(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】  独立気泡を有する発泡成形体からなる筒状の断熱材を中空杭１の内面に装着する。発泡成形体からなる単位長さの単位筒体１１を軸方向に順次連結しつつ杭頭部から中空杭１内に挿入することにより、多数の単位筒体１１を連結してなる断熱材を中空杭の内面に装着する。単位長さの単位筒体を周方向に複数に分割した形態の分割体を素材とし、それら分割体を組み合わせて単位筒体を形成する。単位筒体の端部外周面に複数の連結バンド１８を周方向に間隔をおいて取り付け、それら連結バンドにより単位筒体どうしを軸方向に連結して断熱材を形成する。【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、
独立気泡を有する発泡成形体からなる筒状の断熱材を中空杭の内面に装着し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、
発泡成形体からなる単位長さの単位筒体を軸方向に順次連結しつつ杭頭部から中空杭内に挿入することにより、多数の単位筒体を連結してなる断熱材を中空杭の内面に装着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２記載の氷蓄熱槽の施工方法であって、
発泡成形体からなる単位長さの単位筒体を周方向に複数に分割した形態の分割体を素材とし、それら分割体を組み合わせて単位筒体を形成す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、
単位筒体の端部外周面に複数の連結バンドを周方向に間隔をおいて取り付け、それら連結バンドにより単位筒体どうしを軸方向に連結して断熱材を形成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６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から中空杭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、独立気泡を有する発泡成形体からなる筒状の断熱材を中空杭の内面に装着し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、発泡成形体からなる単位長さの単位筒体を軸方向に順次連結しつつ杭頭部から中空杭内に挿入することにより、多数の単位筒体を連結してなる断熱材を中空杭の内面に装着することを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の氷蓄熱槽の施工方法であって、発泡成形体からなる単位長さの単位筒体を周方向に複数に分割した形態の分割体を素材とし、それら分割体を組み合わせて単位筒体を形成す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記載の発明の氷蓄熱槽の施工方法であって、単位筒体の端部外周面に複数の連結バンドを周方向に間隔をおいて取り付け、それら連結バンドにより単位筒体どうしを軸方向に連結して断熱材を形成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、中空杭の内面に発泡成形体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、安価な素材である発泡成形体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、単位長さの単位筒体を順次連結しつつ中空杭内に挿入していくことにより、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、単位筒体を分割体の組み合わせにより形成すれば大径の単位筒体も容易にかつ安価に製作できるし、単位筒体どうしを連結バンドにより連結することで長尺の断熱材を容易にかつ安価に製作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１〜図４は本発明の氷蓄熱槽の施工手順を示す図である。本実施形態の氷蓄熱槽は、基本的には図６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の内部に所定レベルまで貯留水５を封入するとともに、貯留水５を結氷させ解氷させるコイル２を中空杭１内に設置するものであるが、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の内面に発泡成形体からなる筒状の簡易な断熱材１０を取り付けるようにしており、それにより従来一般のこの種の氷蓄熱槽に比べて断熱性能が格段に向上したものとなっている。
【００１６】
本実施形態において断熱材１０として使用する発泡成形体は独立気泡を有していて優れた断熱性能と不透水性とを有するものであり、たとえば押出法ポリスチレンフォームが好適に採用可能である。本実施形態ではそのような発泡成形体による市販の成型品を用いて単位長さの単位筒体１１を製作し、それを連結して長尺筒状の断熱材１０を製作しつつ中空杭１内に挿入していくようにしている。
【００１７】
すなわち、本実施形態では図１（ａ）に示すように円筒を２分割（半割り）した形態の市販の成型品である分割体１２を素材として、まず２つの分割体１２を（ｂ）に示すように組み合わせて筒状に連結するとともに、（ｃ）に示すようにその連結部および要所に粘着テープ１３を貼り付けて確実に一体化することにより、円筒状の単位筒体１１を製作する。その際、図示しているように双方の分割体１２どうしの連結は相欠き接ぎによることが好ましく、また連結部にはダボ１４として多数の串材を双方に跨るように刺し込むと良い。なお、この単位筒体１１の長さはたとえば２ｍ程度、肉厚は所望の断熱性能に応じて設定すれば良いが、たとえば２５ｍｍ程度で十分である。また、単位筒体１１の外径寸法はこれを取り付けるべき中空杭１の内径寸法よりもわずかに小さい程度とすれば良いが、中空杭１が深部に及ぶ鋼管杭である場合には図４に示しているようにその途中に継手金物１５が内側に突出している場合があるので、その場合には継手金物１５の内側を通過し得る程度に単位筒体１１の外径寸法を設定しておく必要がある。
【００１８】
上記のように組み立てた単位筒体１１を中空杭１内に挿入するには、図２に示すように単位筒体１１の上部にロープ（ないしワイヤ）１６を連結し、杭頭部に設置したフレーム架台１７からロープ１６を介して吊り支持して中空杭１内に徐々に吊り下げていけば良い。そして、図２に示しているようにその単位筒体１１を上端部を残して中空杭１内に挿入したら、その状態で図３に示すように同様に製作した他の単位筒体１１をその上部に連結する。それら単位筒体１１どうしの連結は双方に跨るように連結バンド１８を周方向に等間隔で３〜４カ所程度取り付けることで行えば良い。連結バンド１８としては発錆防止の観点からゴムバンドあるいはプラスチック製のものが好ましく、それをプラスチック製の鋲１９により単位筒体１１に固定すれば良い。
【００１９】
そして、連結した２段の単位筒体１１の全体をさらに降下させて中空杭１内に挿入していき、上段の単位筒体１１にロープ１６を連結してその全体を吊り支持する。以降は以上の手順を繰り返して、最終的には図４に示すように所望段数の単位筒体１１を連結した所望長さの断熱材１０を中空杭１の内側に設置する。しかる後に、たとえば図６に示した従来の氷蓄熱槽と同様に断熱材１０の内側にコイル２および付属関連機器類を設置し、杭頭部にフーチング３を施工して基礎を完成させ、中空杭１内に貯留水５を注入し封入すれば氷蓄熱槽の施工が完了する。
【００２０】
以上のように、本実施形態の氷蓄熱槽は、中空杭１の内面に発泡成形体からなる筒状の断熱材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。
【００２１】
図５は断熱材１０として厚さ２５ｍｍのポリスチレンフォームを使用する場合を例にとってそ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それがない場合にくらべて熱損失を３５％以上も低減させることが確認された。なお、断熱材１０は独立気泡を有する発泡体であるので十分な不透水性を有していて貯留水が内部に浸透することはないが、仮に貯留水５が単位筒体１１間の連結部や、各単位筒体１１の分割体１２間の連結部からその外側に漏出したとしても、貯留水５の有効水量がわずかに減少するだけで断熱性能が大きく低下することはない。
【００２２】
そして、本実施形態において断熱材１０として使用する発泡成形体は安価な素材であるし、それを筒状に加工して中空杭１内に挿入していく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、そのような断熱材１０を中空杭１の内側に取り付け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。
【００２３】
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、発泡成形体からなる筒状の断熱材１０を中空杭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。たとえば断熱材１０の素材としては押出法ポリスチレンフォームが現実的であるが、それに限るものでもなく、独立気泡からなる発泡成形体であって同等の断熱性能と不透水性を有し、安価に入手可能なものであれば他の素材も採用可能である。
【００２４】
また、単位筒体１１を形成するための分割体１２の組み合わせ手法は上記実施形態に限らず適宜の変更が可能であり、上記実施形態のように分割体１２どうしを相欠き接ぎとすることに限ることはないし、ダボ１４も省略可能である。また、分割体１２は半割りのものに限らず、大径の場合には３分割や４分割ないしそれ以上に分割したものであっても良いし、逆に小径であるような場合にははじめから筒状に一体成型した単位筒体をそのまま採用することでも良い。
【００２５】
また、単位筒体１１どうしを軸方向に連結するための連結手法も任意であり、上記実施形態のようにゴムバンド等の連結バンド１８により連結することに限らず、発錆対策を考慮すれば適宜の金属製継手の採用も可能であるし、接着剤や粘着テープによる接着等も含めて適宜の連結手法が採用可能であり、必要であれば連結部に対する止水も考慮すれば良い。断熱材１０の中空杭１への挿入手法も、上記実施形態のように単位筒体１１を順次連結していきつつその全体をロープ１６により吊り支持しながら順次挿入していくことが現実的であるが、多数の単位筒体１１を地表部において全長にわたって予め連結してその全体をクレーン等により吊り上げて一括して中空杭１に挿入することも不可能ではない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の施工方法の一実施形態を示すもので、単位筒体の製作手順を示す図である。
【図２】同、１段目の単位筒体を中空杭内へ挿入する状態を示す図である。
【図３】同、単位筒体を連結しつつ中空杭内へ挿入していく状態を示す図である。
【図４】同、断熱材を中空杭内に装着した状態を示す図である。
【図５】同、断熱材の効果を示す図表である。
【図６】従来の氷蓄熱槽の一例を示す概要図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  中空杭
２  コイル
５  貯留水
１０  断熱材
１１  単位筒体
１２  分割体
１３  粘着テープ
１４  ダボ
１６  ロープ
１７  フレーム架台
１８  連結バンド
１９  鋲
【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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