(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定長さおよび断面の既製杭基体の長さ方向に、熱交換用パイプを設置して、以下のように構成したことを特徴とする熱交換パイプ付き既製杭。
(1) 前記既製杭基体を中実断面のコンクリート製として、前記既製杭基体の外面に、上下全長にわたる第１収容溝および第２収容溝を形成した。
(2) 前記第１収容溝と前記第２収容溝とを連通部を介して連通させた。
(3) 第１直線部と第２直線部と屈曲部とからなる略Ｕ字状の熱交換パイプを、前記第１直線部を前記第１収容溝に、前記第２直線部を前記第２収容溝に、前記屈曲部を前記連通部に、それぞれ収容した。
(4) 前記連通部を前記既製杭基体の底面に開口した溝とし、前記既製杭基体の底面に、前記連通部の開口を塞ぐ、塞ぎ板を固定した。
【請求項２】
所定長さおよび断面の既製杭基体の長さ方向に、熱交換用パイプを設置して、以下のように構成したことを特徴とする熱交換パイプ付き既製杭。
(1) 前記既製杭基体を中実断面のコンクリート製として、前記既製杭基体の外面に、上下全長にわたる第１収容溝および第２収容溝を形成した。
(2) 前記第１収容溝と前記第２収容溝とを連通部を介して連通させた。
(3) 第１直線部と第２直線部と屈曲部とからなる略Ｕ字状の熱交換パイプを、前記第１直線部を前記第１収容溝に、前記第２直線部を前記第２収容溝に、前記屈曲部を前記連通部に、それぞれ収容した。
(4) 前記連通部を前記既製杭基体の底面に開口した溝とし、前記熱交換パイプの屈曲部の外周に保護パイプを嵌装した。
【請求項３】
以下のように構成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の熱交換パイプ付き既製杭。
(1) 略四角形断面の既製杭本体の直径対称な２側面に、それぞれ収容溝を形成し、前記収容溝は、開口部に比して底部が狭い略台形断面に形成した。
(2) 前記両収容溝の底部に、それぞれ熱交換パイプの第１直線部、第２直線部を収容した。
(3) 前記熱交換パイプの屈曲部の外周に保護パイプを嵌装した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換パイプ内に流す流体を介して、地中の熱を地上に回収する際に使用する熱交換パイプ付き既製杭に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換パイプを杭穴内に沈めて、地中の深い位置まで埋設して、地中の熱を回収する装置は、種々提案されている。  
例えば、鋼管の外周に螺旋状に熱交換用パイプを巻いたもの（特許文献１）、コンクリート製の基礎杭本体内に熱交換用のパイプを埋設する工夫（特許文献２）、熱交換パイプを埋設するための錘部材として、Ｈ型鋼を使用してフランジ間に熱交換パイプを配置する提案もあった（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１８８８６６号公報
【特許文献２】特開２００５−６９５０７号公報
【特許文献３】特開２０１４−３１９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１では、鋼管を埋設時に、パイプを傷つけるおそれもあり、ある程度の強度を持ったパイプを使用せざるを得なかった。また、特許文献２では、パイプを傷つけるおそれはないが、パイプが露出する場合に比べて熱交換の効率が良くない問題点があった。また、特許文献２では、基礎杭は圧入による埋設を想定しており、地中の状況により設計位置まで埋設できないいわゆる高止まりを生じるおそれもあり（地面から基礎杭の上端部が大きく突出した状態）、この場合に地中に埋設すべき熱交換パイプの長さを確保できない問題点があった。  
また、特許文献３では、フランジがあるので、ある程度熱交換用パイプを保護できたが、一般に、フランジ間の距離に比してパイプ外径は小さいので、パイプの周りにスペースが多く、埋設時にパイプ表面に作用する掘削土の負担もあった。また、錘の下端は開放されているので、下面側からの掘削土の影響も無視できなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、既製杭基体の外周面に収容溝を設けて、収容溝内に熱交換パイプを納めたので、前記問題点を解決した。
【０００６】
即ちこの発明は、所定長さおよび断面の既製杭基体の長さ方向に、熱交換用パイプを設置して、以下のように構成したことを特徴とする熱交換パイプ付き既製杭である。
(1) 前記既製杭基体を中実断面のコンクリート製として、前記既製杭基体の外面に、上下全長にわたる第１収容溝および第２収容溝を形成した。
(2) 前記第１収容溝と前記第２収容溝とを連通部を介して連通させた。
(3) 第１直線部と第２直線部と屈曲部とからなる略Ｕ字状の熱交換パイプを、前記第１直線部を前記第１収容溝に、前記第２直線部を前記第２収容溝に、前記屈曲部を前記連通部に、それぞれ収容した。
(4) 前記連通部を前記既製杭基体の底面に開口した溝とし、前記既製杭基体の底面に、前記連通部の開口を塞ぐ、塞ぎ板を固定した。
【０００７】
また、他の発明は、所定長さおよび断面の既製杭基体の長さ方向に、熱交換用パイプを設置して、以下のように構成したことを特徴とする熱交換パイプ付き既製杭である。
(1) 前記既製杭基体を中実断面のコンクリート製として、前記既製杭基体の外面に、上下全長にわたる第１収容溝および第２収容溝を形成した。
(2) 前記第１収容溝と前記第２収容溝とを連通部を介して連通させた。
(3) 第１直線部と第２直線部と屈曲部とからなる略Ｕ字状の熱交換パイプを、前記第１直線部を前記第１収容溝に、前記第２直線部を前記第２収容溝に、前記屈曲部を前記連通部に、それぞれ収容した。
(4) 前記連通部を前記既製杭基体の底面に開口した溝とし、前記熱交換パイプの屈曲部の外周に保護パイプを嵌装した。
【０００８】
また、前記において、以下のように構成したことを特徴とする熱交換パイプ付き既製杭である。  
(1) 略四角形断面の既製杭本体の直径対称な２側面に、それぞれ収容溝を形成し、前記収容溝は、開口部に比して底部が狭い略台形断面に形成した。  
(2) 前記両収容溝の底部に、それぞれ熱交換パイプの第１直線部、第２直線部を収容した。  
(3) 前記熱交換パイプの屈曲部の外周に保護パイプを嵌装した。
【発明の効果】
【０００９】
この発明は、既製杭基体の外面に、第１収納溝および第２収容溝を形成し、熱交換パイプの第１直線部、第２直線部を収容したので、既製杭を埋設中に熱交換パイプを傷つけることもなく負荷も抑えることができる。また、熱交換で使用時には、熱交換パイプの直線部が直接に地中に接するので、熱交換効率を高めることができる。また、既製杭を埋設中に高止まりを生じるおそれが生じた場合には、熱交換パイプの上端部を屈曲して、地下で既製杭の周りに納めて、熱交換パイプの必要埋設長さを確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施に使用する既製杭基体で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）はＡ−Ａ端面図を表す。
【図２】この発明の実施に使用する既製杭基体で、（ａ）は拡大底面図、（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図を表す。
【図３】この発明の実施態様で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）はＤ−Ｄ端面図、（ｅ）はＣ−Ｃ端面図を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面に基づいて、この発明の実施態様を説明する。
【００１２】
１．既製杭基体２０の構成
【００１３】
（１）  平面６から底面７までが長さＬ０で、一辺Ｌ１の正方形断面の四角柱体１を構成する。四角柱基体１は四隅の角にテーパー処理をしてある。ここで、長さＬ０は、例えば５ｍ、５．５ｍ、８ｍなどであり、通常は３ｍ〜１０ｍ程度で適宜選択するが、任意である。また、一辺の長さＬ１は、例えば、２０ｃｍ程度で形成するが、任意である。
【００１４】
（２）  四角柱体１の平行な（対応する）側面２、３に長さＬ０方向の第１収容溝１１、第２収容溝１２を形成する（図１（ａ）（ｂ））。各収容溝１１、１２は、平面６から底面７までに形成する。また、開口部（四角柱体１の表面側）１３が幅Ｌ２で広く、底部（四角柱体１の中心側）１４が幅Ｌ３で狭い断面台形で、かつ深さ（台形の高さ相当する長さ）Ｌ４に形成される（図２（ａ））。側面２と側面３の間で、第１収容溝１１と第２収容溝１２を形成した残余部分を連結部１６とする。
【００１５】
（３）  四角柱体１の長さＬ０方向で、底面７から連結部１６を断面半円状に溝を形成し、第１収容溝１１と第２収容溝１２とをつなぐ連通部１７とする。四角柱体１の底面７で、四隅部にねじ穴１８、１８を形成する（図２（ａ））。
【００１６】
（４）  以上のような形状で、既製杭基体２０を構成する（図１、図２）。既製杭基体２０はコンクリート製で、辺（側面）４、５に沿って、構造鉄筋２１、２１を埋設してあり、両側４、５の３本の構造鉄筋２１、２１の外側に帯筋２２を配置してある。また、両側４、５の構造鉄筋２１、２１をつなぐ、連結鉄筋２３を所定長さ毎に、配置してある（図２（ａ））。
【００１７】
２．熱交換パイプ３０の構成
【００１８】
（１）  熱交換パイプ３０は、径Ｄ１の熱交換用のパイプ（例えば、ポリエチレン製）をＵ字状に屈曲して、行き管（第１直線部）３１と還り管（第２直線部）３２と両管３１、３２を結ぶＵ字状屈曲部３３とから構成する（図３（ｅ））。また、Ｕ字状屈曲部３３の外周に、径Ｄ１より大径の外径Ｄ２の保護パイプ３５を被せることもできる（図３（ｃ）（ｅ）（ｆ）、鎖線図示３５）。保護パイプ３５はＵ字状屈曲部３３と、行き管３１と還り管３１でＵ字状屈曲部３３の近傍とを被っている。  
また、径Ｄ１＜Ｌ３、径Ｄ１＜Ｌ４、で形成されて、かつ、径Ｄ２＜Ｌ３、径Ｄ２＜Ｌ４、で形成する。なお、保護パイプ３５は収容溝１１、１２から多少突出しても、行き管（第１直線部）３１と還り管（第２直線部）３２の安全は確保できるので、径Ｄ２≧Ｌ３、径Ｄ２≧Ｌ４、とすることもできる。
【００１９】
（２）  通常は、直線状のパイプの中間部に保護パイプ３５を被せた状態で、パイプと保護パイプ３５とを一緒に屈曲して、保護パイプ付きの行き管３１と還り管３２およびＵ字状屈曲部３３とを一体に形成する。
【００２０】
３．熱交換パイプ付き既製杭４０
【００２１】
（１）  保護パイプ３３付きの熱交換パイプ３０の行き管３１を第１収容溝１１、還り管３２を第２収容溝１２、Ｕ字状屈曲部３３を連通部１７にそれぞれ収容する（図３（ａ）、（ｃ）（ｅ））。四角柱体１の断面形状と略同一の形状で、ねじ穴１８、１８に対応させて四隅に透孔２６、２６を形成した塞ぎ板３５を形成し、塞ぎ板３５を既製杭基体２０の底面７に被せ、各透孔２６からねじ穴１８に向けてボルト２７を螺合して、塞ぎ板３５を既製杭基体２０に固定する。
【００２２】
（２）  以上のようにして、熱交換パイプ付き既製杭４０を構成する（図３）。  
径Ｄ１＜Ｌ３、径Ｄ１＜Ｌ４、で形成されて、かつ、  径Ｄ２＜Ｌ３、径Ｄ２＜Ｌ４、で形成するので、熱交換パイプ３０は、平面視で、既製杭基体２０から突出しない（図３（ａ）（ｂ））。
【００２３】
（３）  地面に杭穴を掘削して、あるいは柔らかい地盤であれば直接に、熱交換パイプ付き既製杭４０を埋設する。この場合、塞ぎ板３５が設けてあり、かつ収容溝１１、１２から熱交換パイプ２０の行き管３１、還り管３２が外方に突出しないので、埋設中に熱交換パイプ３０が破損したり、負荷を生じることがない。さらに、熱交換パイプ３０のＵ字状屈曲部３３に保護パイプ３５で被った場合には、より確実に熱交換パイプ２０を保護できる。  
また、埋設途中に、予期しない地中障害物や岩石などで、高止まりを生じるおそれが生じた場合には、既製杭基体２０の周辺で地面付近の地盤を広げて、第１第２収納溝１１、１２から熱交換パイプ３１、３２を外して屈曲して、広げた地盤に屈曲して埋設することができる。よって、地中内埋設される必要な長さの熱交換パイプ２０を確保できる。
【００２４】
（４）  地上に露出した熱交換パイプ３０の行き管３１、還り管３２を、熱交換システム（熱回収装置や循環ポンプなど。図示していない）に連結して、熱交換パイプ３０内に流体（例えば、不凍液など）を循環させれば、地下の熱を地上に回収できる。この際、熱交換パイプ３０の行き管３１および還り管３２は、開口部１３が底部１４より広い収容溝１１、１２内に収容され、直接に地中に接するので、その付近の熱を直接に受けることができる。
【００２５】
（５）  なお、この熱交換パイプ付き既製杭４０は、使用する既製杭基体２０の構造により、通常の低層建造物（住宅など）の基礎杭として使用しつつ地中との熱交換をすることもでき、また、地中との熱交換専用（地上構造物の支持力を負担しない）に使用することもできる。
【００２６】
４．他の実施態様
【００２７】
（１）  第１収容溝１１、第２収容溝１２は断面台形としたが、四角柱体１の外周より突出させずに、熱交換パイプ３０を収容できれば、断面形状は半円形、長方形、三角形など他の形状とすることもできる（図示していない）。
【００２８】
（２）  また、前記実施態様において、第１収容溝１１、第２収容溝１２に１系統の熱交換パイプ３０を埋設したが、第１収容溝１１、第２収容溝１２および連通部１７の断面積を大きくすれば、２系統以上の熱交換パイプ３０を埋設することもできる（図示していない）。
【００２９】
（３）  また、前記実施態様で、対応する２側面２、３に収容溝を形成したが、他の側面４、５にも第３収容溝、第４収容溝を形成することもできる（図示していない）。この場合、第３収容溝と第４収容溝を結ぶ連通部を設けて、第１第２収容溝側と第３第４収容溝側の２系統に熱交換パイプ３０、３０を埋設することもできる。
【００３０】
（４）  また、前記実施態様において、既製杭基体２０を四角柱基体１から構成したが、円柱など他の形状とすることもできる（図示していない）。
【００３１】
（５）  また、前記実施態様において、第１収容溝１１および第２収容溝１２は平面６から底面７までの全長に形成したが、底面７に貫通せずに、底面７に露出しない連通部１７を形成することもいできる（図示していない）。この場合には、塞ぎ板３５は不要とすることもできる。
【符号の説明】
【００３２】
１    四角柱体
２〜５    側面
６    平面
７    底面
１１  第１収容溝
１２  第２収容溝
１３    開口部（収容溝）
１４    底部（収容溝）
１６  連結部
１７  連通部
１８  ねじ穴
２０  既製杭基体
２１  構造鉄筋
２２  帯筋
２３  連結鉄筋
３０  熱交換パイプ
３１  熱交換パイプの行き管（第１直線部）
３２  熱交換パイプの還り管（第２直線部）
３３  熱交換パイプのＵ字状屈曲部
３５  保護パイプ
４０  熱交換パイプ付き既製杭
【図１】
0006567350.tif 000002
【図２】
0006567350.tif 000003
【図３】
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