(57)【要約】【課題】非常に容易にかつ安価に地熱発電設備を施工することが可能な施工方法を提供する。【解決手段】重機２を用いて地盤Ｇの中に鋼管杭１，１・・を埋設した後、その重機２のアダプタをオーガー４に交換して、地盤Ｇに縦孔５，５・・を掘削し、掘削された縦孔５，５・・にＵ字状パイプ１０，１０・・を埋設した。しかる後、埋設されたＵ字状パイプ１０，１０・・同士を繋いで一連のパイプＰを形成した。さらに、埋設された鋼管杭１，１・・同士に掛け渡すように建物の基礎８を形成した後、その基礎８の上に建物９を建設するとともに、建物９の内部にヒートポンプ１１を設置して、そのヒートポンプ１１と一連のパイプＰとを接続することによって、地熱発電設備を施工した。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重機を用いて地盤改良工事を施した後に建物を建設する工程と、その地盤改良工事に使用する重機を用いて縦孔を掘削する工程と、前記縦孔内にＵ字状のパイプを埋設する工程と、前記パイプとヒートポンプとを接続する工程とを含むことを特徴とする地熱発電設備の施工方法。
【請求項２】
地盤改良工事が、重機により掘削した縦孔に杭を埋設させることにより地盤を強化するものであることを特徴とする請求項１に記載の地熱発電設備の施工方法。
【請求項３】
Ｕ字状のパイプを埋設させるための縦孔を掘削する際に、重機のオーガーを所定方向に回転させて所定の深さまで掘り下げた後に、オーガーを前記所定方向と反対方向に回転させながら掘り下げた位置から所定の高さだけ上方まで引き抜いた後に、オーガーの回転を停止させた状態で、オーガーを引き抜くことを特徴とする請求項１、または２に記載の地熱発電設備の施工方法。
【請求項４】
縦孔に埋設させるＵ字状のパイプがフレキシブルステンレスパイプであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の地熱発電設備の施工方法。
【請求項５】
縦孔に埋設させるＵ字状パイプが塩化ビニル製のカバーによって被覆されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の地熱発電設備の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地熱を利用して建物の冷暖房を行うための地熱発電設備を効率的に施工するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地下１０ｍ以深の部分は、一年を通じて１０〜２０℃程度の温度を保っている。それゆえ、近年では、特許文献１の如く、そのような地下の熱（いわゆる地熱）を利用して建物の冷暖房を低コストで行う地熱発電について検討されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１２０５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、地熱発電を行うためには、地下１０ｍ以深の部分にまで至る配管を何本も地中に埋設しなければならないため、かかる配管の埋設工事に多大な手間とコストとを要してしまう。それゆえ、従来の地熱発電設備の施工方法では、低コストで建物の冷暖房を行うという地熱発電のメリットを十分に発現させることができなかった。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来の地熱発電設備の施工方法が有する問題点を解消し、非常に容易にかつ安価に地熱発電設備を施工することが可能な施工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内、請求項１に記載された発明の構成は、重機を用いて地盤改良工事を施した後に建物を建設する工程と、その地盤改良工事に使用する重機を用いて縦孔を掘削する工程と、前記縦孔内にＵ字状のパイプを埋設する工程と、前記パイプとヒートポンプとを接続する工程とを含む地熱発電設備の施工方法にある。
【０００７】
請求項２に記載された発明の構成は、請求項１に記載された発明において、地盤改良工事が、重機により掘削した縦孔に杭を埋設させることにより地盤を強化するものであることにある。なお、縦孔に埋設させる杭としては、いわゆる鋼管杭やコンクリート杭等を用いることができる。
【０００８】
請求項３に記載された発明の構成は、請求項１、または請求項２に記載された発明において、Ｕ字状のパイプを埋設させるための縦孔を掘削する際に、重機のオーガーを所定方向に回転させて所定の深さまで掘り下げた後に、オーガーを前記所定方向と反対方向に回転させながら掘り下げた位置から所定の高さだけ上方まで引き抜いた後に、オーガーの回転を停止させた状態で、オーガーを引き抜くことにある。
【０００９】
請求項４に記載された発明の構成は、請求項１〜３のいずれかに記載された発明において、縦孔に埋設させるＵ字状のパイプがフレキシブルステンレスパイプであることにある。
【００１０】
請求項５に記載された発明の構成は、請求項１〜４のいずれかに記載された発明において、縦孔に埋設させるＵ字状パイプが塩化ビニル製のカバーによって被覆されたものであることにある。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載された発明によれば、Ｕ字状のパイプを埋設するための縦孔が、地盤改良工事に利用する重機を用いて掘削されるため、重機を何度も搬送する手間が掛からないので、非常に容易にかつ安価に地熱発電設備を施工することが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載された発明によれば、建物が建設される地盤が強固なものとなるので、地震等があった場合でも、施工された地熱発電設備が損傷する心配がない。
【００１３】
請求項３に記載された発明によれば、Ｕ字状のパイプを埋設させるための縦孔の周囲が強固に固められるため、Ｕ字状のパイプを埋設させる際に、縦孔が埋まって再度掘削しなければならなくなる、という事態が生じたりしない。
【００１４】
請求項４に記載された発明によれば、Ｕ字状のパイプの強度が非常に高いものとなるので、地震等があった場合でも、埋設されたＵ字状のパイプに亀裂が入ったりする心配がない。
【００１５】
請求項５に記載された発明によれば、施工後長期間経過した後でも、土壌に含まれる各種の物質によってＵ字状パイプが浸食される、という事態が生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る地熱発電設備の施工方法の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
地熱発電設備を施工する際には、まず、地盤の改良（軟弱地盤の強化）の目的で、地盤中に所定の間隔で複数本の鋼管杭が埋設される。図１は、地盤に鋼管杭を埋設する様子を示したものであり、鋼管杭１の埋設は、重機２によって鋼管杭１を回転させながら地盤Ｇの中に貫入させることによって行われる（図１（ａ）参照）。なお、埋設される鋼管杭１は、中空状になっており、先端際に、略一周に亘って螺旋翼３が設けられている。また、各鋼管杭１，１・・は、先端が硬い地盤Ｈまで食い込み、基端が地表よりも３０ｃｍ程度下方に位置するように埋設される（図１（ｂ）参照）。なお、そのような埋設状態にするために、別の鋼管杭１，１・・を継ぎ足すことも可能である。図２は、鋼管杭１，１・・が埋設された地盤Ｇを上から見た図であり、区画された地盤Ｇには、所定の間隔の格子状に鋼管杭１，１・・が埋設されている。
【００１８】
次に、上述の如く、鋼管杭１，１・・が埋設された地盤Ｇに、地熱発電用のＵ字状パイプを埋設させるための複数の縦孔が掘削される。図３は、かかる縦孔を掘削する様子を示したものであり、縦孔の掘削においては、まず、上記の如く鋼管杭１，１・・を貫入させた重機２のアダプターがオーガー４に交換される。そして、そのオーガー４を正回転（たとえば、時計回りの回転）させながら、図３（ａ）の如く、所定の長さＬ１まで貫入させる（すなわち、掘り下げる）。しかる後、貫入させたオーガー４を逆回転（たとえば、反時計回りの回転）させながら引き上げ（図３（ｂ）の状態）、図３（ｃ）の如く、所定の長さＬ２（５０ｃｍ〜１ｍ程度）だけ引き上げられた後には、オーガー４の回転を停止させた状態で、オーガー４を地盤Ｇの中から引き上げることによって、縦孔５を形成する（図３（Ｄ）の状態）。このような工程でＵ字状パイプ埋設用の縦孔５を掘削することによって、縦孔５の周囲の土壌が固められ、地盤Ｇ上の衝撃によって縦孔５が埋まってしまう、という事態が発生しないようになる。なお、縦孔５の深さは、４〜１０ｍの範囲内で、必要に応じて適宜調整される。図４は、縦孔５，５・・が掘削された地盤Ｇを上から見た図であり、地盤Ｇには、所定の間隔の格子状に縦孔５，５・・が掘削されており、埋設された鋼管杭１，１・・と千鳥格子を形成した状態になっている。
【００１９】
しかる後、掘削された各縦孔５，５・・に、図５の如く、Ｕ字状パイプ１０，１０・・を埋設する。図６は、埋設するＵ字状パイプの断面の様子を示したものであり、Ｕ字状パイプ１０は、所定の厚み（たとえば、２〜５ｍｍ）のフレキシブルステンレスパイプ６の外周を、所定の厚み（たとえば、０．３〜２ｍｍ）を有する耐食性の高い塩化ビニル７で覆ったものである。各縦孔５，５・・にＵ字状パイプ１０，１０・・を埋設した後には、各Ｕ字状パイプ１０，１０・・の両端を、それぞれ、隣り合うＵ字状パイプ１０の端縁と接続することによって、各縦孔５，５・・に埋設されたＵ字状パイプを一連のパイプとする。なお、各縦孔５，５・・に埋設されたＵ字状パイプ１０，１０・・同士の接続は、Ｕ字状パイプ１０，１０・・と同一の塩化ビニル７で被覆されたフレキシブルステンレスパイプ６を用いて行われる。図６（ａ）は、各Ｕ字状パイプ１０，１０・・が接続された状態の地盤Ｇを上から見た図であり、Ｕ字状パイプ１０，１０・・は、一つの角の部分（斜線を付した円形Ｂの部分）を除いて一連に繋がった状態になっている（以下、一連のパイプＰという）。また、Ｕ字状パイプ１０，１０・・同士は、地盤Ｇに埋設した鋼管杭１，１・・の上に建物の基礎を施工する際に邪魔になったり、美観が損なわれたりしないように、図６（ｂ）の如く、地中にて接続されている。
【００２０】
そして、上記の如く、Ｕ字状パイプ１０，１０・・が埋設されて接続された後には、埋設された各鋼管１，１・・の上に、建物の基礎が作られる。図７（ａ）は、基礎工事を完了した地盤Ｇを上から見た図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＡ−Ａ線断面を示したものである。建物の基礎８は、埋設された鋼管杭１，１・・を繋ぐように掛け渡された状態になっている。
【００２１】
建物の基礎８が作られた後には、その基礎８の上に、建物９が建設される。一方、建物９の内部には、地中熱を利用して建物の内部の温度コントロールをするためのヒートポンプ１１が設置され、そのヒートポンプ１１と一連のパイプＰとが、地盤Ｇの角の開放部分において接続される。なお、ヒートポンプ１１としては、コンプレッサと熱交換機とを備えた公知の地熱発電用のものを好適に使用することができる。このように施工されたヒートポンプ１１および一連のパイプＰからなる地熱発電設備によれば、一年を通じて１０〜２０℃程度の温度を保つ地下の熱（いわゆる地熱）を、水等の媒体を介して利用することにより、安価かつ効率的に建物９の冷暖房をすることが可能となる。
【００２２】
上記実施形態の如き施工方法によれば、Ｕ字状パイプ１０，１０・・を埋設するための縦孔５，５・・が、地盤改良工事に利用された重機２を用いて掘削されるため、重機２を何度も搬送する手間が掛からないので、非常に容易にかつ安価に地熱発電設備を施工することが可能となる。
【００２３】
また、上記実施形態の如き施工方法によれば、建物９が建設される地盤Ｇが強固なものとなるので、地震等があった場合でも、施工された地熱発電設備が損傷する心配がない。
【００２４】
さらに、上記実施形態の如き施工方法によれば、Ｕ字状パイプ１０，１０・・を埋設させるための縦孔５，５・・の周囲が強固に固められるため、Ｕ字状パイプ１０，１０・・を埋設させる際に、縦孔５，５・・が埋まって再度掘削しなければならなくなる、という事態が生じたりしない。
【００２５】
また、上記実施形態の如き施工方法によれば、Ｕ字状パイプ１０，１０・・の強度が非常に高いものとなるので、地震等があった場合でも、埋設されたＵ字状パイプ１０，１０・・に亀裂が入ったりする心配がない。
【００２６】
加えて、上記実施形態の如き施工方法によれば、施工後長期間経過した後でも、土壌に含まれる各種の物質によってＵ字状パイプ１０，１０・・が浸食される、という事態が生じない。
【００２７】
なお、本発明に係る地熱発電設備の施工方法は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜変更することが可能である。たとえば、地盤中に埋設する鋼管杭の個数や配置、Ｕ字状パイプ同士の接続のレイアウト等は、改良する地盤の形状等に応じて適宜変更することができる。
【００２８】
たとえば、地熱発電設備のＵ字状パイプを埋設するための縦孔の掘削は、上記実施形態の如く、地盤改良工事の後に行う必要はなく、地盤改良工事と同時に進行させることも可能であるし、場合によっては、地盤改良工事に先立って行うことも可能である。
【００２９】
加えて、地盤改良工事は、上記実施形態の如く、縦孔に鋼管杭を埋設することのみによって地盤を強化する工事に限定されず、埋設した鋼管杭の内部に地盤を固化させるためのセメントミルクを流し込む工事等に変更することも可能である。また、地盤の表層（深さ約３０ｃｍ〜１ｍ程度の部分）を掘削し、その掘削部分を、掘削された土（いわゆる現状土）とセメント系固化材との混合撹拌物によって埋め戻して重機で転圧する工事（いわゆる表層地盤改良工事）等に変更することも可能である。そのような構成を採用した場合でも、地盤改良工事に利用する重機を用いてＵ字状パイプを埋設するための縦孔が掘削されるため、重機を何度も搬送する手間が掛からないので、非常に容易にかつ安価に地熱発電設備を施工することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明に係る地熱発電設備の施工方法は、上記の如く優れた効果を奏するものであるので、種々のタイプの地熱発電設備の施工に、好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】地盤に鋼管杭を埋設する様子を示す説明図である。
【図２】鋼管杭が埋設された地盤を上から見た様子を示す説明図である。
【図３】Ｕ字状パイプ埋設用の縦孔を掘削する様子を示す説明図である。
【図４】Ｕ字状パイプ埋設用の縦孔が掘削された地盤を上から見た様子を示す説明図である。
【図５】掘削された縦孔にＵ字状パイプを埋設する様子を示す説明図である。
【図６】（ａ）はＵ字状パイプが接続された状態の地盤を上から見た様子を示す説明図であり、（ｂ）はＵ字状パイプの一部を地中で接続した状態を示す説明図である。
【図７】（ａ）は基礎工事を完了した地盤を上から見た様子を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面である。
【図８】地熱発電設備が施工された状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１・・鋼管杭、２・・重機、４・・オーガー、５・・縦孔、６・・フレキシブルステンレスパイプ、７・・塩化ビニル、９・・建物、１０・・Ｕ字状パイプ、Ｇ・・地盤。
【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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