JP2003130563A - 蓄熱カプセル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 上下寸法の長い縦型の蓄熱カプセルを、熱効
率を落とすことなく、かつ、強度条件も満たせるものと
して実現させる。 【解決手段】 左右一対の壁部１，２と、これらの間に
形成される蓄熱材充填用空間と、両壁部１，２の外周縁
どうしを融着して成る外周シール部５とを備えた蓄熱カ
プセルの正面視形状を、上下が左右より長い縦長矩形形
状に設定し、充填用空間が上下３カ所の部分空間に分割
されるように、両壁部１，２どうしの上下中間部を融着
して成る２箇所の中間シール部６，６を形成するととも
に、中間シール部６とその上下の第１壁部１又は第２壁
部２とによって成る凹入溝１２に、この凹入溝１２の断
面積を縮小させる規制部材１３を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内部に熱媒体が貯
留されて蓄熱及び放熱が自在な蓄熱カプセルに係り、詳
しくは、蓄熱効率が悪化すること無く、蓄熱カプセルの
上下長さを大型化できるようにする技術に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の蓄熱カプセルは、特開２０００−
１８８６４号公報に示されたもののように、合成樹脂製
で正面視形状が横長の矩形のものが知られている。即
ち、対向配置される一対の壁面には、洗濯板のように長
手方向に直行する凹凸を連続的に形成して放熱並びに受
熱面積を増大させてあり、カプセル表面から効率良く熱
交換が行われるようにしてあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術による蓄
熱カプセルは、前述の公報にて示されたように、横倒し
状態で配置されるものであって、蓄熱槽としての上下高
さが短いものであり、例えば天井裏等の比較的上下高さ
に制約を受ける箇所への配置に好適なものである。そこ
で、店舗や大型住宅向け等にも適用できるよう、上下高
さを高くして蓄熱量の大容量化を行うことが考えられ
た。

【０００４】すなわち、前述の蓄熱カプセルを上下に長
い縦型に構成して前後左右に配列することにより、蓄熱
槽の上下高さを高くして容積を増やすのである。しかし
ながら、熱効率向上の点からカプセルを形成する合成樹
脂材の肉厚は限界近くまで薄くされているため、単純に
蓄熱カプセルの上下寸法を長くすると、内装されている
蓄熱材の重みによる内圧により、カプセル下部の壁面が
膨らんで変形し、極端な場合には破裂のおそれがある
等、強度的に難点があって実現が困難である。

【０００５】そこで、上下に長い縦型の蓄熱カプセル
を、その上下中間の複数箇所において左右の壁部どうし
をスポット的に連結させ、壁部の膨張変形を抑制させる
ことが試されたが、内部空間としては一続きである以
上、カプセル下部には高い圧力が作用し、やはり前述の
不都合の生じるおそれがあるので、更なる改善の余地が
残されていた。

【０００６】本発明の目的は、上下寸法の長い縦型の蓄
熱カプセルを、熱効率を落とすことなく、かつ、強度条
件も満たせるものとして実現させる点にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の構成は、図
３，図４に例示する如く、対向配置される第１壁部１と
第２壁部２と、これら両壁部１，２の間に形成される蓄
熱材充填用の内部空間３と、両壁部１，２の外周縁どう
しが気密状に互いに相対連結された状態の外周シール部
５とを備えて成る蓄熱カプセルにおいて、内部空間３が
上下複数の部分空間４に分割されるように、両壁部１，
２どうしがそれらの上下中間部において気密状に連結さ
れた中間シール部６を形成するとともに、中間シール部
６とその上下の第１壁部１又は第２壁部２とによって形
成される凹入溝１２に、この凹入溝１２の断面積を縮小
させる規制部材１３を配置してあることを特徴とする。

【０００８】請求項１の構成によれば、蓄熱カプセルを
構成するにあたり、左右両壁部どうしを連結して成る中
間シール部を形成して、完全独立状態の部分空間を上下
に複数配列したので、カプセルの底部には部分空間に存
在する分割された蓄熱材の重みによる圧力が作用するの
みであり、従来のように蓄熱材全部の重みによる圧力は
作用しない。つまり、複数の部分空間の底部には、その
部分空間毎の重みが作用するだけになり、薄い肉厚の板
材を用いて縦型のカプセルを形成しながら、板材が膨張
変形するとか破裂するといった不具合が生じないように
なる。

【０００９】ところで、多数の蓄熱カプセルを備えた蓄
熱槽内では、送風することで熱交換するものであるが、
上下複数の部分空間を備えた縦型の蓄熱カプセルでは、
中間シール部とその上下の第１又は第２壁部とによって
凹入溝が形成されることになるので、空間部が広く抵抗
の少ないその凹入溝部分に風が集中して通過し、第１及
び第２壁の表面付近を通過する風量が減ってしまう不都
合の生じることが予測される。そこで、凹入溝の断面積
を縮小させる規制部材を配置することにより、凹入溝部
分の通過風量を絞って、送風すべき第１及び第２壁の表
面付近を通る風量を確保できるようになるのである。

【００１０】請求項２の構成は、図３、図４に例示する
如く、請求項１の構成において、両壁部１，２の夫々
が、内部空間３を形成するべく外側に膨出した凸面部７
が複数形成された平板状の合成樹脂材によって構成さ
れ、外周シール部５及び中間シール部６は、両壁部１，
２夫々の凸面部７以外の部分どうしを融着又は貼着にて
一体化することで構成されていることを特徴とするもの
である。

【００１１】請求項２の構成によれば、凸側となる凸面
部と、凹側となるシール部とによる凹凸面を有した合成
樹脂製板材の２枚を融着（又は貼着）によって貼り合わ
せるという、構造簡単で製作も容易な構成の蓄熱カプセ
ルとして、請求項１の構成による前記作用を得ることが
できるようになった。

【００１２】請求項３の構成は、図３、図４に例示する
如く、請求項１又は２の構成において、複数の部分空間
４に、互いに固化温度の異なる蓄熱材１１を充填してあ
ることを特徴とするものである。

【００１３】請求項３の構成によれば、蓄熱カプセル
は、互いに独立した複数の部分空間を有しており、種類
や性質、性能等の異なる蓄熱材を収容することが自在で
ある。故に、複数の部分空間に、互いに固化温度の異な
る蓄熱材を充填することにより、より幅広い温度域を有
する蓄熱システムに好適な蓄熱カプセルとなり、使用適
応範囲を広げることが可能になる。

【００１４】尚、上述のように、図面との対照を便利に
するために符号を記したが、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。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１に蓄熱空調システムの概略図
が、図２に蓄熱槽部分が夫々示されている。この蓄熱空
調システムＡは、エアコン（空調装置）１６を用いた個
人住宅用のものであり、エアコン１６及び蓄熱槽１４が
１階の床下に配置されている。即ち、蓄熱槽１４の一端
がエアコン１６の吹き出し側に、他端及び室内からの戻
りダクト１７とがエアコン１６の吸い込み側に夫々連結
し、１階及び２階の各天井裏に装備された複数の空調フ
ァン１８と蓄熱槽１４の出口側とを連通するための主ダ
クト１９を、床下２３から立ち上がる縦型のものとして
設けてある。

【００１６】図１，図２に示すように、エアコン１６の
送風は接続ダクト２５を介して全て蓄熱槽１４に供給さ
れるようにしてあり、蓄熱槽１４の出口側ダクト２０、
室内からの戻り風を取り込む所であるエアリターン口２
２に連通する戻りダクト１７、及び各空調ファン１８に
連通する主ダクト１９を結ぶとともに、エアコン１６の
吸込み側ダクトとなる連結ダクト２１を設けてある。連
結ダクト２１内には、軸心Ｐ周りに回動して戻りダクト
１７を開閉自在で、連結ダクト２１の遮断及び解放も可
能な開閉弁２４を設けてある。そして、運転モードとし
ては、蓄熱空調モード、放熱モード、蓄熱モードとがあ
る。

【００１７】蓄熱空調モードは、図６（イ）に示すよう
に、連結ダクト２１が遮断され、かつ、戻りダクト１７
が開かれる位置に開閉弁２４を回動操作し、エアコン１
６を空調作動させ、いずれかの空調ファン１８を回転作
動させる運転モードであり、エアコン１６から出る冷風
（又は温風）によって蓄熱槽１４の蓄熱と、冷風（又は
温風）による室内空調との双方が行えるとか、エアコン
１６と蓄熱槽１４の放熱との双方によって室内空調が行
えるといった状態が得られる。

【００１８】例えば、蓄熱槽１４の温度が希望冷房温度
よりも低いときには、エアコン１６と蓄熱槽１４との双
方によって室内を素早く冷房でき、蓄熱槽１４の温度が
希望冷房温度以上であるときには、エアコン１６の冷風
によって蓄熱槽１４の冷熱蓄熱と室内の冷房との双方が
行われるようになる。

【００１９】放熱モードは、図６（ロ）に示すように、
連結ダクト２１及び戻りダクト１７が共に開かれる位置
に開閉弁２４を回動操作し、エアコン１６を送風作動
（単なる送風ファンとして用いる空作動）させ、いずれ
かの空調ファン１８を回転作動させる運転モードであ
り、エアコン１６から出る常温風によって蓄熱槽１４で
熱交換させて、蓄熱槽１４に貯められた熱エネルギーの
みによって空調されたエアを室内に供給する状態が得ら
れる。

【００２０】例えば、蓄熱槽１４の温度が希望冷房温度
よりも十分に低いときに、蓄熱槽１４に貯められた熱エ
ネルギーのみによって希望冷房温度まで室内冷房させる
とか、蓄熱槽１４の温度が希望冷房温度より高いときに
は、取り敢えず蓄熱槽１４の温度までは蓄熱槽１４に貯
められた熱エネルギーのみによって室内冷房させるとい
った状態が得られる。この運転モードでは、エアコン１
６のコンプレッサー又はコンデンサが作動しない（即ち
エアコン１６が空調作動しない）分、蓄熱空調モードに
比べて電力が少なくて済み、廉価に空調を行うことがで
きる。

【００２１】尚、戻りダクト１７と主ダクト１９とが連
結ダクト２１部位では互いに離れているとともに、戻り
ダクト１７の風下方向の近傍にエアコン１６が位置し、
かつ、出口側ダクト２０の風下方向近傍に主ダクト１９
の吸込み口が位置する構造上、連結ダクト２１部位にお
いて給排風が混ざることが実質的に生じないので、開閉
弁２４を前述の位置（戻りダクト１７内面に沿う位置）
にすることが可能であるが、連結ダクト２１を遮断する
位置[ 図６（イ）に示された位置] に開閉弁２４を回動
操作しても良い。

【００２２】蓄熱モードは、図６（ハ）に示すように、
戻りダクト１７を閉じ、かつ、連結ダクト２１は解放す
る位置に開閉弁２４を回動操作し、エアコン１６を空調
作動させ、全ての空調ファン１８を停止させる運転モー
ドであり、エアコン１６と蓄熱槽１４とによる閉鎖ルー
プ状態で運転させるものである。この場合、すべての空
調ファン１８が停止していて主ダクト１９は負圧にも正
圧にもならないので、主ダクト１９には風が流れないの
である。

【００２３】この運転モードは、電力料金が安くなる深
夜等において用いるモードであり、例えば、エアコン１
６を冷房運転して夏場の夜中に蓄熱槽１４に冷熱を蓄え
させたり、エアコン１６を暖房運転して冬場の日中に蓄
熱槽１４に温熱を蓄えたりする。そして、蓄熱槽１４に
蓄えた冷熱により、夏場の日中に放熱モードで室内冷房
するとか、蓄熱槽１４に蓄えた温熱により、冬場の夜に
放熱モードで室内暖房を行うことにより、電気代を節約
しながら良好な空調が行えるのである。

【００２４】そして、図示しないが、開閉弁２４を図６
（ロ）に示された位置に回動操作し、エアコン１６を停
止し、空調ファン１８を回転作動させる送風モードも可
能であり、これによれば単に室内に循環送風するだけの
状態が得られる。次に、蓄熱槽１４に多数装備される蓄
熱カプセルＣについて説明する。

【００２５】図３、図４に示すように、蓄熱カプセルＣ
は、対向配置される第１壁部１と第２壁部２と、これら
両壁部１，２の間に形成される蓄熱材充填用の内部空間
３と、両壁部１，２の外周縁どうしが気密状に互いに相
対連結された状態の外周シール部５とを備えて構成され
ている。両壁部１，２の正面視形状は、上下高さが左右
長さよりも長い縦長の矩形形状に設定され、内部空間３
が上下３箇所の部分空間４に分割されるように、両壁部
１，２どうしがそれらの上下中間部において気密状に連
結された中間シール部６を２箇所に形成してある。つま
り、蓄熱カプセルＣは、部分空間４を備えた部分カプセ
ル８の３組が上下に連結一体化されたような構造を採る
ものである。

【００２６】第１及び第２壁部１，２の夫々は、内部空
間３を形成するべく外側に膨出した凸面部７が３箇所形
成された平板状の合成樹脂材によって構成されており、
凸面部７以外の部分が外周シール部５及び中間シール部
６である。蓄熱カプセルＣは、両壁部１，２を、夫々の
外周シール部５及び中間シール部６どうしの融着による
一体化によって構成されている。部分カプセル８として
見た場合、その上部の両端部に形成された一対の丸孔９
と、上１カ所、下２カ所の計３カ所に形成された溝孔１
０の夫々において、第１壁部１と第２壁２とがスポット
的に融着されている。各部分空間４には、固化温度が１
８℃である蓄熱材１１が充填されている。

【００２７】凸面部７は、横方向に伸びる比較的小規模
な凹部７ａ及び凸部７ｂが繰り返し形成された凹凸状に
構成されている。即ち、凹部７ａは内部空間３の側に窪
んだ形状であり、凸部７ｂは内部空間３とは反対側に膨
らんだ形状をなしている。そして、第１壁部１に形成し
た凹部７ａと第２壁部２に形成した凸部７ｂとが、及
び、第１壁部１に形成された凸部７ｂと第２壁部２に形
成された凹部７ａとが、第１壁部１或いは第２壁部２の
法線方向において一致するように形成してある。つま
り、第１壁部１に凸部７ｂが形成してある位置に対して
は、その裏側に位置する第２壁部２には凹部７ａが形成
されている構造である。

【００２８】中間シール部５，５とその上下の第１及び
第２壁部１，２とによって形成される凹入溝１２に、凹
入溝１２としての断面積を縮小させる規制部材１３を配
置してある。図４に示すように、蓄熱槽１４内では、第
１及び第２壁部１，２が接近する状態で隣合う蓄熱カプ
セルＣ、Ｃが配列されており、これら蓄熱カプセルＣ、
Ｃ間の空間部を熱交換のための風が流れることになる。

【００２９】この場合、凹入溝１２を開放したままで
は、隣合う凹入溝１２，１２が重なって比較的大きな空
間部となって風が集中して流れ込み、風を多く流すべき
隣合う第１及び第２壁部１，２の間の狭い空間部にはあ
まり流れなくなることになる。そこで、それを防止する
べくスポンジパッド等の比重の軽い材料で成る規制部材
１３を凹入溝１２に入れ込んで接着してあり、側面視で
ほぼ凹入溝１２が規制部材１３で埋まるような状態とし
てある。規制部材１３としては、ウレタン、ＰＰ、Ｐ
Ｅ、アルミ合金、ゴム等、種々の材料によるものが可能
である。

【００３０】図５に示すように、上及び下の部分カプセ
ル８，８における一対の丸孔９，９に通したインシュバ
ンド１５によって、６個の蓄熱カプセルＣが一体化され
ており、この一体化された６個一組の蓄熱カプセルＣ群
の多数を蓄熱槽１４内に配列してある。互いに隣合う蓄
熱カプセルＣ，Ｃ間に介装された規制部材１３がスペー
サーとして機能し、隣合う第１壁部１と第２壁部２との
間には送風スペースが確保されている。尚、中間の部分
カプセル８においても、丸孔９，９を用いてインシュバ
ンド１５を通しても良い。

【００３１】〔別実施形態〕図７に示すように、横幅が
拡大された幅広型（横長型でも良い）の蓄熱カプセルＤ
でも良い。この場合は、幅広形状の部分カプセル８の１
組当たりにおいて、溝孔１０が下側３カ所で上側２カ所
の計５カ所に形成されている。又、蓄熱カプセルＣ、Ｄ
における３カ所の内部空間４に充填する蓄熱材１１の固
化温度を、上から順に（又は下から順に）０℃、１８
℃、４８℃のものとするといった具合に、互いに異なる
固化温度を有したものに設定しても良い。

【００３２】図３に仮想線で示すように、蓄熱カプセル
Ｃの上端及び下端の外周シール部５と、その上下の第１
壁部１又は第２壁部２とによって形成される凹み部に、
この凹み部の断面積を縮小させて風の素通りを規制又は
阻止する端部規制部材２６を装備しても良い。前述した
規制部材１３と同様の機能を発揮する端部規制部材２６
は、外周シール部５が所定長さ（２〜３ｍｍ）突出する
寸法に設定されており、その僅かな外周シール部５の突
出により、蓄熱カプセルＣを所定間隔毎に配列させるた
めに蓄熱槽１４内に装備される鋸歯状の櫛状部材（図示
省略）に、位置ズレ無く載置できるようにしてある。

【００３３】又、前述した規制部材１３や端部規制部材
２６に代えて、凹入溝１２や前記凹み部の断面積を縮小
させるべく、第１壁部１や第２壁部２に一体形成される
邪魔板部（図示省略）を設けるようにしても良い。尚、
この外周シール部５の上下端に端部規制部材２６を設け
る構造は、上下方向に単一の部分カプセル８が存在する
蓄熱カプセル、即ち、凹入溝１２の無い蓄熱カプセルに
適用自在である。

【００３４】

【発明の効果】請求項１に記載の蓄熱カプセルでは、蓄
熱材を充填する内部空間を上下複数に独立状態で区分す
るとともに、その区分することで形成される凹入溝を埋
める規制部材を設けるという構造工夫により、カプセル
壁面の膨張や破裂おそれが生じないようにしながら、蓄
熱槽の容量増大に貢献する縦型構造のものとして提供す
ることができた。

【００３５】請求項２に記載の蓄熱カプセルでは、凹凸
を有した合成樹脂製の板材の２枚を融着一体化する生産
性に優れ、かつ、軽量となる合理的なものとしながら、
請求項１の構成による前記効果を奏することができた。

【００３６】請求項３に記載の蓄熱カプセルでは、広い
温度域における蓄熱が可能であり、より汎用性に優れる
ものとしながら、請求項１又は２に記載の前記構成によ
るいずれかの効果を奏することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】蓄熱空調システムの概略構造を示す斜視図

【図２】蓄熱槽部分を示す一部切欠きの平面図

【図３】（イ）は蓄熱カプセルの正面図、（ロ）は蓄熱
カプセルの側面図

【図４】規制部材を示す蓄熱カプセルの部分拡大断面図

【図５】６枚の蓄熱カプセルによる束状態を示す斜視図

【図６】蓄熱空調システムの各種運転モードを示す作用
図

【図７】別形状の蓄熱カプセルを示す正面図

【符号の説明】

１ 第１壁部 ２ 第２壁部 ３ 内部空間 ４ 部分空間 ５ 外周シール部 ６ 中間シール部 ７ 凸面部 １１ 蓄熱材 １２ 凹入溝 １３ 規制部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坪田 祐二 神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町４番１号 東京電力株式会社電力技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向配置される第１壁部と第２壁部と、
   これら両壁部の間に形成される蓄熱材充填用の内部空間
   と、前記両壁部の外周縁どうしが気密状に互いに相対連
   結された状態の外周シール部とを備えて成る蓄熱カプセ
   ルであって、前記内部空間が上下複数の部分空間に分割
   されるように、前記両壁部どうしがそれらの上下中間部
   において気密状に連結された中間シール部を形成すると
   ともに、前記中間シール部とその上下の前記第１又は第
   ２壁部とによって形成される凹入溝に、該凹入溝の断面
   積を縮小させる規制部材を配置してある蓄熱カプセル。
2. 【請求項２】 前記両壁部の夫々が、前記内部空間を形
   成するべく外側に膨出した凸面部が複数形成された平板
   状の合成樹脂材によって構成され、前記外周シール部及
   び中間シール部は、前記両壁部夫々の凸面部以外の部分
   どうしを融着又は貼着にて一体化することで構成されて
   いる請求項１に記載の蓄熱カプセル。
3. 【請求項３】 複数の前記部分空間に、互いに固化温度
   の異なる蓄熱材を充填してある請求項１又は２に記載の
   蓄熱カプセル。