(57)【要約】【課題】多大なコストをかけずに地中熱を活用した熱交換機能と地中に発生した過剰間隙水の排水機能の双方を備えることができると共に、このような双方の機能を備える場合でも施工性やメンテナンス性が良好な過剰間隙水排出装置を提供する。【解決手段】この過剰間隙水排出装置１は、軸方向に沿って外周面に複数の入水孔１１が形成された有孔鋼管１０を地中に埋設し、地中の過剰間隙水を地表へ排水するもので、熱交換媒体を循環させる可撓性を有する熱交換チューブ１２を、可撓性を有する排水チューブ１３の周囲に巻回し、これを有孔鋼管１０の中に挿入する。これにより、多大なコストをかけずに地中熱を活用した熱交換機能と地中に発生した過剰間隙水の排水機能の双方を備えることができると共に、設置後のメンテナンス性も向上する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に沿って外周面に複数の入水孔が形成された有孔鋼管を地中に埋設し、地中の過剰間隙水を地表へ排水する過剰間隙水排出装置であって、熱交換媒体を循環させる可撓性を有する熱交換チューブを、可撓性を有する排水チューブの周囲に巻回し、これらを有孔鋼管の中に挿入したことを特徴とする過剰間隙水排出装置。
【請求項２】
請求項１記載の過剰間隙水排出装置において、前記有孔鋼管は、基礎を貫通させて地中に埋設すると共に、前記有孔鋼管と基礎との間には、緩衝材が設けられていることを特徴とする過剰間隙水排出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中熱を活用した熱交換機能と地中に発生した過剰間隙水の排水機能の双方を備えた過剰間隙水排出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液状化現象による地中の過剰間隙水を地表に排水する過剰間隙水排出装置として、軸方向に沿って外周面に複数の入水孔が形成された多孔排水管を地中に埋設し、地中の過剰間隙水を地表へ排水する工法がある（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【０００３】
一方、地中熱を利用した地中熱交換システムとして、地中に埋設した鋼管杭の中に熱交換パイプを挿入して、地中熱（地熱エネルギー）を取り出して、これを、建物等の空調や給湯、融雪等に利用するようにしたものがある（例えば、特許文献４参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１４４７０５号公報
【特許文献２】特許２００６−１８８９４０号公報
【特許文献３】特開平９−４１３９９号公報
【特許文献４】特開２００９−８３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前述の特許文献１〜３に記載の過剰間隙水排出装置では、過剰間隙水を地表へ排出する多孔排水管とは別に、地中熱鋼管システムに使用する鋼管杭および熱交換パイプを地中に埋設しようとすると、別途工事が必要になり、多大なコストがかかるという問題がある。これとは逆に、特許文献４に記載の熱交換システムにおいて、地中熱鋼管システムに使用する鋼管杭および熱交換パイプとは別に、過剰間隙水を地表へ排出する多孔排水管を地中に埋設しようとすると、同様に別途工事が必要になり、多大なコストがかかるという問題がある。
【０００６】
また、前述の特許文献４に記載の熱交換システムでは、鋼管杭の中に直線状の熱交換パイプを挿入するため、既存建物において熱交換システムを新設する場合には施工性が良くないと共に、設置後に経年劣化や破損等した熱交換パイプを交換や修理することが困難で、メンテナンス性が良くないという問題がある。特に、都市部における狭小地において施工性やメンテナンス性に課題が残る。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、多大なコストをかけずに地中熱を活用した熱交換機能と地中に発生した過剰間隙水の排水機能の双方を備えることができると共に、このような双方の機能を備える場合でも施工性やメンテナンス性が良好な過剰間隙水排出装置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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明の過剰間隙水排出装置は、軸方向に沿って外周面に複数の入水孔が形成された有孔鋼管を地中に埋設し、地中の過剰間隙水を地表へ排水する過剰間隙水排出装置であって、熱交換媒体を循環させる可撓性を有する熱交換チューブを、可撓性を有する排水チューブの周囲に巻回し、これらを有孔鋼管の中に挿入したことを特徴とする。そのため、多大なコストをかけずに地中熱を活用した熱交換機能と地中に発生した過剰間隙水の排水機能の双方を備えることができると共に、可撓性を有する熱交換チューブおよび排水チューブを使用しているので、施工性が向上すると共に、設置後のメンテナンス性も向上する。特に、熱交換チューブを排水チューブの周囲に巻回して一体化させているので、有孔鋼管の中への挿入性が向上しており、この点でも施工性が向上する。
また、請求項２に記載の発明の過剰間隙水排出装置は、請求項１記載の過剰間隙水排出装置において、前記有孔鋼管は、基礎を貫通させて地中に埋設すると共に、前記有孔鋼管と基礎との間には、緩衝材が設けられていることを特徴とする。これにより、有孔鋼管と基礎との間で水平方向の自由度が向上すると共に、断熱効果も向上する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の過剰間隙水排出装置は、熱交換媒体を循環させる可撓性を有する熱交換チューブを、可撓性を有する排水チューブの周囲に巻回し、これを有孔鋼管の中に挿入したため、多大なコストをかけずに地中熱を活用した熱交換機能と地中に発生した過剰間隙水の排水機能の双方を備えることができると共に、可撓性を有する熱交換チューブおよび排水チューブを使用しているので、施工性が向上すると共に、設置後のメンテナンス性も向上する。特に、熱交換チューブを排水チューブの周囲に巻回して一体化させているので、有孔鋼管の中への挿入性が向上しており、この点でも施工性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明に係る過剰間隙水排出装置を建物に設置した状態を示す断面図である。
【図２】その設置状態を示す平面図である。
【図３】過剰間隙水排出装置の詳細な構成を示す断面図である。
【図４】過剰間隙水排出装置を地中に打ち込む際の手順を示す図である。
【図５】緩衝材と浮上防止プレートを追加した構造例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、この発明に係る過剰間隙水排出装置１を建物２に設置した状態を示す断面図、図２は、図１に示すＡ−Ａ線から下の設置状態等を示す平面図、図３は、この過剰間隙水排出装置１の詳細な構成を示す断面図である。図１〜図３に示すように、この過剰間隙水排出装置１は、建物２の杭として設けられるもので、地中３に埋設され、熱交換システムの熱交換機能と、過剰間隙水の排水機能とを有するものである。つまり、この過剰間隙水排出装置１は、軸方向に沿って外周面に複数の入水孔１１が形成された有孔鋼管１０を地中３に埋設し、地中３の過剰間隙水を地表に排水するもので、熱交換媒体を循環させる可撓性を有する熱交換チューブ１２を、可撓性を有する排水チューブ１３の周囲に例えば２重螺旋構造に巻回し、これらを有孔鋼管１０の中に挿入したものである。なお、図１において、２１はエアコン、２２は床暖房装置、２３は熱交換機、２４は排水ピット、２５は基礎である。そして、図１および図２に示すように、熱交換チューブ１２は、熱交換機２３に接続され、地中の熱を蓄えた熱交換媒体を熱交換機２３で交換し、エアコン２１や床暖房装置２２などの冷暖房装置に供給する。一方、排水チューブ１３は、地表の排水ピット２４へ接続され、地震発生時に液状化現象により地中３に現れる過剰間隙水を地表の排水ピット２４へ排水する。
【００１２】
ここで、熱交換チューブ１２は、カーボンや金属粉等の充填材を含み熱伝導性に優れるフッ素樹脂チューブであるＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）−ＨＴ（Heat  Transfar）チューブ等の可撓性（柔軟性）を有するチューブを使用する。なお、熱交換チューブ１２のその他の素材としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ナイロン、塩化ビニル樹脂等も使用可能であり、排水チューブ１３の周囲に２重螺旋構造に巻回できる程度の可撓性を有する限りは、金属管も使用可能である。
【００１３】
排水チューブ１３は、その下端に開口部１３１を有すると共に、側面に多数の入水孔１３２を有し、開口部１３１および入水孔１３２から過剰間隙水を排水チューブ１３内に取り込んで、地表の排水ピット２４へ排水するもので、例えば、ビニールホースやゴムホース等の可撓性を有するものを使用する。そのため、有孔鋼管１０の中に挿入する熱交換チューブ１２と排水チューブ１３とが共に可撓性を有するので、施工前は排水チューブ１３の周囲に２重螺旋構造に巻回した熱交換チューブ１２を丸める等して保管したり、運搬等できる。そのため、保管時や運搬時に熱交換チューブ１２および排水チューブ１３がコンパクトに収まるので、保管性や運搬性等が向上する。また、施工の際も、後述するように熱交換チューブ１２および排水チューブ１３の挿入が容易で、施工性が良好であると共に、設置後に引き抜いたり、再挿入することも容易で、メンテナンス性も良好である。特に、建物２が戸建住宅の場合には、その床下空間が狭いが、熱交換チューブ１２と排水チューブ１３とが共に可撓性を有し、かつ、熱交換チューブ１２が排水チューブ１３の周囲に巻回されて一体化されているため、施工性やメンテナンス性は良好になる。また、図３に示すように、熱交換チューブ１２を排水チューブ１３の周囲に２重螺旋構造に巻回しているため、細径端尺でも、外部との接触面積を大きく確保することができ、熱交換効率も確保できる。
【００１４】
次に、過剰間隙水排出装置１の設置方法について説明する。まず、図４（ａ）に示すように有孔鋼管１０の先端にコーン１４が設けられている場合には、小型振動杭打機４１等により有孔鋼管１０を地中３に打ち込む一方、図４（ｂ）に示すように有孔鋼管１０の先端に穿孔ビット１５が設けられている場合には、回転削孔機４２等により有孔鋼管１０を地中３に打ち込む。次に、図４（ｃ）に示すように丸める等して保管等しておいた熱交換チューブ１２および排水チューブ１３を伸ばし、地中３に打ち込んだ有孔鋼管１０の中に挿入する。なお、丸める等して保管等しておいた熱交換チューブ１２および排水チューブ１３は、上述のように排水チューブ１３の周囲に熱交換チューブ１２が２重螺旋構造等で巻回されており、有孔鋼管１０の中に挿入すると、図３に示すように収まる。
【００１５】
そのため、地震が発生した際、有孔鋼管１０が埋設された地中３において液状化現象が発生した場合、有孔鋼管１０の側面の入水孔１１から有孔鋼管１０の中に過剰間隙水が入ると、排水チューブ１３下端の開口部１３１やその側面の入水孔１３２から排水チューブ１３内に過剰間隙水が入り込み、地表の排水ピット２４へ排水する。なお、熱交換チューブ１２内を循環する熱交換媒体は、地中３から建物２に送られると、熱交換器２３にて熱交換されて、その交換された熱は、エアコン２１や床暖房装置２２を介して建物２内に供給される。
【００１６】
従って、この過剰間隙水排出装置１によれば、１本の有孔鋼管１０の中に熱交換チューブ１２と排水チューブ１３を内挿したので、液状化対策と地熱交換システムのための杭打ち工事が１回で済むことになり、多大なコストをかけずに地中熱を活用した熱交換機能と地中に発生した過剰間隙水の排水機能の双方を備えることができる。また、熱交換チューブ１２および排水チューブ１３は可撓性（柔軟性）を有するので、現場での施工前における保管時や運搬時に熱交換チューブ１２および排水チューブ１３がコンパクトに収まり、保管性や運搬性等が向上する。また、熱交換チューブ１２および排水チューブ１３が可撓性を有することから扱い易くなるので、施工時、特に、狭小地において液状化対策と地熱交換システムのための杭打ち工事を行う場合でも、施工性が良好になる。特に、熱交換チューブ１２を排水チューブ１３の周囲に巻回して一体化させており、排水チューブ１３が２重螺旋構造に巻回された熱交換チューブ１２の支持体としても機能し、一体性が向上しているので、熱交換チューブ１２および排水チューブ１３を有孔鋼管１０の中に挿入する際、挿入性が向上し、この点でも施工性が向上する。また、熱交換チューブ１２および排水チューブ１３は可撓性を有すると共に、有孔鋼管１０に対し分離構造にしているので、メンテナンス性が向上している。
【００１７】
また、本実施形態では、図３に示すように熱交換チューブ１２を排水チューブ１３の周囲に２重螺旋構造に巻回して説明したが、本発明では、これに限定されず、熱交換チューブ１２を排水チューブ１３の周囲にコイル状などに巻回しても勿論よい。また、基礎２５を貫通させて有孔鋼管１０を地中３に埋設する際、図５（ａ）に示すように、有孔鋼管１０と基礎２５との間に発泡樹脂やゴム等の樹脂製の緩衝材１６を挿入することができる。緩衝材１６は弾力性や断熱性を有するため、有孔鋼管１０と基礎２５との間に緩衝材１６を設けると、有孔鋼管１０と基礎２５との間で水平方向の自由度が向上し、建物２の損傷を極力低減できると共に、熱が基礎２５に逃げないので、断熱効果が向上する。なお、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す有孔鋼管１０の拡大斜視図である。液状化現象は、地盤の浮き上がりを伴う場合があるので、図５（ａ），（ｂ）に示すように、有孔鋼管１０に浮上防止プレート１７を設け、浮上防止プレート１７が基礎２５の下部に当るようにすると、液状化現象が発生しても、有孔鋼管１０を含む過剰間隙水排出装置１が浮上しないようにできる。さらに、図示はしないが、排水チューブ１３の開口部１３１や入水孔１３２から泥や砂等が入り、排水チューブ１３が目詰まりしないように熱交換チューブ１２および排水チューブ１３、あるいは排水チューブ１３のみを繊維状濾材で包むようにしても勿論良い。
【符号の説明】
【００１８】
１…過剰間隙水排出装置、１０…有孔鋼管、１１…入水孔、１２…熱交換チューブ、１３…排水チューブ、１４…コーン、１５…穿孔ビット、１６…緩衝材、１７…浮上防止プレート、２…建物、２１…エアコン、２２…床暖房装置、２３…熱交換機、２４…排水ピット、２５…基礎、３…地中、４１…小型振動杭打機、４２…回転削孔機。
【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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