(57)【要約】【課題】  簡単な構造でコストを要せず優れた断熱性能が得られる氷蓄熱槽とその施工方法を提供する。【解決手段】  複数のフィルムを積層して貼り合わせてそれらの間に空気を封入した突起を多数形成してなるエアキャップシートを断熱材１０として中空杭の内面に取り付ける。エアキャップシートを素材として長尺有底袋状もしくは長尺無底筒状の断熱材１０を予め製作し、それを萎ませた状態で中空杭１内に挿入し、空気を吹き込んで展開させて中空杭の内面に密着せしめる。あるいは、断熱材の内側にコイル２を挿入してその全体を中空杭内に挿入した後、断熱材の内側に貯留水５を注入してその水圧により断熱材を展開させる。長尺帯状のエアキャップシートを２枚重ねとして双方の両側縁部どうしを接着して有底袋状あるいは無底筒状に加工する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の基礎杭としての中空杭の内部に低温のブラインが通されるコイルを設置するとともに蓄熱媒体としての水を貯留して、該コイルにより貯留水を氷結させ解氷させることによりその潜熱を利用する構成の氷蓄熱槽であって、
複数のフィルムを積層して貼り合わせるとともにフィルム間に空気を封入した突起を多数形成してなるエアキャップシートを素材とする断熱材を中空杭の内面に取り付けてなることを特徴とする氷蓄熱槽。
【請求項２】
請求項１記載の氷蓄熱槽を施工するための方法であって、
エアキャップシートを素材とする長尺有底袋状もしくは長尺無底筒状の断熱材を予め製作し、該断熱材を萎ませた状態で中空杭内に挿入した後、その内側に空気を吹き込んで展開させて中空杭の内面に密着せしめ、しかる後に断熱材の内側にコイルを挿入し貯留水を注入することを特徴とする氷蓄熱槽の施工方法。
【請求項３】
請求項１記載の氷蓄熱槽を施工するための方法であって、
エアキャップシートを素材とする長尺有底袋状もしくは長尺無底筒状の形態の断熱材を予め製作し、該断熱材の内側にコイルを挿入した後、断熱材を萎ませた状態でコイルとともに中空杭内に挿入し、しかる後に断熱材の内側に貯留水を注入してその水圧により断熱材を展開させて中空杭の内面に密着せしめることを特徴とする氷蓄熱槽の施工方法。
【請求項４】
請求項２または３記載の氷蓄熱槽の施工方法であって、
エアキャップシートを素材とする長尺有底袋状もしくは長尺無底筒状の形態の断熱材を製作するに際しては、長尺帯状のエアキャップシートを２枚重ねとして双方の両側縁部どうしを接着することを特徴とする氷蓄熱槽の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は建物の冷房設備に適用して好適な蓄熱システムに関わり、特に基礎杭としての中空杭を利用した氷蓄熱槽およびその施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、蓄熱媒体としての水を製氷コイルにより氷結させ解氷させることでその潜熱を利用する氷蓄熱システムは、顕熱のみを利用する通常の水蓄熱システムに比べて蓄熱効率に優れるものである。なかでも、特許文献１に示されているように建物の基礎杭としての中空杭をそのまま氷蓄熱槽として利用するというシステムは、基礎杭の中空部というデッドスペースを有効に活用することで氷蓄熱槽を設置するための格別のスペースとコストを必要としないことから、極めて有効であると考えられ、今後広く普及する気運にある。
【０００３】
図７は特許文献１に示される氷蓄熱システムの概要図である。これは、建物の基礎杭としての鋼管杭等の中空杭１の内部に、低温のブラインが通されるコイル２を設置してフーチング３を貫通しているブライン管４を介してブラインチラー（図示略）に接続するとともに、蓄熱媒体としての貯留水５を中空杭１内に所定水位まで封入した構成のものであって、蓄熱運転時にはブラインチラーから氷結温度以下のブラインをコイル２に供給してその表面に貯留水５を結氷させ、蓄熱利用運転時には氷結温度以上のブラインをコイル２に供給して解氷することにより、貯留水５の潜熱を利用した効率的な蓄熱と蓄熱利用が可能なものである。符号６はフーチング３を貫通させて設けた点検用スリーブ、７は杭頭カバー、８は杭頭補強筋である。
【０００４】
なお、特許文献２には中空杭を利用するものではないが、鋼管柱列土留壁における鋼管を氷蓄熱槽として利用することが開示され、また特許文献３には氷蓄熱槽を対象とするものではないが、基礎杭の空洞に液体を貯蔵して蓄熱槽（水蓄熱槽）として利用するシステムの開示がある。
【特許文献１】特開２００４−１６３００２号公報
【特許文献２】特開平５−１２６３６６号公報
【特許文献３】特開平４−３５６６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示されるように中空杭１を氷蓄熱槽として利用する場合、特許文献１では氷蓄熱槽としての中空杭１の周囲地盤が断熱材として機能するので格別の断熱対策をせずとも自ずと優れた断熱性能が得られるとされている。しかし、地盤状況によっては十分な断熱性能を期待できない場合も想定されるので、そのような場合には中空杭１の内面に断熱材を取り付けて断熱性能を高めることが必要であると考えられている。
【０００６】
しかし、従来一般には基礎杭の断熱性能が問題とされたことはないので中空杭１の内面に断熱材を取り付けるようなことは行われていないし、そのための手法も確立されていない。したがって、この種の氷蓄熱槽を真に有効なものとしてその普及を図るためには、氷蓄熱槽としての中空杭の内面に断熱材を取り付けるための有効適切な手法の開発が不可欠である。
【０００７】
なお、特許文献２には氷蓄熱槽として利用する土留壁としての鋼管内に断熱材を設けることも記載され、特許文献３には水蓄熱槽として利用する基礎杭の空洞の内面に断熱加工を施すことも開示されており、それらの断熱手法を上記のような中空杭を利用する氷蓄熱槽に適用することも考えられなくはない。しかし、特許文献２および特許文献３に示されている断熱手法は、いずれも、土留壁としての鋼管あるいは基礎杭としての鋼管杭の内側にそれよりも小径の他の鋼管を挿入して全体として二重の鋼管とし、双方の鋼管の間の環状の空間に断熱材を充填するという極めて複雑なものであるから、土留壁や鋼管杭を氷蓄熱槽として利用するがためにそのような複雑な二重鋼管構造を採用するようなことは、専用の氷蓄熱槽を設置する場合に匹敵するようなコストを要するものとなり、したがってそのような複雑な断熱加工を行ってまでも土留壁や中空杭を氷蓄熱槽として利用する利点は少なく、全く現実的ではない。
【０００８】
上記事情に鑑み、本発明は、極めて簡略な構造でさしたるコストを要することなく、優れた断熱性能が得られる有効適切な氷蓄熱槽の構造とその施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明は、建物の基礎杭としての中空杭の内部に低温のブラインが通されるコイルを設置するとともに蓄熱媒体としての水を貯留して、該コイルにより貯留水を氷結させ解氷させることによりその潜熱を利用する構成の氷蓄熱槽であって、複数のフィルムを積層して貼り合わせるとともにフィルム間に空気を封入した突起を多数形成してなるエアキャップシートを素材とする断熱材を中空杭の内面に取り付けてなることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の氷蓄熱槽を施工するための方法であって、エアキャップシートを素材とする長尺有底袋状もしくは長尺無底筒状の断熱材を予め製作し、該断熱材を萎ませた状態で中空杭内に挿入した後、その内側に空気を吹き込んで展開させて中空杭の内面に密着せしめ、しかる後に断熱材の内側にコイルを挿入し貯留水を注入することを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、同じく請求項１記載の発明の氷蓄熱槽を施工するための方法であって、エアキャップシートを素材とする長尺有底袋状もしくは長尺無底筒状の形態の断熱材を予め製作し、該断熱材の内側にコイルを挿入した後、断熱材を萎ませた状態でコイルとともに中空杭内に挿入し、しかる後に断熱材の内側に貯留水を注入してその水圧により断熱材を展開させて中空杭の内面に密着せしめることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項２または３記載の氷蓄熱槽の施工方法であって、エアキャップシートを素材とする長尺有底袋状もしくは長尺無底筒状の形態の断熱材を製作するに際しては、長尺帯状のエアキャップシートを２枚重ねとして双方の両側縁部どうしを接着することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の氷蓄熱槽は、中空杭の内面にエアキャップシートからなる断熱材を取り付けたので、断熱性能を向上させて熱損失を低減させることができることはもとより、梱包材料等として多用されている安価な素材であるエアキャップシートを断熱材として用いることからそのためのコスト増は些少であるし、施工手間もさしてかからず、基礎杭の中空部を有効に活用する氷蓄熱槽の構造として最適である。
【００１４】
本発明の施工方法は、エアキャップシートを袋状ないし筒状の断熱材に加工し、それを萎ませた状態で中空杭に挿入した後、空気流あるいは水圧により展開して中空杭の内面に密着させるので、その施工を単純な工程で何等面倒なく効率的に実施することができる。特に断熱材の製作は２枚のエアキャップシートを重ねて側縁部どうしを接着することのみで簡単かつ安価に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１〜図３は本発明の一実施形態である氷蓄熱槽の構造をその施工手順とともに示す図である。本実施形態の氷蓄熱槽は、完成状態を図３（ｃ）に示すように、基本的には図７に示した従来のものと同様に、建物の基礎杭としての鋼管杭等の中空杭１の内部にコイル２を設置するとともに蓄熱媒体としての貯留水５を貯留し、コイル２にブラインを通してその表面に貯留水５を結氷させかつ解氷させることによってその潜熱を利用して蓄熱と蓄熱利用を行うものである。そして、上述したように従来一般のこの種の氷蓄熱槽は格別の断熱対策を行っていなかったのに対し、本実施形態の氷蓄熱槽では中空杭１の内面にエアキャップシートを素材とする簡易な断熱材１０を取り付けることにより氷蓄熱槽としての断熱性能を格段に向上させたものとなっている。
【００１６】
周知のように、エアキャップシートはたとえばポリエチレン等の合成樹脂フィルムを複数（一般には２〜３枚）積層して貼り合わせるとともに、それらフィルム間に空気を封入した突起を多数形成してなるものであって、従来より梱包材や緩衝材、充填材、嵩増し材等として広く使用され、安価に入手できる素材である。本実施形態では、そのエアキャップシートにおける多数の突起が実質的に密封された独立気泡として機能し、したがってエアキャップシートはそれ自体で優れた断熱性能を併せ持っていることに着目し、それを断熱材１０として使用して中空杭１の内面に装着して断熱層を形成するようにしたものである。
【００１７】
エアキャップシートを断熱材として中空杭の内面に取り付けるためには、中空杭１を通常の工法により施工するとともに、それに相前後してエアキャップシートによる長尺有底袋状の形態の断熱材１０を予め製作し、その断熱材１０をコイル２の挿入と貯留水５の注入に先立って中空杭１内に挿入してその内面に密着状態で装着することとする。
【００１８】
図１はエアキャップシートによる袋状の断熱材１０の製作工程、すなわちエアキャップシートを袋状に加工するための製袋工程を示すものであって、（ａ）に示すように長尺のエアキャップシート１１をロールから引き出して（ｂ）に示すように２つ折りにして重ね合わせ、（ｃ）に示すように双方の側縁部どうしを単に接着することで袋状の断熱材１０を容易に製作することができる。なお、この袋状の断熱材１０は厳密な気密性や水密性を必要としないので、上記の製袋工程においては双方の側縁部どうしを重ねて接着剤により接着したり、側縁部どうしを重ねて折り込んで適宜の粘着テープ（両面あるいは片面）で留めたり、あるいはエアキャップシート１１が熱可塑性樹脂フィルムからなる場合には側縁部どうしを熱融着する等の手法が採用可能であるが、いずれにしてもさしたる手間や費用をかけずに簡易に接着することで十分である。なお、袋状の断熱材１０の長さ寸法は施工するべき氷蓄熱槽の高さ（蓄熱媒体としての貯留水５を貯留する範囲の高さ）よりもやや長い程度とし、径寸法は中空杭１の内径よりもやや大きい程度に余裕を持たせておくと良い。
【００１９】
上記のように製作した袋状の断熱材１０を中空杭１内に取り付けるには、図２（ａ）に示すように断熱材１０を萎ませた状態で中空杭１内に挿入し、（ｂ）に示すようにブロワー１２により空気流を吹き込こんで断熱材１０を膨らませて展開させれば良く、それにより（ｃ）に示すように断熱材１０を中空杭１の内面に自ずと密着させた状態で取り付けることができる。なお、氷蓄熱槽としての使用範囲外である中空杭１の深部には予め適宜の中詰材１３を充填すれば良いが、杭施工時の泥水をそのままその中詰材１３として所定レベルまで残置することでも良い。
【００２０】
次いで、図３（ａ）に示すように予め組み立てたコイル２をクレーン等により吊り上げてその下端から断熱材１０の内側に徐々に吊り下ろしていき、（ｂ）に示すようにコイル２を中空杭１内に配置した後、（ｃ）に示すように貯留水５を所定水位まで注水する。その後は、たとえば図７に示したようにブライン管その他の付属器具類を適宜設置し、杭頭部に基礎としてのフーチングを施工すれば基礎および氷蓄熱槽の完成となる。なお、特許文献１に示されているようにフーチングに点検用スリーブを設けることが好ましく、その場合にはフーチングの施工後にその点検用スリーブから貯留水の注入を行っても良い。
【００２１】
以上のように、本実施形態の氷蓄熱槽は、中空杭１の内面にエアキャップシート１１からなる断熱材１０を取り付けたので、その断熱材１０により優れた断熱効果が得られるものであり、地盤の断熱性能が良好ではない場合であっても熱損失を低減することができて蓄熱効率をより向上させることができる。
【００２２】
図４は上記の断熱材１０の有無と熱損失量との関係をシミュレートした結果を示すもので、これから断熱材１０を取り付けることで熱損失を２０％以上も低減させることが確認された。なお、仮に多少の貯留水５が断熱材１０としてのエアキャップシートの外側に漏出したり、その独立気泡としての突起内に滲入したとしても、突起の大半が消失してしまうような事態に至らなければ断熱性能が大きく低下することはない。また、同じく図４に示しているように、断熱材１０が１層の場合と２層の場合（袋状の断熱材１０を二重にして取り付けた場合）とでは効果は殆ど変わらないので、この結果からは断熱材１０は１層とすることで十分であるといえるが、必要であれば断熱材１０を２層ないしそれ以上に重ねて装着することでも勿論良い。
【００２３】
そして、本実施形態において断熱材１０として使用するエアキャップシート１１は、梱包材等として多用されている安価な素材であるし、それを袋状に加工して中空杭１内に取り付ける作業も何等面倒なく極めて簡単に行うことができるから、そのようなエアキャップシート１１を断熱材１０として使用することによるコスト増は些少であり、デッドスペースである基礎杭の中空部を有効に活用することで氷蓄熱槽の設置コストを削減し得るという基本的な効果を何等損なうこともない。
【００２４】
以上で本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでは勿論なく、エアキャップシート１１を断熱材１０として中空杭１の内面に取り付ける限りにおいて適宜の設計的変更が可能である。たとえば、汎用のエアキャップシートには突起の寸法やフィルムの素材等に様々な仕様のものがあるので、施工するべき氷蓄熱槽の規模や周辺地盤の状況を考慮して、所望の断熱性能が得られるように、安価な汎用製品のなかから最適な仕様のエアキャップシートを選択して採用すれば良い。
【００２５】
また、中空杭１に対する断熱材１０の取り付け手順も適宜の変更が可能であり、たとえば図５に示すように地表部においてコイル２を断熱材１０の中にまず挿入してしまい、その全体を吊り上げて中空杭１内に挿入することで断熱材１０とコイル２とを一括設置することも考えられる。勿論、その場合は貯留水５を注入した時点でその水圧によって断熱材５が自ずと展開されて中空杭１の内面に密着することになる。あるいは、さらにその変形例を図６に示すように、断熱材１０の下端部のみを中空杭１に挿入した段階で断熱材１０内にコイル２を挿入し、以降はその全体を徐々に降下させて中空杭１内に設置することも考えられる。
【００２６】
さらになお、上記実施形態では断熱材１０を有底袋状として氷蓄熱槽の底部の断熱性も確保するものとしたが、底部からの熱損失は無視することもできるし、貯留水５の底部からの漏水も特に防止する必要もないから、断熱材１０の形態を底部も開放した無底の単なる筒状（スリーブ状）のものとして底部での断熱を省略することでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の施工方法の一実施形態を示すもので、エアキャップシートによる有底袋状の断熱材の製作手順を示す図である。
【図２】同、断熱材の中空杭への挿入手順を示す図である。
【図３】同、コイルの挿入手順を示す図である。
【図４】同、断熱材の効果を示す図表である。
【図５】本発明の施工方法の他の実施形態を示す図である。
【図６】同、その変形例を示す図である。
【図７】従来の氷蓄熱槽の一例を示す概要図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  中空杭
２  コイル
５  貯留水
１０  断熱材
１１  エアキャップシート
【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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【図７】
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