(57)【要約】【課題】熱を一時的に蓄えることができ、その熱を必要なときに取り出すことが可能な蓄熱構造体を提供する。【解決手段】蓄熱構造体１であって、熱を蓄えるための蓄熱液体２が収容された容器３と、熱媒空気が流れる可撓性の管４とを含む。管４の少なくとも一部は、蓄熱液体２と接触可能に前記容器３内に収容されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱構造体であって、熱を蓄えるための蓄熱液体が収容された容器と、熱媒空気が流れる可撓性の管とを含み、前記管の少なくとも一部が、前記蓄熱液体と接触可能に前記容器内に収容されていることを特徴とする蓄熱構造体。
【請求項２】
前記管は、前記容器内に螺旋状に配された部分を含んでいる請求項１記載の蓄熱構造体。
【請求項３】
前記管は、前記容器の内面と接触し、その摩擦力で前記容器内に位置固定されている請求項１又は２記載の蓄熱構造体。
【請求項４】
前記容器内において、前記管同士の接触を防ぐためのスペーサーがさらに設けられている請求項１乃至３のいずれかに記載の蓄熱構造体。
【請求項５】
前記スペーサーは、前記管に装着されたリング状部材であり、
前記リング状部材は、前記管の長さ方向に間欠的に設けられている請求項４記載の蓄熱構造体。
【請求項６】
前記管は、表面のＪＩＳ−Ａ硬度が５０度以上の弾性管である請求項１乃至５のいずれかに記載の蓄熱構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱を一時的に蓄えることができ、その熱を必要なときに取り出すことが可能な蓄熱構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、一時的に熱を蓄えて、必要に応じてそれを取り出すことが可能な蓄熱構造体が種々提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００３】
例えば、顕熱型の蓄熱材が収容されたケース内に、熱媒である空気を直接供給する蓄熱構造体が知られている。しかしながら、このような構成は、ケースの気密性を確保するのが困難であり、ケース外部に熱媒が漏れるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２１５３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上のような問題点に鑑み、案出なされたもので、熱媒の漏れを防止することが可能な蓄熱構造体を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、蓄熱構造体であって、熱を蓄えるための蓄熱液体が収容された容器と、熱媒空気が流れる可撓性の管とを含み、前記管の少なくとも一部が、前記蓄熱液体と接触可能に前記容器内に収容されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の蓄熱構造体において、前記管は、前記容器内に螺旋状に配された部分を含むことができる。
【０００８】
本発明の蓄熱構造体において、前記管は、前記容器の内面と接触し、その摩擦力で前記容器内に位置固定させることができる。
【０００９】
本発明の蓄熱構造体において、前記容器内で、前記管同士の接触を防ぐためのスペーサーがさらに設けられても良い。
【００１０】
本発明の蓄熱構造体において、前記スペーサーは、前記管に装着されたリング状部材であり、前記リング状部材は、前記管の長さ方向に間欠的に設けられていても良い。
【００１１】
本発明の蓄熱構造体において、前記管は、表面のＪＩＳ−Ａ硬度が５０度以上の弾性管を用いることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る蓄熱構造体は、熱を蓄えるための蓄熱液体が収容された容器と、熱媒空気が流れる可撓性の管とを含み、前記管の少なくとも一部が、前記蓄熱液体と接触可能に前記容器内に収容されていることを特徴とする。
【００１３】
このような蓄熱構造体では、熱媒は、管を介して蓄熱流体と熱交換することができる。しかも、熱媒は、管を通して容器内に供給されるため、外部に漏れることもない。さらに、本発明に係る蓄熱構造体は、管が可撓性を有しているので、容器の形状に応じて、管を自在に変形させて容器内に収納することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態の蓄熱構造体の全体斜視図である。
【図２】図１の管のみを示す斜視図である。
【図３】管の部分断面図である。
【図４】蓄熱構造体の要部拡大断面図である。
【図５】蓄熱構造体の他の実施形態の水平な断面図である。
【図６】蓄熱構造体の他の実施形態の縦の断面図である。
【図７】図６の蓄熱構造体の水平な断面図である。
【図８】本実施形態の蓄熱構造体が用いられた住宅の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１には、本発明の一実施形態に係る蓄熱構造体１の全体斜視図が示されている。本実施形態の蓄熱構造体１は、熱媒空気から熱を奪って自らに蓄えることができる。蓄熱構造体１に蓄えられた熱は、必要なときに取り出され、例えば、住宅やビル等の暖房に利用され得る。
【００１６】
本実施形態の蓄熱構造体１は、熱を蓄えるための蓄熱液体２が収容された容器３と、熱媒空気が流れる可撓性の管４とを含んでいる。管４の少なくとも一部は、蓄熱液体２と接触可能に容器３内に収容されている。
【００１７】
容器３は、例えば、底面部３ａと、上面部３ｂと、これらの間を継ぐ側面部３ｃとを有しており、本実施形態では、略直方体状に形成されている。容器３の上面部３ｂには、管４を内部に挿入するための開口部３ｄが設けられている。この開口部３ｄは、図示していない蓋部材等によって気密に閉塞される。容器３の大きさは、特に限定されるものではないが、例えば、標準的な住宅の床下空間等に配置される場合、設置スペースなどを考慮すると、その容積は０．５〜１．５ｍ3程度が好適である。
【００１８】
容器３は、内部に蓄熱液体２を保持しうる剛性を有するものであれば種々の材料で構成することができ、例えば、コストを低減するために、汎用性のある樹脂性タンクなどが好適である。容器３の外面は、外部と断熱するために、例えば、発泡樹脂等の断熱材５で覆われている。
【００１９】
蓄熱液体２は、温度変化による顕熱を利用しうるものであれば、特に限定はされないが、好ましくは、対流が生じる程度の粘度を有する液体が望ましい。本実施形態では、蓄熱液体２として、どこでも入手可能な水が用いられている。
【００２０】
図２には、図１の管４のみが示されている。図１及び図２に示されるように、管４は、熱媒空気が入る入口４ａと、容器３内の蓄熱液体２と熱交換した空気が出る出口４ｂとを有する。管４の入口４ａと出口４ｂとの間の少なくとも一部は、容器３の中に配され、蓄熱液体２と接触している。
【００２１】
従って、管４の中を流れる熱媒空気は、容器３内の蓄熱液体２と、管４を介して熱交換し、蓄熱液体２に熱を提供することができる。蓄熱液体２に蓄えられた熱は、容器３を覆う断熱材によって比較的長い時間蓄えられる。
【００２２】
管４は可撓性を有している。このため、管４は、容器３の形状に併せて、自在な形態をとることができる。従って、金属製の伝熱管などに比べて、汎用性が高く、現場等で自在に、蓄熱構造体１を作製して据え付けることが可能になる。
【００２３】
本実施形態の蓄熱構造体１において、管４は、容器３内において、螺旋状にのびる部分４ｃを含んでいる。管４の螺旋状の部分４ｃは、容器３の限られた空間内で効率良く蓄熱液体２との接触面積を確保することができる。
【００２４】
好ましい実施形態では、管４は、容器３の開口部３ｄから下方にのびるとともに、底面部３ａで折れ曲がり、容器３内を垂直軸周りに螺旋状に周回しながら上部にのびるように配置されている。このような構造では、相対的に温度の高い熱媒空気を容器３の下方で蓄熱液体２と熱交換させることができる。これにより、容器３内の下方で温められた蓄熱液体２は、対流によって容器３の上部側に上昇する一方、容器３の上部側の相対的に温度の低い蓄熱液体２は、容器３の下方へと移動する。このような蓄熱液体２の対流循環は、容器３の特定箇所での局所的な温度上昇を防止できる。また、容器３の下方へと移動した相対的に温度の低い蓄熱液体２と容器３の下方に導入された相対的に高い熱媒空気との温度差が大きくなるため、蓄熱液体２と熱媒空気の間で効率的に熱交換を行うことができる。
【００２５】
管４を介して空気と蓄熱液体２とを効率的に熱交換させるために、管４の少なくとも一部は、蓄熱液体２中に位置していることが必要である。一方、管４は、蓄熱液体２からの浮力を受ける。好ましい実施形態では、容器３内において、管４の一部は、容器３の内面と接触していることが望ましい。本実施形態の管４は、容器３内に、何らかの特別な装置によって固定されることなく収容されている。従って、上述のような接触は、管４と容器３との間に摩擦力を生じさせ、浮力による管４の上向き移動を防止するのに役立つ。例えば、管４が垂直軸周りの螺旋状に配されている場合、円弧状に湾曲した管４の外周面が、容器３の４つの側壁面にそれぞれ内接するように接触していることが望ましい。
【００２６】
管４と容器３との接触部での摩擦力を高めるために、管４は、その表面のＪＩＳ−Ａ硬度（ＪＩＳ  Ｋ６２５３のデュロメータタイプＡ硬度）が５０度以上、より好ましくは６０度以上の弾性管（ゴム又は樹脂管）であることが望ましい。このような管４は、容器３の中で螺旋状に曲げられたときに真っ直ぐに戻ろうとする大きな復元力を生成する。この復元力は、管４の螺旋径を拡張させて容器３の内面との接触圧力を増大させ、ひいては、前記摩擦力を効果的に高めることが可能である。さらに好ましい実施形態では、管４の外径は、例えば３０〜２００mm程度が望ましい。
【００２７】
好ましい実施形態として、管４の螺旋状の部分４ｃは、容器３の底面部３ａと上面部３ｂとの間で実質的に挟まれることで、上下方向に位置固定されていても良い。このような実施形態では、容器３内での管４の位置がさらに安定的に保持され得る。
【００２８】
容器３内に管４を配置する場合、蓄熱液体２を容器３内に供給する前に行われるのが望ましい。これにより、管４は、浮力の影響を受けることなく、容器３内に能率的に収容され得る。具体的な管４の容器３内への収容作業としては、例えば、管４の一端側（例えば入口４ａ）を容器３の外部で固定し、管４の他の部分を、開口部３ｄから容器３内に順次押し込めば良い。管４の容器３内への収容長さが大きくなると、管４は、容器３の内周面に沿って弾性変形しながら、ほぼ螺旋状の形態をとり得る。これを継続して行うことで、容器３内に管４を螺旋状に周回させながら簡単に配置することができる。従って、容器３及び管４等を現場に持ち込めれば、その場で容易に蓄熱構造体１を作製することができる。
【００２９】
蓄熱液体２と大きな接触面積を得るために、管４は、図３に示されるように、表面に円周方向乃至螺旋方向の溝が形成されたいわゆる蛇腹状のホース等が好適である。本実施形態では、低弾性樹脂からなるチューブ状のホース本体７と、ホース本体７よりも高弾性樹脂からなりかつホース本体７内を螺旋状に配された補強部８とを含んだ複合ホースが用いられている。このようなホースは、安価でありながら、蓄熱液体２中に沈められた場合でも、液体圧によって大きく変形することなく確実に熱媒流路を提供しうる点でも好ましい。
【００３０】
上記実施形態では、管４として、樹脂やゴム等からなる弾性管を示したが、例えば、アルミニウム合金等の金属材料からなるフレキシブルダクト等が採用されても良い。
【００３１】
さらに好ましい実施形態では、図１及び図２に示されるように、蓄熱構造体１は、容器３内での管４同士の互いの接触を防ぐためのスペーサー６がさらに設けられる。本実施形態のスペーサー６は、管４に装着されたリング状部材からなる。このスペーサー６は、管４の長さ方向に所定の間隔で複数個設けられている。このスペーサー６は、例えば、蓄熱液体２よりも比重が大きい材料からなることにより、管４を蓄熱液体２内に沈めるのを補助するためのウエイトを兼ねることもできる。
【００３２】
図４には、蓄熱構造体１の縦断面図が示されている。図４において、上下方向が容器３の上下方向に対応している。図４に示されるように、スペーサー６は、管４が上下で重なる位置では、管４の長手方向で互いに位置ずれして互い違いに設けられるのが望ましい。スペーサー６の外周面が、隣り合う管４に当接することにより、管４同士の直接的な接触が防止され、ひいては管４と蓄熱液体２との接触面積をより大きく確保することができる。
【００３３】
図５には、本発明の他の実施形態の蓄熱構造体１が示されている。図５は、容器３を水平面に沿って切断した断面図である。図５において、紙面と垂直な方向が、容器３の上下方向に対応している。この実施形態において、先の実施形態で説明された要素と同一乃至共通の要素には、同一の参照符号が付されている。この実施形態では、容器３は平面視横長状であり、管４は、その中で「８の字状」に曲げられて収容されている。このように、管４は、容器３の形状に応じて、より多くの蓄熱液体２と接触しうるように、適宜効率的な配置をとりながら収容され得る。
【００３４】
図６には、本発明の他の実施形態の蓄熱構造体１の縦断面図が示されている。図７には、その水平な断面図が示されている。この実施形態においても、先の実施形態で説明された要素と同一乃至共通の要素には、同一の参照符号が付されている。この実施形態の蓄熱構造体１は、管４として、第１の管４１と、第２の管４２とが少なくとも含まれている。
【００３５】
第１の管４１は、その少なくとも一部に、容器３の内部で、かつ、容器３の外周側を螺旋状にのびている外周部分４１ａを含んでいる。同様に、第２の管４２は、その少なくとも一部に、容器３の内部、かつ、第１の管４Ａの内側（容器３の中心側）を螺旋状にのびている内周部分４２ａを含んでいる。本実施形態では、第２の管４２の内周部分４２ａと、第１の管４１の外周部分４１ａとは、互いに離間しており、二重コイル状をなすように略同心に配されている。このような実施形態の蓄熱構造体では、容器３の内部に、より密に管４を収容することができ、より多くの熱エネルギーの授受が可能になる。
【００３６】
第１の管４１の外周部分４１ａは、先の実施形態のように、容器３の内周面との摩擦力等により螺旋状に配置されている。一方、第２の管４２は、容器３の内部に設けられた保持具４５との摩擦力等により螺旋状に配置されている。
【００３７】
保持具４５は、例えば、容器３の底面部３ａに固定された筒状体で構成されている。保持具４５は、上面が開放されるとともに、側面には、多数の開口部４６が形成されている。これにより、容器３内の蓄熱液体２は、保持具４５の内、外に自由に行き来することができ、その対流が妨げられることはない。従って、蓄熱構造体１は、蓄熱液体２を、第１の管４１及び第２の管４２の両方と効率的に熱交換させることができる。なお、本実施形態では、保持具４５は、角筒状で構成されているが、円筒状などでも良い。また、保持具４５は、第２の管４２が螺旋状に収容可能なものであれば、筒状体以外でも良く、例えば、上下にのびる複数の棒状体で構成されても良い。
【００３８】
本実施形態では、第１の管４１及び第２の管４２には、入口４ａから流入した空気が分岐ダクト４７によって二分されて供給されている。ただし、第１の管４１及び第２の管４２には、それぞれ独立した空気が供給されても良い。また、本実施形態では、第１の管４１及び第２の管４２を通った熱交換後の空気は、集合ダクト４８を介して一つの出口４ｂから出力される。ただし、第１の管４１及び第２の管４２から取り出される空気は、このような集合ダクト４８を介さず、それぞれ独立して利用されても良い。
【００３９】
図８には、本発明の蓄熱構造体１が住宅１０に利用された実施形態が示されている。この実施形態の住宅１０は、基礎１１と１階の床１２とで囲まれた床下空間１３を具えている。基礎１１は、例えば、断熱されている。蓄熱構造体１は、住宅１０の床下空間１３に配置されている。このような蓄熱構造体１は、居住スペースを占有しないため、スペースの有効利用が図られる。
【００４０】
蓄熱構造体１の管４の入口４ａには、給気ダンパー２０が接続されている。給気ダンパー２０は、第１ポートＰ１と、第２ポートＰ２とを有し、これらのいずれかのポートを蓄熱構造体１の入口４ａに接続することができる。
【００４１】
第１ポートＰ１には、住宅１０の集熱装置で暖められた熱媒空気が供給される。この実施形態の集熱装置は、例えば、外壁に設けられた二重サッシ窓３０である。二重サッシ窓３０は、隙間を隔てて配された室内側サッシ３０ａと、屋外側サッシ３０ｂとを具えている。二重サッシ窓３０は、室内側サッシ３０ａと屋外側サッシ３０ｂとの隙間の空気が日射によって暖められる。従って、二重サッシ窓３０は、集熱装置として機能し、蓄熱構造体１へ供給するための好適な熱媒空気を提供する。
【００４２】
従って、給気ダンパー２０が第１ポートＰ１に切り替えられることにより、二重サッシ窓３０の前記隙間と、蓄熱構造体１の入口４ａとが、接続される。好ましい態様では、ファン（図示省略）が設けられ、強制的に、二重サッシ窓３０の隙間の空気が蓄熱構造体１へと給気される。供給された空気は、管４を通り、蓄熱液体２と熱交換することができる（蓄熱構造体への蓄熱モード）。
【００４３】
一方、給気ダンパー２０の第２ポートＰ２は、床下空間１３に接続されている。従って、給気ダンパー２０が第２ポートＰ２に切り替えられることにより、床下空間の相対的に冷たい空気が蓄熱構造体１の管４の入口４ａに供給される。供給された空気は、管４を通り、蓄熱液体２と熱交換して暖められ、出口から取り出される（蓄熱構造体の放熱モード）。
【００４４】
蓄熱構造体１の出口４ｂには、例えば、排気ダンパー４０が接続されている。排気ダンパー４０は、蓄熱構造体１で熱交換を終えた空気を、例えば、床下空間１３又は居室５０に選択的に供給することができる。例えば、蓄熱構造体１の蓄熱モードの場合、熱交換を終えた空気は管４の出口４ｂから床下空間１３に供給される。一方、蓄熱構造体１の放熱モードの場合、蓄熱液体２で暖められた空気は、居室５０に供給され得る。
【００４５】
蓄熱構造体１の入口４ａには、種々の空気が供給可能である。例えば、集熱装置は、屋根上に置かれたものでも良い。この集熱装置は、太陽熱によって、暖められた空気を生成することができる。
【００４６】
集熱装置に代えて、エアコンの排熱などが、蓄熱構造体１の入口４ａに供給されても良い。さらには、床下空間１３は、冬季でも外気に比べて比較的暖かい温度の空気で満たされているので、この床下空気が蓄熱構造体１の入口４ａに供給されても良い。
【００４７】
上記実施形態では、蓄熱構造体１は、床下空間１３に設けられているが、例えば、地中に埋設されても良い。好ましくは、住宅の敷地内の土中に埋設され得る。
【００４８】
以上、本発明の実施形態が詳細に説明されたが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施され得る。
【符号の説明】
【００４９】
１  蓄熱構造体
２  蓄熱流体
３  容器
４  管
６  スペーサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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