(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
家屋に設置されて室内を加熱及び冷却する潜熱蓄熱材への蓄熱方法であって、
パラフィンワックス製の第１及び第２潜熱蓄熱材をそれぞれ収容した各収容体の変形又は各収容体の内部の気圧の変化の度合いを計測し、その結果から上記第１及び第２潜熱蓄熱材の相状態を検出手段によりそれぞれ検出し、
上記第１潜熱蓄熱材の少なくとも一部が固相状態であることが検出されたときに、該第１潜熱蓄熱材を収容する上記収容体に近接して設けられた加熱部により上記第１潜熱蓄熱材への加熱を開始し、加熱されている上記第１潜熱蓄熱材が全て液相状態となったことが検出されたところで上記第１潜熱蓄熱材への加熱を終了する第１制御モードと、
上記第２潜熱蓄熱材の少なくとも一部が液相状態であることが検出されたときに、該第２潜熱蓄熱材を収容する上記収容体に近接して設けられた冷却部により上記第２潜熱蓄熱材の冷却を開始し、冷却されている上記第２潜熱蓄熱材が全て固相状態となったことが検出されたところで上記第２潜熱蓄熱材の冷却を終了する第２制御モードとを行う
ことを特徴とする潜熱蓄熱材への蓄熱方法。
【請求項２】
請求項１に記載された潜熱蓄熱材への蓄熱方法において、
上記検出手段には、上記第１及び第２潜熱蓄熱材をそれぞれ収容した上記各収容体の変形又は上記各収容体の内部の気圧の変化の度合いを計測する複数のセンサが設けられており、
上記第１制御モードでは、加熱されている上記第１潜熱蓄熱材が全て液相状態となったことが上記センサの全ての計測結果から検出されたところで上記第１潜熱蓄熱材への加熱を終了する一方、
上記第２制御モードでは、冷却されている上記第２潜熱蓄熱材が全て固相状態となったことが上記センサの全ての計測結果から検出されたところで上記第２潜熱蓄熱材への冷却を終了する
ことを特徴とする潜熱蓄熱材への蓄熱方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された潜熱蓄熱材への蓄熱方法において、
上記第１及び第２潜熱蓄熱材の各々は、弾性材料を含む一方、上記収容体の各々は、変形可能に構成され、
上記検出手段は、上記収容体が外部から一定の外力で押圧されたときに、その押圧に応じた上記収容体の変形度合いを計測した結果から上記第１及び第２潜熱蓄熱材の相状態をそれぞれ検出する
ことを特徴とする潜熱蓄熱材への蓄熱方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載された潜熱蓄熱材への蓄熱方法において、
上記検出手段は、上記収容体の内部の気圧を計測した結果から上記第１及び第２潜熱蓄熱材の相状態をそれぞれ検出する
ことを特徴とする潜熱蓄熱材への蓄熱方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載された潜熱蓄熱材への蓄熱方法において、
上記第１制御モードを冬期に行う一方、
上記第２制御モードを夏期に行う
ことを特徴とする潜熱蓄熱材への蓄熱方法。
【請求項６】
請求項１に記載された潜熱蓄熱材への蓄熱方法により蓄熱された上記第２潜熱蓄熱材を用いて、室内を冷房する冷房機器が設けられた家屋の室内温度を制御する方法であって、
上記冷房機器の運転を開始する前に、予め上記第２潜熱蓄熱材の全てを固相状態にしておくことを特徴とする潜熱蓄熱材を用いた室内温度の制御方法。
【請求項７】
請求項１に記載された潜熱蓄熱材への蓄熱方法により蓄熱された上記第１潜熱蓄熱材を用いて、室内を暖房する暖房機器が設けられた家屋の室内温度を制御する方法であって、
上記暖房機器の運転を開始する前に、予め上記第１潜熱蓄熱材の全てを液相状態にしておくことを特徴とする潜熱蓄熱材を用いた室内温度の制御方法。
【請求項８】
請求項１に記載された潜熱蓄熱材への蓄熱方法により蓄熱された上記第１及び第２潜熱蓄熱材を用いて、冷房運転及び暖房運転を行う空調装置が設けられた家屋の室内温度を制御する方法であって、
上記空調装置が暖房運転するときに上記第１制御モードを行う一方、上記空調装置が冷房運転するときに上記第２制御モードを行う
ことを特徴とする潜熱蓄熱材を用いた室内温度の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潜熱蓄熱材への蓄熱方法、及び潜熱蓄熱材を用いた室内温度の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
家屋における室内温度は、主に暖房設備や冷房設備によって調整されているが、近年、上記暖房設備等の消費電力を低減することが強く要請されている。そこで、潜熱蓄熱材を家屋の天井や床に配設して室内温度の変化を緩和することが知られている。例えば、特許文献１には、床に配設した潜熱蓄熱材の融点を、天井に配設した潜熱蓄熱材の融点よりも低いものとすることにより、１年を通じて室空間の温度変化を緩和して、冷暖房負荷を低減しようすることが開示されている。
【０００３】
ここで、「潜熱蓄熱材」は、ＰＣＭ(Phase Change Material)とも呼ばれ、物質が固相と液相との間で相変化する際の潜熱を利用した蓄熱材である。すなわち、固相の潜熱蓄熱材の温度が上昇して当該潜熱蓄熱材の融点に達すると、潜熱蓄熱材は融解して融解熱を外部から吸収する。一方、液相の潜熱蓄熱材の温度が低下して当該潜熱蓄熱材の凝固点に達すると、潜熱蓄熱材は凝固して凝固熱を外部に放出する。なお、一般に、融点と凝固点とは互いに一致するので、以下では「融点」の用語を用いる。
【０００４】
また、一般に、比較的安価な夜間電力によって夜間に潜熱蓄熱材等の蓄熱材を積極的に蓄熱し、その蓄熱された温熱又は冷熱を夜間以外の時間帯で利用することも知られている。夜間において蓄熱材に蓄熱する場合には、十分に蓄熱された蓄熱材の温度が所定温度まで低下したときに蓄熱を再開するような蓄熱制御を行うことにより、蓄熱材の温度を所定温度以上に維持することが可能である。
【０００５】
しかし、気候等の環境負荷が小さいときには、深夜電力時間帯の全てに亘って蓄熱することが不要になるため、タイマーによって夜間電力を所定時間だけ使用するように蓄熱制御することが好ましい。例えば、特許文献２には、夜間において所定時間だけ発熱体に通電することによって蓄熱体に蓄熱する蓄熱式暖房装置について、測定した蓄熱体の温度等に基づいて発熱体への通電時間を算出することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１６７７号公報
【特許文献２】特開２００１−１４７０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献２に開示されている蓄熱方法では、深夜電力時間帯の一定時間前における蓄熱体温度の時間換算データと、メモリーに記憶させた前日の同時刻の蓄熱体温度の時間換算データと、前日の通電時間データとを用いて、通電時間を算出するようにしており、その算出に種々の測定データが必要となるため、算出方法が非常に複雑であるという問題がある。
【０００８】
また、例えば時間制御によって蓄熱体への加熱を行う場合、外部環境の条件によっては、蓄熱体中の潜熱蓄熱材が全て融解しているにもかかわらず無駄な加熱を行ったり、過剰加熱を行う結果、その安全性が損なわれる虞がある。上記特許文献２では蓄熱体の温度を検知することにより過剰加熱を防ぐことを目的としており、例えばその特許文献２の段落［００２８］に記載されているように、室温設定を１８℃に保つために蓄熱体の温度を５０℃以上に加熱することが想定されており、室温に対して、明らかに過剰に加熱されている。
【０００９】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、種々の測定データに基づく複雑な演算を不要にしながらも、潜熱蓄熱材に対して的確に且つ効率良く蓄熱しようとすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、家屋に設置されて室内を加熱及び冷却する潜熱蓄熱材への蓄熱方法を対象としている。そして、パラフィンワックス製の第１及び第２潜熱蓄熱材をそれぞれ収容した各収容体の変形又は各収容体の内部の気圧の変化の度合いを計測し、その結果から上記第１及び第２潜熱蓄熱材の相状態を検出手段によりそれぞれ検出し、上記第１潜熱蓄熱材の少なくとも一部が固相状態であることが検出されたときに、該第１潜熱蓄熱材を収容する上記収容体に近接して設けられた加熱部により上記第１潜熱蓄熱材への加熱を開始し、加熱されている上記第１潜熱蓄熱材が全て液相状態となったことが検出されたところで上記第１潜熱蓄熱材への加熱を終了する第１制御モードと、上記第２潜熱蓄熱材の少なくとも一部が液相状態であることが検出されたときに、該第２潜熱蓄熱材を収容する上記収容体に近接して設けられた冷却部により上記第２潜熱蓄熱材の冷却を開始し、冷却されている上記第２潜熱蓄熱材が全て固相状態となったことが検出されたところで上記第２潜熱蓄熱材の冷却を終了する第２制御モードとを行う。
【００１１】
この第１の発明では、複数の種々の測定データに基づく複雑な演算を不要にしながらも、直接的に第１及び第２潜熱蓄熱材の相状態を検出することにより、環境条件に左右されず、的確に且つ効率良く第１及び第２潜熱蓄熱材に蓄熱することが可能になる。
【００１２】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記検出手段には、上記第１及び第２潜熱蓄熱材をそれぞれ収容した各収容体の変形又は各収容体の内部の気圧の変化の度合いを計測する複数のセンサが設けられており、上記第１制御モードでは、加熱されている上記第１潜熱蓄熱材が全て液相状態となったことが上記センサの全ての計測結果から検出されたところで上記第１潜熱蓄熱材への加熱を終了する一方、上記第２制御モードでは、冷却されている上記第２潜熱蓄熱材が全て固相状態となったことが上記センサの全ての計測結果から検出されたところで上記第２潜熱蓄熱材への冷却を終了する。
【００１３】
この第２の発明では、複数のセンサを用いることによって、より好ましい態様で第１及び第２制御モードを行うことが可能になる。
【００１４】
第３の発明は、上記第１又は２の発明において、上記第１及び第２潜熱蓄熱材の各々は、弾性材料を含む一方、上記収容体の各々は、変形可能に構成され、上記検出手段は、上記収容体が外部から一定の外力で押圧されたときに、その押圧に応じた上記収容体の変形度合いを計測した結果から上記第１及び第２潜熱蓄熱材の相状態をそれぞれ検出する。
【００１５】
この第３の発明では、潜熱蓄熱材が弾性材料を含むため、例えば、一定の外力で押圧されている潜熱蓄熱材が固相から液相に変化するに連れて、その押圧に応じた上記収容体の変形度合いは大きくなっていく。したがって、その変形度合いを計測することにより、当該潜熱蓄熱材の相状態を検出することが可能になる。
【００１６】
第４の発明は、上記第１又は２の発明において、上記検出手段は、上記収容体の内部の気圧を計測した結果から上記第１及び第２潜熱蓄熱材の相状態をそれぞれ検出する。
【００１７】
この第４の発明では、収容体に収容された第１及び第２潜熱蓄熱材に例えばパラフィン系の潜熱蓄熱材を使用した場合は、該潜熱蓄熱材が液相から固相に変化すると、潜熱蓄熱材の体積が小さくなって、当該収容体の内部の気圧が低くなる。これとは逆に、潜熱蓄熱材が固相から液相に変化すると、潜熱蓄熱材の体積が大きくなって、当該収容体の内部の気圧が高くなる。よって、収容体の内部の気圧を計測することにより、当該潜熱蓄熱材の相状態を検出することが可能になる。
【００１８】
また、第５の発明は、上記第１〜４発明のいずれか１つにおいて、上記第１制御モードを冬期に行う一方、上記第２制御モードを夏期に行う。
【００１９】
この第５の発明では、１年を通じて、複雑な演算を不要にしながらも、環境条件に左右されず、的確に且つ効率良く潜熱蓄熱材に蓄熱できることとなる。
【００２０】
第６の発明は、上記第１の発明に係る潜熱蓄熱材への蓄熱方法により蓄熱された上記第２潜熱蓄熱材を用いて、室内を冷房する冷房機器が設けられた家屋の室内温度を制御する方法を対象としている。そして、上記冷房機器の運転を開始する前に、予め上記第２潜熱蓄熱材の全てを固相状態にしておく。
【００２１】
この第６の発明では、予め第２潜熱蓄熱材の全てが固相状態となった状態で、冷房機器の運転を開始できるので、運転当初に冷房能力が第２潜熱蓄熱材への蓄熱のために消費されない。その結果、冷房運転の効率が高められるため、運転当初から室内温度が好適に制御される。
【００２２】
第７の発明は、上記第１の発明に係る潜熱蓄熱材への蓄熱方法により蓄熱された上記第１潜熱蓄熱材を用いて、室内を暖房する暖房機器が設けられた家屋の室内温度を制御する方法を対象としている。そして、上記暖房機器の運転を開始する前に、予め上記第１潜熱蓄熱材の全てを液相状態にしておく。
【００２３】
この第７の発明では、予め第１潜熱蓄熱材の全てが液相状態となった状態で、暖房機器の運転を開始できるので、運転当初に暖房能力が第１潜熱蓄熱材への蓄熱のために消費されない。その結果、暖房運転の効率が高められるため、運転当初から室内温度が好適に制御される。
【００２４】
第８の発明は、上記第１の発明に係る潜熱蓄熱材への蓄熱方法により蓄熱された上記第１及び第２潜熱蓄熱材を用いて、冷房運転及び暖房運転を行う空調装置が設けられた家屋の室内温度を制御する方法を対象としている。そして、上記空調装置が暖房運転するときに上記第１制御モードを行う一方、上記空調装置が冷房運転するときに上記第２制御モードを行う。
【００２５】
この第８の発明では、冬期に第１制御モードが行われると共に、夏期には第２制御モードに切り替えられる。そうして、潜熱蓄熱材の相状態が検出手段により直接に検出しつつ、潜熱蓄熱材への蓄熱が適切に行われる。その結果、１年を通じて、複雑な演算を不要にしながらも、環境条件に左右されず、的確に且つ効率良く潜熱蓄熱材に蓄熱して、室内温度を好適に制御できることとなる。
【発明の効果】
【００２６】
第１の発明によると、複数の種々の測定データに基づく複雑な演算を不要にしながらも、環境条件に左右されず、的確に且つ効率良く第１及び第２潜熱蓄熱材に蓄熱することができる。
【００２７】
第２の発明によると、複数のセンサを用いることによって、より好ましい態様で第１及び第２制御モードを行うことができる。
【００２８】
第３の発明によると、収容体が外部から一定の外力で押圧されたときに、その押圧に応じた上記収容体の変形度合いを計測することにより、当該潜熱蓄熱材の相状態を好適に検出することができる。
【００２９】
第４の発明によると、第１及び第２潜熱蓄熱材を収容する収容体の内部の気圧を計測することにより、当該第１及び第２潜熱蓄熱材の相状態を好適に検出することができる。
【００３０】
第５の発明によると、冬期に第１制御モードを行うと共に、夏期には第２制御モードを行うようにしたので、１年を通じて、複雑な演算を不要にしながらも、環境条件に左右されず、的確に且つ効率良く潜熱蓄熱材に蓄熱できることとなる。
【００３１】
第６の発明によると、予め第２潜熱蓄熱材の全てが固相状態となった状態で、冷房機器の運転を開始できるので、運転当初に冷房能力が第２潜熱蓄熱材への蓄熱のために消費されず、運転当初から室内温度を好適に制御することができる。
【００３２】
第７の発明によると、予め第１潜熱蓄熱材の全てが液相状態となった状態で、暖房機器の運転を開始できるので、運転当初に暖房能力が第１潜熱蓄熱材への蓄熱のために消費されず、運転当初から室内温度を好適に制御することができる。
【００３３】
第８の発明によると、冬期に第１制御モードを行うと共に、夏期には第２制御モードを行うようにしたので、１年を通じて、複雑な演算を不要にしながらも、的確に且つ効率良く潜熱蓄熱材に蓄熱して、室内温度を好適に制御できることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本実施形態における室内温度が制御される家屋を示す斜視図である。
【図２】図２は、室内が暖房される場合の第１潜熱蓄熱材への蓄熱方法を示すフローチャートである。
【図３】図３は、室内が冷房される場合の第２潜熱蓄熱材への蓄熱方法を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本実施形態１における第１蓄熱部の構成を概略的に示す説明図である。
【図５】図５は、本実施形態１における第２蓄熱部の構成を概略的に示す説明図である。
【図６】図６は、本実施形態２における第１蓄熱部について、第１潜熱蓄熱材が液相である状態を示す説明図である。
【図７】図７は、本実施形態２における第１蓄熱部について、第１潜熱蓄熱材が固相である状態を示す説明図である。
【図８】図８は、本実施形態２における第２蓄熱部の構成を概略的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００３６】
《発明の実施形態１》
図１〜図５は、本発明の実施形態１を示している。
【００３７】
図１は、本実施形態における室内温度が制御される家屋１０を示す斜視図である。図２は、室内が暖房される場合の第１潜熱蓄熱材２１への蓄熱方法を示すフローチャートである。図３は、室内が冷房される場合の第２潜熱蓄熱材２３への蓄熱方法を示すフローチャートである。図４は、本実施形態１における第１蓄熱部３０の構成を概略的に示す説明図である。図５は、本実施形態１における第２蓄熱部４０の構成を概略的に示す説明図である。
【００３８】
家屋１０は、図１に示すように、天井部１２と、床部１４と、壁部１６とを備えており、これらで囲まれて室内空間Ａが構成されている。また、天井部１２の上部には屋根１７が設けられており、天井部１２と屋根１７との間には小屋裏空間Ｂが形成されている。さらに、室内空間Ａと地面との間には床下空間Ｃが形成されている。そして、家屋１０は、例えば新省エネルギー基準（IV地域）に相当する断熱性能を有している。
【００３９】
また、家屋１０には、冷房運転及び暖房運転を行うように構成された空調装置５が壁部１６に設けられている。すなわち、空調装置５は冷房機器であり暖房機器でもある。
【００４０】
床部１４には、複数の第１蓄熱部３０及びシート状の発熱体２９が設けられている。発熱体２９は、例えば電気ヒータによって形成されている。第１蓄熱部３０は、図４に示すように、例えばパラフィンワックス及びエラストマーが混合された第１潜熱蓄熱材２１と、その第１潜熱蓄熱材２１を収容する収容体１９とを有している。収容体１９は、変形可能に構成されており、例えばアルミパックによって構成されている。そして、第１蓄熱部３０は、発熱体２９の上に載置されている。
【００４１】
このとき、パラフィンワックスとしてはノルマルパラフィンが好適に用いられる。例えば暖房運転を想定する場合、室内温度設定を１８℃〜２４℃とする場合、１６℃〜２６℃程度の温度帯が融点である第１潜熱蓄熱材（例えばノルマルヘプタデカン）が好適に用いられる。また、この場合、エラストマーとしては、熱可塑性エラストマー（例えばスチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー等）が好適に用いられる。そして、ノルマルパラフィン７０〜９０重量％と熱可塑性エラストマー１０〜３０重量％とを均一混合した潜熱蓄熱材が好適に使用される。
【００４２】
この場合、ノルマルパラフィンと熱可塑性エラストマーは混合割合で融点が変わるものではなく、ノルマルパラフィンは潜熱蓄熱材として、熱可塑性エラストマーはノルマルパラフィンの流動性をなくし、弾性体を構成する目的で添加されている。
【００４３】
天井部１２には、複数の第２蓄熱部４０及び冷却部３９が設けられている。冷却部３９は、例えば空冷方式、水冷方式又は電気的方式等によって、第２蓄熱部４０を冷却するためのものである。第２蓄熱部４０は、図５に示すように、例えばパラフィンワックス及びエラストマーが混合された第２潜熱蓄熱材２３と、その第２潜熱蓄熱材２３を収容する収容体１９とを有している。そして、第２蓄熱部４０は、冷却部３９の上に載置されている。
【００４４】
このとき、パラフィンワックスとしてはノルマルパラフィンが好適に用いられる。例えば冷房運転を想定する場合、室内温度設定を２２℃〜２６℃とする場合、２０℃〜２８℃程度の温度帯が融点である第２潜熱蓄熱材（例えばノルマルオクタデカン）が好適に用いられる。また、この場合、エラストマーとしては、熱可塑性エラストマー（例えばスチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー等）が好適に用いられる。そして、ノルマルパラフィン７０〜９０重量％と熱可塑性エラストマー１０〜３０重量％とを均一混合した潜熱蓄熱材が好適に使用される。
【００４５】
そして、本実施形態では、第１潜熱蓄熱材２１及び第２潜熱蓄熱材２３の相状態を検出するための検出手段５０が設けられている。検出手段５０は、図４及び図５に示すように、第１蓄熱部３０及び第２蓄熱部４０の上に載置された押圧手段としての重り３６と、計測手段としてのセンサ３７と、制御部３８とを有している。
【００４６】
そうして、検出手段５０は、収容体１９の外部から重り３６の荷重による一定の外力で押圧された第１潜熱蓄熱材２１及び第２潜熱蓄熱材２３の変形度合い（収容体１９の変形度合い）を計測することによって、上記第１潜熱蓄熱材２１及び第２潜熱蓄熱材２３の相状態を検出するように構成されている。
【００４７】
ここで、第１潜熱蓄熱材２１及び第２潜熱蓄熱材２３は、弾性材料である熱可塑性エラストマーを含むために変形可能になっている。エラストマーに混合されたノルマルパラフィンが固相から液相に変化すると、重り３６の荷重により押圧されて圧縮変形する度合いが変化するようになっている。そうして、第１潜熱蓄熱材２１又は第２潜熱蓄熱材２３が固相から液相に変化して硬度が低下するに連れて、重り３６が下方へ変位することとなる。
【００４８】
センサ３７は、重り３６の鉛直方向の変位量を計測するための変位センサである。制御部３８には、センサ３７によって計測された変位データが入力されるようになっている。また、制御部３８には、第１潜熱蓄熱材２１又は第２潜熱蓄熱材２３が完全に固相であるときの基準位置からの変位量と、上記第１又は第２潜熱蓄熱材２１，２３が完全に液相であるときの基準位置からの変位量とが予め入力保持されている。
【００４９】
例えば、重り３６の重量を例えば５００ｇとした。この場合、重り３６は、少なくとも下面が凸曲面状に形成されている。例えば、球状の重り３６としてもよい。さらに、第１又は第２潜熱蓄熱材２１，２３が完全に固相状態であるときの重り３６の変位量を基準位置から０ｍｍであるとした。このとき、第１又は第２潜熱蓄熱材２１，２３が完全に液相状態であるときの重り３６の変位量は、０．１５ｍｍであった。
【００５０】
そうして、制御部３８は、センサ３７により計測された重り３６の変位量から、第１潜熱蓄熱材２１又は第２潜熱蓄熱材２３の相状態をそれぞれ検出するようになっている。
【００５１】
具体的には、発熱体２９に接続されている制御部３８は、液相状態であった第１潜熱蓄熱材２１の少なくとも一部が固相状態になったことがセンサ３７により検出されたときに、発熱体２９への通電を許容して第１潜熱蓄熱材２１を加熱するようになっている。その後、制御部３８は、第１潜熱蓄熱材２１の全てが液相状態となったことがセンサ３７により検出されたとき（例えば設置された複数のセンサ３７の全てについて、計測された変移量が０．１５ｍｍを超えたとき）に、発熱体２９への通電を遮断し、第１潜熱蓄熱材２１の加熱を終了するようになっている。こうして、第１潜熱蓄熱材２１の蓄熱は効率良く行われる。
【００５２】
一方、冷却部３９に接続されている制御部３８は、固相状態であった第２潜熱蓄熱材２３の少なくとも一部が液相状態になったことがセンサ３７により検出されたときに、冷却部３９による第２潜熱蓄熱材２３の冷却を許容するようになっている。その後、この制御部３８は、第２潜熱蓄熱材２３の全てが固相状態となったことがセンサ３７により検出されたとき（例えば、設置された複数のセンサ３７の全てについて、計測された変移量が０ｍｍになったとき）に、冷却部３９による第２潜熱蓄熱材２３の冷却を終了するようになっている。こうして、第２潜熱蓄熱材２３の蓄熱も効率良く行われる。
【００５３】
−潜熱蓄熱材への蓄熱方法−
次に、第１潜熱蓄熱材２１及び第２潜熱蓄熱材２３への蓄熱方法について説明する。本実施形態における蓄熱方法では、例えば、深夜電力時間帯に蓄熱を行う。
【００５４】
＜第１潜熱蓄熱材への蓄熱方法（第１制御モード）＞
第１潜熱蓄熱材２１に蓄熱する場合には、例えば、図２のステップＳ１１に示すように、現在が深夜電力時間帯であるか否かを判断する。現在が深夜電力時間帯でなければ、第１潜熱蓄熱材２１への蓄熱を行わない。一方、現在が深夜電力時間帯であれば、ステップＳ１２に進む。
【００５５】
ステップＳ１２では、第１潜熱蓄熱材２１（図２ではＰＣＭとして図示している）の相状態を検出手段５０により検出し、第１潜熱蓄熱材２１の少なくとも一部が固相状態であるか否かを判断する。すなわち、第１潜熱蓄熱材２１が全て液相状態である場合の重り３６の位置を基準位置とした場合において、重り３６の上方への変位がセンサ３７により計測されたときに、制御部３８は第１潜熱蓄熱材２１の少なくとも一部が固相状態になっていると判断する。
【００５６】
第１潜熱蓄熱材２１の少なくとも一部が固相状態になっていると判断されたときは、ステップＳ１３に進む。一方、重り３６の上昇変位が計測されず、第１潜熱蓄熱材２１が全て液相状態であると判断された場合には、ステップＳ１３に進まずに、重り３６の変位の計測を継続した状態で、ステップＳ１２の判断を繰り返す。
【００５７】
ステップＳ１３では、制御部３８が発熱体２９への通電を許容することにより、発熱体２９による第１潜熱蓄熱材２１の加熱を開始する。その後、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、第１潜熱蓄熱材２１の全てが液相状態であるか否かが判断される。すなわち、重り３６の下降変位が計測されて重り３６が基準位置に戻ったときに、第１潜熱蓄熱材２１の全てが液相状態であると判断され、ステップＳ１５に進む。一方、重り３６の位置が基準位置にないことが計測されれば、加熱を継続しつつステップＳ１４の判断を繰り返す。
【００５８】
ステップＳ１５では、発熱体２９への通電を遮断して加熱を終了し、第１潜熱蓄熱材２１への蓄熱を中断する。その後、ステップＳ１１へ戻る。こうして、一連のステップＳ１１〜Ｓ１５（第１制御モード）が深夜電力時間帯の間で繰り返される。
【００５９】
また、ここでは深夜電力時間帯を勘案した制御モードに基づいて説明したが、必ずしも深夜電力時間帯にのみ加熱を行うことを目的としているのではない。上記実施例に限らず、第１潜熱蓄熱材２１に蓄熱を行うときに、第１潜熱蓄熱体に近接して設けられた発熱体２９から直接的に第１蓄熱体に加熱が行われるため、例えばエアコンやパネルヒーター等の室内空調機器により、固相の第１潜熱蓄熱材を液相になるまで加熱するよりも、集中的・効率的かつスピーディーに加熱を行うことが可能である。
【００６０】
例えば空調装置５の電源オンと同時に第１潜熱蓄熱材２１への蓄熱を発熱体２９により開始し、センサ３７により相状態を確認しながら完全に液相状態になったところで加熱を終了することにより、効率的かつ集中的な加熱が可能であり、省エネルギーに寄与する制御方法を提供することが可能である。
【００６１】
＜第２潜熱蓄熱材への蓄熱方法（第２制御モード）＞
第２潜熱蓄熱材２３に蓄熱する場合には、まず、図３のステップＳ２１に示すように、現在が深夜電力時間帯であるか否かを判断する。現在が深夜電力時間帯でなければ、第２潜熱蓄熱材２３への蓄熱を行わない。一方、現在が深夜電力時間帯であれば、ステップＳ２２に進む。
【００６２】
ステップＳ２２では、第２潜熱蓄熱材２３（図３ではＰＣＭとして図示している）の相状態を検出手段５０により検出し、第２潜熱蓄熱材２３の少なくとも一部が液相状態であるか否かを判断する。すなわち、第２潜熱蓄熱材２３が全て固相状態である場合の重り３６の位置を基準位置とした場合において、重り３６の下方への変位がセンサ３７により計測されたときに、制御部３８は第２潜熱蓄熱材２３の少なくとも一部が液相になっていると判断する。
【００６３】
第２潜熱蓄熱材２３の少なくとも一部が液相状態になっていると判断されたときは、ステップＳ２３に進む。一方、重り３６の下降変位が計測されず、第２潜熱蓄熱材２３が全て固相状態であると判断された場合には、ステップＳ２３に進まずに、重り３６の変位の計測を継続した状態で、ステップＳ２２の判断を繰り返す。
【００６４】
ステップＳ２３では、制御部３８が冷却部３９による第２潜熱蓄熱材２３の冷却を許容する。その後、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、第２潜熱蓄熱材２３の全てが固相状態であるか否かが判断される。すなわち、重り３６の上昇変位が計測されて重り３６が基準位置に戻ったときに、第２潜熱蓄熱材２３の全てが固相状態であると判断され、ステップＳ２５に進む。一方、重り３６の位置が基準位置にないことが計測されれば、冷却を継続しつつステップＳ２４の判断を繰り返す。
【００６５】
ステップＳ２５では、第２潜熱蓄熱材２３の冷却を終了して、第２潜熱蓄熱材２３への蓄熱を中断する。その後、ステップＳ２１へ戻る。こうして、一連のステップＳ２１〜Ｓ２５（第２制御モード）が深夜電力時間帯の間で繰り返される。
【００６６】
そうして、上記第１制御モード及び第２制御モードは、例えば季節に応じて切り替えられる。すなわち、冬期には第１制御モードを行う一方、夏期には第２制御モードを行う。
【００６７】
また、第１制御モードと同様に、必ずしも深夜電力時間帯にのみ冷却を行うことを目的としているのではない。上記実施例に限らず、第２潜熱蓄熱材２３を冷却するときに、第２潜熱蓄熱体２３に近接して設けられた冷却部３９から直接的に第２潜熱蓄熱体２３に冷却が行われるため、例えばエアコンやパネルヒーター等の室内空調機器により液相の第２潜熱蓄熱材２３を固相になるまで冷却するより、集中的・効率的かつスピーディーに冷却を行うことが可能である。
【００６８】
例えば空調装置５の電源オンと同時に第２潜熱蓄熱材２３への蓄熱を冷却部３９により開始し、センサ３７により相状態を確認しながら完全に固相状態になったところで冷却を終了することにより、効率的かつ集中的な冷却が可能であり、省エネルギーに寄与する制御方法を提供することが可能である。
【００６９】
−潜熱蓄熱材を用いた室内温度の制御方法−
次に、第１潜熱蓄熱材２１及び第２潜熱蓄熱材２３を用いた室内温度の制御方法について説明する。
【００７０】
家屋１０の室内温度は、暖房時において、第１潜熱蓄熱材２１の温熱と、空調装置５の暖房運転とによって制御される（第１制御モード）。一方、家屋１０の室内温度は、冷房時において、第２潜熱蓄熱材２３の冷熱と、空調装置５の冷房運転とによって制御される（第２制御モード）。
【００７１】
そして、暖房時に室内温度を制御する場合には、空調装置５の暖房運転を開始する前に、上記第１制御モードを行って予め第１潜熱蓄熱材２１の全てを液相状態にしておく。一方、冷房時に室内温度を制御する場合には、空調装置５の冷房運転を開始する前に、上記第２制御モードを行って予め第２潜熱蓄熱材２３の全てを固相状態にしておく。
【００７２】
また上述のようなセンサ３７を複数設け、全てのセンサ３７が液相（または固相）を示したときに、加熱（冷却）を停止するのが好ましい制御である。
【００７３】
第１制御モード及び第２制御モードは、例えば空調装置５による暖房運転及び冷房運転に応じて切り替えられる。すなわち、空調装置５が暖房運転をする場合に第１制御モードを行って上記第１潜熱蓄熱材２１に蓄熱する一方、空調装置５が冷房運転する場合に第２制御モードに切り替えて第２潜熱蓄熱材２３に蓄熱する。
【００７４】
−実施形態１の効果−
したがって、この実施形態１によると、第１及び第２潜熱蓄熱材２１，２３の相状態を検出手段５０によって直接に検出し、第１制御モード時には、第１潜熱蓄熱材２１の少なくとも一部が固相状態であるときに当該潜熱蓄熱材２１を加熱して蓄熱を行うと共に、第１潜熱蓄熱材２１の全てが液相状態となったときに加熱を終了する一方、第２制御モード時には、第２潜熱蓄熱材２３の少なくとも一部が液相状態であるときに当該潜熱蓄熱材２３を冷却して蓄熱を行うと共に、第２潜熱蓄熱材２３の全てが固相状態となったときに冷却を終了するようにしたので、複数の種々の測定データに基づく複雑な演算を不要にしながらも、直接的に第１及び第２潜熱蓄熱材２１，２３の相状態を検出することにより、環境条件に左右されず、的確に且つ効率良く第１及び第２潜熱蓄熱材２１，２３に蓄熱することができる。
【００７５】
さらに、重り３６及びセンサ３７を含む検出手段５０により、一定の外力で押圧された弾性材料を含む第１及び第２潜熱蓄熱材２１，２３の変形度合いを計測するようにしたので、当該潜熱蓄熱材２１，２３の相状態を好適に検出することができる。
【００７６】
さらにまた、予め第１潜熱蓄熱材２１の全てが液相状態となった状態で暖房機器の運転を開始すると共に、予め第２潜熱蓄熱材２３の全てが固相状態となった状態で空調装置５の冷房運転を開始するようにしたので、運転当初に暖房能力又は冷房能力が上記潜熱蓄熱材２１，２３への蓄熱のために消費されず、運転当初から室内温度を好適に制御することができる。
【００７７】
また、冬期に第１制御モードを行うと共に、夏期には第２制御モードを行うようにしたので、１年を通じて、複雑な演算を不要にしながらも、的確に且つ効率良く潜熱蓄熱材に蓄熱して、室内温度を好適に制御できる。
【００７８】
《発明の実施形態２》
図６〜図８は、本発明の実施形態２を示している。尚、以降の各実施形態では、図１〜図５と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００７９】
上記実施形態１では、重り３６の変位量を計測することによって第１及び第２潜熱蓄熱材２１，２３の相状態を検出したのに対し、本実施形態では、収容体４１内の気圧を計測することによって第１及び第２潜熱蓄熱材２１，２３の相状態を検出するようにしたものである。
【００８０】
本実施形態における第１及び第２潜熱蓄熱材２１，２３は、例えばパラフィン系ワックス等からなり、上記実施形態１におけるものと同様である。また、本実施形態における第１蓄熱部３０及び第２蓄熱部４０は、図６〜図８に示すように、例えばポリエチレン等の容器からなる収容体４１を有している。収容体４１の上部内壁面には、当該収容体４１の内部の気圧を計測するための圧力センサ４２が設けられている。圧力センサ４２が計測した圧力データは制御部４３に入力されるようになっている。また、第１蓄熱部３０の収容体４１は、発熱体２９の上に載置されている。一方、第２蓄熱部４０の収容体は、冷却部３９の上に載置されている。
【００８１】
収容体４１に収容された第１及び第２潜熱蓄熱材２１，２３は、液相状態から固相状態に変化すると、当該潜熱蓄熱材２１，２３の体積が減少するため、収容体４１の内部の気圧が低下する。一方、第１及び第２潜熱蓄熱材２１，２３が固相状態から液相状態に変化すると、当該潜熱蓄熱材２１，２３の体積が増加するため、収容体４１の内部の気圧が高くなる。
【００８２】
制御部４３には、第１及び第２潜熱蓄熱材２１，２３が全て固相状態であるときの収容体４１内の気圧と、当該潜熱蓄熱材２１，２３が全て液相状態であるときの収容体４１内の気圧とが予め計測されて入力保持されている。本実施形態における検出手段５０は、上記収容体４１内の気圧の変化を圧力センサ４２により計測して、第１及び第２潜熱蓄熱材２１，２３の相状態を検出するようになっている。
【００８３】
ここで、第１及び第２潜熱蓄熱材２１，２３を冷却し、全て固相状態にしたところ、ポリエチレンからなる収容体４１は殆ど変形せず、圧力センサ４２は減圧状態を示した。
【００８４】
そして、図２に示す第１制御モードでは、ステップＳ１２の判断を上記圧力センサ４２及び制御部４３によって行う。すなわち、圧力センサ４２により計測された気圧が、第１潜熱蓄熱材２１の全てが液相状態である場合よりも低ければ、その少なくとも一部が固相状態であると判断する。
【００８５】
一方、図３に示す第２制御モードにおいても、ステップＳ２２の判断を上記圧力センサ４２及び制御部４３によって行う。すなわち、圧力センサ４２により計測された気圧が、第２潜熱蓄熱材２３の全てが液相状態である場合よりも高ければ、その少なくとも一部が液相状態であると判断する。
【００８６】
また上述のようなセンサ４２を複数設け、全てのセンサ４２が液相（または固相）を示したときに、加熱（冷却）を停止するのが好ましい制御である。
【００８７】
−実施形態２の効果−
したがって、この実施形態２によると、上記実施形態１と同様に、第１及び第２潜熱蓄熱材２１，２３の相状態を検出手段５０によって直接に検出して、第１及び第２潜熱蓄熱材２１，２３の蓄熱制御を行うようにしたので、複数の種々の測定データに基づく複雑な演算を不要にしながらも、直接的に第１及び第２潜熱蓄熱材２１，２３の相状態を検出することにより、環境条件に左右されず、的確に且つ効率良く第１及び第２潜熱蓄熱材２１，２３に蓄熱することができる。
【００８８】
しかも、第１及び第２潜熱蓄熱材２１，２３を収容する収容体４１の内部の気圧を計測するようにしたので、当該潜熱蓄熱材２１，２３の相状態を好適に検出することができる。
【００８９】
《その他の実施形態》
上記実施形態１では重り３６の変位量を計測し、上記実施形態２では収容体４１内の気圧を計測するようにしたが、第１及び第２潜熱蓄熱材２１，２３の電気伝導率の変化を計測するようにしてもよい。そのことによっても、電気伝導率の変化に基づいて、第１及び第２潜熱蓄熱材２１，２３の相状態を検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
以上説明したように、本発明は、潜熱蓄熱材への蓄熱方法、及び潜熱蓄熱材を用いた室内温度の制御方法について有用である。
【符号の説明】
【００９１】
５      空調装置（冷房機器、暖房機器）
１９，４１      収容体
２１      第１潜熱蓄熱材
２３      第２潜熱蓄熱材
２９      発熱体
３７      センサ
３８，４３      制御部
３９      冷却部
４２      圧力センサ
５０      検出手段
【図１】
0005795925.tif 000002
【図２】
0005795925.tif 000003
【図３】
0005795925.tif 000004
【図４】
0005795925.tif 000005
【図５】
0005795925.tif 000006
【図６】
0005795925.tif 000007
【図７】
0005795925.tif 000008
【図８】
0005795925.tif 000009