特開 2023-125549 輻射体、コンクリート構造体、輻射ユニット及び冷暖房システム

(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】P2023125549

(43)【公開日】2023-09-07

(54)【発明の名称】輻射体、コンクリート構造体、輻射ユニット及び冷暖房システム

(51)【国際特許分類】

   F24D 19/00 20060101AFI20230831BHJP

   F24F 5/00 20060101ALI20230831BHJP

   F28F 13/18 20060101ALI20230831BHJP

   F25B 23/00 20060101ALI20230831BHJP

   F24D 5/08 20060101ALI20230831BHJP

   E04B 5/43 20060101ALI20230831BHJP

   E04B 9/00 20060101ALI20230831BHJP

【ＦＩ】

F24D19/00 Z

F24F5/00 101B

F28F13/18 Z

F25B23/00 Z

F24D5/08 Z

E04B5/43 A

E04B5/43 Z

E04B9/00 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022029687

(22)【出願日】2022-02-28

(71)【出願人】

【識別番号】321008734

【氏名又は名称】株式会社ユカリラ

(71)【出願人】

【識別番号】000204985

【氏名又は名称】大建工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】角田 正

【テーマコード（参考）】

3L071

3L073

【Ｆターム（参考）】

3L071AA04

3L071AA05

3L073BB03

(57)【要約】

【課題】熱媒体が保有する熱を効率よく伝達する輻射体、コンクリート構造体、輻射ユニット及び冷暖房システムを提供する。
【解決手段】輻射体１０は、外筒１２と、外筒１２の内部に配置された内筒１５と、内筒１５の内部を流れる熱媒体Ａを、内筒１５の外で外筒１２の内に導くノズル２０とを備える。内筒１５は、その軸線が外筒１２の軸線と同方向に延びている。ノズル２０は、内筒１５の軸線に交差する方向に外筒１２の内壁に沿って熱媒体Ａを吐出する吐出口が形成されている。コンクリート構造体は、輻射体１０と、その周囲を覆うコンクリートとを備える。輻射ユニットは、輻射体１０と、その近傍に配置された反射板とを備える。冷暖房システムは、コンクリート構造体又は輻射ユニットと、熱媒体Ａの温度を調節する温度調節機とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

外筒と、
前記外筒の内部の空間に配置され、気体の熱媒体が内部を流れる内筒と、
前記内筒の内部を流れる前記熱媒体を、前記内筒の外側で前記外筒の内部の空間に導くノズルと、を備え、
前記内筒は、前記内筒の軸線が前記外筒の軸線と同じ方向に延びるように配置されており、
前記ノズルは、前記内筒の軸線が延びる方向に対して交差する方向にかつ前記外筒の内壁に沿って前記熱媒体を吐出する吐出口が形成されている、
輻射体。

【請求項2】

前記ノズルは、前記内筒の軸線が延びる方向に間隔をあけて複数が設けられている、
請求項１に記載の輻射体。

【請求項3】

複数の前記ノズルのうち、第１のノズルは第１の所定の方向に前記熱媒体を吐出する向きに前記吐出口が形成されており、第２のノズルは前記第１の所定の方向とは異なる第２の所定の方向に前記熱媒体を吐出する向きに前記吐出口が形成されている、
請求項２に記載の輻射体。

【請求項4】

前記内筒の外面を包むバンドと、前記バンドから突出して前記外筒に掛かる爪片と、を有する支持具を備える、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の輻射体。

【請求項5】

請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の輻射体と、
前記輻射体の周囲を覆うコンクリートと、を備える、
コンクリート構造体。

【請求項6】

請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の輻射体と、
前記輻射体の近傍に配置された反射板であって、前記輻射体から輻射された熱を所定の方向に反射させる反射板と、を備える、
輻射ユニット。

【請求項7】

請求項５に記載のコンクリート構造体又は請求項６に記載の輻射ユニットと、
前記内筒に流入させる前記熱媒体の温度を調節する温度調節機と、を備える、
冷暖房システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は輻射体、コンクリート構造体、輻射ユニット及び冷暖房システムに関し、特に熱媒体からの伝熱効率を向上させた輻射体、コンクリート構造体、輻射ユニット及び冷暖房システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、省エネルギーと快適性とを両立する冷暖房方式として、輻射熱で冷暖房を行う輻射冷暖房システムが採用されることが増加してきている。輻射冷暖房システムは、冷暖房対象空間に面する部材（天井、床、壁など）を、冷房時は冷やし暖房時は暖めて、冷却又は加熱した部材からの輻射熱により対象空間の冷暖房を行うシステムである。輻射冷暖房システムに用いられる部材として、対象空間に面する表面板の裏側に、温度調節した空気を流す流路を複数設け、この流路を流れる空気の熱を表面板に伝達させて、表面板から冷熱又は温熱を輻射する仕切パネルがある（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－２５２３７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

輻射による冷暖房では、冷熱又は温熱を輻射する部材に、空気が保有する冷熱又は温熱をより多く伝達させることができれば、冷暖房をより効果的に行うことができ、省エネルギーにも資することとなる。

【0005】

本開示は上述の課題に鑑み、熱媒体が保有する冷熱又は温熱を効率よく伝達することができる輻射体、コンクリート構造体、輻射ユニット及び冷暖房システムを提供することに関する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の第１の態様に係る輻射体は、外筒と、前記外筒の内部の空間に配置され、気体の熱媒体が内部を流れる内筒と、前記内筒の内部を流れる前記熱媒体を、前記内筒の外側で前記外筒の内部の空間に導くノズルと、を備え、前記内筒は、前記内筒の軸線が前記外筒の軸線と同じ方向に延びるように配置されており、前記ノズルは、前記内筒の軸線が延びる方向に対して交差する方向にかつ前記外筒の内壁に沿って前記熱媒体を吐出する吐出口が形成されている。

【0007】

このように構成すると、吐出口から吐出された熱媒体が外筒の内壁に沿って流れる際に、熱媒体が保有する冷熱又は温熱が外筒に効率よく伝達され、外筒が冷熱又は温熱を発することができるようになる。

【0008】

また、本開示の第２の態様に係る輻射体は、上記本開示の第１の態様に係る輻射体において、前記ノズルは、前記内筒の軸線が延びる方向に間隔をあけて複数が設けられている。

【0009】

このように構成すると、ノズルから吐出された熱媒体が接触する外筒の部分を大きくすることができ、熱媒体が保有する冷熱又は温熱が外筒に伝達する面積を大きくすることができる。

【0010】

また、本開示の第３の態様に係る輻射体は、上記本開示の第２の態様に係る輻射体において、複数の前記ノズルのうち、第１のノズルは第１の所定の方向に前記熱媒体を吐出する向きに前記吐出口が形成されており、第２のノズルは前記第１の所定の方向とは異なる第２の所定の方向に前記熱媒体を吐出する向きに前記吐出口が形成されている。

【0011】

このように構成すると、熱媒体から外筒に伝達される冷熱又は温熱の偏りを抑制することができる。

【0012】

また、本開示の第４の態様に係る輻射体は、上記本開示の第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つの態様に係る輻射体において、前記内筒の外面を包むバンドと、前記バンドから突出して前記外筒に掛かる爪片と、を有する支持具を備える。

【0013】

このように構成すると、簡便な構成で内筒を外筒に対して位置決めすることができる。

【0014】

また、本開示の第５の態様に係るコンクリート構造体は、上記本開示の第１の態様乃至第４の態様のいずれか１つの態様に係る輻射体と、前記輻射体の周囲を覆うコンクリートと、を備える。

【0015】

このように構成すると、外筒の発する冷熱又は温熱がコンクリートに伝達し、コンクリートの表面から冷熱又は温熱を輻射することができる。

【0016】

また、本開示の第６の態様に係る輻射ユニットは、上記本開示の第１の態様乃至第４の態様のいずれか１つの態様に係る輻射体と、前記輻射体の近傍に配置された反射板であって、前記輻射体から輻射された熱を所定の方向に反射させる反射板と、を備える。

【0017】

このように構成すると、外筒から輻射された冷熱又は温熱を反射板によって所定の方向に輻射させることができる。

【0018】

また、本開示の第７の態様に係る冷暖房システムは、上記本開示の第５の態様に係るコンクリート構造体又は上記本開示の第６の態様に係る輻射ユニットと、前記内筒に流入させる前記熱媒体の温度を調節する温度調節機と、を備える。

【0019】

このように構成すると、温度を調節した熱媒体を内筒に流入させることができ、熱媒体が保有する熱を外筒を介してコンクリート又は反射板に伝達させ、コンクリート又は反射板からの冷熱又は温熱の輻射により冷暖房対象空間の冷暖房を行うことができる。

【発明の効果】

【0020】

本開示によれば、吐出口から吐出された熱媒体が外筒の内壁に沿って流れる際に、熱媒体が保有する冷熱又は温熱が外筒に効率よく伝達され、外筒が冷熱又は温熱を発することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】（Ａ）は一実施の形態に係る輻射体の斜視図、（Ｂ）は輻射体の正面断面図である。

【図2】一実施の形態に係る輻射体が備えるノズルの斜視図である。

【図3】一実施の形態に係る輻射体に含まれる支持具の分解斜視図である。

【図4】（Ａ）は一実施の形態に係る冷暖房システムの概略構成を示す斜視図、（Ｂ）は分配ダクトへの接続部まわりの輻射体の部分斜視図、（Ｃ）は内筒の末端部分を示す部分斜視図である。

【図5】（Ａ）は一実施の形態の変形例に係る冷暖房システムの概略構成を示す分解斜視図、（Ｂ）は一実施の形態の変形例に係る冷暖房システムの概略構成を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、図面を参照して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。

【0023】

まず図１（Ａ）及び図１（Ｂ）を参照して、一実施の形態に係る輻射体１０を説明する。図１（Ａ）は輻射体１０の斜視図であり、内部構造を示すために一部を切り欠いている。図１（Ｂ）は輻射体１０の正面断面図である。輻射体１０は、気体の熱媒体としての温度が調節された空気（以下「温調空気Ａ」という。）を内部に流し、温調空気Ａが保有する冷熱又は温熱が伝達されて冷却又は加熱された外面から冷熱又は温熱を輻射するものである。ここで、輻射体１０の外面を冷却して冷熱を輻射する際は、周囲よりも温度が低い輻射体１０の外面が、周囲から吸熱するのであるが、便宜上、輻射体１０が冷熱を輻射すると表現することとする。輻射体１０は、外筒１２と、内筒１５と、ノズル２０とを備えている。

【0024】

外筒１２は、輻射体１０の外表面を形成する部材である。また、外筒１２は、内筒１５と、複数のノズル２０とを収容する部材でもある。外筒１２は、基本形状が筒状に形成されている。また、外筒１２は、温調空気Ａを内部に流すこともできる。外筒１２は、基本形状の筒状の軸線（筒形状の長手方向に直交する面における形状の図心を通り、当該長手方向に延びる仮想線）に直交する断面が、本実施の形態では陸上競技用トラックのような形状に形成されている。換言すれば、外筒１２の軸線直交断面における形状は、円を仮想直線で二等分に分割して当該仮想二等分線に直交する方向に相互に離したものを平行な二本の直線で接続した形状に形成されている。外筒１２は、例えば、二本の直線間の距離が、１００ｍｍ～２５０ｍｍ、あるいは１５０ｍｍ～２００ｍｍのものが用いられる場合があるが、この距離は用途に応じて適宜変更することができる。また、外筒１２は、例えば、相互に離れている半円部分の間の最大距離が、２００ｍｍ～３５０ｍｍ、あるいは２５０ｍｍ～３００ｍｍのものが用いられる場合があるが、この距離は用途に応じて適宜変更することができる。基本形状が筒状である外筒１２は、両端面が開口している。外筒１２は、典型的には鋼板で形成されているが、鋼板以外の金属や、樹脂で形成されていてもよい。

【0025】

内筒１５は、内部に温調空気Ａを流す部材であり、温調空気Ａの流路を形成するものである。内筒１５は、輻射体１０に流入した温調空気Ａが最初に流れる部材である。内筒１５は、筒状の部材であり、その両端は開口面になっている。内筒１５は、典型的にはスパイラルダクトが用いられるが、角ダクトが用いられてもよい。つまり、内筒１５は、筒状の軸線に直交する断面の形状が、典型的には円であるが、矩形やその他の多角形でもよく、楕円であってもよい。内筒１５は、典型的には鋼板で形成されているが、鋼板以外の金属や、樹脂で形成されていてもよい。内筒１５は、スパイラルダクトが用いられる場合、例えば直径が８０ｍｍ～２３０ｍｍ、あるいは１２０ｍｍ～１７０ｍｍのものが用いられる場合があるが、用途に応じて直径を適宜変更することができる。内筒１５は、１本のダクトが一体に形成されていてもよく、複数本のダクトを軸線方向に接続して１本のダクトを形成してもよい。内筒１５は、典型的には、その軸線が、外筒１２の軸線と一致する位置で、外筒１２の内部に配置されている。内筒１５は、ノズル２０が装着される装着孔が、筒状の側面に、長手方向に沿って複数形成されている。

【0026】

ノズル２０は、内筒１５の内部を流れている温調空気Ａを、内筒１５の外側で外筒１２の内部の空間（以下、「吐出空間１８」という。）に導く部材である。ノズル２０は、典型的には、外筒１２と内筒１５との距離が最も短くなる部分の内筒１５の側面に装着されている。断面が陸上競技用トラックのような形状の外筒１２と断面が円形である内筒１５との間が最短となる部分は２箇所存在するが、本実施の形態では、そのうちの一方の側に、長手方向に沿って、ノズル２０が間隔をあけて複数装着されている。各ノズル２０は、内筒１５に形成された装着孔に嵌め込まれる形で、内筒１５に装着されている。逆に言えば、各ノズル２０を装着するのに適した位置の内筒１５の側面に、装着孔が形成されている。長手方向（外筒１２及び内筒１５の軸線が延びる方向）における隣接するノズル２０の基準位置同士の間隔は、例えば、２００ｍｍ～６００ｍｍ、あるいは３００ｍｍ～４００ｍｍ～５００ｍｍとすることができる。しかしながら、当該隣接するノズル２０の間隔は、輻射体１０の大きさや設置場所、あるいは処理する熱負荷量等に応じて、適宜変更することができる。

【0027】

図２を併せて参照して、ノズル２０の構成例を説明する。図２は、ノズル２０の概略構成を示す斜視図である。ノズル２０は、差込体２１と、露出体２５と、フランジ２９とを有している。差込体２１は、内筒１５の内部に差し込まれる部分である。露出体２５は、吐出空間１８に位置する部分である。差込体２１は、概ね直方体状に形成されており、その直方体状の３組の向かい合う面のうちの１組の向かい合う面が開口面になっている。そして、当該向かい合う開口面の一方が流入口２２になっている。流入口２２は、内筒１５の内部を流れている温調空気Ａをノズル２０内に取り込む開口である。差込体２１は、流入口２２に対向する開口面が、露出体２５に接続されている。以下、ノズル２０の説明に関し、差込体２１と露出体２５とが連なる方向を「高さ方向Ｈ」ということとする。また、差込体２１を構成する概ね直方体状の開口面以外の２組の向かい合う面のうちの面積が小さい組みの方の面における高さ方向Ｈに直交する方向を「奥行方向Ｄ」と、高さ方向Ｈ及び奥行方向Ｄに直交する方向を「幅方向Ｗ」と、いうこととする。差込体２１は、高さ方向Ｈ及び奥行方向Ｄに広がる面に、切込２３が形成されている。切込２３は、流入口２２からその対向する開口面まで形成されている。切込２３は、流入口２２に隣接する位置で最も幅が広く、露出体２３に近づくほど幅が狭くなり、露出体２３に隣接する位置で幅がなくなっている。切込２３は、典型的には、切込２３が形成された面を二等分する位置に形成されている。差込体２１は、切込２３を閉じた状態で内筒１５の外側から内筒１５の内部に挿入された後、内筒１５の内部で切込２３が開くようになっている。このように、切込２３が形成されていることで、内筒１５に装着したノズル２０が内筒１５から脱落することを防ぐことができる。

【0028】

露出体２５は、差込体２１が開口面からそのままの大きさで延長されたように概ね直方体状に形成されている。露出体２５は、奥行方向Ｄ及び幅方向Ｗに広がる一対の面のうちの差込体２１に接続する面の全体が開口していると共に、高さ方向Ｈ及び幅方向Ｗに広がる一対の面のうちの一方の面に吐出口２８が形成されている。吐出口２８は、内筒１５の内部から流入口２２を介してノズル２０の内部に入った温調空気Ａを、ノズル２０から、吐出空間１８に吐出する開口である。吐出口２８が形成された露出体２５の面は、切込２３が形成された差込体２１の面の延長上にある面ではなく、切込２３が形成された一対の面の間にある一対の面のうちの一方の面の延長上にある面である。吐出口２８の大きさは、吐出する温調空気Ａの流量や流速を勘案して適宜決定することができ、吐出口２８が形成された露出体２５の面の全体に形成されていなくてもよい。吐出口２８は、典型的には矩形に形成されているが、円形や楕円形や多角形等の矩形以外の形状であってもよい。また、吐出口２８は、図２に示す例では１つの開口で形成されているが、複数の開口で形成されていてもよい。いずれの場合も、吐出口２８は、差込体２１に近い位置よりも、差込体２１から遠い位置に形成されていることが好ましい。このような位置に吐出口２８を形成することで、ノズル２０を内筒１５に装着したときに、吐出口２８を外筒１２の近くに配置することができる。

【0029】

露出体２５は、吐出口２８が形成された面に対向する面と、差込体２１に接続する開口面に対向する面とが交差する部分に、湾曲部２６が形成されている。湾曲部２６は、幅方向Ｗの全体にわたって形成されている。湾曲部２６は、幅方向Ｗに直交する断面の形状が、典型的には１／４円弧に形成されているが、曲率は適宜変更することができる。湾曲部２６は、差込体２１から露出体２５に入ってきた温調空気Ａを、吐出口２８に向けて円滑に（圧力損失ができるだけ小さくなるように）方向転換させるために形成されている。露出体２５の高さ方向Ｈの長さは、ノズル２０を内筒１５に適切に装着できるように、ノズル２０の装着位置における外筒１２と内筒１５との距離以下に形成されており、外筒１２と内筒１５との距離にできるだけ近い方が好ましい。露出体２５の高さ方向Ｈの長さが、外筒１２と内筒１５との距離に近いと、吐出口２８が外筒１２に近接して位置することになり、吐出口２８から吐出した温調空気Ａが外筒１２の内壁に沿いやすくなる。

【0030】

フランジ２９は、差込体２１と露出体２５との境界に設けられている。フランジ２９は、差込体２１及び露出体２５の境界の側面から外側に突き出ている。フランジ２９は、典型的には、差込体２１及び露出体２５の境界の側面の全周にわたって形成されている。フランジ２９は、その外周の大きさが、内筒１５に形成された装着孔の外周よりも大きく形成されている。換言すれば、フランジ２９は、装着孔を包含できる大きさに形成されている。フランジ２９が設けられていることで、ノズル２０を内筒１５に装着したときに、フランジ２９及び露出体２５が内筒１５の内部に入り込むことを防ぐことができる。なお、フランジ２９は、差込体２１及び露出体２５の境界の側面の全周にわたって形成されていなくてもよい。しかしながら、以下の理由により、フランジ２９が差込体２１及び露出体２５の境界の側面の全周にわたって形成されていることが好ましい。それは、差込体２１を内筒１５に入れやすくするために装着孔を差込体２１の外周よりも一回り大きくした場合に、差込体２１と内筒１５との間に装着孔が残ってしまうので、この差込体２１と内筒１５との間に残った装着孔を塞ぐためである。ノズル２０は、典型的には樹脂成形品が用いられているが、亜鉛めっき鋼板やステンレス鋼板等の金属材料を加工して形成されたものであってもよい。

【0031】

再び図１に戻って輻射体１０の構成の説明を続ける。なお、以下の説明において、ノズル２０の構成に言及しているときは、適宜図２を参照することとする。内筒１５の長手方向に間隔をあけて複数が装着されたノズル２０は、本実施の形態では、隣接するノズル２０の吐出口２８が逆方向を向いている。具体的には、ある（任意の）ノズル２０は吐出口２８が第１の方向を向くように配置されており、その隣のノズル２０は吐出口２８が第２の方向を向くように配置されており、第２の方向は第１の方向の反対方向になっている。その後も、吐出口２８が第１の方向を向くノズル２０と、吐出口２８が第２の方向を向くノズル２０が、交互に配置されている。本実施の形態では、第１の方向及び第２の方向が、内筒１５の軸線（長手方向）に直交する方向になっている。複数のノズル２０が装着された内筒１５は、支持具３０によって外筒１２に固定されている。支持具３０は、本実施の形態では、内筒１５の外面を周方向に囲むと共に、内筒１５から離れる方向に突き出た部分が外筒１２に掛かるようにしたものになっている。

【0032】

図３に、支持具３０の概略構成を示す。図３は、支持具３０の分解斜視図である。支持具３０は、本実施の形態では、２個１組で用いられるように構成されている。支持具３０は、バンド３１と、爪片３３とを有している。バンド３１は、内筒１５の外面を包む部分である。バンド３１は、典型的には、矩形の薄板状部材が曲がった構成になっている。バンド３１を構成する元となる矩形の薄板状部材は、対向する一対の辺が２組存在し、その一方の組の辺は内筒１５の外周の半分の長さとなっており、他方の組の辺は隣接するノズル２０の間の空間の長さよりも短い長さとなっている。バンド３１は、元となる矩形の薄板状部材の、内筒１５の外周の半分の長さの１組の辺が、内筒１５の外径の曲率で湾曲して形成されている。

【0033】

バンド３１の湾曲していない辺には、爪片３３が接続されている。爪片３３は、外筒１２に掛かる小片である。逆に言えば、外筒１２には、爪片３３が掛かる挿通孔（不図示）が、適宜の位置に形成されている。爪片３３は、バンド３１の半円の直径の仮想延長線上に延びている。爪片３３は、バンド３１から延びる長さが、内筒１５と外筒１２との距離よりも長くなっている。なお、図３に示す例では、爪片３３の先端（バンド３１との接続辺に対向する辺）が折れ曲がっているが、これは外筒１２に取り付けた状態を示しているものである（ただし図３では支持具３０の構成の把握の容易のために外筒１２及び内筒１５を省略している）。

【0034】

バンド３１は、本実施の形態では、湾曲していない辺上の、爪片３３の隣に、切欠き３９が形成されている。切欠き３９は、典型的には、先端が折り曲げられる前の爪片３３と同じ大きさに形成されている。隣接した爪片３３及び切欠き３９の全体は、バンド３１の湾曲していない辺上の概ね中央に設けられている。また、対向する一対の辺にそれぞれ設けられた隣接した爪片３３及び切欠き３９は、バンド３１を構成する元となる矩形の薄板状部材の図心を対称中心とする点対称の配置になっていることが好ましい。このようになっていると、長尺の薄板状の原料から、バンド３１を湾曲させる前の支持具３０の型を切り出す際に、材料の無駄を省くことができる。支持具３０は、典型的には亜鉛めっき鋼板やステンレス鋼板等の金属材料を加工して形成されたものであるが、樹脂成形品が用いられてもよい。支持具３０は、爪片３３の先端が曲げられていない状態で、支持位置の１箇所につき、２個で内筒１５の外面を挟み込んだ後、爪片３３を外筒１２の挿通孔に通し、外筒１２の外側に突き出た爪片３３を外筒１２の外面に沿って折り曲げて用いられる。

【0035】

次に図４（Ａ）を参照して、一実施の形態に係る冷暖房システム１００を説明する。図４（Ａ）は、冷暖房システム１００の概略構成を示す斜視図である。冷暖房システム１００は、典型的には建物内に設置され、建物内の空間の冷暖房を行うものである。ここで、冷暖房を行うとは、状況に応じて冷房又は暖房のいずれかを行うことをいう。冷暖房システム１００としては、季節等に応じて、冷房及び暖房のいずれをも行うことができる能力を有している。

【0036】

冷暖房システム１００は、一実施の形態に係るコンクリート構造体５０を備えている。コンクリート構造体５０は、上述の輻射体１０を仮想平面上に複数本平行に並べ、これをコンクリート５１で覆って構成されている。コンクリート５１は、複数の輻射体１０の外筒１２の外周側面全体を覆って一体に成形されており、輻射体１０の両端面は覆っていない。なお、図４（Ａ）では、コンクリート５１の内部の構成を示すために、コンクリート５１の一部を切り欠いて示している。また、以下の説明において輻射体１０の構成に言及しているときは、適宜図１（Ａ）及び図１（Ｂ）並びに図２を参照することとする。隣り合う輻射体１０の間には、コンクリート５１が、３０ｍｍ以上、好ましくは４０ｍｍ以上、より好ましくは５０ｍｍ以上充填されるように、輻射体１０の間隔を決定するとよい。各輻射体１０が配列された方向に対して直交する方向（各輻射体１０を水平に配置した場合の上方及び下方）には、それぞれ、コンクリート５１のかぶりが３０ｍｍ～４０ｍｍ～５０ｍｍ程度となるようにするとよい。コンクリート５１は、現場（建物の施工場所）で打設してもよく、工場でプレキャストコンクリートとして製造したコンクリート構造体５０を現場に搬入することとしてもよい。コンクリート５１に複数の輻射体１０が埋設されたコンクリート構造体５０は、床（階下の空間にとっては天井）に用いられる場合、ボイドスラブとして機能し得る。換言すれば、コンクリート構造体５０は、ボイドスラブのボイド内に内筒１５及びノズル２０を設けたものと見ることができ、あるいは外筒１２をボイド型枠と見ることができる。したがって、コンクリート構造体５０は、床に用いられる場合、ボイドスラブの特徴である、遮音性の高い高剛性スラブとすることができる、小梁のない空間を実現することができる、等といった利点を享受することができる。

【0037】

冷暖房システム１００は、上述のコンクリート構造体５０のほか、空調機６１を備えている。空調機６１は、温調空気Ａの温度を調節する機器であり、温度調節機に相当する。空調機６１は、天井裏の空間に配置してもよく、その他の空間に配置してもよい。空調機６１は、コイル（不図示）と、ファン（不図示）とを有している。コイルは、空調機６１に導入された温調空気Ａを冷却又は加熱するものである。コイルは、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。コイルのチューブには、多数のフィンが設けられている。コイルは、多数のフィンの間に温調空気Ａを通過させて、冷水又は温水と温調空気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温調空気Ａに伝達させるように構成されている。ファンは、コイルで温度が調節された温調空気Ａをコンクリート構造体５０の輻射体１０に向けて圧送するものである。なお、空調機６１は、温調空気Ａの温度を調節することができれば足り、温調空気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６１から供給された温調空気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６１が温調空気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。

【0038】

冷暖房システム１００は、本実施の形態では、空調機６１とコンクリート構造体５０との間における温調空気Ａの搬送のため、さらに、分配ダクト６３と、収集ダクト６５と、往ダクト６８とを備えている。分配ダクト６３は、コンクリート構造体５０内の各輻射体１０の内筒１５に、温調空気Ａを分配する部材である。分配ダクト６３に接続される側の輻射体１０の端部には、図４（Ｂ）に示すように、短管４１と、外筒キャップ４３とが設けられている。短管４１は、輻射体１０の内筒１５と分配ダクト６３とを接続する管である。外筒キャップ４３は、内筒１５内部を除いた外筒１２の端部（外筒１２の端面に表れる吐出空間１８部分）を塞ぐ部材である。外筒キャップ４３は、短管４１が通る開口が形成されている。換言すれば、短管４１は、外筒キャップ４３を貫通して内筒１５の端部に接続されている。分配ダクト６３は、複数の短管４１（内筒１５）が並ぶ方向（幅方向）に細長い筒状に形成されている。分配ダクト６３は、長手方向に直交する断面の形状が、典型的には矩形に形成されているが、円形や楕円形、多角形であってもよい。分配ダクト６３は、長手方向の大きさ（筒状の側面の大きさ）が、複数の短管４１の各端面全体を包含する大きさになっており、当該筒状の側面に、短管４１を介して各輻射体１０の端面が接続されている。分配ダクト６３の、各輻射体１０が接続される側面の高さは、コンクリート構造体５０の厚さと同じになっていることが好ましい。分配ダクト６３と輻射体１０とは、短管４１を介して連絡しており、温調空気Ａが分配ダクト６３から輻射体１０内に流入することができるようになっている。分配ダクト６３は、細長い筒状の一端に、温調空気Ａを導入する導入口６４が形成されている。分配ダクト６３は、本実施の形態では、輻射体１０との連絡口及び導入口６４以外の部分に開口が形成されておらず、導入口６４から導入した温調空気Ａのすべてを各輻射体１０へ導くことができるようになっている。

【0039】

収集ダクト６５は、各輻射体１０を流れた温調空気Ａを収集する部材である。収集ダクト６５に接続される側の輻射体１０の端部には、図４（Ｃ）に示すように、内筒キャップ４５が設けられている。内筒キャップ４５は、内筒１５の端面を塞ぐ部材である。収集ダクト６５に接続される側の輻射体１０の端部は、内筒１５の端面は内筒キャップ４５で塞がれているが、外筒１２の端面は塞がれておらず、内筒１５内部を除いた外筒１２の端部（外筒１２の端面に表れる吐出空間１８部分）は開口している。収集ダクト６５は、典型的には、分配ダクト６３と同じ大きさ及び形状を有している。しかしながら、温調空気Ａを収集する機能を果たすことができれば、分配ダクト６３と異なる形状や大きさであってもよい。収集ダクト６５は、長手方向の大きさ（筒状の側面の大きさ）が、複数の輻射体１０の各端面全体を包含する大きさになっており、当該筒状の側面に、各輻射体１０の端面が接続されている。収集ダクト６５の、各輻射体１０が接続される側面の高さは、コンクリート構造体５０の厚さと同じになっていることが好ましい。収集ダクト６５と外筒１２の端面に表れる吐出空間１８部分とは、両者の接続部分において連絡しており、温調空気Ａが輻射体１０内の吐出空間１８から収集ダクト６５に流入することができるようになっている。収集ダクト６５は、細長い筒状の一端に、温調空気Ａを排出する還流口６６が形成されている。本実施の形態では、分配ダクト６３の導入口６４から最も遠い輻射体１０に対して、収集ダクト６５の還流口６６が最も近くなるように、収集ダクト６５の長手方向端部に還流口６６が形成されている。還流口６６には、本実施の形態ではガラリが設けられている。収集ダクト６５は、本実施の形態では、輻射体１０との連絡口及び還流口６６以外の部分に開口が形成されておらず、輻射体１０から収集ダクト６５へ流出した温調空気Ａのすべてを還流口６６へ導くことができるようになっている。なお、コンクリート構造体５０がプレキャストコンクリートとして工場で製造される場合、工場においてコンクリート構造体５０に分配ダクト６３（短管４１と外筒キャップ４３とを含む）及び／又は収集ダクト６５（内筒キャップ４５を含む）を取り付けてもよい。また、分配ダクト６３（短管４１と外筒キャップ４３とを含む）及び／又は収集ダクト６５（内筒キャップ４５を含む）をコンクリート５１で覆って一体に成形してもよい。換言すれば、分配ダクト６３（短管４１と外筒キャップ４３とを含む）及び／又は収集ダクト６５（内筒キャップ４５を含む）がコンクリート構造体５０の構成要素に含まれていてもよい。

【0040】

コンクリート構造体５０に分配ダクト６３及び収集ダクト６５が取り付けられたもの（以下、これを「集合体」という場合がある。）は、全体として矩形の板状に形成されている。分配ダクト６３の導入口６４と、収集ダクト６５の還流口６６とは、全体として矩形の集合体の対角に位置するように構成されている。空調機６１の吐出側と分配ダクト６３の導入口６４とは、往ダクト６８で接続されている。収集ダクト６５の還流口６６には、本実施の形態では、ダクトが接続されておらず、還流口６６が表れている空間に開放されている。これに伴い、空調機６１には、空調機６１の周囲の空気が取り込まれるようになっている。

【0041】

引き続き図４（Ａ）～図４（Ｃ）を参照して、冷暖房システム１００の作用を説明する。輻射体１０及びコンクリート構造体５０の作用は、冷暖房システム１００の作用の一環として説明する。以下の説明において、輻射体１０の構成に言及しているときは、適宜図１（Ａ）及び図１（Ｂ）並びに図２を参照することとする。冷暖房システム１００を作動させる際、まず、空調機６１を起動する。すると、空調機６１の周辺の空気が空調機６１に導入される。空調機６１に導入された空気は、コイルを通過する際、冷房時は冷やされ、暖房時は温められ、温度が調節された温調空気Ａとなる。コイルを通過することで生成された温調空気Ａは、ファンによって、空調機６１から吐出される。空調機６１から吐出された温調空気Ａは、往ダクト６８を流れた後に分配ダクト６３に流入する。分配ダクト６３に流入した温調空気Ａは、往ダクト６８が接続された側とは反対側の端部に向けて流れる。分配ダクト６３内を流れる温調空気Ａは、長手方向に配列された輻射体１０に接続された短管４１に出会う度に、短管４１を介して輻射体１０に流入する。

【0042】

分配ダクト６３から短管４１を介して各輻射体１０に流入した温調空気Ａは、短管４１が接続されている内筒１５の内部に流入する。内筒１５の内部に流入した温調空気Ａは、内筒キャップ４５が設けられている側の端部に向かって内筒１５の内部を流れる。内筒１５の内部を流れる温調空気Ａは、内筒１５の長手方向に沿って配置されたノズル２０に出会う度に、流入口２２からノズル２０の内部に流入する。なお、内筒１５の末端は内筒キャップ４５で塞がれているため、内筒１５に流入した温調空気Ａのすべてがいずれかのノズル２０に流入する。各ノズル２０の流入口２２からノズル２０の内部に流入した温調空気Ａは、差込体２１の内部を通過して露出体２５の内部に至り、露出体２５の内部において湾曲部２６の湾曲に沿って流れの向きを変え、吐出口２８から吐出空間１８に流出する。吐出口２８から吐出空間１８に流出した温調空気Ａは、吐出口２８が外筒１２に近接して配置されているため、外筒１２の内壁に沿って流れる。また、本実施の形態では、吐出口２８が、内筒１５の長手方向に直交する方向を向いているので、温調空気Ａは、主として外筒１２の周方向に流れつつ、全体として分配ダクト６３側から収集ダクト６５側に移動する。吐出空間１８に流出した温調空気Ａが外筒１２の内壁に沿って流れる際、温調空気Ａが保有する冷熱又は温熱が外筒１２に伝達される。このとき、吐出口２８から流出する温調空気Ａの流速が概ね３ｍ／ｓ～５ｍ／ｓとなるように吐出口２８の大きさが形成されていると、外筒１２の内壁付近に存在し得る静止空気（速度境界層）が除去され又は厚さが減少し、熱伝達率が増加することとなる。熱伝達率が増加することで、温調空気Ａが保有する冷熱又は温熱のより多くが外筒１２に伝達することになる。さらに、本実施の形態では、ノズル２０が長手方向に沿って所定の間隔で複数設けられていると共に、隣接するノズル２０の吐出口２８が交互に逆方向を向いているので、外筒１２全体に冷熱又は温熱を伝達させることができる。このように、輻射体１０では、温調空気Ａが流れることによって、温調空気Ａが保有する冷熱又は温熱が効果的に外筒１２に伝達される。外筒１２に伝達された冷熱又は温熱は、外筒１２を包み込んでいるコンクリート５１に伝達され、コンクリート５１の温度を低下又は上昇させる。

【0043】

外筒１２からの冷熱又は温熱の伝達により、冷房時は冷やされ、暖房時は温められたコンクリート５１は、表面から冷熱又は温熱を輻射して、コンクリート５１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コンクリート５１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、コンクリート５１から冷熱が輻射されると表現している。冷暖房システム１００では、コンクリート５１を冷却又は加熱する熱媒体が温調空気Ａであるので、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、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。この点、本実施の形態に係る冷暖房システム１００は、熱媒体が温調空気Ａであるので、負荷変動時の追従性に優れている。

【0044】

各輻射体１０において、各ノズル２０の吐出口２８から吐出されて外筒１２の内壁に沿って流れながら吐出空間１８内を収集ダクト６５の方に移動する温調空気Ａは、収集ダクト６５に至ると、吐出空間１８から収集ダクト６５の内部に流入する。各輻射体１０から収集ダクト６５に流入した温調空気Ａは、還流口６６に向けて収集ダクト６５を流れる。このとき、還流口６６が設けられた収集ダクト６５の端部は、前述のように、往ダクト６８が接続された分配ダクト６３の端部に対して対角に位置している。このため、各輻射体１０を流れた温調空気Ａが導入口６４から還流口６６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）、コンクリート５１の全体をムラなく冷却又は加熱することができる。収集ダクト６５を流れて還流口６６に到達した温調空気Ａは、還流口６６が表れている空間（典型的にはコンクリート５１からの冷熱又は温熱の輻射により冷暖房が行われる空間）に拡散される。還流口６６から拡散された分の空気は、別途空調機６１の周囲の空気から空調機６１に取り込まれ、以降、上述の作用を繰り返す。

【0045】

以上で説明したように、本実施の形態に係る輻射体１０によれば、ノズル２０から吐出空間１８に流出させた温調空気Ａを、外筒１２の内壁に沿って流している。これにより、温調空気Ａが保有する冷熱又は温熱を効率よく外筒１２に伝達させることができ、外筒１２が冷熱又は温熱を発することができる。また、吐出口２８から流出した温調空気Ａが、外筒１２の内壁の近傍の速度境界層を除去又は厚さを減少させることができる場合は、より多くの冷熱又は温熱を外筒１２に伝達させることができる。また、ノズル２０が長手方向に沿って所定の間隔で複数設けられていると共に、隣接するノズル２０の吐出口２８が交互に逆方向を向いているので、外筒１２全体に冷熱又は温熱を伝達させることができる。また、本実施の形態に係るコンクリート構造体５０によれば、床に用いられる場合にボイドスラブとして機能させることができ、輻射板及びボイドスラブの利点を併せ持つ構造体とすることができる。また、本実施の形態に係る冷暖房システム１００によれば、上述の輻射体１０を備えるコンクリート構造体５０を備えるので、コンクリート５１から熱輻射が行われることで、冷暖房対象空間を効率よく冷房又は暖房することができる。

【0046】

次に図５（Ａ）及び図５（Ｂ）を参照して、一実施の形態の変形例に係る冷暖房システム２００を説明する。図５（Ａ）は冷暖房システム２００の概略構成を示す分解斜視図、図５（Ｂ）は冷暖房システム２００の概略構成を示す斜視図である。冷暖房システム２００は、冷暖房システム１００（図４（Ａ）参照）と構成が類似しているが、コンクリート構造体５０（図４（Ａ）参照）に代えて、一実施の形態に係る輻射ユニット７０が設けられている点が、主として異なっている。輻射ユニット７０は、前述の輻射体１０を仮想平面上に複数本平行に並べ、これを反射板７１で覆って構成されている。つまり、輻射ユニット７０は、コンクリート構造体５０（図４（Ａ）参照）において複数の輻射体１０をコンクリートで覆う代わりに、反射板７１を設けた構成になっている。反射板７１は、輻射体１０から輻射された冷熱又は温熱の一部を所定の方向（所望の方向）に反射させることで、当該所定の方向に輻射される熱量を増加させるものである。

【0047】

反射板７１は、典型的には、仮想平面上に配列された複数の輻射体１０のすべてを平面視において包含できる大きさに形成されている。反射板７１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７１の形状は、輻射体１０からの輻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７１は、輻射体１０に対向する面であって輻射体１０からの輻射熱を反射させる反射面７２が、輻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７２の輻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７２全体に塗布することが挙げられる。他方、反射面７２の裏側の裏面７３は、例えば金属光沢を有する輻射率の小さい銀色等にして、裏面７３からの輻射を抑制することが好ましい。このような反射板７１を設けると、輻射体１０からの熱輻射に指向性を持たせることができる。反射板７１は、仮想平面上に配列された複数の輻射体１０を全体として矩形板と見立てたときに、当該矩形板の一方の面を覆うように設けられている。

【0048】

冷暖房システム２００は、上述の輻射ユニット７０のほか、冷暖房システム１００（図４（Ａ）参照）と同様の、空調機６１と、分配ダクト６３（短管４１及び外筒キャップ４３を含む）と、収集ダクト６５（内筒キャップ４５を含む）とを備えている。なお、図５（Ａ）では、空調機６１まわりの図示を省略している。輻射ユニット７０の各輻射体１０に対する分配ダクト６３及び収集ダクト６５の接続態様は、冷暖房システム１００（図４（Ａ）参照）と同様である。また、空調機６１と分配ダクト６３の導入口６４とが往ダクト６８で接続されている点も、冷暖房システム１００（図４（Ａ）参照）と同様である。しかしながら、冷暖房システム２００では、収集ダクト６５の還流口６６に関し、ガラリを介して還流口６６が表れている空間に開放されているのではなく、還ダクト６９によって還流口６６と空調機６１の吸い込み側とが接続されている。冷暖房システム２００は、典型的には、輻射ユニット７０及び空調機６１が共に冷暖房対象空間の天井に設置される。このため、輻射ユニット７０と空調機６１とが相互に近接して配置され、往ダクト６８及び還ダクト６９が比較的短くて済む。輻射ユニット７０は、反射板７１が冷暖房対象空間に対して輻射体１０よりも遠い位置になるように配置される。したがって、反射板７１の反射面７２が、冷暖房対象空間の方を向くようになる。冷暖房システム２００の上記以外の構成は、冷暖房システム１００（図４（Ａ）参照）と同様である。

【0049】

上述のように構成された冷暖房システム２００の作用を説明する。冷暖房システム２００の作動に際し、空調機６１を起動すると、空調機６１において温調空気Ａが生成され、生成された温調空気Ａが往ダクト６８及び分配ダクト６３を介して各輻射体１０に流入することは、冷暖房システム１００（図４（Ａ）参照）と同様である。また、各輻射体１０に流入した温調空気Ａが、収集ダクト６５に至るまでの間に、保有する冷熱又は温熱を外筒１２に伝達することも、冷暖房システム１００（図４（Ａ）参照）と同様である。

【0050】

そして、冷暖房システム２００では、温調空気Ａからの冷熱又は温熱の伝達により冷やされ又は温められた外筒１２は、表面から冷熱又は温熱を輻射して、外筒１２に面した冷暖房対象空間の冷房又は暖房を行う。このとき、冷暖房対象空間の反対側を向く外筒１２の面から輻射された熱は、反射板７１の反射面７２で反射して、冷暖房対象空間に輻射される。このため、外筒１２の側面全体から輻射された熱は、ほとんどが冷暖房対象空間に向かうこととなり、効率的に冷暖房対象空間の冷暖房を行うことができる。なお、冷房時は、冷房対象空間に存在する物体の熱が外筒１２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、外筒１２から冷熱が輻射されると表現している。また、冷暖房システム２００においても、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、負荷変動時の追従性に優れている。

【0051】

各輻射体１０を流れ終えた温調空気Ａが、収集ダクト６５に流入し、還流口６６に向けて収集ダクト６５を流れることは、冷暖房システム１００（図４（Ａ）参照）と同様である。その後、冷暖房システム２００では、還流口６６に到達した温調空気Ａが、還ダクト６９を流れて空調機６１に導入される。空調機６１に導入された温調空気Ａは、再び温度調節された後に空調機６１から吐出され、以降、上述の作用を繰り返す。このように作用する冷暖房システム２００によれば、輻射体１０（外筒１２）から輻射された冷熱又は温熱が、反射板７１の助けを借りて、ほとんどが冷暖房対象空間に向けられるので、冷暖房対象空間に対する効率のよい輻射冷暖房を行うことができる。

【0052】

以上の説明では、外筒１２の軸線直交断面の形状が、陸上競技用トラックのような形状であるとしたが、楕円形であってもよく、円形であってもよい。外筒１２の軸線直交断面の形状が円形である場合は、ノズル２０を、内筒１５の円周上の任意の位置に設置することとしてもよい。例えば、内筒１５の長手方向に所定の間隔で配置するノズル２０を、内筒１５の軸線直交断面で見て所定の角度（例えば、６０°、９０°、１２０°等）ずつずらして配置することとしてもよい。

【0053】

以上の説明では、吐出口２８の向きが、内筒１５の長手方向に直交する方向であるとしたが、内筒１５の長手方向に直交する方向に対して温調空気Ａの流れ方向下流側に所定の角度（例えば、１５°、３０°、４５°、６０°、７５°等）で傾いていてもよい。また、隣接するノズル２０の吐出口２８の向きである第１の方向と第２の方向とが反対方向（第１の方向のベクトルと第２の方向のベクトルとのなす角が１８０°）であるとした。しかしながら、第１の方向と第２の方向とのなす角は、１５０°、１２０°、９０°、６０°、３０°等であってもよい。

【0054】

以上の説明では、コンクリート構造体５０が床（階下の空間にとっては天井）に用いられる場合について言及したが、壁に用いられることとしてもよい。また、以上の説明では、輻射ユニット７０が冷暖房対象空間の天井に設置されることとしたが、壁に設置されることとしてもよい。

【0055】

以上の説明では、冷暖房システム１００（図４（Ａ）参照）において、収集ダクト６５の還流口６６が、ガラリを介して還流口６６が表れている空間に開放されていることとした。しかしながら、冷暖房システム１００（図４（Ａ）参照）において、冷暖房システム２００（図５（Ｂ）参照）のように還流口６６と空調機６１とを還ダクト６９で接続してもよい。他方、冷暖房システム２００（図５（Ｂ）参照）においては、収集ダクト６５の還流口６６と空調機６１とが還ダクト６９で接続されていることとした。しかしながら、冷暖房システム２００（図５（Ｂ）参照）において、冷暖房システム１００（図４（Ａ）参照）のように、還ダクト６９を設けずに、収集ダクト６５の還流口６６がガラリを介して還流口６６が表れている空間に開放されることとしてもよい。

【符号の説明】

【0056】

１０ 輻射体
１２ 外筒
１５ 内筒
１８ 吐出空間
２０ ノズル
２８ 吐出口
３０ 支持具
３１ バンド
３３ 爪片
５０ コンクリート構造体
５１ コンクリート
６１ 空調機
７０ 輻射ユニット
７１ 反射板
Ａ 温調空気

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】