(57)【要約】【課題】水平型の地中熱交換器を用いた地中熱利用システムにおいて、より熱交換効率に優れる地中熱交換器の設置方法及び地中熱交換構造を提供すること。【解決手段】地中熱利用システムに用いられる水平型の地中熱交換器１０の設置方法であって、地盤Ｇを掘削し、前記地中熱交換器１０を設置するための設置空間Ｓを形成する設置空間形成工程と、前記設置空間Ｓ内に、含水の吸水材及び土壌を含む含水層２０を形成する含水層形成工程と、前記設置空間Ｓ内に、前記含水層２０と前記地中熱交換器１０とを接して設ける地中熱交換器配設工程と、を備える水平型の地中熱交換器１０の設置方法。地中に埋設された水平型の地中熱交換器１０と、含水の吸水材及び土壌を含む含水層２０とを備え、前記地中熱交換器１０と前記含水層２０とが互いに接している、地中熱交換構造１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中熱利用システムに用いられる水平型の地中熱交換器の設置方法であって、
地盤を掘削し、前記地中熱交換器を設置するための設置空間を形成する設置空間形成工程と、
前記設置空間内に、含水の吸水材及び土壌を含む含水層を形成する含水層形成工程と、
前記設置空間内において、前記含水層と前記地中熱交換器とを接して設ける地中熱交換器配設工程と、
を備える水平型の地中熱交換器の設置方法。
【請求項２】
前記含水層形成工程は、含水の吸水材及び土壌を含有する含水土壌を調製する含水土壌調製操作と、前記含水土壌を前記設置空間内に充填する含水土壌充填操作とを有する、請求項１に記載の水平型の地中熱交換器の設置方法。
【請求項３】
前記含水層形成工程は、吸水材及び土壌を含有する吸水材含有土壌を調製する吸水材含有土壌調製操作と、前記吸水材含有土壌を前記設置空間内に充填する吸水材含有土壌充填操作と、前記吸水材含有土壌充填操作の後に前記吸水材含有土壌の吸水材に水を吸収させる吸水操作とを有する、請求項１に記載の水平型の地中熱交換器の設置方法。
【請求項４】
前記含水層形成工程は、第１の含水層を形成する第１の含水層形成工程と、前記第１の含水層の上に第２の含水層を形成する第２の含水層形成工程と、を含み、
前記第１の含水層形成工程の後で、かつ、前記第２の含水層形成工程の前に、前記地中熱交換器配設工程を有する、請求項１に記載の水平型の地中熱交換器の設置方法。
【請求項５】
前記第１の含水層形成工程及び前記第２の含水層形成工程の双方もしくはいずれか一方は、含水の吸水材及び土壌を含有する含水土壌を調製する含水土壌調製操作と、前記含水土壌を前記設置空間内に充填する含水土壌充填操作とを有する、請求項４に記載の水平型の地中熱交換器の設置方法。
【請求項６】
前記第１の含水層形成工程及び前記第２の含水層形成工程の双方もしくはいずれか一方は、吸水材及び土壌を含有する吸水材含有土壌を調製する吸水材含有土壌調製操作と、前記吸水材含有土壌を前記設置空間内に充填する吸水材含有土壌充填操作と、前記吸水材含有土壌充填操作の後に前記吸水材含有土壌の吸水材に水を吸収させる吸水操作とを有する、請求項４に記載の水平型の地中熱交換器の設置方法。
【請求項７】
さらに、前記含水層の上方及び下方の双方もしくはいずれか一方に遮水シートを敷設する遮水シート敷設工程を備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の水平型の地中熱交換器の設置方法。
【請求項８】
前記含水層は、土壌１００体積部に対して水を５０体積部以下含有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の水平型の地中熱交換器の設置方法。
【請求項９】
地中に埋設された水平型の地中熱交換器と、含水の吸水材及び土壌を含む含水層とを備え、
前記地中熱交換器と前記含水層とが互いに接している、地中熱交換構造。
【請求項１０】
前記地中熱交換器が、前記含水層中に埋設された、請求項９に記載の地中熱交換構造。
【請求項１１】
前記地中熱交換器が、前記含水層の上面に接して設けられた、請求項９に記載の地中熱交換構造。
【請求項１２】
前記含水層は、土壌１００体積部に対して水を５０体積部以下含有する、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の地中熱交換構造。
【請求項１３】
さらに、前記含水層の上方及び下方の双方もしくはいずれか一方に遮水シートを備える、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の地中熱交換構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中熱交換器の設置方法及び地中熱交換構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地中に埋設した熱交換器（地中熱交換器）内に熱媒体を流通させて、地中熱交換器を介して暖房用の熱を地中から吸収したり、室内の余剰熱を地中に放出したりする地中熱利用システムが知られている。
上記地中熱利用システムでは、年間を通して約１５℃である地中熱源が利用される。例えば、外気温が地中温よりも高い夏では、室内の熱を上記熱媒体を通して地中に放出することで室内の冷房を行える。外気温が地中温よりも低い冬では、地中熱を上記熱媒体を通して室内に送ることで、室内の暖房を行える。
地中熱は再生可能エネルギーであり、地中熱を利用した地中熱利用システムは、省エネルギー、ＣＯ２削減等に貢献する。そのため、その普及が期待されている。
【０００３】
かかる地中熱利用システムの地中熱交換器としては、地面に対して垂直方向に埋設される垂直型、地面に対して水平方向に埋設される水平型等が挙げられる。
上記垂直型の地中熱交換器を用いた熱交換方法としては、掘削孔を利用するボアホール方式と、基礎杭や採熱専用杭等を利用する杭方式とが知られている。
上記水平型の地中熱交換器を用いた熱交換方法としては、ループ状の採熱管を直線に配置する方式や、ループ状のまま配置するスリンキー方式が知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、垂直型の地中熱交換器を用いた地中熱利用システムが開示されている。かかる垂直型の地中熱交換器は地面に対して垂直方向に埋設されるため、設置に必要な面積が小さい。そのためコンパクトなスペースに設置できるという利点を有する。しかし、地表面から垂直方向に１００〜１５０ｍの深さまで掘削して設置空間を形成する必要があり、掘削費用が高くなる。
これに対して、水平型の熱交換器は、地表面から例えば１〜３ｍ程度の深さを任意の広さで掘削して形成された設置空間に配設される。そのため、垂直型と比較して掘削費用を抑制でき、経済性が向上する。
地中熱利用システムにおいて、地中熱交換器の熱交換効率が向上されれば、所望の採熱量を得るための地中熱交換器の設置面積を小さくでき、コンパクトな地中熱利用システムを構築できる。また、地中熱交換器を設置するための掘削面積が小さくなり掘削費用等が抑制され、経済性がより向上される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、水平型の地中熱交換器を用いた地中熱利用システムにおいて、熱交換効率により優れる地中熱交換構造及び地中熱交換器の設置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】
【０００７】
本発明は以下の態様を有する。
［１］地中熱利用システムに用いられる水平型の地中熱交換器の設置方法であって、地盤を掘削し、前記地中熱交換器を設置するための設置空間を形成する設置空間形成工程と、前記設置空間内に、含水の吸水材及び土壌を含む含水層を形成する含水層形成工程と、前記設置空間内において、前記含水層と前記地中熱交換器とを接して設ける地中熱交換器配設工程と、を備える水平型の地中熱交換器の設置方法。
［２］前記含水層形成工程は、含水の吸水材及び土壌を含有する含水土壌を調製する含水土壌調製操作と、前記含水土壌を前記設置空間内に充填する含水土壌充填操作とを有する、［１］に記載の水平型の地中熱交換器の設置方法。
［３］前記含水層形成工程は、吸水材及び土壌を含有する吸水材含有土壌を調製する吸水材含有土壌調製操作と、前記吸水材含有土壌を前記設置空間内に充填する吸水材含有土壌充填操作と、前記吸水材含有土壌充填操作の後に前記吸水材含有土壌の吸水材に水を吸収させる吸水操作とを有する、［１］に記載の水平型の地中熱交換器の設置方法。
［４］前記含水層形成工程は、第１の含水層を形成する第１の含水層形成工程と、前記第１の含水層の上に第２の含水層を形成する第２の含水層形成工程と、を含み、
前記第１の含水層形成工程の後で、かつ、前記第２の含水層形成工程の前に、前記地中熱交換器配設工程を有する、［１］に記載の水平型の地中熱交換器の設置方法。
［５］前記第１の含水層形成工程及び前記第２の含水層形成工程の双方もしくはいずれか一方は、含水の吸水材及び土壌を含有する含水土壌を調製する含水土壌調製操作と、前記含水土壌を前記設置空間内に充填する含水土壌充填操作とを有する、［４］に記載の水平型の地中熱交換器の設置方法。
［６］前記第１の含水層形成工程及び前記第２の含水層形成工程の双方もしくはいずれか一方は、吸水材及び土壌を含有する吸水材含有土壌を調製する吸水材含有土壌調製操作と、前記吸水材含有土壌を前記設置空間内に充填する吸水材含有土壌充填操作と、前記吸水材含有土壌充填操作の後に前記吸水材含有土壌の吸水材に水を吸収させる吸水操作とを有する、［４］に記載の水平型の地中熱交換器の設置方法。
［７］さらに、前記含水層の上方及び下方の双方もしくはいずれか一方に遮水シートを敷設する遮水シート敷設工程を備える、［１］〜［６］のいずれかに記載の水平型の地中熱交換器の設置方法。
［８］前記含水層は、土壌１００体積部に対して水を５０体積部以下含有する、［１］〜［７］のいずれかに記載の水平型の地中熱交換器の設置方法。
［９］地中に埋設された水平型の地中熱交換器と、含水の吸水材及び土壌を含む含水層とを備え、前記地中熱交換器と前記含水層とが互いに接している、地中熱交換構造。
［１０］前記地中熱交換器が、前記含水層中に埋設された、［９］に記載の地中熱交換構造。
［１１］前記地中熱交換器が、前記含水層の上面に接して設けられた、［９］に記載の地中熱交換構造。
［１２］前記含水層は、土壌１００体積部に対して水を５０体積部以下含有する、［９］〜［１１］のいずれかに記載の地中熱交換構造。
［１３］さらに、前記含水層の上方及び下方の双方もしくはいずれか一方に遮水シートを備える、［９］〜［１２］のいずれかに記載の地中熱交換構造。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の水平型の地中熱交換器の設置方法及び地中熱交換構造によれば、熱交換効率により優れる地中熱利用システムを構築できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第一実施形態の地中熱交換構造１を用いた地中熱利用システムの概略構成図である。
【図２】図１の地中熱利用システムにおける地中熱交換器を示す斜視図である。
【図３】図１の地中熱利用システムにおける地中熱交換器の設置方法を説明する模式図である。
【図４】図１の地中熱利用システムにおける地中熱交換器の他の設置方法を説明する模式図である。
【図５】本発明の第二実施形態の地中熱交換構造２を用いた地中熱利用システムの概略構成図である。
【図６】図５の地中熱利用システムにおける地中熱交換器の設置方法を説明する模式図である。
【図７】本発明の第三実施形態の地中熱交換構造３を用いた地中熱利用システムの概略構成図である。
【図８】図７の地中熱利用システムにおける地中熱交換器の設置方法を説明する模式図である。
【図９】本発明の第四実施形態の地中熱交換構造４を用いた地中熱利用システムの概略構成図である。
【図１０】図９の地中熱利用システムにおける地中熱交換器の設置方法を説明する模式図である。
【図１１】本発明に係る地中熱利用システムの他の実施形態を示す概略構成図である。
【図１２】本発明に係る地中熱利用システムの他の実施形態を示す概略構成図である。
【図１３】本発明に係る地中熱利用システムの他の実施形態を示す概略構成図である。
【図１４】本発明に係る地中熱利用システムの他の実施形態を示す概略構成図である。
【図１５】本発明に係る地中熱利用システムの他の実施形態を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の地中熱交換構造は、地中に埋設された水平型の地中熱交換器と、含水の吸水材及び土壌を含む含水層とを備える。
本発明の水平型の地中熱交換器の設置方法は、含水の吸水材及び土壌を含む含水層を形成する含水層形成工程と、前記含水層と前記地中熱交換器とを接して設ける地中熱交換器配設工程と、を備える。
以下、本発明の地中熱交換構造及び水平型の地中熱交換器の設置方法について、実施形態を挙げて説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００１１】
（第一の実施形態）
本発明の第一の実施形態にかかる地中熱交換構造１について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の地中熱交換構造１を用いた地中熱利用システムの概略構成図である。
図１の地中熱利用システムは、地中熱交換構造１と、ヒートポンプ５０と、建物６０内に設置される冷暖房装置６２と、を備える。
冷暖房装置６２としては、特に限定されず、エアーコンディショナー、パネルヒーター、床暖房装置等が挙げられる。
【００１２】
［地中熱交換構造］
図１に示される地中熱交換構造１は、地中に埋設された水平型の地中熱交換器１０（以下、単に「地中熱交換器１０」ともいう）と、含水した吸水材及び土壌を含む含水土壌で形成された含水層２０と、を備える。本実施形態において、水平型の地中熱交換器１０は、含水層２０中に埋設されている。
【００１３】
＜地中熱交換器１０＞
図２に示されるように、地中熱交換器１０は、採熱管１２で形成されている。採熱管１２は、往用採熱管１４と還用採熱管１５とを有している。
往用採熱管１４の端部１４ａはヒートポンプ５０に接続され、他端は接続点１６で還用採熱管１５と連接されている。往用採熱管１４の途中には、複数のループが連なるように配設されたループ部１４ｂが設けられている。即ち、地中熱交換構造１では、スリンキー方式が採用されている。
上記ループ部１４ｂは、その交差部分で保持具１４ｃによって固定されることで、所定の径寸法で巻き回されたループ形状が保持されている。ループ部１４ｂの曲げ半径Ｒ１は、２５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下（直径５００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下）であることが好ましく、５００ｍｍ（直径１０００ｍｍ）がより好ましい。曲げ半径Ｒ１が２５０ｍｍ未満であると座屈が発生するおそれがある。曲げ半径Ｒ１が１０００ｍｍより大きいと敷設するために必要な面積が大きくなり、掘削空間を大きくする必要が生じ、掘削コストが増大する。
還用採熱管１５の端部１５ａはヒートポンプ５０に接続され、他端は接続点１６で往用採熱管１１と連接されている。還用採熱管の途中には、直線部１５ｂが設けられている。
【００１４】
往用採熱管１４としては、特に限定されないが、高密度ポリエチレン管、中密度ポリエチレン管、水道用ポリエチレン二層管（ＪＩＳ  Ｋ  ６７６２）、架橋ポリエチレン、ポリブテン等の樹脂管が好ましい。これらの樹脂管は、可撓性を有しており、人手により円弧状に曲げたり、直線的に配置すること等が可能で施工しやすい。
往用採熱管１４の外径は、特に限定されないが、例えば、２７ｍｍ〜４２ｍｍが好ましい。往用採熱管１４の外径が２７ｍｍ以上であると、土壌との接触表面積が大きくなり採熱効率がより高められやすくなる。往用採熱管１４の外径が４２ｍｍ以下であると、採熱管を配設しやすくなる。
往用採熱管１４は、外径寸法を肉厚寸法で割った比率（パイプの基準外径と最小厚さの比）が１１．１〜１７であることが好ましい。往用採熱管１４の材料として用いられる上記の樹脂材料の熱伝導率はあまり高くないため、前記比率の範囲であると、往用採熱管１４の肉厚が厚くなりすぎず土壌との熱交換が阻害されず、採熱効率が高められやすくなる。また、往用採熱管１４の材料が減少するため往用採熱管１４の製造コストが低減される。
還用採熱管１５の外径は、往用採熱管１４と同様の範囲が好ましい。
還用採熱管１５の外径寸法を肉厚寸法で割った比率は、往用採熱管１４の外径寸法を肉厚寸法で割った比率と同様の範囲が好ましい。
還用採熱管１５は、往用採熱管１４と同様の樹脂管が好ましい。
なお、往用採熱管１４および還用採熱管１５は、あらかじめ計算した採熱効率を達成するために、直線配置やスリンキー方式などの所定の形状で一定の間隔をあけて配置することが求められるため、往用採熱管１４および還用採熱管１５を金属製の金網（いわゆるメッシュ筋）に対してインシュロック（登録商標）で固定してもよい。また、図２に示す様なループ部１４ｂどうしを互いに保持具１４ｃで固定する構造としてもよい。
【００１５】
＜含水層２０＞
含水層２０は、含水の吸水材及び土壌を含有する含水土壌で形成されている。含水層２０は、含水土壌で形成されることで、該含水層２０の周囲の地盤Ｇよりも水分の含有率が高くされている。
前記含水層２０の含水量（含水率）は、土壌１００体積部に対して水５０体積部以下（即ち、土壌１ｍ３に対して、水０．５ｍ３以下）が好ましい。土壌１００体積部に対して水が５０体積部超含まれると、含水層２０が軟質化して施工し難くなる場合がある。また、前記含水層２０の含水量は、含水層２０の熱容量が大きくなり、地中熱交換器１０との熱交換効率がより高められる点から、土壌１００体積部に対して水１０体積部以上が好ましい。前記含水層２０の含水量としては、土壌１００体積部に対して、水１０〜５０体積部が好ましく、１５〜４５体積部がより好ましく、２５〜４０体積部がさらに好ましい。
【００１６】
≪土壌≫
含水土壌に含まれる土壌としては、特に限定されないが、地中熱交換器１０を配置するために地盤Ｇを掘削した際に生じた発生土や、発生土よりも粒度の細かい保護砂等が用いられる。
なお、土壌（土）とは、通常、粒径２ｍｍ未満の粘土、シルト、砂等の粒子から構成されるものをいい、粒径２ｍｍ以上のものは礫という。本発明で用いられる土壌としては土壌と礫の混合物を用いても良い。また、土壌には、前記粒子の隙間に含まれる水、空気や、掘削した際に生じた発生土中に含まれるミミズ等の生物、微生物、植物の根等が含まれていてもよい。
【００１７】
≪吸水材≫
吸水材としては、特に限定されず、公知の吸水材が用いられる。吸水材としては、無機吸水材、高分子吸水材等が挙げられる。
無機吸水材としては、例えば、酸化カルシウム、酸化ナトリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、二酸化珪素、シリカゲル、酸化リチウム、五酸化リン等の無機酸化物、リン酸銅、リン酸二水素鉄、リン酸二水素リチウム等の無機リン酸塩、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機水酸化物等が挙げられる。
高分子吸水材としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリグリセリン等のポリエーテル系高分子化合物；架橋型又は非架橋型のポリアクリル酸塩、アクリル酸塩とアクリルアミドとの共重合体、ポリアセタールカルボキシレート、イソブチレンと無水マレイン酸との共重合体等のポリカルボン酸系高分子化合物；ポリビニルアルコール、ビニルアルコールとアクリル酸塩との共重合体、ラクトン変性ポリビニルアルコール等のビニルアルコール系高分子化合物；ポリアクリロニトリル系架橋体；ポリリンゴ酸、グリシド酸ベンジル−無水コハク酸共重合体等のポリエステル系高分子化合物；ポリγ−グルタミン酸、ポリアスパラギン酸、ポリε−リジン等のポリアミノ酸系高分子化合物；カラギナン、キサンタンガム、グァーガム、ローカストビーンガム、タマリンドガム、ペクチン、グルコマンナン、でんぷんとアクリル酸塩とのグラフト共重合体、ポリコハク酸イミドと多糖類との反応生成物等の多糖類系高分子化合物；カルボキシメチルセルロース等のセルロース系高分子化合物等が挙げられる。
これらのなかでも、吸水材としては、高分子吸水材が好ましい。高分子吸水材のなかでも、ポリカルボン酸系高分子化合物が好ましく、吸水性と生分解性の観点からポリアクリル酸塩がより好ましい。
これらの吸水材は、いずれか１種が単独で用いられてもよいし、２種以上が組み合わされて用いられてもよい。また、上記の高分子吸水材のうち、生分解性が高く地中熱交換器の使用期間中に分解して吸水性を保持できないものは、生分解性を低下させる置換基を導入してもよい。反対に、上記の高分子吸水材のうち、生分解性が低く長期にわたって土壌に残留するものは、生分解性を促進する置換基を導入してもよい。
【００１８】
［地中熱交換器１０の設置方法］
地中熱交換構造１における地中熱交換器１０の設置方法について説明する。
地中熱交換器１０の設置方法としては、例えば図３に示される設置方法Ａ、図４に示される設置方法Ｂが挙げられる。
【００１９】
＜設置方法Ａ＞
図３に示される設置方法Ａは、地中熱交換器１０を設置するための設置空間Ｓを形成する設置空間形成工程と、前記設置空間Ｓ内に、含水の吸水材及び土壌を含む第１の含水層２０Ａを形成する第１の含水層形成工程と、前記設置空間Ｓ内において、前記第１の含水層２０Ａと前記地中熱交換器１０とを接して設ける地中熱交換器配設工程と、前記第１の含水層２０Ａの上に第２の含水層を形成する第２の含水層形成工程と、前記設置空間Ｓを埋め戻す埋戻し工程と、を備える。
設置方法Ａは、前記第１の含水層形成工程の後で、かつ、前記第２の含水層形成工程の前に、前記地中熱交換器配設工程を有する。
【００２０】
上記設置空間形成工程では、地盤Ｇを油圧ショベル等で掘削し、地中熱交換器１０を設置するための設置空間Ｓを形成する（図３（ａ））。
設置空間Ｓの底面及び開口面の大きさは、地中熱交換器１０の配設長等に応じて適宜に調整される。
設置空間Ｓの深さは、特に限定されないが、例えば地面から０ｍ超１０ｍ以下とされ、１ｍ〜５ｍが好ましく、１ｍ〜３ｍがより好ましく、１ｍ〜２ｍがさらに好ましい。
なお、この工程で地盤Ｇを掘削することで生じた発生土は、設置空間Ｓの近傍に盛土等とされ保管されてもよい。
なお、設置空間Ｓは、その底面を平坦にするために底面の土壌に対して転圧を行ったり、捨てコンクリート層を形成しても良い。また、設置空間Ｓの底面の地盤や、底面に形成されたコンクリート層の表面に地中熱交換器１０を固定するためのメッシュ筋を設置しても良い。
【００２１】
上記第１の含水層形成工程では、含水の吸水材及び土壌を含有する含水土壌を調製する含水土壌調製操作と、前記含水土壌を前記設置空間Ｓ内に充填する含水土壌充填操作とを、この順で行う。
上記含水土壌調製操作では、吸水材及び土壌Ｄを混合して吸水材含有土壌を調製する吸水材含有土壌調製操作と、吸水材と水を接触し該吸水材に水を吸収（保持）させ含水の吸水材を調製する吸水操作とが行われる（図３（ｂ））。
上記吸水材含有土壌調製操作及び吸水操作が行われることで、含水土壌が調製される。
上記吸水操作は、吸水材、水及び土壌Ｄを混合しながら行われてもよいし、吸水材及び土壌Ｄを混合して吸水材含有土壌を調製した後に、該吸水材に水を吸収させて行われてもよいし、吸水材及び土壌Ｄを混合する前に、該吸水材に水を吸収させて行われてもよい。
上記吸水操作としては、吸水材、水及び土壌Ｄを混合しながら行われることが好ましい。
【００２２】
含水土壌の含水量（含水率）は、土壌Ｄ１００体積部に対して水５０体積部以下（即ち、土壌Ｄ１ｍ３に対して、水０．５ｍ３以下）が好ましい。土壌Ｄ１００体積部に対して水が５０体積部超含まれると、含水土壌が軟質化して施工し難くなる場合がある。また、土壌Ｄ１００体積部に対して水５０体積部超としても、熱伝導率の更なる向上を見込めない。含水土壌の含水量は、土壌Ｄ１００体積部に対して、水４５体積部以下がより好ましく、４０体積部以下がさらに好ましい。
また、熱伝導率向上の観点から、含水土壌の含水量は、土壌Ｄ１００体積部に対して水１０体積部以上が好ましく、１５体積部以上がより好ましく、２５体積部以上がさらに好ましい。
【００２３】
含水土壌を形成する際の土壌Ｄに対する水及び吸水材の添加量は、吸水材の種類等に応じて適宜調整される。例えば、吸水材としてポリアクリル酸ナトリウムを用いた場合、土壌Ｄに添加される水の添加量（添加質量）が、土壌Ｄに添加されるポリアクリル酸ナトリウムの添加量（添加質量）の５００倍以下となるように調整されるのが好ましい。土壌Ｄに添加される水の添加量がポリアクリル酸ナトリウムの添加量の５００倍超であると、ポリアクリル酸ナトリウムに吸収しきれない水が生じて、土壌Ｄに水浮き等が発生し施工性が損なわれる場合がある。
また、土壌Ｄに添加される水の添加量が、ポリアクリル酸ナトリウムの添加量の１０倍以上となるように調整されるのが好ましい。土壌Ｄに添加される水の添加量がポリアクリル酸ナトリウムの添加量の１０倍未満であると、所望の含水率を有する含水土壌を調製した際にポリアクリル酸ナトリウムの添加量が多くなり施工費用が高くなる。
土壌Ｄに添加される水の添加量は、土壌Ｄに添加されるポリアクリル酸ナトリウムの添加量の１０〜５００倍となるように調整されるのが好ましく、５０〜４００倍となるように調整されるのがより好ましく、８０〜３００倍となるように調整されるのがさらに好ましく、１００〜２００倍となるように調整されるのが特に好ましい。
上記吸水材としては、特に限定されないが、平均粒子径が１ｍｍ以下の粉状、粒状等の固体状のものが好ましい。
上記含水土壌調製操作は、設置空間Ｓの外で行われる。含水土壌調製操作は、地中熱交換器１０を設置する施工現場で行われるのが好ましい。これにより、施工現場外で含水土壌を調製して施工現場に運搬する場合の運搬コストが低減される。また、土壌Ｄとして上記設置空間形成工程で生じた発生土を利用しやすくなる。
【００２４】
次いで、含水土壌充填操作を行う。含水土壌充填操作は、上記含水土壌調製操作で調製した含水土壌を設置空間Ｓに充填する操作である。これにより、第１の含水層２０Ａが形成される。この際、前記第１の含水層２０Ａを任意の力Ｐで転圧してもよい（図３（ｃ））。
第１の含水層２０Ａの厚さは、特に限定されないが、０．０５ｍ〜０．５ｍが好ましく、０．１ｍ〜０．３ｍがより好ましい。
【００２５】
上記地中熱交換器配設工程では、上記第１の含水層２０Ａの上面に接して地中熱交換器１０を配設する（図３（ｄ））。本実施形態では、図２に示される地中熱交換器１０の採熱管１２のループ部１４ｂのループ面を地面に対して水平に、いわゆる横スリンキー方式で配設する。
【００２６】
上記第２の含水層形成工程では、上記第１の含水層形成工程と同様の操作を行う。即ち、含水土壌調製操作と、含水土壌充填操作を行う。この第２の含水層形成工程において、含水土壌充填操作が行われると、含水土壌で地中熱交換器１０が埋設され、同時に、第２の含水層２０Ｂが形成される。また、前記第２の含水層２０Ｂと前記第１の含水層２０Ａとで含水層２０が形成される。この際、前記含水層２０を任意の力Ｐで転圧してもよい（図３（ｅ））。
第２の含水層２０Ｂの厚さは、第１の含水層２０Ａの厚さと同様である。
また、地中熱交換器１０が配設される位置（地表面からの深さ）は、特に限定されないが、０．５ｍ〜２．５ｍが好ましく、１ｍ〜２ｍがより好ましい。
含水層２０の厚さは、特に限定されないが、０．１ｍ〜１ｍが好ましく、０．２〜０．６ｍがより好ましい。
なお、この第２の含水層形成工程における含水土壌調製操作は、上記第１の含水層形成工程の含水土壌調製操作で予め含水層２０を形成するのに必要な量の含水土壌を調製しておき、その一部を上記第１の含水層形成工程で用い、残部をこの第２の含水層形成工程で用いることで省略できる。これにより、含水土壌調製操作を行う回数を低減できる。
【００２７】
上記埋戻し工程では、設置空間Ｓを土壌、コンクリート、透水土又はこれらの混合物等で埋め戻す。この際、その表面を任意の力Ｐで転圧してもよい（図３（ｆ））。なお、前記透水土とは、地盤Ｇよりも透水性が高められた土であり、例えば、地盤Ｇよりも粒度の粗い土壌等が挙げられる。
設置空間Ｓを埋め戻す土壌としては、上記設置空間形成工程で生じた発生土を用いることが好ましい。
以上により、地中熱交換器１０が含水層２０の層中に設置される。
【００２８】
＜設置方法Ｂ＞
図４に示される設置方法Ｂは、地中熱交換器１０を設置するための設置空間Ｓを形成する設置空間形成工程と、前記設置空間Ｓ内に、含水の吸水材及び土壌を含む第１の含水層２０Ａを形成する第１の含水層形成工程と、前記設置空間Ｓ内において、前記第１の含水層２０Ａと前記地中熱交換器１０とを接して設ける地中熱交換器配設工程と、前記第１の含水層２０Ａの上に第２の含水層を形成する第２の含水層形成工程と、設置空間Ｓを埋め戻す埋戻し工程と、を備える。設置方法Ｂは、前記第１の含水層形成工程の後で、かつ、前記第２の含水層形成工程の前に、前記地中熱交換器配設工程を有する。
設置方法Ｂは、上記第１の含水層形成工程及び第２の含水層形成工程で行われる操作が、設置方法Ａと異なる。
【００２９】
上記設置空間形成工程は、設置方法Ａの設置空間形成工程と同様である。
上記第１の含水層形成工程では、吸水材及び土壌を含有する吸水材含有土壌を調製する吸水材含有土壌調製操作を行い、次いで、前記吸水材含有土壌を前記設置空間Ｓ内に充填する吸水材含有土壌充填操作を行い、その後、前記吸水材含有土壌の吸水材に水を吸収させる吸水操作を行う。
上記吸水材含有土壌調製操作は、吸水材と土壌Ｄを混合して吸水材含有土壌を調製する操作である（図４（ａ））。
上記吸水材含有土壌充填操作は、上記吸水材含有土壌を設置空間Ｓ内に充填し、吸水材含有土壌層を形成する操作である（図４（ｂ））。
上記吸水操作は、上記吸水材含有土壌層に水を添加し、吸水材と水を接触させて該吸水材に水を吸収させる操作である（図４（ｃ））。
これらの操作により、設置空間Ｓの内部で含水土壌が調製され、同時に、第１の含水層２０Ａが形成される。上記第１の含水層２０Ａは任意の力Ｐで転圧されてもよい。
【００３０】
上記地中熱交換器配設工程は、設置方法Ａの地中熱交換器配設工程と同様である。
上記第２の含水層形成工程では、上記第１の含水層形成工程と同様の操作を行う。即ち、第２の含水層形成工程では、吸水材含有土壌調製操作と、吸水材含有土壌充填操作と、吸水操作とを、この順で行う。
これらの操作により、設置空間Ｓの内部で含水土壌が調製され、同時に、第２の含水層２０Ｂが形成される。上記第２の含水層２０Ｂは任意の力Ｐで転圧されてもよい（図４（ｄ）、（ｅ））。
なお、この第２の含水層形成工程における吸水材含有土壌調製操作は、上記第１の含水層形成工程の吸水材含有土壌調製操作で予め含水層２０を形成するのに必要な量の吸水材含有土壌を調製しておき、その一部を上記第１の含水層形成工程で用い、残部をこの第２の含水層形成工程で用いることで省略できる。これにより、吸水材含有土壌調製操作を行う回数を低減できる。
設置方法Ｂは、水を添加する前の吸水材含有土壌を設置空間Ｓ内に充填できるため施工に優れている。
上記埋戻し工程は、設置方法Ａの埋戻し工程と同様である。
以上により、地中熱交換器１０が含水層２０の層中に設置される（図４（ｆ））。
【００３１】
［地中熱利用方法］
本実施形態の地中熱交換構造１においては、地中熱交換器１０の採熱管１２の管内部に熱媒体（流体）を流すことによって採熱管１２の周囲の環境と熱交換が行われる。
例えば建物６０内の冷暖房装置６２において地中熱を暖房に利用する場合には、該冷暖房装置と接続されたヒートポンプ５０から、往用採熱管１４により地中温よりも温度の低い熱媒体を図２に示す往き方向Ｅに流通させる。熱媒体は、往用採熱管１４のループ部１４ｂ等において地中熱を採熱し温度が高められる。即ち、前記熱媒体と地中との間で熱交換が行われる。この温度が高められた熱媒体は、還用採熱管１５により還り方向Ｆに流通しヒートポンプ５０に返送される。ヒートポンプ５０では地中から採熱した熱を利用して暖房装置による暖房を行う。
前記熱媒体としては、例えば、水、エタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、アンモニア水等が用いられる。これらの熱媒体は１種が単独で用いられてもよいし、２種以上が組み合わされて用いられてもよい。
【００３２】
以上説明した本発明の一実施形態においては、地中熱交換器１０が水平型であるため、垂直型の地中熱交換器を設置する場合のように大型のボーリングマシンを用いて１００ｍ〜１５０ｍの深さに掘削する必要がなく、施工が容易である。
本発明の一実施形態においては、地中熱交換器１０と含水層２０とが互いに接して配置されている。含水層２０は、地盤Ｇよりも熱容量が大きく有効熱伝導率が高い。そのため、本実施形態の地中熱交換構造１は、含水層２０を備えない地中熱交換構造（従来構造）よりも採熱量が大きく熱交換効率が高められる。
これにより、所望の設計採熱量を得る場合、本実施形態の地中熱交換構造１では、従来構造よりも地中熱交換器１０の敷設長を短くでき、地中熱交換構造１を用いた地中熱利用システムをコンパクトに形成できる。さらに地中熱交換器１０を配置するための設置空間Ｓの掘削体積を削減できる。そのため、地中熱交換利用システムを設置するためのイニシャルコストが低減される。
さらに、本実施形態の設置方法では、含水層２０を形成する含水土壌を地中熱交換器１０を設置する施工現場で調製できる。そのため、施工現場外で含水土壌を調製した場合に比べ、運搬コストを低減できる。
含水土壌は、吸水材により水が吸収（保持）されている。そのため、単純に水と土壌を混合して吸水した土壌を形成した場合のように、土壌が軟質化するのを抑制できる。さらに、吸水材により吸収された水分は長期にわたり含水層２０に保持される。これにより地中熱交換器１０の熱交換効率が長期にわたり高い状態で維持される。
【００３３】
（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態にかかる地中熱交換構造２について説明する。なお、以下に記載する実施形態において、第一の実施形態に対応する構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図５は、本発明の地中熱交換構造２を用いた地中熱利用システムの概略構成図である。
地中熱交換構造２は、地中熱交換器１０が含水層２０の上面に接して配置されていること以外は、地中熱交換構造１と同様の構成である。
地中熱交換構造２における地中熱交換器１０は、特に限定されないが、例えば下記に示す設置方法Ｃにより設置される。
【００３４】
＜設置方法Ｃ＞
図６は、地中熱交換構造２における地中熱交換器１０の設置方法Ｃを説明する図である。
設置方法Ｃは、地中熱交換器１０を設置するための設置空間Ｓを形成する設置空間形成工程と、前記設置空間Ｓ内に、含水の吸水材及び土壌を含む含水層２０を形成する含水層形成工程と、前記設置空間Ｓ内において、前記含水層２０と前記地中熱交換器１０とを接して設ける地中熱交換器配設工程と、設置空間Ｓを埋め戻す埋戻し工程と、を備える。
【００３５】
設置方法Ｃは、第２の含水層形成工程を有さないこと以外は、設置方法Ａと同様である。即ち、設置方法Ｃでは、一工程（含水層形成工程）で含水層２０が形成される。
【００３６】
上記設置空間形成工程は、設置方法Ａの設置空間形成工程と同様である。
上記含水層形成工程は、設置方法Ａの第１の含水層形成工程と同様である。ただし、設置方法Ｃでは、この含水層形成工程で含水層２０が形成される（図６（ａ））。
上記地中熱交換器配設工程は、設置方法Ａの地中熱交換器配設工程と同様である。ただし、この設置方法Ｃでは、含水層２０の上面に接して地中熱交換器１０を配設する（図６（ｂ））。
上記埋戻し工程は、設置方法Ａの埋戻し工程と同様である（図６（ｃ））。
以上により、地中熱交換器１０が含水層２０の層の上面に接して設けられる。
【００３７】
［地中熱利用方法］
地中熱交換構造２を用いた地中熱利用方法は、地中熱交換構造１を用いた地中熱利用方法と同様である。
本実施形態においては、第一の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、含水層２０が一工程（含水層形成工程）で形成されるため、施工がより容易である。
【００３８】
（第三の実施形態）
次に、本発明の第三の実施形態の地中熱交換構造３について説明する。
図７は、本発明の地中熱交換構造３を用いた地中熱利用システムの概略構成図である。
地中熱交換構造３は、地中熱交換器１０が含水層２０の下部寄りに配置されていること以外は、地中熱交換構造１と同様の構成である。
地中熱交換構造３における地中熱交換器１０は、特に限定されないが、例えば下記設置方法Ｄにより設置される。
【００３９】
＜設置方法Ｄ＞
図８は、地中熱交換構造３の地中熱交換器１０の設置方法Ｄを説明する図である。
【００４０】
設置方法Ｄは、地中熱交換器１０を設置するための設置空間Ｓを形成する設置空間形成工程と、前記設置空間Ｓ内に、含水の吸水材及び土壌を含む含水層２０を形成する含水層形成工程と、前記設置空間Ｓ内において、前記含水層２０と前記地中熱交換器１０とを接して設ける地中熱交換器配設工程と、前記設置空間Ｓを埋め戻す埋戻し工程と、を備える。
【００４１】
上記設置空間形成工程は、設置方法Ｃの設置空間形成工程と同様である。
上記含水層形成工程は、設置方法Ｃの含水層形成工程と同様である。即ち、含水土壌調製操作と、含水土壌充填操作とを、この順で行う。
上記地中熱交換器配設工程では、上記地中熱交換器１０を上記設置空間Ｓ内に敷設する地中熱交換器敷設操作と、上記地中熱交換器１０を含水土壌で埋設する地中熱交換器埋設操作を行う。
上記地中熱交換器配設工程の地中熱交換器敷設操作は、上記含水層形成工程の含水土壌充填操作の前に行う（図８（ａ））。
上記地中熱交換器敷設操作の後、上記含水層形成工程の含水土壌充填操作を行い含水層２０を形成する。この際、前記含水層２０を任意の力Ｐで転圧してもよい（図８（ｂ））。この含水土壌充填操作は、上記地中熱交換器配設工程の地中熱交換器埋設操作を兼ねている。
即ち、設置方法Ｄでは、前記含水層２０が形成されると同時に、前記含水層２０と前記地中熱交換器１０とが接して設けられる。
上記埋戻し工程は、設置方法Ｃの埋戻し工程と同様である（図８（ｃ））。
以上により、地中熱交換器１０が含水層２０の層の下部寄りに設置される。
【００４２】
［地中熱利用方法］
地中熱交換構造３を用いた地中熱利用方法は、地中熱交換構造２を用いた地中熱利用方法と同様である。
本実施形態においては、第二実施形態と同様の効果が得られる。
【００４３】
（第四の実施形態）
次に、本発明の第四の実施形態にかかる地中熱交換構造４について説明する。
図９は、本発明の地中熱交換構造４を用いた地中熱利用システムの概略構成図である。
地中熱交換構造４は、地中熱交換器１０における採熱管のループ部１４ｂのループ面が地面に対して垂直（いわゆる縦スリンキー方式）となるように設置されること以外は、地中熱交換構造１と同様の構成である。
地中熱交換構造４における地中熱交換器１０は、特に限定されないが、例えば下記に示す設置方法Ｅにより設置される。
【００４４】
＜設置方法Ｅ＞
図１０に示される設置方法Ｅは、地中熱交換器１０における採熱管の配設方式が異なること以外は、設置方法Ｄと同様である。即ち、設置方法Ｄでは、地中熱交換器１０が、いわゆる横スリンキー方式で配設されたのに対し、設置方法Ｅでは、縦スリンキー方式で配設される。
設置方法Ｅは、地中熱交換器１０を設置するための設置空間Ｓを形成する設置空間形成工程と、前記設置空間Ｓ内に、含水の吸水材及び土壌を含む含水層２０を形成する含水層形成工程と、前記設置空間Ｓ内において、前記含水層２０と前記地中熱交換器１０とを接して設ける地中熱交換器配設工程と、設置空間Ｓを埋め戻す埋戻し工程と、を備える。
【００４５】
上記設置空間形成工程は、設置方法Ｄの設置空間形成工程と同様である。ただし、設置方法Ｅでは、地中熱交換器１０の採熱管のループ部１４ｂのループ面が地面に対して垂直に設置されるため、設置空間Ｓの開口面の面積を、設置方法Ｄにおける開口面の面積よりも小さく形成できるため、掘削に必要なコストや、設置に必要な面積を低減することができる。
上記含水層形成工程は、設置方法Ｄの含水層形成工程と同様である。
上記地中熱交換器配設工程は、設置方法Ｄの地中熱交換器配設工程と同様である。即ち、上記地中熱交換器配設工程では、上記地中熱交換器１０を上記設置空間Ｓ内に敷設する地中熱交換器敷設操作と、上記地中熱交換器１０を含水土壌で埋設する地中熱交換器埋設操作を行う。ただし、設置方法Ｅの地中熱交換器敷設操作では、地中熱交換器１０の採熱管のループ部１４ｂのループ面が地面に対して垂直となるように敷設される（図１０（ａ））。
その後、設置方法Ｄと同様にして含水層２０を形成する。この際、前記含水層２０を任意の力Ｐで転圧してもよい。
設置方法Ｅでは、設置方法Ｄと同様に、上記含水層２０が形成されると同時に、上記含水層２０と前記地中熱交換器１０とが接して設けられる（図１０（ｂ））。
上記設置空間Ｓを埋め戻す埋戻し工程は、設置方法Ｄの埋戻し工程と同様である（図１０（ｃ））。
なお、縦スリンキー方式の場合、上記のとおり設置空間Ｓの開口面積が小さく、設置空間Ｓ内で作業することが困難であるため、地中熱交換器１０のループ部１４ｂを保持具１４ｃなどによって固定する操作は、地中熱交換器１０を設置空間Ｓ内へ敷設する前に行っておくことが望ましい。
以上により、地中熱交換器１０が含水層２０の層中に設置される。
【００４６】
［地中熱利用方法］
地中熱交換構造４を用いた地中熱利用方法は、地中熱交換構造３を用いた地中熱利用方法と同様である。
本実施形態においては、第三の実施形態と同様の効果が得られるほか、設置空間Ｓの開口面の面積をより小さくできるため、平面視においてよりコンパクトな地中熱利用システムを構築できる。
【００４７】
（第五の実施形態）
次に、本発明の第五の実施形態にかかる地中熱交換構造５について説明する。
図１１は、本発明の地中熱交換構造５を用いた地中熱利用システムの概略構成図である。
地中熱交換構造５は、含水層２０の表面が遮水シート３０で覆われていること以外は、地中熱交換構造１と同様の構成である。
前記遮水シート３０としては、特に限定されず、公知の遮水シートが用いられる。
前記遮水シート３０の材質としては、特に限定されないが、ポリ塩化ビニル、ゴム、オレフィン系樹脂等が挙げられる。
前記遮水シート３０の大きさは、地中熱交換器１０の設置面積等に応じて適宜に調整される。前記遮水シート３０の厚さは、特に限定されないが、遮水シート３０が可撓性を有する程度とされるのが好ましく、例えば０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度とされるのが好ましい。
地中熱交換構造５の地中熱交換器１０の設置方法は、特に限定されないが、例えば下記に示す設置方法Ｆにより設置される。
【００４８】
＜設置方法Ｆ＞
設置方法Ｆは、遮水シート３０を敷設する遮水シート敷設工程を備えること以外は、設置方法Ａ又は設置方法Ｂと同様である。
即ち、例えば設置方法Ｆを設置方法Ａと同様に行う場合、設置方法Ｆは、地中熱交換器１０を設置するための設置空間Ｓを形成する設置空間形成工程と、遮水シート３０を設置空間Ｓの底面及び側面に敷設する第１の遮水シート敷設工程と、前記設置空間Ｓ内に、含水の吸水材及び土壌を含む第１の含水層２０Ａを形成する第１の含水層形成工程と、前記設置空間Ｓ内において、前記第１の含水層２０Ａと前記地中熱交換器１０とを接して設ける地中熱交換器配設工程と、前記第１の含水層２０Ａの上に第２の含水層２０Ｂを形成する第２の含水層形成工程と、含水層２０の上面に遮水シート３０を敷設する第２の遮水シート敷設工程と、前記設置空間Ｓを埋め戻す埋戻し工程と、を備える。
上記設置空間形成工程は、設置方法Ａの設置空間形成工程と同様である。
上記第１の遮水シート敷設工程では、設置空間Ｓの底面及び側面に遮水シート３０を敷設する。
上記第１の含水層形成工程は、設置方法Ａの第１の含水層形成工程と同様である。
上記地中熱交換器配設工程は、設置方法Ａの地中熱交換器配設工程と同様である。
上記第２の含水層形成工程は、設置方法Ａの第２の含水層形成工程と同様である。
上記第２の遮水シート敷設工程では、含水層２０の上面に遮水シート３０を敷設する。
上記埋戻し工程は、設置方法Ａの埋戻し工程と同様である。
これにより、地中熱交換器１０が、遮水シート３０で覆われた含水層２０の層中に設置される。
【００４９】
［地中熱利用方法］
地中熱交換構造５を用いた地中熱利用方法は、地中熱交換構造１を用いた地中熱利用方法と同様である。
本実施形態においては、第一の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、含水層２０が遮水シート３０で覆われているため、長期にわたり含水層２０の含水状態（含水率）が維持される。これにより地中熱交換器１０の熱交換効率が長期にわたり高い状態で維持される。
【００５０】
（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されない。
例えば、上記実施形態では、地中熱交換器１０が鉛直方向に一段だけ設けられたが、これに限定されない。図１２に示す地中熱交換構造６のように、地中熱交換器１０が鉛直方向に二段設けられてもよい。さらに、地中熱交換器１０が鉛直方向に三段以上設けられてもよい。なお、図１２においては、地中熱交換器１０が上下二段とも含水層２０に埋設されているが、例えば、どちらか一方の地中熱交換器だけが含水層２０に埋設されるようにしたり、上下二段の地中熱交換器の一部の箇所だけが含水層２０と接するようにされてもよい。
【００５１】
図１１に示される地中熱交換構造５では、含水層２０のすべての表面が遮水シート３０で覆われたが、これに限定されない。例えば、設置方法Ｆにおいて第１の遮水シート敷設工程又は第２の敷設工程のどちらか一方を省略して、含水層２０の下面又は上面のどちらか一方のみに遮水シート３０が設けられてもよい。また、含水層２０の側面には、遮水シート３０が設けられてもよいし、設けられなくてもよい。なお、遮水シート３０が設けられると、遮水効果だけでなく断熱効果も得られる。特に、含水層２０の上面に遮水シートが設けると断熱効果がより得られやすくなる。
さらに、図１３に示されるように、遮水シート３０を含水層２０の上方において、含水層２０の中央付近から斜め上方に向かうように配置してもよい。遮水シート３０をこのように配置すると、遮水シート３０で集水された地盤Ｇ中の水を含水層２０に供給する集水効果が得られる。
【００５２】
また、図１４に示す地中熱交換構造７のように、含水層２０の上面に、含水層２０と地表面とを繋ぐ連通路２０Ｍを形成してもよい。連通路２０Ｍは、１つだけ設けられてもよいし、２つ以上設けられてもよい。この連通路２０Ｍは、例えば含水土壌を用いて形成してもよいし、透水土を用いて形成してもよいし、浸透マス等により形成してもよいし、これらを組み合わせて形成してもよい。
連通路２０Ｍが設けられることで、例えば含水層２０に含まれる含水量が低下した場合に、連通路２０Ｍを介して含水層２０に水を供給することで、含水層２０の含水量を高めること等ができ、含水層２０の含水状態を調整できる。
また、地中熱交換構造７を形成する際には、地中熱交換器１０を吸水材含有土壌中に埋設した後、連通路２０Ｍを介して前記吸水材含有土壌に水を供給し、該吸水材に水を吸収させて含水層２０を形成してもよい。
【００５３】
さらに、地中熱交換構造１においては、図２に示される地中熱交換器１０の３列のループ部１４ｂがすべて含水層２０の層中に埋設されたがこれに限定されない。例えば、所望の設計採熱量を僅かに達成できない場合等に、地中熱交換器１０の１列のループ部のみを含水層２０の層中に埋設し所望の設計採熱量を確保するようにしてもよい。また、地下水や湧水等の影響で掘削後の地盤の含水状態が一定でない場合等に、含水量が不足する部分のみに含水層２０を設けてもよい。含水層２０が必要な部分のみに設けられることで、施工費用が削減される。
また、図１５（ａ），（ｂ）に示す地中熱交換構造８，９のように、縦スリンキー方式において地中熱交換器１０の一部のみを含水層２０と接するように設置することも任意である。
【００５４】
さらに、上記設置方法Ｃ〜Ｆにおいては、含水土壌を設置空間Ｓに充填して含水層２０を形成したが、これに限定されない。設置方法Ｂと同様に、吸水材含有土壌を調製し、これを設置空間Ｓ内に充填し、前記吸水材含有土壌に水を添加して該吸水材に水を吸収（保持）させて、含水層２０を形成するようにしてもよい。
また、設置方法Ｂでは、吸水材含有土壌を調製し、これを設置空間Ｓに充填した後、該土壌に水を添加して第１の含水層２０Ａ及び第２の含水層Ｂを形成したが、これに限定されない。水を含む土壌を調製し、これを設置空間Ｓ内に充填した後、該土壌に吸水材を添加して第１の含水層２０Ａ及び第２の含水層２０Ｂを形成してもよいし、土壌を設置空間Ｓに充填した後、該土壌に水及び吸水材を添加して第１の含水層２０Ａ及び第２の含水層２０Ｂを形成してもよい。
【００５５】
上記実施形態では、地中熱交換器１０として、図２に示される複数のループが連なるように配設されたスパイラル型が用いられたが、これに限定されない。例えば、蛇行型、螺旋型、リング型、バスケット型、シート型等の他の地中熱交換器が用いられてもよい。
また、これら地中熱交換器の地面に対する設置角度は任意である。例えば、地中熱交換構造１では、地中熱交換器のループ面が地面に対して平行に設置され、地中熱交換構造４では、地中熱交換器のループ面が地面に対して垂直に設置されたが、地中熱交換器のループ面を地面に対して傾斜して設置する等、その設置角度は任意である。ただし、施工が容易である点等から、前記ループ面が、地面に対して平行又は垂直に設置されるのが好ましく、平行に設置されるのがより好ましい。
【実施例】
【００５６】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
＜実施例１〜７、比較例１〜６＞
真砂土（土壌）０．００２ｍ３に、ポリアクリル酸ナトリウム（吸水材）を表１に示す量で添加し混合して吸水材含有土壌を調製した。前記土壌に表１に示す添加量で水を添加し、吸水材に水を吸収させ実施例１〜７の含水土壌を調製した。
また、吸水材を添加しなかったこと以外は、上記と同様にして、比較例１〜６の水を含む土壌を調製した。
各例の土壌について、吸水材添加量（ｇ）、水添加量（ｍＬ）、含水率（％）、吸水材の吸水倍率（倍）を表１に示す。また、各例の土壌について、熱伝導率及び施工性を評価した結果を表１に示す。
なお、前記吸水材の吸水倍率は、前記水添加量を前記吸水材添加量で除算（前記水添加質量／前記吸水材添加質量）した値である。前記含水率は、単位体積当たりの土壌に対して添加された水の体積の割合（１００×水添加量［体積］／土壌［体積］）である。
【００５７】
【表１】
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【００５８】
表１に示す結果から、吸水材を用いることで、吸水材を用いない場合よりも土壌の熱伝導率を高められることが確認できた。さらに、土壌の含水率を高くしても土壌が軟質化するのを抑制でき、施工性が向上することが確認できた。
具体的には、吸水材を用いない場合、含水率を高めることで熱伝導率が向上するが、この場合の熱伝導率は、含水率２５％において１．６Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１、含水率３０％において１．７６Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１にとどまった。また、含水率３０％では土壌に水浮きが生じ施工性が損なわれた（比較例１〜６）。
これに対して、吸水材を用いた場合、熱伝導率は、含水率２５％において２．３９Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１、含水率３０〜４０％において約２．６Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１となり、吸水材を用いない場合よりも熱伝導率が向上した。さらに、含水率４０％においても水浮きが生じず施工性が悪化するのを抑制できた（実施例１〜７）。
【符号の説明】
【００５９】
１〜９  地中熱交換構造
１０  地中熱交換器
１２  採熱管
１４  往用採熱管
１５  還用採熱管
２０  含水層
３０  遮水シート
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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