JPH0114492B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は潜熱型蓄熱剤を利用した暖房方法およ
びその蓄熱装置に関する。

従来技術 従来、野菜や花などの栽培に用いられる温室は
冬季でも昼間は室温が上昇しすぎ、夜間は室温が
急激に降下することがあり窓を開放して室温の上
昇を防いだり、夜間には重油を燃焼させて暖房す
ることが必要となつていた。

そのため、地中や水槽に昼間の熱を蓄熱して夜
間の温度降下を防ぐ方法もあるが地中の水分を蒸
発させるのに熱が消費されたり、水槽が極めて大
容量になつてしまう欠点があつた。

近年特公昭58−31169号公報のように、潜熱型
蓄熱剤を温度暖房に利用することが提案されてい
る。潜熱型蓄熱剤は室温を一定に保つことと、蓄
熱容量を削減することに有益である。しかしなが
ら、潜熱型蓄熱剤はその特性として蓄熱時および
放熱時の温度差が小さく、熱交換率が低下して性
能が充分発揮できない。そして昼間の空気熱を夜
間放熱するのみでは夜間の必要維持温度の比較的
高い温室メロンや洋ランのような品種の栽培には
不適当である。

また、現在、温度栽培が直面している問題に、
夜間の多湿の問題がある。夜間の温度降下に伴つ
て相対湿度が上昇し作物の表面に結露を生じこれ
が病害発生の原因となる。夜間の結露を防ぐため
に昼間の温度の天窓を開放して換気し温度内の湿
度を低下させ、夜間に温度が降下して相対湿度が
上昇しても結露の生じない程度まで昼間の温室内
の湿度を低下させる方法が一般的に採用されてい
る。しかし、この方法では、天窓を開放すること
により温度内の空気温が低下して蓄熱槽に充分蓄
熱できる熱を供給できないという欠点がある。

発明の目的 本発明の目的は、温室を暖房する方法とその装
置を提供することにある。本発明の他の目的は、
潜熱型蓄熱剤の蓄放熱性能を充分に発揮させるこ
とができ、それゆえ、夜間維持温度の高い作物に
も好適な暖房方法および装置を提供することにあ
る。本発明のさらに他の目的は、作物に好ましい
温度と湿度を維持しうる暖房方法および装置を提
供することにある。

発明の要旨 本発明の暖房方法は、潜熱型蓄熱剤を有する蓄
熱槽と圧縮式ヒートポンプとを組合わせて温室内
に配置し、蓄熱の際は空気をヒートポンプの凝縮
器により加熱しその熱を潜熱型蓄熱剤に与え、次
いで、ヒートポンプの蒸発器により冷却して放出
し、放熱の際は空気を一旦ヒートポンプの蒸発器
により冷却して潜熱型蓄熱剤からの放熱を促進し
たのちヒートポンプの凝縮器により加熱して温室
を暖房することを特徴とし、そのことにより上記
目的が達成される。また、本発明の上記暖房方法
を実施するための蓄熱装置は、潜熱型蓄熱剤を有
する蓄熱槽の一方の開口部に圧縮式ヒートポンプ
の凝縮器そして他方の開口部に圧縮式ヒートポン
プの蒸発器をそれぞれ設置されて温室内に配置さ
れ、該凝縮器を蒸発器にそして該蒸発器を凝縮器
に切換える手段もしくは凝縮器、蓄熱槽および蒸
発器を流通する熱媒の流れを逆転させる手段を有
することを特徴とし、そのことにより上記目的が
達成される。

実施例 以下に本発明を実施例について説明する。

本発明の蓄熱装置は、第１図に示すように、蓄
熱槽１とこれに収容された潜熱型蓄熱剤２と、ヒ
ートポンプ３とを有する。蓄熱槽１の一方の開口
部１１および他方の開口部１２にはそれぞれヒー
トポンプ３の熱交換器４および５が配置されてい
る。ヒートポンプ３の圧縮器３０とこれら熱交換
器４および５とは四方切換弁６などの切換弁を介
して接続されている。この切換弁６の操作によ
り、これら熱交換器４および５は交互に凝縮器お
よび蒸発器として機能しうる。熱交換器４および
５の間に設置される膨張弁７は気体の逆流を防止
する逆止弁である。本発明の蓄熱装置はさらにブ
ロアー８を蓄熱槽１の開口部例えば開口部１２に
備え、これにより強制的に槽内に空気流を起こさ
せる。

上記潜熱型蓄熱剤２としては、相変化温度が10
℃〜60℃の蓄熱剤が用いられる。それには、塩化
カルシウム６水和塩、硫酸ナトリウム10水和塩、
臭化カルシウム６水和塩、硝酸カルシウム４水和
塩、酢酸ナトリウム３水和塩、それらの共晶塩な
どが挙げられる。これらが蓄熱槽１内に適当な空
気流通用間隙をもつて積層される。

この蓄熱装置は温室内に設置され、例えば、次
のように使用されうる。

昼間に温室内の温度が20℃程度以上に上昇した
とき、四方切換弁６を作動させ一方の熱交換器４
を凝縮器としそして他方の熱交換器５を蒸発器と
してヒートポンプ３を駆動させる。ブロアー８を
回転させると、温室内の空気が蓄熱槽開口部１
１、凝縮器として作用する熱交換器４（以下凝縮
器４と表示）、蓄熱剤２の間隙および蒸発器とし
て作用する熱交換器５（以下蒸発器５と表示）を
順次通過する。凝縮器４を通過した空気は、第２
図に示すように、凝縮器４からの凝縮熱により加
熱される。この加熱空気流が蓄熱剤２の間隙を通
過する間に蓄熱槽２を加熱し、自らは冷却され
る。加熱された蓄熱剤２は融解蓄熱する。この空
気流はさらに蒸発器５においてこれに熱を与え自
らは冷却され温室内を適温に維持すべく蓄熱槽開
口部１２から系外へ流出する。空気中の水分は液
化してドレインコツク９を介して系外へ排出され
る。空気中の水分はこのようにして除去されるた
め、温室内の湿度は低く維持されうる。蒸発器５
内の、膨張弁７を通過することにより減圧された
熱媒は、圧縮器３０により加圧されて凝縮器とし
て作用する熱交換器４に移送され、それによりヒ
ートポンプ３を駆動させる。このようにして、凝
縮器４において凝縮熱を系内に流入する空気流に
与えるというサイクルをくり返す。昼間の温室内
の温度が20℃程度を下まわるときには、ヒートポ
ンプ３を可動させることなく待機する。

夜間に温室内の温度が維持温度以下に降下した
とき、ヒートポンプ３を作動させる。このとき、
四方切換弁６を操作して一方の熱交換器４を蒸発
器そして他方の熱交換器５を凝縮器に切り換え
る。ブロアー８を回転させると、温室内の空気は
蓄熱槽開口部１１、蒸発器として作用する熱交換
器４（以下蒸発器４と表示）、蓄熱剤２の間隙お
よび凝縮器として作用する熱交換器５（以下凝縮
器５と表示）を順次通過する。蒸発器４を通過し
た空気流は、第３図に示すように、蒸発器４に熱
を与え自らは冷却される。空気中の水分は液化し
てドレインコツク１０を介して系外へ排出され
る。その結果、温室内は防湿される。蒸発器４内
の減圧された熱媒は、圧縮器３０により加圧され
て凝縮器５へ移送され、それによりヒートポンプ
３を駆動する。冷却された空気流は蓄熱剤２の間
隙を通過する間に蓄熱剤２からの潜熱の放熱によ
り加熱される。加熱された空気流はさらに下流の
凝縮器５からの凝縮熱により加熱され温室内を加
温する空気流となつて潜熱槽開口部１２から系外
へ流出する。

上記切換弁６の切換え操作に代えてもしくはこ
れと併用して、熱媒流逆転手段（例えば、ブロア
ー８）を動作させることにより、凝縮器、蓄熱槽
および蒸発器を流通する空気流などの熱媒流を逆
転させても同様な熱の授受効果を奏しうる。熱媒
流としては、蓄熱槽１内を流れる空気流のような
直接の熱媒流のほかに、例えば、蓄熱槽１に満た
されうる水などの間接の熱媒流がある。

実施例 １ 700m²のキウリ栽培ハウスに第１図に示す蓄熱
装置を２台設置した。相変化温度が25℃の潜熱型
蓄熱剤を用いた。この装置の蓄熱容量は
50000kcalである。圧縮式ヒートポンプの能力は
３馬力であつた。この装置を作動させて、10時か
ら14時間までの４時間にわたつて蓄熱を行なつ
た。この間の温室の平均温度は25℃、平均相対湿
度は70％、そして平均除湿量は5.5／hrであつ
た。この蓄熱操作により潜熱型蓄熱剤が完全に融
解していることが確認され、そのまま待機させ
た。

21時に温室内の室温が13℃に低下したのでただ
ちにブロアーを回転させ、蓄熱槽から放熱を行な
つて温室を加温した。室温が15℃に上昇するとブ
ロアーを停止させた。室温が13℃に低下したとき
ブロアーを再び回転させた。同時に、温室内の湿
度が80％以上になれば、四方切換弁６を操作し、
熱交換器４，５の機能を切換えてヒートポンプを
駆動させ加温を行なうとともに除湿を行なつた。
平均除湿量は4.3／hrであつた。このようにし
て翌朝８時までの温室内の室温を13〜15℃、そし
て相対湿度を80％に維持することができた。作物
の表面の結露は見られなかつた。このときの平均
外気温は０℃であつた。

比較例 実施例１のキウリ栽培ハウスにおいて昼間の蓄
熱が完全に完了されたことが確認された状態で、
夜間の放熱時にヒートポンプを作動させずブロア
ーの回転のみで放熱し、加温を行なつた。

22時に温室内の室温が13℃に低下したのでただ
ちに蓄熱槽から放熱を行ない室温を13℃〜15℃に
維持した。放熱開始から６時間経過した翌日の４
時には温室内の室温を13℃に維持することができ
なくなり、温室内に別途用意してある重油燃焼暖
房機を作動させた。この状態を７時まで続けて室
内の温度を維持しなければならなかつた。また、
温室内の相対湿度は90〜100％であり、作物表面
の結露が約２時間にわたつて観測された。これ
は、夜間の加温時にヒートポンプを作動していな
いため、放熱量が不足して温室内を所定温度に維
持ができないことおよび除湿していないため相対
湿度が上昇し結露したことを示す。この時の平均
外気温は0.5℃であつた。

実施例 ２ 350m²のメロン栽培温室に第１図に示す蓄熱装
置を２台設置した。潜熱型蓄熱剤の相変化温度は
28℃であり、この装置１台の蓄熱容量が
40000kcalである。圧縮式ヒートポンプの能力は
３馬力である。この装置を作動させて、11時から
14時30分までの３時間半にわたつて蓄熱を行なつ
た。このときの室内の平均温度は28℃、そして平
均相対湿度は70％であつた。

19時に温室内の室温が20℃に低下したので四方
切換弁６を操作し、熱交換器４，５の機能を切換
えてただちにヒートポンプを作動させ加温を行な
うと同時に除湿を行なつた。蓄熱槽から出る空気
の平均温度は45℃であつた。

温室内の室温が22℃に上昇するとヒートポンプ
を停止させた。そして、室温が20℃に低下したと
き再び駆動させるということをくり返して翌朝８
時まで、温室内の室温を20℃〜22℃に維持するこ
とができた。相対湿度の平均は75％であり、外気
温の平均は５℃であつた。

発明の効果 本発明により以下の効果が達成されうる： １ 潜熱型蓄熱剤を使用することにより蓄熱容量
が小さくなる。それゆえ、温室内の有効面積を
大きくすることができる。

２ 潜熱型蓄熱剤を有する蓄熱槽とヒートポンプ
とを組合わせることにより蓄熱剤の蓄熱時と放
熱時との温度差を大きくすることができるの
で、蓄熱装置の性能を充分に発揮させることが
できる。

３ 夜間放熱時にヒートポンプを駆動させること
により高い温度の温風の創製が可能となる。そ
れゆえ、温室メロンや洋ランなどの夜間維持温
度の高い作物にも有効に使用されうる。

４ 夜間に温室内の除湿を行なうことができるた
め、作物に好ましい湿度・温度の維持が可能で
ある。それゆえ、多湿と結露による病害を防止
することができる。

５ 夜間放熱時のヒートポンプの駆動により駆動
熱が発生し、これが温室の加温に有効に消費さ
れうるため、蓄熱槽の放熱のみを利用する蓄熱
装置に比較して放熱量が多い。それゆえ、蓄熱
装置の設置台数を少くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蓄熱装置の実施例を示す回路
図、第２図および第３図はそれぞれ昼間および夜
間におけるヒートポンプの熱交換器および蓄熱槽
の間で熱交換された空気のT1〜T4地域における
温度パターンである。 １……蓄熱槽、２……潜熱型蓄熱剤、３……ヒ
ートポンプ、４……一方の開口部の熱交換器、５
……他方の開口部の熱交換器、６……四方切換
弁、７……膨張弁、８……ブロアー、９，１０…
…ドレインコツク、３０……ヒートポンプ圧縮
器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 潜熱型蓄熱剤を有する蓄熱槽と圧縮式ヒート
   ポンプとを組合わせて温室内に配置し、蓄熱の際
   は空気をヒートポンプの凝縮器により加熱しその
   熱を潜熱型蓄熱剤に与え、次いで、ヒートポンプ
   の蒸発器により冷却して放出し、放熱の際は空気
   を一旦ヒートポンプの蒸発器により冷却して潜熱
   型蓄熱剤からの放熱を促進したのちヒートポンプ
   の凝縮器により加熱して温室を暖房することを特
   徴とする暖房方法。 ２ 潜熱型蓄熱剤を有する蓄熱槽の一方の開口部
   に圧縮式ヒートポンプの凝縮器そして他方の開口
   部に圧縮式ヒートポンプの蒸発器がそれぞれ設置
   されて温室内に配置され、該凝縮器を蒸発器にそ
   して該蒸発器を凝縮器に切換える手段もしくは凝
   縮器、蓄熱槽および蒸発器を流通する熱媒の流れ
   を逆転させる手段を有することを特徴とする蓄熱
   装置。 ３ 前記凝縮器を蒸発器にそして前記蒸発器を凝
   縮器に切換える手段が四方切換弁である特許請求
   の範囲第２項に記載の蓄熱装置。 ４ 前記熱媒の流れを逆転させる手段が反転しう
   るブロアーである特許請求の範囲第２項に記載の
   蓄熱装置。