(57)【要約】【課題】杭基礎と液圧併用型基礎構造における、液槽の液体を蓄熱システムの蓄熱媒体として利用する地下蓄熱槽を提供する。【解決手段】構造物を一定の高さに支持する杭が設置されていると共に、構造物の地下躯体の直下に液槽が設けられ、液槽と連通されて立ち上がる液圧調整管が設けられている。液槽内へ液体が満たされており、その液体圧力は液圧調整管内の液体の高さとして設定され、液圧調整管内の液体の高さに相当する液体圧力によって構造物が支持されている。液槽に熱源から液体を供給する注液管と、その液体を熱源へ還元する集液管とがそれぞれ接続され、液槽の液体が蓄熱システムの蓄熱媒体として利用される。【選択図】　図１
2004011953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭基礎の支持力と、液体圧力による支持力とで構造物を支持する杭基礎と液圧併用型基礎構造を利用した地下蓄熱槽であって、
構造物を一定の高さに支持する杭が設置されていると共に、前記構造物の地下躯体の直下に液槽が設けられ、前記液槽と連通されて立ち上がる液圧調整管が設けられていること、
前記液槽内へ液体が満たされており、その液体圧力は液圧調整管内の液体の高さとして設定され、前記液圧調整管内の液体の高さに相当する液体圧力によって構造物が支持されていること、
前記液槽に熱源から液体を供給する注液管と、その液体を熱源へ還元する集液管とがそれぞれ接続され、前記液槽の液体が蓄熱システムの蓄熱媒体として利用されることを特徴とする、杭基礎と液圧併用型基礎構造を利用した地下蓄熱槽。
【請求項２】
構造物の地下躯体に建物内液槽が設けられており、前記建物内液槽へ熱源から液体を供給する注液管と、その液体を熱源へ還元する集液管とがそれぞれ接続されていること、
前記建物内液槽及び液槽のそれぞれに接続された各注液管及び集液管には切替弁が設けられ、前記切替弁の開閉によって建物内液槽又は液槽のいずれか一方の液体、又は建物内液槽と液槽双方の液体が蓄熱システムの蓄熱媒体として利用されることを特徴とする、請求項１に記載した杭基礎と液圧併用型基礎構造を利用した地下蓄熱槽。
【請求項３】
液槽の直下の地盤中に、同地盤と接続されて立ち上がる地盤水頭測定管が設けられおり、液槽の液圧調整管内の液体の高さは、地盤水頭測定管内の地下水の高さよりも高く維持され、液槽の液体圧力が地下水圧よりも高く維持され液槽内への地下水の浸入が防止されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載した杭基礎と液圧併用型基礎構造を利用した地下蓄熱槽。
【請求項４】
液槽は、粗粒材を敷き詰めた礫層構造であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載した杭基礎と液圧併用型基礎構造を利用した地下蓄熱槽。
【請求項５】
液槽の内面及び底面に止液性の泥膜が形成され、逸液対策が行われていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載した杭基礎と液圧併用型基礎構造を利用した地下蓄熱槽。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、杭基礎による支持力と、構造物の地下躯体の直下に設けられた液槽内の液体圧力（浮力の概念も含む。以下、液圧と云う。）による支持力とを併用して構造物を支持する杭基礎と液圧併用型基礎構造における、前記液槽の液体を蓄熱システムの蓄熱媒体として利用する地下蓄熱槽の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蓄熱システムの地下蓄熱槽は、地下躯体の直下に専用の液槽を設け、前記液槽の液体を蓄熱媒体として利用する技術が公知に属する。例えば、特許第２６３６６０８号公報に記載の地下蓄熱槽、特許第２６８４９６８号公報に記載の人工滞水層蓄熱システムなどの公知技術が挙げられる。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】
上記の地下蓄熱槽の技術は、液槽を単に蓄熱槽として専用するのみで、構造物を支持できる構成でなく、構造物は杭基礎の支持力のみで支持されているのが通例である。そのため、構造物が大規模になるにつれて、杭が大型化し、又は本数が増えてコストが嵩むなどの不経済な問題点がある。
【０００４】
また、構造物の基礎構造とは別に液槽を構築する必要があり、やはりコストが嵩むなどの不経済な問題点がある。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、液槽内の液体に圧力を加え、その液圧によって構造物を支持すると共に、前記液槽の液体を蓄熱媒体として利用することができ、経済的な杭基礎と液圧併用型基礎構造を利用した地下蓄熱槽を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る杭基礎と液圧併用型基礎構造を利用した地下蓄熱槽は、
杭基礎の支持力と、液体圧力による支持力とで構造物を支持する杭基礎と液圧併用型基礎構造を利用した地下蓄熱槽であって、
構造物を一定の高さに支持する杭が設置されていると共に、前記構造物の地下躯体の直下に液槽が設けられ、前記液槽と連通されて立ち上がる液圧調整管が設けられていること、
前記液槽内へ液体が満たされており、その液体圧力は液圧調整管内の液体の高さとして設定され、前記液圧調整管内の液体の高さに相当する液体圧力によって構造物が支持されていること、
前記液槽に熱源から液体を供給する注液管と、その液体を熱源へ還元する集液管とがそれぞれ接続され、前記液槽の液体が蓄熱システムの蓄熱媒体として利用されることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載した杭基礎と液圧併用型基礎構造を利用した地下蓄熱槽において、
構造物の地下躯体に建物内液槽が設けられており、前記建物内液槽へ熱源から液体を供給する注液管と、その液体を熱源へ還元する集液管とがそれぞれ接続されていること、
前記建物内液槽及び液槽のそれぞれに接続された各注液管及び集液管には切替弁が設けられ、前記切替弁の開閉によって建物内液槽又は液槽のいずれか一方の液体、又は建物内液槽と液槽双方の液体が蓄熱システムの蓄熱媒体として利用されることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載した杭基礎と液圧併用型基礎構造を利用した地下蓄熱槽において、
液槽の直下の地盤中に、同地盤と接続されて立ち上がる地盤水頭測定管が設けられおり、液槽の液圧調整管内の液体の高さは、地盤水頭測定管内の地下水の高さよりも高く維持され、液槽の液体圧力が地下水圧よりも高く維持され液槽内への地下水の浸入が防止されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載した杭基礎と液圧併用型基礎構造を利用した地下蓄熱槽において、
液槽は、粗粒材を敷き詰めた礫層構造であることを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一に記載した杭基礎と液圧併用型基礎構造を利用した地下蓄熱槽において、
液槽の内面及び底面に止液性の泥膜が形成され、逸液対策が行われていることを特徴とする。
【００１１】
【本発明の実施形態及び実施例】
図１及び図２は、請求項１に記載した発明に係る杭基礎と液圧併用型基礎構造を利用した地下蓄熱槽の実施形態を示している。特に、本実施形態では地下水位Ｌの高い地盤１での実施形態を示している。
【００１２】
本発明における杭基礎と液圧併用型基礎構造は、構造物２を一定の高さに支持する複数本の杭３…が設置されていると共に、前記構造物２の地下躯体２ａの直下に液槽４が設けられ、前記液槽４と連通され、上端部が構造物２の内部へ立ち上がった液圧調整管５が設けられている。そして、前記構造物２の地下躯体２ａの外周には、不透水層１ａまで到達する止水壁６が構築され、この止水壁６が液槽４の周側壁を形成すると共に、前記液槽４内への地下水の浸入を防止している。
【００１３】
前記液槽４は水等の液体７で満たされており、その液圧が液圧調整管５内の液体７の高さＨ２として現される。即ち、構造物２の下面の高さＨ１と液圧調整管５内の液体７の高さＨ２との高低差ΔＨ＝Ｈ２−Ｈ１に相当する液圧が、構造物２の底面全域に働いて構造物２の支持力となる。この液圧による支持力は、例えば液圧調整管５の所定の高さに設けられたレベルセンサー（図示を省略）の信号に基づいて液体ポンプ等（図示を省略）を自動運転させ、液圧調整管５内の液体７の高さＨ２を所定の高さに維持することにより、ほぼ一定に保たれる。
【００１４】
そのため、前記の液圧を構造物２の恒久的な安定支持力として有効に活用することができ、前記液圧による支持力と、杭３の支持力とで分担して構造物２を支持することができる。よって、杭３の支持力は液圧による支持力の分担分だけ軽減され、杭径の縮小、本数の節減によるコストの削減に寄与する。
【００１５】
本発明の地下蓄熱槽は、前記液槽４を蓄熱システムの蓄熱槽として利用する。具体的には、図２に示すように前記液槽４内を横断する３本の水平ドレン８‥が平行に配置され、中央の水平ドレン８に熱源９から液体７を供給する注液管１０が接続され、両側の水平ドレン８、８に液体７を熱源９へ還元する集液管１１、１１がそれぞれ接続されている。即ち、熱源９、注液管１０、注液管１０の水平ドレン８、液槽４、集液管１１の水平ドレン８、集液管１１とで蓄熱システムとしての閉回路が構成されている。
【００１６】
液体７を温熱源として用いる場合は、ヒートポンプなどの熱源９によって熱せられた液体７が注液管１０を通って水平ドレン８から液槽４へ供給され、その液体７は滞留時間経過後、両側の水平ドレン８、８から集液管１１、１１を通って取り上げられ、空調設備（図示を省略）などに熱を供給してから熱源９へ還元される。
【００１７】
液体７を冷熱源として用いる場合もほぼ同様に、冷凍機などの熱源９で冷却された液体７が注液管１０を通って水平ドレン８から液槽４へ供給され、その液体７は滞留時間経過後、両側の水平ドレン８、８から集液管１１、１１を通って取り上げられ、空調設備などに熱を供給してから熱源９へ還元される。
【００１８】
前記閉回路内を循環する液体７は、液槽４内に配置された水平ドレン８によって液槽４内を均一に浸透していくので、液槽４内の液圧分布は均一に、且つ一定値に保たれる。
【００１９】
そのため、構造物２の支持に何ら悪影響を及ぼすことなく、合理的に液槽４の液体７を蓄熱システムの蓄熱媒体として利用することができる。よって、新たに蓄熱槽を構築する必要がなく、コストの削減に寄与する。
【００２０】
図３は、図１及び図２の異なる実施形態を示している。本実施形態では蓄熱槽として液槽４の他に、構造物２の地下躯体２ａに建物内液槽１２が設けられており、前記建物内液槽１２には熱源９から液体７を供給する注液管１３と、その液体７を熱源９へ還元する集液管１４とがそれぞれ接続されている。そして、前記建物内液槽用の注液管１３及び集液管１４、液槽用の注液管１０及び集液管１１には、それぞれ切替弁１５…が設けられ、同切替弁１５…の操作によって建物内液槽１２又は液槽４のいずれか一方の液体７、又は建物内液槽１２と液槽４双方の液体７を蓄熱媒体として利用することができる構成とされている（請求項２記載の発明）。
【００２１】
具体的には、建物内液槽用の注液管１３の中間部に切替弁１５が設けられており、その上端部は液槽用の注液管１０と、同注液管１０の切替弁１５よりも熱源９に近い位置で接続され、その下端部は建物内液槽１２へ接続されている。
【００２２】
建物内液槽用の集液管１４の中間部にも切替弁１５が設けられており、その上端部は液槽用の集液管１１と、同集液管１１の切替弁１５よりも熱源９に近い位置で接続され、その下端部は建物内液槽１２へ接続されている。
【００２３】
通常時は、液槽用の注液管１０及び集液管１１の切替弁１５、１５を閉鎖しておき、熱源９、注液管１３、建物内液槽１２、集液管１４で蓄熱システムの閉回路を構成し、同閉回路内で液体７を循環させ熱を採取する。
【００２４】
一度、建物内液槽１２の液体７の容量では蓄熱媒体の容量が不足していると判断すると、液槽用の注液管１０及び集液管１１の切替弁１５、１５を開放し、上記の閉回路だけでなく、熱源９、注液管１０、液槽４、集液管１１でも蓄熱システムの閉回路を構成し、同二方の閉回路内で液体７を循環させ熱を採取する。
【００２５】
よって、図３の地下蓄熱槽は、図１及び図２の地下蓄熱槽に比べ、蓄熱媒体の容量を十分に確保することができる。
【００２６】
図３の地下蓄熱槽は液体７への地下水の混入が防止され、蓄熱システムの配管系統の健全化が図られている。
【００２７】
具体的には、前記液槽４の直下の地盤１ｂと接続され、構造物２の内部へ立ち上がった地盤水頭測定管１６が設けられ、地盤１ｂの地下水圧は地盤水頭測定管１６内の地下水の高さＨ３として現される。
【００２８】
前記液槽４の液圧調整管５内の液体７の高さＨ２は、同液圧調整管５へ流量調整弁１７を介して接続された液体供給源１８からの液体７の供給によって、地盤水頭測定管１６内の地下水の高さＨ３より高く維持される。その結果、液槽４の液圧は地下水圧よりも高く維持され、液槽４内への地下水の浸入が防止される。
【００２９】
そのため、地下水が液体７に混入することがなく、液体７の液質を良好な状態に維持することができる。しかも、液槽４の液体７の液質は良好な状態に維持されるので、地下躯体２ａの底盤に亀裂が生じて液槽４の液体７が建物内液槽１２内へ浸入しても、建物内液槽１２の液体７が汚染されることはない。よって、地下水に含まれる硫化イオン等の不純物が蓄熱システムの配管系統に悪影響を及ぼすことがなく、常に健全な状態で蓄熱システムを運転することができ、メンテナンスの回数を削減でき、コストの削減に寄与する。
【００３０】
なお、図３の地下蓄熱槽は、地盤水頭測定管１６内の地下水の高さＨ３の上昇に伴い、液圧調整管５内の液体７の高さＨ２は、地下水の高さＨ３よりも高く調整される。そのため、図１の地下蓄熱槽のように液圧調整管５内の液体７の高さＨ２を常に一定に維持することができない。しかし、液圧調整管５内の液体７の高さＨ２が設定された高さより低くなり、液槽４内の液圧が設定された液圧よりも低くならなければ、構造物２の杭基礎に大きな負荷がかからず特に問題とならない。
【００３１】
また、図３の地下蓄熱槽は、通常時に建物内液槽１２の液体７を蓄熱媒体として利用しているが、液槽４の液体７を蓄熱媒体として利用しても良い。
【００３２】
図３の液槽用の注液管１０、集液管１１には、水平ドレンが接続されていないが、図１及び図２の液槽用の注液管１０、集液管１１と同様に、水平ドレンが接続されているとなお良い。
【００３３】
図１と図３の液槽４は、いずれも底面である地盤面が露出した構成とされている。そのため、液体７が液槽４の底面である地盤面と接触して汚染されないように、粗粒材を敷き詰めた礫層構造として構成するとなお良い（請求項４記載の発明）。
【００３４】
また、液槽４の逸液対策として、構築時に液槽４の内面及び底面に止液性の泥膜を形成するとなお良い（請求項５記載の発明）。
【００３５】
図１及び図２の地下蓄熱槽及び図３の地下蓄熱槽は、地下水位Ｌが高い地盤１での実施形態を示したが、この限りでない。即ち、地下水位Ｌが低い地盤でも同様に実施でき、その場合は止水壁６の構築を省略しても良い。
【００３６】
【本発明が奏する効果】
請求項１〜５に記載した発明に係る杭基礎と液圧併用型基礎構造を利用した地下蓄熱槽は、構造物の地下躯体の直下に設けられた液槽内の液圧を構造物の恒久的な安定支持力として有効に活用することができ、前記液圧による支持力と、杭の支持力とで分担して構造物を支持することができる。よって杭の支持力は液圧による支持力の分担分だけ軽減され、杭径の縮小、本数の節減によるコストの削減に寄与する。
【００３７】
また、前記液槽の液体を蓄熱システムの蓄熱媒体として利用するので、非常に合理的な構成であり、やはりコストの削減に寄与する。
【００３８】
更に、建物内液槽の液体も、液槽の液体と共に蓄熱媒体として利用するので、蓄熱媒体の容量を十分に確保することができる。
【００３９】
しかも、地下水が液体に混入することがなく、液体の液質を良好な状態に維持することができる。そのため、地下水に含まれる硫化イオン等の不純物が蓄熱システムの配管系統に悪影響を及ぼすことがなく、常に健全な状態で蓄熱システムを運転することができ、メンテナンスの回数を削減でき、コストの削減に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る杭基礎と液圧併用型基礎構造を利用した地下蓄熱槽の実施形態を示した立面図である。
【図２】本発明に係る杭基礎と液圧併用型基礎構造を利用した地下蓄熱槽の実施形態を示した水平断面図である。
【図３】蓄熱槽の容量を確保すると共に、液体への地下水の混入を防止する構成とされた杭基礎と液圧併用型基礎構造を利用した地下蓄熱槽の実施形態を示した立面図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　地盤
１ａ　　　　　　　不透水層
２　　　　　　　　構造物
２ａ　　　　　　　地下躯体
３　　　　　　　　杭
４　　　　　　　　液槽
５　　　　　　　　液圧調整管
６　　　　　　　　止水壁
７　　　　　　　　液体
９　　　　　　　　熱源
１０　　　　　　　液槽用の注液管
１１　　　　　　　液槽用の集液管
１２　　　　　　　建物内液槽
１３　　　　　　　建物内液槽用の注液管
１４　　　　　　　建物内液槽用の集液管
１６　　　　　　　地盤水頭測定管
１７　　　　　　　流量調整弁
Ｌ　　　　　　　　地下水位
Ｈ２　　　　　　　液圧調整管内の液体の高さ
Ｈ３　　　　　　　地盤水頭測定管内の地下水の高さ
【図１】
2004011953.tif 000003
【図２】
2004011953.tif 000004
【図３】
2004011953.tif 000005