特許 6982952 地中熱交換器

(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】6982952

(24)【登録日】2021年11月25日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】地中熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F24T 10/00 20180101AFI20211206BHJP

   F28D 7/12 20060101ALI20211206BHJP

   F28F 9/013 20060101ALI20211206BHJP

【ＦＩ】

   F24T10/00

   F28D7/12

   F28F9/013 D

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-122831(P2016-122831)

(22)【出願日】2016年6月21日

(65)【公開番号】特開2017-227361(P2017-227361A)

(43)【公開日】2017年12月28日

【審査請求日】2019年5月20日

【審判番号】不服2021-50(P2021-50/J1)

【審判請求日】2021年1月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(73)【特許権者】

【識別番号】504365799

【氏名又は名称】株式会社特研メカトロニクス

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】一色国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】金子 正

(72)【発明者】

【氏名】毎田 泰之

(72)【発明者】

【氏名】三小田 憲司

(72)【発明者】

【氏名】大原 功武

【合議体】

【審判長】 平城 俊雅

【審判官】 槙原 進

【審判官】 山崎 勝司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２５３７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３１９０４８７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１４−２０６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−７０６９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

F24T 10/15

F24T 10/17

F28D 7/12

F28F 9/013

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地中に埋設した少なくとも３本の管の内部に熱媒体を循環させ、地盤との間で熱交換を行う地中熱交換器であって、
前記少なくとも３本の管は、少なくとも１本の往路管と、少なくとも１本の復路管を含み、
前記少なくとも３本の管は、前記往路管又は前記復路管としての、第１管と第２管と第３管を有し、
前記往路管の管軸方向の端部と、前記復路管の前記管軸方向の端部とを、所定間隔離間させて連結する連結管であって、前記第１管の流路と前記第２管の流路と前記第３管の流路を接続する連結管と、
前記連結管とは前記管軸方向の異なる位置に設けられ、前記第１管と前記第２管とを前記所定間隔よりも大きい間隔に拡幅して保持する第１拡幅保持部材と、
前記連結管とは前記管軸方向の異なる位置に設けられ、前記第１管と前記第３管とを前記所定間隔よりも大きい間隔に拡幅して保持する第２拡幅保持部材と、
を備え、
前記管軸方向の第１位置には、第１拡幅保持部材が配置されており、且つ、前記第２拡幅保持部材が配置されておらず、
前記管軸方向の前記第１位置とは異なる第２位置では、前記第１拡幅保持部材が配置されておらず、且つ、前記第２拡幅保持部材が配置されている、
ことを特徴とする地中熱交換器。

【請求項2】

請求項１に記載の地中熱交換器であって、
前記往路管と前記復路管には、前記第１拡幅保持部材又は前記第２拡幅保持部材が前記管軸方向に沿って複数設けられている、
ことを特徴とする地中熱交換器。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の地中熱交換器であって、
前記第１拡幅保持部材又は前記第２拡幅保持部材は、前記往路管と前記復路管を平行に保持する、
ことを特徴とする地中熱交換器。

【請求項4】

請求項１又は２に記載の地中熱交換器であって、
前記往路管と前記復路管には、前記管軸方向に交差する幅方向の長さの異なる前記第１拡幅保持部材又は前記第２拡幅保持部材が複数設けられており、
複数の前記第１拡幅保持部材又は前記第２拡幅保持部材は、前記往路管と前記復路管との間隔が前記連結管から離れるにつれて大きくなるように前記往路管と前記復路管を保持する、
ことを特徴とする地中熱交換器。

【請求項5】

請求項１乃至請求項４の何れかに記載の地中熱交換器であって、
前記第１拡幅保持部材及び前記第２拡幅保持部材は、
前記往路管及び前記復路管が各々嵌合可能な一対の把持部と、
前記一対の把持部を接続する接続部と、
を有することを特徴とする地中熱交換器。

【請求項6】

請求項５に記載の地中熱交換器であって、
前記一対の把持部は、前記管と他の前記管を水平方向に近接させることで、それぞれ、前記管及び他の前記管と嵌合するように設けられている
ことを特徴とする地中熱交換器。

【請求項7】

請求項５又は６に記載の地中熱交換器であって、
前記接続部は、前記一対の把持部の中心線上に設けられている
ことを特徴とする地中熱交換器。

【請求項8】

請求項１乃至請求項７の何れかに記載の地中熱交換器であって、
前記地盤には鉛直方向に掘削孔が形成されており、
前記往路管及び前記復路管は、前記管軸方向が前記鉛直方向に沿うように前記掘削孔の内部に配置されている、
ことを特徴とする地中熱交換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地中熱交換器に関する。

【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、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。このような地中熱交換器として、例えば特許文献１に記載のＵ字状継手（連結管）を用いて、往路管と復路管とを連結したものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−３１３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述のようなＵ字状継手では往路管と復路管とが比較的近い位置（間隔）に配置される。このため復路管から往路管へと熱移動する現象（所謂ショートサーキット）が生じ、その結果、地中熱交換器の熱交換効率が低下するおそれがあった。

【0005】

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、その目的は、ショートサーキットの発生を抑制し、熱交換効率の向上を図ることにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

かかる目的を達成するため、本発明発の地中熱交換器は、地中に埋設した少なくとも３本の管の内部に熱媒体を循環させ、地盤との間で熱交換を行う地中熱交換器であって、
前記少なくとも３本の管は、少なくとも１本の往路管と、少なくとも１本の復路管を含み、
前記少なくとも３本の管は、前記往路管又は前記復路管としての、第１管と第２管と第３管を有し、
前記往路管の管軸方向の端部と、前記復路管の前記管軸方向の端部とを、所定間隔離間させて連結する連結管であって、前記第１管の流路と前記第２管の流路と前記第３管の流路を接続する連結管と、
前記連結管とは前記管軸方向の異なる位置に設けられ、前記第１管と前記第２管とを前記所定間隔よりも大きい間隔に拡幅して保持する第１拡幅保持部材と、
前記結管とは前記管軸方向の異なる位置に設けられ、前記第１管と前記第３管とを前記所定間隔よりも大きい間隔に拡幅して保持する第２拡幅保持部材と、
を備え、
前記管軸方向の第１位置には、第１拡幅保持部材が配置されており、且つ、前記第２拡幅保持部材が配置されておらず、
前記管軸方向の前記第１位置とは異なる第２位置では、前記第１拡幅保持部材が配置されておらず、且つ、前記第２拡幅保持部材が配置されている、
ことを特徴とする。
このような地中熱交換器によれば、ショートサーキットの発生を抑制でき、熱交換効率の向上を図ることができる。

【0007】

かかる地中熱交換器であって、前記往路管と前記復路管には、前記第１拡幅保持部材又は前記第２拡幅保持部材が前記管軸方向に沿って複数設けられていることが好ましい。
このような地中熱交換器によれば、往路管と復路管の管軸方向の長さにかかわらず、往路管と復路管を安定して保持することができる。

【0008】

かかる地中熱交換器であって、前記第１拡幅保持部材又は前記第２拡幅保持部材は、前記往路管と前記復路管を平行に保持してもよい。
このような地中熱交換器によれば、往路管と復路管との間隔を維持でき、ショートサーキットの発生を抑制することができる。

【0009】

かかる地中熱交換器であって、前記往路管と前記復路管には、前記管軸方向に交差する幅方向の長さの異なる前記第１拡幅保持部材又は前記第２拡幅保持部材が複数設けられており、複数の前記第１拡幅保持部材又は前記第２拡幅保持部材は、前記往路管と前記復路管との間隔が前記連結管から離れるにつれて大きくなるように前記往路管と前記復路管を保持してもよい。
このような地中熱交換器によれば、往路管と復路管とを緩やかに離間させることができる。

【0010】

かかる地中熱交換器であって、前記第１拡幅保持部材及び前記第２拡幅保持部材は、 前記往路管及び前記復路管が各々嵌合可能な一対の把持部と、前記一対の把持部を接続する接続部と、を有することが望ましい。
このような地中熱交換器によれば、往路管や復路管に対しての拡幅保持部材の取り付け及び取り外しを容易に行うことができる。また、接続部の長さを変えることにより拡幅保持部材の寸法（幅）を容易に設定することができる。

【0011】

かかる地中熱交換器であって、前記一対の把持部は、前記管と他の前記管を水平方向に近接させることで、それぞれ、前記管及び他の前記管と嵌合するように設けられていることが望ましい。
このような地中熱交換器によれば、両側から力を入れて嵌め込みすることができ、嵌め込みしやすい。

【0012】

かかる地中熱交換器であって、前記接続部は、前記一対の把持部の中心線上に設けられていることが望ましい。
このような地中熱交換器によれば、座屈を抑制することができる。

【0013】

かかる地中熱交換器であって、前記地盤には鉛直方向に掘削孔が形成されており、前記往路管及び前記復路管は、前記管軸方向が前記鉛直方向に沿うように前記掘削孔の内部に配置されていることが望ましい。
このような地中熱交換器によれば、ボアホール方式における熱交換率の向上を図ることができる。

【0014】

また、地中に埋設した少なくとも３本の管の内部に熱媒体を循環させ、地盤との間で熱交換を行う地中熱交換器であって、
前記少なくとも３本の管は、少なくとも１本の往路管と、少なくとも１本の復路管を含み、
前記往路管の管軸方向の端部と、前記復路管の前記管軸方向の端部とを、所定間隔離間させて連結する連結管と、
前記連結管とは前記管軸方向の異なる位置に設けられ、前記少なくとも３本の管を保持し、且つ、前記往路管と前記復路管とを前記所定間隔よりも大きい間隔に拡幅して保持する単一の拡幅保持部材と、
を備えることを特徴とする地中熱交換器としてもよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、熱交換効率の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本実施形態に係る地中熱交換器３０を用いた地中熱利用システム１１の説明図である。

【図2】図２Ａは、地盤Ｇの竪孔２３を透視して見た比較例の地中熱交換器３０´の概略斜視図である。また、図２Ｂは、図２Ａ中のＢ−Ｂ断面図である。

【図3】流路接続部３６の概略斜視図である。

【図4】図４Ａは、地盤Ｇの竪孔２３を透視して見た本実施形態の地中熱交換器３０の概略斜視図である。また、図４Ｂは、図４Ａ中のＢ−Ｂ断面図である。

【図5】スペーサー４０の斜視図である。

【図6】図６Ａ及び図６Ｂは、採放熱管３１が３本のときのスペーサー４０の配置例である。図６Ａは上面図であり、図６Ｂは斜視図である。

【図7】図７Ａ及び図７Ｂは、採放熱管３１が４本のときのスペーサー４０の配置例である。図７Ａは上面図であり、図７Ｂは斜視図である。

【図8】図８Ａ及び図８Ｂは、採放熱管３１が４本のときのスペーサー４０の配置の変形例である。図８Ａは上面図であり、図８Ｂは斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

＝＝＝本実施形態＝＝＝
＜＜＜地中熱利用システムについて＞＞＞
図１は、本実施形態に係る地中熱交換器３０を用いた地中熱利用システム１１の説明図である。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３０と、地中熱交換器３０を含めた所定ルートで循環される水又は不凍液等の液状の熱媒体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、熱媒体２６を上記所定ルートで循環するための循環ポンプ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。

【0018】

＜＜＜地中熱交換器３０について＞＞＞
本実施形態の地中熱交換器３０について説明する前に、まず比較例について説明する。

【0019】

＜比較例＞
図２Ａは、地盤Ｇの竪孔２３を透視して見た比較例の地中熱交換器３０´の概略斜視図である。また、図２Ｂは、図２Ａ中のＢ−Ｂ断面図である。図３は、流路接続部３６の概略斜視図である。

【0020】

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、地中熱交換器３０´は所謂「ボアホール方式」である。

【0021】

すなわち、地中熱交換器３０´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。これにより、充填材２７を介して、採放熱管３１の熱媒体２６と地盤Ｇとの間で熱交換が行われる。

【0022】

ここで、採放熱管３１は、管軸方向が鉛直方向に沿った２本の直管（本実施形態においては往路管３２と復路管３４）を有し、これらの２本の直管の流路は、各下端部に連結された流路接続部３６（連結管に相当）により互いに連通されている。往路管３２には、ヒートポンプ１５から熱媒体２６が送り込まれ、往路管３２は熱媒体２６を地中へ送る。一方、復路管３４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。つまり、往路管３２では熱媒体２６は下方へと流れ、復路管３４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。

【0023】

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、往路管３２、流路接続部３６、復路管３４の順番で流れ、これら往路管３２及び復路管３４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。

【0024】

なお、竪孔２３に採放熱管３１を建て込む際には、流路接続部３６から挿入する。つまり、流路接続部３６は、往路管３２及び復路管３４よりも下側に位置することになり、図２Ａに示すように流路接続部３６は、竪孔２３の最深部に位置している。

【0025】

以下、地中熱交換器３０´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に鉛直に掘削された平面形状が円形や多角形の孔である。この例では正円形状の孔であり、その直径は１００〜２００ｍｍ、深さは３０〜１５０ｍである。

【0026】

採放熱管３１を構成する往路管３２、復路管３４、流路接続部３６は、例えば、高密度ポリエチレン製の管部材である。

【0027】

往路管３２と復路管３４は、互いに同仕様の直管である。つまり、往路管３２と復路管３４は、外径及び内径につき互いに同径（したがって、流路の断面積も互いに同じ）であり、真っ直ぐな直管である。この２本の直管（往路管３２，復路管３４）の各上端部は、それぞれ竪孔２３の外に突出している。

【0028】

流路接続部３６は、往路管３２と復路管３４の各流路を接続させるためのものであり、内部にＵ字状の流路３６ａを有している。流路接続部３６の端面（図２Ａの状態において上面）には、Ｕ字状の流路３６ａの開口が２つ設けられており、その間隔は図３に示すようにＳ１となっている。この２つの開口部分と、往路管３２及び復路管３４の各々の管軸方向の端部（図２Ａでは下端部）とが融着連結されている。すなわち、流路接続部３６には、往路管３２と復路管３４とが間隔Ｓ１（所定間隔に相当）離間して連結される。そして、当該融着連結により、往路管３２と復路管３４の各々の流路は、流路接続部３６の流路３６ａに接続（連通）されている。また、図２Ａに示すように、比較例では、往路管３２と復路管３４が平行に配置されており、図２Ｂの断面位置においても、往路管３２と復路管３４との間隔はＳ１となっている。

【0029】

この比較例の地中熱交換器３０´の場合、流路接続部３６に連結された往路管３２と復路管３４との間隔（図２Ｂ、図３に示す間隔Ｓ１）が小さい。このため復路管３４から往路管３２へと熱移動する現象（所謂ショートサーキット）が発生し、その結果、熱交換効率が低下するおそれがある。そこで、本実施形態では、ショートサーキットの発生を抑制することにより、熱交換効率の向上を図っている。

【0030】

＜本実施形態＞
図４Ａは、地盤Ｇの竪孔２３を透視して見た本実施形態の地中熱交換器３０の概略斜視図である。また、図４Ｂは、図４Ａ中のＢ−Ｂ断面図である。また、図５は、スペーサー４０の斜視図である。なお、本実施形態において、比較例と同一構成の部分には同一符号を付し、説明を省略する。

【0031】

本実施形態の地中熱交換器３０では、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、往路管３２と復路管３４との間にスペーサー４０を設けている。

【0032】

スペーサー４０は、例えば高密度ポリエチレン製の部材であり、図５に示すように、一対の把持部４２と、接続部４４とを備えている。

【0033】

把持部４２は、地中熱交換器３０の直管（往路管３２、復路管３４）を把持する部位である。把持部４２は、断面が略Ｕ字形状の筒状に設けられており、直管（往路管３２、復路管３４）の外周面に嵌合可能である。これにより、往路管３２や復路管３４に対して、把持部４２（換言するとスペーサー４０）の取り付けや取り外しを容易に行うことが出来る。また、把持部４２が筒状なので、往路管３２や復路管３４の垂直性を維持できる。一対の把持部４２は、略Ｕ字形状の開いた部分が外側を向くようにして接続部４４の両側に設けられている。換言すると、一対の把持部４２は、往路管３２と復路管３４を水平方向（幅方向）に近接させることで、それぞれ往路管３２及び復路管３４に嵌合するように設けられている。これにより、往路管３２と復路管３４とを両側から力を入れて嵌め込みすることができ、嵌め込みしやすい。

【0034】

接続部４４は、一対の把持部４２を接続する板形状の部位である。接続部４４は、一対の把持部４２の筒状の中心線上に設けられている。これにより、一対の把持部４２に往路管３２、及び復路管３４を嵌め込む際に座屈を抑制することができる。この接続部４４の横幅（水平方向の長さ）によって、スペーサー４０の寸法（幅）を容易に設定することができる。換言すると、接続部４４の長さの設定によって、往路管３２と復路管３４との間隔を容易に調整することができる。なお、本実施形態では接続部４４の横幅は間隔Ｓ１よりも大きく、接続部４４の両側に設けられた把持部４２の内周面間の距離はＳ２（＞Ｓ１）となっている。

【0035】

なお、スペーサー４０の高さ（鉛直方向の長さ）は２〜４ｃｍ（好ましくは３〜３．５ｃｍ）である。

【0036】

このスペーサー４０を、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、一対の把持部４２の一方に往路管３２を嵌合させ、他方に復路管３４を嵌合させている。これにより、スペーサー４０は、往路管３２と復路管３４とを間隔Ｓ２（間隔Ｓ１よりも大きい間隔）に離間した状態で保持する。

【0037】

なお、本実施形態では、鉛直方向の異なる位置に複数（ここでは４つ）のスペーサー４０を設けておりこれら４つのスペーサー４０は全て同じものである。つまり、４つのスペーサー４０は、往路管３２と復路管３４との間隔をＳ２に広げて保持（平行に保持）している。なお、本実施形態において、各スペーサー４０の鉛直方向の間隔は約１ｍである。このように往路管３２と復路管３４の間に複数のスペーサー４０を設けることにより、往路管３２と復路管３４の長さ（管軸方向の長さ）にかかわらず、往路管３２と復路管３４を安定して保持することができる。また、往路管３２と復路管３４が平行なので、往路管３２と復路管３４との間隔を維持でき、ショートサーキットの発生を抑制することができる。

【0038】

ただし、これには限られず、往路管３２及び復路管３４の管軸方向に交差する方向（幅方向に相当）の長さ（具体的には、接続部４４の長さ）が異なるスペーサー４０を用いて、徐々に間隔を広げていくようにしてもよい。こうすることにより、往路管３２と復路管３４とを緩やかに離間させることができる。

【0039】

また、スペーサー４０の数は４つには限られず、竪孔２３の深さに応じて、適宜設定するようにすればよく、３つ以下（少なくとも１つ）でもよいし、５つ以上でもよい。例えば、１つのスペーサー４０で往路管３２と復路管３４を平行に保持するようにしてもよい。

【0040】

以上、説明したように、本実施形態の地中熱交換器３０は、地中に埋設した採放熱管３１の内部に熱媒体を循環させ、地盤Ｇとの間で熱交換をものであり、往路管３２と、復路管３４と、往路管３２の鉛直方向の下端部と復路管３４の鉛直方向の下端部とを間隔Ｓ１離間させて連結する流路接続部３６と、流路接続部３６とは鉛直方向の異なる位置に設けられ、往路管３２と復路管３４とを間隔Ｓ１よりも大きい間隔Ｓ２に拡幅して保持するスペーサー４０とを備えている。これにより、往路管３２と復路管３４との間のショートサーキットの発生を抑制することができ、熱交換効率の向上を図ることができる。

【0041】

＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
上記の実施形態は、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言うまでもない。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。

【0042】

前述の実施形態では、往路管３２及び復路管３４、流路接続部３６、及び、スペーサー４０は、高密度ポリエチレン製としていたが、その素材は何等これに限らない。例えば、通常密度のポリエチレン等の熱可塑性樹脂でも良い。また、樹脂以外の材料でもよい。

【0043】

また、前述の実施形態では、往路管３２及び復路管３４として、丸パイプ状（断面正円形状）の管を例示したが、その管形状は何等これに限るものではない。例えば、断面形状が楕円等の断面非正円形状の管でも良いし、角パイプ等の断面多角形状の管でも良い。この場合、スペーサー４０の把持部４２をその管形状に合わせて嵌合可能な形状にすればよい。

【0044】

また、前述の実施形態では、図５に示すように、スペーサー４０の一対の把持部４２を、略Ｕ字形状の開いた部分が外側を向くようにして接続部４４の両側に設けていたが、これには限られない。例えば、略Ｕ字形状の開いた部分が接続部４４の法線方向を向いていてもよい。この場合、一対の把持部４２において、略Ｕ字形状の開いた部分が同じ方向を向いていてもよいし、互いに逆方向を向いていてもよい。

【0045】

また、前述の実施形態では、採放熱管３１を構成する直管が往路管３２と復路管３４の２本の場合について説明したが、２本には限られず３本以上であってもよい。

【0046】

図６Ａ及び図６Ｂは、採放熱管３１が３本のときのスペーサー４０の配置例である。図６Ａは上面図であり、図６Ｂは斜視図である。なお、この場合、流路接続部３６としては、３つの流路を接続するもの（不図示）が用いられる。３本の採放熱管３１のうち、少なくとも１本は往路管３２であり、少なくとも１本は復路管３４である。例えば、往路管３２が１本の場合、復路管３４が２本となる。図６Ａ、図６Ｂでは、説明のため採放熱管３１に番号（括弧内の数字）を付している。

【0047】

図６Ａ、図６Ｂに示すように、ここでは３つのスペーサー４０が用いられている。図では視認しやすくするために、各スペーサー４０のハッチングを変えているが、３つのスペーサー４０は全て同じ構成である。

【0048】

この３つのスペーサー４０は、それぞれ、鉛直方向の異なる位置に取り付けられている。具体的には、鉛直方向の一番下のスペーサー４０は、採放熱管３１（３）と採放熱管３１（１）に取り付けられ、その上のスペーサー４０は、採放熱管３１（２）と採放熱管３１（３）に取り付けられ、一番上のスペーサー４０には、採放熱管３１（１）と採放熱管３１（２）に取り付けられている。そして各スペーサー４０は、２本の採放熱管３１を離間した状態で保持している。このように採放熱管３１が３本の場合でも、スペーサー４０を用いることで、各採放熱管３１の間の間隔を広げて保持することができる。

【0049】

また、図７Ａ及び図７Ｂは、採放熱管３１が４本のときのスペーサー４０の配置例である。図７Ａは上面図であり、図７Ｂは斜視図である。この場合も４つのスペーサー４０を鉛直方向の位置を変えて配置している。この場合のスペーサー４０の配置については、３本の場合（図６Ａ、図６Ｂ）とほぼ同様であるので説明を省略する。

【0050】

また、図８Ａ及び図８Ｂは、採放熱管３１が４本のときのスペーサー４０の配置の変形例である。図８Ａは上面図であり、図８Ｂは斜視図である。この変形例の場合、４つのスペーサー４０のうち鉛直方向の位置が同じものがある。具体的には、採放熱管３１（１）と採放熱管３１（２）に取り付けられたスペーサー４０と、採放熱管３１（３）と採放熱管３１（４）に取り付けられたスペーサー４０とは鉛直方向の位置が同じである。また、採放熱管３１（１）と採放熱管３１（４）に取り付けられたスペーサー４０と、採放熱管３１（２）と採放熱管３１（３）に取り付けられたスペーサー４０とは鉛直方向の位置が同じである。このように、採放熱管３１が４本ではスペーサー４０の鉛直方向の位置を同じにすることができる。ただし、この場合においても、１つの採放熱管３１に着目すると、その採放熱管３１に隣接する２つの採放熱管３１との間に設けられる２つのスペーサー４０は鉛直方向の位置が異なっている。

【0051】

採放熱管３１が５本以上の場合も同様にスペーサー４０を配置することができる。このようにスペーサー４０を配置することで、採放熱管３１（往路管３２、復路管３４）の管の数に関わらず各管にスペーサー４０を取り付けることができ、複数の管を安定して保持することができる。また、スペーサー４０の配置のバリエーションを増やすことができる。

【0052】

なお、同一径の掘削孔２３の内側に採放熱管３１を複数配置する場合、採放熱管３１の数に応じて、隣接する採放熱管３１の間隔が変わる。よって、スペーサー４０のＳ２の大きさもそれに応じて設定することになる。例えば、採放熱管３１の外径が２５ｍｍのとき、内径１０６ｍｍの孔に外周８ｍｍ分の隙間を設けるように（直径９０ｍｍの円内に）、採放熱管３１を２本（直径位置に）配置する場合、Ｓ２は４０（＝９０−５０）ｍｍとなる。

【0053】

また、図６のように３本の採放熱管３１を配置する場合、孔の中心と採放熱管３１の中心との間隔は３２．５ｍｍ、採放熱管３１の中心同士の間隔は５６．３ｍｍとなる。よって、この場合Ｓ２は、３１．３（＝５６．３−１２．５×２）ｍｍとなる。

【0054】

また、図７、図８のように４本の採放熱管３１を配置する場合、孔の中心と採放熱管３１の中心との間隔は３２．５ｍｍ、採放熱管３１の中心同士の間隔は４６ｍｍとなる。よって、この場合Ｓ２は、２１（＝４６−１２．５×２）ｍｍとなる。

【0055】

また、２本の採放熱管３１にスペーサー４０を取り付けた組み合わせを２つ（合計４本の採放熱管３１）を掘削孔２３の直径位置からずらして並列に挿入してもよい。この場合、孔の中心と採放熱管３１の中心との間隔は３２．５ｍｍ、採放熱管３１の中心同士の間隔は５４．８ｍｍとなる。よって、この場合Ｓ２は２９．８（＝５４．８−１２．５×２）ｍｍとなる。

【0056】

また、前述の実施形態では、前述の実施形態では、１つのスペーサー４０で２本の採放熱管３１（往路管３２、復路管３４）を保持していたが、これには限られず、１つのスペーサーで３本以上の採放熱管３１を保持するようにしてもよい。例えば、接続部４４を、中心位置から放射線状に延びるように複数（３つ以上）形成し、その複数の接続部４４の先端にそれぞれ把持部４２を設けてもよい。こうすることで、３本以上の採放熱管３１を１つのスペーサーで保持することが出来る。

【0057】

また、前述の実施形態では地中熱交換器３０は「ボアホール方式」であったが、これには限られない。例えば、コンクリート製の筒体（コンクリート杭）を地盤Ｇに埋設し、そのコンクリート杭の内部に採放熱管を挿入する所謂「杭方式」でもよい。

【0058】

また、前述の実施形態では地中熱交換器３０は、採放熱管３１（往路管３２及び復路管３４）が鉛直方向に沿うように配置されていた（垂直型であった）が、これには限られない。例えば、鉛直方向及び水平方向に対して傾斜した方向に沿っていてもよい（傾斜型でもよい）し、あるいは、水平方向に沿っていてもよい（水平型でもよい）。

【符号の説明】

【0059】

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
２３ 竪孔（掘削孔）
２６ 熱媒体
２７ 充填材
３０ 地中熱交換器
３１ 採放熱管
３２ 往路管
３４ 復路管
３６ 流路接続部（連結管）
４０ スペーサー
４２ 把持部
４４ 接続部
Ｇ 地盤
ＳＰ２３ 空間（隙間）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】