JP2015105758A - Heat storage structure and housing using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄熱構造体及びそれを用いた住宅に関し、詳しくは、効率的な蓄熱が可能な技術に関する。 The present invention relates to a heat storage structure and a house using the heat storage structure, and more particularly to a technology capable of efficient heat storage.
従来から、空気の熱を蓄え、必要に応じてそれを放出する蓄熱構造体が種々提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。 Conventionally, various heat storage structures that store heat of air and release it as necessary have been proposed (see, for example, Patent Document 1 below).
一般に、蓄熱構造体は、断熱材で覆われた蓄熱材を具えており、この蓄熱材に、熱媒としての空気が供給される。蓄熱材は、空気と熱交換することにより、自らに熱を蓄える。 Generally, a heat storage structure includes a heat storage material covered with a heat insulating material, and air as a heat medium is supplied to the heat storage material. The heat storage material stores heat in itself by exchanging heat with air.
蓄熱材が、例えば、レンガやコンクリートブロック等の顕熱型の蓄熱固体である場合、熱交換面を通して、空気の熱が蓄熱固体に伝達される。伝達された熱は、蓄熱固体の熱交換面の温度を上昇させる。蓄熱固体の熱交換面の熱は、時々刻々と内部へと伝えられ、時間の経過ととともに、蓄熱固体の温度が均一化する方向へと向かう。 When the heat storage material is, for example, a sensible heat type heat storage solid such as a brick or a concrete block, the heat of air is transmitted to the heat storage solid through the heat exchange surface. The transferred heat increases the temperature of the heat exchange surface of the heat storage solid. The heat on the heat exchange surface of the heat storage solid is transmitted to the inside every moment, and goes toward the direction in which the temperature of the heat storage solid becomes uniform with the passage of time.
しかしながら、蓄熱固体の温度が均一化するまでの間、蓄熱固体は、熱交換面の温度が局所的に高くなる。このため、蓄熱固体の熱交換面と熱媒との温度差が小さくなり、熱交換面での熱交換効率が低下するという問題があった。 However, until the temperature of the heat storage solid becomes uniform, the heat storage solid has a locally high temperature on the heat exchange surface. For this reason, there is a problem that the temperature difference between the heat exchange surface of the heat storage solid and the heat medium is reduced, and the heat exchange efficiency on the heat exchange surface is lowered.
本発明は、以上のような問題点に鑑み、案出なされたもので、効率的な熱交換が可能な蓄熱構造体及びそれを用いた住宅を提供することを主たる目的としている。 The present invention has been devised in view of the above problems, and has as its main purpose to provide a heat storage structure capable of efficient heat exchange and a house using the same.
第１発明は、熱を蓄える蓄熱構造体であって、内部に断熱された空間を区画するケースと、前記空間内に配された蓄熱部と、前記ケースの内部に形成されかつ熱媒である空気を前記蓄熱部と熱交換させるための空気流路とを含み、前記蓄熱部は、蓄熱流体と、前記蓄熱流体を収容するタンクとを含み、前記タンクは、その上面側が前記空気と断熱され、前記空気流路は、前記タンクの下面側を通る第１流路を含んでいることを特徴とする。 1st invention is a thermal storage structure which stores heat, Comprising: The case which divides the space thermally insulated inside, The thermal storage part distribute | arranged in the said space, The inside of the said case, and is a heat medium An air flow path for exchanging heat with the heat storage unit, the heat storage unit including a heat storage fluid and a tank containing the heat storage fluid, and the tank is thermally insulated from the air on the upper surface side. The air flow path includes a first flow path that passes through a lower surface side of the tank.
本発明にかかる前記蓄熱構造体において、前記空気流路は、さらに、前記タンクの側面側を通る第２流路を含むことができる。 In the heat storage structure according to the present invention, the air flow path may further include a second flow path passing through a side surface side of the tank.
本発明にかかる前記蓄熱構造体において、前記蓄熱部は、複数個の前記タンクを含むことができる。 In the heat storage structure according to the present invention, the heat storage unit may include a plurality of the tanks.
第２発明は、前記蓄熱構造体が床下空間に配置されていることを特徴とする住宅である。 2nd invention is the house characterized by the said thermal storage structure being arrange | positioned in the underfloor space.
第３発明は、前記蓄熱構造体が、住宅の敷地内の土中に埋設されていることを特徴とする住宅である。 A third invention is a house characterized in that the heat storage structure is embedded in the soil in the site of the house.
請求項１にかかる発明によれば、内部に断熱された空間を区画するケースと、ケースの空間内に配された蓄熱部と、蓄熱部と熱交換可能な空気が通る空気流路とが設けられた蓄熱構造体が提供される。蓄熱部は、蓄熱流体と、この蓄熱流体を収容するタンクとを含んでいる。タンクの上面側は、熱媒である空気と断熱されている。一方、空気流路は、タンクの下面側を通る第１流路を含んでいる。 According to the first aspect of the present invention, there are provided a case for partitioning a thermally insulated space inside, a heat storage part disposed in the space of the case, and an air flow path through which air that can exchange heat with the heat storage part passes. A thermal storage structure is provided. The heat storage unit includes a heat storage fluid and a tank that accommodates the heat storage fluid. The upper surface side of the tank is insulated from air as a heat medium. On the other hand, the air flow path includes a first flow path passing through the lower surface side of the tank.
このような蓄熱構造体は、タンク内の蓄熱流体の下面側に熱交換面を有する。従って、熱交換により温められた熱交換面付近の蓄熱流体は、対流によってタンク上部側に移動する一方、タンク上部側の相対的に温度の低い蓄熱流体が熱交換面付近へと移動する。このような対流を利用することにより、本発明の蓄熱構造体は、熱交換面での蓄熱流体の局所的な温度上昇が防止される。従って、蓄熱流体の熱交換面と空気との温度差が大きく確保され、高い熱交換効率を得ながら蓄熱流体の温度の均一化が図られる。 Such a heat storage structure has a heat exchange surface on the lower surface side of the heat storage fluid in the tank. Therefore, the heat storage fluid in the vicinity of the heat exchange surface warmed by heat exchange moves to the tank upper side by convection, while the heat storage fluid having a relatively low temperature on the tank upper side moves to the vicinity of the heat exchange surface. By utilizing such convection, the heat storage structure of the present invention prevents a local temperature rise of the heat storage fluid on the heat exchange surface. Therefore, a large temperature difference between the heat exchange surface of the heat storage fluid and the air is ensured, and the temperature of the heat storage fluid is made uniform while obtaining high heat exchange efficiency.
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１には、本発明の一実施形態にかかる蓄熱構造体１の全体斜視図が示されている。本実施形態の蓄熱構造体１は、空気から熱を奪って蓄えることができる。蓄熱構造体１に蓄えられた熱は、必要なときに取り出され、例えば、住宅やビル等の暖房に利用される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall perspective view of a heat storage structure 1 according to an embodiment of the present invention. The heat storage structure 1 of the present embodiment can take heat from the air and store it. The heat stored in the heat storage structure 1 is taken out when necessary, and is used, for example, for heating a house or a building.
本実施形態の蓄熱構造体１は、内部に空間２を区画するケース３と、ケース３の空間２内に配された蓄熱部４と、ケース３の内部に形成されかつ熱媒である空気を蓄熱部４と熱交換させるための空気流路５とを含んでいる。 The heat storage structure 1 of the present embodiment includes a case 3 that partitions a space 2 therein, a heat storage unit 4 that is disposed in the space 2 of the case 3, and air that is formed inside the case 3 and is a heat medium. The heat storage part 4 and the air flow path 5 for making it heat-exchange are included.
本実施形態のケース３は、例えば、直方体状であり、底壁部３ａ、上壁部３ｂ、及び、これらの間を囲む４つの側壁部３ｃを含んでいる。各壁部３ａ乃至３ｃは、例えば、発泡樹脂等の断熱材で形成されている。これにより、ケース３の内部には、外部から断熱された略直方体状の空間２が提供される。ケース３の形状や材料等は、本実施形態に限定されるわけではない。 The case 3 of the present embodiment has, for example, a rectangular parallelepiped shape, and includes a bottom wall portion 3a, an upper wall portion 3b, and four side wall portions 3c that surround these. Each wall part 3a thru | or 3c is formed with heat insulating materials, such as foamed resin, for example. Thus, a substantially rectangular parallelepiped space 2 insulated from the outside is provided inside the case 3. The shape, material, and the like of the case 3 are not limited to this embodiment.
ケース３には、温められた空気が供給される給気口Ａと、空間２を通って蓄熱部４と熱交換した空気が排出される排気口Ｂとが接続されている。これらの給気口Ａ及び排気口Ｂは、空間２と連通している。 The case 3 is connected to an air supply port A to which warmed air is supplied and an exhaust port B from which air exchanged with the heat storage unit 4 through the space 2 is discharged. The air supply port A and the exhaust port B communicate with the space 2.
図２は、図１の蓄熱構造体１の平面図、図３は、図２のＸ−Ｘ断面図、図４は、図３の要部拡大図である。蓄熱部４は、例えば、少なくとも一つの蓄熱ユニット６を含んでいる。 2 is a plan view of the heat storage structure 1 of FIG. 1, FIG. 3 is a sectional view taken along line XX of FIG. 2, and FIG. 4 is an enlarged view of a main part of FIG. The heat storage unit 4 includes, for example, at least one heat storage unit 6.
図３又は図４に示されるように、蓄熱ユニット６は、蓄熱流体７と、蓄熱流体７を収容するタンク８とを含んで構成されている。本実施形態の蓄熱部４は、複数の蓄熱ユニット６で構成されているが、一つで構成されても良い。 As shown in FIG. 3 or FIG. 4, the heat storage unit 6 includes a heat storage fluid 7 and a tank 8 that houses the heat storage fluid 7. Although the heat storage part 4 of this embodiment is comprised by the some heat storage unit 6, you may be comprised by one.
蓄熱流体７は、温度変化による顕熱を利用しうるもので、かつ、対流を生じる程度の粘度を有するものであれば、種々の流体が採用できる。本実施形態では、蓄熱流体７として、水が用いられている。 As the heat storage fluid 7, various fluids can be used as long as they can utilize sensible heat due to temperature changes and have a viscosity enough to cause convection. In the present embodiment, water is used as the heat storage fluid 7.
図２に示されるように、各タンク８は、入口を有する容器状のタンク本体８ａと、入口を閉じるキャップ８ｂとを具えている。従って、タンク８内の蓄熱流体は、外気との接触が遮断され、熱媒である空気とは、タンク本体８ａを介して熱交換する。タンク本体８ａは、例えば、上下方向に長い縦長の略直方体状で構成されている。タンク本体８ａは、その外側の空気と、内部の蓄熱流体７との熱交換が可能な材料で構成されている。このような材料としては、例えば、金属材料又は樹脂材料が望ましい。金属材料としては、例えば、アルミニウムやステンレスなど、樹脂材料としては、ポリエチレン等が、それぞれ好適に用いられる。いずれも、これらの具体的な材料に限定されるわけではない。 As shown in FIG. 2, each tank 8 includes a container-like tank body 8 a having an inlet and a cap 8 b that closes the inlet. Therefore, the heat storage fluid in the tank 8 is blocked from contact with the outside air, and exchanges heat with the air as the heat medium via the tank body 8a. The tank body 8a is configured in, for example, a substantially rectangular parallelepiped shape that is long in the vertical direction. The tank main body 8a is made of a material that can exchange heat between the outside air and the heat storage fluid 7 inside. As such a material, for example, a metal material or a resin material is desirable. As the metal material, for example, aluminum or stainless steel, and as the resin material, polyethylene or the like is preferably used. Neither is limited to these specific materials.
図２の平面図から明らかなように、本実施形態の蓄熱部４は、複数の蓄熱ユニット６…が互いに接触して並べられた蓄熱ユニット列１０を含んでいる。各蓄熱ユニット列１０は、例えば、７個の蓄熱ユニット６で構成されたものが示されており、この蓄熱ユニット列１０が９列（図２では６列しか見えない）設けられている。各蓄熱ユニット列１０の両端と、側壁部３ｃとの間には、例えば、突っ張り治具１１が配されている。突っ張り治具１１は、蓄熱ユニット列１０の各タンク８を互いに密に接触させる力を与える。このような構成によれば、例えば、タンク８の熱膨張等による蓄熱ユニット４の位置ずれ等が防止される。 As is clear from the plan view of FIG. 2, the heat storage unit 4 of the present embodiment includes a heat storage unit row 10 in which a plurality of heat storage units 6 are arranged in contact with each other. For example, each heat storage unit row 10 is composed of seven heat storage units 6, and nine heat storage unit rows 10 (only six rows are visible in FIG. 2) are provided. Between the both ends of each heat storage unit row | line | column 10 and the side wall part 3c, the tension jig | tool 11 is distribute | arranged, for example. The tension jig 11 gives a force for bringing the tanks 8 of the heat storage unit row 10 into close contact with each other. According to such a configuration, for example, displacement of the heat storage unit 4 due to thermal expansion or the like of the tank 8 is prevented.
図４は、図３の要部を拡大して示している。図４に示されるように、蓄熱部４のタンク８は、その上面側が空気と断熱されている。本実施形態では、断熱性能を有するケース３の上壁部３ｂがタンク８の上面を覆うことで、タンク８の上面が断熱されている。好適には、上壁部３ｂと、タンク８の上面との間に、これらの隙間を埋める別の断熱材が配されても良い。 FIG. 4 is an enlarged view of the main part of FIG. As shown in FIG. 4, the tank 8 of the heat storage unit 4 is thermally insulated from the upper surface side with air. In the present embodiment, the upper wall 3 b of the case 3 having heat insulation performance covers the upper surface of the tank 8 so that the upper surface of the tank 8 is insulated. Preferably, another heat insulating material that fills these gaps may be disposed between the upper wall portion 3b and the upper surface of the tank 8.
ケース３内には、空気流路５が設けられている。本発明では、空気流路５は、タンク８の下面側を通る第１流路５Ａを含んでいる。第１流路５Ａは、給気口Ａからタンク８の下面を通って排気口Ｂへと繋がる空気の流れを提供する。 An air flow path 5 is provided in the case 3. In the present invention, the air flow path 5 includes a first flow path 5 </ b> A passing through the lower surface side of the tank 8. The first flow path 5 </ b> A provides an air flow that leads from the air supply port A to the exhaust port B through the lower surface of the tank 8.
このような蓄熱構造体１は、図４に示されるように、タンク８の下面に熱交換面を有する。従って、第１流路５Ａの空気で温められた熱交換面付近の蓄熱流体７は、対流によってタンク８の上部側に上昇する。一方、タンク８の上部側の相対的に温度の低い蓄熱流体７は、熱交換面付近へと移動する。本発明の蓄熱構造体１は、このような蓄熱流体７の対流を利用することにより、熱交換面での蓄熱流体７の局所的な温度上昇が防止される。従って、蓄熱流体７の熱交換面と空気との温度差が大きく確保され、高い熱交換効率を得ることができる。 As shown in FIG. 4, such a heat storage structure 1 has a heat exchange surface on the lower surface of the tank 8. Therefore, the heat storage fluid 7 in the vicinity of the heat exchange surface heated by the air in the first flow path 5A rises to the upper side of the tank 8 by convection. On the other hand, the heat storage fluid 7 having a relatively low temperature on the upper side of the tank 8 moves to the vicinity of the heat exchange surface. The heat storage structure 1 of the present invention uses such convection of the heat storage fluid 7 to prevent a local temperature rise of the heat storage fluid 7 on the heat exchange surface. Therefore, a large temperature difference between the heat exchange surface of the heat storage fluid 7 and the air is ensured, and high heat exchange efficiency can be obtained.
本実施形態では、タンク８の下面と、ケース３（底板部３ａ）との間に第１スペーサ１３が配置されている。第１スペーサ１３は、タンク８の下面の少なくとも一部を、ケース３の底板部３ａから浮かせることができる。これにより、タンク８の下面と、ケース３（底板部３ａ）との間に、空気が流れる第１流路５Ａが形成される。 In the present embodiment, the first spacer 13 is disposed between the lower surface of the tank 8 and the case 3 (bottom plate portion 3a). The first spacer 13 can float at least a part of the lower surface of the tank 8 from the bottom plate portion 3 a of the case 3. Thus, a first flow path 5A through which air flows is formed between the lower surface of the tank 8 and the case 3 (bottom plate portion 3a).
第１流路５Ａは、タンク８の下面に空気を通すことができるものであれば、第１スペーサ１３を用いることなく種々の方法で形成されても良い。例えば、第１流路５Ａは、底板部３ａの表面に空気が通過可能な溝として形成されても良い。また、第１スペーサ１３に代えて、タンク８に、その下面を浮かすことができる脚部などが一体に設けられていても良い。 The first flow path 5 </ b> A may be formed by various methods without using the first spacer 13 as long as air can be passed through the lower surface of the tank 8. For example, the first flow path 5A may be formed as a groove through which air can pass on the surface of the bottom plate portion 3a. Further, instead of the first spacer 13, the tank 8 may be integrally provided with a leg portion or the like that can float its lower surface.
さらに好ましい態様では、空気流路５は、タンク８の側面側を通る第２流路５Ｂを含むことができる。第２流路５Ｂは、給気口Ａからタンク８の側面を通って排気口Ｂへと繋がる空気の流れを提供する。第２流路５Ａは、上述の蓄熱流体６の対流を損ねることなく、熱交換面積をさらに増加させ、ひいては蓄熱構造体１での蓄熱量を増加させることができる。 In a more preferred embodiment, the air flow path 5 can include a second flow path 5B that passes through the side surface of the tank 8. The second flow path 5 </ b> B provides a flow of air that leads from the air supply port A to the exhaust port B through the side surface of the tank 8. The second flow path 5 </ b> A can further increase the heat exchange area without impairing the convection of the heat storage fluid 6, and can increase the amount of heat stored in the heat storage structure 1.
図５には、蓄熱部４の要部斜視図が示されている。図４及び図５に示されるように、本実施形態の蓄熱構造体１は、蓄熱ユニット列１０、１０（蓄熱ユニット６、６）間に、第２スペーサ１４が配されている。第２スペーサ１４は、隣接する蓄熱ユニット６、６の側面間に、上下方向にのびる隙間を提供する。この隙間は、第２流路５Ｂの一部を構成する。 The principal part perspective view of the thermal storage part 4 is shown by FIG. As shown in FIGS. 4 and 5, in the heat storage structure 1 of the present embodiment, the second spacer 14 is disposed between the heat storage unit rows 10 and 10 (heat storage units 6 and 6). The second spacer 14 provides a gap extending in the vertical direction between the side surfaces of the adjacent heat storage units 6 and 6. This gap constitutes a part of the second flow path 5B.
第２スペーサ１４は、例えば、下方に位置する下側第２スペーサ１４Ａと、上方に位置する上側第２スペーサ１４Ｂとを含むことができる。 The second spacer 14 can include, for example, a lower second spacer 14A located below and an upper second spacer 14B located above.
下側第２スペーサ１４Ａは、底板部３ａよりも上方であるが、タンク８、８間の相対的に低い位置に配置されている。下側第２スペーサ１４Ａには、例えば、ピース材であっても良いし、蓄熱ユニット列１０の全長さに亘ってのびる長尺なもののいずれでも良い。 The lower second spacer 14 </ b> A is located above the bottom plate portion 3 a, but is disposed at a relatively low position between the tanks 8 and 8. The lower second spacer 14 </ b> A may be, for example, a piece material or a long one extending over the entire length of the heat storage unit row 10.
上側第２スペーサ１４Ｂは、下側第２スペーサ１４Ａよりも上方で、タンク８、８間の相対的に高い位置に配置されている。上側第２スペーサ１４Ｂには、好ましくは、蓄熱ユニット列１０の全長さに亘ってのびる長尺なものが採用される。このような長尺の上側第２スペーサ１４Ｂは、隣り合うタンク８，８間の隙間（第２流路５Ｂ）の上限位置を定めることができる。即ち、第２流路５Ｂを流れる空気が、タンク８の上面側へと進入するのを防止することができる。 The upper second spacer 14B is disposed at a relatively high position between the tanks 8 and 8 above the lower second spacer 14A. The upper second spacer 14 </ b> B is preferably a long one extending over the entire length of the heat storage unit row 10. Such a long upper second spacer 14B can determine the upper limit position of the gap (second flow path 5B) between the adjacent tanks 8 and 8. That is, the air flowing through the second flow path 5B can be prevented from entering the upper surface side of the tank 8.
さらに好ましい態様では、図５に示されるように、上側第２スペーサ１４Ｂを上から覆うように、断熱性能を有するテープ等の被覆材１６が配されるのが望ましい。この被覆材１６は、上側第２スペーサ１４Ｂを介して隣り合うタンク８、８間に跨って配されている。このような被覆材１６は、第２流路５Ｂを流れる空気が、タンク８の上面側へと回り込むのをさらに確実に防止することができる。 In a more preferred embodiment, as shown in FIG. 5, it is desirable that a covering material 16 such as a tape having heat insulation performance is disposed so as to cover the upper second spacer 14B from above. The covering material 16 is disposed across the adjacent tanks 8 and 8 via the upper second spacer 14B. Such a covering material 16 can more reliably prevent the air flowing through the second flow path 5 </ b> B from flowing into the upper surface side of the tank 8.
図６には、本実施形態の蓄熱構造体１において、ケース３の内部の空間２の空気の流れの一例が示されている。ケース３の一つの側壁部３ｃには、一端側に給気口Ａが、他端側に排気口Ｂがそれぞれ設けられている。 FIG. 6 shows an example of the air flow in the space 2 inside the case 3 in the heat storage structure 1 of the present embodiment. One side wall 3c of the case 3 is provided with an air supply port A on one end side and an exhaust port B on the other end side.
空間２の給気口Ａ側の端部には、給気口Ａから供給された空気の流れ方向に沿ってのびる供給主流路１８が設けられている。空間２の排気口Ｂ側の端部には、排気口Ｂに向かってのびる排気主流路２０が設けられている。供給主流路１８と排気主流路２０との間を繋ぐように、タンク８の下面側を通る第１流路５Ａが設けられている。同様に、供給流路１８と排気流路２０との間を繋ぐように、蓄熱ユニット列１０、１０間において、タンク８、８の側面を通る第２流路５Ｂが設けられている。 A supply main passage 18 extending along the flow direction of the air supplied from the air supply port A is provided at the end of the space 2 on the air supply port A side. An exhaust main flow path 20 extending toward the exhaust port B is provided at the end of the space 2 on the exhaust port B side. A first flow path 5A passing through the lower surface side of the tank 8 is provided so as to connect the supply main flow path 18 and the exhaust main flow path 20. Similarly, a second flow path 5B passing through the side surfaces of the tanks 8 and 8 is provided between the heat storage unit rows 10 and 10 so as to connect the supply flow path 18 and the exhaust flow path 20.
上記実施形態の空気流路のレイアウトは、給気口Ａから供給された熱媒である空気を、蓄熱部４の各タンク８と広範囲にかつ満遍なく接触させるのに役立つ。空気の流れの偏りを防止するために、蓄熱ユニット列１０の長手方向に沿った仕切り材４０等を設けることも望ましい。 The layout of the air flow path in the above embodiment is useful for bringing the air, which is the heat medium supplied from the air supply port A, into contact with each tank 8 of the heat storage unit 4 in a wide range and evenly. In order to prevent an uneven flow of air, it is also desirable to provide a partition member 40 along the longitudinal direction of the heat storage unit row 10.
図７には、本発明の蓄熱構造体１が住宅に利用された実施形態が示されている。この実施形態の住宅３０は、基礎３１と１階の床３２とで囲まれた床下空間３３を具えている。基礎３１は、例えば、断熱されている。蓄熱構造体１は、住宅３０の床下空間３３に配置されている。このような蓄熱構造体１は、居住スペースを占有しないため、スペースの有効利用が図られる。 FIG. 7 shows an embodiment in which the heat storage structure 1 of the present invention is used in a house. The house 30 of this embodiment includes an underfloor space 33 surrounded by a foundation 31 and a floor 32 on the first floor. The foundation 31 is insulated, for example. The heat storage structure 1 is disposed in the underfloor space 33 of the house 30. Since such a heat storage structure 1 does not occupy a living space, the space can be effectively used.
蓄熱構造体１の給気口Ａには、住宅３０の集熱装置で暖められた空気が供給される。この実施形態の集熱装置は、例えば、外壁に設けられた二重サッシ窓３５である。二重サッシ窓３５は、隙間を隔てて配された室内側サッシ３５ａと、屋外側サッシ３５ｂとを具えている。二重サッシ窓３５は、室内側サッシ３５ａと屋外側サッシ３５ｂとの隙間の空気が日射によって暖められる。従って、二重サッシ窓３５は、集熱装置として機能し、蓄熱構造体１へ供給するための好適な熱媒を提供する。 The air heated by the heat collecting device of the house 30 is supplied to the air supply port A of the heat storage structure 1. The heat collecting apparatus of this embodiment is, for example, a double sash window 35 provided on the outer wall. The double sash window 35 includes an indoor sash 35a and an outdoor sash 35b arranged with a gap therebetween. In the double sash window 35, the air in the gap between the indoor sash 35a and the outdoor sash 35b is warmed by solar radiation. Therefore, the double sash window 35 functions as a heat collecting device and provides a suitable heat medium for supplying to the heat storage structure 1.
本実施形態では、二重サッシ窓３５の前記隙間と、蓄熱構造体１の給気口Ａとが、給気ダクト３６で接続されている。好ましい態様では、ファン３７が設けられ、強制的に、二重サッシ窓３５の隙間の空気が蓄熱構造体１へと給気される。供給された空気の熱は、蓄熱部４に蓄えられる。 In the present embodiment, the gap of the double sash window 35 and the air supply port A of the heat storage structure 1 are connected by an air supply duct 36. In a preferred embodiment, a fan 37 is provided, and the air in the gap of the double sash window 35 is forcibly supplied to the heat storage structure 1. The heat of the supplied air is stored in the heat storage unit 4.
蓄熱構造体１の排気口Ｂには、例えば、排気ダクト３８が接続されている。排気ダクト３８は、蓄熱構造体１で熱交換を終えた空気を、例えば、床下空間３３又は居室３９に選択的に供給することができる。 For example, an exhaust duct 38 is connected to the exhaust port B of the heat storage structure 1. The exhaust duct 38 can selectively supply, for example, the air under the heat exchange in the heat storage structure 1 to the underfloor space 33 or the living room 39.
蓄熱構造体１の給気口Ａには、種々の空気が供給可能である。例えば、集熱装置は、屋根上に置かれたものでも良い。この集熱装置は、太陽熱によって、暖められた空気を生成することができる。 Various air can be supplied to the air supply port A of the heat storage structure 1. For example, the heat collecting device may be placed on a roof. This heat collector can generate warm air by solar heat.
集熱装置に代えて、エアコンの排熱などが、蓄熱構造体１の給気口Ａに供給されても良い。さらには、床下空間３３は、冬季でも外気に比べて比較的暖かい温度の空気で満たされているので、この床下空気が蓄熱構造体１の給気口Ａに供給されても良い。 Instead of the heat collecting device, exhaust heat of an air conditioner or the like may be supplied to the air supply port A of the heat storage structure 1. Furthermore, since the underfloor space 33 is filled with air having a relatively warm temperature compared to the outside air even in winter, this underfloor air may be supplied to the air supply port A of the heat storage structure 1.
上記実施形態では、蓄熱構造体１は、床下空間３３に設けられているが、例えば、地中に埋設されても良い。好ましくは、住宅の敷地内の土中に埋設され得る。 In the said embodiment, although the thermal storage structure 1 is provided in the underfloor space 33, it may be embed | buried under the ground, for example. Preferably, it can be buried in the soil in the premises of the house.
以上、本発明の実施形態が詳細に説明されたが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施され得る。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to said embodiment, It can implement in a various aspect.
本発明の効果を確認するために、蓄熱構造体の蓄熱性能を評価するためのコンピュータシミュレーションが行われた。シミュレーションで設定された蓄熱構造体のスペックは次の通りである。 In order to confirm the effect of the present invention, a computer simulation for evaluating the heat storage performance of the heat storage structure was performed. The specifications of the heat storage structure set in the simulation are as follows.
＜実施例＞
蓄熱構造体のケースの空間は、３０２０mm×２７５０mm×２３３mmの略直方体とされた。蓄熱部として、水と合計１５４個のタンクが使用された。各タンクは、容量１０．５リットルのポリエチレン製に相当する条件が与えられた。各タンクの下面とケースとの間に１０mm高さの第１流路が形成された。また、タンク上面は、断熱されており、タンク側面間には、幅２０mmの第２流路が形成された。
<Example>
The space of the case of the heat storage structure was a substantially rectangular parallelepiped of 3020 mm × 2750 mm × 233 mm. Water and a total of 154 tanks were used as the heat storage unit. Each tank was given the conditions corresponding to 10.5 liters of polyethylene. A first flow path having a height of 10 mm was formed between the lower surface of each tank and the case. In addition, the upper surface of the tank was thermally insulated, and a second flow path having a width of 20 mm was formed between the side surfaces of the tank.
＜比較例＞
比較例は、実施例のような第１流路を具えていない。即ち、蓄熱部の各タンクの下面は、ケースの底壁部に直接置かれている。その代わり、タンクの上面側に、高さが１０mmの空気流路が形成された。
<Comparative example>
The comparative example does not include the first flow path as in the embodiment. That is, the lower surface of each tank of the heat storage unit is placed directly on the bottom wall of the case. Instead, an air flow path having a height of 10 mm was formed on the upper surface side of the tank.
上記実施例、比較例の蓄熱構造体をそれぞれ使用し、３５℃で２時間、３０℃で３．５時間、及び、２５℃で２．８時間、熱媒を供給する温度シミュレーションが行われた。共通変数等は、下記の通りである。
水の密度：１０００kg/m3
水の比熱：４２００J/(kg・K)
水の合計容積：１．６１５m3
水の初期温度：１８℃
Using the heat storage structures of the above examples and comparative examples, temperature simulations for supplying a heat medium were performed at 35 ° C. for 2 hours, 30 ° C. for 3.5 hours, and 25 ° C. for 2.8 hours. . Common variables are as follows.
Water density: 1000kg / m 3
Specific heat of water: 4200J / (kg · K)
Total volume of water: 1.615 m 3
Initial temperature of water: 18 ° C
テストの結果、実施例の蓄熱流体である水の平均温度は、２０．２５５℃であったのに対し、比較例では１９．６６１℃であった。実施例の蓄熱構造体の蓄熱量は約１５２９５Ｊ、比較例は約１１２６５Ｊであった。実施例は、比較例に比べて、蓄熱量が約３６％向上していることが確認できた。 As a result of the test, the average temperature of water, which is the heat storage fluid of the example, was 20.255 ° C., whereas it was 19.661 ° C. in the comparative example. The heat storage amount of the heat storage structure of the example was about 15295 J, and the comparative example was about 11265 J. In the example, it was confirmed that the heat storage amount was improved by about 36% compared to the comparative example.
図８（Ａ）には、シミュレーションによって得られた実施例の蓄熱構造体１の平面視の温度分布図が、図８（Ｂ）には同比較例の温度分布図が、それぞれ示されている。各温度分布図は、より濃い色は、より高い温度を示している。図８の結果からも明らかなように、実施例の蓄熱構造体は、比較例に比べて、色の濃い面積が多く、しかも、その部分が蓄熱部全体に満遍なく広がっていることが確認できた。 FIG. 8A shows a temperature distribution diagram in plan view of the heat storage structure 1 of the example obtained by the simulation, and FIG. 8B shows a temperature distribution diagram of the comparative example. . In each temperature distribution diagram, a darker color indicates a higher temperature. As is clear from the results of FIG. 8, the heat storage structure of the example has a larger area of darker color than the comparative example, and it has been confirmed that the part spreads uniformly throughout the heat storage unit. .
１ 蓄熱構造体
２ 空間
３ ケース
４ 蓄熱部
５ 空気流路
５Ａ 第１流路
５Ｂ 第２流路
６ 蓄熱ユニット
７ 蓄熱流体
８ タンク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermal storage structure 2 Space 3 Case 4 Thermal storage part 5 Air flow path 5A 1st flow path 5B 2nd flow path 6 Thermal storage unit 7 Thermal storage fluid 8 Tank
Claims (5)
内部に断熱された空間を区画するケースと、前記空間内に配された蓄熱部と、前記ケースの内部に形成されかつ熱媒である空気を前記蓄熱部と熱交換させるための空気流路とを含み、
前記蓄熱部は、蓄熱流体と、前記蓄熱流体を収容するタンクとを含み、
前記タンクは、その上面側が前記空気と断熱され、
前記空気流路は、前記タンクの下面側を通る第１流路を含んでいることを特徴とする蓄熱構造体。 A heat storage structure for storing heat,
A case for partitioning a thermally insulated space; a heat storage unit disposed in the space; and an air flow path for exchanging heat, which is formed inside the case and is a heat medium, with the heat storage unit. Including
The heat storage unit includes a heat storage fluid and a tank that stores the heat storage fluid,
The tank is thermally insulated from the air on the upper surface side,
The heat storage structure according to claim 1, wherein the air flow path includes a first flow path that passes through a lower surface side of the tank.
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