JP2021110524A - 熱負荷処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射板の熱放射で熱負荷を処理する熱負荷処理装置を提供する。【解決手段】熱負荷処理装置１は、気体搬送装置８１により供給される気体熱媒体ＳＡを内部に流し、気体熱媒体ＳＡを外部へ流出させる流出口２１ｈが給気筒２１の側面に給気筒の軸線が延びる方向に沿って実質的に連続的に形成された給気筒２１と、流出口２１ｈから流出した気体熱媒体ＳＡから受熱して熱放射する放射板１１とを備え、流出口２１ｈから流出した気体熱媒体ＳＡが放射板１１の面に沿って流れるように構成されている。而して、気体熱媒体ＳＡが保有する熱を効率よく放射板１１に伝達することができて、放射板１１の熱放射で熱負荷を処理することができる。【選択図】図１

Description

本発明は熱負荷処理装置に関し、特に放射板の熱放射で熱負荷を処理する熱負荷処理装置に関する。

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。輻射冷暖房システムの一態様として、伝熱効率を向上させつつ温度分布の不均一性を軽減した放熱管を用いて冷暖房対象室の冷暖房を行うものがある（例えば特許文献１参照。）。

特開２００７−１７０７９号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたシステムは、放熱管をコンクリート等に埋設してコンクリート等を加熱又は冷却することでコンクリート等から温熱又は冷熱を輻射するか、放熱管から放出された空気が保有する熱を噴出器具を介して床材に伝達して床材から温熱又は冷熱を輻射するものであり、放熱管自体からの輻射（放射）で熱負荷を処理するものではなかった。

本発明は上述の課題に鑑み、放射板の熱放射で熱負荷を処理する熱負荷処理装置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の態様に係る熱負荷処理装置は、例えば図１及び図２に示すように、気体搬送装置８１により供給される気体熱媒体ＳＡを内部に流す給気筒２１であって、気体熱媒体ＳＡを外部へ流出させる流出口２１ｈが給気筒２１の側面に給気筒の軸線２１ｘ（図２（Ｄ）参照）が延びる方向に沿って実質的に連続的に形成された給気筒２１と；流出口２１ｈから流出した気体熱媒体ＳＡから受熱して熱放射する放射板１１とを備え；流出口２１ｈから流出した気体熱媒体ＳＡが放射板１１の面に沿って流れるように構成されている。

このように構成すると、気体熱媒体が保有する熱を効率よく放射板に伝達することができて、放射板の熱放射で熱負荷を処理することができる。

また、本発明の第２の態様に係る熱負荷処理装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様に係る熱負荷処理装置１において、放射板が、給気筒２１を内部に収容するように筒状に曲げられた筒状放射板１１に形成され；流出口２１ｈが筒状放射板１１の内面の近傍となる位置に給気筒２１が配置されることで、流出口２１ｈから流出した気体熱媒体ＳＡが筒状放射板１１の内面に沿って流れるように構成されている。

このように構成すると、筒状放射板の内面に気体熱媒体の旋回流を生じさせることができ、気体熱媒体が保有する熱を効率よく筒状放射板に伝達することができる。

また、本発明の第３の態様に係る熱負荷処理装置は、例えば図１及び図２に示すように、上記本発明の第２の態様に係る熱負荷処理装置１において、給気筒２１は、軸線方向２１ｘにおける一端２１ｃから気体熱媒体ＳＡが流入すると共に他端２１ｅが閉塞されて構成され；筒状放射板１１は、軸線方向１１ｘにおける両端１２、１３が閉塞されて構成され；流出口２１ｈから流出して筒状放射板１１の内面に沿って流れた気体熱媒体ＳＡを流入させて一端２１ｃの側に導く排気筒２６をさらに備える。

このように構成すると、筒状放射板の内面に沿って流れる気体熱媒体の軸線方向におけるムラの発生を抑制することができる。

また、本発明の第４の態様に係る熱負荷処理装置は、例えば図５に示すように、上記本発明の第３の態様に係る熱負荷処理装置１Ｂにおいて、排気筒２６の内部に配置され、排気筒２６の内部の気体熱媒体ＲＡに熱を伝達する流体熱媒体ＲＱを内部に流す第１の流体熱媒体管２８と；排気筒２６内を通過した気体熱媒体ＲＡを給気筒２１に流入させる気体循環装置３１であって、気体搬送装置として機能する気体循環装置３１とを備える。

このように構成すると、簡便な構成で筒状放射板からの熱放射を継続させることができる。

また、本発明の第５の態様に係る熱負荷処理装置は、例えば図６に示すように、上記本発明の第２の態様乃至第４の態様のいずれか１つの態様に係る熱負荷処理装置において、筒状放射板１１から放射された熱を所定の方向に反射させる反射板３３を備える。

このように構成すると、熱放射の射出に指向性を持たせることができる。

また、本発明の第６の態様に係る熱負荷処理装置は、例えば図４（Ａ）及び図４（Ｂ）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つの態様に係る熱負荷処理装置１Ａにおいて、給気筒２１の内部に配置され、給気筒２１の内部の気体熱媒体ＳＡに熱を伝達する流体熱媒体ＳＱを内部に流す第２の流体熱媒体管２３を備える。

このように構成すると、給気筒内の気体熱媒体の保有熱量を調節することができる。

また、本発明の第７の態様に係る熱負荷処理装置は、例えば図１及び図２（並びに図７）に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第６の態様のいずれか１つの態様に係る熱負荷処理装置において、放射板１１（５１）は、流出口２１ｈから流出した気体熱媒体ＳＡを、給気筒２１が配置された側とは反対側に通す開孔１１ｈ（５１ｈ）が形成されて構成され；開孔１１ｈ（５１ｈ）を通過した気体熱媒体ＳＡの流れ方向を放射板１１（５１）に沿う方向に変換する案内部材１５をさらに備える。

このように構成すると、放射板の放射面に気体熱媒体の熱を効率よく伝達させることができる。

また、本発明の第８の態様に係る熱負荷処理装置は、例えば図８に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第７の態様のいずれか１つの態様に係る熱負荷処理装置において、給気筒２１が複数設けられている。

このように構成すると、放射板の面積が大きい場合でも放射板の広範囲に気体熱媒体の熱を伝達することが可能になる。

本発明によれば、気体熱媒体が保有する熱を効率よく放射板に伝達することができて、放射板の熱放射で熱負荷を処理することができる。

（Ａ）は本発明の実施の形態に係る輻射装置の概略構成を示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）に示す輻射装置の正面断面図である。 （Ａ）は輻射装置を構成する放射筒の斜視図、（Ｂ）及び（Ｃ）は輻射装置を構成する案内板の斜視図、（Ｄ）は輻射装置を構成する給気筒の斜視図、（Ｅ）は輻射装置を構成する排気筒の斜視図である。 本発明の実施の形態に係る輻射装置を備える輻射システムの系統図である。 （Ａ）は本発明の実施の形態の第１の変形例に係る輻射装置の概略構成を示す斜視図、（Ｂ）は内部構造を示す概略斜視図、（Ｃ）は輻射システムの系統図である。 （Ａ）は本発明の実施の形態の第２の変形例に係る輻射装置の概略構成を示す斜視図、（Ｂ）は内部構造を示す部分斜視図である。 本発明の実施の形態に係る輻射装置に反射板を加えた構成の概略図である。 （Ａ）は本発明の実施の形態の第３の変形例に係る輻射装置の概略構成を示す斜視図、（Ｂ）は分解斜視図である。 本発明の実施の形態の第４の変形例に係る輻射装置の正面断面図である。

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輻射装置１を説明する。図１（Ａ）は輻射装置１の概略構成を示す斜視図、図１（Ｂ）は輻射装置１の正面断面図である。輻射装置１は、居室やオフィス等の居住域、工場やホール等の大空間などに設置され、設置された空間の冷房又は暖房（以下「冷暖房」という。）を行うために当該空間の熱負荷を処理するものであり、熱負荷処理装置に相当する。輻射装置１は、放射筒１１と、案内板１５と、給気筒２１と、排気筒２６とを備えている。以下の輻射装置１の構成の説明において、放射筒１１については図２（Ａ）を併せて参照し、案内板１５については図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）を併せて参照し、給気筒２１については図２（Ｄ）を併せて参照し、排気筒２６については図２（Ｅ）を併せて参照することとする。

放射筒１１は、冷暖房の対象となる空間に冷熱又は温熱を放射するものである。ここで、熱の放射は、冷暖房対象空間の冷暖房を行うために、その対象となる空間に熱を投入することを意味し、典型的には、対象となる空間の冷房を行いたい場合は対象となる環境の熱を奪うような冷熱を放射し、暖房をしたい場合は対象となる空間に熱を与えるように温熱を放射する。厳密にいえば、対象となる空間の冷房を行いたい場合は熱を奪うのであるが、これを「冷熱を放射する」と表現することとする。放射筒１１は、長方形の薄板を、長方形の長辺に平行な軸線１１ｘまわりに円筒状に曲げて形成されており、筒状放射板に相当する。放射筒１１を形成する薄板は、典型的には亜鉛めっき鋼板が用いられるが、他の金属で形成されていてもよく、金属以外の樹脂等で形成されていてもよい。放射筒１１は、本実施の形態では軸線１１ｘに直交する断面が円形に形成されているが、当該断面形状が楕円や多角形でもよい。放射筒１１の大きさは、輻射装置１の設置場所や用途等を勘案して適宜決定すればよいが、軸線１１ｘが延びる方向の長さを１０００ｍｍ以上とする場合が多く、２０００ｍｍ〜４０００ｍｍとする場合もあり、本実施の形態では３０００ｍｍ程度としているが、５０００ｍｍ以上とする場合もあり得る。また、本実施の形態における放射筒１１の直径は、概ね３００ｍｍ〜５００ｍｍ程度に形成されているが、これ以外の大きさであってもよい。放射筒１１は、放射面となる外表面全体に、放射率の大きな撥水性を有する黒色の塗料を塗布することが好ましい。放射筒１１は、軸線１１ｘ直交断面（図１（Ｂ）参照）における円周上の１箇所に、軸線１１ｘに平行に延びる開孔１１ｈが、放射筒１１の長さの全体にわたって形成されている。開孔１１ｈは、放射筒１１の円周方向の隙間が概ね５ｍｍ〜１０ｍｍで、軸線１１ｘ方向に連続した、スリット状に形成されている。また、放射筒１１は、円筒状の一端が貫通板１２で塞がれており、他端が閉塞板１３で塞がれている。貫通板１２は、給気筒２１と排気筒２６とが貫通するがそれ以外の部分が塞がれた板状部材である。閉塞板１３は、貫通するものがなく全体が塞がれた板状部材である。

案内板１５は、放射筒１１の開孔１１ｈを通過して放射筒１１の内部から外部へ流出した気体を、放射筒１１の外表面に沿った流れ方向に変換する部材であり、案内部材に相当する。案内板１５は、典型的には、放射筒１１の軸線１１ｘが延びる方向に細長く形成されていると共に、放射筒１１と同じ長さに形成されている。案内板１５は、図２（Ｃ）に示すように、拡散板１５ａと位置決め片１５ｂとを有しており、軸線１１ｘに直交する断面において、拡散板１５ａの一方の面の中点から位置決め片１５ｂが延びたＴ字状に形成されている。拡散板１５ａは、案内板１５が放射筒１１に配置されたときに、軸線１１ｘ直交断面において放射筒１１と同心の円弧となるように湾曲している。位置決め片１５ｂは、軸線１１ｘ直交断面において、位置決め片１５ｂが拡散板１５ａに接続されている部分の拡散板１５ａの接線に対して直交する方向に延びている。案内板１５は、放射筒１１に配置されたときに、位置決め片１５ｂが開孔１１ｈに差し込まれるようになっている。案内板１５は、放射筒１１に配置されたときに、開孔１１ｈから流出してきた気体が放射筒１１の外表面に沿う流れとなるように、放射筒１１と拡散板１５ａとの距離が決められている。放射筒１１の外表面と拡散板１５ａとの距離は、例えば約２〜１０ｍｍとするのが好適であり、本実施の形態では５ｍｍとしている。なお、案内板１５は、輻射装置１が冷房用に利用される際には、生じた結露水を案内板１５で方向変換された気体で気化させるドレン水気化パンとしても機能する。

給気筒２１は、本実施の形態では空調機８１から供給された給気ＳＡを内部に流す部材である。空調機８１は、給気ＳＡを圧送するファンが内蔵されており、気体搬送装置に相当する。空調機８１は、給気ＳＡの温度を調節する冷温水コイルも有している。空調機８１の冷温水コイルは、冷房時には給気ＳＡを冷やすことができる冷水が流れ、暖房時には給気ＳＡを温めることができる温水が流れるように構成されている。給気ＳＡは、温度が調節された空気であり、気体熱媒体（気体の熱媒体）に相当する。給気筒２１は、長方形の薄板を、長方形の長辺に平行な軸線２１ｘまわりに円筒状に曲げて形成されており、換言すれば中空円筒状に形成されている。給気筒２１は、放射筒１１が採用し得る材料と同じ材料を採用することができ、典型的には放射筒１１と同じ材料で形成されているが異なる材料で形成されていてもよい。給気筒２１は、本実施の形態では軸線２１ｘに直交する断面が円形に形成されているが、当該断面形状が楕円や多角形でもよい。給気筒２１は、一方の端面が塞がれており（この端面を「遠端２１ｅ」ということとする。）、遠端２１ｅの反対側の端面は開口している（この端面を「近端２１ｃ」ということとする。）。

給気筒２１は、軸線２１ｘが放射筒１１の軸線１１ｘに対して平行な状態で、概ね放射筒１１の内部に収容されている。給気筒２１の軸線２１ｘ方向の長さは、典型的には放射筒１１の長さよりも長く、遠端２１ｅが閉塞板１３に接触するか閉塞板１３の近傍に位置し、近端２１ｃ側は貫通板１２を貫通している。給気筒２１の直径は、放射筒１１の直径よりも小さく形成されており、放射筒１１の直径に対して、０．１倍以上０．５倍以下とするのが好ましく、０．２倍以上０．４倍以下とするのが好ましく、典型的には約０．３倍である。給気筒２１は、軸線２１ｘ直交断面における円周上の１箇所に、軸線２１ｘに平行に延びる流出口２１ｈが、放射筒１１に収容された部分の長さの全体にわたって形成されている。流出口２１ｈは、典型的には開孔１１ｈと同様に、給気筒２１の円周方向の隙間が概ね５ｍｍ〜１０ｍｍで、軸線２１ｘ方向に連続した、スリット状に形成されている。流出口２１ｈは、円周方向の隙間が、典型的には軸線２１ｘ方向全体にわたって等間隔に形成されているが、軸線２１ｘの位置（近端２１ｃからの距離）によって給気ＳＡの流出量に差が生じる場合は、例えば近端２１ｃの側から遠端２１ｅの側に進むにつれて間隔が広くなるように形成して、軸線２１ｘにわたって給気ＳＡが均一に流出するように構成してもよい。給気筒２１は、図１（Ｂ）に示すように、流出口２１ｈが、放射筒１１の内面の近傍に位置するように、放射筒１１の内部に配置されている。ここで、流出口２１ｈが放射筒１１の内面の近傍となる位置とは、典型的には、流出口２１ｈから流出した給気ＳＡが直ちに放射筒１１に衝突し方向変換して放射筒１１の内面に沿う流れとなることができるスリット状の隙間が、給気筒２１と放射筒１１との間に形成される程度の近さである。さらに、給気筒２１は、流出口２１ｈが放射筒１１の開孔１１ｈに対応する位置で放射筒１１の内部に配置されており、開孔１１ｈに差し込まれた案内板１５の位置決め片１５ｂが、流出口２１ｈに対向する位置に来るように配置されている。なお、位置決め片１５ｂが、開孔１１ｈと共に流出口２１ｈにも差し込まれていてもよい。このように構成された給気筒２１まわりでは、近端２１ｃから流入した給気ＳＡが、長手方向全体にわたって流出口２１ｈから流出し、その一部は開孔１１ｈをも通過して案内板１５で流れ方向が変わって放射筒１１の外表面に沿って周方向に流れ、残りは放射筒１１の内面に衝突して流れ方向が変わって放射筒１１の内面に沿って周方向に流れるようになっている。

排気筒２６は、概ね放射筒１１内に配置され、給気筒２１から放射筒１１内に流出された給気ＳＡを、還気ＲＡとして放射筒１１の外に導く部材である。排気筒２６は、本実施の形態では、中空円筒状に形成されている。排気筒２６は、給気筒２１と同様に長方形の薄板を長方形の長辺に平行な軸線２６ｘまわりに円筒状に曲げて形成されていてもよく、既存の配管やスパイラルダクト等を用いてもよい。排気筒２６は、給気筒２１と同様に長方形の薄板を曲げて形成される場合は、給気筒２１が採用し得る材料と同じ材料を採用することができ、給気筒２１と同じ材料又は異なる材料で形成することができる。排気筒２６は、本実施の形態では軸線２６ｘに直交する断面が円形に形成されているが、当該断面形状が楕円や多角形でもよい。排気筒２６は、本実施の形態では、両端面が開口している。排気筒２６は、軸線２６ｘが給気筒２１の軸線２１ｘに対して平行な状態で、概ね放射筒１１の内部に収容されている。排気筒２６は、軸線２６ｘ方向の長さが典型的には概ね給気筒２１と同様の長さに形成されており、一端が閉塞板１３の近傍に位置しており（この端部を「流入端２６ｅ」ということとする。）、他方の端部の側（給気筒２１の近端２１ｃが存在する側）は貫通板１２を貫通している。ここで、流入端２６ｅが閉塞板１３の近傍に位置しているとは、放射筒１１内の給気ＳＡが過度な圧力損失がなく排気筒２６に流入できる範囲で極力近い近さである。

排気筒２６の直径は、給気筒２１と共に放射筒１１の内部に収容可能な大きさに形成されており、典型的には給気筒２１の直径と同じ大きさであるが、給気筒２１の直径と異なる大きさ（例えば給気筒２１の直径よりも小さい）でもよい。輻射装置１は、給気筒２１の流出口２１ｈから流出した給気ＳＡのうち、開孔１１ｈから放射筒１１の外へ流出したもの以外のすべてが、還気ＲＡとして排気筒２６の内部を通って放射筒１１の外へ導かれるように、放射筒１１の両端が貫通板１２と閉塞板１３とで閉塞されている。ここで、放射筒１１の両端が閉塞されているとは、給気筒２１及び排気筒２６の外側かつ放射筒１１の内部の空間が閉塞されていることを意味し、給気筒２１及び／又は排気筒２６が放射筒１１の閉塞された端面（本実施の形態では貫通板１２）を貫通していても放射筒１１の端面が閉塞されていることに変わりはない。排気筒２６は、給気筒２１において給気ＳＡが流入する近端２１ｃの側とは反対側に流入端２６ｅが形成されていることで、近端２１ｃから給気筒２１に流入した給気ＳＡが排気筒２６の流入端２６ｅに至るまでに移動した距離が、流出口２１ｈの何れの部分から流出した場合も概ね等しくなり（リバースレタン方式）、放射筒１１内の静圧の均圧化を図ることができる。

上述のように構成された輻射装置１は、典型的には、軸線１１ｘ（軸線２１ｘ及び軸線２６ｘも同様）が水平になるように、かつ、案内板１５が最下部で放射筒１１の鉛直下方に位置するような態様で、冷暖房対象空間に設置されるが、軸線１１ｘが鉛直上下に延びる向きで又は斜めに延びる向きで設置されてもよい。また、輻射装置１は、単体で用いてもよいが、冷暖房対象空間の大きさや処理すべき熱負荷の大きさ等の条件に応じて、図３に示すように、輻射装置１装置を複数備えると共に空調機８１等の気体搬送装置を備えた輻射システム１００を構成してもよい。図３に示す輻射システム１００では、１つの空調機８１に対して複数の輻射装置１が並列に接続されており、空調機８１から供給された給気ＳＡが往ダクト９８を介して各輻射装置１の給気筒２１に並列に分配され、各輻射装置１の排気筒２６から流出された還気ＲＡが還ダクト９９を介してまとめられて空調機８１に還されるように構成されている。

引き続き図１乃至図３を主に参照して、輻射装置１の作用を説明する。輻射装置１を作動させると、空調機８１が起動し、空調機８１の冷温水コイルによって、給気ＳＡが、冷房時は冷房に適した温度に冷却され、暖房時は暖房に適した温度に加熱されることで、給気ＳＡの温度が調節される。空調機８１で温度が調節された給気ＳＡは、空調機８１のファンによって輻射装置１に供給されてくる。輻射装置１に到達した給気ＳＡは、近端２１ｃから給気筒２１に流入する。給気筒２１に流入した給気ＳＡは、遠端２１ｅに向かって流れると共に、軸線２１ｘに沿って連続的に形成された流出口２１ｈから給気筒２１の外に流出する。

給気筒２１の内部から流出口２１ｈを介して給気筒２１の外に出た給気ＳＡは、開孔１１ｈが形成された部分の放射筒１１に出会い、一部は開孔１１ｈを通過して放射筒１１の外に流出し、残りは開孔１１ｈの両側の放射筒１１の内壁（内面）に捕捉される。流出口２１ｈから流出して放射筒１１の内面に捕捉された給気ＳＡは、放射筒１１の内面に沿って放射筒１１の円周方向（軸線１１ｘに交差する方向）に流れ、旋回流を形成する。この、給気ＳＡが旋回流となって放射筒１１の内面に沿って流れる際に、給気ＳＡが保有する熱が放射筒１１に伝達され、放射筒１１が、冷房時は冷やされ、暖房時は温められる。他方、流出口２１ｈから流出してさらに開孔１１ｈを通過した給気ＳＡは、案内板１５の拡散板１５ａに衝突して流れの向きを変え、放射筒１１の外表面に沿って放射筒１１の円周方向に流れる。この、給気ＳＡが放射筒１１の外表面に沿って流れる際に、給気ＳＡが保有する熱が放射筒１１に伝達され、放射筒１１が、冷房時は冷やされ、暖房時は温められる。加えて、主として冷房時に、放射筒１１が冷やされたことによって結露が生じた場合、結露水は案内板１５に集まり、開孔１１ｈを通過して放射筒１１の外表面に沿って流れる給気ＳＡによって結露水の一部が気化することで、結露水が放射筒１１から気化熱を奪うので、放射筒１１がさらに冷やされる。放射筒１１は、上述のように内面及び外表面の両面において表面に沿って流れる給気ＳＡから、冷房時は冷熱を受熱し、暖房時は温熱を受熱して、全体が、冷房時は冷やされ、暖房時は温められる。このとき、放射筒１１は、軸線１１ｘ方向全体において、内側では内面に沿った給気ＳＡの旋回流が生じており、外側では外表面に沿った給気ＳＡの流れが生じているため、給気ＳＡから放射筒１１へ熱伝達が効率よく行われる。

放射筒１１は、上述のように、全体がムラなく、冷房時は冷やされ、暖房時は温められることで、３６０°全方位に、冷房時は冷熱を放射し、暖房時は温熱を放射して、冷暖房対象空間の熱負荷を処理することで、冷暖房対象空間の冷暖房を行う。このような冷暖房のために、放射筒１１に冷熱又は温熱を与えた給気ＳＡのうち、放射筒１１の外表面に沿って流れた給気ＳＡは輻射装置１の周囲の環境に拡散する。他方、放射筒１１の内面を旋回流として流れた給気ＳＡは、放射筒１１の内部が貫通板１２及び閉塞板１３で閉塞されているので、すべてが排気筒２６の流入端２６ｅに向かうこととなる。このとき、流入端２６ｅが給気筒２１の近端２１ｃに対して放射筒１１内の最遠部に設けられているので、放射筒１１の内面に沿って流れてから流入端２６ｅに到達する給気ＳＡが放射筒１１全体にわたって概ね均等になり、放射筒１１に温度ムラが生じることを抑制することができる。放射筒１１の内部において流入端２６ｅから排気筒２６に流入した給気ＳＡは、還気ＲＡとして、排気筒２６内を流れて輻射装置１から流出し、空調機８１に戻される。なお、還気ＲＡは、放射筒１１に熱伝達した後の給気ＳＡを機能の観点から呼称を区別したものであり、物質としては給気ＳＡと同じものである。空調機８１に戻った還気ＲＡは、開孔１１ｈから放射筒１１の外に出た給気ＳＡの分に相当する外気と混合され、空調機８１の冷温水コイルによって温度が調節されて給気ＳＡとなった後、空調機８１のファンによって輻射装置１に供給され、以降、上述の作用を繰り返す。

以上で説明したように、本実施の形態に係る輻射装置１によれば、温度が調節された給気ＳＡが、放射筒１１の内面及び外表面の両面において表面に沿って円周方向に流れるので、給気ＳＡから放射筒１１へ効率よく熱伝達を行うことができ、放射筒１１からの熱放射で冷暖房対象空間の熱負荷を処理することができて、冷暖房対象空間の冷暖房を行うことができる。また、案内板１５がドレン水気化パンとしても機能するので、冷房時における放射筒１１の冷却効率を向上させることができる。また、放射筒１１の内面に沿って流れた給気ＳＡが、給気筒２１の近端２１ｃの反対側に設けられた流入端２６ｅから排気筒２６に流入するので、放射筒１１の内面全体に概ね均等に給気ＳＡが接することとなり、伝熱のムラを抑制することができる。

次に図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を参照して、本発明の実施の形態の第１の変形例に係る輻射装置１Ａを説明する。輻射装置１Ａは、輻射装置１（図１（Ａ）参照）と比較して、給気筒２１の内部に、給気熱媒管２３が設けられている点が異なっている。給気熱媒管２３は、内部に給気熱媒ＳＱを流す流路を形成するチューブである。給気熱媒ＳＱは、給気筒２１内の給気ＳＡの温度が輻射装置１Ａの外部の環境の温度に対して差が広がる方向に当該給気ＳＡに冷熱又は温熱を伝達するものであり、流体熱媒体に相当する。給気熱媒ＳＱとして、典型的には、冷房時には冷水となり暖房時には温水となる冷温水が用いられるが、水以外の物質で構成された冷媒等が用いられることとしてもよい。給気熱媒ＳＱを内部に流す給気熱媒管２３は、第２の流体熱媒体管に相当する。給気熱媒管２３は、本実施の形態では、輻射装置１Ａの外部から、閉塞板１３及び遠端２１ｅを貫通して給気筒２１の内部に入り、近端２１ｃ付近の貫通板１２が存在する位置の付近まで延びて折り返し、再び閉塞板１３及び遠端２１ｅを貫通して外部に出るように配置されているが、給気筒２１を貫通する位置や総延長（何パスとするか）は、設置場所の条件等に応じて適宜変更することができる。輻射装置１Ａの上記以外の構成は、輻射装置１（図１（Ａ）参照）と同様である。なお、図４（Ｃ）に示すように、輻射システム１００（図３参照）の輻射装置１を本変形例に係る輻射装置１Ａに入れ替え、給気熱媒ＳＱの温度を調節するヒートポンプ冷凍機８３を備えることとした、輻射システム１００Ａを構成してもよい。上述のように構成された輻射装置１Ａは、給気ＳＡが給気筒２１内を流れる際に給気熱媒管２３を流れる給気熱媒ＳＱから冷熱又は温熱を受熱するため、給気筒２１から流出して放射筒１１の内面及び外表面に沿って流れる給気ＳＡの温度が輻射装置１Ａの外部の環境の温度に近づいてしまうことを抑制することができ、放射筒１１からの熱放射の効果を向上させることができる。

次に図５（Ａ）を参照して、本発明の実施の形態の第２の変形例に係る輻射装置１Ｂを説明する。輻射装置１Ｂは、輻射装置１（図１（Ａ）参照）と比較して、排気筒２６の内部に、排気熱媒管２８が設けられている点、給気筒２１及び排気筒２６に空調機８１（図１（Ａ）参照）と連通するダクトが接続されておらずに循環ファン３１が給気筒２１の近端２１ｃに接続されている点、循環ファン３１を収納する収納筒１８が放射筒１１に連なって接続されている点が異なっている。なお、図５（Ｂ）には、内部構造の把握の容易のために、輻射装置１Ｂから放射筒１１と収納筒１８を除いた構成を示している。排気熱媒管２８は、内部に排気熱媒ＲＱを流す流路を形成するチューブである。排気熱媒ＲＱは、排気筒２６内の還気ＲＡの温度が輻射装置１Ｂの外部の環境の温度に対して差が広がる方向に当該還気ＲＡに冷熱又は温熱を伝達するものであり、流体熱媒体に相当する。排気熱媒ＲＱとして、給気熱媒ＳＱ（図４（Ａ）参照）に用いたものと同じ物質を用いることができる。排気熱媒ＲＱを内部に流す排気熱媒管２８は、第１の流体熱媒体管に相当する。排気熱媒管２８は、本実施の形態では、輻射装置１Ｂの外部から、閉塞板１３を貫通して流入端２６ｅから排気筒２６の内部に入り、貫通板１２が存在する位置の付近まで延びて折り返し、流入端２６ｅから排気筒２６を出て再び閉塞板１３を貫通して外部に出るように配置されているが、排気筒２６に導入される位置や総延長（何パスとするか）は、設置場所の条件等に応じて適宜変更することができる。

循環ファン３１は、主として、給気筒２１内と、放射筒１１内と、排気筒２６内との間で給気ＳＡ又は還気ＲＡを循環させる機器であり、気体循環装置に相当し、気体搬送装置を兼ねている。したがって、輻射装置１Ｂでは、輻射装置１（図１（Ａ）参照）のような外部に設置された気体搬送装置（空調機８１）から給気ＳＡの供給を受けるのではなく、気体搬送装置（循環ファン３１）を内蔵していて（備えていて）、輻射装置１Ｂの内部で給気ＳＡ及び還気ＲＡを流動させることができる構成となっている。循環ファン３１は、近端２１ｃから遠端２１ｅに向けて給気ＳＡを圧送することができる向きで近端２１ｃに接続されている。循環ファン３１の、近端２１ｃに接続された側とは反対側は、収納筒１８の内部で開口している。収納筒１８は、典型的には軸線１１ｘ直交断面が放射筒１１と同じ形状を有しており、循環ファン３１を収容できる軸線１１ｘ方向の長さを有している。収納筒１８は、放射筒１１に形成されている開孔１１ｈのような開口が形成されていない。収納筒１８は、閉塞板１３の反対側の端部が端板１８ｅで塞がれている。このような構成により、収納筒１８と閉塞板１３と端板１８ｅとで囲まれた空間にレタンチャンバが形成されている。端板１８ｅには、収納筒１８の内部と外部とを連通可能なダンパ１８ｄが取り付けられている。ダンパ１８ｄは、放射筒１１の開孔１１ｈを介して輻射装置１Ｂの外に流出した分の給気ＳＡを収納筒１８の内部に取り入れると共に、収納筒１８の内部の圧力を調節するために気体を収納筒１８に対して出し入れするように構成されている。輻射装置１Ｂの上記以外の構成は、輻射装置１（図１（Ａ）参照）と同様である。なお、図４（Ｃ）に示す輻射システム１００Ａにおいて、輻射装置１Ａに代えて輻射装置１Ｂを適用することができ、その場合は、ヒートポンプ冷凍機８３で温度調節される流体が排気熱媒ＲＱとなり、ヒートポンプ冷凍機８３に対して排気熱媒ＲＱを出し入れするチューブ（配管）が排気熱媒管２８に接続され、空調機８１及びそのまわりのダクト９８、９９が省略されることとなる。

上述のように構成された輻射装置１Ｂでは、放射筒１１の内面に沿って流れた後に排気筒２６に流入した給気ＳＡが、還気ＲＡとして排気筒２６内を流れる際に、排気熱媒管２８を流れる排気熱媒ＲＱから冷熱又は温熱を受熱して輻射装置１Ｂの外部の環境の温度に対して差が広がる方向に温度が変化して収納筒１８内に流入する。流入端２６ｅから流入したときよりも温度が変化して収納筒１８内に流入した還気ＲＡは、循環ファン３１に流動され、給気ＳＡとして給気筒２１内に供給され、以降、輻射装置１（図１（Ａ）参照）と同様に作用する。このように作用する輻射装置１Ｂでは、簡潔な構成で、放射筒１１からの熱放射を継続させることができる。

なお、図６に示すように、上述した輻射装置１、１Ａ、１Ｂに対し、反射板３３を設け、放射筒１１から放射された熱の一部を所定の方向に反射させるように構成して、当該所定の方向に放射される熱量を増加させることとしてもよい。反射板３３は、本実施の形態では、矩形の薄い平板を基本形状として、対向する一対の辺が、当該辺に直交する断面において１／４円弧状に湾曲して形成されている。しかしながら、反射板３３の形状は、放射筒１１からの放射熱を反射させたい方向や熱量等に応じて、適宜決定することができる。反射板３３は、放射筒１１に対向する面であって放射筒１１からの放射熱を反射させる反射面３３ｒが、放射率が大きくなるように構成されていることが好ましい。反射面３３ｒの放射率を大きくする措置として、例えば撥水性を有する黒色の塗料を反射面３３ｒ全体に塗布することが挙げられる。他方、反射面３３ｒの裏側の裏面３３ｓは、例えば金属光沢を有する放射率の小さい銀色等にして、裏面３３ｓからの放射を抑制することが好ましい。このような反射板３３を設けると、放射筒１１からの熱放射に指向性を持たせることができる。

次に図７を参照して、本発明の実施の形態の第３の変形例に係る輻射装置１Ｃを説明する。図７（Ａ）は輻射装置１Ｃの側面図、図７（Ｂ）は輻射装置１Ｃの分解斜視図である。輻射装置１Ｃは、輻射装置１（図１（Ａ）参照）と比較して、放射筒１１（図１（Ａ）参照）に代えて放射板５１が設けられており、排気筒２６（図１（Ａ）参照）が設けられていない点が異なっている。放射板５１は、長方形の薄板を、給気筒２１が存在する側とは逆の方向に湾曲させて構成されている。つまり、放射板５１は、給気筒２１に対して、給気筒２１を包み込む方向に湾曲させていた放射筒１１（図１（Ａ）参照）とは反対に湾曲させている。放射板５１は、放射筒１１（図１（Ａ）参照）を形成したのと同様の材料で形成することができる。放射板５１には、給気筒２１の流出口２１ｈから流出した給気ＳＡを、給気筒２１が配置された側とは反対側に通す開孔５１ｈが形成されている。開孔５１ｈは、放射筒１１（図１（Ａ）参照）の開孔１１ｈ（図１（Ａ）参照）に対応するものであり、給気筒２１の流出口２１ｈに沿って延びるスリット状に形成されている。輻射装置１Ｃは、流出口２１ｈと開孔５１ｈと案内板１５との配置関係が、輻射装置１（図１（Ａ）参照）における流出口２１ｈと開孔１１ｈ（図１（Ａ）参照）と案内板１５との配置関係と同様になるように、給気筒２１と放射板５１と案内板１５とが配置されている。輻射装置１Ｃの上記以外の構成は、給気筒２１の近端２１ｃに空調機８１からの往ダクト９８が接続される点も含めて、輻射装置１（図１（Ａ）参照）と同様である。なお、輻射装置１Ｃでは、排気筒２６（図１（Ａ）参照）が設けられていないため、空調機８１に接続された還ダクト９９の他端は、任意の場所の空気を取り込むように構成されている。

上述のように構成された輻射装置１Ｃは、空調機８１から供給された給気ＳＡが、輻射装置１（図１（Ａ）参照）の場合と同様に、近端２１ｃから給気筒２１に流入して遠端２１ｅに向かって流れながら、流出口２１ｈから給気筒２１の外に流出する。その後、流出口２１ｈを介して給気筒２１の外に出た給気ＳＡは、開孔５１ｈが形成された部分の放射板５１に出会い、一部は開孔５１ｈを通過して放射板５１の反対側に至り、残りは開孔５１ｈの両側の放射板５１に捕捉される。流出口２１ｈから流出して放射板５１に捕捉された給気ＳＡは、給気筒２１が存在する側の放射板５１の面（以下「近面５１ｃ」という。）に沿って軸線２１ｘに交差する方向に流れる。この、給気ＳＡが近面５１ｃに沿って流れる際に、給気ＳＡが保有する熱が放射板５１に伝達され、放射板５１が、冷房時は冷やされ、暖房時は温められる。他方、流出口２１ｈから流出してさらに開孔５１ｈを通過した給気ＳＡは、案内板１５の拡散板１５ａに衝突して流れの向きを変え、給気筒２１が存在する側とは反対側の放射板５１の面（以下「遠面５１ｅ」という。）に沿って軸線２１ｘに交差する方向に流れる。この、給気ＳＡが遠面５１ｅに沿って流れる際に、給気ＳＡが保有する熱が放射板５１に伝達され、放射板５１が、冷房時は冷やされ、暖房時は温められる。なお、案内板１５が結露水の気化を助けて冷房に寄与するのは輻射装置１（図１（Ａ）参照）の場合と同様である。輻射装置１Ｃは、放射板５１が、近面５１ｃ及び遠面５１ｅをそれぞれ面に沿って流れる給気ＳＡから冷熱又は温熱を受熱して、冷房時は冷やされ、暖房時は温められることで、冷房時は冷熱を放射し、暖房時は温熱を放射して、冷暖房対象空間の熱負荷を処理することで、冷暖房対象空間の冷暖房を行う。近面５１ｃ及び遠面５１ｅをそれぞれ面に沿って流れた給気ＳＡは、輻射装置１Ｃの周囲の環境に拡散する。このように、輻射装置１Ｃによれば、輻射装置１（図１（Ａ）参照）と同様に、給気ＳＡから放射板５１へ効率よく熱伝達を行うことができ、放射板５１からの熱放射で冷暖房対象空間の熱負荷を処理することができて、冷暖房対象空間の冷暖房を行うことができる。なお、輻射装置１Ｃにおいても、輻射装置１Ａ（図４（Ａ）参照）に倣って、給気筒２１の内部に給気熱媒管２３を配設してもよい。また、放射板５１の形状は、全体的に湾曲した弧状に限らず、図６に示す反射板３３のように平板の両短辺部分を局部的に１／４円弧状に湾曲させてもよく、あるいはこれらとは異なる所望の方向に熱放射するために必要な形状に形成してもよい。

以上の説明では、開孔１１ｈが軸線１１ｘ方向に連続したスリット状に形成されていることとしたが、軸線１１ｘに平行な方向に小孔が適切な間隔で複数が形成されることとしてもよい。つまり、開孔１１ｈは、軸線１１ｘ方向に実質的に連続的に形成されていればよい。また、給気筒２１の流出口２１ｈが、軸線２１ｘ方向に連続したスリット状に形成されていることとしたが、放射筒１１の開孔１１ｈと同様に、軸線２１ｘに平行な方向に小孔が適切な間隔で複数が形成されるように、軸線２１ｘ方向に沿って実質的に連続的に形成されることとしてもよい。開孔１１ｈ及び流出口２１ｈに関し、実質的に連続的に形成されるとは、流出した給気ＳＡを軸線１１ｘ、２１ｘの方向における放射筒１１全体に沿わせることができる程度の連続性を有することであり、典型的には前述の実施の形態で説明したような完全に連続的なスリットであるが、この段落で上述したような比較的短い間隔で小孔が断続的に配列されて形成されたものでもよい。給気筒２１の流出口２１ｈが、比較的短い間隔で小孔が断続的に配列されて形成される場合であって、軸線２１ｘの位置（近端２１ｃからの距離）によって給気ＳＡの流出量に差が生じる場合は、近端２１ｃの側から遠端２１ｅの側に進むにつれて小孔のサイズ（円形孔の場合はその直径）が大きくなるようにしてもよい（この場合、典型的には小孔が等間隔で配列される）。あるいは、製造効率を向上させる等の観点から小孔の大きさ及び形状を統一したい場合は、近端２１ｃの側から遠端２１ｅの側に進むにつれて、小孔が形成される間隔が狭くなるようにしてもよい。この、小孔のサイズ及び／又は配列間隔を可変にする構成は、放射筒１１に適用してもよい。また、開孔１１ｈ及び／又は流出口２１ｈが実質的に連続的な複数の小孔の配列で形成されている場合、案内板１５は、軸線１１ｘ方向に連続して延びる位置決め片１５ｂに代えて、開孔１１ｈ及び／又は流出口２１ｈを形成する複数の小孔の配置に合わせて形成された位置決めピンを設けるとよい。ここで説明した実質的に連続的に形成された開孔の構成は、輻射装置１Ｃにおける開孔５１ｈにも適用することができることはいうまでもない。

以上の説明では、１つの輻射装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃの中に給気筒２１が１つ設けられることとしたが、図８に示すように給気筒２１を複数設けてもよい。この場合、設置した給気筒２１の数に応じて、放射筒１１に開孔１１ｈ（又は放射板５１に開孔５１ｈ）を設ければよい。なお、輻射装置１、１Ａ、１Ｂにおいては、給気筒２１のみならず、排気筒２６を複数設けてもよい。

以上の説明では、排気筒２６へ流入する給気ＳＡは、すべて流入端２６ｅから入ることとしたが、排気筒２６の軸線２６ｘに沿って連続的又は断続的に流入口を形成してこの流入口から入ることとしてもよい。給気ＳＡを流入口から排気筒２６に流入させる場合は、放射筒１１の内面に沿って流れた給気ＳＡを速やかに排気筒２６に回収でき、軸線方向２６ｘにおけるムラの発生をさらに抑制することができる。

以上の説明では、気体搬送装置が、空調機２１に組み込まれたファンであるとしたが、単独のファンでもよい。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 輻射装置
１１ 放射筒
１１ｈ 開孔
１５ 案内板
２１ 給気筒
２１ｈ 流出口
２１ｘ 給気筒軸線
２３ 給気熱媒管
２６ 排気筒
２８ 排気熱媒管
３１ 循環ファン
３３ 反射板
５１ 放射板
５１ｈ 開孔
８１ 空調機
ＲＡ 還気
ＲＱ 排気熱媒
ＳＡ 給気
ＳＱ 給気熱媒

Claims (8)

1. 気体搬送装置により供給される気体熱媒体を内部に流す給気筒であって、前記気体熱媒体を外部へ流出させる流出口が前記給気筒の側面に前記給気筒の軸線が延びる方向に沿って実質的に連続的に形成された給気筒と；
   前記流出口から流出した前記気体熱媒体から受熱して熱放射する放射板とを備え；
   前記流出口から流出した前記気体熱媒体が前記放射板の面に沿って流れるように構成された；
   熱負荷処理装置。
2. 前記放射板が、前記給気筒を内部に収容するように筒状に曲げられた筒状放射板に形成され；
   前記流出口が前記筒状放射板の内面の近傍となる位置に前記給気筒が配置されることで、前記流出口から流出した前記気体熱媒体が前記筒状放射板の内面に沿って流れるように構成された；
   請求項１に記載の熱負荷処理装置。
3. 前記給気筒は、軸線方向における一端から前記気体熱媒体が流入すると共に他端が閉塞されて構成され；
   前記筒状放射板は、軸線方向における両端が閉塞されて構成され；
   前記流出口から流出して前記筒状放射板の内面に沿って流れた前記気体熱媒体を流入させて前記一端の側に導く排気筒をさらに備える；
   請求項２に記載の熱負荷処理装置。
4. 前記排気筒の内部に配置され、前記排気筒の内部の前記気体熱媒体に熱を伝達する流体熱媒体を内部に流す第１の流体熱媒体管と；
   前記排気筒内を通過した前記気体熱媒体を前記給気筒に流入させる気体循環装置であって、前記気体搬送装置として機能する気体循環装置とを備える；
   請求項３に記載の熱負荷処理装置。
5. 前記筒状放射板から放射された熱を所定の方向に反射させる反射板を備える；
   請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の熱負荷処理装置。
6. 前記給気筒の内部に配置され、前記給気筒の内部の前記気体熱媒体に熱を伝達する流体熱媒体を内部に流す第２の流体熱媒体管を備える；
   請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の熱負荷処理装置。
7. 前記放射板は、前記流出口から流出した前記気体熱媒体を、前記給気筒が配置された側とは反対側に通す開孔が形成されて構成され；
   前記開孔を通過した前記気体熱媒体の流れ方向を前記放射板に沿う方向に変換する案内部材をさらに備える；
   請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の熱負荷処理装置。
8. 前記給気筒が複数設けられている；
   請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の熱負荷処理装置。
   

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