JP2013139980A - 空調システム及び建物 - Google Patents

Abstract

【課題】日中における冷房を行うことができるヒートポンプ式給湯機のヒートポンプ装置の冷たい排気を利用した空調システムを提供する。
【解決手段】ヒートポンプ式給湯機２のヒートポンプ装置３を利用した建物１の空調システムであって、建物１の内部空間としての床上空間１１の内壁部１１ａに給気口４が設けられているとともに、給気口４とヒートポンプ式給湯機２のヒートポンプ装置３の排気部３１とが一部が地中を通る通気経路としてのダクト５で接続された構成とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、空調システム、及びこの空調システムを備えた建物に関するものである。

従来から、ヒートポンプ式給湯機のヒートポンプ装置の冷たい排気を利用して、夏場などの暑期における建物の床上空間内の冷房を行う空調システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特許第４３０２４２９号公報

しかしながら、上記した特許文献１のような従来技術では、ヒートポンプ式給湯機は、通常、比較的安価な深夜電力の時間帯（例えば関東地方では２３時から翌７時までの時間帯）に稼動されることから、日中における冷房には利用できなかった。

そこで、本発明は、日中における冷房を行うことができるヒートポンプ式給湯機のヒートポンプ装置の冷たい排気を利用した空調システム、及びこの空調システムを備えた建物を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の空調システムは、ヒートポンプ式給湯機のヒートポンプ装置を利用した建物の空調システムであって、前記建物の内部空間に面して給気口が設けられているとともに、該給気口と前記ヒートポンプ式給湯機の前記ヒートポンプ装置の排気部とが少なくとも一部が地中を通る通気経路で接続されていることを特徴とする。

ここで、前記通気経路の地中を通る部分の地盤の周囲に断熱材が設けられているとよい。

また、前記通気経路には、送気用ファンが設けられているとよい。

さらに、前記通気経路の外側端部は、流路切替手段を介して、前記ヒートポンプ装置の前記排気部との接続端部と、外気吸込用端部とに分岐されているとよい。

また、前記通気経路の地中を通る部分を挟んだ地上部分同士の間が、少なくとも前記ヒートポンプ装置の前記排気部との接続側に流路切替手段を介して、バイパス通気経路で接続されていてもよい。

ここで、前記流路切替手段に外気吸込用端部が分岐して設けられているとよい。

また、前記ヒートポンプ式給湯機の前記ヒートポンプ装置には、屋外排気部も設けられており、前記排気部と前記屋外排気部とには、排気量調整手段が設けられており、両者間の排気比率が調整可能とされているとよい。

本発明の建物は、上記した本発明の空調システムを備えていることを特徴とする。

このような本発明の空調システムは、ヒートポンプ式給湯機のヒートポンプ装置を利用した建物の空調システムである。

そして、建物の内部空間に面して給気口が設けられているとともに、給気口とヒートポンプ式給湯機のヒートポンプ装置の排気部とが少なくとも一部が地中を通る通気経路で接続された構成とされている。

こうした構成なので、ヒートポンプ式給湯機のヒートポンプ装置の排気部から排出される冷気で、比較的安価な深夜電力の時間帯（例えば関東地方では２３時から翌７時までの時間帯）に通気経路の地中を通る部分の地盤を蓄冷体として冷やしておき、外気を冷えた地盤で囲まれた通気経路を通して給気口から床上空間などの内部空間内へ送り込むことにより、日中における冷房を行うことができる。

ここで、通気経路の地中を通る部分の地盤の周囲に断熱材が設けられている場合は、断熱材の存在により、冷熱が断熱材の外側の地表や地盤に逃げ難くなるので、通気経路の地中を通る部分の地盤の蓄冷体としての蓄冷能力が高まる。

また、通気経路には、送気用ファンが設けられている場合は、送気用ファンの時間当たりの回転数を調節することにより、冷房の強弱の設定を行うことができる。

さらに、通気経路の外側端部は、流路切替手段を介して、ヒートポンプ装置の排気部との接続端部と、外気吸込用端部とに分岐されている場合は、ヒートポンプ装置の吸込部から外気を吸い込むこともできるが、この場合、内部の空気熱交換器が抵抗となるのに対し、抵抗となるものがない外気吸込用端部からスムーズに外気を吸い込むことができる。

また、通気経路の地中を通る部分を挟んだ地上部分同士の間が、少なくともヒートポンプ装置の排気部との接続側に流路切替手段を介して、バイパス通気経路で接続されている場合は、流路切替手段による流路切替により、ヒートポンプ装置の排気部から排出される冷気を、バイパス通気経路を通した短い距離で床上空間などの内部空間内へ送り込むことができ、ヒートポンプ装置が稼動している深夜電力の時間帯（例えば関東地方では２３時から翌７時までの時間帯）が熱いときなどに対応した冷房を行うことができる。

ここで、流路切替手段に外気吸込用端部が分岐して設けられている場合は、外気が涼しく快適であるときには、流路切替手段による流路切替により、この涼しく快適な外気を、バイパス通気経路を通した短い距離で床上空間などの内部空間内へ送り込むことができる。

また、ヒートポンプ式給湯機のヒートポンプ装置には、屋外排気部も設けられており、排気部と屋外排気部とには、排気量調整手段が設けられており、両者間の排気比率が調整可能とされている場合は、排気部と屋外排気部との間の排気比率を調整することにより、翌日の日中の冷房に適した蓄冷量を確保することができるし、冬場などの寒期にヒートポンプ式給湯機を稼動しているときは、ヒートポンプ装置の冷たい排気を屋外排気部から全部排気するようにすれば、床上空間内が冷えないで済む。

このような本発明の建物は、本発明の空調システムを備えた構成とされている。

こうした構成なので、上記した本発明の空調システムの効果を奏する建物とすることができる。

実施例１の空調システムを備えた建物の概略構成を示す説明図である。 図１におけるヒートポンプ装置の部分の拡大図である。 実施例１の空調システムにおいて、蓄冷運転を行っている状態を示す説明図である。 実施例１の空調システムにおいて、小さい蓄冷量となるように蓄冷運転を行っている状態を示す説明図である。 実施例１の空調システムにおいて、冷房運転を行っている状態を示す説明図である。 実施例２の空調システムを備えた建物の概略構成を示す説明図である。 実施例２の空調システムにおいて、バイパスダクトを通した冷房運転を行っている状態を示す説明図である。 実施例２の空調システムにおいて、バイパスダクトを通した外気の送風運転を行っている状態を示す説明図である。 実施例２の空調システムにおいて、バイパスダクトを通さない運転を行っている状態を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図面に示す実施例１，２に基づいて説明する。

先ず、実施例１の構成について説明する。

図１は、実施例１の空調システムを備えた建物１の概略構成を示している。

まず、この建物１は、地盤に打設された基礎１Ｂ上に建物本体１Ａを構築して構成されている。

ここで、建物１は、建物本体１Ａ内に、内部空間としての床上空間１１を有している。

また、建物１の屋外には、ヒートポンプ式給湯機２と、このヒートポンプ式給湯機２のヒートポンプ装置３が設置されている。

さらに、建物１の床上空間１１の内壁部１１ａには、給気口４が設けられているとともに、この給気口４は、屋外のヒートポンプ装置３の排気部３１と、通気経路としてのダクト５で接続されている。

また、このダクト５の中間部分は、地中を通っており、このダクト５が通る地盤の周囲には、地表面を覆う断熱材６１と、この地盤を地中で側方から覆う断熱材６２とが設けられている。

さらに、このダクト５の外側端部は、流路切替手段としての流路切替弁５０を介して、ヒートポンプ装置３の排気部３１との接続端部を形成するダクト５１と、外気吸込用端部を形成するダクト５２とに分岐されている。

また、外気吸込用端部の外気吸込口５２ａには、送気用ファン７が設けられている。

さらに、ヒートポンプ装置３は、図２に示したように、このヒートポンプ装置３の外殻を形成するケーシング３Ａに、排気部３１の他に、外気を吸い込むための吸込部３２と、熱交換後の外気を直接に排気することができる屋外排気部３３とを備えている。

ここで、排気部３１と屋外排気部３３とには、開度を調整可能とする排気量調整手段としての開度調整弁３１ａ，３３ａがそれぞれ設けられている。

さらに、制御部（図示せず）により、これら開度調整弁３１ａ，３３ａの開度比率、すなわち、排気比率が調整可能とされている。

なお、ケーシング３Ａ内には、吸込部３２側に、送気用ファン３４が設けられ、排気部３１及び屋外排気部３３側に、空気用熱交換器３５が設けられている。

次に、この実施例１の空調システムの運転パターンについて説明する。

まず、この実施例１の空調システムにおける蓄冷運転パターンについて説明する。

夏場などの翌日の日中が暑いと予想されるときは、深夜電力の時間帯（例えば関東地方では２３時から翌７時までの時間帯）においてヒートポンプ式給湯機２を稼動させている際に、図２に示したヒートポンプ装置３では、排気部３１の開度調整弁３１ａは全開状態とし、屋外排気部３３の開度調整弁３３ａは閉状態とする。

そして、送気用ファン３４を回転させると、図３に示したように、吸込部３２から吸い込まれた外気は、空気用熱交換器３５で冷やされ、排気部３１からダクト５１内に吹き出される。

このダクト５１内に吹き出された冷気は、流路切替弁５０を介してダクト５内に吹き出される。

そして、ダクト５の地中を通る部分から内部の冷気の冷熱が周囲の地盤に伝わり、濃いドットで示したように蓄冷される。

なお、地盤を冷やした後の冷気は、地盤に冷熱を奪われ、夜間には丁度いい涼しい風として給気口４から床上空間１１内に吹き出される。

夏場などの翌日の日中が若干暑いと予想されるときは、深夜電力の時間帯（例えば関東地方では２３時から翌７時までの時間帯）においてヒートポンプ式給湯機２を稼動させている際に、図２に示したヒートポンプ装置３では、排気部３１の開度調整弁３１ａは例えば７０％の開度の開状態とし、屋外排気部３３の開度調整弁３３ａは例えば３０％の開度の開状態とする。

そして、送気用ファン３４を回転させると、図４に示したように、吸込部３２から吸い込まれた外気は、空気用熱交換器３５で冷やされ、７０％が排気部３１からダクト５１内に吹き出され、残りの３０％は屋外に直接排出される。

このダクト５１内に吹き出された冷気は、流路切替弁５０を介してダクト５内に吹き出される。

そして、ダクト５の地中を通る部分から内部の冷気の冷熱が周囲の地盤に伝わり、濃いドットで示したように蓄冷される。

なお、地盤を冷やした後の冷気は、地盤に冷熱を奪われ、夜間には丁度いい涼しい風として給気口４から床上空間１１内に吹き出される。

次に、この実施例１の空調システムにおける冷房運転について説明する。

上記したように蓄冷を行った翌日の日中において建物１内の冷房を行いたいときは、ダクト５２とダクト５とが連通するように、流路切替弁５０を設定する。

そして、外気吸込口５２ａに設けられた送気用ファン７を回転させると、外気がダクト５２内に吸い込まれ、図５に示したように、この外気は、ダクト５の地中を通る部分で周囲の蓄冷された地盤により冷やされてから、給気口４より、床上空間１１内に給気され、冷房が行われる。

この際、コントローラー（図示せず）により、送気用ファン７の時間当たりの回転数を変化させることにより、冷房の強弱の設定を調節することができる。

次に、実施例１の作用効果について説明する。

このような実施例１の空調システムは、ヒートポンプ式給湯機２のヒートポンプ装置３を利用した建物１の空調システムである。

そして、建物１の内部空間としての床上空間１１の内壁部１１ａに給気口４が設けられているとともに、給気口４とヒートポンプ式給湯機２のヒートポンプ装置３の排気部３１とが一部が地中を通る通気経路としてのダクト５で接続された構成とされている。

こうした構成なので、ヒートポンプ式給湯機２のヒートポンプ装置３の排気部３１から排出される冷気で、比較的安価な深夜電力の時間帯（例えば関東地方では２３時から翌７時までの時間帯）にダクト５の地中を通る部分の地盤を蓄冷体として冷やしておき、外気を冷えた地盤で囲まれたダクト５を通して給気口４から床上空間１１内へ送り込むことにより、日中における冷房を行うことができる。

ここで、通気経路としてのダクト５の地中を通る部分の地盤の周囲には、断熱材６１，６２が設けられている。

このため、断熱材６１，６２の存在により、冷熱が断熱材６１，６２の外側の地表や地盤に逃げ難くなるので、ダクト５の地中を通る部分の地盤の蓄冷体としての蓄冷能力が高まる。

また、通気経路としてのダクト５と連通するダクト５２の外気吸込口５２ａには、送気用ファン７が設けられている。

このため、送気用ファン７の時間当たりの回転数を調節することにより、冷房の強弱の設定を行うことができる。

さらに、通気経路としてのダクト５の外側端部は、流路切替手段としての流路切替弁５０を介して、ヒートポンプ装置３の排気部３１との接続端部を形成するダクト５１と、外気吸込用端部を形成するダクト５２とに分岐されている。

このため、ヒートポンプ装置３の吸込部３２から外気を吸い込むこともできるが、この場合、内部の空気熱交換器３５が抵抗となるのに対し、抵抗となるものがないダクト５２の外気吸込口５２ａからスムーズに外気を吸い込むことができる。

また、ヒートポンプ式給湯機２のヒートポンプ装置３には、屋外排気部３３も設けられており、排気部３１と屋外排気部３３とには、排気量調整手段としての開度調整弁３１ａ，３３ａがそれぞれ設けられており、両者間の排気比率が調整可能とされている。

このため、排気部３１と屋外排気部３３との間の排気比率を調整することにより、翌日の日中の冷房に適した蓄冷量を確保することができるし、冬場などの寒期にヒートポンプ式給湯機２を稼動しているときは、ヒートポンプ装置３の冷たい排気を屋外排気部３３から全部排気するようにすれば、床上空間１１内が冷えないで済む。

このような実施例１の建物１は、上記した実施例１の空調システムを備えた構成とされている。

こうした構成なので、上記した実施例１の空調システムの作用効果を奏する建物とすることができる。

次に、実施例２について説明する。

なお、実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

図６は、実施例２の空調システムを備えた建物１０の概略構成を示している。

この実施例２の空調システムでは、流路切替手段としての流路切替弁５０Ａと、通気経路としてのダクト５の給気口４との接続側の地上部分に設けられた流路切替手段としての流路切替弁５０Ｂとの間が、バイパス通気経路としてのバイパスダクト５３で接続されていることが実施例１の空調システムと主に異なる。

このため、図７に示したように、流路切替弁５０Ａ，５０Ｂによる流路切替により、ヒートポンプ装置３の排気部３１から排出される冷気を、バイパスダクト５３を通した短い距離で床上空間１１内へ送り込むことができ、ヒートポンプ装置３が稼動している深夜電力の時間帯（例えば関東地方では２３時から翌７時までの時間帯）が熱いときなどに対応した冷房を行うことができる。

また、図８に示したように、外気が涼しく快適であるときには、流路切替弁５０Ａ，５０Ｂによる流路切替により、この涼しく快適な外気を、バイパスダクト５３を通した短い距離で床上空間１１内へ送り込むことができる。

勿論、図９に示したように、流路切替弁５０Ａ，５０Ｂによる流路切替により、バイパスダクト５３を通さない実施例１と同様な運転パターンも行える。

なお、他の構成及び作用効果については、実施例１と略同様であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明を実施するための形態を実施例１，２に基づいて詳述してきたが、具体的な構成は、これら実施例１，２に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、上記した実施例１，２では、説明を簡単にするために、建物１を単純な構造として実施したが、これに限定されず、より複雑な構造で実施してもよい。

また、上記した実施例１，２では、給気口４を床上空間１１の内壁部１１ａに設けて実施したが、これに限定されず、例えば、天井部などに設けて実施してもよい。

また、上記した実施例１，２では、建物１の床上空間１１内に給気口４を設けて実施したが、これに限定されず、建物１の内部空間であれば、床下空間内や屋根裏空間内などに給気口４を設けて実施してもよい。

さらに、上記した実施例１，２では、送気用ファン７を外気吸込口５２ａに設けて実施したが、これに限定されず、給気口４などに設けて実施してもよいし、ヒートポンプ装置３の送気用ファン３４を用いて実施してもよい。

１ 建物
１０ 建物
１Ａ 建物本体
１Ｂ 基礎
１１ 床上空間（内部空間）
１１ａ 内壁部
２ ヒートポンプ式給湯機
３ ヒートポンプ装置
３Ａ ケーシング
３１ 排気部
３１ａ 開度調整弁（排気量調整手段）
３２ 吸込部
３３ 屋外排気部
３３ａ 開度調整弁（排気量調整手段）
３４ 送気用ファン
３５ 空気用熱交換器
４ 給気口
５ ダクト（通気経路）
５０ 流路切替弁（流路切替手段）
５０Ａ 流路切替弁（流路切替手段）
５０Ｂ 流路切替弁（流路切替手段）
５１ ダクト（通気経路）
５２ ダクト（通気経路）
５２ａ 外気吸込口
５３ バイパスダクト（バイパス通気経路）
６１ 断熱材
６２ 断熱材
７ 送気用ファン

Claims (8)

1. ヒートポンプ式給湯機のヒートポンプ装置を利用した建物の空調システムであって、
   前記建物の内部空間に面して給気口が設けられているとともに、該給気口と前記ヒートポンプ式給湯機の前記ヒートポンプ装置の排気部とが少なくとも一部が地中を通る通気経路で接続されていることを特徴とする空調システム。
2. 前記通気経路の地中を通る部分の地盤の周囲に断熱材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
3. 前記通気経路には、送気用ファンが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の空調システム。
4. 前記通気経路の外側端部は、流路切替手段を介して、前記ヒートポンプ装置の前記排気部との接続端部と、外気吸込用端部とに分岐されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の空調システム。
5. 前記通気経路の地中を通る部分を挟んだ地上部分同士の間が、少なくとも前記ヒートポンプ装置の前記排気部との接続側に流路切替手段を介して、バイパス通気経路で接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の空調システム。
6. 前記流路切替手段に外気吸込用端部が分岐して設けられていることを特徴とする請求項５に記載の空調システム。
7. 前記ヒートポンプ式給湯機の前記ヒートポンプ装置には、屋外排気部も設けられており、前記排気部と前記屋外排気部とには、排気量調整手段が設けられており、両者間の排気比率が調整可能とされていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の空調システム。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の空調システムを備えていることを特徴とする建物。