JPH0436306B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、蓄熱装置を付設した、たとえば一般
家屋用として配設されるヒートポンプ式空気調和
機に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来より用いられる蓄熱装置は、たとえば大規
模な排熱回収システムの一部として採用されてい
るものから、いわゆるソーラハウスの一部として
採用される砕石蓄熱式のもの、砕石と水タンク併
用蓄熱式のもの、水蓄熱式のもの、あるいは氷
（潜熱蓄熱材）蓄熱式のもの等、多種に亘る。

ところで、ソーラハウスになつていない一般家
屋においても、何等かの手段で蓄熱ができれば、
省エネ効果およびランニングコストの点から有利
であること言う迄もない。その点、上記大規模排
熱回収システムの蓄熱装置は論外であるが、砕石
蓄熱式以下のものが、注目されている。

上記砕石式の蓄熱装置は、安価に構成でき、加
熱性能が良く優れた装置ではあるが、温度再生効
率が低いとともに空気抵抗が大であり、かつ抵抗
値が設計段階で正確に把握できない。しかも、装
置自体大形化して、必要な専有スペースが大とな
るなどの欠点がある。また、水を使用する蓄熱装
置においては、かなり大型の水タンクおよび熱交
換水を導く配管類が必要となり、一般家庭では保
守管理に手間がかかつて面倒である。氷を用いた
蓄熱装置では、さらに複雑な構成となり、一般的
でない。

ところで一般家屋においては、冷房運転と暖房
運転とを切換可能としたヒートポンプ式空気調和
機が多用される傾向にあり、これに接続するのに
最適な蓄熱装置の開発が要望されている。すなわ
ち、蓄熱装置を併用できれば、空気調和機の熱出
力の調整範囲が拡大し、ヒートポンプ単体の熱出
力よりも大なる熱出力の取出が可能になつて、多
室冷暖房運転ができる。換言すれば、より小さい
出力の空気調和機ですむこととなる。さらに、ヒ
ートポンプ式空気調和機の性質上、深夜電力を利
用でき、特に夏期におけるピーク電力の緩和を図
れ、かつ朝の立上がり負荷に素早く対応できるこ
ととなる。

このような種々の利点がありながら、普及に至
つていない理由は、小型で低コストでありなが
ら、熱的特性に優れた高性能の蓄熱装置が開発さ
れていないところにある。

〔発明の目的〕

本発明は、上記事情に着目してなされたもので
あり、その目的とするところは、通風抵抗が小さ
く、かつ温度の再生効率が高く、ヒートポンプ式
空気調和機に最適な蓄熱性を備えて、一般家屋や
小規模建築物の空気調和をコンパクトなシステム
で構成できる蓄熱機能付きヒートポンプ式空気調
和機を提供しよとするものである。

〔発明の概要〕

すなわち本発明は、ヒートポンプ式の冷凍サイ
クルを構成する室内側熱交換器から吹き出される
熱交換空気を被熱交換室に導くメーンダクトを備
え、このメーンダクトから熱交換空気の一部を分
流させて導く蓄熱装置を備え、この蓄熱装置で熱
交換してから導出する熱交換空気を上記室内側熱
交換器および被熱交換室に導く補助ダクトを備え
たものにおいて、上記蓄熱装置は、少なくとも一
側面に間隔子が突設される多数枚の蓄熱板を鉛直
方向に立て、上記間隔子を隣接する蓄熱板の側面
に重ね合わせ、この蓄熱体の隣接する蓄熱板と上
記間隔子によつて熱交換空気を水平方向に沿つて
導通する空気通路を具備したことを特徴とする蓄
熱機能付きヒートポンプ式空気調和機である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて説
明する。第１図は、たとえば一般家屋における空
気調和システムを概略的に示す。１は被熱交換室
であり、この床下には後述する蓄熱装置Ｓが設け
られる。蓄熱装置Ｓの一端部側にはたとえば壁な
どを利用したメーンダクト２、他端部側には補助
ダクト３が連通する。上記メーンダクト２は被熱
交換室１の天井にまで延出されていて、中途部に
は送風ダンパ４により開閉される導通口５が設け
られる。この上部には、空調用フアン６とプレナ
ム室７とが設けられる。プレナム室７からは複数
本の天井ダクト８……が接続され、被熱交換室１
の天井に設けられる吹出口９……にそれぞれ連通
する。なお、上記天井ダクト８……のそれぞれ中
途部には空調用ダンパ１０……が設けられる。一
方、上記導通口５には吸込フアン１１を収容する
吸込ダクト１２が連通していて、端部には一般的
なヒートポンプ式空気調和機Ｈの室内側熱交換器
１３が配設される。この室内側熱交換器１３に上
記補助ダクト３の開口部が対向する。被熱交換室
１の外部には、上記ヒートポンプ式空気調和機Ｈ
の室外ユニツト１４が配設される。この室外ユニ
ツト１４は、圧縮機１５、四方切換弁１６、室外
側熱交換器１７および送風フアン１８などがユニ
ツト化されたものであり、上記室内側熱交換器１
３とは冷媒管１９を介して連通される。２０はソ
ーラシステムであり、家屋の屋根には太陽熱集熱
器２１が配設される。この太陽熱集熱器２１の傾
斜上部と上記メーンダクト２の下端部とは集熱ダ
クト２２によつて連通され、かつメーンダクト２
との連通部はソーラ用ダンパ２３によつて開閉自
在となつている。上記太陽熱集熱器２１の傾斜下
部と被熱交換室１内とは戻りダクト２４によつて
連通されてなる。

つぎに、上記蓄熱装置Ｓについて説明する。第
２図に示すように、２５は断熱材からなり密閉さ
れた装置本体であり、この両側部を空間室２６，
２６とし、残りのスペースに蓄熱体２７が充填さ
れる。一方の空間室２６には、上記メーンダクト
２が接続する開口部２６ａが設けられ、他方の空
間室２６には上記補助ダクト３が接続される図示
しない開口部が設けられる。上記蓄熱体２７は、
第４図に示すような蓄熱板２８を多数枚組み合せ
てなる。この蓄熱板２８は、アスベストを含まな
い特殊セメント材や、プレスモルタル材もしくは
特殊石膏材などから形成され、かつ素材の比熱を
上げるべく略矩形板状にプレス加工される。その
一側面で、かつ両端部に沿つて間隔子であるとこ
ろの突起部２９，２９が一体に設けられる。

第３図に示すように、蓄熱板２８……を多数枚
鉛直方向に立てて突起部２９，２９を隣接する蓄
熱板２８の平坦な側面に重ね合せて蓄熱体２７を
構成する。ただし、上記突起部２９，２９の向き
を全て同一方向に揃えて、蓄熱板２８……相互間
に間隙を形成する。再び第２図に示すように、上
記間隙が空間室２６，２６に向くようにして蓄熱
体２７を配設することにより、間隔は水平方向に
沿つて熱交換空気を導くための空気通路３０を形
成する。このように蓄熱板２８は、要求性能に合
せて工場生産されるので、品質、施工管理が安定
する。

しかして、深夜電力を利用して蓄熱を行うに
は、ヒートポンプ式空気調和機Ｈを駆動するとと
もに吸込フアン１１を駆動し、送風ダンパ４を開
放する。室内側熱交換器１３を導通して熱交換さ
れた空気（冷気もしくは暖気）はメーンダクト２
を介して蓄熱装置Ｓに導かれ、空気通路３０を導
通する間に蓄熱体２７と熱交換する。したがつ
て、冷気または暖気の熱は蓄熱体２７に蓄えられ
る。補助ダクト３を介して蓄熱装置Ｓから排出さ
れる熱交換後の空気は、再び室内側熱交換器１３
に吸込まれ、上述の経路を循環して蓄熱作用がな
される。

また、ソーラシステム２０を利用して蓄熱する
には、ソーラ用ダンパ２３を開放すればよい。太
陽熱集熱器２１と熱交換して暖められた暖気は、
集熱ダクト２２を介して蓄熱装置Ｓに導かれ、蓄
熱される。

なお、それぞれの冷気もしくは暖気などの熱交
換空気が蓄熱体２８に設けられる空気通路３０を
導通する際、これは各蓄熱板２８……の表裏面に
接触して全面的に熱交換されるので、蓄熱特性が
よい。空気通路３０は一方向に沿つて整然と設け
られているので、通風抵抗が小さくてすむ。ま
た、蓄熱体２７および空気通路３０の容積など予
め設定できるので、蓄熱量および通風抵抗値の算
出が容易である。

必要に応じて被熱交換室１を空気調和するに
は、送風ダンパ４を閉成して空調用フアン６を駆
動する。すると、蓄熱装置Ｓに蓄えられた冷気も
しくは暖気はメーンダクト２を上昇し、プレナム
室７で整圧された吹出口９……から被熱交換室１
に吹出される。すなわち、被熱交換室１で熱交換
して、空気調和がなされることになる。熱交換後
の被熱交換室１からの戻りの空気は補助ダクト３
に吸込まれ、再び蓄熱装置Ｓと熱交換して上述の
経路を循環する。蓄熱装置Ｓには、図示しない蓄
熱センサが設けられていて、蓄熱体２７の蓄熱が
なくなり温度変化が大になるヒートポンプ式空気
調和機Ｈに信号を送り、これを駆動する。空気調
和機Ｈは、直接被熱交換室１の空気調和をなす。
この際、空気調和が各被熱交換室１……同時に行
われず、余分なエネルギがあれば、それを蓄熱装
置Ｓに蓄熱すること言う迄もない。

上記ヒートポンプ式空気調和機Ｈは成績係数を
高く維持しなければならず、そのため蓄熱体２７
の熱交換作用によるわずかの温度降下でも影響が
大となる。換言すれば、蓄熱装置Ｓは温度の再生
効率が高くなければならない。蓄熱体２７から外
部に熱が逃げないよう断熱が完全であるとする
と、温度再生効率はつぎの要素から決定される。
すなわち、蓄熱体２７の単位体積当りの流体との
伝熱面積および熱伝達率、蓄熱装置Ｓの奥行き深
さと熱の出入れ切換時間などである。蓄熱体２７
の表面積が広く、かつ奥行きが長いほど流体の流
れ抵抗が大になる。したがつて、上述のように構
成すれば、流体である空気の流れ抵抗が小さくて
すみ、かつ伝熱面積も大きくとれることとなる。

なお上記実施例においては、蓄熱板２８の一側
面両端部に沿つて間隔子であるところの突起部２
９，２９を設けたが、これに限定されるものでは
なく、たとえば第５図ないし第１０図に示すよう
なものであつてもよい。すなわち、第５図に示す
蓄熱板２８ａは、両端部および略中央部に沿つて
突起部２９ａ……を設けてなる。第６図に示す蓄
熱板２８ｂは、その一側面にさらに多数の突起部
２９ｂ……を設けてなる。第７図に示す蓄熱板２
８ｃは、その両面側に多数の突起部２９ｃ……を
設けてなる。第８図に示す蓄熱板２８ｄは、その
一側面に複数の円形状の突起部２９ｄ……を設け
てなる。第９図に示す蓄熱板２８ｅは、断面波型
に折曲されてなり、その両面に一体に突起部２９
ｅ……が形成される。第１０図に示す蓄熱板２８
ｆ……は、さらに細かい波型に折曲され、多数の
突起部２９ｆ……が両面側に形成されてなる。い
ずれの蓄熱板２８ａないし２８ｆも材質的には上
記実施例と同一のものを使用し、かつこれらを鉛
直方向に立てて同じ向きに多数枚重ね合せて蓄熱
体を構成するようになつている。上記突起部２９
ａないし２９ｆがあることにより空気通路が確保
されること言う迄もない。

また、上記いずれの実施例においても間隔子を
蓄熱板と一体に設けたが、これに限定されるもの
ではなく、蓄熱板とは全く別体の間隔子を用意
し、これを蓄熱板相互間に介在されるようにして
もよい。

この他、本発明の要旨を越えない範囲内で種々
変形実施可能なこと、勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、熱交換空
気の流れ抵抗が小さく、伝熱面積を大きくとれて
蓄熱特性に優れ、かつ組立が容易で廉価な蓄熱装
置を備え、ヒートポンプ式空調システムとの組み
合わせによりヒートポンプの熱出力の調整が可能
で、より大きな熱出力を取り出しでき、空調運転
の立上り、操作、メンテナンス、ランニングコス
トなどの点で著しい効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示
し、第１図は一般家屋における空調設備の概略的
構成図、第２図は蓄熱装置の一部切欠した斜視
図、第３図は蓄熱体の斜視図、第４図は蓄熱板の
斜視図、第５図ないし第１０図は本発明の他の実
施例を示す互いに異なる形状の蓄熱板の斜視図で
ある。 １３……室内側熱交換器、１……被熱交換室、
２……メーンダクト、Ｓ……蓄熱装置、３……補
助ダクト、２９……間隔子（突起部）、２８……
蓄熱板、２７……蓄熱体、３０……空気通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ヒートポンプ式の冷凍サイクルを構成する室
   内側熱交換器と、この室内側熱交換器から吹き出
   される熱交換空気を被熱交換室に導くメーンダク
   トと、このメーンダクトから熱交換空気の一部を
   分流させて導く蓄熱装置と、この蓄熱装置で熱交
   換してから導出する熱交換空気を上記室内側熱交
   換器および被熱交換室に導く補助ダクトとから構
   成されるものにおいて、上記蓄熱装置は、少なく
   とも一側面に間隔子が突設される多数枚の蓄熱板
   と、これら蓄熱板を鉛直方向に立て上記間隔子を
   隣接する蓄熱板の側面に重ね合わせてなる蓄熱体
   と、この蓄熱体の隣接する蓄熱板と上記間隔子に
   よつて形成され熱交換空気を水平方向に沿つて導
   通する空気通路とを具備したことを特徴とする蓄
   熱機能付きヒートポンプ式空気調和機。