地热交换装置的制作方法

地热交换装置
1.本技术是申请号为201780028237.2，申请日为2017年10月23日，发明名称为“地热交换装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及一种能够期待热效率提高的地热交换装置。


背景技术：

3.作为利用地热作为热源的地热交换装置的一例，提案有专利文献1所公开的装置。如图32所示，该地热交换装置a通过在填充泥水c的同时进行挖掘而形成具有规定的孔径以及深度的钻孔b。向这样形成的钻孔b的内部，插入由水密材料制成并且与该钻孔b形成同一形状的有底筒形的挠性袋体d。然后，插入内管e，直至其下端f到达该钻孔b的底部g。之后，通过配备于地表部侧的排泥泵(未图示)的驱动，从所述钻孔b排出泥水，同时，经由所述内管e向所述挠性袋体d的内部注入热媒液j使其膨胀，并且，如图32所示，使该挠性袋体d与孔底部k以及孔壁m紧密接触，以形成储液槽n。如上所述注入填充热媒液j之后，所述内管e作为空气调节装置(未图示)侧的抽出管而发挥作用。另外，通过在该挠性袋体d内配置回流管p，构成能够进行对于空气调节装置侧的热媒液的供给/排出的所述地热交换装置a。
4.但是，所述地热交换装置a在热效率提高方面尚有改善的余地。也就是说，当在冬季对建筑物内进行供暖时，通过泵的驱动，所述储液槽n内的热媒液j被所述回流管p的下端q吸引而被供给至所述空气调节装置，在该空气调节装置中，降低温度的热媒液通过所述内管e朝向所述储液槽n的底部r移动，并在该底部r流入该储液槽n内。由于在该内管e内朝向其下端f移动的热媒液j的温度低于储液槽n内的热媒液j的温度，因此，在该内管e的整个圆周面s内产生从该储液槽n内的热媒液j朝向该内管e内的热媒液j的热移动，其结果是，由于从相对温度较高的周边的地下t朝向储液槽n内的热媒液j的热移动而升温的该热媒液j的温度降低。该储液槽n内的热媒液j的温度越朝向其上侧越高，所述内管e内的热媒液在该较高温度分布的部分朝向储液槽的底部r移动期间，通过所述热移动而吸走所述储液槽n内的热媒液j的热量，其结果是，存在导致地热交换装置a的热效率降低的问题。
5.相反，在夏季，储液槽n内的热媒液j的温度与所述空气调节装置中的被释放热量的区域的温度相比相对较低。因此，通过泵的驱动，通过所述空气调节装置而升温的热媒液j经由所述内管e朝向所述储液槽n的底部r移动，并在该底部r流入该储液槽n内。因此，在该内管e的整个圆周面s内，产生从温度相对较高的内管e内的热媒液j向所述储液槽n内的热媒液j的热移动，该储液槽n内的热媒液j被加热。如上所述导致所述地热交换装置a的热效率变差。
6.这样，当利用使从空气调节装置侧供给的热媒液移动的内管e在所述储液槽n内配设在其上下方向上而形成的所述地热交换装置a时，在冬季，产生从该储液槽n内的热媒液j向该内管e内的热媒液j的热移动，另一方面，在夏季，产生从该内管e内的热媒液j向所述储液槽n内的热媒液j的热移动，其结果是，存在导致地热交换装置a的热效率降低的问题。
7.此外，也曾考虑与专利文献2的第0033段所记载同样地利用绝热材料覆盖所述内管e，但是当利用该绝热材料覆盖该内管时，储液槽n内的容积相应地减小，并且地热交换装置的热效率也相应地降低。
8.另外，由于以下原因，存在有底筒形的所述挠性袋体d越长，将所述内管e和所述回流管p插入该挠性袋体d内的作业越是困难，甚至于实际上不可能完成这样的问题。也就是说，由于插入至被泥水填满的所述钻孔的内部的该挠性袋体d由于水压而处于被压破的状态，因此，即使想要将所述内管e和所述回流管p插入该挠性袋体d内，插入时，这些部件的下端会抵接于被压破状态的该挠性袋体d的各部，该插入变得困难甚至于实际上几乎不可能完成。
9.因此，可考虑在地面上进行向所述挠性袋体d内插入所述内管e和所述回流管p的作业之后，将处于插入有该内管e和所述回流管p的状态的所述挠性袋体d插入所述钻孔的内部，但是，在这种情况下，当该挠性袋体d为长尺寸时，必须在施工现场的周边确保广阔的作业空间，这不太现实。
10.现有技术文献
11.专利文献
12.专利文献1：日本特开平10
‑
317389号公报
13.专利文献2：日本特表2015
‑
517643号公报


技术实现要素：

14.(发明要解决的技术问题)
15.本发明是鉴于上述先前以来的问题点开发而成的，其课题在于提供一种能够期待热效率提高的地热交换装置。
16.(解决技术问题的技术方案)
17.用于解决所述课题的本发明采用以下的技术方案。
18.也就是说，本发明所涉及的地热交换装置的第一实施方式的特征在于，其具备袋体和外管，所述袋体收容于沿上下方向设置于地面的收容孔部，为在上下方向上延长的有底筒状，并且具有挠性，所述外管收容于该收容孔部，并且沿着该袋体的外面部在上下方向上延长，并且下端连通于该袋体的下端，所述袋体由固化性树脂构成，在该袋体膨胀的状态下，该袋体的外面部能够以紧密接触的状态覆盖所述收容孔部的内壁部，同时，该袋体在该覆盖的状态下固化，通过该固化形成的内套筒状体在其内部空间内能够形成用于储存热媒液的储液槽，另外，所述外管被夹持在所述袋体的所述外面部和所述内壁部之间。
19.本发明所涉及的地热交换装置的第二实施方式的特征在于，其具备袋体和外管，所述袋体收容于沿上下方向设置于地面的收容孔部，为在上下方向上延长的有底筒状，并且具有挠性，所述外管收容于该收容孔部，并且沿着该袋体的外面部在上下方向上延长，并且下端连通于该袋体的下端。该袋体通过在树脂制的挠性内袋和树脂制的挠性外袋之间收容有在挠性基材中含浸液状固化性树脂而成的芯材而形成。并且，在该袋体膨胀的状态下，该袋体的外面部能够以紧密接触的状态覆盖所述收容孔部的内壁部，同时，该袋体在该覆盖的状态下固化，通过该固化形成的内套筒状体在其内部空间内能够形成用于储存热媒液的储液槽。另外，所述外管被夹持在所述袋体的所述外面部和所述内壁部之间。
20.本发明所涉及的地热交换装置的第三实施方式的特征在于，在沿上下方向设置于地面的收容孔部内收容有有底筒状的具有挠性且由固化性树脂构成的袋体，同时，沿着该袋体的外面部在上下方向上延长且其下端连通于该袋体的下端而构成的外管收容于该收容孔部，该外管处于被夹持在该袋体的该外面部的、圆周方向上观察到的所需宽度部分和所述收容孔部的内壁部之间的状态，该外面部的除去该所需宽度部分的剩余部分处于以紧密接触的状态覆盖所述内壁部的状态。另外，该袋体在该覆盖的状态下固化，通过该固化形成的内套筒状体在其内部空间形成用于储存热媒液的储液槽。另外，在所述储液槽的上侧部分，内管在其下端侧部分沉入该储液槽内的热媒液的状态下配设，所述外管的上端与能够在需要释放热量的区域内释放热量或者在需要吸收热量的区域内吸收热量的吸收/释放热量管部的一端连接，另外，所述内管的上端连接于所述吸收/释放热量管部的另一端。另外，插装有用于使所述热媒液循环的泵。
21.本发明所涉及的地热交换装置的第四实施方式的特征在于，在所述第一实施方式、所述第二实施方式或者所述第三实施方式中，所述内套筒状体的内周面形成为凹凸面状。
22.本发明所涉及的地热交换装置的第五实施方式的特征在于，其具备袋体和外管，所述袋体收容于沿上下方向设置于地面的收容孔部，为在上下方向上延长的有底筒状，并且具有挠性，所述外管收容于该收容孔部，并且沿着该袋体的外面部在上下方向上延长，并且下端连通于该袋体的下端，该袋体具有防水性，能够形成用于储存热媒液的储液槽，在该袋体内储存有所述热媒液而该袋体膨胀的状态下，该袋体的外面部能够以紧密接触的状态覆盖所述收容孔部的内壁部，所述外管被夹持在所述袋体的外面部和所述内壁部之间。
23.(发明的效果)
24.本发明具有如下基本构成：具备袋体和外管，所述袋体收容于沿上下方向设置于地面的收容孔部，为在上下方向上延长的有底筒状，并且具有挠性，所述外管收容于该收容孔部，并且沿着该袋体的外面部在上下方向上延长，并且下端连通于该袋体的下端。因此，根据本发明，能够提供一种能够期待热效率提高的地热交换装置。另外，通过将该袋体以包围该外管的方式形成为包裹状态而将两者集合在一起收容于所述收容部内等，能够容易地进行地热交换装置用的储液槽的构建。
附图说明
25.图1a和图1b是对本发明所涉及的地热交换装置进行说明的说明图。
26.图2a和图2b是形成有内套筒状体的状态下的上下的横向截面图。
27.图3是示出袋体的外面部覆盖外管的表面部和收容孔部的内壁部的状态的横向截面图。
28.图4a和图4b是示出通过圆筒状套管覆盖沿上下方向设置于地面的收容孔部的内壁部而形成的孔部的纵向截面图。
29.图5是示出在该孔部内收容由袋体和外管以及重锤构成的收容物的状态的纵向截面图。
30.图6a和图6b是示出在如上所述收容之后将内套筒状体去除后的状态的局部截面说明图。
31.图7是对袋体进行说明的局部切断立体图。
32.图8a和图8b是其横向截面图。
33.图9是对在形成于挠性内袋和挠性外袋之间的环状间隙内配设经编筒构件的要领的一例进行说明的说明图。
34.图10是对在环状间隙内收容有芯材的状态进行说明的说明图。
35.图11a至图11c是示出在袋体的上下端开放的挠性筒状构件的下端筒部接合底构件的同时在其上端筒部接合盖构件的状态的纵向截面图。
36.图12是对底构件进行说明的纵向截面图。
37.图13是对底构件和外管的下端部分进行说明的立体图。
38.图14是示出使外管的下端连通于底构件的状态的立体图。
39.图15是在取下栓体的状态下示出所述盖构件的立体图。
40.图16是示出盖构件上安装有栓体的状态的立体图。
41.图17是示出盖构件、通过螺合而安装于该盖构件的上管构件和下管构件的立体图。
42.图18是示出盖构件上安装有下管构件的状态的立体图。
43.图19是对外管的一例进行说明的截面图。
44.图20是示出以包围所述下管构件和所述外管的方式将袋体形成为包裹状态并且通过捆束材料将该包裹状物捆束的状态的截面图。
45.图21是示出以包围所述外管的方式将袋体形成为包裹状态并且通过捆束材料将该包裹状物捆束的状态的截面图。
46.图22a和图22b是对收容于所述收容孔部的袋体从其下侧朝向上侧依次膨胀的过程进行说明的局部截面说明图。
47.图23a和图23b是示出在所述盖构件上安装有栓体的状态下使袋体进一步膨胀的状态的局部截面说明图。
48.图24是对通过温水使固化性树脂固化的工序进行说明的纵向截面图。
49.图25是对本发明所涉及的地热交换装置的其他的方式进行说明的说明图。
50.图26是对该地热交换装置进行说明的横向截面图。
51.图27是示出了在构成该地热交换装置时，通过利用圆筒状套管覆盖沿上下方向设置于地面上的收容孔部的内壁部而形成的孔部的纵向截面图。
52.图28是示出在该孔部内收容有由袋体和外管以及重锤构成的收容物的状态的纵向截面图。
53.图29a和图29b是示出在如上所述收容之后将内套筒状体去除的状态的局部截面说明图。
54.图30是示出使用混凝土制的桩子构成的储液槽的纵向截面图。
55.图31是示出使用钢管制的桩子构成并且被内套筒状体覆盖而成的储液槽的截面图。
56.图32是对现有的地热交换装置进行说明的截面图。
57.附图标记说明
58.1地热交换装置
59.2地面
60.3收容孔部
61.5袋体
62.10外管
63.11内壁部
64.12所需宽度部分
65.13剩余部分
66.15内套筒状体
67.16内部空间
68.17热媒液
69.19储液槽
70.21内管
71.39挠性内袋
72.40挠性外袋
73.41环状间隙
74.42挠性环状基材
75.43液状固化性树脂
76.44外表面部
77.46芯材
78.48所需宽度部分
79.50经编筒构件
80.55挠性筒状构件
81.56下端筒部
82.57底构件
83.59上端筒部
84.60盖构件
85.61连通凹部
86.62上构件
87.63下构件
88.65连通孔
89.69固定用周槽
90.85下端开放部
91.86底板部
92.97颚部
93.98放大保护部
94.99重锤
95.100卡止孔
96.101卡止片
97.113栓体
98.115螺纹轴部
99.118上管构件
100.120下管构件
101.140袋体。
具体实施方式
102.实施例1
103.在图1a、图1b、图2a、图2b、图3、图6a和图6b中，本发明所涉及的地热交换装置1利用年平均保持15℃的地热作为热源，如图6a和图6b所示，其具备袋体5和外管10，所述袋体5收容于在地面2上沿上下方向设置的收容孔部3，为在上下方向上延长的有底筒状，并且具有挠性。所述外管10收容于该收容孔部3，并且，沿着该袋体5的外面部6在上下方向上延长，并且，下端7连通于该袋体5的下端9。并且，该外管10被设置成被夹持在该袋体5的该外面部6和所述收容孔部3的内壁部11之间。更具体地说，如图3所示，该外管10被设置成被夹持在该袋体5的该外面部6的、在圆周方向上观察到的所需宽度部分12和所述收容孔部3的内壁部11之间，该外面部6的除去该所需宽度部分12的剩余部分13被设置成以紧密接触的状态覆盖所述内壁部11的状态。
104.并且，该袋体5以在该覆盖的状态下固化的方式形成，通过该固化而形成的内套筒状体15(图1a、图1b、图2a和图2b)设置如下，在其内部空间16内形成储存热媒液17的储液槽19，并且在所述储液槽19的上侧部分20，内管21在其下端侧部分22沉入该储液槽19内的热媒液17的状态下配设。优选使该内管21的下端125位于距离地表126约1～2m的深度。该热媒液17为输送热能的介质，通常使用水，但在寒冷地带也使用在水中混入防冻液而得到的物质。
105.并且，如图1a和图1b所示，所述外管10的上端23和所述内管21的上端24经由连接管部30、31连结于吸收/释放热量管部26的一个管部27和另一个管部29，所述吸收/释放热量管部26能够在需要释放热量的区域中释放热量，或者能够在需要吸收热量的区域(以下，称为“吸收/释放热量区域”)25中吸收热量。在图1a和图1b中，该上端24连结于一个管部27，并且，该上端23连结于另一个管部29。由此，构成在内部流通有该热媒液17的管路32。并且，在该管路32的所需部位，用于使热媒液17在该管路32内循环的泵33配设于所述连接管部30、31的所需部位。另外，为了在夏季和冬季进行所述地热交换装置1的运转的切换，在该管路32上设置切换阀(未图示)。
106.在本发明中，所谓的所述吸收/释放热量区域25是指，住宅、工厂、火车站等各种建筑物的内部、或者停车场和一般道路、桥梁等各种铺砌部表面、火车站的周边或者隧道的铺砌部表面等需要吸收/释放热量的各种区域。
107.所述收容孔部3例如通过将作为堆积层的地面2挖掘至所需深度来设置，例如，孔径设定为约165mm且深度设定为约10～100m。在本实施例中，根据常规方法，在将挖掘钻头扩径的状态下供水，同时，一边伴随圆筒状套管一边将地面挖掘至所需深度。图4a和图4b示出通过圆筒状套管36覆盖通过所述挖掘钻头形成的具有例如约50m的长度的收容孔部3的所述内壁部11而形成的孔部37。该圆筒状套管36保护通过挖掘形成的所述收容孔部3的内壁部11，在本实施例中，内径约为150mm，外径约为165mm。另外，由于该圆筒状套管36的一个
的长度为1～3m，例如约2m，因此，其所需个数通过将其端部相互之间焊接或者螺纹接合来延长。向该孔部37内填充水，但在本实施例中，此时，在该填充的水中混合膨润土。以下，将该混合有膨润土的水称为膨润土混合液38。
108.如上形成的孔部37的内径在本实施例中约为150mm，如图5所示，根据需要收容有后述的收容物102。在该孔部37内收容该收容物102之后，如图6a和图6b所示，将所述圆筒状套管36依次提起并去除。当该提起时，所述膨润土以使所述收容孔部3的内壁部11不会强力崩裂的方式保护该内壁部11。这样，通过挖掘形成的收容孔部3的该内壁部11例如如图6b所示呈凹凸面状。此外，在图6b、图22b和图23b以外的图中，为了方便起见，将该内壁部11显示为平滑面状。
109.在本实施例中，如图7、图8a和图8b所示，所述袋体5呈有底筒状，在形成于树脂制的挠性内袋39和树脂制的挠性外袋40之间的环状间隙41内收容有芯材46，所述芯材46通过在呈沿着该环状间隙41的圆周方向的环状的挠性环状基材42中含浸液状固化性树脂43而形成。该挠性内袋39和该挠性外袋40防止所述液状固化性树脂产生泄漏。如前述，该袋体5收容于所述收容孔部3内，在上下方向上延长。在该袋体5膨胀的状态下，如图3所示，该袋体5的外面部6能够以紧密接触的状态覆盖所述收容孔部3的呈现凹凸面状的所述内壁部11。因此，为了不与凹凸面状的该内壁部11产生摩擦破裂，所述挠性外袋40通过能够产生某种程度的伸展且强度优异的树脂素材构成。在使沿上下方向延长而收容于所述收容孔部3内的所述袋体5如后述产生膨胀的过程中，如图22a和图22b中箭头f1所示，从该收容孔部3的上端47排出所述收容孔部3内的所述膨润土混合液38。并且，如上所述在以紧密接触的状态覆盖该内壁部11的状态下所述液状固化性树脂43(图8a和图8b)产生固化，由此，如图1b所示，形成沿上下方向延长的内套筒状体15。该内套筒状体15如前述，形成有用于储存所述热媒液17的储液槽19。就该内套筒状体15的壁厚而言，考虑到作为该储液槽19的强度而设定为约2至4mm，例如设定为约3.5mm。
110.在本实施例中，如图3所示，该袋体5的外面部6能够可靠地以紧密接触的状态覆盖所述收容孔部3的呈现凹凸面状的所述内壁部11，并且，所述所需宽度部分12成为弯曲状态并能够覆盖所述外管10的外表面部44的所需宽度部分48。因此，将该袋体5膨胀成圆筒状的状态(图7、图8a和图8b)下的其外径设定得比所述孔径165mm稍大。例如，将该外径设定为约185mm。
111.所述挠性内袋39和所述挠性外袋40如前述具有挠性，并具有一定的强度，还具有耐于所述液状固化性树脂的热固化时的温度的耐热性，而且，导热率高。例如，由具有约0.1～1mm的壁厚的尼龙制等薄壁的树脂素材构成。
112.所述挠性环状基材42用于在所述袋体5的长度方向为上下方向并被收容于所述收容孔部3的状态下，使被固化的所述液状固化性树脂43为滞留于所述环状间隙41的状态而难以下垂，通过导热率高的素材构成。在本实施例中，该挠性环状基材42通过使用导热率高且强度优异而且比较廉价的玻璃纤维制成的经编筒构件50而构成，使该经编筒构件50的纬线的延长方向对应于所述环状间隙41的圆周方向，并使该经编筒构件50的经线的延长方向对应于所述袋体5的延长方向，而配设于所述环状间隙41。
113.于是，该经编筒构件50在如上所述配设于该环状间隙41的状态下在圆周方向上呈现环状的筒状形态，在该圆周方向(水平方向)上具有伸缩性，同时，在延长方向(上下方向)
上具有优异的拉伸强度，并且柔软性优异。
114.该环状的筒状形态例如能够通过对在平面状的经编片的宽度方向上观察到的两侧部分相互进行缝制而形成。为了将该呈现筒状形态的经编筒构件50配设于所述环状间隙41，例如，如图9的简图所示，能够通过在向形成于所述挠性内袋39和所述挠性外袋40之间的该环状间隙41的一端侧部分插入该经编筒构件50的一端部分50a之后，从该环状间隙41的另一端41a将该经编筒构件50的一端50b经由带状构件54朝向该另一端41a拉动来进行。这样，将该经编筒构件50配设于该环状间隙41之后，如图10的简图所示，在该经编筒构件50中含浸热固化性的液状固化性树脂43，由此，能够构成所述芯材46。该含浸能够通过向所述环状间隙41内从其一端侧或者两端侧供给该液状固化性树脂43而进行。该芯材46的厚度设定为例如约3mm。
115.作为热固性的该液状固化性树脂43能够使用各种物质，例如，能够使用比较廉价的不饱和聚酯树脂中添加热固性的固化剂得到的物质。作为该固化剂，例如，能够举出多官能的胺、聚酰胺、酚醛树脂等，但并不限定于这些。此外，为了使含浸于所述挠性环状基材42(图8a)的所述液状固化性树脂43更加难以下垂，向其中混入适量的增粘剂。在本实施例中，作为该热固化性的固化剂，例如使用在约80℃的温度下固化的固化剂。此外，当向所述不饱和聚酯树脂中混入适量碳化硅(例如，按照重量比为10％～40％)时，能够提高所述液状固化性树脂的导热率，从而提高所述内套筒状体15的导热率，进而能够更加有效地利用地热。
116.构成该芯材46的所述经编筒构件50(图8b)如前述实现了保持液状固化性树脂43的作用，另外，通过该液状固化性树脂43的固化而构成所述内套筒状体15之后，实现了该内套筒状体15的强度提升。
117.当利用具有所述构成的袋体5时，由于所述经编筒构件50具有圆周方向(水平方向)的伸缩性，并且柔软性优异，因此，例如，如图3所示，所述袋体5的外面部6容易追随所述收容孔部3的、呈现凹凸面状的所述内壁部11的凹凸部11a(图6b)并在紧密接触的状态下覆盖所述收容孔部3的所述内壁部11。另外，由于该经编筒构件50具有在其延长方向(上下方向)上优异的拉伸强度，因此，当将所述袋体5收容于所述收容孔部3内时，能够极力抑制该袋体5的上下方向上的伸长。
118.如图8a和图8b所示，由于所述袋体5以这样构成的经编筒构件50作为所述芯材46的构成要素，因此，如图23b所示，通过其圆周方向(水平方向)的伸缩性，毫不费力地覆盖所述收容孔部3的所述内壁部11，并且容易与该内壁部11紧密接触。
119.如图3所示，由于构成具有这样构成的储液槽19的所述挠性外袋40处于与所述内壁部11紧密接触的状态，因此，该挠性外袋40不存在剥落的可能性，但是所述挠性内袋39由于其内周面处于自由的状态而老化变质等，可能会从固化的所述芯材46的内周面51(图8a和图8b)剥落。这样，在剥落的部分破裂的情况下，在该剥落掉的膜部分和该芯材46之间滞留热媒液，其结果是，导致所述储液槽19内的热媒液17的移动受到阻碍。
120.因此，在本实施例中，为了进一步提高所述挠性内袋39和所述芯材46的一体化强度，例如，如图7、图8a和图8b所示，利用毛毡(例如约1mm厚度的毛毡)52覆盖所述挠性内袋39的、与该挠性内袋39相对向的所述挠性外袋40侧的内侧面，将该毛毡52呈点状隔开例如约10cm的间隔热沉积于该挠性内袋39。由此，所述芯材46的所述液状固化性树脂43含浸于该毛毡52，并且通过该液状固化性树脂43的固化，所述挠性内袋39经由该毛毡52与已固化
的芯材46一体化。从而，能够防止如前述那样的挠性内袋39的剥落。
121.如图11a至图11c所示，就呈有底筒状的所述袋体5的具体的构成而言，在上下端开放且呈筒状的挠性筒状构件(在上下端开放的所述挠性内袋39和所述挠性外袋40之间配设所述筒状的芯材46而形成)55的下端筒部56上接合底构件57，同时，在该挠性筒状构件55的上端筒部59上接合盖构件60。
122.如图12所示，该底构件57具有与该挠性筒状构件55的内部空间58连通的连通凹部61，所述外管10的下端7连通于该连通凹部61。更具体而言，如图12、图13至图14所示，该底构件57由上构件62和下构件63构成，该上构件62呈合成树脂制的圆筒状，其内径设定为约30mm，其外径设定为约60mm，并且设置有上下端开放的连通孔65。并且，在其外周面部66的上侧部分67，如图13所示，隔开间隔地设置上下三条固定用周槽69，同时，其下端筒部70形成为通过在该外周面部66设置外螺纹部71而形成的外螺纹筒部72。如图12所示，将该上构件62插入所述挠性筒状构件55的下端筒部70，并通过缠绕于该下端筒部70的带构件73在所述固定用周槽69、69、69处紧固，从而连结于该下端筒部70。
123.另外，如图12、图13至图14所示，所述下构件63设置有能够连通于所述连通孔65的有底孔部75，并且设置连通管76以连通于该有底孔部75。并且，如图12所示，设置于该连通管76的向上突出的连结管部77连结于所述外管10的下端7。另外，所述下构件63在本实施例中为例如不锈钢制，如图12至图13所示，具有上侧部分形成为能够与所述外螺纹筒部72螺合的、内径约为30mm的外螺纹筒部79的圆筒状部80。该圆筒状部80的一侧部81形成为从圆筒状部80的上端82朝向下端83扩径而成的扩径部84，该扩径部84的下端开放部85通过底板部86被闭塞。并且，如图12所示，在设置于该扩径部84的中间高度部位的连通口88上，连设有朝向上方突出的所述连通管76的所述下端89，该连通管76的所述连结管部77形成为能够与设置于所述外管10的下端部分的连结外螺纹筒部91螺合的连结内螺纹筒部92(所述连结管部77)。图12示出如下状态：通过将该连结外螺纹筒部91螺合紧固于该连结内螺纹筒部92，将所述外管10连通于所述袋体5的所述下端9，并将该外管10立设于该袋体5的延长方向(上下方向)。
124.另外，如图12所示，所述底板部86的下面93朝向下方而形成为凸的圆弧面95，该底板部86的外周缘部分形成为向所述下端开放部85(图12)的周缘的外侧突出的颚部97。该颚部97构成向所述上构件62的外周面的外侧突出的放大保护部98，在该下面93的中央部突设有卡止片101，所述卡止片101设置有用于悬挂重锤99的卡止孔100。该卡止孔100相对于所述上构件62的轴线l2略微向所述外管10的轴线l1侧位移。该重锤99例如直径约为80mm、长度约为300mm、重量约为30kg。
125.并且，通过将所述外螺纹筒部72螺合紧固于所述内螺纹筒部79，如图12、图14所示，将所述上构件62和所述下构件63连结一体化而构成所述底构件57。
126.如图11a至图11c、图15至图16所示，所述盖构件60使用通过沿着中心轴线贯通设置圆形状的贯通孔106而形成的合成树脂的圆柱状构件105而构成。该圆柱状构件105的外径设定为约150mm，并设置有内径约30mm的贯通孔106，如图15至图16所示，在其外周面部107的上下设置有在圆周方向上连续的固定用槽部109、109。
127.所述贯通孔106形成为螺纹孔110，作为其上侧部分的上侧螺纹孔111和作为其下侧部分的下侧螺纹孔112形成为反螺纹孔。并且，如图16所示，通过将栓体113的螺纹轴部
115螺合紧固于该螺纹孔110的该上侧螺纹孔111，将该贯通孔106的上端开放部116合盖。
128.如图1a、图1b和图17所示，在本实施例中，所述内管21被一分为二成上管构件118和下管构件120，使形成该上管构件118的下侧部分的外螺纹管部121螺合于所述上侧螺纹孔111，另一方面，使形成所述下管构件120的上侧部分的外螺纹管部122螺合于所述下侧螺纹孔112，由此，形成为将该内管21(图1a和图1b)安装于所述盖构件60的状态。此外，在本实施例中，如图18所示，在将该盖构件60连结于所述上端筒部59(图11a)之前，先将该下管构件120安装于该盖构件60。之后，如图11a、图11b所示，将安装有该下管构件120而形成的该盖构件60插入所述上端筒部59，并通过缠绕于该上端筒部59的带构件117紧固在所述固定用槽部109、109(图16)，从而连结于该上端筒部59。
129.如图19所示，在本实施例中，所述外管10以铝制管119为芯管，使用通过例如聚乙烯树脂覆盖其内面114和外面124而成的管体128而构成，其内径约为40mm，其外径约为50mm。由于该外管10通过使用以该铝制管119为芯管的管体128而构成，因此提高了刚性。并且，如图13所示，在该外管10的下端部分设置有所述连结外螺纹筒部91。
130.当构筑所述地热交换装置1用的所述储液槽19时，如图5所示，在将所述重锤99悬挂于所述卡止孔100的状态下，使由该重锤99和所述袋体5以及所述外管10构成的收容物102在所述收容孔部3(本实施例中的所述孔部37)内下落。在本实施例中，如图12所示，由于使所述卡止孔100相对于所述上构件62的轴线l2稍微向所述外管10侧偏移，因此，能够使该收容物102以呈大致垂直状态的方式平衡性良好地在所述收容孔部3内下落。
131.当使该收容物102在该收容孔部3内下落时，将具有约50m的长度的所述袋体5和具有约50m的长度的所述外管10缠绕于单独的卷筒之后搬入施工现场，一边同时将该袋体5和该外管10卷回，一边例如如图20、图21所示使该袋体5以包围该外管10的方式形成为包裹状态。作为这样形成为包裹状态的包裹状物体103，如图5所示，宽度小，整体为管状，并且以不向所述颚部97的外侧突出的方式形成。优选使用因所述袋体5的后述的膨胀而断裂的捆束材料104预先捆束好该包裹状物体103。例如，如图5所示，隔开约1m的上下间隔进行捆束。
132.在使用橡皮筋或者纸绳作为该捆束材料104的情况下，通过该袋体5的所述膨胀，该橡皮筋或者纸绳由于超过其允许张力而折断，该袋体5能够继续所述膨胀。另外，作为该捆束材料104，也能够使用彼此卡合且能够解除卡合的一对面状紧固件。在这种情况下，将一个面状紧固件安装于所述包裹状物体103的一个缘部，同时，将另一个面状紧固件安装于所述包围状物103的另一个缘部侧(另一个缘部或者与该另一个缘部更接近的一侧)。于是，当使所述袋体5以包围所述外管10的方式形成为包裹状态之后，使两个面状紧固件相互形成为能够安装/脱离的卡合状态时，通过使所述袋体5为所需的膨胀状态，能够解除该两个面状紧固件相互的卡合状态。在本发明中，将解除该两个面状紧固件相互的卡合这一行为称作“面状紧固件的折断”。这样，当面状紧固件折断时，所述袋体5能够继续所述膨胀。
133.利用所述重锤99的自身重力，使通过所述捆束材料104捆束而成的包裹状物体103从所述收容孔部3的上端47朝向其底部落下。此时，所述外管10位于所述包裹状物体103的内部，该外管10作为张力负担芯材发挥作用，因此，能够抑制该包裹状物体103的伸展而使其下降。
134.特别地，在本实施例中，由于使所述经编筒构件50的所述经线的延长方向对应于所述袋体5的延长方向(所述包裹状物体103的延长方向)，因此，能够进一步抑制该伸展而
使其下降。另外，在本实施例中，由于以向所述上构件62的外周面的外侧突出的方式设置所述放大保护部98，因此，当使所述包裹状物体103下降时，能够在进一步减少在所述孔部37内的横向晃动的同时更加顺利地进行成为该包裹状物体103的下端部分的所述底构件57的下降。
135.并且，在使该收容物102根据需要在该收容孔部3内下落的状态下，该外管10由于其刚性在该孔部37内能够呈现沿上下方向延长的自立状态。在该状态下，所述袋体5处于收容于所述收容孔部3且沿上下方向延长的配设状态。
136.之后，一边使所述圆筒状套管36(图5)旋转一边将其依次提起，并将其去除。就该去除作业而言，经由所述外管10，所述袋体5处于在上下方向上延长的配设状态，因此，使该圆筒状套管36通过所述袋体5的上部分而取下较为容易。图6a和图6b示出将所述圆筒状套管36去除后的状态。这样，将圆筒状套管36提起后的所述内壁部11如前述被所述膨润土保护，因此，能够抑制该内壁部11的崩裂。
137.在该状态下，如图22a和图22b所示，通过泵从所述外管10的上端供给水(箭头f2)，将该水依次供给到包裹状态的所述袋体5内，使该袋体5从其下侧朝向上侧依次膨胀。在将所述栓体113(图16)从所述圆柱状构件105取下的状态下，从所述上端开放部116排出该袋体5内的残留空气的同时进行该膨胀。一边打开该袋体5的该包裹状态一边进行该膨胀，伴随该袋体5的膨胀，如图22a中箭头f1所示，从该收容孔部3的上端47依次排出所述收容孔部3内的所述膨润土混合液38。在伴随该排气的该袋体5的膨胀完成之后，通过将所述栓体113螺合紧固于所述上侧螺纹孔111而堵塞该贯通孔106的所述上端开放部116，并且，在该状态下，当通过泵从所述外管10的上端进一步供给水时，该袋体5进一步膨胀，随之水压上升，由此，如图23b所示，成为该袋体5的外面部6紧密接触该外管10和所述收容孔部3的内壁部11的状态。
138.由于该袋体5的膨胀与打开所述包裹状态同时进行，因此，该膨胀时，前述作为橡皮筋或者纸绳、面状紧固件等的所述捆束材料104(图22a)断裂。由于所述袋体5的膨胀，如图3所示，所述外管10成为在被夹持于所述袋体5的外面部6和所述收容孔部3的内壁部11之间的状态下收容于该收容孔部3内的状态。更详细而言，该外管10由于所述袋体5的膨胀而成为被所述收容孔部3的所述内壁部11支承的状态，并且，处于该被支承状态的该外管10的所述外表面部44被该袋体5的所述外面部6的、在周方向观察到的所需宽度部分12覆盖的状态。并且，该外面部6的除了该所需宽度部分12的剩余部分13成为以紧密接触的状态覆盖所述内壁部11的状态。
139.之后，如图24所示，取下所述栓体113(图16)之后，将所述上管构件118的所述外螺纹管部121螺合于所述上侧螺纹孔111(图17)。在该状态下，通过所述泵的运转，向所述外管10依次供给能够使所述固化性树脂固化的温度的温水，伴随该供给，将所述袋体5内的水在所述上管构件118的上端排出，一边通过锅炉对该排出的水进行加热，一边使其成为所需温度并将其作为所述温水供给至该外管10。
140.将该操作继续所需时间的话，则通过所述固化性树脂的固化，如图1a、图1b、图2a、图2b、图8a和图8b所示，形成所述内套筒状体15，所述内套筒状体15通过在所述挠性内袋39和所述挠性外袋40之间插装被所述芯材46的固化物加强的frp而形成。该内套筒状体15作为所述储液槽19发挥作用。由于该内套筒状体15原本就具有优异的防水性，并且使用所述
经编筒构件50构成(图8b)，因此，其导热率高、强度优异。如图2a和图2b所示，所述外管10处于被夹持在该内套筒状体15的外面部127的所述所需宽度部分129和所述收容孔部3的所述内壁部11之间的状态。并且，该外面部127的除了该所需宽度部分129的剩余部分130处于以紧密接触的状态覆盖所述内壁部11的状态。
141.此外，在本实施例中，如图1a和图1b所示，在如上构成的储液槽19的上部设置有空气层132，其是考虑到该储液槽19内的热媒液17的膨胀用于吸收该膨胀而设置的。该空气层132的容积以即使在例如夏季热媒液17产生膨胀时也能够吸收该膨胀的方式设定。由此，能够防止由于该膨胀而导致的该储液槽19的破裂，并且，能够防止所述盖构件60因为该膨胀的压力而脱落。在本实施例中，在所述储液槽19的上部以约50～100cm的上下长度设置空气层132。此外，如上设置于储液槽19的上部的空气层132也作为用于使所述热媒液17不易受到地表中的大气温度的影响的绝热层而发挥作用。
142.对于具有这种构成的地热交换装置1的作用，现分冬季与夏季进行说明。在冬季，埋设有所述储液槽19的周边的地下温度与例如需要融雪的吸收/释放热量区域的表面温度相比相对较高。
143.因此，在这种情况下，使该地热交换装置1如下所述进行动作。也就是说，在图1a和图1b中，通过所述泵33的驱动，使在通过所述吸收/释放热量管部26的过程中为了融雪而冷却的热媒液17从所述外管10的下端7流入所述储液槽19。与此同时，从所述内管21的下端125将所述热媒液17供给至所述吸收/释放热量管部26。由此，从所述外管10的下端7流入所述储液槽19的热媒液17使该储液槽19内储存的热媒液17的温度降低，相对地，产生从温度高的周边的地下133向该储液槽19内的热媒液的热移动，因此，该储液槽19内的热媒液17逐渐升温。
144.并且，如图2a和图2b所示，由于构成该储液槽19的所述内套筒状体15的外面部127的所述剩余部分130处于紧密接触于所述内壁部11的状态，因此，高效地产生从周边的地下133向所述储液槽19内的热媒液17的热移动。除此之外，由于所述外管10与所述收容孔部3的所述内壁部11接触，因此，产生从地下133向该外管10内的热媒液17的热移动，从而能够期待该外管10内的热媒液17升温，并且能够期待该地热交换装置1的热效率的提高。
145.并且，由于该外管10并不存在于所述储液槽19内，因此，不会产生从储液槽19内的热媒液17朝向该外管10内的热媒液17的直接的热移动(如专利文献1、2中的热移动)。如果该外管10存在于该储液槽19内的话，则会产生从汇集于该储液槽19内的上部的更温热的热媒液17朝向该外管10内的热媒液17的热移动，从而该上部的热媒液17的温度降低，并且使地热交换装置1的热效率降低。此外，该外管10与所述内套筒状体15的外面部127部分接触，但由于该内套筒状体15的壁部136(图2a和图2b)和该外管10的壁部137(图2a和图2b)具有绝热性，因此，几乎不会产生从所述储液槽19内的热媒液17朝向该外管10内的热媒液17的热移动。
146.在本实施例中，如前述，通过所述内管21的下端125吸入被加热的热媒液17并且将该下端125配置于所述储液槽19的上侧部分，这是因为更温热的热媒液汇集在所述储液槽19内的上部。
147.相反，在夏季，埋设有储液槽19的周边的地下温度与应该释放热量的区域的温度相比相对较低。因此，在这种情况下，使所述地热交换装置1如下所述进行动作。也就是说，
在图1a和图1b中，通过所述泵33的驱动，使通过所述吸收/释放热量管部26而在使所述应该吸收热量的区域冷却的过程中升温的热媒液17从所述内管21的下端125流入所述储液槽19。与此同时，使所述热媒液17从所述外管10的下端7流入所述储液槽19内，由此，从所述内管21的下端125流入所述储液槽19内的热媒液17使该储液槽19内储存的热媒液17的温度上升，但是，由于有效地产生从所述储液槽19内的热媒液17向温度相对较低的周边的地下的热媒液的热移动，因此，该储液槽19内的热媒液17逐渐降温。
148.并且，由于更加低温的热媒液汇集于所述储液槽19的下部，因此，从所述外管10的下端7将该低温的热媒液经由上端23输送至所述吸收/释放热量管部26。这种情况也与前述同样，由于该外管10并不存在于所述储液槽19内，因此，不会产生如专利文献1、2中的从该储液槽19内的热媒液朝向该外管10内的热媒液的直接的热移动。如果该外管10存在于该储液槽19内的话，则该储液槽19内的热媒液17越靠近上侧越是为温热状态，因此会产生从该温热的热媒液17朝向在该外管10内上升的更加低温的热媒液17的热移动，该外管10内的热媒液17的温度上升，使地热交换装置1的热效率降低。
149.并且，在本实施例中，如图23b所示，由于所述内壁部11呈凹凸面状，因此，所述内套筒状体15的内周面139形成为凹凸面状。因此，当从所述外管10的下端流入储液槽19内的热媒液17向上方移动时、或者从所述内管21流入储液槽19内的热媒液向下方移动时，该凹凸面能够使这些热媒液中产生湍流，由此，能够提高地热相对于储液槽19内的热媒液17的移动效率。
150.实施例2
151.图25至图26示出本发明所涉及的地热交换装置1的另一实施方式，其具备袋体140和外管10。所述袋体140收容于在地面2上沿上下方向设置的所述收容孔部3，并且为在上下方向上延长的有底筒状，并具有挠性。所述外管10收容于该收容孔部3，并且，下端7连通于该袋体140的下端9。该袋体140具有防水性，并能够形成储液槽19用于储存所述热媒液17，在该袋体140膨胀的状态下，该袋体140的外面部142能够以紧密接触的状态覆盖所述收容孔部3的内壁部11。并且，如图25、图26所示，所述外管10被夹持在所述袋体140的所述外面部142和所述内壁部11之间。
152.当构成该地热交换装置1时，在实施例1中，与基于图4a和图4b进行的说明同样，在将挖掘钻头扩径的状态下，一边伴随圆筒状套管36一边将地面挖掘至所需深度。图27中示出利用圆筒状套管36覆盖通过所述挖掘钻头形成的具有例如约50m的深度的收容孔部3的内壁部11而形成的孔部37。该圆筒状套管36保护通过挖掘形成的所述收容孔部3的内壁部11，在本实施例中，内径约为150mm，外径约为165mm。与前述同样地，该圆筒状套管36的一个的长度约为1～3m、例如约2m，因此，其所需个数通过将其端部相互之间焊接或者螺纹接合而延长。
153.如图28所示，在如上形成的所述孔部37内收容由所述重锤99和所述袋体140以及所述外管10构成的收容物145之后，如图29a和图29b所示，将所述圆筒状套管36依次提起并去除。
154.如图29b所示，在本实施例中，所述袋体140呈例如聚酯织物制的管状，并且，其内面146涂布聚酯树脂等而具有防水性、耐压性，并非由前述那样的固化性树脂构成。因此，该袋体140不同于前述实施例所涉及的由固化性树脂构成的袋体5，且并未构成所述内套筒状
体15。如图26所示，该袋体140的膨胀的状态仅通过该袋体140内储存的热媒液17的水压保持。
155.因此，当利用该袋体140时，在该袋体140内，如果从所述外管10的上端通过泵供给水的话，则该袋体140膨胀，并且该袋体140的外面部147以紧密接触的状态覆盖所述收容孔部3的内壁部11的状态。由此，成为在该内壁部11和该外面部147之间插装液状保护材料的状态。通过之后的该液状保护材料的固化，防止该内壁部11的崩裂。并且，在该状态下，与所述实施例1中同样，如图26所示，所述外管10成为被夹持在所述袋体140的外面部142和所述内壁部11之间的状态。
156.由于具备所述构成的袋体140的地热交换装置1的动作状态与前述的相同，因此省略其说明。
157.实施例3
158.本发明绝不限定于前述实施例中示出的结构，在“本发明技术方案”的记载内当然能够进行各种设计变更。如下举出其一例。
159.(1)就所述收容孔部3而言，除了通过将地面沿上下方向挖掘来构成之外，例如，如图30示出的局部截面图所示，也可以通过在上下方向上具有孔部149的混凝土制的桩子150的该孔部149而构成。或者，例如如图31中示出的局部截面图所示，还可以通过在上下方向上具有孔部149的钢管制的桩子151的该孔部149而构成。
160.这些情况也与前述同样，形成为与前述同样使用内套筒状体15覆盖该孔部149(收容孔部3)的内面152的状态，或者形成为被前述的袋体(并非由固化性树脂构成的袋体)140覆盖的状态。在图30、图31中，与所述实施例1、所述实施例2中同样地配设有所述外管10。在这种情况下，由于该孔部149为平滑面，因此，所述内套筒状体15的内周面152或者所述袋体(并非由固化性树脂构成的袋体)140的内周面153呈平滑面。这样，通过该内套筒状体15或者所述袋体140覆盖混凝土制的桩子150或者钢管制的桩子151的内面的结果是，特别是在混凝土制的桩子150的情况下，能够防止从该桩子150的孔部149的内面析出碳酸钙，并且能够防止该碳酸钙堵塞热力泵等的配管。另外，在钢管制的桩子151的情况下，能够防止在该孔部149的内面生锈，并且能够防止该锈堵塞热力泵等的配管。这样，在使用混凝土制的桩子或者钢管制的桩子的情况下，不需要所述膨润土。此外，所述混凝土制的桩子可以兼做支承建筑物的支承桩子。
161.(2)在通过挖掘地面来形成收容孔部3的情况下，通过挖掘岩层来形成该收容孔部3。在这种情况下，能够利用空气使所述袋体5或者所述袋体140膨胀。另外，在这种情况下，在挖掘时无需使用所述圆筒状套管36和膨润土。
162.(3)在使所述挠性环状基材42为所述经编筒构件50的情况下，其素材除了所述玻璃纤维之外还可以是碳纤维等。
163.(4)构成所述芯材46的挠性环状基材42可以使用所述经编筒构件50构成，除此之外，也可以使用毛毡或者纺织品、无纺织布、日本纸等构成。
164.(5)所述液状固化性树脂43为热固化型，除此之外还可以为紫外线固化型等。在为热固化型的情况下，能够将其固化温度设定为65℃或者80℃等。或者，也可以将该固化温度设定为自然固化的温度。
165.(6)为了提高所述液状固化性树脂43的导热率，可以在该树脂中混入氧化铝或者
碳化硅等。
166.(7)作为使所述液状固化性树脂43热固化的手段，可以采用利用供电产生的发热的供电发热手段。该供电发热手段的一例为如下手段：向所述挠性内袋39或者挠性外袋40等中沿着所述袋体5的延长方向或者水平方向、斜方向等编入或者织入通过电流发热的铜线(例如0.4至0.6mm直径)等的发热线并使其以大致均匀状态配置，利用电池等供电发热使其固化。当如上构成时，如果构成为将所述具有挠性的袋体5在其圆周方向划分成所需宽度的多个(例如划分为四个)，在每个划分的部分构成发热部，并向每个该发热部供电的话，不需要很大的电力就能够使所述袋体5的所述液状固化性树脂热固化。
167.(8)所述外管10也可以形成为氯乙烯制的管或者聚乙烯制的管等合成树脂等的管。
168.(9)在所构成的所述内套筒状体15的内周面，从其下端朝向上端设置螺旋状的引导突条部，由此，能够使从所述外管10的下端流入所述储液槽19内并上升的热媒液、或者从所述内管21流入储液槽19内并下降的热媒液沿着该螺旋状的该引导突条部向上方向或者下方向螺旋状移动。由此，能够一边极力使储液槽19内的热媒液17接触所述内套筒状体15的内周面139，一边使该热媒液上升或者下降，因此，能够提高地热向该储液槽19内的热媒液17的移动效率。
169.(10)所述下构件63的上部分通过焊接或者粘接等连结于所述上构件62的下部分，由此构成所述底构件57。
170.(11)所述底构件57可以通过树脂等一体成形。
171.(12)所述袋体5在固化前具有挠性，在该袋体5膨胀的状态下，该袋体5的外面部6能够以紧密接触的状态覆盖所述收容孔部3的内壁部11，同时，在该覆盖的状态下固化，也可以构成为由单层的固化性树脂构成的袋状。
172.(13)在本发明中，就所谓的所述袋体5的外面部6以紧密接触的状态覆盖所述收容孔部3的内壁部11而言，不限于该外面部6的整体在与该内壁部11面状抵接的状态下覆盖该内壁部11，也包括在该外面部6上局部产生龟裂的状态下该外面部6覆盖该内壁部11的情况。
173.(14)有时也在如上所述使所述袋体5膨胀之前，使所述包裹状物体103按照需要捆束而成的所述捆束材料104折断。作为折断的手段，能够例示使用折断操作用的绳材的折断手段。
174.该折断手段为如下状态：将一端固定于地上的固定部的所述绳材连通于处于沿着所述包裹状物体103的延长方向以所需间隔捆束的状态的各捆束材料，在该包裹状物体103收容于所述收容孔部3内的状态下，使该绳材在下端的捆束材料的下端向上方折返，该绳材的另一端部分位于地上。并且，该绳材被构成为通过依次提起该另一端部分而从下开始顺序地折断该捆束材料。
175.(15)例如，如图5所示，当将包括所述包裹状物体103的所述收容物102收容于所述收容孔部3内时，为了使该收容物102的下降更加顺利，可以使形成该包裹状物体103的下端部分的所述底构件57(图11c)为被覆盖的状态。因此，通过形成例如图12至图13所示的所述底构件57的所述底板部86的外周缘部分的、作为所述放大保护部98的颚部97(图12至图13)来立设圆筒部，形成在该圆筒部内收纳所述底构件57的状态。此时，可以在该圆筒部的下端
设置有下侧部分朝向下侧呈半圆状的导向凸部。