JPH05196265A

JPH05196265A - 鋼管柱列土留壁を利用した空気調和設備用蓄熱装置

Info

Publication number: JPH05196265A
Application number: JP4298056A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Sakamoto; 宣夫坂本; Chiaki Kaneko; 千秋金子; Masato Iida; 正人飯田; Noriyasu Sagara; 典泰相楽
Original assignee: Kajima Corp; Kubota Corp
Current assignee: Kajima Corp; Kubota Corp
Priority date: 1991-10-11
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 1993-08-06
Anticipated expiration: 2015-10-23
Also published as: JP3102525B2

Abstract

(57)【要約】【目的】鋼管柱列土留壁を空調用の蓄熱装置として利
用する。【構成】建造物Ｂの構築にあたって施設され埋め殺し
される鋼管柱列土留壁Ａを蓄熱水槽Ｃとして利用する。
土留壁に用いられた多数の鋼管１，１を互いに連通して
蓄熱水槽Ｃを形成し、その両端にある鋼管１ａ，１ｂに
水の流通開口を設け、これを、連絡管６ａ，６ｂを介し
て空気調和設備10，11，12，13に接続する。そして、ヒ
ートポンプ11による冷温水を蓄熱水槽Ｃに送って蓄熱
し、その熱源を冷房、暖房に使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼管柱列土留壁の鋼管
を利用した空気調和設備用蓄熱装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
建造物の地下構造部分の構築にあたっては、その建造物
を囲む地盤に土留壁を施設することが行なわれており、
通常は、本体施設後にこれを埋め殺しにしている。土留
壁のうち鋼管を多数連結した鋼管柱列によるものは、耐
力及び止水性に優れているが、仮設土留材としての使用
のあとは埋め殺しにされていることから、その利用が検
討され、建造物の基礎構造物として、あるいは建造物立
設地盤域の液状化対策用地中壁としての活用が試みられ
ている。

【０００３】ところで、ビル等の建造物には空調設備が
施されているが、それには大きな熱源を必要とし多額の
経費を要することから、省資源、省エネルギー化のため
各種の熱源方式が考えられ実用化されている。その一つ
として蓄熱方式がある。この蓄熱方式は、一般に、建物
の基礎ばり二重スラブを利用した蓄熱水槽に温水または
冷水を蓄え、これを補助熱源とするもので、熱源容量を
減少でき、安価な深夜電力を利用できるので、イニシャ
ルコスト及びランニングコストの低減が図れる、という
利点がある。しかし、上記の蓄熱源とする地下二重スラ
ブは、現在の建物において構造物に必ずしも設置される
わけではなく、また容量的にも十分の容量を有するわけ
ではない。しかも、蓄熱槽は建設費が高い等多くの問題
がある。

【０００４】一方、蓄熱槽として基礎杭を利用しようと
する考えが特開昭５４−３１９０５号公報で開示されて
いるが、このようなものでは基礎杭は建築物を支持す
る強度部材として重要なものであり、杭内部を中空空間
とし水を貯めることにより基礎杭としての強度が低下す
る、基礎杭の本数は１つの建築物では少なく蓄熱水槽
として利用するには容量的に不足する等の問題があり、
実用化されていない。

【０００５】本発明は、上記の事情にかんがみ、従来建
造物の構築にあたって施設されている鋼管柱列土留壁の
鋼管を蓄熱槽として利用することにより、蓄熱式空調の
ために要する蓄熱槽について、大きな容量のものが安価
なコストで得ることができ、空調設備におけるコストの
低減化を図ろうとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明装置の構成について、実施例に対応する図面
を参照して説明すると、請求項１の空気調和設備用蓄熱
装置は、建造物Ｂに隣接した地盤中に施設した鋼管柱列
土留壁Ａにおける所要数の鋼管１，１を、有底状に形成
するとともに、隣接する鋼管１，１同志を互いに連通し
て、鋼管の連結による蓄熱水槽Ｃを形成し、該水槽Ｃに
は、水の流入口又は流出口となる開口を少なくとも２個
設けたことを特徴とするものである。

【０００７】また、請求項２の空気調和設備用蓄熱装置
は、建造物Ｂに隣接した地盤中に施設した鋼管柱列土留
壁Ａにおける所要数の鋼管１，１を、有底状に形成する
とともに、隣接する鋼管１，１同志を、上部または下部
において順次交互に連通して、鋼管の連結による蓄熱水
槽Ｃを形成し、該水槽Ｃには水の流入口又は流出口とな
る開口を少なくとも２個設けたことを特徴とするもので
ある。

【０００８】また、請求項３の空気調和設備用蓄熱装置
は、建造物Ｂに隣接した地盤中に施設した鋼管柱列土留
壁Ａにおける所要数の鋼管１，１を、有底状に形成する
とともに、隣接する鋼管１，１同志を、下端が鋼管１の
下部まで深く挿入する逆Ｕ字状のストローパイプ26によ
り連通して、鋼管の連結による蓄熱水槽Ｃを形成し、該
水槽Ｃには、水の流入口又は流出口となる開口を少なく
とも２個設けたことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】本発明装置では、隣接した各鋼管同志が互に連
通管５により連通され、多くの鋼管の連通による大容量
の蓄熱水槽Ｃが形成される。蓄熱水槽Ｃは、空気調和設
備10, 11，12，13に接続され、同設備のヒートポンプ11
を利用して冷却水、温熱水を還流して蓄熱する。また、
これを熱源として空調器12，13に放出する。

【００１０】請求項２の装置では、蓄熱槽Ｃ内の水は、
並列する鋼管を順次下から上へそして上から下へと直列
状に流通することになり、水は滞留せずに流れるため、
蓄熱効率が向上される。また、請求項３の装置では、鋼
管相互の水は、ストローパイプによるサイフォン作用に
より、小さな動力で流動することになる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明装置の実施例について、図面を
参照して説明する。図１〜図３において、Ａは構築する
建物Ｂの隣接する地盤中に施設された鋼管柱列土留壁
で、建物Ｂは、土留壁Ａに囲まれた地盤を掘削、除去し
て、その中に、土留壁Ａの内側面と所要の間隔19を存し
て構築される。

【００１２】鋼管柱列土留壁Ａは、従来公知のように、
多数鋼管１，１を継手２，２により連結して壁状に形成
されており、一般的には、その鋼管１より大径の掘削孔
を連続させてソイルセメント３を充填し、その中に鋼管
１，１を連結しながら沈設して、鋼管柱列が形成され
る。本発明においては、この鋼管柱列の一部または全部
の連結された鋼管１，１を空気調和設備における蓄熱装
置の蓄熱水槽Ｃとして利用する。

【００１３】蓄熱水槽Ｃに使用される各鋼管１は、例え
ばその下端部に底板４ａを設けて有底容器状に形成さ
れ、また、その上端も必要に応じて蓋板４ｂにより閉塞
されている。そして、各鋼管１，１は互に連通管５によ
り連通され、縦列状態で流通できるようになっている。

【００１４】図示の実施例では、鋼管１の上部と下部と
には管内に連通した短尺の引出管６ａ，６ｂが突設され
ている。そして、隣接して鋼管１，１の上部の引出管６
ａ，６ａ同志を連通管５で接続し、その鋼管１の一方と
次に連設の鋼管１の下部引出管６ｂ，６ｂ同志を連通管
５で接続し、順次上部と下部とで交互に連通して行き、
列設した各鋼管１，１を順次上部から下部へ、下部から
上部へと縦列状態で流通できるように形成されている。
また、上記の連結された鋼管中、両端に位置する鋼管１
ａ，１ｂには、蓄熱水槽Ｃの水の流入、流出を行うため
の開口が設けられる。この実施例では鋼管１の下部に設
けられた引出管６ｂ，６ｂが利用され、これに、建物Ｂ
内に突入する連絡管７ａ，７ｂが接続される。なお、上
記の連通管５，５及び連絡管７ａ，７ｂは、鋼管１，１
ａ，１ｂの沈設後に接続される。また、各鋼管１，１
ａ，１ｂは、その横断面が必ずしも図示のような円形で
なくてもよく、例えば角形であってもよい。

【００１５】蓄熱水槽Ｃを形成する各鋼管１，１ａ，１
ｂには水が充填され、連絡管７ａ，７ｂは建物Ｂ内に設
置された空気調和設備に接続される。すなわち、この場
合、図１に示すように、一端にある鋼管１ａに接続の連
絡管７ａは、ヒートポンプ（冷房の場合は製氷型ヒート
ポンプ）11及びエアハンドリングユニット12或はファン
コイルユニット13等の空調器に接続された熱交換器10の
一次コイル14ａの出口側とポンプP₁を有する管路15ａで
接続される。また、他端にある鋼管１ｂに接続の連絡管
７ｂは、上記一次コイル14ａの入口側と管路15ｂで接続
される。そして、ポンプP₁の作用により、熱交換器10の
一次コイル14ａを通り冷却または加温されて、連絡管７
ａから蓄熱水槽の一端に入り、点線矢印のように各鋼管
１，１内を流通して他端にある連絡管７ｂより出て管路
15ｂから一次コイル14ａへと循環し、蓄熱されることに
なる。

【００１６】上記熱交換器１の二次コイル14ｂには、ヒ
ートポンプ11と接続する管路16ａ，16ｂが設けられてい
るとともに、それらの管路16ａ，16ｂから切換弁17ａ，
17ｂを介して、空調器12，13回りの管路18ａ，18ｂが接
続されている。そして、蓄熱水槽Ｃへの蓄熱にあたって
は、切換弁17ａ，17ｂの切換えにより管路16ａ，16ｂを
ヒートポンプ11回りとしてポンプP₂により二次コイル14
ｂに熱源を送り、一次コイルを介して蓄熱槽Ｃの水を冷
却または加温する。この蓄熱運転は、低額な深夜電力を
利用して行うのが経済的である。また、冷暖房使用時に
は、切換弁17ａ，17ｂを切換えて、二次コイル14ｂより
の管路16ａ，16ｂを空調器12，13回りの管路18ａ，18ｂ
に連通させ、一次コイル14ａを流れる蓄熱水槽Ｃの蓄熱
水を熱源とする。さらに、切換弁17ａ，17ｂによって、
二次コイル15ｂに接続の管路16ａ，16ｂ，18ａ，18ｂを
すべて連通させれば、ヒートポンプ10による冷却、加温
と併せて、蓄熱水槽Ｃの蓄熱水が熱源として利用できる
ことになる。

【００１７】本発明の装置では、各鋼管１，１の連通
は、上記実施例のものに限るものではなく、鋼管１，１
の上下適宜な位置において連通管５，５により行うこと
ができる。また、鋼管１，１の上端の蓋板４ｂ，４ｂに
引出管６ａ，６ａを設けて、連通管５を接続し、或は図
４に示すように、蓋板４ｂ，４ｂに流通孔を設けて弯曲
した連通管５の両端部を直接鋼管１，１内に突入させる
こともできる。さらに、本発明の装置では、図５に示す
ように、蓋板４ｂ，４ｂに通気管20を設けるとともに、
両端の鋼管１ａ，１ｂには、その上部にオーバーフロー
管21，21を突設し、鋼管内の水位の過度の上昇を防止で
きるようにすることもできる。なお、この場合、連通管
５は鋼管内の水位よりも常に下位に位置するようにする
ことが必要である。

【００１８】図６は、蓄熱水槽Ｃの両端にある鋼管１
ａ，１ｂの空気調和設備に接続する連絡管を複数設けた
実施例を示したものである。すなわち、鋼管１ａ，１ｂ
の下部には、上記実施例における連絡管７ａ，７ｂに加
え、その上方位置に、他の引出管６ｂ，６ｂを介して別
の連絡管22ａ，22ｂを接続するのである。この実施例の
場合、空気調和設備とは図７に示すような接続が考えら
れる。

【００１９】図７の例では、一端の鋼管１ａの上側の連
絡管22ａは、ヒートポンプ11の流入側とポンプP₁を備え
た管路23ａで接続され、他端の鋼管１ｂの上側の連絡管
22ｂは同流出側と管路23ｂで接続される。そして、他端
の鋼管１ｂの下側の連絡管７ｂは空調器12，13の流入側
とポンプP₂を備えた管路24ａで接続され、一端の鋼管１
ａの下側の連絡管７ａは、同流出側と管路24ｂで接続さ
れる。この場合は、蓄熱水槽Ｃの水は、一端の鋼管１ａ
の上側の連絡管22ａから出てヒートポンプ11に送られて
冷却または加温されて、他端の鋼管１ｂの上側の連絡管
22ｂから流入し、蓄熱水槽Ｃ内の水の冷却または加温が
なされる。他方、熱源を使用する空調器12，13へは、他
端の鋼管１ｂの下側の連絡管７ｂから蓄熱された水が送
られ、放熱された水は一端の鋼管１ａの下側の連絡管７
ａから蓄熱水槽Ｃに戻されることになる。この例の場合
は、押し出し流れにより、水が滞留せずに流れるため、
蓄熱効率が向上することになる。

【００２０】図８は、本発明装置において、蓄熱水槽Ｃ
内の流動、つまりは各鋼管１，１ａ，１ｂ間の流動を小
動力で行えるようにした例を示したものである。各鋼管
１，１ａ，１ｂは底板４ａ及び蓋板４ｂにより塞がれ密
閉状に形成される。そして、隣接した鋼管同志が互いに
ストローパイプ26により連通されている。このストロー
パイプ26は、長い逆Ｕ字形に形成されており、その長い
脚部26ａが蓋板４ｂを貫通して鋼管１，１ａ，１ｂの下
部にまで深く挿入され、弯曲した頂部26ｂは各鋼管の上
部に突出された状態となっている。また、両端にある鋼
管１ａ，１ｂには、図６の例におけると同様に、その下
部に、上下に少し間隔をおいて２本の短尺な引出管６
ｂ，６ｂが突設され、それら引出管６ａ，６ｂには、建
物Ｂ内に突入する連絡管７ａ，７ｂ，22ａ，22ｂが、鋼
管１ａ，１ｂの沈設後に接続される。

【００２１】蓄熱水槽Ｃ内の水の流れは、矢印のよう
に、ストローパイプ26の挿入された一方の脚部26ａから
入って他方の脚部26ａへと流れ、次の鋼管１に流入し、
順次ストローパイプ26，26を経て一端の鋼管へと流動し
て行き、蓄熱水槽Ｃ内の水の蓄熱化がなされる。その際
の水の流動は、ポンプP₁、P₂によってなされるが、各鋼
管１，１ａ，１ｂは密閉され、ストローパイプ26により
連通されているので、ストローパイプのサイフォン作用
の働きで、小さな動力で円滑な流動ができることにな
る。この実施例の装置の場合も、空気調和設備との接続
は、さきに説明した図７の例のものと同様に実施でき
る。なお、この実施例においても、両端の鋼管１ａ，１
ｂよりの水の流出、流入は、図３の実施例におけるよう
に、各単一の連絡管７ａ，７ｂのみによることができ
る。この場合は、空気調和設備との接続は図１に示した
ものと同様となる。

【００２２】これまで説明してきた上記各実施例におい
ては、空気調和設備と接続する蓄熱水槽Ｃの流出、流入
用の連絡管７ａ，７ｂ，22ａ，22ｂは、いずれも両端に
ある鋼管１ａ，１ｂの下部に設けたものとなっている
が、その設けた位置はこれに限定されるものではなく、
鋼管１ａ，１ｂの下部から上部までのどの位置に設ける
ようにしてもよい。また、図９に示すように、鋼管１
ａ，１ｂの蓋板４ｂを貫通して設けた引出管６ａに、連
絡管７ａ，７ｂ、さらには22ａ，22ｂを取付けるように
することもできる。この場合は、特に、鋼管１，１ａ，
１ｂ相互の連通は、図４、図８に示すように、蓋板４ｂ
を通して連通管５を設けるようにすれば、引出管６ａ，
６ｂが鋼管１の側方に突出しないため、鋼管の埋設が円
滑に行えることになる。なお、この実施例の場合も、図
１、図７に示した空気調和設備との接続が適用できる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の蓄熱装
置は、従来、建造物の構築にあたって施設される鋼管柱
列土留壁の鋼管を、互に連通して蓄熱水槽を形成し、大
きな容量のものが安価なコストで得ることができ、空気
調和設備の建築費の低減化が図れることになる。

【００２４】また、請求項２の蓄熱装置では、上記の効
果に加えて、鋼管の上部と下部にて順次交互に連通する
ことにより、並列する鋼管であっても水が滞留せずに流
れ、蓄熱装置ひいては空気調和設備における省エネルギ
ー化が図れることになる。

【００２５】また、請求項３の蓄熱装置では、上記請求
項１のものの効果のほか、空調器と接続する配管施工が
簡便化され、さらには、鋼管の埋設が容易に行えること
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の概略を示す縦断面図である。

【図２】同概略平面図である。

【図３】本発明装置の一実施例を示す斜視図である。

【図４】同他の実施例を示す要部の斜視図である。

【図５】同さらに他の実施例を示す要部の斜視図であ
る。

【図６】本発明装置の別の実施例を示す斜視図である。

【図７】同実施例の装置と空気調和設備との関係を示す
縦断面図である。

【図８】本発明装置のさらに別の実施例を示す斜視図で
ある。

【図９】本発明装置における連絡管取付位置の他の例を
示す正面図である。

【符号の説明】

Ａ鋼管柱列土留壁Ｂ建物Ｃ蓄熱水槽１，１ａ，１ｂ鋼管２継手４ａ底板４ｂ蓋板５連通管６ａ，６ｂ引出管７ａ，７ｂ連絡管 10 熱交換器 11 ヒートポンプ 12 エアハンドリングユニット 13 ファンコイルユニット 17ａ，17ｂ切換弁 20 通気管 21 オーバーフロー管 22ａ，22ｂ連絡管 26 ストロー管

フロントページの続き (72)発明者飯田正人東京都港区元赤坂一丁目３番８号鹿島建設株式会社東京支店内 (72)発明者相楽典泰東京都調布市飛田給二丁目19番１号鹿島建設株式会社技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】建造物に隣接した地盤中に施設した鋼管
柱列土留壁における所要数の鋼管を、有底状に形成する
とともに、隣接する鋼管同志を互に順次連通して、鋼管
の連結による蓄熱水槽を形成し、該水槽には、水の流入
口又は流出口となる開口を少なくとも２個設けたことを
特徴とする、鋼管柱列土留壁を利用した空気調和設備用
蓄熱装置。
【請求項２】建造物に隣接した地盤中に施設した鋼管
柱列土留壁における所要数の鋼管を、有底状に形成する
とともに、隣接する鋼管同志を、上部または下部におい
て順次交互に連通して、鋼管の連結による蓄熱水槽を形
成し、該水槽には水の流入口又は流出口となる開口を少
なくとも２個設けたことを特徴とする、鋼管柱列土留壁
を利用した空気調和設備用蓄熱装置。
【請求項３】建造物に隣接した地盤中に施設した鋼管柱
列土留壁における所要数の鋼管を、有底状に形成すると
ともに、隣接する鋼管同志を、下端が鋼管の下部まで深
く挿入する逆Ｕ字状のストローパイプにより連通して、
鋼管の連結による蓄熱水槽を形成し、該水槽には、水の
流入口又は流出口となる開口を少なくとも２個設けたこ
とを特徴とする、鋼管柱列土留壁を利用した空気調和設
備用蓄熱装置。