(57)【要約】【課題】地中熱交換器を地中深くまで容易に設置できるようにすることを目的とする。【解決手段】第２の筒状筐体１２（筒状筐体）の外周面又は第１の筒状筐体１１（筒状筐体）の内周面に第１の熱媒管２１（熱媒管）を配置して構成され、地中に設けられる竪穴１８（設置穴）の方向に連なるように連結される複数の熱交換ユニット１０と、第２の筒状筐体１２（筒状筐体）の軸方向端部に設けられ、竪穴１８（設置穴）内に熱交換ユニット１０を一時的に支持する支持部材４０を挿通するための第１貫通孔１２Ｃと、軸方向に互いに隣接する２つの第２の筒状筐体１２（筒状筐体）同士を連結するボルト４２（連結部材）を挿通するための第２貫通孔１２Ｂとを有する連結部１２Ａと、複数の熱交換ユニット１０間において、互いに対応する第１の熱媒管２１、第２の熱媒管２２（熱媒管）同士を接続する管継手２８，３２（接続部）と、を有する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状筐体の外周面又は内周面に熱媒管が配置された熱交換ユニットと、
前記筒状筐体に設けられ、地中への設置穴内に前記熱交換ユニットを一時的に支持する際に支持部材を係合させるための係合部と、
前記筒状筐体に設けられ、２つの前記熱交換ユニットを軸方向に連結する際に用いられる連結部と、
を有する、地中熱交換器。
【請求項２】
前記筒状筐体として、前記熱媒管が前記外周面に配置される第１の筒状筐体と、この第１の筒状筐体の径方向外側に配置され前記熱媒管が前記内周面に配置される第２の筒状筐体とを有し、
前記係合部及び前記連結部は、夫々前記第１の筒状筐体及び前記第２の筒状筐体の少なくとも一方の軸方向端部に設けられている請求項１に記載の地中熱交換器。
【請求項３】
前記連結部には、２つの前記筒状筐体同士を連結する際に連結部材が挿通される挿通部が設けられている請求項１又は請求項２に記載の地中熱交換器。
【請求項４】
複数の前記熱交換ユニットが、前記筒状筐体の軸方向に隣り合う双方の前記連結部に跨る連結板を用い、この連結部及び連結板に前記連結部材を挿通することにより、前記設置穴の方向に連なるように連結され、
互いに対応する前記熱媒管同士は、接続部を介して接続される請求項３に記載の地中熱交換器。
【請求項５】
前記連結部材は、少なくとも頭部表面が樹脂で構成されたボルトである請求項４に記載の地中熱交換器。
【請求項６】
筒状筐体と、その外周面又は内周面に配置される熱媒管とを有する複数の熱交換ユニットを用い、その１番目の熱交換ユニットを地中に設けられた設置穴内に吊り下げて挿入し、前記設置穴の直径よりも長い支持部材を、前記筒状筐体の軸方向端部に設けられた連結部のうち上側の連結部の第１貫通孔に挿通して前記設置穴の地上への開口部に掛け渡し、１番目の前記熱交換ユニットを一時的に支持する工程と、
２番目の前記熱交換ユニットを吊り下げて１番目の前記熱交換ユニットの上に配置し、各々の前記連結部を連結して前記筒状筐体同士を連結する工程と、
１番目と２番目の前記熱交換ユニットの前記熱媒管同士を接続する工程と、
を有する地中熱交換器の地中への設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中熱交換器及び地中熱交換器の地中への設置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地中熱交換器の構成として、掘削した竪穴（設置穴）内に、竪穴内において、螺旋状の管体と、該管体の一端から連続して該螺旋の内側に通る管体と、管体の周囲に充填される充填材（ケイ素）を有するものが開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−９６０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に係る従来例では、地中熱交換器が、長手方向の全長において連なる一体物の管体で形成されている。地中での埋設深度が大きくなると、地中熱交換器の全長も大きくなるため、設置穴に挿入し難いと考えられる。
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮して、地中熱交換器を地中深くまで容易に設置できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明（地中熱交換器）は、筒状筐体の外周面又は内周面に熱媒管が配置された熱交換ユニットと、前記筒状筐体の軸方向端部に設けられ、地中への設置穴内に前記熱交換ユニットを一時的に支持する際に支持部材を係合させるための係合部と、前記筒状筐体の軸方向端部に設けられ、２つの前記熱交換ユニットを軸方向に連結する際に用いられる連結部と、を有している。
【０００７】
請求項１に記載の地中熱交換器では、筒状筐体に設けられた係合部に支持部材を係合させ、該支持部材を設置穴に掛け渡すことにより、熱交換ユニットを設置穴内に一時的に支持することができる。この支持状態で、２つの筒状筐体を、その連結部において軸方向に連結することができる。このように、地中熱交換器を複数の熱交換ユニットからなる分割構造とし、該熱交換ユニットを設置穴の方向に連結する構造とすることにより、地中熱交換器を地中深くまで容易に設置することができる。
【０００８】
請求項２の発明（地中熱交換器）は、請求項１に記載の地中熱交換器において、前記筒状筐体として、前記熱媒管が前記外周面に配置される第１の筒状筐体と、この第１の筒状筐体の径方向外側に配置され前記熱媒管が前記内周面に配置される第２の筒状筐体とを有し、前記係合部及び前記連結部は、夫々前記第１の筒状筐体及び前記第２の筒状筐体の少なくとも一方の軸方向端部に設けられている。
【０００９】
請求項２に記載の地中熱交換器では、第１の筒状筐体の外周面と第２の筒状筐体の内周面の間に熱媒管が配置されているので、設置穴への地中熱交換器の挿入時に、熱媒管が設置穴の内壁に接触することがなく、設置穴内での熱媒管の形状及び位置を安定させることができる。
【００１０】
連結部は、夫々第１の筒状筐体及び第２の筒状筐体の少なくとも一方の軸方向端部に設けられており、該連結部を外側の第２の筒状筐体に設けた場合には、該連結部の内側に熱媒管の接続部を配置することにより、設置穴への地中熱交換器の挿入時に、接続部が設置穴の内壁に接触することを抑制できる。一方、連結部を内側の第１の筒状筐体に設けた場合には、接続部での熱媒管同士の接続作業のための作業スペースが比較的広くなることから、その接続作業を比較的容易に行うことができる。
【００１１】
係合部についても、夫々第１の筒状筐体及び第２の筒状筐体の少なくとも一方の軸方向端部に設けられているので、該軸方向端部において熱交換ユニットを一時的に支持することができる。この係合部については、連結部と一体的に設けられていてもよいし、また連結部とは別個に設けられていてもよい。
【００１２】
請求項３の発明（地中熱交換器）は、請求項１又は請求項２に記載の地中熱交換器において、前記連結部には、２つの前記筒状筐体同士を連結する際に連結部材が挿通される挿通部が設けられている。
【００１３】
請求項３に記載の地中熱交換器では、連結部の挿通部に連結部材を挿通して、２つの筒状筐体同士を連結することができる。
【００１４】
請求項４の発明（地中熱交換器）は、請求項３に記載の地中熱交換器において、複数の前記熱交換ユニットが、前記筒状筐体の軸方向に隣り合う双方の前記連結部に跨る連結板を用い、この連結部及び連結板に前記連結部材を挿通することにより、前記設置穴の方向に連なるように連結され、互いに対応する前記熱媒管同士は、接続部を介して接続される。
【００１５】
請求項４に記載の地中熱交換器では、連結部及び連結板に連結部材を挿通することにより、２つの筒状筐体同士を連結することができる。互いに対応する熱媒管同士は、接続部を介して接続されるので、該熱媒管が直列に延長される。このため、複数の熱交換ユニットを設置穴の方向に容易に連結して行くことができる。
【００１６】
請求項５の発明（地中熱交換器）は、請求項４に記載の地中熱交換器において、前記連結部材が、少なくとも頭部表面が樹脂で構成されたボルトである。
【００１７】
請求項５に記載の地中熱交換器では、連結部材が、少なくとも頭部表面が樹脂で構成されたボルトであり、該ボルトの頭部と筒状筐体との接触部分が絶縁されているので、地中での電蝕を抑制することができる。
【００１８】
請求項６の発明（地中熱交換器の設置方法）は、筒状筐体と、その外周面又は内周面に配置される熱媒管とを有する複数の熱交換ユニットを用い、その１番目の熱交換ユニットを地中に設けられた設置穴内に吊り下げて挿入し、前記設置穴の直径よりも長い支持部材を、前記筒状筐体の軸方向端部に設けられた連結部のうち上側の連結部の第１貫通孔に挿通して前記設置穴の地上への開口部に掛け渡し、１番目の前記熱交換ユニットを一時的に支持する工程と、２番目の前記熱交換ユニットを吊り下げて１番目の前記熱交換ユニットの上に配置し、各々の前記連結部を連結して前記筒状筐体同士を連結する工程と、１番目と２番目の前記熱交換ユニットの前記熱媒管同士を接続する工程と、を有している。
【００１９】
請求項６に記載の地中熱交換器の地中への設置方法では、支持部材を用いて熱交換ユニットを設置穴に一時的に保持しておき、該熱交換ユニットの上に次の熱交換ユニットを配置して連結し、順次設置穴内に挿入して行くことにより、地中熱交換器を地中深くまで容易に設置することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載の地中熱交換器によれば、地中熱交換器を地中深くまで容易に設置することができる、という優れた効果が得られる。
【００２１】
請求項２に記載の地中熱交換器によれば、設置穴内での熱媒管の形状及び位置を安定させることができる、という優れた効果が得られる。
【００２２】
請求項３に記載の地中熱交換器によれば、連結部の挿通部に連結部材を挿通して、２つの筒状筐体同士を連結することができる、という優れた効果が得られる。
【００２３】
請求項４に記載の地中熱交換器によれば、複数の熱交換ユニットを設置穴の方向に容易に連結して行くことができる、という優れた効果が得られる。
【００２４】
請求項５に記載の地中熱交換器によれば、地中での電蝕を抑制することができる、という優れた効果が得られる。
【００２５】
請求項６に記載の地中熱交換器の地中への設置方法によれば、地中熱交換器を地中深くまで容易に設置することができる、という優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】地中熱交換器における熱交換ユニットを示す部分破断斜視図である。
【図２】熱交換ユニットを示す分解斜視図である。
【図３】最も下に配置される熱交換ユニットの下端部を示す斜視図である。
【図４】１番目の熱交換ユニットを竪穴内に挿入し、支持部材により一時的に支持した状態を示す断面図である。
【図５】２番目の熱交換ユニットを吊り下げて１番目の熱交換ユニットの上に配置し、連結部において連結した状態を示す断面図である。
【図６】２つの熱交換ユニットの連結部を示す拡大斜視図である。
【図７】２つの熱交換ユニットの連結部と、熱交換ユニットの内部構造を示す拡大断面図である。
【図８】連結部が第１の筒状筐体に設けられた例を示す拡大断面図である。
【図９】地中熱交換器の利用形態の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。
【００２８】
（地中熱交換器）
図１，図２において、本実施形態に係る地中熱交換器１００は、熱交換ユニット１０と、係合部の一例たる第１貫通孔１２Ｃと、連結部１２Ａとを有している。
【００２９】
熱交換ユニット１０は、筒状筐体の外周面又は内周面に、熱媒管の一例たる第１の熱媒管２１が配置され、地中に設けられる設置穴の一例たる竪穴１８の方向に連なるように連結可能となっている（図９参照）。また熱交換ユニット１０は、筒状筐体として、第１の熱媒管２１が外周面に配置される第１の筒状筐体１１と、この第１の筒状筐体１１の径方向外側に配置され第１の熱媒管２１が内周面に配置される第２の筒状筐体１２とを有している。更に熱交換ユニット１０は、第２の熱媒管２２と、充填材１４と、断熱材１６と、を有している。
【００３０】
図２において、第１の筒状筐体１１は、例えばアルミニウム等の熱伝導率が高い材質で構成された円筒である。第１の筒状筐体１１の両端は蓋部材２０により封止されている。なお、第１の筒状筐体１１を、一端が封止され他端が開口した有底円筒としておき、該他端側を蓋部材２０により封止するようにしてもよい。
【００３１】
図１，図２において、第２の筒状筐体１２は、第１の筒状筐体１１の径方向外側へ同軸的に設置される円筒である。即ち、熱交換ユニット１０は、第１の筒状筐体１１と第２の筒状筐体１２による二重管構造となっている。
【００３２】
第２の筒状筐体１２の材質は、アルミニウム等の熱伝導率が高いものであることが望ましい。第２の筒状筐体１２の内径は、第１の筒状筐体１１の外径よりも大きく設定されている。第１の筒状筐体１１及び第２の筒状筐体１２において、円筒部分の長さは同等である。第２の筒状筐体１２の軸方向の両端には、複数の熱交換ユニット１０を軸方向に直列に連結する際（図９参照）に用いられる連結部１２Ａが、夫々例えば一対ずつ設けられている。一対の連結部１２Ａは、第２の筒状筐体１２の周方向において、互いに点対称となる位置に設けられており、第２の筒状筐体１２の直径方向に対向している。
【００３３】
連結部１２Ａは、第１の筒状筐体１１及び第２の筒状筐体１２の少なくとも一方の軸方向端部に設けられており、２つの熱交換ユニット１０を軸方向に連結する際に用いられる。図１から図７に示される例では第２の筒状筐体１２に設けられ、図８に示される例では第１の筒状筐体１１に設けられている。
【００３４】
この連結部１２Ａは、第２の筒状筐体１２に設けられている。この連結部１２Ａには、２つの第２の筒状筐体１２同士を連結する際に連結部材（後述するボルト４２）が挿通される第２貫通孔１２Ｂが設けられている。この第２貫通孔１２Ｂは、挿通部の一例である。また連結部１２Ａには、第１貫通孔１２Ｃが設けられている。本実施形態における各々の連結部１２Ａには、１つの第１貫通孔１２Ｃと、２つの第２貫通孔１２Ｂとが形成されている。
【００３５】
第１貫通孔１２Ｃは、竪穴１８内に熱交換ユニット１０を一時的に支持する際に支持部材４０を挿通して係合させるための孔である。一対の連結部１２Ａにおける各々の第１貫通孔１２Ｃの位置は、一方の第１貫通孔１２Ｃから他方の第１貫通孔１２Ｃに支持部材４０を通した際に、該支持部材４０が第２の熱媒管２２や、該第２の熱媒管２２の上端に取り付けられる管継手３２と干渉しないように、連結部１２Ａの幅方向（第２の筒状筐体１２の周方向）にオフセットされている。
【００３６】
図６，図７において、連結部材は、少なくとも頭部表面が樹脂で構成されたボルト４２である。具体的には、ボルト４２は、例えば鉄鋼により構成され、第２の筒状筐体１２同士の連結時に第２の筒状筐体１２と対向する頭部表面が樹脂コーティングされている。ボルト４２の頭部と第２の筒状筐体１２との間には、例えば発泡ゴム製の座金４６を配置することが望ましい。ボルト４２の頭部を樹脂コーティングし、発泡ゴム製の座金４６を用いるのは、ボルト４２の頭部と第２の筒状筐体１２との間を電気的に絶縁し、地中での電蝕を抑制するためである。
【００３７】
図７に示されるように、複数の熱交換ユニット１０は、第２の筒状筐体１２の軸方向に隣り合う双方の連結部１２Ａに跨る連結板４８を用い、この連結部１２Ａ及び連結板４８にボルト４２を挿通することにより、設置穴１８の方向に連なるように連結される。互いに対応する第１の熱媒管２１同士は管継手２８を介して接続され、第２の熱媒管２２同士は管継手３２を介して接続される。具体的には、双方の連結部１２Ａにおける第２貫通孔１２Ｂの内側に、第２貫通孔１２Ｂに対応する貫通孔（図示せず）が形成された連結板４８を配置し、座金４６を取り付けたボルト４２を、第２の筒状筐体１２の径方向外側から第２貫通孔１２Ｂに挿通し、第２の筒状筐体１２の径方向内側からナット４４を締結して、連結部１２Ａと連結板４８を共締めする。なお、ボルト４２を、第２の筒状筐体１２の径方向内側から挿通して、第２の筒状筐体１２の径方向外側からナット４４を締結してもよい。
【００３８】
電蝕を抑制するために、ナット４４と連結部１２Ａとの間は電気的に絶縁されていることが望ましい。その対策として、連結板４８として、樹脂板を用いたり、金属板の表面を樹脂コーティングしたものを用いたりすることが挙げられる。またナット４４の表面を樹脂で構成してもよい。
【００３９】
なお、図８に示されるように、連結部１１Ａを第１の筒状筐体１１に設けるようにしてもよい。この連結部１１Ａは、連結部１２Ａ（図７）と同等の構成とされる。また第１の筒状筐体１１に連結部１１Ａを設けると共に、第２の筒状筐体１２に連結部１２Ａを設けてもよい。
【００４０】
図１，図２において、第１の熱媒管２１は、第１の筒状筐体１１と第２の筒状筐体１２との間に直接的に接触挟持された、例えば樹脂管である。樹脂としては、ポリブテン、ポリエチレン、結晶性樹脂等を用いることができる。この第１の熱媒管２１は、第１の筒状筐体１１と第２の筒状筐体１２との間に螺旋状に配置されている。図７に示されるように、第１の熱媒管２１の断面形状は、第１の筒状筐体１１と第２の筒状筐体１２との間に挟持された状態において、略楕円形（長円形）となっている。このときの第１の筒状筐体１１の軸方向における第１の熱媒管２１の外寸は、例えば２５ｍｍであり、第１の筒状筐体１１の半径方向における第１の熱媒管２１の外寸は、例えば１０ｍｍである。第１の熱媒管２１の肉厚は、例えば１．３ｍｍであり、流路は確保されている。
【００４１】
第１の熱媒管２１の１ｍあたりの巻き数は、３０巻き以下である。これは、１ｍあたりの巻き数を３０巻きより多くしても、熱伝導率の上昇が飽和してしまうためである。
【００４２】
図１，図２において、第２の熱媒管２２は、第１の熱媒管２１の下端（一端）に接続され、第１の筒状筐体１１の径方向内側に挿通された、例えばストレート形状の樹脂管である。樹脂としては、第１の熱媒管２１と同様に、ポリブテン、ポリエチレン、結晶性樹脂等を用いることができる。第２の熱媒管２２は、第１の筒状筐体１１よりも長く構成され、両端が該第１の筒状筐体１１から突出している。
【００４３】
図３に示されるように、複数の熱交換ユニット１０のうち最も下側に位置する熱交換ユニット１０においては、第２の熱媒管２２の下端が、第１の熱媒管２１の下端と、管継手２４により接続されている。組立て性や施工性を考慮して、管継手２４には、第１の熱媒管２１や第２の熱媒管２２を差し込むだけで接続が完了する、所謂ワンタッチジョイントが用いられる。図１，図２に示される管継手２８，３２についても同様である。なお、図示の例では、管継手２４，２８がエルボ型、管継手３２がストレート型となっているが、継手形状はこれに限られない。
【００４４】
第１の熱媒管２１の上端には、管継手２８を介して、例えば行き配管２６（図９）が接続されるようになっている。また第２の熱媒管２２の上端には、管継手３２を介して、例えば戻り配管３０（図９）が接続されるようになっている。
【００４５】
図３において、充填材１４は、第１の筒状筐体１１と第２の筒状筐体１２と第１の熱媒管２１との間に充填されている。換言すれば、充填材１４は、第１の筒状筐体１１と第２の筒状筐体１２との間で、第１の熱媒管２１の外側に充填されている。充填材１４は、第１の熱媒管２１よりも熱伝導率の高い材料からなっている。
【００４６】
図３において、断熱材１６は、第１の筒状筐体１１の径方向内側かつ第２の熱媒管２２の周囲に配置されている。この断熱材１６は、第２の熱媒管２２を被覆する発泡樹脂からなる第１の断熱材１６Ａと、砂からなる第２の断熱材１６Ｂとを有して構成されている。第１の断熱材１６Ａは、例えばシート状の発泡樹脂（発泡スチロール）であり、第２の熱媒管２２に巻き付けられている。第２の断熱材１６Ｂは、第１の断熱材１６Ａと第１の筒状筐体１１との間に充填されている。上記したように、第１の筒状筐体１１の両端は、例えば蓋部材２０が溶接、接着等により固定されることで封止されているので、砂からなる第２の断熱材１６Ｂが第１の筒状筐体１１の下端から流出することはない。
【００４７】
（地中熱交換器の地中への設置方法）
図４から図８において、本実施形態に係る地中熱交換器の地中への設置方法は、筒状筐体の一例たる第１の筒状筐体１１及び第２の筒状筐体１２と、第１の筒状筐体１１の外周面又は第２の筒状筐体１２の内周面に配置される熱媒管の一例たる第１の熱媒管２１とを有する複数の熱交換ユニット１０を用い、その１番目の熱交換ユニット１０を地中に設けられた竪穴１８（設置穴）内に吊り下げて挿入し、竪穴１８の直径よりも長い支持部材を、筒状筐体の軸方向端部に設けられた連結部のうち上側の連結部の第１貫通孔に挿通して竪穴１８の地上への開口部に掛け渡し、１番目の熱交換ユニット１０を一時的に支持する工程（図４）と、２番目の熱交換ユニット１０を吊り下げて１番目の熱交換ユニット１０の上に配置し、各々の連結部を連結して筒状筐体同士を連結する工程（図５から図８）と、１番目と２番目の熱交換ユニット１０の第１の熱媒管２１同士及び第２の熱媒管２２同士を接続する工程（図５から図８）と、を有している。
【００４８】
図４に示されるように、１番目の熱交換ユニット１０の吊下げは、例えば、該熱交換ユニット１０の上端における一対の連結部１２Ａの第２貫通孔１２Ｂに支持棒５０を挿通し、該支持棒５０に、図示しないクレーンから延びるワイヤーロープ５２を掛けることにより行う。この際、竪穴１８の地上への開口部の周囲に、Ｈ型鋼等の支持台５４を設置しておき、吊り下げた１番目の熱交換ユニット１０の大部分を竪穴１８内に挿入したところで、熱交換ユニット１０の上端における一対の連結部１２Ａの第１貫通孔１２Ｃに支持部材４０を挿通し、該支持部材４０を支持台５４に掛け渡すようにすることにより、該熱交換ユニット１０を一時的に支持することができる。支持状態となったら、支持棒５０及びワイヤーロープ５２を取り外す。なお、支持台５４は木材等であってもよく、また環状の部材であってもよい。
【００４９】
次に、図５に示されるように、支持棒５０及びワイヤーロープ５２を２番目の熱交換ユニット１０に取り付け、該２番目の熱交換ユニット１０を吊り下げて、１番目の熱交換ユニット１０の上に配置する。このとき、図７に示されるように、双方の連結部１２Ａの端面同士が熱交換ユニット１０の軸方向に互いに突き合わされるようにする。そして、双方の連結部１２Ａの内側に連結板４８を配置し、座金４６を取り付けたボルト４２を連結部１２Ａ（第２貫通孔１２Ｂ）及び連結板４８に、第２の筒状筐体１２の径方向外側から挿通し、連結部１２Ａの内側からナット４４を締結して、連結部１２Ａと連結板４８を共締めする。これにより、軸方向に互いに隣接する２つの第２の筒状筐体１２同士を連結することができる。
【００５０】
突き合わされた連結部１２Ａは二組で計４箇所あり、各々の連結部１２Ａに第２貫通孔１２Ｂが２箇所ずつ形成されているので、ボルト４２及びナット４４は８組使用される。連結板４８は、１枚に４本のボルト４２を通す構成であれば、突き合わされた一組の連結部１２Ａにつき１枚ずつ、計２枚使用され、１枚に２本のボルト４２を通す構成であれば、突き合わされた一組の連結部１２Ａにつき２枚ずつ、計４枚使用される。
【００５１】
１番目と２番目の熱交換ユニット１０の第１の熱媒管２１同士は、管継手２８により接続され、第２の熱媒管２２同士は管継手３２により接続される。
【００５２】
図７に示される例では、連結部１２Ａが外側の筒状筐体、即ち第２の筒状筐体１２に設けられているので、該連結部１２Ａの内側に第１の熱媒管２１の管継手２８（接続部）を配置することにより、竪穴１８への地中熱交換器１００の挿入時に、管継手２８が竪穴１８の内壁に接触することを抑制できる。
【００５３】
一方、図８に示されるように、連結部１１Ａが内側の筒状筐体、即ち第１の筒状筐体１１に設けられている場合には、管継手２８での第１の熱媒管２１同士の接続作業のための作業スペースが比較的広くなることから、その接続作業を比較的容易に行うことができる。
【００５４】
以下、連結された熱交換ユニット１０を若干吊り上げ、支持部材４０を外してから竪穴１８に挿入し、最も上側の熱交換ユニット１０の上端における一対の連結部１２Ａの第１貫通孔１２Ｃに支持部材４０を挿通し、該支持部材４０を支持台５４に掛け渡して、次の熱交換ユニット１０の連結を行って行く。
【００５５】
このように、本実施形態に係る地中熱交換器の地中への設置方法によれば、地中熱交換器１００を複数の熱交換ユニット１０からなる分割構造とし、支持部材４０を用いて熱交換ユニット１０を竪穴１８に一時的に保持しておき、該熱交換ユニット１０の上に次の熱交換ユニット１０を配置して連結し、順次竪穴１８内に挿入して行くことにより、地中熱交換器１００を地中深くまで容易に設置することができる（図９参照）。
【００５６】
第１の筒状筐体１１の外周面と第２の筒状筐体１２の内周面の間に第１の熱媒管２１が配置されているので、竪穴１８への地中熱交換器１００の挿入時に、該第１の熱媒管２１が竪穴１８の内壁に接触することがなく、竪穴１８内での第１の熱媒管２１の形状及び位置を安定させることができる。
【００５７】
連結部材として、少なくとも頭部表面が樹脂で構成されたボルト４２が用いられており、該ボルト４２の頭部と第２の筒状筐体１２との接触部分が絶縁されているので、第２の筒状筐体１２の材料のイオン化傾向がボルト４２の材料のイオン化傾向よりもが大きい場合における、地中での該第２の筒状筐体１２の電蝕を抑制することができる。これにより、地中熱交換器１００の耐久性を高めることができる。
【００５８】
図９において、本実施形態に係る地中熱交換器１００は、３つの熱交換ユニット１０を連結して構成されており、行き配管２６及び戻り配管３０と接続され、地中に穿孔された竪穴１８において地上から例えば５ｍ以上の深さに設置されている。竪穴１８内における地中熱交換器１００の周囲は、例えばモルタル３８により埋められる。また地中熱交換器１００の上方部分は、例えば砂３６により埋められる。行き配管２６及び戻り配管３０は、例えば建物３４内に引き込まれ、空調機器の熱交換器（図示せず）に接続される。これにより、該熱交換器と地中熱交換器１００との間で熱媒体（例えば不凍液）を循環させることが可能となる。
【００５９】
（地中熱交換器の作用）
図９において、本実施形態に係る地中熱交換器１００では、行き配管２６、第１の熱媒管２１、第２の熱媒管２２、戻り配管３０からなる管内で熱媒体を循環させることより、第１の熱媒管２１と地中との間で得られる熱を、第２の熱媒管２２及び戻り配管３０を通じて建物３４内に輸送することができる。熱媒体の流れは、矢印Ａ方向が行き方向であり、矢印Ｂ方向が戻り方向である。
【００６０】
地上から例えば５〜１０ｍ程度の深さの地中温度は、年間を通してほぼ一定である。従って、建物３４内の温度が地中の温度よりも低い場合には、地中熱により建物３４内の温度を高めることができる。逆に、建物３４内の温度が地中の温度よりも高い場合には、地中熱により建物３４内の温度を低めることができる。
【００６１】
第１の熱媒管２１は、第１の筒状筐体１１と第２の筒状筐体１２との間に螺旋状に配置されているので、流路長さ及び採熱有効断面積を大きく確保することができる。また第１の筒状筐体１１と第２の筒状筐体１２と第１の熱媒管２１との間に充填される充填材１４が、第１の熱媒管２１よりも熱伝導率の高い材料からなっているので、第１の熱媒管２１と地中との間の熱交換がより効率的に行われる。これにより、地中熱の採熱効率を向上させることができる。複数の熱交換ユニット１０を直列に接続すると、更に採熱効率を向上させることが可能である。
【００６２】
また第１の筒状筐体１１の径方向内側かつ第２の熱媒管２２の周囲には、断熱材１６が配置されている。この断熱材１６は、発泡樹脂からなる第１の断熱材１６Ａと、砂からなる第２の断熱材１６Ｂとを有して構成されている。第１の断熱材１６Ａで第２の熱媒管２２を被覆し、その周囲に砂からなる第２の断熱材１６Ｂを充填しているので、第２の熱媒管２２を熱媒体が通る際に、その周囲との間で熱交換が起き、熱損失が生じることを抑制できる。
【００６３】
一例として、地上温度が地中温度よりも低い場合、地中熱交換器１００の上部（地上側部分）と下部（地中側部分）とでは、上部の周囲温度が下部の周囲温度よりも若干低くなることが考えられる。このような場合でも、第１の筒状筐体１１の径方向内側かつ第２の熱媒管２２の周囲に断熱材１６を配置しておくことにより、第１の熱媒管２１において暖められた熱媒体が、第２の熱媒管２２を通過する際に冷却されることを抑制できる。これにより、第２の熱媒管２２での熱損失を抑制して、低コストで地中熱の採熱効率を向上させることができる。
【００６４】
また、第１の断熱材１６Ａで第２の熱媒管２２を被覆し、その周囲に砂からなる第２の断熱材１６Ｂを充填することにより、第１の筒状筐体１１と第２の筒状筐体１２と第１の熱媒管２１との間に充填される充填材１４が、第１筒状筐体内に進入することを抑制できる。
【００６５】
更に第２の断熱材１６Ｂとして砂を用いることにより、熱交換ユニット１０の比重を高めて、地下水による熱交換ユニット１０の浮き上がりを抑制することができる。
【００６６】
［他の実施形態］
設置穴を竪穴１８としたが、設置穴は地面の法線方向に対して傾斜していてもよい。
【００６７】
熱交換ユニット１０が、筒状筐体として、第１の筒状筐体１１及び第２の筒状筐体１２を有するものとしたが、これに限られず、その何れか一方を用いてもよい。
【００６８】
図７において、係合部の一例として、第１貫通孔１２Ｃを挙げたが、係合部は孔に限られず、連結部１２Ａの側方（第２の筒状筐体１２の周方向）に開口する切欠きであってもよい。また係合部が連結部１２Ａに設けられるものとしたが、これに限られず、該連結部１２Ａと別に設けられていてもよい。具体的には、係合部が、第２の筒状筐体１２における連結部１２Ａ以外の部位や、第１の筒状筐体１１に設けられていてもよい。図８に示される例では、係合部が、第１の筒状筐体１１における連結部１１Ａ以外の部位や、第２の筒状筐体１２に設けられていてもよい。
【００６９】
挿通部の一例として、第２貫通孔１２Ｂを挙げたが、挿通部は孔に限られず、連結部１２Ａの側方（第２の筒状筐体１２の周方向）に開口する切欠きであってもよい。
【００７０】
接続部として、管継手２８，３２を用いるものとしたが、第１の熱媒管２１同士及び第２の熱媒管２２同士を接続できれば、他の接続手段を用いてもよい。
【００７１】
連結部１２Ａの構成や熱交換ユニット１０同士の連結構造は上記のものに限られず、適宜変更することが可能である。例えば、連結板４８を用いずに、連結部１２Ａ同士を重ねて、ボルト４２及びナット４４により締結することにより連結してもよい。
【００７２】
連結部材として、少なくとも頭部表面が樹脂で構成されたボルト４２を用いるものとしたが、これに限られず、電蝕抑制効果を有する構成であれば、どのような連結部材を用いてもよい。例えば、ボルト４２の材質を、第２の筒状筐体１２と同じアルミニウム製とすれば、頭部表面が樹脂で構成されていなくてもよい。また樹脂ボルトを用いてもよい。
【００７３】
熱交換ユニット１０を直接に連結せず、単独で用いる場合には、下端側の連結部１２Ａを省略してもよい。この場合、上端側の連結部１２Ａは、クレーン等による吊下げポイントとして使用することが可能である。
【００７４】
熱交換ユニット１０を１つずつ連結するものとしたが、複数の熱交換ユニット１０を予め連結した集合体（図示せず）を用意しておき、これを順次連結して行くようにしてもよい。
【００７５】
地中熱交換器１００により得られた地中熱は、建物３４の空調に限られず、例えば道路の融雪にも利用することができる。
【００７６】
第１の熱媒管２１が螺旋状に配置されるものとしたが、これに限られず、第１の筒状筐体１１と第２の筒状筐体１２の間に挟持されていれば、どのような配置であってもよい。
【００７７】
充填材１４が、第１の熱媒管２１よりも熱伝導率の高い材料からなるものとしたが、熱伝導率が第１の熱媒管２１と同等又はそれ以下の材料からなるものであってもよい。
【００７８】
断熱材１６として、発泡樹脂からなる第１の断熱材１６Ａと砂からなる第２の断熱材１６Ｂを用いるものとしたが、これに限られず、第１の断熱材１６Ａ又は第２の断熱材１６Ｂの何れか一方を用いてもよい。また第１の断熱材１６Ａとして、発泡樹脂を用いるものとしたが、第１の断熱材１６Ａの構成はこれに限られず、例えばグラスウールを用いてもよい。更に、熱交換ユニット１０が十分に深い地中に設置され、該熱交換ユニット１０の上下での温度差が無視できるような場合、断熱材１６を設けない構造としてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１０    熱交換ユニット
１１    第１の筒状筐体（筒状筐体）
１２    第２の筒状筐体（筒状筐体）
１２Ａ  連結部
１２Ｂ  第２貫通孔（挿通部）
１２Ｃ  第１貫通孔（係合部）
１８    竪穴（設置穴）
２１    第１の熱媒管（熱媒管）
２８    管継手（接続部）
３２    管継手（接続部）
４０    支持部材
４２    ボルト（連結部材）
１００    地中熱交換器
【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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