特許 6386807 蓄熱ユニット及び冷暖房システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6386807

(24)【登録日】2018年8月17日

(45)【発行日】2018年9月5日

(54)【発明の名称】蓄熱ユニット及び冷暖房システム

(51)【国際特許分類】

   F28D 20/02 20060101AFI20180827BHJP

   F28F 23/02 20060101ALI20180827BHJP

   F24D 11/00 20060101ALI20180827BHJP

   F24F 5/00 20060101ALI20180827BHJP

【ＦＩ】

   F28D20/02 E

   F28F23/02 D

   F24D11/00 Z

   F24F5/00 102Z

   F24F5/00 101B

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-128071(P2014-128071)

(22)【出願日】2014年6月23日

(65)【公開番号】特開2016-8732(P2016-8732A)

(43)【公開日】2016年1月18日

【審査請求日】2017年6月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】307042385

【氏名又は名称】ミサワホーム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000637

【氏名又は名称】特許業務法人樹之下知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 理人

(72)【発明者】

【氏名】太田 勇

【審査官】 庭月野 恭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２４０４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−１６１６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０５３８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０５５５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−３３２５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０６８０９１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｄ ２０／０２

Ｆ２８Ｆ ２３／０２

Ｆ２４Ｄ １１／００

Ｆ２４Ｆ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケースと、このケースの内部に配置されて内部に熱媒体が流通される伝熱部と、前記ケースの内部に収納されて前記伝熱部の周囲を覆う複数の潜熱蓄熱材と、これらの潜熱蓄熱材と前記ケースとの間に満たされる蓄熱用液体とを備え、
前記伝熱部は並んで配置される複数の管部を有し、これらの管部のうち隣合う管部の間の寸法を粒状の潜熱蓄熱材の寸法より小さくした
ことを特徴とする蓄熱ユニット。

【請求項2】

ケースと、このケースの内部に配置されて内部に熱媒体が流通される伝熱部と、前記ケースの内部に収納されて前記伝熱部の周囲を覆う複数の潜熱蓄熱材と、これらの潜熱蓄熱材と前記ケースとの間に満たされる蓄熱用液体とを備え、
前記伝熱部は並んで配置される複数の管部を有し、
前記伝熱部の周囲を覆い前記潜熱蓄熱材が前記伝熱部に付着することを防止するガード部材を配置した
ことを特徴とする蓄熱ユニット。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載された蓄熱ユニットにおいて、
前記蓄熱用液体の密度をａ、前記潜熱蓄熱材の融解時の密度をｂ、前記潜熱蓄熱材の凝固時の密度をｃとすると、
ｂ＜ａ＜ｃ
の関係を満たす
ことを特徴とする蓄熱ユニット。

【請求項4】

請求項２に記載された蓄熱ユニットにおいて、
前記ガード部材は、前記複数の管部のうち隣合う管部の間に前記潜熱蓄熱材が入り込むことを阻止する網を備えた
ことを特徴とする蓄熱ユニット。

【請求項5】

請求項２又は請求項４に記載された蓄熱ユニットにおいて、
前記伝熱部は、互いに反対側に位置するヘッダーパイプと、これらのヘッダーパイプの間にそれぞれ端部が連通され複数が並んで配置される扁平管と、これらの扁平管のうち隣
合う扁平管の間に介装されるコルゲートフィンとを有し、
前記管部は前記扁平管であり、前記ガード部材は前記コルゲートフィンである
ことを特徴とする蓄熱ユニット。

【請求項6】

請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載された蓄熱ユニットと、この蓄熱ユニットの伝熱部の一端に接続される熱源と、前記伝熱部の他端に接続されて室内に配置される熱交換パネルとを備えたことを特徴とする冷暖房システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蓄熱ユニット及びそれを備えた冷暖房システムに関する。

【背景技術】

【0002】

住宅等の建物や、その他の分野において、蓄熱ユニットが利用されている。蓄熱ユニットには、ケースの内部に潜熱蓄熱材を収納し、不凍液等の熱媒体が流通される管をケースの内部に配置し、管の周りで潜熱蓄熱材を凝固又は融解させて、熱媒体と潜熱蓄熱材との間で熱の交換を行うものがある。このような蓄熱ユニットにおける潜熱蓄熱材の凝固過程（蓄冷過程）では、管の周りには凝固した潜熱蓄熱材が固着するため、固着した潜熱蓄熱材が熱抵抗となって蓄冷の進展を阻害する。一方、潜熱蓄熱材の融解過程（放冷過程）では、管の表面部分に固着した潜熱蓄熱材から融解し始めるため、管から離れた部分では凝固した潜熱蓄熱材が残され、管内の熱冷媒が十分に冷えず、放冷の進展を阻害する。

【0003】

このことに鑑みて、熱交換性の向上を目的として、従来、蓄冷媒体を満たした蓄熱槽に、内部に媒体が流通する伝熱部を配置し、蓄熱槽内の下部に気泡吹出孔を形成した気泡吹出部を配置し、この気泡吹出孔から吹き出された気泡により、伝熱部の外周付近の蓄冷媒体に強制的な流れや乱れを生じさせる蓄熱ユニットがある（特許文献１）。
特許文献１で示される蓄熱ユニットでは、気泡吹出部の一端が蓄熱槽の外部に配置された加圧空気供給装置に接続されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１−３３０６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１で示される蓄熱ユニットでは、加圧空気供給装置は少なくとも加圧空気を供給するポンプ、ポンプを駆動するモータ、ポンプ及びモータの制御装置、空気を濾過するフィルタを必要とするため、構造が複雑化する。すなわち、構造が複雑な加圧空気供給装置を設けなければ、蓄熱ユニットにおいて高い熱交換性を維持することが難しいという問題がある。

【0006】

本発明の目的は、複雑な装置を設けなくても、高い熱交換性を維持できる蓄熱ユニット及び冷暖房システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の蓄熱ユニットは、図面を参照して説明すると、ケース４１と、このケースの内部に配置されて内部に熱媒体が流通される伝熱部４２，４２０と、前記ケースの内部に収納されて前記伝熱部の周囲を覆う複数の潜熱蓄熱材４３と、これらの潜熱蓄熱材と前記ケースとの間に満たされる蓄熱用液体４４とを備え、前記伝熱部は並んで配置される複数の管部４２Ｂ，４２Ｐを有し、これらの管部のうち隣合う管部の間の寸法Ｗ０を潜熱蓄熱材の寸法Ｗ１より小さくしたことを特徴とする。

【0008】

この構成の本発明では、蓄熱ユニット４は、伝熱部の周囲を覆う複数の潜熱蓄熱材と、潜熱蓄熱材とケースとの間に満たされる蓄熱用液体とを備える。潜熱蓄熱材は凝固したときも融解したときもその形状を維持するため、伝熱部の周囲には常に蓄熱用液体が自然対流する。このことにより、伝熱部の外周面には、蓄熱用液体の自然対流に起因する対流熱伝達といった伝熱が促進される効果が作用する。よって、従来のように、伝熱を促進させるための複雑な装置を設けなくても、蓄熱ユニットにおいて高い熱交換性を維持できる。
潜熱蓄熱材は、例えば、融解時に、伝熱部に付着するおそれがある。伝熱部に潜熱蓄熱材が付着すると、特に、伝熱部を構成する複数の管部のうち隣合う管部の間に潜熱蓄熱材が入り込むと、伝熱部の蓄熱用液体と接触する面積が少なくなって熱交換性が低下することになる。これに対して、本発明では、隣合う管部の間の寸法を粒状の潜熱蓄熱材の寸法より小さくしたので、隣合う管部の間に潜熱蓄熱材が入り込むことがなく、高い熱交換率を維持することができる。

【0009】

本発明の蓄熱ユニットは、ケースと、このケースの内部に配置されて内部に熱媒体が流通される伝熱部と、前記ケースの内部に収納されて前記伝熱部の周囲を覆う複数の潜熱蓄熱材と、これらの潜熱蓄熱材と前記ケースとの間に満たされる蓄熱用液体とを備え、前記伝熱部は並んで配置される複数の管部を有し、前記伝熱部の周囲を覆い前記潜熱蓄熱材が前記伝熱部に付着することを防止するガード部材４２Ｃ，４５を配置したことを特徴とする。

【0010】

この構成の本発明では、前述の通り、伝熱部の周囲を複数の潜熱蓄熱材で覆い、潜熱蓄熱材とケースとの間に蓄熱用液体を満たした。そのため、潜熱蓄熱材が形状を維持することにより、伝熱部の周囲に蓄熱用液体が自然対流することになり、蓄熱ユニットにおいて高い熱交換性を維持できる。
しかも、伝熱部の周囲をガード部材が覆っているので、潜熱蓄熱材が伝熱部に付着することが防止される。そのため、伝熱部の蓄熱用液体と接触する面積が確保されることになり、高い熱交換性を維持することができる。

【0011】

本発明では、前記蓄熱用液体の密度をａ、前記潜熱蓄熱材の融解時の密度をｂ、前記潜熱蓄熱材の凝固時の密度をｃとすると、ｂ＜ａ＜ｃの関係を満たす構成が好ましい。
本発明では、前記ガード部材は、前記複数の管部のうち隣合う管部の間に前記潜熱蓄熱材が入り込むことを阻止する網４５を備えた構成が好ましい。
この構成では、網は、伝熱部外形形状に沿うように変形することが可能であるため、伝熱部の形状や構造にかかわらず、伝熱部に容易に配置することができる。

【0012】

前記伝熱部は、互いに反対側に位置するヘッダーパイプ４２Ａと、これらのヘッダーパイプの間にそれぞれ端部が連通され複数が並んで配置される扁平管４２Ｂと、これらの扁平管のうち隣合う扁平管の間に介装されるコルゲートフィン４２Ｃとを有し、前記管部は前記扁平管であり、前記ガード部材は前記コルゲートフィンであることが好ましい。
この構成では、コルゲートフィンは、放熱効果を高めるとともに、ガード部材としても機能するので、部品点数の減少を図ることができる。

【0013】

本発明の冷暖房システムは、前述の構成の蓄熱ユニットと、この蓄熱ユニットの伝熱部の一端に接続される熱源２と、前記伝熱部の他端に接続されて室内に配置される熱交換パネル（パネルルーバー３）とを備えたことを特徴とする。
この構成の本発明では、蓄熱ユニットが高い熱交換性を維持でき、コスト高となる伝熱を促進させるための複雑な装置も設けられていないため、全体として冷暖房の維持にかかる費用が高くなることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１実施形態にかかる冷暖房システムを示す図。

【図2】本発明の第１実施形態にかかる蓄熱ユニットを示す斜視図。

【図3】蓄熱ユニットの内部を示す模式図。

【図4】潜熱蓄熱材の浮沈を説明する概念図。

【図5】蓄熱ユニットの要部を示す模式図。

【図6】蓄熱ユニットの図５とは異なる例を示す模式図。

【図7】本発明の第２実施形態にかかる蓄熱ユニットを示す斜視図。

【図8】蓄熱ユニットの内部を示す模式図。

【図9】潜熱蓄熱材の浮沈を説明する概念図。

【図10】蓄熱ユニットの他の例の内部を示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
第１実施形態を図１から図６に基づいて説明する。
図１には、本実施形態にかかる冷暖房システム１が示されている。
図１において、冷暖房システム１は、ヒートポンプ２１及び熱交換ユニット２２と、熱交換ユニット２２に接続された熱交換パネルとしてのパネルルーバー３と、パネルルーバー３と熱交換ユニット２２との間に配置される蓄熱ユニット４とを備える。ヒートポンプ２１及び熱交換ユニット２２が熱源２を構成する。
第１実施形態では、パネルルーバー３及び蓄熱ユニット４は、断熱エリアＡに配置される。断熱エリアＡはパネルルーバー３が配置される室内だけでなく、蓄熱ユニット４が配置される床下空間を含んで構成される。床下空間の断熱は、床下や基礎を断熱処理することで行われる。

【0016】

ヒートポンプ２１は、圧縮器や膨張弁（ともに図示せず。）などを備え、代替フロンやＣＯ_２ガスなどの冷媒を圧縮器で圧縮した際の発熱現象、及び膨張弁で冷媒を膨張させた際の吸熱現象を利用して、熱交換ユニット２２を介して後述する第二接続管７２から熱交換ユニット２２に戻ってくる熱媒体としての水を加熱又は冷却する。そして、ヒートポンプ２１は、例えば外気温度が所定温度の場合には、熱交換ユニット２２に戻ってくる水を加熱し、外気温度が所定温度を越える場合には、熱交換ユニット２２に戻ってくる水を冷却する。

【0017】

熱交換ユニット２２は、ヒートポンプ２１の作用によって冷却された冷却水をパネルルーバー３に向けて流出する。
パネルルーバー３は、例えば住宅１０の室内に配置されて室内の冷房又は暖房を行う際に用いられる。パネルルーバー３は、例えばアルミニウムで形成されて上下両端部が閉塞され、鉛直方向に沿って延びるとともに所定間隔をあけて互いに並列に配置された複数の管部材３１と、複数の管部材３１を取り付ける図示しない設置台とを備える。本実施形態では、管部材３１は複数本、例えば６本設けられている。

【0018】

複数の管部材３１の上部は、例えばアルミニウムで形成された上部接合部材３２Ａで接合されて連結される。管部材３１の上部と上部接合部材３２Ａとの接合部分には、図示しない連通路が形成されている。上部接合部材３２Ａの内部の所定位置には、管部材３１内を流れる水が所定流路から外れて流れることを防止する図示しない堰が設けられている。
また、複数の管部材３１の下部は、例えばアルミニウムで形成された下部接合部材３２Ｂで接合されて連結される。管部材３１の下部と下部接合部材３２Ｂとの接合部分には、図示しない連通路が形成されている。ただし、図１における最も左側に配置された管部材３１の下部と下部接合部材３２Ｂとの接合部分、及び図１における最も右側に配置された管部材３１の下部と下部接合部材３２Ｂとの接合部分には連通路は形成されていない。下部接合部材３２Ｂの内部の所定位置には、管部材３１内を流れる水が所定流路から外れて流れることを防止する図示しない堰が設けられている。

【0019】

このようなパネルルーバー３は、第一配管５１や第二配管５２などを介して熱交換ユニット２２と接続されている。具体的には、図１における最も左側に配置された管部材３１の下部と熱交換ユニット２２とが第一配管５１を介して接続されており、第一配管５１には、熱交換ユニット２２の前面側に配置された開閉弁６１と、室外に配置された切替弁６２と、室内に配置された二方弁６３とが設けられている。
また、図１における最も右側に配置された管部材３１の下部に第二配管５２が接続されており、第二配管５２には、室外に配置された三方弁６４が設けられている。なお、図１において、第二配管５２のうち三方弁６４と切替弁６６とを接続する部分は室内の冷暖房を行う場合には利用されない。

【0020】

第一配管５１における切替弁６２が設けられた部分からは第一分岐管５３が分岐し、第二配管５２における三方弁６４が設けられた部分からは第二分岐管５４が分岐している。第一分岐管５３と第二分岐管５４とは三方弁６５で合流している。三方弁６５には第一接続管７１が接続されている。

【0021】

図２及び図３には、第１実施形態の蓄熱ユニット４が示されている。
蓄熱ユニット４は、アクリル製でキューブ状のケース４１と、ケース４１の内部に配置された伝熱部４２と、ケース４１の内部に収納されて伝熱部４２の周囲を覆う潜熱蓄熱材４３と、ケース４１と潜熱蓄熱材４３との間に満たされる蓄熱用液体４４とを備える。
ケース４１は、例えば住宅１０の床下に設置可能な程度の大きさを有する。本実施形態では、ケース４１は、幅５００mm、奥行き５００mm、高さ３００mmの大きさである。

【0022】

伝熱部４２は、ケース４１の内部における上側部分に配置される上側伝熱部４２１と、ケース４１の内部における下側部分に配置される下側伝熱部４２２と、上側伝熱部４２１と下側伝熱部４２２とを連結する連結伝熱部４２３とを備える。第１実施形態では、ケース４１の天板部と上側伝熱部４２１との間の寸法がケース４１の底板部と下側伝熱部４２２との間の寸法より大きく設定されている。
本実施形態では、潜熱蓄熱材４３の伝熱部４２への付着を防止するために、ガード部材としての網４５が伝熱部４２の周囲に配置されている（図３参照）。
網４５は、上側伝熱部４２１と、下側伝熱部４２２と、連結伝熱部４２３との周囲をそれぞれ覆う構成である。なお、網４５は、上側伝熱部４２１と下側伝熱部４２２とを別々に覆い、連結伝熱部４２３を覆うことなく露出する構成としてもよい。網４５は、金属製であり、その編み目の大きさは、潜熱蓄熱材４３の大きさより小さい。

【0023】

上側伝熱部４２１は、平面長方形の板状に形成されており、互いに反対側に位置するヘッダーパイプ４２Ａと、これらのヘッダーパイプ４２Ａの間にそれぞれ端部が連通される複数の扁平管４２Ｂと、隣合う扁平管４２Ｂの間に介装されるコルゲートフィン４２Ｃとを有する。
一対のヘッダーパイプ４２Ａのうち一方のヘッダーパイプ４２Ａの一端側が第一接続管７１と連通されている。このヘッダーパイプ４２Ａの他端側は連結伝熱部４２３と連通されている。

【0024】

扁平管４２Ｂの内部には流路が形成されている。図３では、１つの扁平管４２Ｂに１つの流路が形成されているが、図示しない仕切部を内部に設けて、１つの扁平管４２Ｂに複数の流路が形成される構成でもよい。
扁平管４２Ｂの両端部は、互いに反対側に配置された一対のヘッダーパイプ４２Ａにそれぞれ連通されている。第１実施形態では、複数の扁平管４２Ｂに流れる水が蛇行するように、一対のヘッダーパイプ４２Ａの内部にそれぞれ図示しない仕切りを設ける構成とされている。なお、一方のヘッダーパイプ４２Ａから流入された水が複数の扁平管４２Ｂに分岐され、他方のヘッダーパイプ４２Ａに集合する構成としてもよい。この場合、一方のヘッダーパイプ４２Ａに第一接続管７１が連通され、他方のヘッダーパイプ４２Ａに連結伝熱部４２３が連通される構成となる。

【0025】

下側伝熱部４２２は、一方のヘッダーパイプ４２Ａが第二接続管７２と連通されていること以外は、上側伝熱部４２１と同じ構造である。つまり、下側伝熱部４２２は、ヘッダーパイプ４２Ａ、複数の扁平管４２Ｂ及びコルゲートフィン４２Ｃを有する平面長方形の板状部材である。
連結伝熱部４２３は、上側伝熱部４２１と下側伝熱部４２２との互いに上下に配置されるヘッダーパイプ４２Ａを連通するもので、上下に延びて配置されている。

【0026】

潜熱蓄熱材４３の融点は、潜熱蓄熱材４３の成分を調整することで設定される。潜熱蓄熱材４３は、凝固したときも融解したときもその形状を維持する。
複数の潜熱蓄熱材４３は、それぞれゲル化パラフィンから形成される。このゲル化パラフィンとして、例えば、JSR株式会社製のCALGRIP（登録商標）などが用いられる。
潜熱蓄熱材４３の個々の形状は、種々のものがあり、例えば、粒状、球状、キューブ状、などである。粒状の潜熱蓄熱材４３の粒径は、例えば、５ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍなどのものがある。なお、図では、キューブ状の潜熱蓄熱材４３が図示されている。

【0027】

本実施形態では、蓄熱用液体４４は、水である。水の密度は、１０００ｋｇ／ｍ^３である。
蓄熱用液体４４の密度をａ、潜熱蓄熱材４３の融解時の密度をｂ、潜熱蓄熱材４３の凝固時の密度をｃとすると、
ｂ＜ａ＜ｃ
の関係が満される。
ここで、前述の密度を有する潜熱蓄熱材４３を選定するにあたり、熱源２から供給される熱媒体としての水の供給温度が考慮される。例えば、熱源２から供給可能な水の温度範囲が７℃前後である場合には、当該温度範囲で相変化し、入手可能なCALGRIP（登録商標）の潜熱蓄熱材４３として、相変化温度が９℃であり、融解時比重が０．９４（融解時の密度が９４０ｋｇ／ｍ^３）、凝固時の比重が０．９２（凝固時の密度が１１００ｋｇ／ｍ^３）、潜熱量が１９０ｋＪ／ｋｇのものがある。なお、前述の関係を満たすように、潜熱蓄熱材４３を別途作製するものでもよい。

【0028】

このような蓄熱ユニット４では、図１にも示されるように、上側伝熱部４２１が第一接続管７１に接続され、下側伝熱部４２２が、熱交換ユニット２２の前面側に配置された切替弁６６に接続された第二接続管７２に接続される。これによって、伝熱部４２の一端側には熱交換ユニット２２及びヒートポンプ２１が接続され、伝熱部４２の他端側にはパネルルーバー３が接続されることになる。
図３に示すように、蓄熱ユニット４では、個々の潜熱蓄熱材４３は形状を維持しており、また、伝熱部４２内を流れる冷却水によって、蓄熱用液体４４の内部において、伝熱部４２の周囲と伝熱部４２から離れた部分とで温度差が生じるため、伝熱部４２の周囲には常に蓄熱用液体４４が自然対流する。

【0029】

そして、伝熱部４２内に冷却水を流すと、潜熱蓄熱材４３が凝固して蓄冷の状態となる。このとき、潜熱蓄熱材４３から放出された凝固熱は蓄熱用液体４４に伝わり、蓄熱用液体４４を経由して伝熱部４２内の冷却水に伝わる。
本実施形態では、潜熱蓄熱材４３が凝固した際には、蓄熱用液体４４としての水の密度ａが１０００ｋｇ／ｍ^３であり、潜熱蓄熱材４３の凝固時の密度ｃが水の密度ａより大きい１１００ｋｇ／ｍ^３であるため、図４に示される通り、潜熱蓄熱材４３がケース４１の内部の下層に沈殿する。これにより、蓄熱ユニット４の下層に冷気が溜まって温度成層化される。

【0030】

図５に示される通り、第１実施形態では、網４５に加えて、あるいは、網４５に代えてコルゲートフィン４２Ｃをガード部材としてもよい。ガード部材としてのコルゲートフィン４２Ｃは、隣合う扁平管４２Ｂの間に設けられる。
コルゲートフィン４２Ｃの上端部は、隣合う扁平管４２Ｂの上辺部と一致し、コルゲートフィン４２Ｃの下端部は、隣合う扁平管４２Ｂの下辺部と一致する。
つまり、コルゲートフィン４２Ｃは、隣合う扁平管４２Ｂの互いに対向する面で構成される空間を閉塞する。

【0031】

図６に示される通り、第１実施形態では、潜熱蓄熱材４３が隣合う扁平管４２Ｂの間に入り込まないようにするために、隣合う扁平管４２Ｂの間の寸法Ｗ０を潜熱蓄熱材４３の寸法Ｗ１より小さくするものでもよい。例えば、キューブ状の潜熱蓄熱材４３の短辺の寸法Ｗ１や、粒状の潜熱蓄熱材４３の粒径の寸法Ｗ１が２０ｍｍである場合には、隣合う扁平管４２Ｂの間の寸法Ｗ０は、２０ｍｍ未満である。
図６の例では、隣合う扁平管４２Ｂの間からコルゲートフィン４２Ｃが省略されているが、本実施形態では、コルゲートフィン４２Ｃを配置してもよい。

【0032】

潜熱蓄熱材４３が溶解される際に、潜熱蓄熱材４３が伝熱部４２に付着しようとするが、第１実施形態では、網４５が伝熱部４２に配置されている場合には、網４５によって、潜熱蓄熱材４３が伝熱部４２から離れた状態となる。網４５がなくても、コルゲートフィン４２Ｃが隣合う扁平管４２Ｂの間に設けられている状態では、潜熱蓄熱材４３が隣合う扁平管４２Ｂの間に入り込むことがない。そして、隣合う扁平管４２Ｂの間の寸法Ｗ０を潜熱蓄熱材４３の寸法Ｗ１より小さければ、コルゲートフィン４２Ｃの有無にかかわらず、潜熱蓄熱材４３が隣合う扁平管４２Ｂの間に入り込むことがない。

【0033】

次に、図１に戻って、パネルルーバー３を用いた室内の冷房について説明する。
パネルルーバー３を用いて冷房を行う場合には、潜熱蓄熱材４３の融点が４℃以上１２℃以下に調整・設定されたものが用いられる。
そして、まず、例えば気温の低い夜間などに潜熱蓄熱材４３を凝固して蓄熱ユニット４を予め蓄冷の状態とする。具体的には、図１の破線矢印で示すように、ヒートポンプ２１の作用によって冷却された冷却水を熱交換ユニット２２から第一配管５１内に流し、切替弁６２を経由して第一分岐管５３内に流す。そして、冷却水を、三方弁６５を経由して第一接続管７１内に流し、蓄熱ユニット４の伝熱部４２内に流す。伝熱部４２内を流れる冷却水により、潜熱蓄熱材４３が凝固し、蓄冷の状態となる。このとき、潜熱蓄熱材４３から放出された凝固熱は蓄熱用液体４４を経由して伝熱部４２内の冷却水に伝わり、伝熱部４２内の水に熱が加わる。この熱が加えられた水は、第二接続管７２を通って熱交換ユニット２２に戻る。本実施形態では、伝熱部４２内を流れる冷却水は５〜１０℃程度である。

【0034】

次に、例えば日中などに切替弁６２を切り替えて、第一配管５１内の水が第一分岐管５３内に流れないようにする。そして、図１の実線矢印で示すように、蓄熱ユニット４が予め蓄冷された状態で、ヒートポンプ２１の作用によって冷却された冷却水を熱交換ユニット２２から第一配管５１内に流す。
冷却水は、開閉弁６１、切替弁６２及び二方弁６３を経由して、図１における最も左側に配置された管部材３１内に下側から流入する。冷却水は、連通路を経由して、隣接する管部材３１内を互いに上下方向が逆となるように蛇行して流れる。このとき、管部材３１内を流れる冷却水が吸熱し、室内の冷房が行われる。

【0035】

その後、吸熱して温められた水が、図１における最も右側に配置された管部材３１の下部から第二配管５２に流出し、三方弁６４を経由して第二分岐管５４内に流れ、三方弁６５を経由して第一接続管７１内に流れる。そして、温められた水は蓄熱ユニット４の伝熱部４２内を流れ、伝熱部４２内を流れる水から放出された熱が蓄熱用液体４４を経由して潜熱蓄熱材４３に伝わり、凝固している潜熱蓄熱材４３が融解する。これにより、熱が放出されて温度が低下した水が第二接続管７２を通って熱交換ユニット２２に戻る。
潜熱蓄熱材４３が融解した際には、潜熱蓄熱材４３の融解時の密度ｂが水の密度ａより小さい９４０ｋｇ／ｍ^３であるため、沈殿している複数の潜熱蓄熱材４３のうち融解されたものから順に浮上する（図４の想像線参照）。
そして、潜熱蓄熱材４３が浮上することで、伝熱部４２の周囲に潜熱蓄熱材４３が密着することがなくなる（図３参照）。
そして、熱交換ユニット２２に戻ってきた水はヒートポンプ２１の作用によって再び冷却され、ヒートポンプ２１の作用によって冷却された冷却水が、再び熱交換ユニット２２から第一配管５１を介してパネルルーバー３に供給される。
このような冷却水の循環によって、パネルルーバー３を用いた冷房が行われる。

【0036】

従って、第１実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
（１）蓄熱ユニット４は、伝熱部４２の周囲を覆う複数個の粒状の潜熱蓄熱材４３と、潜熱蓄熱材４３とケース４１との間に満たされる蓄熱用液体４４とを備える。粒状の潜熱蓄熱材４３は凝固したときも融解したときもその形状を維持するため、伝熱部４２の周囲には常に蓄熱用液体４４が自然対流する。このことにより、伝熱部４２の外周面には、蓄熱用液体４４の自然対流に起因する対流熱伝達といった伝熱が促進される効果が作用する。よって、従来のように、伝熱を促進させるための複雑な装置を設けなくても、蓄熱ユニット４において高い熱交換性を維持できる。

【0037】

（２）上側伝熱部４２１や下側伝熱部４２２を構成する複数の扁平管４２Ｂのうち、隣合う扁平管４３Ｂの間の寸法Ｗ０を潜熱蓄熱材４３の寸法Ｗ１より小さくしたので、隣合う扁平管４２Ｂの間に潜熱蓄熱材４３が入り込むことがなく、高い熱交換率を維持することができる。
（３）潜熱蓄熱材４３が伝熱部４２に付着することを防止するガード部材としての網４５で伝熱部４２を覆ったので、伝熱部４２の蓄熱用液体４４と接触する面積が確保されることになり、高い熱交換性を維持することができる。

【0038】

（４）網４５は、伝熱部４２の外形形状に沿うように変形加工することが可能であるため、伝熱部４２の形状や構造にかかわらず、伝熱部４２に容易に配置することができる。
（５）コルゲートフィン４２Ｃは、放熱効果を高めるとともに、ガード部材としても機能するので、部品点数の減少を図ることができる。
（６）潜熱蓄熱材４３の融点は潜熱蓄熱材４３の成分を調整することで設定されるため、このような潜熱蓄熱材４３を備える蓄熱ユニット４を、パネルルーバー３を用いて冷房を行うときにも暖房を行うときにも利用できる。

【0039】

（７）蓄熱用液体の密度ａと、潜熱蓄熱材の凝固時の密度ｃとの関係がａ＜ｃであるため、蓄冷時には、潜熱蓄熱材４３がケース４１の下層に沈殿することになり、下層に冷気が溜まって温度成層化される。しかも、蓄熱用液体４４の密度ａと潜熱蓄熱材４３の溶解時の密度ｂとの関係がｂ＜ａであるため、放冷時には、蓄冷時に沈殿していた複数の潜熱蓄熱材４３のうち融解されたものから順に浮上することになり、伝熱部４２の周囲に潜熱蓄熱材４３が密着することがなくなる。そのため、蓄熱用液体４４と伝熱部４２の内部を流通する熱媒体としての水との間の熱伝達が効率的となる。

【0040】

（８）冷暖房システム１は、蓄熱ユニット４と、蓄熱ユニット４の伝熱部４２の一端に接続されるヒートポンプ２１及び熱交換ユニット２２と、伝熱部４２の他端に接続されるパネルルーバー３とを備える。このような冷暖房システム１では、蓄熱ユニット４が高い熱交換性を維持でき、コスト高となる伝熱を促進させるための複雑な装置も設けられていないため、全体として冷暖房の維持にかかる費用が高くなることを防止できる。

【0041】

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を図７から図１０に基づいて説明する。
第２実施形態では、伝熱部の構造が第１実施形態とは異なるもので、他の構成は第１実施形態と同じである。第２実施形態の説明では、第１実施形態と同一の構成要素は同一符号を付して説明を省略する。
図７及び図８は、第２実施形態にかかる蓄熱ユニットを示す。
図７及び図８に示される通り、蓄熱ユニット４は、ケース４１と、ケース４１の内部に配置された伝熱部４２０と、ケース４１の内部に収納されて伝熱部４２０の周囲を覆う潜熱蓄熱材４３と、ケース４１と潜熱蓄熱材４３との間に満たされる蓄熱用液体４４とを備える。
第２実施形態の伝熱部４２０は、屈曲して形成されてケース４１の内部における上側部分に配置される上側伝熱部４２１Ａと、屈曲して形成されてケース４１の内部における下側部分に配置される下側伝熱部４２２Ａと、上側伝熱部４２１Ａと下側伝熱部４２２Ａとを連結する連結伝熱部４２３Ａとを備える。

【0042】

上側伝熱部４２１Ａは、１本のアルミ製の管を蛇行させて板状に形成されている。上側伝熱部４２１Ａの一端が第一接続管７１に連通され、上側伝熱部４２１Ａの他端が連結伝熱部４２３Ａに連通されている。
下側伝熱部４２２Ａは、１本のアルミ製の管を蛇行させて板状に形成されている。下側伝熱部４２２Ａの一端が第二接続管７２に連通され、下側伝熱部４２２Ａの他端が連結伝熱部４２３Ａに連通されている。
連結伝熱部４２３Ａは、上下に延びたパイプである。

【0043】

潜熱蓄熱材４３と蓄熱用液体４４とは第１実施形態の潜熱蓄熱材４３と蓄熱用液体４４と同じである。つまり、潜熱蓄熱材４３は、ゲル化パラフィンから形成される。このゲル化パラフィンとして、例えば、JSR株式会社製のCALGRIP（登録商標）等が用いられる。
蓄熱用液体４４は、水である。蓄熱用液体４４の密度ａ、潜熱蓄熱材４３の融解時の密度ｂ及び潜熱蓄熱材４３の凝固時の密度ｃには、ｂ＜ａ＜ｃの関係がある。
そのため、潜熱蓄熱材４３が凝固した際には、図９に示される通り、潜熱蓄熱材４３がケース４１の内部の下層に沈殿する。一方、潜熱蓄熱材４３が融解した際には、沈殿している複数の潜熱蓄熱材４３のうち融解されたものから順に浮上する（図９の想像線参照）。
そして、潜熱蓄熱材４３が浮上することで、伝熱部４２の周囲に潜熱蓄熱材４３が密着することがなくなる（図８参照）。

【0044】

図８及び図９では、伝熱部４２０に網等のガード部材が設けられていないが、第２実施形態では、図１０に示される通り、伝熱部４２０にガード部材を設ける構成としてもよい。つまり、図１０では、伝熱部４２０のうち上側伝熱部４２１Ａと下側伝熱部４２２Ａとの周囲にそれぞれ網４５が配置されている。連結伝熱部４２３Ａは、網４５に覆われることなく露出されているが、図３で示されるように、連結伝熱部４２３Ａを含めて伝熱部４２０の全体を網４５で覆うものでもよい。
また、第２実施形態では、第１実施形態と同様に、隣合う管部４２Ｐのうち隣合う管部４２Ｐの間の寸法Ｗ０を潜熱蓄熱材４３の寸法Ｗ１より小さくするものでもよい。
したがって、第２実施形態では、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

【0045】

なお、本発明は、上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で以下に示される変形をも含むものである。
前記各実施形態では、蓄熱用液体４４の密度ａ、潜熱蓄熱材４３の融解時の密度ｂ及び潜熱蓄熱材４３の凝固時の密度ｃには、ｂ＜ａ＜ｃの関係があったが、本発明では、この構成に限定されるものではない。

【0046】

そして、本発明の蓄熱ユニット４は暖房を行うときも使用することができる。この場合、潜熱蓄熱材４３の融点は４０℃以上６０℃以下に調整・設定されたものが用いられる。まず、例えば気温の高い日中などに潜熱蓄熱材４３を融解して蓄熱ユニット４を予め蓄熱の状態とする。具体的には、図１の破線矢印で示すように、ヒートポンプ２１の作用によって加熱されて所定温度を有する温水を熱交換ユニット２２から第一配管５１内に流し、切替弁６２を経由して第一分岐管５３内に流す。そして、温水を三方弁６５を経由して第一接続管７１内に流し、蓄熱ユニット４の伝熱部４２内に流す。伝熱部４２内を流れる温水（４０〜６０℃）から放出された熱が蓄熱用液体４４を経由して潜熱蓄熱材４３に伝わり、潜熱蓄熱材４３が融解し、蓄熱の状態となる。熱が放出されて温度が低下した水は第二接続管７２を通って熱交換ユニット２２に戻る。

【0047】

次に、例えば気温が低下してくる夜間などに切替弁６２を切り替えて、第一配管５１内の水が第一分岐管５３内に流れないようにする。そして、図１の実線矢印で示すように、蓄熱ユニット４が予め蓄熱された状態で、ヒートポンプ２１の作用によって加熱されて所定温度を有する温水を熱交換ユニット２２から第一配管５１内に流す。温水は、開閉弁６１、切替弁６２及び二方弁６３を経由して、図１における最も左側に配置された管部材３１内に下側から流入する。温水は、連通路を経由して、隣接する管部材３１内を互いに上下方向が逆となるように蛇行して流れる。このとき、管部材３１内を流れる温水から放熱され、室内の暖房が行われる。
その後、熱が放出されて温度が低下した水が、図１における最も右側に配置された管部材３１の下部から第二配管５２に流出し、三方弁６４を経由して第二分岐管５４内に流れ、三方弁６５を経由して第一接続管７１内に流れる。そして、温度が低下した水は蓄熱ユニット４の伝熱部４２内を流れ、蓄熱状態とされた潜熱蓄熱材４３から熱が放出されて、潜熱蓄熱材４３から放出された熱が蓄熱用液体４４を経由して伝熱部４２内の水に伝わり、伝熱部４２内の水に熱が加わる。この熱が加えられた水は、第二接続管７２を通って熱交換ユニット２２に戻る。そして、熱交換ユニット２２に戻ってきた水はヒートポンプ２１の作用によって再び加熱され、ヒートポンプ２１の作用によって加熱された温水が、再び熱交換ユニット２２から第一配管５１を介してパネルルーバー３に供給される。
このような加熱された温水の循環によって、パネルルーバー３を用いた暖房が行われる。

【0048】

前記各実施形態では、網４５を用いたが、網４５に代えて複数本の金属製線材をケース４１の内部に掛け渡す構成を採用してもよい。この場合、複数の線材は、上側伝熱部４２１，４２１Ａや下側伝熱部４２２，４２２Ａを挟んで上下に複数の線材を配置し、これらの線材のうち隣合う線材の間の寸法を潜熱蓄熱材４３の粒径等より小さい寸法とする。
さらに、前記各実施形態では、熱媒体として水を用いたが、これには限定されず、熱を移動させることが可能な流体であれば水以外であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0049】

本発明は、住宅等の建物や、その他の分野において、蓄熱ユニット及びそれを備えた冷暖房システムとして利用することができる。

【符号の説明】

【0050】

１…冷暖房システム、２…熱源、３…パネルルーバー（熱交換パネル）、４…蓄熱ユニット、４１…ケース、４２，４２０…伝熱部、４２Ａ…ヘッダーパイプ、４２Ｂ…扁平管（管部）、４２Ｃ…コルゲートフィン（ガード部材）、４２Ｐ…管部、４３…潜熱蓄熱材、４４…蓄熱用液体、４５…網（ガード部材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】