JPS6237691A

JPS6237691A - 蓄熱装置

Info

Publication number: JPS6237691A
Application number: JP60175059A
Authority: JP
Inventors: Hisao Koizumi; 尚夫小泉; Kazunori Ishikawa; 和典石川
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Jutaku Sangyo KK
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Jutaku Sangyo KK
Priority date: 1985-08-09
Filing date: 1985-08-09
Publication date: 1987-02-18
Also published as: JPH0438996B2

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】〔発明の技術分野〕本発明は、たとえば一般家屋用として配設されるヒート
ポンプ式空気調和機等を利用して蓄熱する蓄熱装置に関
する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来より用いられる蓄熱装置は、たとえば大規模な排熱
回収システムの一部として採用されているものから、い
わゆるソーラハウスの一部として採用される砕石蓄熱式
のもの、砕石と水タンク併用蓄熱式のもの、水蓄熱式の
もの、あるいは氷（潜熱蓄熱材）蓄熱式のもの等、多種
に亘る。

ところで、ソーラハウスになっていない一般家屋におい
ても、何等かの手段で蓄熱ができれば、省エネ効果およ
びランニングコストの点から有利であること言う迄もな
い。その点、上記大ＰＩＡ模排熱回収システムの蓄熱装
置は論外であるが、砕石蓄熱式以下のものが、注目され
ている。

上記砕石式の蓄熱装置は、安価に構成でき、加熱性能が
良く浸れた装置ではあるが、温度再生効率が低いととも
に空気抵抗が大であり、かつ抵抗値が設計段階で正確に
把握できない。しかも、装置自体大形化して、必要な専
有スペースが大となるなどの欠点がある。また、水を使
用する蓄熱装置においては、かなり大型の水タンクおよ
び熱交換水を導く配管類が必要となり、一般家庭では保
守管理に手間がかかって面倒である。氷を用いた蓄熱装
置では、さらに複雑な構成となり、一般的でない。

ところで一般家屋においては、冷房運転と暖房運転とを
切換可能としたヒートポンプ式空気調和機が多用される
傾向にあり、これに接続するのに最適な蓄熱装置の開発
が要望されている。すなわち、蓄熱装置を併用できれば
、空気調和機の熱出力の調整範囲が拡大し、ヒートポン
プ単体の熱出力よりも大なる熱出力の取出が可能になっ
て、冬空冷暖房運転ができる。換言すれば、より小さい
出力の空気調和例ですむこととなる。さらに、ヒートポ
ンプ式空気調和機の性質上、深夜電力を利用でき、特に
夏期におけるピーク電力の緩和を図れ、かつ朝の立上が
り負荷に素早く対応できることとなる。

このような種々の利点がありながら、普及に至っていな
い理由は、小型で低コストでありながら、熱的特性に浸
れた高性能の蓄熱装置が開発されていないところにある
。

〔発明の目的）本発明は、上記事情に着目してなされたものであり、そ
の目的とするところは、通用抵抗が小さく、かつ温度の
再生効率が鳥く、ヒートポンプ式空気調和機等に最適な
蓄熱性を備えて、一般家明や小規模建築物の空気調和を
コンパクトなシステムで構成できる蓄熱装置を提供しよ
うとするものである。

〔発明の概要）すなわち本発明は、複数枚の蓄熱板を重ね合せてユニッ
ト化するとともに、これら蓄熱板相互間に熱交換空気を
導通する空気通路を設けたことを特徴とする蓄熱装置で
ある。

〔考案の実施例）以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図は、たとえば一般家屋における空気調和システム
を概略的に示す。１は被熱交換室であり、この床下には
後述する蓄熱装ＭＳが設けられる。蓄熱装置Ｓの一端部
側にはたとえば壁などを利用したメーンダクト２、他端
部側には補助ダクト３が連通ずる。上記メーンダクト２
は被熱交換室１の天井にまで延出されていて、中途部に
は送風ダンパ４により開閉される導通口５が設けられる
。この上部には、空調用ファン６とブレナム室７とが設
けられる。ブレナム室７からは複数本の天井ダクト８・
・・が接続され、被熱交換室１の天井に設けられる吹出
口９・・・にそれぞれ連通する。

なお、上記天井ダクト８・・・のそれぞれ中途部には空
調用ダンパ１０・・・が設けられる。一方、上記導通口
５には吸込ファン１１を収容する吸込ダクト１２が連通
していて、端部には一般的なヒートポンプ式空気調和１
ｆｉＨの室内側熱交換器１３が配設される。この室内側
熱交換器１３に上記補助ダクト３の開口部が対向する。

被熱交換室１の外部には、上記ヒートポンプ式空気調和
１ｍＨの室外ユニット１４が配設される。この室外ユニ
ット１４は、圧縮機１５、四方切換弁１６、室外側熱交
換器１７および送風ファン１８などがユニット化された
ものであり、上記室内側熱交換器１３とは冷媒管１９を
介して連通される。２０はソーラシステムであり、家屋
の屋根には太陽熱集熱器２１が配設される。この太陽熱
集熱器２１の傾斜上部と上記メーンダクト２の下端部と
は集熱ダクト２２によって連通され、かつメーンダクト
２との連通部はソーラ用ダンパ２３によって開閉自在と
なっている。上記太陽熱集熱器２１の傾斜下部と被熱交
換室１内とは戻りダクト２４によって連通されてなる。

つぎに、上記蓄熱装置Ｓについて説明する。第２図に示
すように、２５は断熱材からなり密閉された装置本体で
あり、この両側部を空間室２６゜２６とし、残りのスペ
ースに蓄熱体２７が充填される。−力の空間室２６には
、上記メーンダクト２が接続づる開口部２６ａが設けら
れ、他方の空間Ｗ２６には上記補助ダクト３が接続され
ろ図示しない開口部が設けられる。

上記蓄熱体２７は、第３図に示寸ように、複数枚の蓄熱
板２８・・・と、これら蓄熱板２８・・・の上下端部に
嵌め込まれる枠付スベーザ２９．２９とからなり、ユニ
ット化される。上記蓄熱板２８は、アスベストを含まな
い特殊セメント材や、プレスモルタル材もしくは特殊石
膏材などから形成され、かつ素材の比熱を上げるべく略
矩形の平板状にプレス加工される。上記枠付スペーサ２
っけ、蓄熱板２８が嵌め込まれる凹部１２９ａ・・・を
備え、凹部１２９ａ・・・相互はリブ１２９ｂ・・・に
より区画される。蓄熱板２８・・・は凹部１２９ａ・・
・の長手方向に沿って嵌め込まれ、上記リブ１２９ｂ・
・・により蓄熱板２８・・・相互間に間隙である空気通
路３０が形成されることになる。間隙は正確に保たれる
とともに蓄熱板２８・・・は位置ずれすることなく纒め
られる。また、枠付スペーサ２９の両側のリブ１２９ｂ
、１２９ｂは中間部のリブ１２９ｂ・・・の半分の厚さ
に形成され、他の蓄熱体２７を横方向に並べても、隣接
する蓄熱板２８相互にも空気通路３０が確保される。な
お、下部側の枠付スペーサ２９のみ図示しない水抜孔が
設けられる。

男び第２図に示すように、ユニット化された上記蓄熱体
２７は縦に並べられ、かつ空気通路３０が空間室２６．
２６に向くようにして配設する。

しかして、深夜電力を利用して蓄熱を行うには、ヒート
ポンプ式空気調和ＩＨを駆動するとともに吸込ファン１
１を駆動し、送風ダンパ４を開放する。室内側熱交換器
１３を導通して熱交換された空気（冷気もしくは暖気）
はメーンダクト２を介し２て蓄熱装置Ｓに導かれ、空気
通路３０を導通する間に蓄熱体２７と熱交換する。した
がって、冷気または暖気の熱は蓄熱体２７に蓄えられる
。補助ダクト３を介して蓄熱装置Ｓから排出される熱交
換後の空気は、再び室内側熱交換器１３に吸込まれ、上
述の経路を循環して蓄熱作用がなされる。

例えば蓄冷時において、各蓄熱板２Ｂ・・・の側面に結
露水が付着しても、これは上記水抜き孔から容易に処理
でき、熱交換効率を損わない。しかも、蓄熱された空気
が上部の枠付スペーサ２９から漏れずにすむ。

また、ソーラシステム２０を利用して蓄熱するには、ソ
ーラ用ダンパ２３を開放すればよい。太陽熱集熱器２１
と熱交換して暖められた暖気は、集熱ダクト２２を介し
て蓄熱装置Ｓに導かれ、蓄熱されるつこのように、冷気もしくは暖気などのそれぞれの熱交換
空気が蓄熱体２７に設けられる空気通路３０を導通する
際、これは各蓄熱板２８・・・の表裏面に接触して全面
的に熱交換されるので、蓄熱特性がよい。空気通路３０
は一方向に沿って整然と設けられているので、通風抵抗
が小さくてすむ。

また、蓄熱体２７および空気通路３０の容積など予め設
定できるので、蓄熱量および通風抵抗値の算出が容易で
ある。

必要に応じて被熱交換室１を空気調和するには。

送風ダンパ４を閉成して空調用ファン６を駆動する。す
ると、蓄熱装置Ｓに蓄えられた冷気もしくは暖気はメー
ンダクト２を上昇し、プレナム室７で整圧され吹出口９
・・・から被熱交換室１に吹出される。づなわち、被熱
交換室１で熱交換して、空気調和がなされることにζｆ
ろ。熱交換後の被熱交換室１からの戻りの空気は補助ダ
クト３に吸込まれ、再び蓄熱装置Ｓと熱交換し〔上述の
経路を循環する。、蓄熱装置Ｓには、図示しない蓄熱セ
ンサが設けられていて、蓄熱体２７の蓄熱がなくなり温
度変化が大になるとヒートポンプ式空気調和磯Ｈに信号
を送り、これを駆動する。空気調和様Ｈは、直接被熱交
換室１の空気調和をなす。この際、空気調和が各被熱交
換室１・・・同時に行われず、余分なエネルギがあれば
、それを蓄熱装置Ｓに蓄熱すること言う迄もない。

上記ヒートポンプ式空気調和１１Ｈは成績係数を高く帷
持しなければならず、そのため蓄熱体２７の熱交換作用
によるわずかの温度部下でも彰胃が大となる。換言すれ
ば、蓄熱装置Ｓは温度の再生効率が高くなければならな
い。蓄熱体２７から外部に熱が逃げないよう断熱が完全
であるとすると、温度再生効率はつぎの要素から決定さ
れる。すなわち、蓄熱体２７の単位体積当りの流体との
伝熱面積および熱伝達率、蓄熱装置Ｓの奥行き深さと熱
の出入れ切換時間などである。蓄熱体２７の表面積が広
く、かつ奥行きが長いほど流体の流れ抵抗が大になる。

したがって、上述のように構成すれば、流体である空気
の流れ抵抗が小さくてすみ、かつ伝熱面積も大きくとれ
ることとなる。

なお、上記蓄熱体２７は以下に述べるようにして構成し
てもよい。すなわち第４図は、上部にのみ枠付スペーサ
２９を通して用い、下部の枠付スペーサ２９ａ・・・は
短い長さのものを必要に応じ部分的に用いた蓄熱体２７
Ａを示す。この方式は蓄冷時に蓄熱板２８・・・の側面
から結露水が流れても、下端部に枠付スペーサ２９ａ・
・・が部分的に用いられているので、容易に結露水を処
理できるという効果を秦する。

第５図は、上下部とも短い長さの枠付スペーサ２９ａ・
・・を用いた蓄熱体２７Ｂを示す。この場合、空気通路
３０から蓄熱体２７Ｂ上部にかけて熱交換空気が漏れる
。したがって、蓄熱体２７Ｂの上部において何等かの手
段で空気拡散を防ぐよう考慮する必要がある。なお、こ
の方式は特に小型タイプに適用するとよい。

第６図は、（Ａ＞に示すように１枚の蓄熱板２８の上下
端部に専用の枠付スペーサ２９ｂ。

２９ｂを嵌め込み、これを（Ｂ）に示すごとく複数枚横
方向に並べ、（Ｃ）に示すように梱包バンド３１によっ
て締結してなる蓄熱体２７Ｃである。

締結手段としては、この他、接着材による接着、ワイヤ
による止め、ボルトによる連結等が考慮されるが、これ
らについては図を省略する。また、上下部の枠付スペー
サ２９ｂは長さの短いものを使用してもよい。

第７図の（Ａ）は、蓄熱板２８の側面に帯板状のスペー
サ２９ｃを接着材もしくはビスを用いて取着したものを
示し、同図（Ｂ）は蓄熱板２８の側面に掛合溝３２．３
２を設け、それぞれにスペーサであるガスケット２９（
：ｌ、２９ｄの一部を埋設したものであり、同図（Ｃ）
は蓄熱板２８の側面に設けた掛合溝３２．３２にスペー
サであるスプリング２９ｅ、２９ｅの一部を埋設したの
ものを示す。同図（Ｄ）は、同図（Ａ）で示したスペー
サ２９ｃ、２９ｃを有する蓄熱板２８・・・を、複数枚
纏めて梱包バンド３１で締結してなる蓄熱体２７Ｄを示
す。いずれのスペーサ２９Ｃ，ガスケット２９ｄおよび
スプリング２９ｅも、短い長さのものを用いてもよい。

なお上記各実施例においては、蓄熱板２８の一側面に別
体のスペーサを嵌め込んで空気通路３０を形成するよう
にしたが、これに限定されるものではなく、たとえば第
８図ないし第１５図に示すようなものであってもよい。

すなわち、第８図に示す蓄熱板２８ａは、上下端部に沿
って突起部２９ｆ・・・を一体に設けてなる。そして、
これを第９図に示すように突起部２９ｆの方向を揃えて
複数枚重ね合せ、かつ梱包バンド３１にて締結してなる
蓄熱体２７Ｄを示す。上下の突起部２９ｆ。

２９ｆ相互間は間隙が形成され、空気通路３０となるこ
と勿論である。

第１０図に示す蓄熱板２８ｂは、その−側面の上下端部
とともに略中央部にも突起部２８ｆ・・・を一体に設け
たものである。

第１１図に示す蓄熱板２８ｃは、その−側面にさらに多
数の突起部２９ｆ・・・を一体に設けてなる。

第１２図に示す蓄熱板２８ｄは、その両面側に多数の突
起部２９ｆ・・・を一体に設けてなる。

第１３図に示す蓄熱板２８ｅは、その−側面に複数の円
形状の突起部２９ｇ・・・を設けてなる。

第１４図に示す蓄熱板２８ｆは、断面波型に折曲されて
なるから、その両面に大きな突起部２９ｈ・・・が必然
的に形成されることになる。

第１５図に示す蓄熱板２８ｃ＋・・・は、さらに細かい
波型に折曲され、多数の小さな突起部２９１・・・が両
面側に形成されてなる。いずれの蓄熱板２８ａないし２
８ｑも材質的には上記実施例と同一のものを使用し、か
つこれらを複数枚重ね合せて蓄熱体を構成するようにな
っている。上記突起部２９ｆないし２９ｉがあることに
より空気通路が確保されること言う迄もない。

この他、本発明の要旨を越えない範囲内で種々変形実施
可能なこと、勿論である。

（発明の効果〕以上説明したように本発明によれば、廉価で、コンパク
トであり、立ち上がり、操作とメンテナンス、ランニン
グコストなどの点で著しい効果を奏し、かつヒートポン
プ式空気調和機との組み合せに最適な蓄熱特性を得られ
る蓄熱装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示し、第１図
は一般家屋における空調設備の概略的構成図、第２図は
蓄熱装置の一部切欠した斜視図、第３図は蓄熱体の一部
斜視図、第４図ないし第１５図は本発明の他の実施例を
示し、第４図および第５図は互いに異なるスペーサを備
えた蓄熱体の一部斜視図、第６図（Ａ）ないしくＣ）は
さらに異なる蓄熱体の組立説明図、第７図（Ａ）ないし
くＣ）はそれぞれ異なるスペーサを備えた蓄熱板の一部
斜視図、同図（Ｄ）は同図（Ａ）の蓄熱板からなる蓄熱
体の一部斜視図、第８図はさらに異なる蓄熱板の斜視図
、第９図は第８図に示す蓄熱板からなる蓄熱体の一部斜
視図、第１０図ないし第１５図はそれぞれ異なる蓄熱板
の斜視図である。２８・・・蓄熱板、３０・・・空気通路。出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦第１図篤２図第３図　　　　　　第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数枚の蓄熱板を重ね合せてユニット化するとと
もに、これら蓄熱板相互間に熱交換空気を導通する空気
通路を設けてなることを特徴とする蓄熱装置。
（２）上記空気通路は、隣接する蓄熱板相互間にスペー
サを介在することにより形成したことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の蓄熱装置。
（３）上記空気通路は、上記蓄熱板の側面に一体的に設
けられる突起部により形成したことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の蓄熱装置。