JPH04110534A - 空調用蓄熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は輻射パネル等に使用するのに好適な空調用蓄
熱装置に関する。

（従来の技術） 従来、、蓄熱材に温熱を蓄え、その温熱を冬場の暖房に
用いることは、例えば特開平１−２１７１３５号公報に
より公知である。また、蓄熱材による冷熱や温熱の蓄熱
が可逆的に行われることはよく知られている事柄である
から、蓄熱材に冷熱を蓄え、その冷熱を夏場の冷房に用
いることは容易に可能である。

（発明が解決しようとする課題） ところで、夏場の冷房用蓄熱適温と冬場の暖房用蓄熱適
温との間には比較的大きな差異があり、例えば冷房適温
が２０〜２５°Ｃであるのに対し、暖房適温は３５〜４
５°Ｃであるといわれている。一般に、蓄熱材による蓄
熱や放熱には物質の融解や凝固の際の相変化熱が利用さ
れるが、この蓄熱材の凝固点や融点は近接していること
から冷房適温と暖房適温との両者を得ようとすれば、そ
れぞれの温度に見合う相変化温度を有する各別の蓄熱材
が必要になり、単一の蓄熱材で冷房適温や暖房適温を作
り出すことが困難であるという問題があった。

そこで、本願発明者は、蓄熱材の含有水分量の変化、言
い換えると蓄熱材の濃度変化によってその凝固点や融点
が変化するという事実に着目しこの発明を完成させるに
到った。すなわち、この発明は、蓄熱材に濃度変化を生
しさせてその凝固点や融点を変化させ、その変化を利用
することにより単一の蓄熱体で冷房適温と暖房適温との
両者を作り出すことのできる空調用蓄熱装置を提供する
ことを目的とする。

（課題を解決するための手段） そこで第１請求項記載の空調用蓄熱装置は、水分含有量
によって相変化温度が変化する蓄熱材Ｈと、この蓄熱材
Ｈに水分を供給する水分供給手段２と、蓄熱材Ｈから水
分を除去する水分除去手段Ｐとを備えていることを特徴
としている。

また第２請求項記載の空調用蓄熱装置は、水分含有量に
よって相変化温度が変化する吸湿性蓄熱材Ｈと、この吸
湿性蓄熱材Ｈと大気との間を区画すると共に、水蒸気の
通過を許容する多孔質プレート７とを備え、夏期高湿時
には大気からの吸湿によって上記吸湿性蓄熱材Ｈの吸湿
水分量を増大させてその相変化温度を低下させる一方、
冬期低湿時には大気への放湿によって上記吸湿性蓄熱材
Ｈの吸湿水分量を低下させてその相変化温度を上昇させ
るべく構成したことを特徴としている。

さらに第３請求項記載の空調用蓄熱装置は、上記蓄熱材
Ｈがポリエチレングリコール等の多価アルコールである
ことを特徴としている。

第４請求項記載の空調用蓄熱装置は、さらに収納された
蓄熱材Ｈの重量を検出する重量検出手段Ｓを設け、この
重量変化に基づいて水分濃度変化を把握すべく構成した
ことを特徴としている。

（作用） まず第１請求項及び第２請求項記載の空調用蓄熱装置の
作用は次の通りである。すなわち、第１Ｏ図に蓄熱材Ｈ
の水分含有量（蓄熱材濃度）の変化に伴う蓄熱材Ｈの凝
固点と融点の変化を示しであるが、これから明らかなよ
うに、蓄熱材Ｈの凝固点や融点は、水分含有量が多くな
ると低くなり、水分含有量が少なくなると高（なる。し
たがって、脱水によりＡ点まで蓄熱材Ｈの凝固点を上昇
させ、その蓄熱材Ｈに蓄えた温熱を放熱する場合と、水
の添加によりＢ点まで蓄熱材Ｈの融点を下降させ、その
蓄熱材Ｈに蓄えた冷熱を放熱する場合とでは、放熱温度
にｔの差異が生じ、この放熱温度の差異ｔは特定濃度Ｃ
０での蓄熱材Ｈの凝固点と融点との差異１．よりも格段
に大きくなる。そのため、Ａ点とＢ点の温度を適切に選
定できるような蓄熱材Ｈを選択しておくことにより、凝
固点がＡ点に調節された蓄熱材Ｈに蓄えた温熱を冬場の
暖房に利用し、融点がＢ点に調節された蓄熱材Ｈに蓄え
た冷熱を夏場の冷房に利用することができるようになる
。

また第３請求項記載の空調用蓄熱装置におけるポリエチ
レングリコール等の多価アルコールは、入手容易である
と共に、取扱いの容易な蓄熱材Ｈであることから、第１
請求項又は第２請求項記載の空調用蓄熱装置を安価、か
つ容易に構成し得ることになる。

さらに第４請求項記載の空調用蓄熱装置においては、蓄
熱材Ｈの水分濃度変化を蓄熱材Ｈの重量から把握するよ
うにしているので、その検出構成を簡素化し得る。

（実施例） 次にこの発明の空調用蓄熱装置の具体的な実施例につい
て、図面を参照しつつ詳細に説明する。

この発明では、蓄熱材に冷熱を蓄えるときは、水の添加
により蓄熱材の凝固点や融点を降下させておき、蓄熱材
に温熱を蓄えるときは、脱水により蓄熱材の凝固点や融
点を上昇させておく。蓄熱材にはポリエチレングリコー
ルなどの多価アルコールが好適に用いられ、またそのよ
うな蓄熱材に対する水の添加や脱水の方法には、強制的
な水添・脱水方法や、夏場と冬場の湿度の差異を利用し
た自然的な水添・脱水方法などが採用される。

第１図は強制的な水添・脱水方法を説明的に示したもの
であり、水を添加するときは上水道設備などの給水装置
１から給水管（水分供給手段）２を経て蓄熱材Ｈに一定
量の水を供給し、脱水するときは真空ポンプ（水分除去
手段）Ｐを運転することにより多孔質分離膜３を介して
蓄熱材Ｈの含有水分を吸引する。多孔質分離膜３として
は、水蒸気は通過するが、液状の蓄熱材Ｈは通過し得な
い性質を有するものが用いられる。４は吸引管、５は給
水管２に設けられたバルブである。蓄熱材Ｈに用いられ
るポリエチレングリコールは水との相溶性に優れている
ため、供給された水は蓄熱材Ｈに均一に水分が分布し、
蓄熱材Ｈの全体に凝固点や融点のばらつきが生じにくく
なる。

第１○図で説明したように蓄熱材Ｈに給水がなされてそ
の含有水分量が増加すると、蓄熱材）３の凝固点や融点
が下腎する。したがって、第１０図のＢ点で示した融点
を有するに至った蓄熱材Ｈに冷熱を蓄え、それを放熱す
ることにより夏場の冷房適温を得ることができる。また
蓄熱材Ｈが脱水されてその含有水分量が減少すると、蓄
熱材Ｈの凝固点や融点が上昇する。したがって、第１０
図のＡ点で示した凝固点を有するに至った蓄熱材Ｈに温
熱を蓄え、それを放熱することにより冬場の暖房適温を
得ることができる。

第２図は自然的な水添・脱水方法を説明的に示したもの
である。このものは、ケース６に蓄熱材Ｈを溜めておく
と共に、ケース６に多孔質分離膜で作られたプレート７
を装着したものである。多孔質分離膜には水蒸気を通過
させるが液状の蓄熱材Ｈや水を通過させない性質を有す
るものが用いられる。これによると、夏場のように相対
湿度の高いときにはそれに応じて多量の水分が蓄熱材Ｈ
に喋収されて蓄熱材Ｈの凝固点や融点が下降する。

逆に、冬場のように相対湿度の低いときには蓄熱材Ｈか
らの水分放出が行われて蓄熱材Ｈの凝固点や融点が上昇
する。したがって、上述したところと同様にして夏場の
冷房適温や冬場の暖房適温を得ることが可能である。

第３図にポリエチレングリコール（ＰＥＧ１５００　）
の吸湿水分量を示しである。これより明らかなように、
ＰＥＧ１５００の吸湿水分量は、夏場は３０〜４０％で
あって多量の水分を吸収し、冬場は２％であってほとん
ど吸水しない。そのため、ポリエチレングリコールを蓄
熱材Ｈに用いると、夏場と冬場とでは凝固点や融点に大
きな差異を生しさせることが可能になり、冷房適温や暖
房適温を容易に得ることが可能になる。

ところで、この発明方法を利用して冷房適温や暖房適温
を得るには、水添や脱水に伴う蓄熱材の凝固点や融点の
変化を適切に制御する必要がある。

第１０図に示したように蓄熱材の水分含有量とその凝固
点や融点との間には一定の相関関係があるから、水分含
有量を知ることによりそのときの凝固点や融点を知るこ
とができる。水分含有量すなわち蓄熱材濃度を知るため
の手段として一般的には比重計や光学センサーなどが用
いられることが多いが、それらは高価であるという欠点
がある。

そこで、簡単に蓄熱材濃度を知ることのできる方法を次
に説明する。

この方法は、水添・脱水に伴う蓄熱材の重量変化に基づ
いて蓄熱材濃度を知ろうとするものである。

第４図はパネル形の蓄熱ユニットを示しており、８はア
ウターケース、９は補強用の籠形インナーケース、ＩＯ
は多孔質分離膜であり、蓄熱材は多孔質分離膜１０を介
してインナーケース９に収容される。アウターケース８
の底骨材１１とインナーケース９の底面との間に重量セ
ンサーＳが挾み込まれている。なお、アウターケース８
の底骨材１１は第５図のようにＸ形に設けられている。

第６図は上記蓄熱ユニットをさらに具体的に示したもの
で、１２は蓄熱材Ｈの内部に配設された熱媒通路、１３
は蓄熱材Ｈの内部に導入された多孔質分離膜チューブ、
１４は多孔譬分離膜チューブ１３の内部空間に連通され
た吸引管である。

このような蓄熱ユニットによると、第７図に示したよう
に、真空ポンプＰが運転されていないときには蓄熱材Ｈ
が大気中の水分を吸収してその重量を増加させる。また
、真空ポンプＰが運転されると吸引管１４を介して多孔
質分離膜チューブ１３の内部空間が吸引されてその内部
圧力が蓄熱材Ｈの内部圧力よりも低くなり、蓄熱材Ｈに
吸収されている水分が脱水される。そして蓄熱材Ｈの水
分含有量が増大したり減少したりすると、それに伴う蓄
熱材Ｈの重量変化が重量センサーＳ！こ検知される。し
たがって重量センサーＳから電気信号を８し、その信号
によって真空ポンプＰを０Ｎ−ＯＦＦ制御すると、蓄熱
材Ｈの水分含有量が一定範囲内に制御され、暖房適温や
冷房適温を維持することが可能である。

蓄熱ユニットは第４図と第５図に示したような四角形に
限らず、第８図と第９図に示したような丸形にしてもよ
い。丸形にする場合、インナーケース９の中心に突起１
３を設け、その突起１３がアウターケース８の中心に設
けた重量センサーＳの上に重なるようにしておくことか
可能である。

またアウターケース８やインナーケース９の底面に膨ら
みを持たせ、それを住居の天井に取付けておくと、輻射
効果が向上して室内が均等に空調されやすくなるのみな
らず、外観に丸みが付与されて落着きのあるデザインと
なり、インテリア性に優れたものになる。

（発明の効果） 以上のように第１請求項又は第２請求項記載の空調用蓄
熱装置によれば、夏場の冷房適温と冬場の暖房適温を単
一の蓄熱材を用いて実現することが可能になるという効
果がある。

また第３請求項記載の空調用蓄熱装置におけるポリエチ
レングリコール等の多価アルコールは、入手容易である
と共に、取扱いの容易な蓄熱材であることから、第１請
求項又は第２請求項記載の空調用蓄熱装置を安価、かつ
容易に構成し得ることになる。

さらに第４請求項記載の空調用蓄熱装置においては、蓄
熱材の水分濃度変化を蓄熱材の重量から把握するように
しているので、その検呂構成を簡素化し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の空調用蓄熱装置の第１実施例におい
て蓄熱材に対する強制的な水添・脱水方法を説明的に示
した断面図、第２図はこの発明の空調用蓄熱装置の第２
実施例において蓄熱材に対する自然的な水添・脱水方法
を説明的に示した断面図、第３図はポリエチレングリコ
ールの吸湿水分量を示すグラフ、第４図はパネル形の蓄
熱ユニットの側面図、第５図は上記において用いるアウ
ターケースの平面図、第６図は上記蓄熱ユニットの具体
的構成を示す断面図、第７図は蓄熱材の濃度変化と重量
センサーの出力との関係を示すタイムチャート、第８図
は丸形蓄熱ユニットの断面図、第９図は上記丸形蓄熱ユ
ニットのアウターケースの平面図、第１Ｏ図は蓄熱材の
水分量と凝固点と融点の関係を示すグラフである。 Ｈ・・・蓄熱材、Ｐ・・・真空ポンプ（水分除去手段）
、Ｓ・・・重量センサー（重量検呂手段）、２・・・給
水管（水分供給手段）、７多孔質プレート。 特許出顆人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水分含有量によって相変化温度が変化する蓄熱材（
   Ｈ）と、この蓄熱材（Ｈ）に水分を供給する水分供給手
   段（２）と、蓄熱材（Ｈ）から水分を除去する水分除去
   手段（Ｐ）とを備えていることを特徴とする空調用蓄熱
   装置。 ２、水分含有量によって相変化温度が変化する吸湿性蓄
   熱材（Ｈ）と、この吸湿性蓄熱材（Ｈ）と大気との間を
   区画すると共に、水蒸気の通過を許容する多孔質プレー
   ト（７）とを備え、夏期高湿時には大気からの吸湿によ
   って上記吸湿性蓄熱材（Ｈ）の吸湿水分量を増大させて
   その相変化温度を低下させる一方、冬期低湿時には大気
   への放湿によって上記吸湿性蓄熱材（Ｈ）の吸湿水分量
   を低下させてその相変化温度を上昇させるべく構成した
   ことを特徴とする空調用蓄熱装置。 ３、上記蓄熱材（Ｈ）がポリエチレングリコール等の多
   価アルコールであることを特徴とする第１請求項又は第
   ２請求項記載の空調用蓄熱装置。 ４、さらに収納された蓄熱材（Ｈ）の重量を検出する重
   量検出手段（Ｓ）を設け、この重量変化に基づいて水分
   濃度変化を把握すべく構成したことを特徴とする第１請
   求項、第２請求項又は第３請求項記載の空調用蓄熱装置
   。