特許ウォッチ

公開番号2025167779
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-07
出願番号2024072687
出願日2024-04-26
発明の名称地中熱交換装置及び地中熱交換装置の構築工法
出願人ベルテクス株式会社
代理人個人
主分類F28D 21/00 20060101AFI20251030BHJP(熱交換一般)
要約【課題】ボアホールの孔壁との間の熱交換を効率よく行う地中熱交換装置を提供する。
【解決手段】硬化材を含む掘削土砂混合液3が内部に貯留された該ボアホール2内で上下方向に延長して配置される、有底筒状の可撓性を有する防水性の筒状袋体5と、ボアホール2で、筒状袋体5の外側面6に沿って上下方向に延長し且つ筒状袋体5の袋体下端部に抵抗材下端部が連結される上下延長の浮力抵抗材12と、該浮力抵抗材12の上端が上方向へ移動しないように支持する反力材15を具備する。掘削土砂混合液よりも比重の小さい熱媒液17が収容されて最大に膨張した筒状袋体5の外径はボアホール2の内径よりも小さい。熱媒液が収容された筒状袋体5に作用する浮力が、袋体下端部9と反力材15との間で突っ張り状態となる浮力抵抗材12によって抵抗される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
掘削液を注入して地盤を掘削攪拌することによって形成されたボアホールを用いる地中熱交換装置であって、
硬化材を含む掘削土砂混合液が内部に貯留されてなる該ボアホール内で上下方向に延長して配置される、有底筒状の可撓性を有する防水性の筒状袋体と、前記ボアホール内で、前記筒状袋体の外側面に沿って上下方向に延長し且つ該筒状袋体の袋体下端部に抵抗材下端部が連結される上下延長の浮力抵抗材と、該浮力抵抗材の上端を、該上端が上方向へ移動しないように支持する反力材とを具備し、
前記袋体下端部が前記ボアホールの底部に存する前記筒状袋体内に、前記掘削土砂混合液よりも比重の小さい熱媒液が収容されることによって最大に膨張した該筒状袋体の外径は該ボアホールの内径よりも小さく設定されており、該ボアホール内の掘削土砂混合液中に存する、該熱媒液が収容されてなる該筒状袋体に作用する浮力が、前記袋体下端部と前記反力材との間で突っ張り状態となる前記浮力抵抗材によって抵抗され、これによって前記筒状袋体の浮上が防止されることを特徴とする地中熱交換装置。
続きを表示（約 3,000 文字）【請求項２】
掘削液を注入して地盤を掘削攪拌することによって形成されたボアホールを用いる地中熱交換装置であって、
硬化材を含む掘削土砂混合液が内部に貯留されてなる該ボアホール内で上下方向に延長して配置される、有底筒状の可撓性を有し且つ防水性を有する筒状袋体と、前記ボアホール内で、該筒状袋体の外側面に沿って上下方向に延長し且つ通水管下端部が該筒状袋体の袋体下端部に連通状態に連結される第１の通水管と、前記ボアホール内で、前記筒状袋体の前記外側面に沿って上下方向に延長し且つ該筒状袋体の袋体下端部に抵抗材下端部が連結される上下延長の浮力抵抗材と、該浮力抵抗材の上端を、該上端が上方向へ移動しないように支持する反力材とを具備し、
前記袋体下端部が前記ボアホールの底部に存する前記筒状袋体内に、前記掘削土砂混合液よりも比重の小さい熱媒液が収容されて最大に膨張した該筒状袋体の外径は該ボアホールの内径よりも小さく設定されており、該ボアホール内の掘削土砂混合液中に存する、該熱媒液が収容されてなる該筒状袋体に作用する浮力が、前記袋体下端部と前記反力材との間で突っ張り状態となる前記浮力抵抗材によって抵抗され、これによって前記筒状袋体の浮上が防止されることを特徴とする地中熱交換装置。
【請求項３】
前記浮力抵抗材は、前記筒状袋体を上下方向で収容させ得る上下に延長する鋼製の筒状体として構成されており、該筒状体内に、上下方向に延長する前記筒状袋体が収容されることを特徴とする請求項１記載の地中熱交換装置。
【請求項４】
前記浮力抵抗材は、前記筒状袋体を上下方向で収容させ得る上下に延長する鋼製の筒状体として構成されており、該筒状体内に、上下方向に延長する前記筒状袋体が収容され、前記第１の通水管は、該筒状体内に収容された状態で上下方向に延長して配置され、或いは該筒状体の外面部に沿って上下方向に延長して配置されることを特徴とする請求項２記載の地中熱交換装置。
【請求項５】
前記鋼製の筒状体は、周方向に所要角度ピッチで立設された軸鉄筋を、上下所要間隔で、環状を呈する環状鉄筋で連結することによって筒状に構成されており、該軸鉄筋は、該環状鉄筋の内周面部及び／又は外周面部に当接した状態で該環状鉄筋に連結されていることを特徴とする請求項３又は４記載の地中熱交換装置。
【請求項６】
前記鋼製の筒状体は、周方向に所要角度ピッチで立設された軸鉄筋を、上下所要間隔で、環状を呈する環状鉄筋で連結することによって筒状に構成されており、該軸鉄筋は、該環状鉄筋の内周面部及び／又は外周面部に当接した状態で該環状鉄筋に連結されており、前記環状鉄筋の全ては、平面視同一の側で、前記筒状袋体を前記筒状体内に導入させ得る導入開口部が切欠形成されていることを特徴とする請求項３記載の地中熱交換装置。
【請求項７】
前記鋼製の筒状体は、周方向に所要角度ピッチで立設された軸鉄筋を、上下所要間隔で、環状を呈する環状鉄筋で連結することによって筒状に構成されており、該軸鉄筋は、該環状鉄筋の内周面部及び／又は外周面部に当接した状態で該環状鉄筋に連結されており、前記環状鉄筋の全ては、平面視同一の側で、前記筒状袋体と前記第１の通水管を前記筒状体内に導入させ得る導入開口部が切欠形成されていることを特徴とする請求項４記載の地中熱交換装置。
【請求項８】
掘削液を注入して地盤を掘削攪拌することによって形成したボアホール内に、硬化材を含む掘削土砂混合液が貯留された状態で、
該ボアホール内に、上下方向に延長し且つ有底筒状の可撓性を有する防水性の筒状袋体を、該筒状袋体の袋体下端部に抵抗材下端部が連結された浮力抵抗材と共に順次吊り下ろし、
前記袋体下端部が前記ボアホールの底部に達した状態で該筒状袋体内に、前記掘削土砂混合液よりも比重の小さい熱媒液を供給して該筒状袋体を膨張させ、
膨張した該筒状袋体の外周面部と該ボアホールの内周面部との間に前記掘削土砂混合液が介在する状態で該筒状袋体に作用する浮力により該筒状袋体と共に浮き上がろうとする前記浮力抵抗材の上端を、該上端が上方向へ移動しないように、前記ボアホールの上端に設置した反力材で支持させ、前記袋体下端部と前記反力材との間で突っ張り状態となる前記浮力抵抗材の突っ張り作用によって、該抵抗材下端部に前記袋体下端部が連結されてなる前記筒状袋体が浮上するのを防止し、
最大に膨張した前記筒状袋体が、前記掘削土砂混合液が前記硬化材の硬化作用で硬化することによって前記ボアホール内に固定状態となった後に、前記反力材を不要とすることを特徴とする地中熱交換装置の構築工法。
【請求項９】
地盤を掘削して形成したボアホール内に、硬化材を含む掘削土砂混合液が貯留された状態で、
該ボアホール内に、上下方向に延長し且つ有底筒状の可撓性を有する防水性の筒状袋体を、該筒状袋体の袋体下端部に通水管下端部が連通状態に連結された第１の通水管及び、該袋体下端部に抵抗材下端部が連結された浮力抵抗材と共に順次吊り下ろし、
前記袋体下端部が前記ボアホールの底部に達した状態で該筒状袋体内に、前記掘削土砂混合液よりも比重の小さい熱媒液を供給して該筒状袋体を膨張させ、
膨張した該筒状袋体の外周面部と該ボアホールの内周面部との間に前記掘削土砂混合液が介在する状態で該筒状袋体に作用する浮力により該筒状袋体と共に浮き上がろうとする前記浮力抵抗材の上端を、該上端が上方向へ移動しないように、前記ボアホールの上端に設置した反力材で支持させ、前記袋体下端部と前記反力材との間で突っ張り状態となる前記浮力抵抗材の突っ張り作用によって、該抵抗材下端部に前記袋体下端部が連結されてなる前記筒状袋体が浮上するのを防止し、
最大に膨張した前記筒状袋体が、前記掘削土砂混合液が前記硬化材の硬化作用で硬化することによって前記ボアホール内に固定状態となった後に、前記反力材を不要とすることを特徴とする地中熱交換装置の構築工法。
【請求項１０】
前記浮力抵抗材は、前記筒状袋体を上下方向で収容させ得る上下に延長する鋼製の筒状体として構成され、該筒状体は、周方向に所要角度ピッチで立設された軸鉄筋を、上下所要間隔で、環状を呈する環状鉄筋で連結することによって筒状に構成されており、該軸鉄筋は、該環状鉄筋の内周面部及び／又は外周面部に当接した状態で該環状鉄筋に連結されており、該環状鉄筋の全ては、平面視同一の側で、前記袋体を該筒状体内に導入させ得る導入開口部が切欠形成されており、該筒状体の下端部である筒状体下端部は前記抵抗材下端部とされており、
該筒状体を前記ボアホールに吊り下ろすに伴って、前記袋体下端部が前記筒状体下端部に連結されてなる前記筒状袋体を、これが上下方向に延長する状態で、前記導入開口部を通して前記筒状体内に順次収容させることを特徴とする請求項８記載の地中熱交換装置の構築工法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中熱交換装置及び地中熱交換装置の構築工法に関するものである。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
掘削液を注入して地盤を掘削攪拌することによって形成されたボアホールを用いる地中熱交換装置の一例として特許文献１記載のボアホール式蓄熱装置が提供されている。
【０００３】
該ボアホール式蓄熱装置は、地盤を掘削して形成されたボアホールより排泥ポンプの駆動によって泥水を排泥し、該ボアホールに、水密性シート素材からなる可撓性袋体を挿入し、該袋体の下部より熱媒体を注入して該袋体を膨らませることで、熱媒体注入時の圧力によって該袋体を該ボアホールの孔壁面に密着させ、これによって形成された杭状の熱媒体容器を具備するものであった。
【０００４】
ところで、特許文献１の段落００１１には、前記ボアホールの前記孔壁面に対する密着に関連して、ボアホールの孔壁は、孔壁崩壊につながらない程度に凹凸が生じていてもかまわない、と記載されている。ここにボアホールとは、地熱取得のために地中に掘った孔を意味するものであるが、該孔には、地層の状態によって、岩盤等の硬い地盤に掘られた孔もあれば、シルト等の崩れやすい地盤に設けられた孔もある。特許文献１が対象とするボアホールの孔壁の凹凸の程度は、段落００１１に明記されているように、袋体が、その可撓性によって前記孔壁面に密着し得る程度のものでなければならない。凹凸が大きくて該袋体が密着できない箇所が生ずると、その部分に断熱空間が生じてしまい、熱交換効率が低下することになってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開平１０－３１７３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は前記従来の問題点に鑑みて開発されたものであり、ボアホールの孔壁に凹凸が生じており該凹凸が比較的大きなものであっても、かかる凹凸に影響されることなく孔壁との間の熱交換を効率よく行うことができる地中熱交換装置の提供を課題とすると共に、特許文献１におけるような、排泥ポンプを用いた積極的な排泥作業を要することなく、地中熱交換装置の構築施工の能率化を図り得る地中熱交換装置の構築工法の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため本発明は以下の手段を採用する。
即ち、本発明に係る地中熱交換装置の第１の態様は、掘削液を注入して地盤を掘削攪拌することによって形成されたボアホールを用いる地中熱交換装置であって、硬化材を含む掘削土砂混合液が内部に貯留されてなる該ボアホール内で上下方向に延長して配置される、有底筒状の可撓性を有する防水性の筒状袋体と、前記ボアホール内で、前記筒状袋体の外側面に沿って上下方向に延長し且つ該筒状袋体の袋体下端部に抵抗材下端部が連結される上下延長の浮力抵抗材と、該浮力抵抗材の上端を、該上端が上方向へ移動しないように支持する反力材とを具備する。前記袋体下端部が前記ボアホールの底部に存する前記筒状袋体内に、前記掘削土砂混合液よりも比重の小さい熱媒液が収容されることによって最大に膨張した該筒状袋体の外径は該ボアホールの内径よりも小さく設定されており、該ボアホール内の掘削土砂混合液中に存する、該熱媒液が収容されてなる該筒状袋体に作用する浮力が、前記袋体下端部と前記反力材との間で突っ張り状態となる前記浮力抵抗材によって抵抗され、これによって前記筒状袋体の浮上が防止されることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明に係る地中熱交換装置の第２の態様は、掘削液を注入して地盤を掘削攪拌することによって形成されたボアホールを用いる地中熱交換装置であって、
硬化材を含む掘削土砂混合液が内部に貯留されてなる該ボアホール内で上下方向に延長して配置される、有底筒状の可撓性を有し且つ防水性を有する筒状袋体と、前記ボアホール内で、該筒状袋体の外側面に沿って上下方向に延長し且つ通水管下端部が該筒状袋体の袋体下端部に連通状態に連結される第１の通水管と、前記ボアホール内で、前記筒状袋体の前記外側面に沿って上下方向に延長し且つ該筒状袋体の袋体下端部に抵抗材下端部が連結される上下延長の浮力抵抗材と、該浮力抵抗材の上端を、該上端が上方向へ移動しないように支持する反力材とを具備する。前記袋体下端部が前記ボアホールの底部に存する前記筒状袋体内に、前記掘削土砂混合液よりも比重の小さい熱媒液が収容されて最大に膨張した該筒状袋体の外径は該ボアホールの内径よりも小さく設定されており、該ボアホール内の掘削土砂混合液中に存する、該熱媒液が収容されてなる該筒状袋体に作用する浮力が、前記袋体下端部と前記反力材との間で突っ張り状態となる前記浮力抵抗材によって抵抗され、これによって前記筒状袋体の浮上が防止されることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明に係る地中熱交換装置の第３の態様は、前記第１の態様において、前記浮力抵抗材は、前記筒状袋体を上下方向で収容させ得る上下に延長する鋼製の筒状体として構成されており、該筒状体内に、上下方向に延長する前記筒状袋体が収容されることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係る地中熱交換装置の第４の態様は、前記第２の態様において、前記浮力抵抗材は、前記筒状袋体を上下方向で収容させ得る上下に延長する鋼製の筒状体として構成されており、該筒状体内に、上下方向に延長する前記筒状袋体が収容され、前記第１の通水管は、該筒状体内に収容された状態で上下方向に延長して配置され、或いは該筒状体の外面部に沿って上下方向に延長して配置されることを特徴とするものである。
（【００１１】以降は省略されています）

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