地中熱交換用パイプ

【課題】土中への埋設作業等の際に発生するおそれがある傷付きによって使用中に破裂のおそれがなく、かつ埋設の際に行われる他の建設作業完了まで屋外で露出状態とされた場合に紫外線による劣化を抑えることができる地中熱交換用パイプの提供を目的とする。
【解決手段】地中熱ヒートポンプシステムにおいて、地中に埋設される地中熱交換用パイプ１０を、樹脂製の本管１１と本管１１の外周面を被覆する樹脂製被覆層２１とで構成し、被覆層２は紫外線に対する劣化防止用に耐候剤を含むと共に、ヒートポンプやＵ字継手と接続される端部で被覆層２１を剥離可能なように、被覆層２１を本管に１１に対して非接着とした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に埋設される地中熱交換用パイプに関する。
【背景技術】
【０００２】
深さ１０ｍ以下の地中の温度は一年中ほぼ一定で、夏には屋外の気温より低く、冬には、屋外の気温より高くなっており、その地中熱を利用して冷暖房や融雪などを行うのが地中熱ヒートポンプシステムである。地中熱ヒートポンプシステムでは、地面に深さ５０〜１００ｍ程度の穴を掘り、その穴に地中熱交換用パイプ（採熱管）を埋設し、地上に設置したヒートポンプと地中熱交換用パイプを接続して地中熱交換用パイプに流した熱媒と地中熱を熱交換して利用する。
【０００３】
従来、地中熱交換用パイプとして、単層の樹脂管が採用されている。樹脂管は、金属管のような腐食のおそれがないため高寿命であり、また、可撓性を有することにより、地中への埋設等の際の作業が容易である。
地中熱交換用パイプを地中に埋設する施工方法の主なものとして、ボアホール方式と基礎杭方式がある。ボアホール方式では、地面に直径１２０〜１５０ｍｍの穴を深さ数十〜１５０ｍで堀り、その穴に地中熱交換用パイプを地上より挿入し、その後に砂などを穴に充填している。一方、基礎杭方式では、建築物の基礎工事の際に、基礎杭の外周に地中熱交換用パイプを固定し、または基礎杭の中空部に地中熱交換用パイプを挿入して地中に埋設している。
【０００４】
しかし、いずれの方式であっても、最終的に砂もしくはセメントなどを穴に充填するため、その充填時に地中熱交換用パイプの表面に傷が発生するおそれがある。地中熱交換用パイプの表面に傷が発生すると、長期間の使用中に異常圧力負荷が地中熱交換用パイプに加わった場合に、傷の部分を起点として地中熱交換用パイプが破裂する可能性がある。特に、地中熱交換用パイプは、使用期間が数十年間である事や、地中熱交換用パイプに不具合を生じた場合に地面の掘削が、費用や建物の関係で容易ではないため、傷の発生は重要な問題である。
【０００５】
さらに、基礎杭方式では、基礎杭の工事時に地中に埋設された地中熱交換用パイプは、他の建設作業が終了するまで、屋外で露出した状態とされる。そのため、基礎杭の工事が終了するまで、太陽光線が地中熱交換用パイプに当たらないように地中熱交換用パイプを覆って、紫外線による管の劣化を防ぐ必要がある。しかし、大規模建築物等の場合には地中熱交換用パイプの本数が多くなり、太陽光が地中熱交換用パイプに当たらないようにする作業が大変である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２００８４８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、傷付きによる破裂のおそれがなく、かつ埋設工事等の際に屋外で露出状態とされた場合に紫外線による劣化を抑えることができる地中熱交換用パイプの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、樹脂製本管と、前記樹脂製本管の外周面を被覆する樹脂製被覆層とからなり、前記樹脂製被覆層は耐候剤が含まれると共に前記樹脂製本管に接着されてなく、前記樹脂製本管の傷つきを防止することを特徴とする地中熱交換用パイプに係る。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の地中熱交換用パイプによれば、本管の外周面が被覆層で覆われているため、地中への埋設工事等の際に被覆層が傷付くことがあっても被覆層で覆われている本管まで傷付くことが防止され、長期間の使用中に本管が傷付きによって破裂するおそれがない。また、本発明の地中熱交換用パイプは、埋設工事の際に、屋外で所定期間露出した状態とされても、被覆層に耐候剤が含まれているため、被覆層が紫外線で劣化するのを抑えることができ、被覆層で覆われている本管の紫外線劣化をより確実に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る地中熱交換用パイプの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る地中熱交換用パイプの先端の被覆層を剥がす前と剥がした後を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示す地中熱交換用パイプ１０は、地中熱ヒートポンプシステムに用いられ、地中に埋設されて地上の部分でヒートポンプに接続されるものである。前記地中熱交換用パイプ１０は、本管１１と前記本管１１の外周面を被覆する被覆層２１とよりなる。
【００１２】
前記本管１１は、樹脂製からなる。前記本管１１を構成する樹脂としては、可撓性のあるものとされ、ポリオレフィン系樹脂が好ましく、特にはポリエチレン樹脂、架橋ポリエチレン樹脂が好ましい。なお、前記本管１１は、金属で補強された金属複合化樹脂管であってもよい。また、前記本管１１の外径及び肉厚は、適宜決定されるが、例として、外径２７ｍｍ、管厚３ｍｍを挙げる。
【００１３】
前記被覆層２１は、前記本管１１の傷付き防止及び紫外線からの保護のために本管１１の外周面に設けられるものであり、前記本管１１と同様に可撓性のある樹脂製からなる。前記被覆層２１を構成する樹脂としては、土壌汚染の心配が無いオレフィン系樹脂あるいは熱可塑性エラストマーが好適である。また、被覆層２１を構成する樹脂には紫外線に対する劣化防止のために、耐候剤が含まれている。耐候剤としては、カーボンブラック、ヒンダードアミン系化合物、トリアジン系化合物等が挙げられる。耐候剤の量は、前記被覆層２１の樹脂全体（耐候剤を含む）において２〜３重量％が一般的である。前記被覆層２１の厚みは、前記本管１１の傷付き防止及び紫外線による影響を抑えることができる厚みであればよく、０．５〜１．５ｍｍが好ましい。さらに、前記被覆層２１は、前記本管１１に対して接着されてなく、前記地中熱交換用パイプ１０の少なくとも端部で剥離可能に形成されている。
【００１４】
なお、前記地中熱交換用パイプ１０は、地中のＵ字管継手と接続される端部及び地上のヒートポンプと接続される端部（図２の（２−Ａ）に示す１０ａ）において、図２のように被覆層２１が剥がされ、前記本管１１の端部１１ａが露出した状態とされる。前記地中熱交換用パイプ１０の端部１０ａで被覆層２１を剥がす際、前記本管１１に被覆層２１が接着していないため、図２の（２−Ａ）に示すように、前記被覆層２１の切断予定位置に例えば専用工具やカッター等で切れ込み２２を入れる等によって、前記被覆層２１を前記切れ込み２２から前記地中熱交換用パイプ１０の先端１０ｂまで、図２の（２−Ｂ）のように容易に除去することができる。なお、地中のＵ字管継手は公知のものが使用でき、具体的には特開２００５−００３１３５号に開示のものが使用できる。
【実施例】
【００１５】
前記地中熱交換用パイプ１０の製造実施例について示す。まず、押出成形により、外径２７ｍｍ、管厚３ｍｍのポリエチレン製の前記本管１１を押出し、同じ成形機内で、前記本管１１の外周面に厚１ｍｍの前記被覆層２１をさらに押出し成形した。前記被覆層２１を構成する樹脂材料は、ポリエチレン樹脂９８重量部にカーボンブラックを２重量部混合したものである。
【００１６】
このようにして得られた実施例の地中熱交換用パイプ１０に対して、傷付き防止効果と紫外線による劣化防止効果を確認した。
傷付き防止効果については、砂利の上に地中熱交換用パイプ１０を載置して砂利の上で地中熱交換用パイプ１０を５ｍ引きずった後、前記被覆層２１を剥がして本管１１の表面状態を目視で確認した。その結果、前記本管１１の表面には傷が見付からなかった。
一方、紫外線による劣化防止効果については、２本の試験体を用意し、一方の試験体については、前記被覆層２１を剥がして本管１１からダンベル形状の試験片を打ち抜き、試験片Ａとした。この試験片Ａを、引張り試験機にて以下の式で示す破断点伸び率を測定した。次いで、試験片Ｂとして、被覆層２１を剥がすことなくその外面からサンシャインウェザーメーター（槽内ブラックパネル温度６３℃、ＪＩＳ−Ｂ７７５３）で紫外線等を、３０００時間、照射した後、前記被覆層２１を剥がして本管１１からダンベル状の試験片Ｂを打抜き、破断点伸び率を測定した。
結果は、試験片Ａ、Ｂいずれの破断点伸び率も、変化がなく、本管１１による劣化が認められなかった。
【００１７】
【数１】