空調用蓄熱器及び空調装置
【課題】 空調用蓄熱器を使用する場合であっても、空調された空気を適切に供給するという空調装置本来の機能を十分に確保するとともに、材料コスト及び製造コストの双方のコストダウンを図る。
【解決手段】 空調部２により空調された空気Ａを吹出口３ｅまで導く通気ダクト３の内部に配設する空調用蓄熱器であって、通気ダクト３の通気方向Ｆｗに平行に配し、かつ通気方向Ｆｗに対して直角方向Ｆｃに並べて配する熱伝導性素材Ｒにより形成した複数のフィン部４…，及び熱伝導性素材Ｒにより形成したチューブ部材５…の内部に蓄熱性溶液Ｌを封入し、かつ各フィン部４…に貫通させることにより外面を固定した一又は二以上の蓄熱部６…を、一体構成してなる。
【解決手段】 空調部２により空調された空気Ａを吹出口３ｅまで導く通気ダクト３の内部に配設する空調用蓄熱器であって、通気ダクト３の通気方向Ｆｗに平行に配し、かつ通気方向Ｆｗに対して直角方向Ｆｃに並べて配する熱伝導性素材Ｒにより形成した複数のフィン部４…，及び熱伝導性素材Ｒにより形成したチューブ部材５…の内部に蓄熱性溶液Ｌを封入し、かつ各フィン部４…に貫通させることにより外面を固定した一又は二以上の蓄熱部６…を、一体構成してなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調部により空調された空気を吹出口まで導く通気ダクトの内部に配設する空調用蓄熱器及びこの空調用蓄熱器を備える空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空調部（空気調和手段）により空調された空気を吹出口まで導く通気ダクトの内部に配設する空調用蓄熱器を備える空調装置としては、特許文献１で開示される精密温度制御装置が知られている。
【０００３】
この温度制御装置は、吹出し側壁面から吹出した恒温空気を相対向して配置された吸込み側壁面から吸込むようにした恒温室と、恒温空気よりも気流速度が大きい恒温空気を恒温室内のターゲット空間に向けて吹出すとともに、当該恒温空気の気流方向が恒温空気の気流方向と一致するように恒温室内に配置された吹出しユニットとを具備し、この吹出しユニットは、空気調和手段から供給された調和空気を蓄熱体、整流体の順序で通過させた後に、恒温空気として吹出す構成とするとともに、恒温空気の下流側に、吹出しユニットとの間でターゲット空間を挟む通気性の気流制御部材が配置されたものである。この場合、蓄熱体は、熱容量が大きい通気性の部材により形成され、調和空気によって蓄熱されることにより設定温度を維持するものであり、コントローラによって制御され吹出しユニットに流入する調和空気が、制御誤差によって温度変動する場合でも、蓄熱体を通過する過程で蓄熱体の保有熱と熱交換され、設定温度に精密に調整される。
【０００４】
また、この種の蓄熱体としては、特許文献２で開示される熱交換器に用いられる蓄熱体や特許文献３で開示されるハニカム状蓄熱体が知られている。特許文献２の蓄熱体は、結晶化度４０％未満の低結晶性のポリオレフィンと、この低結晶性のポリオレフィンに担持された固−液間を可逆的に相転移する有機系蓄熱材を構成材料とするペレット状の粒子とした構成したものであり、多数用意した蓄熱体をハウジングに収容して使用する。一方、特許文献３のハニカム状蓄熱体は、セラミックス素材により形成した複数のハニカム構造体を組合わせるとともに、ハニカム構造体を固定するセラミックス製外囲いを設けたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−８５６０７号公報
【特許文献２】特開平７−２２９６９０号公報
【特許文献２】特開平８−１７８５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した従来の蓄熱体は、次のような問題点があった。
【０００７】
第一に、いずれの蓄熱体も接触する流体との接触面積を大きくすることを目的として、多数の粒子の集合体として構成されたり、或いは多数の通気孔の集合体であるハニカム構造として構成されるため、空調した空気を吹出口まで導く通気ダクトの内部に配設する空調用蓄熱器として使用する場合には空気抵抗が大きくなる。したがって、空気の流れが阻害され、空調された空気を適切かつ十分に供給するという空調装置本来の機能が損なわれる虞れがあり、事実上、使用が困難となる。
【０００８】
第二に、ポリオレフィン（高分子化合物）素材やセラミックス素材等の蓄熱素材により粒子或いはハニカム構造体として製造されるため、専用の製造工程が必要となる。したがって、必ずしも製造が容易であるとはいえず、材料コスト及び製造コストの双方における無視できないコストアップを招く。
【０００９】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した空調用蓄熱器及び空調装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る空調用蓄熱器１は、上述した課題を解決するため、空調部２により空調された空気Ａを吹出口３ｅまで導く通気ダクト３の内部に配設する空調用蓄熱器であって、通気ダクト３の通気方向Ｆｗに平行に配し、かつ通気方向Ｆｗに対して直角方向Ｆｃに並べて配する熱伝導性素材Ｒにより形成した複数のフィン部４…，及び熱伝導性素材Ｒにより形成したチューブ部材５…の内部に蓄熱性溶液Ｌを封入し、かつ各フィン部４…に貫通させることにより外面を固定した一又は二以上の蓄熱部６…を、一体構成してなることを特徴とする。
【００１１】
一方、本発明に係る空調装置Ｍは、上述した課題を解決するため、空調部２により空調された空気Ａを吹出口３ｅまで導く通気ダクト３の内部に配設した空調用蓄熱器を備える空調装置であって、通気ダクト３の通気方向Ｆｗに平行に配し、かつ通気方向Ｆｗに対して直角方向Ｆｃに並べて配する熱伝導性素材Ｒにより形成した複数のフィン部４…，及び熱伝導性素材Ｒにより形成したチューブ部材５…の内部に蓄熱性溶液Ｌを封入し、かつ各フィン部４…に貫通させることにより外面を固定した一又は二以上の蓄熱部６…を、一体構成してなる空調用蓄熱器１と、この空調用蓄熱器１の温度Ｔｉを検出する温度センサ７と、この温度センサ７により検出した温度Ｔｉが予め設定した目標温度Ｔｓに達したなら空調した空気Ａの使用を開始可能にする開始制御手段８とを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、好適な態様により、蓄熱性溶液Ｌには、少なくとも水又は不凍液を含ませることができるとともに、開始制御手段８には、少なくとも視覚的又は聴覚的に報知する報知手段８ａ，空気Ａの供給先を切換える切換手段８ｂの一方又は双方を含ませることができる。
【発明の効果】
【００１３】
このような構成を有する本発明に係る空調用蓄熱器１及び空調装置Ｍによれば、次のような顕著な効果を奏する。
【００１４】
（１） 空調用蓄熱器１は、通気ダクト３の通気方向Ｆｗに平行に配し、かつ通気方向Ｆｗに対して直角方向Ｆｃに並べて配する熱伝導性素材Ｒにより形成した複数のフィン部４…，及び熱伝導性素材Ｒにより形成したチューブ部材５…の内部に蓄熱性溶液Ｌを封入し、かつ各フィン部４…に貫通させることにより外面を固定した一又は二以上の蓄熱部６…を、一体構成してなるため、構造上は、通気路に配設する一般的なフィンアンドチューブ方式の熱交換器と類似構成にできる。したがって、空調用蓄熱器１を通気ダクト３に配設する場合であっても、空気Ａの流れを阻害する不具合を回避でき、空調された空気Ａを適切かつ十分に供給するという空調装置本来の機能を確保できる。
【００１５】
（２） 空調用蓄熱器１は、通気路に配設する一般的なフィンアンドチューブ方式の熱交換器と類似構成にできるため、製造に用いる材料には、一般的な金属素材や水等を使用すれば足りる。また、空調機器メーカにとっては、フィンアンドチューブ方式による熱交換器の製造工程を流用できるなど、容易に製造することができる。これにより、材料コスト及び製造コストの双方のコストダウンを実現できる。
【００１６】
（３） 空調装置Ｍには、空調用蓄熱器１と、この空調用蓄熱器１の温度Ｔｉを検出する温度センサ７と、この温度センサ７により検出した温度Ｔｉが予め設定した目標温度Ｔｓに達したなら空調された空気Ａの使用を開始可能にする開始制御手段８とを設けたため、空調された空気Ａは、目標温度Ｔｓに達した時点から速やかに使用できるとともに、使用までの立上げ時間の短縮及び生産性（生産効率）の向上を図ることができる。
【００１７】
（４） 好適な態様により、蓄熱性溶液Ｌに、少なくとも水又は不凍液を含ませれば、蓄熱性を有する溶液（液体）として、一般的な溶液を使用でき、容易かつ低コストに実施できるとともに、特に、不凍液を使用する場合には、寒冷地における凍結防止を図ることができる。しかも、水で希釈することにより濃度を変えることできるため、寒冷地でない場合には、希釈量を多くし、比熱の調整により蓄熱性能を高めることもできる。
【００１８】
（５） 好適な態様により、開始制御手段８に、視覚的又は聴覚的に報知する報知手段８ａを用いれば、ユーザは目標温度Ｔｓに達したことを、容易かつ確実に知ることができるため、このタイミングで空調された空気Ａの使用を速やかに開始することができる。
【００１９】
（６） 好適な態様により、開始制御手段８に、空気Ａの供給先を切換える切換手段８ｂを用いれば、目標温度Ｔｓに達するまでは、他の場所に空気Ａを逃がし、目標温度Ｔｓに達したなら本来の使用する場所に自動で供給できるため、利便性をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の好適実施形態に係る空調装置に備える空調用蓄熱器の一部抽出拡大断面を含む正面構成図、
【図２】同空調用蓄熱器を備える空調装置の模式的全体構成図、
【図３】同空調装置の全体回路図、
【図４】同空調装置に備える空調用蓄熱器の平面図、
【図５】同空調装置に備える空調用蓄熱器の変更例を示す平面図、
【図６】同空調装置に備える開始制御手段の系統図、
【図７】同空調装置を用いた際の時間に対する温度変化特性図、
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００２２】
まず、本実施形態に係る空調用蓄熱器１を備える空調装置Ｍの全体構成について、図１〜図３を参照して説明する。
【００２３】
図２に示す空調装置Ｍは、空冷式の精密温度調整装置であり、全体を覆うハウジング１１を備える。ハウジング１１の内部は、上半部を空気制御処理室１１ｕとして構成し、下半部を放熱処理室１１ｄとして構成する。ハウジング１１の右側面には、上側に設けた空気Ａの吸込口１１ｕｉ及び下側に設けた吸込口１１ｄｉを有するとともに、ハウジング１１の上面には、空調された空気Ａを外部に吹き出す吹出口３ｅを先端に有する通気ダクト３を突出させる。更に、ハウジング１１の左側面の下側には、放熱処理室１１ｄの吹出口１１ｄｅを有する。なお、１２…はハウジング１１の底面に設けた複数のキャスタを示す。一方、空気制御処理室１１ｕには、送風ファン（例示はシロッコファン）１３を配設し、この送風ファン１３の吸入口１３ｉは処理ダクト１４を介して空気Ａの吸込口１１ｕｉに連通接続するとともに、送風ファン１３の吐出口１３ｅは上述した通気ダクト３の内端口に接続する。したがって、通気ダクト３は、後述する空調部２により空調された空気Ａを吹出口３ｅまで導く機能を有している。また、処理ダクト１４の内部には、右側面側から吸込フィルタ（エアフィルタ）１６，蒸発器（冷却器）１７，凝縮器（加熱器）１８を順次配設することにより空調部２を構成する。これにより、凝縮器１８の下流側位置に送風ファン１３が配される。なお、１３ｍは送風ファン１３のファンモータを示す。
【００２４】
さらに、空気制御処理室１１ｕの内部にはケーシングに収容されたコントローラ１９を備えるとともに、吹出口３ｅから吹き出す空調された空気Ａの温度（空調温度）Ｔａを検出する温度センサ２０を備える。この温度センサ２０はコントローラ１９に接続する。コントローラ１９は、各種制御処理等を行うコンピューティング機能を有し、少なくとも温度センサ２０により検出される空調温度Ｔａが予め設定された目標温度Ｔｓとなるように、後述する圧縮機２５を含む第一冷凍サイクルＣｃ及び第二冷凍サイクルＣｈを制御（フィードバック制御）するとともに、後述する第一調整弁４３及び第二調整弁４６を制御する機能を備える。
【００２５】
一方、放熱処理室１１ｄには、前端口２１ｉを空気吸込口１１ｄｉに連通接続し、かつ後端口２１ｅを放熱処理室１１ｄの内部に臨ませた放熱ダクト２１を配設する。この放熱ダクト２１の内部は空気Ａが流通する熱交換通路１５となる。そして、この放熱ダクト２１の内部における右側面には吸込フィルタ（エアフィルタ）２２を配設するとともに、この吸込フィルタ２２の下流側に、熱交換ユニット２３を配設する。熱交換ユニット２３は、図２に示すように、後述する第一冷凍サイクルＣｃにおける凝縮器（放熱器）２６ｈと第二冷凍サイクルＣｈにおける蒸発器（吸熱器）２６ｃを一体に構成したものであり、基本的には、凝縮器２６ｈ及び蒸発器２６ｃに共通に用いる複数の配列したフィン２７…と、蒸発器２６ｃに対応し、かつ各フィン２７…に貫通する複数の第一チューブ構成部２８ｃ…と、凝縮器２６ｈに対応し、かつ各フィン２７…に貫通する複数の第二チューブ構成部２８ｈ…とを有するとともに、少なくとも各フィン２７…に接触する送風ファン２９により送風される空気（外気）Ａの流通方向Ｆｗにおける各フィン２７…の上流側エリアＺｕと下流側エリアＺｄに、第一チューブ構成部２８ｃ…と第二チューブ構成部２８ｈ…とを混在させて配置し、フィンアンドチューブ方式により一体構成する。図２中、第一チューブ構成部２８ｃを「Ｃ」で表示するとともに、第二チューブ構成部２８ｈを「Ｈ」で表示している。また、熱交換ユニット２３の後方に位置する放熱ダクト２１の後端口２１ｅには送風ファン２９を配設する。なお、２５は放熱処理室１１ｄの内部に配設した圧縮機をそれぞれ示す。
【００２６】
他方、図３は空調装置Ｍの全体回路構成を示す。空調装置Ｍは、圧縮機２５を共通にした第一冷凍サイクルＣｃと第二冷凍サイクルＣｈを備える。この場合、第一冷凍サイクルＣｃは冷却側となり、第二冷凍サイクルＣｈは加熱側となる。第一冷凍サイクルＣｃは、圧縮機２５の吐出口→分流部Ｐ→第一調整弁（電子膨張弁）４３→凝縮器（加熱器）１７→電子膨張弁４５→蒸発器（吸熱器）２６ｃ（第一チューブ構成部２８ｃ…）→合流部Ｊ→圧縮機２５の吸込口の経路で冷媒（熱媒体）Ｋが循環する。第二冷凍サイクルＣｈは、圧縮機２５の吐出口→分流部Ｐ→第二調整弁（電子膨張弁）４６→凝縮器（放熱器）２６ｈ（第二チューブ構成部２８ｈ…）→合流部４２ｈ→電子膨張弁４７→蒸発器（冷却器）１８→合流部Ｊ→圧縮機２５の吸込口の経路で冷媒（熱媒）Ｋが循環する。その他、回路中、５１，５４，５９は圧力ゲージ、５２，５６は圧力スイッチ、５３，５７はチェックバルブ、５５，６０はストレーナ、５８はアキュムレータをそれぞれ示す。
【００２７】
次に、本実施形態に係る空調用蓄熱器１の構成について、図１及び図２，図４〜図６を参照して説明する。
【００２８】
空調用蓄熱器１は、図１及び図２に示すように、通気ダクト３の通気方向Ｆｗに平行に配し、かつ通気方向Ｆｗに対して直角方向Ｆｃへ一定間隔毎に並べて配した複数のフィン部４…と、チューブ部材５…の内部に蓄熱性溶液Ｌを封入して構成した複数の蓄熱部６…とを備え、各蓄熱部６…を各フィン部４…に貫通させるとともに、外面を溶着等により固定して一体化させたものである。これにより、フィンアンドチューブ方式の熱交換器と同一原理の構成とすることができる。
【００２９】
この場合、各フィン部４…と各チューブ部材５…は熱伝導性素材Ｒにより形成する。熱伝導性素材Ｒとしては、アルミニウム素材や銅素材等の一般的な金属素材を用いることができる。また、蓄熱性溶液Ｌには、水又は不凍液を用いることができる。蓄熱性能を高めるには熱容量を大きくすればよい。熱容量Ｃｈは、Ｃｈ＝ｍ・ｃ（ただし、ｍ：質量，ｃ：比熱）で表されるため、比熱ｃの大きい溶液を用いる。０〔℃〕における水の比熱ｃは４．２１７〔Ｊ／ｇ・Ｋ〕であるため、蓄熱性溶液Ｌとして適しているが、氷の比熱ｃは、２．１〔Ｊ／ｇ・Ｋ〕（−１〔℃〕）となり半減する。一方、不凍液の比熱ｃは、水と氷の中間的な大きさとなる。したがって、凍結を防止し、年間を通した安定性を考慮すれば、不凍液が望ましい。不凍液の場合、通常、水で希釈して使用するため、不凍液としての本来の機能が確保され、同時に最も比熱ｃが大きくなるように希釈することが望ましい。なお、希釈する濃度を変更することにより、蓄熱性能を高めたり変更できるため、必要により、熱容量Ｃｈが異なる寒冷地仕様又は非寒冷地仕様として構成してもよい。
【００３０】
また、蓄熱部６は各種形態で実施できる。図４に示す空調用蓄熱器１は、蓄熱部６を比較的短い直線タイプとして形成するとともに、この蓄熱部６を複数本（例示は七本）使用し、蓄熱部６…を等間隔に配して構成したものである。一方、図５に示す空調用蓄熱器１は、一本の長いチューブ材を順次湾曲させ、ジグザグタイプに形成することにより単一の蓄熱部６として構成したものである。空調用蓄熱器１における蓄熱部６は、熱交換器のように、内部に熱媒体を流通させる必要がないため、両端を閉塞したチューブ部材５の内部に蓄熱性溶液Ｌを封入し、密閉した状態に構成する。したがって、空調用蓄熱器１は、図４に示すように、直線タイプとした複数の蓄熱部６…を組合わせた形態に構成してもよいし、図５に示すように、ジグザグタイプの単一の蓄熱部６を用いた形態に構成してもよいなど、各種形態により実施できる。図１中、７は蓄熱部６の温度（蓄熱温度）Ｔｉを検出する温度センサを示し、この温度センサ７はコントローラ１９に接続する。
【００３１】
このように、本実施形態に係る空調用蓄熱器１は、通気ダクト３の通気方向Ｆｗに平行に配し、かつ通気方向Ｆｗに対して直角方向Ｆｃに並べて配する熱伝導性素材Ｒにより形成した複数のフィン部４…，及び熱伝導性素材Ｒにより形成したチューブ部材５…の内部に蓄熱性溶液Ｌを封入し、かつ各フィン部４…に貫通させることにより外面を固定した一又は二以上の蓄熱部６…を、一体構成してなるため、構造上は、通気路に配設する一般的なフィンアンドチューブ方式の熱交換器と類似構成にできる。したがって、空調用蓄熱器１を通気ダクト３に配設する場合でも、空気Ａの流れを阻害する不具合を回避でき、空調された空気Ａを適切かつ十分に供給するという空調装置本来の機能を確保できる。
【００３２】
しかも、通気路に配設する一般的なフィンアンドチューブ方式の熱交換器と類似構成にできることから、製造に用いる材料には、一般的な金属素材や水等を使用すれば足りる。また、空調機器メーカにとっては、フィンアンドチューブ方式による熱交換器の製造工程を流用できるなど、容易に製造することができる。これにより、材料コスト及び製造コストの双方のコストダウンを実現できる。加えて、蓄熱性溶液Ｌには、不凍液又は水を用いることができるため、比熱ｃが４〔Ｊ／ｇ・Ｋ〕前後となる蓄熱性を有する汎用的な液体（溶液）の使用により、容易かつ低コストに実施できる。
【００３３】
次に、本実施形態に係る空調用蓄熱器１の使用方法及びこの空調用蓄熱器１を備える空調装置Ｍの動作について、図１〜図７を参照して説明する。
【００３４】
まず、空調用蓄熱器１は、図１及び図２、図４及び図５に示すように、通気ダクト３の内部に配設する。この場合、フィン部４…が通気ダクト３の通気方向Ｆｗに平行になるように配設する。これにより、各フィン部４…は、通気方向Ｆｗに対して直角方向Ｆｃに並べて配され、必要な通気性が確保される。
【００３５】
一方、空調装置Ｍでは、前述した空調温度Ｔａに対する目標温度Ｔｓが設定されることにより、予め設定された出力条件により分流部Ｐの分流比率が、設定された分流比率になるように、第一冷凍サイクルＣｃ（冷却側）における第一調整弁４３と第二冷凍サイクルＣｈ（加熱側）における第二調整弁４６の開度がセットされる。
【００３６】
そして、空調装置Ｍの運転が開始すれば、温度センサ２０により吹出口３ｅから吹き出す空気Ａの温度（空調温度）Ｔａが検出され、コントローラ１９に付与される。これにより、コントローラ１９では、付与された空調温度Ｔａが設定された目標温度Ｔｓとなるように、圧縮機２５を含む第一冷凍サイクルＣｃ及び第二冷凍サイクルＣｈに対するフィードバック制御を行う。この際、運転開始後、目標温度Ｔｓに達するまでは、第一調整弁４３及び第二調整弁４６も制御される。これにより、予め設定されたプログラムに従って分流比率が最適な分流比率になるように設定される。目標温度Ｔｓに達した後は、第一調整弁４３及び第二調整弁４６は固定されるとともに、第一冷凍サイクルＣｃ及び第二冷凍サイクルＣｈに対しては通常のフィードバック制御が行われる。
【００３７】
また、空気制御処理室１１ｕでは、送風ファン１３の作動により空気（外気）Ａが吸込フィルタ１６を通して吸い込まれ、処理ダクト１４内を通過する際に冷却器（蒸発器）１７により冷却されるとともに、加熱器（凝縮器）１８により加熱される。これにより、空気Ａに対する温度調整（空調）が行われる。空調された空気Ａは送風ファン１３を通り、通気ダクト３に至る。そして、空調された空気Ａは空調用蓄熱器１を通過し、外部の被空調空間に供給される。
【００３８】
初期段階では、空調された空気Ａが空調用蓄熱器１を通過する際に、空調用蓄熱器１に対して空気Ａの温度が作用し、空調用蓄熱器１に対する蓄熱が行われる。この場合、空調用蓄熱器１に対しては、フィン部４…を介して蓄熱部６…に作用するとともに、蓄熱部６…に対して直接作用する。これにより、蓄熱部６の温度が上昇するため、温度センサ７により検出される蓄熱温度Ｔｉはコントローラ１９に付与される。図７に蓄熱温度Ｔｉと空調温度Ｔａを示す。なお、Ｔａｏは常温値を示す。図７に示すように、蓄熱温度Ｔｉは、徐々に上昇し、目標温度Ｔｓに達した以降は安定する。
【００３９】
したがって、目標温度Ｔｓに達した以降は、例えば、空調用蓄熱器１よりも上流側において、空気Ａに温度変動が生じたとしても、空調用蓄熱器１により安定化される。即ち、空気Ａが温度変動により若干下降した場合、空調用蓄熱器１を通過する際に、空調用蓄熱器１は、空気Ａに対して目標温度Ｔｓまで上昇させる熱交換作用を行うとともに、空気Ａが温度変動により若干上昇した場合、空調用蓄熱器１を通過する際に、空調用蓄熱器１は、空気Ａを目標温度Ｔｓまで下降させる熱交換作用を行う。このように、蓄熱温度Ｔｉが目標温度Ｔｓに達し、安定した以降は、空調温度Ｔａも目標温度Ｔｓに安定することになり、空調温度Ｔａに対しては、図７に示すように、ほとんど変動することのない精密制御が安定に行われる。
【００４０】
なお、図７において、Ｔｒは空調用蓄熱器１を使用しない形態（比較例）の空調温度を示している。この場合、空調用蓄熱器１が存在しないことから、初期段階における空調温度Ｔｒの立ち上がりは早くなる。しかし、目標温度Ｔｓに達しても、オーバシュートの発生及びフィードバック制御の影響により、しばらくは波打った状態の温度変動が継続し、結果的に空調温度Ｔｒが安定するまでに時間がかかる。これに対して、本実施形態に係る空調用蓄熱器１を使用した場合には、初期段階における空調温度Ｔａの立ち上がりは遅くなるが、目標温度Ｔｓに達したｔｓ時点以降は安定し、結果的に安定するまでの立ち上げ時間は短くなる。
【００４１】
ところで、本実施形態に係る空調装置１（精密温度調整装置）は、精密な温度調整が要求されるため、通常、空調温度Ｔａが安定した以降の空気Ａを使用する必要があり、安定するまでは空気Ａを使用することができない。したがって、早期に安定化させることは、重要な課題となる。本実施形態に係る空調用蓄熱器１を使用した空調装置１では、空調温度Ｔａが安定するタイミング、即ち、蓄熱温度Ｔｉが設定温度Ｔｓに達するタイミング（時点ｔｓ）を容易に知ることができるため、図６に示すように、温度センサ７により検出した蓄熱温度Ｔｉが予め設定した目標温度Ｔｓに達したなら空調された空気Ａの使用を開始可能にする開始制御手段８を設けることができる。開始制御手段８としては、視覚的又は聴覚的に報知する報知手段８ａや空気Ａの供給先を切換える切換手段８ｂを用いることができる。視覚的な報知手段８ａとしては、報知ランプ等を用いることができるとともに、聴覚的な報知手段８ａとしては、ブザーやチャイム等を用いることができる。また、切換手段８ｂには、電動式の方向切換弁７０等を利用することができる。
【００４２】
これにより、報知手段８ａを用いた場合には、温度センサ７により検出した蓄熱温度Ｔｉが図７に示すｔｓ時点で目標温度Ｔｓに達すれば、コントローラ１９は報知手段８ａを作動制御し、報知ランプを点灯させたりチャイムを鳴らすなどにより作業者に報知することができる。作業者は、これに基づいて、空調された空気Ａを、使用する被空調空間に供給開始することができる。このように、開始制御手段８に、視覚的又は聴覚的に報知する報知手段８ａを用いれば、ユーザは目標温度Ｔｓに達したことを容易かつ確実に知ることができるため、このタイミングにより空調された空気Ａの使用を速やかに開始することができる。
【００４３】
一方、切換手段８ｂを用いた場合には、温度センサ７により検出した蓄熱温度Ｔｉが図７に示すｔｓ時点に達するまでは、コントローラ１９は方向切換弁７０を図６に示す分岐ダクト７１側に切換え、別の場所に空気Ａを逃がすとともに、ｔｓ時点に達したならコントローラ１９により方向切換弁７０を正規に使用する通気ダクト３ｓ側に切換えるように構成すればよい。このように、開始制御手段８に、空気Ａの供給先を切換える切換手段８ｂを用いれば、目標温度Ｔｓに達するまでは、他の場所に空気Ａを逃がし、目標温度Ｔｓに達したなら本来の使用する場所に自動で供給できるため、利便性をより高めることができる。
【００４４】
よって、このような本実施形態に係る空調装置Ｍによれば、空調用蓄熱器１と、この空調用蓄熱器１の温度Ｔｉを検出する温度センサ７と、この温度センサ７により検出した温度Ｔｉが予め設定した目標温度Ｔｓに達したなら空調した空気Ａの使用を開始可能にする開始制御手段８とを設けてなるため、空調された空気Ａは、目標温度Ｔｓに達した時点から速やかに使用できるとともに、使用までの立上げ時間の短縮及び生産性（生産効率）の向上を図ることができる。
【００４５】
他方、放熱処理室１１ｄでは、送風ファン２９の作動により空気Ａが吸込フィルタ２２を通して吸い込まれ、放熱ダクト２１内に配した熱交換ユニット２３を通過することにより熱交換が行われる。具体的には、各フィン２７…の面内に混在する第一チューブ構成部２８ｃ…により構成される蒸発器２６ｃによる吸熱が行われるとともに、各フィン２７…の面内に混在する第二チューブ構成部２８ｈ…により構成される凝縮器２６ｈの放熱が行われる。そして、放熱ダクト２１内を通過することにより熱交換された空気Ａは、吹出口１１ｄｅから外部に排出される。この際、各第一チューブ構成部２８ｃ…と各第二チューブ構成部２８ｈ…は、各第一チューブ構成部２８ｃ単位及び各第二チューブ構成部２８ｈ単位で交互に配されるため、各第一チューブ構成部２８ｃ…と各第二チューブ構成部２８ｈ…間は、フィン２７…自体の熱伝導を直接利用した相互の熱交換が行われる。
【００４６】
以上、好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。例えば、空調装置１は、空調部２により空調した空気Ａを吹出口３ｅまで導く通気ダクト３を備えていればよく、これ以外の構成は任意に実施できる。また、熱伝導性素材Ｒは、例示に限定されるものではなく、熱伝導性を有する各種素材に適用できるとともに、蓄熱性溶液Ｌも例示に限定されるものではなく、蓄熱性を有する各種溶液に適用できる。さらに、例示した報知手段８ａと切換手段８ｂは、それぞれ単独で用いてもよいし両方を併用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係る空調用蓄熱器は、例示の温度調整装置をはじめ、空調部により空調された空気を吹出口まで導く通気ダクトを備える各種空調装置に利用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１：空調用蓄熱器，２：空調部，３：通気ダクト，３ｅ：吹出口，４…：フィン部，５…：チューブ部材，６…：蓄熱部，７：温度センサ，８：開始制御手段，８ａ：報知手段，８ｂ：切換手段，Ａ：空気，Ｒ：熱伝導性素材，Ｆｗ：通気方向，Ｆｃ：通気方向に対する直角方向，Ｌ：蓄熱性溶液，Ｍ：空調装置，Ｔｉ：空調用蓄熱器の温度（蓄熱温度），Ｔｓ：目標温度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調部により空調された空気を吹出口まで導く通気ダクトの内部に配設する空調用蓄熱器及びこの空調用蓄熱器を備える空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空調部（空気調和手段）により空調された空気を吹出口まで導く通気ダクトの内部に配設する空調用蓄熱器を備える空調装置としては、特許文献１で開示される精密温度制御装置が知られている。
【０００３】
この温度制御装置は、吹出し側壁面から吹出した恒温空気を相対向して配置された吸込み側壁面から吸込むようにした恒温室と、恒温空気よりも気流速度が大きい恒温空気を恒温室内のターゲット空間に向けて吹出すとともに、当該恒温空気の気流方向が恒温空気の気流方向と一致するように恒温室内に配置された吹出しユニットとを具備し、この吹出しユニットは、空気調和手段から供給された調和空気を蓄熱体、整流体の順序で通過させた後に、恒温空気として吹出す構成とするとともに、恒温空気の下流側に、吹出しユニットとの間でターゲット空間を挟む通気性の気流制御部材が配置されたものである。この場合、蓄熱体は、熱容量が大きい通気性の部材により形成され、調和空気によって蓄熱されることにより設定温度を維持するものであり、コントローラによって制御され吹出しユニットに流入する調和空気が、制御誤差によって温度変動する場合でも、蓄熱体を通過する過程で蓄熱体の保有熱と熱交換され、設定温度に精密に調整される。
【０００４】
また、この種の蓄熱体としては、特許文献２で開示される熱交換器に用いられる蓄熱体や特許文献３で開示されるハニカム状蓄熱体が知られている。特許文献２の蓄熱体は、結晶化度４０％未満の低結晶性のポリオレフィンと、この低結晶性のポリオレフィンに担持された固−液間を可逆的に相転移する有機系蓄熱材を構成材料とするペレット状の粒子とした構成したものであり、多数用意した蓄熱体をハウジングに収容して使用する。一方、特許文献３のハニカム状蓄熱体は、セラミックス素材により形成した複数のハニカム構造体を組合わせるとともに、ハニカム構造体を固定するセラミックス製外囲いを設けたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−８５６０７号公報
【特許文献２】特開平７−２２９６９０号公報
【特許文献２】特開平８−１７８５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した従来の蓄熱体は、次のような問題点があった。
【０００７】
第一に、いずれの蓄熱体も接触する流体との接触面積を大きくすることを目的として、多数の粒子の集合体として構成されたり、或いは多数の通気孔の集合体であるハニカム構造として構成されるため、空調した空気を吹出口まで導く通気ダクトの内部に配設する空調用蓄熱器として使用する場合には空気抵抗が大きくなる。したがって、空気の流れが阻害され、空調された空気を適切かつ十分に供給するという空調装置本来の機能が損なわれる虞れがあり、事実上、使用が困難となる。
【０００８】
第二に、ポリオレフィン（高分子化合物）素材やセラミックス素材等の蓄熱素材により粒子或いはハニカム構造体として製造されるため、専用の製造工程が必要となる。したがって、必ずしも製造が容易であるとはいえず、材料コスト及び製造コストの双方における無視できないコストアップを招く。
【０００９】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した空調用蓄熱器及び空調装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る空調用蓄熱器１は、上述した課題を解決するため、空調部２により空調された空気Ａを吹出口３ｅまで導く通気ダクト３の内部に配設する空調用蓄熱器であって、通気ダクト３の通気方向Ｆｗに平行に配し、かつ通気方向Ｆｗに対して直角方向Ｆｃに並べて配する熱伝導性素材Ｒにより形成した複数のフィン部４…，及び熱伝導性素材Ｒにより形成したチューブ部材５…の内部に蓄熱性溶液Ｌを封入し、かつ各フィン部４…に貫通させることにより外面を固定した一又は二以上の蓄熱部６…を、一体構成してなることを特徴とする。
【００１１】
一方、本発明に係る空調装置Ｍは、上述した課題を解決するため、空調部２により空調された空気Ａを吹出口３ｅまで導く通気ダクト３の内部に配設した空調用蓄熱器を備える空調装置であって、通気ダクト３の通気方向Ｆｗに平行に配し、かつ通気方向Ｆｗに対して直角方向Ｆｃに並べて配する熱伝導性素材Ｒにより形成した複数のフィン部４…，及び熱伝導性素材Ｒにより形成したチューブ部材５…の内部に蓄熱性溶液Ｌを封入し、かつ各フィン部４…に貫通させることにより外面を固定した一又は二以上の蓄熱部６…を、一体構成してなる空調用蓄熱器１と、この空調用蓄熱器１の温度Ｔｉを検出する温度センサ７と、この温度センサ７により検出した温度Ｔｉが予め設定した目標温度Ｔｓに達したなら空調した空気Ａの使用を開始可能にする開始制御手段８とを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、好適な態様により、蓄熱性溶液Ｌには、少なくとも水又は不凍液を含ませることができるとともに、開始制御手段８には、少なくとも視覚的又は聴覚的に報知する報知手段８ａ，空気Ａの供給先を切換える切換手段８ｂの一方又は双方を含ませることができる。
【発明の効果】
【００１３】
このような構成を有する本発明に係る空調用蓄熱器１及び空調装置Ｍによれば、次のような顕著な効果を奏する。
【００１４】
（１） 空調用蓄熱器１は、通気ダクト３の通気方向Ｆｗに平行に配し、かつ通気方向Ｆｗに対して直角方向Ｆｃに並べて配する熱伝導性素材Ｒにより形成した複数のフィン部４…，及び熱伝導性素材Ｒにより形成したチューブ部材５…の内部に蓄熱性溶液Ｌを封入し、かつ各フィン部４…に貫通させることにより外面を固定した一又は二以上の蓄熱部６…を、一体構成してなるため、構造上は、通気路に配設する一般的なフィンアンドチューブ方式の熱交換器と類似構成にできる。したがって、空調用蓄熱器１を通気ダクト３に配設する場合であっても、空気Ａの流れを阻害する不具合を回避でき、空調された空気Ａを適切かつ十分に供給するという空調装置本来の機能を確保できる。
【００１５】
（２） 空調用蓄熱器１は、通気路に配設する一般的なフィンアンドチューブ方式の熱交換器と類似構成にできるため、製造に用いる材料には、一般的な金属素材や水等を使用すれば足りる。また、空調機器メーカにとっては、フィンアンドチューブ方式による熱交換器の製造工程を流用できるなど、容易に製造することができる。これにより、材料コスト及び製造コストの双方のコストダウンを実現できる。
【００１６】
（３） 空調装置Ｍには、空調用蓄熱器１と、この空調用蓄熱器１の温度Ｔｉを検出する温度センサ７と、この温度センサ７により検出した温度Ｔｉが予め設定した目標温度Ｔｓに達したなら空調された空気Ａの使用を開始可能にする開始制御手段８とを設けたため、空調された空気Ａは、目標温度Ｔｓに達した時点から速やかに使用できるとともに、使用までの立上げ時間の短縮及び生産性（生産効率）の向上を図ることができる。
【００１７】
（４） 好適な態様により、蓄熱性溶液Ｌに、少なくとも水又は不凍液を含ませれば、蓄熱性を有する溶液（液体）として、一般的な溶液を使用でき、容易かつ低コストに実施できるとともに、特に、不凍液を使用する場合には、寒冷地における凍結防止を図ることができる。しかも、水で希釈することにより濃度を変えることできるため、寒冷地でない場合には、希釈量を多くし、比熱の調整により蓄熱性能を高めることもできる。
【００１８】
（５） 好適な態様により、開始制御手段８に、視覚的又は聴覚的に報知する報知手段８ａを用いれば、ユーザは目標温度Ｔｓに達したことを、容易かつ確実に知ることができるため、このタイミングで空調された空気Ａの使用を速やかに開始することができる。
【００１９】
（６） 好適な態様により、開始制御手段８に、空気Ａの供給先を切換える切換手段８ｂを用いれば、目標温度Ｔｓに達するまでは、他の場所に空気Ａを逃がし、目標温度Ｔｓに達したなら本来の使用する場所に自動で供給できるため、利便性をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の好適実施形態に係る空調装置に備える空調用蓄熱器の一部抽出拡大断面を含む正面構成図、
【図２】同空調用蓄熱器を備える空調装置の模式的全体構成図、
【図３】同空調装置の全体回路図、
【図４】同空調装置に備える空調用蓄熱器の平面図、
【図５】同空調装置に備える空調用蓄熱器の変更例を示す平面図、
【図６】同空調装置に備える開始制御手段の系統図、
【図７】同空調装置を用いた際の時間に対する温度変化特性図、
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００２２】
まず、本実施形態に係る空調用蓄熱器１を備える空調装置Ｍの全体構成について、図１〜図３を参照して説明する。
【００２３】
図２に示す空調装置Ｍは、空冷式の精密温度調整装置であり、全体を覆うハウジング１１を備える。ハウジング１１の内部は、上半部を空気制御処理室１１ｕとして構成し、下半部を放熱処理室１１ｄとして構成する。ハウジング１１の右側面には、上側に設けた空気Ａの吸込口１１ｕｉ及び下側に設けた吸込口１１ｄｉを有するとともに、ハウジング１１の上面には、空調された空気Ａを外部に吹き出す吹出口３ｅを先端に有する通気ダクト３を突出させる。更に、ハウジング１１の左側面の下側には、放熱処理室１１ｄの吹出口１１ｄｅを有する。なお、１２…はハウジング１１の底面に設けた複数のキャスタを示す。一方、空気制御処理室１１ｕには、送風ファン（例示はシロッコファン）１３を配設し、この送風ファン１３の吸入口１３ｉは処理ダクト１４を介して空気Ａの吸込口１１ｕｉに連通接続するとともに、送風ファン１３の吐出口１３ｅは上述した通気ダクト３の内端口に接続する。したがって、通気ダクト３は、後述する空調部２により空調された空気Ａを吹出口３ｅまで導く機能を有している。また、処理ダクト１４の内部には、右側面側から吸込フィルタ（エアフィルタ）１６，蒸発器（冷却器）１７，凝縮器（加熱器）１８を順次配設することにより空調部２を構成する。これにより、凝縮器１８の下流側位置に送風ファン１３が配される。なお、１３ｍは送風ファン１３のファンモータを示す。
【００２４】
さらに、空気制御処理室１１ｕの内部にはケーシングに収容されたコントローラ１９を備えるとともに、吹出口３ｅから吹き出す空調された空気Ａの温度（空調温度）Ｔａを検出する温度センサ２０を備える。この温度センサ２０はコントローラ１９に接続する。コントローラ１９は、各種制御処理等を行うコンピューティング機能を有し、少なくとも温度センサ２０により検出される空調温度Ｔａが予め設定された目標温度Ｔｓとなるように、後述する圧縮機２５を含む第一冷凍サイクルＣｃ及び第二冷凍サイクルＣｈを制御（フィードバック制御）するとともに、後述する第一調整弁４３及び第二調整弁４６を制御する機能を備える。
【００２５】
一方、放熱処理室１１ｄには、前端口２１ｉを空気吸込口１１ｄｉに連通接続し、かつ後端口２１ｅを放熱処理室１１ｄの内部に臨ませた放熱ダクト２１を配設する。この放熱ダクト２１の内部は空気Ａが流通する熱交換通路１５となる。そして、この放熱ダクト２１の内部における右側面には吸込フィルタ（エアフィルタ）２２を配設するとともに、この吸込フィルタ２２の下流側に、熱交換ユニット２３を配設する。熱交換ユニット２３は、図２に示すように、後述する第一冷凍サイクルＣｃにおける凝縮器（放熱器）２６ｈと第二冷凍サイクルＣｈにおける蒸発器（吸熱器）２６ｃを一体に構成したものであり、基本的には、凝縮器２６ｈ及び蒸発器２６ｃに共通に用いる複数の配列したフィン２７…と、蒸発器２６ｃに対応し、かつ各フィン２７…に貫通する複数の第一チューブ構成部２８ｃ…と、凝縮器２６ｈに対応し、かつ各フィン２７…に貫通する複数の第二チューブ構成部２８ｈ…とを有するとともに、少なくとも各フィン２７…に接触する送風ファン２９により送風される空気（外気）Ａの流通方向Ｆｗにおける各フィン２７…の上流側エリアＺｕと下流側エリアＺｄに、第一チューブ構成部２８ｃ…と第二チューブ構成部２８ｈ…とを混在させて配置し、フィンアンドチューブ方式により一体構成する。図２中、第一チューブ構成部２８ｃを「Ｃ」で表示するとともに、第二チューブ構成部２８ｈを「Ｈ」で表示している。また、熱交換ユニット２３の後方に位置する放熱ダクト２１の後端口２１ｅには送風ファン２９を配設する。なお、２５は放熱処理室１１ｄの内部に配設した圧縮機をそれぞれ示す。
【００２６】
他方、図３は空調装置Ｍの全体回路構成を示す。空調装置Ｍは、圧縮機２５を共通にした第一冷凍サイクルＣｃと第二冷凍サイクルＣｈを備える。この場合、第一冷凍サイクルＣｃは冷却側となり、第二冷凍サイクルＣｈは加熱側となる。第一冷凍サイクルＣｃは、圧縮機２５の吐出口→分流部Ｐ→第一調整弁（電子膨張弁）４３→凝縮器（加熱器）１７→電子膨張弁４５→蒸発器（吸熱器）２６ｃ（第一チューブ構成部２８ｃ…）→合流部Ｊ→圧縮機２５の吸込口の経路で冷媒（熱媒体）Ｋが循環する。第二冷凍サイクルＣｈは、圧縮機２５の吐出口→分流部Ｐ→第二調整弁（電子膨張弁）４６→凝縮器（放熱器）２６ｈ（第二チューブ構成部２８ｈ…）→合流部４２ｈ→電子膨張弁４７→蒸発器（冷却器）１８→合流部Ｊ→圧縮機２５の吸込口の経路で冷媒（熱媒）Ｋが循環する。その他、回路中、５１，５４，５９は圧力ゲージ、５２，５６は圧力スイッチ、５３，５７はチェックバルブ、５５，６０はストレーナ、５８はアキュムレータをそれぞれ示す。
【００２７】
次に、本実施形態に係る空調用蓄熱器１の構成について、図１及び図２，図４〜図６を参照して説明する。
【００２８】
空調用蓄熱器１は、図１及び図２に示すように、通気ダクト３の通気方向Ｆｗに平行に配し、かつ通気方向Ｆｗに対して直角方向Ｆｃへ一定間隔毎に並べて配した複数のフィン部４…と、チューブ部材５…の内部に蓄熱性溶液Ｌを封入して構成した複数の蓄熱部６…とを備え、各蓄熱部６…を各フィン部４…に貫通させるとともに、外面を溶着等により固定して一体化させたものである。これにより、フィンアンドチューブ方式の熱交換器と同一原理の構成とすることができる。
【００２９】
この場合、各フィン部４…と各チューブ部材５…は熱伝導性素材Ｒにより形成する。熱伝導性素材Ｒとしては、アルミニウム素材や銅素材等の一般的な金属素材を用いることができる。また、蓄熱性溶液Ｌには、水又は不凍液を用いることができる。蓄熱性能を高めるには熱容量を大きくすればよい。熱容量Ｃｈは、Ｃｈ＝ｍ・ｃ（ただし、ｍ：質量，ｃ：比熱）で表されるため、比熱ｃの大きい溶液を用いる。０〔℃〕における水の比熱ｃは４．２１７〔Ｊ／ｇ・Ｋ〕であるため、蓄熱性溶液Ｌとして適しているが、氷の比熱ｃは、２．１〔Ｊ／ｇ・Ｋ〕（−１〔℃〕）となり半減する。一方、不凍液の比熱ｃは、水と氷の中間的な大きさとなる。したがって、凍結を防止し、年間を通した安定性を考慮すれば、不凍液が望ましい。不凍液の場合、通常、水で希釈して使用するため、不凍液としての本来の機能が確保され、同時に最も比熱ｃが大きくなるように希釈することが望ましい。なお、希釈する濃度を変更することにより、蓄熱性能を高めたり変更できるため、必要により、熱容量Ｃｈが異なる寒冷地仕様又は非寒冷地仕様として構成してもよい。
【００３０】
また、蓄熱部６は各種形態で実施できる。図４に示す空調用蓄熱器１は、蓄熱部６を比較的短い直線タイプとして形成するとともに、この蓄熱部６を複数本（例示は七本）使用し、蓄熱部６…を等間隔に配して構成したものである。一方、図５に示す空調用蓄熱器１は、一本の長いチューブ材を順次湾曲させ、ジグザグタイプに形成することにより単一の蓄熱部６として構成したものである。空調用蓄熱器１における蓄熱部６は、熱交換器のように、内部に熱媒体を流通させる必要がないため、両端を閉塞したチューブ部材５の内部に蓄熱性溶液Ｌを封入し、密閉した状態に構成する。したがって、空調用蓄熱器１は、図４に示すように、直線タイプとした複数の蓄熱部６…を組合わせた形態に構成してもよいし、図５に示すように、ジグザグタイプの単一の蓄熱部６を用いた形態に構成してもよいなど、各種形態により実施できる。図１中、７は蓄熱部６の温度（蓄熱温度）Ｔｉを検出する温度センサを示し、この温度センサ７はコントローラ１９に接続する。
【００３１】
このように、本実施形態に係る空調用蓄熱器１は、通気ダクト３の通気方向Ｆｗに平行に配し、かつ通気方向Ｆｗに対して直角方向Ｆｃに並べて配する熱伝導性素材Ｒにより形成した複数のフィン部４…，及び熱伝導性素材Ｒにより形成したチューブ部材５…の内部に蓄熱性溶液Ｌを封入し、かつ各フィン部４…に貫通させることにより外面を固定した一又は二以上の蓄熱部６…を、一体構成してなるため、構造上は、通気路に配設する一般的なフィンアンドチューブ方式の熱交換器と類似構成にできる。したがって、空調用蓄熱器１を通気ダクト３に配設する場合でも、空気Ａの流れを阻害する不具合を回避でき、空調された空気Ａを適切かつ十分に供給するという空調装置本来の機能を確保できる。
【００３２】
しかも、通気路に配設する一般的なフィンアンドチューブ方式の熱交換器と類似構成にできることから、製造に用いる材料には、一般的な金属素材や水等を使用すれば足りる。また、空調機器メーカにとっては、フィンアンドチューブ方式による熱交換器の製造工程を流用できるなど、容易に製造することができる。これにより、材料コスト及び製造コストの双方のコストダウンを実現できる。加えて、蓄熱性溶液Ｌには、不凍液又は水を用いることができるため、比熱ｃが４〔Ｊ／ｇ・Ｋ〕前後となる蓄熱性を有する汎用的な液体（溶液）の使用により、容易かつ低コストに実施できる。
【００３３】
次に、本実施形態に係る空調用蓄熱器１の使用方法及びこの空調用蓄熱器１を備える空調装置Ｍの動作について、図１〜図７を参照して説明する。
【００３４】
まず、空調用蓄熱器１は、図１及び図２、図４及び図５に示すように、通気ダクト３の内部に配設する。この場合、フィン部４…が通気ダクト３の通気方向Ｆｗに平行になるように配設する。これにより、各フィン部４…は、通気方向Ｆｗに対して直角方向Ｆｃに並べて配され、必要な通気性が確保される。
【００３５】
一方、空調装置Ｍでは、前述した空調温度Ｔａに対する目標温度Ｔｓが設定されることにより、予め設定された出力条件により分流部Ｐの分流比率が、設定された分流比率になるように、第一冷凍サイクルＣｃ（冷却側）における第一調整弁４３と第二冷凍サイクルＣｈ（加熱側）における第二調整弁４６の開度がセットされる。
【００３６】
そして、空調装置Ｍの運転が開始すれば、温度センサ２０により吹出口３ｅから吹き出す空気Ａの温度（空調温度）Ｔａが検出され、コントローラ１９に付与される。これにより、コントローラ１９では、付与された空調温度Ｔａが設定された目標温度Ｔｓとなるように、圧縮機２５を含む第一冷凍サイクルＣｃ及び第二冷凍サイクルＣｈに対するフィードバック制御を行う。この際、運転開始後、目標温度Ｔｓに達するまでは、第一調整弁４３及び第二調整弁４６も制御される。これにより、予め設定されたプログラムに従って分流比率が最適な分流比率になるように設定される。目標温度Ｔｓに達した後は、第一調整弁４３及び第二調整弁４６は固定されるとともに、第一冷凍サイクルＣｃ及び第二冷凍サイクルＣｈに対しては通常のフィードバック制御が行われる。
【００３７】
また、空気制御処理室１１ｕでは、送風ファン１３の作動により空気（外気）Ａが吸込フィルタ１６を通して吸い込まれ、処理ダクト１４内を通過する際に冷却器（蒸発器）１７により冷却されるとともに、加熱器（凝縮器）１８により加熱される。これにより、空気Ａに対する温度調整（空調）が行われる。空調された空気Ａは送風ファン１３を通り、通気ダクト３に至る。そして、空調された空気Ａは空調用蓄熱器１を通過し、外部の被空調空間に供給される。
【００３８】
初期段階では、空調された空気Ａが空調用蓄熱器１を通過する際に、空調用蓄熱器１に対して空気Ａの温度が作用し、空調用蓄熱器１に対する蓄熱が行われる。この場合、空調用蓄熱器１に対しては、フィン部４…を介して蓄熱部６…に作用するとともに、蓄熱部６…に対して直接作用する。これにより、蓄熱部６の温度が上昇するため、温度センサ７により検出される蓄熱温度Ｔｉはコントローラ１９に付与される。図７に蓄熱温度Ｔｉと空調温度Ｔａを示す。なお、Ｔａｏは常温値を示す。図７に示すように、蓄熱温度Ｔｉは、徐々に上昇し、目標温度Ｔｓに達した以降は安定する。
【００３９】
したがって、目標温度Ｔｓに達した以降は、例えば、空調用蓄熱器１よりも上流側において、空気Ａに温度変動が生じたとしても、空調用蓄熱器１により安定化される。即ち、空気Ａが温度変動により若干下降した場合、空調用蓄熱器１を通過する際に、空調用蓄熱器１は、空気Ａに対して目標温度Ｔｓまで上昇させる熱交換作用を行うとともに、空気Ａが温度変動により若干上昇した場合、空調用蓄熱器１を通過する際に、空調用蓄熱器１は、空気Ａを目標温度Ｔｓまで下降させる熱交換作用を行う。このように、蓄熱温度Ｔｉが目標温度Ｔｓに達し、安定した以降は、空調温度Ｔａも目標温度Ｔｓに安定することになり、空調温度Ｔａに対しては、図７に示すように、ほとんど変動することのない精密制御が安定に行われる。
【００４０】
なお、図７において、Ｔｒは空調用蓄熱器１を使用しない形態（比較例）の空調温度を示している。この場合、空調用蓄熱器１が存在しないことから、初期段階における空調温度Ｔｒの立ち上がりは早くなる。しかし、目標温度Ｔｓに達しても、オーバシュートの発生及びフィードバック制御の影響により、しばらくは波打った状態の温度変動が継続し、結果的に空調温度Ｔｒが安定するまでに時間がかかる。これに対して、本実施形態に係る空調用蓄熱器１を使用した場合には、初期段階における空調温度Ｔａの立ち上がりは遅くなるが、目標温度Ｔｓに達したｔｓ時点以降は安定し、結果的に安定するまでの立ち上げ時間は短くなる。
【００４１】
ところで、本実施形態に係る空調装置１（精密温度調整装置）は、精密な温度調整が要求されるため、通常、空調温度Ｔａが安定した以降の空気Ａを使用する必要があり、安定するまでは空気Ａを使用することができない。したがって、早期に安定化させることは、重要な課題となる。本実施形態に係る空調用蓄熱器１を使用した空調装置１では、空調温度Ｔａが安定するタイミング、即ち、蓄熱温度Ｔｉが設定温度Ｔｓに達するタイミング（時点ｔｓ）を容易に知ることができるため、図６に示すように、温度センサ７により検出した蓄熱温度Ｔｉが予め設定した目標温度Ｔｓに達したなら空調された空気Ａの使用を開始可能にする開始制御手段８を設けることができる。開始制御手段８としては、視覚的又は聴覚的に報知する報知手段８ａや空気Ａの供給先を切換える切換手段８ｂを用いることができる。視覚的な報知手段８ａとしては、報知ランプ等を用いることができるとともに、聴覚的な報知手段８ａとしては、ブザーやチャイム等を用いることができる。また、切換手段８ｂには、電動式の方向切換弁７０等を利用することができる。
【００４２】
これにより、報知手段８ａを用いた場合には、温度センサ７により検出した蓄熱温度Ｔｉが図７に示すｔｓ時点で目標温度Ｔｓに達すれば、コントローラ１９は報知手段８ａを作動制御し、報知ランプを点灯させたりチャイムを鳴らすなどにより作業者に報知することができる。作業者は、これに基づいて、空調された空気Ａを、使用する被空調空間に供給開始することができる。このように、開始制御手段８に、視覚的又は聴覚的に報知する報知手段８ａを用いれば、ユーザは目標温度Ｔｓに達したことを容易かつ確実に知ることができるため、このタイミングにより空調された空気Ａの使用を速やかに開始することができる。
【００４３】
一方、切換手段８ｂを用いた場合には、温度センサ７により検出した蓄熱温度Ｔｉが図７に示すｔｓ時点に達するまでは、コントローラ１９は方向切換弁７０を図６に示す分岐ダクト７１側に切換え、別の場所に空気Ａを逃がすとともに、ｔｓ時点に達したならコントローラ１９により方向切換弁７０を正規に使用する通気ダクト３ｓ側に切換えるように構成すればよい。このように、開始制御手段８に、空気Ａの供給先を切換える切換手段８ｂを用いれば、目標温度Ｔｓに達するまでは、他の場所に空気Ａを逃がし、目標温度Ｔｓに達したなら本来の使用する場所に自動で供給できるため、利便性をより高めることができる。
【００４４】
よって、このような本実施形態に係る空調装置Ｍによれば、空調用蓄熱器１と、この空調用蓄熱器１の温度Ｔｉを検出する温度センサ７と、この温度センサ７により検出した温度Ｔｉが予め設定した目標温度Ｔｓに達したなら空調した空気Ａの使用を開始可能にする開始制御手段８とを設けてなるため、空調された空気Ａは、目標温度Ｔｓに達した時点から速やかに使用できるとともに、使用までの立上げ時間の短縮及び生産性（生産効率）の向上を図ることができる。
【００４５】
他方、放熱処理室１１ｄでは、送風ファン２９の作動により空気Ａが吸込フィルタ２２を通して吸い込まれ、放熱ダクト２１内に配した熱交換ユニット２３を通過することにより熱交換が行われる。具体的には、各フィン２７…の面内に混在する第一チューブ構成部２８ｃ…により構成される蒸発器２６ｃによる吸熱が行われるとともに、各フィン２７…の面内に混在する第二チューブ構成部２８ｈ…により構成される凝縮器２６ｈの放熱が行われる。そして、放熱ダクト２１内を通過することにより熱交換された空気Ａは、吹出口１１ｄｅから外部に排出される。この際、各第一チューブ構成部２８ｃ…と各第二チューブ構成部２８ｈ…は、各第一チューブ構成部２８ｃ単位及び各第二チューブ構成部２８ｈ単位で交互に配されるため、各第一チューブ構成部２８ｃ…と各第二チューブ構成部２８ｈ…間は、フィン２７…自体の熱伝導を直接利用した相互の熱交換が行われる。
【００４６】
以上、好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。例えば、空調装置１は、空調部２により空調した空気Ａを吹出口３ｅまで導く通気ダクト３を備えていればよく、これ以外の構成は任意に実施できる。また、熱伝導性素材Ｒは、例示に限定されるものではなく、熱伝導性を有する各種素材に適用できるとともに、蓄熱性溶液Ｌも例示に限定されるものではなく、蓄熱性を有する各種溶液に適用できる。さらに、例示した報知手段８ａと切換手段８ｂは、それぞれ単独で用いてもよいし両方を併用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係る空調用蓄熱器は、例示の温度調整装置をはじめ、空調部により空調された空気を吹出口まで導く通気ダクトを備える各種空調装置に利用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１：空調用蓄熱器，２：空調部，３：通気ダクト，３ｅ：吹出口，４…：フィン部，５…：チューブ部材，６…：蓄熱部，７：温度センサ，８：開始制御手段，８ａ：報知手段，８ｂ：切換手段，Ａ：空気，Ｒ：熱伝導性素材，Ｆｗ：通気方向，Ｆｃ：通気方向に対する直角方向，Ｌ：蓄熱性溶液，Ｍ：空調装置，Ｔｉ：空調用蓄熱器の温度（蓄熱温度），Ｔｓ：目標温度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調部により空調された空気を吹出口まで導く通気ダクトの内部に配設する空調用蓄熱器であって、前記通気ダクトの通気方向に平行に配し、かつ通気方向に対して直角方向に並べて配する熱伝導性素材により形成した複数のフィン部，及び熱伝導性素材により形成したチューブ部材の内部に蓄熱性溶液を封入し、かつ各フィン部に貫通させることにより外面を固定した一又は二以上の蓄熱部を、一体構成してなることを特徴とする空調用蓄熱器。
【請求項２】
前記蓄熱性溶液には、少なくとも水又は不凍液を含むことを特徴とする請求項１記載の空調用蓄熱器。
【請求項３】
空調部により空調された空気を吹出口まで導く通気ダクトの内部に配設した空調用蓄熱器を備える空調装置であって、前記通気ダクトの通気方向に平行に配し、かつ通気方向に対して直角方向に並べて配する熱伝導性素材により形成した複数のフィン部，及び熱伝導性素材により形成したチューブ部材の内部に蓄熱性溶液を封入し、かつ各フィン部に貫通させることにより外面を固定した一又は二以上の蓄熱部を、一体構成してなる空調用蓄熱器と、この空調用蓄熱器の温度を検出する温度センサと、この温度センサにより検出した温度が予め設定した目標温度に達したなら空調された空気の使用を開始可能にする開始制御手段とを備えることを特徴とする空調装置。
【請求項４】
前記蓄熱性溶液には、少なくとも水又は不凍液を含むことを特徴とする請求項３記載の空調用蓄熱器。
【請求項５】
前記開始制御手段には、視覚的又は聴覚的に報知する報知手段を用いることを特徴とする請求項３又は４記載の空調装置。
【請求項６】
前記開始制御手段には、空気の供給先を切換える切換手段を用いることを特徴とする請求項３，４又は５記載の空調装置。
【請求項１】
空調部により空調された空気を吹出口まで導く通気ダクトの内部に配設する空調用蓄熱器であって、前記通気ダクトの通気方向に平行に配し、かつ通気方向に対して直角方向に並べて配する熱伝導性素材により形成した複数のフィン部，及び熱伝導性素材により形成したチューブ部材の内部に蓄熱性溶液を封入し、かつ各フィン部に貫通させることにより外面を固定した一又は二以上の蓄熱部を、一体構成してなることを特徴とする空調用蓄熱器。
【請求項２】
前記蓄熱性溶液には、少なくとも水又は不凍液を含むことを特徴とする請求項１記載の空調用蓄熱器。
【請求項３】
空調部により空調された空気を吹出口まで導く通気ダクトの内部に配設した空調用蓄熱器を備える空調装置であって、前記通気ダクトの通気方向に平行に配し、かつ通気方向に対して直角方向に並べて配する熱伝導性素材により形成した複数のフィン部，及び熱伝導性素材により形成したチューブ部材の内部に蓄熱性溶液を封入し、かつ各フィン部に貫通させることにより外面を固定した一又は二以上の蓄熱部を、一体構成してなる空調用蓄熱器と、この空調用蓄熱器の温度を検出する温度センサと、この温度センサにより検出した温度が予め設定した目標温度に達したなら空調された空気の使用を開始可能にする開始制御手段とを備えることを特徴とする空調装置。
【請求項４】
前記蓄熱性溶液には、少なくとも水又は不凍液を含むことを特徴とする請求項３記載の空調用蓄熱器。
【請求項５】
前記開始制御手段には、視覚的又は聴覚的に報知する報知手段を用いることを特徴とする請求項３又は４記載の空調装置。
【請求項６】
前記開始制御手段には、空気の供給先を切換える切換手段を用いることを特徴とする請求項３，４又は５記載の空調装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−８８０４６（Ｐ２０１３−８８０４６Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２９５３９（Ｐ２０１１−２２９５３９）
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
【Ｆターム（参考）】
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