地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法
【課題】削孔水のような第１液体が入った掘削孔内に、一方の管端部が密閉封止された地中熱交換器に係る管部材を、前記一方の管端部を下端部とするような姿勢で沈降設置する際に、当該管部材を速やかに沈降させて掘削孔内に設置する。
【解決手段】一方の管端部が密閉封止された地中熱交換器に係る管部材を、前記一方の管端部が下端部となるような姿勢で、第１液体の入った掘削孔に沈降して設置する方法である。前記管部材の他方の管端部から前記一方の管端部に亘って前記管部材内にホース部材を挿入して配置する挿入配置ステップと、前記ホース部材を介して前記一方の管端部に第２液体を供給しながら、前記管部材を前記掘削孔に沈降する沈降ステップと、を有する。
【解決手段】一方の管端部が密閉封止された地中熱交換器に係る管部材を、前記一方の管端部が下端部となるような姿勢で、第１液体の入った掘削孔に沈降して設置する方法である。前記管部材の他方の管端部から前記一方の管端部に亘って前記管部材内にホース部材を挿入して配置する挿入配置ステップと、前記ホース部材を介して前記一方の管端部に第２液体を供給しながら、前記管部材を前記掘削孔に沈降する沈降ステップと、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中熱交換器に使用される管部材の地面の掘削孔への設置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通年の温度変動の小さい地中熱を利用して建物の冷暖房等を行う地中熱利用システムが注目されている。この地中熱利用システムでは、地盤との間で採・放熱を行うべく地中に地中熱交換器が設置される。そして、地中熱交換器は、例えば、夏場には地盤に放熱し、冬場には地盤から採熱する。
【０００３】
図１Ａに示すように、地中熱交換器１２１は、例えば、地面Ｇに鉛直に埋設される外筒１３１と、外筒１３１内に配置された内筒１４１とを有している。そして、例えば、外筒１３１の上端部１３１ｂから外筒１３１内に吐出された熱媒体２６を、内筒１４１の下端部の排出口１４１ａから取り出すことにより、地盤Ｇとの間で熱交換後の熱媒体２６をヒートポンプ等へ送出するようになっている。なお、この例では、内筒１４１の下端は閉鎖形状になっていて、その近傍部位に排出口１４１ａが設けられているが、下端たる筒端が開放された排出口が一般的である。
【０００４】
かかる地中熱交換器１２１は、例えば次のようにして地中に設置される。
先ず、ボーリングマシンやオーガ等の掘削機により、図１Ａの地面Ｇに掘削孔１２３を形成する。そして、掘削孔１２３に外筒１３１を挿入する。次に、外筒１３１内に内筒１４１を挿入する。最後に、掘削孔１２３と外筒１３１との間の隙間を適宜な充填材１２７で埋め戻す。
【０００５】
ここで、通常、上述の掘削には削孔水も使用され、よって、掘削後の掘削孔１２３内には削孔水（不図示）が充満している。また、外筒１３１には、一端部１３１ａが密閉された管部材が使用され、更に、上記の掘削孔１２３内へ外筒１３１を建て込む際には、一端部１３１ａが下端部となるような姿勢で建て込まれる。
【０００６】
そのため、管部材１３１を一端部１３１ａから掘削孔１２３内へ沈降させる際には、管部材１３１の密閉された一端部１３１ａの中空構造に基づいて浮力が生じ、容易に沈降させることはできない。
【０００７】
この点につき、特許文献１には、この浮力に対抗して管部材１３１を掘削孔１２３内へ速やかに沈降させる方法として、管部材１３１に浮力分のバランスウエイトを上下の高さ方向に分散配置して、これにより、管部材１３１の先端部たる下端部にバランスウエイトを集中配置した場合に起こり得る管部材１３１の伸長変形を抑制することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２９０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、外筒たる管部材１３１の一般的な寸法仕様として、全長が１００ｍで管径が９．５ｃｍという仕様が挙げられるが、その場合には、合計７０８ｋｇ（＝１（ｇ／ｃｍ３）×４．７５（ｃｍ）×４．７５（ｃｍ）×３．１４×１００００（ｃｍ））という大重量のバランスウエイトが必要になり、かかる大重量のバランスウエイトの用意や、分散しての取り付けには多大な手間がかかり、施工上問題である。
【００１０】
そこで、これに代わる方法として、例えば図１Ｂに示すような方法が考えられる。すなわち、管部材１３１の密閉された一端部１３１ａを下端部として掘削孔１２３内に管部材１３１を沈降させる際に、管部材１３１の他端部１３１ｂたる開口端部１３１ｂから管部材１３１内に水を供給して、管部材１３１内に下端部１３１ａから水１３１ｗを溜める。そして、この溜まった水１３１ｗの重量を利用して、掘削孔１２３の削孔水１２３ｗから付与される浮力に対抗して、管部材１３１を掘削孔１２３内に沈降させていく。
【００１１】
しかしながら、管部材１３１の全長は、前述の寸法例でもわかるように、数十メートルから百数十メートルという非常な長さであり、また、管部材１３１の一端部１３１ａたる下端部１３１ａは密閉されている。そのため、管部材１３１の他端部１３１ｂから直接水を給水ポンプＰ等で圧送しようとしても、管部材１３１内に存在する管内空気Ａｉｒの逃げ場が無いことから、当該管内空気Ａｉｒが邪魔をして、管部材１３１の一端部１３１ａたる下端部１３１ａへ水を到達させることは困難である。
【００１２】
更に、管部材１３１の他端部１３１ｂから一端部１３１ａに至るまでの建て込みルートの途中に、管部材１３１が立ち上がってなるような立ち上がり経路部分Ｒ１３１ｕが有る場合には、当該立ち上がり経路部分Ｒ１３１ｕ内の空気溜まりが邪魔をして、水の圧送をより一層困難なものとしてしまう虞もある。
【００１３】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、削孔水のような第１液体が入った掘削孔内に、一方の管端部が密閉封止された管部材を、前記一方の管端部を下端部とするような姿勢で沈降設置する際に、当該管部材を速やかに沈降させて掘削孔内に設置することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
かかる目的を達成するために請求項１に示す発明は、
一方の管端部が密閉封止された管部材を、前記一方の管端部が下端部となるような姿勢で、第１液体の入った掘削孔に沈降して設置する方法であって、
前記管部材の他方の管端部から前記一方の管端部に亘って前記管部材内にホース部材を挿入して配置する挿入配置ステップと、
前記ホース部材によって前記一方の管端部に第２液体を供給しながら、前記管部材を前記掘削孔に沈降する沈降ステップと、を有することを特徴とする。
【００１５】
上記請求項１に示す発明によれば、第１液体が入った掘削孔内に管部材を沈降させる際に、密閉封止された一方の管端部が下端部となるような管部材の沈降姿勢に起因して第１液体から浮力を受ける管部材を、以下のようにして、同掘削孔内に速やかに沈降可能となる。
【００１６】
先ず、挿入配置ステップにおいて、管部材内には、その略全長に亘ってホース部材が挿入されている。そして、次の沈降ステップでは、このホース部材を用いて管部材の下端部に第２液体を供給し、同下端部から溜まる第２液体の重量でもって沈降時の第１液体の浮力に対抗する。よって、管部材は掘削孔内の第１液体の浮力に抗しつつ、掘削孔内に速やかに沈降可能となる。
【００１７】
また、このホース部材による管部材の下端部への第２液体の供給時には、管部材内に元から存在している管内空気は、当該ホース部材の供給による第２液体の液位上昇とともに、順次、管部材の下端部から上方へと押し出されて管部材の他方の管端部から外へと逃げていく。つまり、管部材内には管内空気の逃げ道が、管部材の内周面とホース部材の外周面との間に設けられていることになる。よって、管部材内に、その密閉封止の下端部を起端として順次上方へと第２液体を速やかに溜めることができる。これにより、掘削孔での沈降深度に応じて管部材に作用し得る浮力に見合う重量の第２液体を速やかに管部材内に貯留可能であり、その結果、管部材を掘削孔の底部まで速やかに沈降可能となる。
【００１８】
請求項２に示す発明は、請求項１に記載の地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法であって、
前記掘削孔内に沈降された前記管部材を、前記ホース部材が前記管部材に挿入された状態のまま前記掘削孔内に埋設し、
前記管部材を、地中熱交換器の外筒として使用し、
前記ホース部材を、地盤との間で熱交換された前記外筒内の熱媒体を外部へ排出する内筒として兼用するか、或いは、前記外部から送られる熱媒体が、地盤との間で熱交換するように前記外筒内へ前記熱媒体を吐出する内筒として兼用することを特徴とする。
【００１９】
上記請求項２に示す発明によれば、沈降ステップでの沈降作業に使用する上記ホース部材が、そのまま地中熱交換器の本設の内筒となる。また、当該ホース部材は、挿入配置ステップにおいて、管部材の略全長に亘って既に配置済みである。よって、外筒たる管部材内に、本設の内筒となるホース部材を挿通する作業を省くことができて、作業工数の削減を図れる。また、上述の沈降ステップでの沈降作業用に仮設のホース部材を用意しなくて済み、準備作業負荷も軽減できる。
【００２０】
請求項３に示す発明は、請求項１又は２に記載の地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法であって、
前記挿入配置ステップの後に、前記ホース部材が挿入配置状態の前記管部材をコイル状に巻き取る巻き取りステップを有し、
前記沈降ステップでは、前記コイル状に巻き取られた状態の前記管部材から、該管部材を繰り出しながら、前記管部材を前記掘削孔に沈降することを特徴とする。
【００２１】
上記請求項３に示す発明によれば、管部材は一旦巻き取られた状態になるが、この巻き取り状態はコンパクトなので、持ち運び易いなどハンドリング性に優れる。また、ホース部材が挿入配置状態の管部材を、コイル状に巻き取っているので、施工現場では、当該巻き取られた状態の管部材を単に繰り出すだけで、既にホース部材が挿入配置状態の管部材を、掘削孔に建て込むことができる。よって、施工現場においてホース部材を管部材内に挿入配置する作業を行わずに済み、結果、施工現場での工数削減を図れて、現場の作業負荷の軽減や工期短縮を図ることができる。
【００２２】
請求項４に示す発明は、請求項３に記載の地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法であって、
前記沈降ステップでは、前記コイル状に巻き取られた状態の前記管部材から繰り出された該管部材を、吊り具によって所定高さまで吊り上げた後に、前記掘削孔の直上で前記掘削孔へ向けて直線状に垂下して前記掘削孔へ送ることを特徴とする。
【００２３】
上記請求項４に示す発明によれば、掘削孔の直上で管部材は直線状に垂下されるので、掘削孔へ円滑に導かれ、これにより、速やかに掘削孔へ沈降される。
【００２４】
請求項５に示す発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法であって、
前記第１液体は、前記掘削孔の掘削に用いた削孔水であり、
前記第２液体は、水であり、
前記管部材は、比重が水よりも小さい樹脂製であることを特徴とする。
【００２５】
上記請求項５に示す発明によれば、管部材は樹脂製のため軽量且つ可撓性を有し、引き回し易いなど施工時のハンドリング性に優れる。また、掘削孔内の削孔水よりも比重が小さいので、管部材は浮力を受け易く、もって、上述の請求項に係る作用効果を効果的に享受することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、削孔水のような第１液体が入った掘削孔内に、一方の管端部が密閉封止された管部材を、前記一方の管端部を下端部とするような姿勢で沈降設置する際に、当該管部材を速やかに沈降させて掘削孔内に設置可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１Ａは、従来の二重管構造の地中熱交換器１２１の概略縦断面図であり、図１Ｂは、地中熱交換器１２１の外筒１３１を、削孔水１２３ｗの充満した掘削孔１２３へ沈降させる際の問題点の説明図である。
【図２】地中熱交換器２１を用いた地中熱利用システム１１の説明図である。
【図３】地中熱交換器２１の概略縦断面図である。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、冬場及び夏場での運転例を示す地中熱交換器２１の概略縦断面図である。
【図５】地中熱交換器２１の外筒に用いられるコルゲート管３１の斜視図である。
【図６】図６Ａは、地中熱交換器２１の設置方法に係る「挿入配置ステップ」の説明図であり、図６Ｂは、「挿入配置ステップ」の後になされる「巻き取りステップ」で巻き取られた状態のコルゲート管３１の斜視図である。
【図７】施工現場たる地中熱交換器２１の設置予定場所の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
＝＝＝本実施形態＝＝＝
以下、地面Ｇの掘削孔２３への地中熱交換器２１に係る管部材３１の設置方法について説明する。
【００２９】
＜＜＜地中熱交換器２１の構成について＞＞＞
図２は、地中熱交換器２１を用いた地中熱利用システム１１の説明図である。図３は、地中熱交換器２１の概略縦断面図である。また、図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、冬場及び夏場での運転例を示す地中熱交換器２１の概略縦断面図である。図５は、地中熱交換器２１の外筒に用いられるコルゲート管３１の斜視図である。
【００３０】
図２に示すように、この地中熱利用システム１１は、地盤Ｇとの間で熱交換を行う地中熱交換器２１と、地中熱交換器２１の熱媒体２６からの熱を利用して建物１の暖房のための温水や冷房のための冷水を生成するヒートポンプ１５と、を有する。なお、ヒートポンプ１５の構成は周知なので、その説明は省略する。
【００３１】
図３に示すように、この地中熱交換器２１は、井戸型である。すなわち、鉛直な竪孔状に地面Ｇに形成された掘削孔２３に鉛直方向に沿って挿入された外筒としてのコルゲート管３１と、コルゲート管３１内に配置された第１内筒としての先端が開放された第１ホース部材４１と、同コルゲート管３１内に配置された第２内筒としての先端が開放された第２ホース部材４５と、掘削孔２３とコルゲート管３１との間の空間ＳＰ２３に充填される充填材２７と、を有している。
【００３２】
そして、例えば、冬場には、図４Ａに示すように、ヒートポンプ１５から第１ホース部材４１を経由して、水又は不凍液等の熱媒体２６が送られて、当該熱媒体２６は、コルゲート管３１の下端部３１ａに設けられた第１ホース部材４１の管端開口４１ｅから、コルゲート管３１内に吐出される。すると、当該熱媒体２６は、コルゲート管３１内において地盤Ｇの地中熱により暖められて自然対流に基づきコルゲート管３１内を上方へ移動し、しかる後に、コルゲート管３１の上端部３１ｂに設けられた第２ホース部材４５の管端開口４５ｅから該第２ホース部材４５内へ流入しヒートポンプ１５へ向けて、地上循環ポンプ１７（図２）の圧力により送出される。そして、ヒートポンプ１５にて温水生成に供される。
【００３３】
他方、夏場の熱媒体２６の流れ方向は、上述の逆となる。すなわち、図４Ｂに示すように、ヒートポンプ１５から第２ホース部材４５を経由して熱媒体２６が送られて、当該熱媒体２６は、コルゲート管３１内の上端部３１ｂに設けられた上記第２ホース部材４５の管端開口４５ｅからコルゲート管３１内に吐出される。そして、当該熱媒体２６は、コルゲート管３１内において地盤Ｇの地中熱により冷やされて自然対流に基づきコルゲート管３１内を下方へ移動し、しかる後に、コルゲート管３１の下端部３１ａに設けられた第１ホース部材４１の前記管端開口４１ｅから第１ホース部材４１内へ流入し、地上循環ポンプ１７の圧力によりヒートポンプ１５へ向けて送出される。そして、ヒートポンプ１５にて冷水生成に供される。
【００３４】
以下、地中熱交換器２１に係る各構成要素２３，３１，４１，４５，２７について説明する。
【００３５】
（１）掘削孔２３
図３に示すように、掘削孔２３は、ボーリングマシンやオーガ等の掘削機により地面Ｇにほぼ垂直に掘削された竪孔であり、その直径は１００〜２００ｍｍ、深さは３０〜１５０ｍである。
【００３６】
（２）コルゲート管３１
コルゲート管３１（corrugated pipe：波形管）は、熱可塑性樹脂の一例としての高密度ポリエチレン製であって、その管壁部が、図３及び図５に示すような波形形状の管部材である。この波形形状は、コルゲート管３１の管軸Ｃ３１を中心軸とする螺旋形であり、また、管壁部の厚み（壁厚）は全長に亘りほぼ一定厚みである。よって、コルゲート管３１の外周面３１ｃ及び内周面３１ｄのどちらの面も、略同形の螺旋波形形状になっている。そして、これにより、管壁部の外周面３１ｃ及び内周面３１ｄの表面積は拡大されているので、地盤Ｇとコルゲート管３１内の熱媒体２６との間の熱交換効率は格段に高められている。
【００３７】
コルゲート管３１の下端部３１ａ（「一方の管端部」に相当）には、この下端部３１ａの管端開口３１ｅｄを水密に密閉封止する高密度ポリエチレン製のキャップ部材３３が、融着接合部３２を介して一体に設けられている。これにより、コルゲート管３１内の熱媒体２６の前記管端開口３１ｅｄから地盤Ｇへの漏出が防止される。なお、融着接合部３２は、有底円筒形状のキャップ部材３３の円筒部３３ａの上端縁部３３ａｅｕと、コルゲート管３１の下端部３１ａにおける縁部３１ｅｄとの両者が、溶融状態において互いの管軸Ｃ３１，Ｃ３３を略同軸に揃えつつ突き合わされて形成される。よって、融着接合部３２は一体不可分な状態になっており、これにより、融着接合部３２は、地中熱交換器２１の運転時に作用し得る熱媒体２６の圧力に破断無く耐えることができる。
【００３８】
一方、コルゲート管３１の上端部３１ｂ（「他方の管端部」に相当）には、この上端部３１ｂの管端開口３１ｅｕを封止しつつ前述の第１ホース部材４１や第２ホース部材４５を装着する目的で、高密度ポリエチレン製の管継ぎ手部材３５が、上述と同様の融着接合部３４を介して一体に設けられている。すなわち、この融着接合部３４についても、コルゲート管３１の上端部３１ｂの縁部３１ｅｕと管継ぎ手部材３５の下端縁部３５ｅｄとの両者が互いに溶融状態で突き合わされて全周に亘って接合された部分３４であり、一体不可分な状態になっている。よって、この融着接合部３４も、地中熱交換器２１の運転時に作用し得る熱媒体２６の圧力に破断無く耐えることができる。
【００３９】
この管継ぎ手部材３５は略円筒体状であり、その上端縁部３５ｅｕには、その全周に亘って鍔状のフランジ継ぎ手部３５ｆが一体に突出形成されている。そして、このフランジ継ぎ手部３５ｆの上面たるフランジ面には、略円形のフランジ板３６が面接触状態でボルト止めされ、これにより、管継ぎ手部材３５の上端縁部３５ｅｕの開口は閉塞されている。また、このフランジ板３６には、第１ホース部材４１及び第２ホース部材４５を通すための貫通孔３６ｈ，３６ｈが板厚方向（上下方向）に沿って形成されているが、各貫通孔３６ｈの内周面には、水密部材の一例としてパッキン３６ｐが設けられており、これにより、第１ホース部材４１及び第２ホース部材４５は、水密状態で管継ぎ手部材３５に装着されている。よって、当該管継ぎ手部材３５を含め、コルゲート管３１の上端部３１ｂからの熱媒体２６の漏出は確実に防止される。
【００４０】
（３）第１ホース部材４１及び第２ホース部材４５
図３に示すように、第１ホース部材４１及び第２ホース部材４５は、例えばポリエチレン等の樹脂製の管部材である。そして、第１ホース部材４１の下端部４１ａの管端開口４１ｅは、コルゲート管３１の下端部３１ａに配置されている一方、第２ホース部材４５の下端部４５ａの管端開口４５ｅは、コルゲート管３１の上端部３１ｂに配置されている。これにより、熱媒体２６は、冬場には前述した図４Ａのルートで、また夏場には前述した図４Ｂのルートで、コルゲート管３１内を自然対流等に基づき上昇又は下降しながら地盤Ｇと熱交換する。
【００４１】
（４）充填材２７
充填材２７は、例えば、川砂や山砂、珪砂等を基材とし、図３に示すように、コルゲート管３１と掘削孔２３との間の空間ＳＰ２３に密実に充填される。これにより、充填材２７を介して、コルゲート管３１内の熱媒体２６と地盤Ｇとの間で熱交換が行われる。
なお、この熱交換効率を高めるべく、充填材２７に対して、１〜２０％の容積含有率（＝長粒物の総容積／充填材２７の総容積）で、炭化ケイ素、アルミナ、及び高炉スラグのうちの少なくとも何れか１種からなる長粒物を混入しても良い。
【００４２】
＜＜＜地中熱交換器２１の設置方法について＞＞＞
図６Ａは、地中熱交換器２１の設置方法に係る「挿入配置ステップ」の説明図であり、図６Ｂは、「挿入配置ステップ」の後になされる「巻き取りステップ」で巻き取られた状態のコルゲート管３１の斜視図である。なお、図６Ａでは、一部を破断して示している。
【００４３】
先ず、後述する「沈降ステップ」の下準備として、「挿入配置ステップ」を行う。すなわち、図６Ａに示すように、工場等の広い場所において、コルゲート管３１の他方の管端部３１ｂから同コルゲート管３１内に第１ホース部材４１を挿入し、この挿入を、同ホース部材４１の一端部４１ａが、コルゲート管３１の下端部３１ａに相当する一方の管端部３１ａに到達するまで続ける。そして、これにより、最終的に、第１ホース部材４１の一端部４１ａが、コルゲート管３１の下端部３１ａたる一方の管端部３１ａに位置し、同ホース部材４１の他端部４１ｂが、コルゲート管３１の他方の管端部３１ｂから外に突出した状態になるように配置する。
【００４４】
なお、この挿入作業については、コルゲート管３１の曲率半径Ｒｂを極力大きくした後に、または、曲率半径Ｒｂを大きくしながら行うと、短時間で終えることができる。そのため、上述のように、工場等の広い場所で当該「挿入配置ステップ」に係る作業を行うと良い。但し、この作業場所は何等これに限るものではなく、上述の工場に代えて、地中熱交換器２１の設置予定場所たる施工現場で行っても良い。
【００４５】
また、図６Ａの例では、この「挿入配置ステップ」の前に、既にコルゲート管３１の一方の管端部３１ａ及び他方の管端部３１ｂには、それぞれキャップ部材３３及び管継ぎ手部材３５が融着接合により取り付け済みとなっているが、この時点においては、未だ取り付けられていなくても良い。すなわち、上述の「挿入配置ステップ」と同時並行、またはその後の適宜なタイミングで、コルゲート管３１の一方の管端部３１ａにキャップ部材３３を取り付けて当該管端部３１ａを水密状態に密閉封止するとともに、他方の管端部３１ｂに管継ぎ手部材３５を取り付けても良い。但し、キャップ部材３３については、後述の「沈降ステップ」、つまり掘削孔２３内にコルゲート管３１を沈降させる作業の前には、取り付け完了状態になっているのは言うまでもない。更に換言すると、当該「沈降ステップ」の実施時点よりも前のタイミングで、既に、コルゲート管３１の下端部３１ａたる一方の管端部３１ａは、キャップ部材３３により密閉封止状態にされている。
【００４６】
そうしたら、図６Ｂに示すように、内部に第１ホース部材４１が挿入配置状態のコルゲート管３１を、適宜な巻き取り装置によってコイル状に巻き取る（「巻き取りステップ」に相当）。そして、巻き取り状態のコルゲート管３１ｒは、施工現場へ向けて搬送される。
【００４７】
図７に、施工現場の概略側面図を示す。なお、図７中では、一部の構成を断面視又は破断視で示し、また図７の右下の部分には、その要部を拡大図で示している。
施工現場たる地中熱交換器２１の設置予定場所へ搬入された巻き取り状態のコルゲート管３１ｒは、リール装置７０に取り付けられる。そして、後述の「沈降ステップ」においては、当該リール装置７０により、キャップ部材３３側を先頭部として順次コルゲート管３１は繰り出される。なお、この例では、横置きのリール装置７０が使用されている。すなわち、コルゲート管３１は、その巻き取り芯の方向Ｃ３１ｒを略上下の鉛直方向に向けながら、リール装置７０の載置台７３の略水平な載置面７３ａに載置されており、また、この載置台７３は、地面Ｇに直置きされた基台７１に鉛直軸Ｃ７０周りに略水平回転自在に支持されている。よって、載置台７３が基台７１に対して回転することにより、載置台７３と略一体となって巻き取り状態のコルゲート管３１ｒが回転して、コルゲート管３１が繰り出される。
【００４８】
ところで、上述の「挿入配置ステップ」と同時並行又は前後して、施工現場の地中熱交換器２１の設置予定場所では、外筒として上記コルゲート管３１を地中へ建て込むべく、略鉛直に３０〜１５０ｍの深さの掘削孔２３が形成されている。この掘削は、ボーリングマシンやオーガ等の掘削機によってなされ、また、孔壁保護や削孔自体の目的で、掘削孔２３には、その掘削と同時並行又はその直後に、掘削孔２３のサイズに合ったケーシング鋼管２４が挿入されている。なお、このケーシング鋼管２４は無くても良い。更には、掘削孔２３の内側（正確には、「ケーシング鋼管２４の内側」と言うべきであるが、以下では、ケーシング鋼管２４も含めて単に掘削孔２３と言うことにする）には削孔水２３ｗが充満している。この削孔水２３ｗは、掘削時に使用されたものであり、つまり、掘削時に掘削孔２３の下方へ向けて圧送され、これにより、掘削土を泥状にして上方への排土に用いられたり、掘削面に高圧で噴射されて掘削自体を行うのに用いられたものである。よって、掘削終了時には、一般に掘削孔２３内には、当該使用済みの削孔水２３ｗが充満している。
【００４９】
そして、この削孔水２３ｗが充満した３０〜１５０ｍの深さの掘削孔２３内に、コルゲート管３１を鉛直に沈降させて同孔２３内に設置する（「沈降ステップ」に相当）。すなわち、コルゲート管３１をリール装置７０で順次繰り出しながら、同コルゲート管３１の一方の管端部３１ａが下端部３１ａとなるような建て込み姿勢で、掘削孔２３に沿って鉛直に建て込んでいく。
【００５０】
但し、前述したように、コルゲート管３１の下端部３１ａは、前述のキャップ部材３３によって密閉封止されており、また、コルゲート管３１は、内部が空洞の中空構造体である。そのため、コルゲート管３１を上方から掘削孔２３内に単純に降ろしても、第１液体としての削孔水２３ｗの浮力Ｆｆが作用して容易には沈降しない。
【００５１】
そこで、本実施形態では、図７中の拡大図に示すように、第１ホース部材４１を用いてコルゲート管３１の下端部３１ａへ第２液体としての水を供給して下端部３１ａから順次コルゲート管３１内に水３１ｗを溜めていき、この水３１ｗの重量を浮力に対抗させるようにしている。詳しくは、第１ホース部材４１の一端部４１ａは、コルゲート管３１の下端部３１ａに達しており、他方、同ホース部材４１の他端部４１ｂは、地上に位置するコルゲート管３１の他方の管端部３１ｂから外に突出している。よって、第１ホース部材４１の他端部４１ｂに給水ポンプＰを繋ぐ等して、第１ホース部材４１を介してコルゲート管３１の下端部３１ａへ送水（給水）すれば、同下端部３１ａを起端としてコルゲート管３１内に水３１ｗを溜めることができる。そして、当該水３１ｗの重量を、浮力Ｆｆに対抗する沈降力としてコルゲート管３１に付与することができる。
【００５２】
なお、ここで、コルゲート管３１内に元から存在している管内空気Ａｉｒは、第１ホース部材４１の送水（給水）によるコルゲート管３１内の水位上昇とともに、順次、コルゲート管３１の下端部３１ａから上方へ押し出されて、最終的には大気開放状態の他方の管端部３１ｂからコルゲート管３１外へと逃げていく。つまり、コルゲート管３１内には管内空気Ａｉｒの逃げ道が、コルゲート管３１の内周面３１ｄと第１ホース部材４１の外周面４１ｃとの間に確保されている。よって、管内空気Ａｉｒに何等邪魔されること無く、コルゲート管３１内に下端部３１ａから順次上方へと水３１ｗを速やかに溜めることができる。これにより、掘削孔２３でのコルゲート管３１の沈降深度に応じて同コルゲート管３１に作用し得る浮力Ｆｆに相応する重量の水３１ｗを速やかにコルゲート管３１内に貯留可能であり、その結果、コルゲート管３１を掘削孔２３の底部まで速やかに沈降させることができる。
【００５３】
ちなみに、コルゲート管３１内に連続して給水すれば、管内水位は連続上昇して同管３１内の水３１ｗの重量も連続して増加するので、コルゲート管３１は、リール装置７０から連続して引き出される形で自動的に繰り出されながら、その先頭部たる下端部３１ａは、連続して徐々に掘削孔２３内を沈降していく。そして、給水を止めれば、コルゲート管３１の浮力Ｆｆと同管３１内の水３１ｗの重量とのバランスがとれた沈降深度でコルゲート管３１の沈降は止まる。更には、給水速度（単位時間当たりにコルゲート管３１内に供給する水量）の調整によって、コルゲート管３１の沈降速度の調整も行うことができる。よって、コルゲート管３１の沈降状況を適宜目視等で監視しながら、異常時には、給水速度を下げる等の調整をしたり給水を停止する等して速やかに対処可能であり、作業安全性に優れる。
【００５４】
そして、このようにしてコルゲート管３１の下端部３１ａが掘削孔２３の底部まで到達したら、図３に示すように、コルゲート管３１の上端部３１ｂの管継ぎ手部材３５のフランジ継ぎ手部３５ｆにフランジ板３６を取り付けて管継ぎ手部材３５の開口を封止する。なお、このフランジ板３６の取り付けと同時に、フランジ板３６の二つの貫通孔３６ｈ，３６ｈのうちの一方の貫通孔３６ｈには、コルゲート管３１に挿通配置状態の第１ホース部材４１が通されるとともに、もう一方の貫通孔３６ｈには、別途用意された第２ホース部材４５が通される。
【００５５】
また、上述のフランジ板３６の取り付け作業に前後して、掘削孔２３から図７のケーシング鋼管２４を上方へ引き抜いて、同鋼管２４を地中から取り出す。
【００５６】
そうしたら、最後に、図３に示すように、掘削孔２３とコルゲート管３１との間の空間ＳＰ２３に漏斗等を用いて充填材２７を注入し、以上をもって地中熱交換器２１の設置が完了する。
【００５７】
ところで、図７の例では、掘削孔２３の近傍位置の所定高さには吊り具８０が配置されており、そして、地面Ｇに直置きのリール装置７０から繰り出されたコルゲート管３１が、この吊り具８０によって、リール装置７０よりも高い前記所定高さまで吊り上げられた後に、掘削孔２３の直上で鉛直に垂下されて同孔２３へ送られるような建て込みルートが形成されている。よって、コルゲート管３１を、掘削孔２３の直上から鉛直直線状の掘削孔２３の孔軸に沿って建て込み可能であり、これにより、円滑な建て込みを実現している。
但し、このようにすると、上に凸のループ状に吊り上げられた建て込みルート部分Ｒ３１ｕにおいて、コルゲート管３１内には空気溜まりを生じ易くなるが、この点についても、上述の設置方法によれば何等不都合を生じない。詳説すると、先ず、この設置方法では、第１ホース部材４１によって水をコルゲート管３１の下端部３１ａに直接供給するので、そもそもコルゲート管３１内には、コルゲート管３１の下端部３１ａ側の部分たる掘削孔２３内に沈降される部分以外には水が溜まらず、それ故、何等問題はないのである。
【００５８】
また、本実施形態では、第１ホース部材４１の他端部４１ｂに給水ポンプＰを接続し、当該第１ホース部材４１を介してコルゲート管３１の下端部３１ａへ給水していたが、仮に、これとは逆に、コルゲート管３１の他方の管端部３１ｂに給水ポンプＰを接続してコルゲート管３１により給水したとしても、本実施形態と同様の結果は得られない。すなわち、水をコルゲート管３１の一方の管端部３１ａたる下端部３１ａに速やかに溜めることはできない。この理由は、次の通りである。
【００５９】
先ず、このコルゲート管３１による給水の初期においては、第１ホース部材４１の一端部４１ａたる下端部４１ａは、コルゲート管３１内に溜まった水３１ｗの水面よりも上方の空中に位置しているので、当該第１ホース部材４１は、管内空気Ａｉｒの逃げ口となり得て、給水は可能である。しかし、しばらく給水が続いて、コルゲート管３１の下端部３１ａに溜まった水３１ｗの水位が、第１ホース部材４１の下端部４１ａよりも高くなって当該下端部４１ａが水没してしまうと、第１ホース部材４１の下端部４１ａは、コルゲート管３１の管内空気Ａｉｒの逃げ口にはなれずに、管内空気Ａｉｒはコルゲート管３１内に封じ込められてしまい、その結果、これら封じ込め状態の管内空気Ａｉｒに阻害される形で、コルゲート管３１の他端部３１ｂからの送水ができなくなる。このようなことから、コルゲート管３１の他方の管端部３１ｂから給水しても、本実施形態と同様の結果は得られない。
【００６０】
＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下に示すような変形が可能である。
【００６１】
上述の実施形態では、管部材の一例として、比重が水よりも小さい熱可塑性樹脂製のコルゲート管３１を例示したが、何等これに限るものではなく、外周面が平滑面の管部材を用いても良いし、樹脂以外を素材としても良い。但し、樹脂製の方が、その軽さから持ち運び易く、またその可撓性に基づいて巻き取ればコンパクト化も図れて、よって、高いハンドリング性を奏し得る。
【００６２】
上述の実施形態では、掘削孔２３に入った第１液体として削孔水２３ｗを例示したが、何等これに限るものではない。例えば、削孔水２３ｗを用いずに掘削孔２３を掘削した場合に、地下水や雨水等により掘削孔２３に入り込んだ水であっても、掘削孔２３内に入っていれば、それは、第１液体に相当する。つまり、コルゲート管３１等の密閉された下端部３１ａの管部材３１を、掘削孔２３に沈降設置する前に、同掘削孔２３内に入っている液体は、すべからく第１液体である。
【００６３】
上述の実施形態では、掘削孔２３内には削孔水２３ｗが充満されていたので、これと同等の比重の水を第２液体としてコルゲート管３１の下端部３１ａに供給していたが、何等これに限るものではない。例えば、地中熱交換器２１の運転時に、外筒たるコルゲート管３１内を流れる熱媒体２６として不凍液を用いる場合には、前述の「沈降ステップ」においてコルゲート管３１を沈降させるべく、不凍液をコルゲート管３１の下端部３１ａに供給しても良い。
【００６４】
上述の実施形態では、「沈降ステップ」においてコルゲート管３１の下端部３１ａに給水するための第１ホース部材４１として、地中熱交換器２１における本設部品を兼用していたが、何等これに限りものではなく、仮設部品であっても良い。すなわち、コルゲート管３１の掘削孔２３内への沈降後に、仮設用の第１ホース部材４１をコルゲート管３１から引き抜くとともに、同コルゲート管３１内に、地中熱交換器２１の本設用の第１ホース部材４１を挿入しても良い。
なお、その場合、仮設用の第１ホース部材４１に対しては、仮設故にその耐久性は問われないので、仮設用の第１ホース部材４１として、柔らかく柔軟に変形可能なビニールホースの如き軟質ホース４１を用いることができる。そして、かかる軟質ホース４１を用いれば、小さな曲率半径Ｒｂで湾曲状態のコルゲート管３１に対しても、同ホース４１の柔軟性に基づいて、同管３１内に同ホース４１を速やかに挿入することができて、当該挿入作業を容易に行えるようになる。また、コルゲート管３１内の仮設用の軟質ホース４１を、本設用の第１ホース部材４１に差し替える際には、既にコルゲート管３１は掘削孔２３に建て込み済みの状態にあり、つまり、コルゲート管３１は鉛直方向に真っ直ぐな直管状になっている。よって、本設用の第１ホース部材４１が、本設故に耐久性は高いが柔軟性の低い硬質ホース４１であっても、コルゲート管３１内への挿入は比較的容易に行えて、その結果、かかる本設用の第１ホース部材４１への差し替え作業も比較的容易である。しかし、この場合、仮設用の軟質ホース４１の引き抜き作業が派生するため、作業工数低減の観点からは、前述した本実施形態のように、「沈降ステップ」における給水用の第１ホース部材４１には、本設用の第１ホース部材４１を兼用するのが好ましい。
【符号の説明】
【００６５】
１ 建物、１１ 地中熱交換システム、１５ ヒートポンプ、
１７ 地上循環ポンプ、２１ 地中熱交換器、
２３ 掘削孔、２３ｗ 削孔水（第１液体）、
２４ ケーシング鋼管、２６ 熱媒体、２７ 充填材、
３１ コルゲート管（管部材、外筒）、３１ａ 下端部（一方の管端部）、
３１ｂ 上端部（他方の管端部）、３１ｃ 外周面、３１ｄ 内周面、
３１ｅｄ 縁部（管端開口）、３１ｅｕ 縁部（管端開口）、
３１ｗ 水（第２液体）、３２ 融着接合部、
３３ キャップ部材、３３ａ 円筒部、３３ａｅｕ 上端縁部、
３４ 融着接合部、３５ 管継ぎ手部材、３５ｅｄ 下端縁部、
３５ｅｕ 上端縁部、３５ｆ フランジ継ぎ手部、
３６ フランジ板、３６ｈ 貫通孔、３６ｐ パッキン、
４１ 第１ホース部材（ホース部材）、４１ａ 一端部、４１ｂ 他端部、
４１ｃ 外周面、４１ｅ 管端開口、４５ 第２ホース部材、
４５ｅ 管端開口、４５ａ 下端部、７０ リール装置、
７１ 基台、７３ 載置台、７３ａ 載置面、８０ 吊り具、
Ａｉｒ 管内空気、Ｒ３１ｕ 部分、ＳＰ２３ 空間、
Ｇ 地盤（地面）、Ｐ ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中熱交換器に使用される管部材の地面の掘削孔への設置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通年の温度変動の小さい地中熱を利用して建物の冷暖房等を行う地中熱利用システムが注目されている。この地中熱利用システムでは、地盤との間で採・放熱を行うべく地中に地中熱交換器が設置される。そして、地中熱交換器は、例えば、夏場には地盤に放熱し、冬場には地盤から採熱する。
【０００３】
図１Ａに示すように、地中熱交換器１２１は、例えば、地面Ｇに鉛直に埋設される外筒１３１と、外筒１３１内に配置された内筒１４１とを有している。そして、例えば、外筒１３１の上端部１３１ｂから外筒１３１内に吐出された熱媒体２６を、内筒１４１の下端部の排出口１４１ａから取り出すことにより、地盤Ｇとの間で熱交換後の熱媒体２６をヒートポンプ等へ送出するようになっている。なお、この例では、内筒１４１の下端は閉鎖形状になっていて、その近傍部位に排出口１４１ａが設けられているが、下端たる筒端が開放された排出口が一般的である。
【０００４】
かかる地中熱交換器１２１は、例えば次のようにして地中に設置される。
先ず、ボーリングマシンやオーガ等の掘削機により、図１Ａの地面Ｇに掘削孔１２３を形成する。そして、掘削孔１２３に外筒１３１を挿入する。次に、外筒１３１内に内筒１４１を挿入する。最後に、掘削孔１２３と外筒１３１との間の隙間を適宜な充填材１２７で埋め戻す。
【０００５】
ここで、通常、上述の掘削には削孔水も使用され、よって、掘削後の掘削孔１２３内には削孔水（不図示）が充満している。また、外筒１３１には、一端部１３１ａが密閉された管部材が使用され、更に、上記の掘削孔１２３内へ外筒１３１を建て込む際には、一端部１３１ａが下端部となるような姿勢で建て込まれる。
【０００６】
そのため、管部材１３１を一端部１３１ａから掘削孔１２３内へ沈降させる際には、管部材１３１の密閉された一端部１３１ａの中空構造に基づいて浮力が生じ、容易に沈降させることはできない。
【０００７】
この点につき、特許文献１には、この浮力に対抗して管部材１３１を掘削孔１２３内へ速やかに沈降させる方法として、管部材１３１に浮力分のバランスウエイトを上下の高さ方向に分散配置して、これにより、管部材１３１の先端部たる下端部にバランスウエイトを集中配置した場合に起こり得る管部材１３１の伸長変形を抑制することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２９０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、外筒たる管部材１３１の一般的な寸法仕様として、全長が１００ｍで管径が９．５ｃｍという仕様が挙げられるが、その場合には、合計７０８ｋｇ（＝１（ｇ／ｃｍ３）×４．７５（ｃｍ）×４．７５（ｃｍ）×３．１４×１００００（ｃｍ））という大重量のバランスウエイトが必要になり、かかる大重量のバランスウエイトの用意や、分散しての取り付けには多大な手間がかかり、施工上問題である。
【００１０】
そこで、これに代わる方法として、例えば図１Ｂに示すような方法が考えられる。すなわち、管部材１３１の密閉された一端部１３１ａを下端部として掘削孔１２３内に管部材１３１を沈降させる際に、管部材１３１の他端部１３１ｂたる開口端部１３１ｂから管部材１３１内に水を供給して、管部材１３１内に下端部１３１ａから水１３１ｗを溜める。そして、この溜まった水１３１ｗの重量を利用して、掘削孔１２３の削孔水１２３ｗから付与される浮力に対抗して、管部材１３１を掘削孔１２３内に沈降させていく。
【００１１】
しかしながら、管部材１３１の全長は、前述の寸法例でもわかるように、数十メートルから百数十メートルという非常な長さであり、また、管部材１３１の一端部１３１ａたる下端部１３１ａは密閉されている。そのため、管部材１３１の他端部１３１ｂから直接水を給水ポンプＰ等で圧送しようとしても、管部材１３１内に存在する管内空気Ａｉｒの逃げ場が無いことから、当該管内空気Ａｉｒが邪魔をして、管部材１３１の一端部１３１ａたる下端部１３１ａへ水を到達させることは困難である。
【００１２】
更に、管部材１３１の他端部１３１ｂから一端部１３１ａに至るまでの建て込みルートの途中に、管部材１３１が立ち上がってなるような立ち上がり経路部分Ｒ１３１ｕが有る場合には、当該立ち上がり経路部分Ｒ１３１ｕ内の空気溜まりが邪魔をして、水の圧送をより一層困難なものとしてしまう虞もある。
【００１３】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、削孔水のような第１液体が入った掘削孔内に、一方の管端部が密閉封止された管部材を、前記一方の管端部を下端部とするような姿勢で沈降設置する際に、当該管部材を速やかに沈降させて掘削孔内に設置することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
かかる目的を達成するために請求項１に示す発明は、
一方の管端部が密閉封止された管部材を、前記一方の管端部が下端部となるような姿勢で、第１液体の入った掘削孔に沈降して設置する方法であって、
前記管部材の他方の管端部から前記一方の管端部に亘って前記管部材内にホース部材を挿入して配置する挿入配置ステップと、
前記ホース部材によって前記一方の管端部に第２液体を供給しながら、前記管部材を前記掘削孔に沈降する沈降ステップと、を有することを特徴とする。
【００１５】
上記請求項１に示す発明によれば、第１液体が入った掘削孔内に管部材を沈降させる際に、密閉封止された一方の管端部が下端部となるような管部材の沈降姿勢に起因して第１液体から浮力を受ける管部材を、以下のようにして、同掘削孔内に速やかに沈降可能となる。
【００１６】
先ず、挿入配置ステップにおいて、管部材内には、その略全長に亘ってホース部材が挿入されている。そして、次の沈降ステップでは、このホース部材を用いて管部材の下端部に第２液体を供給し、同下端部から溜まる第２液体の重量でもって沈降時の第１液体の浮力に対抗する。よって、管部材は掘削孔内の第１液体の浮力に抗しつつ、掘削孔内に速やかに沈降可能となる。
【００１７】
また、このホース部材による管部材の下端部への第２液体の供給時には、管部材内に元から存在している管内空気は、当該ホース部材の供給による第２液体の液位上昇とともに、順次、管部材の下端部から上方へと押し出されて管部材の他方の管端部から外へと逃げていく。つまり、管部材内には管内空気の逃げ道が、管部材の内周面とホース部材の外周面との間に設けられていることになる。よって、管部材内に、その密閉封止の下端部を起端として順次上方へと第２液体を速やかに溜めることができる。これにより、掘削孔での沈降深度に応じて管部材に作用し得る浮力に見合う重量の第２液体を速やかに管部材内に貯留可能であり、その結果、管部材を掘削孔の底部まで速やかに沈降可能となる。
【００１８】
請求項２に示す発明は、請求項１に記載の地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法であって、
前記掘削孔内に沈降された前記管部材を、前記ホース部材が前記管部材に挿入された状態のまま前記掘削孔内に埋設し、
前記管部材を、地中熱交換器の外筒として使用し、
前記ホース部材を、地盤との間で熱交換された前記外筒内の熱媒体を外部へ排出する内筒として兼用するか、或いは、前記外部から送られる熱媒体が、地盤との間で熱交換するように前記外筒内へ前記熱媒体を吐出する内筒として兼用することを特徴とする。
【００１９】
上記請求項２に示す発明によれば、沈降ステップでの沈降作業に使用する上記ホース部材が、そのまま地中熱交換器の本設の内筒となる。また、当該ホース部材は、挿入配置ステップにおいて、管部材の略全長に亘って既に配置済みである。よって、外筒たる管部材内に、本設の内筒となるホース部材を挿通する作業を省くことができて、作業工数の削減を図れる。また、上述の沈降ステップでの沈降作業用に仮設のホース部材を用意しなくて済み、準備作業負荷も軽減できる。
【００２０】
請求項３に示す発明は、請求項１又は２に記載の地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法であって、
前記挿入配置ステップの後に、前記ホース部材が挿入配置状態の前記管部材をコイル状に巻き取る巻き取りステップを有し、
前記沈降ステップでは、前記コイル状に巻き取られた状態の前記管部材から、該管部材を繰り出しながら、前記管部材を前記掘削孔に沈降することを特徴とする。
【００２１】
上記請求項３に示す発明によれば、管部材は一旦巻き取られた状態になるが、この巻き取り状態はコンパクトなので、持ち運び易いなどハンドリング性に優れる。また、ホース部材が挿入配置状態の管部材を、コイル状に巻き取っているので、施工現場では、当該巻き取られた状態の管部材を単に繰り出すだけで、既にホース部材が挿入配置状態の管部材を、掘削孔に建て込むことができる。よって、施工現場においてホース部材を管部材内に挿入配置する作業を行わずに済み、結果、施工現場での工数削減を図れて、現場の作業負荷の軽減や工期短縮を図ることができる。
【００２２】
請求項４に示す発明は、請求項３に記載の地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法であって、
前記沈降ステップでは、前記コイル状に巻き取られた状態の前記管部材から繰り出された該管部材を、吊り具によって所定高さまで吊り上げた後に、前記掘削孔の直上で前記掘削孔へ向けて直線状に垂下して前記掘削孔へ送ることを特徴とする。
【００２３】
上記請求項４に示す発明によれば、掘削孔の直上で管部材は直線状に垂下されるので、掘削孔へ円滑に導かれ、これにより、速やかに掘削孔へ沈降される。
【００２４】
請求項５に示す発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法であって、
前記第１液体は、前記掘削孔の掘削に用いた削孔水であり、
前記第２液体は、水であり、
前記管部材は、比重が水よりも小さい樹脂製であることを特徴とする。
【００２５】
上記請求項５に示す発明によれば、管部材は樹脂製のため軽量且つ可撓性を有し、引き回し易いなど施工時のハンドリング性に優れる。また、掘削孔内の削孔水よりも比重が小さいので、管部材は浮力を受け易く、もって、上述の請求項に係る作用効果を効果的に享受することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、削孔水のような第１液体が入った掘削孔内に、一方の管端部が密閉封止された管部材を、前記一方の管端部を下端部とするような姿勢で沈降設置する際に、当該管部材を速やかに沈降させて掘削孔内に設置可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１Ａは、従来の二重管構造の地中熱交換器１２１の概略縦断面図であり、図１Ｂは、地中熱交換器１２１の外筒１３１を、削孔水１２３ｗの充満した掘削孔１２３へ沈降させる際の問題点の説明図である。
【図２】地中熱交換器２１を用いた地中熱利用システム１１の説明図である。
【図３】地中熱交換器２１の概略縦断面図である。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、冬場及び夏場での運転例を示す地中熱交換器２１の概略縦断面図である。
【図５】地中熱交換器２１の外筒に用いられるコルゲート管３１の斜視図である。
【図６】図６Ａは、地中熱交換器２１の設置方法に係る「挿入配置ステップ」の説明図であり、図６Ｂは、「挿入配置ステップ」の後になされる「巻き取りステップ」で巻き取られた状態のコルゲート管３１の斜視図である。
【図７】施工現場たる地中熱交換器２１の設置予定場所の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
＝＝＝本実施形態＝＝＝
以下、地面Ｇの掘削孔２３への地中熱交換器２１に係る管部材３１の設置方法について説明する。
【００２９】
＜＜＜地中熱交換器２１の構成について＞＞＞
図２は、地中熱交換器２１を用いた地中熱利用システム１１の説明図である。図３は、地中熱交換器２１の概略縦断面図である。また、図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、冬場及び夏場での運転例を示す地中熱交換器２１の概略縦断面図である。図５は、地中熱交換器２１の外筒に用いられるコルゲート管３１の斜視図である。
【００３０】
図２に示すように、この地中熱利用システム１１は、地盤Ｇとの間で熱交換を行う地中熱交換器２１と、地中熱交換器２１の熱媒体２６からの熱を利用して建物１の暖房のための温水や冷房のための冷水を生成するヒートポンプ１５と、を有する。なお、ヒートポンプ１５の構成は周知なので、その説明は省略する。
【００３１】
図３に示すように、この地中熱交換器２１は、井戸型である。すなわち、鉛直な竪孔状に地面Ｇに形成された掘削孔２３に鉛直方向に沿って挿入された外筒としてのコルゲート管３１と、コルゲート管３１内に配置された第１内筒としての先端が開放された第１ホース部材４１と、同コルゲート管３１内に配置された第２内筒としての先端が開放された第２ホース部材４５と、掘削孔２３とコルゲート管３１との間の空間ＳＰ２３に充填される充填材２７と、を有している。
【００３２】
そして、例えば、冬場には、図４Ａに示すように、ヒートポンプ１５から第１ホース部材４１を経由して、水又は不凍液等の熱媒体２６が送られて、当該熱媒体２６は、コルゲート管３１の下端部３１ａに設けられた第１ホース部材４１の管端開口４１ｅから、コルゲート管３１内に吐出される。すると、当該熱媒体２６は、コルゲート管３１内において地盤Ｇの地中熱により暖められて自然対流に基づきコルゲート管３１内を上方へ移動し、しかる後に、コルゲート管３１の上端部３１ｂに設けられた第２ホース部材４５の管端開口４５ｅから該第２ホース部材４５内へ流入しヒートポンプ１５へ向けて、地上循環ポンプ１７（図２）の圧力により送出される。そして、ヒートポンプ１５にて温水生成に供される。
【００３３】
他方、夏場の熱媒体２６の流れ方向は、上述の逆となる。すなわち、図４Ｂに示すように、ヒートポンプ１５から第２ホース部材４５を経由して熱媒体２６が送られて、当該熱媒体２６は、コルゲート管３１内の上端部３１ｂに設けられた上記第２ホース部材４５の管端開口４５ｅからコルゲート管３１内に吐出される。そして、当該熱媒体２６は、コルゲート管３１内において地盤Ｇの地中熱により冷やされて自然対流に基づきコルゲート管３１内を下方へ移動し、しかる後に、コルゲート管３１の下端部３１ａに設けられた第１ホース部材４１の前記管端開口４１ｅから第１ホース部材４１内へ流入し、地上循環ポンプ１７の圧力によりヒートポンプ１５へ向けて送出される。そして、ヒートポンプ１５にて冷水生成に供される。
【００３４】
以下、地中熱交換器２１に係る各構成要素２３，３１，４１，４５，２７について説明する。
【００３５】
（１）掘削孔２３
図３に示すように、掘削孔２３は、ボーリングマシンやオーガ等の掘削機により地面Ｇにほぼ垂直に掘削された竪孔であり、その直径は１００〜２００ｍｍ、深さは３０〜１５０ｍである。
【００３６】
（２）コルゲート管３１
コルゲート管３１（corrugated pipe：波形管）は、熱可塑性樹脂の一例としての高密度ポリエチレン製であって、その管壁部が、図３及び図５に示すような波形形状の管部材である。この波形形状は、コルゲート管３１の管軸Ｃ３１を中心軸とする螺旋形であり、また、管壁部の厚み（壁厚）は全長に亘りほぼ一定厚みである。よって、コルゲート管３１の外周面３１ｃ及び内周面３１ｄのどちらの面も、略同形の螺旋波形形状になっている。そして、これにより、管壁部の外周面３１ｃ及び内周面３１ｄの表面積は拡大されているので、地盤Ｇとコルゲート管３１内の熱媒体２６との間の熱交換効率は格段に高められている。
【００３７】
コルゲート管３１の下端部３１ａ（「一方の管端部」に相当）には、この下端部３１ａの管端開口３１ｅｄを水密に密閉封止する高密度ポリエチレン製のキャップ部材３３が、融着接合部３２を介して一体に設けられている。これにより、コルゲート管３１内の熱媒体２６の前記管端開口３１ｅｄから地盤Ｇへの漏出が防止される。なお、融着接合部３２は、有底円筒形状のキャップ部材３３の円筒部３３ａの上端縁部３３ａｅｕと、コルゲート管３１の下端部３１ａにおける縁部３１ｅｄとの両者が、溶融状態において互いの管軸Ｃ３１，Ｃ３３を略同軸に揃えつつ突き合わされて形成される。よって、融着接合部３２は一体不可分な状態になっており、これにより、融着接合部３２は、地中熱交換器２１の運転時に作用し得る熱媒体２６の圧力に破断無く耐えることができる。
【００３８】
一方、コルゲート管３１の上端部３１ｂ（「他方の管端部」に相当）には、この上端部３１ｂの管端開口３１ｅｕを封止しつつ前述の第１ホース部材４１や第２ホース部材４５を装着する目的で、高密度ポリエチレン製の管継ぎ手部材３５が、上述と同様の融着接合部３４を介して一体に設けられている。すなわち、この融着接合部３４についても、コルゲート管３１の上端部３１ｂの縁部３１ｅｕと管継ぎ手部材３５の下端縁部３５ｅｄとの両者が互いに溶融状態で突き合わされて全周に亘って接合された部分３４であり、一体不可分な状態になっている。よって、この融着接合部３４も、地中熱交換器２１の運転時に作用し得る熱媒体２６の圧力に破断無く耐えることができる。
【００３９】
この管継ぎ手部材３５は略円筒体状であり、その上端縁部３５ｅｕには、その全周に亘って鍔状のフランジ継ぎ手部３５ｆが一体に突出形成されている。そして、このフランジ継ぎ手部３５ｆの上面たるフランジ面には、略円形のフランジ板３６が面接触状態でボルト止めされ、これにより、管継ぎ手部材３５の上端縁部３５ｅｕの開口は閉塞されている。また、このフランジ板３６には、第１ホース部材４１及び第２ホース部材４５を通すための貫通孔３６ｈ，３６ｈが板厚方向（上下方向）に沿って形成されているが、各貫通孔３６ｈの内周面には、水密部材の一例としてパッキン３６ｐが設けられており、これにより、第１ホース部材４１及び第２ホース部材４５は、水密状態で管継ぎ手部材３５に装着されている。よって、当該管継ぎ手部材３５を含め、コルゲート管３１の上端部３１ｂからの熱媒体２６の漏出は確実に防止される。
【００４０】
（３）第１ホース部材４１及び第２ホース部材４５
図３に示すように、第１ホース部材４１及び第２ホース部材４５は、例えばポリエチレン等の樹脂製の管部材である。そして、第１ホース部材４１の下端部４１ａの管端開口４１ｅは、コルゲート管３１の下端部３１ａに配置されている一方、第２ホース部材４５の下端部４５ａの管端開口４５ｅは、コルゲート管３１の上端部３１ｂに配置されている。これにより、熱媒体２６は、冬場には前述した図４Ａのルートで、また夏場には前述した図４Ｂのルートで、コルゲート管３１内を自然対流等に基づき上昇又は下降しながら地盤Ｇと熱交換する。
【００４１】
（４）充填材２７
充填材２７は、例えば、川砂や山砂、珪砂等を基材とし、図３に示すように、コルゲート管３１と掘削孔２３との間の空間ＳＰ２３に密実に充填される。これにより、充填材２７を介して、コルゲート管３１内の熱媒体２６と地盤Ｇとの間で熱交換が行われる。
なお、この熱交換効率を高めるべく、充填材２７に対して、１〜２０％の容積含有率（＝長粒物の総容積／充填材２７の総容積）で、炭化ケイ素、アルミナ、及び高炉スラグのうちの少なくとも何れか１種からなる長粒物を混入しても良い。
【００４２】
＜＜＜地中熱交換器２１の設置方法について＞＞＞
図６Ａは、地中熱交換器２１の設置方法に係る「挿入配置ステップ」の説明図であり、図６Ｂは、「挿入配置ステップ」の後になされる「巻き取りステップ」で巻き取られた状態のコルゲート管３１の斜視図である。なお、図６Ａでは、一部を破断して示している。
【００４３】
先ず、後述する「沈降ステップ」の下準備として、「挿入配置ステップ」を行う。すなわち、図６Ａに示すように、工場等の広い場所において、コルゲート管３１の他方の管端部３１ｂから同コルゲート管３１内に第１ホース部材４１を挿入し、この挿入を、同ホース部材４１の一端部４１ａが、コルゲート管３１の下端部３１ａに相当する一方の管端部３１ａに到達するまで続ける。そして、これにより、最終的に、第１ホース部材４１の一端部４１ａが、コルゲート管３１の下端部３１ａたる一方の管端部３１ａに位置し、同ホース部材４１の他端部４１ｂが、コルゲート管３１の他方の管端部３１ｂから外に突出した状態になるように配置する。
【００４４】
なお、この挿入作業については、コルゲート管３１の曲率半径Ｒｂを極力大きくした後に、または、曲率半径Ｒｂを大きくしながら行うと、短時間で終えることができる。そのため、上述のように、工場等の広い場所で当該「挿入配置ステップ」に係る作業を行うと良い。但し、この作業場所は何等これに限るものではなく、上述の工場に代えて、地中熱交換器２１の設置予定場所たる施工現場で行っても良い。
【００４５】
また、図６Ａの例では、この「挿入配置ステップ」の前に、既にコルゲート管３１の一方の管端部３１ａ及び他方の管端部３１ｂには、それぞれキャップ部材３３及び管継ぎ手部材３５が融着接合により取り付け済みとなっているが、この時点においては、未だ取り付けられていなくても良い。すなわち、上述の「挿入配置ステップ」と同時並行、またはその後の適宜なタイミングで、コルゲート管３１の一方の管端部３１ａにキャップ部材３３を取り付けて当該管端部３１ａを水密状態に密閉封止するとともに、他方の管端部３１ｂに管継ぎ手部材３５を取り付けても良い。但し、キャップ部材３３については、後述の「沈降ステップ」、つまり掘削孔２３内にコルゲート管３１を沈降させる作業の前には、取り付け完了状態になっているのは言うまでもない。更に換言すると、当該「沈降ステップ」の実施時点よりも前のタイミングで、既に、コルゲート管３１の下端部３１ａたる一方の管端部３１ａは、キャップ部材３３により密閉封止状態にされている。
【００４６】
そうしたら、図６Ｂに示すように、内部に第１ホース部材４１が挿入配置状態のコルゲート管３１を、適宜な巻き取り装置によってコイル状に巻き取る（「巻き取りステップ」に相当）。そして、巻き取り状態のコルゲート管３１ｒは、施工現場へ向けて搬送される。
【００４７】
図７に、施工現場の概略側面図を示す。なお、図７中では、一部の構成を断面視又は破断視で示し、また図７の右下の部分には、その要部を拡大図で示している。
施工現場たる地中熱交換器２１の設置予定場所へ搬入された巻き取り状態のコルゲート管３１ｒは、リール装置７０に取り付けられる。そして、後述の「沈降ステップ」においては、当該リール装置７０により、キャップ部材３３側を先頭部として順次コルゲート管３１は繰り出される。なお、この例では、横置きのリール装置７０が使用されている。すなわち、コルゲート管３１は、その巻き取り芯の方向Ｃ３１ｒを略上下の鉛直方向に向けながら、リール装置７０の載置台７３の略水平な載置面７３ａに載置されており、また、この載置台７３は、地面Ｇに直置きされた基台７１に鉛直軸Ｃ７０周りに略水平回転自在に支持されている。よって、載置台７３が基台７１に対して回転することにより、載置台７３と略一体となって巻き取り状態のコルゲート管３１ｒが回転して、コルゲート管３１が繰り出される。
【００４８】
ところで、上述の「挿入配置ステップ」と同時並行又は前後して、施工現場の地中熱交換器２１の設置予定場所では、外筒として上記コルゲート管３１を地中へ建て込むべく、略鉛直に３０〜１５０ｍの深さの掘削孔２３が形成されている。この掘削は、ボーリングマシンやオーガ等の掘削機によってなされ、また、孔壁保護や削孔自体の目的で、掘削孔２３には、その掘削と同時並行又はその直後に、掘削孔２３のサイズに合ったケーシング鋼管２４が挿入されている。なお、このケーシング鋼管２４は無くても良い。更には、掘削孔２３の内側（正確には、「ケーシング鋼管２４の内側」と言うべきであるが、以下では、ケーシング鋼管２４も含めて単に掘削孔２３と言うことにする）には削孔水２３ｗが充満している。この削孔水２３ｗは、掘削時に使用されたものであり、つまり、掘削時に掘削孔２３の下方へ向けて圧送され、これにより、掘削土を泥状にして上方への排土に用いられたり、掘削面に高圧で噴射されて掘削自体を行うのに用いられたものである。よって、掘削終了時には、一般に掘削孔２３内には、当該使用済みの削孔水２３ｗが充満している。
【００４９】
そして、この削孔水２３ｗが充満した３０〜１５０ｍの深さの掘削孔２３内に、コルゲート管３１を鉛直に沈降させて同孔２３内に設置する（「沈降ステップ」に相当）。すなわち、コルゲート管３１をリール装置７０で順次繰り出しながら、同コルゲート管３１の一方の管端部３１ａが下端部３１ａとなるような建て込み姿勢で、掘削孔２３に沿って鉛直に建て込んでいく。
【００５０】
但し、前述したように、コルゲート管３１の下端部３１ａは、前述のキャップ部材３３によって密閉封止されており、また、コルゲート管３１は、内部が空洞の中空構造体である。そのため、コルゲート管３１を上方から掘削孔２３内に単純に降ろしても、第１液体としての削孔水２３ｗの浮力Ｆｆが作用して容易には沈降しない。
【００５１】
そこで、本実施形態では、図７中の拡大図に示すように、第１ホース部材４１を用いてコルゲート管３１の下端部３１ａへ第２液体としての水を供給して下端部３１ａから順次コルゲート管３１内に水３１ｗを溜めていき、この水３１ｗの重量を浮力に対抗させるようにしている。詳しくは、第１ホース部材４１の一端部４１ａは、コルゲート管３１の下端部３１ａに達しており、他方、同ホース部材４１の他端部４１ｂは、地上に位置するコルゲート管３１の他方の管端部３１ｂから外に突出している。よって、第１ホース部材４１の他端部４１ｂに給水ポンプＰを繋ぐ等して、第１ホース部材４１を介してコルゲート管３１の下端部３１ａへ送水（給水）すれば、同下端部３１ａを起端としてコルゲート管３１内に水３１ｗを溜めることができる。そして、当該水３１ｗの重量を、浮力Ｆｆに対抗する沈降力としてコルゲート管３１に付与することができる。
【００５２】
なお、ここで、コルゲート管３１内に元から存在している管内空気Ａｉｒは、第１ホース部材４１の送水（給水）によるコルゲート管３１内の水位上昇とともに、順次、コルゲート管３１の下端部３１ａから上方へ押し出されて、最終的には大気開放状態の他方の管端部３１ｂからコルゲート管３１外へと逃げていく。つまり、コルゲート管３１内には管内空気Ａｉｒの逃げ道が、コルゲート管３１の内周面３１ｄと第１ホース部材４１の外周面４１ｃとの間に確保されている。よって、管内空気Ａｉｒに何等邪魔されること無く、コルゲート管３１内に下端部３１ａから順次上方へと水３１ｗを速やかに溜めることができる。これにより、掘削孔２３でのコルゲート管３１の沈降深度に応じて同コルゲート管３１に作用し得る浮力Ｆｆに相応する重量の水３１ｗを速やかにコルゲート管３１内に貯留可能であり、その結果、コルゲート管３１を掘削孔２３の底部まで速やかに沈降させることができる。
【００５３】
ちなみに、コルゲート管３１内に連続して給水すれば、管内水位は連続上昇して同管３１内の水３１ｗの重量も連続して増加するので、コルゲート管３１は、リール装置７０から連続して引き出される形で自動的に繰り出されながら、その先頭部たる下端部３１ａは、連続して徐々に掘削孔２３内を沈降していく。そして、給水を止めれば、コルゲート管３１の浮力Ｆｆと同管３１内の水３１ｗの重量とのバランスがとれた沈降深度でコルゲート管３１の沈降は止まる。更には、給水速度（単位時間当たりにコルゲート管３１内に供給する水量）の調整によって、コルゲート管３１の沈降速度の調整も行うことができる。よって、コルゲート管３１の沈降状況を適宜目視等で監視しながら、異常時には、給水速度を下げる等の調整をしたり給水を停止する等して速やかに対処可能であり、作業安全性に優れる。
【００５４】
そして、このようにしてコルゲート管３１の下端部３１ａが掘削孔２３の底部まで到達したら、図３に示すように、コルゲート管３１の上端部３１ｂの管継ぎ手部材３５のフランジ継ぎ手部３５ｆにフランジ板３６を取り付けて管継ぎ手部材３５の開口を封止する。なお、このフランジ板３６の取り付けと同時に、フランジ板３６の二つの貫通孔３６ｈ，３６ｈのうちの一方の貫通孔３６ｈには、コルゲート管３１に挿通配置状態の第１ホース部材４１が通されるとともに、もう一方の貫通孔３６ｈには、別途用意された第２ホース部材４５が通される。
【００５５】
また、上述のフランジ板３６の取り付け作業に前後して、掘削孔２３から図７のケーシング鋼管２４を上方へ引き抜いて、同鋼管２４を地中から取り出す。
【００５６】
そうしたら、最後に、図３に示すように、掘削孔２３とコルゲート管３１との間の空間ＳＰ２３に漏斗等を用いて充填材２７を注入し、以上をもって地中熱交換器２１の設置が完了する。
【００５７】
ところで、図７の例では、掘削孔２３の近傍位置の所定高さには吊り具８０が配置されており、そして、地面Ｇに直置きのリール装置７０から繰り出されたコルゲート管３１が、この吊り具８０によって、リール装置７０よりも高い前記所定高さまで吊り上げられた後に、掘削孔２３の直上で鉛直に垂下されて同孔２３へ送られるような建て込みルートが形成されている。よって、コルゲート管３１を、掘削孔２３の直上から鉛直直線状の掘削孔２３の孔軸に沿って建て込み可能であり、これにより、円滑な建て込みを実現している。
但し、このようにすると、上に凸のループ状に吊り上げられた建て込みルート部分Ｒ３１ｕにおいて、コルゲート管３１内には空気溜まりを生じ易くなるが、この点についても、上述の設置方法によれば何等不都合を生じない。詳説すると、先ず、この設置方法では、第１ホース部材４１によって水をコルゲート管３１の下端部３１ａに直接供給するので、そもそもコルゲート管３１内には、コルゲート管３１の下端部３１ａ側の部分たる掘削孔２３内に沈降される部分以外には水が溜まらず、それ故、何等問題はないのである。
【００５８】
また、本実施形態では、第１ホース部材４１の他端部４１ｂに給水ポンプＰを接続し、当該第１ホース部材４１を介してコルゲート管３１の下端部３１ａへ給水していたが、仮に、これとは逆に、コルゲート管３１の他方の管端部３１ｂに給水ポンプＰを接続してコルゲート管３１により給水したとしても、本実施形態と同様の結果は得られない。すなわち、水をコルゲート管３１の一方の管端部３１ａたる下端部３１ａに速やかに溜めることはできない。この理由は、次の通りである。
【００５９】
先ず、このコルゲート管３１による給水の初期においては、第１ホース部材４１の一端部４１ａたる下端部４１ａは、コルゲート管３１内に溜まった水３１ｗの水面よりも上方の空中に位置しているので、当該第１ホース部材４１は、管内空気Ａｉｒの逃げ口となり得て、給水は可能である。しかし、しばらく給水が続いて、コルゲート管３１の下端部３１ａに溜まった水３１ｗの水位が、第１ホース部材４１の下端部４１ａよりも高くなって当該下端部４１ａが水没してしまうと、第１ホース部材４１の下端部４１ａは、コルゲート管３１の管内空気Ａｉｒの逃げ口にはなれずに、管内空気Ａｉｒはコルゲート管３１内に封じ込められてしまい、その結果、これら封じ込め状態の管内空気Ａｉｒに阻害される形で、コルゲート管３１の他端部３１ｂからの送水ができなくなる。このようなことから、コルゲート管３１の他方の管端部３１ｂから給水しても、本実施形態と同様の結果は得られない。
【００６０】
＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下に示すような変形が可能である。
【００６１】
上述の実施形態では、管部材の一例として、比重が水よりも小さい熱可塑性樹脂製のコルゲート管３１を例示したが、何等これに限るものではなく、外周面が平滑面の管部材を用いても良いし、樹脂以外を素材としても良い。但し、樹脂製の方が、その軽さから持ち運び易く、またその可撓性に基づいて巻き取ればコンパクト化も図れて、よって、高いハンドリング性を奏し得る。
【００６２】
上述の実施形態では、掘削孔２３に入った第１液体として削孔水２３ｗを例示したが、何等これに限るものではない。例えば、削孔水２３ｗを用いずに掘削孔２３を掘削した場合に、地下水や雨水等により掘削孔２３に入り込んだ水であっても、掘削孔２３内に入っていれば、それは、第１液体に相当する。つまり、コルゲート管３１等の密閉された下端部３１ａの管部材３１を、掘削孔２３に沈降設置する前に、同掘削孔２３内に入っている液体は、すべからく第１液体である。
【００６３】
上述の実施形態では、掘削孔２３内には削孔水２３ｗが充満されていたので、これと同等の比重の水を第２液体としてコルゲート管３１の下端部３１ａに供給していたが、何等これに限るものではない。例えば、地中熱交換器２１の運転時に、外筒たるコルゲート管３１内を流れる熱媒体２６として不凍液を用いる場合には、前述の「沈降ステップ」においてコルゲート管３１を沈降させるべく、不凍液をコルゲート管３１の下端部３１ａに供給しても良い。
【００６４】
上述の実施形態では、「沈降ステップ」においてコルゲート管３１の下端部３１ａに給水するための第１ホース部材４１として、地中熱交換器２１における本設部品を兼用していたが、何等これに限りものではなく、仮設部品であっても良い。すなわち、コルゲート管３１の掘削孔２３内への沈降後に、仮設用の第１ホース部材４１をコルゲート管３１から引き抜くとともに、同コルゲート管３１内に、地中熱交換器２１の本設用の第１ホース部材４１を挿入しても良い。
なお、その場合、仮設用の第１ホース部材４１に対しては、仮設故にその耐久性は問われないので、仮設用の第１ホース部材４１として、柔らかく柔軟に変形可能なビニールホースの如き軟質ホース４１を用いることができる。そして、かかる軟質ホース４１を用いれば、小さな曲率半径Ｒｂで湾曲状態のコルゲート管３１に対しても、同ホース４１の柔軟性に基づいて、同管３１内に同ホース４１を速やかに挿入することができて、当該挿入作業を容易に行えるようになる。また、コルゲート管３１内の仮設用の軟質ホース４１を、本設用の第１ホース部材４１に差し替える際には、既にコルゲート管３１は掘削孔２３に建て込み済みの状態にあり、つまり、コルゲート管３１は鉛直方向に真っ直ぐな直管状になっている。よって、本設用の第１ホース部材４１が、本設故に耐久性は高いが柔軟性の低い硬質ホース４１であっても、コルゲート管３１内への挿入は比較的容易に行えて、その結果、かかる本設用の第１ホース部材４１への差し替え作業も比較的容易である。しかし、この場合、仮設用の軟質ホース４１の引き抜き作業が派生するため、作業工数低減の観点からは、前述した本実施形態のように、「沈降ステップ」における給水用の第１ホース部材４１には、本設用の第１ホース部材４１を兼用するのが好ましい。
【符号の説明】
【００６５】
１ 建物、１１ 地中熱交換システム、１５ ヒートポンプ、
１７ 地上循環ポンプ、２１ 地中熱交換器、
２３ 掘削孔、２３ｗ 削孔水（第１液体）、
２４ ケーシング鋼管、２６ 熱媒体、２７ 充填材、
３１ コルゲート管（管部材、外筒）、３１ａ 下端部（一方の管端部）、
３１ｂ 上端部（他方の管端部）、３１ｃ 外周面、３１ｄ 内周面、
３１ｅｄ 縁部（管端開口）、３１ｅｕ 縁部（管端開口）、
３１ｗ 水（第２液体）、３２ 融着接合部、
３３ キャップ部材、３３ａ 円筒部、３３ａｅｕ 上端縁部、
３４ 融着接合部、３５ 管継ぎ手部材、３５ｅｄ 下端縁部、
３５ｅｕ 上端縁部、３５ｆ フランジ継ぎ手部、
３６ フランジ板、３６ｈ 貫通孔、３６ｐ パッキン、
４１ 第１ホース部材（ホース部材）、４１ａ 一端部、４１ｂ 他端部、
４１ｃ 外周面、４１ｅ 管端開口、４５ 第２ホース部材、
４５ｅ 管端開口、４５ａ 下端部、７０ リール装置、
７１ 基台、７３ 載置台、７３ａ 載置面、８０ 吊り具、
Ａｉｒ 管内空気、Ｒ３１ｕ 部分、ＳＰ２３ 空間、
Ｇ 地盤（地面）、Ｐ ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の管端部が密閉封止された管部材を、前記一方の管端部が下端部となるような姿勢で、第１液体の入った掘削孔に沈降して設置する方法であって、
前記管部材の他方の管端部から前記一方の管端部に亘って前記管部材内にホース部材を挿入して配置する挿入配置ステップと、
前記ホース部材によって前記一方の管端部に第２液体を供給しながら、前記管部材を前記掘削孔に沈降する沈降ステップと、を有することを特徴とする地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法。
【請求項２】
請求項１に記載の地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法であって、
前記掘削孔内に沈降された前記管部材を、前記ホース部材が前記管部材に挿入された状態のまま前記掘削孔内に埋設し、
前記管部材を、地中熱交換器の外筒として使用し、
前記ホース部材を、地盤との間で熱交換された前記外筒内の熱媒体を外部へ排出する内筒として兼用するか、或いは、前記外部から送られる熱媒体が、地盤との間で熱交換するように前記外筒内へ前記熱媒体を吐出する内筒として兼用することを特徴とする地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法であって、
前記挿入配置ステップの後に、前記ホース部材が挿入配置状態の前記管部材をコイル状に巻き取る巻き取りステップを有し、
前記沈降ステップでは、前記コイル状に巻き取られた状態の前記管部材から、該管部材を繰り出しながら、前記管部材を前記掘削孔に沈降することを特徴とする地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法。
【請求項４】
請求項３に記載の地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法であって、
前記沈降ステップでは、前記コイル状に巻き取られた状態の前記管部材から繰り出された該管部材を、吊り具によって所定高さまで吊り上げた後に、前記掘削孔の直上で前記掘削孔へ向けて直線状に垂下して前記掘削孔へ送ることを特徴とする地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法であって、
前記第１液体は、前記掘削孔の掘削に用いた削孔水であり、
前記第２液体は、水であり、
前記管部材は、比重が水よりも小さい樹脂製であることを特徴とする地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法。
【請求項１】
一方の管端部が密閉封止された管部材を、前記一方の管端部が下端部となるような姿勢で、第１液体の入った掘削孔に沈降して設置する方法であって、
前記管部材の他方の管端部から前記一方の管端部に亘って前記管部材内にホース部材を挿入して配置する挿入配置ステップと、
前記ホース部材によって前記一方の管端部に第２液体を供給しながら、前記管部材を前記掘削孔に沈降する沈降ステップと、を有することを特徴とする地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法。
【請求項２】
請求項１に記載の地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法であって、
前記掘削孔内に沈降された前記管部材を、前記ホース部材が前記管部材に挿入された状態のまま前記掘削孔内に埋設し、
前記管部材を、地中熱交換器の外筒として使用し、
前記ホース部材を、地盤との間で熱交換された前記外筒内の熱媒体を外部へ排出する内筒として兼用するか、或いは、前記外部から送られる熱媒体が、地盤との間で熱交換するように前記外筒内へ前記熱媒体を吐出する内筒として兼用することを特徴とする地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法であって、
前記挿入配置ステップの後に、前記ホース部材が挿入配置状態の前記管部材をコイル状に巻き取る巻き取りステップを有し、
前記沈降ステップでは、前記コイル状に巻き取られた状態の前記管部材から、該管部材を繰り出しながら、前記管部材を前記掘削孔に沈降することを特徴とする地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法。
【請求項４】
請求項３に記載の地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法であって、
前記沈降ステップでは、前記コイル状に巻き取られた状態の前記管部材から繰り出された該管部材を、吊り具によって所定高さまで吊り上げた後に、前記掘削孔の直上で前記掘削孔へ向けて直線状に垂下して前記掘削孔へ送ることを特徴とする地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法であって、
前記第１液体は、前記掘削孔の掘削に用いた削孔水であり、
前記第２液体は、水であり、
前記管部材は、比重が水よりも小さい樹脂製であることを特徴とする地面の掘削孔への地中熱交換器に係る管部材の設置方法。
【図４】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１２７５８０（Ｐ２０１２−１２７５８０Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７９７４６（Ｐ２０１０−２７９７４６）
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
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