る本発明として、前記中空状の筒体は、コンクリート、金属材料及び樹脂材料からなる群の内の一つ又は組み合わせからなる請求項１記載の採熱管の設置方法が提供される。

上記請求項２記載の発明は、前記中空状の筒体の素材を具体的に限定したものである。具体的には、前記中空状の筒体としては、コンクリート、金属材料及び樹脂材料からなる群の内の一つ又は組み合わせからなるものを選択することができる。

請求項３に係る本発明として、前記採熱管ユニットは、螺旋状に伸張する際に、往き管及び還り管の間隔を所定間隔に保つための間隔保持手段が設けられている請求項１、２いずれかに記載の採熱管の設置方法が提供される。

上記請求項３記載の発明は、前記採熱管ユニットを螺旋状に伸張させる際に、往き管と還り管との間隔が一定となるように間隔保持手段を設けるようにしたものである。この間隔保持手段としては、ワイヤロープなどの索材を上下方向に渡して、この索材に往き管と還り管を所定間隔毎にクランプで固定するようにした構造が好適に採用される。その結果、地中に採熱管を所定間隔の螺旋状態で埋設し得るになるため、採熱管同士の熱干渉を防止できるようになる。

請求項４に係る本発明として、前記蓋状部材の筒体に対する着脱機構は、前記筒体の上端部に水平方向に突設されたピン部材を複数本備える一方、前記蓋状部材の周囲を囲む垂下周壁に略逆Ｌ字状の切欠きを備えており、前記蓋状部材の回転操作による前記略逆Ｌ字状の切欠きと前記ピン部材との係脱によって前記蓋状部材が前記筒体に対して着脱自在となっている請求項１〜３いずれかに記載の採熱管の設置方法が提供される。

上記請求項４記載の発明は、前記蓋状部材の筒体に対する着脱機構の例を示したものである。具体的には、前記筒体の上端部に水平方向に突設されたピン部材を複数本備える一方、前記蓋状部材の周囲を囲む垂下周壁に略逆Ｌ字状の切欠きを備えるようにして、前記蓋状部材の回転操作による前記略逆Ｌ字状の切欠きと前記ピン部材との係脱によって前記蓋状部材が前記筒体に対して着脱自在となっている構造を好適に採用することが可能である。

請求項５に係る本発明として、前記採熱管収容体のボアホールへの吊り降ろし装置として、鉛直方向に配向されたリーダに沿って昇降自在とされるスライダに回転駆動装置が搭載されるとともに、この回転駆動装置に連結されたロッド軸を有する重機を用い、前記ロッド軸の下端が前記蓋状部材の上端面に連結されている請求項１〜４いずれかに記載の採熱管の設置方法が提供される。

上記請求項５記載の発明は、前記採熱管収容体のボアホールへの吊り降ろし装置を示したものである。具体的には、鉛直方向に配向されたリーダに沿って昇降自在とされるスライダに回転駆動装置が搭載されるとともに、この回転駆動装置に連結されたロッド軸を有する重機を用い、前記ロッド軸の下端が前記蓋状部材の上端面に連結されている構造とすることが望ましい。前記吊り降ろし装置としては、実際は既製杭の圧入装置をその形態のまま使用することが可能である。

請求項６に係る本発明として、前記採熱管ユニットは、該採熱管ユニットの上端部に、前記蓋状部材に連結するための上端側連結金具を備えるとともに、前記上端側連結金具は前記蓋状部材の回転を採熱管ユニットに伝達させないためのスイベル機構を備えている請求項１〜５いずれかに記載の採熱管の設置方法が提供される。

上記請求項６記載の発明は、採熱管ユニットの上端部を前記蓋状部材に連結するための構造例を示したものである。具体的には、採熱管ユニットの上端部と前記蓋状部材とは上端側連結金具を介して連結するとともに、この上端側連結金具は前記蓋状部材の回転を採熱管ユニットに伝達させないためのスイベル機構を備えていることが望ましい。前記第３手順で、蓋状部材を採熱管収容体から切り離すために蓋状部材を回転させた際に、この回転が採熱管ユニットに伝達しないようにすることができ採熱管に変な捻れが発生するのを防止することができる。

請求項７に係る本発明として、前記採熱管ユニットは、該採熱管ユニットの下端部に、前記筒体の下端部に連結するための末端側連結金具を備えるとともに、前記末端側連結金具は前記筒体の回転を採熱管ユニットに伝達させないためのスイベル機構を備えている請求項１〜６いずれかに記載の採熱管の設置方法が提供される。

上記請求項７記載の発明では、採熱管ユニットの下端部を前記筒体の下端部に連結するための構造例を示したものである。具体的には、採熱管ユニットの下端部と前記筒体の下端部とは末端側連結金具を介して連結するとともに、この末端側連結金具は前記筒体の回転を採熱管ユニットに伝達させないためのスイベル機構を備えていることが望ましい。これによって、前記採熱管収容体をボアホールの底部から更に地中に圧入する回転圧入工程を有する際に筒体の回転を採熱管ユニットに伝達しないようにすることができ採熱管に変な捻れが生じるのを防止することができる。

以上詳説のとおり本発明によれば、ボアホール方式によって地中に採熱管を螺旋状に埋設するための設置方法であって、所定の深さ範囲に亘って採熱管をきっちりと埋設することが可能となる。

本発明に係る採熱管ユニット１を螺旋状に伸張した状態を示す全体図である。 採熱管ユニット１を螺旋状に伸張した状態を示す、(A)は正面図、(B)は側面図である。 採熱管ユニット１の末端部を示す、(A)は正面図、(B)は側面図である。 採熱管ユニット１の上端部を示す、(A)は正面図、(B)は側面図である。 間隔保持手段（索材７）と採熱管２、３とのクランプ２１による連結状態を示す断面図である。 蓋状部材１０の筒体９への着脱機構を示す要部拡大側面図である。 採熱管２、３の設置方法のフロー図である。 (A)〜(C)は採熱管収容体８への採熱管ユニット１の収納要領を示す図である（第１手順）。 採熱管ユニット１を収納した採熱管収容体８をクレーンで吊持した状態を示す図である。 採熱管収容体８のボアホールへの沈設要領図（その１）である（第２手順）。 (A)、(B)は採熱管収容体８のボアホールへの沈設要領図（その２）である。 (C)は蓋状部材１０の切り離し要領図であり、(D)は蓋状部材１０の引上げによる採熱管ユニット１の伸張要領図である（第３手順）。 (E)は採熱管ユニット１の伸張完了状態図、(F)は埋戻し完了状態図である（第４手順）。 採熱管２、３の気密・水密試験要領を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。

〔採熱管ユニット１〕
先ず、本発明で用いる採熱管ユニット１について、図１〜図５に基づいて詳述する。

採熱管ユニット１は、図１及び図２に示されるように、往き管２と還り管３とが長手方向に交互となるように二重螺旋状に巻かれたものであり、それぞれの管２、３の末端をＵ字継手４により接続したものである。前記往き管２と還り管３の上端部には立上管２ａ、３ａが夫々設けられている。前記往き管２及び還り管３は、耐久性、耐衝撃性、耐腐食性に優れるとともに、樹脂の中では比較的熱伝導率の高い高密度ポリエチレンからなる管材であり、この種の採熱管として広く一般的に使用されているものである。また、前記Ｕ字継手４は内部に反転流路が形成された継手であり、往き管２を流れる熱媒を反転させて還り管３に戻すようにするものである。

本設置方法では、図９に示されるように、中空状の筒体９と、この筒体９の上端側開口に着脱自在に設けられる蓋状部材１０とから構成された採熱管収容体８が準備される。前記採熱管ユニット１を地中に設置するために、前記採熱管収容体８の内部に採熱管ユニット１が一時的に収容されることになる。

前記筒体９としては、コンクリート、金属材料及び樹脂材料からなる群の内の一つ又は組み合わせからなる材料によって製作されたものを好適に用いることができる。例えば、既製のコンクリート杭（ＰＨＣ杭、ＰＲＣ杭、ＳＣ杭など）、鋼杭、合成杭、塩ビ管などの樹脂管などを好適に使用することができる。また、前記蓋状部材１０としてはコンクリート製でもよいが好ましくは鋼製とされる。また、上面には幾つかの開口を有し空気が筒体内部に貯留しないようにするのがよい。この蓋状部材１０の裏面側には図９に示されるように、採熱管ユニット１の上端側連結金具６を蓋状部材９に連結するために逆ハット形状の連結部材２２が設けられている。

前記蓋状部材１０を筒体９に対して着脱自在とする構造としては、例えば図６に示されるように、前記筒体９の上端部に水平方向に突設されたピン部材２５、２５…を複数本備える一方、前記蓋状部材１０の周囲を囲む垂下周壁１０Ａに略逆Ｌ字状の切欠き１０ａを備え、前記蓋状部材１０の回転操作による前記略逆Ｌ字状の切欠き１０ａと前記ピン部材２５との係脱によって前記蓋状部材１０が前記筒体９に対して着脱自在となっている構造を好適に採用することができる。この着脱操作は地上側で行うことが可能でなければいけない。すなわち、後述するように、前記蓋状部材１０の上面に対してロッド軸３４が連結され、このロッド軸３４が昇降自在かつ左右方向に回転自在となっており、前記採熱管収容体８をボアホール２７の底部に沈設した後、このロッド軸３４を地上側から操作することによって前記蓋状部材１０が筒体９に対して離脱可能な構造となっている。

前記採熱管ユニット１の末端部（埋設時の深部側）には、図３に示されるように、前記筒体９の下端部に連結するための末端側固定金具５を備えている。また、上端部（埋設時の地上側）には、図４に示されるように、前記蓋状部材１１に連結するための上端側連結金具６を備えている。

前記末端側連結金具５は、同図３に示されるように、水平配向部材１１の両端に夫々、上方側に向けた第１シャックル１２、１２を備え、中央に下部側に向けた第２シャックル１３を備え、この第２シャックル１３にスイベルジョイント１４が連結されている。前記筒体９の下端部に、例えば平面視で十字状の横架材１５が掛け渡され、この横架材１５の中央点に設けられたフック材１６が前記スイベルジョイント１４の下端環状部に係止されることにより前記採熱管ユニット１の末端部が前記筒体９の下端部に連結される。採熱管ユニット１の末端が前記スイベルジョイント１４を介して筒体９に連結されることにより、筒体９に回転力が掛かっても、前記スイベルジョイント１４によってその回転が採熱管ユニット１に伝達されないようになっている。

一方、前記上端側連結金具６は、同図４に示されるように、水平配向部材１７の両端に夫々、下方側に向けた第３シャックル１８、１８を備え、中央に上方側に向けた第４シャックル１９を備え、この第４シャックル１９にスイベルジョイント２０が連結されている。図９に示されるように、前記蓋状部材９の裏面に設けられた連結部材２２の中央点に設けられたフック材２３が前記スイベルジョイント２０の上端環状部に係止されることにより前記採熱管ユニット１の上端部が前記蓋状部材１０に連結される。前記採熱管ユニット１の上端が前記スイベルジョイント２０を介して蓋状部材１０に連結されることにより、起重機等によって採熱管収容体８（蓋状部材１０）を吊持した際に蓋状部材１０が回転しても採熱管ユニット１には回転力が伝達されないようになっているとともに、後述するように、前記筒体９をボアホール２７の底部から更に深部側に回転圧入して固定を図る際や前記蓋状部材１０を筒体９から離脱させるために、蓋状部材１０に回転力が掛かっても前記スイベルジョイント２０によりその回転が採熱管ユニット１に伝達されないようになっている。

前記末端側連結金具５と前記上端側連結金具６とは、前記末端側連結金具５の第１シャックル１２と前記上端側連結金具６の第３シャックル１８とがワイヤ、ロープ又はベルト等からなる索材７、７によって連結され、前記索材７、７と往き管２及び還り管３とは、長手方向に一定間隔毎に、図５に示されるように、クランプ２１によって相互に連結されている。従って、前記索材７、７の外面を通る円に沿って前記往き管２及び還り管３が螺旋状に伸張されるようになっているとともに、前記往き管２及び還り管３を伸張させた状態時に、前記往き管２及び還り管３の間隔が所定間隔に保たれるようになっている。前記索材７、７とクランプ２１とが本発明における「間隔保持手段」を構成している。前記往き管２及び還り管３の間隔Ｐに関して、単位長さ当たりの採熱量を大きくするには、前記往き管２及び還り管３の間隔Ｐを大きくすることが望ましいが、間隔Ｐが大き過ぎると結果的に管長が減少するため全体の採熱量が減少することになる。本発明者らの検討によれば、前記往き管２及び還り管３の間隔Ｐは１５０ｍｍ〜３００ｍｍとすることが望ましい。すなわち、往き管２及び還り管３のそれぞれの間隔は前記間隔Ｐの２倍であり３００ｍｍ〜６００ｍｍとすることが望ましい。

前記採熱管ユニット１を螺旋状に伸張させた際の長さは、ボアホールの深さＨとほぼ同じになる長さとするのが望ましい。また、前記筒体９の長さはボアホールの深さＨに対して、１／２〜１／５、好ましくは１／４〜１／５程度とするのが望ましい。

〔採熱管の設置方法〕
次に、図７に示したフロー図の第１手順〜第４手順に従って、地中に採熱管を螺旋状に埋設するための設置方法について詳述する。

＜第１手順＞
図８に示されるように、採熱管収容体８の内部に採熱管ユニット１を収容する作業を行う。図示の例は、採熱管ユニット１を施工現場に持ち込み、施工現場において採熱管収容体８の内部に採熱管ユニット１を収容するケースである。

図８(A)に示されるように、角材などを台座とし、その上に筒体９を横置き状態で載置する。筒体９は底部（深部側）も開口しており、深部側の開口から採熱管ユニット１をその上端部側から挿入する。

次に、図８(B)に示されるように、筒体９の底面に横架材１５を固定設置するとともに、この横架材１５と前記末端側連結金具５のスイベルジョイント１４の下端環状部とをフック材１６よって連結する。

最後に、蓋状部材１０を持ち込み、裏面の連結部材２２の中央点に設けられたフック材２３を前記上端側連結金具６のスイベルジョイント２０の上端環状部に係止させて連結するとともに、蓋状部材１０の切欠き１０ａに筒体９の上端に設けられたピン部材２５を係合させるようにしながら蓋状部材１０を取り付けるようにする。

＜第２手順＞
第２手順では、採熱管収容体８をボアホール２７に沈設する作業を行う。

起重機（クレーン）の吊りワイヤ２６を前記蓋状部材１０の吊り輪２４、２４に係止させたならば、図９に示されるように、上方に吊り上げて立て起こす。

次に、図１０に示されるように、採熱管収容体８を吊り降ろし装置３０に盛り代えたならば、吊り降ろし装置３０によって、採熱管ユニット１が収容された採熱管収容体８をボアホール２７内に沈設する。

前記吊り降ろし装置３０は、走行本体部にリーダ３１が保持された重機であり、鉛直方向に配向されたリーダ３１に沿って昇降自在とされるスライダ３２に回転駆動装置３３が搭載されるとともに、この回転駆動装置３３に連結されたロッド軸３４を有する構造となっている。前記ロッド軸３４の下端を前記蓋状部材１０の上端面に対してボルト等により連結している。ボアホール２７内には自硬性のソイルセメントが充填されるか、或いは孔壁保護のためにベントナイト泥水が充填されている。

図１１(A)、(B)に示されるように、前記吊り降ろし装置３０によって前記採熱管収容体８を吊持した状態で、徐々に採熱管収容体８をボアホール２７内に沈設するようにする。この際、所定の深さ位置に掘削孔壁がある程度崩れて土砂が堆積している場合があるため、このような場合は同図１１(B)に示されるように、ロッド軸３４を回転させながら採熱管収容体８を沈設するのが望ましい。

図１２(C)に示されるように、採熱管収容体８がボアホール２７の底部に達したならば、その状態のままとしても良いが、採熱管収容体８をボアホール底部に固定するために、底部から更に地中に圧入する回転圧入処理を行うようにしてもよい。

前述の沈設中の採熱管収容体８の回転や前記回転圧入処理の回転があっても、採熱管ユニット１はスイベルジョイント１４、２０を介して採熱管収容体８に連結されているため、この回転が採熱管ユニット１に伝達することはなく、採熱管に変な捻れが生じるのを防止することができる。

＜第３手順＞
第３手順では、前記蓋状部材１０を筒体９から切り離したならば、蓋状部材１０のみを徐々に地上に引き上げる過程で採熱管ユニット１を地上方向に向かって螺旋状に伸張させるようにする。

図１２(C)に示されるように、前記沈設中の採熱管収容体８の回転や前記回転圧入処理の回転とは反対方向に回転させた後、地上側に若干引き上げることにより、前記蓋状部材１０の略逆Ｌ字状の切欠き１０ａを筒体１０のピン部材２５から離脱させて切り離す。その後は、図１２(D)に示されるように、筒体９をボアホール２７の底部に残したまま蓋状部材１０のみを引き上げると同時に、採熱管ユニット１を地上側に伸張させるようにする。

図１３(E)に示されるように、採熱管ユニット１の上端を地上まで伸張させたならば、これを仮保持し、蓋状部材１０を採熱管ユニット１から切り離す。

なお、ボアホール２７の底部に残置された前記筒体９については地中に埋め殺しとなる。前記採熱管ユニット１は構造的にＵ字継手４部分が弱点になりやすいが、このＵ字継手４が埋め殺しされた前記筒体９によって囲まれ保護されるという利点も有する。

＜第４手順＞
ボアホール２７内を充填してあるソイルセメントの硬化及び／又は埋戻し材料の充填によって地中内に採熱管２、３を螺旋状に埋設する作業を行い、採熱管の埋設作業を完了する。

図１３(F)に示されるように、例えばボアホール２７内にソイルセメントを充填している場合はソイルセメントの硬化を待って埋め戻しを完了するか、或いは残土、砕石、熱伝導率の良い鉱物（例えば、珪砂など）などの埋戻し材料によってボアホール２７を埋戻すか、或いはこれらを併用することによってボアホール２７の埋戻しを行い作業を完了する。

＜その他＞
(1)従来から採熱管試験としては、採熱管を設置し終えた後に、空気又は水を封入して管内部を加圧し、管の破損や接続部の漏れが無いか、気密或いは水密試験を行っていたが、これらの試験作業に多くの手間と時間が掛かっていた。

そこで本発明では、図１４に示されるように、前記採熱管ユニット１は、往き管２の立上管２ａの上端口と、還り管３の立上管３ａの上端口とを連結管３２によって接続するとともに、管内部に所定の圧力状態で流体（水又は空気）を封入し、前記連結管３２に管内部の圧力を計測するための圧力計３３を設けるようにする。この作業は、採熱管ユニット１を採熱管収容体８に収容する前に行い、施工後（図１３(F)の状態）に前記圧力計３３を監視することにより、施工中に管の破損や接続部の漏れが無いかの確認を行うことができ、気密或いは水密試験を大幅に省力化することが可能となる。

〔他の形態例〕
(1)上記形態例では、＜第１手順＞は、図８(A)〜(C)に示されるように、筒体９を横置き状態としたまま、採熱管ユニット１を収容し、蓋状部材１０を取り付ける作業までを行うようにしたが、前記筒体９が比較的重量物であったり、長さ寸法が長い場合には、作業の効率化から下記の手順で行うようにしてもよい。

図８(A)〜(B)に示されるように、前記筒体９を横置き状態として採熱管ユニット１を挿入し、筒体９の底面に横架材１５を固定設置するとともに、この横架材１５と前記末端側連結金具５のスイベルジョイント１４の下端環状部とをフック材１６よって連結する。ここまでは上記手順と同じであるが、採熱管ユニット１を筒体９の上端まで引き伸ばして筒体９の上端で、例えば横架材１５とフック材１６を用いて仮固定を行う。この状態で、クレーンによって筒体９を吊り上げて立て起こす。そして、ボアホール２７に筒体９の下端を少しだけ挿入した状態で地上側で筒体９の仮固定を行う。

その後、ロッド軸３４の先端に蓋状部材１０を取り付けた吊り降ろし装置３０を持ち込み、前記蓋状部材１０の裏面のフック材２３と採熱管ユニット１の上端とを連結しながら、蓋状部材１０の切欠き１０ａに筒体９の上端に設けられたピン部材２５を係合させて蓋状部材１０を取り付け、筒体９の仮固定を解除する。ここまでの作業が完了した状態が、概ね図１０に示される状態であり、採熱管収容体８をボアホール２７に沈設する作業（第２手順）を開始する直前の状態となる。

(2)上記形態例では、採熱管収容体８の筒体９として、既製杭を利用するようにしたが、本発明の用途のために別途、特注品として製作するようにしてもよい。この場合は、本発明の用途に適合するように、直径及び長さを任意に設計することが可能となる。

１…採熱管ユニット、２…往き管、３…還り管、４…Ｕ字継手、５…末端側連結金具、６…上端側連結金具、７…索材、８…採熱管収容体、９…筒体、１０…蓋状部材、１０ａ…切欠き、１４・２０…スイベルジョイント、２５…ピン部材、２７…ボアホール

Claims (7)

1. 地中に螺旋状に採熱管を埋設するための設置方法であって、
   中空状の筒体と、この筒体の一端側開口に着脱自在に設けられる蓋状部材とから構成された採熱管収容体の内部に、往き管と還り管とを巻き束ねるとともに、それぞれの管の末端をＵ字型継手により接続した採熱管ユニットを収容し、前記採熱管ユニットの下端部を前記筒体の下端に連結するとともに、採熱管ユニットの上端部を前記蓋状部材に連結した状態とする第１手順と、
   前記採熱管収容体を吊持した状態から、ボアホール内に吊り降ろして該採熱管収容体をボアホール底部に沈設する第２手順と、
   前記蓋状部材を採熱管収容体から切り離し、地上側に引き上げる過程で採熱管ユニットを地上方向に向かって螺旋状に伸張させる第３手順と、
   ボアホール内を充填してあるソイルセメントの硬化及び／又は埋戻し材料の充填によって地中内に採熱管を螺旋状に埋設する作業を完了する第４手順とを含むことを特徴とする採熱管の設置方法。
2. 前記中空状の筒体は、コンクリート、金属材料及び樹脂材料からなる群の内の一つ又は組み合わせからなる請求項１記載の採熱管の設置方法。
3. 前記採熱管ユニットは、螺旋状に伸張する際に、往き管及び還り管の間隔を所定間隔に保つための間隔保持手段が設けられている請求項１、２いずれかに記載の採熱管の設置方法。
4. 前記蓋状部材の筒体に対する着脱機構は、前記筒体の上端部に水平方向に突設されたピン部材を複数本備える一方、前記蓋状部材の周囲を囲む垂下周壁に略逆Ｌ字状の切欠きを備えており、前記蓋状部材の回転操作による前記略逆Ｌ字状の切欠きと前記ピン部材との係脱によって前記蓋状部材が前記筒体に対して着脱自在となっている請求項１〜３いずれかに記載の採熱管の設置方法。
5. 前記採熱管収容体のボアホールへの吊り降ろし装置として、鉛直方向に配向されたリーダに沿って昇降自在とされるスライダに回転駆動装置が搭載されるとともに、この回転駆動装置に連結されたロッド軸を有する重機を用い、前記ロッド軸の下端が前記蓋状部材の上端面に連結されている請求項１〜４いずれかに記載の採熱管の設置方法。
6. 前記採熱管ユニットは、該採熱管ユニットの上端部に、前記蓋状部材に連結するための上端側連結金具を備えるとともに、前記上端側連結金具は前記蓋状部材の回転を採熱管ユニットに伝達させないためのスイベル機構を備えている請求項１〜５いずれかに記載の採熱管の設置方法。
7. 前記採熱管ユニットは、該採熱管ユニットの下端部に、前記筒体の下端部に連結するための末端側連結金具を備えるとともに、前記末端側連結金具は前記筒体の回転を採熱管ユニットに伝達させないためのスイベル機構を備えている請求項１〜６いずれかに記載の採熱管の設置方法。

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