(57)【要約】【課題】  導入費用および維持費用を抑え、外気温と陽光に起因する氷雪の融解を抑制し、融解速度をコントロールする。【解決手段】  冷熱の貯蔵・供給方法として、積み上げた氷雪の側面および上面を、樹脂等のバルーンによって被覆し、バルーン内の空気を給排気することにより、氷雪の融解速度を制御しつつ、氷雪の冷熱を冷房熱源として利用する（請求項１）。バルーンは、その構成生地が断熱効果をもつだけでなく、内部空気そのものが断熱材として機能する。バルーンの内部空気を入れ換えることにより、外気温の上昇や陽光の作用によるバルーン内部の空気温度を調整でき、氷雪の融解速度を自在にコントロール出来る。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積み上げた氷雪の側面および上面を、バルーンによって被覆し、当該バルーンの密閉空気層あるいは内部の空気を給排気して入れ替えることにより、氷雪の融解速度を調整することを特徴とする冷熱の貯蔵・供給方法。
【請求項２】
氷雪の冷熱を冷房熱源として利用する冷熱の貯蔵・供給装置であって、
積み上げた氷雪の側面および上面を被覆するバルーンと、
このバルーンの内部空気を給排気させる圧縮機とを備え、
前記バルーンは、二枚の樹脂シートの外周縁を縫製、接着、溶着のいずれかの手段によって密着させて成形し、
前記圧縮機は、
タイマ装置またはバルーンの内部空気の圧力や温度上昇を監視するセンサ装置に基づいて作動する圧縮機の運転制御手段を介して、バルーンの内部空気を給排気させて入れ替えることを特徴とする冷熱の貯蔵・供給装置。
【請求項３】
氷雪の側面および上面を被覆するバルーンは、複数個に分割して設けることを特徴とする請求項２記載の冷熱の貯蔵・供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、降雪地における氷雪を利用した冷熱の貯蔵・供給、とくに夏期の冷房熱源の貯蔵・供給に関する。
【背景技術】
【０００２】
北海道や東北地方の降雪地では、冬期に大量の降雪をみる。氷雪は、春先になれば溶けて河川に流れるが、従来から、この氷雪を夏期の冷房熱源として利用する提案がなされている（特許文献１）。氷雪を利用すれば、冷媒を製造するための冷熱機の負荷を抑えるとともに冷却塔など付帯設備に要するモータ駆動など、電力消費も最小限に抑えることが出来るからである。
【０００３】
氷雪を利用した夏期の冷熱利用のためには、春先から夏期に向かって上昇する外気温の影響による氷雪の必要以上の融解を防止することが重要である。自然のままに放置すると、大量の氷雪も外気の温度上昇や陽光によって融解し、冷房用熱源として使用すべき季節になると氷雪量が減ってしまうからである。
【０００４】
氷雪の融解を防ぐには、古い時代から藁や籾殻によって氷雪を被覆する手法が用いられた。特許文献２は、このような伝統的手法を用いるもので、藁または籾殻によって氷雪を幾層にもはさむことにより、イニシャルコストを抑えつつ冷熱を供給しようとするものである。この特許文献２に示される技術は、断熱材を用いた氷雪貯蔵の専用ハウスを設けるよりは、導入コストやランニングコストの面で有利である。
【特許文献１】特開２００６−２３４２６２
【特許文献２】特開２００６−６７１１１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来法には、いくつかの問題がある。特許文献１のように、氷雪を囲うための断熱壁や断熱ハウスを用いると、設備費が嵩むだけでなく、冬場には利用価値のない無用な構造物が土地を占領する問題がある。撤去するにも少なくない作業コストがかかるし、再構築するにも再度の多大な建築費用を要するなど不経済である。
【０００６】
特許文献２の方法によれば、断熱壁や断熱ハウスを要しない利点はあるが、作業性が悪いだけでなく、外気との遮熱性能を調整する手段がないため、夏期以降の氷雪の融解が進まず、氷雪を使い切れない事態も発生する。また、氷雪を覆っている藁や籾殻が風に舞って散乱するため、住宅密集地や空港近辺、航空機が離発着する空港設備、高速道路、鉄道施設のまわりでは現実の利用が難しい。また、氷雪の融解にともなって藁や籾殻が河川に流れ込むため、河川の環境保護の観点からも実用実施が懸念される。
【０００７】
そこで、本願発明の目的は、導入費用および維持費用を抑えつつ、外気温と陽光に起因する氷雪の融解速度をコントロールして、冷熱を利用可能とする点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明は、冷熱の貯蔵・供給方法として、積み上げた氷雪の側面および上面を、バルーンによって被覆し、バルーン内の密閉空気層あるいは内部の空気を給排気によって入れ替えることにより、氷雪の融解速度を調整する（請求項１）。
【０００９】
冷熱の貯蔵・供給装置としての構成は、積み上げた氷雪の側面および上面を被覆するバルーンと、このバルーンの内部空気を給排気させる圧縮機とを備え、前記バルーンは、樹脂等の肉薄シートを縫製して成形し、前記圧縮機は、タイマ装置、バルーンの圧力を検出する圧力センサ、および内部空気の温度上昇を監視する温度センサのうち少なくともいずれか一の手段に基づいて作動する圧縮機の運転制御手段を介して、バルーンの内部空気を給排気させて入れ替える（請求項２）。ここで、圧縮機とは、コンプレッサー、ブロワー装置、ファン装置等をいう。氷雪の側面および上面を被覆するバルーンは、複数個に分割して設ける場合がある（請求項３）。
【００１０】
バルーンは、樹脂製等の肉薄シートを縫製して成形するため、個人住宅に用いる等の小さな氷雪であれば一個のバルーンをもって氷雪を被覆できる。大型の氷雪の場合、例えば空港滑走路の雪を積み上げて夏期にターミナルの冷房に用いるような場合には、バルーンを分割して各バルーンの形状を整えることにより、１００ｍ超の巨大な氷雪を被覆することが可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る冷熱の貯蔵・供給方法および装置によれば、氷雪を囲う断熱壁や専用ハウスを必要とせず、バルーン内の空気量を給排気調整することにより氷雪の融解スピードを自在にコントロールできる。断熱壁や専用ハウスを必要としないので、氷雪の大きさが巨大になった場合でも柔軟な対応処理が可能であり、設備の設置や撤収もきわめて容易である。
【００１２】
空港ターミナル設備のように、とくに美観を要求される場所でも、融解にともなう氷雪の収縮時には必要箇所のバルーンの空気を抜いて撤収し、氷雪の大きさに見合った外観形状とする等、外観保持のための適切な対応措置を講ずることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１、図２は、本発明に係る冷熱の貯蔵・供給方法の一実施形態を示すものであり、空港ターミナル設備のように、大量の雪を確保しやすく、これを夏期冷房の冷熱として用いる場合を例示する。
【００１４】
実施するときは、まず、夏期冷房に必要な量の氷雪１０を積み上げる。例えば、空港設備で云えば、滑走路やエプロン（駐機場）で除雪した雪を、ターミナルの夏期冷房に必要なだけ積み上げる。大規模ショッピングセンター、マンション等の共同住宅、あるいは個人住宅では、例えば駐車場を除雪したときの雪を利用できる。
【００１５】
氷雪１０の冷熱をもって、夏期の冷房冷熱を１００％まかなってもよいが、エアコンディショナー装置の冷房効率を補助する目的でも氷雪１０の冷熱を使用できるから、氷雪１０の積み上げ量は家屋設備の容積や支援目的に応じて概算量を算定する。
【００１６】
次に、積み上げた氷雪１０をバルーン１１によって被覆する。バルーン１１は、肉薄の樹脂シートを利用して、外周縁部を縫製（接着または溶着でもよい）すれば、どのような形状にも成形できる。大規模な氷雪１０を被覆する場合は、バルーン１１を複数に分割して氷雪１０の上面と側面を被覆する。大量の雪を確保できる空港ターミナルビルの冷房に供する場合、氷雪１０の大きさは、例えば、基底長辺が１００ｍ超、基底短辺が９０〜１００ｍ程度、高さが３０〜４０ｍ程度に設定する。このような大規模な氷雪１０を、一個のバルーン１１で被覆することは、不可能ではないが、バルーン１１の重量が嵩むため、作業効率が悪くなるし、氷雪１０が小さくなったときの見栄えも悪いため、バルーン１１を複数個に分割して氷雪１０を被覆することが望ましいわけである。
【００１７】
また、氷雪１０が小さくなり、見栄えが悪くなる場合は、氷雪１０とバルーン１１との間に適宜数の支柱バルーン（外観を保持させる補助バルーン）を介在させることにより美観を保つことが出来る。
【００１８】
バルーン１１を分割している状態を示すため、図１では、各バルーン１１を密接させずに図示してあるが、実施に際しては、隙間からの雨水侵入や外熱を遮断できるよう、各バルーン１１は密着させて配する。
【００１９】
バルーン１１は、その形状と寸法を適宜調整できる。厚みは、注入する空気量によって調整する。図１、図２では側面を上下三段、上面を五個のバルーン１１で被覆するよう示したが、これらの数は適宜調整して構わない。側面を被覆するバルーン１１は、一個のバルーン１１によって長尺な側面外周を巻装させることができるが、作業効率等を勘案して分割配置しても良いことは勿論である。上面のバルーン１１は、分割せずに配することも可能であるが、氷雪１０の収縮時の美観保持や作業効率を考慮すれば、少なくとも二個以上に分割して配することが望ましい。
【００２０】
バルーン１１を配設するときは、空気を入れない状態で氷雪１０の適当箇所に配置し、その後に圧縮機１４を介してバルーン１１に空気を注入する。符号１５は、給排気用のエアチューブである。作業効率を高めるため、例えば、まず最下段のバルーン１１に空気を注入してから、その上のバルーン１１に空気を注入する等、氷雪１０の大きさに応じてバルーン１１を膨らませる順番を決めることが望ましい。氷雪１０の上面に配するバルーン１１は、空気を抜いた状態で上面に配し、例えば端から順に空気を注入して膨らませる。空気の注入口（図示せず）は、バルーン１１の大きさに応じて開口径、弁構造、配設位置を設計することが望ましい。
【００２１】
圧縮機１４の個数は限定されない。一個の圧縮機１４を用いて、エアチューブ１５の接続を切り替えることによって、各バルーン１１の空気量を調整しても良いし、バルーン１１をグループ分けして、グループに対応する圧縮機１４を設けても良いし、各バルーン１１に独立した一個の圧縮機１４を設けても良い。
【００２２】
バルーン１１を構成する樹脂シートの素材は、非浸水性で可撓性のあるもの、例えば、テトロン、ナイロン、ポリエステル、ゴアテックス、ミクロテックスのようなフッ素系樹脂をラミネートした生地、これらに塩化ビニルやウレタン、更には低放射率のアルミなどをコーティングした材料（例えばテント生地として使用されるもの）等を用いることが出来る。
【００２３】
図２において、符号Ｄで示すものは、バルーン１１によって長期保存される氷雪１０の冷熱を後段へ送るための管材（ダクト）である。この管材Ｄは、金属製に限らず各種の繊維材を用いたものでよい。管材Ｄを地上に露出させて設けるときは、熱損失を抑えるために外表面あるいは内側に断熱材を設ける。管材Ｄを地下に埋設する場合も、好ましくは断熱材を設ける。ポンプは適宜箇所に設ける。
【００２４】
従って、かかる構成によれば、氷雪１０の側面および上面を被覆するバルーン１１によって、陽光や外気温に起因する氷雪１０の融解速度を自在にコントロールすることが可能となる。これは次の通りである。
【００２５】
第一に、バルーン１１は、氷雪１０の融解を遅らせる断熱材（遮熱材）として機能する。バルーン１１を構成する二重の樹脂製シートが断熱材となるばかりでなく、バルーン１１内の空気層そのものが大きな断熱材として機能する。
【００２６】
第二に、バルーン１１は、内部に密閉された空気層の厚さや給排気する空気量および空気温度によって、遮熱性能（断熱性能）を可変する。注入している空気の温度が十分に低いときは、氷雪１０の融解速度を遅らせる。一方、内部空気の温度が高くなったときは、氷雪１０の融解速度を速める。
【００２７】
このようであるから、厳冬期から春先にかけては外気温も低いため、バルーン１１に十分な空気を注入密閉しておけば、氷雪１０を融解させずに長期保冷することが可能である。一方、陽光が強まり外気温が高くなる春以降の季節になれば、バルーン１１の内圧を一定にして外観形状を保持しながら空気を入れ換えることにより、内部空気の温度を低く保ち、氷雪１０の融解速度を遅らせつつ保冷状態を維持することができる。
【００２８】
図３は、本発明に係る冷熱の貯蔵・供給装置を例示するものである。この装置は、氷雪１０（一点波線で示す）を被覆する複数のバルーン１１と、このバルーン１１に対する空気の給排気を行う圧縮機１４と、この圧縮機１４の作動を制御する圧縮機の運転制御部１７とを備える。
【００２９】
圧縮機の運転制御部１７は、必要箇所に配したセンサからの情報に基づいて圧縮機１４を駆動する。この実施形態では、センサとして、例えば、三つの温度センサを用いる。第一に、バルーン１１に被覆された内部空間の温度を検出する温度センサ１（Ｓ１）、第二に、バルーン１１に被覆された内部空間の冷媒を空港ターミナルビル等の建物Ｂに対して送る管材Ｄの内部温度を検出する温度センサ２（Ｓ２）、第三に、建物Ｂの内部の温度を検出する温度センサ３（Ｓ３）である。これらの温度センサ１（Ｓ１）〜温度センサ３（Ｓ３）は、必要に応じて複数設けてよい。
【００３０】
なお、管材Ｄから送られてきた冷熱と熱交換させた調和空気を建物Ｂに対して送るためのファン等の送風装置Ｆを配する。
【００３１】
圧縮機１４は、氷雪１０を積み上げて被覆するときには手動によってオンオフ操作しても構わないし、その方が作業効率が良い。しかし、昼間に外気温が上昇しはじめる春以降は、毎日の目視点検と、それに基づく人為的な手動操作は煩わしいし、維持コストが嵩む。そこで、この装置のように、温度センサ１（Ｓ１）〜温度センサ３（Ｓ３）の検出結果に基づいて、バルーン１１の空気を給排気させ、空気を入れ替えることで、氷雪１０の融解速度をコントロールすることが望ましい。
【００３２】
温度センサ１（Ｓ１）〜温度センサ３（Ｓ３）は、重要性の点で優劣はない。例えば、建物Ｂが、通常の空調装置の支援を受ける場合は、温度センサ３（Ｓ３）の検出値をさほど重く扱う必要は少ない。逆に、温度センサ１（Ｓ１）や温度センサ２（Ｓ２）の検出値が十分に低い場合でも、温度センサ３（Ｓ３）の検出値が高い場合は、氷雪１０の融解速度を速める必要がある場合もある。これらは、建物Ｂの空調環境、容積等に応じて個別に設定することが望ましい。圧縮機の運転制御部１７と、温度センサ１（Ｓ１）〜温度センサ３（Ｓ３）の距離が離れているときは有線に限らず、無線の通信回線を介してデータを送受信してもよい。この場合は、専用の無線装置を使用しなくてもよい。例えば、タイマに連動させた携帯電話装置を介して予め定めた時間ごとにデータを送っても良いからである。
【００３３】
かかる構成によれば、昼間の外気温が上昇する春以降の季節でも、圧縮機の運転制御部１７および圧縮機１４を介して、バルーン１１の空気層厚みと内部温度を調整できるから、氷雪１０の保冷を実行しつつ、氷雪１０の融解速度を自在にコントロールすることが出来る。維持管理に人為操作を要しないので、維持コストを低廉に抑えることが可能である。建物Ｂの冷房を必要としない季節となっても、氷雪１０が残存しているときは、バルーン１１の空気を抜いて撤収する。氷雪１０は外気温によってすぐに融解する。
【００３４】
本願発明は、実施形態のものに限定されない。例えば、空港ターミナルビル用の冷房に供する氷雪のように、巨大な氷雪を積み上げて上面と側面とをバルーンによって被覆する場合には、バルーンの外側にシート材をかぶせ、このシート材の外側を、複数本のロープによって係止すれば、強風にも耐え問題はない。この場合、シートの摩擦を防ぐため、ロープは天然繊維の素材のもの、または摩擦防止の措置を施したものを使用することが望ましい。摩擦による発熱も生じにくいからである。ロープの端末は例えば地上面に固定する。
【００３５】
氷雪の地面下には、氷雪が溶けたときの水（融雪水）を蓄える貯水槽を設けても良い。融雪水も温度は十分に低い。このため、貯水槽に蓄えた融雪水をポンプによって循環させ、熱交換装置において熱交換を行うことにより、冷熱を無駄なく使用することが出来る。また、熱交換により融雪水の温度を高めれば、飛行機の機体の凍結を防止する融雪剤が混じった空港設備の雪の排雪も容易となる。水温が高ければ、融雪剤のプロピレングリコールや蟻酸ナトリウム等の薬剤の生分解性を高めることができ、ＢＯＤを下げることが可能となり、河川環境を良好に維持することができる。
【００３６】
個人住宅や小さな共同住宅では必ずしもバルーン１１を分割する必要はない。一個のバルーン１１で氷雪１０を被覆できる場合もあるからである。大規模ショッピングセンターのように、冷熱の貯蔵・供給先となる建物が大きな場合は、分割したバルーン１１で氷雪１０を被覆するか、或いは、氷雪１０を複数個に分けて一個のバルーン１１で氷雪１０を被覆しつつ全体量で調整してもよい。
【００３７】
氷雪１０の冷熱を後段へ送るため管材Ｄを用いる旨説明したが、地下に送気用の溝を設けるならば、管材Ｄを用いることなく冷気を後段へ送ることが出来る。氷雪１０を利用した冷熱の貯蔵・供給が恒常化したときは、冷熱送気用の専用設備（例えば地下溝）を設ける方が見栄えの点で好ましい。
【００３８】
前記説明では、圧縮機の運転制御部１７は、三つの温度センサ１（Ｓ１）〜温度センサ３（Ｓ３）からの温度データに基づいて作動させる旨説明したが、必要最小限、バルーン１１に被覆された内部空間の温度を検出する温度センサ１（Ｓ１）だけを設けておけば本発明は実施可能である。氷雪１０から建物Ｂまでの距離が短いときは温度センサ２（Ｓ２）は不要であるし、建物Ｂの空調システムが他の冷房システムを採用しているときは、温度センサ３（Ｓ３）も不要だからである。
【００３９】
その一方で、圧縮機の運転制御部１７の作動制御のために、外気温センサや、陽光センサの計測データを用いても良い。これらは、圧縮機の運転制御部１７あるいはバルーン１１の近傍に配することが出来るので配線も容易である。またバルーン内の圧力を圧力センサを介して検出し、作動制御を行っても良い。
【００４０】
圧縮機の運転制御部１７の作動制御は、温度センサや陽光センサを用いず、タイマ装置による単純な時刻スケジュールに基づいて行っても良い。建物Ｂの冷房が必要な夏期の外気温変動は、時刻によっておおよその予測がつくためである。バルーン１１の内部空気を給排気させて空気の入れ換えをするのは、冷熱を用いない時間帯における氷雪１０の無駄な融解を避けるためである。このため、外気温が低下して冷房需要も減少する時間帯、例えば、午後６時に定期的に圧縮機の運転制御部１７を作動させてバルーン１１の空気を入れ換え、建物Ｂの営業が終了する深夜の時間帯に圧縮機の運転制御部１７を作動させてバルーン１１の空気を再び入れ換える等である。
【００４１】
大量の氷雪１０は、バルーン１１によって外気を遮熱されているし、バルーン１１の内部空気は、氷雪１０の冷熱を常時受けている。このため、バルーン１１の内部温度の調整管理は過度に厳格に行わなくてもよい。大量の雪が降る降雪地において実施するものであるから、夕方から明け方までは外気温も低くなるからである。また、バルーン１１を密閉状態で使用する場合は、内部空気の温度上昇と圧力増加に伴う破裂を防止するため、過度の圧力上を回避する安全弁を取り付けることが望ましい。
【００４２】
バルーン１１を作るための樹脂シートは、内部圧力に耐えて破損しにくく、可撓性があり、水を通さず、低放射率材料であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施形態に係る冷熱の貯蔵・供給方法を例示する断面図である。
【図２】実施形態に係る冷熱の貯蔵・供給方法を例示する外観斜視図である。
【図３】実施形態に係る冷熱の貯蔵・供給装置を例示するブロック図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  氷雪
１１  バルーン
１４  圧縮機
１５  エアチューブ
１７  圧縮機の運転制御部
Ｂ  建物
Ｄ  管材（ダクト）
Ｆ  送風装置
Ｓ１  温度センサ１
Ｓ２  温度センサ２
Ｓ３  温度センサ３
【図１】
2009174814.tif 000003
【図２】
2009174814.tif 000004
【図３】
2009174814.tif 000005