(57)【要約】      （修正有）【課題】拡径部を有する杭体でも管材を容易に杭体外周囲に取り付けることができるとゝもに、管材の外周囲を拡径部で保護することで、施工時における管材の損傷を防止できる熱交換杭を提供する。【解決手段】複数の拡径部２を有する杭体１の軸部３外周囲に、熱交換媒体が流動する管材４を密着させて螺旋状に巻き付けるとゝもに、該管材４の熱交換媒体の送り管部４Ａと戻り管部４Ｂとを前記拡径部２に設けた切り欠き部５Ａ,５Ｂを通して杭長方向に延設して熱交換杭を構成する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
複数の拡径部を有する杭体の軸部外周囲に、熱交換媒体が流動する管材を密着させて螺旋状に巻き付けるとゝもに、該管材の前記熱交換媒体の送り管部と戻り管部とを前記拡径部に設けた切り欠き部を通してそれぞれ杭長方向に延設し、前記送り管部と戻り管部を通して前記熱交換媒体を杭の上下方向で循環する構成としたことを特徴とする熱交換杭。
【請求項２】
複数の拡径部を有する杭体の軸部外周囲に、熱交換媒体が流動する管材を杭長方向に蛇行させながら密着させて杭周方向に巻き付けるとゝもに、該管材の前記熱交換媒体の送り管部と戻り管部とを前記拡径部に設けた切り欠き部を通してそれぞれ杭長方向に延設し、前記送り管部と戻り管部を通して前記熱交換媒体を杭の上下方向で循環する構成としたことを特徴とする熱交換杭。
【請求項３】
前記管材を、複数の拡径部間の軸部外周囲に設置したことを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換杭。
【請求項４】
前記拡径部を有する杭体が、節付きＰＨＣ杭又は節付きＰＲＣ杭であることを特徴とする請求項１，２又は３記載の熱交換杭。
【請求項５】
前記管材が、可撓性を有する樹脂製，金属強化樹脂製又は金属製のフレキシブルパイプであることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の熱交換杭。
【請求項６】
請求項１，２，３，４又は５記載の熱交換杭を、上端軸部を介して上杭と接続し、前記管材の熱交換媒体の送り管部と戻り管部とをそれぞれ送り口と戻り口とで接続することを特徴とする熱交換杭の接続構造。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、地中に埋設して地熱を吸収する熱交換杭及びその接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、建築物の基礎として使用される既製杭を地中熱交換器として利用することが知られている。具体的には、既製杭の中空部に熱交換媒体として水（不凍液）を充填して取水・排水を繰り返す方式の発明（例えば、特許文献１，２）や、既製杭の中空部に管を挿入して熱交換媒体を循環する方式の発明（例えば、特許文献３，４）、或いは、既製杭の外周囲に管を巻き付け熱交換媒体を循環させる方式の発明（例えば、特許文献５，６）等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録２５２８７３７公報
【特許文献２】特開２００５−３３６８１５号公報
【特許文献３】特開平１１−３３６００８号公報
【特許文献４】特開２００３−１４８０７９号公報
【特許文献５】特開２００９−８５５５６号公報
【特許文献６】特開２００３−２０６５２８号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、既製杭の中空部に水等の熱交換媒体を充填する方式のものでは、地震などによ
って杭体が損傷した場合に熱交換媒体が周囲地盤に漏れ出してしまうという不都合が生じる。また、既製杭の中空部内の管内で熱交換媒体を循環する方式では、間接的な熱交換であるため熱交換効率が良くない、といった問題点がある。
【０００５】
一方、既製杭の外周囲に管材を巻き付け熱交換媒体を循環させる方式は、管材が直接周囲地盤と接触するため熱交換効率の向上は期待できるが、管材が既製杭の外周面から外方向へ突出した状態で配設されているため、施工時に管材が周囲地盤等と接触することにより損傷する可能性も高い。そして、損傷すれば熱交換媒体が外に漏れ出てしまうという不都合も生じ、施工が困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本考案は、上記諸問題点を解決するために成されたものであり、本願の請求項１に係る考案では、複数の拡径部を有する杭体の軸部外周囲に、熱交換媒体が流動する管材を密着させて螺旋状に巻き付けるとゝもに、該管材の前記熱交換媒体の送り管部と戻り管部とを前記拡径部に設けた切り欠き部を通してそれぞれ杭長方向に延設し、前記送り管部と戻り管部を通して前記熱交換媒体を杭の上下方向で循環する構成としたことを特徴とする熱交換杭としている。
【０００７】
また本願の請求項２に係る考案では、複数の拡径部を有する杭体の軸部外周囲に、熱交換媒体が流動する管材を杭長方向に蛇行させながら密着させて杭周方向に巻き付けるとゝもに、該管材の前記熱交換媒体の送り管部と戻り管部とを前記拡径部に設けた切り欠き部を通してそれぞれ杭長方向に延設し、前記送り管部と戻り管部を通して前記熱交換媒体を杭の上下方向で循環する構成としたことを特徴とする熱交換杭としている。
【０００８】
また、本願の請求項３に係る考案では、前記管材を、複数の拡径部間の軸部外周囲に設置したことを特徴とする熱交換杭であり、本願の請求項４に係る考案では、前記拡径部を有する杭体が、節付きＰＨＣ杭又は節付きＰＲＣ杭であることを特徴とする熱交換杭である。
【０００９】
そして、本願の請求項５に係る考案では、前記管材が可撓性を有する樹脂製，金属強化樹脂製又は金属製のフレキシブルパイプであることを特徴とする熱交換杭であり、本願の請求項６に係る発明は、上記熱交換杭を上端軸部を介して上杭と接続し、前記管材の熱交換媒体の送り管部と戻り管部とを送り口と戻り口とで接続することを特徴とする熱交換杭の接続構造である。
【考案の効果】
【００１０】
本願の請求項１及び２に係る考案では、複数の拡径部を有する杭体の軸部外周囲に、熱交換媒体が流動する管材を密着させて螺旋状に巻き付け、または杭長方向に蛇行させながら密着させて杭周方向に巻き付けるとゝもに、該管材の前記熱交換媒体の送り管部と戻り管部とを前記拡径部に設けた切り欠き部を通してそれぞれ杭長方向に延設し、前記送り管部と戻り管部を通して前記熱交換媒体を杭の上下方向で循環する構成としたから、節杭のように拡径部を有する既製杭でも外周囲に密着した状態で管材を容易に設置することができ、かつ施工時において管材が損傷を受けることなく設置できる。
【００１１】
ここで、管材を螺旋状に巻き付けることから管材と杭体との密着性に優れ、且つ拡径部により管材が守られるため施工時における管材の損傷が防止できる。また、杭長方向に蛇行させながら密着させて杭周方向に巻き付ける構成であるから、熱交換媒体は同一深度で上下の長い管路を繰り返し流れる構造となり、熱交換効率上有利である。
【００１２】
本願の請求項３に係る考案では、前記管材を複数の拡径部間の軸部外周囲に設置した構成であるから、熱交換媒体はそれぞれの管材の部分で周囲地盤との熱交換を行うことができ、熱交換効率が一段と向上する。
【００１３】
本願の請求項４に係る考案では、前記拡径部を有する杭体が、節付きＰＨＣ杭又は節付きＰＲＣ杭である構成としているから、あらゆる節付き既製杭への適用が可能となり自由度が拡大するとゝもに、節付き杭体の節部（拡径部）の一部を切り欠いても、軸部で評価される杭材支持力に悪影響を与えることがなく。
【００１４】
本願の請求項５に係る考案では、前記管材が、可撓性を有する樹脂製，金属強化樹脂製又は金属製のフレキシブルパイプである構成としていることから、工場で予め管材を取り付ける場合や現場で管材を取り付ける場合でも、管材が可撓性を有していることから螺旋状または蛇行状に形成した管材を軸部に密着させることが容易であり、管材に損傷を与えることなく杭体に設置でき、作業能率の向上と信頼性の高い熱交換杭を提供できる。
【００１５】
本願の請求項６に係る考案では、上記熱交換杭を上端軸部を介して上杭と接続し、前記管材の熱交換媒体の送り管部と戻り管部とを送り口と戻り口とで接続することを特徴とする熱交換杭の接続構造であるから、拡径部を有する杭体の軸部に沿ってスムーズに管材を連結することができる。
【考案を実施するための形態】
【００１６】
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１において、Ａ１は本考
案に係る熱交換杭で、杭体１と、該杭体１に形成した拡径部２，２間にあって杭体１の軸部３に設置した後述する管材４とから主に構成されており、管材４を設置した直上の拡径部２には杭長方向に延びた一対の切り欠き部５Ａ，５Ｂが形成されている。
【００１７】
上記のように、杭体１の杭長方向に所定の間隔をおいて複数個の拡径部２，２を設けた構成の杭は、いわゆる節杭と称される（JIS A5373-2010）もので、構造上は節付きＰＨＣくいや節付ＰＲＣくいなどがあるが、本考案で利用できる節付き杭は、ＰＨＣくい又はＰＲＣくいのいづれ構造の節付きくいであっても良い。
【００１８】
杭体１の拡径部（節部）２は、通常１ｍ間隔で杭の軸部３に形成された構造としているが、この節付き杭の各節部２，２には補強筋がない。したがって、拡径部２に形成した前記切り欠き部５Ａ，５Ｂが軸部断面まで切り欠いて形成したものであっても構造上支障はない。また、杭体１の節部２を一部を切り欠いても、軸部３で評価される杭材支持力に影響を及ぼすこともない。
【００１９】
４は杭体１の軸部外周囲に設置した管材で、その内部を熱交換媒体、例えば水道水や不凍液などの液体が流動するものであり、この管材４として本実施例では樹脂製のフレキシブルパイプを使用している。しかし、耐蝕性や耐久性が要求される場所に使用される場合には、金属強化樹脂製パイプや銅製、或いはステンレス製等の可撓性を有する管材を用いてもよい。
【００２０】
前記杭体１にあって、その拡径部２と拡径部２との間の軸部３に設置された上記の素材からなる管材４は、軸部３の外周囲に密着させて螺旋状に巻き付けられたものであり、この管材４の一端側は熱交換媒体の送り管部４Ａとして、他端側は熱交換媒体の戻り管部４Ｂとしてそれぞれ機能する管路である。
【００２１】
前記熱交換媒体の送り管部４Ａおよび戻り管部４Ｂは、拡径部２に形成した前記一方の切り欠き部５Ａおよび他方の切り欠き部５Ｂにそれぞれ嵌合して、互いに接触しないよう離間して設置されており、前記切り欠き部５Ａ，５Ｂを通って杭長方向に延びた前記送り管部４Ａと戻り管部４Ｂを通して、前記熱交換媒体は杭体１の上下方向で循環する構成としている。
【００２２】
図２は本考案の係る熱交換杭の第二の実施例で、この熱交換杭Ａ２は、図１に示す熱交換杭Ａ１の切り欠き部５Ａおよび５Ｂに、管材４の一端側の送り管部４Ａおよび他端側の戻り管部４Ｂをそれぞれ通した後、節くい節部の標準形状に応じて、前記切り欠き部５Ａおよび５Ｂをそれぞれ即高強度モルタル，樹脂モルタル又は樹脂等の充填材Ｍを充填したものを示している。
【００２３】
一般に、節くいを用いた基礎工法では、くい体の外周にセメントミルクを充填することから、図２に示すように、切り欠き部５Ａ，５Ｂに充填剤Ｍを充填する必要はない。しかし、杭本体の強度に対してセメントミルク硬化体の強度が小さいため、地盤中での摩擦力を考慮して切り欠き部５Ａ，５Ｂに高強度の充填材Ｍを埋め込んだものである。また、管材４を固定する目的から、切り欠き部５Ａ，５Ｂに充填材を充填せず、留め具で管材４のみを固定する場合も考えられる。
【００２４】
図３は、本考案に係る熱交換杭の更に異なる他の実施例を図示したものである。図において、Ａ３は本考案に係る熱交換杭の第三実施例で、杭体１と、該杭体１の拡径部２と拡径部２の間にあって、杭体１の軸部３に設置した後述する管材１４とから主に構成されており、管材１４を設置した直上の拡径部２には、前記第一実施例のものと同様に、杭長方向に延びた切り欠き部５Ａ，５Ｂがそれぞれ形成されている。
【００２５】
この図３に示す第三実施例の熱交換杭Ａ３と、上記第一実施例の熱交換杭Ａ１とが相違する点は、杭体１の軸部３に密着させて巻き付けた後述する管材１４と、同じく杭体１の軸部３に密着させて巻き付けた螺旋状の管材４との構造上の違いのみであり、その他の構成は同じである。
【００２６】
詳述すると、この熱交換杭Ａ３の管材１４は、杭長方向に蛇行させながら杭体１の軸部３に密着させ、且つ杭周方向に巻き付けた構成のものであり、この管材１４の熱交換媒体の送り管部１４Ａと戻り管部１４Ｂとを前記拡径部２に設けた切り欠き部５Ａ，５Ｂを通してそれぞれ杭長方向に延設し、前記送り管部１４Ａと戻り管部１４Ｂを通して管材１４内の前記熱交換媒体を杭の上下方向で循環する構成としたものである。
【００２７】
図４は上記第三実施例の熱交換杭Ａ３と上杭Ｂとの接続構造を示したものである。工場で杭体１に管材１４を設置したものにあっては、杭体１の全長に応じて切断した管材１４を杭体１に設置しておき、用意しておいたこの熱交換杭Ａ３の熱交換媒体１４の送り管部１４Ａと戻り管部１４Ｂにそれぞれ、現場において所定長の連通管１５Ａ，１５Ｂを連結具１６Ａ，１６Ｂを用いて接続することで、上杭Ｂの杭頭まで延設する。
【００２８】
一方、杭体１を現場で掘削孔内に沈設しながら杭体１に管材１４を設置するものにあっては、下杭から順に連結具１６Ａ，１６Ｂを介して連通管１５Ａ，１５Ｂを取り付け、上杭Ｂの杭頭部において前記連通管１５Ａ，１５Ｂの上端部を固定する。なお、図示の実施例では、螺旋状乃至蛇行状の管材４，１４は杭Ａ１乃至Ａ３の先端部に形成した拡径部２と、その上部の拡径部２との軸部３に一か所だけに設置されているが、拡径部２，２間の複数の軸部３に管材４，１４を設置しても本考案の目的は達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本考案に係る第一実施例の熱交換杭の正面部分図である。
【図２】同第二実施例の熱交換杭の正面部分図である。
【図３】本考案に係る第三実施例の熱交換杭の正面部分図である。
【図４】第三実施例に係る熱交換杭と上杭との接続状態を示す一部を省略した正面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  杭体
２  拡径部
３  軸部
４・１４  管材
４Ａ，１４Ａ  送り管部
４Ｂ，１４Ｂ  戻り管部
５Ａ・５Ｂ    切り欠き部
１５Ａ・１５Ｂ  連通管
１６Ａ・１６Ｂ  連結具
Ａ１・Ａ２・Ａ３  熱交換杭
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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