JPH073208Y2 - 潜熱蓄熱式空調パネル - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は潜熱蓄熱式空調パネルに係わり、更に詳しくは
建物内の空間を仕切る為のパネル中に潜熱蓄熱剤が封入
された蓄熱体を収容し、安価な深夜電力を利用して夜間
上記潜熱蓄熱剤中に温熱又は冷熱を蓄熱し、この蓄熱温
熱又は冷熱を昼間、当該空調パネルの適用された建物内
の空気中に放熱し、もって空調するようにした空調パネ
ルの改良に係わる。

〔従来の技術〕

周知の通り、潜熱蓄熱剤を用いた蓄熱法は、顕熱利用技
術に比して、蓄熱密度が大であって、かなりの熱量が得
られることや装置をコンパクトにまとめることができる
等の理由により各種の技術分野で利用されるに至ってい
る。建物内の空間を仕切る部材、具体的には壁面材、パ
ネル等にもこの蓄熱手段が適用されている。即ち、特開
昭57-74590号公報や、特開昭61-197921号公報等に提案
されている技術で、壁材を構成する箱状体中に、融解又
は凝固の相変化時に温熱又は冷熱を潜熱として蓄熱し、
凝固又は融解の相変化時に蓄熱温熱又は冷熱を空気中に
放熱する潜熱蓄熱剤を収容したものである。この場合、
これら従来技術は、箱状体の中全部に潜熱蓄熱剤を直接
密封して収容している。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、潜熱蓄熱法を壁材、パネル等に適用し
た有用な技術であり、而も、箱状体の中全部に潜熱蓄熱
剤を収容するので、箱状体単位当りの蓄熱温熱又は冷熱
量が大となる利点を有する、然しながら本出願人が幾つ
かの検討を加えた結果次の不具合が見出された。即ち
深夜電力等を利用した蓄熱時、ヒータ等の加熱手段や冷
却パイプ等の冷却手段によって潜熱蓄熱剤が加熱又は冷
却せしめられるが、この時潜熱蓄熱剤自体は箱状体中に
密に収容されていて、箱状体の構成部材に直接接触して
いるから、加熱手段又は冷却手段から与えられる温熱又
は冷熱が伝導伝熱により箱状体構成部材の面から空気中
に逃げ易く、温熱又は冷熱の蓄熱時の熱量損失が生じ易
い。蓄熱された温熱又は冷熱が空気中に放熱されるの
は、潜熱蓄熱剤を収容せる箱状体の面に空気が接触せし
められる事により実施され、而もその空気が箱状体の面
に自然対流せしめられることにより潜熱蓄熱剤と空気と
の間で熱交換が実施されるから、熱交換効率に一定の限
度があり、とり改良が求められていた。加えて箱状体
の中に潜熱蓄熱剤が密に収容されているので、箱状体を
密封構造とする製造や、その保守が相当大変であり、且
つ施工時もその重量が大となる等取扱いが面倒であっ
た。

〔目的〕 従って本考案の目的とする所は、箱状体中に蓄熱体を
収容するに当り、箱状体の構成部材と蓄熱体との間に空
気通路を形成し、而も蓄熱時は上記空気通路を建物空間
中空気と遮断せしめ、当該空気通路中の空気層を遮断層
として利用可能とし、この断熱状態下で潜熱蓄熱剤を加
熱又は冷却し、温熱又は冷熱を蓄熱することにより、蓄
熱時の熱損失を小とする手段を提供するにある。

更に空調時は、箱状体の内部に配置された蓄熱体の周
りの空気通路に空気を強制対流せしめ、空調すべき建物
内空気との熱交換効率を良好とし、より良い空調条件を
提供できるようにするにある。

加えて製造し易く、保守も容易で、施工時の取扱いも
より容易なる潜熱蓄熱式空調パネルを提供するにある。

〔課題を解決する為の手段〕

上記目的を達成する為に本考案は次の技術的手段を有す
る。即ち実施例に対応する添付図面中の符号を用いて説
明すると本考案は箱状体１内に潜熱蓄熱剤２が封入され
た蓄熱体３が収容されていると共に、全体として建物空
間内を仕切る為のパネル状に形成されて成り、上記潜熱
蓄熱剤２を加熱手段又は冷却手段20で融解又は凝固して
温熱又は冷熱を蓄熱可能とし、他方上記潜熱蓄熱剤２を
空調すべき空間中の空気と接触せしめる事により上記潜
熱蓄熱剤２を凝固又は融解させて先に蓄熱した温熱又は
冷熱を空気に対し放熱し、もって建物内を空調するよう
にした潜熱蓄熱式空調パネルに於いて； 上記箱状体１内に上記蓄熱体３を収容するに際して、蓄
熱体３と箱状体１の構成部材との間に空気通路13が形成
されるように蓄熱体３を収容すると共に箱状体１の上下
部各々にダンパー14,15を設け、蓄熱時は上記上下ダン
パー14,15を閉と成して蓄熱体３の周りの空気通路13に
於ける空気層を断熱層として蓄熱動作できるように成
し、空調時は上記各々のダンパー14,15を開き且つ箱状
体１内に収容せる送風機16を駆動して箱状体１中の空気
通路13に空気を通過せしめ、その強制空気対流により蓄
熱体３から温熱又は冷熱を空気に対し放熱可能とした事
を特徴とする潜熱蓄熱式空調パネルである。

〔作用〕

上記構成に基づくと、安い深夜電力を用いる事の出来る
時等に潜熱蓄熱動作が実施される。即ち上下のダンパー
14,15が閉じられ、送風機16が停止せしめられ、他方加
熱手段又は冷却手段20によって蓄熱体３中の潜熱蓄熱剤
２が加熱又は冷却せしめられる。すると潜熱蓄熱剤２の
融解又は凝固温度で融解、又は凝固し、温熱又は冷熱が
潜熱として貯えられる。ここで冷熱が貯えられるという
ことは、蓄冷されるという意味であり、以下全て同じで
ある。

さて、この時、蓄熱体３の面と箱状体構成部材との間の
空気通路13中の空気層が断熱層として機能するので、而
もこの空気層は上下ダンパー14,15の閉によって箱状体
１中に閉じ込められているので、より良い断熱状態下で
上記の蓄熱動作が実施される。故に加熱又は冷却手段20
から潜熱蓄熱剤２に与えられる温熱又は冷熱は、蓄熱
時、伝導伝熱によって周囲の空気又は他部材へ伝わる事
が小に抑制される。この為熱損失が少なく、所定容量の
潜熱蓄熱剤２をより速く融解、又は凝固でき、これに要
する電力が少なくて済む。

更に、空調時には送風機16の駆動と共に上下のダンパー
14,15が開かれる。従って空調すべき空間中の空気が箱
状体１中の蓄熱体３の周りの空気通路13を通って強制対
流される。故に、蓄熱体３と空気との熱交換効率が良好
となり、潜熱蓄熱剤２中に貯えられた温熱又は冷熱が空
気中へより速く伝熱される。従って素早く望ましい空調
条件が得られる。

〔実施例〕

次に添付図面に従い本考案の好適な実施例を詳述する。

先ず添付図面第１図〜第６図に従い第一の実施例を詳述
する。附号Ａは潜熱蓄熱式空調パネル全体を示し、第１
図に模式的に示すように建物内の一方の空間Ｂと他方の
空間Ｃを間仕切る為に用いられる。勿論それは空間を区
切る間仕切りの主要材自体であったり、他の主要材に沿
設される付加構成材であったりするもので、壁材、間仕
切り材、パーテーション、パネル、等々の用語に代表さ
れる全てを意味する。

さて第２図以下に従いこの例を詳述すると、本体1aとカ
バー1bより成る長方形の薄い箱状体１を備える。上記本
体1a内には、潜熱蓄熱体２が封入された蓄熱体３が収容
されている。この図の例では上下３段に複数の蓄熱体３
が収容されている。そして蓄熱体３自体は板状のものを
示してある。

所で上記蓄熱体３を箱状体１に収容するに当り、次のよ
うにしたものである。各段の蓄熱体３の収容の方法は同
じなので、１つの蓄熱体３に着目してこれを説明する
と、蓄熱体３の上部４と下部５各々に支持部材６を取付
ける。そしてこの支持部材６の両端７を箱状体１の構成
部材である本体1aの側面の内面７に固定し、板状の蓄熱
体３を箱状体１の中で宙吊り状態に保持する。これによ
り蓄熱体３の表面９と、箱状体１を構成するカバー1bの
内面11との間に空気通路13が形成されると共に、本体1a
の内面12と蓄熱体３の裏面10との間にも空気通路13が形
成される。図の例では各蓄熱体３の側面と本体1aの側面
の内面８との間にも空気通路が形成される。そして、こ
の箱状体１の上部と下部に矢示Ｗのように開閉するダン
パー14を設ける。且つ上部ダンパー14の下方に送風機16
を配設する。故に、カバー1bに形成された流入口17は上
部ダンパー14の上流位置に形成され、同じくカバー1bに
形成された流出口18は下部ダンパー15及び送風機16の下
流位置に形成されている。而して符号20は蓄熱体３中の
潜熱蓄熱剤２中に挿入された加熱手段、例えばヒータ式
は冷却手段、例えば冷却パイプである。

上記構成に基づき、その使用動作を説明する。説明の便
宜上、融解により温熱を蓄熱し、凝固によりその蓄熱し
た温熱を放熱する暖房用の潜熱蓄熱剤２を用いた例をと
って示す。このような潜熱蓄熱剤は工業的に大量に入手
可能であるとか、融解−凝固の相変化が安定していると
かの理由で選択される他、特に空調すべき温度に適した
動作温度範囲のものが選択される。例えば45℃〜55℃の
融解／凝固温度をもつ酢酸ソーダや硫酸ソーダを主成分
とするものが考慮される。

さて、蓄熱時は、上下のダンパー14,15を閉とし、送風
機16の駆動を停止する。この状態では空気通路13中の空
気層は、外部から遮断され、断熱層を形成している。こ
こでヒータ等の加熱手段20によって蓄熱体３中の潜熱蓄
熱剤２を加熱し、その融解温度以上で融解せしめ、温熱
を潜熱として貯える。この場合、電力料金の安価な深夜
電力を用いるとよい。而して、この融解の為の加熱手段
20による加熱時、蓄熱体３自体と箱状体１の構成部材で
あるカバー1bや本体1aとの間には空気通路13中の空気層
が断熱層として介在しているから、加熱の為の熱が伝導
伝熱によって箱状体１に伝わりにくく、供給熱量が有効
に潜熱蓄熱剤の融解の為に使用される。

従ってより速く潜熱蓄熱剤に相変化を与えることがで
き、それだけ電力が小で済む。

続いて空調時は、送風機16を駆動すると共に上下のダン
パー14,15が開く。この例の場合暖房用として示してあ
るので、空調すべき建物内の空気は矢示Ｓのように流入
口17から入り、各空気通路13を矢示Ｒのように通り、下
部の流出口18から矢示Ｔのように流出する。

この強制空気対流の過程で、蓄熱体３中の潜熱蓄熱剤２
は先に蓄熱した温熱を空気に対して放熱する。このよう
に、強制空気対流であって、空気の蓄熱体３に対する接
触効率が改善されるので、速く要求する空調条件が可能
にされる。加えて蓄熱体３の表面各部が空気に対して均
一に接触し、蓄熱体３の表面各部の放熱が均一となる。

而して、潜熱蓄熱剤２として、凝固により放熱を蓄熱し
（蓄冷）、融解により冷熱を放熱する（放冷）ものを用
いれば、上例と同様の動作で冷房することができる。こ
の場合には、空気をパネル中の下から上へ強制対流させ
るとよい。

更に上記の上下のダンパー14,15の動作は手動でもよい
が、送風機16の駆動，停止と共に同調して開，閉させて
もよい。

即ち、パネルのカバー1b上のスイッチ19を操作して電気
制御の下同調させてもよい。勿論、タイマー制御の下送
風機16、上下ダンパー14,15を動作させてもよく、空調
すべき建物内の温度を検出するセンサーを用いて制御し
てもよい。あるいは、ダンパー14,15については従来公
知の各種の形状記憶素材、例えば形状記憶合金を用い、
一定の温度で変態させて開形状又は閉形状とし、それに
合わせて送風機16を駆動，停止させることも考えられ
る。

更に上記の例では、板状の蓄熱体３を箱状体１を構成す
る本体1aの側面の所で支持する例を示したが、板状体の
蓄熱体３の裏面10を本体1aの内面12の所で支持させ、蓄
熱体３の表面９とカバー1bの内面11の間にのみ空気通路
13を形成するようにしてもよい。

更に第７図，第８図に示すように、蓄熱体３の表面に山
部21と谷部22を形成し、その表面積を増大させてもよ
い。尚、この例では、蓄熱体３の支持部材６を蓄熱体３
の上部４の頂部に取付け、支持部材６の端部７を上方に
折曲げ、この部分を本体1aの側面の内面に取付ける例を
示してある。

続いて第９図に従い本考案の第二の例を説明する。

この例は加熱又は冷却手段20として、ペルチエ素子を用
いたものであり、附号28は発熱側導体、29は吸熱側導体
を示している。そして発熱側導体28は一方域26にある暖
房用の蓄熱体３の潜熱蓄熱剤２中に導入され、他方、吸
熱側導体29は他方域27にある冷房用の蓄熱体３の潜熱蓄
熱剤２中に導入されている。そしてこの例では２つの蓄
熱体３は、各々その上部４の部分に支持部材６が当てが
われ、且つその支持部材６の脚23が上方へ延びて一方、
他方域26,27を分ち本体1aの上面24に固定されている。
他方、下部５の部分に支持部材６が当てがわれ、且つそ
の支持部材６の脚23が下方へ延びて一方、他方域26,27
を分ち本体1aの下面25に固定されている。勿論この支持
方式は幾つかの例が考えられる。

さて、このようにこの例では一方域26と他方域27が区分
され、各々に送風機16、上下のダンパー14,15が設けら
れ、且つ各々に流入口17、流出口18が形成されている。
従って一方域26に着目すると、その一方域26中の蓄熱体
３の表面９とカバー1bの内面11との間に空気通路13が形
成され、他方域27に着目すると、その他方域27中の蓄熱
体３の表面９と本体1aの内面12との間に空気通路13が形
成されている。

このような構成に基づくと、蓄熱時、ペルチエ素子とし
ての加熱／冷却手段20により、一方域の発熱導体28が発
熱し、一方域26の蓄熱体３中の潜熱蓄熱剤２が融解せし
められ、他方域の吸熱導体29が吸熱し、他方域27の蓄熱
体３中の潜熱蓄熱剤２が凝固せしめられる。従って一方
域26中の蓄熱体３中には温熱が蓄熱され、他方域27中の
蓄熱体３中には冷熱が蓄熱される。

次いで、放熱時は各域26,27の上下のダンパー14,15を開
き、送風機16を駆動する。一方域26に於いては、上方の
流入口17から空気が入り、空気通路13を通って下方の流
出口18から流出する。上記の過程で、空気と暖房用蓄熱
体３が熱交換せしめられ、空気が加熱される。

他方域27に於いては、下方の流入口17から空気が入り、
空気通路13を通って上方の流出口18から流出する。上記
の過程で、空気と冷房用蓄熱体３が熱交換せしめられ、
空気が冷却される。これら蓄熱時、及び空調時の利点は
第一の例と略同じである。

而して、このペルチエ素子を複数個設けてもよく、ペル
チエ素子自体の難点である瞬間能力不足をこのような潜
熱蓄熱剤との組合わせにより補うことができる。加えて
この潜熱蓄熱剤との組合わせによりペルチエ素子自体及
びその組合せ装置の成績係数を向上できる。

〔効果〕

以上詳述した如くこの考案によれば次の利点がある。

請求項第１項記載の考案によれば、蓄熱時、空気通路の
空気層を断熱層として蓄熱できるから、蓄熱の為の熱損
失が可及的に小で済み、且つ放熱時強制空気対流によっ
て空気と潜熱蓄熱剤が熱交換されるので放熱動作が早
い。且つ蓄熱体の各部の放熱動作が均一となる。

請求項第２項記載の考案によると上記利点をもつ暖房用
の潜熱蓄熱式空調パネルが提供できる。

請求項第３項，第４項記載の考案によると、繰返し使用
に於いて安定動作する利点をもつ暖房用の潜熱蓄熱式空
調パネルが提供できる。

請求項第５項記載の考案によると、上記請求項第１項記
載の考案の利点をもつ冷房用の潜熱蓄熱式空調パネルが
提供できる。

請求項第６項又は第７項記載の考案による各々蓄熱体を
箱状体中に収容するに当り、箱状体の内部に空気通路が
形成されるようにする為の有効な手段が提供される。

請求項第８項，第９項，第10項，第11項，第12項記載の
考案によると、各々送風機とダンパーの開閉を同調させ
る有効な手段が提供される。

請求項第13項記載の考案によると暖房，冷房共用の潜熱
蓄熱式空調パネルが提供されるものである。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本考案の実施例を示し、第１図〜第６図は第
一の実施例であって、第１図は潜熱蓄熱式空調パネルの
配置を簡単に示した斜視図、第２図は箱状体の構成部材
であるカバーと本体を分離して示した斜視図、第３図は
第２図のＸ−Ｘ′線に沿って示した空調時の断面図、第
４図は同蓄熱時の断面図、第５図は第３図のＹ−Ｙ′線
に沿う断面図、第６図は潜熱蓄熱剤が封入された蓄熱体
を支持する部材の例を示した部分斜視図、第７図〜第８
図は上記第一の実施例の変形例で第７図は第５図と同様
の断面図、第８図は蓄熱体を支持する部材の例を示した
部分斜視図、更に第９図は第二の実施例を示す縦断側面
図であり、図中１は箱状体、1aは本体、1bはカバー、２
は潜熱蓄熱剤、３は蓄熱体、13は空気通路、14,15はダ
ンパー、16は送風機、17,18は各々空気流入，流出口、2
0は加熱，冷却手段である。

Claims (13)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】箱状体１内に潜熱蓄熱剤２が封入された蓄
   熱体３が収容されていると共に、全体として建物空間内
   を仕切る為のパネル状に形成されて成り、上記潜熱蓄熱
   剤２を加熱手段又は冷却手段20で融解又は凝固して温熱
   又は冷熱を蓄熱可能とし、他方上記潜熱蓄熱剤２を空調
   すべき空間中の空気と接触せしめる事により上記潜熱蓄
   熱剤２を凝固又は融解させて先に蓄熱した温熱又は冷熱
   を空気に対し放熱し、もって建物内を空調するようにし
   た潜熱蓄熱式空調パネルに於いて； 上記箱状体１内に上記蓄熱体３を収容するに際して、蓄
   熱体３と箱状体１の構成部材との間に空気通路13が形成
   されるように蓄熱体３を収容すると共に箱状体１の上下
   部各々にダンパー14,15を設け、蓄熱時は上記上下ダン
   パー14,15を閉と成して蓄熱体３の周りの空気通路13に
   於ける空気層を断熱層として蓄熱動作できるように成
   し、空調時は上記各々のダンパー14,15を開き且つ箱状
   体１内に収容せる送風機16を駆動して箱状体１中の空気
   通路13に空気を通過せしめ、その強制空気対流により蓄
   熱体３から温熱又は冷熱を空気に放熱可能とした事を特
   徴とする潜熱蓄熱式空調パネル。
2. 【請求項２】上記蓄熱体３中の潜熱蓄熱剤２は融解して
   温熱を蓄熱し、凝固して温熱を放熱し、全体として暖房
   用途を有する事を特徴とする請求項第１項記載の潜熱蓄
   熱式空調パネル。
3. 【請求項３】上記潜熱蓄熱剤２の主成分は酢酸ソーダで
   ある事を特徴とする請求項第２項記載の潜熱蓄熱式空調
   パネル。
4. 【請求項４】上記潜熱蓄熱剤２の主成分は硫酸ソーダで
   ある事を特徴とする請求項第２項記載の潜熱蓄熱式空調
   パネル。
5. 【請求項５】上記蓄熱体３中の潜熱蓄熱剤２は凝固して
   冷熱を蓄熱し、融解して冷熱を放熱し、全体として冷房
   用途を有する事を特徴とする請求項第１項記載の潜熱蓄
   熱式空調パネル。
6. 【請求項６】上記蓄熱体３は略板状体であって、その中
   に潜熱蓄熱剤２が封入され、この板状体３の単又は複数
   の各々が、その両サイド側から箱状体１内で支持され、
   少なくともこの蓄熱体３の表裏面9,10各々と箱状体１の
   構成部材であるカバー1b、本体1a各々の内面11,12との
   間に空気通路13が形成されている事を特徴とする請求項
   第１項，第２項，第３項，第４項，第５項記載の潜熱蓄
   熱式空調パネル。
7. 【請求項７】上記蓄熱体３は略板状体であって、その中
   に潜熱蓄熱剤２が封入され、この板状体３の単又は複数
   の各々が、その裏面を箱状体１内で支持され、少なくと
   もこの蓄熱体３の表面９と箱状体１の構成部材であるカ
   バー1bの内面11との間に空気通路13が形成されている事
   を特徴とする請求項第１項，第２項，第３項，第４項，
   第５項記載の潜熱蓄熱式空調パネル。
8. 【請求項８】上記送風機16の電動による駆動，停止に合
   わせて上下ダンパー14,15を手動により開閉操作する事
   を特徴とする請求項第１項，第２項，第３項，第４項，
   第５項，第６項，第７項記載の潜熱蓄熱式空調パネル。
9. 【請求項９】上記送風機16の電動による駆動，停止に同
   調して上下ダンパー14,15が自動により開閉動作する事
   を特徴とする請求項第１項，第２項，第３項，第４項，
   第５項，第６項，第７項記載の潜熱蓄熱式空調パネル。
10. 【請求項１０】上記送風機16の駆動，停止及び上下ダン
    パー14,15の開閉はタイマ制御によって実施される事を
    特徴とする請求項第９項記載の潜熱蓄熱式空調パネル。
11. 【請求項１１】上記送風機16の駆動，停止及び上下ダン
    パー14,15の開閉は温度センサの検出制御によって実施
    される事を特徴とする請求項第９項記載の潜熱蓄熱式空
    調パネル。
12. 【請求項１２】上記上下ダンパー14,15は形状記憶素材
    により構成され、空調すべき建物内の温度に応じて形状
    を変化することにより開又は閉動作せしめられ、このダ
    ンパー14,15の開又は閉動作に応じて送風機16を駆動，
    停止せしめるようにした事を特徴とする請求項第11項記
    載の潜熱蓄熱式空調パネル。
13. 【請求項１３】上記加熱又は冷却手段20は、ペルチエ素
    子として構成され、このペルチエ素子20の発熱側導体28
    が暖房用蓄熱体３の潜熱蓄熱剤２中に導入されていると
    共に吸熱側導体29が冷房用蓄熱体３の潜熱蓄熱剤２中に
    導入され、これら全体が箱状体１中に収容されて成り、
    而も上記暖房用蓄熱体３が箱状体１の一方域26に、冷房
    用蓄熱体３が箱状体１の他方域27に互いに区分されて配
    置され、冷又は暖房用蓄熱体３各々の表面９と箱状体１
    の構成部材であるカバー1b又は本体1aの内面11,12との
    間に空気通路13が形成され、上記一方域26、他方域27の
    各々に上下ダンパー14,15及び送風機16が配設されてい
    る事を特徴とする潜熱蓄熱式空調パネル。