(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
植栽地に熱媒体管を埋設し、該熱媒体管内に熱媒体を循環させる地温制御システムにおいて、往路側及び復路側を構成する単管からなる熱媒体管を単位ユニットとする熱媒体管ユニットを、その往路側端部を入口側ヘッダー管に、復路側端部を出口側ヘッダー管に、それぞれ接続するとともに、前記単位ユニットの往路側と復路側とを隣接させて配置し、
前記入口側ヘッダー管は熱媒体配管を介して熱媒体槽に接続し、
また、出口側ヘッダー管は熱媒体配管に接続され、この熱媒体配管は途中が分岐され、一方の分岐管は前記熱媒体槽に接続し、他方の分岐管は第１の蓄熱槽に接続され、第１の蓄熱槽は第２の蓄熱槽に連通し、該第２蓄熱槽は前記熱媒体槽に連通し、該第２の蓄熱槽に熱媒体を供給する供給管は、熱源となる冷温水発生装置に熱交換器を介して接続されることを特徴とする地温制御システムの地中管配列方法。
【請求項２】
単位ユニットとする熱媒体管ユニットを、複数相互に重複させて植栽地に埋設するとともに、異なる単位ユニットの往路側と復路側とを隣接させて配置する請求項１記載の地温制御システムの地中管配列方法。
【請求項３】
植栽地を複数のブロックに分割し、各ブロックに熱媒体管の単位ユニットを少なくとも３以上埋設するとともに、隣り合うブロック端部の対向する熱媒体管の往路側と復路側とを隣接させて配置する請求項１記載の地温制御システムの地中管配列方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サッカーグラウンド、ゴルフ場などのスポーツ競技施設や、農地、庭園など、芝をはじめとする植物の植栽地に配設する地温制御システムの地中管の配列方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
芝を植栽しているスポーツ競技施設として例えば、サッカー競技を行う天然芝グラウンド（以下、ピッチと称す）、ゴルフ場、テニスコートなどの競技場において、年間を通じて良好な状態で競技できるようにするには、天然芝の生育に適切な土壌温度を維持して、天然芝を常に生育状態に保つことが有効である。
【０００３】
かかる適切な土壌温度を維持するための地温制御は、例えば、芝植栽面の下部土壌中に冷温水管を埋設し、該冷温水管内に熱媒体（冬期には温水、夏期には冷水）を循環させるもので、熱媒体により土壌を加温または冷却して、芝の冬枯れや夏やけを防止する。
【０００４】
ところで、この冷温水管の配列は、例えば、特許第3155223 号、特開平10-48054号公報等に記載のように、従来は、長尺の冷温水管を連続するＵ字状に折り返し、全体として幾重にも蛇行するように配列しており、一端を熱媒体の入口に、他端を出口としている。そして、熱交換前の熱媒体を入口から送り込み、芝植栽地の下方の地中で熱交換し、土壌を加温または冷却した（熱交換）後の熱媒体を出口から送り出している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記ピッチなどの植栽地は、一般的に広い面積を有するものであり、このような植栽地に対して、前記のように長尺な冷温水管を連続するＵ字状に折り返し、全体として幾重にも蛇行するように配列した場合、冷温水管の入口側と出口側との温度の差が大きくなり、植栽地の各部を均等に加温または冷却することが困難になる。
【０００６】
また、折り返して蛇行させることで、管の曲がり部の箇所が多くなり、その結果、圧力損失が大きくなり、その結果、ポンプ揚程（圧力）が大きくなり多大に運転エネルギーを必要とし、運転効率が良くない。
【０００７】
さらに、冷温水管の途中に漏れなどが一か所でも発生すると、長尺の冷温水管の全管にわたって故障状態となり、植栽地の広い範囲で地温コントロールができなくなる。
【０００８】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、ピッチなどの植栽地の地中に熱媒体管を配管して土壌温度を制御する場合、広い面積の植栽地に対しても、各部ほぼ均等に加温または冷却できて地中温度の均一化を図ることができ、圧力損失も小さくできて運転効率を向上でき、また、熱媒体管の信頼性の向上を図ることができ、１本の熱媒体管に漏れなどの故障が生じて当該管の運転が停止しても植物への影響を少なくできる地温制御システムの地中管配列方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、第１に、植栽地に熱媒体管を埋設し、該熱媒体管内に熱媒体を循環させる地温制御システムにおいて、往路側及び復路側を構成する単管からなる熱媒体管を単位ユニットとする熱媒体管ユニットを、その往路側端部を入口側ヘッダー管に、復路側端部を出口側ヘッダー管に、それぞれ接続するとともに、前記単位ユニットの往路側と復路側とを隣接させて配置し、前記入口側ヘッダー管は熱媒体配管を介して熱媒体槽に接続し、また、出口側ヘッダー管は熱媒体配管に接続され、この熱媒体配管は途中が分岐され、一方の分岐管は前記熱媒体槽に接続し、他方の分岐管は第１の蓄熱槽に接続され、第１の蓄熱槽は第２の蓄熱槽に連通し、該第２蓄熱槽は前記熱媒体槽に連通し、該第２の蓄熱槽に熱媒体を供給する供給管は、熱源となる冷温水発生装置に熱交換器を介して接続されることを要旨とするものである。
【００１０】
第２に、単位ユニットとする熱媒体管ユニットを、複数相互に重複させて植栽地に埋設するとともに、異なる単位ユニットの往路側と復路側とを隣接させて配置することを要旨とするものである。
【００１１】
第３に、植栽地を複数のブロックに分割し、各ブロックに熱媒体管の単位ユニットを少なくとも３以上埋設するとともに、隣り合うブロック端部の対向する熱媒体管の往路側と復路側とを隣接させて配置することを要旨とするものである。
【００１２】
請求項１記載の本発明によれば、ヘッダー管に接続される熱媒体管ユニットは、単管からなる熱媒体管を単位ユニットとしたから、漏れが生じやすい接続部を無くすことができ、熱媒体管からの漏れに対する信頼性を向上できる。
【００１３】
また、熱媒体管ユニットの往路側と復路側とを隣接させて配置することにより、熱媒体管の曲がり部は１８０度曲がり一か所だけとなり、その他の部分は直線配管となる。よって、ポンプ揚程（圧力）を小さくでき運転エネルギーを抑えることができる。
【００１４】
さらに、熱媒体管は、温度差（例えば３℃）の生じる熱媒体の入口側と出口側とが隣合うから、熱媒体管から数センチ離れた場所では、ほぼ同一の地中温度が得られる。
【００１５】
請求項２記載の本発明によれば、前記作用に加えて、熱媒体管ユニットは、これを複数相互に重複させて埋設したとき、ユニットの往路側と復路側とが隣あうから、隣接の熱媒体管から数センチ離れた場所ではほぼ同一の地中温度が得られる。よって、ユニット間に急激な温度差が生じることがない。
【００１６】
請求項３記載の本発明によれば、前記作用に加えて、植栽地の地温は、例えば、日照、通風、建物との配置関係、散水などの各種条件によって変化するが、このような異なる条件に対応させて植栽地をブロックに分割することで、各ブロック均一な地温管理が可能となる。
【００１７】
そして、隣接のブロックに配管された熱媒体管同士も、熱媒体の往路側と復路側とが隣合うから、異なるブロック同士でも隣接の熱媒体管から数センチ離れた場所では、ほぼ同一の地中温度が得られ、ブロックの境界部分で急激な温度差が生じることがない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の地温制御システムの地中管配列方法の実施形態を示すシステムフロー図、図２は同上熱媒体管の配管図で、本発明方法をサッカー競技を行う天然芝グラウンド（ピッチ）に実施する場合を例にとって説明する。
【００１９】
地温制御システムの全体構成から説明すると、図中１はピッチ（天然芝グラウンド）を示し、本実施形態では日照、通風、建物との配置関係、散水などの各種条件によって例えば５つのブロック１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅに分割され、各ブロック１ａ〜１ｅ毎に地温がコントロールされるものであり、各ブロック１ａ〜１ｅ毎に熱媒体管２を地中に配管する。
【００２０】
各ブロック１ａ〜１ｅ毎に複数本配設される熱媒体管２の入口側７と出口側８は、それぞれ手動弁９を介してヘッダー管６ａ、６ｂに接続され、入口側７のヘッダー管６ａは、電動弁12を介して熱媒体が循環する熱媒体配管10ａに接続され、該熱媒体配管10ａは熱媒体循環ポンプ11を介して熱媒体槽５に接続する。また、出口側８のヘッダー管６ｂも、流量計17を介して熱媒体が循環する熱媒体配管10ｂに接続されるが、該熱媒体配管10ｂは途中が分岐され、一方の分岐管は手動弁９を介して前記熱媒体槽５に接続し、他方の分岐管は電動弁12を介して第１の蓄熱槽３に接続される。
【００２１】
この第１の蓄熱槽３は第２の蓄熱槽４に連通し、該第２の蓄熱槽４が連通管13を介して前記熱媒体槽５に連通する。そして、該第２の蓄熱槽４に熱媒体を供給する供給管15の先端が熱源ポンプ14を介して第２の蓄熱槽４に開口する。供給管15の他端は、図示は省略するが熱源となる例えば建物の空調用の冷温水発生装置に熱交換器を介して接続される。図中16は温度計を示す。
【００２２】
かかるシステムにおいて、本発明では、熱媒体管２に高温度に強い材質のものを採用し、ピッチ１全体で総延長40Kmにも及ぶことから、下記の点を考慮して配列を決めた。
(1)  ピッチ１内での熱媒体管２の管接続部は無いようにする。
(2)  圧力損失を小さくするため熱媒体管２の曲り部を極力少なくする。
(3)  熱媒体管２の出入りの温度差の影響を極力少なくなるようにする。
(4)  万一、１本の熱媒体管２がダウン（漏れ等の故障による運転停止）しても芝への影響が極力少なくなるよう考慮する。
【００２３】
(1)については、漏れ等に対する信頼性を高めるために行うもので、図２にも示すように165m−1 本もの（接続継手無し）の架橋ポリエチレン管を特別製作し、この１本ものの単管による熱媒体管２の一端を入口側７とし、他端を出口側８として、それぞれを手動弁９を介してヘッダー管６ａ、６ｂに接続した。
【００２４】
(2)については、ポンプ揚程（圧力）を小さくし、運転エネルギーを抑えるために行うもので、これも図２に示すように、165m−１本ものの熱媒体管２について 180°曲がり1 箇所だけとし、全体を偏平にＵ字形に湾曲させて曲がり部以外の部分は全て直線配管とした。そして、この単管からなる熱媒体管２を単位ユニットとして熱媒体管ユニットを形成する。
【００２５】
(3)については熱負荷のピーク時、熱媒体管２の出入口で３℃以上の温度差が予想されるため、芝に対する影響が心配される。そのため、図２にも示すように隣り合う熱媒体管２は入口側７と出口側８が交互に並ぶように配列した。この場合の熱媒体管２の間隔は例えば300 ｍｍとする。
【００２６】
隣り合う熱媒体管２が入口側７と出口側８で交互に並ぶようにする配列は、１本の熱媒体管２を前記のようにＵ字形に湾曲させて、180 °曲がり1 箇所だけとすることで、同一の１本の熱媒体管２については、結果として入口側７と出口側８とが隣接して並行するが、これだけでなく、同一ブロック１ａ〜１ｅ内の熱媒体管２同士についても図２に示すように、１本の熱媒体管２の並行する入口側７と出口側８との間に、一方に隣接の熱媒体管２の入口側７と、他方に隣接の熱媒体管２の出口側８とを配置して、隣接の熱媒体管２同士についても入口側７と出口側８で交互に並ぶようにした。この場合、一つのブロック１ａ〜１ｅ内には熱媒体管２の単位ユニットを少なくとも３以上埋設する。
【００２７】
さらに、同一のブロック１ａ〜１ｅ内の熱媒体管２同士についてだけでなく、隣接するブロック１ａ〜１ｅ同士の熱媒体管２についても、図１に示すように  隣接する熱媒体管２の入口側７と出口側８とが交互に並ぶ配列とする。
【００２８】
(4)については、後述の電気制御系統図（図３）で説明するが、熱媒体管２にはブロック１ａ〜１ｅ毎に電動弁12と流量計17とを配設して、電動弁12を開閉することでブロック１ａ〜１ｅ毎に熱媒体を送ったり止めたりできるように制御するものとした。
【００２９】
次に地温、散水設備のコントロールを図３の電気制御系統図に基づいて説明する。グラウンドキーパー室18内の芝管理コンピュータ19、ポンプ室20内に設置の芝管理制御盤21とピッチ１近傍の三つのローカル制御盤22ａ、22ｂ、22ｃを多重伝送である情報通信ケーブル23でつなぎデータ伝送をしている。芝管理コンピュータ19は地温制御システムだけでなく散水設備も同時に監視・制御している。
【００３０】
まず、ピッチ１側から地温、土壌水分、各制御バルブの作動状態のデータがローカル制御盤22ａ、22ｂ、22ｃを通して芝管理コンピュータ19側へ送られる。また、ポンプ室20からは各水温、水位、各機器の作動状態のデータが送られる。これらの情報を基に芝管理コンピュータ19は地温管理、土壌水分管理及び運転管理に適した情報処理を行い、芝管理制御盤21とローカル制御盤22ａ、22ｂ、22ｃに制御指示を出す。芝管理制御盤21とローカル制御盤22ａ、22ｂ、22ｃは、この指示に従い各機器を運転する。
【００３１】
すなわち、地温管理は、分割されたブロック１ａ〜１ｅ毎に目標温度を設定し、その目標値に対してヒーティング／クーリングのための制御指示を行い、地温をコントールする。
【００３２】
そして、前記地温管理は、ローカル制御盤22ａ、22ｂ、22ｃからの指示により入口側７のヘッダー管６ａに接続する電動弁12を開いて１本もので構成する複数の熱媒体管２毎に独立した制御で熱媒体（例えば夏期には冷水、冬期には温水）を送り、該熱媒体管２が埋設されているピッチ１の地盤を冷却または加温し、天然芝の生育に適切な土壌温度を維持する。
【００３３】
熱媒体は、熱媒体循環ポンプ11で熱媒体槽５から汲み上げられ、熱媒体配管10ａを通って、電動弁12の箇所を通過して入口側７のヘッダー管６ａに入り、ここから熱媒体管２に流入する。そして、ピッチ１の地中で熱交換し、熱交換後の熱媒体は出口側８のヘッダー管６ｂに入り、ここから熱媒体配管10ｂを通って熱媒体槽５に戻り、かかる循環を繰り返して熱媒体槽５から熱媒体管２に熱媒体を供給する。
【００３４】
熱媒体管２に供給された熱媒体は、前記のように熱媒体管２が曲がり箇所が１か所の１本ものの集合で構成され、入口側７と出口側８が一定の間隔で交互に並ぶように配列してあることから、熱交換前の入口側７と熱交換後の出口側８とで熱負荷のピーク時に３℃以上の温度差が生じても、ピッチ１の地表面下12〜15cmの位置では、ほぼ同一温度が得られる。
【００３５】
また、熱媒体管２への熱媒体の供給・停止はブロック１ａ〜１ｅ毎に制御され、さらに、各熱媒体管２は１本毎に手動弁９が設けてあるから、１本ずつ独立して開閉でき、１本の熱媒体管２が停止しても両隣の熱媒体管２は運転されるので、芝（植物）への影響を少なくできる。
【００３６】
また、熱媒体についても冷温水に限定されるものではなく、例えば、厳寒期の加温のみを必要とする場合は、エチレングリコール等にしてもよい。さらに本発明は、発電所や工場等の温排水、地下水や海洋深層水等の低温水を熱源あるいは熱媒体として用いることにより、エネルギー・資源を有効に利用しつつランニングコストの低減を図ることができ、芝の育成だけでなくフラワーガーデンの維持管理や農作物の栽培等にも適用することが可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の地温制御システムの地中管配列方法は、ピッチなどの植栽地の地中に熱媒体管を配管して土壌温度を制御する場合、広い面積の植栽地に対しても、各部ほぼ均等に加温または冷却できて地中温度の均一化を図ることができ、圧力損失も小さくできて運転効率を向上でき、また、熱媒体管の信頼性の向上を図ることができ、１本の熱媒体管に漏れなどの故障が生じて当該管の運転が停止しても植物への影響を少なくできるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の地温制御システムの地中管配列方法の実施形態を示すシステムフロー図である。
【図２】  本発明の地温制御システムの地中管配列方法の実施形態を示す熱媒体管の配管図である。
【図３】  本発明の地温制御システムの地中管配列方法の実施形態を示す電気・制御系統図である。
【符号の説明】
１…ピッチ（天然芝グラウンド）１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ…ブロック
２…熱媒体管                  ３…第１の蓄熱槽
４…第２の蓄熱槽              ５…熱媒体槽
６ａ、６ｂ…ヘッダー管        ７…入口側
８…出口側                    ９…手動弁
10ａ、10ｂ…熱媒体配管        11…熱媒体循環ポンプ
12…電動弁                    13…連通管
14…熱源ポンプ                15…供給管
16…温度計                    17…流量計
18…グラウンドキーパー室      19…芝管理コンピュータ
20…ポンプ室                  21…芝管理制御盤
22ａ、22ｂ、22ｃ…ローカル制御盤
23…情報通信ケーブル
【図１】
0004615783.tif 000002
【図２】
0004615783.tif 000003
【図３】
0004615783.tif 000004