(57)【要約】【課題】地中に埋設された管内を流下する流体が保有する熱を道路等を開削することなく効率よく回収する。【解決手段】地中に埋設された既設管Ｋの内部に新設管Ｓが製管され、新設管Ｓの管底部内周面の長手方向に、熱交換媒体を流通可能な複数本の採熱管２をそれぞれ平行に敷設して構成される。そして、各採熱管２は、新設管Ｓの管底部で折り返されることにより、一方のマンホールＭ１から出発して再び一方のマンホールＭ１に戻る、連続する往側採熱管２ａ及び復側採熱管２ｂを有していることにより、採熱管２を流通する熱交換媒体と新設管Ｓを流下する下水とを採熱管２を介して熱交換させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設された既設管又は既設管の内部に製管された新設管の内周面の管底部長手方向に、一方のマンホールを始点とする往側採熱管、既設管又は新設管若しくはマンホールにおいて折り返されて一方のマンホールを終点とする復側採熱管からなる複数本の採熱管を敷設してなり、各採熱管を流通する熱交換媒体と既設管又は新設管を流下する流体とを熱交換させることを特徴とする下水熱等の採熱構造。
【請求項２】
請求項１に記載の下水熱等の採熱構造において、前記各採熱管の往側採熱管及び復側採熱管が管底部の左右各半部においてそれぞれ内方側から外方側に順に平行に敷設され、往側採熱管群及び復側採熱管群が一方のマンホールに配設された往側ヘッダー及び復側ヘッダーにそれぞれ接続されることを特徴とする下水熱等の採熱構造。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の下水熱等の採熱構造において、前記各採熱管が既設管又は新設管の管底部又は管頂部で順に折り返されることを特徴とする下水熱等の採熱構造。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の下水熱等の採熱構造において、前記各採熱管がマンホールの内周壁面における接続管口周りで順に折り返されることを特徴とする下水熱等の採熱構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、下水熱等の採熱構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水道は、通常地中に埋設されていることから、下水道を流下する下水は外気の影響を受けにくく、年間を通してほぼ一定の水温に維持されている。このため、下水を熱源として降雪地域における融雪等、各種用途に利用することが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に示されるように、下水道管の外周面に沿って採熱管を配設するとともに、採熱管をヒートポンプユニットの熱交換器に配管接続し、熱交換媒体を採熱管及び熱交換器の間で循環させることにより、下水熱を熱交換媒体に回収して活用することが知られている。
【０００４】
また、特許文献２に示されるように、熱交換媒体の送り接続部と戻し接続部が設けられ、その間にメアンダ状の経路を形成した熱吸収マットを下水道管の管底部に敷設し、下水熱を熱交換媒体に回収して活用することも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２４１２２６号公報
【特許文献２】特表２００８ー５２０９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述した特許文献１に記載された採熱管は、下水道管の外周側に配設されるため、既設の下水道管に新たに付設するためには、道路等を開削して下水道管を露出させる必要があり、工事が大がかりとなり、コストがかさむとともに、工期が長期化するという問題がある。また、通常、下水道管の管底部を流下する下水の熱を下水道管の内部空間及び下水道管体を経て採熱しなければならず、伝熱性能が低下するとともに、採熱した下水熱の一部が地中に放散することを避けることができず、採熱効率が低下するものとなる。
【０００７】
一方、特許文献２の熱吸収マットを用いた採熱構造においては、マット内のメアンダ状経路を流れる熱交換媒体の圧力損失が大きく、長いスパンにわたって敷設することが困難となるため、十分に下水熱を回収することができないものとなる。この場合、熱吸収マットを下水道管の長手方向に並べることも考えられるが、下水道管内での接続作業が発生し、作業が煩雑となってコストがかさむものとなる。
【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、道路等を開削することなく地中に埋設された管内を流下する流体が保有する熱を効率よく回収することのできる下水熱等の採熱構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、地中に埋設された既設管又は既設管の内部に製管された新設管の内周面の管底部長手方向に、一方のマンホールを始点とする往側採熱管、既設管又は新設管若しくはマンホールにおいて折り返されて一方のマンホールを終点とする復側採熱管からなる複数本の採熱管を敷設してなり、各採熱管を流通する熱交換媒体と既設管又は新設管を流下する流体とを熱交換させることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、既設管又は新設管の内周面の管底部長手方向に熱交換媒体を流通可能な複数本の採熱管を敷設するとともに、既設管又は新設管若しくはマンホールで折り返すことにより、各採熱管を流下する熱交換媒体は、通常管底部を流下する流体と直接接触する採熱管を介して施工区間の２倍の長さにわたって継続して熱交換することができる。しかも、各採熱管は折り返されてほぼ同一長さに形成されることから、配管抵抗がほぼ均一となり、熱交換媒体をほぼ均等に分配して循環させることができる。
【００１１】
この結果、道路等を開削することなく地中に埋設された管内を流下する流体が保有する熱を効率よく回収することができる。
【００１２】
本発明において、前記各採熱管の往側採熱管及び復側採熱管が管底部の左右各半部においてそれぞれ内方側から外方側に順に平行に敷設され、往側採熱管群及び復側採熱管群が一方のマンホールに配設された往側ヘッダー及び復側ヘッダーにそれぞれ接続されることが好ましい。これにより、往側へッダーと復側ヘッダーをそれぞれ単一の循環配管を介してヒートポンプユニットと接続すればよく、配管接続作業を容易に行なうことができる。
【００１３】
本発明において、前記各採熱管が既設管又は新設管の管底部又は管頂部で順に折り返されることが好ましい。これにより、管の流路断面積の減少を最小限に抑えて折り返すことができる。
【００１４】
本発明において、前記各採熱管がマンホールの内周壁面における接続管口周りで順に折り返されることが好ましい。これにより、管の流路断面積の減少を最小限に抑えて折り返すことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、道路等を開削することなく地中に埋設された管内を流下する流体が保有する熱を効率よく回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の下水熱等の採熱構造の一実施形態を示す地中管路の断面図である。
【図２】図１の下水熱等の採熱構造を模式的に示す概略図である。
【図３】図１の下水熱等の採熱構造を一部省略して示す平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図３の採熱管の支持形態の変形例を一部省略して示す平面図である。
【図６】図１の下水熱等の採熱構造の変形例を一部省略して示す斜視図である。
【図７】図６の下水熱等の採熱構造を一部省略して示す平面図である。
【図８】図１の下水熱等の採熱構造の他の変形例を示す概略斜視図である。
【図９】図８の下水熱等の採熱構造の概略平面図である。
【図１０】図８の下水熱等の採熱構造の概略正面図である。
【図１１】図１の下水熱等の採熱構造のもう一つの変形例を一部破断して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１乃至図４には、本発明の下水熱等の採熱構造１の一実施形態が示されている。
【００１９】
この採熱構造１は、下水道管等の既設管Ｋに新たに製管された新設管Ｓと、製管された新設管Ｓの内周面の管底部に敷設された複数本の採熱管２と、複数本の採熱管２を接続するヘッダー３Ａ，３Ｂとから構成されている。
【００２０】
ここで、新設管Ｓは、従来公知の図示しない製管装置（例えば、特開平９−３２９６８号公報等参照）を使用して製管される。具体的には、既設管Ｋ内に製管装置を配置し、両側縁部に接合部が形成された帯状部材を既設管Ｋ内の製管装置に導入し、製管装置を既設管Ｋの軸心回りに回転させて隣接する帯状部材の接合部同士を接合して新設管Ｓを製管し、製管された新設管Ｓに新たに帯状部材を供給して新設管Ｓを既設管Ｋの軸心方向に付加形成するものである。
【００２１】
採熱管２は、耐蝕性及び可撓性に優れるとともに、平滑で流体抵抗の小さな樹脂、例えば、架橋ポリエチレンからなる樹脂管であって、新設管Ｓの施工区間、例えば、隣接するマンホールＭ１，Ｍ２間にわたってその内周面の管底部長手方向に平行に敷設され、その先端部においてＵ字状に折り返されている。すなわち、図３に示すように、各採熱管２は、略Ｕ字状に湾曲させることで折り返された、連続する１本の管であって、一方のマンホールＭ１を始点とする往側採熱管２ａ及び終点とする復側採熱管２ｂを新設管Ｓの内周面の管底部の左右各半部においてそれぞれ内方側から外方側に順にほぼ平行に配設し、他方のマンホールＭ２の近傍で管底部の内周面に沿いつつほぼ左右対称に折り返して形成される。
【００２２】
なお、複数本の往側採熱管２ａ及び複数本の復側採熱管２ｂは、支持部材４（図４参照）を介して新設管Ｓの管底部に固定されている。
【００２３】
また、採熱管２のうち、最内方の採熱管２については、配設本数や新設管Ｓの内径によっては最小曲げ半径を確保できない場合がある。この場合は、最内方の採熱管２を管底部の内周面に沿わせながら若干外方に向けて膨出させて曲げ半径を確保すればよい（図３参照）。以下、外方側の採熱管２を内方側の採熱管２の曲げ半径に合わせてその外方において湾曲させて折り返せばよい。
【００２４】
一方、ヘッダー３Ａ，３Ｂは、一方のマンホールＭ１の内周壁面に固定され、複数本の往側採熱管２ａが接続された往側ヘッダー３Ａ及び複数本の復側採熱管２ｂが接続された復側ヘッダー３Ｂであって、各へッダー３Ａ，３ＢとマンホールＭ１近傍の地上に設置されたヒートポンプユニットＨとは、循環配管ｈ１，ｈ２を介して接続されている。
【００２５】
この実施形態においては、内径１２００ｍｍの新設管Ｓに、中心角９０度の範囲の内周面の管底部に、外径１７ｍｍ（内径１２．８ｍｍ）の架橋ポリエチレン管（積水化学工業株式会社の製造販売に係る商品名；エスロペックス（登録商標））を往側２３本、復側２３本からなる採熱管２をマンホールＭ１，Ｍ２間の約５０ｍにわたって敷設して採熱構造１が形成されている。
【００２６】
このように構成された採熱構造１においては、ヒートポンプユニットＨにおいて、図示しないポンプを駆動することにより、ヒートポンプユニットＨと採熱構造１との間で熱交換媒体を循環させる。すなわち、ポンプより吐出された熱交換媒体は、循環配管ｈ１を経て一方のマンホールＭ１に配置された往側ヘッダー３Ａへ供給され、往側ヘッダー３Ａにおいて各採熱管２の往側採熱管２ａに分岐される。そして、各往側採熱管２ａに供給された熱交換媒体は、他方のマンホールＭ２近傍において折り返され、復側採熱管２ｂを流下して復側ヘッダー３Ｂで集流され、循環配管ｈ２を経てヒートポンプユニットＨに還流する。
【００２７】
この際、採熱管２が新設管Ｓの内周面の管底部長手方向に施工区間にわたって敷設されていることにより、各採熱管２を流下する熱交換媒体は、通常新設管Ｓの管底部を流下する下水と直接接触する採熱管２を介して施工区間の２倍の長さにわたって継続して熱交換することになり、下水熱を効率よく回収することができる。しかも、各採熱管２は、略Ｕ字状に折り返されてほぼ同一長さに形成されることから、配管抵抗がほぼ均一となり、熱交換媒体をほぼ均等に分配してヒートポンプユニットＨとの間を安定して循環させることができる。また、下水に含まれる夾雑物の堆積を最小限に抑えることができる。
【００２８】
以下、ポンプを駆動することにより、熱交換媒体は、循環配管ｈ１から往側ヘッダー３Ａ、複数本の採熱管２、復側ヘッダー３Ｂ、循環配管ｈ２に戻ってヒートポンプユニットＨとの間を循環し、下水と熱交換することを繰り返すことから、ヒートポンプユニットＨの図示しない熱交換器を介して熱源として、あるいは、冷源として活用することができる。
【００２９】
なお、採熱管２を新設管Ｓの管底部に配設するに際して、図５に示すように、柔軟性を有するマット５を利用することもでき、この場合は、巻物状態のマット５をマンホールＭを通して新設管Ｓに持ち込んで簡単に敷設することができる。
【００３０】
また、新設管Ｓの管径が小さい等の理由で、採熱管２の最小曲げ半径を確保できない場合には、図６に示すように、往側採熱管２ａ及び復側採熱管２ｂを新設管Ｓの内周面に沿って徐々に立ち上げて管頂部を経て折り返すようにしてもよい。新設管Ｓの管頂部で折り返された各採熱管２は、管頂部や新設管Ｓの内周面に沿って徐々に立ち上げるに際して、接着剤や溶接等を利用して適宜固定される。この場合、内方の往側採熱管２ａ及び復側採熱管２ｂを外方の往側採熱管２ａ及び復側採熱管２ｂよりも先方に延設することにより、内方の採熱管２を新設管Ｓの内周面に沿って立ち上げるに際して、外方の採熱管２と干渉しないように配設することができる（図７参照）。このように、採熱管２を新設管Ｓの管頂部で折り返す場合も、各採熱管２の往側採熱管２ａ及び復側採熱管２ｂを内周面に沿わせて立ち上げることにより、流路面積の減少を最小限に抑えるとともに、下水に含まれる夾雑物の堆積を抑えることができる。
【００３１】
ところで、前述した実施形態においては、各採熱管２を、他方のマンホールＭ２近傍の新設管Ｓの内部、具体的には、管底部又は管頂部で折り返す場合を例示したが、他方のマンホールＭ２の内部で折り返すようにしてもよい。具体的には、図８乃至図１０に示すように、一方のマンホールＭ１から出発した複数本の採熱管２を他方のマンホールＭ２内部まで延長させ、インバートＩｖにおいて往側採熱管２ａ及び復側採熱管２ｂを管底部より内周面に沿って徐々に立ち上げるとともに床面を経て遠方側の内周面における接続管口の周囲に略同心半円状に順に湾曲させて折り返すようにしてもよい。
【００３２】
同様に、図１１に示すように、一方のマンホールＭ１から出発した複数本の採熱管２を他方のマンホールＭ２近傍において管底部より往側採熱管２ａ及び復側採熱管２ｂを内周面に沿ってほぼ対称に徐々に立ち上げ、マンホールＭ２の内周面において、遠方側の管口と対向する新設管Ｓとの接続管口の周囲に内方の採熱管２が外方の採熱管２よりも径が大きくなるように略同心半円状に湾曲させることで折り返すようにしてもよい。
【００３３】
このように、マンホールＭ２内において折り返す場合は、比較的広い空間で容易に作業することができるとともに、下水に含まれる夾雑物の堆積を抑えることができる。
【００３４】
なお、前述した実施形態においては、新設管Ｓを流下する下水と熱交換させて採熱する場合を例示したが、下水に限らず、地中に埋設された既設管Ｋ又は既設管Ｋ内に製管された新設管Ｓを流れる流体、例えば、上水や農業用水等が保有する熱を採熱することもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１  採熱構造
２  採熱管
２ａ  往側採熱管
２ｂ  復側採熱管
３Ａ  往側ヘッダー
３Ｂ  復側ヘッダー
Ｓ  新設管
Ｋ  既設管
Ｍ１，Ｍ２  マンホール
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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