JPH066819B2 - 蓄熱建材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、住宅等の蓄熱構造に使用される蓄熱建材に
関する。

〔背景技術〕

近年、住宅等において、室の熱容量を増加させることに
より温度変化の少ない快適な室内環境を作り出すため、
蓄熱構造が設けられるようになった。このような蓄熱構
造を構成する蓄熱建材としては、コンクリート，水等を
利用した顕熱蓄熱性のものと、無機水和塩，パラフィン
等を利用した潜熱蓄熱性のものがあげられる。中でも、
前記無機水和塩，パラフィン等の潜熱蓄熱材をカプセル
化してセメント，石こう等の基材中に分散させた蓄熱建
材が、軽くて熱容量が大きく、蓄熱効果の高いものとし
て、注目されている。

ところが、このような蓄熱建材は、冬期、補助暖房を使
用する場合、補助暖房の設定温度より低い相転移温度の
蓄熱建材であるため、朝に補助暖房を使用するとその時
点で蓄熱が完了してしまい、昼間太陽熱で温度が上昇し
たときに、その太陽熱を蓄熱することができず、効率の
悪いものであった。

〔発明の目的〕

この発明は、以上の問題に鑑みてなされたものであっ
て、補助暖房使用時等において効率よく利用することの
できる蓄熱建材を提供することを目的としている。

〔発明の開示〕

上記の目的を達成するため、発明者らは、まず、補助暖
房の設定温度より高い相転移温度の潜熱蓄熱材を基材中
に分散して蓄熱建材を作ることを考えた。太陽熱を効率
よく利用できるからである。ところが、この蓄熱建材で
は、昼間曇天で温度が上昇しなかったときには蓄熱され
ず、補助暖房を切ると、急速に温度が低下してしまい、
蓄熱建材としての働きが行われないという問題のあるこ
とが分かった。

そこで、さらに研究を行った結果、この発明に到達した
ものである。

すなわち、この発明は、相転移温度が補助暖房の設定温
度より低い低温用潜熱蓄熱材と、相転移温度が補助暖房
の設定温度より高い高温用潜熱蓄熱材とが同一基材中に
分散されてなる蓄熱建材を要旨としている。

以下に、この発明を、その実施例をあらわす図にもとづ
いて、くわしく説明する。

潜熱蓄熱材としては、種々のものが考えられるが、従来
から、蓄熱材用途に用いられてきた、芒硝（硫酸ナトリ
ウム・１０水和塩）等の無機水和塩系やｎ−パラフィン
系等、固体−液体間の融解熱を利用したものを使用する
ことが好ましい。

以上のような潜熱蓄熱材の中から、相転移温度が補助暖
房の設定温度より低い低温用潜熱蓄熱材と、相転移温度
が補助暖房の設定温度より高い高温用潜熱蓄熱材とを選
び出して使用するのであるが、その場合には、低温用潜
熱蓄熱材の相転移温度を１５〜２０℃に、高温用潜熱蓄
熱材の相転移温度を１８〜２５℃に設定することが好ま
しい。なぜなら、低温用潜熱蓄熱材の相転移温度が１５
℃未満では、最低室温を充分に向上させることができな
いばかりでなく、昇温開始時には比較的低温の間にこの
低温用潜熱蓄熱材への蓄熱が行われるため、なかなか温
度を上昇させることができず、相転移温度が２０℃を超
えると補助暖房の設定温度よりも高くなってしまう傾向
がある。また、高温用潜熱蓄熱材の相転移温度が２５℃
を超えると、冬期の気温より高くなってしまうため、蓄
熱を行うことができず、１８℃未満では、補助暖房の設
定温度よりも低くなってしまう傾向があるからである。
このような温度範囲内の潜熱蓄熱材は、単品であっても
よいが、同系の潜熱蓄熱材を種々配合して、相転移温度
が前記範囲内に入るように調節する等して用いてもよ
い。

第１図の実施例では、以上の低温用および高温用潜熱蓄
熱材が、樹脂でカプセル化されて使用されることが好ま
しい。カプセル化の方法としては、前記両潜熱蓄熱材を
熱可塑性樹脂の外殻で包み込む方法や、樹脂製の核材に
含浸させる方法等があげられる。このようにすること
で、水等から前記潜熱蓄熱材を守り、接触面積を増加さ
せて熱伝等の効率を良くし、潜熱蓄熱材の膨張収縮によ
る体積変化を吸収することができるからである。また、
この発明では、以上の２成分をチューブ化して使用する
こともできる。

このような働きをするカプセル外殻やチューブの材料と
しては、ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリスチレン
等の熱可塑性樹脂があげられる。

以上のような低温用潜熱蓄熱材１と高温用潜熱蓄熱材２
とが第１図にみるように、同一基材３中に分散されるこ
とで、この発明の蓄熱建材は構成されている。

基材３の材料には、通常、建材に使用されるものであれ
ば、あらゆるものを利用することができるが、その中で
も、前記各カプセルを分散させやすいものであることが
好ましい。このような条件を満たし、この発明に好まし
い基材としては、セメント，石こう等があげられる。

第２図および第３図に、以上のように構成された、この
発明の蓄熱建材を、室の構成材として利用した場合の、
室温変動の例を示す。第２図は、晴天時の室温変動をあ
らわしている。

まず、朝に補助暖房のスイッチを入れると、室温が上昇
し始める。室温が上昇して、低温用潜熱蓄熱材の相転移
温度（図中Ａ点）を超えると、低温用潜熱蓄熱材による
蓄熱が開始される。低温用潜熱蓄熱材の蓄熱が終了する
と再び室温は上昇し、補助暖房の設定温度（図中Ｂ点）
まで上昇した段階で補助暖房による室温の上昇は終了す
る。このあと太陽熱によって気温が上昇し、さらに室温
が高温用潜熱蓄熱材の相転移温度（図中Ｃ点）を超える
と、今度はこの高温用潜熱蓄熱材による蓄熱が行われ
る。このあと、日没とともに、気温が下降すると、ま
ず、高温用潜熱蓄熱材より放熱が開始される。高温用潜
熱蓄熱材よりの放熱が終了して温度が下降し、設定温度
以下になると補助暖房が作動する。補助暖房を停止して
さらに室温が下降すると今度は低温用潜熱蓄熱材より放
熱がおこなわれ、その間、室温の低下が減少される。室
温の低下が低温用潜熱蓄熱材の放熱によって減少される
と翌朝の最低室温は上昇し、補助暖房による室温上昇時
間を短縮させることが可能となる。

第３図は、曇天時の室温変動をあらわしている。

朝に補助暖房のスイッチを入れてから、低温用潜熱蓄熱
材による蓄熱および補助暖房による設定温度への昇温ま
では、先の晴天時の場合と同様に室温が変動する。とこ
ろが、このあと、太陽熱による気温の上昇がないため、
室温も補助暖房の設定温度（図中Ｂ点）以上には上昇せ
ず、終日補助暖房による暖房を行うことになる。しか
し、この場合にも、補助暖房の停止後、低温用潜熱蓄熱
材による放熱があるため、室温の低下が減少され、翌朝
の最低室温を上昇させることができる。

以上のように、この発明の蓄熱建材では、相転移温度が
補助暖房の設定温度より低い低温用潜熱蓄熱材と、相転
移温度が補助暖房の設定温度より高い高温用潜熱蓄熱材
とによって蓄熱を行うようになっているため、晴天時に
は、高温用潜熱蓄熱材によって太陽熱を蓄熱することが
できる。また、晴天時および曇天時のいずれの場合も低
温用潜熱蓄熱材によって補助暖房による熱を蓄熱するこ
とができるため、補助暖房停止後にその熱を放熱させて
翌朝の最低室温を上昇させることができる。さらに、低
温用潜熱蓄熱材の相転移温度が１５〜２０℃であるもの
では、この温度までは急速に昇温することができ、結果
として、蓄熱の効率化をはかることが可能となってい
る。

つぎに、この発明の実施例について、比較例とあわせて
説明する。

（実施例） 相転移温度１８度℃のｎ−パラフィン系潜熱蓄熱材が封
入された低温蓄熱カプセルと、同系で相転移温度２４℃
の潜熱蓄熱材が封入された高温蓄熱カプセルとを骨材と
してセメント中に体積比で３０％配合して蓄熱建材を製
造し、この蓄熱建材を壁材として利用して室を作成し
た。室内の補助暖房の設定温度を２１℃にし、１日の室
温変化を測定した。晴天時の室温変化を第２図に、曇天
時の室温変化を第３図にそれぞれ示す。

第２図の結果より、この発明の蓄熱建材であるこの実施
例では、晴天時には、高温蓄熱カプセルが昼間の太陽熱
を吸収して、それを日没後徐々に放熱することができる
ため、その間、補助暖房を停止しておけることがわかっ
た。一方、第３図の結果より、低温蓄熱カプセルの相転
移温度である１８℃までは補助暖房によって室温を急速
に上昇できることもわかった。また、いずれの場合にお
いても、補助暖房停止後の低温蓄熱カプセルからの放熱
により、翌朝の最低室温を上昇させることができた。

（比較例１） 蓄熱材として、前記相転移温度１８℃の低温蓄熱カプセ
ルのみを使用した以外は、実施例と同様にして蓄熱建材
を作成した。この蓄熱建材を使って実施例と同様の室を
作成し、測定を行ったところ、昼間の太陽熱を蓄熱する
ことができないため、室温が異常に昇温してしまい、太
陽熱を利用することができなかった。

（比較例２） 蓄熱材として、前記相転移温度２４℃の高温蓄熱カプセ
ルのみを使用した以外は、実施例と同様にして蓄熱建材
を作成した。この蓄熱建材を使って実施例と同様の室を
作成し、測定を行ったところ、昼間の太陽熱を効果的に
蓄熱することはできたが、曇天時には太陽熱がなく、補
助暖房だけになるので、２４℃の高温蓄熱カプセルは蓄
熱することができず、翌朝の最低室温を上昇させること
ができなかった。

〔発明の効果〕

この発明の蓄熱建材は、以上のように構成されており、
相転移温度が補助暖房の設定温度よりも高いものと低い
ものとを併用するようになっているため、太陽熱および
補助暖房の熱の効率よい利用が可能となっている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例をあらわす一部切欠き斜視
図、第２図および第３図はそれぞれ、この発明の蓄熱建
材を利用して作られた室の晴天時と曇天時の温度変化の
一例をあらわすグラフである。 １…低温用潜熱蓄熱材 ２…高温用潜熱蓄熱材 ３…基材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相転移温度が補助暖房の設定温度より低い
   低温用潜熱蓄熱材と、相転移温度が補助暖房の設定温度
   より高い高温用潜熱蓄熱材とが同一基材中に分散されて
   なる蓄熱建材。
2. 【請求項２】低温用潜熱蓄熱材と高温用潜熱蓄熱材と
   が、それぞれ別個に、樹脂でカプセル化されたものであ
   る特許請求の範囲第１項記載の蓄熱建材。
3. 【請求項３】低温用潜熱蓄熱材と高温用潜熱蓄熱材と
   が、それぞれ別個に、チューブ内に封入されたものであ
   る特許請求の範囲第１項記載の蓄熱建材。
4. 【請求項４】低温用潜熱蓄熱材の相転移温度が１５〜２
   ０℃の範囲内であるとともに、高温用潜熱蓄熱材の相転
   移温度が１８〜２５℃の範囲内である特許請求の範囲第
   １項ないし第３項のいずれかに記載の蓄熱建材。