JP3050499B2

JP3050499B2 - 蓄熱構造

Info

Publication number: JP3050499B2
Application number: JP30051094A
Authority: JP
Inventors: 直達矢野
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1994-12-05
Filing date: 1994-12-05
Publication date: 2000-06-12
Anticipated expiration: 2015-06-12
Also published as: JPH08158498A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】建物の外側部に透明部を設け、当
該透明部と前記建物の内側部との間に集熱層を内装する
と共に、当該集熱層と前記透明部との間に第一流通空間
を形成し、前記集熱層と前記内側部との間に蓄熱体を収
容した蓄熱部を設けてある蓄熱構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の蓄熱構造としては、前記
透明部を一層の透明アクリル板から構成したものがあっ
た（例えば、実開昭６０−１４４６０号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の蓄熱構
造によれば、例えば、日中、建物外部（以後、屋外と称
する）からの日光を受けて集熱層が前記日光を受けて高
温になりその熱エネルギーを、その周囲の空気に伝導熱
として受渡し、前記空気を前記第一流路を介して前記蓄
熱部に輸送して、前記伝導熱を前記蓄熱部に受け渡して
蓄熱し、夜間、前記蓄熱部で蓄熱した熱を蓄熱部内の空
気に伝導熱として受渡し、前記空気を前記第二流路を介
して建物の内部空間（以下、屋内と称する）へ輸送して
屋内の暖房として用いることができるのであるが、前記
集熱層から伝導熱を受けた空気は、屋外面側で屋外の空
気に直接触れる一層のアクリル板に接するため、前記空
気が前記集熱層から得た熱は、さらに、前記アクリル板
に伝導されて、屋外に放出されるので、折角集熱層で得
た熱エネルギーを、有効に利用しにくいという問題点が
あった。

【０００４】従って、本発明の目的は、上記欠点に鑑
み、集熱層で得た熱エネルギーを有効に蓄熱できる蓄熱
構造を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の蓄熱構造は、建
物の外側部に透明部を設け、当該透明部と前記建物の内
側部との間に集熱層を内装すると共に、当該集熱層と前
記透明部との間に第一流通空間を形成し、前記集熱層と
前記内側部との間に蓄熱体を収容した蓄熱部を設けてあ
る蓄熱構造であって、前記透明部を複層ガラスで構成す
ると共に、前記第一流通空間と前記蓄熱部との間の第一
循環流、および、前記蓄熱部と建物の内部空間との間の
第二循環流、前記蓄熱部と屋外との間の第三循環流のう
ち何れか一つの循環流を形成する流路切換手段および送
風手段を備え、前記流路切換手段と前記送風手段とを制
御する制御装置を備えた点に特徴を有しており、その作
用効果は以下の通りである。

【０００６】

【作用】つまり、日中に屋外からの日光を受けると、集
熱層が前記日光を受けて高温になりその熱エネルギー
を、第一流通空間内の空気に伝導熱として受渡すので、
前記送風手段によって、前記空気を前記第一循環流を経
て前記蓄熱部に輸送する事が出来る。前記蓄熱部におい
ては前記伝導熱を前記空気から受け取るので、蓄熱する
事が出来る。また、夜間、前記蓄熱部で蓄熱した熱を蓄
熱部内の空気に伝導熱として受渡し、前記空気を前記第
二循環流を経て屋内へ輸送して屋内の暖房として用いる
ことができる。

【０００７】この時、前記第一流通空間の空気は、例え
ば６０〜７０℃というような高熱になるので、前記空気
の熱は、伝導熱として屋外にも放出される可能性がある
ものの、透明部に複層ガラスを設けたことによって、前
記第一流通空間内の空気の持つ熱が屋外の空気に熱を伝
導するのを効果的に抑制する事が出来る。また、本構成
であれば、流路切換手段および送風手段、制御装置を用
いて、例えば冬期に第一循環流を形成し、集熱層が日光
から得た熱を第一循環流を介して前記蓄熱部に移送して
蓄熱体に潜熱として蓄積することができ、室温が低下す
る夜間には、前記第二循環流を形成して、前記蓄熱体に
蓄積した熱を内部空間に放出させて室内暖房に用いるよ
うに運転出来る。一方、夏期には、日中、第二循環流を
形成することで、屋内の熱を蓄熱体に蓄積し、夜間に送
風手段を作動停止させるとともに、前記第三循環流を形
成して、前記蓄熱体に蓄積された熱を屋外に放出すると
ともに、屋外の冷熱を蓄積して、日中の屋内の熱を吸収
して蓄積可能に出来る構成としてあり、夏期の冷房運転
に用いることができる。

【０００８】

【発明の効果】従って、前記第一流通空間内の空気が前
記集熱層から熱を得た場合には、当該熱は屋外に放出さ
れることなく蓄熱されやすい状態が得られたので、例え
ば、前記第一循環流を形成することで、効率よく日光に
よる熱エネルギーを蓄積することが出来る。また、第３
循環流を形成することで、例えば夏期の夜間に屋外の冷
熱を蓄積することができるため、屋内の冷房を行うこと
もできる。

【０００９】その結果、冬期において、日中、日光によ
る熱を効率よく蓄積するとともに、夜間、室内暖房に前
記熱を用いることが出来、夏期においても、夜間に冷熱
を蓄熱することができるので、室内暖房あるいは冷房に
要するエネルギー量が節約でき、省エネルギーを実現す
ることが出来る。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の蓄熱構造を用いた建物の外壁
部を図面に基づいて説明する。図１〜５に示すように、
前記建物の外壁部Ｂは、外周面側に、複層ガラス１２か
らなる透明部を設け、前記複層ガラス１２と躯体壁部１
１との間に間に第一流通空間Ｅを形成するとともに、前
記躯体壁部１１と、内壁部との間に第二流通空間Ｆを形
成するとともに、その第二流通空間Ｆに蓄熱体Ａを収容
して蓄熱部を設けてある。

【００１１】前記外壁部Ｂは、建物の躯体壁部１１の外
周面側に、複層ガラス１２、黒色塗装した鉄板１３、断
熱材１４を、外側から順に設け、前記複層ガラス１２
と、前記鉄板１３とのあいだに前記第一流通部を形成す
るとともに、前記鉄板１３をもって集熱層Ｊを構成して
ある。また、前記躯体壁部１１の建物内部空間（室内）
Ｃ側に、溝部１１ａを多数形成して第二流通空間Ｅを形
成するとともに、その溝部１１ａ内に蓄熱体Ａを収容
し、前記溝部１１ａ内の蓄熱体Ａを断熱パネル１５で覆
い、蓄熱部を形成自在にしてあり（図４参照）、前記
第一流通空間Ｅと、前記第二流通空間Ｆとは上、下ダク
ト２１、２２で連通接続してあり、前記第一流通空間Ｅ
と、前記第二流通空間Ｆとのあいだに空気を流通させる
第一循環流ａを形成自在に構成してある（図１参照）。
さらに、その断熱パネル１５の室内Ｃ側に、支持フレー
ム１７を介して石膏ボード１８を、前記躯体壁部１１か
ら間隔を開けて取付け、内装壁を形成してある。尚前
記、上、下ダクト２１、２２には、その上、下ダクト２
１、２２を開閉する第一、第二開閉弁３１、３２を設け
てある。尚、支持フレーム１７は、蓄熱体Ａを支持する
下端部において、整流効果を得るべく、多孔板を複数枚
積層した形状に形成してある（図１〜３参照）。

【００１２】前記石膏ボード１８の上部及び下部には、
ＺＥ室内Ｃと、第二流通空間Ｆとを連通させる上下通気
口２３、２４及びその両通気口２３、２４を開閉する第
三、第四開閉弁３３，３４を設けてあり、前記石膏ボー
ド１８と、前記躯体壁部１１とのあいだの前記蓄熱体下
方にはファン４０を設けてある。

【００１３】尚、図１〜３中、２５，２６は、それぞれ
第五、第六開閉弁３５，３６を介して前記第二流通空間
Ｆと、建物外部Ｄとを連通する廃熱用パイプである。

【００１４】また、前記ファン４０の作動・停止及び、
前記第一〜第六開閉弁３１〜３６の開閉を切り換え制御
する制御装置Ｈを設けてあり、前記ファン４０及び前記
第一〜第六開閉弁３１〜３６を開閉制御して、前記第一
流通空間Ｅと前記第二流通空間Ｆとのあいだに形成する
第一循環流ａ、および、前記第二流通空間Ｆと前記室内
Ｃとのあいだに形成する第二循環流ｂを、択一的に形成
自在に構成するとともに、前記第二流通空間Ｆと前記屋
外Ｄとの間で第三循環流ｃを形成自在に構成してある。

【００１５】図６〜１０に示すように、前記蓄熱体Ａ
は、樹脂材料からブロー成形される方形板状の容器本体
Ａ１に蓄熱材を収容したものからなり、前記容器本体Ａ
１は、一端部に、蓄熱材の注入口部１を前記容器本体Ａ
１の外方に突出成形してあり、その注入口部１から蓄熱
材を内部に収容自在に形成してある。また、前記容器本
体Ａ１の他端部に、前記容器本体Ａ１とは異なる容器本
体Ａ１の注入口部１が嵌合自在な嵌合凹部２を、前記注
入口部１と前記嵌合凹部２とが互いに対向する位置に配
設してあり、前記注入口部１に蓋を被せた状体で蓄熱体
Ａの上に異なる蓄熱体Ａを配置したときに、前記蓄熱体
Ａの注入口部１と、前記異なる蓄熱体Ａの嵌合凹部２と
が、互いに嵌合し縦方向に積層自在にする構成にしてあ
る（図６、７参照）。

【００１６】さらに、前記容器本体Ａ１の板状周壁部３
の外周面には、容器本体Ａ１外方に膨出するスペーサー
用の凸部４を、幅方向に２列かつ長さ方向に７行設けて
並設してあるとともに、その板状周壁部３の外周面の長
手方向における各凸部４の間には互いに対向する両板状
周壁部３を容器内部空間５で連結する連結部６を一対左
右に分散配置して設けてある。

【００１７】図６、９に示すように、前記板状周壁部３
の外表面から、前記容器本体Ａ１の長手方向に沿うほぼ
瓢箪形（鉄アレイ型）で、容器本体Ａ１内方に凹入する
凹入部７を設け、互いに対向する両板状周壁部３を容器
内部空間５で、両板状周壁部３の内周面の前記凹入部７
において溶着して前記連結部６を形成してある。これに
より、前記連結部６は、瓢箪形に凹入させた部分をもっ
て溶着部にかかる引き剥がし応力を分散させる構成とし
てあるので、容器内部空間５に収容した蓄熱材が熱膨張
したり、積み重ねる際の荷重により膨らみ応力がかかっ
たりしたとしても、凹入部７どうしが剥がれにくい状態
に維持しつつ、容器本体全体として高い強度に成形可能
にしてある。

【００１８】また、前記板状周壁部３には、図６〜８に
示すように、前記容器本体Ａ１の幅方向における前記凸
部４同士のあいだの板状周壁部３に、幅方向に沿った襞
状膨出部８を前記容器本体Ａ１の長さ方向に複数並設し
てあり、前記襞状膨出部８が前記容器本体Ａ１外面から
突出する最大突出高さｈ１を、前記スペーサー用の凸部
４の膨出高さｈ２よりも低く形成してある。さらに、前
記連結部６同士の中間部分に、Ｓ字状膨出部９を設け、
前記板状周壁部３に沿って流れる気流を横に蛇行させる
誘導部を形成してある。

【００１９】前記蓄熱材としては、塩化カルシウム６水
塩（ＣａＣｌ₂・６Ｈ₂Ｏ）、硫酸ナトリウム１０水塩
（ＮａＳＯ₄・１０Ｈ₂Ｏ）、酢酸ナトリウム３水塩（Ｎ
ａＣＨ₃ＣＯＯ・３Ｈ₂Ｏ）、パラフィン類等を主材と
し、室温付近で相変化する潜熱蓄熱剤を用いられる。

【００２０】前記蓄熱体は、前記注入口部１を上にし
て、下の蓄熱体の容器本体Ａ１の注入口部１を上の蓄熱
体Ａの嵌合凹部２に嵌合させつつ前記溝部１４内に積層
されるので、前記凸部４が前記躯体壁部１１に接当する
とともに、前記板状周壁部３が前記躯体壁部１１および
断熱パネル１５に支持され、前記板状周壁部３が前記躯
体壁部１１および断熱パネル１５から離間した状態に配
設される。

【００２１】このような構成によって、冬期には、日中
に，ファン４０を作動するとともに、前記第一循環流ａ
を形成することで、鉄板１３が日光から得た熱を第一循
環流ａを介して前記蓄熱部に移送し、蓄熱体Ａに潜熱と
して蓄積し（図１参照）、夜間の室温の低下するとき
に、前記第二循環流ｂを形成して、前記蓄熱体Ａに蓄積
した熱を室内Ｃに放出させて室内暖房に用いるように運
転出来る（図２参照）。また同様に、夏期には、日中、
第二循環流ｂを形成することで、室内Ｃの熱を蓄熱体Ａ
に蓄積し、夜間にファン４０を作動停止させるととも
に、前記第三循環流ｃを形成して、前記蓄熱体Ａに蓄積
された熱を、自然対流によって屋外Ｄに放出するととも
に、屋外Ｄの冷熱を蓄積して、日中の室内Ｃの熱を蓄積
可能に出来る構成としてあり（図３参照）夏期の冷房運
転に用いることができる。

【００２２】尚、前記制御装置Ｈは、第一循環流ａ形成
時には第一、第二開閉弁３１，３２を開状態にし、前記
第三、第四開閉弁３３，３４を閉状態にするとともに、
第二循環流ｂ形成時には第一、第二開閉弁３１，３２
を、閉状態にし、前記第三、第四開閉弁３３，３４を開
状態にする制御を行うものとする。

【００２３】〔別実施例〕先の実施例では、透明部を建物の外壁部Ｂに設けたが、
屋根面に設けてもよく、これら、建物の外方に面する部
分を総称して外側部と総称する。

【００２４】また、前記外側部に対向する面を内側部と
総称し、例えば、前記透明部が前記外壁部Ｂに形成して
あれば、内装壁を内側部と称し、前記透明部が前記屋根
面に設けてあれば、建物における前記外側部の内側に層
を成す屋根裏面、天井等を内側部と称する。

【００２５】また、前記蓄熱部は、前記第二流通空間Ｆ
に設けたが、建物の小屋裏、床下等に設け、配管を介し
て第一〜第三循環流ａ，ｂ，ｃを形成自在に構成してあ
ってもよい。

【００２６】また、集熱層Ｊを構成するものとしては鉄
板に限らず、樹脂板であってもよく、先の実施例におけ
る鉄板１３は、平板に限らず波板であってもよい。さら
に、前記鉄板は、高熱になったときの熱膨張を許容すべ
く、上端部において外壁部Ｂの一部に係止させた状態で
第１流通空間に内装してあってもよい。尚、前記鉄板１
３が波板であれば周囲の空間との接触効率が高くなり熱
交換効率を向上させられる利点があり、前記鉄板を多孔
のものとしてあればさらに熱交換効率を向上することも
出来る。

【００２７】尚、先の実施例の構成において、前記断熱
材１４を断熱部と総称し、さらに、躯体壁部と、前記蓄
熱体とのあいだに断熱層を設けて、断熱部を構成してあ
ってもよい。また、前記ファン４０等前記第一、第二流
通空間Ｅ，Ｆに空気を送り、第一、第二循環流ａ，ｂを
形成する手段を送風手段と総称し、前記第一〜第六開閉
弁３１〜３６を制御装置Ｈにより開閉制御して流路を切
り換える手段を流路切り換え手段と総称する。また、建
物内部（室内）Ｃとは、構造物の内側空間の一部を指す
ものとし、例えば、床下等であってもよい。

【００２８】尚、図１１に示すように、送風手段４０と
しては水平軸芯周りに回転する回転羽根を備えた、いわ
ゆる「クロスフローファン」を用い、広範囲に均一なエ
ア流を形成する構成にしてあってもよく、さらに第１、
第２循環流を択一的に切り換えるダンパを設けて流路切
換手段を形成してあってもよい。

【００２９】また、図１２に示すように支持フレーム１
７において、蓄熱体Ａを支持する下端部を、単一の多孔
板から形成して、空気抵抗を小さくする構成にしてあっ
ても良い。

【００３０】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】本発明の蓄熱構造を用いた建物の壁の冬期日中
の使用状態を示す縦断側面図

【図２】本発明の蓄熱構造を用いた建物の壁の冬期夜間
の使用状態を示す縦断側面図

【図３】本発明の蓄熱構造を用いた建物の壁の夏期夜間
の使用状態を示す縦断側面図

【図４】本発明の蓄熱構造を用いた建物の壁の横断平面
図

【図５】本発明の蓄熱構造を用いた建物の壁の正面透視
図

【図６】蓄熱体の正面図

【図７】蓄熱体の側面図

【図８】蓄熱体の平面図

【図９】蓄熱体の連結部における横断面図

【図１０】蓄熱体の底面図

【図１１】別実施例における要部拡大図

【図１２】別実施例における要部拡大図

【符号の説明】

１２透明部１４断熱部４０送風手段Ａ蓄熱体Ｂ外側部Ｃ建物内部空間Ｅ第一流通空間Ｆ第二流通空間Ｊ集熱層ａ第一循環流ｂ第二循環流

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】建物の外側部（Ｂ）に透明部を設け、当
該透明部と前記建物の内側部との間に集熱層（Ｊ）を内
装すると共に、当該集熱層（Ｊ）と前記透明部との間に
第一流通空間（Ｅ）を形成し、前記集熱層（Ｊ）と前記内側部との間に蓄熱体（Ａ）を
収容した蓄熱部を設けてある蓄熱構造であって、前記透明部を複層ガラス（１２）で構成すると共に、前記第一流通空間（Ｅ）と前記蓄熱部との間の第一循環
流（ａ）、および、前記蓄熱部と建物の内部空間（Ｃ）
との間の第二循環流（ｂ）、前記蓄熱部と屋外（Ｄ）と
の間の第三循環流（ｃ）のうち何れか一つの循環流を形
成する流路切換手段および送風手段（４０）を備え、前
記流路切換手段と前記送風手段（４０）とを制御する制
御装置（Ｈ）を備えた蓄熱構造。
【請求項２】前記集熱層（Ｊ）と前記内側部との間に
断熱部（１４）を設けて、前記断熱部（１４）と前記内
側部との間に第二流通空間（Ｆ）を形成するとともに、
前記第二流通空間（Ｆ）に蓄熱体（Ａ）を収容して前記
蓄熱部を構成してある請求項１に記載の蓄熱構造。