(57)【要約】      （修正有）【課題】地中の熱をより効率的に熱交換器へ伝えることができ、かつ浅い施工深度と比較して長尺の螺旋パイプで地中熱を広域から回収できる優れた地中熱交換器構造の提供。【解決手段】地盤へ連続的に金属ファイバーｆ及び金属粉の混入により熱伝導度を向上させたソイルコラムを複数形成し、それらをソイルコラム内地中熱交換器と接合施工し地盤との接触面積と地中熱伝道体積の増大により集熱効果を向上させた、複層同心軸螺旋パイプの配置構造の地中熱利用用熱交換器ソイルコラム。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボアホール掘削孔の孔内ソイルコラムに、地中熱コレクターの設置する場合の構造を同心軸に複層の配置した螺旋パイプを孔内のソイルコラムに埋設する事で熱伝導の向上と熱コレクターパイプの施工長が増大可能とした構造のパイプ内に熱伝導用液体を循環することで地中熱を高効率に集める複層螺旋パイプの配置構造。
【請求項２】
ボアホール掘削孔の孔内ソイルコラムに請求項１を埋め込み、地中熱コレクターへ地温が移動した場合において施工対象の地盤の熱伝導率が低く円滑な地温の供給が困難な事を解消する為、ソイルコラムへ金属ファイバーを施工時に適宜混入する事で熱伝導率を改善し、請求項１の構造と接触させ施工し集熱構造体の容積と面積及び熱伝導率を改善できる構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に中小規模建築物の室内冷房と暖房及び給湯のためにヒートポンプを稼動させる時の地中熱利用交換器を設置接続する事により、地中熱利用によるヒートポンプの消費電力を削減し経済運転を目的とする。
【背景技術】
【０００２】
従来、地中熱利用交換器を地中に設置する場合、予めボアホール掘削若しくは杭を概ね地下１００ｍ程度施工し、この内部に地中熱利用交換器を軸方向に並行設置していた。限られた建築敷地内での水平施工の浅い場合は埋設敷地に制限があり施工が困難であった。
【０００３】
ボアホール掘削もしくは杭を概ね地下１００ｍ程度施工する場合は機械施工期間が長く、地中熱交換機の設備費とボアホール施工費用が過大のため初期投資に問題があった。
【０００４】
杭及びボアホール孔の地中熱利用交換器の設置は地下１００ｍ程度まで掘削する場合に於いて地盤の構造によっては施工機械が大掛かりになり、施工期間は数週間におよぶ問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、地中熱利用交換器の設置は相当の深度になる場合に於いて経済的負担は過大になるため、掘削深度を浅く設置し且つ充分な地中熱を回収できる地中熱利用交換器の複層螺旋パイプ構造によって従来構造より多量のパイプの埋設を可能とし、ボアホールのソイルコラムの中に設置することで地中熱回収率が増大する。よってボアホールの掘削深度を浅く施工することが可能な為、施工の大幅な工期短縮が可能でコスト削減ができる地中熱利用交換器の構造である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
地中熱コレクターの構造は予め同心軸の複層に配置した螺旋パイプで作成したものを、ボアホール孔内のソイルコラムに埋設することで、対象地盤と比較して熱伝導度の高いソイルコラムを介して地中熱を円滑に集める事のできる構造を特徴とし、ボアホールの掘削長は従来構造のものより浅く、掘削孔径は従来口径より大きく施工し、孔内の同心軸に螺旋且つ複層構造で多量の熱コレクターパイプの設置が可能な為、製作と施工費用の縮減と施工期間の短縮が図れる構造である。且つ、ソイルコラムへ金属ファイバーを施工時に適宜混入する事で熱伝導率を改善し、螺旋パイプのボアホール孔の構造と接触施工し集熱構造体の容積と面積及び熱伝導率を改善できる構造を特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
以上詳細に説明した本発明によれば、総じて以下のような効果を発揮するものである。
【０００８】
地中熱コレクターの複層螺旋パイプ構造は対象地盤から地中熱利用交換器の効率が高い為に、設置にあたり掘削深度が既存の手法の５分の１から１０分の１程度とし、反して掘削口径は５倍程で有効に作用するため、地中熱利用交換器の施工コストの大幅縮減が図る。
【０００９】
熱交換器のパイプ施工長は掘削深度に比較して４０倍程度の施工長が確保されこと、複層螺旋パイプが周囲の地盤調査より熱伝導度の高い金属ファイバー混入ソイルコラムに接触埋設されるので地中熱コレクターの機能が充分発揮するので効果は絶大である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例を示す既存の金属ファイバー混入ソイルコラムに接触埋設して施工された、ボアホールと充填されたセメントミルクと既存土の混練された未固結のソイルコラムの正面図である。
【図２】本発明の一実施例を示す地中熱利用交換器の地中熱コレクターの複層螺旋パイプ構造とその形状を保持する軸鉄筋とフープ筋及びスペーサーの配置と組み立て状態の正面図である。
【図３】本発明の一実施例を示すボアホールに既存土の混練された未固結ソイルコラムの中に地中熱利用交換器の地中熱コレクターの複層螺旋パイプ構造を埋め込み中のソイルコラムの正面図である。
【図４】本発明の一実施例を示すボアホールにソイルコラムの中に地中熱コレクターの複層螺旋パイプ構造を埋め込み後の固結したソイルコラムの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
既存のボアホールへ接触施工させ、新たなボアホールの孔内にソイルコラムを所定の位置及び深度に配置し(図１)、予め組み立てた地中熱コレクターは同心軸の複層に配置した螺旋パイプを所定の長さに制作し(図２)、該記の(図１)に所定の深度まで挿入する。
【００１２】
図３は該記の（図２）の地中熱コレクターが該記の（図１）の孔内所定深度まで設置している状態を示しソイルコラムの中に複層螺旋パイプを設置した事でパイプの保護と地盤からの熱伝導度の向上が図られる。
【００１３】
図４は該記の（図１）の地中熱コレクターが該記の（図１）の孔内所定深度まで設置された状態を示し、予め配置した金属ファイバー混入のソイルコラムの中に複層螺旋パイプを設置した事でパイプの保護と地盤からの熱伝導度の向上が図られる。
【実施例】
【００１４】
図１は、ボアホールＢＨはセメントミルクと既存土の混練土の未固結のソイルコラムＳＣ１が孔口程度まで充填されている状況で流動性の高い状態を記し、予め配置した金属ファイバー混入のソイルコラムに接合してボアホールＢＨを施工した状態。
【００１５】
図２は地中熱コレクターの複層螺旋パイプ内側Ｔ１と軸鉄筋Ｂ１数本を示し、Ｂ１ａフープ筋はＢ１軸鉄筋に直角に交差固定したものである。Ｔ１地中熱コレクターの複層螺旋パイプ内側をＢ１軸鉄筋に順次巻付け固定し孔口からボアホール底部ＴＢへ行う。底部ＴＢの位置で軸鉄筋Ｂ２数本がＢ２ｂフープ筋とＢ２軸鉄筋に直角に交差固定したものに複層螺旋パイプ外側Ｔ２がＢ２軸鉄筋数本に螺旋状に順次巻付け固定し底部から孔口へ行う、螺旋パイプ端部Ｈ１と螺旋パイプ端部Ｈ２はヒートポンプへ接続するとした配置構造を示す
【００１６】
図３は、該図１の孔内に該図2地中熱コレクターをボアホールＢＨへ挿入中の状態を示し、既存の地盤より熱伝導度の高いソイルコラムを介して既存地盤の地中熱を効率的に集める複層螺旋パイプの配置構造を示す。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明の活用例として、地中熱を利用して、工場や事務所及び戸建住宅の給湯や床暖房及び空調に利用する熱交換器に適用できる。
【符号の説明】
【００１８】
ＢＨ・・・ボアホール      ｆ・・・金属ファイバー      ｆＳＣ・・・既存金属ファイバー混入固結ソイルコラム    ＳＣ１・・・未固結ソイルコラム  ＳＣ２・・・固結ソイルコラム                Ｈ１・・・パイプ端末不凍液出口    Ｈ２・・・パイプ端末不凍液入口  Ｂ１・・・軸内鉄筋  Ｂ１ａ・・・内フープ筋  Ｂ２・・・軸外鉄筋    Ｂ２ａ・・・外フープ筋    Ｔ１・・・複層螺旋パイプ内側    Ｔ２・・・複層螺旋パイプ外側    ＴＢ・・・パイプの底部位置                          ＳＰ・・・スペーサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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