JPH0438996B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、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等を利用して蓄熱す
る蓄熱装置に関する。

〔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、ヒートポンプ単位の熱出
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
空気調和機等に最適な蓄熱性を備えて、一般家庭
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装置を提供しようとするもの
である。

〔発明の概要〕

すなわち本発明は、複数枚の蓄熱板を鉛直方向
に立てて互いの側面を重ね合わせてユニツト化
し、これらユニツトを一平面に蓄熱板の立てられ
た方向に並設し、上記蓄熱板相互間に熱交換空気
を導通してユニツトの並設方向である水平方向に
沿つて導く空気通路を設けたことを特徴とする蓄
熱装置である。

〔考案の実施例〕

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３図に示すように、複数
枚の鉛直方向に立てられた蓄熱板２８……と、こ
れら蓄熱板２８……の上下端部に嵌め込まれる枠
付スペーサ２９，２９とからなり、ユニツト化さ
れる。そして再び第２図に示すように、これらユ
ニツトは蓄熱板２８……の立てられた方向に一平
面に亘つて立設される。上記蓄熱板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の平板状
にプレス加工される。再び第３図に示すように上
記枠付スペーサ２９は、蓄熱板２８が嵌め込まれ
る凹部１２９ａ……を備え、凹部１２９ａ……相
互はリブ１２９ｂ……により区画される。蓄熱板
２８……は凹部１２９ａ……の長手方向に沿つて
嵌め込まれ、上記リブ１２９ｂ……により蓄熱板
２８……相互間に間〓である空気通路３０が形成
されることになる。間〓は正確に保たれるととも
に蓄熱板２８……は位置ずれすることなく纏めら
れる。また、枠付スペーサ２９の両側のリブ１２
９ｂ，１２９ｂは中間部のリブ１２９ｂ……の半
分の厚さに形成され、他の蓄熱体２７を横方向に
並べても、隣接する蓄熱板２８相互にも空気通路
３０が確保される。なお、下部側の枠付スペーサ
２９のみ図示しない水抜孔が設けられる。

再び第２図に示すように、ユニツト化された上
記蓄熱体２７は一平面に蓄熱板２８……の立てら
れた方向に沿つて並設され、かつ空気通路３０が
ユニツトの並設方向である水平方向に沿つて、そ
の両端が上記空間室２６，２６に向くように配設
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。例えば蓄冷時において、各蓄熱板２８…
…の側面に結露水が付着しても、これら蓄熱板２
８……相互間は枠付スペーサ２９によつて間〓か
らなる空気通路３０を有しているとともに鉛直方
向に立てられているので、結露水は円滑に流下し
て上記水抜き孔から容易に処理でき、熱交換率を
損わない。しかも、蓄熱された空気が上部の枠付
スペーサ２９から漏れずにすむ。

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。

このように、冷気もしくは暖気などのそれぞれ
の熱交換空気が蓄熱体２７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とヒートポンプ式空
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、上記蓄熱体２７は以下に述べるようにし
て構成してもよい。すなわち第４図は、上部にの
み枠付スペーサ２９を通して用い、下部の枠付ス
ペーサ２９ａ……は短い長さのものを必要に応じ
部分的に用いた蓄熱体２７Ａを示す。この方式は
蓄冷時に蓄熱板２８……の側面から結露水が流れ
ても、下端部に枠付スペーサ２９ａ……が部分的
に用いられているので、容易に結露水を処理でき
るという効果を奏する。

第５図は、上下部とも短い長さの枠付スペーサ
２９ａ……を用いた蓄熱体２７Ｂを示す。この場
合、空気通路３０から蓄熱体２７Ｂ上部にかけて
熱交換空気が漏れる。したがつて、蓄熱体２７Ｂ
の上部において何等かの手段で空気拡散を防ぐよ
う考慮する必要がある。なお、この方式は特に小
型タイプに適用するとよい。

第６図は、Ａに示すように１枚の蓄熱板２８の
上下端部に専用の枠付スペーサ２９ｂ，２９ｂを
嵌め込み、これをＢに示すごとく複数枚鉛直方向
に立てて横方向に並べ、Ｃに示すように梱包バン
ド３１によつて締結してなる蓄熱体２７Ｃであ
る。締結手段としては、この他、接着材による接
着、ワイヤによる止め、ボルトによる連結等が考
慮されるが、これらについては図を省略する。ま
た、上下部の枠付スペーサ２９ｂは長さの短いも
のを使用してもよい。

第７図のＡは、蓄熱板２８の側面に帯板状のス
ペーサ２９ｃを接着材もしくはビスを用いて取着
したものを示し、同図Ｂは蓄熱板２８の側面に掛
合溝３２，３２を設け、それぞれにスペーサであ
るガスケツト２９ｄ，２９ｄの一部を埋設したも
のであり、同図Ｃは蓄熱板２８の側面に設けた掛
合溝３２，３２にスペーサであるスプリング２９
ｅ，２９ｅの一部を埋設したものを示す。同図Ｄ
は、同図Ａで示したスペーサ２９ｃ，２９ｃを有
する蓄熱板２８……を、複数枚纏めて梱包バンド
３１で締結してなる蓄熱体２７Ｄを示す。いずれ
のスペーサ２９ｃ、ガスケツト２９ｄおよびスプ
リング２９ｅも、短い長さのものを用いてもよ
い。

なお上記各実施例においては、蓄熱板２８の一
側面に別体のスペーサを嵌め込んで空気通路３０
を形成するようにしたが、これに限定されるもの
ではなく、たとえば第８図ないし第１５図に示す
ようなものであつてもよい。すなわち、第８図に
示す蓄熱板２８ａは、上下端部に沿つて突起部２
９ｆ……を一体に設けてなる。そして、これを第
９図に示すように突起部２９ｆの方向を揃えて複
数枚鉛直方向に立てて突起部２９ｆ，２９ｆを隣
接する蓄熱板２８ａの平坦に側面に重ね合せ、か
つ梱包バンド３１にて締結してなる蓄熱体２７Ｄ
を示す。上下の突起部２９ｆ，２９ｆ相互間は間
〓が形成され、空気通路３０となること勿論であ
る。

第１０図に示す蓄熱板２８ｂは、その一側面の
上下端部とともに略中央部にも突起部２８ｆ……
を一体に設けたものである。

第１１図に示す蓄熱板２８ｃは、その一側面に
さらに多数の突起部２９ｆ……を一体に設けてな
る。

第１２図に示す蓄熱板２８ｄは、その両側面に
多数の突起部２９ｆ……を一体に設けてなる。

第１３図に示す蓄熱板２８ｅは、その一側面に
複数の円形状の突起部２９ｇ……を設けてなる。

第１４図に示す蓄熱板２８ｆは、断面波型に折
曲されてなるから、その両面に大きな突起部２９
ｈ……が必然的に形成されることになる。

第１５図に示す蓄熱板２８ｇ……は、さらに細
かい波型に折曲され、多数の小さな突起部２９ｉ
……が両面側に形成されてなる。いずれの蓄熱板
２８ａないし２８ｇも材質的には上記実施例と同
一のものを使用し、かつこれらを複数枚鉛直方向
に立てて互いの側面を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２９ｆないし２
９ｉ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。

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、組立構成
が簡単で、かつ通風抵抗が小さくて温度の再生効
率が高く、廉価で、コンパクトであり、立ち上が
り、操作とメンテナンス、ランニングコストなど
の点で著しい効果を奏し、かつヒートポンプ式空
気調和機との組み合せに最適な蓄熱特性を得られ
る蓄熱装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３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図は蓄熱体の一部斜視図、第４図ないし
第１５図は本発明の他の実施例を示し、第４図お
よび第５図は互いに異なるスペーサを備えた蓄熱
体の一部斜視図、第６図ＡないしＣはさらに異な
る蓄熱体の組立説明図、第７図ＡないしＣはそれ
ぞれ異なるスペーサを備えた蓄熱板の一部斜視
図、同図Ｄは同図Ａの蓄熱板からなる蓄熱体の一
部斜視図、第８図はさらに異なる蓄熱板の斜視
図、第９図は第８図に示す蓄熱板からなる蓄熱体
の一部斜視図、第１０図ないし第１５図はそれぞ
れ異なる蓄熱板の斜視図である。 ２８……蓄熱板、３０……空気通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数枚の蓄熱板を鉛直方向に立て互いの側面
   を重ね合わせてユニツト化し、これらユニツトを
   一平面に蓄熱板の立てられた方向に並設し、上記
   蓄熱板相互間に熱交換空気を導通してユニツトの
   並設方向である水平方向に沿つて導く空気通路を
   設けてなることを特徴とする蓄熱装置。 ２ 上記空気通路は、上記蓄熱板の上下端部に枠
   付スペーサを嵌め込み、これら枠付スペーサとの
   間および隣接する蓄熱板相互間に形成したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の蓄熱装
   置。 ３ 上記空気通路は、上記蓄熱板の少なくとも一
   側面に一体的に設けられる突起部により形成した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の蓄
   熱装置。