(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に鉛直に形成された掘削孔内に挿入される地中熱交換器であって、
前記掘削孔内の平面中心部に配置される、管軸方向が鉛直方向に沿った中央管と、
前記中央管と前記掘削孔の内周面との間に配置される複数の周囲管であって、前記周囲管の外周面を前記中央管の外周面に対向して配置され、管軸方向が鉛直方向に沿った前記複数の周囲管と、
前記中央管の下方に設けられ、前記中央管の熱媒体の流路を分岐して前記周囲管毎に割り当てる分岐部と、を有し、
前記周囲管を熱媒体が流れる方向は、前記中央管を熱媒体が流れる方向と逆向きであり、
前記周囲管と前記掘削孔の前記内周面との間の間隔の方が、前記周囲管と前記中央管との間の間隔よりも小さくなるように前記周囲管は配置されており、
前記分岐部は、上部部材と、該上部部材の下面に接合されている下部部材とを有し、
前記上部部材は、前記中央管の下側の管端部が差し込み固定される鉛直方向に沿った中央貫通孔と、前記周囲管毎にそれぞれ設けられ、対応する前記周囲管の下側の管端部が差し込み固定される鉛直方向に沿った周囲貫通孔とを有し、
前記下部部材は、前記上部部材の下面と対向する上面に、前記中央貫通孔と前記周囲貫通孔とを連通する有底凹部を有し、
前記上部部材及び前記下部部材は、熱可塑性樹脂であり、
前記上部部材及び前記下部部材は、接合対象となる部分同士が一体不可分な状態になっていることを特徴とする地中熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の地中熱交換器であって、
前記周囲管は、前記掘削孔の前記内周面に接触するように配置されており、
前記掘削孔内に前記中央管、前記周囲管、及び前記分岐部が配置された状態で、前記掘削孔内には充填材が充填されていることを特徴とする地中熱交換器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の地中熱交換器であって、
前記中央管の管軸と前記周囲管の管軸との間の距離が、前記複数の周囲管の全てについて互いに等しくなるように前記周囲管は配されていることを特徴とする地中熱交換器。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の地中熱交換器であって、
前記複数の周囲管は、前記掘削孔の周方向に均等ピッチで配置されていることを特徴とする地中熱交換器。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の地中熱交換器であって、
前記中央管、前記複数の周囲管、及び前記分岐部は、何れも熱可塑性樹脂製であり、
前記中央管と前記分岐部とは、融着接合されており、
前記複数の周囲管と前記分岐部とは、融着接合されていることを特徴とする地中熱交換器。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載の地中熱交換器であって、
前記中央管及び前記複数の周囲管は、何れも管軸が鉛直方向に真っ直ぐな直管であることを特徴とする地中熱交換器。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載の地中熱交換器であって、
前記複数の周囲管の内径は互いに等しく、
前記周囲管の前記内径の前記複数倍の大きさよりも、前記中央管の内径は大きいことを特徴とする地中熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
通年の温度変動の小さい地中熱を利用して建物の冷暖房等を行う地中熱利用システムが注目されている。この地中熱利用システムでは、地盤との間で採・放熱を行うべく地中に地中熱交換器が設置される。そして、例えば、夏場には地盤に放熱し、冬場には地盤から採熱する（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５６３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１Ａの概略斜視図に示すように、この地中熱交換器１３０は、地盤Ｇの掘削孔２３内に鉛直に建て込まれた採放熱管としてのポリエチレン等の樹脂製Ｕ字管１３１を有し、Ｕ字管１３１の周囲の隙間Ｐ２３には、砂やモルタル等の充填材２７が充填されている。そして、このＵ字管１３１の一方の管を往路管１３２として同管１３２内に、水や不凍液等の熱媒体２６を流し込むとともに、もう一方の管１３４を復路管として、同管１３４から、地盤Ｇとの間で熱交換後の熱媒体２６を取り出して、ヒートポンプ等へ送出して利用する。
【０００５】
かかるＵ字管１３１は、通常、掘削孔２３内に往路管１３２及び復路管１３４を一組として、一組又は二組配されるが、図１Ａのように二組が配置される場合には、図１Ｂのように往路管１３２と復路管１３４とが近接せざるを得ない。すると、同図１Ｂに示すように、地盤Ｇと熱交換後の熱媒体２６が流れる復路管１３４から熱交換前の熱媒体２６が流れる往路管１３２へと熱移動する所謂ショートサーキットを生じ、結果、地中熱交換器１３０の熱交換効率が悪くなる虞があった。
【０００６】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、熱媒体を流すための三本以上の管を掘削孔内に有する地中熱交換器において、熱媒体の流れる方向が互いに逆向きとなる管同士の間のショートサーキットを抑制して熱交換効率を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するために請求項１に示す発明は、
地盤に鉛直に形成された掘削孔内に挿入される地中熱交換器であって、
前記掘削孔内の平面中心部に配置される、管軸方向が鉛直方向に沿った中央管と、
前記中央管と前記掘削孔の内周面との間に配置される複数の周囲管であって、前記周囲管の外周面を前記中央管の外周面に対向して配置され、管軸方向が鉛直方向に沿った前記複数の周囲管と、
前記中央管の下方に設けられ、前記中央管の熱媒体の流路を分岐して前記周囲管毎に割り当てる分岐部と、を有し、
前記周囲管を熱媒体が流れる方向は、前記中央管を熱媒体が流れる方向と逆向きであり、
前記周囲管と前記掘削孔の前記内周面との間の間隔の方が、前記周囲管と前記中央管との間の間隔よりも小さくなるように前記周囲管は配置されており、
前記分岐部は、上部部材と、該上部部材の下面に接合されている下部部材とを有し、
前記上部部材は、前記中央管の下側の管端部が差し込み固定される鉛直方向に沿った中央貫通孔と、前記周囲管毎にそれぞれ設けられ、対応する前記周囲管の下側の管端部が差し込み固定される鉛直方向に沿った周囲貫通孔とを有し、
前記下部部材は、前記上部部材の下面と対向する上面に、前記中央貫通孔と前記周囲貫通孔とを連通する有底凹部を有し、
前記上部部材及び前記下部部材は、熱可塑性樹脂であり、
前記上部部材及び前記下部部材は、接合対象となる部分同士が一体不可分な状態になっていることを特徴とする。
【０００８】
上記請求項１に示す発明によれば、中央管は平面中心部に配置され、また、中央管に対して熱媒体の流れる方向が逆向きの周囲管は、中央管よりも掘削孔の内周面の方に接近して配置されている。よって、中央管と周囲管との間に大きな間隔を設けることができて、その結果、中央管を流れる熱媒体と周囲管を流れる熱媒体との間のショートサーキットを抑制して、地中熱交換器の熱交換効率を高めることができる。
また、複数の周囲管は、掘削孔の内周面に接近して配置されるので、地盤との間で熱交換を行うための有効面積の拡大を図れ、このことも地中熱交換器の熱交換効率の向上に寄与する。
また、中央貫通孔及び複数の周囲貫通孔が形成された上部部材と、これら中央貫通孔と各周囲貫通孔とを連通する凹部が形成された下部部材という簡単な構造で、分岐部を構成することができる。よって、地中熱交換器を安価に製造可能となる。
【０００９】
請求項２に示す発明は、請求項１に記載の地中熱交換器であって、
前記周囲管は、前記掘削孔の前記内周面に接触するように配置されており、
前記掘削孔内に前記中央管、前記周囲管、及び前記分岐部が配置された状態で、前記掘削孔内には充填材が充填されていることを特徴とする。
【００１０】
上記請求項２に示す発明によれば、中央管は平面中心部に配置され、中央管とは熱媒体の流れる方向が逆方向の周囲管は、中央管よりも最も離間した掘削孔の内周面に接触して配置されている。よって、全ての周囲管について、中央管と周囲管との間に最大の間隔を設けることができて、その結果、中央管を流れる熱媒体と周囲管を流れる熱媒体との間のショートサーキットをより効果的に抑制して、地中熱交換器の熱交換効率を更に高めることができる。
【００１１】
請求項３に示す発明は、請求項１又は２に記載の地中熱交換器であって、
前記中央管の管軸と前記周囲管の管軸との間の距離が、前記複数の周囲管の全てについて互いに等しくなるように前記周囲管は配されていることを特徴とする。
【００１２】
上記請求項３に示す発明によれば、全ての周囲管についてショートサーキットの影響を略均等に揃えることができるので、全ての周囲管について熱交換効率を揃えることができる。
【００１３】
請求項４に示す発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の地中熱交換器であって、
前記複数の周囲管は、前記掘削孔の周方向に均等ピッチで配置されていることを特徴とする。
【００１４】
上記請求項４に示す発明によれば、複数の周囲管は、掘削孔の周方向に均等ピッチで配置されているので、複数の周囲管全体で、掘削孔の側方の全方向から地中熱を有効に受け止めることができて、その結果、熱交換効率の向上を図れる。
【００１５】
請求項５に示す発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の地中熱交換器であって、
前記中央管、前記複数の周囲管、及び前記分岐部は、何れも熱可塑性樹脂製であり、
前記中央管と前記分岐部とは、融着接合されており、
前記複数の周囲管と前記分岐部とは、融着接合されていることを特徴とする。
【００１６】
上記請求項５に示す発明によれば、中央管と分岐部とは融着接合されているので、高度な水密状態で接合されており、また、複数の周囲管と分岐部とは融着接合されているので、高度な水密状態で接合されている。よって、地中熱交換器の防漏性を向上することができる。
【００１９】
請求項６に示す発明は、請求項１乃至５の何れかに記載の地中熱交換器であって、
前記中央管及び前記複数の周囲管は、何れも管軸が鉛直方向に真っ直ぐな直管であることを特徴とする。
【００２０】
上記請求項６に示す発明によれば、鉛直方向の略全長に亘り、中央管と周囲管との間の間隔を略等しくできるので、ショートサーキットを全長に亘って有効に抑制可能となる。
【００２１】
請求項７に示す発明は、請求項１乃至６の何れかに記載の地中熱交換器であって、
前記複数の周囲管の内径は互いに等しく、
前記周囲管の前記内径の前記複数倍の大きさよりも、前記中央管の内径は大きいことを特徴とする。
【００２２】
上記請求項７に示す発明によれば、周囲管での熱媒体の流速は中央管よりも低下されるので、中央管よりも地盤に近い周囲管は、より効率的に地盤との間で熱交換を行うことができて、その結果、地中熱交換器の熱交換効率の向上を図れる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、熱媒体を流すための三本以上の管を掘削孔内に有する地中熱交換器において、熱媒体の流れる方向が互いに逆向きとなる管同士の間のショートサーキットを抑制して熱交換効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１Ａは、従来の地中熱交換器１３０の概略斜視図であり、図１Ｂは、図１Ａ中のＢ−Ｂ断面図である。
【図２】本実施形態に係る地中熱交換器３０を用いた地中熱利用システム１１の説明図である。
【図３】図３Ａは、地盤Ｇの竪孔２３を透視して見た地中熱交換器３０の概略斜視図であり、図３Ｂは、図３Ａ中のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】継ぎ手部３６の分解斜視図である。
【図５】融着接合をするためのソケット型の加熱板５０及び平板状の加熱板５５を示す概略斜視図である。
【図６】図６Ａ乃至図６Ｃは、設置予定地に地中熱交換器３０を設置する様子を示す概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
＝＝＝本実施形態＝＝＝
＜＜＜地中熱交換器３０について＞＞＞
図２は、本実施形態に係る地中熱交換器３０を用いた地中熱利用システム１１の説明図である。図３Ａは、地盤Ｇの竪孔２３を透視して見た地中熱交換器３０の概略斜視図である。また、図３Ｂは、図３Ａ中のＢ−Ｂ断面図である。
【００２６】
この地中熱利用システム１１は、地盤Ｇとの間で熱交換を行う地中熱交換器３０と、地中熱交換器３０を含めた所定ルートで循環される水又は不凍液等の液状の熱媒体２６からの熱を利用して、建物１の暖房のための温水や冷房のための冷水を生成するヒートポンプ１５と、熱媒体２６を上記所定ルートで循環するための循環ポンプ１７とを有する。なお、ヒートポンプ１５の構成は周知なので、その説明は省略する。
【００２７】
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、地中熱交換器３０は所謂「ボアホール方式」である。つまり、地中熱交換器３０は、地盤Ｇに形成された竪孔２３（掘削孔に相当）に挿入される採放熱管３１を有し、また、竪孔２３と採放熱管３１との間の空間ＳＰ２３には充填材２７が充填されている。
【００２８】
ここで、採放熱管３１は、管軸方向が鉛直方向に沿った三本以上の単管３２，３４，３４，３４，３４を有し、これらの単管３２，３４，３４…の流路は、各下端部３２ｄ，３４ｄ，３４ｄ，３４ｄ，３４ｄ（下側の管端部に相当）に連結された継ぎ手部３６により互いに連通されている。そして、これら単管３２，３４…のうちの１本の単管３２には、ヒートポンプ１５から熱媒体２６が送り込まれ、これにより、当該１本の単管３２は、熱媒体２６を地中へ送る往路管３２として機能する。一方、残りの複数の単管３４，３４，３４，３４は、地中に送られた熱媒体２６を地上へ送ってヒートポンプ１５へと送り返す復路管３４，３４，３４，３４として機能する。つまり、往路管３２では熱媒体２６は下方へと流れ、復路管３４では熱媒体２６は上方へと流れ、これらの流れる方向は互いに逆向きになっている。
【００２９】
そして、これにより、ヒートポンプ１５から採放熱管３１へと送られた熱媒体２６は、順次、往路管３２、各復路管３４の順番で流れ、これら往路管３２及び各復路管３４を流れている間に、熱媒体２６は地盤Ｇの地中熱により加熱又は冷却される。そして、かかる熱交換後に、循環ポンプ１７の圧力によりヒートポンプ１５へ向けて送出されて、ヒートポンプ１５において温水生成や冷水生成に供される。
【００３０】
以下、かかる地中熱交換器３０の構成について詳しく説明する。  
竪孔２３は、ボーリングマシンやオーガ等の掘削機により地盤Ｇに鉛直に掘削された平面形状が円形や多角形の孔である。この例では正円形状の孔であり、その直径は１００〜２００ｍｍ、深さは３０〜１５０ｍである。
【００３１】
図３Ａに示すように、採放熱管３１は、例えば高密度ポリエチレン製の３本以上の一例として５本の単管３２，３４，３４，３４，３４と、５本の各単管３２，３４，３４…をそれぞれ下端部３２ｄ，３４ｄ，３４ｄ…で連結して熱媒体２６の流路の折り返し部をなす高密度ポリエチレン製の上記継ぎ手部３６とを有している。そして、継ぎ手部３６は、竪孔２３の最深部に位置し、５本の単管３２，３４，３４…の各上端部３２ｕ，３４ｕ，３４ｕ…は、それぞれ竪孔２３の外に突出している。
【００３２】
５本の単管３２，３４，３４…は、例えば互いに同仕様の直管である。つまり、各単管３２，３４，３４…は、外径及び内径につき互いに同径であり、鉛直方向に真っ直ぐな単管である。そして、５本の単管３２，３４，３４…のうちの１本の単管３２は、前述の往路管３２として竪孔２３の平面中心部（例えば図心）に配置され、残りの４本の単管３４，３４…は、前述の復路管３４として往路管３２を周囲から囲んで配置される。つまり、復路管３４は、自身の外周面を往路管３２の外周面に対向させつつ、往路管３２と竪孔２３の内周面２３ａとの間の位置に配置されている。また、復路管３４の配置位置については、図３Ｂに示すように、復路管３４と竪孔２３の内周面２３ａとの間の間隔Ｄ２３ａの方が、復路管３４と往路管３２との間の間隔Ｄ３２よりも小さくなるように配置されており、つまり、復路管３４は、往路管３２よりも竪孔２３の内周面２３ａの方に接近して配置されている。よって、往路管３２と復路管３４との間に大きな間隔Ｄ３２を設けることができて、その結果、往路管３２を流れる熱媒体２６と復路管３４を流れる熱媒体２６との間のショートサーキットが抑制されて、地中熱交換器３０の熱交換効率が高められる。
【００３３】
また、上述したように、竪孔２３の内周面２３ａに近接配置された４本の各復路管３４，３４…の内径は、竪孔２３の平面中心部に配置された往路管３２の内径と同径になっている。そのため、地盤Ｇとの間で効率良く熱交換が行われる復路管３４での熱媒体２６の流速は低く抑えられていて、これにより、地盤Ｇとの間の熱交換の時間を長く確保することができて、このことも、地中熱交換器３０の熱交換効率の向上に有効に寄与する。
【００３４】
なお、熱交換効率向上の観点からは、望ましくは、図３Ｂに示すように復路管３４の外周面３４ａが竪孔２３の内周面２３ａに接触するように復路管３４を配置すると良く、このように配置されていれば、往路管３２から復路管３４を最大限に離すことができて、その結果、往路管３２と復路管３４との間のショートサーキットを最も抑制可能となり、熱交換効率のより一層の向上を図れる。ちなみに、復路管３４の全長（深さ方向の全長）に亘って復路管３４が竪孔２３の内周面２３ａに接触しているのが理想的であるが、全長のうちの一部、若しくは複数の部分が間欠的に接触している場合であっても、全体として復路管３４は竪孔２３の内周面２３ａに近接配置された状態になっていると考えられるので、その場合にも、ショートサーキットの大きな抑制効果を期待できる。
【００３５】
また、往路管３２の管軸と復路管３４の管軸との間の距離が、全ての復路管３４，３４…について互いに等しくなるように各復路管３４，３４…が配置されていると良く、更には、竪孔２３の周方向に均等ピッチで復路管３４，３４…が配置されていると良い。そして、前者によれば、全ての復路管３４，３４…についてショートサーキットの影響を略均等に揃えることができて、全ての復路管３４，３４…の熱交換効率を概ね揃えることができる。他方、後者によれば、４本の復路管３４，３４…で、竪孔２３の側方の全方向から地中熱を有効に受け止めることができるので、これによっても、熱交換効率が向上される。ちなみに、この例では、復路管３４，３４…の本数が４本なので、図３Ｂに示すように、復路管３４，３４…は、往路管３２の平面位置を図心とする正方形（二点鎖線を参照）の各頂点に位置するように配置されているが、復路管３４，３４…の本数が３本の場合には、正三角形、５本の場合には、正五角形の各頂点に復路管３４がそれぞれ配置される。
【００３６】
一方、図４の分解斜視図に示すように、継ぎ手部３６は、竪孔２３の内径よりも若干小径或いは同径の円柱形状の上部部材３７と、上部部材３７の下面３７ｄに融着接合される同じ平面形状の円柱状の下部部材３８とを有する。上部部材３７の上面３７ｕの平面中心部には、往路管３２の下端部３２ｄが差し込み固定される鉛直方向に沿った中央貫通孔Ｈ３２が一つ形成されており、また、当該中央貫通孔Ｈ３２の周囲を囲むように、４つの周囲貫通孔Ｈ３４，Ｈ３４…が鉛直方向に貫通形成されており、これら各周囲貫通孔Ｈ３４，Ｈ３４…には、それぞれ、対応する復路管３４，３４…の下端部３４ｄ，３４ｄ…が差し込み固定されている。また、下部部材３８は、上部部材３７の下面３７ｄと対向する上面３８ｕに、中央貫通孔Ｈ３２と４本の各周囲貫通孔Ｈ３４，Ｈ３４…とを連通する平面視十文字形状の凹部３８ｈを有する。そして、下部部材３８の上面３８ｕが上部部材３７の下面３７ｄに当接固定された状態にあっては、凹部３８ｈの十文字形状の交点位置たる中心部に中央貫通孔Ｈ３２の開口が対向するとともに、同十文字形状の四つの各端部には、それぞれ各周囲貫通孔Ｈ３４，Ｈ３４…の開口が一つずつ対応して対向するようになっている。そして、これにより、凹部３８ｈは、往路管３２の熱媒体２６の流路を四つに分岐し、各分岐流路を、それぞれ４本の各復路管３４，３４…に割り当てている。
【００３７】
ここで、望ましくは、単管３２，３４，３４…と上部部材３７との固定、及び上部部材３７と下部部材３８との固定に、融着接合を適用すると良い。融着接合とは、接合対象となる部分同士が、互いに溶融状態で当接されることにより、互いに溶け合って固化して一体不可分な状態になる接合のことであり、例えば、前者の固定の場合には、上部部材３７の各貫通孔Ｈ３２，Ｈ３４，Ｈ３４…の内周面と、対応する単管３２，３４，３４…の下端部３２ｄ，３４ｄ，３４ｄ…の外周面との両者が、互いに溶融状態で差し込み嵌合されて全周に亘り接合され、これにより、これらの間に形成される融着接合部は、互いに溶け合って固化した一体不可分な状態になる。よって、高い強度と防漏性とを奏し得る。また、この例では、上部部材３７も、各単管３２，３４，３４…と同素材の高密度ポリエチレン製である。よって、当該融着接合部は、単管３２，３４，３４…や上部部材３７の母材とほぼ同種の成分系で形成されるので、これにより、母材並の高い強度と高い防漏性とを奏することができる。
【００３８】
他方、後者の固定の場合には、上部部材３７の下面３７ｄと下部部材３８の上面３８ｕとの両者が、互いに溶融状態で突き合わされて接合されており、これにより、これらの間に形成される融着接合部も、互いに溶け合って固化した一体不可分な状態になっている。よって、当該融着接合部も、高い強度と高い防漏性とを奏する。また、上部部材３７と同様に下部部材３８も高密度ポリエチレン製であるので、当該融着接合部も母材並の高い強度と高い防漏性とを奏し得る。
【００３９】
ところで、上述の実施形態では、竪孔２３の平面中心部に位置する１本の単管３２を往路管３２とし、その周囲に位置する残りの４本の単管３４，３４…を復路管３４としていたが、何等これに限るものではなく、逆にしても良い。すなわち、復路管を竪孔２３の平面中心部に位置する１本の単管３２に設定し、その周囲に位置する残りの４本の単管３４，３４…を往路管に設定して、熱媒体２６の流れる方向を上述の実施形態の逆にしても良い。
【００４０】
以上、本実施形態の地中熱交換器３０について説明してきたが、かかる地中熱交換器３０は、例えば次のようにして製造され、設置予定地の地盤Ｇに設置される。  
先ず、工場で地中熱交換器３０を製造する。すなわち、図４に示す継ぎ手部３６の上部部材３７の各貫通孔Ｈ３２，Ｈ３４，Ｈ３４…に５本の単管３２，３４，３４…を融着接合して固定し、また、これと同時並行又は相前後して下部部材３８を上部部材３７の下面３７ｄに融着接合して固定する。これにより、地中熱交換器３０が製造される。
【００４１】
なお、前者の上部部材３７と単管３２，３４，３４…との融着接合は、図５に示すようなソケット型の加熱板５０を用いて行う。この加熱板５０は、上部部材３７の貫通孔Ｈ３２，Ｈ３４，Ｈ３４…に嵌合可能な外径寸法の円柱部５０ａと、単管３２，３４，３４…の下端部３２ｄ，３４，３４…を内周側に嵌合可能な内径寸法の円筒部５０ｂとを互いに同軸に有している。そして、上部部材３７の貫通孔Ｈ３２（Ｈ３４）の内方に加熱板５０の円柱部５０ａを押し込んで嵌合し、且つ同加熱板５０の円筒部５０ｂの内方に単管３２（３４）の下端部３２ｄ（３４ｄ）を押し込んで嵌合した状態にする。そうしたら、加熱板５０の温度を、上部部材３７及び単管３２（３４）の両者の融点以上に上昇し、両者が融解したら、加熱板５０から上部部材３７及び単管３２（３４）を外し、しかる後に、単管３２（３４）の下端部３２ｄ（３４ｄ）を貫通孔Ｈ３２（Ｈ３４）に差し込んで一定時間冷却する。そして、これを、５つの貫通孔Ｈ３２，Ｈ３４，Ｈ３４…に対してそれぞれ行えば、上部部材３７に５本の単管３２，３４，３４…が融着接合される。
【００４２】
一方、後者の上部部材３７と下部部材３８との融着接合は、両面５５ａ，５５ａを加熱面とする平板状の加熱板５５を用いて行う。すなわち、上部部材３７の下面３７ｄと下部部材３８の上面３８ｕとをそれぞれ各加熱面５５ａ，５５ａに当接させる。そして、加熱板５５の温度を、上部部材３７及び下部部材３８の両者の融点以上に上昇し、両者が融解したら、加熱板５５から上部部材３７及び下部部材３８を離して、しかる後に、上部部材３７の融解した下面３７ｄと下部部材３８の融解した上面３８ｕとを当接して一定時間冷却する。そして、これにより、上部部材３７と下部部材３８とは融着接合され、以上をもって、工場での地中熱交換器３０の製造が完了する。
【００４３】
次に、この地中熱交換器３０に係る５本の単管３２，３４，３４…を一束として、単管３２，３４，３４…の上端部３２ｕ，３４ｕ，３４ｕ…から、当該地中熱交換器３０を適宜なリール装置でコイル状に順次巻き取っていき、そして、最後に継ぎ手部３６まで巻き取ったら、巻き取り作業を終了する。ちなみに、この巻き取り作業は、前述の継ぎ手部３６と単管３２，３４，３４…との融着接合作業の前に行っても良い。そして、その場合には、巻き取り作業の後に、単管３２，３４，３４…の下端部３２ｄ，３４ｄ，３４ｄ…に継ぎ手部３６が融着接合されることになるが、その際には、単管３２，３４，３４…の下端部３２ｄ，３４ｄ，３４ｄのみを繰り出して全体はコイル状を維持しつつ上述の融着接合作業を行えば良い。
【００４４】
そうしたら、このコイル状に巻き取られた地中熱交換器３０を、図６Ａの概略縦断面図に示すように設置予定地まで搬送する。ここで、この設置予定地では、上述の地中熱交換器３０の製造と同時並行又は相前後して、竪孔２３が掘削形成されている。この竪孔２３の掘削は、例えばボーリングマシンやオーガ等の不図示の掘削機によってなされる。ちなみに、このとき、孔壁保護や削孔自体の目的で、竪孔２３には、その掘削と同時並行又はその直後に、竪孔２３のサイズに合ったケーシング鋼管が挿入されていても良いが、この図６Ａの例では、ケーシング鋼管を使用していない。
【００４５】
そうしたら、現場搬入されたコイル状の地中熱交換器３０を、竪孔２３の地面上に設置された一台のリール装置６０に取り付ける。そして、最後に、図６Ｂに示すように、当該リール装置６０によって、地中熱交換器３０を、継ぎ手部３６を先頭側として順次繰り出しながら、竪孔２３の中に建て込んでいく。そして、図６Ｃに示すように竪孔２３の底部に継ぎ手部３６が到達したら、建て込みを終了する。
【００４６】
次に、ケーシング鋼管を用いている場合は、竪孔２３内に地中熱交換器３０を留めつつ、ケーシング鋼管を竪孔２３から引き抜く。そして、竪孔２３内に充填材２７を充填して地中熱交換器３０を埋設し、これにより、地中熱交換器３０の地盤Ｇへの設置が完了する。
【００４７】
そして、以上の説明から明らかなように、このような方法によれば、地中熱交換器３０は、工場において、５本の単管３２，３４，３４…と継ぎ手部３６とを具備した完成状態にまで仕上げられ、コイル状に巻き取られた状態で工場から設置予定地へと送られる。そして、設置予定地では、単に、一台のリール装置６０を用いて地中熱交換器３０を繰り出しながら、同予定地の竪孔２３に建て込んだ後に、地中熱交換器３０の周囲の隙間ＳＰ２３を充填材２７で埋めれば、地中熱交換器３０の設置工事が完了する。よって、現場作業は大幅に軽減され、施工現場での工期を大幅に短縮可能となる。
【００４８】
＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下に示すような変形が可能である。
【００４９】
上述の実施形態では、竪孔２３の平面中心部に配された中央管としての往路管３２の内径と、その周囲に配置された周囲管としての４本の復路管３４，３４…の内径とを互いに同径にしていた。そして、これにより、地盤Ｇに近い周囲管３４，３４…での熱媒体２６の流速を低く抑え、地盤Ｇとの間の熱交換時間を長くして熱交換効率の向上を図っていたが、周囲管３４，３４…において熱媒体２６の流速を低く抑える作用は、上述のように中央管３２の内径と周囲管３４の内径とを同径にしなくても、次の条件を満足すれば、実現することができる。例えば、全ての周囲管３４，３４…の内径が互いに等しい場合には、周囲管３４の内径の本数倍（上述の実施形態では周囲管３４が４本なので４倍）の大きさよりも、中央管３２の内径を大きくすれば良い。
【００５０】
上述の実施形態では、周囲管３４の本数を、複数の一例として４本にしていたが、何等これに限るものではなく、２本以上であれば何本でも良い。
【００５１】
上述の実施形態では、往路管３２及び復路管３４に係る単管３２，３４，３４…や継ぎ手部３６は、高密度ポリエチレン製としていたが、その素材は何等これに限らない。例えば、通常密度のポリエチレン等の熱可塑性樹脂でも良い。ちなみに、高密度ポリエチレンとは、広義には、密度が９３８ｋｇ／ｍ３以上のポリエチレンであり、狭義には、密度が９４２ｋｇ／ｍ３以上のポリエチレンである。
【００５２】
上述の実施形態では、中央管３２及び周囲管３４に係る単管３２，３４，３４…として、丸パイプ状（断面正円形状）の管を例示したが、その管形状は何等これに限るものではない。例えば、断面形状が楕円等の断面非正円形状の管でも良いし、角パイプ等の断面多角形状の管でも良い。
【符号の説明】
【００５３】
１  建物、
１１  地中熱交換システム、１５  ヒートポンプ、１７  循環ポンプ、
２３  竪孔（掘削孔）、２３ａ  内周面、
２６  熱媒体、２７  充填材、
３０  地中熱交換器、３１  採放熱管、
３２  往路管（中央管、単管）、
３２ｄ  下端部（下側の管端部）、３２ｕ  上端部、
３４  復路管（周囲管、単管）、３４ａ  外周面、
３４ｄ  下端部（下側の管端部）、３４ｕ  上端部、
３６  継ぎ手部、３７  上部部材、３７ｄ  下面、３７ｕ  上面、
３８  下部部材、３８ｈ  凹部、３８ｕ  上面、
５０  ソケット型の加熱板、５０ａ  円柱部、５０ｂ  円筒部、
５５  平板状の加熱板、５５ａ  加熱面、
６０  リール装置、
Ｇ  地盤、Ｈ３２  中央貫通孔、Ｈ３４  周囲貫通孔、
ＳＰ２３  空間（隙間）、
【図１】
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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２】
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