(57)【要約】【課題】多大な工事費用を要さず、掘削等による振動及び騒音の発生がなく、一般家庭への普及が容易で地質攪乱のない融雪システム等を提供する。【解決手段】融雪システム１は、舗装面等１０の表面下に設置する融雪パイプ１２と、融雪パイプ１２と接続された往きパイプ２０Ａ及び還りパイプ２０Ｂと、還りパイプ２０Ｂ側に設けられた循環ポンプ２４と、表面に所定形状のスリット３４−１が複数個設けられた地下に設置する鋼管杭３０−１と、鋼管杭３０−１の内部に設けられた往きパイプ２０Ａ及び還りパイプ２０Ｂに接続された内管３２とを備えている。スリット３４−１を介して鋼管杭３０−１内に流入した周囲の土砂Ｗ−１の地中熱と内管３２中の循環する不凍液との間で熱交換させている。地中熱を採熱した不凍液を還りパイプ２０Ｂ側から融雪パイプ１２へ循環させることにより、舗装面等１０に地中熱を放熱させて舗装面等１０に積雪した雪の融雪を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被融雪箇所に設置する融雪パイプと、該融雪パイプの両端と接続された内管を内部に設けた地下に設置する鋼管部とを有する融雪システムであって、該内管は該融雪パイプの一端と往きパイプを介して接続され他端と還りパイプを介して接続されており、
前記往きパイプ側又は前記還りパイプ側に設けられた、前記融雪パイプ、該往きパイプ、前記内管及び該還りパイプ中の不凍液を循環させる循環ポンプを備え、
前記鋼管部の表面には所定形状のスリットが複数個設けられており、
前記内管は、螺旋形状のフレキシブル管であって所定の熱伝導性を有しており、
前記スリットを介して前記鋼管内に流入した所定の地下物の地中熱と前記循環ポンプにより前記往きパイプ側から循環する前記内管中の不凍液との間で熱交換させ、該不凍液を前記還りパイプ側から前記融雪パイプへ循環させることにより、前記被融雪箇所の融雪を行うことを特徴とする融雪システム。
【請求項２】
請求項１記載の融雪システムにおいて、前記鋼管部は地下設置時に回転埋設可能で且つ逆回転により撤去可能な杭形状を有し、前記内管は該鋼管部の上部から脱着可能に装着されたことを特徴とする融雪システム。
【請求項３】
請求項２記載の融雪システムにおいて、前記所定の地下物は土砂であり、前記鋼管部の前記所定形状のスリットは土砂が流入可能で且つ礫が侵入しないサイズの略細長な孔であって、回転埋設時に加わるトルクにより前記鋼管部の破壊を招来しない程度のサイズ及び数まで設け得ることを特徴とする融雪システム。
【請求項４】
請求項２記載の融雪システムにおいて、前記所定の地下物は地下水であり、前記鋼管部の内面に貼ったフィルタをさらに備え、前記鋼管部の前記所定形状のスリットは該フィルタを介して地下水が流入可能であり且つ略小石が侵入しないサイズの略細長な孔であることを特徴とする融雪システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の融雪システムにおける鋼管部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被融雪箇所に設置する融雪パイプと、融雪パイプの一端と往きパイプを介して接続され他端と還りパイプを介して接続された内管を内部に設けた地下に設置する鋼管部とを有する融雪システム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
冬季における深さ数メートル以深の地温は氷点以上であり外気温よりも暖かい。従来、この暖かい地温を不凍液などの媒体を介して地上まで運ぶ地中熱を利用した融雪装置（融雪システム）の開発が行われている。この地中熱を利用した融雪装置は、路面、駐車場等で既に実施されており、灯油等を燃料とした循環温水または電熱線による融雪装置に比べてランニングコストが小さい。しかし、地中熱を利用した融雪装置は、ヒートポンプの設置および熱交換井のための掘削によって初期投資が高額になるため、一般家庭への普及が遅れている。
【０００３】
特許文献１には地中熱交換器の埋設構造に関して記載されている。特許文献１では大地にボーリング等により竪穴を形成し、この竪穴内に配設された地中熱交換器の地中熱媒流路等の周囲に、純度９０％以上のケイ素粒からなる充填材を地面まで充填して竪穴を埋め戻している。地中熱媒流路等の上端はヒートポンプに接続されている。このため、竪穴の掘削に多大な工事費用を要するだけでなく、掘削過程で振動および騒音が発生することになる。さらに、ヒートポンプの利用は初期投資が高額になる。これらの結果、地中熱交換器等の融雪装置の一般家庭への普及は困難である。加えて、竪穴に充填された充填材は、一旦地中に埋設されれば回収することは困難であり、自然の地質環境が攪乱されることになる。現在のところ、地中熱交換器等の熱交換井の施工による地質構造の攪乱に対する規制は見られない。しかし、今後、地中熱利用の融雪装置の普及が拡大される中で、地質構造が元の状態に修復できないことは、地質環境的な側面から大きな懸念事項になると思われる。
【０００４】
特許文献２には樹脂製多管式熱交換器に関して記載されている。特許文献２では、地盤を掘削して地中にＵ字管型に曲げたチューブを設置している。従って、特許文献２においても地盤の掘削に多大な工事費用を要するだけでなく、掘削過程で振動および騒音が発生することになる。この結果、樹脂製多管式熱交換器等の融雪装置の一般家庭への普及は困難である。
【０００５】
特許文献３には対流型地中熱交換井に関して記載されている。特許文献３では、地中に開設した縦穴に砕石類を充填して通水性を有するグラベルドレーンを構築している。このため、特許文献３においても縦穴の開設に多大な工事費用を要するだけでなく、開設過程で振動および騒音が発生することになる。この結果、樹脂製多管式熱交換器等の融雪装置の一般家庭への普及は困難である。縦穴に充填された砕石類は、一旦地中に埋設されれば回収することは困難であり、特許文献３においても自然の地質環境が攪乱されることになる。特許文献３では、グラベルドレーン内の多孔管内に長さ方向に一対の円筒状のダクトを挿通させ、このダクト内に熱交換媒体を充填している。特許文献３ではヒートポンプを利用していないため、採熱効率はダクトの長さに大きく依存することになる。しかし、ダクトの長さには自ずと限界があるものの、対流型地中熱熱交換井の単位長さ当たりの採熱量を向上させるなどの工夫は特に示されていない。
【０００６】
特許文献４には地中熱交換用外管を備えた杭等に関して記載されている。特許文献４では、下部に螺旋状羽根付鋼管を有する中空杭体内に地中熱交換用外管が備えられ、中空杭体が地盤に回転圧入される。従って、地盤を掘削せずに中空杭体を回転埋設するため、多大な工事費用は不要であり、振動および騒音もほとんど発生しない。充填材の投入も不要であるため、地質環境が攪乱されることもない。中空杭体内には土砂が侵入可能であるが、地中熱交換用外管の下端面は閉塞しているため、地中熱交換用外管の内部に土砂が侵入することはない。地中熱交換用外管の内部にはＵ字管が挿入され、地中熱交換用外管とＵ字管との間隙には充填材が充填されている。従って、Ｕ字管に熱媒を循環させることにより中空杭体内の土砂および中空杭体を介した周囲土壌より採熱可能となっている。しかし、Ｕ字管は直接土砂には触れていないため、地中からの採熱量は少なくなる。ヒートポンプは利用していないため採熱効率は低い。より採熱効率を高めるためには、中空杭体をより深く埋設する必要があるが、施工時の耐久性を推測すれば中空杭体の径を大きくする必要がある。この結果、大規模な工事を要することとなり、地中熱交換用外管を備えた杭等の融雪装置の一般家庭への普及は困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、特許文献１の地中熱交換器では竪穴の掘削に多大な工事費用を要するだけでなく、掘削過程で振動および騒音が発生することになる。さらに、ヒートポンプの利用は初期投資が高額になる。これらの結果、地中熱交換器等の融雪装置の一般家庭への普及は困難であるという問題があった。加えて、竪穴に充填された充填材により自然の地質環境が攪乱されることになるという問題があった。特許文献２の樹脂製多管式熱交換器においても地盤の掘削に多大な工事費用を要するだけでなく、掘削過程で振動および騒音が発生することになる。この結果、樹脂製多管式熱交換器等の融雪装置の一般家庭への普及は困難であるという問題があった。特許文献３の対流型地中熱交換井においても縦穴の開設に多大な工事費用を要するだけでなく、開設過程で振動および騒音が発生することになる。この結果、樹脂製多管式熱交換器等の融雪装置の一般家庭への普及は困難であるという問題があった。縦穴に充填された砕石類により自然の地質環境が攪乱されることになるという問題があった。特許文献４の地中熱交換用外管を備えた杭等では多大な工事費用は不要であり、振動および騒音もほとんど発生せず、地質環境が攪乱されることもない。しかし、採熱効率は低く、より採熱効率を高めるためには中空杭体の径を大きくする必要がある。この結果、大規模な工事を要することとなり、地中熱交換用外管を備えた杭等の融雪装置の一般家庭への普及は困難であるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は上記問題を解決するためになされたものであり、多大な工事費用を要さず、掘削等による振動および騒音が発生することもなく、一般家庭への普及が容易な融雪システム等を提供することにある。
【０００９】
本発明の第２の目的は、回収が困難な充填材を用いることなく、撤去に際し地質構造を元の状態に修復でき、地質構造を攪乱させない融雪システム等を提供することにある。
【００１０】
本発明の第３の目的は、ヒートポンプを利用せず高額な初期投資が不要であり、一般家庭への普及が容易な融雪システム等を提供することにある。
【００１１】
本発明の第４の目的は、深い深度まで埋設をしなくても地中からの採熱量を多くでき、ヒートポンプを利用しなくても採熱効率を高くできる融雪システム等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の融雪システムは、被融雪箇所に設置する融雪パイプと、該融雪パイプの両端と接続された内管を内部に設けた地下に設置する鋼管部とを有する融雪システムであって、該内管は該融雪パイプの一端と往きパイプを介して接続され他端と還りパイプを介して接続されており、前記往きパイプ側又は前記還りパイプ側に設けられた、前記融雪パイプ、該往きパイプ、前記内管及び該還りパイプ中の不凍液を循環させる循環ポンプを備え、前記鋼管部の表面には所定形状のスリットが複数個設けられており、前記内管は、螺旋形状のフレキシブル管であって所定の熱伝導性を有しており、前記スリットを介して前記鋼管内に流入した所定の地下物の地中熱と前記循環ポンプにより前記往きパイプ側から循環する前記内管中の不凍液との間で熱交換させ、該不凍液を前記還りパイプ側から前記融雪パイプへ循環させることにより、前記被融雪箇所の融雪を行うことを特徴とする。
【００１３】
ここで、この発明の融雪システムにおいて、前記鋼管部は地下設置時に回転埋設可能で且つ逆回転により撤去可能な杭形状を有し、前記内管は該鋼管部の上部から脱着可能に装着することができる。
【００１４】
ここで、この発明の融雪システムにおいて、前記所定の地下物は土砂であり、前記鋼管部の前記所定形状のスリットは土砂が流入可能で且つ礫が侵入しないサイズの略細長な孔であって、回転埋設時に加わるトルクにより前記鋼管部の破壊を招来しない程度のサイズ及び数まで設けることができる。
【００１５】
この発明の融雪システムにおいて、前記所定の地下物は地下水であり、前記鋼管部の内面に貼ったフィルタをさらに備え、前記鋼管部の前記所定形状のスリットは該フィルタを介して地下水が流入可能であり且つ略小石が侵入しないサイズの略細長な孔とすることができる。
【００１６】
この発明の鋼管部は、本発明のいずれかの融雪システムにおける鋼管部である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の融雪システムは、舗装面等の表面下に設置する融雪パイプと、融雪パイプの一端と接続された往きパイプと、融雪パイプの他端と接続された還りパイプと、還りパイプ側に設けられた循環ポンプと、地面の地下に設置する鋼管杭と、鋼管杭の内部に設けられた内管であって、融雪パイプの一端と往きパイプを介して接続され融雪パイプの他端と還りパイプを介して接続されているものとを備えている。循環ポンプは融雪パイプ、往きパイプ、内管および還りパイプ中の不凍液を循環させる機能を有している。鋼管杭の表面には所定形状のスリットが複数個設けられている。スリットを介して鋼管杭内に流入した鋼管杭の周囲にある土砂の地中熱と循環ポンプにより往きパイプ側から循環する内管中の不凍液との間で熱交換させている。地中熱を採熱した不凍液を還りパイプ側から融雪パイプへ循環させることにより、舗装面等に地中熱を放熱させて舗装面等に積雪した雪の融雪を行うことができる。
【００１８】
鋼管杭の全体は杭形状を有しており、地面Ｅの地下設置時に回転埋設可能である。具体的には、鋼管杭の上部付近を所望の接続装置と接続し、当該接続装置の上部をさらにパワーシャベルと結合させておく。パワーシャベルの回転を接続装置を介して鋼管杭へ伝えることにより、鋼管杭を地面の地下に回転埋設することができる。パワーシャベルを逆回転させることにより、鋼管杭を地面の地下から撤去可能である。鋼管杭は地下深度１０ｍ程度まで回転埋設するため、振動および騒音が発生しない。パワーシャベルと油圧モータとで鋼管杭を埋め込む方式であるため、ボーリングマシンが不要である。さらに鋼管杭は５ｍの鋼管を２本溶接接続で済むため、搬入料の軽減が図れる。一般家庭における敷地内の工事は、狭い路地でもパワーシャベルが進入できれば可能である。この結果、多大な工事費用を要さず、掘削等による振動および騒音が発生することもなく、一般家庭への普及が容易であるという効果がある。さらに、鋼管杭は回転埋設できるため、従来技術のように回収が困難な充填材を用いることがなく、撤去に際し地質構造を元の状態に修復できるため、地質構造を攪乱させないという効果がある。ヒートポンプを利用せず高額な初期投資が不要であるため、さらに一般家庭への普及が容易であるという効果がある。１０ｍ程度の浅い深さまでの埋設であっても高い採熱量を得ることができるため、深い深度まで埋設をしなくても地中からの採熱量を多くでき、ヒートポンプを利用しなくても採熱効率を高くできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１における融雪システム１を示す図である。
【図２】鋼管杭３０−１内に堆積した土砂（濁水）の除去方法を示す図である。
【図３】鋼管杭３０−１内に堆積した土砂（濁水）の別の除去方法を示す図である。
【図４】鋼管杭３０−１内に堆積した土砂（濁水）の他の除去方法を示す図である。
【図５】本発明の実施例２における鋼管杭３０−２を示す図である。
【図６】フィルタ３８の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、各実施例について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明の実施例１における融雪システム１を示す。図１で、符号１０は地面Ｅ上の舗装面等（被融雪箇所）、１２は舗装面等１０の下に設置する融雪パイプ、２０Ａは融雪パイプ１２の一端１２Ａと接続された往きパイプ、２０Ｂは融雪パイプ１２の他端１２Ｂと接続された還りパイプ、２４は還りパイプ２０Ｂ側に設けられた循環ポンプである。続いて、図１で符号３０−１は地面Ｅの地下に設置する鋼管杭（鋼管部）、３２は鋼管杭３０−１の内部に設けられた内管、３４−１は鋼管杭３０−１の表面に複数個設けられた所定形状のスリットである（図１では１箇所のみに符号を付してある。以下同様）。図１に示されるように、内管３２は往き側口３２Ａが融雪パイプ１２の一端１２Ａと往きパイプ２０Ａを介して接続されており、還り側口３２Ｂが融雪パイプ１２の他端１２Ｂと還りパイプ２０Ｂを介して接続されている。循環ポンプ２４は融雪パイプ１２、往きパイプ２０Ａ、内管３２および還りパイプ２０Ｂ中の不凍液を循環させる機能を有している。図１では循環ポンプ２４は還りパイプ２０Ｂ側に設けられているが、往きポンプ２０Ａ側に設けてもよい。図１に示されるように、融雪システム１ではヒートポンプを利用していない。
【００２２】
図１に示されるように、鋼管杭３０−１の表面にはスリット３４−１が複数個設けられているため、土砂Ｗ−１（所定の地下物）が鋼管３０−１内へ容易に出入りすることができる。この結果、土砂Ｗ−１の暖かい熱は伝導と移流とにより内管３２に伝わる。つまり、融雪システム１では、スリット３４−１を介して鋼管杭３０−１内に流入した鋼管杭３０−１の周囲にある土砂Ｗ−１の地中熱と循環ポンプ２４により往きパイプ２０Ａ側から循環する内管３２中の不凍液との間で熱交換させている。地中熱を採熱した不凍液を還りパイプ２０Ｂ側から融雪パイプ１２へ循環させることにより、舗装面等１０に地中熱を放熱させて舗装面等１０に積雪した雪の融雪を行う。以上のように内管３２が直接土砂Ｗ−１と接触することにより、地中との熱交換を向上させている。
【００２３】
鋼管杭３０−１の全体は杭形状を有しており、地面Ｅの地下設置時に回転埋設可能である。具体的には、鋼管杭３０−１の上部３０Ｕ付近を所望の接続装置（不図示）と接続し、当該接続装置の上部をさらにパワーシャベル（不図示）と結合させておく。パワーシャベルの回転を接続装置を介して鋼管杭３０−１へ伝えることにより、鋼管杭３０−１を地面Ｅの地下に回転埋設することができる。パワーシャベルを逆回転させることにより、鋼管杭３０−１を地面Ｅの地下から撤去可能である。当該接続装置としては特許第３９６３０１１号公報に記載されたチャック装置が好適である。この場合、当該公報に記載された円筒状杭に替えて鋼管杭３０−１を用いればよく、円筒状杭の径と鋼管杭３０−１の径とが合うように鋼管杭３０−１を設計すればよい。
【００２４】
次に、スリット３４−１の所定形状について説明する。上述したように、鋼管杭３０−１は回転圧入によって埋設される。スリット３４−１の径が大きい場合またはスリット３４−１の径は小さいが多数個ある場合、鋼管杭３０−１に対して回転時または圧入時に働くせん断力および圧縮力により、強く変形等される可能性が考えられる。発明者による実験では、スリット３４−１の所定の形状を略円形とし、その直径の大きさを数ｍｍ程度として、鋼管杭３０−１の表面に単位面積（１平方ｍ）あたり約１２個（１２個／ｍ２）のスリット３４−１を設けた。これは、鋼管杭３０−１の外径が１９０．７ｍｍ、上下のスリット間隔が６０ｃｍ等に基づく。上述したパワーシャベルとチャック装置（径約１８０ｍｍ）を用いた回転埋設実験では鋼管杭３０−１（径約１９０ｍｍ）を地面Ｅの地下１０ｍまで回転圧入した場合においても、変形および破壊等の問題なく回転埋設できた。チャック装置への負荷可能トルクは約２．３ｔｏｎ・ｍ程度であるため、上述した程度のスリット３４−１の形状、直径および個数であれば、回転埋設時において破壊されない程度の強度があるものと考えられる。スリット３４−１の直径の最大値は上記強度を考慮して設計すればよいが、最小値は鋼管杭３０−１内に流入した土砂Ｗ−１が出易くすることを考慮して設計する必要がある。スリット３４−１の直径は、上記強度が落ちない程度に大きく開けて土砂Ｗ−１が出易くするサイズとすることを優先するべきである。これは土砂の場合、比較的容易に噴射巻き上げ（後述）により外部へ回収できるが、礫の場合は回収が難しい。このため、鋼管杭３０−１を撤去する場合、鋼管杭３０−１全体が重くなり、容易に抜けなくなることがある。従って、スリット３４−１の所定の形状は、鋼管杭３０−１の回転埋設時に大きな石（礫）が鋼管杭３０−１内に侵入しない程度のサイズの略細長な孔とすることが好適である。以上より、鋼管杭３０−１の所定形状のスリットは径が数ｍｍ程度の土砂が流入可能で且つ礫が侵入しないサイズの略細長な孔であって、１０ｍ程度までの回転埋設時に加わるトルクにより鋼管部３０−１の破壊を招来しない程度のサイズおよび数まで設けることができる。
【００２５】
次に、内管３２について説明する。地中から取り出せる採熱量Ｑは、一般的には地中を通過する内管３２内の液体の往きの温度Ｔｇと還りの温度Ｔｒとの間の温度差（ΔＴ＝Ｔｒ−Ｔｇ）×単位時間送水量Ｖに比例する。内管３２内の液体の還りの温度Ｔｒが鋼管杭３０−１周辺の土砂Ｗ−１の地温Ｔｗに近似すれば、上記温度差ΔＴが拡大して採熱量Ｑは増加する。同様に、単位時間送水量Ｖも増加すれば採熱量Ｑは増加する。しかし、温度差ΔＴと単位時間送水量Ｖは反比例的な関係にある。例えば、温度差ΔＴを大きくするためには、地中の内管３２内の通過時間を長くするために単位時間送水量Ｖを少なくする必要がある。一方、単位時間送水量Ｖを下げずに通過時間を長くするためには地中の内管３２の長さを長くして、できるだけ長い間土砂Ｗ−１に接することが必要である。そこで本発明の融雪システム１では、内管３２を螺旋形状状のフレキシブル管にすることにより循環水の移動距離を長くさせて循環水が地中に留まる時間を長くすると共に、単位時間送水量Ｖを多くでき、融雪に必要な温度差ΔＴと採熱量Ｑとを確保できるように考案した。内管３２の材質は熱伝導率（所定の熱伝導性）が良いステンレスとすることが好適である。ステンレスであれば錆びにくい点も有利である。熱伝導率が良く錆びにくい材質であればステンレスに限定されるものではなく、銅などを用いてもよい。内管３２は鋼管杭３０−１の上部３０Ｕから容易に脱着可能に装着されている。このため、内管３２が腐食した場合は鋼管杭３０−１の上部３０Ｕから容易に取り外して、新しい内管３２を上部３０Ｕから容易に装着することにより交換することができる。
【００２６】
上述した説明中で触れた土砂の回収について、簡単に説明する。土砂を流入可能とした理由は、土砂鉱物の熱伝導率は地下水より高いためであり、内管３２を熱伝導率の良い材質とすることと併せて採熱量Ｑの増加が期待できるからである。しかし、融雪時ではないシーズンオフ時には、少なくとも埋設から数年間はメンテナンスのために土砂を回収することが望ましい。
【００２７】
図２は、鋼管杭３０−１内に堆積した土砂（濁水）の除去方法を示す。図２で図１と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図２に示されるように、鋼管杭３０−１の上部３０Ｕから土砂除去用のパイプ３６を通し、パイプ３６に水を押し込んでパイプ３６の下部から水を土砂（濁水）中噴射させることにより、上部３０Ｕまたはスリット３４−１から土砂を外部へ除去する。
【００２８】
図３は、鋼管杭３０−１内に堆積した土砂（濁水）の別の除去方法を示す。図３で図１と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図３では内管３２は省略してある。図３に示されるように、鋼管杭３０−１の上部３０Ｕから土砂除去用のパイプ４０を通す。パイプ４０にはポンプ４２と土砂除去用のフィルタ４４が設けられている。ポンプ４２には外部から水を注入できる口（不図示）があり、この口からポンプ４２を介して水を押し込み、パイプ４０の下部４０Ａから水を土砂（濁水）中噴射させることにより土砂を巻き上げる。巻き上げられた土砂はパイプ４０の下部４０Ｂから吸い込まれ、フィルタ４４を通して除去される。
【００２９】
図４は、鋼管杭３０−１内に堆積した土砂（濁水）の他の除去方法を示す。図４で図１と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図４に示されるように、鋼管杭３０−１を地面Ｅから地上へ取出した後、パイプ５０Ａから鋼管杭３０−１内へ水を注入し、巻き上がった土砂をパイプ５０Ｂから取り出すことにより、土砂を除去する。
【００３０】
以上より、本発明の実施例１によれば、融雪システム１は、舗装面等１０の表面下に設置する融雪パイプ１２と、融雪パイプ１２の一端１２Ａと接続された往きパイプ２０Ａと、融雪パイプ１２の他端１２Ｂと接続された還りパイプ２０Ｂと、還りパイプ２２Ｂ側に設けられた循環ポンプ２４と、地面Ｅの地下に設置する鋼管杭３０−１と、鋼管杭３０−１の内部に設けられた内管３２であって、融雪パイプ１２の一端１２Ａと往きパイプ２０Ａを介して接続され融雪パイプ１２の他端１２Ｂと還りパイプ２０Ｂを介して接続されているものとを備えている。循環ポンプ２４は融雪パイプ１２、往きパイプ２０Ａ、内管３２および還りパイプ２０Ｂ中の不凍液を循環させる機能を有している。鋼管杭３０−１の表面には所定形状のスリット３４−１が複数個設けられている。スリット３４−１を介して鋼管杭３０−１内に流入した鋼管杭３０−１の周囲にある土砂Ｗ−１の地中熱と循環ポンプ２４により往きパイプ２０Ａ側から循環する内管３２中の不凍液との間で熱交換させている。地中熱を採熱した不凍液を還りパイプ２０Ｂ側から融雪パイプ１２へ循環させることにより、舗装面等１０に地中熱を放熱させて舗装面等１０に積雪した雪の融雪を行うことができる。
【００３１】
鋼管杭３０−１の全体は杭形状を有しており、地面Ｅの地下設置時に回転埋設可能である。具体的には、鋼管杭３０−１の上部３０Ｕ付近を所望の接続装置と接続し、当該接続装置の上部をさらにパワーシャベルと結合させておく。パワーシャベルの回転を接続装置を介して鋼管杭３０−１へ伝えることにより、鋼管杭３０−１を地面Ｅの地下に回転埋設することができる。パワーシャベルを逆回転させることにより、鋼管杭３０−１を地面Ｅの地下から撤去可能である。鋼管杭３０−１は地下深度１０ｍ程度まで回転埋設するため、振動および騒音が発生しない。パワーシャベルと油圧モータとで鋼管杭３０−１を埋め込む方式であるため、ボーリングマシンが不要である。さらに鋼管杭３０−１は５ｍの鋼管を２本溶接接続で済むため、搬入料の軽減が図れる。一般家庭における敷地内の工事は、狭い路地でもパワーシャベルが進入できれば可能である。この結果、多大な工事費用を要さず、掘削等による振動および騒音が発生することもなく、一般家庭への普及が容易であるという効果がある。さらに、鋼管杭３０−１は回転埋設できるため、従来技術のように回収が困難な充填材を用いることなく、撤去に際し地質構造を元の状態に修復できるため、地質構造を攪乱させないという効果がある。ヒートポンプを利用せず高額な初期投資が不要であるため、さらに一般家庭への普及が容易であるという効果がある。１０ｍ程度の浅い深さまでの埋設であっても高い採熱量を得ることができるため、深い深度まで埋設をしなくても地中からの採熱量を多くでき、ヒートポンプを利用しなくても採熱効率を高くできるという効果がある。
【実施例２】
【００３２】
実施例２では、所定の地下物は地下水であるものとする。図５は、本発明の実施例２における鋼管杭３０−２を示す。図５で図１と同じ符号を付した個所は同じ要素を示すため、説明は省略する。図５に示される鋼管杭３０−２は実施例１で説明した鋼管杭３０−１の内面に貼ったフィルタ３８をさらに備えている。フィルタ３８により、鋼管杭３０−２の周囲からの土砂Ｗ−１の流入を抑制し、濁りの少ない地下水Ｗ−２を流入させる。図６は、フィルタ３８の一例を示す。フィルタ３８は土木工事、緑化等の目的で使用されている排水シートとすることが好適である。フィルタ３８は排水シートに限定されるものではなく、他にも水を透水でき且つ目詰まりしにくいものを用いることができる。
【００３３】
図５に戻り、スリット３４−２の形状はフィルタ３８を介して地下水Ｗ−２が流入可能であり、且つ略小石が侵入しないサイズの円もしくは略細長形状の孔であることが好適である。スリット３４−２の強度に関する形状、数等の特徴は実施例１で説明したスリット３４−１と同様であり、鋼管杭３０−２の他の特徴は実施例１で説明した鋼管杭３０−１と同様であり、鋼管杭３０−２が用いられる融雪システムの特徴も実施例１で説明した融雪システム１と同様であるため、説明は省略する。
【００３４】
以上より、本発明の実施例２によれば、鋼管杭３０−２は実施例１で説明した鋼管杭３０−１の内面に貼ったフィルタ３８をさらに備えている。フィルタ３８により、鋼管杭３０−２の周囲からの土砂Ｗ−１の流入を抑制し、濁りの少ない地下水Ｗ−２を流入させることができる。地下水流れが存在する場合、鋼管杭３０−２を地面Ｅ下の上部帯水層が比較的浅い場所に埋設すれば、地下水Ｗ−２を鋼管３０−２の内部に容易に流入させることができる。この結果、地下水Ｗ−２の暖かい熱は伝導と移流とにより内管３２に伝わる。特に地下水位が高い場合、鋼管杭３０−２内に地下水Ｗ−２が満たされた状態になるため、採熱量の大幅な増加が見込める。以上のように、内管３２が直接地下水Ｗ−２と接触することにより、実施例１の効果に加えて、さらに地中との熱交換を向上させることができるという効果がある。
【００３５】
上述した各実施例における融雪システム１を構成する鋼管杭３０−１および鋼管杭３０−２は、各々上述した特徴を有するスリット３４−１、３４−２が表面に設けられており、上述した特徴を有する内管３２が内部に設けられている。上述したように、融雪システム１は上記特徴を有する鋼管杭３０−１および鋼管杭３０−２を用いることにより、本発明の目的を達成することができる。このため、鋼管杭３０−１および鋼管杭３０−２も同様に本発明を構成することになる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の活用例として、一般家庭用の融雪システムに適用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  融雪システム、  １０  舗装面等、  １２  融雪パイプ、  １２Ａ  融雪パイプ１２の一端、  １２Ｂ  融雪パイプ１２の他端、  ２０Ａ  往きパイプ、  ２０Ｂ  還りパイプ、  ２４  循環ポンプ、  ３０−１、３０−２  鋼管杭、  ３０Ｕ  鋼管杭３０−１および３０−２の上部、  ３２  内管、  ３２Ａ  内管３２の往き側口、  ３２Ｂ  内管３２の還り側口、  ３４−１、３４−２  スリット、  ３６  土砂除去用のパイプ、  ３８、４４  フィルタ、  ４０、５０Ａ、５０Ｂ  パイプ、  ４０Ａ、４０Ｂ  パイプ４０の下部、  ４２  ポンプ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３８】
【特許文献１】特許第４９９０５９３号公報
【特許文献２】特許第３４０９１２３号公報
【特許文献３】特許第４９２８６４４号公報
【特許文献４】特開２００６−５２５８８号公報
【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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