JP2014066416A - 蓄熱パネル、蓄熱システムおよび建造物 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光や廃熱などの廃エネルギーを利用した熱を効率良く蓄熱させると共に、蓄えた熱を熱媒体を介して取り出して、熱需要部にて利用することができる蓄熱パネル、蓄熱システムおよび構造物を提供する。
【解決手段】蓄熱パネル（１Ｂ）は、熱を集める熱収集板（１０）と、該熱収集板（１０）の裏面に取り付けられた蓄熱部（１２）と、蓄熱部（１２）に蓄えられた熱を移動させる熱媒体が流れる流路（１４）と、蓄熱パネル（１Ａ）の側端面に少なくとも配された第１断熱部（１６）とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、住宅等の建造物に用いられる蓄熱パネル、蓄熱パネルを用いた蓄熱システム、蓄熱システムが設けられた建造物に関する。

従来の電気や石油、ガス等のエネルギー源によって作動する暖房器具は、これらエネルギー源を使用するにつれてコストがかかるという問題があるため、近年、太陽熱を利用した蓄熱システムによって床暖房を行う技術が知られている。

例えば、特許文献１には、太陽熱収熱ユニット内で温められた空気を床下に導くとともに、この空気の熱を床下に配設された蓄熱材によって吸収させ、この蓄熱材から熱を放出して床暖房を行う構成が記載されている。

また、特許文献２には、冷暖房に要するエネルギーが少なくてすむように、屋外側に断熱材層、室内側に潜熱蓄熱材からなる蓄熱材層とを組み合わせた建築物の躯体構造において、蓄熱材層を、所定の範囲の融点または凝固点を有する潜熱蓄熱材を内包したマイクロカプセルを含む固形ボード層とすることが記載されている。

同じく、特許文献３には、太陽熱を利用した温室の温度制御をするために、潜熱蓄熱材が内部に注入されてなる潜熱蓄熱パネルが記載されている。

特開平６−３４２０５号公報 特開２００３−３４９９３号公報 特開２０１１−２５４７３４号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、太陽熱によって温められた空気を床下まで導き、この空気の熱を吸収させなければ蓄熱材に蓄熱できない。そのため、例えば蓄熱材自体を、太陽熱を直接受ける場所に留め置いて蓄熱させる場合に比して時間がかかり、効率が良くない場合があった。

特許文献２、３の技術は、太陽熱を利用するものではあるが、蓄熱材層に蓄えた熱を積極的に熱需要部にて利用するものではなく、断熱性を高めるものである。したがって、蓄熱材層に蓄えた熱を、熱媒体を介して移動させ、熱需要部に利用するといったことはできない。

本発明の課題は、太陽光や廃熱などの廃エネルギーを利用した熱を効率良く蓄熱させると共に、蓄えた熱を熱媒体を介して取り出して、熱需要部にて利用することができる蓄熱パネル、蓄熱システムおよび建造物を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る蓄熱パネルは、熱を集める熱収集板と、該熱収集板の裏面に取り付けられた蓄熱部と、前記蓄熱部に蓄えられた熱を移動させる熱媒体が流れる流路と、当該蓄熱パネルの側端面に少なくとも配された第１断熱部とを備えることを特徴としている。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る蓄熱システムは、本発明の一態様に係る蓄熱パネルと、前記蓄熱パネルにおける前記流路の入出口に設けられた、前記流路を流れる熱媒体の量を調整する流量調整部とを備えることを特徴としている。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る建造物は、本発明の一態様に係る蓄熱システムを用いた建造物であって、前記蓄熱システムにおける蓄熱パネルが、建造物の外壁の一部であることを特徴としている。

本発明の一態様によれば、太陽光や廃熱などの廃エネルギーを利用した熱を効率良く蓄熱させると共に、蓄えた熱を熱媒体を介して取り出して、熱需要部にて利用することができる蓄熱パネル、蓄熱システムおよび建造物を提供することができるという効果を奏する。

（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る蓄熱パネルの概観図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａラインの矢視断面図、（ｃ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂラインの矢視断面図、（ｄ）は、（ａ）におけるＣ−Ｃラインの矢視断面図である。 （ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る変形例の蓄熱パネルの概観図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａラインの矢視断面図、（ｃ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂラインの矢視断面図、（ｄ）は、（ａ）におけるＣ−Ｃラインの矢視断面図である。本発明の第１の実施形態に係る変形例の蓄熱パネルの構成図である。 （ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る蓄熱パネルの概観図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａラインの矢視断面図、（ｃ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂラインの矢視断面図、（ｄ）は、（ａ）におけるＣ−Ｃラインの矢視断面図である。 （ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る蓄熱パネルの概観図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａラインの矢視断面図、（ｃ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂラインの矢視断面図、（ｄ）は、（ａ）におけるＣ−Ｃラインの矢視断面図である。 （ａ）は、本発明の第４の実施形態に係る蓄熱パネルの概観図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａラインの矢視断面図、（ｃ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂラインの矢視断面図、（ｄ）は、（ａ）におけるＣ−Ｃラインの矢視断面図である。 （ａ）は、本発明の第５の実施形態に係る蓄熱システムの構成図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａラインの矢視断面図、（ｃ）は、（ａ）におけるＣ−Ｃラインの矢視断面図、（ｄ）は、蓄熱体の要部拡大斜視図である。 （ａ）は、本発明の第６の実施形態に係る蓄熱システムの構成図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａラインの矢視断面図、（ｃ）は、（ａ）におけるＣ−Ｃラインの矢視断面図、（ｄ）は、蓄熱体の要部拡大斜視図である。 （ａ）は、本発明の第７の実施形態に係る蓄熱システムの構成図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａラインの矢視断面図、（ｃ）は、（ａ）におけるＣ−Ｃラインの矢視断面図、（ｄ）は、蓄熱体の要部拡大斜視図である。 （ａ）は、本発明の第８の実施形態に係る蓄熱システムの構成を示す説明図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂラインの矢視断面図である。 （ａ）は、本発明の第９の実施形態に係る蓄熱システムの冬場の構成図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａラインの矢視断面図である。 （ａ）は、本発明の第９の実施形態に係る蓄熱システムの夏場の構成図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａラインの矢視断面図である。 （ａ）は、本発明の第１０の実施形態に係る蓄熱システムの構成図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａラインの矢視断面図、（ｃ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂラインの矢視断面図である。 （ａ）は、本発明の第１０の実施形態に係る変形例の蓄熱パネルの概観図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａラインの矢視断面図、（ｃ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂラインの矢視断面図である。 本発明の第１１の実施形態に係る蓄熱システムに備えられる制御系の構成を示すブロック図である。 本発明の第１１の実施形態に係る蓄熱システムに備えられる別の制御系の構成を示すブロック図である。 本発明の第１１の実施形態に係る蓄熱システムに備えられる別の制御系の構成を示すブロック図である。

〔第１の実施形態〕
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１の（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る蓄熱パネル１Ａの概観図である。図１の（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａラインの矢視断面図、図１の（ｃ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂラインの矢視断面図、図１の（ｄ）は、（ａ）におけるＣ−Ｃラインの矢視断面図である。

図１の（ａ）〜（ｄ）に示すように、蓄熱パネル１Ａは、熱を集める熱収集板１０と、熱収集板１０の裏面に取り付けられた蓄熱部１２と、蓄熱部１２に蓄えられた熱を移動させる熱媒体が流れる流路１４と、蓄熱部１２と流路１４とを含めて熱収集板１０の裏面側を覆う第１断熱部１６とを備える。

熱収集板１０は、例えば、太陽光などの光が照射されることにより光を熱に変換して発熱する発熱体である。なお、熱収集板１０は、光を熱に変換するものに限定されるものではなく、一般家庭の排熱や、産業用では工場排熱等の熱源から熱を収集するものであってもよい。

熱収集板１０に適用可能な材質としては、熱伝導性の高い金属板が適切であり、例えば銅、ステンレス、アルミニウム、鉄、鋼板等がある。特に、熱収集板１０を発熱体とする場合には、吸光率を向上させるために、前述の熱伝導性の高い金属板を黒く塗った金属板やカラー鋼板等を用いることも可能である。

蓄熱部１２は、熱収集板１０が集めた熱を蓄熱するものである。蓄熱部１２は熱収集板１０に取り付けられているので、熱収集板１０から熱を直接受け取ることとなる。これにより、蓄熱に時間がかからず、かつ、熱損失もなく、結果的に効率よく蓄熱できる。

蓄熱パネル１Ａでは、蓄熱部１２は、熱収集板１０の裏面に対して部分的に設けられている。熱収集板１０の裏面において、蓄熱部１２が設けられていない部分は、流路１４となっている。これによれば、流路１４も熱収集板１０と接触しているので、流路１４を流れる熱媒体は、熱収集板１０からの熱を直接受けとって、熱需要部へと移動させることができる。

図１の構成では、蓄熱部１２は複数の角柱状の蓄熱体１２ａよりなり、複数の蓄熱体１２ａが、蓄熱パネル１Ａが設置された場合の上下方向を長手方向として、熱収集板１０の裏面に取り付けられている。蓄熱体１２ａと蓄熱体１２ａとの間が流路１４となっている。流路１４も、蓄熱パネル１Ａが設置された場合の上下方向に伸びる。

蓄熱体１２ａは、熱伝導性に優れた材質からなる容器に、蓄熱材が密封された構造である。容器の材質としては、熱伝導性の高い金属板が適切であり、例えば銅、ステンレス、アルミニウム、鉄、鋼板等がある。

蓄熱材としては、潜熱蓄熱材であることが好ましい。潜熱蓄熱材は、物質の顕熱と固体から液体へ相変化する際に発生する潜熱とを用いて蓄熱する。したがって、顕熱のみを用いた蓄熱材よりも蓄熱密度が大きく、小さな容量で多くの熱を蓄熱できる。潜熱蓄熱材としては、例えば、H₃COONa・3H₂O、Na₂SO₄・10H₂O、Na₂S₂O₃・5H₂O、CaCl₂・6H₂O、Ba(OH)₂・8H₂O、Xylitol、Mg(NO₃)₂・6H₂O、D-Threitol、Erythritol、D-Sorbitol、Pentaglyserol、パラフィン・ワックス（CnH₂n+2）などを使用できる。

図１の構成のように、蓄熱部１２と流路１４とを並列させて同層に形成することで、流路１４を流れる熱媒体が蓄熱部１２（各蓄熱体１２ａ）に接触する面積を広く確保しながら、蓄熱パネル１Ａの厚みを薄くすることができる。

また、この場合、熱収集板１０と蓄熱体１２ａとは、面と面とを合わせた面接触であることが好ましい。これにより、熱収集板１０の熱を蓄熱体１２ａに対して効率よく伝達することができる。

また、蓄熱体１２ａは、蓄熱パネル１Ａの厚み方向に沿って切った断面形状が、厚み方向に長手方向を有する矩形形状であることが好ましい（図１の（ｂ）参照）。これにより、蓄熱体１２ａと流路１４を流れる熱媒体との接触面積をより一層広く確保し、蓄熱体１２ａと熱媒体との間の熱交換を高効率に行わせることができる。但し、蓄熱部１２を構成する各蓄熱体１２ａの形状や、流路１４の形状は蓄熱容量や熱媒体の種類に応じて設定されるものである。

流路１４を流れる熱媒体としては、空気の他、水や不凍液でもよい。但し、熱媒体が水や不凍液の場合は、流路１４にはパイプが配設されることとなる。

第１断熱部１６は、蓄熱パネル１Ａの側端面を覆うように設けられており、パネル側端面からの熱損失を防ぐものである。さらに、蓄熱パネル１Ａでは、第１断熱部は、パネル側端面だけでなく、熱収集板１０の裏面側を蓄熱部１２と流路１４とを含めて覆っている。これにより、熱収集板１０、蓄熱部１２、および流路１４からの熱損失を防ぐことができる。第１断熱部１６における、蓄熱パネル１Ａが設置された場合の上下に位置する側端面には、前記流路１４の入出口１８が形成されている。

第１断熱部１６の材質としては、例えば一般的に建造部の断熱材としてよく用いられる、グラスウールやロックウール、プラスチック系断熱材料であるウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリエチレン、発砲炭化カルシウム、フェノールフォーム、発砲ガラス等がある。さらに、自然系断熱材としは、セルロースファイバー、軽量軟質木質繊維ボード、単価発砲コルク、セルロースウール、ココヤシ繊維、綿状木質繊維、フラックス繊維、ハンフ繊維等が適用可能である。

このような構成を有する蓄熱パネル１Ａは、熱収集板１０が光を熱に変換する発熱体である場合、熱収集板１０側を屋外側として設置され、建造物の外部構造体の一部となる。建造物の外部構造体の一部として設置することで、建造物に照射される太陽光などの光を熱に換えて蓄熱することが可能となり、例えば住宅などに本構成を適用することで、住宅に設置されている熱需要部に熱を供給できる。

具体的には、建造物に照射される太陽光を熱収集板１０が熱に換えると共に集め、集めた熱を蓄熱部１２が蓄熱する。蓄熱部１２に蓄えられた熱は、流路に熱媒体を流すことで取り出して移動させることができ、熱需要部にて利用される。

また、熱収集板１０が廃熱を集熱する場合は、蓄熱パネル１Ａは、熱収集板１０側を廃熱を出す熱源に向けて設置される。

熱媒体が空気である場合は、暖房などの空調（熱需要部）に利用できる。熱媒体が水である場合は、給湯（熱需要部）に利用できる。熱媒が不凍液である場合は、床暖房（熱需要部）やルーフヒーティング（熱需要部）に利用できる。

蓄熱部１２を構成する潜熱蓄熱材の融点としては、空調（暖房）に利用する場合は約４０〜５０℃、浴室の給湯に利用する場合は約５０〜８０℃、浴室以外の給湯に利用する場合は約４０〜５０℃、床暖房に利用する場合は約３５〜４０℃とすることが好ましい。

なお、図１の蓄熱パネル１Ａにおいては、熱収集板１０の裏面側を覆う第１断熱部１６を設けたが、建造物の外壁が十分に断熱部として機能する外部構造体に外付けする場合や、別途、断熱材を設ける構成の場合は、図２に示す蓄熱パネル１Ｂのように、第１断熱部１６を、パネル側端面を覆うだけの構成としてもよい。

なお、図２の（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る変形例の蓄熱パネル１Ｂの概観図である。図２の（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａラインの矢視断面図、図２の（ｃ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂラインの矢視断面図、図２の（ｄ）は、（ａ）におけるＣ−Ｃラインの矢視断面図である。

〔第２の実施形態〕
以下、本発明のその他の実施の形態について詳細に説明する。なお、説明の便宜上、第１の実施形態と同一の機能を有する部材には、同一の部材番号を付して説明を省略する。

図３の（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る蓄熱パネル１Ｃの概観図である。図３の（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａラインの矢視断面図、図３の（ｃ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂラインの矢視断面図、図３の（ｄ）は、（ａ）におけるＣ−Ｃラインの矢視断面図である。

蓄熱パネル１Ａと蓄熱パネル１Ｃとの違いは、蓄熱パネル１Ｃにおいては、熱収集板１０の表面側に配された光透過性を有する第２断熱部２０をさらに備える点である。第２断熱部２０を備えることで、熱収集板１０が収集した熱が、熱収集板１０の表面側から外部へ放熱されることによる熱損失を防止することができる。

第２断熱部２０は、具体的には、光透過断熱板２０ａが熱収集板１０の表面に配置されてなる。光透過断熱板２０ａの材料としては、ガラスやアクリル、ポリカーボネートなどを用いることができる。ガラスの場合、屋外に設置されることを想定して、強化ガラスや、より光透過性に優れる強化白板ガラス（低鉄分ガラス）等を用いることが好ましい。また、光透過断熱板２０ａを設けることで、熱収集板１０を保護して、当該蓄熱パネルの寿命を延ばすことができるという効果も期待できる。

〔第３の実施形態〕
以下、本発明のその他の実施の形態について詳細に説明する。なお、説明の便宜上、第１、第２の実施形態と同一の機能を有する部材には、同一の部材番号を付して説明を省略する。

図４の（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る蓄熱パネル１Ｄの概観図である。図４の（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａラインの矢視断面図、図４の（ｃ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂラインの矢視断面図、図４の（ｄ）は、（ａ）におけるＣ−Ｃラインの矢視断面図である。

蓄熱パネル１Ｃと蓄熱パネル１Ｄとの違いは、蓄熱パネル１Ｄにおいては、熱収集板１０の表面側に配された光透過性を有する第２断熱部２０を、光透過断熱板２０ａと、光透過断熱板２０ａと熱収集板１０との間に形成された空気層（空間層）２２とで構成している点である。空気層２２が加わることで、低コストにて断熱効果を上げることができる。なお、空気層２２に換えて真空層（空間層）であってもよい。

〔第４の実施形態〕
以下、本発明のその他の実施の形態について詳細に説明する。なお、説明の便宜上、第１〜第３の実施形態と同一の機能を有する部材には、同一の部材番号を付して説明を省略する。

図５の（ａ）は、本発明の第４の実施形態に係る蓄熱パネル１Ｅの概観図である。図５の（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａラインの矢視断面図、図５の（ｃ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂラインの矢視断面図、図５の（ｄ）は、（ａ）におけるＣ−Ｃラインの矢視断面図である。

蓄熱パネル１Ｄと蓄熱パネル１Ｅとの違いは、蓄熱パネル１Ｅが、光透過断熱板２０ａのさらに表面側に、熱収集板１０への光照射を遮る開閉式あるいは着脱式の光遮蔽板２４をさらに備える点である。このような、光遮蔽板２４を備えることで、蓄熱の必要がないときは光遮蔽板２４にて熱収集板１０への光照射を遮ることができ、夏場など蓄熱部１２に熱を蓄える必要がない場合、不要な蓄熱を防止できる。

〔第５の実施形態〕
以下、本発明のその他の実施の形態について詳細に説明する。なお、説明の便宜上、第１〜第４の実施形態と同一の機能を有する部材には、同一の部材番号を付して説明を省略する。

図６の（ａ）は、本発明の第５の実施形態に係る蓄熱パネル１Ｆの概観図である。図６の（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａラインの矢視断面図、図６の（ｃ）は、（ａ）におけるＣ−Ｃラインの矢視断面図、図６の（ｄ）は、蓄熱体の要部拡大斜視図である。

蓄熱パネル１Ｄと蓄熱パネル１Ｆとの違いは、蓄熱パネル１Ｆにおいては、蓄熱部１２が、波板状の表面を有する平板状の蓄熱体１２ｂより構成されている点である。蓄熱体１２ｂと蓄熱体１２ｂとの間が流路１４となっている。

このような蓄熱体１２ｂの表面を波板状とすることで、流路１４に流れる熱媒体（空気）との熱交換面積が増え、熱交換効率が上がる。なお、図１等に示した角柱状の蓄熱体１２ａの表面を波板状としても熱交換率を上げることができる。

〔第６の実施形態〕
以下、本発明のその他の実施の形態について詳細に説明する。なお、説明の便宜上、第１〜第５の実施形態と同一の機能を有する部材には、同一の部材番号を付して説明を省略する。

図７の（ａ）は、本発明の第６の実施形態に係る蓄熱パネル１Ｇの概観図である。図７の（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａラインの矢視断面図、図７の（ｃ）は、（ａ）におけるＣ−Ｃラインの矢視断面図、図７の（ｄ）は、蓄熱体の要部拡大斜視図である。

蓄熱パネル１Ｄと蓄熱パネル１Ｇとの違いは、蓄熱パネル１Ｇにおいては、蓄熱部１２が、表面にフィン７０を有する平板状の蓄熱体１２ｃより構成されている点である。前述したように、蓄熱体は、熱伝導性に優れた材質からなる容器に、蓄熱材が密封された構造である。フィン７０はこのような熱伝導性に優れた材質からなる容器と一体に形成されている。蓄熱体１２ｃと蓄熱体１２ｃとの間が流路１４となっている。図７（ｃ）においては、流路１４において対向する２枚の蓄熱体１２ｃより伸びるフィン７０が互い違いに配設されている構成を例示しているが、対向する２枚の蓄熱体１２ｃより伸びるフィン７０が対向して向き合う構成でもよい。

このようなフィン７０を蓄熱体１２ｃの表面に形成することで、流路１４に流れる熱媒体（空気）との熱交換面積が増え、熱交換効率が上がる。なお、図１等に示した角柱状の蓄熱体１２ａの表面にフィン７０を設けた場合にも熱交換率を上げることができる。

〔第７の実施形態〕
以下、本発明のその他の実施の形態について詳細に説明する。なお、説明の便宜上、第１〜第６の実施形態と同一の機能を有する部材には、同一の部材番号を付して説明を省略する。

図８の（ａ）は、本発明の第７の実施形態に係る蓄熱パネル１Ｈの概観図である。図８の（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａラインの矢視断面図、図８の（ｃ）は、（ａ）におけるＣ−Ｃラインの矢視断面図、図８の（ｄ）は、蓄熱体の要部拡大斜視図である。

蓄熱パネル１Ｄと蓄熱パネル１Ｈとの違いは、蓄熱パネル１Ｈにおいては、蓄熱部１２が、表面にピン状のフィンであるピンフィン７１を有する平板状の蓄熱体１２ｄより構成されている点である。前述したように、蓄熱体は、熱伝導性に優れた材質からなる容器に、蓄熱材が密封された構造である。ピンフィン７１はこのような熱伝導性に優れた材質からなる容器と一体に形成されている。蓄熱体１２ｄと蓄熱体１２ｄとの間が流路１４となっている。図８（ｃ）においては、流路１４において対向する２枚の蓄熱体１２ｄより伸びるピンフィン７１が互い違いに配設されている構成を例示しているが、対向する２枚の蓄熱体１２ｄより伸びるピンフィン７１が対向して向き合う構成でもよい。

このようなピンフィン７１を蓄熱体１２ｄの表面に形成することで、流路１４に流れる熱媒体（空気）との熱交換面積が増え、熱交換効率が上がる。なお、図１等に示した角柱状の蓄熱体１２ａの表面にピンフィン７１を設けた場合にも熱交換率を上げることができる。

〔第８の実施形態〕
以下、本発明のその他の実施の形態について詳細に説明する。なお、説明の便宜上、第１〜第７の実施形態と同一の機能を有する部材には、同一の部材番号を付して説明を省略する。

図９の（ａ）は、本発明の第８の実施形態に係る蓄熱システム１００の概観図である。図９の（ｂ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂラインの矢視断面図である。なお、図９においては、蓄熱システム１００に用いられる蓄熱パネルとして、蓄熱パネル１Ｄを例示するが、蓄熱パネル１Ａ，１Ｂ、１Ｃ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈのいずれでもよいことは言うまでもない。

蓄熱システム１００は、蓄熱パネル１Ｄと、蓄熱パネル１Ｄにおける流路１４の入出口１８に設けられた、流路１４を流れる熱媒体の量を調整するシャッター（流量調整部）２８とを備える。なお、図９では、１つの蓄熱パネル１Ｄを例示しているが、複数の蓄熱パネル１Ｄを備えていてもよい。

流路１４を流れる熱媒体は空気である。蓄熱システム１００においては、熱媒体が空気であり、熱媒体が自然対流によって流路１４を流れるようになっている。自然対流を利用することで、熱媒体を流すための部材を別途必要としない。

流路１４の入出口１８に、シャッター２８を設けることで、シャッター２８の開閉を調整して、流路１４を流れる熱媒体の量を調整することができる。つまり、熱需要部が必要とするときのみ、必要な量の熱媒体を熱需要部へ送ることが可能になる。

また、蓄熱システム１００においては、蓄熱パネル１Ｄにおける蓄熱部１２の温度を測定する温度センサー２６をさらに備えている。温度センサー２６を備えることで、蓄熱システム１００のユーザは、蓄熱部１２の温度に基づいて、熱需要部に熱媒体を流すかどうかを決定することができる。

〔第９の実施形態〕
以下、本発明のその他の実施の形態について詳細に説明する。なお、説明の便宜上、第１〜第８の実施形態と同一の機能を有する部材には、同一の部材番号を付して説明を省略する。

図１０の（ａ）は、本発明の第９の実施形態に係る蓄熱システム１０１の概観図である。図１０の（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａラインの矢視断面図である。なお、図１０においては、蓄熱システム１０１に用いられる蓄熱パネルとして、蓄熱パネル１Ｅを例示するが、蓄熱パネル１Ａ，１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈのいずれでもよいことは言うまでもない。

蓄熱システム１０１と蓄熱システム１００との違いは、蓄熱システム１０１では、蓄熱パネル１Ｅの上方に、シャッター２８を介して供給される熱媒体を、指定された方向に送るファン（送風装置）３２と、シャッター２８を介して流路１４と連通する空気ダクト３０を備えている点である。ファン３２は、空気ダクト３０内部に配されている。

ファン３２を備えることで、蓄熱部１２により温められた熱媒体である空気を指定の方向へ送ることができる。そして、ここでは、空気ダクト３０が設けられ、ファン３２は空気ダクト３０内に配設されているので、熱媒体である空気を、空気ダクト３０内の指定する方向へと送ることができる。

ここで、図１０は、当該蓄熱システム１０１における冬場の状態を示している。暖められた熱媒体である空気をファン３２にて屋内へと送りだす。光遮蔽板２４は、取り外されている。

一方、図１１の（ａ）（ｂ）に、当該蓄熱システム１０１における夏場の状態を示す。蓄熱の必要がないため、光遮蔽板２４が取り付けられ、熱収集板１０への光照射をさえ遮り、蓄熱部１２に熱を蓄えないようにしている。また、ファン３２を用いて、蓄熱パネル１Ｅにて暖められた空気は屋外へと送りだしている。図１１の（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａラインの矢視断面図である。

〔第１０の実施形態〕
以下、本発明のその他の実施の形態について詳細に説明する。なお、説明の便宜上、第１〜第９の実施形態と同一の機能を有する部材には、同一の部材番号を付して説明を省略する。

図１２の（ａ）は、本発明の第６の実施形態に係る蓄熱システム１０２の概観図である。図１２の（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａラインの矢視断面図、図１２の（ｃ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂラインの矢視断面図である。

図１２においては、蓄熱システム１０２に用いられる蓄熱パネルとして、蓄熱パネル１Ｉを例示する。蓄熱パネル１Ｉは、熱媒体が水や不凍液である場合により適した構造を有する。

蓄熱パネル１Ｉは、熱収集板１０の裏面に設けられた蓄熱部１２及び流路の形状と構成が異なる以外は、蓄熱パネル１Ｅと同じ構成を有する。蓄熱パネル１Ｉの蓄熱部１２には、空気よりも暖められにくい液体の熱媒体に好適となるように、九十九折状の流路１４が形成されている。九十九折状に流路１４が形成されることで、熱媒体が蓄熱部１２および熱収集板１０と接触する経路を長く確保して、蓄熱部１２の熱を熱媒体へと移動させることができる。

流路１４は、熱媒体が液体であるため、パイプが配設されてなる。流路１４の入出口１８，１８には、さらに別のパイプ４０，４０が接続され、パイプ４０，４０に熱媒体の流量を調整するためのバルブ４２，４２が設けられている。

熱媒体が不凍液である場合は、図示しないポンプが別途配置される。また、熱媒体が水道水であり、入力側のパイプ４０の最上流側が水道につながっている場合は、ポンプ及びバルブ４２を不要とすることもできる。

また、図１３に、熱媒体が水や不凍液である場合により適した構造を有する熱の蓄熱パネル１Ｊを備えた変形例の蓄熱システム１０３の概観図を示す。図１３の（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａラインの矢視断面図、図１３の（ｃ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂラインの矢視断面図である。

蓄熱パネル１Ｊは、熱収集板１０の裏面に設けられた蓄熱部１２及び流路の形状が異なると共に、フィン４６が流路１４にさらに設けられている。フィン４６を流路に設けることで、空気よりも暖められにくい液体の熱媒体にさらに好適とできる。

〔第１１の実施形態〕
以下、本発明のその他の実施の形態について詳細に説明する。なお、説明の便宜上、第１〜第７の実施形態と同一の機能を有する部材には、同一の部材番号を付して説明を省略する。

図１４〜図１６は、前記した蓄熱システム１００〜１０３を制御する制御部６０ａ〜６０ｃを示すブロック図である。制御部６０ａ〜６０ｃは、シャッター２８あるいはバルブ４２に対する動作命令を受け付けると共に、該動作命令と温度センサー２６の測定結果とに基づいて、シャッター２８あるいはバルブ４２の動作を制御する。

制御部６０ａ〜６０ｃは、ユーザにより、熱媒体を熱需要部に供給するよう命じられると、蓄熱部１２の温度を確認し、蓄熱部の温度に基づいて、シャッター２８あるいはバルブ４２を開くか否か、あるいはそれに加えて流量（開き具合）を調整する。また、ポンプ４２が接続されている場合は、ポンプ４４の動作も制御する。

制御部６０ａ〜６０ｃを設けることで、熱需要部に対して熱媒体を流すかどうかの蓄熱部１２の温度に基づく判断を自動化し、熱媒体の熱需要部への供給を命じるだけで、蓄熱システム１００〜１０３を利用することができる。

〔まとめ〕
本発明の一態様に係る蓄熱パネルは、熱を集める熱収集板と、該熱収集板の裏面に取り付けられた蓄熱部と、前記蓄熱部に蓄えられた熱を移動させる熱媒体が流れる流路と、
当該蓄熱パネルの側端面に少なくとも配された第１断熱部とを備える構成である。

上記構成によれば、熱収集板が熱を集め、集めた熱を蓄熱部が蓄熱する。蓄熱部に蓄えられた熱は、流路に熱媒体を流すことで取り出して移動させることができ、熱需要部にて利用することができる。熱収集板が集める熱は、有効利用されない廃エネルギーを利用した熱であり、家庭や工場から出る廃熱や、太陽光を熱に換えたものも含まれる。

ここで、蓄熱部は熱収集板に取り付けられているので、熱収集板から熱を直接受け取ることとなる。これにより、蓄熱に時間がかからず、かつ、熱損失もなく、結果的に効率よく蓄熱できる。

蓄熱パネルは、例えば建造物の外壁等に取り付けられるが、その際、熱収集板の裏面側（蓄熱パネルの裏面）は、蓄熱部と流路とを含めて外壁に覆われ、外壁が断熱材として機能する。これにより、熱収集板、蓄熱部、および流路からの熱損失を防ぐことができる。蓄熱パネルの側端面からの放熱については、第１断熱部にて防止できる。

これにより、太陽熱等の廃熱を効率良く蓄熱させると共に、蓄えた熱を熱媒体を介して取り出して、熱需要部にて利用することができる蓄熱パネルを提供することができる。

本発明の一態様に係る蓄熱パネルは、さらに、前記第１断熱部は、前記熱収集板の裏面側を前記蓄熱部と前記流路とを含めて覆うように設けられている構成としてもよい。

上記構成によれば、熱収集板の裏面側を蓄熱部と流路とを含めて第１断熱部が覆うことで、熱収集板、蓄熱部、および流路からの熱損失を防ぐことができる。蓄熱パネルが取り付けられる外壁等が断熱性が低くても、前記熱損失を防ぐことができる。

本発明の一態様に係る蓄熱パネルは、さらに、前記熱収集板は、光を熱に変換する発熱体であり、前記熱収集板側を屋外側として設置され、建造物の外部構造体の一部となる構成としてもよい。

上記構成によれば、建造物に照射される太陽光などの光を熱に換えて蓄熱することが可能となり、例えば建造物としての住宅などに適用することで、住宅に設置されている熱需要部に熱を供給できる。

本発明の一態様に係る蓄熱パネルは、さらに、前記熱収集板の表面側に配された光透過性を有する第２断熱部をさらに備える構成としてもよい。

熱収集部が収集した熱が、熱収集板の表面側から外部へ放熱されることによる熱損失を防止することができる。

本発明の一態様に係る蓄熱パネルは、さらに、前記蓄熱部は前記熱収集板の裏面に対して部分的に形成されており、蓄熱部が設けられていない部分に前記流路が形成されている構成としてもよい。

上記構成によれば、蓄熱部と流路とが同層に形成されるので、流路を流れる熱媒体が蓄熱部に接触する面積を広く確保しながら、蓄熱パネルの厚みを薄くすることができる。

本発明の一態様に係る蓄熱パネルは、さらに、前記蓄熱部の蓄熱材が潜熱蓄熱材である構成としてもよい。

潜熱蓄熱材は、物質の顕熱と固体から液体へ相変化する際に発生する潜熱とを用いて蓄熱するため、顕熱のみを用いた蓄熱材よりも蓄熱密度が大きく、小さな容量で多くの熱を蓄熱できる。

本発明の一態様に係る蓄熱パネルは、さらに、前記第２断熱部が、前記熱収集板の表面側に配置された光透過板と、前記光透過板と前記熱収集板との間に形成された空間層とからなる構成としてもよい。

上記構成によれば、光透過板と熱収集板との間に形成される空間層が断熱層として機能する。加えて、光透過板にて熱収集板が保護され、当該蓄熱パネルの寿命を延ばすことができる。

本発明の一態様に係る蓄熱パネルは、さらに、前記熱収集板への光照射を遮る開閉式あるいは着脱式の光遮蔽板をさらに備える構成としてもよい。

上記構成によれば、蓄熱の必要がないときは光遮蔽板にて熱収集板への光照射を遮ることができ、夏場など蓄熱部に熱を蓄える必要がない場合に、蓄熱を防止できる。

本発明の一態様に係る蓄熱パネルは、さらに、前記蓄熱部は複数の蓄熱体よりなり、蓄熱体と蓄熱体との間が前記流路を構成しており、蓄熱体の表面が波板状である構成としてもよい。

上記構成によれば、流路を流れる熱媒体が蓄熱体に接触する面積を広く確保することができ、熱交換効率を上げることができる。

本発明の一態様に係る蓄熱パネルは、さらに、前記蓄熱部は複数の蓄熱体よりなり、蓄熱体と蓄熱体との間が前記流路を構成しており、蓄熱体の表面に、フィンあるいはピンフィンが設けられている構成としてもよい。

上記構成によれば、フィンあるいはピンフィンが設けられることで、熱媒体が蓄熱体に接触する面積をより一層広く確保することができ、熱交換効率をさらに上げることができる。

本発明の一態様に係る蓄熱システムは、本発明の一態様に係る蓄熱パネルと、前記蓄熱パネルにおける前記流路の入出口に設けられた、前記流路を流れる熱媒体の量を調整する流量調整部とを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、流量調整部を調整して、蓄熱パネルの流路を流れる熱媒体の量を調整できる。つまり、熱需要部が必要とするときのみ、必要な量の熱媒体を熱需要部へ送ることが可能になる。

本発明の一態様に係る蓄熱システムは、さらに、前記蓄熱パネルにおける前記蓄熱部の温度を測定する温度センサーを備える構成としてもよい。

上記構成によれば、温度センサーにより蓄熱部の温度が測定されるので、蓄熱部の温度に基づいて、熱需要部に熱媒体を流すかどうかを決定することができる。

本発明の一態様に係る蓄熱システムは、さらに、前記熱媒体が空気であり、熱媒体が自然対流によって前記流路を流れる構成としてもよい。

上記構成によれば、自然対流を利用しているので、熱媒体を流すための部材を別途必要とすることなく、流路に熱媒体を流すことができる。

本発明の一態様に係る蓄熱システムは、さらに、前記蓄熱パネルの上方に設けられ、前記流量調整部を介して供給される熱媒体を、指定された方向に送る送付装置を備える構成としてもよい。

上記構成によれば、蓄熱部により温められた熱媒体である空気を送付装置にて指定の方向へ送ることができる。

本発明の一態様に係る蓄熱システムは、さらに、前記蓄熱パネルの上方に設けられ、前記流量調整部を介して前記流路と連通する空気ダクトを備え、前記送風装置が、前記空気ダクト内部に配されている構成としてもよい。

上記構成によれば、蓄熱部により温められた熱媒体である空気を、空気ダクトを通して、指定の方向へ送ることができる。

本発明の一態様に係る蓄熱システムは、さらに、前記流量調整部に対する動作命令を受け付けると共に、該動作命令と前記温度測定部の測定結果とに基づいて、前記流量調整部の動作を制御する制御部をさらに備える構成としてもよい。

上記構成によれば、制御部が、動作命令と蓄熱部の温度状態に応じて流量調整部材の動作を制御するので、蓄熱部の温度に基づいた、熱需要部に熱媒体を流すかどうかの判断が自動で実施され、ユーザによる判断が必要ない。

本発明の一態様に係る蓄熱システムは、さらに、前記蓄熱部に蓄えられた熱が暖房に用いられる構成としてもよい。

本発明の一態様に係る建造物は、本発明の一態様に係る蓄熱システムを用いた建造物であって、前記蓄熱システムにおける蓄熱パネルが、建造物の外壁の一部であることを特徴としている。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、住宅等の建造物に用いることができ、新しく建設する建造物にも、既にある建造物に対しても適用できる。

１Ａ〜１Ｊ 蓄熱パネル
１０ 熱収集板
１２ 蓄熱部
１２ａ〜１２ｄ 蓄熱体
１４ 流路
１６ 第１断熱部
１８ 入出口
２０ 第２断熱部
２０ａ 光透過断熱板
２２ 空気層
２４ 光遮蔽板
２６ 温度センサー
２８ シャッター
３０ 空気ダクト
３２ ファン
４０ パイプ
４２ バルブ
４４ ポンプ
４６ フィン
７０ フィン
７１ ピンフィン
６０ａ〜６０ｃ 制御部
１００〜１０３ 蓄熱システム

Claims (18)

1. 熱を集める熱収集板と、
   該熱収集板の裏面に取り付けられた蓄熱部と、
   前記蓄熱部に蓄えられた熱を移動させる熱媒体が流れる流路と、
   当該蓄熱パネルの側端面に少なくとも配された第１断熱部とを備えることを特徴とする蓄熱パネル。
2. 前記第１断熱部は、前記熱収集板の裏面側を前記蓄熱部と前記流路とを含めて覆うように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱パネル。
3. 前記熱収集板は、光を熱に変換する発熱体であり、
   前記熱収集板側を屋外側として設置され、建造物の外部構造体の一部となることを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄熱パネル。
4. 前記熱収集板の表面側に配された光透過性を有する第２断熱部をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の蓄熱パネル。
5. 前記蓄熱部は前記熱収集板の裏面に対して部分的に形成されており、蓄熱部が設けられていない部分に前記流路が形成されていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の蓄熱パネル。
6. 前記蓄熱部の蓄熱材が潜熱蓄熱材であることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の蓄熱パネル。
7. 前記第２断熱部が、
   前記熱収集板の表面側に配置された光透過板と、
   前記光透過板と前記熱収集板との間に形成された空間層とからなることを特徴とする請求項４に記載の蓄熱パネル。
8. 前記熱収集板への光照射を遮る開閉式あるいは着脱式の光遮蔽板をさらに備えることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の蓄熱パネル。
9. 前記蓄熱部は複数の蓄熱体よりなり、蓄熱体と蓄熱体との間が前記流路を構成しており、蓄熱体の表面が波板状であることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の蓄熱パネル。
10. 前記蓄熱部は複数の蓄熱体よりなり、蓄熱体と蓄熱体との間が前記流路を構成しており、蓄熱体の表面に、フィンあるいはピンフィンが設けられていることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の蓄熱パネル。
11. 請求項１から１０の何れか１項に記載の蓄熱パネルと、
    前記蓄熱パネルにおける前記流路の入出口に設けられた、前記流路を流れる熱媒体の量を調整する流量調整部とを備えることを特徴とする蓄熱システム。
12. 前記蓄熱パネルにおける前記蓄熱部の温度を測定する温度センサーを備えることを特徴とする請求項１１に記載の蓄熱システム。
13. 前記熱媒体が空気であり、熱媒体が自然対流によって前記流路を流れることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の蓄熱システム。
14. 前記熱媒体が空気であり、
    前記蓄熱パネルの上方に設けられ、前記流量調整部を介して供給される熱媒体を、指定された方向に送る送風装置を備えることを特徴とする請求項１１から１３の何れか１項に記載の蓄熱システム。
15. 前記蓄熱パネルの上方に設けられ、前記流量調整部を介して前記流路と連通する空気ダクトを備え、
    前記送風装置が、前記空気ダクト内部に配されていることを特徴とする請求項１４に記載の蓄熱システム。
16. 前記流量調整部に対する動作命令を受け付けると共に、該動作命令と前記温度センサーの測定結果とに基づいて、前記流量調整部の動作を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の蓄熱システム。
17. 前記蓄熱部に蓄えられた熱が暖房に用いられることを特徴とする請求項１１から１６の何れか１項に記載の蓄熱システム。
18. 請求項１１から１７の何れか１項に記載の蓄熱システムを用いた建造物であって、
    前記蓄熱システムにおける蓄熱パネルが、建造物の外壁の一部であることを特徴とする建造物。

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