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技術 熱輻射ブロック及び熱輻射システム

出願人 株式会社エコ・パワー
発明者 角田正
出願日 2017年6月22日 (3年7ヶ月経過) 出願番号 2017-122373
公開日 2019年1月17日 (2年1ヶ月経過) 公開番号 2019-007660
状態 未査定
技術分野 その他の空気調和方式
主要キーワード 断熱措置 温調機器 敷設態様 区画面 横断溝 中空筒 捕捉部材 下水道管内
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年1月17日)のものです。
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図面 (6)

課題

高さを抑制しつつ熱を輻射する表面の面積が比較的大きい熱輻射ブロック及び熱輻射システムを提供する。

解決手段

空間の区画面Fに設置される熱輻射ブロック10は、気体Aが流通可能な通気空間12が一端11etから他端11exに抜けるように形成されたブロック本体11と、通気空間12を第1の通気空間10sと第2の通気空間10rとに仕切仕切部材15とを備え、ブロック本体11と仕切部材15との間に、第1の通気空間10sから第2の通気空間10rへ気体Aが通過する連通孔16が、間隔を空けて複数形成されている。熱輻射システムは、熱輻射ブロック10を複数備え、熱輻射ブロック10のそれぞれの第1の通気空間10sに供給する気体Aを流す主送気流路と、熱輻射ブロック10のそれぞれの第2の通気空間10rから収集した気体Aを流す主還気流路とを備える。

概要

背景

温度が調節された空気を冷暖房対象空間に供給する対流方式の冷暖房における温度ムラの発生という不都合を解消するものとして、熱輻射によって冷暖房を行う技術がある。熱輻射による冷暖房を行う際に用いられるものとして、表面と裏面とを有する立体を基本形状とするブロック本体を備え、所定の流量の気体流通可能な溝状の気体流路が裏面側に形成され、気体流路を裏面側の送気流路と裏面に面しない還気流路とに分割する流路セパレータを備え、流路セパレータには、送気流路から還気流路への気体の移動が可能な連通孔が形成されている熱輻射ブロックがある(例えば、特許文献1参照。)。

概要

高さを抑制しつつ熱を輻射する表面の面積が比較的大きい熱輻射ブロック及び熱輻射システムを提供する。空間の区画面Fに設置される熱輻射ブロック10は、気体Aが流通可能な通気空間12が一端11etから他端11exに抜けるように形成されたブロック本体11と、通気空間12を第1の通気空間10sと第2の通気空間10rとに仕切仕切部材15とを備え、ブロック本体11と仕切部材15との間に、第1の通気空間10sから第2の通気空間10rへ気体Aが通過する連通孔16が、間隔を空けて複数形成されている。熱輻射システムは、熱輻射ブロック10を複数備え、熱輻射ブロック10のそれぞれの第1の通気空間10sに供給する気体Aを流す主送気流路と、熱輻射ブロック10のそれぞれの第2の通気空間10rから収集した気体Aを流す主還気流路とを備える。

目的

本発明は上述の課題に鑑み、高さを抑制しつつ熱を輻射する表面の面積が比較的大きい熱輻射ブロック及び熱輻射システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

空間を区画する区画面に設置される熱輻射ブロックであって;気体流通可能な通気空間が一端から他端に抜けるように形成されたブロック本体と;前記通気空間を前記一端から前記他端にわたって第1の通気空間と第2の通気空間とに仕切仕切部材であって、前記ブロック本体を前記区画面に設置したときに前記第1の通気空間と前記第2の通気空間とが前記区画面に沿って形成されるように前記通気空間を仕切る仕切部材とを備え;前記ブロック本体と前記仕切部材との間に、前記第1の通気空間から前記第2の通気空間へ気体が通過する連通孔が、間隔を空けて複数形成された;熱輻射ブロック。

請求項2

前記仕切部材が、前記ブロック本体と別体に構成された;請求項1に記載の熱輻射ブロック。

請求項3

前記通気空間は、前記ブロック本体が前記区画面に設置されたときに前記ブロック本体の内面と前記区画面とに囲まれて形成されるように構成された;請求項1又は請求項2に記載の熱輻射ブロック。

請求項4

前記ブロック本体は、前記通気空間と固体部との境界となる面に、前記一端と前記他端とを結ぶ仮想直線に対して交差する横断溝が間隔を空けて複数形成され;前記横断溝の前記仕切部材を越える部分が前記連通孔として形成された請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の熱輻射ブロック。

請求項5

前記ブロック本体よりも熱伝導率が高い材料で形成された熱移動促進用部材を備え;前記熱移動促進用部材は、前記通気空間に対して前記区画面とは反対側で前記ブロック本体に埋設された、前記ブロック本体の表面に沿って広がる展開部材と、前記展開部材に接続されて前記第1の通気空間及び前記第2の通気空間に露出するように延びる熱捕捉部材とを含んで構成された;請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の熱輻射ブロック。

請求項6

請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の熱輻射ブロックを複数備え;前記熱輻射ブロックのそれぞれの前記第1の通気空間に供給する気体を流す主送気流路と;前記熱輻射ブロックのそれぞれの前記第2の通気空間から収集した気体を流す主還気流路とを備える;熱輻射システム

技術分野

0001

本発明は熱輻射ブロック及び熱輻射システムに関し、特に高さを抑制しつつ熱を輻射する表面の面積が比較的大きい熱輻射ブロック及び熱輻射システムに関する。

背景技術

0002

温度が調節された空気を冷暖房対象空間に供給する対流方式の冷暖房における温度ムラの発生という不都合を解消するものとして、熱輻射によって冷暖房を行う技術がある。熱輻射による冷暖房を行う際に用いられるものとして、表面と裏面とを有する立体を基本形状とするブロック本体を備え、所定の流量の気体流通可能な溝状の気体流路が裏面側に形成され、気体流路を裏面側の送気流路と裏面に面しない還気流路とに分割する流路セパレータを備え、流路セパレータには、送気流路から還気流路への気体の移動が可能な連通孔が形成されている熱輻射ブロックがある(例えば、特許文献1参照。)。

先行技術

0003

特開2015−222154号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、特許文献1に記載の熱輻射ブロックは、例えば床に設置する場合に、1個あたりの床面となる部分の面積を大きくすると床面が高くなりがちであり、面積を大きくしながら床面の高さを低く抑えたいとの要請があった。

0005

本発明は上述の課題に鑑み、高さを抑制しつつ熱を輻射する表面の面積が比較的大きい熱輻射ブロック及び熱輻射システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

上記目的を達成するために、本発明の第1の態様に係る熱輻射ブロックは、例えば図2に示すように、空間を区画する区画面Fに設置される熱輻射ブロック10であって;気体Aが流通可能な通気空間12が一端11etから他端11exに抜けるように形成されたブロック本体11と;通気空間12を一端11etから他端11exにわたって第1の通気空間10sと第2の通気空間10rとに仕切仕切部材15であって、ブロック本体11を区画面Fに設置したときに第1の通気空間10sと第2の通気空間10rとが区画面Fに沿って形成されるように通気空間12を仕切る仕切部材15とを備え;ブロック本体11と仕切部材15との間に、第1の通気空間10sから第2の通気空間10rへ気体Aが通過する連通孔16が、間隔を空けて複数形成されている。

0007

このように構成すると、第1の通気空間と第2の通気空間とが区画面に沿って形成されているのでブロック本体の高さを抑制しつつ熱を輻射する表面の面積を比較的大きくすることができ、連通孔が形成されているので気体が通気空間を層流で流れる場合に比べて通気空間を流れる気体が保有する熱を効率よく熱輻射ブロックに伝達することができる。

0008

また、本発明の第2の態様に係る熱輻射ブロックは、例えば図2を参照して示すと、上記本発明の第1の態様に係る熱輻射ブロック10において、仕切部材15が、ブロック本体11と別体に構成されている。

0009

このように構成すると、連通孔が形成された輻射ブロックを簡便に製造することが可能になる。

0010

また、本発明の第3の態様に係る熱輻射ブロックは、例えば図2を参照して示すと、上記本発明の第1の態様又は第2の態様に係る熱輻射ブロック10において、通気空間12は、ブロック本体11が区画面Fに設置されたときにブロック本体11の内面11fと区画面Fとに囲まれて形成されるように構成されている。

0011

このように構成すると、輻射ブロックの軽量化を図ることができると共にブロック本体の高さをさらに抑制することができる。

0012

また、本発明の第4の態様に係る熱輻射ブロックは、例えば図2を参照して示すと、上記本発明の第1の態様乃至第3の態様のいずれか1つの態様に係る熱輻射ブロック10において、ブロック本体11は、通気空間12と固体部11sとの境界となる面11fに、一端11etと他端11exとを結ぶ仮想直線に対して交差する横断溝11gが間隔を空けて複数形成され;横断溝11gの仕切部材15を越える部分が連通孔16として形成されている。

0013

このように構成すると、連通孔を簡便に形成することができると共に、第1の通気空間から第2の通気空間へ適切に気体を導くことができる。

0014

また、本発明の第5の態様に係る熱輻射ブロックは、例えば図5及び図2を参照して示すと、上記本発明の第1の態様乃至第4の態様のいずれか1つの態様に係る熱輻射ブロック10Aにおいて、ブロック本体11よりも熱伝導率が高い材料で形成された熱移動促進用部材19を備え;熱移動促進用部材19は、通気空間12に対して区画面Fとは反対側でブロック本体11に埋設された、ブロック本体11の表面11aに沿って広がる展開部材19aと、展開部材19aに接続されて第1の通気空間10s及び第2の通気空間10rに露出するように延びる熱捕捉部材19bとを含んで構成されている。

0015

このように構成すると、第1の通気空間及び第2の通気空間に存在する気体から熱捕捉部材に伝わった熱を展開部材を介してブロック本体の表面に早く伝えることができると共に、ブロック本体の表面への耐荷重を増やすことができる。

0016

また、本発明の第6の態様に係る熱輻射システムは、例えば図1に示すように、上記本発明の第1の態様乃至第5の態様のいずれか1つの態様に係る熱輻射ブロック10を複数備え;熱輻射ブロック10のそれぞれの第1の通気空間10s(例えば図2(A)参照)に供給する気体Aを流す主送気流路20と;熱輻射ブロック10のそれぞれの第2の通気空間10r(例えば図2(A)参照)から収集した気体Aを流す主還気流路30とを備える。

0017

このように構成すると、気体が保有する熱を広範囲で輻射させることができる。

発明の効果

0018

本発明によれば、第1の通気空間と第2の通気空間とが区画面に沿って形成されているのでブロック本体の高さを抑制しつつ熱を輻射する表面の面積を比較的大きくすることができ、連通孔が形成されているので気体が通気空間を層流で流れる場合に比べて通気空間を流れる気体が保有する熱を効率よく熱輻射ブロックに伝達することができる。

図面の簡単な説明

0019

本発明の実施の形態に係る熱輻射システムの概略構成を示す系統図である。
本発明の実施の形態に係る熱輻射ブロックを示す図であり、(A)は斜視図、(B)は部分断面図である。
本発明の実施の形態に係る熱輻射ブロックを構成するブロック本体を示す図であり、(A)は正面図、(B)は底面図である。
本発明の実施の形態に係る熱輻射システムを構成する主送気管又は主還気管の部分斜視図である。
本発明の実施の形態の変形例に係る熱輻射ブロックを示す図であり、(A)は平面図、(B)は垂直断面図である。

実施例

0020

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。

0021

まず図1を参照して、本発明の実施の形態に係る熱輻射システム1を説明する。図1は、熱輻射システム1の概略構成を示す系統図である。熱輻射システム1は、本発明の実施の形態に係る熱輻射ブロック10を複数備えている。熱輻射システム1は、さらに、主送気流路を構成する主送気管20と、主還気流路を構成する主還気管30と、気体としての空気Aの温度を調節する温調機器としての空調機40とを備えている。熱輻射システム1は、本実施の形態では、冷房又は暖房(以下「冷暖房」という)の対象となる空間(典型的には冷暖房対象室)を区画する区画面としての床に敷き詰められた複数の熱輻射ブロック10に、空気Aが保有する冷熱又は温熱を伝達させ、熱輻射ブロック10の輻射熱で冷暖房対象空間の冷暖房を行うシステムである。

0022

ここで図2を参照して、熱輻射ブロック10を説明する。図2(A)は熱輻射ブロック10の斜視図、図2(B)は熱輻射ブロック10の部分断面図である。図2(B)は、図2(A)におけるB−B矢視を部分的に示している。熱輻射ブロック10は、ブロック本体11と、仕切部材15とを備えている。熱輻射ブロック10は、本実施の形態では、ブロック本体11と仕切部材15とが別体に構成されている。換言すれば、ブロック本体11と仕切部材15とは分離可能に構成されている。

0023

ブロック本体11は、外観の基本形状が直方体となっており、直方体の1つの面に溝状の凹みが形成されて、全体として幅広で高さが抑制されたU字溝のように形成されている。溝状の凹みは、凹みの起点となる面に沿って塞ぐことで、空気Aが通過する通気空間としての空気流路12となる。本実施の形態では、溝状の凹みが床面F(図2(B)参照)で塞がれることで空気流路12となっている。以下、面に沿って塞がれることで空気流路12となる凹みの内部を、面に沿って塞がれていない場合であっても、面に沿って塞がれることを前提として、空気流路12と表現する場合がある。ブロック本体11は、コンクリートで形成されている。このため、ブロック本体11は、比較的(例えば木材よりも)熱容量が大きく、蓄熱性に優れている。ブロック本体11は、基本形状の直方体の長さ、幅、高さが、それぞれ、熱輻射ブロック10の長さ10L、幅10W、高さ10Hと等しくなっている。本実施の形態では、長さ10Lが1000mm、幅10Wが500mm、高さ10Hが120mmに形成されている。このように、1個あたりのブロック本体11が、従来の300mmL×300mmW×130mmHよりも大きいので重量が嵩みがちであるが、1つの面に溝状の凹み形成して空気流路12を形成しているので、大きさの割には軽量化を図りつつ高さを抑制することが可能になっている。ブロック本体11の基本形状の直方体の最も面積が広い2つの面について、説明の便宜上、一方の面を表面11aといい、他方の面(表面11aの裏側の面)を裏面11bということとする。ブロック本体11は、空気流路12が裏面11b側に形成されており、表面11aが全体的に平坦に形成されている。

0024

ブロック本体11の空気流路12は、基本形状の直方体の、表面11a及び裏面11bに直交する2つ面のうちの一方である一端11etから他方である他端11exに抜けるように形成されている。換言すれば、空気流路12は、一端11et及び他端11exを貫いている。なお、一端11etは、表面11a(及び裏面11b)の長方形の2つの短辺のうちの一方に直交する端面であり、他端11exは他方の短辺に直交する端面である。空気流路12は、空気Aを所定の流量で流すことができる大きさ(断面積)に形成されている。ここでいう所定の流量は、空気Aが保有する熱がブロック本体11に伝達されて表面11aから輻射されたときに、表面11aから輻射される熱量が所望の熱量となる熱量を、ブロック本体11に伝達するのに必要な空気Aの流量である。

0025

図3に、ブロック本体11の詳細を示す。図3(A)はブロック本体11の正面図、図3(B)はブロック本体11の底面図である。図3(A)は、一端11etの側から見た図を示しているが、他端11ex側から見ても同様となる。このように、一端11et及び他端11exに空気流路12が現れるのは、空気流路12が一端11etから他端11exに抜けるように形成されていることに起因している。ブロック本体11に関し、空間である空気流路12に対して、コンクリートで形成されている部分を固体部11sということとする。また、固体部11sと空気流路12との境界となる面を内面11fということとする。さらに、内面11fを便宜上区別するために、表面11aと平行に広がる部分を天内面11fpといい、高さ10Hの方向に延びる部分を側内面11fqということとする。

0026

図3(B)に示すように、ブロック本体11は、内面11f(図3(A)参照)に、横断溝11gが複数形成されている。各横断溝11gは、一端11etと他端11exとを結ぶ仮想直線VLに対して交差するように延びており、本実施の形態では、一端11etが形成された面及び他端11exが形成された面に対して平行に延びている。ここで、仮想直線VLは、本実施の形態では表面11aの長方形の長辺に平行な仮想の直線である。空気流路12を空気Aが一端11etから他端11exに向かって仮想直線VLが延びる方向に流れるとき、この空気Aは、横断溝11gが延びる方向に対して交差する方向に流れるので、乱流となって空気Aからブロック本体11への熱伝達率を高めることができる。各横断溝11gは、ブロック本体11が仕切部材15(図2参照)と組み合わされて輻射ブロック10(図2参照)となったときに連通孔16(図2参照)となる部分であり、各横断溝11gの幅及び深さは意図する連通孔16の大きさとなるように決定される。本実施の形態では、各横断溝11gは、設計値において、幅(仮想直線VLに平行な方向の長さ)が40mm、深さが最大で3〜5mmに形成されている。横断溝11gの深さは、本実施の形態では、天内面11fp及びここから側内面11fqに移行する曲面部分に至るまでは概ね等しい深さに形成されているが、側内面11fqにおいては、裏面11bに近づくに連れて徐々に浅くなって裏面11bに到達した段階では深さが0になるように形成されている。また、隣り合う横断溝11g同士の間には、60mmの間隔が空いている(芯−芯100mm)。なお、各横断溝11gの幅、深さ、間隔は、上述の例示に限らず、空気Aが保有する熱を効率よくブロック本体11に伝達できるようにする点を考慮して、適宜変更することができる。本実施の形態では、各横断溝11gが形成されていないと仮定したときの内面11fの形状は、一端11et及び他端11exに平行な任意の断面において変化がなく、空気流路12の深さ(高さ10Hの方向の寸法)が85mmとなっている。ブロック本体11は、裏面11bの側から凹んで空気流路12が形成され、かつ仕切部材15(図2参照)とは別体に構成されているので、内面11fに横断溝11gが形成された比較的複雑な形状であっても、型にコンクリートを流して製造する際に、脱型が簡便となり、製造が簡便になる。

0027

再び図2に戻って、熱輻射ブロック10の説明を続ける。仕切部材15は、ブロック本体11の空気流路12を2つの流路に仕切る部材である。仕切部材15は、本実施の形態では細長い直方体に形成されている。また、仕切部材15は、典型的には、ブロック本体11と同じ材質(本実施の形態ではコンクリート)で形成されているが、ブロック本体11と異なる材質であってもよい。仕切部材15は、長さ10Lの方向がブロック本体11と同じ寸法で、幅10Wの方向が典型的にはブロック本体11の側内面11fqと外側の側面との間の厚さに相当する寸法で、高さ10Hの方向が空気流路12の深さと同じ寸法に形成されている。また、仕切部材15は、直方体を構成する6つの面のそれぞれが平坦に形成されている。

0028

熱輻射ブロック10は、本実施の形態では、仕切部材15が、ブロック本体11の空気流路12を幅10Wの方向で二等分するように空気流路12内に配置されて構成されている。仕切部材15は、長さ10Lの方向の両端が、ブロック本体11の長さ10Lの方向の両端と揃うように配置されている。仕切部材15がブロック本体11に組み込まれることで、ブロック本体11の天内面11fpと仕切部材15との間に、複数の連通孔16が形成されることとなる(図2(B)参照)。各連通孔16は、本実施の形態では、縦断面(表面11aに直交する断面)における形状が、40mm×3〜5mmの長方形となっている。このように形成された連通孔16は、空気Aが噴流として通過する大きさとなっている。噴流は、概ね3〜5m/sの流速を持つ流れである。

0029

熱輻射ブロック10は、裏面11bが床面Fに接するように床面Fに載置されたときに、空気流路12が内面11fと床面Fとに囲まれることで、一端11et及び他端11ex以外が閉空間となるように構成されている。このとき、仕切部材15によって2つに仕切られた空気流路12は、一方が送気流路10sとなり、他方が還気流路10rとなる。送気流路10sは第1の通気空間に相当し、還気流路10rは第2の通気空間となる。送気流路10sと還気流路10rとは、幅10Wの方向に隣接して形成されることとなる。換言すれば、送気流路10sと還気流路10rとが床面Fに沿って形成される(床面Fに平行な方向に並べて配置される)こととなる。熱輻射ブロック10は、送気流路10sと還気流路10rとが幅10Wの方向に隣接して形成されるので、高さを抑制することができる。また、熱輻射ブロック10は、空気流路12を二等分するように仕切部材15が設けられることで、仕切部材15が表面11aからの荷重支えることができる。このような、幅10Wの方向の中央に仕切部材15が配置された構成により、ブロック本体11の表面11aの面積を比較的大きく(本実施の形態では1000mm×500mm)形成しても、高さを抑制しつつ強度を確保することが可能になる。つまり、仕切部材15は、中間支柱として機能する構造的な強度を有している。なお、ブロック本体11の強度を確保するために、ブロック本体11の内部にメッシュ筋等の補強部材(不図示)を埋設してもよい。この場合、典型的には、平板状の補強部材が表面11aに対して平行になるように埋設されるか、平板の一対の対向する辺を直角に折り曲げた補強部材が空気流路12を覆うように埋設される。仕切部材15の幅は、送気流路10s及び還気流路10rの必要な開口面積を確保したうえで、表面11aにかかる荷重を考慮して決定するとよい。

0030

再び主に図1を参照して、熱輻射システム1の構成を説明する。熱輻射システム1は、複数の熱輻射ブロック10が床に敷き詰められている。熱輻射ブロック10の敷設態様は、まず、複数の熱輻射ブロック10が、隣り合う熱輻射ブロック10の一端11et(図2参照)と他端11ex(図2参照)とが合わさって、1つの熱輻射ブロック列10fが形成される。熱輻射ブロック列10fは、各熱輻射ブロック10の送気流路10s同士及び還気流路10r同士が、それぞれ連絡している。このように構成された熱輻射ブロック列10fが、複数列並べられることで、多数の熱輻射ブロック10が敷き詰められることとなる(以下「熱輻射ブロック群10c」という。)。複数の熱輻射ブロック列10fが配列されることにより、空気流路12(送気流路10s及び還気流路10r)が複数本形成されることとなる。熱輻射ブロック群10cは、平面視において、全体として矩形に形成されている。熱輻射ブロック群10cは、平面視における矩形の4つの辺のうちの向かい合う一対の辺から連なる側面に、熱輻射ブロック列10fの数に相当する一端11etあるいは他端11exが表れている。熱輻射ブロック群10cの、複数の一端11etあるいは他端11exが表れる一対の側面のうち、一端11etが表れる側面には主送気管20が配設され、他端11exが表れる側面には主還気管30が配設されている。主送気管20及び主還気管30は、それぞれ、複数の一端11et及び他端11ex全体を覆うように配設されている。

0031

ここで図4を参照して、主送気管20及び主還気管30の熱輻射ブロック10との接続部まわりの構成を説明する。図4は、主送気管20の部分斜視図であるが、主還気管30は主送気管20と同じ構成であるため、実質的に主還気管30の部分斜視図を表しているともいえる。以下、主として主送気管20の構成を説明する。主送気管20は、典型的にはコンクリートで形成されている。また、主送気管20は、流路の断面(軸直角断面)が矩形に形成されている。主送気管20は、天面20tに、開口20hが形成されている。天面20tは、熱輻射ブロック10が載置される面であり、床面F(図2(B)参照)の一部として機能する。天面20tは、熱輻射ブロック10を安定して載置できるように平坦に形成されている。開口20hは、裏面11bが天面20tに接するように熱輻射ブロック群10cを載置したときに、各輻射ブロック10の送気流路10sと連通するが還気流路10rとは連通しない大きさ及び間隔で複数が形成されている。主送気管20に熱輻射ブロック群10cが載置されたとき、還気流路10rは天面20tに塞がれることとなる。また、主送気管20は、天面20tに直交する2つの側面のうちの一方が、天面20tよりも上方に突き出て突当壁20rが形成されている。突当壁20rの天面20tよりも上方に突き出た高さは、少なくともブロック本体11の空気流路12の高さ以上であり、典型的には熱輻射ブロック10の高さ10Hと同じになっている。突当壁20rは、熱輻射ブロック群10cを、一端11etが突当壁20rに接するように天面20tに載置したときに、一端11etに表れる空気流路12の開口を塞ぐ機能を有する。

0032

主還気管30は、天面30tに開口30hが形成されており、さらに突当壁30rが形成されている。主還気管30の天面30t、開口30h、突当壁30rは、それぞれ、主送気管20の天面20t、開口20h、突当壁20rに相当する。主還気管30は、上述のように主送気管20と同じ構成であるが、用途の違いを考慮して便宜上主送気管20及びその構成要素と異なる参照符号を付している。主還気管30まわりでは、裏面11bが天面30tに接するように熱輻射ブロック群10cが主還気管30に載置されたときに、各輻射ブロック10の還気流路10rが開口30hと連通し、送気流路10sは天面30tに塞がれ、他端11exに表れる空気流路12の開口が突当壁30rに塞がれることとなる。

0033

再び主に図1を参照して、熱輻射システム1の構成の説明を続ける。主送気管20及び主還気管30が建築物等のスラブの上に載置される場合は、主送気管20と主還気管30との間が天面20t、30t(図4参照)と面一になるように、スラブ上に床下地材が配設される。主送気管20及び主還気管30が建築物等のスラブに埋め込まれる場合は、天面20t、30t(図4参照)がスラブと面一になるように主送気管20及び主還気管30が設置される。このように、輻射ブロック群10cを構成する各輻射ブロック10を敷設しやすいように、主送気管20と主還気管30との間が天面20t、30t(図4参照)と面一になるように構成される。

0034

空調機40は、コイル41と、ファン42とを有している。コイル41は、空調機40に導入された空気Aを冷却又は加熱するものである。コイル41は、熱源機(不図示)で温度が調節された冷水又は温水を内部に流すチューブを有している。コイル41のチューブには、多数のフィンが設けられている。コイル41は、多数のフィンの間に空気Aを通過させて、冷水又は温水と空気Aとの間で熱交換させることにより、冷水又は温水の熱を空気Aに伝達させるように構成されている。ファン42は、コイル41で温度が調節された空気Aを熱輻射ブロック群10cに向けて圧送するものである。なお、空調機40は、空気Aの温度を調節することができれば足り、空気Aの湿度を調節するための構成は有しなくてよい。しかしながら、空調機40から供給された空気Aに含まれる水分が結露するおそれがある場合は、結露を発生させないようにするため、空調機40が空気Aの湿度を調節するための構成を有することが好ましい。空調機40の吐出側と主送気管20の端部とは、空気往管24で接続されている。空調機40の導入側と主還気管30の端部とは、空気還管34で接続されている。空気往管24が接続された主送気管20の端部と、空気還管34が接続された主還気管30の端部とは、全体として矩形に形成された熱輻射ブロック群10cの対角に位置するように構成されている。

0035

引き続き図1乃至図4を参照して、熱輻射システム1の作用を説明する。熱輻射ブロック10の作用は、熱輻射システム1の作用の一環として説明する。熱輻射システム1を作動させる際、まず、空調機40を起動する。すると、空気Aが空調機40に導入される。空調機40に導入された空気Aは、コイル41を通過する際、冷房時は冷やされ、暖房時は温められる。コイル41を通過して温度が調節された空気Aは、ファン42によって、空調機40から吐出される。空調機40から吐出された空気Aは、空気往管24を流れた後に主送気管20に流入する。主送気管20に流入した空気Aは、空気往管24が接続された側とは反対側の端部に向けて流れる。主送気管20内を流れる空気Aは、熱輻射ブロック列10fに出会う度に、出会った熱輻射ブロック列10fの送気流路10sに流入する。

0036

主送気管20から各熱輻射ブロック列10fの送気流路10sに流入した空気Aは、主還気管30が接続された側の端部に向けて流れる。そして、送気流路10sを流れる空気Aは、連通孔16(図2(B)参照)に出会う度に、出会った連通孔16を通過して還気流路10rに流入する。このとき、連通孔16は、通過する空気Aの流速が概ね3m/s〜5m/sとなるように形成されているので、連通孔16を通過した空気Aは、噴流の状態で還気流路10rに流入する。還気流路10rに流入した空気Aが、噴流で内面11fに沿って流れることで、還気流路10rと接する部分のブロック本体11の内面11fに沿って存在する境膜破壊され、空気Aが保有する冷熱又は温熱が効率よくブロック本体11に伝達される。さらに、還気流路10rの空気Aが主還気管30に向かって乱流で流れることで、層流で流れる場合に比べて空気Aからブロック本体11への熱伝達を促進させることができる。ブロック本体11は、冷房時は冷やされ、暖房時は温められる。

0037

空気Aからの熱伝達により冷やされ又は温められたブロック本体11は、表面11aから冷熱又は温熱を輻射して、熱輻射ブロック群10cの表面11aに面した空間の冷房又は暖房を行う。なお、冷房時は、冷房対象空間に存在する物体の熱がブロック本体11に吸収されることで納涼感を得られるのであるが、本明細書では、便宜上、ブロック本体11から冷熱が輻射されると表現する。熱輻射システム1では、ブロック本体11を冷却又は加熱する熱媒体が空気Aであるので、コンクリートに埋設された管内を流れる冷水又は温水を熱媒体とする場合に比べて、結露の発生を抑制することができ、漏水を回避することができる。仮に、熱媒体を冷水として輻射冷房を行う場合、床面等の輻射面の結露を防止するために冷水の温度を23℃以上(露点より高い温度)とすることが考えられるが、23℃一定の冷水を流した場合、負荷の変動があったときに迅速に追従することが困難となる。

0038

また、熱輻射システム1では、床に敷き詰められた熱輻射ブロック10を冷却又は加熱し、冷却又は加熱した熱輻射ブロック10からの熱輻射によって冷暖房を行うので、大空間においても床上3m程度までの作業領域を温度調節する成層空調を実現することができる。仮に、温度調節した空気を冷暖房対象空間に供給する対流方式の空調を行う場合は、上部に高温の空気が対流しやすくなり、作業領域の暖房を効果的に行うことが困難であるが、熱輻射システム1では、作業領域の冷暖房を効果的に行うことができる。また、熱輻射システム1では、コンクリートで形成されたブロック本体11を冷却又は加熱して輻射冷暖房を行うところ、コンクリートは比較的熱容量が大きいので、ブロック本体11に蓄熱することができる。したがって、温度が調節された空気Aの空気流路12への供給を一旦中断し、その後に温度が調節された空気Aを空気流路12へ供給して冷暖房を再開した場合に、中断前の冷熱又は温熱がブロック本体11に留保されているため、冷暖房の立ち上がりが早くなる。このため、中断によって空気に伝達した熱が喪失してしまう対流方式の空調に比べて、熱輻射システム1は省エネルギー効果が大きくなる。また、電力平準化に有効な深夜電力を利用して空調機40を作動させ、深夜にブロック本体11に蓄熱させた冷熱又は温熱を、日中に表面から輻射させて冷暖房を行うことができる。

0039

還気流路10rに流入した空気Aは、内面11fに沿って流れた後、主還気管30に向けて還気流路10rを流れ、主還気管30に流入する。主還気管30に流入した空気Aは、空気還管34に向けて主還気管30を流れる。このとき、空気還管34が接続された主還気管30の端部は、空気往管24が接続された主送気管20の端部に対して対角に位置しているので、各熱輻射ブロック列10fを流れた空気Aが空気往管24から空気還管34まで移動した距離が概ね等しくなり(リバースタン方式)、熱輻射ブロック群10c全体をムラなく冷却又は加熱することができる。主還気管30を流れて空気還管34に流入した空気Aは、空気還管34を流れて空調機40に導入される。空調機40に導入された空気Aは、再び温度調節された後に空調機40から吐出され、以降、上述の作用を繰り返す。

0040

以上で説明したように、本実施の形態に係る熱輻射ブロック10によれば、高さを抑制しつつ、空気流路12を流れる空気Aの熱を固体部11sに効率よく伝達させることができ、効果的な熱輻射を行うことができる。また、本実施の形態に係る熱輻射システム1によれば、複数が敷設される熱輻射ブロック10の1個あたりの表面11aの面積が比較的大きいので、決まった面積に敷設する熱輻射ブロック10の数を比較的少なくすることができ、施工の省力化を図ることができる。

0041

以上の説明では、ブロック本体11と仕切部材15とが別体に構成されていることとしたが、ブロック本体11と仕切部材15とが一体に構成されていてもよい。

0042

以上の説明では、空気流路12(通気空間)が、ブロック本体11の裏面11b側が凹んで形成されていることとしたが、基本形状の直方体の一面が凹むのではなく、直方体の一端11etから他端11exに貫通するように内部に形成されることでブロック本体11が中空筒状に形成されることとしてもよい。あるいは、ブロック本体11の凹んだ裏面11b側に断熱板等の平板状の部材を設けることで直方体の一端11etから他端11exに貫通するように空気流路12が形成されることとしてもよい。

0043

以上の説明では、ブロック本体11がコンクリートで形成されているとしたが、レンガ等の、所望の熱輻射が可能な素材で形成されていてもよい。ブロック本体11は、コンクリート以外の素材で形成される場合も、比較的熱容量が大きく所望の蓄熱が可能な素材で形成されることが好ましい。なお、ブロック本体11を形成する際に、鉄粉等の熱伝導率が高い物質混入して、ブロック本体11内部の熱伝導を早めるようにしてもよい。

0044

図5に、ブロック本体11内部の熱移動を早める熱移動促進用部材としてのメッシュ筋19が、ブロック本体11に埋設された例を示す。図5(A)は変形例に係る熱輻射ブロック10Aの平面図、図5(B)は熱輻射ブロック10Aの垂直断面図である。メッシュ筋19は、ブロック本体11を形成するコンクリートよりも熱伝導率が高い材料で形成されている。メッシュ筋19の材質として、ここでは、鋼材ステンレスアルミニウム、銅などの金属が用いられることとして説明するが、金属以外のコンクリートよりも熱伝導率が高い素材が用いられてもよい。メッシュ筋19は、複数の補強筋19bがワイヤーメッシュ19aに取り付けられて構成されている。ワイヤーメッシュ19aは、金属棒格子状に圧着されて構成されている。ワイヤーメッシュ19aは、ブロック本体11の表面11aの面積よりも一回り小さい大きさの矩形状に形成されている。補強筋19bは、金属棒の両端が折り曲げられて形成されている。補強筋19bは、両端の折り曲げられた部分は、典型的には、90度で、両端が同じ方向に曲げられている。補強筋19bの折り曲げられた両端は、熱輻射ブロック10Aの送気流路10sと還気流路10rとにまたがる間隔があいている。補強筋19bは、ワイヤーメッシュ19aに対して、典型的には幅方向の中央で長さ方向に適宜間隔をあけて複数が取り付けられている。メッシュ筋19は、ワイヤーメッシュ19aが表面11aに平行になるように、かつ、各補強筋19bの両端が送気流路10s及び還気流路10rにそれぞれ露出するように、ブロック本体11に埋設されている。ワイヤーメッシュ19aは展開部材に相当し、補強筋19bは熱捕捉部材に相当する。このように構成された熱輻射ブロック10Aを備える熱輻射システムでは、空気Aが送気流路10s及び還気流路10rを流れる際、空気Aが保有する冷熱又は温熱が、ブロック本体11に伝達されることに加え、メッシュ筋19にも伝達される。空気Aからブロック本体11に直接伝達された熱は、送気流路10s及び還気流路10rから放射状に広がるようにブロック本体11内を伝導していく。送気流路10s及び還気流路10rにおいて空気Aからメッシュ筋19の補強筋19bに伝達された熱は、ワイヤーメッシュ19aに伝導し、送気流路10s及び還気流路10rからブロック本体11内を伝導する熱よりも早く、コンクリートに埋設されたメッシュ筋19のワイヤーメッシュ19aに拡散していく。そして、コンクリートに埋設された部分において、メッシュ筋19からブロック本体11に熱が伝達される。このメッシュ筋19を介した熱伝達により、空気Aが保有する熱のブロック本体11への伝達が促進され、ブロック本体11は、より短時間で冷却又は加熱されることとなる。また、メッシュ筋19は、ワイヤーメッシュ19aが表面11aに沿って埋設されているので、熱輻射ブロック10Aに重量物が荷載される場合に(例えば、倉庫工場で用いられる場合には、フォークリフト走行保管物自重など)、その荷重を支えることに寄与する。なお、展開部材は、ワイヤーメッシュ19aのような金属棒が格子状に圧着されたもの以外の、例えば平板状に形成されたものであってもよいが、軽量化と伝熱とのバランスを考慮すると格子状に形成されることが好ましい。また、熱捕捉部材は、金属棒以外に、山形鋼アングル)等であってもよく、送気流路10s及び/又は還気流路10rの露出部にフィン等の伝熱面積を大きくする構成が設けられていてもよい。

0045

以上の説明では、仕切部材15は、ブロック本体11に対して、長さ10Lの方向では、両端が一端11et及び他端11exに揃うように配設されているとしたが、仕切部材15の一部が一端11et又は他端11exから突き出るように配設してもよい。このとき、熱輻射ブロック10、10Aを敷き詰めたときに、長さ10Lの方向に隣接する熱輻射ブロック10、10Aの仕切部材15がない部分の空気流路12に、突き出た仕切部材15を嵌合させるようにするとよい。

0046

以上の説明では、1つの仕切部材15が空気流路12に配置されて空気流路12を2つに仕切ることとしたが、仕切部材15を複数設けて空気流路12を3つ以上に仕切ることとしてもよい。

0047

以上の説明では、連通孔16まわりの構成が、内面11fに横断溝11gが形成されたブロック本体11に対して、表面全体が平坦に形成された仕切部材15を取り付けることで連通孔16が形成されることとしたが、内面11fを平らにしつつ内面11fに接する部分が部分の仕切部材15に溝を形成してもよく、内面11f及び仕切部材15の両方に溝を形成してもよい。

0048

以上の説明では、仕切部材15は、送気流路10sの幅及び還気流路10rの幅がそれぞれ一端11etから他端11exまで等しくなる(変わらない)ように配置されることとしたが、一端11etから他端11exに向けて進むに連れて送気流路10sの幅が徐々に狭くなると共に還気流路10rの幅が徐々に広くなるように仕切部材15を平面視において斜めに配置してもよい。このように配置すると、送気流路10sから還気流路10rへ横断溝11gを通って流れ込む空気Aの量の仮想直線VLが延びる方向における変動を抑制することができ、送気流路10s及び還気流路10rのそれぞれで仮想直線VLが延びる方向における空気Aの流速をほぼ一定にすることができるので、一端11etから他端11exまでの間で、熱伝達量の変動を抑制し、熱伝達量をほぼ一定にすることができる。

0049

以上の説明では、主送気管20及び主還気管30がコンクリートで形成されているとしたが、鉄板FRP等の、所定の流量を通過させる流路を形成可能な材料で形成されていてもよい。いずれの材料で形成された場合でも、放熱のおそれがある場合は、断熱措置を施すとよい。

0050

以上の説明では、温調機器が空調機40であるとしたが、ファンコイルユニットパッケージエアコン等の、気体の温度を変化させることができる機器であってもよい。

0051

以上の説明では、主送気管20、空気流路12、及び主還気管30を流れる気体が、空調機40(温調機器)で温度が調節された又は温度が調節される空気Aであるとしたが、外気温外気冷房可能な温度の場合は外気としてもよく、あるいは用途に応じて下水道管内の空気や地中で熱交換が行われた気体であってもよい。

0052

以上の説明では、熱輻射システム1では、熱輻射ブロック10、10Aが床に敷き詰められているとしたが、壁や天井を含めて好適な場所に設置して、床、壁、天井の少なくとも1つから熱輻射させて、冷暖房対象空間の冷暖房を行うこととしてもよい。

0053

1熱輻射システム
10、10A 熱輻射ブロック
10s 送気流路
10r還気流路
11 ブロック本体
11et 一端
11ex 他端
11g横断溝
12空気流路
15仕切部材
16連通孔
19メッシュ筋
19aワイヤーメッシュ
19b補強筋
20 主送気管
30 主還気管
A 空気
F 床面

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