(57)【要約】【課題】本発明の目的は、メンテナンス作業が容易に行え、また施工が容易で低コストな地熱交換装置を提供することである。【解決手段】中低層住宅の基礎１下に埋設された基礎杭２を用いて、地中と中低層住宅との間で熱交換を行う地熱交換装置であって、前記基礎杭内に少なくとも一部が配された熱交換用配管３と、前記熱交換用配管３と接続され該配管３と交差する方向に配された横引き配管４と、前記熱交換用配管３及び前記横引き配管４内を熱媒体を循環させるためのポンプ５と、を有し、前記中低層住宅の基礎１下に埋設された基礎杭２ａ，２ｂのうち、前記熱交換用配管３を配する基礎杭は、基礎１の外周に埋設された基礎杭２ａであることを特徴とする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中低層住宅の基礎下に埋設された基礎杭を用いて、地中と中低層住宅との間で熱交換を行う地熱交換装置であって、
前記基礎杭内に少なくとも一部が配された熱交換用配管と、
前記熱交換用配管と接続され該配管と交差する方向に配された横引き配管と、
前記熱交換用配管及び前記横引き配管内を熱媒体を循環させるためのポンプと、を有し、
前記中低層住宅の基礎下に埋設された基礎杭のうち、前記熱交換用配管を配する基礎杭は、基礎の外周に埋設された基礎杭であることを特徴とする地熱交換装置。
【請求項２】
前記基礎杭内に少なくとも一部が配された熱交換用配管と、前記熱交換用配管と交差する方向に配された横引き配管とは、前記基礎外の基礎外周近傍で接続されていることを特徴とする請求項１に記載の地熱交換装置。
【請求項３】
前記熱交換用配管と前記横引き配管との接続部を点検する点検口を前記基礎外の基礎外周近傍に設けたことを特徴とする請求項２に記載の地熱交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中低層住宅用の地熱利用システムにおける地熱交換装置に関し、特に中低層住宅の基礎下に埋設されている基礎杭を利用して、地中と地上との間で熱交換を行う地熱交換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地中の温度は、一年間を通じて温度変化が少なく、比較的安定している。特に、地中の温度は、ある深さ以上であれば外気温の影響を受けにくく恒温の地熱が得られる。そのため、例えば日本の気候においては、地中の温度は、夏季は外気温に対して低く、冬季は外気温に対して高い。そこで、建物の基礎下に埋設されている多数の基礎杭を利用して、地中と地上との間で熱交換を行うことにより、空調等の熱源として利用する装置が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、建物の施工の際に、建物の基礎下にあたる地中に多数打ち込まれる中空の基礎杭を用いて、この基礎杭の中空内に熱媒体を注入し又は基礎杭の中空内から熱媒体を抽出する空調装置を具備する地中蓄熱装置が開示されている。この特許文献１では、建物の基礎下に埋設された基礎杭の中空内部に、熱媒体を注入又は抽出し或いは循環させる熱媒体伝熱管を配し、各基礎杭の中空内部から延びる熱媒体伝熱管は、杭頭からそのまま上部に引き出され、杭頭上の建物の基礎マットに一体に設けられている。
【０００４】
また、特許文献２には、基礎杭中空部内に熱交換用配管を設け、循環ポンプにより配管中の熱媒体を循環させていることが記されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１８４０６３号公報
【特許文献２】特開２００４−１７７０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１では、杭頭の開口上にあたる建物基礎部分に開口があり、該開口から上部に配管が引き出された状態が図示されているが、ベタ基礎以外の基礎形態（たとえば、布基礎、独立基礎）では、杭頭上部の基礎に開口を設けることは基礎の強度上困難なことが多く、仮に杭頭上部の基礎に開口を設けることが可能であったとしても、基礎内方では基礎と配管とが交差してしまうため、基礎の施工が非常に大変であり、コストもかかってしまうという問題がある。また、杭頭上部の基礎に開口を設けた場合、基礎上部に配管が引き出されることとなるため、メンテナンスなどのチェックを行うためには、１階床下に点検口などのメンテナンス用の空間を設ける必要が生じ、あるいはメンテナンス時に建物の一部を壊す必要が生じるなど、施工上大変である。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、メンテナンス作業が容易に行え、また施工が容易で低コストな地熱交換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、中低層住宅の基礎下に埋設された基礎杭を用いて、地中と中低層住宅との間で熱交換を行う地熱交換装置であって、前記基礎杭内に少なくとも一部が配された熱交換用配管と、前記熱交換用配管と接続され該配管と交差する方向に配された横引き配管と、前記熱交換用配管及び前記横引き配管内を熱媒体を循環させるためのポンプと、を有し、前記中低層住宅の基礎下に埋設された基礎杭のうち、前記熱交換用配管を配する基礎杭は、基礎の外周に埋設された基礎杭であることを特徴とする。
【０００９】
また、前記基礎杭内に少なくとも一部が配された熱交換用配管と、前記熱交換用配管と交差する方向に配された横引き配管とは、前記基礎外の基礎外周近傍で接続されていることを特徴とする。
【００１０】
更に、前記熱交換用配管と前記横引き配管との接続部を点検する点検口を前記基礎外の基礎外周近傍に設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、地熱交換装置に用いる基礎杭を、前記基礎下に埋設された基礎杭のうち、基礎の外周に埋設された基礎杭とすることにより、例えば杭内に配した配管等に問題が生じた場合にメンテナンスを容易に行うことができる。また、熱交換用配管を基礎の外周に埋設された基礎杭に配することにより、基礎内方において基礎と熱交換用配管とが交差するようなことがないため、施工が容易になり、低コスト化が図れる。
【００１２】
また、熱交換用配管と横引き配管とを基礎外の基礎外周近傍で接続することにより、基礎外（建物外）において前記熱交換用配管と前記横引き配管との接続部のメンテナンスが容易に行える。
【００１３】
更に、前記熱交換用配管と前記横引き配管との接続部を点検する点検口を前記基礎外の基礎外周近傍に設けることにより、該点検口を利用して前記接続部周辺のメンテナンスが更に容易に行える。
【００１４】
上記のように、点検・保守作業などメンテナンスを行うにあたり、建物や基礎を痛めることなく、該メンテナンスを容易に行うことが可能であるので、建物の寿命を縮めるようなことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明に係る地熱交換装置の好適な実施の形態を例示して詳しく説明する。
【００１６】
本実施形態に係る地熱交換装置は、図１に示すように、中低層住宅の基礎１下に埋設された基礎杭２を用いて、地中と中低層住宅との間で熱交換を行う地熱交換装置である。中低層住宅の基礎１下に埋設された基礎杭２を地熱交換装置で用いる場合には、例えば、前記基礎杭２の中空内部に熱交換用の配管３を配置し、この配管３と基礎杭２本体の空間に充填材を適宜充填し、前記配管３内を熱媒体を流動させることによって地中の熱を利用するように構成する。
【００１７】
本実施形態に係る地熱交換装置は、図１に示すように、前記基礎杭２内に少なくとも一部が配された熱交換用配管３と、前記熱交換用配管３と接続され該配管３と交差する方向に配された横引き配管４と、前記熱交換用配管３及び前記横引き配管４内を熱媒体を循環させるためのポンプ５（図２参照）と、を有している。
【００１８】
中低層住宅の基礎１下に埋設される基礎杭２は、図２に示すように、該基礎１下において、基礎内方および基礎外周に適宜埋設される。図２において、２ｂは基礎１内方に埋設された基礎杭、２ａは基礎１外周に埋設された基礎杭である。本実施形態に係る地熱交換装置では、この中低層住宅の基礎１下に埋設された多数の基礎杭２ａ，２ｂのうち、前記熱交換用配管３を配する基礎杭２として、基礎１の外周に埋設された基礎杭２ａを用いている。
【００１９】
このように、中低層住宅の基礎１下に埋設される基礎杭２を用いて、地中と中低層住宅との間で熱交換を行う地熱交換装置において、該地熱交換装置に用いる基礎杭２を、前記基礎１下に埋設された基礎杭２ａ，２ｂのうちの、基礎１の外周に埋設された基礎杭２ａとすることにより、該基礎杭２ａ内に配した熱交換用配管３の劣化や目詰まり等の問題が生じた場合などに、そのメンテナンスを容易に行うことができる。また、熱交換用配管３を基礎１の外周に埋設された基礎杭２ａに配することにより、従来例のように基礎内方に位置する基礎杭に配した熱交換用配管と基礎とが交差するようなことがなくなるため、施工が容易になる。更に、熱交換用配管を配する基礎杭として基礎内方の基礎杭を用いた場合に必要となる、１階床下のメンテナンス用の空間などを考慮する必要もなくなるため、施工が容易になるだけでなく、低コスト化も図れる。
【００２０】
なお、本実施形態に係る地熱交換装置に用いる基礎杭としては、例えば、鋼管杭、コンクリートパイル、ソイルセメント柱体と鋼管杭を一体化させたソイルセメント合成杭等の既製杭が挙げられる。
【００２１】
また、前記熱交換用配管３及び前記横引き配管４を通す熱媒体としては、水、オイル、不凍液、空気などが挙げられる。また、熱交換用配管３と基礎杭２ａ本体の空間を埋める充填材としては、水、オイル、不凍液、砂、砂利、軽量気泡コンクリートの粉砕物、金属片、鋼球、ステンレス製の球体、珪砂、セメント、またはその混合物などが挙げられるが、中でも水、オイル、不凍液が特に好ましい。
【００２２】
また本実施形態に係る地熱交換装置では、図１及び図２に示すように、前記基礎杭２ａ内に少なくとも一部が配された熱交換用配管３と、前記熱交換用配管３と交差する方向に配された横引き配管４とが、前記基礎１外の基礎外周近傍で接続されている。更に詳しくは、前記基礎杭２ａ内に一部が配された熱交換用配管３は、基礎杭２ａ上部側面から外部に引き出され、基礎１外の基礎外周近傍に配された横引き配管４と接続されている。図において、６は前記熱交換用配管３と前記横引き配管４とを接続した接続部６である。
【００２３】
このように、前記基礎杭２ａ内に一部が配され該基礎杭２ａから外部に引き出された熱交換用配管３と前記横引き配管４とを基礎１外の基礎外周近傍で接続することにより、基礎１外において前記熱交換用配管３と前記横引き配管４との接続部６のメンテナンスが容易に行えるようになる。
【００２４】
更に本実施形態に係る地熱交換装置では、図１及び図２に示すように、前記熱交換用配管３と前記横引き配管４との接続部６を点検する点検口７を前記基礎１外の基礎外周近傍に設けている。本実施形態に係る地熱交換装置では、前記点検口７として、図１及び図２に示すような点検用桝を用いている。
【００２５】
基礎杭２ａの空間を埋める充填材を補充する必要が生じたときのために、この点検口７から基礎杭間に充填材補充管（図示せず）を設けておいてもよい。
【００２６】
このように、前記熱交換用配管３と前記横引き配管４との接続部６を点検する点検口７を前記基礎１外の基礎外周近傍に設けることにより、該点検口７を利用して前記配管３，４の接続部６周辺のメンテナンスが更に容易に行えるようになる。
【００２７】
また、本実施形態に係る地熱交換装置では、熱交換用配管３を配する基礎杭２ａの上部側面に、前記熱交換用配管３を基礎杭内外へ案内するための貫通孔（或いは切欠部）を設けている。この貫通孔を用いて、前述したように、基礎杭２ａ内に配した熱交換用配管３を該基礎杭２ａ外に引き出し、前記横引き配管４と基礎外周近傍において接続している。
【００２８】
また本実施形態に係る地熱交換装置では、図２に示すように、熱交換用配管３を直接基礎杭２ａ内に配置する構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、前記基礎杭内に、熱交換用配管を配する形状（例えば、図１に示す配管３外周に沿って該配管３全体を覆う形状）に形成した鞘管を設けるようにしても良い。この構成によれば、施工の際あるいはメンテナンスの際に、前記鞘管によって熱交換用配管を基礎杭内外に容易に案内することができるので、施工およびメンテナンスの作業が更に容易に行えるようになる。また、前記鞘管を設ける範囲は基礎杭内に限定されるものではなく、前記鞘管を基礎杭内外にわたって熱交換用配管全体を覆うように設けても良い。更に前記鞘管は熱交換用配管のみに限定されるものでもなく、前記横引き配管用の鞘管を更に設けても良い。このように構成することで、前述したように施工およびメンテナンスの作業が容易に行えるようになるだけでなく、前記鞘管によって前記配管を外部から保護することができる。
【００２９】
また、前記基礎杭内に配する熱交換用の配管は、耐久性に優れるポリエチレン製パイプ、あるいは凹凸のない配管に比べて単位長さ当たりの表面積が大きく、また折り曲げ加工が容易な配管を使用することが好ましい。特に管壁形状が長さ方向に波型をしたフレキシブルパイプなどの蛇腹状の配管を使用することが好ましく、吸熱面積の増大と折り曲げ加工が容易である。この配管を前記熱交換用配管として使用することにより、該配管を施工時に基礎杭内へ入れる場合でも、基礎杭内で熱交換用の配管を繋ぐ必要はなく、折り返し部分で専用のＵ字管を用意する必要もない。また熱交換用配管を波型形状とすることによって、配管内部では該内部を通る熱媒体の流れは乱流となり、熱交換の効率はさらに高くなる。
【００３０】
また、熱交換用の配管の材質は、金属製、プラスチック製のものを任意に用いればよいが、好ましいものは、樹脂系、特にポリエチレン製のＵ字形パイプである。また、１本の基礎杭の内部に通す配管の本数は複数本であっても良い。
【００３１】
また、基礎杭内の配管の形状は、通常の凹凸のないもの、管壁形状が長さ方向に波型をした蛇腹状のもの（フレキシブルパイプなど）、配管周面に放熱板（フィン）を取り付けたもの等が挙げられる。
【００３２】
なお、前述した本実施形態に係る地熱交換装置を用いて中低層住宅用の地熱利用システムを構築する場合、例えば、前述したような基礎杭、熱交換用配管、横引き配管、循環用ポンプの他に、建物内の配管等が挙げられる。建物内に配管を設置する場所としては、壁、床、天井、屋根、基礎等が挙げられる。また、この建物内の配管は、床暖房温水パネルやファンコイル等の冷暖房機器内に組み込まれていても構わない。また、建物内の配管と基礎杭からの配管は別の配管によって連結しても良いし、或いは、必要に応じて建物内の配管と基礎杭からの配管との間に地中から得た熱を熱源として利用するボイラーやヒートポンプ等をシステムとして組み入れても構わない。建物内の配管と基礎杭からの配管を連結する配管は、材質、配管径に関しては、使用態様に応じ任意に決めれば良い。
【００３３】
また、前述した本実施形態に係る地熱交換装置では、図２に示すように前記熱交換用配管３を基礎１の外周に埋設された全ての基礎杭２ａに配した構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、前記熱交換用配管３を基礎１の外周に埋設された基礎杭２ａのうちの一部の基礎杭に配するなど、必要に応じて前記熱交換用配管３を基礎１の外周に埋設されたいずれかの基礎杭２ａに適宜配した構成としても良い。
【００３４】
また、前述した本実施形態に係る地熱交換装置では、図２に示すように前記横引き配管４が基礎１外の基礎外周近傍であって該基礎外周の全周にわたって設けた構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、前記横引き配管を基礎外の基礎外周近傍の一部領域に設けるなど、必要に応じて適宜設ければ良い。
【００３５】
また、前述した本実施形態に係る地熱交換装置では、図１及び図２に示すように、基礎杭２ａからの熱交換用配管３と横引き配管４との接続部６付近を点検するための点検口７として点検用桝を用いた場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、基礎外の基礎外周（或いは基礎外周近傍）に前記点検口７としての配管ピットを設けた構成としても良い。この点検口としての配管ピットを設ける領域は、図１に示す点検口７としての点検用桝の範囲に限定されず、熱交換用配管３が引き出される基礎杭２ａの上部側面部分まで設けても良い。この構成によれば、前記配管ピットにおいて、基礎杭内部に配した熱交換用配管、横引き配管、配管接続部の劣化や目詰まりに対処することができるなど、更にメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施形態に係る地熱交換装置の要部断面図である。
【図２】本実施形態に係る地熱交換装置の模式上面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    …基礎
２    …基礎杭
２ａ，２ｂ …基礎杭
３    …熱交換用配管
４    …横引き配管
５    …ポンプ
６    …接続部
７    …点検口
【図１】
2006029623.tif 000003
【図２】
2006029623.tif 000004