JPS61197921A - 夜間電力利用の暖房方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、夜間電力を利用して建物内の居住空間を暖房
する方法および装置に関する。

〔従来の技術〕

夜間電力の料金は昼間のものより安価であるのでこれを
利用して蓄熱し、この蓄熱を暖房源とする方法が従来よ
り種々提案されている。その最も普通の方法は、夜間電
力で加熱器を作動して蓄熱物質を加熱して蓄熱する方法
である。この場合。

蓄熱物質の顕熱を利用する方法と５ＷＩ熱を利用する方
法があるが、潜熱を利用する場合には蓄熱容量が大きい
点で有利となる。いずれにしても、従来の処法の場合に
は、断熱容器の中に蓄熱物質を収容するものであった。

つまり周囲温度から断熱して蓄熱物質を収容しないと、
蓄熱してもこれが直ちに周囲雰囲気に放熱して蓄熱の機
能を果たさないからである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のように、断熱容器の中に蓄熱物質を収容する処法
の場合には、この断熱壁の内部の蓄熱物質から熱を取り
出すには９Ｍ熱物質と熱交換する空気通路や水配管を蓄
熱容器の中に施設する必要がある。このため、施設が煩
雑になると共に断熱材料を必要とし、また蓄熱物質から
居住空間への熱の伝達のための熱媒を必要とすると共に
その熱媒の搬送のための動力を必要とした。従って、設
備費用の増大を招き、且つその蓄熱放熱の運転態様に特
別な制御を必要とするという問題が付随した。そして、
断熱壁を構成しても熱の逃げ出しを完全に防止すること
は困難であり、必ずしも蓄熱効率は良くなかった。本発
明はこのような問題点を解決しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記のような問題点を解決するために、居住
空間を形成する壁、床、柱または天井などの建材の内部
に蓄熱物質を封入することによって、或いは、壁面、床
面、天井面などに蓄熱物質を封入したパネルを設置する
ことによって、この蓄熱物質から直接的に居住空間に放
熱する暖房方法を提供するもので、建材またはパネルの
内部に封、入する蓄熱物質として、昇温過程での融点が
少なくとも５０℃以上で且つ放冷過程での凝固点が少な
くとも室温以下である過冷却性質をもつ蓄熱物質を使用
し、この蓄熱物質を電気ヒータにより夜間電力を利用し
て融点以上に加熱したあと室温まで熔融状態のまま放冷
し、暖房必要時にこの建材内の溶融状態の蓄熱物質に局
部的剪断応力を付与して凝固させることを特徴とするも
のである。そして、この方法を実施するに好適な装置と
して。

少なくとも一部が金属板である表面部材によって囲われ
た閉鎖空間に蓄熱物質を封入したパネルであって、この
パネルに、該蓄熱物質を加熱するための電気ヒータと、
蓄熱物質に局部的剪断応力を外部より付与するためのト
リガー装置とを取付けたことを特徴とする暖房装置を提
供するものである。

本発明法においては、壁、床、柱または天井などを形成
する建材自身を蓄熱物質の容器として利用するか、また
は壁面、床面、天井面に蓄熱物質の容器となる薄いパネ
ルを別途設置し、この建材の内部またはパネルの内部に
過冷却性質を持つ蓄熱物質を封入するのであるが、その
さい、この建材またはパネルの少なくとも居住空間に面
する材料は非断熱板（熱伝導性の良好な板８例えば金属
板）を使用する。すなわち従来のように蓄熱容器を断熱
容器とするのではなく、逆に非断熱壁とするのである。

より具体的には、壁や床を構成するパネル状建材、或い
は既設の壁面や床面の室内側に設置した薄いパネルに対
して本発明を適用する場合を例とすると、少なくとも片
側が金属板である２枚の板（両側が金属板であってもよ
い）を間隙を開けて重ね合わせてこの間隙を閉鎖空間に
形成し、この閉鎖空間に、過冷却性質を持つ蓄熱物質を
封入し、金属板の側を居住空間に向けて使用する。つま
り、室内環境と蓄熱物質との間でこの熱伝導性の良好な
金属板を介して直接的に熱交換できるようにするのであ
る。

本発明で使用する過冷却性質を持つ蓄熱物質の例として
は、塩化カルシウム６水和物、芒硝１０水和物、酢酸ナ
トリウム３水和物などが挙げられるが、酢酸ナトリウム
三水和物をキサンタンガムに分散させたものが特に好ま
しい。例えば、キサンタンガム１〜５重量％に酢酸ナト
リウム三水和物を分散または懸濁させてなる物質は、融
点は約５０〜６５℃の範囲にある（キサンタンガムと酢
酸ナトリウム三水和物の配合比や実際に使用するガムの
特性によって若干の変化があるが、その融点はおよそこ
の温度範囲にある）が、この物質は、融点以上の溶融し
た状態から刺激を与えないで放冷すると、１５℃以下、
さらには、１０℃以下にまで冷却されても溶融した状態
を維持する。そして、この過冷却された溶融状態におい
て、刺激（ショック）を与えると凝固し始めるという特
性を持っている。この刺激は、針などによる局部的な剪
断応力を付与する処法が好適である。一旦、成る局部に
おいて過冷却の熔融状態から凝固状態への変態が開始す
ると、その凝固熱の伝播によりその変態は周囲に伝播し
て進展してゆく。この物質の潜熱はｌｃｃ当たり１００
カロリー程度であり、この過冷却状態から刺激により凝
固させると、蓄熱物質ＩＣ園３当たり１００カロリーの
熱を放出する。従って例えば、板の面積が１０　ｎｆの
２枚の板を１０１ａｍの間隙をあけて重ね合わせこの間
隙空間にこの蓄熱物質を封入すると、　　１００００キ
ロカロリーの蓄熱、ができることになる。

本発明において、蓄熱物質の加熱（融解）は深夜電力に
よる電熱加熱を実施する。これは、該建材またはパネル
の内部または外部に電気ヒータを組み込み、このヒータ
による蓄熱物質への熱伝達点から最も離れたところの蓄
熱物質の温度を検出するように温度検出器を設置し、こ
の温度検出器からの信号に追従してこの電気ヒータを発
停制御するかタイマーによる発停制御を行えばよい。こ
の電気ヒータとしては面状加熱のヒータを使用すると一
層有利である。

この深夜電力によって前記の過冷却性質を持つ蓄熱物質
を融解し終えたら、ヒータ加熱を停止して放置する。そ
のさい、居住空間に面する材料は前述のように熱伝導の
良好な金属板で形成しであるので、室内の冷えた空気と
溶融状態にある蓄熱物質とはこの金属板を介して面状に
どの箇所も均等に熱交換が行われ、この板の裏側に存在
する蓄熱物質は全体的に均一に放冷される結果、室温に
まで冷却されても溶融状態を維持することができる。こ
のようにして、暖房を必要とするとき（昼間）まで電気
ヒータによる加熱熱量の殆どを潜熱の形で蓄熱すること
ができる。

暖房時には、この融解したままの過冷却状態から凝固を
行わせれてその潜熱を放出させればよいが、これは、前
述のように針などによる刺激によって、過冷却状態にあ
る蓄熱物質に局部的剪断応力を付与するするという処法
によって簡単に行うことができる。この場合に、蓄熱物
質の層の中に予め針状体を挿入しておき、この針状体を
外部に設置した小型の圧入装置によって剪断応力を付与
するという処法が便宜である。

本発明の実施にあたり、建材またはパネルの内部を数単
位に分割して複数の独立した閉鎖空間とし、各閉鎖空間
に過冷却性質を持つ蓄熱物質を封入するとともに、各々
の蓄熱物質に対して針による刺激手段を独立して設けて
おくと、過冷却状態からの凝固をそれぞれ独立して行う
ことができ。

これによって、放熱量の調整や放熱時間の調整ができる
ことになるので便宜である。

第１図は９本発明法を実施するのに好適な装置例を示し
たもので１表面部材として２片面を金属板１．他方の面
を断熱板２を使用し、これらの表面部材によって囲われ
た閉鎖空間に前記の過冷却性質を持り蓄熱物質３を封入
することによって構成したパネル暖房装置を示している
。４は蓄熱物質３を加熱するための電気ヒータ、５は蓄
熱物質に局部的剪断応力を外部より付与するためのトリ
ガー装置である。

図示の装置において、金属板１と断熱板２は。

蓄熱物質３をサンドウィッチ状にその間に挟んでコ型金
具６によって周辺部が固定されるが、そのさい蓄熱物質
３の外周部には、このコ型金具との間で気密が保持され
るように、ガスケット７　（テフロン製）が挿入されて
いる。金属板１はステンレス鋼板であり断熱板２は石綿
セメント板を使用している。蓄熱物質３は金属板ｌと直
接的に接触しているが、断熱板２とはテフロン膜８によ
って直接の接触が断たれている。このようにして、蓄熱
物質３は金属板１との間で熱の伝導が直接できるように
してパネル内に封入されている。

そして、蓄熱物質３を加熱するための電気ヒータ４が１
図示の装置では、蓄熱物質３の層の厚み内に挿入されて
いる。この電気ヒータ４は面状発熱体であり、これが金
属板１と平行な面に沿って蓄熱物質３の中に挿入されて
いる。従って、これに電源が投入されると１Ｍ熱物質３
を面状的に加熱してその全体を効果的に融解させること
ができる。この電源の投入は、既述のように夜間電力を
用いるようにする。融解が完了し、電源を遮断すると、
金属板１を通じて放熱が始まり、蓄熱物質３は温度が低
下するが、既述の過冷却性質の物質を用いることによっ
て、この放熱は顕熱だけの放熱にとどまり、室温以下に
まで蓄熱物質３の温度が低下しても、熔融した状態に維
持されることになり、その潜熱の放出は実質上起こらな
い。この潜熱の放出はトリガー装置５の操作によって開
始する。

トリガー装置５は、第２図に拡大して示したように、押
しボタン式の針９を取りつけたものである。すなわち、
蓄熱物質３の内部にパネル外部から針９を挿入しておき
、この針９を押し込む操作を加えることによって、蓄熱
物質３に局部的剪断応力を付与するものである。図示の
例では、針９は金属板１に設けた穿孔を通じて、その半
身が蓄熱物質３の中に挿入され、他の半身が金属板１の
表面からテフロン１０でシールされながら外部に突出し
ている。そして、この外部に突出した針９の頭には押し
ボタン１１が取付けである。この押しボタン１１付きの
針９は、金属板１に固定された案内筒１２の内部にスプ
リング１３を介して摺動自在に且つ弾力的に装着されて
いる。スプリング１３は、外力を加えない自然の状態で
は、この押しボタン１１付きの針９に、外方に向かって
伸び出すような弾性を付与している。従って、押しボタ
ン１１を押し込むには、このスプリング１３に抗した力
を与えることになる。従って、昼間の暖房の必要な時機
において、スプリング１３の作用によって外方に伸び出
して２いる押しボタン１１をこのスプリング１３の弾性
力に抗して押し込むと、針９の先端はそこに存在する溶
融状態の蓄熱物質３に局部的に刺激を与え、これによっ
て、この部分から凝固が開始することになる。いったん
、この凝固が開始すると。

この凝固反応が周囲に伝播してゆき、これにともなって
潜熱の放熱が進行する。本発明装置では。

蓄熱物質３と直接的に熱の伝導ができるように金属板１
が蓄熱物質３と接触しているので、この金属板１から放
熱が効果的に始まり、この放熱が起こるとさらに凝固が
進行するという非常に好ましい凝固放熱現象が進展する
ことになる。このトリガー装置５は、場合によっては、
何箇所にも設けることができる。

第３図は、トリガー装置５の取付は例並びにコ型金具７
の取付は例をより具体的に示している。

以上のように２本発明によると、安価な夜間電力を利用
して昼間の暖房が効果的に実施でき、しかも、居住空間
を形成する壁、床、天井、柱などをそのまま暖房器具と
することができるし、薄いパネルを用いる場合には、壁
面、床面、天井面などに沿って設置することによって居
住空間の占有面積を妨げないで暖房ができることになる
。そして、このような建材やパネルが蓄熱器であると同
時に放熱器を兼ねるので、従来の断熱容器を使用する場
合のように熱の取り出しのための熱媒体の循環が不必要
となって設備的にもランニングコストの面でも極めて有
利に暖房ができる。また、蓄熱物質を封入する建材やパ
ネルはスリムであればあるほどその放熱効果が良好とな
るので、暖房器具としての居住空間への占有を最低限に
抑えることができ、従来の概念を変える蓄熱暖房が実現
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の暖房装置の一例を示す略断面図、第２
図は本発明装置におけるトリガー装置の部分を拡大して
示した略断面図、第３図は本発明装置の形状の一例を示
す全体斜視図である。 １・・金属板、　　２・・断熱板、　　３・・Ｍ熱物質
、　　４・・電気ヒータ、　　５・・トリガー装置。 ６・・コ型金具、　　７・・ガスケット、　　８・・テ
フロン膜、　　９・・針、１０・・シール（テフロン）
、１１・・押しボタン、１２・・案内筒。 １３・・スプリング。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）、居住空間を形成する壁、床、柱または天井など
   の建材自身の内部に蓄熱物質を封入するか、または壁面
   、床面または天井面に蓄熱物質を封入したパネルを設置
   し、この蓄熱物質の放熱によって居住空間を暖房する方
   法において、該蓄熱物質として、昇温過程での融点が少
   なくとも５０℃以上で且つ放冷過程での凝固点が少なく
   とも室温以下である過冷却性質をもつ蓄熱物質を使用し
   、この蓄熱物質を電気ヒータにより夜間電力を利用して
   融点以上に加熱したあと室温まで溶融状態のまま放冷し
   、暖房必要時にこの溶融状態の蓄熱物質に局部的剪断応
   力を付与して凝固させることを特徴とする夜間電力利用
   の暖房方法。
2. （２）、蓄熱物質は、酢酸ナトリウム三水和物をキサン
   タンガムに分散させたものである特許請求の範囲第１項
   記載の方法。
3. （３）、少なくとも一部が金属板である表面部材によっ
   て囲われた閉鎖空間に蓄熱物質を封入したパネルであっ
   て、このパネルに、該蓄熱物質を加熱するための電気ヒ
   ータと、蓄熱物質に局部的剪断応力を外部より付与する
   ためのトリガー装置とを取付けてなる特許請求の範囲第
   １項の方法に使用する暖房装置。
4. （４）、蓄熱物質は、酢酸ナトリウム三水和物をキサン
   タンガムに分散させたものである特許請求の範囲第３項
   記載の装置。