特開 2022-178917 コンクリートの温度調整装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022178917

(43)【公開日】2022-12-02

(54)【発明の名称】コンクリートの温度調整装置

(51)【国際特許分類】

   F28D 15/02 20060101AFI20221125BHJP

   E04G 21/02 20060101ALI20221125BHJP

   B28B 11/24 20060101ALI20221125BHJP

【ＦＩ】

F28D15/02 G

F28D15/02 102D

F28D15/02 102H

F28D15/02 101J

E04G21/02 104

B28B11/24

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021086050

(22)【出願日】2021-05-21

(71)【出願人】

【識別番号】398050858

【氏名又は名称】江川工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147913

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 義敬

(74)【代理人】

【識別番号】100091605

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 敬

(74)【代理人】

【識別番号】100197284

【弁理士】

【氏名又は名称】下茂 力

(72)【発明者】

【氏名】江川 尚志

(72)【発明者】

【氏名】肖 昌炎

【テーマコード（参考）】

2E172

4G055

【Ｆターム（参考）】

2E172AA05

2E172EA10

2E172EA13

4G055AA01

4G055BA03

(57)【要約】

【課題】従来のコンクリートの温度調整装置は、ヒートパイプ内にウイックを配設し、毛細管現象により作動液を上方へ移動させるため、吸熱特性が悪いという課題がある。
【解決手段】
本発明のコンクリートの温度調整装置は、主に、コンクリート構造体１１の内部に配設されるボイド管１２と、ボイド管１２の内部に貯留される液体１３と、ボイド管１２内に挿入されるヒートパイプ１４と、を備える。そして、ヒートパイプ１４には、ウイックを用いることなく、外部管２１と内部管２２との間に作動流体２４の貯留空間２３を形成する。この構造により、貯留空間２３がヒートパイプ１４の上部側まで形成され、コンクリート構造体１１の中央部及びその周辺領域を積極的に冷却することで、コンクリート構造体１１のひび割れが防止される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンクリート構造体を構築する過程にて発生する水和熱を前記コンクリート構造体の外部へと放熱するコンクリートの温度調整装置であって、
その内部が真空状態に維持されると共に、作動流体が封入される外部管と、
前記外部管の内側に配設され、その外周面と前記外部管の内周面との間に前記作動流体が貯留される貯留空間を形成する内部管と、を備え、
前記内部管は、前記外部管の底面から前記外部管の延在方向の一部までに渡り配設されると共に、前記貯留空間は、前記内部管の前記外周面に沿って形成され、
前記貯留空間には、ウイックが配設されないことを特徴とするコンクリートの温度調整装置。

【請求項2】

前記内部管の配設領域では、前記延在方向と直交方向において、前記貯留空間の幅が、略同一幅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整装置。

【請求項3】

前記内部管の天面側の前記外周面には、複数の突起部が配設され、
前記外部管の天面側には、放熱フィンが配設されることを特徴とする請求項２に記載のコンクリートの温度調整装置。

【請求項4】

前記内部管の一部は、前記外部管の前記底面から外部に導出すると共に、前記内部管は、前記外部管の前記底面に対して溶接固定されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコンクリートの温度調整装置。

【請求項5】

前記コンクリート構造体の内部に埋設され、その天面側が開口するボイド管と、
前記ボイド管の内部に貯留される液体と、を更に備え、
前記外部管は、前記液体と接触した状態にて前記ボイド管の内部に配設されると共に、前記内部管の底面が前記ボイド管の底面に当接することで、前記外部管の前記底面は、前記ボイド管の前記底面から離間することを特徴とする請求項４に記載のコンクリートの温度調整装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンクリート構造体を構築する過程にて発生する水和熱を外部へと放出するコンクリートの温度調整装置に関し、特に、ウイックを用いることなく外部管の内側面に沿って予め作動流体を配置することで、ヒートパイプの放熱特性を向上させるコンクリートの温度調整装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のコンクリートの温度調整装置１００（以下、「温調装置１００」と呼ぶ。）として、図６に示す構造が知られている。図６は、従来の温調装置１００の使用状態を説明する断面図である。

【0003】

図６に示す如く、温調装置１００は、主に、コンクリート構造体１０１に穴を形成するボイド管１０２と、少なくともその一部がボイド管１０２の内部へと挿入されるヒートパイプ１０３と、ボイド管１０２内へ注入される間隙水１０４と、を備える。

【0004】

ヒートパイプ１０３は、主に、金属製パイプ１０５と、金属製パイプ１０５の内壁に配設される毛細管構造のウイック１０６と、金属製パイプ１０５内に貯留される作動液１０７と、を備える。そして、ウイック１０６の内側の空間には、気化した作動液１０７の蒸気が通過するための導通空間１０８が形成される。

【0005】

図示したように、ヒートパイプ１０３は、打設したコンクリートの養生作業時に、間隙水１０４が注入されたボイド管１０２内へと挿入される。このとき、ヒートパイプ１０３の金属製パイプ１０５の底面１０５Ａは、ボイド管１０２の底面１０２Ａと当接した状態となる。そして、ヒートパイプ１０３は、ボイド管１０２内に立設した状態となる。

【0006】

ここで、ヒートパイプ１０３は、その下部側であり作動液１０７の貯留領域に位置する高温部１０３Ａと、その上部側でありコンクリート構造体１０１の外部に位置する低温部１０３Ｂと、それらの間に位置する断熱部１０３Ｃと、を有する。そして、ヒートパイプ１０３の高温部１０３Ａは、コンクリートの硬化時に発生する水和熱Ｈ１を吸熱し、作動液１０７を気化させ蒸気とする。一方、ヒートパイプ１０３の低温部１０３Ｂは、上記蒸気内の潜熱Ｈ２を外部へと放熱し、作動液１０７を液化させる。尚、液化した作動液１０７は、ウイック１０６を通過して高温部１０３Ａへと移動し、金属製パイプ１０５の底部側へ貯留する。

【0007】

上述したように、このような作動液１０７の相変化サイクルが、ヒートパイプ１０３の金属製パイプ１０５内にて繰り返されることで、上記水和熱Ｈ１がヒートパイプ１０３へと吸熱されると共に、上記潜熱Ｈ２がコンクリート構造体の外部へと放出される（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許第６１８１４３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上述したように、ヒートパイプ１０３の高温部１０３Ａでは、上記水和熱Ｈ１を吸熱し、その熱により作動液１０７を気化させ蒸気とする。一方、ヒートパイプ１０３の断熱部１０３Ｃでは、毛細管現象によりウイック１０６内には若干の作動液１０７が吸い上げられるが、その断熱構造により上記水和熱Ｈ１を吸熱せず、作動液１０７は気化しない。

【0010】

ここで、ヒートパイプ１０３により水和熱Ｈ１を吸熱しない場合には、コンクリート構造体１０１の内部温度は、例えば、高温箇所にて約８０度程度まで上昇する。つまり、上記水和熱Ｈ１は、コンクリート構造体１０１のひび割れの発生要因にはなるが、大量に貯留する作動液１０７を早期に気化させる程の高温状態ではない。

【0011】

その結果、ヒートパイプ１０３の高温部１０３Ａの周辺には作動液１０７が大量に貯留しているため、その貯留した作動液１０７を上記水和熱Ｈ１により温度上昇させ、気化させるには時間を要し、ヒートパイプ１０３としての効率が悪く、その吸熱特性も悪いという課題がある。

【0012】

特に、コンクリート構造体１０１では、その底部近傍よりもその厚み方向の中心部の方が、上記水和熱Ｈ１により高温状態となり易い。しかしながら、ヒートパイプ１０３が、ボイド管１０２の底面１０２Ａ上に立設する構造では、コンクリート構造体１０１の上記中心部には、ヒートパイプ１０３の断熱部１０３Ｃが位置することで、更に、上記水和熱Ｈ１を吸熱し難くなり、コンクリート構造体１０１の高温領域を冷却し、適切に養生し難いという課題がある。

【0013】

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ウイックを用いることなく外部管の内側面に沿って予め作動液を配置することで、ヒートパイプの放熱特性を向上させるコンクリートの温度調整装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明のコンクリートの温度調整装置では、コンクリート構造体を構築する過程にて発生する水和熱を前記コンクリート構造体の外部へと放熱するコンクリートの温度調整装置であって、その内部が真空状態に維持されると共に、作動流体が封入される外部管と、前記外部管の内側に配設され、その外周面と前記外部管の内周面との間に前記作動流体が貯留される貯留空間を形成する内部管と、を備え、前記内部管は、前記外部管の底面から前記外部管の延在方向の一部までに渡り配設されると共に、前記貯留空間は、前記内部管の前記外周面に沿って形成され、前記貯留空間には、ウイックが配設されないことを特徴とする。

【0015】

また、本発明のコンクリートの温度調整装置では、前記内部管の配設領域では、前記延在方向と直交方向において、前記貯留空間の幅が、略同一幅であることを特徴とする。

【0016】

また、本発明のコンクリートの温度調整装置では、前記内部管の天面側の前記外周面には、複数の突起部が配設され、前記外部管の天面側には、放熱フィンが配設されることを特徴とする。

【0017】

また、本発明のコンクリートの温度調整装置では、前記内部管の一部は、前記外部管の前記底面から外部に導出すると共に、前記内部管は、前記外部管の前記底面に対して溶接固定されることを特徴とする。

【0018】

また、本発明のコンクリートの温度調整装置では、前記コンクリート構造体の内部に埋設され、その天面側が開口するボイド管と、前記ボイド管の内部に貯留される液体と、を更に備え、前記外部管は、前記液体と接触した状態にて前記ボイド管の内部に配設されると共に、前記内部管の底面が前記ボイド管の底面に当接することで、前記外部管の前記底面は、前記ボイド管の前記底面から離間することを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明のコンクリートの温度調整装置は、外部管と、外部管の内部にその一部が配設される内部管と、外部管と内部管との間の貯留空間に封入される作動流体とを有するヒートパイプを備える。そして、貯留空間には、ウイックが配設されることなく、上記内部管の配設長さに応じて、作動流体の配設領域が容易に調整可能となる。この構造により、貯留空間に貯留された作動流体が、コンクリート構造体の厚み方向の中心部及びその周辺領域に配置されることで、コンクリート構造体１１をその内部から効果的に冷却し、コンクリート構造体１１にひび割れが発生することが防止される。

【0020】

また、本発明のコンクリートの温度調整装置は、作動流体が貯留される貯留空間が、内部管の外周面に沿って全周に渡り連続して形成されると共に、貯留空間の径方向の幅は、薄く、略均一に形成される。この構造により、貯留空間に貯留された作動流体は、コンクリート構造体から吸熱した水和熱により気化し易く、吸熱特性が向上されると共に、コンクリート構造体を早期に冷却することが出来る。

【0021】

また、本発明のコンクリートの温度調整装置は、内部管の天面側に突起部を有すると共に、外部管の天面側に放熱フィンを有する。この構造により、ヒートパイプは、その全周から水和熱を吸熱することで吸熱特性が向上されると共に、放熱フィンを有することで放熱特性が向上される。

【0022】

また、本発明のコンクリートの温度調整装置では、内部管の一部が、外部管の底面から外部に導出し、その導出量を調整することで、作動流体が貯留される貯留空間が、コンクリート構造体の中心部及びその周辺領域に配置し易くなる。この構造により、コンクリート構造体の高温領域に対して作動流体を配置し易くなり、ヒートパイプによる吸熱特性が向上される。

【0023】

また、本発明のコンクリートの温度調整装置は、コンクリート構造体に固定されるボイド管と、ボイド管内に貯留される液体と、を更に備える。そして、ヒートパイプは、液体が充填されたボイド管内に配置される。この構造により、コンクリートの硬化後には、ヒートパイプは、コンクリート構造体から回収することが可能となり、ヒートパイプを繰り返し使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の一実施形態であるコンクリートの温度調整装置を説明する断面図である。

【図2】本発明の一実施形態であるコンクリートの温度調整装置を説明するための図であり、コンクリート工学年次論文集（Ｖｏ１．３６、Ｎｏ１、２０１４）に開示されたコンクリート構造体の温度分布特性の一例を示す。

【図3】本発明の一実施形態であるコンクリートの温度調整装置を説明するための図であり、コンクリート工学年次論文集（Ｖｏ１．３６、Ｎｏ１、２０１４）に開示されたコンクリート構造体の温度履歴の一例を示す。

【図4A】本発明の一実施形態であるコンクリートの温度調整装置を構成するヒートパイプを説明する斜視図である。

【図4B】本発明の一実施形態であるコンクリートの温度調整装置を構成するヒートパイプを説明する上面図である。

【図4C】本発明の一実施形態であるコンクリートの温度調整装置を構成するヒートパイプを説明する下面図である。

【図5A】本発明の一実施形態であるコンクリートの温度調整装置を構成するヒートパイプを説明する断面図である。

【図5B】本発明の一実施形態であるコンクリートの温度調整装置を構成するヒートパイプを説明する断面図である。

【図6】従来のコンクリートの温度調整装置を説明する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の一実施形態に係るコンクリートの温度調整装置１０（以下、「温調装置１０」と呼ぶ。）に関して図面に基づき詳細に説明する。尚、以下の説明では、同一の部材には原則として同一の符番を用い、繰り返しの説明は省略する。また、紙面上下方向は温調装置１０の高さ方向を示し、紙面左右方向は温調装置１０の横幅方向を示し、紙面前後方向は温調装置１０の奥行方向を示す。

【0026】

図１は、本実施形態の温調装置１０を説明する断面図である。図２は、コンクリート工学年次論文集（Ｖｏ１．３６、Ｎｏ１、２０１４）に開示されたコンクリート構造物の温度分布特性を説明する図である。図３は、コンクリート工学年次論文集（Ｖｏ１．３６、Ｎｏ１、２０１４）に開示されたコンクリート構造物の温度履歴の比較を説明する図である。図４Ａは、本実施形態の温調装置１０を構成するヒートパイプ１４を説明する斜視図である。図４Ｂは、本実施形態の温調装置１０を構成するヒートパイプ１４を説明する上面図である。図４Ｃは、本実施形態の温調装置１０を構成するヒートパイプ１４を説明する下面図である。図５Ａは、本実施形態の温調装置１０を構成するヒートパイプ１４を説明する断面図である。図５Ｂは、本実施形態の温調装置１０を構成するヒートパイプ１４を説明する断面図であり、図４Ａに示すヒートパイプ１４のＡ－Ａ線方向の断面を示す。

【0027】

図１に示す如く、温調装置１０は、コンクリートの硬化時に発生する水和熱Ｈ１を吸熱し、作動流体２４が上記水和熱Ｈ１により気化し蒸気に成る際に潜熱Ｈ２を吸収した後、上記蒸気が凝縮する際にコンクリート構造体１１の外部へと上記潜熱Ｈ２を放熱する。そして、温調装置１０は、養生時におけるコンクリート構造体１１の内部温度の上昇を抑制することで、コンクリート構造体１１にひび割れが発生することを防止する。

【0028】

温調装置１０は、主に、コンクリート構造体１１の内部に配設されるボイド管１２と、ボイド管１２の内部に貯留される液体１３と、ボイド管１２内に挿入されるヒートパイプ１４と、を備える。尚、温調装置１０は、コンクリート構造体１１の大きさに応じて、所望のピッチにて複数箇所に配設されることで、コンクリート構造体１１全体をより均一に冷却することが可能となる。

【0029】

温調装置１０は、例えば、橋梁の脚部やダムの躯体等、主にマスコンクリートであるコンクリート構造体１１の構築過程時、特に、打設したコンクリートの養生時にその内部に配設される。そして、ヒートパイプ１４が、コンクリートの硬化時に発生する上記水和熱Ｈ１を吸熱し、コンクリート構造体１１の外部へと上記潜熱Ｈ２を放熱する。コンクリート構造体１１の硬化後には、ヒートパイプ１４は原則としてコンクリート構造体１１から除去されることで、ヒートパイプ１４は、その他のコンクリート構造体１１に対して繰り返し使用することが可能となる。

【0030】

ボイド管１２は、例えば、鉄製丸パイプであり、コンクリート構造体１１の表面１１Ａに対して略鉛直方向に挿入された状態にて、鉄筋等に対して固定される。そして、ボイド管１２の底面１２Ｂは、鉄板等により塞がれることで、ボイド管１２内には液体１３を貯留することが出来る。一方、ボイド管１２の天面側は開口した状態となる。尚、コンクリート構造体１１の硬化後には、ボイド管１２の内部にモルタル等が充填されることで、ボイド管１２は、コンクリート構造体１１の内部へと埋設される。

【0031】

図示したように、ボイド管１２は、例えば、コンクリート構造体１１の表面１１Ａから底面１１Ｂまでに渡り配設され、温調装置１０は、コンクリート構造体１１から上記水和熱Ｈ１を吸熱する。詳細は図２及び図３を用いて後述するが、コンクリート構造体１１は、上記水和熱Ｈ１により、その厚み方向の中心部が最も高温状態となり、ボイド管１２は、コンクリート構造体１１の表面１１Ａから少なくともコンクリート構造体１１の略中心部まで配設されることで、コンクリート構造体１１を効果的に冷却することが出来る。

【0032】

液体１３は、例えば、水であり、ボイド管１２の開口部１２Ａからボイド管１２の内部へと注入される。そして、液体１３は、ボイド管１２を介してコンクリート構造体１１から水和熱Ｈ１が伝熱されると共に、その水和熱Ｈ１をヒートパイプ１４へと伝熱する。

【0033】

ヒートパイプ１４は、主に、外部管２１と、少なくともその一部が外部管２１の内部に配設される内部管２２と、外部管２１と内部管２２との間の貯留空間２３に貯留される作動流体２４と、外部管２１の天面２１Ａ側に形成される放熱フィン２５と、を備える。

【0034】

ヒートパイプ１４は、液体１３が充填されたボイド管１２内に挿入されることで、液体１３を介してコンクリート硬化時に発生する水和熱Ｈ１をコンクリート構造体１１から吸熱する。その一方、作動流体２４は、上記水和熱Ｈ１により気化し蒸気に成る際に潜熱Ｈ２を吸収する。その後、上記蒸気からなる蒸気流は、外部管２１の天面２１Ａ側へと移動し、外部管２１及び放熱フィン２５を介してコンクリート構造体１１の外部へと上記潜熱Ｈ２を放熱すると共に、蒸気は凝縮し、液状の作動流体２４へと戻る。つまり、作動流体２４が、外部管２１内にて相変化サイクルを繰り返すことで、コンクリート構造体１１の内部が冷却され、コンクリート構造体１１にひび割れが発生することが防止される。

【0035】

ここで、図２及び図３を用いて、コンクリート硬化時に発生する水和熱Ｈ１によるコンクリート構造物の内部の温度特性について説明する。尚、図２及び図３は、本実施形態のコンクリート構造体１１のコンクリート硬化時における内部温度を実際に測定した図ではないが、コンクリート構造体１１の内部でも同様な温度特性を示すものと推定される。

【0036】

図２では、縦幅１ｍ×横幅１ｍ×高さ１．５ｍのコンクリート製の試験体Ａ，Ｂを準備し、紙面左側の試験体Ａには、ヒートパイプＨを配置しない構造とし、紙面右側の試験体Ｂには、その略中心部にヒートパイプＨを配置した構造とする。

【0037】

図示したように、試験体Ａでは、測定点１の内部温度は７４．１℃であり、測定点２の内部温度は７２．６℃である。つまり、試験体Ａでは、コンクリート硬化時の水和熱Ｈ１が、ヒートパイプＨを介して外部へと放熱されない構造となり、水和熱Ｈ１が内部に留まることで、試験体Ａの高さ方向の略中心部が最も高温状態となる。尚、実線、一点鎖線、二点鎖線、点線は、等温度線であり、その順序にて温度が低下している状況を示し、試験体Ａの略中心部からその周囲に向けて内部温度が低下している。

【0038】

一方、試験体Ｂでは、測定点１の内部温度は６５．１℃であり、測定点２の内部温度は７０．２℃である。図示したように、測定点１は、ヒートパイプＨ近傍の試験体Ｂの略中心部であるが、ヒートパイプＨにより上記水和熱Ｈ１が外部へと放熱され、冷却されている。そして、ヒートパイプＨの延在方向（紙面上下方向）に沿って低温領域が形成されるように、ヒートパイプＨによる吸熱特性が示されている。尚、一点鎖線、二点鎖線、点線は、等温度線であり、その順序にて温度が低下している状況を示し、試験体Ｂでは、ヒートパイプＨの両側において、それぞれその高さ方向の略中心部が高温状態となっている。

【0039】

以上より、コンクリート構造体１１では、少なくともその略中心部まで温調装置１０のヒートパイプ１４を配置し、高温状態となり易い領域から冷却することで、コンクリート構造体１１を効率良く冷却することが出来る。そして、コンクリート打設後に温調装置１０を用いてコンクリート構造体１１の内部温度の上昇を抑制することで、コンクリート構造体１１にひび割れが発生することが防止される。

【0040】

また、試験体Ｂでは、測定点１より測定点２の方が高温状態となることからも、ヒートパイプＨを試験体Ｂに対して所望の間隔に配列することで、試験体Ｂの全体をより均一に冷却することが可能となる。

【0041】

図３では、試験体Ａ及び試験体Ｂの測定点２における温度履歴を示すグラフであり、縦軸は試験体Ａ及び試験体Ｂの内部温度を示し、横軸はコンクリート打設後の経過日数を示す。また、実線は、ヒートパイプＨを配設した試験体Ｂの温度履歴を示し、一点鎖線は、ヒートパイプＨを配設しない試験体Ａの温度履歴を示す。尚、点線は、試験体Ａ及び試験体Ｂを載置する場所の外気温を示す。

【0042】

実線及び一点鎖線にて示すように、試験体Ａ及び試験体Ｂでは、コンクリート打設後、１．５日程度にて内部温度が最も上昇し、その後、徐々に内部温度が低下する。コンクリートの打設後には、コンクリート硬化時に発生する水和熱Ｈ１の発生量が多くなるが、コンクリートの硬化状況に合わせて徐々に水和熱Ｈ１の発生量が低減するからである。そして、コンクリート構造体１１の大きさや形状等にも起因するが、上記水和熱Ｈ１の熱量は、例えば、５５Ｗ程度と低く、コンクリート構造体１１の内部温度は、最も上昇しても約８０℃程度である。

【0043】

図４Ａに示す如く、ヒートパイプ１４は、例えば、全長６ｍ程度の外部管２１を主筐体として構成される。外部管２１の天面２１Ａ側は、蓋部３１により塞がれる。また、図４Ｂに示す如く、外部管２１の天面２１Ａ側には、例えば、８枚の放熱フィン２５が、その外周面２１Ｄに沿って均等に配設される。一方、図４Ａ及び図４Ｃに示す如く、外部管２１の底面２１Ｂからは、内部管２２が外部管２１の外側へと導出する。そして、外部管２１の底面２１Ｂ側は、蓋部３２により塞がれ、内部管２２の底面２２Ｂ側は、蓋部３４により塞がれる。更に、内部管２２は、外部管２１の蓋部３２に対して一環状に溶接固定されることで、外部管２１内部は真空状態に保たれる。

【0044】

この構造により、図１に示すように、ヒートパイプ１４が、ボイド管１２の内部に配設される際に、内部管２２の底面２２Ｂが、ボイド管１２の底面１２Ｂと当接することで、外部管２１の底面２１Ｂは、ボイド管１２の底面１２Ｂから離間した状態となる。そして、作動流体２４が、コンクリート構造体１１の略中央部をカバーするように、ヒートパイプ１４が、ボイド管１２内に配設されることで、コンクリート構造体１１の高温領域を積極的に冷却することが可能となる。その結果、コンクリート構造体１１の内部温度の上昇を抑制し、コンクリート構造体１１のひび割れの発生が防止される。

【0045】

更には、ヒートパイプ１４では、放熱フィン２５を介して放熱領域が増大し、潜熱Ｈ２の放熱特性が向上することで、外部管２１内にて作動流体２４の相変化サイクルのスピードが早まり、コンクリート構造体１１を早期に冷却することが可能となる。

【0046】

図５Ａは、図１に示すヒートパイプ１４を部分的に拡大した拡大断面図である。図示したように、外部管２１は、例えば、円筒形状の鉄製丸パイプであり、外部管２１の底面２１Ｂ側は、蓋部３２により塞がれた状態となる。また、上述したように、内部管２２の外周面２２Ｃは、外部管２１の蓋部３２に対して一環状に溶接固定される。この構造により、外部管２１の内部は、真空状態に保たれると共に、作動流体２４が真空状態にて封入される。尚、外部管２１としては、鉄製パイプに限定されるものではなく、銅製パイプ、アルミニウム製パイプやステンレス製パイプ等、熱伝導性に優れた材料から成る場合でも良い。

【0047】

内部管２２は、例えば、円筒形状の鉄製丸パイプであり、その底面２２Ｂ及び天面２２Ａは、蓋部３３，３４により塞がれた状態となる。図示したように、内部管２２の一部は、外部管２１の内部に配設されると共に、内部管２２は、外部管２１の底面２１Ｂ側から外部へと導出した状態となる。尚、内部管２２としては、鉄製パイプに限定されるものではなく、銅製パイプ、アルミニウム製パイプやステンレス製パイプ等、熱伝導性に優れた材料から成る場合でも良い。

【0048】

作動流体２４としては、例えば、アルコール、アンモニア、水、ヘリウム、窒素等が用いられ、温調装置１０の使用状況、例えば、作動流体２４の気化温度等に応じて、様々な材料が用いられる。そして、作動流体２４として常温時に液状のものを使用する場合には、少なくとも外部管２１の内周面２１Ｃと内部管２２の外周面２２Ｃとの間の貯留空間２３の大部分を作動流体２４にて充填する量が用いられる。尚、図５Ａでは、作動流体２４が、突起部４１の下面程度まで充填される状態を示すが、この場合に限定するものではない。例えば、作動流体２４が、内部管２２の蓋部３３上方まで充填される場合でも良い。

【0049】

図５Ｂに示す如く、外部管２１は、例えば、外径４５ｍｍの円筒形状の丸パイプであり、内部管２２は、例えば、外径３８ｍｍの円筒形状の丸パイプである。そして、内部管２２の軸心ＣＬ１と外部管２１の軸心ＣＬ２とが略一致するように、内部管２２は、外部管２１に対して溶接固定される。

【0050】

また、内部管２２の天面２２Ａ側には、例えば、３個の突起部４１が、その外周面２２Ｃに沿って略均等に配設される。突起部４１の高さは、貯留空間２３の幅Ｗ１に合わせて１．５ｍｍとなる。一方、上述したように、内部管２２の底面２２Ｂ側は、貯留空間２３の幅Ｗ１が全周に渡り１．５ｍｍとなるように、外部管２１の蓋部３２に対して溶接固定される。尚、貯留空間２３の幅Ｗ１が略均一に維持されれば良く、突起部４１の数や配置箇所は、任意の設計変更が可能である。

【0051】

この構造により、内部管２２の天面２２Ａ側は、突起部４１が、それぞれ外部管２１の内周面２１Ｃに対して当接し、貯留空間２３の幅Ｗ１は、内部管２２の外周面２２Ｃに沿って略同一幅にて形成される。そして、貯留空間２３は、内部管２２の外周面２２Ｃに沿って一環状に連続して形成されると共に、内部管２２の延在方向（紙面上下方向）に渡り形成される。

【0052】

本実施形態では、貯留空間２３には、毛細管構造のウイックが配設されることがなく、貯留空間２３は、作動流体２４が貯留されるための空間として形成される。そして、作動流体２４としては、少なくとも常温時の液状にて貯留空間２３の大部分を満たすだけの量が外部管２１の内部へと封入される。

【0053】

この構造により、ヒートパイプ１４では、ウイックを用いることなく、貯留空間２３を介して外部管２１の内側に作動流体２４が貯留される構造が実現される。上述したように、貯留空間２３の配設長さＬ１は、外部管２１の内部に配設される内部管２２の長さにより規定され、用途に応じて任意の設計変更が可能である。

【0054】

例えば、図１に示す構造では、コンクリート構造体１１の厚みが１４００ｍｍ程度であり、上記貯留空間２３の配設長さＬ１は、１０００ｍｍ程度である。そして、内部管２２の導出長さは、２００ｍｍ程度である。そして、ヒートパイプ１４の貯留空間２３は、コンクリート構造体１１の略中心部を含むようにその上下方向へと配設される。その結果、ヒートパイプ１４の作動流体２４にて満たされた貯留空間２３が、コンクリート構造体１１の中央部及びその周辺領域の高温領域に配設されることで、コンクリート構造体１１をその高温領域から積極的に冷却することが可能となる。

【0055】

更に、上述したように、内部管２２の天面２２Ａは、蓋部３３により塞がれることで、液状の作動流体２４が、内部管２２の内部へと貯留することはなく、貯留空間２３に対して貯留する。また、貯留空間２３は、外部管２１の内部に内周面２１Ｃに沿って連続して配設されると共に、その径方向における幅Ｗ１は、約１．５ｍｍと狭く、略均一な空間となる。

【0056】

この構造により、ヒートパイプ１４の作動流体２４は、液体１３を介して外部管２１の周方向の略全面から水和熱Ｈ１を吸熱することが可能となると共に、水和熱Ｈ１により気化するまでの時間が短くなる。その結果、ヒートパイプ１４の外部管２１内での作動流体２４の相変化サイクルのスピードが早まり、コンクリート構造体１１の内部温度の上昇が防止され、コンクリート構造体１１の硬化時におけるひび割れの発生が防止される。

【0057】

ここで、図３を用いて上述したように、温調装置１０は、コンクリート構造体１１の養生時に使用される装置であり、コンクリート構造体１１の内部は約８０℃程度まで上昇する。そのため、作動流体２４の気化した蒸気が、液状の作動流体２４内を勢い良く上昇し、貯留空間２３が、空の状態となることはない。そして、上記蒸気が、ヒートパイプ１４の上部側にて凝縮し、液化することで、液状の作動流体２４が、再び、貯留空間２３へと戻り、貯留空間２３は、実質、液状の作動流体２４にて満たされた状態を維持することができる。

【0058】

この構造により、ヒートパイプ１４では、コンクリート構造体１１の養生時において、常時、コンクリート構造体１１から水和熱Ｈ１を吸熱することが可能となる。特に、コンクリート打設後、１．５日程度のコンクリート構造体１１の内部温度が最も上昇するタイミングにおいても、コンクリート構造体１１から水和熱Ｈ１を吸熱し、コンクリート構造体１１を冷却することが出来る。

【0059】

尚、本実施形態の温調装置１０では、ボイド管１２を利用し、コンクリート構造体１１の硬化後には、ヒートパイプ１４をボイド管１２から取り出し、ヒートパイプ１４を再使用する場合について説明したが、この場合に限定するものではない。例えば、温調装置１０では、ボイド管１２及び液体１３を使用することなく、コンクリート構造体１１に対してヒートパイプ１４を埋設させ、コンクリート構造体１１から水和熱Ｈ１をヒートパイプ１４にて直接吸熱する場合でも良い。この場合、コンクリート構造体１１の硬化後には、コンクリート構造体１１の表面１１Ａから露出する部分のヒートパイプ１４を切断し、その他の部分はコンクリート構造体１１の内部にモルタル等により埋設する。

【0060】

また、ヒートパイプ１４の外部管２１は、その短手方向の断面形状が略円形状の場合について説明したが、この場合に限定するものではない。例えば、外部管２１の断面形状が、四角形形状等の多角形形状の場合でもよい。上述したように、外部管２１の内部には、内部管２２の周囲に略同一の幅Ｗ１の貯留空間２３が形成されるため、内部管２２の短手方向の断面形状も外部管２１の断面形状と略相似形状となる。そのため、内部管２２も外部管２１と同様に、例えば、その断面形状が、四角形形状等の多角形形状の場合でもよい。この構造により、ヒートパイプ１４では、作動流体２４が、外部管２１の内周面２１Ｃに沿って一環状に薄い幅にて配設されることで、作動流体２４が水和熱Ｈ１により気化し易くなり、コンクリート構造体１１の内部温度の上昇が防止される。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲にて種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0061】

１０ コンクリートの温度調整装置
１１ コンクリート構造体
１２ ボイド管
１２Ａ 開口部
１２Ｂ 底面
１３ 液体
１４ ヒートパイプ
２１ 外部管
２１Ａ 天面
２１Ｂ 底面
２１Ｃ 内周面
２１Ｄ 外周面
２２ 内部管
２２Ａ 天面
２２Ｂ 底面
２２Ｃ 外周面
２３ 貯留空間
２４ 作動流体
２５ 放熱フィン
３１，３２，３３，３４ 蓋部
４１ 突起部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5A】

【図5B】

【図6】