特許 6087229 地中熱交換機能を有する鋼矢板、地中熱交換配管システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6087229

(24)【登録日】2017年2月10日

(45)【発行日】2017年3月1日

(54)【発明の名称】地中熱交換機能を有する鋼矢板、地中熱交換配管システム

(51)【国際特許分類】

   E02D 5/04 20060101AFI20170220BHJP

   F24J 3/08 20060101ALI20170220BHJP

【ＦＩ】

   E02D5/04

   F24J3/08

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-142509(P2013-142509)

(22)【出願日】2013年7月8日

(65)【公開番号】特開2015-14171(P2015-14171A)

(43)【公開日】2015年1月22日

【審査請求日】2015年7月28日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000220262

【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】特許業務法人青海特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小林 賢知

【審査官】 神尾 寧

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１３−５２４１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２１４７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２６８９５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ ５／００−５／２０

Ｅ０２Ｄ ３／１０

Ｆ２４Ｊ ３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼矢板基体と、
前記鋼矢板基体に設けられ、該鋼矢板基体の長手方向に延在した収容空間が内部に形成される収容部と、
前記収容部および前記鋼矢板基体のいずれか一方または双方に設けられ、地中の土砂との接触面積を増加させる突出部と、
前記収容空間に収容され、内部を熱媒が流通する熱交換配管と、
を備え、
前記熱交換配管は、
前記鋼矢板基体の長手方向に延在するとともに、前記収容部に互いに並列して収容された往路管および復路管と、
前記往路管の一端と前記復路管の一端とを接続する接続管と、
を備え、
前記往路管には、前記接続管に接続される一端側と反対側に入口端が設けられ、前記復路管には、該接続管に接続される一端側と反対側に出口端が設けられ、該入口端から該往路管に流入した前記熱媒が、該接続管および該復路管を介して、該復路管の該出口端から外部に排出され、
前記復路管の前記出口端側の外周面に断熱材が設けられていることを特徴とする地中熱交換機能を有する鋼矢板。

【請求項2】

前記収容部は、前記鋼矢板基体に固定された板部材で構成され、該板部材と該鋼矢板基体との間に前記収容空間が形成されることを特徴とする請求項１に記載の地中熱交換機能を有する鋼矢板。

【請求項3】

地中に埋設される鋼矢板基体と、
前記鋼矢板基体に設けられ、該鋼矢板基体の長手方向に延在した収容空間が内部に形成される収容部と、
前記収容部および前記鋼矢板基体のいずれか一方または双方に設けられ、地中の土砂との接触面積を増加させる突出部と、
前記収容空間に収容され、内部を熱媒が流通する熱交換配管と、
前記熱交換配管に接続される配管を有し、該配管と該熱交換配管との間で前記熱媒を循環させるとともに、該熱交換配管から該配管に還流した該熱媒の熱を回収する熱回収装置と、
を備え、
前記熱交換配管は、
前記鋼矢板基体の長手方向に延在するとともに、前記収容部に互いに並列して収容された往路管および復路管と、
前記往路管の一端と前記復路管の一端とを接続する接続管と、
を備え、
前記往路管には、前記接続管に接続される一端側と反対側に入口端が設けられ、前記復路管には、該接続管に接続される一端側と反対側に出口端が設けられ、該入口端から該往路管に流入した前記熱媒が、該接続管および該復路管を介して、該復路管の該出口端から外部に排出され、
前記復路管の前記出口端側の外周面に断熱材が設けられていることを特徴とする地中熱交換配管システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地中の土砂との間で熱交換を行う地中熱交換機能を有する鋼矢板、地中熱交換配管システムに関する。

【背景技術】

【0002】

深さ１０メートル程度の地中の温度は、地表の年平均気温とほぼ一定に保たれている。このため、夏季の地中の温度は外気温と比較して低く、冬季の地中の温度は外気温と比較して高い。この地中の熱（地中熱）の特性を活かし、地中熱を冷熱源および温熱源として利用する技術が知られている。

【0003】

例えば、特許文献１に示される地中熱ヒートポンプシステムは、地中に埋設された地中熱交換配管に不凍液等の熱媒を流通させることで、地中熱と熱媒との間で熱交換を行う。そして、熱回収装置である地中熱ヒートポンプは、地中熱と熱交換を行った熱媒を熱源として室内の温度を変化させる。したがって、夏季には、外気温と比較して低い温度の熱源を利用して冷房とすることが可能となり、冬季には、外気温と比較して高い温度の熱源を利用して暖房とすることが可能となる。このため、地中熱ヒートポンプシステムは、外気を熱源とするヒートポンプと比較して、使用する電力を削減できるとともに、二酸化炭素排出量を低減することができる。また、冷房排熱を地中に放出するため、ヒートアイランド効果の抑制に繋がる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−２５７７３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の地中熱ヒートポンプシステムを採用するには、地中熱を回収するための熱交換配管を地中に埋設する必要がある。熱交換配管を地中に埋設する際には、油圧ショベル、ボーリング、アースオーガ等の大型の重機を用いて地下十数から百数十メートルの穴を掘削し、こうして形成された穴に、熱交換配管を挿入したり、敷き詰めたりするといった工法が採られる。しかしながら、こうした工法では、掘削のために大型の重機を用いることから、掘削作業時の騒音および振動が問題となり、また、作業時間が長時間となるばかりか、掘削により発生する残土処理が必要となり、熱交換配管の設置費用が高くなってしまうという課題がある。

【0006】

そこで、本発明はこのような課題に鑑み、熱交換配管の設置作業時の騒音および振動を低減するとともに、設置費用を低減することができる地中熱交換機能を有する鋼矢板、地中熱交換配管システムを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の地中熱交換機能を有する鋼矢板は、鋼矢板基体と、鋼矢板基体に設けられ、鋼矢板基体の長手方向に延在した収容空間が内部に形成される収容部と、収容部および鋼矢板基体のいずれか一方または双方に設けられ、地中の土砂との接触面積を増加させる突出部と、収容空間に収容され、内部を熱媒が流通する熱交換配管と、を備え、熱交換配管は、鋼矢板基体の長手方向に延在するとともに、収容部に互いに並列して収容された往路管および復路管と、往路管の一端と復路管の一端とを接続する接続管と、を備え、往路管には、接続管に接続される一端側と反対側に入口端が設けられ、復路管には、接続管に接続される一端側と反対側に出口端が設けられ、入口端から往路管に流入した熱媒が、接続管および復路管を介して、復路管の出口端から外部に排出され、復路管の出口端側の外周面に断熱材が設けられていることを特徴とする。

【0010】

また、収容部は、鋼矢板基体に固定された板部材で構成され、板部材と鋼矢板基体との間に収容空間が形成されるとしてもよい。

【0012】

上記課題を解決するために、本発明の地中熱交換配管システムは、地中に埋設される鋼矢板基体と、鋼矢板基体に設けられ、鋼矢板基体の長手方向に延在した収容空間が内部に形成される収容部と、収容部および鋼矢板基体のいずれか一方または双方に設けられ、地中の土砂との接触面積を増加させる突出部と、収容空間に収容され、内部を熱媒が流通する熱交換配管と、熱交換配管に接続される配管を有し、配管と熱交換配管との間で熱媒を循環させるとともに、熱交換配管から配管に還流した熱媒の熱を回収する熱回収装置と、を備え、熱交換配管は、鋼矢板基体の長手方向に延在するとともに、収容部に互いに並列して収容された往路管および復路管と、往路管の一端と復路管の一端とを接続する接続管と、を備え、往路管には、接続管に接続される一端側と反対側に入口端が設けられ、復路管には、接続管に接続される一端側と反対側に出口端が設けられ、入口端から往路管に流入した熱媒が、接続管および復路管を介して、復路管の出口端から外部に排出され、復路管の出口端側の外周面に断熱材が設けられていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、熱交換配管の設置作業時の騒音および振動を低減するとともに、設置費用を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】地中熱交換配管システムを説明するための図である。

【図2】第１の実施形態にかかる鋼矢板を説明するための図である。

【図3】第１の実施形態にかかる鋼矢板の設置方法の流れを説明するためのフローチャートである。

【図4】第１の実施形態の変形例１にかかる鋼矢板を説明するための図である。

【図5】第１の実施形態の変形例２にかかる鋼矢板を説明するための図である。

【図6】第１の実施形態の変形例３にかかる鋼矢板を説明するための図である。

【図7】第２の実施形態にかかる鋼矢板および第２の実施形態の変形例にかかる鋼矢板を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0017】

本実施形態における地中熱交換機能を有する鋼矢板の構成について理解を容易にするため、まず、地中熱交換機能を有する鋼矢板を使用した地中熱交換配管システム１００を説明する。図１は、地中熱交換配管システム１００を説明するための図である。図中、熱媒の流れを黒矢印で、空気の流れを白抜き矢印で示す。

【0018】

図１に示すように、地中熱交換配管システム１００は、鋼矢板１２０と、ヒートポンプ１４０と、室内機１６０とを含んで構成される。鋼矢板１２０の詳細な説明は後述するが、鋼矢板１２０は、不凍液等の熱媒が流通する熱交換配管１２６を備えた地中熱交換器として機能し、深度２０から１００メートル程度に設置される。ヒートポンプ１４０は熱回収装置であり、例えば、冷暖房の室外機である。ヒートポンプ１４０は建物Ｂの屋外の地上部に設けられ、冷媒の圧縮と膨張を繰り返すことで空気の温度を変える。具体的には、夏季に冷房として使用する場合、配管１４０ｄを流通した冷媒は、膨張弁１４２により減圧されて低温の液体となり、配管１４０ｂを介して室内機１６０に送られ、室内の空気とを熱交換することで室内の空気を冷却する。熱交換された冷媒は配管１４０ａを介してヒートポンプ１４０に戻り、コンプレッサ１４４により圧縮されて高温のガスとなり、配管１４０ｃを流通し、熱交換配管１２６を流通する熱媒と熱交換することで冷却される。このとき、外気温と比較して低い温度の地中熱を利用することができる。そして、冷却された冷媒は再び配管１４０ｄを流通する。

【0019】

冬季に暖房として使用する場合、配管１４０ｃを流通し、コンプレッサ１４４により圧縮されて高温のガスとなった冷媒が、配管１４０ａを介して室内機１６０に送られ、室内の空気と熱交換することで室内の空気を暖める。熱交換された冷媒は、配管１４０ｂを介してヒートポンプ１４０に戻り、膨張弁１４２により減圧されて低温の液体となり、配管１４０ｄを流通し、熱交換配管１２６を流通する熱媒と熱交換することで温められる。このとき、外気温と比較して高い温度の地中熱を利用することができる。そして、暖められた冷媒は再び配管１４０ｃを流通する。

【0020】

ここでは、一般的な地中熱ヒートポンプの事例を例示したが、河川熱利用、海水利用ヒートポンプの熱交換に用いてもよい。またヒートポンプを用いない直接熱交換に用いてもよい。すなわち、単純に夏季に冷熱を得るために開放型の配管構成にして冷媒を流通することや、空気循環にすることもある。

【0021】

また、太陽熱温水器と組み合わせた「ソルエア」方式の地中熱ヒートポンプシステムでは、季節単位で太陽熱を地中熱として蓄積することができる。具体的には、夏季に地中の温度は太陽熱によって数十℃に上昇するため、この熱を地中熱として蓄積し、冬季に利用する。なお、このような「ソルエア」方式の地中熱ヒートポンプシステムに本発明の鋼矢板１２０を用いる場合には、鋼矢板１２０を地中に埋設した状態で、鋼矢板１２０上方の地表面に断熱材を敷き、地中熱が地表から大気に漏れださないようにすることで地中熱の蓄積の効果を大きくできる。

【0022】

地中熱交換用の鋼矢板１２０は、建物Ｂの下部の地中に限らず、道路、公園などにも、上下水道やガス管などの既設埋設物を避けさえすれば、埋設可能である。

【0023】

凍結の恐れのある道路などでは、ヒートパイプ方式で熱を汲み上げて冬季の路面凍結を避けることも可能となる。

【0024】

（第１の実施形態：鋼矢板１２０）
次に、第１の実施形態にかかる鋼矢板１２０の構成について説明する。図２は、第１の実施形態にかかる鋼矢板１２０を説明するための図であり、図２（ａ）は鋼矢板１２０の斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＩＩ（ｂ）−ＩＩ（ｂ）線における水平断面図である。

【0025】

図２に示すように、鋼矢板１２０は、鋼矢板基体１２２、収容部１２４、熱交換配管１２６を含んで構成される。鋼矢板基体１２２は、略方形の平板であるウェブ部１２２ａと、ウェブ部１２２ａの短手方向の両端部に、所定の角度を有して設けられた略方形の平板であるフランジ部１２２ｂとを含んで構成されるＵ型鋼矢板である。フランジ部１２２ｂにおける、ウェブ部１２２ａと接合された短手方向の一端部と反対側の他端部には、継手部１２２ｃが設けられている。継手部１２２ｃは、フランジ部１２２ｂの短手方向の他端部を、ウェブ部１２２ａと略平行となるようにウェブ部１２２ａ外方に屈曲させた部位である。継手部１２２ｃには爪部１２２ｄが設けられ、爪部１２２ｄと、別の鋼矢板１２０の継手部１２２ｃとを嵌合させることで、鋼矢板基体１２２を連結させることができる。

【0026】

収容部１２４は、断面コ字（Ｕ字）型の板部材で構成され、収容部１２４の長手方向の長さは鋼矢板基体１２２の長手方向の長さよりも短く、収容部１２４の短手方向の長さは鋼矢板基体１２２におけるウェブ部１２２ａの短手方向の長さより短い。収容部１２４を構成する板部材において、対向に配置される２枚の板の短手方向の一端側が、例えば溶接等により鋼矢板基体１２２のウェブ部１２２ａに接合される。収容部１２４がウェブ部１２２ａに設けられることで、収容空間１２４ｂが形成される。

【0027】

収容部１２４の長手方向の一端には底部１２４ａが設けられている。底部１２４ａには、収容部１２４におけるウェブ部１２２ａと略水平な面の長手方向の一端から、ウェブ部１２２ａに向かって傾斜面が形成される。底部１２４ａの傾斜面により、鋼矢板１２０が地中に埋設される際の抵抗が軽減される。

【0028】

熱交換配管１２６は、不凍液等の熱媒が流通される配管であり、鋼矢板基体１２２のウェブ部１２２ａと収容部１２４とで形成される収容空間１２４ｂに収容される。本実施形態で用いる熱交換配管１２６は、従来の地中熱ヒートポンプシステムで使用されている市販の熱交換配管（例えば、Ｕチューブ）を使用することができる。熱交換配管１２６は、ヒートポンプ１４０の配管１４０ｃ、１４０ｄがそれぞれ接続される往路管１２６ａ、復路管１２６ｂと、往路管１２６ａの一端と復路管１２６ｂの一端とを接続する接続管１２６ｃとを含んで構成される。接続管１２６ｃが鋼矢板基体１２２の長手方向の一端側（底部１２４ａ側）に位置し、往路管１２６ａの他端側の入口端１２６ｄと、復路管１２６ｂの他端側の出口端１２６ｅとが、鋼矢板基体１２２の長手方向の他端側に位置するように、往路管１２６ａと復路管１２６ｂとが並列して収容部１２４に収容される。

【0029】

熱媒は、入口端１２６ｄから往路管１２６ａへ流入し、往路管１２６ａ内を流通しながら地中熱と熱交換される。そして、熱媒は、接続管１２６ｃを流通すると流通方向を略１８０度反転して、復路管１２６ｂを流通し、出口端１２６ｅから排出される。

【0030】

（鋼矢板１２０設置方法）
次に、鋼矢板１２０の具体的な設置方法について説明する。図３は、第１の実施形態にかかる鋼矢板１２０の設置方法の流れを説明するためのフローチャートである。図３に示すように、本実施形態にかかる鋼矢板１２０の設置方法は、埋設工程Ｓ２１０と配管収容工程Ｓ２２０とを含む。

【0031】

（埋設工程Ｓ２１０）
収容部１２４を設けた鋼矢板基体１２２は、圧入工法やバイブロ工法により地中に埋設することが可能である。収容部１２４を設けた鋼矢板基体１２２が設置される地面の鉛直上方において、収容部１２４を設けた鋼矢板基体１２２は、長手方向における、収容部１２４の底部１２４ａ側の一端を下にした状態で、圧入機に支持される。そして、圧入機によって収容部１２４を設けた鋼矢板基体１２２の一端側から地中に圧入される。

【0032】

（配管収容工程Ｓ２２０）
熱交換配管１２６は、地中に埋設された、収容部１２４を設けた鋼矢板基体１２２における収容空間１２４ｂ内に収容される。収容部１２４に収容された熱交換配管１２６は接続管１２６ｃが収容部１２４の底部１２４ａ側に位置し、往路管１２６ａの入口端１２６ｄと、復路管１２６ｂの出口端１２６ｅとが、鋼矢板基体１２２の一端側に位置する。そして、往路管１２６ａと復路管１２６ｂとが並列する。

【0033】

熱交換配管１２６が収容部１２４に収容された後、熱交換配管１２６の周囲の収容空間１２４ｂに土や砂が充填される。これにより、熱交換配管１２６と鋼矢板基体１２２および収容部１２４との伝熱効率を向上させることができる。

【0034】

従来、熱交換配管１２６を地中に埋設する際には、大型の重機を用いて地下数十から百数十メートルの穴を掘削し、こうして形成された穴に熱交換配管１２６が挿入されていた。このため、掘削作業時の騒音や振動が問題となり、また、作業時間が長時間となるばかりか、掘削により発生する残土の処理が必要となり、熱交換配管１２６の設置費用が高くなっていた。

【0035】

圧入工法では主に油圧式圧入機等の小型の重機を用いるため、大型の重機が必要となる従来の工法と比較して騒音や振動が小さい。また、圧入工法では残土が発生せず、残土の処理にかかる時間と費用を削減することができるため、鋼矢板１２０の設置費用を低減することが可能となる。さらに、従来大型の重機を使用することができないため熱交換配管１２６を設置することができなかった狭小地でも、鋼矢板１２０を設置することが可能となる。

【0036】

また、従来では、一度挿入された熱交換配管１２６は容易に撤去することができなかったため、熱交換配管１２６が損傷した際に修理および交換することが困難であった。また、地上の建物の建て替えの際には、地中に設けられた熱交換配管１２６が建て替えの障害となるおそれがあった。本実施形態にかかる鋼矢板１２０では、鋼矢板１２０を１枚ずつ挿入および撤去することが可能であるため、熱交換配管１２６が損傷した際の修理および交換や、地上の建物の建て替えの際の撤去が容易となる。

【0037】

なお、熱交換配管１２６を収容空間１２４ｂに収容した状態で、鋼矢板１２０を圧入してもよい。

【0038】

以上説明したように、本実施形態にかかる鋼矢板１２０の設置方法によれば、作業時の騒音および振動を低減するとともに、設置費用を低減することができる。

【0039】

（第１の実施形態の変形例１）
図４は、第１の実施形態の変形例１にかかる鋼矢板１２０を説明するための図であり、図４（ａ）は第１の実施形態の変形例１にかかる鋼矢板１２０の斜視図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＩＩ（ｂ）−ＩＩＩ（ｂ）線における水平断面図である。なお、理解を容易にするため、図４（ａ）において収容部１２４を省略している。

【0040】

熱交換配管１２６において、往路管１２６ａを流通した熱媒は地中熱と熱交換され、復路管１２６ｂを流通してヒートポンプ１４０へ導入される。地中熱と熱交換された熱媒が復路管１２６ｂを流通する際、地表近くの土砂と熱交換されることで、熱交換配管１２６を流通する前と後との熱媒の温度差が小さくなる、つまり、結果として熱交換率が低下する可能性がある。そこで、図４に示すように、変形例１にかかる鋼矢板１２０では、復路管１２６ｂの外周面のうち、地表の近い部分に断熱材１２６ｆを設ける。断熱材１２６ｆによって、地中熱と熱交換された熱媒が復路管１２６ｂを流通する際に、地表近くの土砂と熱交換されることを抑制し、往路管１２６ａにおいて地中熱と熱交換された温度の熱媒をヒートポンプ１４０へ導入させることが可能となる。

【0041】

（第１の実施形態の変形例２）
図５は第１の実施形態の変形例２にかかる鋼矢板１２０を説明するための図であり、図５（ａ）は、鋼矢板１２０の斜視図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＩＶ（ｂ）−ＩＶ（ｂ）線における水平断面図である。

【0042】

図５に示すように、鋼矢板１２０における鋼矢板基体１２２および収容部１２４にはそれぞれ突出部としてフィン１２２ｅ、１２４ｃが設けられている。フィン１２２ｅは、鋼矢板基体１２２のウェブ部１２２ａにおいて、収容部１２４が設けられた側と逆側から外方に略垂直に突出し、鋼矢板基体１２２の長手方向に延在した平板である。本実施形態では、フィン１２２ｅは４個設けられている。また、フィン１２４ｃは、収容部１２４において、ウェブ部１２２ａと対向する面から外方に略垂直に突出し、収容部１２４の長手方向に延在した平板である。本実施形態では、フィン１２４ｃは２個設けられている。

【0043】

鋼矢板１２０がフィン１２２ｅ、１２４ｃを設けることで、鋼矢板１２０と地中の土砂との接触面積が増加し、鋼矢板１２０と地中の土砂との伝熱効率を向上させることができる。

【0044】

（第１の実施形態の変形例３）
図６は第１の実施形態の変形例３にかかる鋼矢板１２０を説明するための図であり、図６（ａ）は、鋼矢板１２０の斜視図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＶ（ｂ）−Ｖ（ｂ）線における水平断面図である。

【0045】

図６に示すように、鋼矢板１２０における鋼矢板基体１２２のウェブ部１２２ａは波形に形成され、突出部１２２ｆが設けられている。このため、鋼矢板１２０と地中の土砂との接触面積が増加し、鋼矢板１２０と地中の土砂との伝熱効率を向上させることができる。

【0046】

（第２の実施形態：鋼矢板３００）
図７は、第２の実施形態にかかる鋼矢板３００および第２の実施形態の変形例にかかる鋼矢板４００を説明するための図であり、図７（ａ）は鋼矢板３００の斜視図、図７（ｂ）は第２の実施形態の変形例にかかる鋼矢板４００の斜視図である。鋼矢板３００は、従来周知の排水機能を有する鋼矢板に、熱交換配管１２６を備えた構成である。上述した第１の実施形態における構成要素として既に述べた熱交換配管１２６は実質的に機能が等しいので重複説明を省略し、ここでは、構成が相違する排水機能を有する鋼矢板を主に説明する。

【0047】

図７（ａ）に示すように、鋼矢板３００では、液状化対策に用いられる市販の排水機能を有する鋼矢板を使用する。排水機能を有する鋼矢板は、鋼矢板基体１２２のウェブ部１２２ａに、断面コ字（Ｕ字）型の板部材３２２が備えられている。板部材３２２には、フィルタ付きの多数の排水孔３２４が設けられている。土壌の液状化層において、地震等により間隙水圧が上昇すると、土壌中の水は、フィルタを介して、排水孔３２４から板部材３２２とウェブ部１２２ａとの間に流入され、鋼矢板基体１２２の上方に排水される。収容部１２４（図２参照）に代えて、板部材３２２を収容部とし、板部材３２２とウェブ部１２２ａとの間に形成される収容空間３２２ａに熱交換配管１２６を挿入することで、市販の排水機能を有する鋼矢板を、地中熱交換機能を有する鋼矢板３００として、地中熱交換配管システム１００に利用することができる。

【0048】

このように、第２の実施形態によれば、市販の排水機能を有する鋼矢板を用いればよいので、鋼矢板３００を安価にかつ容易に製造することが可能となる。なお、排水機能を必要としない場合には、市販の排水機能を有する鋼矢板からフィルタを取り除いてもよい。

【0049】

（第２の実施形態の変形例）
図７（ｂ）に示すように、鋼矢板基体１２２に、板部材３２２と収容部１２４とを備えることで、排水機能と地中熱交換機能をともに有する鋼矢板４００として使用することができる。したがって、液状化対策を行う場合には、排水機能を有する鋼矢板と、地中熱交換配管システム１００における鋼矢板とを別個に設置する必要がなく、省スペース化を図ることができる。また、液状化対策と地中熱交換器の設置を同時に行うことができるため、設置費用を削減することが可能となる。

【0050】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な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ないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0051】

例えば、上記実施形態において、鋼矢板基体１２２はＵ型鋼矢板としたが、鋼矢板基体１２２の形状に制限はなく、Ｈ型鋼矢板、Ｚ型鋼矢板等を使用してもよい。

【0052】

また、上記実施形態において、熱交換配管１２６を収容空間１２４ｂ、３２２ａに収容した状態で鋼矢板１２０、３００、４００を地中に設置したが、熱交換配管１２６は、鋼矢板１２０、３００、４００を地中に設置した後に収容空間１２４ｂ、３２２ａに収容されてもよい。

【0053】

また、上記実施形態において、断面コ字（Ｕ字）型の収容部１２４が、鋼矢板基体１２２に設けられることで、鋼矢板基体１２２のウェブ部１２２ａと収容部１２４との間に収容空間１２４ｂが形成されるとしたが、上部が開口した箱型の収容部を鋼矢板基体１２２に設け、収容部の内部を収容空間としてもよい。

【0054】

また、上記実施形態において、復路管１２６ｂの外周面の一部に断熱材１２６ｆを設ける構成としたが、復路管１２６ｂの外周面の全部に断熱材１２６ｆを設けてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0055】

本発明は、地中の土砂との間で熱交換を行う地中熱交換機能を有する鋼矢板、地中熱交換配管システムに利用することができる。

【符号の説明】

【0056】

１００ 地中熱交換配管システム
１２０、３００、４００ 鋼矢板
１２２ 鋼矢板基体
１２２ｅ、１２４ｃ フィン（突出部）
１２２ｆ 突出部
１２４ 収容部
１２４ｂ、３２２ａ 収容空間
１２６ 熱交換配管
１２６ａ 往路管
１２６ｂ 復路管
１２６ｃ 接続管
１２６ｄ 入口端
１２６ｅ 出口端
１２６ｆ 断熱材
１４０ ヒートポンプ（熱回収装置）
１４０ｃ、１４０ｄ 配管
３２２ 板部材（収容部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】