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(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】
(24)【登録日】2021-12-09
(45)【発行日】2022-02-03
(54)【発明の名称】埋設管の採熱構造
(51)【国際特許分類】
F28D 7/10 20060101AFI20220127BHJP
F16L 1/028 20060101ALI20220127BHJP
F25B 27/02 20060101ALI20220127BHJP
B32B 1/08 20060101ALI20220127BHJP
B32B 27/00 20060101ALI20220127BHJP
E03F 7/00 20060101ALI20220127BHJP
E03F 3/06 20060101ALI20220127BHJP
F16L 1/00 20060101ALN20220127BHJP
【ＦＩ】
F28D7/10 Z
F16L1/028 Z
F25B27/02 Q
B32B1/08 B
B32B27/00 Z
E03F7/00
E03F3/06
F16L1/00 H
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2017021135
(22)【出願日】2017-02-08
(65)【公開番号】P2018128187
(43)【公開日】2018-08-16
【審査請求日】2020-01-17
(73)【特許権者】
【識別番号】000000549
【氏名又は名称】株式会社大林組
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100135633
【弁理士】
【氏名又は名称】二宮 浩康
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(73)【特許権者】
【識別番号】000219358
【氏名又は名称】東亜グラウト工業株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】521264501
【氏名又は名称】株式会社リグドロップ
(73)【特許権者】
【識別番号】000208204
【氏名又は名称】大林道路株式会社
(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】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(72)【発明者】
【氏名】三小田 憲司
【審査官】西塚 祐斗
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－０４０４６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２４１２２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２３８６５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１３－５２５７２９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２８Ｄ ７／１０
Ｂ３２Ｂ １／０８
Ｂ３２Ｂ ２７／００
Ｅ０３Ｆ ３／０６
Ｅ０３Ｆ ７／００
Ｆ１６Ｌ １／０２８
Ｆ２５Ｂ ２７／０２
Ｆ１６Ｌ １／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
埋設管内を流れる流体の熱を採熱する埋設管の採熱構造であって、前記埋設管の内周面の全周に亘って設けられ、硬化性樹脂を含有する第１更生材からなる第１更生管と、
前記第１更生管の内底部に配設され、前記流体と熱交換を行う少なくとも１つの採熱管と、
前記第１更生管の内部であって且つ前記少なくとも１つの採熱管の上方に配置され、前記流体が流れる流路を内部に形成する、硬化性樹脂と熱伝導性フィラーとを含有する第２更生材からなる第２更生管と、
前記第１更生管の内周面と前記第２更生管の外周面との間に設けられ、弾性力により前記少なくとも１つの採熱管を前記第２更生管の外周面に向けて押圧する採熱管マットと、を備えることを特徴とする、埋設管の採熱構造。
【請求項2】
埋設管内を流れる流体の熱を採熱する埋設管の採熱構造であって、前記埋設管の内周面の全周に亘って設けられ、硬化性樹脂を含有する第１更生材からなる第１更生管と、
前記第１更生管の内底部に配設され、前記流体と熱交換を行う少なくとも１つの採熱管
と、
前記第１更生管の内部であって且つ前記少なくとも１つの採熱管の上方に配置され、前記流体が流れる流路を内部に形成する、硬化性樹脂と熱伝導性フィラーとを含有する第２更生材からなる第２更生管と、を備え、
前記第１更生管と前記第２更生管とによって二重管構造が構成されており、
前記第１更生管は、前記第２更生管よりも大きな厚みを有することを特徴とする、埋設管の採熱構造。
【請求項3】
前記第２更生材の熱伝導率が、０．１９Ｗ／ｍ・Ｋ以上２．５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とする、請求項１又は２記載の埋設管の採熱構造。
【請求項4】
前記熱伝導性フィラーの含有量が、５質量％～６０質量％であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の埋設管の採熱構造。
【請求項5】
前記第２更生材が、繊維状材料を更に含有することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の埋設管の採熱構造。
【請求項6】
前記第２更生材と前記少なくとも１つの採熱管とを熱的に接続する熱接続部材を更に備え、前記熱接続部材の熱伝導率が、前記第２更生材の熱伝導率と同じかそれ以上であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の埋設管の採熱構造。
【請求項7】
前記熱接続部材は、弾性変形或いは塑性変形可能な材料からなり、前記採熱管の少なくとも一部が、前記熱接続部材に埋設されることを特徴とする、請求項６記載の埋設管の採熱構造。
【請求項8】
前記熱接続部材は、当該採熱管と前記第２更生管との間に介装され且つ前記採熱管の長手方向に沿って設けられた長尺材料であることを特徴とする、請求項６又は７記載の埋設管の採熱構造。
【請求項9】
前記熱接続部材は、前記第２更生管の全周に亘って外装された管状部材であることを特徴とする、請求項６又は７記載の埋設管の採熱構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、地中に埋設された埋設管の採熱構造に関し、特に、老朽化した埋設管を更生するとともに、埋設管内を流れる流体の熱を採熱することが可能な埋設管の採熱構造に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、地中に埋設された下水道管や工業用管等の埋設管が老朽化した場合、この埋設管の内壁に未硬化状態の管更生材を密着させ、その後、管更生材の内側から熱風の吹き込み等によって未硬化状態の管更生材を硬化させることにより補修、補強等して埋設管を更生している（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
また、このような埋設管を流下する流体は、外気の影響を受けにくく、特に冬期における流体の温度が外気温よりも高いため、埋設管を更生する際、埋設管を流れる流体が保有する熱を採熱する熱交換器を埋設管の内部に配置することにより、熱エネルギーとして利用する埋設管の採熱構造が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【0004】
上記の採熱構造は、下水に接触する第１の壁部分と、下水管に接触する第２の壁部分と、第１の壁部分と第２の壁部分との間に形成された熱交換室内に熱交換媒体を流通させる第１の供給ラインを形成する第３の壁部分と、第１の壁部分と第２の壁部分との間に形成された熱交換室内に熱交換媒体を流通させる第２の供給ラインを形成する第４の壁部分とを有する熱交換壁を備えている。
【0005】
この採熱構造では、下水よりも低温の熱交換媒体が上記熱交換室内に連続的に供給され、熱交換室内で下水が保有する熱を熱交換媒体が採熱することにより、熱交換媒体が加熱状態で第２の供給ラインに供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０１０－１７９５２５号公報
【文献】特表２０１３－５００４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上述した採熱構造では、下水から熱交換媒体へ熱を伝達する第１の壁部分における熱伝導性が考慮されておらず、当該第１の壁部分における伝熱が不十分で、効率のよい採熱を行うことができない場合がある。
【0008】
本発明の目的は、埋設管内を流れる流体の熱を効率良く採熱することができる埋設管の採熱構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するために、本発明の埋設管の採熱構造は、埋設管内を流れる流体の熱を採熱する埋設管の採熱構造であって、前記埋設管の内周面の全周に亘って設けられ、硬化性樹脂を含有する第１更生材からなる第１更生管と、前記第１更生管の内底部に配設され、前記流体と熱交換を行う少なくとも１つの採熱管と、前記第１更生管の内部であって且つ前記少なくとも１つの採熱管の上方に配置され、前記流体が流れる流路を内部に形成する、硬化性樹脂を含有する第２更生材からなる第２更生管と、を備え、前記第２更生材は、熱伝導性フィラーを含有することを特徴とする。
【0010】
本発明の埋設管の採熱構造は、前記第２更生材の熱伝導率が、０．１９Ｗ／ｍ・Ｋ以上２．５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とする。
【0011】
本発明の埋設管の採熱構造は、前記熱伝導性フィラーの含有量が、５質量％～６０質量％であることを特徴とする。
【0012】
本発明の埋設管の採熱構造は、前記第２更生材が、繊維状材料を更に含有することを特徴とする。
【0013】
本発明の埋設管の採熱構造は、前記第２更生材と前記少なくとも１つの採熱管とを熱的に接続する熱接続部材を更に備え、前記熱接続部材の熱伝導率が、前記第２更生材の熱伝導率と同じかそれ以上であることを特徴とする。
【0014】
本発明の埋設管の採熱構造は、前記熱接続部材は、弾性変形或いは塑性変形可能な材料からなり、前記採熱管の少なくとも一部が、前記熱接続部材に埋設されることを特徴とする。
【0015】
本発明の埋設管の採熱構造は、前記熱接続部材は、当該採熱管と前記第２更生管との間に介装され且つ前記採熱管の長手方向に沿って設けられた長尺材料であることを特徴とする。
【0016】
本発明の埋設管の採熱構造は、前記熱接続部材は、前記第２更生管の全周に亘って外装された管状部材であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、埋設管内を流れる流体の熱を効率良く採熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の第１の実施形態に係る埋設管の採熱構造を示す概略図であり、（ａ）は全体断面図、（ｂ）は部分拡大断面図である。
【図2】冬期における下水採熱率と下水熱平均回収温度との関係を示す図であり、（ａ）は、第２更生材の熱伝導率が０．１９８Ｗ/ｍ・Ｋである場合を、（ｂ）は第２更生材の熱伝導率が１．２Ｗ/ｍ・Ｋの場合をそれぞれ示す。
【図3】冬期における下水採熱率と下水熱平均回収温度との関係を示す図であり、（ａ）は、第２更生材の熱伝導率が１．２Ｗ/ｍ・Ｋである場合を、（ｂ）は第２更生材の熱伝導率が２．００Ｗ/ｍ・Ｋの場合をそれぞれ示す。
【図4】第２更生材の熱伝導率が２．５Ｗ/ｍ・Ｋの場合の、冬期における下水採熱率と下水熱平均回収温度との関係を示す図である。
【図5】第２更生材の熱伝導率と、冬期における平均下水熱回収温度との関係を示すための図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の埋設管の採熱構造及び埋設管の採熱システムの実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【0020】
【0021】
［１－１．埋設管の採熱構造の構成］
まず、図１（ａ）及び図１（ｂ）を参照して、本発明の第１の実施形態に係る埋設管の採熱構造１の全体構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る埋設管の採熱構造を示す概略図であり、図１（ａ）は、埋設管の採熱構造の全体断面図であり、図１（ｂ）は、部分拡大断面図である。
まず、図１（ａ）及び図１（ｂ）を参照して、本発明の第１の実施形態に係る埋設管の採熱構造１の全体構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る埋設管の採熱構造を示す概略図であり、図１（ａ）は、埋設管の採熱構造の全体断面図であり、図１（ｂ）は、部分拡大断面図である。
【0022】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、埋設管の採熱構造１は、埋設管Ｔの内周面Ｔａの全周に亘って設けられ硬化性樹脂を含有する第１更生材からなる第１更生管１２と、第１更生管１２の内底部１２ｂに配設され、流体と熱交換を行う少なくとも１つの採熱管１３と、第１更生管１２の内部であって複数の採熱管１３の上方に配置され、流体Ｆ１が流れる流路Ｒ１を内部に形成する硬化性樹脂を含有する第２更生材からなる第２更生管１４とを備えている。
【0023】
埋設管Ｔは、鉄筋コンクリート管、合成樹脂管、鋳鉄管等の補修対象管であり、例えば管内に下水を流すために地中に埋設されるか、又は管内に工業用の雑用水を流すために地中に埋設されている。埋設管Ｔの呼び径（Ａ）は、例えば１５０ｍｍ～１０００ｍｍであり、好ましくは２００ｍｍ～８００ｍｍ以下である。
【0024】
第１更生管１２は、埋設管Ｔの内周面Ｔａの全周に亘って設けられた管状体であり、厚さは、１２ｍｍ～１５ｍｍである。第１更生管１２を構成する第１更生材は、不飽和ポリエステル樹脂或いは酢酸ビニル樹脂等の紫外線硬化樹脂からなるか、又は、不飽和ポリエステル或いは酢酸ビニル樹脂等の紫外線硬化樹脂と、繊維状材料とを含有する材料からなる。第１更生材における繊維状材料の含有量は、３０質量％～６０質量％である。第１更生材の熱伝導率は、例えば０．１９Ｗ／ｍ・Ｋである。第１更生材に含有される繊維状材料は、例えばガラス繊維である。
【0025】
採熱管１３は、高密度ポリエチレン樹脂からなる中空管であり、呼び径は、例えば１０ｍｍ、厚さは、例えば１．５ｍｍである。この採熱管１３の内部には、流体Ｆ１の熱との間で熱交換することが可能な熱交換媒体Ｆ２が流れる流路Ｒ２が形成されている。熱交換媒体Ｆ２は、例えば水や不凍液（例えばエチレングリコール）等の液体か、或いは気体である。
【0026】
採熱管１３は、第１更生管１２の長手方向に沿って複数本並べて配置されており、本実施形態では、８本の採熱管１３が並べて配置されている。採熱管１３の配置本数は、８本以外でもよいし（例えば２０本）、１本であってもよい。この採熱管１３は、第１更生管１２と第２更生管１４との間に設けられた熱可塑性樹脂等の合成樹脂製の採熱管マット１５に内包された状態で、第１更生管１２の内底部１２ｂに配設されている。このとき、採熱管１３は、採熱管マット１５の弾性力により第２更生管１４の外周側に押圧されている。
【0027】
第２更生管１４は、第１更生管１２の径方向内方に設けられた管状体であり、呼び径は、２００ｍｍ～８００ｍｍ、厚さは、３ｍｍ～７ｍｍ、好ましくは３ｍｍ～５ｍｍである。第２更生管１４の内部には下水等が流れる流路Ｒ１が形成されている。
【0028】
第２更生管１４を構成する第２更生材は、不飽和ポリエステル或いは酢酸ビニル樹脂等の紫外線硬化樹脂と、熱伝導性フィラーとを含有する材料からなる。第２更生材における熱伝導性フィラーの含有量は、５質量％～６０質量％である。この第２更生材の熱伝導率は、０．１９Ｗ／ｍ・Ｋ～２．５０Ｗ／ｍ・Ｋであり、好ましくは０．４Ｗ／ｍ・Ｋ～２．５０Ｗ／ｍ・Ｋ、より好ましくは１．０Ｗ／ｍ・Ｋ～２．５０Ｗ／ｍ・Ｋである。換言すれば、第２更生材の熱伝導率が上記範囲内の値となるように、第２更生材における熱伝導性フィラーの材料及び含有量が規定される。
【0029】
熱伝導性フィラーは、例えば銅粉やアルミ粉等の金属製フィラー、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素などの絶縁性フィラー、又は石油の精製時に副産される石油コークスを原料に用いた炭素微粒子である。石油コークスを原料に用いた炭素微粒子としては、例えばコスモ石油社製「ＣＴＦ－Ｃ／ＣＴＦ－Ｒシリーズ」が挙げられる。また、第２更生材は、熱伝導性フィラーの他に繊維状材料が更に含有されていてもよく、第２更生材に含有される繊維状材料は、例えばガラス繊維或いは炭素繊維であり、相対的に熱伝導率が高い炭素繊維が好ましい。この場合、第２更生材に含有される熱伝導性フィラーの含有量５質量％～６０質量％、繊維状材料の含有量が５質量％～４０質量％であるのが好ましい。
【0030】
また、第２更生管１４の厚さは、第１更生管１２の厚さよりも薄く形成されている。すなわち、第１更生管１２は、老朽化した埋設管Ｔの補修、補強等をして長期的に埋設管Ｔを保護することを主目的としているため、第２更生管１４の厚さより厚く形成して強度を高めるように構成される。一方、第２更生管１４は、流体Ｆ１が円滑に流れるように表面を覆うことを主目的としているため、第１更生管１２の厚さより薄く形成される。
【0031】
上記の埋設管の採熱構造１では、後述するヒートポンプにより熱交換媒体Ｆ２が採熱管１３内に導入される。そして、熱交換媒体Ｆ２は、第２更生管１４内の流路Ｒ１を流下する流体Ｆ１との間で、当該第２更生管１４の厚み方向に熱が伝達されることにより熱交換が生じ、昇温或いは冷却された熱交換媒体Ｆ２の熱がヒートポンプより採熱される。
【0032】
［１－２．第２更生材の熱伝導率と採熱率との関係］
次いで、第２更生管１４を構成する第２更生材の熱伝導率について説明する。第２更生材の熱伝導率の範囲の決定には、３次元シミュレーション解析を用い、熱伝導率が異なる複数の更生材を想定し、更生材の熱伝導率と、採熱管に接続されるヒートポンプによる下水採熱率との関係を検証する。
次いで、第２更生管１４を構成する第２更生材の熱伝導率について説明する。第２更生材の熱伝導率の範囲の決定には、３次元シミュレーション解析を用い、熱伝導率が異なる複数の更生材を想定し、更生材の熱伝導率と、採熱管に接続されるヒートポンプによる下水採熱率との関係を検証する。
【0033】
採熱管を流れる熱交換媒体は、第２更生管の厚さ方向に下水等の流体との間で熱交換を行うため、第２更生管を構成する第２更生材は、熱伝導率の高い更生材であることが好ましい。
【0034】
そこで、先ず解析対象モデルの基本条件として、表１に示すように、口径４００ｍｍの埋設管の内周面に、不飽和ポリエステル及びガラス繊維を含有する第１更生材からなる厚さ９ｍｍの第１更生管を想定した。また、この第１更生管の内底部にポリエチレン樹脂からなる内径１０ｍｍの採熱管を２０本配設すると共に熱交換マットを配置し、更に、第１更生管の内部であって且つ上記２０本の採熱管の上方に、不飽和ポリエステルに熱伝導性フィラーを含有する第２更生材からなる厚さ３ｍｍの第２更生管を想定した。また、等価直径の理論（Ｄｅ＝４Ｓ／Ｌ、Ｄｅ：等価直径（ｍ）、Ｓ：円の断面積（ｍ２）、Ｌ：円の周長（ｍ））に基づき、埋設管の円形断面を直方体断面に変換して、３次元直交座標系でモデル化した。このとき、口径４００ｍｍの埋設管の等価直径モデルへの変換を行うべく、下水有効水深を１５％とし、下水管の下面で下水が満たされる範囲（潤辺）を表２のように計算し、埋設管径毎に、上記計算にて得られた潤辺を１辺とする正方形断面に近似して、直交系３次元断面にて解析を行った。
【0035】
また、試算条件として、表１に示すように、更生材及び採熱管の材質は、光硬化方法の一つであるヒートライナー方式に準拠した。また、各熱物性値である熱伝導率は、各材料の標準的な値を用いた。下水有効水深及び流速は、下水熱利用マニュアル（国土交通省）を参照した。立地は東京とし、東京における気象データ（時刻別）及び下水温度データ（月平均値）を参照した。運転条件は、１２時間／日（平日以外に、土曜、日曜、休日も運転）とし、冬期（１２月～３月）の温熱利用ヒートポンプ運転として設定した。
【0036】
【表1】
【0037】
【表2】
【0038】
更に、下水温度の設定条件は、既往の文献（国交省国土技術政策総合研究所、管路内設置型熱回収技術を用いた下水熱利用導入ガイドライン，ｐ２７，２０１４）より、月別の一定温度で設定した。我が国においては、埋設管を流れる下水温度と年間の外気温度とを比較すると、通常、冬期の下水温度と外気温度との差が大きく、冬期における温熱のポテンシャル（採熱可能量）が大きいことが分かる。そこで、冬期におけるヒートポンプによる下水採熱率と平均下水熱利用温度との関係に着目する。
【0039】
【0040】
下水採熱率は、採熱管の内部を流れる熱交換媒体の循環流量と、ヒートポンプが利用する熱の温度との差を設定することにより決定される値であるため、下水採熱率が大きくなるようにヒートポンプを運転するほど、冬期においてヒートポンプが採熱する熱の温度は低くなり、熱としてのポテンシャルは相対的に低くなる。そこで本実施形態では、冬期の採熱システム運転時における平均下水熱利用温度が同時間帯の平均外気温度と同じかそれ以上の場合を、有効下水熱採熱率として定義し、第２更生管の内部を流れる熱交換媒体により、ヒートポンプが外気の温度よりも高い温度で下水からの熱を回収した時の採熱率（Ｗ/ｍ）を有効下水採熱率とした。
【0041】
この結果、冬期における平均外気温度が９．０℃であるのに対し、単位長さ当たりの熱交換量１５０Ｗ/ｍでヒートポンプを運転した場合の下水熱平均回収温度が１０．３℃、２００Ｗ/ｍでヒートポンプを運転した場合の下水熱平均回収温度が７．０℃であることから、第２更生材の熱伝導率が０．１９８Ｗ/ｍ・Ｋの場合における有効下水採熱率は、１５０Ｗ/ｍ～２００Ｗ/ｍの範囲内にあると推察される。
【0042】
同様にして、第２更生材の熱伝導率が０．４Ｗ/ｍ・Ｋの場合について解析を行うと（図２（ｂ））、冬期における平均外気温度が９．０℃であるのに対し、２５０Ｗ/ｍでヒートポンプを運転した場合の下水熱平均回収温度が９．６℃、３００Ｗ/ｍでヒートポンプを運転した場合の下水熱平均回収温度が７．６℃であることから、第２更生材の熱伝導率が０．４Ｗ/ｍ・Ｋの場合における有効下水採熱率は、２５０Ｗ/ｍ～３００Ｗ/ｍの範囲内にあると推察される。
【0043】
なお、第２更生材の熱伝導率を０．１９８Ｗ/ｍ・Ｋから０．４Ｗ/ｍ・Ｋへと高くした場合、有効下水採熱率が約１００Ｗ/ｍ程度高くなっていることから、第２更生材を構成する材料である不飽和ポリエステルを熱伝導率の低い高密度ポリエチレン樹脂等にした場合でも、上記有効下水採熱率は約１００Ｗ/ｍ程度上がると推察される。
【0044】
また、第２更生材の熱伝導率が１．２Ｗ/ｍ・Ｋの場合について解析を行うと（図３（ａ））、冬期における平均外気温度が９．０℃であるのに対し、４００Ｗ/ｍでヒートポンプを運転した場合の下水熱平均回収温度が１０．４℃、５００Ｗ/ｍでヒートポンプを運転した場合の下水熱平均回収温度が８．１℃であることから、第２更生材の熱伝導率が１．２Ｗ/ｍ・Ｋの場合における有効下水採熱率は、４００Ｗ/ｍ～５００Ｗ/ｍの範囲内にあると推察される。
【0045】
また、第２更生材の熱伝導率を０．１９８Ｗ/ｍ・Ｋから１．２Ｗ/ｍ・Ｋへと高くした場合、有効下水採熱率の範囲が１５０Ｗ/ｍ～２００Ｗ/ｍから、４００Ｗ/ｍ～５００Ｗ/ｍにシフトしたことから、第２更生材の熱伝導率を１．０Ｗ/ｍ・Ｋ程度高くすると、有効下水採熱率が約２．５倍に上がると推察される。
【0046】
次に、第２更生材の熱伝導率が２．００Ｗ/ｍ・Ｋの場合について解析を行うと（図３（ｂ））、冬期における平均外気温度が９．０℃であるのに対し、５００Ｗ/ｍでヒートポンプを運転した場合の下水熱平均回収温度が９．８℃、６００Ｗ/ｍでヒートポンプを運転した場合の下水熱平均回収温度が７．７℃であることから、第２更生材の熱伝導率が２．００Ｗ/ｍ・Ｋの場合における有効下水採熱率は、５００Ｗ/ｍ～６００Ｗ/ｍの範囲内にあると推察される。
【0047】
また、第２更生材の熱伝導率を０．１９８Ｗ/ｍ・Ｋから２．００Ｗ/ｍ・Ｋへと高くした場合、有効下水採熱率の範囲が１５０Ｗ/ｍ～２００Ｗ/ｍから、５００Ｗ/ｍ～６００Ｗ/ｍにシフトしたことから、第２更生材の熱伝導率を１．８Ｗ/ｍ・Ｋ程度高くすると、有効下水採熱率が約３倍に上がると推察される。
【0048】
更に、図４に示すように、第２更生材の熱伝導率が２．５Ｗ/ｍ・Ｋの場合について解析を行うと、冬期における平均外気温度が９．０℃であるのに対して、５００Ｗ/ｍでヒートポンプを運転した場合の下水熱平均回収温度が１０．２℃、６００Ｗ/ｍでヒートポンプを運転した場合の下水熱平均回収温度が８．３℃であることから、第２更生材の熱伝導率が２．５Ｗ/ｍ・Ｋの場合における有効下水採熱率は、５００Ｗ/ｍ～６００Ｗ/ｍの範囲内にあると推察される。
【0049】
また、第２更生材の熱伝導率を０．１９８Ｗ/ｍ・Ｋから２．５Ｗ/ｍ・Ｋへと高くした場合（図４）、有効下水採熱率の範囲が１５０Ｗ/ｍ～２００Ｗ/ｍから、５００Ｗ/ｍ～６００Ｗ/ｍにシフトしたことから、第２更生材の熱伝導率を２．００Ｗ/ｍ・Ｋから２．５Ｗ/ｍ・Ｋに高めても、有効下水採熱率は向上しないと推察される。
【0050】
以上の解析結果から、第２更生管を構成する第２更生材の熱伝導率を高くすると、原則として有効下水採熱率が向上することが分かる。
【0051】
図５は、熱交換量３００Ｗ／ｍ（一定）でヒートポンプを運転した場合における第２更生材の熱伝導率と下水熱平均回収温度との関係を示す図である。同図に示すように、第２更生材の熱伝導率を０．１９８Ｗ/ｍ・Ｋから０．４Ｗ/ｍ・Ｋ以上に高くすると、冬期における下水熱平均回収温度が高くなり、１．０Ｗ/ｍ・Ｋ以上に高くすると、冬期における下水熱平均回収温度が格段に高くなることが分かる。但し、第２更生材の熱伝導率を２．００Ｗ/ｍ・Ｋ以上に高くしても下水熱平均回収温度に殆ど変化がない。以上のことから、第２更生材の熱伝導率を高くすると、有効下水採熱率は向上し、第２更生材の熱伝導率を２．００Ｗ/ｍ・Ｋまで高くすると有効下水採熱率が約３倍まで向上するが、第２更生材の熱伝導率を２．００Ｗ/ｍ・Ｋ以上に高くしても、有効下水採熱率はそれ以上高くならないことが分かる。したがって、本シミュレーション解析結果によれば、上述した埋設管の採熱構造１では、熱伝導率が０．１９Ｗ／ｍ・Ｋ～２．５０Ｗ／ｍ・Ｋである第２更生材で第２更生管１４を形成すれば、効果的且つ無駄なく良好な熱伝導性が得られることが分かる。
【0052】
【0053】
図６に示すように、埋設管の採熱システム５０は、上述した埋設管Ｔの採熱構造１と、採熱管１３と後述するヒートポンプとに接続され、熱交換媒体Ｆ２が循環する循環路５１ａ，５１ｂと、循環路５１ａ，５１ｂに接続され、これら循環路を流れる熱交換媒体Ｆ２と熱交換媒体Ｆ３との間で熱交換を行うヒートポンプ５２（熱交換器）を備える。
【0054】
また、採熱システム５０は、循環路５１ａに設けられて熱交換媒体Ｆをヒートポンプ５２へ送るポンプ装置５３と、熱交換媒体Ｆ３が流れる他の循環路５４に接続され、熱交換媒体Ｆ３を介してヒートポンプ５２が採熱した熱が供給される空調機５５を備える。
【0055】
上記の採熱システム５０では、採熱管１３を流れて、第２更生管１４内を流下する流体Ｆ１との間で熱交換することにより昇温或いは降温した熱交換媒体Ｆ２は、ポンプ装置５３により循環路５１ａを流れてヒートポンプ５２へ送られる。ヒートポンプ５２にて熱交換媒体Ｆ２と熱交換媒体Ｆ３との熱交換が行われて熱交換媒体Ｆ２の温度が低下或いは上昇し、降温或いは昇温した熱交換媒体Ｆ２が循環路５１ｂを流れて採熱管１３へ戻る。
【0056】
また、ヒートポンプ５２において熱が熱交換媒体Ｆ３に移動すると、熱交換媒体Ｆ３が昇温或いは降温し、他の循環路５４を流れて空調機５５に送られて暖房或いは冷房に有効利用される。なお、本採熱システム５０は、熱交換媒体Ｆ２の熱を空調機５５で利用する構成であるが、これに限らず、給湯器や融雪器等の他の機器で利用する構成であってもよい。また、これらの機器の中から１以上の機器を組み合わせた機器に利用してもよい。
【0057】
上記の採熱システム５０によれば、上記のように構成した埋設管の採熱構造１にて流体Ｆ１と熱交換媒体Ｆ２との間で良好な熱交換が行われ、更にヒートポンプ５２にて熱交換媒体Ｆ２と熱交換媒体Ｆ３との間で熱交換が行われる。よって、埋設管Ｔ内を流れる流体Ｆ１の熱を効率良く採熱することができると共に、流体Ｆ１の熱を空調機５５にて高効率で利用することができ、空調機５５の消費電力を低減することが可能となる。
【0058】
【0059】
図７に示すように、埋設管の採熱構造１０２は、第２更生管１４と採熱管１３との間に位置し、第２更生管１４と採熱管１３とを熱的に接続する熱接続部材６２を備えている。
【0060】
熱接続部材６２は、第２更生管１４の全周に亘って外装された管状部材である。この熱接続部材６２は、弾性変形或いは塑性変形可能な材料からなり、採熱管１３の少なくとも一部が埋設されるように形成されている。具体的には、採熱管１３が採熱管マット１５により第２更生管１４の外周側に押圧されると、弾性変形或いは塑性変形することにより採熱管１３が熱接続部材６２に埋設されるように形成されている。
【0061】
また、熱接続部材６２は、熱伝導率が第２更生材の熱伝導率と同じかそれ以上の熱伝導率を有する材料からなる。熱接続部材６２の熱伝導率は、例えば０．１９Ｗ／ｍ・Ｋ～２．５０Ｗ／ｍ・Ｋであり、好ましくは０．４Ｗ／ｍ・Ｋ～２．５０Ｗ／ｍ・Ｋ、より好ましくは１．０Ｗ／ｍ・Ｋ～２．５０Ｗ／ｍ・Ｋである。また、熱接続部材６２は、外力に対して追従性の高い変形が可能な材料が好ましく、例えば熱伝導性の良好なシリコーン樹脂又はシリコーンゴム（例えば、熱伝導率０．２Ｗ／ｍ・Ｋ～１．３Ｗ／ｍ・Ｋ）と、上記熱伝導性フィラーとを含有する材料からなるのが好ましい。これにより、採熱管１３の外周面と第２更生管の外周面との面接触が十分に確保される。
【0062】
本変形例によれば、熱接続部材６２は、第２更生材の熱伝導率と同じかそれ以上の熱伝導率を有する材料からなり、複数の採熱管１３が熱接続部材６２に埋設されて第２更生管１４と熱的に接続可能に配設されている。すなわち、複数の採熱管１３が熱接続部材６２を介して第２更生管１４に面接触しているため、複数の採熱管１３と第２更生管１４との間でより良好な熱交換を行うことができる。
【0063】
また、熱接続部材６２が第２更生管１４の全周に亘って外装された管状部材であるので、複数の採熱管１３の配置位置に因らず、複数の採熱管１３と第２更生管１４との間での面接触を確実に確保することができ、良好且つ確実な熱交換を実現することができる。
【0064】
図８は、図１の埋設管Ｔの採熱構造１の他の変形例を示す拡大断面図である。同図に示すように、埋設管の採熱構造１０３は、第２更生管１４と採熱管１３との間に位置し、第２更生管１４と採熱管１３とを熱的に接続する熱接続部材６３を備えている。
【0065】
熱接続部材６３は、採熱管１３と第２更生管１４との間に介装され且つ採熱管１３の長手方向に沿って設けられた長尺材料である。すなわち、熱接続部材６３の長手方向の長さは採熱管１３の長手方向の長さと略同一であり、採熱管１３の長手方向に沿って当該採熱管１３と第２更生管１４との間に配設されている。
【0066】
また、熱接続部材６３は、上述した熱接続部材６２と同一材料であり、熱伝導率が第２更生材の熱伝導率と同じかそれ以上の熱伝導率を有する部材である。本変形例によれば、複数の採熱管１３が複数の熱接続部材６３を介して第２更生管１４に面接触しているため、採熱管１３と第２更生管１４との間でより良好な熱交換を行うことができる。また、熱接続部材６３が採熱管１３の長手方向に沿って設けられた長尺材料であるので、熱接続部材６３を熱接続に必要な部分にのみ配置して良好な採熱を実現することができるので、熱接続部材６３を配置するための施工工数やコストを低減することが可能となる。
【0067】
なお、上述した実施形態における埋設管の採熱構造１，１０２，１０３では、第１更生管１２は、母材である不飽和ポリエステルに繊維状材料が含有された第１更生材からなるが、これに限らず、繊維状材料からなる管状体に不飽和ポリエステルが含浸された更生材からなるものであってもよい。
【0068】
また、上述した実施形態における埋設管の採熱構造１，１０２，１０３では、第２更生管１４は、繊維状材料からなる管状体に、熱伝導性フィラーが含有された不飽和ポリエステルが含浸された更生材からなるものであってもよい。
【0069】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に係る埋設管の採熱構造１に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【0070】
１ 採熱構造
１２ 第１更生管
１２ｂ 内底部
１３ 採熱管
１４ 第２更生管
１５ 採熱管マット
２１ 第１未硬化更生管
２２ 第１拡張更生管
３１ ライトユニット
４１ 第２未硬化更生管
４２ 第２拡張更生管
５０ 採熱システム
５２ ヒートポンプ
５１ａ 循環路
５１ｂ 循環路
５３ ポンプ装置
５４ 他の循環路
５５ 空調機
６２ 熱接続部材
６３ 熱接続部材
１０２ 採熱構造
１０３ 採熱構造
Ｆ１ 流体
Ｆ２ 熱交換媒体
Ｆ３ 熱交換媒体
Ｒ１，Ｒ２ 流路
１２ 第１更生管
１２ｂ 内底部
１３ 採熱管
１４ 第２更生管
１５ 採熱管マット
２１ 第１未硬化更生管
２２ 第１拡張更生管
３１ ライトユニット
４１ 第２未硬化更生管
４２ 第２拡張更生管
５０ 採熱システム
５２ ヒートポンプ
５１ａ 循環路
５１ｂ 循環路
５３ ポンプ装置
５４ 他の循環路
５５ 空調機
６２ 熱接続部材
６３ 熱接続部材
１０２ 採熱構造
１０３ 採熱構造
Ｆ１ 流体
Ｆ２ 熱交換媒体
Ｆ３ 熱交換媒体
Ｒ１，Ｒ２ 流路
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】