JPH10148341A

JPH10148341A - 蓄熱壁構造

Info

Publication number: JPH10148341A
Application number: JP34492496A
Authority: JP
Inventors: Naotatsu Yano; 直達矢野
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1996-09-17
Filing date: 1996-12-25
Publication date: 1998-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】蓄熱壁からの蓄熱体の出し入れの操作性を確
保しつつ、開口部をできるだけ小さくできるような蓄熱
壁構造を提供する。【解決手段】外壁体１と内壁体２との間の空間Ｄに、
接触流体Ｒによって蓄熱・放熱自在な複数の蓄熱体３を
設け、前記空間Ｄに前記接触流体Ｒを取り入れ自在な取
入口４と、前記蓄熱体３に接触させた前記接触流体Ｒを
前記室内へ吐き出し自在な吐出口５と、前記接触流体Ｒ
を前記取入口４から前記空間Ｄに吸い込んで前記吐出口
５から吐き出すためのファンＦとを設けてある蓄熱壁構
造において、複数の前記蓄熱体３を転動自在で、かつ充
填時に接触流体Ｒの流路形成しうる形状に形成して、前
記空間Ｄ内に充填すると共に、前記空間Ｄの上部に前記
蓄熱体３を導入する開口部２ａを設け、かつ前記空間Ｄ
の底部に前記蓄熱体３を排出自在な開閉部６ａを設け
て、前記蓄熱体３を出し入れ自在に構成してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外壁体と内壁体と
の間の空間に、接触流体との熱交換によって蓄熱・放熱
自在な複数の蓄熱体を設け、室内から前記空間に前記接
触流体を取り入れ自在な取入口と、前記空間に取り入れ
て前記蓄熱体に接触させた前記接触流体を前記室内へ吐
き出し自在な吐出口と、前記接触流体を前記取入口から
前記空間に吸い込んで前記吐出口から吐き出すためのフ
ァンとを設けてある蓄熱壁構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の蓄熱壁構造としては、図
１５に示すように、室内に面する内壁体２に、前記取入
口２０と吐出口２１とを形成してあると共に、蓄熱体３
は、内壁体２を形成するときに外壁体１と内壁体２との
間の空間Ｄに設置され、前記内壁体２を取り付けた後
は、前記空間Ｄから出し入れできるようにはなってなか
った。しかし、このような蓄熱壁構造によれば、例え
ば、蓄熱体の保守点検や交換等で、前記空間から蓄熱体
を取り出す必要がある場合には、まず内壁体を取り外さ
なければならず、また、蓄熱体を前記空間に納め直した
後には、再度、内壁体を設置し直す等の工事が必要とな
り、蓄熱壁からの蓄熱体の出し入れに非常に手間がかか
る問題点があった。

【０００３】このような問題を解消する方法として、内
壁体２に蓄熱体３の出し入れができるような大きさの開
口部を設けて、内壁体２を取り付けた後に内壁蓋の開閉
により蓄熱体の取り出しを可能とする方法が考えられ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、内壁に
大きな開口部を形成して内壁蓋を取り付けるのは、美感
を損ねるため意匠上問題であり、蓄熱体の出し入れの操
作性を確保しつつ、開口部をできるだけ小さくすること
が当業界の要請であった。

【０００５】従って、本発明の目的は、上記問題点を解
消し、蓄熱壁からの蓄熱体の出し入れの操作性を確保し
つつ、開口部をできるだけ小さくできるような蓄熱壁構
造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
の本発明の特徴構成は、外壁体と内壁体との間の空間
に、接触流体との熱交換によって蓄熱・放熱自在な複数
の蓄熱体を設け、室内から前記空間に前記接触流体を取
り入れ自在な取入口と、前記空間に取り入れて前記蓄熱
体に接触させた前記接触流体を前記室内へ吐き出し自在
な吐出口と、前記接触流体を前記取入口から前記空間に
吸い込んで前記吐出口から吐き出すためのファンとを設
けてある蓄熱壁構造において、複数の前記蓄熱体を転動
自在で、かつ充填時に接触流体の流路形成しうる形状に
形成して、前記空間内に充填すると共に、前記空間の上
部に前記蓄熱体を導入する開口部を設け、かつ前記空間
の底部に前記蓄熱体を排出自在な開閉部を設けて、前記
蓄熱体を出し入れ自在に構成してある点にある。ここ
で、蓄熱体の形状は、転動自在でかつ充填時に接触流体
の流路形成しうるものであればいずれの形状でもよい
が、具体的な形状としては、球状、卵型、多角形多面
体、柱状体、ラシヒリング型、ベルルサドル型等が挙げ
られる。

【０００７】また、上記構成において、前記開閉部が、
通気性を有し、揺動自在な支持板により構成されている
ことが後述の作用効果より好ましい。

【０００８】前記ファンが、前記接触流体を前記取入口
から吸い込む吸入用ファンと、前記接触流体を前記吐出
口から吐き出す吐出用ファンとで構成されていることが
後述の作用効果より好ましい。

【０００９】その場合、前記吸入用ファンが前記取入口
の近傍に室内側から着脱自在に設けられ、かつ前記吐出
用ファンが前記吐出口の近傍に室内側から着脱自在に設
けられていることが後述の作用効果より好ましい。

【００１０】〔作用効果〕本発明の上記構成によれば、
複数の前記蓄熱体が転動自在であるため、蓄熱体を前記
空間に導入する時および取り出す時に、スムーズにその
入出が行える。また、前記蓄熱体は充填時に接触流体の
流路形成しうる形状に形成してあり、それを前記空間内
に充填してあるため、空間を流動する接触流体との熱交
換により蓄熱・放熱を良好に行うことができる。そし
て、空間の上部に前記蓄熱体を導入する開口部を設けて
あるため、重力により落下させながら蓄熱体を空間内に
充填させることができ、空間の底部に前記蓄熱体を排出
自在な開閉部を設けあるため、重力により転動させなが
ら蓄熱体を空間外へ取り出すことができる。その結果、
蓄熱壁からの蓄熱体の出し入れの操作性を確保しつつ、
開口部をできるだけ小さくできるような蓄熱壁構造を提
供することができた。

【００１１】また、前記開閉部を、通気性を有し、揺動
自在な支持板により構成する場合、支持板が通気性を有
するため、そこに流体を通過させるように流路を形成す
ることができ、また、支持板が揺動自在であるため、そ
の揺動により底部の開閉を行うことにより、蓄熱体の支
持と取り出しを行うことができる。

【００１２】前記ファンが、前記接触流体を前記取入口
から吸い込む吸入用ファンと、前記接触流体を前記吐出
口から吐き出す吐出用ファンとで構成されている場合、
取入口又は吐出口のいずれか一方にファンが設けられて
いる場合と比較して、効率よく送風量を増加させること
ができ、蓄熱システムの熱応答性を向上させることがで
きる。つまり、本発明では、充填された蓄熱体間に流路
が形成されるため圧力損失が高くなる場合があり、その
場合に送風量は蓄熱体を通過する前後の圧力差に依存す
ることになる。この時、例えばその圧力差を２倍にしよ
うとすると、取入口又は吐出口のいずれか設けたファン
の数を２基に増やしたり、ファンの回転数を上げたりし
ても、その部分で生じる圧力を２倍にするのは困難であ
るが、吸入用ファンで上流側を加圧しつつ、吐出用ファ
ンで下流側を減圧することにより、前記圧力差をほぼ２
倍にすることができる。このため効率よく送風量を増加
させることができる。

【００１３】また、前記吸入用ファンが前記取入口の近
傍に室内側から着脱自在に設けられ、かつ前記吐出用フ
ァンが前記吐出口の近傍に室内側から着脱自在に設けら
れている場合、それぞれのファンを室内側から取り外す
ことにより、ファンに邪魔されることなく、蓄熱体の出
し入れを容易に行うことができ、メンテナンスが容易に
なる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。尚、図面において従来例と同一の
符号で表示した部分は、同一又は相当の部分を示してい
る。

【００１５】本実施形態は、図１・２に示すように、建
物の壁体に蓄熱ユニットＴを内装して、その蓄熱ユニッ
トＴの熱交換によって、室内温度をコントロールできる
ように形成した蓄熱壁Ｗである。前記蓄熱壁Ｗは、断熱
外壁体１と、内壁体２との間の空間Ｄに、接触する空気
（接触流体の一例）Ｒとの熱交換によって蓄熱・放熱自
在な蓄熱ユニットＴを複数設けて構成してある。但し、
本発明の蓄熱壁構造は、このようなものに限らず、例え
ば、前記空間Ｄに直に蓄熱体３を収容してあるものであ
ってもよい（図５参照）。

【００１６】前記断熱外壁体１は、厚み内に多数の断熱
用中空部を形成したセメント板状体等で、外壁としての
一般的な機能に加えて断熱効果を強化してある。前記内
壁体２は、石膏ボード等で構成してあり、前記断熱外壁
体１を設置した後、その室内側に前記蓄熱ユニットＴを
沿わせて配置し、さらにその室内側に内壁体２を設置し
て室内空間を確保するものである。また、内壁体２の上
端部及び下端部には、前記蓄熱ユニットＴに備えた後述
の取入口４と吐出口５に対向する部分に、前記空気Ｒを
流通自在な開口部２ａを各別に設けてある。特に、下方
側の開口部２ａは、室内の幅木部ｈに配置してある。こ
こで、壁体における取入口４と吐出口５との位置関係
は、図１・２では上端部に取入口４、下端部に吐出口５
を配置してあるが、それ以外に、上端部に吐出口、下端
部に取入口を配置したり、取入口と吐出口とを、左右に
分離させて配置するものであってもよい。

【００１７】前記蓄熱ユニットＴは、図１〜４に示すよ
うに、前記空気Ｒとの熱交換によって蓄熱・放熱自在な
複数の蓄熱体３を内空部に収容している。また、前記内
空部に前記空気Ｒを取り入れ自在な取入口４と（図１・
２参照）、前記内空部に取り入れた前記空気Ｒを外部へ
吐き出し自在な吐出口５とを備えたユニット容器６を設
け（図１・２・３参照）、前記取入口４と吐出口５とを
それぞれ開閉操作自在な複数のダンパー７と、前記空気
Ｒを前記取入口４から前記内空部に吸い込んで前記吐出
口５から吐き出すためのファンＦとを、前記ユニット容
器６に設けてある。このように、前記取入口４はユニッ
ト容器６の上端部に形成してあり、前記吐出口５はユニ
ット容器６の下端部に形成してあるが、前記ファンＦの
回転方向（送風方向）を切り替えることによって、上端
部を吐出口とし、下端部を取入口としてもよい。また、
ファンＦは、ユニット容器６の上端部に設けることに替
えて、ユニット容器６の中間部や下端部に設けることも
可能である。なお、前記ファンＦは、例えば、アクシャ
ルファン、クロスフローファン、シロッコファン等、種
々の形式のファンを採用することが可能である。

【００１８】前記ユニット容器６は、発泡樹脂からなる
中間層を一対の板状体（金属または合成樹脂製）からな
る表面層で挟み込む状態に形成してあるパネル体を、図
４に示すように、前記断熱外壁体１と内壁体２との隙間
に収納できる寸法の箱形状に成形して構成してある。そ
して、ユニット容器６の内空部は、縦長形状に形成して
あり、複数の連通空間を形成しうるようにしてある。具
体的には、ユニット容器６内空部の上端部には、前記取
入口４に連通する取入空間Ｋ１を、下端部には、前記吐
出口５に連通する吐出空間Ｋ２を、中間部には、前記蓄
熱体３を収容自在な縦長形状の収容空間Ｋ３を設けてあ
る。そして、取入空間Ｋ１を経て取り入れた空気Ｒを、
収容空間Ｋ３内に収納された蓄熱体３に接触させる為の
複数の流路を蓄熱体３の充填により生じる隙間に設けて
ある。

【００１９】収容空間Ｋ３と取入空間Ｋ１の間には、接
触流体Ｒの流動を均一にするため、蓄熱体３の形状等に
よっては、分散板や整風板を設けてもよい。分散板とし
ては、例えば有孔率３０〜６０％の多孔板が挙げられる
が、孔の形状などは特に限定れない。

【００２０】又、ユニット容器６の収容空間Ｋ３と吐出
空間Ｋ２との仕切部にあたる開閉部６ａは、通気性を有
し、揺動自在な支持板により構成されており、ほぼ水平
姿勢の仕切状態においては、収容空間Ｋ３内に収容した
蓄熱体３を支持させ、また、この仕切部６ａを、下方に
揺動させた解放状態においては、その開口した部分を通
して、前記蓄熱体３を取り出しできるように構成してあ
る（図１・２・４参照）。そして、開口部に対応する前
記吐出口５の寸法設定も、前記蓄熱体３を出し入れ自在
に設定すればよい。

【００２１】この出入口を通して、蓄熱体３のメンテナ
ンス時には、蓄熱体３を簡単に出し入れして効率的なメ
ンテナンス作業を実施することができるように構成して
ある。また、前記吐出口５は、他の壁部分の幅木部分に
該当する箇所に形成してあり、室内の景観上、目立ち難
く、美観性の低下防止効果がある。一方、ユニット容器
６の上下端部には、ユニット容器６の内空部と室外空間
とを連通させる連通状態と、遮断する遮断状態とに切替
操作自在な連通管８を各別に接続してある。

【００２２】前記蓄熱体３は、図３に示すように、熱交
換によって蓄熱・放熱自在な蓄熱剤９を収容自在な密閉
容器１０を設け、前記密閉容器１０の内空部に、前記蓄
熱剤９を充填して構成してある。

【００２３】前記蓄熱剤９としては、熱交換温度、及
び、その範囲によって、種々のものを使用することがで
きるが、その一例としては、塩化カルシウム６水塩（Ｃ
ａＣｌ ₂・６Ｈ₂Ｏ）を挙げることができる。前記蓄熱剤
は、塩化カルシウム６水塩（ＣａＣｌ₂・６Ｈ₂Ｏ）に限
るものではなく、例えば、硫酸ナトリウム１０水塩（Ｎ
ａＳＯ₄・１０Ｈ₂Ｏ）であってもよく、他にも室温付近
で相変化する潜熱蓄熱剤を用いることが可能であり、そ
れらを総称して蓄熱剤という。

【００２４】前記密閉容器１０は、高密度ポリエチレン
製などの球状成形物であり、成型時または成型後に熱融
着等により蓄熱剤９を封入してある。かかる蓄熱体３は
転動自在であり、かつ充填時に接触流体Ｒの流路形成し
うる形状であり、前記開閉部６ａにより支持されて空間
Ｄ内に充填されている。従って、蓄熱剤９を配置でき、
高い蓄熱性・熱交換性を確保できるように構成してあ
り、積層させた蓄熱体３どうしの隙間が接触流路Ｓにあ
たる。

【００２５】本発明の蓄熱壁構造においては、蓄熱体３
の導入時には、開閉部材６ａを閉状態とし、ファンＦお
よびダンパー７を取り外して、そこから蓄熱体３を導入
して、開閉部材６ａに支持させる。また、取り出し時に
は、開閉部材６ａを開状態とし、そこから蓄熱体３を排
出して取り出すことができる。

【００２６】前記蓄熱壁Ｗによる室内温コントロールの
一例を説明すると、図６に示すように、昼間、前記連通
管８を閉塞した状態で、各ダンパー７を開いてファンＦ
を駆動させることによって、室内の余分な熱を蓄熱剤９
に蓄熱し、暑い時期においては室温低下効果を発揮し、
寒い時期においては、蓄熱した熱を夜間に放出して室温
増大効果を発揮することができる。但し、暑い時期の使
用に関しては、図７に示すように、夜間に、吐出口５を
閉めて連通管８を開けた状態でファンＦを駆動すること
によって、蓄熱した熱を外部に排熱して翌日の蓄熱に備
えることができる。従って、連通管８は余剰熱の多くな
い時期や窓の開閉等により対応できる地域においては必
ずしも必要でない。

【００２７】本発明に係わる蓄熱壁は、一般住宅をはじ
め、工場設備やオフィースビル等種々の構造物の壁体に
適応することが可能である。

【００２８】〔別実施形態〕以下に他の実施の形態を説
明する。

【００２９】〈１〉先の実施形態では、蓄熱体が球状
のものの例を示したが、図８に示すように、ラシヒリン
グ（円管状）のような形状のものであってもよい。ま
た、図９に示すように、ベルルサドル型の形状であって
もよい。このように構成すると、流体との接触面積をよ
り大きくすることができ、さらにその接触面積が他のも
のとの接触により縮小することもなく、より安定的に流
体との接触面積が確保できる。

【００３０】〈２〉先の実施形態では、蓄熱体が前記
空間の底部に設けられた開閉部により支持されているも
のの例を示したが、図１０に示すように水平よりやや傾
斜した傾斜支持部６ｂを左右交互に傾斜するように並設
して、その傾斜支持部６ｂ上を転動させて蓄熱体を空間
内部に導入し、下端部に設けた開閉部６ａの開閉により
出し入れできるように構成してもよい。この場合、蓄熱
体３の形状を転動性の高いものとし、更に蓄熱体３の表
面を摩擦係数の小さい材料で構成することが望ましい。
このように構成すると、各傾斜支持部６ｂに蓄熱体３が
支持されているため、底部に存在する蓄熱体３において
も、上方より付加される荷重が小さいため、特に蓄熱体
３の強度を増加させる必要がない。また、底部において
荷重による圧密も起こらないため、接触流体の流路が好
適に確保される。なお、上記の場合、流体と蓄熱体の接
触効率を高めるため、傾斜支持部６ｂの上方の並行な位
置に、蓄熱体の通過を許容しうる間隔をおいて板状体を
設けてもよい。

【００３１】〈３〉先の実施形態では、ファンおよび
ダンパーを取り外して、そこから蓄熱体を導入するもの
の例を示したが、蓄熱体の導入口を独立に設けてもよ
い。またダンパーが開状態の時に蓄熱体が導入できるよ
うな構造としてもよい。

【００３２】〈４〉先の実施形態では、蓄熱ユニット
内に蓄熱体を導入する例を示したが、図１１及び図１２
に示すように上下に連通する連通路１０ａを有する押出
断熱部材１０中に蓄熱体３を導入する構造にしてもよ
い。この場合、開閉部６ａの開閉により、蓄熱体の支持
及び取り出しを行うとともに、各連通路１０ａの上方よ
り、蓄熱体を導入すればよい。また、各連通路１０ａに
均等に通風されるように整風板等を設けるのが好まし
い。上記構成によると、部分的な吹き抜けを防止して蓄
熱等の均一化が図れるとともに、断熱材による断熱効
果、補強効果が得られる。

【００３３】〈５〉先の実施形態では、取入口又は吐
出口のいずれか一方にファンが設けられている例を示し
たが、図１３及び図１４に示すように、前記のファン
を、接触流体Ｒを取入口４から吸い込の吸入用ファンＦ
１と、接触流体Ｒを吐出口５から吐き出す吐出用ファン
Ｆ２とで構成し、その吸入用ファンＦ１を取入口４の近
傍に室内側から着脱自在に設け、かつ吐出用ファンＦ２
を吐出口５の近傍に室内側から着脱自在に設けたもので
あってもよい。その場合、吸入用ファンＦ１と吐出用フ
ァンＦ２とは同一の形式であってもよく、異なる形式で
あってもよい。但し、高い圧力負荷に適応性のある形式
のものが、送風量を高める上で好ましい。かかる構成に
よると、取入口４又は吐出口５のいずれか一方にファン
Ｆが設けられている場合と比較して、効率よく送風量を
増加させることができ、蓄熱システムの熱応答性を向上
させることができる。また、それぞれのファンＦ１，Ｆ
２を室内側から取り外すことにより、ファンに邪魔され
ることなく、蓄熱体３の出し入れを容易に行うことがで
きる。なお、アキシャルファンを上記のように２基用い
て実際に送風量を測定したところ、取入口４側に１基用
いる場合と比較して約２倍の送風量となることが確認で
きた。

【００３４】尚、特許請求の範囲の項に、図面との対照
を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明
は添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】蓄熱壁を示す断面図

【図２】蓄熱壁を示す断面図であり、（イ）は導入時の
状態、（ロ）は取り出し時の状態

【図３】蓄熱壁の下端部の詳細を示す断面図

【図４】蓄熱ユニットを示す一部切欠正面図

【図５】蓄熱壁を示す断面図

【図６】蓄熱壁の冬場での使用状態の作用説明図

【図７】蓄熱壁の夏場での使用状態の作用説明図

【図８】本発明に用いられる蓄熱体の一例を示す斜視図

【図９】本発明に用いられる蓄熱体の一例を示す斜視図

【図１０】別実施形態の蓄熱ユニットを示す一部切欠正
面図

【図１１】別実施形態の蓄熱壁の縦側面図

【図１２】別実施形態の蓄熱壁の断面図であり（ａ）は
平面視縦断面図、（ｂ）は正面視一部切欠横断面図

【図１３】別実施形態の蓄熱壁を示す断面図であり、
（イ）は導入時の状態、（ロ）は取り出し時の状態

【図１４】別実施形態の蓄熱ユニットを示す一部切欠正
面図

【図１５】従来蓄熱壁構造を示す正面図

【符号の説明】

１外壁体２内壁体２ａ開口部３蓄熱体４取入口５吐出口６ユニット容器６ａ開閉部Ｄ空間ＦファンＦ１吸入用ファンＦ２吐出用ファンｈ幅木部Ｒ接触流体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外壁体（１）と内壁体（２）との間の空
間（Ｄ）に、接触流体（Ｒ）との熱交換によって蓄熱・
放熱自在な複数の蓄熱体（３）を設け、室内から前記空
間（Ｄ）に前記接触流体（Ｒ）を取り入れ自在な取入口
（４）と、前記空間（Ｄ）に取り入れて前記蓄熱体
（３）に接触させた前記接触流体（Ｒ）を前記室内へ吐
き出し自在な吐出口（５）と、前記接触流体（Ｒ）を前
記取入口（４）から前記空間（Ｄ）に吸い込んで前記吐
出口（５）から吐き出すためのファン（Ｆ）とを設けて
ある蓄熱壁構造であって、複数の前記蓄熱体（３）を転動自在で、かつ充填時に接
触流体（Ｒ）の流路形成しうる形状に形成して、前記空
間（Ｄ）内に充填すると共に、前記空間（Ｄ）の上部に前記蓄熱体（３）を導入する開
口部（２ａ）を設け、かつ前記空間（Ｄ）の底部に前記
蓄熱体（３）を排出自在な開閉部（６ａ）を設けて、前
記蓄熱体（３）を出し入れ自在に構成してある蓄熱壁構
造。
【請求項２】前記開閉部（６ａ）が、通気性を有し、
揺動自在な支持板により構成されている請求項１に記載
の蓄熱壁構造。
【請求項３】前記ファン（Ｆ）が、前記接触流体
（Ｒ）を前記取入口（４）から吸い込む吸入用ファン
（Ｆ１）と、前記接触流体（Ｒ）を前記吐出口（５）か
ら吐き出す吐出用ファン（Ｆ２）とで構成されている請
求項１又は２に記載の蓄熱壁構造。
【請求項４】前記吸入用ファン（Ｆ１）が前記取入口
（４）の近傍に室内側から着脱自在に設けられ、かつ前
記吐出用ファン（Ｆ２）が前記吐出口（５）の近傍に室
内側から着脱自在に設けられている請求項３に記載の蓄
熱壁構造。