JPH05296501A - 蓄熱パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パネル内の蓄熱材に蓄えた冷熱や温熱の放熱
量を、簡素かつ安価な構成で制御できる蓄熱パネルを提
供する。 【構成】 アルミニウム製の矩形のパネル２内に熱交換
フィンをなす多数のハニカム６を形成し、これらのハニ
カム６に蓄熱材７を充填するとともに、パネル２の相隣
る二辺に沿って、ハニカム６の側辺に接し、かつ表板２
aに開口(４a,４b,４c)しうるように通風路４を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和の熱負荷に備
えて、パネル内の蓄熱材に予め冷熱または温熱を蓄える
蓄熱パネルに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、空気調和が不要な夜間などに安価
な夜間電力などを利用して、室内の床面や壁面に広く設
けられた蓄熱パネルに冷熱や温熱を蓄え、室内を準快適
温度に維持しておき、冷暖房開始時の熱負荷を軽減する
いわゆる蓄熱輻射空気調和が行なわれるようになった。
このような蓄熱パネルとして、従来、例えば図４に示す
ようなものが知られている。この蓄熱パネルは、アルミ
ニウム製のパネル５０内に、凝固温度が冷房用には２０
℃,暖房用には３０℃の蓄熱材５１を充填する一方、パ
ネル５０の裏面に、冷房時には冷水が,暖房時には温水
が夫々流れる伝熱パイプ５２を金具５３を介して密着し
て固定するとともに、伝熱パイプ５２とパネルの裏面を
断熱材５４で覆ったもので、室内の床面に敷設される。
そして、夜間電力で作られて伝熱パイプ５２中を流れる
冷水により熱を奪って蓄熱材５１を凝固させ、あるいは
同様の温水により熱を与えて蓄熱材５１を融解させて潜
熱として冷熱または温熱を蓄え、蓄えた冷熱または温熱
を、パネル表面から輻射放熱(図中の矢印Ａ参照)して室
内空気を冷却または加熱する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
蓄熱パネルは、パネル５０内の蓄熱材５１に蓄えた冷熱
または温熱を、輻射で室内へ放出するものであるため、
放熱量がパネルの表面温度(蓄熱材の温度)と室温の差で
一意的に決まってしまい、放熱量の制御が難しいという
問題がある。特に、厳暑期に冷房を行なう場合、蓄熱パ
ネルにより室内を予め準快適温度に維持できず、冷暖房
開始時の熱負荷を軽減できないという欠点がある。

【０００４】そこで、本発明の目的は、パネル内の蓄熱
材に蓄えた冷熱や温熱の放熱量を、簡素かつ安価な構成
でもって制御しうる蓄熱パネルを提供するとともに、こ
の蓄熱パネルを用いた効果的な蓄熱式空気調和装置を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の蓄熱パネルは、図１に例示するように、矩
形のパネル２内に形成した熱交換フィンのセル６に蓄熱
材７を充填するとともに、パネル２の四辺のうち少なく
とも一辺に沿って、上記複数のセル６のうちの一部に接
し、かつパネル表面２aに開口しうるように通風路４を
形成したことを特徴とする。また、本発明の蓄熱式空気
調和装置は、図２に例示するように、上記蓄熱パネル１
と、この蓄熱パネル１の裏面２bに接触して設けられ、
上記蓄熱材７に対して吸熱または放熱を行なう熱交換器
１０と、上記蓄熱パネル１の上記通風路４に連通する口
１１と室Ｒに開口する口１２とを有するダクト１３と、
このダクト１３に連結されたファン１４を備えたことを
特徴とする。なお、上記蓄熱式空気調和装置のダクト１
３に、空気中の水分を水蒸気透過膜２０内の吸湿液体２
２に吸収する除湿器１５を接続してもよい。

【０００６】

【作用】上記矩形の蓄熱パネルを、その表面２aを室内
Ｒに臨ませて例えば床面に設置し、パネル表面２aの一
方の開口４bから、パネル２内に辺に沿って設けた通風
路４を経てパネル表面の他方の開口４bへ、室内Ｒの空
気を循環させる。すると、上記パネル２内の複数のセル
６に充填された蓄熱材７に予め蓄えられた冷熱または温
熱は、セル６が熱交換フィンからなり、このセル６の一
部に上記通風路４が接しているので、効率良く通風路４
を流れる室内空気に伝達される。従って、通風路４に流
す室内空気の風量を増減または零にすることにより、蓄
熱材７に蓄えられた冷熱または温熱の放熱量を増減制御
することができ、室内Ｒを蓄熱輻射により効果的に空気
調和することができる。

【０００７】上記蓄熱式空気調和装置では、蓄熱パネル
１が表面２aの開口４bを室内Ｒに臨ませて例えば床面に
設置され、上記開口４bに連なる通風路４の口１１と室
Ｒに開口する口１２とがダクト１３で接続され、このダ
クト１３にファン１４が設けられている。従って、ファ
ン１４を高速または低速で回転駆動して、室内Ｒの空気
を、例えば上記パネル１の開口４bから通風路４,ダクト
１３を経て上記室Ｒの口１２へ循環させると、上述と同
様の蓄熱パネル１の作用により、蓄熱パネル１内の蓄熱
材７に蓄えられた冷熱または温熱の放熱量を増減制御す
ることができ、室内Ｒを蓄熱輻射により効果的に空気調
和することができる。なお、通風路４が各パネル２の辺
に沿って設けられているので、これらの通風路４が互い
に連通し、かつ各パネル表面２aの開口４bが室内Ｒの適
所に位置するように複数の蓄熱パネル１を例えば床面に
敷設することができ、これにより別途室内ダクトを要さ
ずに、室内空気用の種々の吸込網または吹出網を作るこ
とができる。また、上記ダクト１３内に除湿器１５を設
ければ、このダクト１３を流れる室内空気中の水分を、
水蒸気透過膜２０を通して内部の吸湿液体２２に吸収し
て、室内空気を除湿し、室内空気調和における潜熱負荷
を除去できる。従って、蓄えた冷熱による蓄熱輻射冷房
を行なう場合、結露が防止でき、冷熱が室内の顕熱負荷
の除去のみに使われて室温を一層低下させることができ
る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例により詳細に説
明する。図１(Ａ),(Ｂ)は、本発明の蓄熱パネルの一例
の夫々横断面図,斜視図である。この蓄熱パネル１は、
図１(Ｂ)に示すように、直方体の６面をアルミニウム板
で囲んでなる中空で矩形のパネル２内を、Ｌ字状の仕切
板３により、パネルの相隣る二辺に沿って延びる通風路
４と蓄熱室５とに区切っている。蓄熱室５には、図１
(Ａ)に示すように、熱交換フィンからなるセルとしての
多数のハニカム６,６,…を連続的に形成し、その四周を
パネルの側板２cまたは仕切板３に接合するとともに、
全ハニカム６に融点が略２０℃の冷熱用の蓄熱材７を充
填する。一方、Ｌ字状の通風路４は、両端が側板２cに
開く開口４aになっており、また、通風路４の両端また
は隅部に表板２aに開く開口４bを、通風路４の隅部に側
板２cに開く開口４cを夫々必要に応じて設けうるように
なっている(図１(Ｂ)の破線参照)。

【０００９】一方、図２は、上記蓄熱パネルを用いた本
発明の蓄熱式空気調和装置の一例を示している。この空
気調和装置は、室内Ｒの床面全体に敷設された上記蓄熱
パネル１,１…と、この蓄熱パネル１の裏面に接触して
設けられた熱交換器としての伝熱パイプ１０,１０,…
と、壁面Ｗに接する蓄熱パネルの通風路４に連通するよ
うに壁下部を貫く吸込口１１と壁上部を貫く吹出口１２
とを室外で接続するダクト１３と、このダクト１３内に
設けられたファン１４と、ダクト１３内の吸込口１１の
近傍に設けられた除湿器１５で構成される。内部に冷水
が流れる上記伝熱パイプ１０は、図４で述べた従来例と
同様、金具１６で蓄熱パネルの裏面１bに密着して固定
され、これらの裏面全体が断熱材１７で覆われる。ま
た、上記蓄熱パネル１は、図３の破線で示すようにＬ字
状の通風路４を配置して９枚敷設され、各パネルの床周
縁に該当する通風路４の端部には、表板２aへの開口４b
(図中の破線矩形を参照)を設け、各パネルの通風路の隅
部に該当する側板には適宜連通開口４cを設けている。
そして、ファン１４の駆動により室内空気が、図２,図
３中の矢印の如く上記吸込口１１に向けて吸い込まれ、
ダクト１３を経て吹出口１２から室内へ吹き出されるよ
うになっている。なお、上記開口４bは、フィルタの役
目を果たす図示しない多孔質板で覆われている。

【００１０】ダクト１３内に設けられる上記除湿器１５
は、水蒸気透過膜製の９本のチューブ２０を並列に配置
してなる吸湿モジュール１５であり、上記チューブの一
端(図２の紙面に垂直な方向)を配管３１cに接続して、
吸湿液体たるＬiＣl水溶液２２を蓄えたタンク２１に導
く一方、他端を開閉弁２３を介設した配管３１bに接続
している。上記吸湿モジュール１５には、室外に設置さ
れる脱水回路２４が接続される。この脱水回路２４は、
排気ポンプ２６で排気される容器２７内に同様の９本の
チューブ２０を収容してなる放湿モジュール２５と、こ
の一端を上記タンク２１に接続する配管３１aに介設し
た液ポンプ２８と、放湿モジュール２５の他端と吸湿モ
ジュール１５を接続する上記配管３１bに介設した絞り
２９と、配管３１bと３１cを接続するバイパス管３１d
に介設した開閉弁３０からなる。なお、上記タンク２１
は、蓄えたＬiＣl水溶液２２を冷却してその吸水能を高
める目的で、例えば図３の矢印Ａで示す蓄熱パネル１の
室外へ露出する側板２cに熱的に接触させて設けられ
る。

【００１１】上記吸湿モジュール１５と放湿モジュール
２５は、吸湿液体たるＬiＣl水溶液２２が、これに接触
する空気の相対湿度を、当該水溶液の濃度が高いほど、
また温度が低いほど低い値に保つという原理を利用して
いる。しかし、従来のこの種のモジュールは、100〜150
℃に加熱したＬiＣl水溶液を水蒸気透過膜のチューブに
通し、その外周にファンで風を送って水溶液の濃縮を行
なっていたため、濃縮のエネルギ効率が６０％程度と低
く、また大気圧下での処理のため、水溶液から大気へ放
出される水分量が、僅で室内での吸水量に及ばず実用化
が難しかった。そこで、この脱水回路２４では、ＬiＣl
水溶液２２を、出口側に絞り２９がある放湿モジュール
２５へ液ポンプ２８にて略0.5kg／cm²のゲージ圧で圧送
するとともに、放湿モジュール２５の容器２７内を排気
ポンプ２６にて350mmＨg程度に減圧した。その結果、吸
湿モジュール１５で吸収した水分を短時間で総て放出で
き、充分実用に耐えかつ安価であることが判った。

【００１２】よって、タンク２１に高濃度のＬiＣl水溶
液２２を蓄え、開閉弁３０を閉じ,開閉弁２３を開いて
液ポンプ２８を駆動して上記水溶液２２を矢印Ａの如く
循環させれば、吸湿モジュール１５において吸込空気中
の水分が上記水溶液中に吸収され、このとき排気ポンプ
２６を同時駆動すれば、水溶液中に吸収された水分が放
湿モジュール２５において外気に放出される。また、排
気ポンプ２６を駆動せずに吸水で低濃度化した上記水溶
液２２を、開閉弁２３を閉じ,開閉弁３０を開いて排気
ポンプ２６を駆動しつつ矢印Ｂの如く循環させれば、放
湿モジュール２５における水分の放出で高濃度化でき
る。なお、伝熱パイプ１０に温水を流し、ファン１４を
逆回転させて、蓄熱パネル１を介して室内Ｒを輻射暖房
する場合は、タンク２１に低濃度のＬiＣl水溶液２２を
蓄え、この水溶液を上述の矢印Ａの如く循環させれば、
吹出口１２から吸い込んだ室内空気を、吸湿モジュール
１５における水分の放出で加湿することも可能である。

【００１３】上記構成の蓄熱式空気調和装置の動作を、
蓄熱パネルの作用とともに次に述べる。まず、蓄熱パネ
ルに冷熱を蓄える場合、開閉弁２３,３０を閉じ,排気ポ
ンプ２６,液ポンプ２８を止め、かつ吸湿モジュール１
５内のＬiＣl水溶液をタンク２１に抜いて脱水回路２４
と吸湿モジュール１５を停止させ、ファン１４を停止さ
せた状態で、伝熱パイプ１０に冷水を流し、裏板２bを
介して蓄熱パネル１内のハニカム６(図１参照)に充填さ
れた蓄熱材７から熱を奪い、これにより蓄熱材７が２０
℃で凝固して冷熱を蓄える。

【００１４】次に、蓄熱パネル１の蓄熱材７に蓄えられ
た冷熱を用いて昼間等に室内Ｒを蓄熱輻射冷房する場
合、開閉弁３０を閉じ,開閉弁２３を開き,液ポンプ２８
を起動して吸湿モジュール１５を動作させ、かつファン
１４を回転駆動する。すると、室内Ｒの空気は、図２,
図３中の矢印で示すように、各蓄熱パネル１の床周縁に
該当する通風路４の端部の開口４bから、図示しない多
孔質板でごみを除去されて互いに連通する通風路４に入
り、吸込口１１に向かって合流するように流れる。各通
風路４は、凝固して冷熱を蓄えた蓄熱材７で満たされた
熱交換フィンたる多数のハニカム６の二辺に仕切板３を
介して接するので、冷熱が効率良く通風路４を流れる室
内空気に伝達される。従って、ファン１４の回転速度を
高低に変化させ、通風路４を通過する室内空気の風量を
増減または零にすることにより、室内熱負荷に応じて蓄
熱パネル１内の蓄熱材７に蓄えられた冷熱の放熱量を増
減制御することができ、室内Ｒを蓄熱輻射により効果的
に冷房することがで、厳暑期でも容易に準快適温度を維
持することがきる。

【００１５】また、蓄熱パネル１は、通風路４が相隣る
二辺に沿って設けられ、その両端および隅部が表板２a
または側板２cに開口(４a,４b,４c)しうるようになって
いて、これらの通風路が吸込口１１で集合するように互
いに連通し、かつ床面の適所に空気吸込口が開口するよ
うに、複数の蓄熱パネル１を種々に組み合わせて(例え
ば図３参照)敷設できるので、別途室内ダクトを要さず
に種々の通風網を作ることができ、蓄熱パネルの汎用性
の向上および蓄熱式空気調和装置のコスト低減に寄与す
る。

【００１６】通風路４を流れる間に冷却された室内空気
は、吸込口１１で合流した後、ダクト１３内の除湿器た
る吸湿モジュール１５を通過する。そして、水蒸気透過
膜製のチューブ２０の外面を通過する際、水分が膜内を
流れる高濃度のＬiＣl水溶液２２に吸収,除去され、乾
燥した冷気となってファン１４により吹出口１２から吹
き出される。即ち、吸湿モジュール１５が室内空気を除
湿して、室内空気調和における潜熱負荷を除去するの
で、室内壁Ｗやダクト１３の内壁への結露が防止できる
うえ、蓄熱パネル１に蓄えた冷熱を専ら室内の顕熱負荷
に対して用いることができ、吸湿モジュールがない場合
に比し室温を一層低下させることができる。

【００１７】一方、上記吸湿モジュール１５および脱水
回路２４の動作は、次のとおりである。液ポンプ２８に
より吸湿モジュール１５の水蒸気透過膜製のチューブ２
０内に送られた濃縮ＬiＣl水溶液２２は、チューブ２０
の一端が絞り２９から隔たり、他端が配管３１cを経て
タンク２１において大気に開放されているので、殆んど
加圧されておらず、その水蒸気圧は、吸込口１１の気圧
よりも低い。従って、吸込空気に含まれる水分は、チュ
ーブ膜の無数の細孔を通ってチューブ内の濃縮ＬiＣl水
溶液に吸収される。なお、この場合、タンク２１が蓄熱
パネル１の室外の露出する側板に接触して設けられてい
るので、ＬiＣl水溶液２２が常時冷却されてその吸水能
が高まり、室内空気に対する除湿能力が向上するという
利点がある。水分を吸収したＬiＣl水溶液は、配管３１
c,タンク２１を経て液ポンプ２８により、排気ポンプ２
６で減圧される放湿モジュール２５のチューブ２０内へ
圧送される。チューブ２０内に送られた希薄ＬiＣl水溶
液は、出口側に絞り２９があるため加圧されており、そ
の水蒸気圧は、大気圧下での値10mmＨgと液ポンプ２７
のゲージ圧0.5kg／cm²との和たる390mmＨg程度になる。
一方、チューブ２０外の容器２７内の圧力は、排気ポン
プ２６による吸引で350mmＨg程度になる。つまり、チュ
ーブ膜内の水蒸気圧が、外部の気圧よりも40mmＨgほど
高くなるので希薄ＬiＣl水溶液２２中の水分のみが、チ
ューブ膜の無数の細孔を通って容器２７内に放出され、
排気ポンプ２６により外気に矢印Ｃの如く排出される。

【００１８】例えば、標準状態下の吸湿モジュール１５
で500g／hの率で吸込空気中の水分を吸収したとすれ
ば、これは標準状態下の水蒸気体積にして622Ｌ(10Ｌ／
分)であるが、排気ポンプ２６の350mmＨgにおける吸引
流量は、標準状態換算で40ＮＬ／分であるので、吸水率
よりも高率で外気に水分を放出できることになる。従っ
て、吸込空気を吸湿モジュール１５で除湿しながら、吸
水で希釈されるＬiＣl水溶液２２を放湿モジュール２５
で濃縮することができ、長時間の連続運転でも吸湿モジ
ュール１５の除湿能力が飽和することがなく、結露を生
じさせることもない。なお、排気ポンプ２６を停止した
ままで上述の脱水回路を動作させても、ＬiＣl水溶液２
２が飽和するまでは吸込空気を除湿することができ、Ｌ
iＣl水溶液が飽和した場合は、開閉弁２３を閉じ,開閉
弁３０を開き、排気ポンプ２６と液ポンプ２８を起動し
て、上記水溶液を矢印Ｂの如く循環させれば、この水溶
液を濃縮して除湿能力を回復させることができる。

【００１９】上記実施例では、伝熱パイプ１０に冷水を
流し、蓄熱パネル１内の蓄熱材７に冷熱を蓄え、ファン
１４を正回転して室内Ｒを蓄熱輻射冷房する場合につい
て述べたが、蓄熱材を暖房用のものにし、伝熱パイプに
温水を流し、ファンの逆回転により室内空気を逆循環さ
せて、室内Ｒを蓄熱輻射暖房することもでき、この場合
も、上述と同様、蓄熱パネル１からの温熱の放熱量を増
減制御でき、蓄熱パネルの汎用性の向上と装置のコスト
低減を図ることができる。

【００２０】なお、本発明の蓄熱パネルの通風路は、実
施例の二辺に沿うＬ字状のものに限られず、一辺または
四辺に沿うもの等でもよい。また、本発明の蓄熱式空気
調和装置のダクトは、実施例の室外ダクト１３に限ら
ず、室内に設けることもでき、ファンや除湿器も実施例
のものに限定されないのは勿論である。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
蓄熱パネルは、矩形のパネル内に熱交換フィンにより複
数のセルを形成し、これらのセルに蓄熱材を充填し、パ
ネルの少なくとも一辺に沿って、上記セルの一部に接し
かつパネル表面に開口しうるように通風路を形成してい
るので、通風路に流す室内空気の風量を増減することに
より蓄熱材に蓄えられた冷熱または温熱の放熱量を容易
に制御でき、また、複数枚組み合わせて別途ダクトが不
要な通風網を安価に構成することができる。一方、本発
明の蓄熱式空気調和装置は、上記蓄熱パネルと、この蓄
熱パネルの裏面に蓄熱材への吸熱,放熱のために設けら
れた熱交換器と、蓄熱パネルの通風路の連通口と室の開
口をつなぐファンをもつダクトを備えているので、ファ
ンの回転速度を増減して蓄熱材からの放熱量を容易に制
御でき、複数の蓄熱パネルの組み合わせで別途ダクトを
要さずに安価に通風網を構成することができる。また、
上記ダクトに除湿器を接続すれば、室内空気を除湿し
て、室内冷房における潜熱負荷を除去でき、結露の防止
と室温の一層の低下を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の蓄熱パネルの一実施例の夫々横断面
図,斜視図である。

【図２】 本発明の蓄熱式空気調和装置の一実施例を示
す図である。

【図３】 蓄熱パネルが敷かれた図２の室内床の平面図
である。

【図４】 従来の蓄熱パネルを示す断面図である。

【符号の説明】

１…蓄熱パネル、２…パネル、２a…表板、２b…裏板、
２c…側板、４…通風路、４a,４b,４c…開口、６…ハニ
カム、７…蓄熱材、１０…伝熱パイプ、１１…吸込口、
１２…吹出口、１３…ダクト、１４…ファン、１５…吸
湿モジュール(除湿器)。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 矩形のパネル(２)内に熱交換フィンによ
   り複数のセル(６)を形成し、これらのセル(６)に蓄熱材
   (７)を充填するとともに、パネル(２)の四辺のうち少な
   くとも一辺に沿って、上記複数のセル(６)のうちの一部
   に接し、かつパネル表面(２a)に開口しうるように通風
   路(４)を形成したことを特徴とする蓄熱パネル。
2. 【請求項２】 請求項１の蓄熱パネル(１)と、 この蓄熱パネル(１)の裏面に接触して設けられ、上記蓄
   熱材(７)に対して吸熱または放熱を行なう熱交換器(１
   ０)と、 上記蓄熱パネル(１)の上記通風路(４)に連通する口(１
   １)と室(Ｒ)に開口する口(１２)とを有するダクト(１
   ３)と、 このダクト(１３)に連結されたファン(１４)を備えたこ
   とを特徴とする蓄熱式空気調和装置。
3. 【請求項３】 空気中の水分を水蒸気透過膜(２０)内の
   吸湿液体(２２)に吸収する除湿器(１５)を、上記ダクト
   (１３)に接続した請求項２に記載の蓄熱式空気調和装
   置。