蓄熱壁システム

【課題】
住宅各壁内の冷暖気経路の形状はただ単に空洞があり、孔・開口部の大きさ・数量・位置はまちまちで、風量の配分を考慮せず、循環冷暖気を制御していない状態でした。かつ、外壁内を室温より負荷が大きい温度で前記冷暖気が循環するため、外部への熱損失が大きかった。さらに、近年住宅建築物の軽量化による建築物の蓄熱量の低下により、温度変化が大きく快適さが低下していた。
【解決手段】
蓄熱壁の蓄熱冷暖気入口・出口の孔の大きさ・数量・位置を送風機の圧力を考慮して所定の設計で決め、全体の蓄熱冷暖気量の配分を行い、かつ外部への直接的熱損失の少ない壁を蓄熱壁とする。建築物の蓄熱量を増加して簡単で維持管理が容易で、かつ省エネで経済的に快適な温熱環境を提供する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の蓄熱壁は、その中空部を冷暖房処理された空気が循環することにより冷暖房の熱が該中空部にある蓄熱仕切材と中央蓄熱仕切材と蓄熱材に熱伝達し、蓄熱し、輻射熱により室内の温熱環境を形成する建築物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築物の全体冷暖房計画の中で、壁内を冷暖房処理された空気が循環する仕組みが考案されている。この場合、外壁、内壁を問わずただ単に中空部があり、空気の循環が制御されていないために偏り、外壁の場合、中空部に断熱材、筋交い等があることが多い。
特許文献１は壁中空部を冷暖房処理された空気が循環して換気と冷暖房を行うとあるが、中空部をダクトとみなして冷暖房された空気の吹き出しによる空気直接冷暖房であり、壁からの輻射熱は少ない。壁には家具等が配置されるので、多くの壁に必要としないダクトの開口部を設けて壁輻射を行うのは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１３７４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、建築物の軽量化による熱容量の低下、蓄熱量の低下により、時刻と季節による温度変化が大きく、快適さが損なわれていた。外壁中空部の室内側の壁、内部の間仕切壁には石膏ボード厚さ１２・５ミリ下地の上クロス貼りの仕上げが一般的であり、内部の間仕切壁中空部には何も入っていない。そのため熱容量と蓄熱量が小さくなっている。
【０００５】
建築物の外壁内を冷暖房された空気が循環するとき、断熱材と筋交いが入っているため空気の流れが阻害され、壁からの輻射熱にばらつきが生じる。また、該外壁内の冷暖房された空気の温度が、冬は室内及び間仕切壁内より高く、夏は室内及び間仕切壁内より低いため、外部との温度差が大きくなり、外部へ放出される熱損失が多くなる。
【０００６】
電力の節約を図るため、安価な深夜電力を蓄熱（潜熱蓄熱を含む、以下同じ）するための空調設備は、高額で複雑、高度な維持管理を必要とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、蓄熱壁を構成する仕切材は、熱容量と蓄熱効果のある材料で構成して熱容量と蓄熱量の増加をはかり、年中を通して室内を温度変化のない一定の温熱環境に保つ。
【０００８】
前記仕切材は図１のように蛇行形として、冷暖房処理された空気が循環して冷暖房の熱を効率良く前記蓄熱壁の中空部にある蓄熱材（蓄熱仕切材と中央蓄熱仕切材を含む、以下同様）にと熱伝達、蓄熱する。
【０００９】
熱損失の大きい外部に面せず、断熱材、筋交いの入っていない外壁と間仕切壁に前記蓄熱壁を設ける。
【００１０】
安価な深夜電力を利用して、前記蓄熱壁に熱伝達し、蓄熱して、その熱を深夜電力時間帯以外の時間帯に使い、該蓄熱壁相互間、建築物内との間を冷暖房処理された空気が循環して冷暖房熱の蓄熱を行い、容易に維持管理ができることで前記課題を解決する。
【発明の効果】
【００１１】
蓄熱壁からの輻射熱は、人体の全側面に広く輻射するため、また該蓄熱壁の蓄熱量の増加により、時刻や季節による温度変化が少ないため、穏やかで快適な温熱環境を形成できる。
【００１２】
室内から外部への熱損失が少なくなる。
【００１３】
前記蓄熱壁への蓄熱は、安価な深夜電力時間帯を利用して、深夜毎日行うことができる。ヒートポンプ等で集熱した地熱と、換気排気熱と、外気熱とを、蓄熱できる。蓄熱した熱は深夜電力時間帯以外の時間帯に使用する。前記蓄熱材への蓄熱量の増加により初期冷暖房能力の強化になる。
【００１４】
前記蓄熱壁は電気部品を用いていないので維持管理が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）実施例１の蓄熱壁の水平断面図（ｂ）上記蓄熱壁内部の立面図
【図２】前記実施例１蓄熱壁の1階、２階連続の斜視図
【図３】前記図２の断面図
【図４】（ａ）深夜（深夜電力時間帯）運転時の建築物全体のシステム図の例（ｂ）昼間（深夜電力時間帯以外）運転時の建築物全体のシステム図の例
【図５】（ａ）実施例２の蓄熱壁の水平断面図例（ｂ）上記蓄熱壁内部の立面図
【図６】（ａ）前記図５の内部斜視図（ｂ）ブロック形潜熱蓄熱仕切材の斜視図（ｃ）ブロック形潜熱蓄熱仕切材の立面図（ｄ）ブロック形潜熱蓄熱仕切材の側面図（ｅ）ブロック形潜熱蓄熱仕切材の平面図
【図７】（ａ）実施例３の蓄熱壁の水平断面図例（ｂ）上記蓄熱壁内部の立面図
【図８】（ａ）実施例４の蓄熱壁の水平断面図例（ｂ）上記蓄熱壁内部の立面図
【図９】（ａ）実施例５の蓄熱壁の水平断面図例（ｂ）上記蓄熱壁内部の立面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１について説明する。建築物の壁である１蓄熱壁は、上下左右の四方を４枠体で四角形に囲い、４枠体の両面を５面材で覆い、その内部の８中空部を７ａ中央蓄熱仕切材と７ｂ中央蓄熱仕切材で４区画に分割する。（ａ）の下側の左右２区画で３のＢ側中空部を成し、上側の左右２区画で２のＡ側中空部を成す。それぞれの左右区画は９ｃ孔で繋がっている。冷却又は加熱された循環冷暖気が効果的に７ａ中央蓄熱仕切材と７ｂ中央蓄熱仕切材に熱伝達蓄熱するように６蓄熱仕切材で蛇行形に仕切、３のＢ側中空部の１方の９ｂ孔から入って他方の９ｂ孔から出ることを表している。同じく２のＡ側中空部も１方の９ａ孔から入って他方の９ａ孔から出ることを表している。上下は梁、土台、左右は柱の間に納めるが、当該梁、土台、柱、を枠とみなすこともできる。
【００１８】
図１（ａ）の８中空部の１蓄熱壁の厚さ方向の中央を７ａ中央蓄熱仕切材で全面仕切って、（ａ）の下側の３のＢ側中空部と上側の２のＡ側中空部の二つに分割した蓄熱冷暖気の循環経路とする。
【００１９】
本発明の１蓄熱壁は、1階の壁の全部又はその一部、２階の壁の全部又はその一部、1・２階共の壁の全部又はその一部に、配置することができる。
【００２０】
１蓄熱壁の中の６蓄熱仕切材により接触面積が増え、送風装置の圧力により６蓄熱仕切材と７ａ中央蓄熱仕切材と７ｂ中央蓄熱仕切材の接触面の循環蓄熱冷暖気の相対速度が上昇して熱伝達率が上昇することにより、該循環蓄熱冷暖気の熱が早くかつ多く熱伝達蓄熱できる。
【００２１】
図２は１蓄熱壁の３のＢ側中空部の内部を表した。
１蓄熱壁が１・２階にあるときの縦に連続する状況を表したものである。冷暖房処理された深夜電力循環蓄熱冷暖気は１階１蓄熱壁の下端の枠又は近辺の一方の９ｂ孔を通って３のＢ側中空部に入り、６蓄熱仕切材間の循環経路を通って蛇行しながら上昇し、１蓄熱壁上端の５面材又は近辺の一方の９ｂｂ孔から４４連結送風管を通って２階の１蓄熱壁の下端の枠又は近辺の一方の９ｂ孔を通って３のＢ側中空部に入る。３のＢ側中空部の６蓄熱仕切材間の循環経路を通って１蓄熱壁の上端の７ｂ中央蓄熱仕切材の９ｃ孔を潜って同一平面の隣の３のＢ側中空部に入る。今度は反対に下に向かって蛇行しながら下降し、１蓄熱壁の下端の枠又は近辺の他方の９ｂ孔、４４連結送風管、１階１蓄熱壁上端の５面材又は近辺の他方の９ｂｂ孔から３のＢ側中空部に入り、下に向かって下降し、１蓄熱壁の下端の枠又は近辺の他方の９ｂ孔から出て元に戻る。
【００２２】
図３について説明する。
右側２のＡ側中空部の循環経路について。
複数の１蓄熱壁の１階２階共、右側が２のＡ側中空部で、左側が３のＢ側中空部である。
小屋裏空間の５４循環蓄熱冷気は、２階の１蓄熱壁の２のＡ側中空部の上端の一つ又は複数の９ａ孔と７１弁を通り２のＡ側中空部に入り、蛇行して下降し、６蓄熱仕切材と７ａ中央蓄熱仕切材と７ｂ中央蓄熱仕切材に熱伝達蓄熱しながら、２のＡ側中空部の下端の一つ又は複数の９ａ孔から２階床下空間に出る。２階床下空間に出てきた５４循環蓄熱冷気は２階の複数の１蓄熱壁と同様に１階の複数の１蓄熱壁の２のＡ側中空部上端の一つ又は複数の９ａ孔を通り、２のＡ側中空部に入り、蛇行して下降し、６蓄熱仕切材と７ａ中央蓄熱仕切材と７ｂ中央蓄熱仕切材に熱伝達蓄熱しながら、２のＡ側中空部の下端の一つ又は複数の９ａ孔と７１弁から１階床下空間に戻る。
５５循環蓄熱暖気の場合は５４循環蓄熱冷気と反対方向になる。
１階床下空間の５５循環蓄熱暖気は一つ又は複数の７１弁と９ａ孔を通り、２のＡ側中空部に入り蛇行して上昇し、６蓄熱仕切材と７ａ中央蓄熱仕切材と７ｂ中央蓄熱仕切材に熱伝達蓄熱しながら２のＡ側中空部の上端の一方の９ａａ孔から２階床下空間に出る。
２階床下空間に出てきた５５循環蓄熱暖気は１階の複数の１蓄熱壁と同様に２階の複数の１蓄熱壁の２のＡ側中空部下端の一つ又は複数の９ａ孔を通り、２のＡ側中空部に入り蛇行して上昇し、６蓄熱仕切材と７ａ中央蓄熱仕切材と７ｂ中央蓄熱仕切材に熱伝達蓄熱しながら、２のＡ側中空部の上端の一つ又は複数の９ａ孔と７１弁から小屋裏空間にでる。
左側３のＢ側中空部の循環経路について。
１階床下空間の５７深夜電力循環蓄熱冷暖気は、一つ又は複数の４３送風管を通って１蓄熱壁の一方の９ｂ孔を通り、３のＢ側中空部に入り蛇行して上昇し、６蓄熱仕切材と７ａ中央蓄熱仕切材と７ｂ中央蓄熱仕切材に熱伝達蓄熱しながら、上端の一方の９ｂｂ孔から２階床下空間にある一つ又は複数の一方の４４連結送風管に入る。
４４連結送風管を通ってきた５７深夜電力循環蓄熱冷暖気は１階の１蓄熱壁と同様に２階の１蓄熱壁の３のＢ側中空部下端の一方の９ｂ孔を通り、３のＢ側中空部に入り蛇行して上昇し、６蓄熱仕切材と７ａ中央蓄熱仕切材と７ｂ中央蓄熱仕切材に熱伝達蓄熱しながら、３のＢ側中空部を縦に仕切った７ｂ中央蓄熱仕切材の上端の９ｃ孔から隣の３のＢ側中空部に入る。
隣の３のＢ側中空部に入った深夜電力循環蓄熱冷暖気は折り返して反対方向に蛇行して下降し、６蓄熱仕切材と７ａ中央蓄熱仕切材と７ｂ中央蓄熱仕切材に熱伝達蓄熱しながら３のＢ側中空部の下端の他方の９ｂ孔から２階床下空間にある他方の４４連結送風管に戻る。
４４連結送風管に戻ってきた５７深夜電力循環蓄熱冷暖気は１蓄熱壁の３のＢ側中空部上端の他方の９ｂｂ孔を通り、３のＢ側中空部に入り蛇行して下降し、６蓄熱仕切材と７ａ中央蓄熱仕切材と７ｂ中央蓄熱仕切材に熱伝達蓄熱しながら、３のＢ側中空部下端の他方の９ｂ孔から出て他方の４３送風管に戻る。
【００２３】
図４について説明する。
（ａ）は、深夜（深夜電力時間帯、以下同様）の建築物内の深夜電力循環蓄熱冷暖気の流通経路を示す。
２１放熱器から５8深夜電力循環蓄熱冷暖気行が一つ又は複数の一方の４３送風管を通って１階の複数の１蓄熱壁の密閉した３のＢ側中空部に入って蛇行して上昇し、２階床下空間の一方の４４連結送風管を経て、２階の複数の１蓄熱壁の密閉した３のＢ側中空部に入り、上端で折り返す。折り返した５９深夜電力循環蓄熱冷暖気戻は反対に蛇行して下降し、２階床下空間の他方の４４連結送風管を通って１階の複数の１蓄熱壁の３のＢ側中空部を経て、他方の４３送風管から２１放熱器に戻る。
【００２４】
（ｂ）は、昼間（深夜電力時間帯以外、以下同様）の建築物内の５４循環蓄熱冷気と５５循環蓄熱暖気の流通経路を示す。
５４循環蓄熱冷気の場合（夏の冷房）…
２１放熱器から出た５４循環蓄熱冷気は、一つ又は複数の４０主冷暖気送風管を通って小屋裏空間に放出し、２階の複数の１蓄熱壁の一方の２のＡ側中空部に入って蛇行して下降し、２階床下空間に出て、そこから１階の複数の１蓄熱壁の一方の２のＡ側中空部に入って蛇行して下降し、１階の床下空間の２１放熱器に戻る。
５５循環蓄熱暖気の場合（冬の暖房）…
２１放熱器から１階の床下空間に出た５５循環蓄熱暖気は、１階の複数の１蓄熱壁下端の一方の２のＡ側中空部から入って蛇行して上昇し、２階床下空間に出て、２階の複数の１蓄熱壁下端の一方の２のＡ側中空部に入って蛇行して上昇し、小屋裏空間に出る。そこから一つ又は複数の４０主冷暖気送風管を通って１階床下空間の２１放熱器に戻る。
【実施例２】
【００２５】
図５は図１と同じであるが、８中空部が２のＡ側中空部と３のＢ側中空部に分割していない場合である。
【００２６】
図６（ａ）について説明する。
図５の１蓄熱壁の斜視図と詳細図である。ブロック形１3潜熱蓄熱仕切材の根元にあるガイドを、４枠体の縦枠もしくは７ｂ中央蓄熱仕切材に取付けているレールに嵌め込み、下から順に左右交合にレールに嵌め込んで、積み重ねて冷暖房処理された空気が循環することを示した斜視図である。
（ｂ）は、1個のブロック形１3潜熱蓄熱仕切材の斜視図である。（ｃ）の中央にある複数の四角形は循環蓄熱冷暖気が循環する隙間を作るための突起である。（ｄ）、（ｅ）の斜線部分が突起でその周囲部分が隙間であり、循環蓄熱冷暖気が通り抜けできる。
【実施例３】
【００２７】
図７について説明する。
図１との違いは、８中空部が２のＡ側中空部と３のＢ側中空部に分割していない場合である。
それと１蓄熱壁の分割した８中空部を下から３分の２程度の高さで区画して、下の区画を蓄熱冷暖房に使用する。６蓄熱仕切材は縦方向に配置し循環蓄熱冷暖気は縦方向に蛇行する。
【実施例４】
【００２８】
図８について説明する。
図１との違いは、８中空部が２のＡ側中空部と３のＢ側中空部に分割していない場合であり、袋に１１蓄熱材を詰め込み仕切板の上に載せた例である。
【実施例５】
【００２９】
図９について説明する。
図１との違いは８中空部が２のＡ側中空部と３のＢ側中空部に分割していない場合であり、１蓄熱壁の８中空部を十文字に仕切、残材木片を詰め込んだ例である。
【００３０】
蓄熱効果のある仕切り材には、蓄熱仕切材として水和化合物の比熱は１、０程度と全物質の中で最も大きく、木材は比熱が０、４程度と意外に大きい。水和化合物の入ったケース、残材の木片、木チップ、おがくず、石膏ボード、セメント板、セラミック系材料、コンクリート等が考えられる。残材の木片、木チップ、おがくずは資源の再利用にも有効である。
【００３１】
蓄熱効果のある仕切材に用いるブロック形１３潜熱蓄熱仕切材の内容物である潜熱蓄熱剤は２０℃〜２８℃の範囲で凝固、融解し、放熱、吸熱を繰り返すものが良い。室内温度が冬は２０℃前後、夏は２８℃前後の室温になるように、蓄熱剤の凝固、融解温度の設定を行う。該蓄熱剤には４０〜７０ｃａｌ/ｇの潜熱蓄熱量がある塩化カルシウム水和物、硫酸ナトリウム水和物またはパラフィン等を用いる。
【００３２】
６蓄熱仕切材、７ａ中央蓄熱仕切材、７ｂ中央蓄熱仕切材、ブロック形潜熱蓄熱仕切材により熱容量と蓄熱量が大きく増加し、近年の住宅建築物の軽量化による蓄熱量の低下によっておこる時刻、季節による温度変化の大きさ、快適さの低下を防ぎ、年中を通して室内を穏やかで快適な一定の温度の温熱環境とすることができる。
【００３３】
１蓄熱壁は安価な深夜電力を蓄熱でき、電気部分を持たない維持管理が容易で安価な部品である。
【符号の説明】
【００３４】
１、蓄熱壁
２のＡ側中空部
３のＢ側中空部
４、枠体
５、面材
６、蓄熱仕切材
７ａ、中央蓄熱仕切材
７ｂ、中央蓄熱仕切材
８、中空部
９ａ、孔
９ａａ、孔
９ｂ、孔
９ｂｂ、孔
９ｃ、孔
１１、蓄熱材
１２、潜熱蓄熱材
１３、潜熱蓄熱仕切材
２１、放熱器
４１、主冷気送風管
４２、主暖気送風管
４３、送風管
４４、連結送風管
５４、循環蓄熱冷気
５５、循環蓄熱暖気
５７、深夜電力循環蓄熱冷暖気
５８、深夜電力循環蓄熱冷暖気行
５９、深夜電力循環蓄熱冷暖気戻

【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物の壁となる上下左右の四方を囲った四角形の枠体と、枠体の開口部の１面と他面の全面を覆う面材と、その該枠体と該面材で囲った中空部と、該中空部を冷却または加熱された循環蓄熱冷暖気が効果的に熱伝達蓄熱するように仕切った蓄熱効果のある蓄熱仕切材および蓄熱材と、該中空部の１方から入って他方から出る複数の孔とを、備えたことを特徴とする蓄熱壁システム。
【請求項２】
前記仕切材により形成される前記循環蓄熱冷暖気の経路は、一方の孔から入って蛇行して他方の孔から出ることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱壁システム。
【請求項３】
前記中空部に、潜熱蓄熱効果のある蓄熱材を蓄熱仕切材および蓄熱材とすることを特徴とする請求項１ないし２のいずれか１つに記載の蓄熱壁システム。

【図１】