(57)【要約】【課題】既製杭内に熱交換チューブを配置するための重錘を回収して、再利用することができ、しかも既製杭内の所定の深度位置に熱交換チューブを設置することができる装置を提供する。【解決手段】既製杭１４の内部に、地中熱利用のための熱交換チューブ１０を該チューブに作用する浮力に抗して挿入設置するための装置であって、熱交換チューブ１０が内周に取り付けられる取付リング２０と、熱交換チューブ１０の既製杭への挿入時に、取付リング２０に除荷・回収可能に載荷され取付リングを下降させる押込み具と、既製杭内に挿入された取付リング２０を既製杭１４の内周に保持する保持手段２１，２５とを備えてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既製杭の内部に、地中熱利用のための熱交換チューブを該チューブに作用する浮力に抗して挿入設置するための装置であって、
前記熱交換チューブが内周に取り付けられる取付リングと、
前記熱交換チューブの既製杭への挿入時に、前記取付リングに除荷・回収可能に載荷され該取付リングを下降させる押込み具と、
既製杭内に挿入された前記取付リングを既製杭の内周に保持する保持手段と
を備えてなることを特徴とする地中熱利用熱交換チューブの既製杭内設置装置。
【請求項２】
前記保持手段は、既製杭の内周に設けられ、前記取付リングが嵌合される固定リングと、
前記取付リングを前記固定リングに係合させる係合手段とからなることを特徴とする請求項１記載の地中熱利用熱交換チューブの既製杭内設置装置。
【請求項３】
前記係合手段は、前記取付リングの外周に設けられて、前記固定リングの下端に係合する環状突起からなることを特徴とする請求項２記載の地中熱利用熱交換チューブの既製杭内設置装置。
【請求項４】
前記係合手段は、前記取付リングの外周及び前記固定リングの内周にそれぞれ設けられて、互いに係合する鋸歯状突起からなることを特徴とする請求項２記載の地中熱利用熱交換チューブの既製杭内設置装置。
【請求項５】
前記保持手段は、前記取付リングの外周に設けられ、既製杭の内周に摩擦係合する弾性リングからなることを特徴とする請求項１記載の地中熱利用熱交換チューブの既製杭内設置装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地中熱利用熱交換チューブの既製杭内設置装置に関し、より詳細には未硬化のソイルセメントや水で満たされた既製杭内に熱交換チューブを浮力に抗して挿入設置するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地中の温度は一年を通して約１５〜１８度Ｃとほぼ一定であり、この特性を有効利用するために地中に埋設された既製杭の中に熱交換チューブを配置し、チューブ内に水などの熱媒体を循環させて地中の熱を利用する空調システムが知られている。
【０００３】
既製杭の内部は未硬化のソイルセメントや水で満たされており、この中に熱交換チューブを沈設しようとすると、熱交換チューブに浮力が作用する。このようなことから、熱交換チューブの沈設の際には、重錘を利用して浮力に対抗させている。
【０００４】
図１２は、従来の既製杭内部への熱交換チューブの沈設方法を示している。熱交換チューブ１０は熱媒体の送り管１０ａと戻り管１０ｂとを有し、それらの先端部がＵ字形の流路をもつ連結部材１１で連結されている。この連結部材１１にワイヤ１２等を介して重錘１３を懸吊し、既製杭１４の内部に熱交換チューブ１０を所定深度まで吊り降ろすのが従来の方法である。
【０００５】
その際、上記のように熱交換チューブ１０は大きな浮力を受けることから、重錘１３としては、例えば鋼製のものがしばしば用いられる。鋼製の重錘は比重が大きく、他の物質でできた同じ重さの重錘と比べて、その体積も小さくできるために有効であるが、費用が高価である。そのため、経済性や環境の面から、重錘を回収し再利用することが望ましいが、重錘１３を熱交換チューブ１０から外すとチューブが浮力を受けて浮き上がってしまうことから、所定の深度に配置することができず、一般には重錘１３を既製杭内部に残置するという手法が採られている。
【０００６】
特許文献１にはソイルセメント連続壁内に熱交換チューブを設置する方法が開示されている。この方法は、熱交換チューブの底部を保護する保護部材を備えた埋設ユニットに、熱交換チューブを固定してソイルセメント連続壁内に挿入し、連続壁の底部地盤に固定する方法である。しかし、この方法は、熱交換チューブを設置する深度位置が限られ、任意の深度位置に設置することができない。また、熱交換チューブの連続壁内への挿入に際しては、埋設ユニットの重量を利用していることから（同文献の段落００４４）、ソイルセメントの浮力に対抗するためには埋設ユニットを大重量のものとせざるをえず、しかもこの埋設ユニットは連続壁内に残置されて回収できないことから施工費用が高価になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１８４８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、既製杭内に熱交換チューブを配置するための重錘などの押込み具を回収して、再利用することができ、しかも既製杭内の所定の深度位置に熱交換チューブを設置することができる装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、既製杭の内部に、地中熱利用のための熱交換チューブを該チューブに作用する浮力に抗して挿入設置するための装置であって、
前記熱交換チューブが内周に取り付けられる取付リングと、
前記熱交換チューブの既製杭への挿入時に、前記取付リングに除荷・回収可能に載荷され該取付リングを下降させる押込み具と、
既製杭内に挿入された前記取付リングを既製杭の内周に保持する保持手段と
を備えてなることを特徴とする地中熱利用熱交換チューブの既製杭内設置装置にある。
【００１０】
前記保持手段は、既製杭の内周に設けられ、前記取付リングが嵌合される固定リングと、前記取付リングを前記固定リングに係合させる係合手段とから構成を採用することができる。また、前記係合手段は、前記取付リングの外周に設けられて、前記固定リングの下端に係合する環状突起からなる構成を採用することができる。
【００１１】
前記係合手段は、前記取付リングの外周及び前記固定リングの内周にそれぞれ設けられて、互いに係合する鋸歯状突起からなる構成を採用することもできる。前記保持手段は、前記取付リングの外周に設けられ、既製杭の内周に摩擦係合する弾性リングからなる構成を採用することもできる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、熱交換チューブを取付リングに取り付けるとともに、押込み具によって取付リングに除荷・回収可能に載荷し、取付リングを既製杭の内周に保持手段によって保持するようにしたので、押込み具を回収して再利用することができる。また、所定の深度位置で除荷するだけで、熱交換チューブを当該所定深度位置に容易に固定配置することができる。さらに、熱交換チューブは取付リングの内周に配置されるので、複数の熱交換チューブを既製杭内に設置することができる。さらに、熱交換チューブは既製杭の内周に近い位置に設置されることとなるので、熱交換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の第１実施形態を示す正面図であり、（ａ）は熱交換チューブの沈設時の状態、（ｂ）は沈設後の状態をそれぞれ示す。
【図２】取付リングの平面図である。
【図３】熱交換チューブの取付リングへの取付状態を示す部分断面図である。
【図４】取付リングの固定リングに対する係合手段の別の例を示す部分断面図である。
【図５】重錘の一例を示す斜視図である。
【図６】同重錘の載荷時の状態（ａ）及び除荷時の状態（ｂ）を示す正面図である。
【図７】この発明の第２実施形態を示す斜視図である。
【図８】ゴムリングの取付リングへの取付形態を示す一部破断した斜視図である。
【図９】熱交換チューブを既製杭内に挿入・沈設する状態を示す斜視図である。
【図１０】ゴムリングによって既製杭内周に保持された取付リングを示す部分断面図である。
【図１１】押込み具の別の例を示す正面図である。
【図１２】従来の熱交換チューブの沈設方法を示す正面図である。。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１，図２及び図３は、この発明の第１実施形態を示している。図１（ａ）は熱交換チューブ１０を既製杭１４内に沈設していている状態を示し、図１（ｂ）は熱交換チューブ１０の沈設後、該チューブが所定深度位置に固定された状態を示している。
【００１５】
この発明による設置装置は、熱交換チューブ１０が取り付けられる取付リング２０を有している。この取付リング２０を既製杭１４の内周に保持する手段として既製杭１４の内周には固定リング２１が設けられている。固定リング２１は周方向に複数に分割された分割リングであってもよい。取付リング２０及び固定リング２１ともに、鋼材で作られるが、硬質プラスチックなどの他の材料で作ることもできる。
【００１６】
取付リング２０は、外周が直円筒形となっている上リング部２０ａと、外周が下向きのテーパ面２２となっている下リング部２０ｂとからなっている。下リング部２０ｂは、既製杭１４の固定リング２１に嵌合される部分であり、したがって、下リング部２０ｂのテーパ面に対応して固定リング２１の内周は上向きのテーパ面２３となっている。
【００１７】
下リング部２０ｂには軸方向に沿った多数のスリット２４が設けられている。このようなスリット２４を設けることにより、固定リング２１への嵌合時に下リング部２０ｂが内周側に変形し、嵌合が容易となる。固定リング２１に嵌合された取付リング２０を固定リングに係合させる手段として、下リング部２０ｂの下端には環状突起２５が設けられている。この環状突起２５は固定リング２１の下端に係合可能である。
【００１８】
熱交換チューブ１０の既製杭への沈設時において、熱交換チューブ１０は取付リング２０の内周に取り付けられる。図２，図３に示すように、そのためのフック２９が取付リング２０の内周に設けられている。このフック２９は熱交換チューブ１０の送り管１０ａ及び戻り管１０ｂ間に通され、熱交換チューブ１０には浮力が働くので下端部の連結部材１１に掛け止めされることとなる。熱交換チューブ１０は、図示のように２つ、あるいは４つと取付リング２０に複数取り付けることができる。
【００１９】
既製杭１４の内部は前述のように未硬化のソイルセメントや水で満たされており、図１（ａ）に示す熱交換チューブ１０の既製杭１４への挿入・沈設時には、取付リング２０に押込み具、例えば図５に示すようなワイヤ２７で吊り下げられた重錘２６が載荷される（図１（ａ）において矢印は荷重を示す）。熱交換チューブ１０は複数の作業者のハンドリングにより、地上から既製杭１４の内部に徐々に挿入される。
【００２０】
その際、ワイヤ２７は重錘２６を軽く支持するだけであり、重錘２６の荷重はその大部分が取付リング２０を介して熱交換チューブ１０に加えられる。すなわち、熱交換チューブ１０は浮力に抗する下向きの荷重が加えられて既製杭１４内を下降する。そして、図１（ｂ）に示すように、取付リング２０が既製杭１４に設けた固定リング２１の深度位置に達すると、取付リング２０は固定リング２１に嵌合する。この嵌合によって、取付リング２０の環状突起２５が固定リング２１の下面に係合し、取付リング２０の抜け止めがなされる。すなわち、熱交換チューブ１０が既製杭１４の内周に保持される。
【００２１】
図４は取付リング２０と固定リング２１との係合手段の別の例を示している。この例では、取付リング２０の外周及び固定リング２１の内周に互いに係合する鋸歯状突起２７，２８が設けられている。鋸歯状突起２７，２８は取付リング２０の下方への移動は可能であるが、上方への移動は互いに係合して不可能となる形状を有している。
【００２２】
取付リング２０に載荷される重錘は種々の形状を採ることができ、図５はその一例を示している。この例では、重錘２６はロケット形状に作られ、上端に放射状に延びる複数のアーム３０を有している。アーム３０はその自由端側部分３０ａが基部に対して回動可能となっている。重錘の２６の取付リング２０への載荷時には、アーム３０が直線状となるようにして取付リング２０の上端にセットされる。
【００２３】
そして、熱交換チューブ１０の沈設時には、図６（ａ）に示すように、重錘２６はワイヤ２７により吊り下げられ、取付リング２０に荷重を付与した状態で既製杭１４内を下降する。取付リング２０が固定リング２１に嵌合した後、図６（ｂ）に示すように、重錘２６は引き上げられ除荷される。その際、アーム３０は自由端側部分３０ａが下方に回動して折れ曲がるので、ソイルセメントや水からの抵抗を少なくして引き上げることができる。
【００２４】
図７，図８は、この発明の第２実施形態を示している。この実施形態では、取付リング２０を既製杭１４内に保持する手段として、ゴムリング３１が用いられている。取付リング２０は、図８に示すように、上側半部が上端面に向かうにつれて徐々に厚みが大きくなるように形成され、すなわち上側半部の外周は下向きのテーパ面２０ｃとなっている。ゴムリング３１は、その上側半部が取付リング２０から突出するように、その下側半部がテーパ面２０ｃに固着されている。ゴムリング３１はテーパ面２０ｃに倣う形状に作られ、したがってゴムリング３１はその上端に向かうにつれて徐々に拡がる形状を有している。
【００２５】
取付リング２０は、外径が既製杭１４の内径よりも若干小さく作られ、取付リング２０の外周に配置されたゴムリング３１は既製杭１４の内周に接して、摩擦係合可能となっている。熱交換チューブ１０は、第１実施形態で例示したようなフック２９を介して取付リング２０にセットすることができる。また、図９に示すように、重錘２６も第１実施形態で例示したようなものを用いることができ、そのアーム３０を介して取付リング２０の上端面に載荷され、熱交換チューブ１０が既製杭１４内に挿入・沈設される。
【００２６】
熱交換チューブ１０の沈設時において、ゴムリング３１は既製杭１４の内周に摺接するが、上端側が拡がる形状を有しているので下降を妨げることはない。そして、図１０に示すように、所定の深度位置で重錘２６を吊り上げ除荷すると、熱交換チューブ１０に作用する浮力により取付リング２０が上昇しようとするが、ゴムリング３１が上端側が拡がる形状を有しているので既製杭１４の内周に摩擦係合し、熱交換チューブ１０が浮き上がることはない。
【００２７】
上記各実施形態では、取付リング２０を下降させる押込み具として重錘２６を用いる例を示したが、重錘に代えてロッドを用いることができる。この場合、図１１に示すように、例えばロッド３２の下端部に放射状に延びる複数のアーム３３を設け、これらのアーム３３を取付リング２０の上端に載せてロッド３２に下向きの力を加え、取付リング２０を下降させることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１０      熱交換チューブ
１４      既製杭
２０      取付リング
２１      固定リング
２５      環状突起
２６      重錘
３０      アーム
３１      ゴムリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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