(57)【要約】【課題】初期費用を抑えることができ、熱効率に優れた融雪システムを提供すること。【解決手段】熱交換機構８０を構成する第１配管１１と融雪領域６０に埋設された第２配管１２とを経由する循環管路１７を備えた融雪システム１０において、前記第１配管を下水管７０の内部に設置する。前記循環管路は、前記熱交換媒体の体積変化を吸収する密閉式の膨張タンクを有し、前記熱交換媒体を密閉状態で循環させる。前記循環管路を循環する熱交換媒体を介して前記第１配管において採取した熱を前記第２配管において放熱して融雪を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換機構を構成する第１配管と融雪領域に埋設された第２配管とを経由する循環管路を備え、該循環管路を循環する熱交換媒体を介して前記第１配管において採取した熱を前記第２配管において放熱する融雪システムにおいて、
前記第１配管は、下水管の内部に設置され、
前記循環管路は、前記熱交換媒体の体積変化を吸収する密閉式の膨張タンクを有し、前記熱交換媒体を密閉状態で循環させることを特徴とする融雪システム。
【請求項２】
前記第１配管の下流端と前記第２配管の上流端とを連結する第３配管に、前記熱交換媒体を加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の融雪システム。
【請求項３】
前記第３配管に設置されて前記熱交換媒体の温度を計測する温度センサと、前記融雪領域の周辺環境を監視する監視装置との少なくとも一方を備え、
前記温度センサの計測結果及び／又は前記監視装置の監視結果に基づいて前記加熱手段を作動することを特徴とする請求項２に記載の融雪システム。
【請求項４】
前記熱交換機構は、
前記第１配管を構成し、前記下水管の底部に配置された複数の熱交換用チューブと、
前記下水管との間に前記熱交換用チューブを挟んだ状態で前記下水管の内周面の全域を覆う被覆材とを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の融雪システム。
【請求項５】
前記熱交換機構は、
前記第１配管を構成する複数の熱交換用チューブの束と、
前記下水管の管軸方向に間隔を空けて配置され、当該配置箇所にて前記熱交換用チューブの束を前記下水管の内壁に固定する複数の固定部材と、
隣り合う固定部材の間において前記熱交換用チューブの束の一部のみを覆った状態で前記下水管の内壁に固定され、前記熱交換用チューブの束の前記下水管の内壁に対する浮き上がりを防止するサポート材と、を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の融雪システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、融雪システムに関し、特に、融雪のための熱源として下水熱を利用した融雪システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、道路等の積雪を除去するために、道路下に熱交換媒体を循環させる配管を埋設した融雪装置が知られている。例えば、特許文献１に記載の融雪装置は、道路下に埋設した放熱管を経由する循環管路を有し、この循環管路において熱交換媒体となる不凍液を循環させている。循環管路の一部は地上の熱源装置に接続され、熱源装置によって循環管路内の不凍液が加熱される。この融雪装置では、熱源装置で温められた不凍液が放熱管を流れる際に熱を放出し、この放熱により道路上の積雪が除去される。
【０００３】
また、他の融雪方法として、地中から汲み上げた地下水を利用した融雪システムが実施されている。例えば、特許文献２には、地下水を汲み上げて、道路下に埋設した放熱管に循環させて、放熱管からの放熱により融雪を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３３９７４１号公報
【特許文献２】特開２００６−００９３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の融雪装置では、大規模な熱源設備を設置する必要があることから、多大な初期費用が必要となる。また、特許文献２に記載の融雪装置では、ヒートポンプ関連設備を不要とすることができるが、地下水を汲み上げるための井戸工事等が必要となり、その結果、初期費用が増大してしまう。
【０００６】
このような経済的な観点から、従来の融雪システムにおいては、初期費用を抑える工夫が要求されている。また、道路や駐車場等、融雪領域が広範囲に及ぶことから、熱効率に優れた融雪システムが要求されていた。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、初期費用を抑え、熱効率に優れた融雪システムを提供することにある。
【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請求項１に記載の発明は、
熱交換機構を構成する第１配管と融雪領域に埋設された第２配管とを経由する循環管路を備え、該循環管路を循環する熱交換媒体を介して前記第１配管において採取した熱を前記第２配管において放熱する融雪システムにおいて、
前記第１配管は、下水管の内部に設置され、
前記循環管路は、前記熱交換媒体の体積変化を吸収する密閉式の膨張タンクを有し、前記熱交換媒体を密閉状態で循環させることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、下水管を流れる下水は、冬季に融雪温度以上であるので、下水管の内部に配置した第１配管において温かい下水から熱交換媒体を介して熱を採取し、下水よりも低温になっている融雪領域において第２配管を介して放熱することで、融雪を行うことができる。採熱する熱交換機構を構成する第１配管は、既設された下水の内部に設置されるので、大規模なヒートポンプ設備や、井戸工事等をなくすことができ、初期費用を抑えることができる。
【００１０】
また、膨張タンクによって温度変化に伴う熱交換媒体の体積変化を吸収しながら、熱交換媒体を循環管路内において密閉状態で循環させることができるので、融雪システムの安定性及び安全性を向上することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の融雪システムにおいて、
前記第１配管の下流端と前記第２配管の上流端とを連結する第３配管に、前記熱交換媒体を加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、例えば、積雪量が多い状況など、融雪領域の環境負荷が変わった際に、加熱手段を用いて下水から採熱した熱交換媒体の温度をさらに高くすることができるので、下水熱を有効利用して融雪コストを抑えながら、高い環境負荷に対応して適切な融雪を行うことができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の融雪システムにおいて、
前記第３配管に設置されて前記熱交換媒体の温度を計測する温度センサと、前記融雪領域の周辺環境を監視する監視装置との少なくとも一方を備え、
前記温度センサの計測結果及び／又は前記監視装置の監視結果に基づいて前記加熱手段を作動することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、下水から採熱した後の熱交換媒体の温度や、融雪領域の周辺環境である融雪領域の外気温や降雪状況に基づいて加熱手段を作動することができるので、融雪領域においてより高い放熱温度が求められる場合に適切に加熱手段を作動させて融雪効率を向上させることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の融雪システムにおいて、
前記熱交換機構は、
前記第１配管を構成し、前記下水管の底部に配置された複数の熱交換用チューブと、
前記下水管との間に前記熱交換用チューブを挟んだ状態で前記下水管の内周面の全域を覆う被覆材とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、下水管内において熱交換媒体の流通路が、複数の熱交換用チューブによって構成されているので、熱交換媒体と下水との間の伝熱面積を大きく確保して採熱量を増やすことができる。また、熱交換用チューブを被覆材で覆うことにより、下水流に対する抵抗増加を抑えることができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の融雪システムにおいて、
前記熱交換機構は、
前記第１配管を構成する複数の熱交換用チューブの束と、
前記下水管の管軸方向に間隔を空けて配置され、当該配置箇所にて前記熱交換用チューブの束を前記下水管の内壁に固定する複数の固定部材と、
隣り合う固定部材の間において前記熱交換用チューブの束の一部のみを覆った状態で前記下水管の内壁に固定され、前記熱交換用チューブの束の前記下水管の内壁に対する浮き上がりを防止するサポート材と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、サポート材は熱交換用チューブの束の一部のみを覆うように配置されるので、熱交換用チューブの束の露出状態が確保され、高い熱交換率を得ることができる。さらに、サポート材により、熱交換用チューブの下水による浮き上がりが防止されるので、浮き上がった熱交換用チューブと下水管との間に異物が堆積するのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、融雪の際の熱源として下水熱を用いることで融雪システムを構築するための初期費用を抑えることができるとともに、密閉状態で熱交換媒体を循環させているので下水熱による融雪効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る融雪システムの構成図。
【図２】第１の実施の形態の融雪システムを模式的に示す縦断面図。
【図３】（ａ）は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。（ｂ）は、図３（ａ）のｂで囲む領域の拡大断面図。
【図４】（ａ）は、熱交換用チューブマットを管周方向に展開した模式図。（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ線断面図。（ｃ）は、継手部材の斜視図。
【図５】サポート材を示す斜視図。
【図６】スリーブ構成部材の連結、固定構造を説明する図であって、図３（ａ）のＶIで囲む領域を下水管の内側から視た状態を示す図。
【図７】熱交換機構の施工手順を示す縦断面図。
【図８】サポート材の取付工程を示す斜視図。
【図９】熱交換機構の変形例を示す図３（ａ）と同様の断面図。
【図１０】熱交換用チューブマットの変形例を示す平面図。
【図１１】サポート材の変形例を示す斜視図。
【図１２】(ａ)は、固定部材の変更例を示す図３（ａ）と同様の断面図。（ｂ）は、 図１１(ａ)のｂで囲む部位の変形例を示す拡大断面図。
【図１３】固定部材の他の変更例を示す図３（ａ）と同様の断面図。
【図１４】第２の実施の形態の融雪システムを模式的に示す縦断面図。
【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶ線断面図。
【図１６】図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図。
【図１７】熱交換用チューブの形状を説明する平面展開図。
【図１８】熱交換機構の施工手順を示す模式図。
【図１９】熱交換機構の施工手順を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る融雪システム１０の構成図である。融雪システム１０は、下水管７０の内部に配設された第１配管１１と、融雪領域６０に配設された第２配管１２と、第１配管の下流端部と第２配管１２の上流端部とを連結する第３配管１３と、第２配管の下流端部と第１配管の上流端部とを連結する第４配管１４と、ポンプ１５を備えており、第１〜第４配管１１〜１４により外気に対して密閉された循環管路１７を形成している。第１配管１１及び第２配管１２は、伝熱性の高い材料で形成され、配管内外の熱伝達を行う熱交換機構を構成している。
【００２２】
循環管路１７内を流れる熱交換媒体は、特に限定されないが、例えば、水、或いは水とアルコール又はエチレングリコールの混合物（不凍液）を用いることができる。
【００２３】
第３配管１３及び第４配管１４の一部は、地上に設置された管理設備５０内に配設される。管理設備５０内において、第３配管１３には、加熱器（加熱手段）５１と、膨張タンク５２と、流量計５３と、圧力計５４と、管路内の熱交換媒体の温度を検出する温度センサ５６ａ，５６ｂと、熱交換媒体を循環させるポンプ１５とが設けられる。また、第４配管１４には温度センサ５７が設けられる。
【００２４】
加熱器５１は、第３配管１３内の熱交換媒体を加熱するものである。加熱器５１としては、例えば、電熱ヒータ、灯油やガスを用いた加熱器等、公知の加熱手段を用いることができる。なお、加熱器５１は、第２配管１２に効率よく高温の熱交換媒体を供給できるように、第２配管１２に近い位置に設置されることが好ましく、これを達成するために、管理設備５０は融雪領域６０の近傍に立設されることが好ましい。
【００２５】
膨張タンク５２は、第３配管１３において加熱器５１の上流側に配置され、第３配管１３から分岐する分岐管１３ａに繋げられている。膨張タンク５２は、循環管路１７内を流れる熱交換媒体の容積変化を吸収するものであり、循環管路１７の密閉性を維持する密閉式のタンクとなっている。膨張タンク５２と加熱器５５との間にはポンプ１５が設置されている。
【００２６】
流量計５３は、循環管路１７を流れる熱交換媒体の流量を計測し、圧力計５４は、循環管路１７内の圧力を計測する。図示例では、流量計５３が、膨張タンク５２と加熱器５１との間であって、ポンプ１５の下流側に配置され、圧力計５４が、流量計５３と加熱器５１との間に配置されている。
【００２７】
第３配管１３の温度センサ５６ａ，５６ｂは、加熱器５１の上流側及び下流側の両方に設置される。本実施の形態では、上流側の温度センサ５６ａが膨張タンク５２の下流側であって、ポンプ１５の上流側に設置されている。なお、下流側の温度センサ５６ｂは、管理設備５０の外部であって、融雪領域６０近くの第３配管に配置される構成であってもよい。
【００２８】
第２配管１２は、熱交換媒体の熱を配管外部に放出させる放熱管であって、融雪領域６０となる道路や駐車場などの路面下に埋設されている。図示例では、一本の第２配管１２が路面下を蛇行状態で延びている。第２配管１２としては、例えば、ステンレス管や炭素鋼鋼管等の金属製配管を用いることができる。第２配管１２は、比較的地表面に近い位置に埋設され、車両等の振動等に耐え得るように下水管７０内の第１配管１１よりも剛性が高いことが好ましい。
【００２９】
融雪領域６０の領域内又は領域近傍には、融雪領域６０の周辺環境を監視する監視装置６２が設置される。監視装置６２は、例えば、融雪領域６０の降雪状況や積雪状況を監視可能なカメラや、融雪領域６０の外気温度を検知する温度センサ、路面等の対象物の表面温度を検知する赤外線サーモセンサ等を単独で又は組み合わせて用いたものとすることができる。
【００３０】
監視装置６２、各温度センサ５６ａ，５６ｂ，５７、加熱器（加熱手段）５１、流量計５３、圧力計５４及びポンプ１５のそれぞれは、図示しない制御ユニットに有線接続又は無線接続されている。加熱器５１は、制御ユニットにより各温度センサ５６ａ，５６ｂ，５７の検出結果及び／又は監視装置６２の監視結果に基づいて作動が制御される。
【００３１】
次に、融雪システム１０において、第１配管１１によって構成される、下水熱を採取する熱交換機構８０の一例を説明する。図２は、熱交換機構８０を有する融雪システム１０を模式的に示す縦断面図であり、図３（ａ）は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００３２】
熱交換機構８０は、地中に埋設された既設管である下水管７０に設置されている。下水管７０は、２つのマンホール７２，７４の間に配設されており、この２つのマンホール７２，７４を連通している。熱交換機構８０は、第１配管１１を構成する熱交換用チューブマット（熱交換用チューブの束）２０と、複数のサポート材３０、３０’と、複数の固定部材４０とを備える。
【００３３】
図４に示すように、熱交換用チューブマット２０は、例えばＰＰ樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＥ樹脂やゴム材料等により形成された、複数の熱交換用チューブ２１，２１’から構成される。具体的には、熱交換用チューブマット２０は、熱交換媒体の往路を構成する熱交換用チューブ２１−１〜２１−１０と、継手部材２５を介して熱交換媒体の復路を構成する熱交換用チューブ２１−１’〜２１−１０’とを有する。各熱交換用チューブ２１−１〜２１−１０，２１−１’〜２１−１０’は並列に配置され、熱交換用チューブマット２０は全体として可撓性を有する厚みのある長尺平板状である。
【００３４】
なお、図示例では、熱交換媒体の往路及び復路をそれぞれ１０本の熱交換用チューブ２１により形成しているが、本数はこれに限られず、往路及び復路のそれぞれが１本以上、すなわち、往路及び復路を合わせて２本以上の熱交換用チューブ２１によって構成されていればよい。また、図示例では熱交換用チューブ２１の断面が円形のものを示しているが、断面形状はこれに限られず、楕円形、多角形など、熱交換媒体を流通させることができる形状であればよい。
【００３５】
下水管７０の管周方向に並列する複数の熱交換用チューブ２１は、例えば、熱交換用チューブ２１と一体若しくは別体の連結手段２４で互いに接続固定する、接着剤で互いに接着する、又は一体成形する等により、並列状態で延在方向に延びる側部が接続固定されている。図４（ｂ）に示すように、本実施形態では、並列する５本の熱交換用チューブ２１の束が一体成形されており、これと隣接する５本の熱交換用チューブ２１の束が、これら熱交換用チューブ２１の束の側部にそれぞれ設けられた連結手段２４により互いに固定されている。連結手段２４は、熱交換用チューブ２１の延在方向に複数設けられ、互いに係合する雄部２４ａと雌部２４ｂとを有する。雄部２４ａ及び雌部２４ｂは、熱交換用チューブ２１と一体成形されている。なお、雄部２４ａ及び雌部２４ｂは、熱交換用チューブ２１の延在方向に沿って連続的に延びる構造であってもよい。本実施形態では、このように一体成形及び連結手段２４により２０本の熱交換用チューブ２１が並列固定されている。なお、熱交換用チューブマット２０を構成する複数の熱交換用チューブ２１は、互いに並列固定されていればよいが、図３（ａ）に示すように、設置状態において管周方向に一列に並ぶように構成されることが好ましい。
【００３６】
継手部材２５は、図４（ａ）及び（ｃ）に示すように、熱交換用チューブマット２０の先端部に設けられ、熱交換用チューブマット２０とほぼ同じ厚さの円弧状に形成されており、往路となる熱交換用チューブ２１−１〜２１−１０が挿入、接続される複数の第１接続孔２６−１〜２６−１０と、復路となる熱交換用チューブ２１−１’〜２１−１０’が挿入、接続される複数の第２接続孔２７−１〜２７−１０とを有する。継手部材２５の内部において、各第１接続孔２６と各第２接続孔２７とは流路２８で繋がれている。熱交換用チューブ２１−１〜２１−１０内を通って各第１接続孔２６−１〜２６−１０から継手部材２５内へ流入した熱交換媒体は、これらが合流する流路２８を通り、継手部材２５の下流側で分岐した各第２接続孔２７−１〜２７−１０から熱交換用チューブ２１−１’〜２１−１０’へ流出する。
【００３７】
なお、継手部材２５は、各第１接続孔２６−１〜２６−１０から流入した熱交換媒体が、合流することなく、これと対になる第２接続孔２７−１０〜２７−１へ流出するように、互いに分離した複数の流路２８を有する構成であってもよい。また、継手部材２５は、平板状であって、自身の可撓性により円弧状に湾曲可能なものであってもよい。
【００３８】
継手部材２５において、第１及び第２接続孔２６，２７が形成される面と反対側の面には、摺り付け部２５ａが設けられる。摺り付け部２５ａは、図２に示すように、設置状態において継手部材２５が下水管７０の内壁面から滑らかに接続されるように曲線状に形成された部位である。なお、摺り付け部２５ａは、継手部材２５と別体のものを連接させた構成であってもよい。
【００３９】
なお、図３（ａ）では、熱交換用チューブマット２０の構成を理解しやすくするために、下水管７０に対して各熱交換用チューブ２１を大きく示しているが、熱交換用チューブ２１は、例えば、内径が約７〜２０ｍｍ、外径が約１０〜２５ｍｍ、厚さが約１．５〜３ｍｍであり、下水管７０は、例えば、内径が約１．５〜３ｍであって、作業者が下水管７０内に入って作業可能な大きさとなっている。
【００４０】
熱交換用チューブ２１の基端部（すなわち、熱交換用チューブマット２０の基端部）は、図示していない連結部材を介して第３配管１３及び第４配管１４と連結される。具体的には、往路となる熱交換用チューブ２１−１〜２１−１０の基端部は、連結部材を介して第４配管１４の下流端１４ａに連結され、復路となる熱交換用チューブ２１−１’〜２１−１０’の基端部は、連結部材を介して第３配管１３の上流端１３ｂに連結される。
【００４１】
サポート材３０は、熱交換用チューブマット２０よりも長手方向の長さが短く、高い剛性を有する。サポート材３０の材料としては、例えば、ＰＶＣ樹脂、アルミニウム、ステンレス、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等を用いることができる。なお、サポート材３０の材料は、これらに限定されず、下水管７０を流れる流体に対する耐久性があって熱交換用チューブマット２０よりも剛性が高いものであればよい。本実施形態では図５において実線で示すように、断面が略Ｌ字状である長尺状の板材である。なお、サポート材３０’は、サポート材３０と同一形状に形成され、これと対を成すように配置される。サポート材３０は、管軸方向において隣り合う固定部材４０の間に亘って延在するように長さが設定される。サポート材３０を構成する板材の材料は、熱交換用チューブ２１の材料と同等、又はそれより大きい熱伝導率を有することが好ましい。なお、サポート材３０の厚さは、約１〜４ｍｍであり、材料としてステンレスを用いた場合には約１〜１．２ｍｍであることが好ましい。
【００４２】
サポート材３０においてＬ字の一辺を形成する第１板状部３１は、熱交換用チューブマット２０の側面に接合され、第１板状部３１と交差する第２板状部３２は、設置状態における熱換用チューブマット２０の内周面に接合される。第１板状部３１と第２板状部３２との交差角度θ１は、鈍角になっている。第１板状部３１の幅寸法は、熱交換用チューブマット２０の側面の幅寸法とほぼ同じであって、該側面を覆うことが可能な大きさに設定されることが好ましい。熱交換用チューブマット２０が比較的幅広に形成される（例えば、並列固定された１０本以上の熱交換用チューブ２１，２１’の束を有する）場合には、第２板状部３２が第１板状部３１よりも幅広であることが好ましい。
【００４３】
なお、サポート材３０の第２板状部３２は、図５において仮想線で示す部分をさらに有し、第１板状部３１が第２板状部３２の板面から突出する断面略Ｔ字状であってもよい。このようなサポート材３０は、設置状態において、第２板状部３２の一部（仮想線で示す部分）が熱交換用チューブマット２０の幅方向外側に突出し、その端縁が下水管７０の内壁に近接又は当接する（図３（ａ）の仮想線３２参照）。
【００４４】
固定部材４０は、図２に示すように、熱交換用チューブマット２０の先端部（継手部材２５が配置される側の端部）に配置される第１の固定部材４０Ａと、熱交換用チューブマット２０の基端部に配置される第２の固定部材４０Ｂと、その間に配置される複数の第３の固定部材４０Ｃ−１〜４０Ｃ−ｎと含む。各固定部材４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃは、下水管７０の管軸方向に離間して配設され、第１及び第２の固定部材４０Ａ，４０Ｂは、その間に配設される第３の固定部材４０Ｃ−１〜４０Ｃ−ｎよりも幅寸法が大きく設定されている。
【００４５】
図３に示すように、固定部材４０は、環状の弾性シート４１と、弾性シート４１の内周面側に配置される略円筒状（スリーブ状）の固定板４３とを備える。弾性シート４１は、下水に対して耐久性を有する材料、例えば、ＳＢＲ（スチレン・ブタジエンゴム）などを用いることができる。固定板４３は、熱交換用チューブマット２０及び補助固定部材３０，３０’が嵌め込まれる嵌込部４７を有する。嵌込部４７は、非嵌込部に比して径方向内側に窪んでおり、嵌込部４７の周方向の両端部は、これと隣接する非嵌込部との間に段差が形成されないように滑らかな曲線状に形成される。固定板４３は例えばステンレス等の金属製であって、略円弧状の薄板材からなる複数のスリーブ構成部材４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃを環状に配置することにより構成される。なお、固定板４３の幅寸法は、約１００〜３００ｍｍ、好ましくは約１５０〜２５０ｍｍであり、厚さは、約１．５〜４ｍｍ、好ましくは約２〜３ｍｍである。
【００４６】
図６に示すように、対向するスリーブ構成部材４２Ａ，４２Ｂの端部において、一方のスリーブ構成部材４２Ａの端部の外周面側には、周方向に突出するバックアッププレート４４が設けられており、このバックアッププレート４４の内周面側に他方のスリーブ構成部材４２Ｂの端部が配置される。また、スリーブ構成部材４２Ａ，４２Ｂの対向部分には、これらを連結、固定する固定具４５が複数挿入される。固定具４５は断面略エ字状であって、その中心部にある柱部４５ａが楔状になっている。環状の固定板４３は、対向するスリーブ構成部材４２Ａ，４２Ｂ間に固定具４５が挿入され、楔状の柱部４５ａによってスリーブ構成部材４２Ａ，４２Ｂ間が離間することで拡径する。なお、スリーブ構成部材４２Ｂ，４２Ｃ及び４２Ｃ，４２Ａの対向部分も同様に構成される。
【００４７】
なお、第３の固定部材４０Ｃは、弾性シート４１を有していないものであってもよい。なお、固定部材４０の構造はこれに限られず、拡径されることで下水管７０の内壁に固定可能なものであればよい。
【００４８】
次に、上述した熱交換機構８０の施工方法について説明する。
【００４９】
まず、図７に示すように、下水管７０内に熱交換用チューブマット２０を導入する（導入工程）。導入工程において、熱交換用チューブマット２０とサポート材３０，３０’とは分離された状態にあり、複数のサポート材３０，３０’は熱交換用チューブマット２０とは別に、一方のマンホール７２から搬入装置等を用いて下水管７０内に搬入される。熱交換用チューブマット２０は、地上において熱交換用チューブマット保持体９１に巻回した状態で保持されており、地上から一方のマンホール７２を介して下水管７０内に導入される。本実施の形態では、地上に配置したベルトコンベア９２を稼働させて、ベルトコンベア９２上に配置された熱交換用チューブマット２０を下水管７０内に引き込んでおり、他方のマンホール７４側から牽引装置９５で熱交換用チューブマット２０を牽引している。なお、牽引装置９５に代えて作業者が人力で引き込んでもよい。なお、作業時には下水管７０にパッカー９０が配置されて下水の流れが堰き止められる。
【００５０】
熱交換用チューブマット２０の導入は、熱交換用チューブマット２０が所望の位置に配置されるように位置を調整しながら行われる。熱交換用チューブマット２０の配置位置は、先端が、下水管７０の導入側とは反対側の端部７１よりも内側に位置することが好ましく、各熱交換用チューブ２１が管軸方向に沿って直線状に配置されることが好ましい。継手部材２５は、熱交換用チューブマット２０を下水管７０に導入した後、下水管７０内で熱交換用チューブマット２０の先端部に取付ける。なお、地上で継手部材２５を熱交換用チューブマット２０に取付け、これを下水管７０内に導入してもよい。
【００５１】
次に、図８に示すように、熱交換用チューブマット２０に複数のサポート材３０，３０’を熱交換用チューブマット２０の延在方向（熱交換用チューブマット２０の長手方向であって、設置状態における下水管７０の管軸方向）に沿って連続的に取り付ける（取付工程）。なお、図８では継手部材２５の記載を省略している。サポート材３０，３０’の第１板状部３１及び第２板状部３２のそれぞれは、接着剤により熱交換用チューブマット２０の側面及び上面（設置状態における内周面）のそれぞれに接合される。サポート材３０，３０’は、熱交換用チューブマット２０の先端側から順に取付けられることが好ましい。接着剤は、サポート材３０，３０’と熱交換用チューブマット２０との対向面に塗布される。接着剤の塗布は、スプレーにより接着剤を噴霧する方法や、両面テープを貼り付ける方法等により行うことができる。
【００５２】
次に、マンホール７２，７４を介して下水管７０内に搬入された複数の固定部材４０を用いて、サポート材３０，３０’が取り付けられた熱交換用チューブマット２０を下水管７０の内壁に固定する（固定工程）。固定部材４０は、熱交換用チューブマット２０の先端側から順に配設されることが好ましい。固定部材４０の設置は、以下の手順で行われる。まず、サポート材３０，３０’が取り付けられた熱交換用チューブマット２０を所望の位置に配置した状態で、環状の弾性シート４１を下水管７０の内周面に沿って配設する。熱交換用チューブマット２０は、下水管７０の高さ方向において底面から約３分の１の高さの範囲内に設置されることが好ましい。その後、弾性シート４１の内周面側にスリーブ構成部材４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃを環状に配設する。この際、熱交換用チューブマット２０及びサポート材３０，３０’は、スリーブ構成部材４２Ａに形成された嵌込部４７に嵌め込まれる。その後、固定具４５によりスリーブ構成部材４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃの継目部分を拡径することで、固定部材４０が下水管７０の内壁面に固定される。熱交換用チューブマット２０及びサポート材３０，３０’は、固定部材４０により下水管７０の内壁面に押し付けられて固定される。
【００５３】
固定工程において、熱交換用チューブマット２０の先端部に配置される第１の固定部材４０Ａは、最も先端部側に位置するサポート材３０−１，３０’−１の端部と、継手部材２５の一部又は全部とを下水管７０の内側から覆った状態で設置される。第２の固定部材４０Ｂは、下水管７０におけるマンホール７２との継目部分に設置され、熱交換用チューブマット２０の最も基端部側に位置するサポート材３０−ｎ，３０’−ｎの端部を下水管７０の内側から覆った状態で設置される。
【００５４】
第３の固定部材４０Ｃは、管軸方向において隣接するサポート材３０，３０’の突合せ部分に設置され、この突合せ部分を下水管７０の内側から覆った状態で設置される。具体的には、図８において仮想線で示すように、第３の固定部材４０Ｃ−１は、管軸方向に隣接するサポート材３０−１，３０−２及び３０’−１，３０’−２の突合せ部分（管軸方向に対向する２つのサポート材３０−１，３０−２及び３０’−１，３０’−２のそれぞれの端部）を下水管７０の内側から覆った状態で設置される。第３の固定部材４０Ｃ−２〜４０Ｃ−ｎも同様に設置される。これにより、サポート材３０，３０’の両端部は、管軸方向において隣り合う固定部材４０により下水管７０の内壁に押し付けられ、固定される。また、熱交換用チューブマット２０は、管軸方向に延びる両側部がサポート材３０，３０’によって下水管７０の内壁に押し付けられ、固定された状態となる。
【００５５】
次に、連結部材を介して、往路となる熱交換用チューブ２１−１〜２１―１０の基端部を第４配管１４の端部に連結し、復路となる熱交換用チューブ２１−１’〜２１−１０’の基端部を第３配管１３の端部に連結する。
【００５６】
上述した融雪システム１０では、ポンプ１５の圧力によって熱交換媒体が循環管路１７内を循環し、熱交換媒体が第１配管１３を通って採取した熱を第２配管において放出することで、融雪を行う。融雪システム１０の熱交換機構８０において、熱交換媒体は、第４配管１４から第１配管１３を構成している熱交換用チューブ２１−１〜２１−１０に流入し、継手部材２５及び復路となる熱交換用チューブ２１−１’〜２１−１０’を経て第３配管１３へ流出する。この際、熱交換用チューブ２１を通る熱交換媒体と下水管７０内を通る下水との間で熱交換が行われる。
【００５７】
融雪のための採熱を行う熱交換機構８０は、既設された下水の内部に設置されるので、大規模なヒートポンプ設備や、井戸工事等をなくすことができる。これにより、本実施形態の融雪システム１０では、初期費用を大幅に抑えることができる。また、融雪システム１０は、膨張タンク５２によって温度変化に伴う熱交換媒体の体積変化を吸収しながら、熱交換媒体を循環管路１７内において密閉状態で循環させることができるので、融雪に利用される下水熱の熱効率が高いものとなる。また、第１配管１１は、複数の熱交換用チューブ２１により構成されているので、伝熱面積が広く、第１配管１１における下水との間の熱交換率が高いものとなる。
【００５８】
さらに、融雪システム１０は、第３管路１３に加熱器５１を設けているので、下水から採熱した熱交換媒体を加熱器５１によってさらに温めた状態で、第２配管１２へ搬送することができる。その結果、下水熱を有効利用しながら第２配管１２における融雪効果を高めることができる。
【００５９】
融雪システム１０において、加熱器５１は、各温度センサ５６ａ，５６ｂ,５７の検知結果や、監視装置６２の監視結果に基づいて制御ユニットからの指示により作動する。制御ユニットによる制御の一例として、下水から採熱した後の温度センサ５６ａの温度検出値ＴＡが所定の温度Ｔ１よりも低い場合に、加熱器５１を作動させ、その後、加熱器５１の下流側の温度センサ５６ｂによる検出値ＴＢが、予め設定した所定の温度範囲内となるように（すなわち、検出値ＴＢが、温度Ｔ２＜ＴＢ＜Ｔ３。ここで、温度Ｔ１＜Ｔ２。）、加熱器５１をＯＮ（作動）、ＯＦＦ（停止）制御する構成とすることができる。さらに、第４配管１４の温度センサ５７が検出した温度値ＴＣが、加熱器５１の上流側の温度センサ５６ａの検出温度値ＴＡよりも高い場合に、加熱器５１を停止させる構成とすることができる。
【００６０】
また、加熱器５１の制御の別の例として、監視装置６２が融雪領域６０において所定の積雪量を検出した場合に、加熱器５１を作動させ、監視装置６２により、融雪領域６０における積雪の解消が検出された場合に加熱器５１を停止させるように制御することができる。また、監視装置６２による融雪領域６０の路面温度が、所定の温度よりも低い場合に、加熱器５１を作動させるように制御することもできる。
【００６１】
なお、監視装置６２による制御と、各温度センサ５６ａ，５６ｂ，５７による制御とを組み合わせて行ってもよい。例えば、監視装置６２により、融雪領域６０における降雪が検出された場合に、上述した温度センサ５６ａ，５６ｂ，５７による加熱器５１の作動制御を行うことができる。また、他の例として、監視装置６２により、融雪領域６０における所定の積雪量を検出した場合に、温度センサ５６ａ，５６ｂ，５７の検出結果に基づく加熱器５１の作動制御を行い、監視装置６２により、積雪の解消が検出された場合に、各温度センサ５６ａ，５６ｂ，５７の検出温度に関わらず、加熱器５１を停止させる構成とすることができる。
【００６２】
このように、加熱器５１の作動制御を下水から採熱した後の熱交換媒体の温度や、融雪領域６０の外気温や降雪状況等に基づいて行うことで、融雪領域６０においてより高い放熱温度が求められる場合に適切に加熱器５１を作動させて融雪効率を向上させることができる。
【００６３】
また、上述した熱交換機構８０では、並列する熱交換用チューブ２１の間から砂や塵等の異物が入り込んでこれらが堆積するのを防止することができる。また、下水管７０内で熱交換用チューブ２１を１本ずつ束状に纏める必要がないので、既設管内の施工時間を短縮することができる。また、複数の熱交換用チューブ２１が分散することのないマット状に形成されているので、固定部材４０の配置間隔を大きくして配置数を少なくすることができ、その結果、コストを低減することができる。
【００６４】
また、隣接する固定部材４０の間において、サポート材３０，３０’は、熱交換用チューブマット２０の一部のみを覆っており、熱交換用チューブマット２０の露出状態が確保されるため、高い熱交換率を得ることができる。また、熱交換用チューブマット２０の両側部が、サポート材３０，３０’によって連続的に下水管７０の内壁面に固定されるため、熱交換用チューブマット２０の管周方向の移動が抑制されるとともに、下水による熱交換用チューブマット２０の浮き上がりが防止される。これにより、熱交換用チューブ２１の下面と下水管７０との間に砂や塵等の異物が入り込んでこれらが堆積するのを防止することができる。特に、下水管７０を流れる流体（つまり下水）は、上水管に比べて異物の混入が多いため、異物が堆積しやすいが、サポート材３０を設けることで異物の堆積を効果的に防止することができる。
【００６５】
また、可撓性を有する熱交換用チューブマット２０と、これよりも短尺且つ高剛性のサポート材３０、３０’とを分離した状態で下水管７０へ導入し、下水管７０内でこれらを取り付けるので、熱交換用チューブマット２０及びサポート材３０，３０’の下水管７０内への導入作業が容易である。このような工程を含む施工方法は、作業者が下水管７０内に入り込んで取付作業可能となるような、比較的大径の下水管７０（例えば内径が約１．５ｍ以上、好ましくは約２ｍ以上）に対する施工方法として特に好適である。
【００６６】
さらに、接着剤を用いることで、サポート材３０，３０’を簡易且つ確実に熱交換用チューブマット２０に取り付けることができる。また、接着剤によりサポート材３０，３０’の長手方向（設置状態における管軸方向）の全域に亘って熱交換用チューブマット２０と接合することができるので、対向するサポート材３０，３０’と熱交換用チューブマット２０との隙間から異物が入り込むのを防止することができる。
【００６７】
また、環状の固定部材４０を拡径することにより、熱交換用チューブマット２０及びサポート材３０，３０’を同時に下水管７０に固定することができるので施工が容易である。また、固定板４３が拡径されることで、熱交換用チューブマット２０に常時押圧力が付与されるので固定が安定する。さらに、熱交換用チューブマット２０と固定板４３との間に配置される弾性シート４１により、熱交換用チューブマット２０の固定部材４０との対向面には、ほぼ均一な押圧力が作用する。また、固定部材４０の嵌込部４７と非嵌入部とを滑らかに連接させることで下水管７０を流れる下水や雨水の損失水頭を低減して、排出機能を維持することができる。
【００６８】
なお、融雪ユニット１０は、冬季の路面融雪のみのらず、夏季の路面冷却に利用することも可能である。一般に、夏季には、下水管７０を流れる下水の温度が、太陽によって加熱された融雪領域６０の路面の温度よりも低くなる。夏季にポンプ１５によって循環管路１７内の熱交換媒体を循環させた場合には、第２配管１２において熱交換媒体が採取した熱が、第１配管１１において下水に放熱されることとなり、その結果、路面の冷却効果を得ることができる。
【００６９】
図９は、熱交換機構８０の変形例を示す図３（ａ）と同様の断面図である。なお、図９において、上述した実施形態と対応する部位には同一符号を付している。以下に説明する変形例において、上述した実施形態と同一の構成については詳細な説明を省略する。
【００７０】
本変形例では、往路及び復路にそれぞれ５本の熱交換用チューブ２１−１〜２１−５及び２１−１’〜２１−５’を有する２つの熱交換用チューブマット２０−１，２０−２を管周方向に並設している。２つの熱交換用チューブマット２０−１，２０−２の両側部は、熱交換用チューブマット２０よりも短尺且つ高剛性である、第１のサポート材３０，３０’及び第２のサポート材３５を用いて下水管７０の内壁に押し付けられ、固定される。
【００７１】
第１のサポート材３０，３０’は、２つの熱交換用チューブマット２０−１，２０−２において、互いに離間する側の側部に対を成して配置される。なお、第１のサポート材３０，３０’の構成は、上述した実施形態のサポート材３０，３０’と同様であり、ここでは詳細を省略する。
【００７２】
第２のサポート材３５は、２つの熱交換用チューブマット２０−１，２０−２において、互いに近接する側の側部の間に配置される。具体的には、管周方向で隣り合う一方の熱交換用チューブマット２０−１の熱交換用チューブ２１−１’と他方の熱交換用チューブマット２０−２の熱交換用チューブ２１−１とは、非固定（非接続）であり、この部分に第２の補助固定部材３５が配置される。第２のサポート材３５は、断面が略Ｔ字状である長尺状の板材であり、第１のサポート材３０，３０’とほぼ同じ長さを有する。第２のサポート材３５において、Ｔ字の柱部を形成する第１板状部３６は、熱交換用チューブマット２０−１，２０−２の側面に接合され、Ｔ字の頭部を形成する第２板状部３７は、設置状態における熱換用チューブマット２０−１，２０−２の内周面に接合される。第２のサポート材３５の長手方向の両端部は、第１のサポート材３０と同様に、管軸方向において隣り合う固定部材４０により下水管７０の内壁に押し付けられ、固定される。
【００７３】
熱交換機構８０では、熱交換用チューブマット２０−１，２０−２の両側部が、第１及び第２サポート材３０，３０’，３５によって連続的に下水管７０の内壁に固定される。これにより、熱交換用チューブマット２０の浮き上がりを防止し、熱交換用チューブマット２０の下面と下水管７０との間に砂や塵が入り込んでこれらが堆積するのを防止することができる。
【００７４】
図１０は、熱交換用チューブマット２０の変形例を示す。変形例の熱交換用チューブマット２０では、往路となる熱交換用チューブ２１−１〜２１−６の先端が、それぞれ継手材２９を介してＵ字状の配管２３−１〜２３−６の一端のそれぞれに連結される。さらに、復路となる熱交換用チューブ２１−１’〜２１−６’の先端は、それぞれ継手材２９を介して配管２３−１〜２３−６の他端のそれぞれに連結される。なお、熱交換用チューブマット２０は、一連の熱交換用チューブ２１−１〜２１−６によって往路と復路とが形成されるように、熱交換用チューブマット２０の先端部において各熱交換用チューブ２１−１〜２１−６を曲線的に折り返したものであってもよい。なお、ここでは６本の熱交換用チューブ２１を用いているが、本数はこれに限られない。
【００７５】
図１１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、サポート材３０の変形例を示す。図１１（ａ）及び（ｂ）に示すサポート材３０は、断面略コ字状であって、第１板状部３１及び第２板状部３２に加え、熱換用チューブマット２０の底面（設置状態における外周面）に接合される第３板状部３３を有する。なお、これと対をなして配置されるサポート材３０’も同様の形状を有する。第２板状部３２と第３板状部３３とは略平行に形成されており、第１板状部３１と第２板状部３２との交差角度θ１は鈍角、第１板状部３１と第３板状部３３との交差角度θ２は鋭角になっている。第３板状部３３の幅寸法は、第２板状部３２の幅寸法とほぼ同じ、又は、第２板状部３２の幅寸法よりも大きく設定されることが好ましい。図１１（ｂ）に示す例では、図１１（ａ）に比して第３板状部３３が幅広に形成されることにより、熱交換用チューブマット２０の熱交換率を維持しながら補剛効果を高めることができる。なお、図示していないが、第２板状部３２及び第３板状部３３のうち、少なくとも第３板状部３３を下水管７０の内周面に沿うように円弧状に湾曲させた形状にしてもよい。サポート材３０は、熱交換用チューブマット２０の両側部に対を成して取り付けられる。このようなサポート材３０，３０’では、熱交換用チューブマット２０の両側部がサポート材３０，３０’により断面コ字状に覆われることで、熱交換用チューブマット２０の補剛効果が高まり、熱交換用チューブマット２０の浮き上がりをより確実に防止することができる。
【００７６】
図１２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、固定部材４０の変更例を示す。
【００７７】
図１２（ａ）に示す固定部材４０は、下水管７０の内周に沿うように断面略円弧状に形成された板材である固定板４３と、固定板４３の外周面側に配置される弾性シート４１とを備える。固定板４３は、嵌込部４７が形成された第１構成部材４２Ａと、管周方向において構成部材４２Ａの両端部にそれぞれ配置される第２構成部材４２Ｄ，４２Ｄ’とを備える。第１構成部材４２Ａは、上述した実施形態におけるスリーブ構成部材４２Ａと同様の構成であり、ここでは詳細を省略する。第２構成部材４２Ｄ，４２Ｄ’は、第１構成部材４２Ａよりも円弧の周方向長さが短い板材からなり、本変形例では、設置状態において第１及び第２構成部材４２Ａ，４２Ｄ，４２Ｄ’が略半円状を成す。
【００７８】
第２構成部材４２Ｄ，４２Ｄ’は、それぞれ、アンカーボルト等の固定材４８により、下水管７０の内壁に固定される。第１構成部材４２Ａと、各第２構成部材４２Ｄ，４２Ｄ’との間には、楔状の柱部４５ａを有する固定具４５が挿入される。なお、固定具４５は、上述した実施形態の固定具４５と同様の構成であり、ここでは詳細を省略する。固定具４５の挿入により、固定板４３は拡径され、下水管７０の内壁面に押し付けられた状態で固定される。
【００７９】
図１２（ｂ）は、図１２(ａ)のｂで囲む部位の変形例を示す拡大断面図である。この変形例の固定板４３は、円弧の周方向の両端部にそれぞれ突起部４３ａを有する。なお、図１２（ｂ）では固定板４３の両端部のうち、一方の端部のみを示しているが、他方の端部はこれと対称に形成されるため、ここでは詳細を省略する。突起部４３ａは、固定板４３の外周面側に形成され、固定板４３の端部とともに断面略Ｖ字状をなすように該端部側に向かって突出した板状の部位である。突起部４３の厚さは固定板４３の厚さとほぼ同じであって、幅寸法は、固定板４３の幅寸法とほぼ同じか、それより小さく形成される。下水管７０の内壁面には、突起部４３ａが挿入される挿入溝７３が形成される。弾性シート４１は、固定板４３の外周面側であって、両端部の突起部４３ａの間に配置される。両端部の突起部４３ａをそれぞれ下水管７０の挿入溝７３に挿入し、両端部の移動が規制された状態で固定板４３を拡径することにより、固定板４３は下水管７０の内壁面側へ押し付けられ、固定される。
【００８０】
図１３に示す固定部材４０は、下水管７０よりも曲率半径の大きい断面略円弧状の板バネからなる固定板４３と、固定板４３の外周面側に配置される弾性シート４１とを備える。固定部材４０は、固定板４３及び弾性シート４１によって熱交換用チューブマット２０及びサポート材３０、３０’を下水管７０の内側から覆った状態で、固定板４３の中央部をアンカーボルト等の固定材４８により下水管７０の内壁面側に押圧した状態で固定される。設置状態において、固定板４３は、仮想線で示す通常状態に比して、曲率半径が小さくなり、板バネの弾性力によって熱交換用チューブマット２０及びサポート材３０、３０’には常時押圧力が付与される。
【００８１】
図１２（ａ），（ｂ）及び図１３に示す固定部材４０では、環状のものに比して部材を小型化することができるので資材コストや施工コストを低減することができる。
【００８２】
（第２の実施の形態）
次に、図１４〜図１９を用いて本発明の第２の実施の形態の融雪システム１０を説明する。なお、図１４〜図１９において、上述した第１の実施の形態と同様の要素には、同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態の融雪システム１０は、第１の実施の形態と異なる熱交換機構８０を有する。以下、本実施の形態の熱交換機構８０について説明する。
【００８３】
図１４及び図１５に示すように、第２の実施の形態の熱交換機構８０では、下水管７０の管口７０ａから内周面７０ｂに沿って複数の熱交用チューブ２１の束が敷設されており、この熱交換用チューブ２１の更に内部側に下水管７０の内周面を補修する補修材（被覆材）７６が配置されている。これにより、熱交換用チューブ２１は下水管７０の内周面７０ｂと補修材７６との間に挟まれた状態で、下水管７０の延長方向に敷設されている。
【００８４】
熱交換用チューブ２１は、マンホール７２の内部に於ける作業性を考慮して、端末部分２１ａがマンホール７２に開口する下水管７０の管口７０ａに於ける水平方向の最大寸法部分よりも上部に位置するように、内周面７０ｂに沿って配置されている。下水管７０の管口７０ａに於ける最大寸法部分とは、下水管７０が円筒管によって構成されている場合、該下水管７０の管口７０ａの水平方向の直径部分である。このため、熱交換用チューブ２１の端末部分が下水中に位置することがなく、保守作業等の作業を行う際の作業性を損なうことがない。
【００８５】
図１４及び図１６に示すように、熱交換用チューブ２１には、下水管７０の管口７０ａに於ける水平方向の最大寸法部分よりも上方に配置された端末部分から底部に向けて下降する傾斜部Ａが形成されている。この傾斜部Ａに連続して予め設定された長さを有する熱交換部Ｂが形成されており、更に、熱交換部Ｂに連続してマンホール７２に向けて戻る折り返し部Ｃが形成されている。本実施の形態では、熱交換用チューブ２１には下水管７０の管口７０ａに対応させて熱交換媒体の供給側と戻り側の２つの傾斜部Ａが形成されている。
【００８６】
なお、傾斜部Ａの長さは下水管７０の径や熱交換用チューブ２１の材質や径を含む条件に応じて設定され、熱交換部Ｂの長さも管路を流れる下水の流量や熱交換用チューブ２１に流通する熱交換媒体の材質や流量等の条件に応じて設定され、折り返し部Ｃの長さや曲がり形状も下水管７０の径や熱交換用チューブ２１の材質や径を含む条件に応じて設定されている。なお、図示していないが、熱交換用チューブ２１を一つのマンホール７２から隣接する他のマンホール７４に向けて敷設しても良い。
【００８７】
熱交換用チューブ２１は、端末部分がマンホール７２の内部に開口しており、集合部材７５を介して第３配管１３及び第４配管１４のそれぞれに接続され、第３及び第４配管１３，１４は、地上に設置した管理設備５０内へ延びている。本実施の形態では熱交換用チューブ２１として、内径１０ｍｍ、肉厚２ｍｍで、充分な可撓性を有するポリエチレン製の長尺状のチューブを用いている。なお、熱交換用チューブ２１が傾斜部Ａから熱交換部Ｂに移行する屈曲部分Ｒ１に於ける屈曲半径や、集合部材７５に接続される屈曲部分Ｒ２に於ける屈曲半径は、熱交換用チューブ２１が潰れることのない大きさであることが好ましい。
【００８８】
図示例のように６本の熱交換用チューブ２１によって第１配管１１を構成する場合、これら６本の熱交換用チューブ２１の並列状態を保持しておくことが好ましい。図１７に示すように、本実施の形態では、熱交換部Ｂに対応する部位に連結具３８が長さ方向に所定の間隔で配置されており、連結具３８によって１２本のチューブを連結して並列状態を保持している。
【００８９】
熱交換用チューブ２１は、熱交換部Ｂから折り返し部Ｃに移行する際に、屈曲部分Ｒ３で下水管７０の内周面７０ｂに沿って上方に向かって立ち上がり、屈曲部分Ｒ４で最も高い位置に到達する。その後、熱交換用チューブ２１は屈曲部分Ｒ４から下水管７０の底部に向けて下降し、底部に対応する部位に形成された屈曲部分Ｒ５を含むループ状に形成されている。
【００９０】
また、折り返し部Ｃでは、熱交換用チューブ２１が下水管７０の内周面７０ｂに沿って上方に立ち上がった後、底部に下降してループ状に折り返し、再び底部から上方へ立ち上がることで、円滑な折り返しを実現することが可能である。
【００９１】
なお、熱交換用チューブ２１を隣接するマンホール７４の内部で折り返す場合、折り返し部をマンホール７４の内部に引き込み、大きな半径で曲線的に曲げられた部分を下水管７０の管口の近傍で、該管口の上方に向けて内周面に沿って底部から立ち上げる。そして、マンホール７４に露出した部分を管口の頂部よりも上方に持ち上げ、この状態で、折り返し部をマンホール７４の内周面に固定することで、熱交換用チューブ２１を元のマンホール７２に向けて折り返すことが可能である。
【００９２】
なお、図１７において、一点鎖線７８は下水管７０の管口７０ａに対応する部位を示しており、一点鎖線７９は折り返し部Ｃが隣接するマンホール７４内にある場合の管路の管口に対応する部位を示している。
【００９３】
下水管７０の内周面７０ｂに敷設された熱交換用チューブ２１の内部側（下水管７０の内面側）には補修材７６が配置されている。この補修材７６は、劣化した下水管７０の内周面を補修する機能を有するものであれば利用することが可能であり、補修材７６が下水管７０の内周面７０ｂに配置されたとき、補修材７６は下水管７０の内周面７０ｂを補修するとともに、内周面７９ｂとの間に熱交換用チューブ２１を挟んで保持する機能をも発揮する。
【００９４】
補修材７６としては、ガラス繊維に硬化性樹脂を含浸させてスリーブ状に形成されたものや、長尺状に形成された合成樹脂製の補修材を下水管７０の内周面にスパイラル状にまきつけるものがあるが、下水管７０の内部を流れる下水との熱交換を効率行うには熱交換媒体と下水とを可及的に接近させておくことが必要となり、前記スリーブ状に形成された補修材を用いることが好ましい。
【００９５】
次に、本発明に係る熱交換部材の敷設工法について図１８、図１９により説明する。
【００９６】
先ず、図１８（ａ）に示すように、マンホール７２の内部に、図１７に示す形状に持った熱交換用チューブ２１の束を巻き付けた熱交換用チューブマット保持体９１を設置し、先端部分を保持して下水管７０の内部に敷設する。このとき、下水管７０の径が大きい場合には熱交換用チューブ２１の先端部分を作業員が保持して下水管７０の内部に引き込む。また、径が小さい場合には隣接するマンホール７４から誘導ワイヤを引き込んでおき、この誘導ワイヤに熱交換用チューブ２１の折り返し部Ｃに相当する部分を接続して該誘導ワイヤによって下水管７０の内部に引き込む。
【００９７】
次に、図１８（ｂ）に示すように、熱交換用チューブ２１を予め設定された折り返し部Ｃの形成位置まで引き込んだ後、端末部分２１ａをマンホール７２に仮保持しておき、折り返し部Ｃを形成する。このとき、下水管７０の径が大きい場合、作業員が入り込んで折り返し部Ｃを構成し、夫々接着、或いはコンクリート釘を利用する等の手段で熱交換用チューブ２１を下水管７０の内周面７０ｂに固定する。また、下水管７０の径が小さい場合には、誘導ワイヤによって引き込んだ状態で、該誘導ワイヤを取り外す。
【００９８】
次に図１８（ｃ）に示すように、硬化性樹脂を含浸し、未硬化状態では可撓性を有し、
化したときに高い硬度を発揮して下水管７０の内周面７０ｂを補修する補修材７６を構成するスリーブ７６を巻き付けたリール９４をマンホール７２の近傍に設置する。そして、熱交換用チューブ２１の端末２１ａを集合部材７５に接続するとともに集合部材７５をマンホール７２に固定した後、リール９４からスリーブ７６を引き出して下水管７０の内部に引き込む。
【００９９】
次いで、図１９（ａ）に示すように、下水管７０に引き込んだ可撓性を有するスリーブ７６の内部に圧縮空気を供給して膨張させて下水管７０の内周面７０ｂに接触させる。これにより、熱交換用チューブ２１は下水管７０の内周面７０ｂとスリーブ７６との間に挟まれることとなる。このとき、熱交換用チューブ２１に形成されている熱交換媒体の通路には圧縮空気を供給しておくか、非圧縮性流体を充填しておくことで、熱交換用チューブ２１の潰れを防ぐことが可能である。
【０１００】
ついで、スリーブ７６の内部に紫外線ランプ９６を引き込み、地上に設置した駆動部材９７から電力を供給してスリーブ７６に紫外線を照射させつつ、スリーブ７６の内部を移動させる。スリーブ７６に対する紫外線の照射によってスリーブ７６が硬化し、硬化したスリーブ７６によって下水管７０の内周面７０ｂをライニングして補修することが可能である。
【０１０１】
図１９（ｂ）に示すように、スリーブ７６が硬化した結果、熱交換用チューブ２１は、硬化したスリーブ７６からなる補修材７６と下水管７０の内周面７０ｂとの間に挟まれて敷設される。その後、集合部材７５に第３配管１３及び第４配管１４を接続し、この第３及び第４配管１３，１４を管理設備５０を介して第２配管１２に接続することで、融雪システム１０において下水管７０の内部を流れる下水の熱を利用することが可能となる。
【０１０２】
なお、予め熱交換用チューブ２１をスリーブ７６に添わせて一体化させておき、この状態で下水管７０の内部に引き込んで敷設することも可能である。この場合、熱交換用チューブ２１をスリーブ７６に一体化させる手段は限定するものではなく、接着等の適宜の手段を利用することが可能である。予め一体化させた熱交換用チューブ２１とスリーブ７６を下水管７０に引き込むことで、引き込み作業が一度で済むこととなり、敷設作業の合理化を図ることが可能となる。
【０１０３】
なお、本発明は上述した実施形態や変形例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、熱交換機構８０において、サポート材３０，３０’は、固定手段を用いて長手方向の両端部を固定部材４０に固定する構成であってもよい。また、第２の実施の形態では、熱交換用チューブ２１を固定する被覆材として、管路内の補修を行う補修材７６を用いているが、被覆材はこれに限らず、熱交換用チューブ２１の配置領域で管路の全周を被覆可能なものであればよく、例えば、補修材７６よりも熱伝導性の高い薄膜状の被覆材であってもよい。
【符号の説明】
【０１０４】
１０    融雪システム
１１    第１配管
１２    第２配管
１５    ポンプ
１７    循環管路
５１    加熱器（加熱手段）
５２    膨張タンク
２０    熱交換用チューブマット（熱交換用チューブの束）
２１    熱交換用チューブ
３０    サポート材
４０    固定部材
５０    管理設備
６０    融雪領域
６２    監視装置
７０    下水管
７６    補修材
８０    熱交換機構
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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