JP2015222154A - 熱輻射ブロック及び熱輻射システム - Google Patents

Abstract

【課題】漏水を回避しつつ熱輻射させることができる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】熱輻射ブロック１０は、表面１１ａと裏面１１ｂとを有する立体を基本形状とするブロック本体１１を備え、裏面１１ｂ側に、所定の流量の気体Ａが流通可能な溝状の気体流路１２が形成されている。而して、漏水の心配がない気体Ａの熱をブロック本体１１を介して輻射させることができる。熱輻射システムは、熱輻射ブロック１０を複数備え、複数の熱輻射ブロック１０は、送気流路１０ｓ同士及び還気流路１０ｒ同士が連絡するように配列されて熱輻射ブロック列を構成し、送気流路１０ｓに供給する気体Ａを流す主送気流路と、還気流路１０ｒから導出された気体Ａを流す主還気流路とをさらに備え、表面１１ａから輻射させる熱を保有する気体Ａを、主送気流路、気体流路１２、主還気流路にこの順で流すように構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は熱輻射ブロック及び熱輻射システムに関し、特に漏水を回避しつつ熱輻射させることができる熱輻射ブロック及び熱輻射システムに関する。

温かい空気を供給して行う対流式の暖房では、温かい空気が上昇する傾向にあり、床面付近で肌寒さを感じることがある。このような不都合を解消するものとして、床暖房がある。床暖房の一例として、暖房床へ温水を供給する管をコンクリート床に埋設することで床面を温めるものがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１１−８３０５０号公報

しかしながら、熱媒体としての水を流す管をコンクリートに埋設する方式は、レイアウトの変更が生じ得る工場等の大きな空間への適用が難しい。なぜなら、埋設された管の破損に伴う漏水を回避しようとすると、管が埋設されたコンクリートへの固定用のアンカーボルト等の打ち込みを回避することになるためである。

本発明は上述の課題に鑑み、漏水を回避しつつ熱輻射させることができる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。

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、表面１１ａと、表面１１ａの裏側である裏面１１ｂとを有する立体を基本形状とするブロック本体１１を備え；裏面１１ｂ側に、所定の流量の気体が流通可能な溝状の気体流路１２が形成されている。

このように構成すると、気体の熱をブロック本体に伝達させることで、漏水の心配なく気体の熱をブロック本体を介して輻射させることができる。

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に示すように、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、裏面１１ｂを覆う板状の断熱部材１８を備える。

このように構成すると、ブロック本体に伝達した熱の裏面からの放散を抑制することができ、表面から輻射される熱量の減少を抑制することができる。

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、ブロック本体１１は、コンクリートで形成されている。

このように構成すると、蓄熱性に優れたブロック本体を比較的簡便に形成することができる。

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５に示すように、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１０Ａにおいて、気体流路１２を通過してブロック本体１１に埋設された、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伝達促進部材１９を備える。

このように構成すると、気体流路を流れる気体の熱のブロック本体への伝達を促進させることができる。

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２に示すように、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１０において、気体流路１２を、裏面１１ｂ側の送気流路１０ｓと、裏面１１ｂに面しない還気流路１０ｒと、に分割する流路セパレータ１５を備え；流路セパレータ１５は、送気流路１０ｓから還気流路１０ｒへの気体の移動が可能な連通孔１５ｈが形成され；連通孔１５ｈは、送気流路１０ｓに気体が流れたときに、送気流路１０ｓから還気流路１０ｒへ流入した気体が還気流路１０ｒに面するブロック本体１１の面に沿って流れるような、形状及び大きさに形成されている。

このように構成すると、気体が保有する熱を効率よくブロック本体に伝達させることができる。

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及び図２に示すように、上記本発明の第５の態様に係る熱輻射ブロック１０を複数備え；複数の熱輻射ブロック１０は、送気流路１０ｓ同士及び還気流路１０ｒ同士が連絡するように配列されて熱輻射ブロック列１０ｆを構成し；熱輻射ブロック列１０ｆの一方の端部を介して送気流路１０ｓに供給する気体Ａを流す主送気流路２０と；熱輻射ブロック列１０ｆの一方の端部とは反対側の他方の端部を介して還気流路１０ｒから導出された気体Ａを流す主還気流路３０とをさらに備え；熱輻射ブロック列１０ｆ内の送気流路１０ｓの他方の端部が閉塞される（例えば図４（Ａ）参照）と共に、熱輻射ブロック列１０ｆ内の還気流路１０ｒの一方の端部が閉塞され（例えば図４（Ｂ）参照）；ブロック本体１１の表面１１ａから輻射させる熱を保有する気体Ａを、主送気流路２０、気体流路１２、主還気流路３０にこの順で流すように構成されている。

このように構成すると、気体が保有する熱をブロック本体に伝達させて表面から輻射させることができ、輻射熱による冷暖房を行うことが可能となる。

また、本発明の第７の態様に係る熱輻射システムは、例えば図７に示すように、上記本発明の第６の態様に係る熱輻射システムにおいて、下水道管ＳＰ内の気体Ａを気体流路１２に送る送気装置５２を備える。

このように構成すると、未利用熱を活用して冷暖房や融雪を行うことができる。

本発明によれば、気体の熱をブロック本体に伝達させることで、漏水の心配なく気体の熱をブロック本体を介して輻射させることができる。

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）は正面図である。 （Ａ）はブロック本体の上面図、（Ｂ）はブロック本体の正面図、（Ｃ）は流路セパレータの上面図、（Ｄ）は流路セパレータの正面図である。 （Ａ）は熱輻射ブロックと主送気管との接続部まわりの側面断面図、（Ｂ）は熱輻射ブロックと主還気管との接続部まわりの側面断面図である。 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）は正面図である。 本発明の実施の形態の第１の変形例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の第２の変形例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の第３の変形例に係る熱輻射システムの概略構成を示す部分系統図である。

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。

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、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、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の輻射熱で冷房又は暖房（以下「冷暖房」という）を行うシステムである。

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の正面図である。熱輻射ブロック１０は、ブロック本体１１と、流路セパレータ１５と、断熱部材としての断熱板１８とを備えている。なお、図３に、ブロック本体１１及び流路セパレータ１５を個別に示している。図３（Ａ）はブロック本体１１の上面図、図３（Ｂ）はブロック本体１１の正面図、図３（Ｃ）は流路セパレータ１５の上面図、図３（Ｄ）は流路セパレータ１５の正面図である。以下、ブロック本体１１の説明では図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を、流路セパレータ１５の説明では図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）を、それぞれ図２と併せて参照することとする。

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つの面に溝状のくりぬきが形成されている。溝状のくりぬきは、空気Ａが通過する気体流路としての空気流路１２となる。ブロック本体１１は、１つの面が表面１１ａとなっており、表面１１ａの裏側の面が裏面１１ｂとなっており、表面１１ａと裏面１１ｂとの間が４つの側面１１ｃとなっている。空気流路１２は、裏面１１ｂ側に形成されている。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、表面１１ａが、本実施の形態では、３００ｍｍ×３００ｍｍの正方形に形成されている。各側面１１ｃは、３００ｍｍ×１３０ｍｍの長方形に形成されている。ブロック本体１１は、このような大きさに形成されていることで、重量の観点からも人が１人で運搬することを可能にし、施工性の向上に寄与している。ブロック本体１１は、運搬を容易にする観点から、重量が４０ｋｇを超えないことが好ましい。表面１１ａ、裏面１１ｂ及び側面１１ｃは、空気流路１２が形成されている部分を除き、平面に形成されている。

ブロック本体１１の空気流路１２は、４つの側面１１ｃのうちの１組の対向する両側面１１ｃを貫いている。この空気流路１２が貫いている一対の側面１１ｃを、説明の便宜上他の一対の側面１１ｃと区別する場合、貫通側面１１ｃｐということとする。一対の貫通側面１１ｃｐには、空気流路１２の端部が表れている。空気流路１２は、裏面１１ｂ上において、両貫通側面１１ｃｐに直交する方向に、直線状に延びている。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。本実施の形態では、空気流路１２の幅は、表面１１ａの幅の１／２（本実施の形態では１５０ｍｍ）に形成されている。空気流路１２は、平面視（図３（Ａ）参照）において、表面１１ａを二等分する仮想直線を対称軸として、線対称に形成されている。また、空気流路１２は、正面視（図３（Ｂ）参照）における輪郭である内輪郭１３が、裏面１１ｂ側の下輪郭１３ｂと、裏面１１ｂから遠い側の上輪郭１３ａとで、形状が異なっている。下輪郭１３ｂは、裏面１１ｂから表面１１ａの方に向かって直線状に、裏面１１ｂに対して直角に延びている。下輪郭１３ｂは、空気流路１２の両側に形成されている。各下輪郭１３ｂは、本実施の形態では、裏面１１ｂから４０ｍｍの位置（深さ）まで延びている。上輪郭１３ａは、一方の下輪郭１３ｂの端部から他方の下輪郭１３ｂの端部まで、滑らかな曲線状に形成されている。裏面１１ｂから上輪郭１３ａの中点までの深さは、本実施の形態では、９０ｍｍとなっている。

流路セパレータ１５は、ブロック本体１１に形成された空気流路１２を２つの流路に分割する部材である。流路セパレータ１５は、外観がＣ型鋼を模した断面Ｃ字状のセパレータ本体１５ａに、複数の連通孔１５ｈが形成されて構成されている。セパレータ本体１５ａは、主部１５ｂと、一対の側部１５ｃとから構成されている。主部１５ｂは、側部１５ｃよりも大きな面積を有する長方形平板状に形成されている。各側部１５ｃは、長方形平板状に形成されており、主部１５ｂに直交するように、主部１５ｂの長辺に連接している。セパレータ本体１５ａの長さ１５Ｌは、空気流路１２の長さと同じに形成されている。セパレータ本体１５ａの幅１５Ｗは、ブロック本体１１の空気流路１２の対向する一対の下輪郭１３ｂに接する大きさに形成されている。セパレータ本体１５ａの高さ１５Ｚは、下輪郭１３ｂの長さと同じ大きさに形成されている。セパレータ本体１５ａは、典型的には鋼材やアルミニウム等の金属で形成されるが、軽量化の観点から合成樹脂等で形成されていてもよい。

セパレータ本体１５ａに形成された各連通孔１５ｈは、スリット状になっている。各連通孔１５ｈは、主部１５ｂに形成されている。各連通孔１５ｈは、セパレータ本体１５ａの長さ１５Ｌの方向に延びるように形成されている。各連通孔１５ｈは、本実施の形態では、長さが４５ｍｍに形成され、長さ１５Ｌの方向に隣り合う連通孔１５ｈの間隔が１０５ｍｍに形成されている。各連通孔１５ｈは、このような態様で、一対の側部１５ｃのそれぞれに隣接するように、２列に形成されている。各連通孔１５ｈは、長さ１５Ｌの方向において、一方の列を構成する隣り合う連通孔１５ｈの間に、他方の列の連通孔１５ｈが位置するように、千鳥状に（互い違いに）配置されている。各連通孔１５ｈの大きさは、後述するように流路セパレータ１５がブロック本体１１に組み付けられて空気流路１２に空気Ａが流れたときに、連通孔１５ｈを通過する空気Ａが所定の流速となるように形成されている。所定の流速は、本実施の形態では、概ね３ｍ／ｓ〜５ｍ／ｓである。

図２に示すように、熱輻射ブロック１０では、流路セパレータ１５が、ブロック本体１１の空気流路１２に嵌められている。流路セパレータ１５は、長さ１５Ｌの方向では、両端が貫通側面１１ｃｐに揃うように配設されている。また、流路セパレータ１５は、高さ１５Ｚの方向では、両側部１５ｃの、主部１５ｂが連接された端部とは反対側の端部が、ブロック本体１１の裏面１１ｂに揃うように配設されている。このとき、セパレータ本体１５ａの主部１５ｂは、空気流路１２の一方の下輪郭１３ｂと上輪郭１３ａとの境界から、他方の下輪郭１３ｂと上輪郭１３ａとの境界まで、渡って配置されることとなる。このようにブロック本体１１に対して流路セパレータ１５が配置されることにより、空気流路１２は２つの空間に分割される。流路セパレータ１５によって分割された２つの空間のうち、裏面１１ｂに近い側が送気流路１０ｓとなり、表面１１ａに近い側が還気流路１０ｒとなる。換言すれば、送気流路１０ｓは裏面１１ｂに面しており、還気流路１０ｒは裏面１１ｂに面していない。

熱輻射ブロック１０は、流路セパレータ１５が空気流路１２に組み込まれたブロック本体１１の裏面１１ｂに、断熱板１８が設けられている。断熱板１８は、ブロック本体１１の表面１１ａと同じ大きさで、所定の厚さを有する平板状に構成されている。断熱板１８は、典型的には合成樹脂で形成された枠体の内部に空気層が形成された構成となっている。断熱板１８は、強度を確保する観点から、複数のリブで上下の板面が支持されており、当該リブによって空気層が複数に分割されるように構成されている。断熱板１８は、枠体が合成樹脂以外の例えば金属で形成されていてもよく、枠体の内部に空気層が形成される構成に代えて、発泡コンクリートや発泡合成樹脂板等で構成されていてもよい。断熱板１８は、その四隅が裏面１１ｂの四隅に合わさるようにして、裏面１１ｂに接触している。これにより、送気流路１０ｓは、流路セパレータ１５と断熱板１８とに囲まれた空間となる。なお、断熱板１８は、空気流路１２が形成された部分を除く裏面１１ｂを覆うように構成されていてもよい。このようにした場合、熱輻射ブロック１０をスラブ等に載置したときに当該スラブ等（床面）と流路セパレータ１５とに囲まれた空間が送気流路１０ｓとなり、輸送中あるいは施工中の断熱板１８の損傷を抑制することができる。断熱板１８は、典型的には流路セパレータ１５と別体に構成されているが、流路セパレータ１５と一体に構成されていてもよく、一体に構成された場合は、断熱板１８を裏面１１ｂに接触させたときに流路セパレータ１５が空気流路１２に嵌ることとなる。

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の貫通側面１１ｃｐ同士が合わさって、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の数に相当する貫通側面１１ｃｐが表れている。熱輻射ブロック群１０ｃの、複数の貫通側面１１ｃｐが表れる一対の側面のうち、一方には主送気管２０が配設され、他方には主還気管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、複数の貫通側面１１ｃｐ全体を覆うように配設されている。

ここで図４を参照して、熱輻射ブロック１０と、主送気管２０及び主還気管３０との接続部まわりの構成を説明する。図４（Ａ）は、熱輻射ブロック１０と主送気管２０との接続部まわりの側面断面図、図４（Ｂ）は、熱輻射ブロック１０と主還気管３０との接続部まわりの側面断面図である。主送気管２０は、コンクリートで形成されている。また、主送気管２０は、軸直角断面が矩形に形成されている。図４（Ａ）に示すように、主送気管２０の内部は、各熱輻射ブロック列１０ｆの送気流路１０ｓと連通しており、還気流路１０ｒとは連通していない。これにより、主送気管２０内を流れる空気Ａは、各熱輻射ブロック列１０ｆの送気流路１０ｓに流入し、還気流路１０ｒには流入しないように構成されている。換言すれば、各熱輻射ブロック列１０ｆの主送気管２０側では、還気流路１０ｒの端部が閉塞されている。

主還気管３０は、主送気管２０と同様に、コンクリートによって、軸直角断面が矩形に形成されている。図４（Ｂ）に示すように、主還気管３０の内部は、各熱輻射ブロック列１０ｆの還気流路１０ｒと連通しており、送気流路１０ｓとは連通していない。これにより、空気流路１２（送気流路１０ｓ及び還気流路１０ｒ）を流れてきた空気Ａは、各熱輻射ブロック列１０ｆの還気流路１０ｒから主還気管３０に流入し、送気流路１０ｓから主還気管３０へは直接流入しないように構成されている。換言すれば、各熱輻射ブロック列１０ｆの主還気管３０側では、送気流路１０ｓの端部が閉塞されている。

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。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。

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。

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１５ｈ（図３（Ｃ）参照）に出会う度に、出会った連通孔１５ｈを通過して還気流路１０ｒに流入する。このとき、連通孔１５ｈが、主部１５ｂの側部１５ｃに隣接する位置に、長さ１５Ｌの方向に延びるように形成されているので、還気流路１０ｒに流入した空気Ａは、上輪郭１３ａに沿って滑らかな曲線状に流れる（図２（Ｂ）参照）。また、連通孔１５ｈは、通過する空気Ａが所定の流速（概ね３ｍ／ｓ〜５ｍ／ｓ）となるように形成されているので、連通孔１５ｈ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、噴流で上輪郭１３ａに沿って流れることで、上輪郭１３ａ部分のブロック本体１１の内面に沿って存在する境膜が破壊され、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。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。

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。また、熱輻射システム１が、大空間の工場や大規模店舗等に採用された場合、レイアウトの変更に伴ってコンクリートにアンカーボルトを打ち込んだ際に熱媒体の流路に干渉したとしても、熱媒体が空気Ａであるので、修復が比較的容易になる。

さらに、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。

還気流路１０ｒに流入した空気Ａは、上輪郭１３ａ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（リバースレタン方式）、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。

以上で説明したように、熱輻射システム１によれば、気体である空気Ａの熱を、ブロック本体１１を介して冷暖房対象空間に輻射しているので、固定用のアンカーボルト等の打ち込みを伴うレイアウト変更を行っても漏水することがない。また、空気Ａからブロック本体１１に伝達された冷熱又は温熱をブロック本体１１に蓄熱することができるので、省エネルギー性を高めることができる。

次に図５を参照して、本発明の実施の形態の変形例に係る熱輻射ブロック１０Ａを説明する。熱輻射ブロック１０Ａは、熱輻射ブロック１０（図２参照）の構成に加え、熱伝達促進部材としての金網１９を備えている。金網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。金網１９の材質として、鋼材、ステンレス、アルミニウム、銅などの金属が典型的に用いられるが、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。金網１９は、クリンプ金網や溶接金網等の種々の金網を用いることができる。金網１９は、平面視において、ブロック本体１１に包含される大きさとなっており、本変形例では２８０ｍｍ×２８０ｍｍに形成されている。金網１９は、ブロック本体１１に埋設されている。金網１９は、典型的には、その面が、表面１１ａと平行になるように配設されている。また、金網１９は、正面視において、上輪郭１３ａの位置に配設されている。このような配置により、金網１９は、コンクリートに埋設された両側の部分の間に、送気流路１０ｓに露出した部分が表れている。熱輻射ブロック１０Ａの上記以外の構成は、熱輻射ブロック１０（図２参照）と同様である。

上述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、金網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、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。還気流路１０ｒにおいて空気Ａから金網１９に伝達された熱は、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金網１９の部分に伝導していく。そして、コンクリートに埋設された部分において、金網１９からブロック本体１１に熱が伝達される。この金網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。なお、熱輻射ブロック１０Ａにおいて、流路セパレータ１５に代えて金網１９を設けることとしてもよい。この場合、主送気管２０（図１参照）から熱輻射ブロック１０Ａに流入した空気Ａは、主還気管３０（図１参照）に向かって空気流路１２を流れることになる。また、ブロック本体１１に埋設する金網１９は、複数枚であってもよい。

次に図６を参照して、本発明の実施の形態の第１の変形例に係る熱輻射システム１Ａを説明する。熱輻射システム１Ａは、熱輻射システム１（図１参照）の構成に加え、外気ＯＡを取り入れることができる構成を備えている。外気ＯＡは、空気Ａの一形態であり（空気Ａの下位概念）、熱輻射ブロック１０を冷却する熱媒体として機能するものである。本変形例では、外気ＯＡを取り入れる構成として、外気導入流路としての外気導入管２５と、外気ＯＡを搬送する外気ファン２６と、排気流路としての排気管３５とを有している。外気導入管２５は、一端が空気往管２４に接続されており、他端が熱輻射システム１Ａの外で開口している。外気ファン２６は、外気導入管２５に設けられている。排気管３５は、一端が空気還管３４に接続されており、他端が熱輻射システム１Ａの外で開口している。外気導入管２５の接続部よりも上流側の空気往管２４には、給気切替ダンパ２８が設けられている。外気ファン２６よりも下流側の外気導入管２５には、給気切替ダンパ２９が設けられている。排気管３５の接続部よりも下流側の空気還管３４には、排気切替ダンパ３８が設けられている。排気管３５には、排気切替ダンパ３９が設けられている。各給気切替ダンパ２８、２９及び排気切替ダンパ３８、３９は、それぞれ、流路を開又は閉にする部材である。なお、ダクトの構成が閉回路となる部分に、熱輻射システム１Ａからの空気漏れによる圧力バランスを調整する圧力調整口を設けてもよい。圧力調整口を設ける場合、例えば、空調機４０と給気切替ダンパ２８との間に設置することができる。熱輻射システム１Ａの上記以外の構成は、熱輻射システム１（図１参照）と同様である。

上述のように構成された熱輻射システム１Ａでは、通常は、外気ファン２６を停止し、給気切替ダンパ２８及び排気切替ダンパ３８を開け、給気切替ダンパ２９及び排気切替ダンパ３９を閉じ、熱輻射システム１（図１参照）と同様に、空調機４０で温度が調節された空気Ａを熱輻射ブロック群１０ｃに循環供給する。つまり、通常は、空調機４０で温度が調節された空気Ａが保有する熱で、ブロック本体１１を冷却又は加熱して、冷暖房対象空間の冷暖房を行う。そして、冷暖房対象空間の冷房負荷が外気ＯＡによって処理できる場合に、空調機４０を停止し、給気切替ダンパ２９及び排気切替ダンパ３９を開け、給気切替ダンパ２８及び排気切替ダンパ３８を閉じ、外気ファン２６を作動させる。すると、外気導入管２５から導入された外気ＯＡは、外気ファン２６に圧送されて熱輻射ブロック群１０ｃに供給される。ブロック本体１１は、外気ＯＡが保有する冷熱によって冷却され、表面１１ａから冷熱を輻射して、冷暖房対象空間を冷房する。ブロック本体１１に冷熱を伝達した外気ＯＡは、排気管３５を介して熱輻射システム１Ａの外部に排気される。このように、熱輻射システム１Ａは、外気冷房を行うことができるので、エネルギー消費量を削減することができる。熱輻射システム１Ａに適したものとして、夏季以外でも冷房負荷がある工場や、年間を通じて低温冷房を行う食肉工場等が挙げられる。なお、外気導入管２５に外気ＯＡを導入する代わりに、工場や建物から排出される換気（冷気又は暖気）を導入し、換気の廃熱を利用してブロック本体１１を冷却又は加熱して、冷暖房対象空間の冷暖房を行うこととしてもよい。また、熱輻射システム１Ａにおいても、熱輻射ブロック１０に代えて、熱輻射ブロック１０Ａ（図５参照）を用いることができる。

次に図７を参照して、本発明の実施の形態の第２の変形例に係る熱輻射システム１Ｂを説明する。熱輻射システム１Ｂは、熱輻射システム１（図１参照）と比較して、空気往管２４及び空気還管３４が、空調機４０（図１参照）ではなく、下水道管ＳＰの気相部に接続されている点で主に異なっている。ここでいう下水道管ＳＰには、下水道のマンホールを含むこととする。熱輻射システム１Ｂは、典型的には、積雪地域の歩道や屋外広場に熱輻射ブロック群１０ｃが敷設される態様で用いられる。この場合、熱輻射システム１Ｂは、下水の熱が融雪に用いられる。下水道管ＳＰを流れる下水は、一般に、冬季でも１０℃以上あるとされている。これは、下水道管ＳＰが地中に埋設されていること、及び下水自体が比較的温かい場所から排出されたものが多いことに起因すると推察される。１０℃以上の下水が流れている下水道管ＳＰ内の空気は、流れている下水と概ね同じ温度となる。このような下水の熱は、既に積もっている雪を融かすには熱量が不足するかもしれないが、降雪前に路面を温めておくことに利用する場合は、降ってきた雪の大部分を融かすことが可能となる。熱輻射システム１Ｂは、空調機４０等の温調機器を備えていない。熱輻射システム１Ｂは、主送気管２０の上流側に、送気装置としての循環送風機５２を備えている。熱輻射システム１Ｂは、循環送風機５２の上流に、凝縮水分除去のためのデミスタ５３及び防虫用のフィルタ５４をも備えていることが好ましい。熱輻射システム１Ｂの上記以外の構成は、熱輻射システム１（図１参照）と同様である。

上述のように構成された熱輻射システム１Ｂでは、好ましくは、降雪が予想される場合に、循環送風機５２を起動する。すると、下水道管ＳＰ内の空気Ａが、空気往管２４及び主送気管２０を介して熱輻射ブロック群１０ｃに供給される。熱輻射ブロック群１０ｃに供給された空気Ａは、主還気管３０に向けて流れながらブロック本体１１を温める。ブロック本体１１を温めた空気Ａは、主還気管３０に流入し、空気還管３４を介して下水道管ＳＰに至る。なお、下水道管ＳＰに対する空気還管３４の接続点と空気往管２４の接続点とは、所定の距離以上離れるようにするとよい。所定の距離は、下水道管ＳＰから空気往管２４に流入する空気Ａの熱量が、空気還管３４から下水道管ＳＰに流入した空気Ａによって、ブロック本体１１を温めることが困難になるほど減少してしまうことを回避することができる距離である。上述のように作用する熱輻射システム１Ｂでは、温められたブロック本体１１が、降ってきた雪を融かし、これによって熱輻射ブロック群１０ｃ上への積雪が抑制される。なお、降雪量が多い場合、融雪が間に合わずに積雪してしまうことがあり得る。積雪した場合は、圧雪されてアイスバーンとなることがあり、その非常に固くなった氷雪を除去しようとすると、通常はかなりの労力を要することとなる。その点、熱輻射システム１Ｂによれば、ブロック本体１１を温めているため、積雪した場合でも境界（表面１１ａ）を融雪することができるので、固まりを除雪する際の労力を軽減することができる。なお、熱輻射システム１Ｂは、熱輻射ブロック１０の耐荷重を勘案して可能であれば車道に適用してもよいが、車道は除雪車で除雪できる場合が多い。他方、歩道等は除雪車が入れないため、熱輻射システム１Ｂを適用するのが有意義である。また、熱輻射システム１Ｂにおいても、熱輻射ブロック１０に代えて、熱輻射ブロック１０Ａ（図５参照）を用いることができる。

次に図８を参照して、本発明の実施の形態の第３の変形例に係る熱輻射システム１Ｃを説明する。図８は、熱輻射システム１Ｃの、熱輻射システム１Ｂ（図７参照）と異なる部分を示した部分系統図である。熱輻射システム１Ｃは、熱輻射システム１Ｂ（図７参照）と比較して、空気往管２４及び空気還管３４が、下水道管ＳＰ（図７参照）ではなく、地中熱採熱部６０に接続されている点で異なっている。地中熱採熱部６０は、採熱管６１と、地下水ポンプ６６と、散水管６８とを、主要構成部材として有している。採熱管６１は、典型的には、地盤面より下の帯水層に埋設されている。ここで、帯水層とは、地層を構成する粒子の間隙が大きく、地下水によって飽和されている透水層である。すなわち、帯水層には地下水が存在する。採熱管６１は、典型的には、合成樹脂製のコルゲートパイプ（螺旋溝付管）が用いられ、軸線が水平になるように埋設されている。採熱管６１は、下流端６２及び上流端６３が、人が点検のために入ることが出来る大きさに形成されている。下流端６２及び上流端６３は、上端が地盤面に表れている。下流端６２には空気往管２４が接続されている。上流端６３には空気還管３４が接続されている。

下流端６２の下端には、ポンプ収容管６５が接続されている。ポンプ収容管６５は、下流端６２の下端から、下方に延び、地下水を採水できる位置に達している。ポンプ収容管６５は、下端及び側面から、地下水は侵入できるが砂利は侵入しないように構成されている。ポンプ収容管６５の下部には、地下水ポンプ６６が配設されている。地下水ポンプ６６には、揚水管６７の一端が接続されている。揚水管６７は、ポンプ収容管６５の内部を通り、下流端６２の内部まで延びている。揚水管６７の他端には、散水管６８が接続されている。散水管６８は、地下水ポンプ６６で汲み上げた地下水を、採熱管６１に向けて散水する部材である。散水管６８は、内部を流れる地下水を管外へ放出できるように、複数の小孔が形成されている。散水管６８は、典型的には硬質塩化ビニル管に多数の小孔が形成されている有孔管である。散水管６８は、小孔から放出された地下水が採熱管６１の外表面に接するように、散水管６８の上方に配設されている。散水管６８は、採熱管６１と概ね同じ長さに形成され、採熱管６１に沿って延びるように配設されている。散水管６８は、揚水管６７が接続された側と反対側の端部が閉塞されている。上述した地中熱採熱部６０に接続された、空気往管２４及び空気還管３４以降の構成（熱輻射ブロック群１０ｃ等）は、熱輻射システム１Ｂ（図７参照）と同様である。したがって、以降の熱輻射システム１Ｃの説明において、図８に示されていない構成に言及しているときは、適宜図７を参照することとする。

上述のように構成された熱輻射システム１Ｃでは、好ましくは、降雪が予想される場合に、循環送風機５２を起動する。すると、空気Ａが、採熱管６１と、熱輻射ブロック群１０ｃとの間を循環する。採熱管６１を流れる空気Ａは、上流端６３から下流端６２まで採熱管６１の内部を流れる際に、地中（帯水層）と熱交換して温められる。温められた空気Ａは、熱輻射ブロック群１０ｃに供給され、ブロック本体１１を温めるのは、熱輻射システム１Ｂ（図７参照）と同様である。熱輻射システム１Ｃでは、空気Ａが地中から採熱した結果、地中が熱飽和してしまうことを抑制するため、循環送風機５２を起動した際に、地下水ポンプ６６も起動する。地下水ポンプ６６を起動すると、地下水が揚水管６７を介して散水管６８に圧送される。散水管６８に導入された地下水は、小孔から管外に放出され、採熱管６１の外表面に散水される。ここで、採熱管６１の外表面に散水されるとは、採熱管６１の外表面に接触する帯水層に散水されることを含む。採熱管６１の外表面に接触する帯水層とは、典型的には、採熱管６１内を流れる空気Ａとの熱交換に寄与する部分の帯水層である。地下水が採熱管６１の外表面に散水されると、空気Ａと帯水層（地中）との熱交換により小さくなるべき両者の温度差が、熱交換が行われなくなるほど小さくなることを防ぐことができ、継続的に空気Ａと帯水層（地中）との熱交換を行わせることができる。なお、熱輻射システム１Ｃにおいても、熱輻射ブロック１０に代えて、熱輻射ブロック１０Ａ（図５参照）を用いることができる。

以上の説明では、ブロック本体１１の基本形状が直方体であるとしたが、平面形状が六角形等の多角形に形成された角柱状であってもよく、複数を敷き詰めたときに隣接するブロック本体１１同士が嵌合する形状であってもよい。しかしながら、ブロック本体１１の基本形状が直方体であると、製造が簡便となり、敷き詰める際の施工も容易となり、好ましい。

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を混入して、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。

以上の説明では、流路セパレータ１５は、ブロック本体１１に対して、長さ１５Ｌの方向では、両端が貫通側面１１ｃｐに揃うように配設されているとしたが、流路セパレータ１５の一部が一方の貫通側面１１ｃｐ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を敷き詰めたときに、隣接する熱輻射ブロック１０の流路セパレータ１５がない部分の空気流路１２に、突き出た流路セパレータ１５を嵌合させることとなる。熱輻射ブロック１０Ａにおいても同様である。

以上の説明では、流路セパレータ１５の高さ１５Ｚが、長さ１５Ｌの方向に渡って一定であるとしたが、高さ１５Ｚが徐々に変わるように形成されていてもよい。流路セパレータ１５の高さの変化は、熱輻射ブロック列１０ｆとしたときに、下流（主還気管３０側）に行くほど送気流路１０ｓの断面積に対する還気流路１０ｒの断面積の比（１０ｓ／１０ｒ）が小さくなるようにして、送気流路１０ｓの主送気管２０側と主還気管３０側とで静圧の差が小さくなるようにするとよい。

以上の説明では、熱輻射ブロック１０が断熱板１８を備えていることとしたが、裏面１１ｂからの放熱が許容できる場合、あるいは熱輻射ブロック１０が載置される床面が断熱効果を有する場合は、断熱板１８を備えなくてもよい。あるいは、表面１１ａと同じ大きさ又は表面１１ａよりも大きい断熱板１８をあらかじめ敷き詰めておき、敷き詰められた断熱板１８に対して、断熱板１８を備えていない熱輻射ブロック１０を敷き詰めることとしてもよい。熱輻射ブロック１０Ａについても同様である。

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、鉄板や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。

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や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。

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。

以上の説明では、熱伝達促進部材が金網１９であるとしたが、鉄筋や鉄板を必要に応じて加工したものを用いてもよい。つまり、熱伝導率が比較的高い材料を必要に応じて加工したものを用いてもよい。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 熱輻射システム
１０、１０Ａ 熱輻射ブロック
１０ｆ 熱輻射ブロック列
１０ｓ 送気流路
１０ｒ 還気流路
１１ ブロック本体
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１２ 気体流路
１５ 流路セパレータ
１５ｈ 連通孔
１８ 断熱板
１９ 金網
２０ 主送気管
３０ 主還気管
５２ 循環送風機
Ａ 空気
ＳＰ 下水道管

Claims (7)

1. 表面と、前記表面の裏側である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；
   前記裏面側に、所定の流量の気体が流通可能な溝状の気体流路が形成された；
   熱輻射ブロック。
2. 前記裏面を覆う板状の断熱部材を備える；
   請求項１に記載の熱輻射ブロック。
3. 前記ブロック本体は、コンクリートで形成されている；
   請求項１又は請求項２に記載の熱輻射ブロック。
4. 前記気体流路を通過して前記ブロック本体に埋設された、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伝達促進部材を備える；
   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。
5. 前記気体流路を、前記裏面側の送気流路と、前記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；
   前記流路セパレータは、前記送気流路から前記還気流路への気体の移動が可能な連通孔が形成され；
   前記連通孔は、前記送気流路に気体が流れたときに、前記送気流路から前記還気流路へ流入した気体が前記還気流路に面する前記ブロック本体の面に沿って流れるような、形状及び大きさに形成された；
   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。
6. 請求項５に記載の熱輻射ブロックを複数備え；
   複数の前記熱輻射ブロックは、前記送気流路同士及び前記還気流路同士が連絡するように配列されて熱輻射ブロック列を構成し；
   前記熱輻射ブロック列の一方の端部を介して前記送気流路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列の前記一方の端部とは反対側の他方の端部を介して前記還気流路から導出された前記気体を流す主還気流路とをさらに備え；
   前記熱輻射ブロック列内の前記送気流路の前記他方の端部が閉塞されると共に、前記熱輻射ブロック列内の前記還気流路の前記一方の端部が閉塞され；
   前記ブロック本体の前記表面から輻射させる熱を保有する気体を、前記主送気流路、前記気体流路、前記主還気流路にこの順で流すように構成された；
   熱輻射システム。
7. 下水道管内の気体を前記気体流路に送る送気装置を備える；
   請求項６に記載の熱輻射システム。

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