JPH09243118A - 蓄熱空調機と住宅等の空調方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】空調用熱源として深夜電力などを利用して蓄熱
が行われているが、装置が複雑になっていることに加え
て温度効率、熱効率とも十分でない。特に氷蓄熱におい
ては融解して熱を取り出す時に問題が多い。それらを解
決すると共に換気を主体とした経済的な快適環境を実現
する空調を提供する。 【構成】空調機の熱交換部を蓄熱体で構成し、空調用空
気と直接熱交換するようにする。また給気を給気ユニッ
トで室の床上で吹き出し、快適温度にするため室内空気
と混合する機構を設け、排気は天井最上部で差圧ダンパ
ーを利用して確実ようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、氷蓄熱・温水蓄熱など
深夜電力など余剰電力を利用した空調機と住宅等の空調
方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、深夜電力を利用した蓄熱槽には温
水蓄熱を初めとして最近では冷房用の熱源として氷蓄熱
が利用されている。いずれも蓄熱槽で蓄熱して空調機に
は熱媒体で輸送する方法が取られている。 【０００３】住宅等の空調に関してはルームクーラーな
ど温熱中心のものであり、換気に関しては排気中心で給
気は建物の隙間などから入ってくるとしている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】深夜電力を利用した蓄
熱槽で蓄熱して、空調機には熱媒体で輸送する方法にお
いては輸送用のポンプ設備、同配管設備が必要になる。
また輸送に伴って搬送動力が必要なことはもちろん輸送
用ポンプ動力は熱に熱に変わり空調側から見ると負荷と
なっている。当然のことであるが、これら設備には動力
費の他に運転管理費などの経費が必要となる。 【０００５】氷蓄熱においては蓄熱槽内で行われる氷と
熱媒体との熱交換に伴う熱効率の低下があるとともに氷
溶解に伴う状態変化における熱交換効率の低下など種々
の問題があった。 【０００６】最近住宅等においては機密性が向上し温熱
中心の空調では換気不足を来している。換気設備を有す
る場合においても排気中心の第３種換気法であり、給気
の配慮がないことから給気が確保されず換気不足を来し
ている。また隙間を利用した換気によって室内居住環境
が悪化するなどの欠陥があった。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は、空調機の熱交
換器を蓄熱体で構成する構造とする。従来においてはプ
レートフィン型熱交換器が用いられていたが、これを蓄
熱材を充填した円筒形などの形状をした蓄熱体となし、
この蓄熱体の周囲を空調用空気が流れ、蓄熱材と蓄熱体
の外皮を介して熱交換が行われる。つまり蓄熱材対空気
の熱交換である。（従来の方式では蓄熱材対熱媒体対空
気である。）その他空調機に要求されるフィルター、加
湿器、送風機などは従来型空調機と変わらない。 【０００８】住宅等の空調を温熱中心のものから、換気
を含めたものとする。そのために外気の導入を積極的に
行う。そのために空調機はルームクーラーから外気処理
空調機に変更し、外気の導入によって空調を行う方法を
採用する。 【０００９】外気を導入する空調方法（第２種換気法）
においては、従来のルームクーラーの温熱処理を行う方
法に比較して熱消費が増加して熱的に不経済になること
が懸念されるが、これに対しては本発明者が既に出願し
ている「新鮮空気の導入による下部吹出空調方式（特願
平 ６ー３９３１６号）」を利用する。つまり置換換気
方式の採用で、確実な換気と空調熱負荷の軽減が計れる
方法である。 【００１０】導入外気に対して確実な排気が必要にな
る。排気に排風機を利用すれば簡単であるが、最近の住
宅等の機密性能の向上していることを利用して室の天井
部など最高位置に差圧ダンパーを取り付けることによっ
て解決する。これは空調機を運転すると同時に確実な排
気が確保されるとともに設備費、運転費などの節約に役
立つものである。 【００１１】台所などで排気を必要として換気扇などを
運転した時は、差圧ダンパーは内圧の低下により閉とな
るから台所などの排気風量に支障はない。置換換気方式
の採用で換気効率は高くなり換気風量は少なくなる。も
し排気風量が給気を上回り室内の熱的環境（蓄熱槽を大
量の空調空気通過することによる冷房時の冷え過ぎ、暖
房時の暑すぎ）が確保できない場合に対しては空調機出
口に設置している給気温度検出のサーモスタットの働き
により熱交換部を通過しないで外気を確保するよう外気
取り入れ口を空調機の送風機吸い込み側に設置すること
により解決する。給気温度検出のサーモスタットは室内
に設置したサーモスタットの働きにより設定される。 【００１２】 【作用】本発明は、空調機のプレートフィン型熱交換器
に相当する熱交換器を蓄熱体で構成する構造であるか
ら、蓄熱体の表面と空調空気が直接熱交換することにな
る。したがって従来の独立した蓄熱槽で空調機に熱媒体
を輸送する場合のと比較すると、熱媒体輸送のための配
管設備、ポンプ設備などが不要となるなどシステムが簡
素化され、費用も安くなる。また輸送に伴っての搬送動
力費、運転管理費などの経費が不要となる。氷蓄熱の利
用に際しての温度レベル上昇による熱効率の低下も改善
される。蓄熱空調機においてはこれらの欠点が改善され
た優れた設備となる。 【００１３】外気処理空調機を用いた下部吹出空調方式
の空調装置であるから空調の質として申し分のないもの
であり、空調熱負荷も軽減されるので有利となる。加え
て空調熱源として深夜電力利用の蓄熱を利用するから運
転コストが安くなるのでさらに有利となる。 【００１４】蓄熱空調機において空調の要求に係わらず
蓄熱体の放熱が完了した時は蓄熱時と同様熱源を供給す
れば蓄熱体が熱交換器として働くので何ら支障はない。 【００１５】積極的外気導入と差圧ダンパーによる確実
な排気の確保は、排気中心の換気による換気不足、給気
が建物の隙間などから入って来るとする換気不足を改善
し、隙間風による室の環境悪化の改善、更に換気扇排気
時の排気風量が確保されるなど優れたものとなってい
る。 【００１６】 【実施例】図１は蓄熱空調機の平面図、図２はＡ−Ａ断
面を矢印方向に見た断面図である。蓄熱空調機本体１は
ケーシング２により形成され、熱交換部３には間隙をも
って配列された蓄熱体４が多数収納されている。空調機
の構成は空気の流れにしたがって外気取り入れガラリ
５、ダンパー６、フィルター７を経て熱交換部３に入
る。チャンバー８には給気ファン９（駆動用電動機は図
示を省略している）が設置されている。チャンバー８に
は加湿装置を設けるが、図示を省略している。 【００１７】この空調機本体１の設置は屋上などのスラ
ブ１０上に基礎１１設けて設置されている。更に熱交換
部３の下面には除湿に際して発生する凝縮水を受けるド
レンパン１２が設けられている。ドレンパン１２からは
ドレン排出用のドレン配管１３がある。 【００１８】換気量確保と外気冷房を含めた温度調整用
の外気導入口１４をチャンバー８に設ける。外気導入口
１４には ガラリ１５、フィルター１６、ダンパー１７
が取り付けられている。 【００１９】蓄熱体４には冷媒配管１８が配管されてい
る。冷媒配管１８は冷凍機１９（冷凍機をヒートポンプ
と呼んでも同じである）と蓄熱体４を結ぶものであるが
途中に減圧弁２０が設けられる。冷凍機は空調機本体と
同様にスラブ１０上に設置されている。 【００２０】図３は蓄熱体４のＣ−Ｃ断面を矢印方向に
見た横断面図、図４は蓄熱体４のＢ−Ｂ断面を矢印方向
に見た縦断面図である。蓄熱体４は外皮２１により形成
され内部に水などの蓄熱材２２で充填されている。蓄熱
材２２は冷媒配管１８と熱の授受を行い蓄熱する。空調
用空気との熱交換は蓄熱体４の外皮２１を通して行われ
る。 【００２１】図５は住宅の居間２３と台所２４の平面図
である。図６はＤ−Ｄ断面を矢印の方向に見た断面図で
ある。図７はＥ−Ｅ断面を矢印の方向に見た断面図であ
る。居間２３には給気ユニット２５が設置されている。
台所２４の天井面には差圧ダンパー２６、同防風フード
２７、換気扇２８、フード２９、換気扇用防風フード３
０が取り付けられている。フード２９の下には調理用ガ
スこんろ３１があり、隣には流し台３２、食卓３３があ
る。 【００２２】給気ユニット２５には上階のスラブ１０に
は蓄熱空調機本体１が設置されており、給気ダクト３４
が給気ユニット２５のダクト接続口３５に接続されてい
る。蓄熱空調機本体１への熱源を供給する冷凍機１９は
図示を省略している。また空調機として蓄熱空調機で説
明しているが従来型空調機でも同様に使用できる。建物
は１部分が図示されており、各室は間仕切壁３６と外壁
３７床３８、天井３９で構成され地上４０に建てられて
いる。外壁３７には窓４１、ドアー４２がある。 【００２３】居間２３の外壁３７には室内用サーモスタ
ット４３が取り付けられている。給気ダクト３４には室
内用サーモスタット４３からの信号を受けて給気温度を
設定する給気用サーモスタット４４が設置されている。 【００２４】図８は下部吹出ユニット２５の正面図であ
る。給気ユニット２５は、ケーシング４５によって成形
され、ケーシング４５には吹き出し口４６、吸い込み口
４７、ダクト接続口３５が設けられている。 【００２５】図９および図１０は給気ユニット２５のＦ
−Ｆ断面を矢印の方向に見た断面図である。給気ユニッ
ト２５には室内空気の混合方法に２種類がある。１つは
ノズルからの吹き出しによって室内空気を誘引して混合
するノズル型であり、他の１つはファンによって室内空
気を取り入れ混合するファン型である。図９にノズル型
を図１０にファン型を示している。 【００２６】図９のノズル型は、空調機からダクト接続
口３５を通して供給される空調空気は、チャンバー４８
に入り、チャンバー４８に取り付けられているノズル４
９より噴出する。ノズル４９からの噴出によって室内空
気を吸い込み口４７から誘引して吸い込むと同時に混合
部５０で混合し、吹き出し口４６から室内に吹き出され
る。吸い込み口４７にはフィルター５１が設けられてい
る。ノズル型は空調機からの供給される空調空気とノズ
ルの構造によって混合割合が決定される。しかし電源な
どは不要である。 【００２７】図１０のファン型は、空調機からダクト接
続口３５を通して供給される空調空気は、セパレーター
５２とケーシング４５で形成されている流路５３を通り
混合部５４に入る。一方ファン５５の運転によって室内
空気を吸い込み口４７からフィルター５１を通って吸い
込まれ、混合部５４に入り空調用給気と混合する。ファ
ン型は供給される空調空気との混合割合が自由に設定で
きるが、電源を必要とする。いずれを使用するかは設計
による。 【００２８】以上の構成であるから深夜電力による蓄熱
を効率よく利用できるから省エネルギー運転に寄与す
る。また下部吹出空調方式を採用しているから方式自身
による省エネルギーも期待できるから一層効果は大きく
なる。 【００２９】さらに下部吹出空調方式は置換換気方式で
もあるからり、下からの給気と共に差圧ダンパーによる
確実な排気を確保しているから室内空気環境は健康的環
境となる。 【００３０ 】 【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、下記に記載されるような効果を奏する。 １）蓄熱材と空気の直接熱交換であるから温度効率、熱
効率共に改善され省エネルギーが実現できる。 ２）蓄熱の放熱後においても空調機としての機能を発揮
できるので至便である。 ３）換気に重点を置いた置換換気方式であるから生活空
間の環境が改善される。 ４）差圧ダンパーによる簡単で確実な排気が確保でき
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】蓄熱空調機の平面図である。 【図２】蓄熱空調機のＡ−Ａ断面を矢印方向に見た断面
図である。 【図３】蓄熱体４のＣ−Ｃ断面を矢印方向に見た横断面
図である。 【図４】蓄熱体４のＢ−Ｂ断面を矢印方向に見た縦断面
図である。 【図５】住宅の居間２３と台所２４の平面図である。 【図６】住宅の居間２３と台所２４のＤ−Ｄ断面を矢印
の方向に見た断面図である。 【図７】住宅の居間２３と台所２４のＥ−Ｅ断面を矢印
の方向に見た断面図である。 【図８】給気ユニット２５の正面図である。 【図９】給気ユニット２５のＦ−Ｆ断面を矢印の方向に
見た断面図でノズル型である。 【図１０】給気ユニット２５のＦ−Ｆ断面を矢印の方向
に見た断面図でファン型である。 【符号の説明】 １ 蓄熱空調機本体 ２ ケーシング ３ 熱交換部 ４ 蓄熱体 ５ 外気取り入れガラリ ６ ダンパー ７ フィルター ８ チャンバー ９ 給気ファン（駆動用電動機は図示を省略してい
る） １２ ドレンパン １４ 外気導入口 １６ フィルター １７ ダンパー １８ 冷媒配管 １９ 冷凍機（冷凍機をヒートポンプと呼んでも同じ
である） ２０ 減圧弁 ２１ 外皮 ２２ 蓄熱材 ２３ 居間 ２４ 台所 ２５ 給気ユニット ２６ 差圧ダンパー ２８ 換気扇 ２９ フード ３１ 調理用ガスこんろ ３３ 食卓 ３４ 給気ダクト ３５ ダクト接続口 ３６ 間仕切壁 ３７ 外壁 ３８ 床 ３９ 天井 ４３ 室内用サーモスタット ４４ 給気用サーモスタット ４５ ケーシング ４６ 吹き出し口 ４７ 吸い込み口 ４８ チャンバー ４９ ノズル ５０ 混合部 ５１ フィルター ５２ セパレーター ５３ 流路 ５４ 混合部 ５５ ファン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 空調機の熱交換器部を蓄熱体で構成し、
   各蓄熱体には熱源から蓄熱する熱を供給して蓄熱を行
   い、空調機として利用する時は、蓄熱体の周囲から放熱
   させて空気を冷却・除湿、または加熱する蓄熱空調機。 【請求項２】 【請求項１】の空調機を蓄熱からの放熱を完了した以降
   において、蓄熱体に熱源を供給し、蓄熱することなく熱
   交換器として利用する蓄熱空調機の運転法。 【請求項３】 住宅などの空調において、外気処理空調
   機を設け、外気を室温のサーモスタットからの信号で所
   定の温度に処理して室内に設置した給気ユニットに供給
   し、室内の空気と混合して吹き出し、導入外気量を室の
   最も高い位置に設けた差圧ダンパーから排出するように
   した住宅等の空調方式。