JP7107640B2 - 蓄熱システム及びその潜熱蓄熱材の設置方法 - Google Patents

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Description

本発明は、蓄熱システム及びその潜熱蓄熱材の設置方法に関する。
従来、外気温の日較差に着眼し、夜間の冷熱や深夜電力による空調効果を昼前に利用するため、あるいは電力需要のピークを外して電力を使用するために、１日あたりに必要な冷熱や温熱を半日程度の期間床下などに蓄熱しておいて空調に利用するシステムが提案されている（例えば特許文献１～７参照）。
また、季節により冷暖房の需要がある地域では特許文献１～７の記載のシステムを拡張し、シーズンを超えて自然の冷熱や温熱を利用するシステムについても提案されている（特許文献８～１１）。
特開２０００－２１３７７６号公報 特開２００３－１８５３７３号公報 特開２０１２－２２０１３１号公報 特開平５－１５７２７９号公報 特許第３２２６０９３号公報 特許第４９９２０４５号公報 特許第５６６６８２０号公報 特許第３５２５２４６号公報 特許第５８０７７９９号公報 特開２００９－２９９９２０号公報 特開２００６－２０７９８５号公報
ここで、特許文献８～１１に記載のシステムでは、蓄えた冷熱や温熱をシーズンを超えて利用することから、必要となる冷温熱量はおよそ１００日分の需要に相当するものとなってしまう。このため、特許文献１～７のシステムよりも、必要となる冷温熱量が二桁大きく、潜熱蓄熱材の重量に換算すると例えば１００ｋｇ／ｍ２オーダーとなってしまう。
そこで、潜熱蓄熱材の重量を抑える観点から、貯蔵効率の大きい潜熱蓄熱材が用いられる。例えば、冷熱貯蔵の場合には、摂氏０度の融点及び凝固点を持つ氷を用いたり、摂氏５８度の融点及び凝固点を持つ酢酸ナトリウム三水和物を用いたりすることが考えられる。しかし、これらの潜熱蓄熱材を用いた場合には、融点及び凝固点が低い又は高いことから、蓄えた冷温熱の漏洩が大きくなってしまう上に、冷暖房の双方を行う蓄熱システムにおいては、冷熱貯蔵用の潜熱蓄熱材と、温熱貯蔵用の潜熱蓄熱材との双方を備えることとなり、結局のところ重量の増加を招く可能性がある。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、冷暖房の双方が可能であって、シーズンを超えて蓄熱する際の潜熱蓄熱材の使用重量の軽減を図ることが可能な蓄熱システム及びその潜熱蓄熱材の設置方法を提供することにある。
本発明に係る蓄熱システムは、室内空間と、室内空間に隣接すると共に摂氏１８度以上摂氏２３度以下の範囲に融点又は凝固点をもつ潜熱蓄熱材が設置された蓄熱空間と、蓄熱空間への外気の導入及び遮断を制御する制御手段と、を備え、蓄熱空間と外気との熱抵抗が、蓄熱空間と室内空間との熱抵抗よりも大きくされ、蓄熱空間と外気との熱貫流率は外壁平均で１Ｗ／ｍ２Ｋ以下であり、蓄熱空間と室内空間との熱貫流率は２Ｗ／ｍ２Ｋ以上１５Ｗ／ｍ２Ｋ以下である。
また、本発明に係る蓄熱システムの潜熱蓄熱材の設置方法において、第１工程では、ピロー包装資材又は折り畳み可能なフィルム製の袋状容器を特定階において用意する。第２工程では、融点より摂氏１０度以上高い温度とした潜熱蓄熱材をポンプによる圧送又は潜熱蓄熱材を収納したタンクを釣り上げにより特定階まで運搬する。第３工程では、運搬された潜熱蓄熱材を特定階においてピロー包装資材をヒートシールしてなる袋状容器や折り畳み可能なフィルム製の袋状容器内に充填のうえ封止する。第４工程は、潜熱蓄熱材が封入された袋状容器を特定階における蓄熱空間に設置する。
本発明によれば、冷暖房の双方が可能であって、シーズンを超えて蓄熱する際の潜熱蓄熱材の使用重量の軽減を図ることができる。
本発明の実施形態に係る蓄熱システムを示す構成図である。 本実施形態に係る蓄熱システムの一部平面図である。 図２に示した複数のトレイの変形例を示す平面図である。 図２に示したトレイの断面図である。 図２に示した袋状容器の一例を示す斜視図であり、（ａ）は第１の例を示し、（ｂ）は第２の例を示し、（ｃ）は第３の例を示している。 図１に示したフロアプレートの貫通孔の一例を示す斜視図であり、（ａ）は第１の例を示し、（ｂ）は第２の例を示している。
以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾点が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。
図１は、本発明の実施形態に係る蓄熱システムを示す構成図である。図１に示すように、蓄熱システム１は、潜熱蓄熱材Ｈを利用して人が居住又は活動するスペースである室内空間ＩＤＳの冷暖房を行うものであって、例えば高層ビル等の建物の各階において用いられるものである。すなわち、階ごとに蓄熱システム１が適用されている。なお、蓄熱システム１は建物であれば高層ビルに限らず、低層マンションや一戸建てに用いられてもよい。
このような蓄熱システム１は、概略的に断熱空間ＡＳと、潜熱蓄熱材Ｈと、自然換気装置（制御手段）ＮＶとを備えている。
断熱空間ＡＳは、外気と遮断された空間であって、室内空間ＩＤＳと蓄熱空間ＨＳＳとからなっている。室内空間ＩＤＳは上記の如く人が居住又は活動するスペースであって、蓄熱空間ＨＳＳは潜熱蓄熱材Ｈが設置される空間である。特に本実施形態において室内空間ＩＤＳは、蓄熱空間ＨＳＳと隣接する構造となっており、例えば図１に示すように、床材（仕切材の一例であって、後述のフロアプレートＦＣ）を介して蓄熱空間ＨＳＳと隣接する構造となっている。
なお、断熱空間ＡＳは外気と遮断された空間であるが、自然換気装置ＮＶによる換気、窓の開放による換気、及び室内空間ＩＤＳに別途取り付けられた換気口等による換気については、この限りではない。また、蓄熱空間ＨＳＳは、上記に限らず、天井材や壁材（仕切材の一例）を介して室内空間ＩＤＳに隣接する構造となっていてもよいし、ファサード部や壁部のダブルスキン等によって画成された空間であってもよい。以下では、室内空間ＩＤＳが床材を介して蓄熱空間ＨＳＳと隣接する構造を例に説明する。
自然換気装置ＮＶは、蓄熱空間ＨＳＳへの外気の導入及び遮断を制御するものである。この自然換気装置ＮＶは、外気の導入側となる第１換気装置ＮＶ１と、蓄熱空間ＨＳＳの内気を排出する第２換気装置ＮＶ２とからなっている。なお、通気性の観点から第１換気装置ＮＶ１と第２換気装置ＮＶ２とは、蓄熱空間ＨＳＳを画定する壁のうち、対向する壁にそれぞれ設けられることが好ましい。
このような自然換気装置ＮＶは、窓サッシ部やペリカウンターに組み込まれたり外壁に取り付けられたりするものであって、電気制御によらず外気風速に応じて自然に風量が制御されたり強風時には閉鎖したりするものであり、電気制御により外気等の取り込みや内気の排出を遮断できるものである。このような自然換気装置ＮＶを用いることで、自然に外気を取り込んで、潜熱蓄熱材Ｈに対して冷温熱の貯蔵を行わせ、外気温度が蓄熱に不適切な場合には電気制御によって外気を遮断するようにして、省電力で適切な蓄熱を行うことができる。なお、省電力性には劣るが、自然換気装置ＮＶに代えて電気制御されるファンと開閉口などから構成するようにしてもよい。
ここで、本実施形態に係る潜熱蓄熱材Ｈは、摂氏５度以上摂氏３０度以下の範囲に融点又は凝固点をもつものであり、好ましくは摂氏１５度以上摂氏２６度以下の範囲に融点又は凝固点をもち、より好ましくは摂氏１８度以上摂氏２３度以下の範囲に融点または凝固点をもつ常温潜熱蓄熱材である。なお、好ましい範囲は蓄熱システム１が使用される国や地域などによって多少変動する。具体的に常温の温度帯の潜熱蓄熱材Ｈとしては、パラフィン系、無機塩水和物系、及び糖類等が挙げられ、建築に大量に使用することから不燃性であることが望ましく、そのためには無機塩水和物（例えば塩化カルシウム水和物や、硫酸ナトリウム水和物）がよい。
さらに、本実施形態においては、蓄熱空間ＨＳＳと外気との熱抵抗が、蓄熱空間ＨＳＳと室内空間ＩＤＳとの熱抵抗よりも大きくされている。具体的に蓄熱空間ＨＳＳと外気との熱貫流率は外壁平均で好ましくは１Ｗ／ｍ２Ｋ以下であり、より好ましくは０．５Ｗ／ｍ２Ｋ以下（例えば０．４６Ｗ／ｍ２Ｋ）である。これに対して、蓄熱空間ＨＳＳと室内空間ＩＤＳとは、１５Ｗ／ｍ２Ｋ以下の熱貫流率であればよく、具体的には２～１０Ｗ／ｍ２Ｋの熱貫流率である。このような熱貫流率であると、蓄熱空間ＨＳＳの冷温熱は、外部よりも室内空間ＩＤＳに対して選択的に漏洩することとなる。しかも、蓄熱空間ＨＳＳには常温の温度帯の潜熱蓄熱材Ｈが設置されていることから、快適温度が漏洩してくることとなり、漏洩を利用した冷暖房を行うことができる。
また、本実施形態に係る蓄熱システム１は、蓄熱空間ＨＳＳに、複数のトレイＴと、袋状容器（容器）Ｂと、ヒートシンクＨＳとを備えている。
複数のトレイＴは、潜熱蓄熱材Ｈが収納された袋状容器Ｂを載置するためのものであって、本実施形態において床下の床スラブＦＳ上に載置されている。このようなトレイＴによって、袋状容器Ｂが損傷したときに漏れ出した潜熱蓄熱材Ｈを受け止めると共に、周囲の空気が露点以下に冷やされて結露した場合の結露水についても受け止めることとなる。特に潜熱蓄熱材Ｈが床スラブＦＳの材料であるコンクリート等には有害である場合には、これを食い止める役割を果たす。なお、念のため床スラブＦＳは耐塩コンクリートで形成されているか、塗装されていることが好ましい。
図２は、本実施形態に係る蓄熱システム１の一部平面図である。本実施形態に係る蓄熱システム１は、図１及び図２に示す複数のフロアプレートＦＣによって蓄熱空間ＨＳＳと室内空間ＩＤＳとが仕切られた構造となっている。複数のフロアプレートＦＣは、複数のペデスタルＰＤによって４隅が支えられるものである。複数のペデスタルＰＤは、フロアを平面視した場合に縦方向及び横方向に一定間隔で配置された柱部材であって、床スラブＦＳ上に配置されている。このようなフロア構造は、例えばフリーアクセスフロア（又はＯＡフロアやフォルスフロアなど）と称呼される。なお、本実施形態において潜熱蓄熱材Ｈは相当の重量となることから、床スラブＦＳ上に配置することが好ましい。すなわち、蓄熱空間ＨＳＳは床スラブＦＳの直上に位置することが好ましい。
複数のトレイＴは、フリーアクセスフロア内（すなわち蓄熱空間ＨＳＳ内）に収納されるように、床スラブＦＳ上に載置される。ここで、複数のトレイＴは、平面視した場合において複数のフロアプレートＦＣと略同寸法となっている。さらに、複数のトレイＴは、床スラブＦＳ上に載置するために、複数のペデスタルＰＤをよける切欠部Ｔ１が４隅に形成されている。これにより、複数のトレイＴを隙間なく並べ、面積効率良く設置し床スラブＦＳの全面等をカバーすると共に、トレイＴの切欠部Ｔ１にペデスタルＰＤを合わせるように載置でき、ペデスタルＰＤの位置決めを容易に行うことができる。
図３は、図２に示した複数のトレイＴの変形例を示す平面図である。図３に示すように、変形例に係るトレイＴ’は、フロアプレートＦＣの２倍（２以上の整数倍の一例）の大きさを縦方向及び横方向に有する寸法となっている。また、変形例に係るトレイＴ’は、４隅及び各辺の中間部など、ペデスタルＰＤをよけるように所定の箇所に切欠部Ｔ１’が形成されている。さらに、変形例に係るトレイＴ’は、中央部など所定の箇所にペデスタルＰＤが貫通する孔部Ｔ２’が形成されている。このような構成である場合も図２に示すトレイＴと同様に、複数のトレイＴ’を隙間なく並べ、面積効率良く設置し床スラブＦＳの全面等をカバーすると共に、トレイＴ’の切欠部Ｔ１’及び孔部Ｔ２’にペデスタルＰＤを合わせるように載置でき、ペデスタルＰＤの位置決めを容易に行うことができる。
図４は、図２に示したトレイＴの断面図である。図４に示すように、トレイＴは、床スラブＦＳの設置面となる底壁Ｔ３と、潜熱蓄熱材Ｈを収納した袋状容器Ｂの載置面となる中間壁Ｔ４とが上下に離間しており、これらの間に空気による断熱層ＡＬが形成されている。すなわち、トレイＴは、床スラブＦＳと袋状容器Ｂに収納された潜熱蓄熱材Ｈとを断熱する断熱層ＡＬを有することとなる。これにより、内断熱の建物など、床スラブＦＳと断熱する必要がある場合に断熱性を確保することができ、貯蔵した冷温熱の床スラブＦＳを介した漏洩量を抑えることとなる。
さらに、図２に示すように、複数のトレイＴは、袋状容器Ｂの破損を検出するためのセンサＳを備えている。センサＳは、例えば重量センサ、圧力センサ及び濡れセンサのいずれか１つ以上によって構成されている。センサＳは、検出信号を他の機器等に送信するようになっており、袋状容器Ｂの破損を検出した場合には、他の機器等から警報が鳴ったりエラーメッセージが管理者に通知されたりすることとなる。
ここで、潜熱蓄熱材Ｈが塩化カルシウム水和物である場合、塩化カルシウム水和物には潮解性があり、袋状容器Ｂが損傷した場合には周囲の空気中の水分を吸収しながらスラリー状にトレイＴに溜る。このため、トレイＴに液だまりを設けておき、そこに漏れセンサを設置していれば、袋状容器Ｂの損傷（破損）を検知することができる。
また、潜熱蓄熱材Ｈが硫酸ナトリウム水和物である場合、硫酸ナトリウム水和物は通常の湿度環境において風解性があり、袋状容器Ｂが損傷した場合には周囲に水分を蒸散して重量が減少する。このため、重量の減少を圧力センサや重量センサによって検知することで、袋状容器Ｂの損傷（破損）を検知することができる。なお、図２においてはトレイＴの中間壁Ｔ４（図４参照）上にセンサＳが設けられているが、これに限られるものではない。例えばトレイＴの下面（底壁Ｔ３の下面）に、潜熱蓄熱材ＨとトレイＴの自重を支えて床スラブＦＳに荷重を伝える突起部を設けておき、そこに圧力センサや重量センサを設けるようにしてもよい。
また、センサＳは、重量センサ、圧力センサ及び濡れセンサに限られるものではなく、袋状容器Ｂの破損を検出可能であれば、受発光素子からなる光センサなど、他のセンサが用いられてもよい。
図５は、図２に示した袋状容器Ｂの一例を示す斜視図であり、（ａ）は第１の例を示し、（ｂ）は第２の例を示し、（ｃ）は第３の例を示している。図５（ａ）に示す袋状容器Ｂ１は、重ね合わされた２枚のフィルムシートの上下辺及び左右辺に相当する箇所をヒートシールにより圧着し、所定箇所に開閉可能な開口部ＡＰを形成したものである。開口部ＡＰは、例えばペットボトルのキャップ部分と同様の構造によって構成可能である。袋状容器Ｂは、開口部ＡＰの開放時に内部と外部が連通状態となり、閉塞持には袋状容器Ｂの内部と外部とが遮断された状態となる。なお、袋状容器Ｂ１は、内部に潜熱蓄熱材Ｈが充填されるのと同時に、上下辺及び左右辺がヒートシールされるものであって開口部ＡＰを備えないものであってもよい。
図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示す袋状容器Ｂ２，Ｂ３は、折り畳み可能なフィルム製の容器となっており、展開時において略立方体形状又は直方体形状となる。この袋状容器Ｂ２，Ｂ３は、展開時において上面となる部位に開閉可能な開口部ＡＰが形成されている。なお、折り畳んだときの形態（非展開時の形態）は、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すものに限らず、様々な形態とすることが可能である。また、開口部ＡＰは、図５（ａ）に示すものと同様である。
上記のような袋状容器Ｂは、フィルム製で折り畳み可能であることから持ち運びに優れることとなる。また、フィルム製の袋状容器Ｂであると、その外壁が薄膜であることから、蓄熱空間ＨＳＳにおける空気との熱交換を円滑に行い易い構造といえる。なお、袋状容器Ｂは、蓄熱空間ＨＳＳにおける空気との熱交換を円滑に行い易くするために（特に後述するように袋状容器Ｂの上部にヒートシンクＨＳが載置されることから）封入持に空気が入らないようにすることが好ましい。
また、潜熱蓄熱材Ｈの凝固時における膨張に対応できるように、袋状容器Ｂの最大体積よりもやや小さい体積分の潜熱蓄熱材Ｈを封入することが好ましい。さらに、シーズンを超えた冷温熱の利用を行うためには、床面積１平方メートルあたり１ｋＷｈ以上の蓄熱容量又は２０ｋｇ以上の重量をもつ潜熱蓄熱材Ｈが封入されることが好ましい。
再度図１を参照する。ヒートシンクＨＳは、伝熱特性の良いアルミニウム、鉄、銅などの金属材料により構成される金属部材であって、表面積を大きくするために互いに平行に配置される多数の放熱フィンを有している。本実施形態においてヒートシンクＨＳは、袋状容器Ｂの上に載置されている。特に、本実施形態では袋状容器Ｂがフィルム製の薄膜構造であるため、袋状容器Ｂの上にヒートシンクＨＳを載せるだけで袋状容器ＢがヒートシンクＨＳを受け止め可能な形状に柔軟に変化し、薄膜の袋状容器Ｂを介してヒートシンクＨＳにより蓄熱空間ＨＳＳの空気と熱伝達させることができる。なお、蓄熱空間ＨＳＳ内の空気は、第１換気装置ＮＶ１から第２換気装置ＮＶ２に向けて流れることから、ヒートシンクＨＳの放熱フィンと空気の流れ方向とが平行となるように、ヒートシンクＨＳを袋状容器Ｂの上に載置することが好ましい。すなわち図１に示す例の場合、図示の関係上、ヒートシンクＨＳの放熱フィンと空気の流れ方向とが直交しているが、直交する関係でなくヒートシンクＨＳの放熱フィンと空気の流れ方向とが平行となるようにヒートシンクＨＳを載置すれば、より一層熱伝達させることができるといえる。
さらに、本実施形態において蓄熱システム１は、ファンＦを有すると共に、フロアプレートＦＣに貫通孔ＴＨが形成されていることが好ましい。ファンＦは、室内空間ＩＤＳの空気を蓄熱空間ＨＳＳに送り込むものである。ファンＦが室内空間ＩＤＳの空気を蓄熱空間ＨＳＳに送り込むことで、フロアプレートＦＣの貫通孔ＴＨを介して蓄熱空間ＨＳＳから冷却又は加熱された空気を室内空間ＩＤＳに取り込むことができる。
図６は、図１に示したフロアプレートＦＣの貫通孔ＴＨの一例を示す斜視図であり、（ａ）は第１の例を示し、（ｂ）は第２の例を示している。
図６（ａ）に示すように、例えばフロアプレートＦＣには、長尺な貫通孔ＴＨがフロアプレートＦＣの対角方向と平行に延びて複数形成されている。このようなフロアプレートＦＣ上には通気性に優れる通気性カーペットＣが置かれることにより、貫通孔ＴＨを介して冷却又は加熱された空気を室内空間ＩＤＳに取り込むことができる。
また、図６（ｂ）に示すように、フロアプレートＦＣに対して大き目の孔を形成し、この孔の周囲を枠部材ＦＭで覆い、この枠部材ＦＭ上に複数の貫通孔ＴＨを有する蓋部材ＬＭを設ける。このような構成であっても、貫通孔ＴＨを介して冷却又は加熱された空気を室内空間ＩＤＳに取り込むことができる。
なお、貫通孔ＴＨの構造は上記に限られるものではなく、種々の構成をとることができる。また、本実施形態においてはフリーアクセスフロアを蓄熱空間ＨＳＳとして利用しているが、これに限らず、例えば蓄熱空間ＨＳＳを天井側に設ける場合には、天井材に貫通孔ＴＨが形成されることとなる。
次に、本実施形態に係る蓄熱システム１の潜熱蓄熱材Ｈの設置方法について説明する。本実施形態に係る設置方法では、工場等にて予め袋状容器Ｂに潜熱蓄熱材Ｈを封入し現地まで運搬する方式ではなく、現地にて潜熱蓄熱材Ｈを封入するようになっている。
まず、潜熱蓄熱材Ｈは工場等から、蒸気で加温できるヒーティングコイルが付いたＩＳＯタンクコンテナ（タンクの一例）や保温・加温機能のついた液体輸送コンテナ（タンクの一例）に入れられた状態で、現地まで運搬される。
また、ピロー包装資材や折り畳んだ状態の袋状容器Ｂを現地まで運搬し、設置階（複数階のうちの特定階）まで運ぶ。これにより、ピロー包装資材や袋状容器Ｂが設置階に用意される（第１工程）。ここで、ピロー包装資材は、長尺なフィルムロールであってもよいし、予め３方がヒートシールされたフィルムであってもよいし、長尺筒状のフィルムであってもよい。これらのピロー包装資材や袋状容器Ｂは運搬性に優れることから、設置階までは比較的容易に運搬することができる。
次いで、ＩＳＯタンクコンテナや液体輸送コンテナに収納される潜熱蓄熱材Ｈを第１ポンプ（ポンプ）によって設置階まで運搬する。このとき、潜熱蓄熱材Ｈは融点よりも摂氏１０度以上高い状態とされ、ポンプ圧送可能な程度の流動性を有した状態となっている（第２工程）。
または、上記に代えて、潜熱蓄熱材Ｈを収納した上記のＩＳＯタンクコンテナや液体輸送コンテナを大型クレーン等によって釣り上げて、コンテナごと潜熱蓄熱材Ｈを設置階に運搬する（第２工程）。
なお、この時点において設置階には、第２ポンプとなる液体充填機が運搬されている。第１工程においてピロー包装資材を運搬していた場合、ピロー包装資材をヒートシールしてなる袋状容器Ｂ内に、液体充填機によって潜熱蓄熱材Ｈが充填され、ヒートシールや開口部ＡＰを閉じることによって封止される（第３工程）。
また、第１工程において折り畳んだ状態の袋状容器Ｂを運搬していた場合、液体充填機によって、袋状容器Ｂの開口部ＡＰを通じて潜熱蓄熱材Ｈが袋状容器Ｂに充填される。充填後、袋状容器Ｂの開口部ＡＰは封止される（第３工程）。
なお、充填に際しては、第２工程における第１ポンプの圧送によってホッパーまで潜熱蓄熱材Ｈを運搬し、ホッパーからの重力落下によって袋状容器Ｂ内に潜熱蓄熱材Ｈが充填されるようになっていてもよい。
その後、袋状容器ＢはトレイＴに乗せられて蓄熱空間ＨＳＳに設置される（第４工程）。
上記のように、現地で潜熱蓄熱材Ｈを袋状容器Ｂに詰める場合には、潜熱蓄熱材Ｈを詰め込んだ袋状容器Ｂを現地まで運搬する場合と比較して運搬作業の軽減を図ることとなる。特に、工場で袋状容器Ｂに詰めて現地まで運搬する場合には、工場から袋状容器Ｂの積み上げ作業等が必要となるが、上記方法であると潜熱蓄熱材Ｈのままタンクに入れて運搬が可能となり、一層作業の軽減を図ることとなる。
次に、本実施形態に係る蓄熱システム１の作用を、図１を参照して説明する。まず、蓄熱空間ＨＳＳには摂氏５度以上摂氏３０度以下の範囲に融点又は凝固点をもつ潜熱蓄熱材Ｈが設置されている。このため、潜熱蓄熱材Ｈは室内空間ＩＤＳの居住等する者の快適温度帯のものとなる。
さらに、蓄熱空間ＨＳＳと外気との熱抵抗が、蓄熱空間ＨＳＳと室内空間ＩＤＳとの熱抵抗よりも大きくされていることから、潜熱蓄熱材Ｈからの冷温熱は室内空間ＩＤＳへ選択的に漏洩することとなり、漏洩を利用して室内空間ＩＤＳを快適温度とする冷房及び暖房が可能となる。すなわち、本実施形態では、従来問題視していた漏洩を逆に利用して冷暖房を行うこととなる。
加えて、潜熱蓄熱材Ｈが快適温度帯であることから、例えば冷熱を貯蔵したい夏直前においても偶然気温が低く潜熱蓄熱材Ｈの凝固点以下となる日が存在すれば冷熱を蓄えることができ、同様に温熱を貯蔵したい冬直前においても偶然気温が高く潜熱蓄熱材Ｈの融点以上となる日が存在すれば温熱を蓄えることができ、逐次冷温熱の貯蔵の機会が与えられることから、潜熱蓄熱材Ｈの軽量化を図ることとなる。
すなわち、従来のように、融点及び凝固点を摂氏０度とする水を蓄熱材として用いた場合には、快適温度帯ではないことから、快適温度帯を下回る温度（例えば摂氏０度以下）でしか、冷熱を貯蔵できなくなる。このため、夏直前に冷熱を蓄える機会がなく、冬に貯蔵した冷熱を夏まで漏洩が少ないまま維持する必要があるが、本実施形態では逐次冷熱を貯蔵する機会が与えられて潜熱蓄熱材Ｈの軽量化を図ることとなる。温熱貯蔵時も同様である。
このようにして、本実施形態に係る蓄熱システム１によれば、蓄熱空間ＨＳＳには摂氏５度以上摂氏３０度以下の範囲に融点又は凝固点をもつ潜熱蓄熱材Ｈが設置されるため、潜熱蓄熱材Ｈは快適温度帯のものとなる。さらに、蓄熱空間ＨＳＳと外気との熱抵抗が、蓄熱空間ＨＳＳと室内空間ＩＤＳとの熱抵抗よりも大きくされていることから、潜熱蓄熱材Ｈからの冷温熱は室内空間ＩＤＳへ選択的に漏洩することとなり、漏洩を利用して室内空間ＩＤＳを快適温度とする冷房及び暖房が可能となる。加えて、快適温度帯の潜熱蓄熱材Ｈであることから、例えば冷熱を貯蔵したい夏直前においても偶然気温が低く潜熱蓄熱材Ｈの凝固点以下となる日が存在すれば冷熱を蓄えることができ、同様に温熱を貯蔵したい冬直前においても偶然気温が高く潜熱蓄熱材Ｈの融点以上となる日が存在すれば温熱を蓄えることができ、逐次冷温熱の貯蔵の機会が与えられることから、潜熱蓄熱材Ｈの軽量化を図ることができる。従って、冷暖房の双方が可能であって、シーズンを超えて蓄熱する際の潜熱蓄熱材Ｈの使用重量の軽減を図ることができる。
また、潜熱蓄熱材Ｈは袋状容器Ｂ内に収納されて複数のトレイＴ上に載置されるため、袋状容器Ｂが損傷したときに漏れ出した潜熱蓄熱材Ｈを受け止めることができると共に、周囲の空気が露点以下に冷やされて結露した場合の結露水についても受け止めることができる。
また、フィルム製の袋状容器Ｂを用いるため、薄膜の袋状容器Ｂを介して蓄熱空間ＨＳＳの空気と熱伝達させることができ、凝固点や融点に対して小さな温度差の冷温熱を更に効率よく取り込み貯蔵したり、放熱したりすることができる。
また、フィルム製の袋状容器Ｂ上に載置されるヒートシンクＨＳをさらに備えるため、フィルムという薄膜によりヒートシンクＨＳを載せるだけで袋状容器Ｂがヒートシンクを受け止め可能な形状となり、ヒートシンクＨＳにより蓄熱空間ＨＳＳの空気と熱伝達させることができ、凝固点や融点に対して小さな温度差の冷温熱を更により一層効率よく取り込み貯蔵したり、放熱したりすることができる。
また、複数のトレイＴは、フロアプレートＦＣと略同寸法であって４隅にペデスタルＰＤをよける切欠部Ｔ１が形成されているため、複数のトレイＴを隙間なく並べ、面積効率良く設置し床スラブＦＳの全面等をカバーすると共に、トレイＴの切欠部Ｔ１にペデスタルＰＤを合わせるように載置でき、ペデスタルＰＤの位置決めを容易に行うことができる。また、複数のトレイＴ’がフロアプレートの２以上の整数倍の大きさを縦方向及び横方向に有する寸法である場合も同様に、複数のトレイＴ’を隙間なく並べ、面積効率良く設置し床スラブＦＳの全面等をカバーすると共に、トレイＴ’の切欠部Ｔ１’及び孔部Ｔ２’にペデスタルＰＤを合わせるように載置でき、ペデスタルＰＤの位置決めを容易に行うことができる。
また、床面積１平方メートルあたり１ｋＷｈ以上の蓄熱容量又は２０ｋｇ以上の重量を持つ潜熱蓄熱材Ｈが設置されるため、潜熱蓄熱材Ｈについてシーズンを超えた冷温熱の利用に適した量とすることができる。
また、複数のトレイＴは、袋状容器Ｂ内に収納された潜熱蓄熱材Ｈと床スラブＦＳとの間に、両者を断熱するための断熱層ＡＬを有するため、内断熱の建物など、床スラブＦＳと断熱する必要がある場合に断熱性を確保することができ、貯蔵した冷温熱の床スラブＦＳを介した漏洩量を抑えることができる。
また、複数のトレイＴは、袋状容器Ｂの破損を検出するための重量センサ、圧力センサ又は濡れセンサ等のセンサＳを有するため、袋状容器Ｂが破損して袋状容器Ｂ内から潜熱蓄熱材Ｈが風解した場合にはこれを重量センサや圧力センサによって検知でき、また潜熱蓄熱材Ｈが漏れ出した場合にはこれを濡れセンサによって検知することができる。
また、蓄熱空間ＨＳＳは、室内空間ＩＤＳの床材（天井材でも可）を介して室内空間ＩＤＳに隣接しており、床材には、貫通孔ＴＨが形成されているため、貫通孔ＴＨを介して蓄熱空間ＨＳＳの潜熱蓄熱材Ｈが貯蔵する冷温熱を室内空間ＩＤＳに提供することができる。
また、本実施形態に係る蓄熱システム１における潜熱蓄熱材Ｈの設置方法によれば、開口部ＡＰを有すると共にピロー包装資材又は折り畳み可能なフィルム製の袋状容器Ｂを特定階において用意する工程を有するため、持ち運びに便利なピロー包装資材や袋状容器Ｂを用意することとなる。また、潜熱蓄熱材Ｈを第１ポンプによる圧送又は潜熱蓄熱材Ｈを収納したタンクを釣り上げにより特定階まで運搬し、ピロー包装資材をヒートシールしてなる袋状容器Ｂや折り畳み可能なフィルム製の袋状容器Ｂ内に潜熱蓄熱材Ｈを充填のうえ封止するため、現地で潜熱蓄熱材Ｈを袋状容器Ｂに詰めることとなり、既に潜熱蓄熱材Ｈを詰め込んだ袋状容器Ｂを運搬する場合と比較して運搬作業の軽減を図ることとなる。特に、工場で容器に詰めて現地まで運搬する場合には、工場から袋状容器Ｂ等の積み上げ作業等が必要となるが、上記方法では潜熱蓄熱材Ｈのままタンク等に入れて運搬が可能となり、作業の一層の軽減を図ることとなる。そして、潜熱蓄熱材Ｈを封入した袋状容器Ｂを特定階における蓄熱空間ＨＳＳに設置するため、全体として潜熱蓄熱材Ｈの設置作業の軽減を図ることができる。
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、可能な範囲で適宜他の技術を組み合わせてもよい。さらに、可能な範囲で公知又は周知の技術を組み合わせてもよい。
例えば、上記実施形態において蓄熱空間ＨＳＳは複数のフロアプレートＦＣを介して室内空間ＩＤＳに隣接しているが、これに限らず、天井材や壁材（仕切材の一例）を介して室内空間ＩＤＳに隣接する構造となっていてもよいし、ファサード部や壁部のダブルスキン等によって画成された空間であってもよい。
また、上記実施形態では建物が内断熱である場合を想定して説明したが、建物が外断熱である場合以下のように構成されてもよい。まず建物が外断熱である場合には、断熱性が高い外皮により建物を覆っていることとなる。このため、建物の躯体は断熱空間ＡＳの中に位置することとなる。よって、躯体を蓄熱材料として用いるようにしてもよい。この場合において、潜熱蓄熱材Ｈは床スラブＦＳと熱伝達可能に設置するとよい。特にトレイＴを用いる場合には、例えばトレイＴを一重底としたり、伝熱性の良い金属製にて構成したりするなどすればよい。
さらに、建物が外断熱である場合において、蓄熱・放熱の効果を直上の室内空間ＩＤＳに対して限定的に作用させるには、床スラブＦＳの下面に例えばアルミ蒸着シートと発泡シートを貼り合わせたり発泡剤を吹き付けたりした断熱層を設けるか、床スラブＦＳの直下の室内空間ＩＤＳの天井材に断熱性の高いものを使用するとよい。また、床スラブＦＳ直下の室内空間ＩＤＳに限定的に作用させたい場合には、潜熱蓄熱材Ｈの上に例えばアルミ蒸着シートと発泡シートを貼り合わせた断熱層を設けておくか、断熱性の高いフロアプレートＦＣを用いるとよい。また、直上、直下両方の室内空間ＩＤＳに作用させるようにしてもよい。
なお、念のため記載するが、建物が日本国内で一般的である内断熱である場合、外気に対する断熱は断熱層を躯体の内部空間に設けることでなされており、躯体は断熱空間ＡＳの外にある。すなわち、内断熱仕様の建物の場合、躯体を介した外気への放熱を抑制するために、蓄熱空間ＨＳＳを躯体から断熱することが望ましい。その場合、潜熱蓄熱材Ｈを床スラブＦＳ上に設置するときは、上記した断熱層ＡＬを有したトレイＴを用いるなどして、潜熱蓄熱材Ｈを床スラブＦＳから断熱するように設置することが必要となる。なお、この場合、蓄熱・放熱の効果は直上の室内空間に対して限定的に作用させることとなる。
また、本実施形態ではトレイＴ上に４つの袋状容器Ｂが載置されるが、これに限らず、１～３個又は５個以上載置されるようになっていてもよい。特に、複数個の袋状容器Ｂを用いる場合には、数百ｇから２０ｋｇ程度の容量に小分けされることとなり、長期間溶融状態が続いても成分の分離による問題を回避することができると共に、充填後に運ぶ工程がある場合には作業性の観点からも好適である。
加えて、トレイＴは、スタッキング可能な形状であることが好ましい。例えば図４に示すトレイＴの側壁ＴＷを上方側がやや開くようにすることで、すなわちトレイＴを断面亀甲括弧形状とすることで、下方側のトレイＴの中間壁Ｔ４と上方側のトレイＴの底壁Ｔ３とが接触するようにして、複数のトレイＴをスタッキングさせることができる。これにより、トレイＴについても持ち運びし易いものとすることができる。
１ ：蓄熱システム
ＡＳ ：断熱空間
ＩＤＳ ：室内空間
ＨＳＳ ：蓄熱空間
Ｈ ：潜熱蓄熱材
Ｂ，Ｂ１～Ｂ３：袋状容器（容器）
ＡＰ ：開口部
ＮＶ ：自然換気装置（制御手段）
Ｔ，Ｔ’：トレイ
Ｔ１，Ｔ１’ ：切欠部
Ｔ２' ：孔部
Ｔ３ ：底壁
Ｔ４ ：中間壁
ＡＬ ：断熱層
ＴＷ ：側壁
ＨＳ ：ヒートシンク
Ｆ ：ファン
ＴＨ ：貫通孔
ＦＣ ：フロアプレート
ＦＳ ：床スラブ
ＰＤ ：ペデスタル
Ｓ ：センサ

Claims (10)

  1. 室内空間と、
    前記室内空間に隣接すると共に摂氏１８度以上摂氏２３度以下の範囲に融点又は凝固点をもつ潜熱蓄熱材が設置された蓄熱空間と、
    前記蓄熱空間への外気の導入及び遮断を制御する制御手段と、を備え、
    前記蓄熱空間と外気との熱抵抗が、前記蓄熱空間と前記室内空間との熱抵抗よりも大きくされ、
    前記蓄熱空間と外気との熱貫流率は外壁平均で１Ｗ／ｍ２Ｋ以下であり、
    前記蓄熱空間と前記室内空間との熱貫流率は２Ｗ／ｍ２Ｋ以上１５Ｗ／ｍ２Ｋ以下である
    ことを特徴とする蓄熱システム。
  2. 前記蓄熱空間に設置される複数のトレイを有し、
    前記複数のトレイには、前記潜熱蓄熱材を収納した容器が載置される
    ことを特徴とする請求項１に記載の蓄熱システム。
  3. 前記容器はフィルム製の袋状容器である
    ことを特徴とする請求項２に記載の蓄熱システム。
  4. 前記袋状容器に対して載置されるヒートシンクをさらに備える
    ことを特徴とする請求項３に記載の蓄熱システム。
  5. 前記蓄熱空間は、床スラブの直上に位置しており、床面積１平方メートルあたり１ｋＷｈ以上の蓄熱容量又は２０ｋｇ以上の重量を持つ前記潜熱蓄熱材が設置される
    ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の蓄熱システム。
  6. 前記複数のトレイは、前記容器内に収納された前記潜熱蓄熱材と床スラブとの間に、両者を断熱するための断熱層を有する
    ことを特徴とする請求項５に記載の蓄熱システム。
  7. 前記複数のトレイは、前記容器の破損を検出するためのセンサを有する
    ことを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の蓄熱システム。
  8. 前記蓄熱空間は、前記室内空間の天井材又は床材である仕切材を介して前記室内空間に隣接しており、
    前記仕切材には、貫通孔が形成されている
    ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の蓄熱システム。
  9. 室内空間と、
    前記室内空間に隣接すると共に摂氏５度以上摂氏３０度以下の範囲に融点又は凝固点をもつ潜熱蓄熱材が設置された蓄熱空間と、
    前記蓄熱空間への外気の導入及び遮断を制御する制御手段と、を備え、
    前記蓄熱空間と外気との熱抵抗が、前記蓄熱空間と前記室内空間との熱抵抗よりも大きくされ、
    前記蓄熱空間に設置される複数のトレイを有し、
    前記複数のトレイには、前記潜熱蓄熱材を収納した容器が載置され、
    平面視して縦方向及び横方向に一定間隔で配置された複数のペデスタルによって４隅が支えられる複数のフロアプレートによって、前記室内空間と前記蓄熱空間とは仕切られており、
    前記複数のトレイは、前記フロアプレートと略同寸法であって４隅にペデスタルをよける切欠部が形成され、又は、前記フロアプレートの２以上の整数倍の大きさを縦方向及び横方向に有する寸法であって、ペデスタルをよける複数の切欠部と、ペデスタルが貫通するための孔部とが形成されている
    ことを特徴とする蓄熱システム。
  10. 複数階のうちの特定階における室内空間と、前記室内空間に隣接すると共に摂氏５度以上摂氏３０度以下の範囲に融点又は凝固点をもつ潜熱蓄熱材が設置された蓄熱空間と、前記蓄熱空間への外気の導入及び遮断を制御する制御手段と、を備え、前記蓄熱空間と外気との熱抵抗が、前記蓄熱空間と前記室内空間との熱抵抗よりも大きくされている蓄熱システムにおける潜熱蓄熱材の設置方法であって、
    ピロー包装資材又は折り畳み可能なフィルム製の袋状容器を前記特定階において用意する第１工程と、
    前記融点より摂氏１０度以上高い温度とした前記潜熱蓄熱材をポンプによる圧送又は前記潜熱蓄熱材を収納したタンクを釣り上げにより前記特定階まで運搬する第２工程と、
    前記第１工程においてピロー包装資材が用意された場合、当該ピロー包装資材をヒートシールしてなる袋状容器内に、前記第２工程にて運搬された潜熱蓄熱材を前記特定階で充填のうえ封止し、前記第１工程において折り畳み可能なフィルム製の袋状容器が用意された場合、当該袋状容器内に、前記第２工程にて運搬された潜熱蓄熱材を前記特定階で充填のうえ封止する第３工程と、
    前記第３工程において潜熱蓄熱材が封入された袋状容器を前記特定階における前記室内空間に隣接する前記蓄熱空間に設置する第４工程と、
    を備えることを特徴とする潜熱蓄熱材の設置方法。
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