JPH0886476A - 空間の温度調整システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機械的、電気的手段を用いることなく、空間
の温度を位置毎に定めた適切温度に可能なかぎり維持す
るように調整することのできる温度調整システムを得る
こと。 【構成】 壁部１０に固着される潜熱蓄熱ボード１２の
蓄熱部材の相変化温度を複数種類設定し、壁部１０への
固着位置によって異なる相変化温度の蓄熱部材を備えた
潜熱蓄熱ボードを用いるようにした。例えば、相変化温
度の設定を壁部１０の高さ位置によって異なるように設
定した。これにより、各位置において設定された相変化
温度を維持しようとする作用が発揮され、環境温度変化
の過程において所望の温度状態が最も長い時間停滞する
こととなる。従って、自然環境の温度変化に柔軟に対応
したより快適な温度調整あるいは適切な空気流通調整が
達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空間の温度調整システ
ム、特に壁部に囲まれた空間の温度を壁部の蓄熱容量の
増加により調整する空間の温度調整システムに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】壁部に囲まれた空間、例えば住居空間や
飛行機などの乗物などの空間など、さらには物品を保管
するための空間においては、所定の空気調整機構によっ
てその温度調整がなされている。しかしながら、このよ
うな空気調整機構による機械的操作だけでは、その空間
の温度調整を適切に行うことができない場合や、省エネ
ルギーなどの観点から好ましくない状況も生じる。従っ
て、一般的に空間を囲む壁部には、断熱部材あるいは保
温部材などのような所定の熱伝導性を有する部材、例え
ば熱伝導率の低い部材が固着され、断熱作用や保温作用
等を奏するようにしている。

【０００３】更に、その空間における通常の温度変化領
域内の相変化温度を有する部材を備えたボードを壁部面
に固着して、その潜熱蓄熱作用により、環境温度の変化
過程における空間温度を上記相変化温度に近い温度領域
にできるだけ留めるようなシステムも提案されている。
すなわち、潜熱蓄熱作用は、例えば、その空間の温度
変化の過程において、その部材の相変化温度の温度状況
になると、相変化を起すため蓄熱作用が増大する。すな
わち、その熱容量は、顕熱容量から潜熱容量へと変化
し、温度変化なく大きな熱エネルギーを消耗する。従っ
て、空間内の温度はその相変化温度の部分で停滞する。
すなわち、実際の空間の温度変化に抗して相変化温度付
近の温度状況が維持される。これは、その蓄熱部材を備
えたボード自体の作用であるが、それによって囲まれた
空間の温度もその蓄熱作用により調整がなされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、壁部に
囲まれた空間内の温度調整は、できるだけ自然環境に即
して行うことが望まれる場合もあり、常に機械的な空気
調整により温度調整を行うだけでは不十分かつ好ましく
ない場合もある。また、断熱部材などを用いただけで
は、その空間外の温度変化の影響をできるだけ受けない
ようにする作用は生じるが、空間内を所望の温度範囲に
可能なかぎり調整するという作用は奏することができな
い。

【０００５】更に、上記従来の潜熱蓄熱作用を利用する
ボードの固着は、所定の相変化温度を有するボードを壁
面に一様に固着するものであり、壁部内空間の位置によ
って目標調整温度を変え、それぞれできるだけこれに近
い温度に留めることにより壁部内の温度環境の良好化を
図るような微調整は困難であった。本発明は、上記事情
に鑑みなされたものであり、その目的は壁部に囲まれた
空間内の温度を機械的、電気的作用を用いることなく、
空間の位置毎に定めた適切温度に可能なかぎり維待する
ように調整することのできる空間の温度調整システムを
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る空間の温度調整システムは、壁部に
囲まれた空間の温度を前記壁部の内側面に前記空間の温
度変化範囲内の相変化温度を有する蓄熱部材を備えた潜
熱蓄熱ボードを固着して調整する空間の温度調整システ
ムにおいて、前記壁部に固着される潜熱蓄熱ボードの蓄
熱部材の相変化温度を複数種類設定し、前記壁部への固
着位置によって異なる相変化温度の蓄熱部材を備えた潜
熱蓄熱ボードを用いるようにしている。

【０００７】請求項２に係る空間の温度調整システム
は、前記固着位置による異なる相変化温度の設定を前記
壁部の高さ位置によって異なる相変化温度としている。

【０００８】請求項３に係る空間の温度調整システム
は、前記壁部に固着される潜熱蓄熱ボードの蓄熱部材の
相変化温度を２種類設定し、前記壁部の上方側には高い
方の相変化温度を有する蓄熱部材を備えた潜熱蓄熱ボー
ドを、下方側には低い方の相変化温度を有する蓄熱部材
を備えた潜熱蓄熱ボードを固着するようにしている。

【０００９】請求項４に係る空間の温度調整システム
は、前記固着位置による異なる相変化温度の設定を前記
壁部の水平方向位置によって異なる相変化温度としてい
る。

【００１０】

【作用】請求項１に係る空間の温度調整システムによれ
ば、相変化温度のそれぞれ異なる複数種類の蓄熱部材を
設定し、壁部の面位置によって異なる相変化温度の蓄熱
部材を用いた潜熱蓄熱ボードを固着するようにしてい
る。従って、壁部の位置、例えば高さ位置や水平方向
（横方向）位置によってそれぞれ異なる相変化温度を設
定し、その壁部に囲まれた空間の温度調整を部分毎に変
化させて行うことが可能である。従って、その壁部に囲
まれる空間の用途に応じて、細かい分化した温度調整を
行うことが可能である。

【００１１】また、環境温度の変化過程において、空間
の位置により異なる相変化温度での温度の停滞現象が生
じ、これは環境温度の上昇時、下降時それぞれに生じる
ので、適切な相変化温度の設定によりその温度の変化過
程において空間位置の温度の高低関係の変化や逆転現象
が生じ、空間内の空気の対流による良好な環境状況の設
定も行われる。

【００１２】請求項２に係る空間の温度調整システムに
よれば、壁部内の空間を高さ方向に分けて温度設定し、
環境温度変化の中でできるだけ設定温度を維持するよう
にすることができる。例えば、天井に近い部分、窓の高
さに近い部分、床に近い部分等に区分し、それぞれ異な
る相変化温度を設定すれば、分化した所望の温度環境や
空気の対流の良好化を図ることができる。

【００１３】請求項３に係る空間の温度調整システムに
よれば、壁部の上方側には高い方の相変化温度を有する
蓄熱部材を用いた潜熱蓄熱ボードが、他方側には低い方
の相変化温度の蓄熱部材を用いた潜熱蓄熱ボードが固着
されている。これにより、室内の温度変化が生じた場
合、上方側壁部では、高い方の相変化温度の温度領域を
最も長く維持し、下方側ではそれより低い相変化温度の
温度領域を最も長く維持する温度調整を行う。

【００１４】従って、温度の変化時間の時間軸に対応す
る温度分布は壁部の上側と下側でそれぞれ異なるポイン
ト、すなわち異なる相変化温度の部分でその分布密度が
高くなる状況となる。また、温度の上昇下降の変化中に
おいて、壁部の上方側と下方側の温度の上下状態が変化
する状況も生じる。例えば、空間内温度が最も高い状況
から下降していく場合、壁部上側の高い方の相変化温度
を通過しさらに下降していく過程において、下側壁部で
は、低い相変化温度の部分を維持しようとする作用を奏
する。すなわち、例えば下側の蓄熱部材の融点を下回っ
た温度でも潜熱量の完全放散には至らず蓄熱作用を続け
ている。ここで、上側壁部の部分では、相変化温度をか
なり下回った状況にあるので、温度の下降はスムースに
進み上部側が下部側よりも温度が低い状態となる。この
ように、それぞれの相変化温度の部分を境として、温度
上昇時、下降時に上下の温度の高低関係が逆転する作用
が生じる。これにより、生活環境における温度の上昇下
降周期、すなわち、暖房冷房の発停および太陽光線の輻
射環境に対応し良好な室内温度調整作用を得ることがで
き、良好な空気温度分布および壁面放射分布を作り出す
ことができる。

【００１５】次に、請求項４に係る空間の温度調整シス
テムによれば、水平方向の位置により、相変化温度を変
えているので、空間の一方の壁面寄り部分を比較的高い
温度に安定させ、他方の面の部分を低い温度に安定させ
るような横方向の広がりでの分化した温度調整をするこ
と可能である。

【００１６】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て詳細に説明する。図１は、住居１００の壁部に本発明
を適用した実施例が示されており、相変化温度の設定
を、壁部の上下方向に２つに区分して行った例を示して
いる。壁部１０には蓄熱部材を備える潜熱蓄熱ボード１
２が固着されている。この潜熱蓄熱ボード１２は、壁部
１０の上方側と下方側でそれぞれ異なった種類のものを
用いられ、上方側壁部１０ａには高い方の相変化温度を
有する潜熱蓄熱ボード１２ａが固着され、下方側壁部１
０ｂには低い方の相変化温度を有する潜熱蓄熱ボード１
２ｂが固着されている。本実施例の相変化温度設定は、
上側の潜熱蓄熱ボード１２ａの蓄熱ペレット１４が２５
℃、下方側の潜熱蓄熱ボード１２ｂの蓄熱ペレット１４
が２２℃に設定されている。

【００１７】図２は、この潜熱蓄熱ボードの構成例を示
している。潜熱蓄熱ボード１２は、所定の相変化温度を
有する蓄熱ペレット１４及び石膏１６を混合して構成さ
れている。蓄熱ペレット１４としては、例えばｎ−オク
タデカン（９５％）＋ｎ−ヘキサデカン（５％）が用い
られている。本実施例では、その粒径は約３ｍｍとされ
ている。蓄熱ペレット１４と石膏１６を混ぜ合わせ、こ
れを固化して潜熱蓄熱ボード１２が形成されている。そ
の表面にはコーティング材１８が施されている。

【００１８】図３は、上記構成の潜熱蓄熱ボード１２を
製造する場合の組成配分の例並びに比熱及び潜熱を示す
表図である。図示のように、石膏１６及び水に対する蓄
熱ペレット１４の混入率を増加させるにつれ（３０ｖ１
％→４０ｖ１％→５０ｖ１％）、比熱及び潜熱は上昇し
ている。なお、潜熱は厚さ１２ｍｍの潜熱蓄熱ボードを
用いた場合の数値である。

【００１９】以下に、環境温度変化が上記それぞれの相
変化温度を挟むように１７℃から３０℃までの間で周期
的に上昇下降を行う場合の本実施例の作用について説明
する。１７℃から２２℃に近付く温度上昇過程において
は、上方側潜熱蓄熱ボード１２ａの温度はその温度変化
につれて順当に上昇する。これに対し、下方側の潜熱蓄
熱ボード１２ｂは、相変化温度が２２℃に設定されてい
るので、その２２℃に近付くつれ、その潜熱容量により
蓄熱作用を奏し、温度変化をこの相変化温度領域で停滞
させる。そして、その相変化温度（融点）を越えた状態
でも潜熱量の完全放散には至らず温度の上昇を停滞させ
る作用を奏する。従って、潜熱蓄熱ボード１２ａよりも
低い温度状況を下側の潜熱蓄熱ボード１２ｂは保持して
いる。

【００２０】そして、さらに温度上昇が進み２５℃に近
付くと上方側の潜熱蓄熱ボード１２ａは、その相変化温
度（融点）が２５℃であることからその潜熱容量により
蓄熱作用が上昇し、２５℃部分で温度上昇の停滞作用を
奏する。一方、下方側の潜熱蓄熱ボード１２ｂでは、相
変化温度よりかなり温度が高くなっているので、順当に
温度上昇し、２５℃に達し、さらに温度上昇を継続す
る。これにより、上方側の潜熱蓄熱ボード１２ａよりも
下方側の潜熱蓄熱ボードの温度が上昇した状態となる。

【００２１】次に温度下降過程では、上記変化と逆の過
程を辿る。すなわち、まず３０℃から２５℃に近付くに
つれ上方側の潜熱蓄熱ボード１２ａ側は蓄熱作用を上昇
させ温度の停滞を生じさせる。次に、２２℃に近付くつ
れ、下方側の潜熱蓄熱ボード１２ｂが同様に蓄熱作用を
上昇させ温度を停滞させる。ここで、上方側の潜熱蓄熱
ボードは２２℃を順当に通過してさらに１７℃まで下降
するので、２２℃から１７℃へ下降する過程では上方側
の潜熱蓄熱ボード１２ａが下方側の潜熱蓄熱ボード１２
ｂよりも低い温度状況となる。このような環境温度の変
化のサイクルを繰り返すと、上記説明した潜熱蓄熱ボー
ド１２も上記と同様の蓄熱作用を繰り返す。

【００２２】図４は、上記の動作を明瞭化するためのグ
ラフ図である。このグラフは、２つのプレハブ冷蔵庫
（外寸Ｗ３．６ｍ×Ｄ２．７ｍ×３．１ｍ：室容積２
１．７３ｍ^３）を用い、一方に石膏ボードのみを固着
し、他方に本実施例に係る２種類の相変化温度を有する
潜熱蓄熱ボードを固着して比較する実験によって得られ
たデータを見易くして表したグラフである。

【００２３】図において、横軸が温度変化、縦軸が壁部
の高さをそれぞれ示している。図上に示されたラインは
定期的に温度を測定した温度分布ラインである。そし
て、図示のように壁部の上方側と下方側では、それぞれ
異なった温度部分でラインの密集が生じている。これ
は、上述のような作用によりそれぞれの相変化温度２５
℃と２２℃の部分でその潜熱容量による蓄熱作用上昇に
よって温度の停滞が生じることによっている。なお、上
記ラインは上側、下側の潜熱蓄熱ボード１２の温度変化
を示すものであるが、それに囲まれている内部空間も上
側と下側とでそれらに対応した温度変化曲線を描くこと
となる。

【００２４】このように、一定速度で温度変化をさせた
場合でも設定した相変化温度の部分で温度の停滞が生
じ、その温度の近傍範囲での時間が最も長くなってい
る。従って、室内の適温を相変化温度として設定する
と、外部環境温度の変化に対応せず適温の部分の温度状
況を最も長い時間維持させることが可能となる。更に、
本図から理解されるように、上方側壁部と下方側壁部で
の温度の逆転の現象が繰り返されるので、室内空気が停
滞せずその対流作用も向上することとなる。

【００２５】本発明は上記構成に限定されるものではな
く、発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例
えば、図１に示した例では、上下に２分割して異なる相
変化温度を設定したが、更に細かく、３分割、４分割に
設定してもよい。また、図５に示したように壁部を上下
方向ではなく、水平方向に区分し、異なる相変化温度の
設定を行っても良い。図示の様に、１２ｃと１２ｄの部
分に異なる温度設定をして上記のような温度停滞作用を
生ぜしめることも可能である。この場合、横方向での温
度の高低差が生じるので、これに対応する空気の対流も
生じる。このような水平方向の分割は、上記上下方向の
分割と組合せて用いることも可能である。

【００２６】また、上記実施例では、壁部内空間を住居
空間とした例を挙げたが、このような人が居住する空間
だけに適用されるものではなく、乗物、更には物品を自
然環境で保管するような空間の壁部に本発明を適用する
ことも可能である。なお、本発明は電気的あるいは機械
的な機構を用いることなく作用させることができるが、
電気的あるいは機械的な機構に合せて用いることも可能
であり、その場合、本発明の作用により適温に維持され
る時間が長いので、そのような機構を駆動させるための
エネルギー消費の低減も図られる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る空間
の温度調整シシステムによれば、機械的あるいは電気的
機構を用いることなく、空間の温度を区分した領域毎に
所望の温度にできるだけ維持する調整を行うことが可能
である。これにより、自然環境の温度変化に柔軟に対応
したより快適な温度調整あるいは適切な空気流通調整が
行われ、ひいては省エネルギーにも貢献することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の構成を示す概略説明図である。

【図２】実施例に用いた潜熱蓄熱ボードの構成例を示す
部分拡大説明図である。

【図３】潜熱蓄熱ボードの組成の例を示す表図である。

【図４】実施例の潜熱蓄熱ボードの実験データを見易く
したグラフ図である。

【図５】他の実施例の構成を示す概略説明図である。

【符号の説明】

１２ 潜熱蓄熱ボード １４ 蓄熱ペレット １６ 石膏

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 壁部に囲まれた空間の温度を前記壁部の
   内側面に所定の相変化温度を有する蓄熱部材を備えた潜
   熱蓄熱ボードを固着して調整する空間の温度調整システ
   ムにおいて、 前記壁部に固着される潜熱蓄熱ボードの蓄熱部材の相変
   化温度を複数種類設定し、前記壁部への固着位置によっ
   て異なる相変化温度の蓄熱部材を備えた潜熱蓄熱ボード
   を用いたことを特徴とする空間の温度調整システム。
2. 【請求項２】 前記固着位置による異なる相変化温度の
   設定は、 前記壁部の高さ位置によって異なる相変化温度としたこ
   とを特徴とする請求項１に記載の空間の温度調整システ
   ム。
3. 【請求項３】 前記壁部に固着される潜熱蓄熱ボードの
   蓄熱部材の相変化温度を２種類設定し、前記壁部の上方
   側には高い方の相変化温度を有する蓄熱部材を備えた潜
   熱蓄熱ボードを、下方側には低い方の相変化温度を有す
   る蓄熱部材を備えた潜熱蓄熱ボードを固着したことを特
   徴とする請求項２に記載の空間の温度調整システム。
4. 【請求項４】 前記固着位置による異なる相変化温度の
   設定は、 前記壁部の水平方向位置によって異なる相変化温度とし
   たことを特徴とする請求項１に記載の空間の温度調整シ
   ステム。