JP6287111B2 - 管部材の建て込み装置 - Google Patents

Description

本発明は、地中熱交換器に係る管部材の建て込み装置、及び、管部材の建て込み方法に関する。

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、管部材（例えばチューブ）に水を通すことで、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。通常、このような管部材は地盤に形成された掘削孔に複数配置される。

また管部材を掘削孔へ建て込み（挿入のこと）するための建て込み装置として、例えば特許文献１に記載のものが知られている。この建て込み装置は、コイル状に巻回された状態の管部材を取り付けるリール部材と、リール部材を空中に支持する空中支持具を備えている。そして、各リール部材を垂直回転させることにより、管部材をそれぞれ繰り出して掘削孔に送っている。

特開２０１１−１４９６６３号公報

上述した建て込み装置は、掘削孔の略直上に吊り下げられている。掘削孔の上方というのは、実際に建て込む位置なので、建て込み状態の監視など種々の作業が発生し易い場所（つまり作業員の立ち寄り頻度の高い場所）である。そのため、上述のように建て込み装置を掘削孔の略直上に吊り下げ配置すると、作業安全上好ましくない。

また、地面（掘削孔の側方の地盤の上）に配置するタイプの建て込み装置の場合では、掘削孔の周りに広いスペースが必要になる。例えば、４本の管部材を一つの掘削孔に建て込む場合、建て込み装置を掘削孔の周りに（例えば放射状に）４つ配置しなければならず建て込み装置設置のための広い場所が必要であった。

本発明はかかる課題に鑑みてなされたもので、その主な目的は、安全性を高めるとともに、設置スペースの低減を図ることにある。

かかる目的を達成するために本発明の管部材の建て込み装置は、
地中熱交換器に係る複数の管部材を地盤に形成された掘削孔に建て込むための管部材の建て込み装置であって、
前記掘削孔の側方の前記地盤上に配置され、軸方向が鉛直方向と交差する回転支軸を有する架台と、
前記回転支軸に回転可能に支持された複数のリール部材であって、前記軸方向に並び、各々、コイル状に巻回された状態の１本の前記管部材が取り付けられる複数のリール部材と、
を備え、
前記回転支軸を中心に前記複数のリール部材を回転させることにより、各リール部材に取り付けられた前記管部材を、それぞれ前記掘削孔へ繰り出し可能に構成され、
前記複数のリール部材は、前記回転支軸の軸方向において並んで設けられている第一リール部材及び第二リール部材であり、
第一リール部材は、前記回転支軸に垂直回転可能に設けられた第一回転軸部と、前記第一回転軸部から放射状に広がるように設けられた複数の第一棒体と、前記複数の第一棒体の先端側にそれぞれ設けられ、矩形状の閉空間を形成しコイル状に巻回された状態の前記管部材を該閉空間に保持するための複数の第一管保持部と、を備え、
第二リール部材は、前記回転支軸に垂直回転可能に設けられた第二回転軸部と、前記第二回転軸部から放射状に広がるように設けられた複数の第二棒体と、前記複数の第二棒体の先端側にそれぞれ設けられ、矩形状の閉空間を形成しコイル状に巻回された状態の前記管部材を該閉空間に保持するための複数の第二管保持部と、を備え、
各々の前記第一管保持部は、前記第一棒体の側部から先端に向けてＬ字状に突出する第一突出部であって、前記第一棒体の軸方向と交差する方向に沿う第一部位と前記第一棒体の軸方向と平行な方向に沿う第二部位を有する第一突出部と、前記第一棒体から該第一棒体の軸方向と交差する方向に延出し、前記コイル状に巻回された前記管部材の広がりを抑制するための第一広がり防止棒と、を有し、前記第一広がり防止棒の先端には、弾性変形して前記管部材を前記閉空間の外部へ移動させる第一弾性部が前記第二部位の先端と係合した状態で備えられており、
各々の前記第二管保持部は、前記第二棒体の側部から先端に向けてＬ字状に突出する第二突出部であって、前記第二棒体の軸方向と交差する方向に沿う第一部位と前記第二棒体の軸方向と平行な方向に沿う第二部位を有する第二突出部と、前記第二棒体から該第二棒体の軸方向と交差する方向に延出し、前記コイル状に巻回された前記管部材の広がりを抑制するための第二広がり防止棒と、を有し、前記第二広がり防止棒の先端には、弾性変形して前記管部材を前記閉空間の外部へ移動させる第二弾性部が前記第二部位の先端と係合した状態で備えられており、
前記第一広がり防止棒の延出方向及び前記第二広がり防止棒の延出方向は、共に前記回転支軸の軸方向に沿っており、
前記第一広がり防止棒は、第二管保持部から離れる方向に延出し、前記第二広がり防止棒は、前記第一管保持部から離れる方向に延出していることを特徴とする。
このような管部材の建て込み装置によれば、掘削孔の側方の地盤上に配置することにより、掘削孔の直上に吊り下げるタイプのものと比べて安全性を高めることができる。また、一つの建て込み装置から複数の管部材を繰り出すことができるので、設置スペースを縮小することができる。このように、安全性を高めるとともに、設置スペースの低減を図ることが可能である。

かかる管部材の建て込み装置であって、前記複数のリール部材は、互いに独立に回転可能であることが望ましい。
このような管部材の建て込み装置によれば、各リール部材から繰り出される管部材がバラバラに動いて揃わないような場合に対応することができ、建て込みの作業をより容易にすることができる。

かかる管部材の建て込み装置であって、前記掘削孔へ繰り出しを行う際の前記複数のリール部材の回転方向は同じであることが望ましい。
このような管部材の建て込み装置によれば、建て込み装置から繰り出される管部材の巻き癖を揃えることができ、掘削孔に建て込みしやすくなる。

本発明によれば、安全性を高めるとともに、設置スペースの低減を図ることが可能である。

本実施形態に係る地中熱交換器２１を用いた地中熱利用システム１１の説明図である。 図２Ａは地盤Ｇの竪孔２３を透視して見た地中熱交換器２１の側面図であり、図２Ｂは、図２Ａ中のＢ−Ｂ断面図である。 図３Ａは、流路接続部３６を上から見たときの概略図であり、図３Ｂは、流路接続部３６を横から見たときの概略図であり、図３Ｃは、流路接続部３６を下から見たときの概略図である。 図４Ａ〜図４Ｃは、地中熱交換器２１の設置工事の施工手順の説明図である。 図５Ａ及び図５Ｂは、本実施形態のリール装置７０を示す概略図である。 図６Ａ及び図６Ｂは、図５Ａ及び図５Ｂにそれぞれコイル状単管３５ｒを取り付けた状態を示す概略図である。 リール装置７０の回転支軸７２ｄ付近の概略斜視図である。 管保持部７４ｃの概略斜視図である。 図９Ａ〜図９Ｃは、コイル状単管３５ｒの取り付けについて説明するための概念図である。 管保持部７４ｃの棒体７４ｂに対する傾きの調整についての説明図である。 リール装置７０から単管３５を繰り出す動作についての説明図である。

＝＝＝実施形態＝＝＝
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。

＜＜＜地中熱交換器について＞＞＞
図１は、本実施形態に係る地中熱交換器２１を用いた地中熱利用システム１１の説明図である。図２Ａは、地盤Ｇの竪孔２３を透視して見た地中熱交換器２１の側面図であり、図２Ｂは、図２Ａ中のＢ−Ｂ断面図である。図３Ａ乃至図３Ｃは、流路接続部３６の概略図であり、図３Ａは、流路接続部３６を上から見たときの図であり、図３Ｂは、流路接続部３６を横から見たときの図であり、図３Ｃは、流路接続部３６を下から見たときの図である。なお、図２Ａにおいては、図３Ａ乃至図３Ｃにおいて具体的に表された流路接続部３６を模式的に示している。

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、循環ポンプ１７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。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、この地中熱交換器２１は、所謂「ボアホール方式」である。すなわち、地中熱交換器２１は、地盤Ｇに鉛直に形成された竪孔２３（掘削孔に相当）に挿入される採放熱管３１を有し、また、竪孔２３と採放熱管３１との間の空間ＳＰ２３には充填材２７が充填されている。

以下、かかる地中熱交換器２１の構成について詳しく説明する。
竪孔２３は、ボーリングマシンやオーガ等の掘削機により地盤Ｇにほぼ垂直に掘削された孔であり、その直径は１００〜２００ｍｍ、深さは３０〜１５０ｍである。

採放熱管３１は、管軸方向が鉛直方向に沿った３本以上（本実施形態では４本）の単管３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｂ，３５ｂ）を有し、これらの単管３５ａ，３５ｂ，３５ｂ，３５ｂの流路は、各下端部に連結された流路接続部３６により互いに連通されている。なお、各単管３５は管部材に相当する。そして、これら単管３５ａ，３５ｂ，３５ｂ，３５ｂのうちの少なくとも１本（本実施形態においては１本）の単管３５ａには、ヒートポンプ１５から熱媒体２６が送り込まれ、これにより、当該１本の単管３５ａは、熱媒体２６を地中へ送る往路用の単管として機能する。一方、残りの単管３５ｂ（本実施形態においては、残りの３本の単管３５ｂ，３５ｂ，３５ｂ）は、地中に送られた熱媒体２６を地上へ送ってヒートポンプ１５へと送り返す復路用の単管として機能する。つまり、単管３５ａでは熱媒体２６は下方へと流れ、単管３５ｂでは熱媒体２６は上方へと流れ、これらの流れる方向は互いに逆向きになっている。なお、単管３５ａと単管３５ｂは、例えば高密度ポリエチレン製の同一構成の部材である。よって、以下の説明において、単管３５ａと単管３５ｂを区別せずに単に単管３５ということがある。

そして、これにより、ヒートポンプ１５から採放熱管３１へと送られた熱媒体２６は、順次、往路用の単管３５（単管３５ａ）、復路用の各単管３５（単管３５ｂ）の順番で流れ、これら単管３５ａ及び各単管３５ｂを流れている間に、熱媒体２６は地盤Ｇの地中熱により加熱又は冷却される。そして、かかる熱交換後に、循環ポンプ１７の圧力によりヒートポンプ１５へ向けて送出されて、ヒートポンプ１５において温水生成や冷水生成に供される。

また、地中熱交換器２１には、図２Ｂに示すように、４本の単管３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｂ，３５ｂ）を仮想円Ｃ１の円周上に保持するスペーサー４０が設けられている。このスペーサー４０は、高密度ポリエチレン等の樹脂製であり、中空の円筒形状（但し、後述の支持部４２の存在により、図２Ｂに示されているように、完全な円筒形状ではない）を備えている。

スペーサー４０は、４本の単管３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｂ，３５ｂ）の各々を支持する３つ以上の（本実施形態においては、４つの）支持部４２を備えている。この４つの支持部４２は、４本の単管３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｂ，３５ｂ）に対応させるため、前記仮想円Ｃ１の円周に沿って均等ピッチで配置されており、このことにより、当該仮想円Ｃ１の円周上に４本の単管３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｂ，３５ｂ）の各々を保持するようになっている。各支持部４２は、当該支持部４２に各単管３５ａ，３５ｂ，３５ｂ，３５ｂが嵌合されることにより、当該単管３５ａ，３５ｂ，３５ｂ，３５ｂを支持する。したがって、支持部４２は、単管３５ａ，３５ｂ，３５ｂ，３５ｂと同様の形状、すなわち、単管３５ａ，３５ｂ，３５ｂ，３５ｂより同等以下の中空の円筒形状を有し締付け効果により上下の移動を防止している。

但し、支持部４２は完全な円筒形状ではなく、支持部４２には切りかかれた部分（以下、切り欠き部Ｐ）が一部ある。この切り欠き部Ｐは、前記仮想円Ｃ１の径方向外側に位置しており、各単管３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｂ，３５ｂ）を支持部４２に嵌め込む際の嵌め込み口となっている。このように、支持部４２は、各単管３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｂ，３５ｂ）よりも前記仮想円Ｃ１の径方向内側に位置することにより、各単管３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｂ，３５ｂ）を内側から支持する。そして、このことにより、各単管３５の当該径方向内側への移動を規制している。

また、隣り合う２つの支持部４２は、図２Ｂに示すように、４つの繋ぎ部４４の各々により繋がれている。そして、交互に配置される４つの支持部４２及び４つの繋ぎ部４４により、スペーサー４０の前述した（完全ではない）円筒形状が形成されている。そして、４つの支持部４２及び４つの繋ぎ部４４よりも前記径方向内側には、穴部Ｈ（つまり、当該円筒形状の中空部）を有することとなる。

流路接続部３６は、４本の単管３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｂ，３５ｂ）の下方に位置し、該４本の各単管３５の各流路を接続させるためのものである。この流路接続部３６は、竪孔２３の最深部に位置している。当該流路接続部３６は、本体部３７と当該本体部３７から上方に管状に突出した４つの管状突出部３８とを有している。

４つの管状突出部３８の各々は、４本の単管３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｂ，３５ｂ）の各々の下端部に融着連結されている。そして、４つの管状突出部３８の各々は、４本の単管３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｂ，３５ｂ）の各々と同様、中空の円筒状部材であるため、４つの管状突出部３８の内部には流路が形成されている。したがって、当該融着連結により、４本の単管３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｂ，３５ｂ）の各々の流路は、４つの管状突出部３８の各々の流路に接続している。

また、本体部３７の内部には、流路として、管状突出部３８の各々の流路と繋がっている４つの上部室３７ａと当該４つの上部室３７ａが合流して一つの室となる下部室３７ｂ（共通室）とが形成されている。

そして、往路管３２の流路を下方へ流れる熱媒体２６は、往路管３２と融着連結されている（一つの）管状突出部３８の流路へ流入した後、当該管状突出部３８の流路と繋がっている（一つの）上部室３７ａへ移動する。そして、当該上部室３７ａへ移動した熱媒体２６は、その後、共通室である下部室３７ｂへ流入する。そして、当該下部室３７ｂへ流入した熱媒体２６は、圧力（液圧）により、他の３つの上部室３７ａ、他の３つの管状突出部３８を経由して、３本の復路用の単管３５ｂ，３５ｂ，３５ｂを上方へ流れることとなる。

充填材２７は、例えば、モルタル、川砂や山砂、珪砂等を基材とし、単管３５と竪孔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、単管３５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。

＜＜＜地中熱交換器の設置工事について＞＞＞
図４Ａ〜図４Ｃは、地中熱交換器２１の設置工事の施工手順の説明図である。なお、図４Ａ〜図４Ｃでは、縦断面視した状態を示している。なお、同図では流路接続部３６及びスペーサー４０の図示を省略している。

先ず、工場で、単管３５（単管３５ａ，３５ｂ，３５ｂ，３５ｂ）、流路接続部３６、スペーサー４０を各々製造する。そして、後述するリール装置７０（建て込み装置に相当）と、各単管３５と、１つの流路接続部３６と、複数のスペーサー４０を設置予定地まで搬送する。なお、各単管３５はコイル状に巻回した状態で現場搬入する。以下の説明において、このコイル状に巻回された状態の単管３５のことをコイル状単管３５ｒともいう。また、後述するように、本実施形態のリール装置７０には２つの単管３５を取り付けることが可能である。本実施形態では４本の単管３５を竪孔２３に建て込むので、リール装置７０は２台用意されることになる。

設置予定地では、図４Ａに示すように、上述の工場での製造と同時並行又は相前後して、対象地盤Ｇの所定部分を掘削することにより、最終的に孔径１００〜２００ｍｍ、深さ３０〜１５０ｍの竪孔２３を形成する。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る。また、孔壁保護や削孔自体の目的で、竪孔２３には、その掘削と同時並行又はその直後に、竪孔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。

次に、当該設置予定地において、上記２台のリール装置７０を配置し、地盤Ｇに鉛直に形成された竪孔２３内に、４本の単管３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｂ，３５ｂ）を、管軸方向が鉛直方向に沿うように挿入する。このとき、先ず、各リール装置７０にそれぞれコイル状単管３５ｒが２つ取り付けられる。そして、この２台のリール装置７０を、竪孔２３に対して対称位置に設置する。なお、リール装置７０の構成については後述する。

次に、２台のリール装置７０から４本の単管３５をそれぞれ少し繰り出して、この４本の単管３５の先端を流路接続部３６に融着連結させる。

そして、図４Ｂに示すように、流路接続部３６を先頭にして、リール装置７０から４本の単管３５を繰り出し竪孔２３に挿入していく。

なお、各単管３５を約１メートル送る毎に、当該各単管３５にスペーサー４０を取り付ける。すなわち、スペーサー４０の取り付け工程と単管３５を約１メートル挿入する工程とを繰り返すことにより、スペーサー４０は、鉛直方向において約１メートル間隔で設置される。

そして、各単管３５を目標の建て込み深さまで建て込んだら（図４Ｃ）、次に、各単管３５を各リール装置７０から分離すべく切断する。

その後、単管３５の上端に保護キャップ（不図示）を被せてケーシング鋼管２４を引き抜き、竪孔２３内に充填材２７を入れて各単管３５（３５ａ，３５ｂ，３５ｂ，３５ｂ）を埋め、これにより、地中熱交換器２１の設置工事が完了する。

＜＜＜リール装置について＞＞＞
図５Ａ及び図５Ｂは、本実施形態のリール装置７０の一例を示す概略図である。図５Ａは側面図であり、図５Ｂは正面図である。また、図６Ａ及び図６Ｂは、図５Ａ及び図５Ｂにそれぞれコイル状単管３５ｒを取り付けた状態を示す概略図である。また、図７は、リール装置７０の回転支軸７２ｄ付近の概略斜視図であり、図８は、管保持部７４ｃの概略斜視図である。

本実施形態のリール装置７０は、地盤Ｇに載置される架台７２と、当該架台７２に垂直回転可能に設けられたリール部材７４を備えている。また、本実施形態のリール装置７０には、図５Ｂ、図６Ｂに示すように、１つの架台７２に対して２つのリール部材７４が設けられている。

架台７２は、下部フレーム７２ａと、支持フレーム７２ｂと、補助フレーム７２ｃと、回転支軸７２ｄとを有している。
下部フレーム７２ａは、架台７２の下部に設けられた枠材である。本実施形態の下部フレーム７２ａの設置面（水平面）における形状は長方形である。
支持フレーム７２ｂは、下部フレーム７２ａの短辺方向の両端において、それぞれ長辺方向の中点付近に鉛直方向の上方に向けて立設されている。すなわち支持フレーム７２ｂは２つ設けられている。
補助フレーム７２ｃは、下部フレーム７２ａの長辺の端部と、支持フレーム７２ｂとの間に斜設されている。
回転支軸７２ｄは、２つの支持フレーム７２ｂ間に水平方向に（換言すると、軸方向が鉛直方向と交差するように）設けられた円柱形状の棒部材である。本実施形態では、この回転支軸７２ｄに２つのリール部材７４が回転可能に設けられている。

リール部材７４は、芯軸部７４ａ（回転軸部に相当）と、棒体７４ｂと、管保持部７４ｃとを有している。また、リール部材７４は、回転支軸７２ｄの軸方向に関して対称（図５Ｂ、図６Ｂにおいて左右対称）となるように２つ設けられている。換言すると、回転支軸７２ｄの軸方向において、これら２つのリール部材７４の棒体７４ｂと、管保持部７４ｃ（すなわちコイル状単管３５ｒ）との位置関係が逆になっている。これにより、各コイル状単管３５ｒからそれぞれ単管３５の繰り出しを行い易くすることができる。なお、２つのリール部材７４の構成は同様であるので、そのうちの一つのみについて説明する。

芯軸部７４ａは、図７に示すように回転支軸７２ｄの周囲を囲むように設けられている。これにより、芯軸部７４ａは回転支軸７２ｄを中心として垂直回転可能となっている。

棒体７４ｂは、芯軸部７４ａに設けられた棒状の鋼製部材であり、本実施形態では芯軸部７４ａから放射状に広がるように（９０度間隔で）４本設けられている。なお、棒体７４ｂの数は４本には限られず複数であればよい。例えば、３本であってもよいし、５本であってもよい。
管保持部７４ｃは、コイル状に巻回された状態の単管３５（コイル状単管３５ｒ）を保持するためのものであり、各棒体７４ｂの先端側にそれぞれ設けられている。また、管保持部７４ｃは、支持部材７４ｄと、広がり防止棒７４ｅを有している。
支持部材７４ｄは、コイル状単管３５ｒを載置支持する部位であり、パイプ部７４ｄａと突出部７４ｄｂを備えている。
パイプ部７４ｄａは、棒体７４ｂに沿って当該棒体７４ｂを囲むように円筒形状に設けられている。
突出部７４ｄｂは、棒体７４ｂ（パイプ部７４ｄａ）の側部から先端側に向けてＬ字状に突出するようにパイプ部７４ｄａに設けられている。このＬ字状の突出部７４ｄｂのうち末端側の部位（棒体７４ｂの軸方向と交差する方向に沿った部位）は、コイル状単管３５ｒを載置支持するためのものである。また先端側の部位（棒体７４ｂの軸方向と略平行の部位）は、コイル状単管３５ｒ（単管３５の束）の横方向（水平方向）への広がりを抑制するためのものである。

広がり防止棒７４ｅは、棒体７４ｂにおいて支持部材７４ｄのパイプ部７４ｄａよりも先端側（外側）に配置されている。広がり防止棒７４ｅは、棒体７４ｂの軸方向と交差する方向に棒体７４ｂから延出している。そして、広がり防止棒７４ｅは、コイル状単管３５ｒ（各単管３５）の外側への広がりを抑制するとともに、リール部材７４の回転により鉛直方向の下方に位置するときには、単管３５が自重により落下（脱落）することを防止する。

また、広がり防止棒７４ｅは、剛体部７４ｅａと柔軟性部７４ｅｂを備えている。
剛体部７４ｅａは、例えば棒体７４ｂと同じ材料で形成された棒状の部材である。
柔軟性部７４ｅｂは、弾性体（ゴムなど）で形成されており、広がり防止棒７４ｅにおいて剛体部７４ｅａよりも先端に設けられている。本実施形態では、柔軟性部７４ｅｂとしてゴム製のチューブが用いられている。柔軟性部７４ｅｂは所定値以上の応力が加えられた場合に変形（弾性変形）し、その応力が解除されると元の形に戻る。

図８に示すように、広がり防止棒７４ｅとパイプ部７４ｄａ（棒体７４ｂ）と突出部７４ｄｂとによって閉空間が形成されている。この閉空間内にコイル状単管３５ｒを配置することにより、コイル状単管３５ｒが管保持部７４ｃに保持されることになる。

支持部材７４ｄ及び広がり防止棒７４ｅは、図８に示すように、それぞれネジ７７、ネジ７８により棒体７４ｂに固定されている。

なお、本実施形態の支持部材７４ｄ（パイプ部７４ｄａ、突出部７４ｄｂ）は、ネジ７７を緩めることにより、棒体７４ｂの軸方向（図８のスライド方向）にスライドさせることが可能ある。さらに、ネジ７７を緩めることにより、支持部材７４ｄは、棒体７４ｂの軸Ｐを中心として回転方向（時計方向、及び、反時計方向）に回転可能となっている。

また、本実施形態の広がり防止棒７４ｅ（剛体部７４ｅａ、柔軟性部７４ｅｂ）は、ネジ７８を緩めることにより、棒体７４ｂの軸Ｐを中心として回転方向（時計方向、及び、反時計方向）に回転可能となっている。

＜＜＜コイル状単管の取り付けについて＞＞＞
図９Ａ〜図９Ｃは、コイル状単管３５ｒの取り付けについて説明するための概念図である。なお、ここでは説明の都合上一つの棒体７４ｂのみについて示しているが、各棒体７４ｂで同じ処理を行う。

まず、図９Ａの状態において、各棒体７４ｂの支持部材７４ｄのネジ７７をそれぞれ緩める。そして、図９Ｂに示すように、各支持部材７４ｄを内側（芯軸部７４ａ側）にスライドさせる。その後、コイル状単管３５ｒを配置する。このとき支持部材７４ｄを芯軸部７４ａ側にスライドさせているので、支持部材７４ｄ（より具体的には突出部７４ｄｂ）が邪魔にならず簡易にコイル状単管３５ｒを配置することができる。なお、対向する２つの支持部材７４ｄ（より具体的には突出部７４ｄｂ）の先端間の距離がコイル状単管３５ｒの内径よりも小さくなるまでスライドさせると、コイル状単管３５ｒを取り付ける際に突出部７４ｄｂが全く邪魔にならないので、より簡易にコイル状単管３５ｒを取り付けることができる。

次に、図９Ｃに示すように、支持部材７４ｄを反対側（棒体７４ｂの先端側）にスライドさせて元の位置に戻し、ネジ７７を締め付ける。これにより、コイル状単管３５ｒは、支持部材７４ｄと広がり防止棒７４ｅとによって形成される閉空間に保持されることとなる。

また、前述したように支持部材７４ｄと広がり防止棒７４ｅは、それぞれ棒体７４ｂの軸Ｐを中心として時計方向、及び、反時計方向に回転可能であるので、棒体７４ｂの軸Ｐを中心とした軸周りの傾きを調整することができる。

図１０は、管保持部７４ｃの傾きの調整についての説明図である。なお、図１０は、棒体７４ｂの軸Ｐの延長上から見た状態を示したものである。実線は管保持部７４ｃの傾き調整前の形状であり、破線は管保持部７４ｃの傾き調整後の形状を示している。

図の実線（調整前）において、閉空間の大きさがコイル状単管３５ｒの束の大きさよりもかなり大きい場合、あるいは、単管３５を繰り出すことによってコイル状単管３５ｒの束の大きさが小さくなった場合、コイル状単管３５ｒを挟持することができず、各単管３５がばらけやすくなる。

そこで、図の破線のように管保持部７４ｃ（支持部材７４ｄ、広がり防止棒７４ｅ）の傾きを調整すると、棒体７４ｂと管保持部７４ｃとによってコイル状単管３５ｒを確実に挟持することができ、コイル状単管３５ｒの幅（横幅）に対応することができる。よって、閉空間内でコイル状単管３５の各単管３５がばらけるのを抑制することができる。

＜＜＜リール装置の動作について＞＞＞
図１１Ａ〜図１１Ｄはリール装置７０から単管３５を繰り出す動作についての説明図である。

まず、図１１Ａに示すように、リール装置７０に取り付けられたコイル状単管３５ｒから単管３５の先端を引っ張ると、コイル状単管３５ｒが回転するとともに、リール装置７０のリール部材７４も回転支軸７２ｄを中心として同じ方向に回転する。この回転に応じて、繰り出し位置に近い管保持部７４ｃでは引っ張り力を受けた単管３５が広がり防止棒７４ｅに当接する。

その後、単管３５を引っ張り続け、図１１Ｂに示すように、単管３５を広がり防止棒７４ｅの柔軟性部７４ｅｂの方に移動させる。引っ張り力を受けた単管３５が柔軟性部７４ｅｂに到達すると、図１１Ｃに示すように、当該単管３５は柔軟性部７４ｅｂを変形（弾性変形）させる。これにより、図１１Ｄに示すように、単管３５が外部に取り出される。また、柔軟性部７４ｅｂは元の形状に戻り、他の単管３５が外部に取り出されることを防止する。なお、柔軟性部７４ｅｂが変形するのは引っ張り力を受けた単管３５と当接した場合のみである、例えば、柔軟性部７４ｅｂは、重力を受けた単管３５と当接しても変形しない。これにより、広がり防止棒７４ｅは、コイル状単管３５ｒの単管３５の広がりや脱落（落下）を確実に防止することができる。

その後、単管３５を引っ張り続けると、コイル状単管３５ｒ及びリール部材７４がさらに回転し、上記の広がり防止棒７４ｅから取り出された単管３５は、別の（回転方向の下流側の）広がり防止棒７４ｅに当接する。ここでも同様の動作が行われる。

以下同様に、単管３５を引っ張り続けることにより、順次、単管３５がリール装置７０から順次繰り出されることになる。本実施形態では、回転支軸７２ｄに設けられたリール部材７４の向きが異なる（軸方向に関して対称である）が、建て込みの際の単管３５の繰り出し方向は同じである。これにより、建て込みの際に単管３５の巻き癖が揃うので、建て込みの作業がより容易になる。

なお、前述した管保持部７４ｃの傾きを調整する際に、リール部材７４の回転方向に対して、棒体７４ｂよりも当該棒体７４ｂに設けられた広がり防止棒７４ｅの柔軟性部７４ｅｂの方が下流になるようにすることが望ましい。こうすることで、単管３５を繰り出す際に、単管３５を広がり防止棒７４ｅに沿って柔軟性部７４ｅｂ側に案内することができ、反対側（棒体７４ｂ側）には移動しにくくなるので、単管３５をより確実に取り出すようすることができる。

＜＜＜リール装置の配置について＞＞＞
リール装置として、例えば、コイル状単管３５ｒを取り付けた状態で竪孔２３の略直上に吊り下げて、コイル状単管３５ｒを回転させて単管３５を繰り出すタイプのものが知られている。しかし、掘削孔の上方というのは、実際に建て込む位置なので、建て込み状態の監視など種々の作業が発生し易い場所（つまり作業員の立ち寄り頻度の高い場所）である。そのため、上述のようにリール装置を掘削孔の略直上に吊り下げ配置すると、作業安全上好ましくない。

本実施形態のリール装置７０は、地盤Ｇ上（より具体的には、竪孔２３の側方の地盤Ｇ上）に配置しているので、上述したような吊り下げるタイプのものと比べて安全性を高めることができる。

なお、この場合、竪孔２３の周りに建て込み装置配置用の場所が必要になる。特に本実施形態では図２Ｂに示すように一つの竪孔２３に４つの単管３５を建て込んでいる。

ここで、もし仮に、各リール装置７０に取り付けることのできるコイル状単管３５ｒが一つの場合、リール装置７０は４つ必要になり、竪孔２３の側方に４つのリール装置７０を配置しなければならない。例えば、竪孔２３の周囲に放射状に４つのリール装置７０を配置したり、竪孔２３を挟む両側にリール装置７０を２つずつ平行に配置したりしなくてはならない。いずれの場合においても、竪孔２３の周りに建て込み装置配置用の広いスペースが必要になる。

これに対し、本実施形態のリール装置７０では、リール部材７４が２つ設けられており、それぞれにコイル状単管３５ｒ（コイル状に巻回された１本の単管３５）を取り付けることができる。つまり、１つのリール装置７０にコイル状単管３５を２つ取り付けることができ、リール装置７０から２本の単管３５を繰り出すことができる。これにより４つの単管３５を建て込む場合においても竪孔２３を挟む両側の地盤Ｇ上に２つ（一対）のリール装置７０を配置すればよいことになる。よって、設置スペースの低減を図ることができる。また、２つのリール部材７４は回転支軸７２ｄを中心に回転可能であり、一つのリール装置７０から２つの単管３５を同じ方向に繰り出すことが出来る。単管３５の繰り出す方向が同じなので、竪孔２３内に単管３５を建て込む際に、単管３５の巻き癖が揃う。これにより、巻き癖の影響を受け難くすることができる。よって、竪孔２３内に単管３５を建て込みしやすい。

以上、説明したように、本実施形態のリール装置７０は、竪孔２３の側方の地盤Ｇ上に配置され、軸方向が鉛直方向と交差する回転支軸７２ｄを有する架台７２と、回転支軸７２ｄに回転可能に支持された２つのリール部材７４を備えている。この２つのリール部材７４は回転支軸７２ｄの軸方向に並び、各々、コイル状単管３５ｒが取り付けられている。

そして、回転支軸７２ｄを中心に２つのリール部材７４を回転させることにより、各リール部材７４に取り付けられたコイル状単管３５ｒ（単管３５）を、それぞれ竪孔２３へ繰り出し可能に構成さている。

これにより、安全性を高めることができるとともに、設置スペースの低減を図ることが可能である。

＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。

＜リール装置について＞
前述の実施形態のリール装置７０では、回転支軸７２ｄにリール部材７４を２つ設けていたがこれには限られず、回転支軸７２ｄにリール部材７４を３つ以上設けてもよい。なお、これら複数のリール部材７４は、互いに独立に回転可能であることが望ましい。これにより、単管３５の送り量をそれぞれ調整できるので、各リール部材７４から繰り出される単管３５がバラバラに動いて揃わないような場合にも対応できる。よって、建て込みの作業をより容易にすることができる。
また、リール装置７０の架台７２及びリール部材７４の構成は上述したものには限られない。例えば、リール部材７４の広がり防止棒７４ｅは無くてもよい。また、支持部材７４ｄはスライド式でなく、例えば、取り外し式に構成されていてもよい。また、棒体７４ｂの軸Ｐに対する管保持部７４ｃ（支持部材７４ｄ、広がり防止棒７４ｅ）の傾きが固定であってもよい（回転可能に構成されていなくてもよい）。

また、前述したリール装置７０の柔軟性部７４ｅｂはゴム製のチューブであったがこれには限られない。例えば、棒状のバネであってもよい。

＜リール装置の配置について＞
前述の実施形態では、竪孔２３を挟む両側の地盤Ｇ上にリール装置７０を、配置していたがこれには限られない。例えば、竪孔２３の片側（一方側）に１つ配置してもよい。この場合においても、例えば１本の単管３５を繰り出す建て込み装置を２つ配置する場合と比べて設置スペースの低減を図ることができる。

＜単管について＞
前述の実施形態では、竪孔２３に４本の単管３５を建て込んでいたがこれには限らない。例えば３本でもよいし、５本以上でもよい。また、前述の実施形態では往路用の単管３５（３５ａ）が１本で復路用の単管３５（３５ｂ）が３本であったがこれには限らない。例えば往路用の単管３５（３５ａ）と復路用の単管３５（３５ｂ）がそれぞれ２本であってもよい。

＜竪孔について＞
竪孔２３は、地盤Ｇを鉛直方向に掘削したものであればよく、構造や形成方法は前述した実施形態には限られない。

１ 建物、１１ 地中熱利用システム、１５ ヒートポンプ、
１７ 循環ポンプ、２１ 地中熱交換器、
２３ 竪孔、２４ ケーシング鋼管、
２６ 熱媒体、２７ 充填材、
３１ 採放熱管、３５ 単管、３５ａ 単管（往路用）、
３５ｂ 単管（復路用）、３５ｒ コイル状単管、
３６ 流路接続部、３７ 本体部、
３７ａ 上部室、３７ｂ 下部室、３８ 管状突出部、
４０ スペーサー、４２ 支持部、４４ 繋ぎ部、
７０ リール装置、７２ 架台、
７２ａ 下部フレーム、７２ｂ 支持フレーム、
７２ｃ 補助フレーム、７２ｄ 回転支軸、
７４ リール部材、７４ａ 芯軸部、７４ｂ 棒体
７４ｃ 管保持部、７４ｄ 支持部材、
７４ｄａ パイプ部、７４ｄｂ 突出部
７４ｅ 広がり防止棒、７４ｅａ 剛体部、
７４ｅｂ 柔軟性部、
７７ ネジ、７８ ネジ
ＳＰ２３ 空間、Ｇ 地盤（地面）

Claims (3)

1. 地中熱交換器に係る複数の管部材を地盤に形成された掘削孔に建て込むための管部材の建て込み装置であって、
   前記掘削孔の側方の前記地盤上に配置され、軸方向が鉛直方向と交差する回転支軸を有する架台と、
   前記回転支軸に回転可能に支持された複数のリール部材であって、前記軸方向に並び、各々、コイル状に巻回された状態の１本の前記管部材が取り付けられる複数のリール部材と、
   を備え、
   前記回転支軸を中心に前記複数のリール部材を回転させることにより、各リール部材に取り付けられた前記管部材を、それぞれ前記掘削孔へ繰り出し可能に構成され、
   前記複数のリール部材は、前記回転支軸の軸方向において並んで設けられている第一リール部材及び第二リール部材であり、
   第一リール部材は、前記回転支軸に垂直回転可能に設けられた第一回転軸部と、前記第一回転軸部から放射状に広がるように設けられた複数の第一棒体と、前記複数の第一棒体の先端側にそれぞれ設けられ、矩形状の閉空間を形成しコイル状に巻回された状態の前記管部材を該閉空間に保持するための複数の第一管保持部と、を備え、
   第二リール部材は、前記回転支軸に垂直回転可能に設けられた第二回転軸部と、前記第二回転軸部から放射状に広がるように設けられた複数の第二棒体と、前記複数の第二棒体の先端側にそれぞれ設けられ、矩形状の閉空間を形成しコイル状に巻回された状態の前記管部材を該閉空間に保持するための複数の第二管保持部と、を備え、
   各々の前記第一管保持部は、前記第一棒体の側部から先端に向けてＬ字状に突出する第一突出部であって、前記第一棒体の軸方向と交差する方向に沿う第一部位と前記第一棒体の軸方向と平行な方向に沿う第二部位を有する第一突出部と、前記第一棒体から該第一棒体の軸方向と交差する方向に延出し、前記コイル状に巻回された前記管部材の広がりを抑制するための第一広がり防止棒と、を有し、前記第一広がり防止棒の先端には、弾性変形して前記管部材を前記閉空間の外部へ移動させる第一弾性部が前記第二部位の先端と係合した状態で備えられており、
   各々の前記第二管保持部は、前記第二棒体の側部から先端に向けてＬ字状に突出する第二突出部であって、前記第二棒体の軸方向と交差する方向に沿う第一部位と前記第二棒体の軸方向と平行な方向に沿う第二部位を有する第二突出部と、前記第二棒体から該第二棒体の軸方向と交差する方向に延出し、前記コイル状に巻回された前記管部材の広がりを抑制するための第二広がり防止棒と、を有し、前記第二広がり防止棒の先端には、弾性変形して前記管部材を前記閉空間の外部へ移動させる第二弾性部が前記第二部位の先端と係合した状態で備えられており、
   前記第一広がり防止棒の延出方向及び前記第二広がり防止棒の延出方向は、共に前記回転支軸の軸方向に沿っており、
   前記第一広がり防止棒は、第二管保持部から離れる方向に延出し、前記第二広がり防止棒は、前記第一管保持部から離れる方向に延出していることを特徴とする管部材の建て込み装置。
2. 請求項１に記載の管部材の建て込み装置であって、
   前記複数のリール部材は、互いに独立に回転可能である、
   ことを特徴とする管部材の建て込み装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の管部材の建て込み装置であって、
   前記掘削孔へ繰り出しを行う際の前記複数のリール部材の回転方向は同じである、
   ことを特徴とする管部材の建て込み装置。