JP6127339B2 - 蓄熱制御システム、およびこれに用いる蓄熱体 - Google Patents

蓄熱制御システム、およびこれに用いる蓄熱体 Download PDF

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Description

本発明は、蓄熱制御システム、およびこれに用いる蓄熱体に関するものである。
建物内に配置した蓄熱体に蓄熱し、空調負荷利用時間帯において、この蓄熱体に蓄えた熱を屋内空気を熱媒体として熱回収することによって、空調負荷を低減するシステムがある。例えば、建物の床下の蓄熱体に暖気または冷気を送気し、熱交換によって蓄熱体に蓄熱し、蓄熱体に蓄えた熱を、屋内空気を熱媒体として熱回収して、床に設けた開閉弁（ダンパ）を通じて床下の空気を屋内に戻す（例えば、特許文献１参照）。
また、通気孔を設けたコンクリートブロックを並べて配置して、蓄熱体を構成するものもある（例えば、特許文献２参照）。
特開平５−９８７１８号公報 特開２００５−１６３４４３号公報
複数の蓄熱体を並べて配置した場合、蓄熱体毎に蓄熱状態が異なり、蓄熱体に蓄えた熱を熱回収する際に、効率的に熱回収できる蓄熱体と、効率的に熱回収できない蓄熱体とがある。
例えば、冬季の暖房時に、温度が高い蓄熱体の蓄熱を、屋内空気を熱媒体として熱回収することによって、屋内を効率的に暖めることができる。しかしながら、温度が低い蓄熱体の蓄熱を熱回収したとしても、回収できる熱量が少ないため、屋内を効率的に暖めることは困難である。
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の蓄熱体を用いて効率的に温熱制御することができる蓄熱制御システム、およびこれに用いる蓄熱体を提供することにある。
本発明の蓄熱制御システムは、両端が開口した通気孔をそれぞれ設けた複数の蓄熱体で構成され、複数の前記蓄熱体が屋内空間の構成面に沿って設けられた蓄熱部と、前記蓄熱体の前記通気孔を含んで形成されて一端から他端に向かって空気が流れ、前記一端から前記他端に至る複数の経路を有する通気路と、前記通気路に設けられて、前記通気路を開閉する複数の開閉部材と、前記蓄熱体のそれぞれの温度を検出する蓄熱体温度検出部と、前記屋内空間の内気の温度を検出する屋内温度検出部と、前記開閉部材を開閉制御することによって、いずれかの前記経路を前記通気路に形成する制御部とを備え、前記通気路は、前記各経路を構成する前記蓄熱体の組み合わせが前記経路毎に異なり、前記制御部は、前記蓄熱体のそれぞれの温度および前記内気の温度に基づいて、前記開閉部材を開閉制御することによって、前記屋内空間に前記内気を供給する前記経路を切り替え、前記複数の開閉部材は、前記蓄熱体の各々の前記通気孔の両端に設けられた複数の通風弁と、前記通気路に設けられた複数の開閉弁とを含むことを特徴とする。
この発明において、屋外空間の外気の温度を検出する外気温度検出部を備え、前記通気路は、前記一端から前記外気を吸気し、前記制御部は、前記蓄熱体のそれぞれの温度および前記外気の温度に基づいて、前記開閉部材を開閉制御することによって、前記外気が流れる前記経路を切り替えることが好ましい。
この発明において、前記屋内空間において人が存在する領域を検出する人検知部を備え、前記制御部は、前記蓄熱体のそれぞれの温度、前記屋内空間の温度、および前記人検知部の検出結果に基づいて、前記屋内空間において人が存在する領域に対向する第１の前記蓄熱体と、前記第１の蓄熱体との間で熱交換を行う第２の前記蓄熱体との各前記通気孔を含む前記経路が形成されるように前記開閉部材を開閉制御することが好ましい。
この発明において、前記制御部は、前記蓄熱体のそれぞれの温度の経時変化に基づいて、前記蓄熱体のそれぞれの蓄熱性能の劣化度合いを判定することが好ましい。
この発明において、前記通気孔は、前記空気が流れる方向に対して垂直方向の断面形状が円形状であることが好ましい。
この発明において、前記通気孔の内面を金属で形成することが好ましい。
この発明において、前記制御部は、前記屋内空間を空調する空調機器が前記屋内空間を暖房しているときに、前記内気の温度が前記空調機器の目標温度よりも低い場合、前記複数の蓄熱体の中で前記蓄熱体の温度が前記目標温度よりも高い高温蓄熱体に前記内気が流れるように前記経路を切り替えることが好ましい。
この発明において、前記制御部は、前記空調機器が前記屋内空間を暖房しているときに、前記高温蓄熱体が複数存在する場合、前記複数の高温蓄熱体のうち最も温度の高い高温蓄熱体に前記内気が流れるように前記経路を切り替えることが好ましい。
この発明において、前記制御部は、前記屋内空間を空調する空調機器が前記屋内空間を冷房しているときに、前記内気の温度が前記空調機器の目標温度よりも高い場合、前記複数の蓄熱体の中で前記蓄熱体の温度が前記目標温度よりも低い低温蓄熱体に前記内気が流れるように前記経路を切り替えることが好ましい。
この発明において、前記制御部は、前記空調機器が前記屋内空間を冷房しているときに、前記低温蓄熱体が複数存在する場合、前記複数の低温蓄熱体のうち最も温度の低い低温蓄熱体に前記内気が流れるように前記経路を切り替えることが好ましい。
本発明の蓄熱体は、本発明の蓄熱制御システムに用いられる蓄熱体であって、両端が開口した通気孔を備えて、前記通気孔の内面を金属で形成することを特徴とする。
以上説明したように、本発明では、蓄熱体毎の蓄熱状態に応じて、屋内空間の温熱制御に効果的な蓄熱ブロックを通る通気路の経路を選択して蓄熱利用することによって、複数の蓄熱体を用いて効率的に温熱制御することができるという効果がある。
実施形態１のシステム構成を示すブロック図である。 同上の通気路の構成を示すブロック図である。 （ａ）（ｂ）通気孔１２の構造を示す平面図である （ａ）〜（ｃ）蓄熱体温度特性の経時変化を示すグラフ図である。 実施形態２の通気路の構成を示すブロック図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（実施形態１）
本実施形態の蓄熱制御システムは、図１に示すように、建物Ｈ内の屋内空間Ａの温熱環境を制御するものであって、蓄熱部１、通気路２、開閉弁３（開閉部材）、蓄熱体温度検出部４、屋内温度検出部５、外気温度検出部６、人検知部７、制御部８を備える。
蓄熱部１は、複数の蓄熱ブロック１１（蓄熱体）で構成されており、複数の蓄熱ブロック１１は、建物Ｈの床下の空間において床面（構成面）に沿って並んで配置されている。本実施形態では、図２に示すように、４つの蓄熱ブロック１１を床面に沿って２行×２列に配置する。なお、４つの蓄熱ブロック１１を区別する場合、蓄熱ブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの符号を付す（図２参照）。
蓄熱ブロック１１は、コンクリート、レンガ、パラフィン等を用いて函状に形成されており、本実施形態では直方体に形成している。蓄熱ブロック１１は、図３（ａ）に示すように、両端を開口した３つの通気孔１２が互いに平行に形成されており、互いに対向する側面に開口を有する。この通気孔１２は、断面形状（空気が流れる方向に対して垂直方向の断面形状）が直径Ｌの円形状となる。そして、蓄熱ブロック１１は、通気孔１２を流れる空気（熱媒体）との間で熱交換を行うことによって、蓄熱することができる。また、蓄熱ブロック１１は、通気孔１２を流れる空気との間で熱交換を行うことによって、蓄熱している熱を利用して、屋内空間Ａの熱環境を調整する（蓄熱利用）ことができる。
ここで、蓄熱ブロック１１による熱交換能力を向上させるためには、熱媒体である空気が接触する通気孔１２の内面における対流熱伝達率を上げることが考えられる。しかし、空気の送風能力を上げることによって対流熱伝達率を上げることは可能であるが、ファン、ブロア等の送風装置の送風能力を増大させる必要があるというデメリットがある。
そこで、本実施形態では、熱媒体である空気が接触する通気孔１２の内面の面積（接触面積）を大きくすることによって、蓄熱ブロック１１の熱交換能力を向上させている。
例えば、図３（ｂ）に示すように、蓄熱ブロック１１の通気孔１２Ａの断面形状を、短辺Ｌ、長辺３Ｌの矩形状にした場合、通気孔１２Ａの流路長をＹとすると、接触面積８ＬＹとなる。一方、図３（ａ）に示す蓄熱ブロック１１の通気孔１２の場合、接触面積３πＬＹとなる。すなわち、図３（ａ）に示す蓄熱ブロック１１は、複数の通気孔１２に分割することよって、図３（ｂ）に示す蓄熱ブロック１１のように１つの通気孔１２Ａを設ける構成に比べて約１．２倍の接触面積とすることができ、熱交換能力を上げることができる。また、通気孔１２の断面形状を円形状とすることによって、蓄熱ブロック１１に対してより均等に伝熱することができる。
また、通気孔１２の内面をアルミ、銅等の熱伝導率が比較的高い金属Ｍで被覆することによって、蓄熱ブロック１１の熱交換能力をさらに向上させることができる。
さらに、蓄熱ブロック１１は、通気孔１２の両端（流入口、流出口）に通風弁１３（開閉部材）を設けており（図１、図２参照）、制御部８によって通風弁１３が開閉制御されることによって、通気孔１２の流入口、流出口が開閉する。
そして、本システムでは、通気孔１２を含む通気路２が形成されている。通気路２は、屋内空間Ａの内気または屋外空間Ｂの外気を吸気し、この吸気した空気を、蓄熱ブロック１１（の通気孔１２）を介して屋内空間Ａまたは屋外空間Ｂへ供給する。この通気路２には４つの開閉弁３（３１〜３４）が設けられており、制御部８が開閉弁３１〜３４の開閉動作を制御する。
そして、制御部８による開閉弁３１〜３４および通風弁１３の各開閉制御によって、通気路２において空気が流れる経路が切り替えられて、蓄熱ブロック１１への蓄熱、蓄熱ブロック１１の蓄熱利用がなされる。
なお、開閉弁３１，３２はそれぞれ、２つの入力（第１の入力、第２の入力）および１つの出力を備えた三方弁であり、開閉動作によって第１の入力または第２の入力を出力に連通させる。また、開閉弁３３，３４はそれぞれ、１つの入力および２つの出力（第１の出力、第２の出力）を備えた三方弁であり、開閉動作によって入力を第１の出力または第２の出力に連通させる。さらに、開閉弁３１，３２は、開閉動作によって第１の入力、第２の入力ともに出力に連通させない遮断動作が可能である。また、開閉弁３３，３４は、開閉動作によって第１の出力、第２の出力ともに入力に連通させない遮断動作が可能である。
まず、開閉弁３１，３２の第１の入力は屋内空間Ａに連通し、開閉弁３１，３２の第２の入力は屋外空間Ｂに連通している。
そして、開閉弁３１の出力は、蓄熱ブロック１１ａ，１１ｂの各通気孔１２の流入口に連通している。また、蓄熱ブロック１１ａ，１１ｂの各通気孔１２の流出口、蓄熱ブロック１１ｃ，１１ｄの各通気孔１２の流入口は、通気路２の配管を介して互いに連通している。そして、開閉弁３２の出力は、蓄熱ブロック１１ａ，１１ｂの各通気孔１２の流出口および蓄熱ブロック１１ｃ，１１ｄの各通気孔１２の流入口に連通している。さらに、開閉弁３３の入力も、蓄熱ブロック１１ａ，１１ｂの各通気孔１２の流出口および蓄熱ブロック１１ｃ，１１ｄの各通気孔１２の流入口に連通している。また、開閉弁３４の入力は、蓄熱ブロック１１ｃ，１１ｄの各通気孔１２の流出口に連通している。
そして、開閉弁３３，３４の第１の出力は、屋内空間Ａに連通し、開閉弁３３，３４の第２の出力は屋外空間Ｂに連通している。
そして、通気路２において、開閉弁３１，３２を設けた上流側に、屋内空間Ａおよび屋外空間Ｂから通気路２内に空気を吸い込むためのファン、ブロワ等の送風装置（図示なし）が設けられる。または、通気路２において、開閉弁３３，３４を設けた下流側に、通気路２から屋内空間Ａおよび屋外空間Ｂへ空気を吐き出すためのファン、ブロワ等の送風装置（図示なし）を設けてもよい。
すなわち、通気路２は、開閉弁３１，３２を設けた上流側（一端）から、開閉弁３３，３４を設けた下流側（他端）に向かって空気が流れる。そして、開閉弁３１〜３４、および蓄熱ブロック１１ａ〜１１ｄの各通風弁１３の開閉動作によって、通気路２の上流側から下流側に至る複数の経路から１つの経路が選択的に形成される。この通気路２に形成される複数の経路は、各経路を構成する蓄熱ブロック１１（の通気孔１２）の組み合わせが経路毎に異なる。
例えば、開閉弁３２，３４：屋内空間Ａ側を開、開閉弁３１，３３：遮断、蓄熱ブロック１１ｃの通風弁１３：開、蓄熱ブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｄの通風弁１３：閉であるとする。この場合、通気路２には、屋内空間Ａから内気が吸気され、屋内空間Ａ → 蓄熱ブロック１１ｃ → 屋内空間Ａの経路で内気が流れ、蓄熱部１において蓄熱ブロック１１ｃのみに内気が流れる。
また、開閉弁３１，３３：屋外空間Ｂ側を開、開閉弁３２，３４：遮断、蓄熱ブロック１１ｂの通風弁１３：開、蓄熱ブロック１１ａ，１１ｃ，１１ｄの通風弁１３：閉であるとする。この場合、通気路２には、屋外空間Ｂから外気が吸気され、屋外空間Ｂ → 蓄熱ブロック１１ｂ → 屋外空間Ｂの経路で外気が流れ、蓄熱部１において蓄熱ブロック１１ｂのみに外気が流れる。
上述のように、制御部８が、開閉弁３１〜３４、および蓄熱ブロック１１ａ〜１１ｄの各通風弁１３の開閉動作を制御することによって、屋内空間Ａまたは屋外空間Ｂから、任意の蓄熱ブロック１１のみを通って、屋内空間Ａまたは屋外空間Ｂへ空気が流れる経路を通気路２に形成することができる。
そして、蓄熱体温度検出部４は、蓄熱ブロック１１ａ〜１１ｄの内部にそれぞれ設けられており、蓄熱ブロック１１ａ〜１１ｄの各温度（蓄熱体温度）を測定し、この蓄熱体温度の測定結果を制御部８へ送信する。
屋内温度検出部５は、屋内空間Ａに設けられており、屋内空間Ａの内気の温度（屋内温度）を測定し、この屋内温度の測定結果を制御部８へ送信する。
外気温度検出部６は、屋外空間Ｂに設けられており、屋外空間Ｂの外気の温度（屋外温度）を測定し、この屋外温度の測定結果を制御部８へ送信する。
人検知部７は、屋内空間Ａの天井もしくは内壁等に設置されて、屋内空間Ａ内において人が存在する領域を検出する機能を有し、この検出結果（存在領域情報）を制御部８へ送信する。
また、制御部８は、蓄熱ブロック１１ａ〜１１ｄの各蓄熱体温度、屋内温度、屋外温度、存在領域情報に加えて、屋内空間を空調し制御している空調機器（図示なし）に設定された屋内目標温度の情報（屋内目標温度情報）も取得している。
そして、制御部８は、蓄熱ブロック１１ａ〜１１ｄの各蓄熱体温度、屋内温度、屋外温度、存在領域情報、屋内目標温度情報に基づいて、開閉弁３１〜３４、および蓄熱ブロック１１ａ〜１１ｄの各通風弁１３の開閉動作を制御する。そして、開閉弁３１〜３４、および蓄熱ブロック１１ａ〜１１ｄの各通風弁１３の各開閉動作によって、通気路２において空気が流れる経路が切り替えられて、任意の蓄熱ブロック１１への蓄熱、任意の蓄熱ブロック１１を用いた蓄熱利用がなされる。
まず、蓄熱ブロック１１への蓄熱について説明する。なお、本発明における蓄熱の概念には、蓄熱体温度を比較的高い温度に制御して暖房に利用する形態以外に、蓄熱体温度を比較的低い温度に制御して冷房に用いる蓄冷も含まれる。
制御部８は、冬季の昼間等において、蓄熱ブロック１１ａ〜１１ｄのいずれか１つ以上の蓄熱体温度が、屋外温度より低い場合、蓄熱処理を許可する。そして、制御部８は、蓄熱体温度が屋外温度より低い蓄熱ブロック１１を対象にして、各蓄熱体温度を予め決められた蓄熱時の目標温度（蓄熱目標温度）と比較する。なお、蓄熱目標温度は、利用者による手動設定によって任意の値に設定されてもよく、または過去の設定温度の履歴に基づく学習機能による自動設定でもよく、または蓄熱処理開始時の屋外温度であってもよい。
そして、制御部８は、現在の蓄熱体温度が蓄熱目標温度より低い蓄熱ブロック１１のうち、最も蓄熱体温度が高い蓄熱ブロック１１にまず蓄熱する。
例えば、蓄熱ブロック１１ａ〜１１ｄの各蓄熱体温度が、蓄熱目標温度より低く、蓄熱ブロック１１ａの蓄熱体温度が最も高いとする。このとき、制御部８は、開閉弁３１，３３：屋外空間Ｂ側を開、開閉弁３２，３４：遮断、蓄熱ブロック１１ａの通風弁１３：開、蓄熱ブロック１１ｂ〜１１ｄの通風弁１３：閉とする。この場合、通気路２には、屋外空間Ｂから外気が吸気され、屋外空間Ｂ → 蓄熱ブロック１１ａ → 屋外空間Ｂの経路で外気が流れ、蓄熱ブロック１１ａに蓄熱する。
そして、制御部８は、蓄熱ブロック１１ａの蓄熱体温度が蓄熱目標温度にまで上昇すると、次に、蓄熱ブロック１１ｂ〜１１ｄのうち、最も蓄熱体温度が高い蓄熱ブロック１１ｃに蓄熱する。制御部８は、開閉弁３２，３４：屋外空間Ｂ側を開、開閉弁３１，３３：遮断、蓄熱ブロック１１ｃの通風弁１３：開、蓄熱ブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｄの通風弁１３：閉とする。この場合、通気路２には、屋外空間Ｂから外気が吸気され、屋外空間Ｂ → 蓄熱ブロック１１ｃ → 屋外空間Ｂの経路で外気が流れ、蓄熱ブロック１１ｃに蓄熱する。
そして、蓄熱ブロック１１ｃの蓄熱体温度が蓄熱目標温度にまで上昇すると、以降、制御部８は、現在の蓄熱体温度が蓄熱目標温度より低い蓄熱ブロック１１のうち、最も蓄熱体温度が高い蓄熱ブロック１１に順次蓄熱する。
さらに、冬季の夜間等において屋内温度が低い場合、上述のように蓄熱した蓄熱ブロック１１を利用することによって、屋内空間Ａを暖房する空調機器（図示なし）の負荷を低減させることができる。
空調機器が屋内空間Ａを暖房しており、空調機器に設定された屋内目標温度が２０℃であるとする。制御部８は、屋内温度が２０℃未満であれば、蓄熱温度が２０℃以上である蓄熱ブロック１１からいずれか１つ（例えば、蓄熱体温度が最も高い蓄熱ブロック１１）を選択し、この選択した蓄熱ブロック１１の蓄熱を利用する。
例えば、蓄熱ブロック１１ａの蓄熱を利用する場合、制御部８は、開閉弁３１，３３：屋内空間Ａ側を開、開閉弁３２，３４：遮断、蓄熱ブロック１１ａの通風弁１３：開、蓄熱ブロック１１ｂ〜１１ｄの通風弁１３：閉とする。この場合、通気路２には、屋内空間Ａから内気が吸気され、屋内空間Ａ → 蓄熱ブロック１１ａ → 屋内空間Ａの経路で内気が流れ、屋内空間Ａの内気を蓄熱ブロック１１ａの通気孔１２に通した後、この内気を屋内空間Ａに戻す。したがって、通気路２を通った内気が蓄熱ブロック１１ａの蓄熱を熱回収することによって、屋内空間Ａの屋内温度は上昇するので、屋内空間Ａを暖房する空調機器の負荷を低減させることができる。
そして、蓄熱ブロック１１ａの蓄熱体温度が２０℃未満に低下した時点で、屋内温度がまだ２０℃未満であれば、制御部８は、蓄熱温度が２０℃以上である他の蓄熱ブロック１１からいずれか１つを順次選択し、この選択した蓄熱ブロック１１の蓄熱を同様に利用する。
また、制御部８は、夏季の夜間等において、蓄熱ブロック１１ａ〜１１ｄのいずれか１つ以上の蓄熱体温度が、屋外温度より高い場合、蓄冷処理を許可する。そして、制御部８は、蓄熱体温度が屋外温度より高い蓄熱ブロック１１を対象にして、各蓄熱体温度を予め決められた蓄冷時の目標温度（蓄冷目標温度）と比較する。なお、蓄冷目標温度は、利用者による手動設定によって任意の値に設定されてもよく、または過去の設定温度の履歴に基づく学習機能による自動設定でもよく、または蓄冷処理開始時の屋外温度であってもよい。
そして、制御部８は、現在の蓄熱体温度が蓄冷目標温度より高い蓄熱ブロック１１のうち、最も蓄熱体温度が低い蓄熱ブロック１１にまず蓄冷する。
例えば、蓄熱ブロック１１ａ〜１１ｄの各蓄熱体温度が蓄冷目標温度より高く、蓄熱ブロック１１ａの蓄熱体温度が最も低い場合、制御部８は、開閉弁３１，３３：屋外空間Ｂ側を開、開閉弁３２，３４：遮断、蓄熱ブロック１１ａの通風弁１３：開、蓄熱ブロック１１ｂ〜１１ｄの通風弁１３：閉とする。この場合、通気路２には、屋外空間Ｂから外気が吸気され、屋外空間Ｂ → 蓄熱ブロック１１ａ → 屋外空間Ｂの経路で外気が流れ、蓄熱ブロック１１ａに蓄冷する。
そして、制御部８は、蓄熱ブロック１１ａの蓄熱体温度が蓄冷目標温度にまで低下すると、次に、蓄熱ブロック１１ｂ〜１１ｄのうち、最も蓄熱体温度が冷い蓄熱ブロック１１ｃに蓄冷する。制御部８は、開閉弁３２，３４：屋外空間Ｂ側を開、開閉弁３１，３３：遮断、蓄熱ブロック１１ｃの通風弁１３：開、蓄熱ブロック１１ａ，１１ｂ，１１ｄの通風弁１３：閉とする。この場合、通気路２には、屋外空間Ｂから外気が吸気され、屋外空間Ｂ → 蓄熱ブロック１１ｃ → 屋外空間Ｂの経路で外気が流れ、蓄熱ブロック１１ｃに蓄冷する。
そして、蓄熱ブロック１１ｃの蓄熱体温度が蓄冷目標温度にまで低下すると、以降、制御部８は、現在の蓄熱体温度が蓄冷目標温度より高い蓄熱ブロック１１のうち、最も蓄熱体温度が低い蓄熱ブロック１１に順次蓄冷する。
そして、夏季の昼間等において屋内温度が高い場合、上述のように蓄冷した蓄熱ブロック１１を利用することによって、屋内空間Ａを冷房する空調機器（図示なし）の負荷を低減させることができる。
夏季の昼間に、空調機器が屋内空間Ａを冷房しており、空調機器に設定された屋内目標温度が２８℃であるとする。制御部８は、屋内温度が２８℃を上回っていれば、蓄熱温度が２８℃以下である蓄熱ブロック１１からいずれか１つ（例えば、蓄熱体温度が最も低い蓄熱ブロック１１）を選択し、この選択した蓄熱ブロック１１の蓄冷を利用する。
例えば、蓄熱ブロック１１ａの蓄冷を利用する場合、制御部８は、開閉弁３１，３３：屋内空間Ａ側を開、開閉弁３２，３４：遮断、蓄熱ブロック１１ａの通風弁１３：開、蓄熱ブロック１１ｂ〜１１ｄの通風弁１３：閉とする。この場合、通気路２には、屋内空間Ａから内気が吸気され、屋内空間Ａ → 蓄熱ブロック１１ａ → 屋内空間Ａの経路で内気が流れ、屋内空間Ａの内気を蓄熱ブロック１１ａの通気孔１２に通した後、この内気を屋内空間Ａに戻す。したがって、通気路２を通った内気が蓄熱ブロック１１ａの蓄冷を熱回収することによって、屋内空間Ａの屋内温度は低下するので、屋内空間Ａを冷房する空調機器の負荷を低減させることができる。
そして、蓄熱ブロック１１ａの蓄熱体温度が２８℃を上回った時点で、屋内温度がまだ２８℃を上回っていれば、制御部８は、蓄熱温度が２８℃以下である他の蓄熱ブロック１１からいずれか１つを順次選択し、この選択した蓄熱ブロック１１の蓄冷を同様に利用する。
上述のように、制御部８が、屋外温度および蓄熱体温度に応じて、蓄熱ブロック１１を蓄熱（蓄冷を含む）する通気路２の経路を適宜選択することによって、複数の蓄熱ブロック１１を用いて効率的に蓄熱することができる。
また、制御部８が、屋内温度および蓄熱体温度に応じて、蓄熱利用（蓄冷利用を含む）する蓄熱ブロック１１を通る通気路２の経路を適宜選択することによって、複数の蓄熱ブロック１１を用いて、屋内空間Ａを効率的に温熱制御することができる。
次に、人検知部７が生成する存在領域情報を用いた制御部８による制御動作について説明する。
まず、図２において、蓄熱ブロック１１ａの蓄熱体温度が、屋内温度に対して十分に高いとする。しかし、この蓄熱ブロック１１ａに蓄えられた熱を床を介した輻射熱として、屋内空間Ａの人に対して温熱利用しようとしても、蓄熱ブロック１１ａの上方に対向する床の領域に人がいなければ、温熱効果は低減する。
そこで、制御部８は、人検知部７から受信した存在領域情報に基づいて、いずれの蓄熱ブロック１１の上方に人が存在しているかを判定する。制御部８は、例えば蓄熱ブロック１１ｃの上方に人が存在していると判定した場合、蓄熱ブロック１１ａ（第２の蓄熱体）に蓄えられている熱を蓄熱ブロック１１ｃ（第１の蓄熱体）へ移動させる。
具体的に、制御部８は、開閉弁３１，３４：屋内空間Ａ側を開、開閉弁３２，３３：遮断、蓄熱ブロック１１ａ，１１ｃの通風弁１３：開、蓄熱ブロック１１ｂ，１１ｄの通風弁１３：閉とする。この場合、通気路２には、屋内空間Ａから内気が吸気され、屋内空間Ａ → 蓄熱ブロック１１ａ → 蓄熱ブロック１１ｃ → 屋内空間Ａの経路で内気が流れ、蓄熱ブロック１１ａに蓄えられている熱の一部が蓄熱ブロック１１ｃに移動する。而して、蓄熱ブロック１１ｃの上方に存在する人は、蓄熱ブロック１１ｃの輻射熱を温熱利用することができる。
例えば、屋内空間Ａの床面上に電気機器、タンス、棚等の宅内器具が配置されている場合がある。この場合、宅内器具の下方にある蓄熱ブロック１１に蓄えられた熱を床からの輻射熱として温熱利用しようとしても、宅内器具が遮蔽物となって、輻射熱を効率よく利用できない場合がある。そこで、上述のように、人が存在している領域に対向する蓄熱ブロック１１に、他の蓄熱ブロック１１に蓄えた熱を移動させることによって、蓄熱ブロック１１の輻射熱を効率的に利用することができる。
また、この場合、蓄熱ブロック１１ａで熱回収した内気が再び屋内空間Ａに戻ることによって、屋内空間Ａの屋内温度は上昇するので、屋内空間Ａを暖房する空調機器の負荷を低減させることができる。
さらに、蓄熱部１を複数の蓄熱ブロック１１にブロック化することで、各蓄熱ブロック１１の熱容量を小さくすることができる。したがって、空気が蓄熱ブロック１１を通る経路を適宜選択することで、蓄熱速度、蓄熱利用速度の向上、さらには蓄熱ブロック１１間の熱運搬が可能になるため、使用住宅の環境（蓄熱部１の設置環境など）に対応した利用が期待できる。
また、制御部８は、蓄熱ブロック１１のそれぞれの蓄熱体温度の経時変化に基づいて、蓄熱ブロック１１のそれぞれの蓄熱性能の劣化度合いを判定する機能を有する。
まず、制御部８は、空調機器によって所定温度に制御した屋内空間Ａの内気を、蓄熱ブロック１１ａ〜１１ｄそれぞれに所定時間（例えば、３時間）供給して蓄熱し、このときの蓄熱ブロック１１ａ〜１１ｄそれぞれの蓄熱体温度の経時変化を記憶する。そして、制御部８は、各蓄熱体温度が変化する傾きを算出する。制御部８は、例えば、冬季の蓄熱時であれば、各蓄熱体温度が上昇する傾きを算出し、夏季の蓄冷時であれば、各蓄熱体温度が低下する傾きを算出する。
具体的に、蓄熱ブロック１１ａ〜１１ｄのそれぞれに、空調機器によって所定温度に制御した屋内空間Ａの内気を３時間供給して蓄冷する。図４（ａ）〜（ｃ）は、このときの蓄熱ブロック１１ａ〜１１ｄそれぞれの蓄熱体温度の経時変化を、蓄熱体温度特性Ｙａ〜Ｙｄとして示している。
図４（ａ）は、稼動開始時（１年目）のシステムにおける蓄熱体温度特性Ｙａ１〜Ｙｄ１であり、この蓄熱体温度特性Ｙａ１〜Ｙｄ１の各傾きを、蓄熱ブロック１１ａ〜１１ｄそれぞれの基準値（正常値）として記憶する。
図４（ｂ）は、２年目のシステムにおける蓄熱体温度特性Ｙａ２〜Ｙｄ２である。２年目のシステムでは、蓄熱ブロック１１ａの蓄熱体温度特性Ｙａ２は基準値（蓄熱体温度特性Ｙａ１）に比べて傾きが小さく、蓄熱体温度の低下幅が所定値に達していない。したがって、制御部８は、蓄熱ブロック１１ａの劣化度合いが大きいと判定する。制御部８は、この判定結果をモニタ装置等の表示部（図示なし）に表示して利用者に報知し、利用者は、蓄熱ブロック１１ａを新品に交換する等の対応を行う。
図４（ｃ）は、３年目のシステムにおける蓄熱体温度特性Ｙａ３〜Ｙｄ３である。３年目のシステムでは、蓄熱ブロック１１ｃの蓄熱体温度特性Ｙｃ３は基準値（蓄熱体温度特性Ｙｃ１）に比べて傾きが小さく、蓄熱体温度の低下幅が所定値に達していない。したがって、制御部８は、蓄熱ブロック１１ｃの劣化度合いが大きいと判定する。制御部８は、この判定結果をモニタ装置等の表示部（図示なし）に表示して利用者に報知し、利用者は、蓄熱ブロック１１ｃを新品に交換する等の対応を行う。
したがって、蓄熱ブロック１１の劣化度合いを定期的に個別に判定し、利用者に報知するので、蓄熱ブロック１１の劣化による温熱制御の効率低下を抑制できる。
なお、複数の蓄熱ブロック１１は、建物Ｈの床面に沿って並んで配置されているが、建物Ｈの壁面、天井面等の他の構成面に沿って並んで配置されてもよい。但し、複数の蓄熱ブロック１１を床面に沿って配置することによって、日射の影響を少なくすることができる。また、複数の蓄熱ブロック１１は、建物Ｈの床面、壁面、天井面等の構成面内に配設されてもよい。
（実施形態２）
本実施形態の蓄熱制御システムは、通気路２を図５に示す構成としたものであり、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。
本実施形態の通気路２を構成する蓄熱ブロック１１０は、蓄熱ブロック１１から通風弁１３を省略したものである。そして、図５において、２行×２列に配置された４つの蓄熱ブロック１１０ａ〜１１０ｄに対して、６つの開閉弁１１１〜１１４，１２１，１２２が接続される。なお、４つの蓄熱ブロック１１０を区別する場合、蓄熱ブロック１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄの符号を付す（図５参照）。また、開閉弁１１１〜１１４は、二方弁で構成され、開閉弁１２１，１２２は、三方弁で構成されるものとする。
開閉弁１１１の出力は、蓄熱ブロック１１０ａ，１１０ｂの各通気孔１２の流入口に接続し、開閉弁１１２の出力は、蓄熱ブロック１１０ｃ，１１０ｄの各通気孔１２の流入口に接続している。また、開閉弁１１３の入力は、蓄熱ブロック１１０ａ，１１０ｃの各通気孔１２の流出口に接続し、開閉弁１１４の入力は、蓄熱ブロック１１０ｂ，１１０ｄの各通気孔１２の流出口に接続している。
そして、開閉弁１１１，１１２の各入力は、開閉弁１２１を介して、屋内空間Ａまたは屋外空間Ｂに切替可能に連通し、開閉弁１１３，１１４の各出力は、開閉弁１２２を介して、屋内空間Ａまたは屋外空間Ｂに切替可能に連通している。
なお、開閉弁１２１は、２つの入力（第１の入力、第２の入力）および１つの出力を備えた三方弁であり、開閉動作によって第１の入力または第２の入力を出力に連通させる。また、開閉弁１２２は、１つの入力および２つの出力（第１の出力、第２の出力）を備えた三方弁であり、開閉動作によって入力を第１の出力または第２の出力に連通させる。さらに、開閉弁１２１は、開閉動作によって第１の入力、第２の入力ともに出力に連通させない遮断動作が可能である。また、開閉弁１２２は、開閉動作によって第１の出力、第２の出力ともに入力に連通させない遮断動作が可能である。
そして、制御部８は、蓄熱ブロック１１０ａ〜１１０ｄの各蓄熱体温度、屋内温度、屋外温度、屋内目標温度情報に基づいて、開閉弁１１１〜１１４、１２１，１２２の各開閉動作を制御する。そして、開閉弁１１１〜１１４、１２１，１２２の各開閉動作によって、通気路２において空気が流れる経路が切り替えられて、任意の蓄熱ブロック１１０への蓄熱、任意の蓄熱ブロック１１０の蓄熱利用がなされる。
まず、蓄熱ブロック１１０への蓄熱について説明する。
制御部８は、冬季の昼間等において、蓄熱ブロック１１０ａ〜１１０ｄのいずれか１つ以上の蓄熱体温度が、屋外温度より低い場合、蓄熱処理を許可する。そして、制御部８は、蓄熱体温度が屋外温度より低い蓄熱ブロック１１０を対象にして、各蓄熱体温度を予め決められた蓄熱目標温度と比較する。
そして、制御部８は、現在の蓄熱体温度が蓄熱目標温度より低い蓄熱ブロック１１０のうち、最も蓄熱体温度が高い蓄熱ブロック１１０にまず蓄熱する。
例えば、蓄熱ブロック１１０ａ〜１１０ｄの各蓄熱体温度が、蓄熱目標温度より低く、蓄熱ブロック１１０ａの蓄熱体温度が最も高いとする。このとき、制御部８は、開閉弁１２１，１２２：屋外空間Ｂ側を開、開閉弁１１１，１１３：開、開閉弁１１２，１１４：閉とする。この場合、通気路２には、屋外空間Ｂから外気が吸気され、屋外空間Ｂ → 蓄熱ブロック１１０ａ → 屋外空間Ｂの経路で外気が流れ、蓄熱ブロック１１０ａに蓄熱する。
そして、制御部８は、蓄熱ブロック１１０ａの蓄熱体温度が蓄熱目標温度にまで上昇すると、次に、蓄熱ブロック１１０ｂ〜１１０ｄのうち、最も蓄熱体温度が高い蓄熱ブロック１１０ｃに蓄熱する。制御部８は、開閉弁１２１，１２２：屋外空間Ｂ側を開、開閉弁１１２，１１３：開、開閉弁１１１，１１４：閉とする。この場合、通気路２には、屋外空間Ｂから外気が吸気され、屋外空間Ｂ → 蓄熱ブロック１１０ｃ → 屋外空間Ｂの経路で外気が流れ、蓄熱ブロック１１０ｃに蓄熱する。
そして、蓄熱ブロック１１０ｃの蓄熱体温度が蓄熱目標温度にまで上昇すると、以降、制御部８は、現在の蓄熱体温度が蓄熱目標温度より低い他の蓄熱ブロック１１０のうち、最も蓄熱体温度が高い蓄熱ブロック１１０に順次蓄熱する。
さらに、冬季の夜間等において屋内温度が低い場合、上述のように蓄熱した蓄熱ブロック１１０を利用することによって、屋内空間Ａを暖房する空調機器（図示なし）の負荷を低減させることができる。
空調機器が屋内空間Ａを暖房しており、空調機器に設定された屋内目標温度が２０℃であるとする。制御部８は、屋内温度が２０℃未満であれば、蓄熱温度が２０℃以上である蓄熱ブロック１１０からいずれか１つ（例えば、蓄熱体温度が最も高い蓄熱ブロック１１０）を選択し、この選択した蓄熱ブロック１１０の蓄熱を利用する。
例えば、蓄熱ブロック１１０ａの蓄熱を利用する場合、制御部８は、開閉弁１２１，１２２：屋内空間Ａ側を開、開閉弁１１１，１１３：開、開閉弁１１２，１１４：閉とする。この場合、通気路２には、屋内空間Ａから内気が吸気され、屋内空間Ａ → 蓄熱ブロック１１０ａ → 屋内空間Ａの経路で内気が流れ、屋内空間Ａの内気を蓄熱ブロック１１０ａの通気孔１２に通した後、この内気を屋内空間Ａに戻す。したがって、通気路２を通った内気が蓄熱ブロック１１０ａの蓄熱を熱回収することによって、屋内空間Ａの屋内温度は上昇するので、屋内空間Ａを暖房する空調機器の負荷を低減させることができる。
そして、蓄熱ブロック１１０ａの蓄熱体温度が２０℃未満に低下した時点で、屋内温度がまだ２０℃未満であれば、制御部８は、蓄熱温度が２０℃以上である他の蓄熱ブロック１１０からいずれか１つを順次選択し、この選択した蓄熱ブロック１１０の蓄熱を同様に利用する。
また、制御部８は、夏季の夜間等において、蓄熱ブロック１１０ａ〜１１０ｄのいずれか１つ以上の蓄熱体温度が、屋外温度より高い場合、蓄冷処理を許可する。そして、制御部８は、蓄熱体温度が屋外温度より高い蓄熱ブロック１１０を対象にして、各蓄熱体温度を蓄冷目標温度と比較する。
そして、制御部８は、現在の蓄熱体温度が蓄冷目標温度より高い蓄熱ブロック１１０のうち、最も蓄熱体温度が低い蓄熱ブロック１１０にまず蓄冷する。
例えば、蓄熱ブロック１１０ａ〜１１０ｄの各蓄熱体温度が蓄冷目標温度より高く、蓄熱ブロック１１０ａの蓄熱体温度が最も低い場合、制御部８は、開閉弁１２１，１２２：屋外空間Ｂ側を開、開閉弁１１１，１１３：開、開閉弁１１２，１１４：閉とする。この場合、通気路２には、屋外空間Ｂから外気が吸気され、屋外空間Ｂ → 蓄熱ブロック１１０ａ → 屋外空間Ｂの経路で外気が流れ、蓄熱ブロック１１０ａに蓄冷する。
そして、制御部８は、蓄熱ブロック１１０ａの蓄熱体温度が蓄冷目標温度にまで低下すると、次に、蓄熱ブロック１１０ｂ〜１１０ｄのうち、最も蓄熱体温度が冷い蓄熱ブロック１１０ｃに蓄冷する。制御部８は、開閉弁１２１，１２２：屋外空間Ｂ側を開、開閉弁１１２，１１３：開、開閉弁１１１，１１４：閉とする。この場合、通気路２には、屋外空間Ｂから外気が吸気され、屋外空間Ｂ → 蓄熱ブロック１１０ｃ → 屋外空間Ｂの経路で外気が流れ、蓄熱ブロック１１０ｃに蓄冷する。
そして、蓄熱ブロック１１０ｃの蓄熱体温度が蓄冷目標温度にまで低下すると、以降、制御部８は、現在の蓄熱体温度が蓄冷目標温度より高い蓄熱ブロック１１０のうち、最も蓄熱体温度が低い蓄熱ブロック１１０に順次蓄冷する。
そして、夏季の昼間等において屋内温度が高い場合、上述のように蓄冷した蓄熱ブロック１１０を利用することによって、屋内空間Ａを冷房する空調機器（図示なし）の負荷を低減させることができる。
夏季の昼間に、空調機器が屋内空間Ａを冷房しており、空調機器に設定された屋内目標温度が２８℃であるとする。制御部８は、屋内温度が２８℃を上回っていれば、蓄熱温度が２８℃以下である蓄熱ブロック１１０からいずれか１つ（例えば、蓄熱体温度が最も低い蓄熱ブロック１１０）を選択し、この選択した蓄熱ブロック１１０の蓄冷を利用する。
例えば、蓄熱ブロック１１０ａの蓄冷を利用する場合、制御部８は、開閉弁１２１，１２２：屋内空間Ａ側を開、開閉弁１１１，１１３：開、開閉弁１１２，１１４：閉とする。この場合、通気路２には、屋内空間Ａから内気が吸気され、屋内空間Ａ → 蓄熱ブロック１１０ａ → 屋内空間Ａの経路で内気が流れ、屋内空間Ａの内気を蓄熱ブロック１１０ａの通気孔１２に通した後、この内気を屋内空間Ａに戻す。したがって、通気路２を通った内気が蓄熱ブロック１１０ａの蓄冷を熱回収することによって、屋内空間Ａの屋内温度は低下するので、屋内空間Ａを冷房する空調機器の負荷を低減させることができる。
そして、蓄熱ブロック１１０ａの蓄熱体温度が２８℃を上回った時点で、屋内温度がまだ２８℃を上回っていれば、制御部８は、蓄熱温度が２８℃以下である他の蓄熱ブロック１１０からいずれか１つを順次選択し、この選択した蓄熱ブロック１１０の蓄冷を同様に利用する。
上述のように、制御部８が、屋外温度および蓄熱体温度に応じて、蓄熱ブロック１１０を蓄熱（蓄冷を含む）する通気路２の経路を適宜選択することによって、複数の蓄熱ブロック１１０を用いて効率的に蓄熱することができる。
また、制御部８が、屋内温度および蓄熱体温度に応じて、蓄熱利用（蓄冷利用を含む）する蓄熱ブロック１１０を通る通気路２の経路を適宜選択することによって、複数の蓄熱ブロック１１０を用いて、屋内空間Ａを効率的に温熱制御することができる。
１ 蓄熱部
２ 通気路
３ 開閉弁（開閉部材）
４ 蓄熱体温度検出部
５ 屋内温度検出部
６ 外気温度検出部
７ 人検知部
８ 制御部
１１ 蓄熱ブロック（蓄熱体）
１２ 通気孔
１３ 通風弁（開閉部材）

Claims (11)

  1. 両端が開口した通気孔をそれぞれ設けた複数の蓄熱体で構成され、複数の前記蓄熱体が屋内空間の構成面に沿って設けられた蓄熱部と、
    前記蓄熱体の前記通気孔を含んで形成されて一端から他端に向かって空気が流れ、前記一端から前記他端に至る複数の経路を有する通気路と、
    前記通気路に設けられて、前記通気路を開閉する複数の開閉部材と、
    前記蓄熱体のそれぞれの温度を検出する蓄熱体温度検出部と、
    前記屋内空間の内気の温度を検出する屋内温度検出部と、
    前記開閉部材を開閉制御することによって、いずれかの前記経路を前記通気路に形成する制御部とを備え、
    前記通気路は、前記各経路を構成する前記蓄熱体の組み合わせが前記経路毎に異なり、
    前記制御部は、前記蓄熱体のそれぞれの温度および前記内気の温度に基づいて、前記開閉部材を開閉制御することによって、前記屋内空間に前記内気を供給する前記経路を切り替え、
    前記複数の開閉部材は、前記蓄熱体の各々の前記通気孔の両端に設けられた複数の通風弁と、前記通気路に設けられた複数の開閉弁とを含む
    ことを特徴とする蓄熱制御システム。
  2. 屋外空間の外気の温度を検出する外気温度検出部を備え、
    前記通気路は、前記一端から前記外気を吸気し、
    前記制御部は、前記蓄熱体のそれぞれの温度および前記外気の温度に基づいて、前記開閉部材を開閉制御することによって、前記外気が流れる前記経路を切り替える
    ことを特徴とする請求項１記載の蓄熱制御システム。
  3. 前記屋内空間において人が存在する領域を検出する人検知部を備え、
    前記制御部は、前記蓄熱体のそれぞれの温度、前記屋内空間の温度、および前記人検知部の検出結果に基づいて、前記屋内空間において人が存在する領域に対向する第１の前記蓄熱体と、前記第１の蓄熱体との間で熱交換を行う第２の前記蓄熱体との各前記通気孔を含む前記経路が形成されるように前記開閉部材を開閉制御する
    ことを特徴とする請求項１または２記載の蓄熱制御システム。
  4. 前記制御部は、前記蓄熱体のそれぞれの温度の経時変化に基づいて、前記蓄熱体のそれぞれの蓄熱性能の劣化度合いを判定することを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の蓄熱制御システム。
  5. 前記通気孔は、前記空気が流れる方向に対して垂直方向の断面形状が円形状であることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の蓄熱制御システム。
  6. 前記通気孔の内面を金属で形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の蓄熱制御システム。
  7. 前記制御部は、前記屋内空間を空調する空調機器が前記屋内空間を暖房しているときに、前記内気の温度が前記空調機器の目標温度よりも低い場合、前記複数の蓄熱体の中で前記蓄熱体の温度が前記目標温度よりも高い高温蓄熱体に前記内気が流れるように前記経路を切り替えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の蓄熱制御システム。
  8. 前記制御部は、前記空調機器が前記屋内空間を暖房しているときに、前記高温蓄熱体が複数存在する場合、前記複数の高温蓄熱体のうち最も温度の高い高温蓄熱体に前記内気が流れるように前記経路を切り替えることを特徴とする請求項７記載の蓄熱制御システム。
  9. 前記制御部は、前記屋内空間を空調する空調機器が前記屋内空間を冷房しているときに、前記内気の温度が前記空調機器の目標温度よりも高い場合、前記複数の蓄熱体の中で前記蓄熱体の温度が前記目標温度よりも低い低温蓄熱体に前記内気が流れるように前記経路を切り替えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の蓄熱制御システム。
  10. 前記制御部は、前記空調機器が前記屋内空間を冷房しているときに、前記低温蓄熱体が複数存在する場合、前記複数の低温蓄熱体のうち最も温度の低い低温蓄熱体に前記内気が流れるように前記経路を切り替えることを特徴とする請求項９記載の蓄熱制御システム。
  11. 請求項１乃至１０いずれかの蓄熱制御システムに用いられる蓄熱体であって、両端が開口した通気孔を備えて、前記通気孔の内面を金属で形成することを特徴とする蓄熱体。
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