JP2014001885A

JP2014001885A - 冷暖房兼用蓄熱体

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Publication number: JP2014001885A
Application number: JP2012137323A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Yamaguchi; 研一山口
Original assignee: JVS KK
Current assignee: JVS KK
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2014-01-09

Abstract

【課題】冷房時など低温となった場合であっても、コンクリート表面の結露を防止するとともに、安全で故障が少なくコストの軽減が可能な冷暖房兼用蓄熱体を提供する。
【解決手段】冷暖房兼用蓄熱体１００は、コンクリート製の蓄熱体１に、その蓄熱体１の表面結露防止用の粒状ゼオライト５を含有しているので、簡単な構造で、表面結露を防止することができる。また、冷暖房兼用蓄熱体１００は、蓄熱体の内部に、熱交換媒体が流通する熱交換管２、または、電熱線が配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷暖房兼用蓄熱体に関し、例えば、床下などに設置し、冷水又は温水等の熱交換媒体を介して蓄熱、または、電熱線などの加熱により蓄熱可能なコンクリート製の冷暖房兼用蓄熱体に関する。

優良な蓄熱素材であるコンクリートは、冷暖房用の蓄熱体として使用されている。例えば、特許文献１には、蓄熱コンクリート層を有する家屋の床冷暖房構造が記載されている。この蓄熱コンクリート層には、その内部に熱媒体の流路管が配置されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−４２４６３号公報

しかしながら、冷房時、上記蓄熱コンクリート層の表面に結露が生じる場合がある。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、冷房時など低温となった場合であっても、コンクリート表面の結露を防止することができる冷暖房兼用蓄熱体を提供すること、などを目的とする。

本発明の冷暖房兼用蓄熱体は、コンクリート製の蓄熱体に、該蓄熱体の表面結露防止用の粒状ゼオライトを含有させたことを特徴とする。

また、本発明の冷暖房兼用蓄熱体は、前記粒状ゼオライトを含有した前記蓄熱体の内部に、熱交換媒体が流通する熱交換管、または、電熱線が配置されていることを特徴とする。

また、本発明の冷暖房兼用蓄熱体は、前記コンクリート製の蓄熱体が、可搬型ブロックに形成されていることを特徴とする。

また、本発明の冷暖房兼用蓄熱体は、コンクリート製の蓄熱体に含有されるゼオライトの平均粒径が、０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする。

また、本発明の冷暖房兼用蓄熱体は、前記蓄熱体が、少なくともセメント、砂、水、ゼオライトを含む組成物全体に対して、１０〜２０重量％の前記ゼオライトを含有していることを特徴とする。

本発明によれば、冷房時であっても表面の結露を防止することができる冷暖房兼用蓄熱体を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る冷暖房兼用蓄熱体の斜視図。本発明の第２実施形態に係る冷暖房兼用蓄熱体の斜視図。本発明の第３実施形態に係る冷暖房兼用蓄熱体の分解斜視図。本発明の他の実施形態に係る冷暖房兼用蓄熱体の斜視図。本発明の実施形態に係る冷暖房兼用蓄熱体を家屋などの床下に配置した一例を示す図、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る冷暖房兼用蓄熱体１００の斜視図である。
冷暖房兼用蓄熱体１００は、調湿性を有する粒状ゼオライト５を、一定の割合でコンクリートに混入させた構造を有する。詳細には、コンクリート製蓄熱体１は、軽量コンクリートや、軽量気泡コンクリートなどで構成され、粒状ゼオライト５が規定の割合で含有されている。

無機多孔質材としての粒状ゼオライト５は、吸湿性、調湿性を有する。本実施形態では、粒状ゼオライト５として、平均粒径が０．１〜０．５ｍｍのものを採用する。
また、成形後の乾燥したコンクリート製蓄熱体１の全量に対して、この粒状ゼオライト５の含有率は、後述するように、１０〜２０重量％程度であればよく、好ましくは１５〜２０重量％程度であり、最適には１７％程度である。無機多孔質材としての粒状ゼオライト５の含有量が少なすぎる場合、吸水性や調湿性が低下する。

また、コンクリート製の蓄熱体１は、可搬型ブロックに形成されている。このため、冷暖房兼用蓄熱体１００は容易に運搬可能となっている。

また、温水や冷水などの熱交換媒体が流通する熱交換管２としての冷温水管が、上記コンクリート製蓄熱体１内に配置される。熱交換媒体としては、不凍液などの液体、水蒸気、気体などを適宜採用することができる。
尚、図１に示したように蓄熱体１内に設けられる熱伝導体として、熱交換媒体が流通する熱交換管２を説明したが、この形態に限られるものではない。例えば、熱伝導体として、線状やメッシュ状等の電熱線などであってもよい。

また、図１に示したように、コンクリート製の蓄熱体１の表面１ｐに粗面１ｔが形成されていてもよい。蓄熱体１の表面１ｐに粗面１ｔが形成されていた場合、外気に接触する表面積が大きくなり、吸水性や調湿性が向上する。粗面１ｔの粗さは、１〜１０ｍｍ程度など、適宜設定することが好ましい。粗面１ｔは、規定の粒子を用いてブラスト処理することで形成してもよい。また、コンクリート製の蓄熱体１の作製時に、コンクリートに規定の粗面形成剤を含有させることにより、表面１ｐに粗面１ｔを形成してもよい。
また、コンクリート製の蓄熱体１の作製時、コンクリートが固化する前に、くし形状治具を用いて、コンクリート表面１ｐに粗面１ｔを形成した後、コンクリートを固化させてもよい。
この粗面１ｔは、外気と触れる面の全部または一部分に形成することが好ましい。図１に示した例では、蓄熱体１の上面に粗面１ｔが形成されている。

冷暖房兼用蓄熱体１００は、蓄熱コンクリートの外形寸法や冷温水配管の形状などを適宜設定することで、所定の蓄熱量とすることができる。

＜第２実施形態＞
図２は、本発明の第２実施形態に係る冷暖房兼用蓄熱体１００の斜視図である。蓄熱体の蓄熱能力である熱容量は、蓄熱体の重量に比例して大きくなる。
このため、第２実施形態に係る冷暖房兼用蓄熱体１００は、ゼオライトを含有した２つの蓄熱コンクリートを２段重ね可能な構造に形成されており、比較的大きい蓄熱量（熱容量）を有する。

詳細には、冷暖房兼用蓄熱体１００は、図２に示したように、他の冷暖房兼用蓄熱体１００と重ね合う部分に、嵌合凹部１ａや嵌合凸部１ｂなどの嵌合部を有する。図２に示した例では、各冷暖房兼用蓄熱体１００の嵌合凹部１ａと嵌合凸部１ｂとが嵌合して重ね合うことにより、横ずれ防止可能な構造となっている。

冷暖房兼用蓄熱体１００の蓄熱量は、配管の長さ、口径、冷温水の温度により適宜調整することができる。また、冷暖房兼用蓄熱体１００は、温度設定や設置条件を考慮し、適宜、所定の形や大きさとしてもよい。

また、図２に示したように、粗面１ｔは、外気と触れる面の全部または一部分に形成してもよい。図２に示した例では、上部蓄熱体１の上面に粗面１ｔが形成されており、嵌合凹部１ａや嵌合凸部１ｂなどには粗面１ｔが形成されていない。
こうすることで、簡単な構造で吸湿性や調湿性が高く、且つ、嵌合強度が高い冷暖房兼用蓄熱体１００を提供することができる。

＜第３実施形態＞
図３は、本発明の第３実施形態に係る冷暖房兼用蓄熱体１００の分解斜視図である。
本実施形態に係る冷暖房兼用蓄熱体１００は、粒状ゼオライト５が含有したコンクリート製の蓄熱体である下部材３と上部材４とを有し、下部材３に冷温水管組込用の溝部６が形成されている。この溝部６に熱交換管２としての冷温水管を嵌合させた状態で、上部材４を下部材３上に配置する。
こうすることで、例えば、冷暖房兼用蓄熱体１００の生産工場などから、熱交換管２としての冷温水管と、下部材３と、上部材４とを分離した状態で設置場所まで運搬し、設置場所で、現場の状況に応じて熱交換管２に曲げ加工などを施した後、それら熱交換管２と、下部材３と、上部材４とを組み合わせることで、冷暖房兼用蓄熱体１００を簡単に設置することができる。

また、図３に示した例では、下部材３、上部材４、熱交換管２などが故障した場合であっても、各部材が簡単に分離可能に構成されているので、容易に各部材の修理や交換を行うことができる。

また、図３に示したように、粗面１ｔは、外気と触れる面の全部または一部分に形成されていてもよい。図３に示した例では、コンクリート製の蓄熱体である上部材４の上面に粗面１ｔが形成されており、下部材３と接する面には粗面１ｔが形成されていない。
こうすることで、簡単な構造で、吸湿性や調湿性が高い冷暖房兼用蓄熱体１００を提供することができる。

次に、本発明の実施形態に係る冷暖房兼用蓄熱体１００のゼオライト５の含有率について説明する。
上述したように、成形後の乾燥したコンクリート製蓄熱体１の全量に対して、この粒状ゼオライト５の含有率は、１０〜２０重量％程度であればよく、好ましくは１５〜２０重量％程度であり、最適には１７％程度に設定される。

本願発明者は、本発明に係る冷暖房兼用蓄熱体１００の効果を確認するために、コンクリート製蓄熱体１に規定割合のゼオライト５を含有させて冷暖房兼用蓄熱体１００を作製し、吸水率と圧縮強度を測定した。
詳細には、示方配合として、水、セメント、砕砂（砂）、ゼオライト５、砕石、混和剤をそれぞれ表１に示した重量のものを混合して、型込成形した後、２週間程度乾燥させて、本発明の実施形態に係る蓄熱体１００を作製した。この際、所定量の水分が放出され実質的な製品重量となる。また、比較例として、ゼオライトを混合させない蓄熱体についても、吸水率と圧縮強度を測定した。

その結果、表２に示したように、本発明の実施形態に係る冷暖房兼用蓄熱体１００は、吸収率が１０．６３％であり、比較例と比べて、約２．５倍の吸水率を示した。吸水率は、（表面乾燥飽和水状態の質量−乾燥後の質量）÷乾燥後の質量とした。

また、表２に示したように、本発明の実施形態に係る冷暖房兼用蓄熱体１００は、圧縮強度が１６．８０Ｎ／ｍｍ²であり、比較例と比べて、圧縮強度が３７．５％であった。冷暖房兼用蓄熱体１００を床下など外力が加わらない状態で設置する場合、運搬時の外力に耐えうるような規定強度（一般的に１５．０Ｎ／ｍｍ²程度）を有すればよく、上記配分比率でゼオライト５を混合させることで、本発明の実施形態に係る冷暖房兼用蓄熱体１００は、その規定強度以上の圧縮強度を有する。

尚、上記例では、成形前の混合比である示方配合として、水、セメント、砕砂、ゼオライト、砕石、混和剤をそれぞれ表１に示した重量だけ用いて、本発明の実施形態に係る蓄熱体１００を作製したが、１ｍ³当たり、砕砂の重量が１７２〜２６１ｋｇ程度、ゼオライトの量が２５０〜３２２ｋｇ程度の範囲内の値（ゼオライト含有量が約１０〜１５重量％）であっても、略同様にすぐれた吸湿性、調湿性を得ることができる。
すなわち、成形後の乾燥したコンクリート製蓄熱体１の全量に対して、この粒状ゼオライト５の含有率が、１０〜２０重量％程度であればよく、好ましくは１５〜２０重量％程度であり、最適には１７％程度であれば、略同様にすぐれた吸湿性、調湿性を得ることができる。

図４は、本発明の他の実施形態に係る冷暖房兼用蓄熱体１００の斜視図である。
図４に示したように、熱交換管２としての冷温水管が配置された表面近傍に、ゼオライト５を本体部よりも多く含有したコーティング層１ｗを設けてもよい。詳細には、図４に示した例では、コンクリート製の蓄熱体１の上面の表面１ｐにコーティング層１ｗを設けている。このため、吸湿性や吸水性をさらに向上させることができる。
また、図２、図３に示した例でも、蓄熱体１の上面の表面１ｐにコーティング層１ｗを設けることで、吸湿性や吸水性をさらに向上させることができる。また、コーティング層１ｗに粗面１ｔを形成することで、吸湿性や吸水性をさらに向上させることができる。

図５は、本発明の実施形態に係る冷暖房兼用蓄熱体１００を家屋などの床下に配置した一例を示す図であり、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は断面図である。
図５に示したように、冷暖房兼用蓄熱体１００を、家屋の床下などの目視できない場所に設置してもよい。こうすることで、冷暖房兼用蓄熱体１００の外装に美観をよくするための外装コストが発生しない。

詳細には、図５（ａ）、図５（ｂ）に示したように、床面８０の下方（床下）に、防湿シート８１上に断熱材８２が配置され、断熱材８２上にコンクリート層８３が形成されている。また、基礎枠の側面にも断熱材８２が設けられている。
例えば、生産工場などから複数の冷暖房兼用蓄熱体１００を運搬して、床下のコンクリート層８３上に所定間隔で配置する。各冷暖房兼用蓄熱体１００間は熱交換管２としての冷温水管（不図示）で接続される。

温度コントローラ７０は、床面８０または床下に設けられた温度センサ７１により検出された温度に基づいて、熱源（不図示）から温水や冷水などの所定の温度の熱交換媒体を熱交換管２に流通させることで、冷暖房兼用蓄熱体１００やコンクリート層８３に蓄熱させることができる。

冷却時、冷水などを熱交換管２に流通させることで、冷暖房兼用蓄熱体１００が低温となった場合であっても、冷暖房兼用蓄熱体１００が粒状ゼオライト５を含有しているので、結露を防止することができる。

以上、説明したように、本発明の実施形態に係る冷暖房兼用蓄熱体１００は、コンクリート製の蓄熱体１に、蓄熱体の表面結露防止用の粒状ゼオライト５を含有している。
すなわち、本発明の実施形態に係る冷暖房兼用蓄熱体１００は、無機多孔質材として粒状ゼオライト５をコンクリート製の蓄熱体１に含有しているので、優れた調湿性を有する冷暖房兼用蓄熱体１００を提供することができる。

また、本発明の実施形態に係る冷暖房兼用蓄熱体１００は、粒状ゼオライト５を含有した蓄熱体１の内部に、温水や冷水などの熱交換媒体が流通する熱交換管２、または、電熱線などが配置されている。
すなわち、本実施形態の冷暖房兼用蓄熱体１００は、熱交換管２に温水や冷水などの熱交換媒体を流通させることで、蓄熱体１を容易に加熱または冷却して蓄熱させることができる

また、本発明の実施形態に係る冷暖房兼用蓄熱体１００は、コンクリート製の蓄熱体１が可搬型ブロックに形成されている。
このため、例えば、設置場所から離れた工場などで、可搬型のブロックとしてのコンクリート製の蓄熱体を作製し、設置場所に容易に運搬可能であり、簡単に所定の設置場所に配置することができる冷暖房兼用蓄熱体１００を提供することができる。

また、本発明の実施形態では、コンクリート製の蓄熱体１に含有されるゼオライト５の平均粒径は、０．１〜０．５ｍｍである。
例えば、このゼオライト５の平均粒径が、０．１〜０．５ｍｍよりも大きい場合、作製された蓄熱体の吸湿性や吸水性にばらつきが生じる場合がある。また、平均粒径が０．１〜０．５ｍｍよりも小さいゼオライト５を含有させて、コンクリート製の蓄熱体１を形成した場合、コンクリートの表面付近にのみゼオライト５が高密度に分布してしまい、吸湿性や吸水性が低い場合がある。また、この場合、ゼオライト５がコンクリート表面で粉状に分布して、水をはじく場合がある。
本発明の実施形態では、上述したように、コンクリート製の蓄熱体１に含有されるゼオライト５の平均粒径は、０．１〜０．５ｍｍであるので、良好な吸湿性や吸水性を有する冷暖房兼用蓄熱体１００を提供することができる。

また、本発明の実施形態では、成形後の乾燥したコンクリート製の蓄熱体１は、少なくともセメント、砂、ゼオライト５を含む組成物全体に対して、１０〜２０重量％のゼオライト５が含有し、好ましくは１５〜２０重量％程度であり、最適には１７％程度である。
すなわち、上記配分比のゼオライト５を含有したコンクリート製の蓄熱体１は、良好な吸湿性や吸水性を有する。

また、本発明の実施形態では、コンクリート製の蓄熱体１の表面１ｐに粗面１ｔを形成し、表面積を大きくすることで、吸湿性や吸水性をさらに向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
また、上述の各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。
また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。

１コンクリート製の蓄熱体（蓄熱コンクリート）
１ａ嵌合凹部
１ｂ嵌合凸部
１ｐ表面
１ｔ粗面
１ｗコーティング層
２冷温水管（熱交換管）
３蓄熱コンクリート（下部材：蓄熱体）
４蓄熱コンクリート（上部材：蓄熱体）
５ゼオライト（無機多孔質剤）
６溝部（冷温水管組込用溝部）
７０温度コントローラ
７１温度センサ
８０床面
８１防湿シート
８２断熱材
８３コンクリート層
１００冷暖房兼用蓄熱体

Claims

コンクリート製の蓄熱体に、該蓄熱体の表面結露防止用の粒状ゼオライトを含有させたことを特徴とする冷暖房兼用蓄熱体。
前記粒状ゼオライトを含有した前記蓄熱体の内部に、熱交換媒体が流通する熱交換管、または、電熱線が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の冷暖房兼用蓄熱体。
前記コンクリート製の蓄熱体は、可搬型ブロックに形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷暖房兼用蓄熱体。
前記コンクリート製の蓄熱体に含有されるゼオライトの平均粒径は、０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の冷暖房兼用蓄熱体。
前記蓄熱体は、少なくともセメント、砂、ゼオライトを含む組成物全体に対して、１０〜２０重量％の前記ゼオライトが含有していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の冷暖房兼用蓄熱体。