JPS60218537A - 暖房方法および蓄熱装置 - 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】 （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っている。

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ってしまう欠
点がある。

近年、特公昭５Ｂ−３１１６９号公報のように、潜熱型
蓄熱剤を温室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、温室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って相対
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に温室の天窓
を開放して換気し温室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
とにより温室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１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
。本発明のさらに他の目的は、蓄熱時の成績係数が３．
０以上という蓄熱効率に著しく優れた重油節約省エネル
ギータイプの蓄熱槽を提供することにある。

（発明の構成） 本発明の暖房方法は、融点の異なる潜熱型蓄熱剤を有す
る複数の蓄熱剤ブロックよりなる蓄熱槽と圧縮式ヒート
ポンプとを組合せ、蓄熱の際のヒートポンプの蒸発器側
に位置する蓄熱剤の融点を凝縮器側に位置する蓄熱剤の
融点よりも３°Ｃ〜１゜°Ｃ低クシ、蓄熱の際は熱媒を
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９次いで、ヒートポンプの蒸発器により冷却し
て放出し、放熱の際は熱媒を１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放出することを特
徴とし、そのことにより上記目的が達成される。

また１本発明の上記暖房方法を実施するための蓄熱装置
は、融点の異なる潜熱型蓄熱剤を有する複数の蓄熱剤ブ
ロックよりな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し、該凝縮器を蒸発器にそして
該蒸発器を凝縮器に切り換える手段、もしくは凝縮器、
蓄熱槽およ蓄熱の際における凝縮器側に位置する蓄熱剤
の融点よりも３℃〜１０℃低いことを特徴とし、そのこ
とにより上記目的が達成される。

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を有する蓄熱剤ブロック
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３゜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などの熱
媒流を起こさせる。熱交換器４および５である。

上記潜熱型蓄熱剤を有する蓄熱剤プロ・ツク２は複数の
蓄熱剤ブロック列２Ｌ　２２および２３でなる。

この蓄熱剤２の例としては、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って積
層される。蓄熱の際蒸発器として機能する熱交換器５例
の蓄熱剤ブロック２３の蓄熱剤の融点は凝縮器として機
能する熱交換器４側の蓄熱剤ブロック２１の蓄熱剤の融
点よりも３℃〜１０℃低く保たれる。これら蒸発器と凝
縮器との中間付近に位置する蓄熱剤ブロック２２の蓄熱
剤の融点は蒸発器側の蓄熱剤と凝縮器側の蓄熱剤との中
間の融点に保たれる。また、野菜や花などの栽培に用い
られる温室においてこの蓄熱槽を効果的に使用するため
には、弾発器側の蓄熱剤の融点は２０℃〜３０℃に。

そして凝縮器側の蓄熱剤の融点は２５°Ｃ〜３５℃に保
たれることが好ましい。

この蓄熱装置は温室内に設置され９例えば１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
て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１１゜凝縮器４．蓄熱剤ブロック列
２Ｌ　２２および２３の間隙および蒸発器５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２０間隙を通過する間に蓄熱剤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６において蒸発器６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ック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。

本発明においては１例えば、蓄熱剤ブロック２１の蓄熱
剤の融点よりも蓄熱剤ブロック２３の蓄熱剤の融点は３
℃〜１０℃低い。蓄熱剤ブロック２２の蓄熱剤の融点は
蓄熱ブロック２１．２２および２３の融点の中間にある
。それゆえ、蓄熱剤ブロック２１．２２および２３を通
過する空気流が蓄熱剤２を加熱し自らは冷却され温度が
低下しても、空気流の温度と各蓄熱剤ブロック２１およ
び２３の蓄熱剤の融点との温度差は常時はぼ一定に維持
される。そのため。

蓄熱速度が各蓄熱剤ブロックに関してほぼ均一となり、
その結果、蓄熱槽１全体としての蓄熱効率が向上する。

蓄熱効率という点だけについて言えば、蓄熱剤ブロック
２３の融点は低ければ低いほどよい。しかし２本発明の
ように温室内で使用し、夜間に蓄熱槽１より放熱を行っ
て温室の加温を目的とする場合には放熱効率をも考慮す
る必要がある。それゆえ、蓄熱剤ブロック２３の蓄熱剤
の融点を下げすぎると逆に放熱効率が悪くなり好ましく
ない。本蓄熱槽１を好適に使用するためには蓄熱剤ブロ
ック２３の融点は蓄熱剤ブロック２１の融点よりも３　
’ｃ〜１０℃低くすることが好ましい。本発明の蓄熱槽
１内の空気流の温度変化は、第２図に示すように。

凝縮器４を通過した空気は加熱されＴ、となり蓄熱剤ブ
ロックの間隙を通過する間にＴ２に低下する。蓄熱量は
Ｔ２−Ｔ、に比例した量となる。Ｔ。

−Ｔ、が大きいほど蓄熱効率は大きい。第３図に蓄熱剤
ブロック２１．２２および２３の各融点を同一にした場
合の空気流の温度変化のパターンを示す。

本発明の上記Ｔ２−ＴＢ　よりもこの各融点が同一の場
合のＴ２−Ｔヨの方が小さくなり、蓄熱効率が悪いこと
がわかる。

次いで、蒸発器５内の熱媒は圧縮器３０を可動させヒー
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２
０℃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、ブ
ロアー８を作動させ蓄熱槽１より放熱を行って温室を加
温する。もしくは、ヒートポンプ３を作動させて除湿を
行いながら放熱を行うこともできる。このときは、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
４゜蓄熱剤２の間隙および凝縮器５を順次通過する。

蒸発器４を通過した空気流は、蓄熱剤２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ック
１０を介して系外へ排出される。その結果、温室内は除
湿される。蒸発器４は加熱され圧縮器３０を可動させヒ
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６からの凝縮に
より加熱され温室内を加温す１空気流となって蓄熱槽開
口部１２から系外へ流出する。この場合、空気流の温度
と蓄熱剤ブロックの融点との温度差は蓄熱剤ブロック列
２１．２２．２３と次第に小さくなる。しかしながら蓄
熱剤ブロック２Ｉの放熱が終われば蓄熱剤ブロック２２
の放熱が始まり、結局。

蓄熱された熱はすべて取り出し得るから全体の成績係数
からは問題とならない。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９例えば、蓄熱槽１に満たされうろ水などの間接の熱
媒流がある。

（実施例） 以下に本発明を実施例について説明する。

８００　ｎｆのトマト栽培ハウス内に第１図に示す蓄熱
装置を２台設置した。蓄熱剤ブロック２１の蓄熱剤の融
点は３０℃、蓄熱剤ブロック２２の蓄熱剤の融点は２８
℃そして蓄熱剤ブロック２３の蓄熱剤の融点は２５℃で
あった。圧縮式ポンプの能力は３馬力であった。この装
置を作動させて１０時から１５時まで５時間にわたって
蓄熱を行った。蓄熱量は各蓄熱槽とも５３，０００　ｋ
ｃａｌで蓄熱に要した電気容量は１６ｋｗ、Ｈ＋　そし
て蓄熱時の成績係数は３．８５であった。

この間の温室の平均温度は２５°Ｃ９平均相対湿度は７
０％そして平均除湿量は５．５ｎ／ｈｒであった。

１９時に温室内の温度が１０℃までに低下したのでブロ
アーを回転させ蓄熱槽から放熱を行って温度を加温した
。室温が１２℃に上昇するとブロアーを停止させた。室
温が１０℃に低下したときブロアーを再び回転させた。

このようにして翌日１時まで温度１０°Ｃから１２℃の
間に維持した。

さらに１蒔に四方切換弁６を操作し熱交換器４および５
の機能を切り換えてヒートポンプを駆動させ加温を行う
とともに除湿を行った。平均相対湿度は８５％で、除湿
量は４．５４／ｈｒであった。このようにして１時から
７時までの間部室内の室温を１０°Ｃから１２℃の間に
維持することができた。このときの平均外気温は一３℃
であった。放熱量は各蓄熱槽ともそれぞれ９５，０００
ｋｃａｌで、放熱に要した電気容量は１８ｋｗ、　ｌで
あった。

９５、０ＯＯｋｃａｌの熱量を発生させるために蓄熱に
要した電気容量と放熱に要した電気容量の和３４ｋｗ、
Ｈの電気容量を必要としたわけであるから、この場合の
総合した成績係数は３．２５である。この結果は重油節
約省エネルギー機器として充分使用できるものである。

〔比較例１〕 上記実施例のトマト栽培ハウスにおいて、蓄熱剤ブロッ
ク２１．２２および２３の蓄熱剤の融点をそれぞれ３０
℃として、同様の実験を行った。９時４５分より１４時
４５分までの５時間にわたって蓄熱を行った結果、それ
ぞれの蓄熱槽の蓄熱量は３９．０ＯＯｋｃａｌであった
。蓄熱に要した電気容量は１５．５ｋｗ、Ｈで蓄熱時の
成績係数は２．９３であった。

１９時３０分に温室内の温度が１０℃まで低下したので
ブロアーを回転させ、蓄熱槽から放熱を行って温室を加
温した。実施例と同様に翌日の１時まではブロアーによ
る放熱、１時から７時までは四方切換弁６を操作し熱交
換器４および５の機能を切り換えてヒートポンプを駆動
させ加温を行うとともに除湿を行った。平均相対湿度は
８３％で、平均除湿量は４．３ｎ／ｈｒであった。この
ようにして１９時３０分から翌朝７時まで１０℃から１
２℃に維持した。

しかし、２３時から翌朝１時までの間は加温するための
熱量が不足し併設の石油暖房機により加温する必要があ
った。このときの平均外気温は−２，５℃であった。総
放熱量は各蓄熱槽とも８０．３００ｋｃａｌでこの場合
の総合した成績係数は２．８０であった。

〔比較例２〕 実施例のトマト栽培ハウスにおいて、蓄熱剤ブロック２
１．２２および２３の蓄熱剤の融点をそれぞれ３０℃、
２３°Ｃおよび１７℃として、同様の実験を行った。１
０時１０分から１５時１０分まで５時間にわたって蓄熱
を行った結果、それぞれの蓄熱槽の蓄熱量は５４　、５
００ｋｃａ　ｌであった。蓄熱に要した電気容量は１６
．５ｋｗ、Ｈで、蓄熱時の成績係数は３．８４であった
。

１８時３０分に温室内の温度が１０℃まで低下したので
ブロアーを回転させ蓄熱槽から放熱を行って温室を加温
した。実施例と同様に翌日の１時まではブロアーによる
放熱、１時から７時までは四方切換弁６を操作し熱交換
器４および５の機能を切り換えてヒートポンプを駆動さ
せ、加温を行うとともに除湿を行った。平均相対湿度は
８４％で、平均除湿量は４．４４！／ｈｒであった。こ
のようにして１８時３０分から翌朝７時まで１０℃から
１２℃に維持した。

しかし、２１時３０分から翌日の１時までは放熱量が不
足し温室内の温度を維持することができず、併設の石油
暖房機により加温する必要があった。このときの平均外
気温は−３，２“Ｃであった。総放熱量は８８．８００
ｋｃａｌｄｅ、この場合の総合した成績係数は２．９５
であった。

（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太き（することができる。

２、潜熱型蓄熱剤を有する蓄熱槽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
高い温度の温風の供給が可能となる。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うことができるため１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、蒸発器側の蓄熱剤の融点を凝縮器側の融点よりも３
℃〜１０℃低くすることにより蓄熱された熱量と蓄熱す
るために使用した電気エネルギーとの比である成績係数
を大きくとることができ省エネルギー機器として実用的
である。

６、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
熱剤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なくすること
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
図は昼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領域における温度
パターン、第３図は融点の等しい蓄熱剤ブロックを用い
た場合の第２図の温度パターンに対する比較用温度パタ
ーンである。 １・・・蓄熱槽、２・・・潜熱型蓄熱剤を有する蓄熱剤
ブロック、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・・・ドレインコンク、３０・・・ヒートポン
プ圧縮器。 以上 出願人　積水化学工業株式会社 第１図 ２ 第２図 ５暁１４ＬイＬＬ 〉す１」定イ１Ｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、融点の異なる潜熱型蓄熱剤を有する複数の蓄熱剤ブ
   ロックよりなる蓄熱号と圧縮式ヒートポンプとを組合せ
   ／蓄熱の際のヒートポンプの蒸発器側に位置する蓄熱剤
   の融点を凝縮器側に位置する蓄熱剤の融点よりも３℃〜
   １０℃低クシ／蓄熱り際は熱媒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８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
   熱媒を一旦ヒートボ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
   により加熱して放出することを特徴とする暖房方法。 ２、前記蒸発器側の蓄熱剤の融点が２０℃〜３０℃。 そして前記凝縮器側の蓄熱剤の融点が２５℃〜３５℃で
   ある特許請求の範囲第１項に記載の暖房方法。 ３、融点の異なる潜熱型蓄熱剤を有する複数の蓄熱剤ブ
   ロックよりな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し。 該凝縮器を蒸発器にそして該蒸発器を凝縮器に切り換え
   る手段、もしくは凝縮器、蓄熱槽および蒸発における凝
   縮器側に位置する蓄熱剤の融点よりも３℃〜１０℃低い
   ことを特徴とする蓄熱装置。 ４、前記蒸発器側の蓄熱剤の融点が２０℃〜３０℃。 そして前記凝縮器側の蓄熱剤の融点が２５℃〜３５℃で
   ある特許請求の範囲第３項に記載の蓄熱装置。 ５、前記凝縮器を蒸発器にそして前記蒸発器を凝縮器に
   切り換える手段が四方切換弁である特許請求の範囲第３
   項に記載の蓄熱装置。 ６、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３項に記載の蓄熱装置。