(57)【要約】【課題】杭頭位置が地表部下にある熱交換杭を回転による沈設で掘削孔内の所定位置に設置できる回転治具を提供する。【解決手段】熱交換杭Ａの杭頭２１に設けた係合部２６と着脱可能な係合溝２７を備えた回転キャップ１６と、該回転キャップ１６とアースオーガ機の回転駆動軸２８とをつなぐ回転ロッド１７からなり、前記熱交換杭Ａの杭頭２１から上方に延びるＵ字型管の熱交換媒体流通用の管４Ａ，４Ｂの上端部４Ｄをそれぞれ固定するＵ字型管固定部２３Ａを、前記回転キャップ１６から上方へ延びる前記回転ロッド１７に備えた。【選択図】図４
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
既成杭の外周囲に不凍液等の熱交換媒体用管材を杭長手方向に延設した熱交換杭を、その杭頭が地表部下となるようにアースオーガ機で掘削した掘削孔内に設置する際に用いる雇い杭兼用の回転治具であって、上杭の径より大きな径を有し上杭の杭頭に設けた係合部と着脱可能な係合溝を有する回転キャップと、該回転キャップと前記アースオーガ機の回転駆動軸とをつなぐ回転ロッドからなり、前記熱交換杭の杭頭から下方に延びるＵ字型管の熱交換媒体供給用の管と熱交換媒体取出用の管の上端部近傍をそれぞれ固定するＵ字型管固定部を、前記回転キャップから上方へ延びる前記回転ロッド部に備えたことを特徴とする熱交換杭用の回転治具。
【請求項２】
前記Ｕ字型管の熱交換媒体供給用の管と熱交換媒体取出用の管の上端部近傍をそれぞれ固定する前記Ｕ字型管固定部を、前記回転キャップから上方へ延びるヤットコ部に備えたことを特徴とする請求項１記載の熱交換杭用の回転治具。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、熱交換杭用の回転治具、詳しくは、杭体の外周囲に熱交換媒体が流動する熱交換用のＵ字型管を長手方向に配設した熱交換杭を、アースオーガー機で予め掘削した掘削孔内の所定位置まで回転させながら沈設する際に使用する熱交換杭用の回転治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物の基礎として使用する既製杭を地中熱交換器として利用することが従来から知られている。このような既製の基礎杭を利用した地中熱交換器としては、既製杭の外周囲に熱交換媒体を流動させるコイル構造の伝熱管を長手方向に延設し、これを帯具により杭の外周面に取り付けた構造としたもの（例えば、特許文献１）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０６５２８号公報
【特許文献２】特開２００７−１０７２００号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１（特開２００３−２０６５２８号公報）のものは、上杭を継ぐことが出来ないし、仮に上杭を継いだとしても、伝熱管を連結するには相当の困難を伴うとゝもに、継いだ上下の両杭を掘削孔内に回転させながら沈設する場合には連結した伝熱管が上杭の外周面に巻き付き、設置作業が困難であるといった諸問題点がある。
【０００５】
これに対し、前記特許文献２（特開２００７−１０７２００号公報）では、底部用既製杭の側部の下側に折り返し部を形成した熱交換用配管を固定し、底部用既製杭を掘削孔内に降下しながら熱交換用配管を杭体側部に沿わせつつ地上側で順次繰り出して施工する設置方法が提案されている。
【０００６】
このようにすれば、巻回された熱交換用管材を往復一対のものとして準備するだけで施工が容易となるが、この底部用既製杭を回転させながら掘削孔内に沈設するようにした設置方法を採用するにあっては、前記底部用既製杭の回転に伴って熱交換用管材が底部用既製杭の外周面に巻き付いてしまう。したがって、底部用既製杭を掘削孔内に回転させながら熱交換用配管を杭体側部に沿わせつつ設置するようにした回転沈下による底部用既製杭の設置工法には不向きであるといった問題点がある。
【０００７】
本考案は、上記のような従来の諸問題点を解決するために成されたもので、一般の杭施工と同様の方法で杭体を沈設でき、上部杭に沿って上方に延びるＵ字型管の熱交換媒体供給用の管及び熱交換媒体取出用の管をそれぞれ上方で固定することで、回転でねじれることがなく、施工後に地上部で供給用の管，取出用の管を外すことも容易に行えるうにした熱交換杭用の回転治具を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本願の請求項１に係る考案は、既成杭の外周囲に不凍液等の熱交換媒体用管材を杭長手方向に延設した熱交換杭を、その杭頭が地表部下となるようにアースオーガ機で掘削した掘削孔内に設置する際に用いる雇い杭兼用の回転治具であって、上杭の径より大きな径を有し上杭の頭部に設けられた係合部と着脱可能な係合溝を設けた回転キャップと、該回転キャップと前記アースオーガ機の回転駆動軸とをつなぐ回転ロッドからなり、前記熱交換杭の杭頭から下方に延びるＵ字型管の熱交換媒体供給用の管と熱交換媒体取出用の管の上端部近傍をそれぞれ固定するＵ字型管固定部を、前記回転キャップから上方へ延びる前記回転ロッド部に備えたことを特徴とする熱交換杭用の回転治具としている。
【０００９】
そして、上記の目的を達成するため、本願の請求項２に係る考案は、前記Ｕ字型管の熱交換媒体供給用の管と熱交換媒体取出用の管の上端部近傍をそれぞれ固定する前記Ｕ字型管固定部を、前記回転キャップから上方へ延びるヤットコ部に備えたことを特徴とする請求項１記載の熱交換杭用の回転治具としている。
【考案の効果】
【００１０】
本考案に係る熱交換杭用の回転治具は、上記のような構成であるから、前記熱交換杭を回転しながら掘削孔内の所定位置まで沈下させる際にあっても、前記熱交換媒体供給用の管と熱交換媒体取出用の管の上方部が前記熱交換杭や回転治具に巻き付いて設置作業の邪魔になったり、熱交換杭および回転治具の回転で捩じれることもない。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
以下、本考案を図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。図中１は熱交換杭Ａ1 を構成する先端部に拡径部２を有する杭体である。このように、先端部に拡径部２を有する杭体はＳＴ杭と称されており（JIS A5373）、先端部の拡径部２の外径はこの拡径部２の上方に連なる杭体１の軸部３の外径に対して１００ｍｍから２００ｍｍ程度大きくなっている。
【００１２】
このＳＴ杭は下杭として使用され、先端部の閉塞断面積が大きいことから支持力上有利となる。このＳＴ杭の構造としてはＰＨＣ杭やＰＲＣ杭等があり、又ＳＴ杭の特殊な形状として拡径部に杭周方向の溝を設けたものもあるが、本発明では上記いづれの杭であっても使用できる。なお、ＳＴ杭の代わりに下杭として短尺の節杭を継いでも同様の効果を奏する。
【００１３】
４は杭体１の軸部３にあってその外周面に密着させて設置したＵ字型管で、不凍液等の熱交換媒体を杭体１の上下方向で循環できるよう杭長手方向に延設したものであり、熱交換媒体供給用の管４Ａと熱交換媒体取出用の管４Ｂとからなる一対の管材がその下端部の折り返し部において継ぎ手部材４Ｃを介してＵ字状に連結された構成のものである。
【００１４】
この熱交換媒体用の管材であるＵ字型管４は、軽量で耐久性に優れかつフレキシブルな素材であれば、樹脂製，金属製，金属補強樹脂製のいずれであってもかまわない。実施例では、高密度ポリエチレン（ＰＥ１００）製の市販品「Ｕ−ポリパイ」（株式会社イノアック製）を使用した。
【００１５】
５は杭先端側の軸部３に装着した前記Ｕ字型管４の固定バンドで、拡径部２との境界軸部に装着されたこの固定バンド５と、不凍液等の熱交換媒体を杭体１の上下方向で循環できるよう杭長手方向に延設した前記Ｕ字型管４の先端部の継ぎ手部材４Ｃとは、引き込みワイヤー６を介して連結されている。
【００１６】
この実施例において、前記Ｕ字型管４は杭体１の軸部３の外周囲にあって杭周方向に９０度間隔で４個並べて配設されており、各Ｕ字型管４の下端部はその継ぎ手部材４Ｃの部分で前記引き込みワイヤー６を介して前記固定バンド５に連結されている。しかし、前記Ｕ字型管４は任意の角度間隔で任意の個数を装着してもよい。
【００１７】
７Ａ，７Ｂは前記Ｕ字型管４の位置決め部材で、先端部に拡径部２を有する杭体１の軸部３にあって、その外周に巻いて取り付けたリング状のバンド７に装着されており、この位置決め部材７Ａ，７Ｂで前記Ｕ字型管４を構成する熱交換媒体供給用の管４Ａと熱交換媒体取出用の管４Ｂとを互いに離間した状態で固定されている。これにより、熱交換媒体供給用の管４Ａと熱交換媒体取出用の管４Ｂはショートサーキットが生じない。
【００１８】
上記リング状のバンド７および位置決め部材７Ａ，７Ｂの素材は、使用されるＵ字型管４の素材に応じて決定する。実施例では、Ｕ字型管４の素材と同じ高密度ポリエチレン製のものを使用しており、軸部３の外周囲に巻いて固定したバンド７の表面に装着した位置決め部材７Ａ，７Ｂは、Ｕ字型管４の熱交換媒体供給用の管４Ａと熱交換媒体取出用の管４Ｂをそれぞれ装着できるワンタッチ装着式の凹型突起からなる構成としたものである。
【００１９】
８は前記固定バンド５に装着した温度計測センサーで、この温度計測用センサー８に一端を固定したリード線（図示せず）の他端部は、前記Ｕ字型管４の熱交換媒体取出用の管４Ｂに沿わせて杭体１の杭頭部まで延長され、前記固定バンド５付近における地熱温度を地上部で計測が可能な構成としている。
【００２０】
図２は本考案における第２の実施例に係る熱交換杭Ａ2 とその設置状態を示したものである。この第２の実施例に示す熱交換杭Ａ2 では、杭の接続方法として無溶接継手部９を用いて下杭となるこの熱交換杭Ａ2 の上に中杭１０，上杭１１をそれぞれ接続したものである。この熱交換杭Ａ2 では、前記第１実施例の熱交換杭Ａ1 と異なってＵ字型管４の位置決め部材としてバンド７は使用せず、前記無溶接継手部９に前記位置決め部材７Ａ，７Ｂを直接装着した構造としている。
【００２１】
具体的には、無溶接継手部材９の外周面に、Ｕ字型管４の熱交換媒体供給用の管４Ａと熱交換媒体取出用の管４Ｂをそれぞれ固定できる前記第１実施例の場合と同様の位置決め部材７Ａ，７Ｂ、すなわち、ワンタッチ装着式の凹型突起を備えた構造としたものであり、該凹型突起内に熱交換媒体用の管４Ａ，管４Ｂをそれぞれ押し込んで嵌め込むことで、両管４Ａ，４Ｂを離間させて杭体Ａ2 ，１０，１１にそれぞれ固定する。その他の施工手順は前記第１実施例と同じである。
【００２２】
図３は、図１および図２に示す第１および第２実施例に示す熱交換杭Ａ1 ，Ａ2 の施工手順を示したものである。上記の構成からなる熱交換杭Ａ1 ，Ａ2 をあらかじめ工場または現場サイトにて用意する。前記Ｕ字型管４を杭体１へ装着する手順の他は先端拡大根固め工法の施工手順と同じであり、特に変わりがない。
【００２３】
まず、熱交換杭Ａ1 ，Ａ2 にあっては、図３の（イ）に示すように、拡径部２の杭径に応じた径の掘削孔１２を所定の深度まで掘削する。この際、掘削孔１２の先端部には所定長だけ拡径した拡大孔１３を掘削する。次いで、この拡大孔１３の拡大根固め部に根固め液１４を、また該拡大孔１３の上方の掘削孔１２の杭周部に周辺固定液１５をそれぞれ所定量充填する。
【００２４】
その後、図３（ロ）に示すように、前記掘削孔１２内に下杭となる上記熱交換杭Ａ1 ，Ａ2 を建て込むが、この際に、熱交換杭Ａ1 ，Ａ2 の四方に装着されたＵ字型管４を四方にかつ引き込み可能に配置して、施工の邪魔にならないようにする。例えば、熱交換杭Ａ1 ，Ａ2 を回転させながら掘削孔１２内に沈設する場合は、後述する図４に示すように、回転キャップ１６を回転ロッド１７に装着して、この回転ロッド１７の周囲にＵ字型管４を束ねて、Ｕ字型管４と杭体Ａ1 ，Ａ2 をともに回転させれば良い。
【００２５】
つぎに、杭を溶接等によって接続する場合は、管材を傷めないように溶接作業を行い、接続後に管材を杭体周囲に沿わせて上部杭を沈設する。必要に応じ、中杭１０，上杭１１にもＵ字型管４の位置決め部材７Ａ，７Ｂを装着して、熱交換媒体供給用の管４Ａと熱交換媒体取出用の管４Ｂとが相互に接触しないように設置する。
【００２６】
このように、所定長の接続杭１０，１１をＵ字型管４と密着させ位置決めした状態で沈設した後（図３図ロ参照）、図６に示すように、熱交換媒体供給用の管４Ａと熱交換媒体取出用の管４Ｂのそれぞれを杭頭２１から地表部Ｇまで保護管１８で覆って埋め戻し、別の場所の杭を施工する。全ての位置の杭施工が終了した後、フーチング下深度までの土砂を掘削（根切り）し、コンクリートを打設してフーチング１９を構築する。そして、地表部Ｇから突出したＵ字型管４の先端部を相互に接続ユニット２０で連結する。
【００２７】
図６はＵ字型管４の先端部の処理方法を図示したものである。Ｕ字型管４を杭頭２１から地表部Ｇまで保護管１８で覆って埋め戻し、熱交換媒体供給用の管４Ａおよび熱交換媒体取出用の管４Ｂをそれぞれ接続ユニット２０で連結する。全ての位置の杭施工が終了した後、フーチング下深度までの土砂を掘削（根切り）し、フーチングコンクリートを打設する。
【００２８】
しかし、施工場所によっては杭頭位置が地表部Ｇから数メートル下にある場合がある。このような場合には、図４に示すよう、オーガモータ２２の回転駆動軸２８と回転キャップ１６とを繋ぐ回転ロッド１７にジャイロ型の環状部材２３を取り付け、上部杭１１に沿って上方に延びるＵ字型管４の熱交換媒体供給用の管４Ａ及び熱交換媒体取出用の管４Ｂのそれぞれを、前記環状部材２３の固定部２３Ａ，２３Ｂで固定する。或いは、図５に示すように、回転ロッド１７に中堀りのような杭径に近いヤットコ２４を取り付け、該ヤットコ２４の外周に巻いたパイプ固定バンド２５により上記管４Ａ，４Ｂの上方部を固定する。
【００２９】
このように、上部杭１１に沿って上方に延びるＵ字型管４の熱交換媒体供給用の管４Ａ及び熱交換媒体取出用の管４Ｂをそれぞれ上端部４Ｄで固定することで、回転で捩じれることがなく、施工後に地上部で管４Ａ，４Ｂを外すことも容易に行えるといった利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】熱交換杭とその上に接続した上部杭を掘削孔内に沈設した状態の説明側面図である。
【図２】他の熱交換杭とその上に接続した上部杭を掘削孔内に沈設した状態の説明側面図である。
【図３】熱交換杭とその上に接続した上部杭を掘削孔内に沈設する施工工程の状態を示す説明側面図である。
【図４】熱交換杭の杭頭位置が地表部下にある場合に、本考案に係る熱交換杭用の回転治具を用いて所定位置まで沈設する方法を示す図で、Ｕ字型管の上端部を回転ロッドに装着した環状部材に固定した状態の側面図である。
【図５】熱交換杭の杭頭位置が地表部下にある場合に、本考案の他の実施例に係る熱交換杭用の回転治具を用いて所定位置まで沈設する方法を示す図で、Ｕ字型管の上端部を回転キャップから上方へ延びるヤットコ部に固定した状態の側面図である。
【図６】杭頭から地表部まで突出するＵ字型管の先端部の処理方法を示す部分拡大断面説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
Ａ1 ，Ａ2   熱交換杭
１  杭体
２  拡径部
３  軸部
４  Ｕ字型管
４Ａ  熱交換媒体供給用の管
４Ｂ  熱交換媒体取り出用の管
４Ｃ  継ぎ手部
４Ｄ  上端部
５  固定バンド
６  引き込みワイヤー
７  バンド
７Ａ，７Ｂ  位置決め部材
８  温度計測センサー
９  無溶接継ぎ手部
１０  中杭
１１  上杭
１２  掘削孔
１３  拡大孔
１４  根固め液
１５  周辺固定液
１６  回転キャップ
１７  回転ロッド
１８  保護管
１９  フーチング
２０  接続ユニット
２１  杭頭
２２  オーガモーター
２３  環状部材
２３Ａ  Ｕ字型管固定部
２４  ヤットコ
２５  パイプ固定バンド
２６  係合部
２７  係合溝
２８  回転駆動軸
【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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