JP6388973B2 - コンクリートの温度調節装置及びコンクリートの温度調節方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリートの温度調節装置及びコンクリートの温度調節方法に関する。

従来、コンクリートの温度調節方法として、構築するコンクリートにボイド（穴）を設けて、このボイドにヒートパイプの下端を挿入し、ボイドから露出したヒートパイプの上端側からコンクリートの硬化に伴って生じる水和熱を放熱することで、温度変化に起因するコンクリートのひび割れを抑制する方法がある（例えば、特許文献１）。

特開２０１５−４１８６号公報

ところで、上述の方法において、ヒートパイプの下端はボイドの内底部に載置されるため、内底部に接触するヒートパイプの下端には、ボイドを形成するシースを介して、コンクリートから直接熱が伝わる。これに対して、ヒートパイプの途中部分は、ボイドとの間に充填された間隙水に接しているので、コンクリートの熱が間隙水を介して伝達される。

ここで、コンクリートからヒートパイプへの熱の移動については、接触する物質同士の温度勾配によって熱伝導するよりも、対流する液体を介して熱伝達する方が、熱の移動量が多い。そのため、シースに接触しているヒートパイプの下端の温度が、間隙水に接する途中部分の温度よりも相対的に低くなることがある。このような場合には、ヒートパイプを介した放熱が進行しにくいので、温度を適切に調節できない、という課題がある。

本発明は、このような課題に着目してなされたものである。その目的とするところは、構築するコンクリートの温度調節を適切に行うことができるコンクリートの温度調節装置及びコンクリートの温度調節方法を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するコンクリートの温度調節装置は、構築するコンクリートに穴を形成する穴形成部材と、前記穴に注入される液体と、前記穴に一部が挿入される熱伝導体と、前記熱伝導体が前記穴の内底部から離れた位置に配置されるように前記熱伝導体を保持する保持部と、を備える。

この構成によれば、熱伝導体は、保持部によって穴の内底部から離れた位置に配置されるので、内底部と熱伝導体の間に形成される空間内で液体が対流する。そのため、熱伝導体の穴に挿入された部分には、コンクリートから生じる熱が液体を介して速やかに伝達される。これにより、熱伝導体の穴に挿入された部分から、熱伝導体の穴の外にある部分に速やかに熱が伝達されて、熱伝導体の穴の外にある部分から効率よく放熱することができる。これにより、構築するコンクリートの温度調節を適切に行うことができる。

上記コンクリートの温度調節装置において、基盤上に構築するコンクリートの温度調節装置であって、前記穴形成部材は、前記コンクリートに埋設された下端部が前記基盤に接する中空管であることが好ましい。

基盤上に構築するコンクリートから発生する熱の一部は、基盤に伝導することで放熱されるが、コンクリートから基盤に対して伝導する熱量よりも、穴に注入された液体が対流することによる対流熱伝達により基盤に伝達する熱量の方が大きい。その点、上記構成によれば、下端部が基盤に接する態様で中空管をコンクリートに埋設することにより、中空管が形成する穴の中で対流する液体を介して、基盤に対して効率よく熱を伝達することができる。したがって、基盤上に構築するコンクリートの温度調節を速やかに行うことができる。

上記コンクリートの温度調節装置において、前記穴の深さをＬｓ、前記穴への前記熱伝導体の挿入長さをＬｈとしたときに、Ｌｓ／２≦Ｌｈ＜Ｌｓであることが好ましい。
この構成によれば、Ｌｓ／２≦Ｌｈとすることにより、熱伝導体の挿入長さを十分に確保して、穴の中で対流する液体から熱伝導体に熱を伝達することができる。

上記コンクリートの温度調節装置において、前記保持部は、前記穴の開口を覆うフランジであり、前記熱伝導体が前記穴形成部材から離れた位置に配置されるように前記熱伝導体を保持することが好ましい。

この構成によれば、穴の開口を覆うフランジを保持部とすることにより、液体の対流を妨げることなく、熱伝導体を穴の内底部から離れた位置に保持することができる。また、保持部が内底部だけでなく、穴形成部材全体から離れた位置に熱伝導体を配置することにより、熱伝導体の周囲で液体を対流させて、コンクリートの熱を効率よく熱伝導体に伝達することができる。

上記課題を解決するコンクリートの温度調節方法は、構築するコンクリートに穴を形成する形成工程と、前記穴に液体を注入する注入工程と、前記穴に熱伝導体の一部を挿入する挿入工程と、を備え、前記挿入工程において、前記熱伝導体を前記穴の内底部から離れた位置に配置する。

この構成によれば、上記コンクリートの温度調節装置と同様の作用効果を得ることができる。

本発明によれば、構築するコンクリートの温度調節を適切に行うことができる。

温度調節装置の一実施形態の構成を示す断面図。 熱抵抗値の変化を示すグラフ。 温度調節装置の第１変更例及び第２変更例を示す断面図。 温度調節装置の第３変更例を示す断面図。 温度調節装置の別の例を示す断面図。

以下、コンクリートの温度調節装置及びコンクリートの温度調節方法の実施形態について、図面に従って説明する。
図１に示すように、基盤１００上に構築するコンクリート１０の温度調節装置１１は、コンクリート１０に穴１２を形成する穴形成部材１３と、穴１２に下端側の一部が挿入される熱伝導体２０と、穴１２に注入される液体１４と、熱伝導体２０を保持する保持部１５と、を備える。基盤１００は、例えば既設のコンクリート体、岩盤または地盤などである。コンクリート１０は、例えば、いわゆるマスコンクリートと呼ばれる大型のコンクリート構造物を構成する。

穴形成部材１３は、例えば、長手方向の基端側に穴１２の内底部１２ａを形成する底部１３ａを有するとともに、長手方向の先端側に開口部１３ｂを有する中空部材である。穴形成部材１３としては、例えばシース管などの中空管を採用することができるが、複数の板状の型枠を組み合わせて穴形成部材１３とすることもできる。穴形成部材１３は、基盤１００上にコンクリート１０を構築する場合に、下端部が基盤１００に接するように配置することが好ましい。

なお、特に穴形成部材１３を下端部が基盤１００に接するように配置する場合には、穴形成部材１３は底部１３ａを有さず、両端が開口する（開放された）中空管であってもよい。この場合にも、中空管の下端側の開口が基盤１００に接触することでふさがれば、コンクリート打設時に流動するコンクリートが下端側の開口から流入することを抑制することができるので、穴１２の内底部１２ａを形成することができる。

穴１２は、コンクリート１０の表面に開口し、熱伝導体２０の一部を挿入可能な深さがあって、内奥に内底部１２ａを有していれば、穴形成部材１３の形状（中空部材の内部空間の形状）に応じて、その断面形状及び大きさは任意に変更してもよい。例えば、複数の熱伝導体２０を挿入可能な断面形状及び大きさの穴１２としてもよい。

本実施形態の熱伝導体２０は、銅製のパイプ２１の内壁に毛細管構造のウイック２２を備えて、内部に作動液としての水を脱気封入したヒートパイプである。なお、熱伝導体２０をヒートパイプにする場合、パイプ２１の材料や作動液の種類は任意に変更することができるが、パイプ２１が銅製の場合、例えばステンレス製のパイプと比較して、熱伝導率が高いので、好ましい。また、作動液としては、ＨＦＣ−１３４ａ等を用いることもできるが、大気中に放出された場合の環境影響を考慮すると、水の方が好ましい。

保持部１５は、熱伝導体２０の長手方向の一端（本実施形態では下端）が穴１２の内底部１２ａから離れた位置に配置されるように、熱伝導体２０を保持する。なお、穴１２の深さをＬｓ、穴１２への熱伝導体２０の挿入長さをＬｈとしたときに、Ｌｓ／２≦Ｌｈ＜Ｌｓとなるように、保持部１５が熱伝導体２０を保持することが好ましい。

ヒートパイプである熱伝導体２０の下端側の一部を穴１２に挿入すると、熱伝導体２０において、穴１２の中に位置する下端側の部分が採熱部２３となり、穴１２の外に露出する上端側の部分が放熱部２４となる。なお、熱伝導体２０において採熱部２３と放熱部２４の間の中間部分に、外面側に断熱構造を備える断熱部を設けてもよい。

コンクリート１０は、硬化する過程でセメントと水が化学反応（水和反応）を起こして水和熱が生じ、その内部の最高温度は３０〜８０度程度にもなる。その結果、コンクリート１０は上面などが接する大気及び下面などが接する基盤１００よりも高温になるため、コンクリート１０から大気中に熱Ｈａが放熱されるとともに、コンクリート１０から基盤１００に熱Ｈｂが伝達される。

しかし、特にマスコンクリートでは、こうした自然の放熱によるのみでは温度が十分に低下せず、温度変化に伴うコンクリート１０の膨張及び収縮変形が基盤１００等に拘束されて、引張応力（温度応力）による温度ひび割れが発生することがある。

そこで、温度調節装置１１により、以下に記載するように、コンクリート１０内部の熱Ｈｃを積極的に放熱する。
まず、コンクリート１０内部の熱Ｈｃは、液体１４を介して熱伝導体２０の採熱部２３に伝達される。熱伝導体２０であるヒートパイプにおいて、採熱部２３に熱Ｈｃが伝わると、その熱Ｈｃで加熱された採熱部２３の作動液（水）が蒸発し（潜熱吸収）、上端側となる放熱部２４との蒸気圧差により、図１に上向きの破線で示すように、蒸気と共に熱が放熱部２４の方に移動する。

放熱部２４においては、蒸気が凝縮して熱Ｈｃが放熱される（潜熱放出）。そして、凝縮した作動液（水）は、ウイック２２の毛細管力によって、図１に下向きの破線で示すように、採熱部２３に還流する。このような作動液の蒸発、蒸気の移動、凝縮、及び作動液の還流という作動液の相変化を伴うサイクルがヒートパイプ内で繰り返されることにより、熱伝導体２０を介して大気中に熱Ｈｃが放熱される。

このようにヒートパイプである熱伝導体２０を介する熱Ｈｃの放熱量は、コンクリート１０から大気中に直接放熱される熱Ｈａ及びコンクリート１０から基盤１００に直接伝達される熱Ｈｂよりも多い。そして、コンクリート１０から熱Ｈａ，Ｈｂが自然に放熱されるのに加えて、温度調節装置１１を用いて積極的に多量の熱Ｈｃを放熱することにより、コンクリートの温度ひび割れが抑制される。

ところで、ヒートパイプにおいて放熱が進行するときには、採熱部２３と放熱部２４との間に温度差が生じることにより、熱抵抗が発生する。この熱抵抗の値が小さいほど、熱は採熱部２３から放熱部２４に向けて移動しやすくなり、効率よく放熱が進行する。

図２に示すように、採熱部２３と放熱部２４の熱抵抗値の和Ｒｈｐ（単位はＫ／Ｗ）は、採熱部２３の長さをＬｈ（図１参照）、放熱部２４の長さをＬｄ（図１参照）とした場合に、それら長さの比Ｌｈ／Ｌｄに応じて変化する。

例えば、銅製のパイプ２１に作動液として水を封入したヒートパイプにおいて、採熱部２３における蒸発熱伝達率をＴｈ、放熱部２４における凝縮熱伝達率をＴｄとすると、Ｔｈ，Ｔｄは１００００〜２００００（単位はＷ／ｍ^２Ｋ）が一般的な値である。そこで、第１例Ｇ１ではＴｈ＝１１８００、Ｔｄ＝１４２００とし、第２例Ｇ２ではＴｈ＝Ｔｄ＝１３０００とし、第３例Ｇ３ではＴｈ＝１４２００、Ｔｄ＝１１８００とする。すると、第１例Ｇ１、第２例Ｇ２及び第３例Ｇ３において、熱抵抗値の和Ｒｈｐは、Ｌｈ／Ｌｄに対して、図２に示すグラフのように変化する。

ヒートパイプにおいては、熱抵抗値の和Ｒｈｐが小さいほど、熱が効率よく移動するため、熱抵抗値の和Ｒｈｐを概ね「最小値ＳｖからＳｖ＋１０％」程度の範囲にすることが好ましい。すなわち、熱抵抗値の和Ｒｈｐを「最小値ＳｖからＳｖ＋１０％」にするために、０．５≦Ｌｈ／Ｌｄ≦２とすることが好ましい（図２参照）。これに対して、０．５＞Ｌｈ／ＬｄまたはＬｈ／Ｌｄ＞２となると、熱抵抗が大きくなり、採熱部２３から放熱部２４への熱の移動効率が悪くなる。

保持部１５は、穴１２の開口（中空管の開口部１３ｂ）を覆うフランジであることが好ましい。特に、保持部１５としてのフランジが穴１２の開口を塞ぐようにすると、穴１２に注入された液体１４の蒸発を抑制することができるので、好ましい。その他、保持部１５は、穴１２の中（内底部１２ａ付近または内側壁に沿う位置）で熱伝導体２０を保持するものであってもよいし、コンクリート１０及び穴形成部材１３から離れた位置で熱伝導体２０を保持するものであってもよい。例えば、穴１２の外で、１または複数の熱伝導体２０の上端付近を保持する保持部１５を採用することもできるし、熱伝導体２０の上端付近に鉤状の保持部１５を設けて、棒またはロープなどに引っかけて吊すようにしてもよい。その他、熱伝導体２０の下端を穴１２の内底部１２ａから離すための保持部１５と、熱伝導体２０の外周面を穴１２の内側面から離すための保持部とを別々に設けてもよい。

液体１４は、水とすることが好ましい。水であれば、穴１２への注入作業等に伴って液体１４が周囲に漏出した場合にも、周辺環境の汚染を抑制することができるためである。また、水和熱によりコンクリートの温度が３０〜８０度程度になった場合にも、その温度域において水は液体の状態で安定しているため、効率よく熱の伝達を行うことができる。さらに、液体１４と、ヒートパイプ内に収容する作動液とを比熱等の物性値が同じ液体にすることで、液体１４を介した熱の伝達を円滑に行うことができる。

ここで、穴１２内の液体１４の流れについてみると、穴１２の内側面と熱伝導体２０の外周面との距離Ｄｓが１０ｍｍ以上あると、煙突効果によって液体１４が穴形成部材１３の内側面に沿って上昇し、熱伝導体２０に沿って下降する鉛直方向の循環流が生じやすくなる。さらに、穴１２の内側面と熱伝導体２０の外周面との距離Ｄｓが２０ｍｍ以上あると、液体１４の水平方向の流れが生じ、その流れに鉛直方向の流れが干渉することにより、穴形成部材１３と熱伝導体２０の間で液体１４が渦運動（対流）しやすくなる。そして、液体１４が渦運動することにより、液体１４の流速が増して、液体１４を介した熱の伝達が促進される。

そのため、液体１４の流速を上げて熱の伝達を促進するために、穴形成部材１３と熱伝導体２０の距離Ｄｓは、Ｄｓ≧１０ｍｍとすることが好ましく、Ｄｓ≧２０ｍｍとすることがより好ましい。なお、穴１２の内径と熱伝導体２０の外径と差をＤｉとすると、Ｄｉ≧２０ｍｍとすることで、概ね距離Ｄｓ≧１０ｍｍとすることができる。同様に、Ｄｉ≧４０ｍｍとすることで、概ね距離Ｄｓ≧２０ｍｍとすることができる。

また、穴１２の内底部１２ａ付近においても、熱伝導体２０の下端と内底部１２ａとの間に適切に空間が形成されていると、液体１４の鉛直方向の流れを効率よく渦運動にすることができる。これに対して、熱伝導体２０の下端が内底部１２ａに接していると、穴１２の中が熱伝導体２０で仕切られて液体１４の対流が妨げられる。したがって、穴１２への熱伝導体２０の挿入長さをＬｈは、穴１２の深さＬｓに対して、Ｌｈ≦Ｌｓ−Ｄｓ（Ｄｓ＞０）とすることが好ましい。

次に、コンクリート１０の温度調節方法について説明する。
まず、コンクリート１０を構築する前に、基盤１００に下端（底部１３ａがある場合は、その底部１３ａのある端部）が接するように、穴形成部材１３を配置する（配置工程）。穴形成部材１３は、コンクリート１０の打設範囲に応じて、所定の間隔（例えば０．５〜２ｍ間隔）で複数配置するとよい。

次に、穴形成部材１３を配置した範囲にコンクリート１０を打設する（打設工程）。これにより、穴形成部材１３がコンクリート１０内に埋め込まれる態様となり、コンクリート１０内に内底部１２ａを有する穴１２が形成される（形成工程）。

コンクリート１０の打設後、穴１２に液体１４を注入する（注入工程）。また、穴１２に熱伝導体２０の一部を挿入する（挿入工程）。なお、注入工程と挿入工程の順序は入れ替わってもよいし、両工程を同時に行ってもよい。

挿入工程において、保持部１５で熱伝導体２０の位置決めをすることにより、熱伝導体２０を穴１２の内底部１２ａから離れた位置に配置する。このとき、熱伝導体２０の端部（下端）だけでなく、熱伝導体２０の全体が穴形成部材１３から離れた位置に配置するように、保持部１５で熱伝導体２０の位置決めをすることが好ましい。

挿入工程の後には、穴１２の中などの温度を測定して、十分に温度が低下するまで、コンクリート１０の温度を調節する。この間に液体１４が蒸発した場合には、液体１４を注ぎ足すとよい。そして、コンクリート１０の温度が十分に低下したタイミングで、穴１２から熱伝導体２０を抜き出し、穴１２の中の液体１４を除去する。その後、穴１２をモルタルまたはコンクリートで埋める。

次に、コンクリート１０の温度調節装置１１及びコンクリート１０の温度調節方法の作用について説明する。
ヒートパイプである熱伝導体２０は、保持部１５によって穴１２の内底部１２aから離れた位置に配置されるので、熱伝導体２０と底部１３ａとの間には空間が形成され、この空間において、図１に曲線の矢印で示すように、液体１４が対流する。そのため、熱伝導体２０の端部（下端）にも、熱伝導体２０の中間部分と同様に、液体１４を介して熱Ｈｃが伝達される。また、この空間において液体が対流することにより、基盤１００にも、効率よく熱Ｈｃが伝達される。

ここで、穴形成部材１３の下端部が接する基盤１００は、通常、硬化に伴って発熱しているコンクリート１０よりも温度が低いため、内底部１２ａに熱伝導体２０の端部（下端）が接していると、採熱部２３となる端部に熱Ｈｃが伝わりにくく、その端部（下端）の温度が中間部分よりも低くなってしまうことがある。また、穴形成部材１３の下端部が基盤１００に接していないとしても、熱伝導体２０が内底部１２ａまたは穴形成部材１３に接していると、その部分で液体１４が対流しにくくなるので、採熱部２３に熱Ｈｃが伝わりにくくなる。そうすると、採熱部２３における作動液の蒸発及び放熱部２４への蒸気の移動が進行しにくくなり、放熱部２４からの放熱効率が落ちてしまう。

その点、本実施形態では、内底部１２ａ付近に形成された空間内で液体１４が十分に対流する。そして、液体１４を介した対流熱伝達では、液体１４の流速が速いほど効率よく熱伝達が行われるので、液体１４が対流する空間を確保することにより、コンクリート１０から採熱部２３への熱伝達を促進することができる。これにより、温度が低い基盤１００に接してコンクリート１０を構築する場合にも、ヒートパイプである熱伝導体２０を用いた放熱により、コンクリート１０の温度調節（冷却）を適切に行うことができる。

以上詳述した実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
（１）熱伝導体２０は、保持部１５によって穴１２の内底部１２ａから離れた位置に配置されるので、内底部１２ａと熱伝導体２０の間に形成される空間内で液体１４が対流する。そのため、熱伝導体２０の穴１２に挿入された部分には、コンクリート１０から生じる熱Ｈｃが液体１４を介して速やかに伝達される。これにより、熱伝導体２０の穴１２に挿入された部分から、熱伝導体２０の穴１２の外にある部分に速やかに熱が伝達されて、熱伝導体２０の穴１２の外にある部分から効率よく放熱することができる。これにより、構築するコンクリート１０の温度調節を適切に行うことができる。

（２）基盤１００上に構築するコンクリート１０から発生する熱の一部は、基盤１００に伝導することで放熱されるが、コンクリート１０から基盤１００に対して伝導する熱量よりも、穴１２に注入された液体１４が対流することによる対流熱伝達により基盤１００に伝達する熱量の方が大きい。そのため、下端部が基盤１００に接する態様で中空管である穴形成部材１３をコンクリート１０に埋設することにより、中空管が形成する穴１２の中で対流する液体１４を介して、基盤１００に対して効率よく熱を伝達することができる。したがって、基盤１００上に構築するコンクリート１０の温度調節を速やかに行うことができる。

（３）Ｌｓ／２≦Ｌｈとすることにより、熱伝導体２０の挿入長さを十分に確保して、穴１２の中で対流する液体１４から熱伝導体２０に熱Ｈｃを伝達することができる。
（４）穴１２の開口を覆うフランジを保持部１５とすることにより、液体１４の対流を妨げることなく、熱伝導体２０を穴１２の内底部１２ａから離れた位置に保持することができる。また、保持部１５が内底部１２ａだけでなく、穴形成部材１３全体から離れた位置に熱伝導体２０を配置することにより、熱伝導体２０の周囲で液体１４を対流させて、コンクリート１０の熱Ｈｃを効率よく熱伝導体２０に伝達することができる。

（変更例）
上記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。また、上記実施形態と下記変更例とは、任意に組み合わせることもできる。

・図３の左側に示す第１変更例の温度調節装置１１Ａのように、熱伝導体２０の放熱部２４（穴１２の外に露出した部分）に、放熱を促進する放熱フィン２５を設けてもよい。特に、放熱部２４の長さが十分に確保できず、Ｌｈ／Ｌｄ＞２となる場合には、放熱フィン２５を設けることが好ましい。

・図３の左側に示す第１変更例の温度調節装置１１Ａのように、穴１２の深さ方向は必ずしも鉛直でなくてもよく、穴１２の深さ方向が鉛直に対して傾斜していてもよい。あるいは、図３の右側に示す第２変更例の温度調節装置１１Ｂのように、穴１２の深さ方向が水平であってもよい。なお、穴１２の深さ方向が鉛直に対して傾いている場合には、穴１２から液体１４が流出しないように、フランジである保持部１５によって穴１２の開口（開口部１３ｂ）を塞ぐことが好ましい。

・図３に示す温度調節装置１１Ａ，１１Ｂのように、穴形成部材１３（穴形成部材１３の底部１３ａ）が基盤１００から離れていてもよい。
・図３の右側に示す第２変更例の温度調節装置１１Ｂのように、穴１２の深さ方向が水平である場合には、熱伝導体２０のうち穴１２に挿入される採熱部２３と穴１２の外に配置される放熱部２４との境界で熱伝導体２０が屈曲していてもよい。このようにすると、採熱部２３を穴１２の中で水平な姿勢にしつつ、放熱部２４を穴１２の外で垂直な姿勢にすることで、穴１２から突出する熱伝導体２０の長さを短くすることができるので、作業のじゃまになりにくい。

・図４に示す第３変更例の温度調節装置１１Ｃのように、コンクリート１０を打設する前に複数の穴形成部材１３を所定の間隔で配置し、形成工程において複数の穴１２を形成してもよい。また、コンクリート１０の打設後に、複数の穴１２が開口する領域Ａｒを囲む堤防部１６を配置して、上記温度調節方法の注入工程に替えて、領域Ａｒに液体１４を貯留する貯留工程を行ってもよい。この場合には、挿入工程において、複数の穴１２のうちの一部の穴１２にのみ熱伝導体２０の下端を挿入してもよい。例えば、一方向に並ぶ複数の穴１２に対して、１つおきに熱伝導体２０の下端を挿入する。

このようにすれば、貯留工程において穴１２が液体１４で満たされるとともに、領域Ａｒ内に貯留された液体１４は複数の穴１２の中を含めて対流するので、貯留された液体１４の液面Ｆｕから効率よく放熱される。また、液体１４が複数の穴１２を含めて対流するので、コンクリート１０の全体で均一に温度調節（冷却）を行うことができる。

さらに、領域Ａｒに液体を貯留しておくことで、液体１４が蒸発しても、穴１２ごとに液体１４を注ぎ足すことなく、穴１２を液体１４で満たしておくことができる。この場合、穴１２の中と外とで液体１４が出入りするように、フランジである保持部１５には、貫通孔１５ａを設けておくことが好ましい。

その他、第３変更例によれば、全ての穴１２に熱伝導体２０を挿入する場合よりも、温度調節に用いる熱伝導体２０の数が少なくてすむので、挿入工程における手間を少なくすることができる。また、使用する熱伝導体２０の数が減ることにより、コストダウンにつながる。

・穴１２に挿入される熱伝導体２０の端部（採熱部２３の端）は、コンクリート１０の高温部（好ましくは最高温度となる部分）に配置することが好ましい。この構成によれば、熱伝導体２０の端部が中間部分よりも高温になるので、採熱部２３から効率よく熱を移動させることができる。コンクリート１０に複数の高温部がある場合には、高温部の位置に合わせて複数の熱伝導体２０を配置し、各端部位置を高温部に配置することが好ましい。

例えば、コンクリート１０の底が基盤１００に接していて、表面から放熱される熱Ｈａと基盤１００に伝達される熱Ｈｂとが実質的に同等の場合、コンクリート１０の中心部が最高温度となる。そのため、厚さＬｃのコンクリート１０の表面から底に向けて穴形成部材１３を挿入する場合には、コンクリート１０表面からの熱伝導体２０の挿入長さＬｂを、０．３×Ｌｃ≦Ｌｂ≦０．７×Ｌｃにするとよい。さらに、Ｌｂ＝０．５×Ｌｃにすると、より好ましい。この場合、穴形成部材１３は基盤１００に接していてもよいし、穴１２内の液体１４が高温部に配置されるように、穴形成部材１３が基盤１００から離れていてもよい。

外気温が低い場合などには、コンクリート１０の表面から放熱される熱Ｈａが、基盤１００に伝達される熱Ｈｂよりも大きくなる。これにより、例えば表面から０．７×Ｌｃの位置が最高温度になるとすると、０．５×Ｌｃ≦Ｌｂ≦０．８×Ｌｃにすることが好ましく、Ｌｂ＝０．７×Ｌｃにすると、より好ましい。

さらに、上記実施形態及び各変更例から把握される技術的思想を以下に記載する。
（イ）基盤上に構築するコンクリートの温度調節を行う温度調節装置であって、
前記基盤に接するようにコンクリートに埋め込まれる中空部材と、
前記中空部材に注入される液体と、
前記中空部材に一部が挿入される熱伝導体と、
を備えることを特徴とするコンクリートの温度調節装置。

（ロ）基盤上に構築するコンクリートの温度調節を行う温度調節方法であって、
前記基盤に接するように中空部材を配置する配置工程と、
前記中空部材を配置した領域にコンクリートを打設する打設工程と、
前記中空部材に液体を注入する注入工程と、
前記中空部材に熱伝導体の一部を挿入する挿入工程と、
を含むことを特徴とするコンクリートの温度調節装置。

（イ），（ロ）の中空部材は上記実施形態の穴形成部材１３に相当する。そして、（イ）においては、上記実施形態の保持部１５を設けなくてもよい。また、（イ），（ロ）の熱伝導体は、ヒートパイプに限らず、銅またはステンレスなどの金属からなる棒部材であってもよい。

例えば、図５に示す温度調節装置１１Ｄのように、保持部１５で保持することなく、熱伝導体２０を穴１２の内底部１２ａに載置してもよい。
ここで、中空部材を基盤から離れた位置に配置しようとすると、コンクリートを打設するときに中空部材を他の部材によって支えておかなければならず、中空部材の配置に手間がかかる、という課題がある。その点、（イ），（ロ）によれば、中空部材を基盤に接するように配置するので、中空部材の配置にかかる手間を減らすことができる。

また、基盤上にコンクリートを打設した場合には、硬化に伴って発熱するコンクリートの熱は、相対的に低温となる基盤の方に伝導する。そして、コンクリートから基盤への熱の移動については、接触する物質同士の温度勾配による熱伝導よりも、対流する液体を介する対流熱伝達の方が、熱の移動量が多い。

その点、（イ），（ロ）によれば、基盤上に構築するコンクリートから発生する熱の一部は、基盤に伝導することで放熱されるが、コンクリートから基盤に対して直接伝達される熱量よりも、対流する液体を介して基盤にする伝達する熱量の方が大きい。そのため、基盤と接する態様でコンクリートに埋設した中空部材に液体を注入することにより、液体を介して基盤に効率よく熱を伝えることができる。したがって、基盤上に構築するコンクリートの温度調節を速やかに行うことができる。

（ハ）構築するコンクリートに穴を形成する複数の穴形成部材と、
複数の前記穴が開口する領域を囲む堤防部と、
前記領域に貯留される液体と、
複数の前記穴のうちの一部に下端が挿入される熱伝導体と、
を備えることを特徴とするコンクリートの温度調節装置。

（ニ）構築するコンクリートに複数の穴を形成する形成工程と、
複数の前記穴が開口する領域に液体を貯留する貯留工程と、
複数の前記穴のうちの一部に熱伝導体の下端を挿入する挿入工程と、
を含むことを特徴とするコンクリートの温度調節方法。

（ハ）においては、図４に示す第３変更例の保持部１５を備えなくてもよい。
例えば、図５に示す温度調節装置１１Ｄのように、保持部１５で保持することなく、熱伝導体２０を穴１２の内底部１２ａに載置してもよい。また、（イ），（ロ）における熱伝導体は、ヒートパイプに限らず、銅またはステンレスなどの金属からなる棒部材であってもよい。

ここで、特にコンクリート１０が体積の大きいマスコンクリートである場合などには、複数の穴を設けて温度調節（特に、冷却）を行う必要があるため、各穴への液体の注入、熱伝導体の挿入及び液体の補給など、温度調節作業にかかる手間が多くなる、という課題がある。

その点、（ハ），（ニ）によれば、穴が開口する領域に液体を貯留しておくことにより、穴ごとに液体を注入したり補給したりする必要がなく、また、全ての穴に熱伝導体を挿入する必要がないので、温度調節作業にかかる手間を少なくすることができる。また、貯留された液体は複数の穴の中を含めて対流するので、コンクリートの全体で均一に温度調節を行うことができ、また、貯留された液体の液面全体から効率よく放熱を行うことができる。

１０…コンクリート、１１…温度調節装置、１２…穴、１２ａ…内底部、１３…穴形成部材、１４…液体、１５…保持部、２０…熱伝導体、１００…基盤。

Claims (5)

1. 構築するコンクリートに穴を形成する穴形成部材と、
   前記穴に注入される液体と、
   前記穴に一部が挿入される熱伝導体と、
   前記熱伝導体が前記穴の内底部から離れた位置に配置されるように前記熱伝導体を保持する保持部と、
   を備えることを特徴とするコンクリートの温度調節装置。
2. 基盤上に構築するコンクリートの温度調節装置であって、
   前記穴形成部材は、前記コンクリートに埋設された下端部が前記基盤に接する中空管である
   ことを特徴とする請求項１に記載のコンクリートの温度調節装置。
3. 前記穴の深さをＬｓ、前記穴への前記熱伝導体の挿入長さをＬｈとしたときに、Ｌｓ／２≦Ｌｈ＜Ｌｓである
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンクリートの温度調節装置。
4. 前記保持部は、前記穴の開口を覆うフランジであり、前記熱伝導体が前記穴形成部材から離れた位置に配置されるように前記熱伝導体を保持する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のうち何れか一項に記載のコンクリートの温度調節装置。
5. 構築するコンクリートに穴を形成する形成工程と、
   前記穴に液体を注入する注入工程と、
   前記穴に熱伝導体の一部を挿入する挿入工程と、
   を含み、
   前記挿入工程において、前記熱伝導体を前記穴の内底部から離れた位置に配置する
   ことを特徴とするコンクリートの温度調節方法。

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