(57)【要約】【課題】２４時間換気システムによる排気の温熱を利用した効果的な空気熱交換器の除霜装置の提案。【解決手段】（１）排気ダクト２（換気口１０ａと第２通風口１４の間に配管する）と、（２）第１チャンバ３（内部に室外機を収納し、外部からの吸入口１６、第２排気口１２を有する）と、（３）第２チャンバ４（蓄熱材１７を収納し、吸排口１５、第２通風口１４を有する）と、（４）第１チャンバ３と第２チャンバ４の間に第１通風口１３を備え、（５）蓄熱時は、第１排気口１１の第１ダンパ６を閉じ、第２通風口１４の第３ダンパ８を開き、第１通風口１３の第４ダンパ９を閉じ、換気口１０ａからの屋内排気を第２チャンバ４に導き、蓄熱材１７に接触させ排気し、（６）除霜時は、第３ダンパ８を閉じ、第１ダンパ６を開き、第４ダンパ９を開き、第２ダンパ７を閉じ、外気を吸排口１５から第２チャンバ４の内部に導くことで蓄熱材１７により温度上昇した空気を第１チャンバ３に導くことで、室外機に温度上昇した空気を供給する。【選択図】 図１
2011202899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
家屋の外部への換気口（１０ａ）と第２チャンバ（４）の第２通風口（１４）の間に配管するとともに、その間に第１ダンパ（６）が付いた外部への第１排気口（１１）を有する排気ダクト（２）と、
内部に空調装置又は給湯装置等のヒートポンプ回路の空気熱交換器を含む室外機を収納するとともに、温度計（５）、第２ダンパ（７）が付いた外部からの吸入口（１６）、及び、外部に常時開口された第２排気口（１２）を有する第１チャンバ（３）と、
内部に蓄熱材（１７）を収納するとともに、外部からの吸入又は外部への排出を行う吸排口（１５）、及び、第２通風口（１４）に付けた前記排気ダクトからの吸入を制御可能にする第３ダンパ（８）を有する第２チャンバ（４）と、
第１チャンバ（３）と第２チャンバ（４）の間の第１通風口（１３）に付けた第４ダンパ（９）とを備え、
第１チャンバ（３）の温度計（５）による温度計測値（Ｔｃ）が第１温度（Ｔ１）を超える場合には、第１排気口（１１）の第１ダンパ（６）を閉じ、第２通風口（１４）の第３ダンパ（８）を開き、及び、第１通風口（１３）の第４ダンパ（９）を閉じ、前記換気口（１０ａ）から前記排気ダクト（２）に出された屋内排気を第２チャンバ（４）に導き、蓄熱材（１７）に接触させることで、前記排気の温熱を蓄熱材（１７）に蓄熱させ、その後、前記排気を吸排口（１５）より外部に排出し、
前記温度計測値が前記第１温度（Ｔ１）以下の場合には、第２通風口（１４）の第３ダンパ（８）を閉じるとともに、第１排出口（１１）の第１ダンパ（６）開いて、換気口（１０ａ）からの屋内排気を第１排出口（１１）から外部に排気するとともに、第１通風口（１３）の第４ダンパ（９）を開き、外気を吸排口（１５）から第２チャンバ（４）の内部に導くことで蓄熱材（１７）から温熱を奪い、温度上昇した空気を更に第１チャンバ（３）に導くと共に吸入口（１６）の第２ダンパ（７）を閉じることで、前記室外機には前記温度上昇した空気のみを供給することで空気熱交換器を除霜し、その後、第２排気口（１２）から排気する、
ことを特徴とする除霜装置（１）。
【請求項２】
蓄熱材（１７）は、ＰＣＭを封入した複数のカプセルを積層することにより空気熱交換器として構成したことを特徴とする除霜装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調装置又は給湯装置等のヒートポンプ回路の空気熱交換器（蒸発器）の除霜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空調装置（エアコン）には外気との熱交換のために、ヒートポンプ回路用の空気熱交換器が備わっている。また、ヒートポンプ式給湯装置にも、外気の温熱の取り込みのための空気熱交換器が備わっている。
【０００３】
空調装置や給湯装置のヒートポンプ回路は、冬場にはいずれも外気から温熱を取り込むが、外気が特に低い場合には、空気熱交換器に霜が付着し、外気との熱交換ができなくなることがある。そのため、空調装置については屋内の暖かい空気を熱源として、給湯装置については焚き上げた湯を熱源として、それぞれ、ヒートポンプ回路を逆回転し、空気熱交換器から温熱を放出させ、空気熱交換器に付着した霜を除去している。
【０００４】
この除霜運転を行うと、暖房運転させたい空調装置から屋内に冷風が出されることとなり、また、給湯装置においては成績係数が低下することとなり、除霜運転の回避が強く求められている。
【０００５】
一方、シックハウス症候群の予防のため、建築基準法が改正され、一般戸建て住宅などにも２４時間（常時）換気システムを設置することが平成１５年７月より義務づけられた。
【０００６】
このようなことから、この２４時間換気システムからの排気を熱源として、空気熱交換器の除霜を行うことが考えられる。実際、室内からの換気排熱を用いて除霜するものが既に提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００７】
しかし、空調装置や給湯装置の空気熱交換器に吹き付ける風量は、換気システムによる排気量と比べて格段に多く、単純に屋内換気の排気を用いたのでは十分な除霜は難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３３７６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そのため、２４時間換気システムによる排気の温熱を利用した効果的な空気熱交換器の除霜装置の提案が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、発明者らは、この課題を解決すべく、換気システムからの排気の温熱を蓄熱して、除霜が必要な外気が低温となる数時間にその温熱を集中的に用いることを着想した。
つまり、次の構成の除霜装置１：
（１）家屋（集合住宅を含む）の外部への換気口（換気装置を備えるものを含む）１０ａと第２チャンバ４の第２通風口１４の間に配管するとともに、その間に第１ダンパ６が付いた外部への第１排気口１１を有する排気ダクト２と、
（２）内部に空調装置又は給湯装置等のヒートポンプ回路の空気熱交換器を含む室外機を収納するとともに、温度計５、第２ダンパ７が付いた外部からの吸入口１６、及び、外部に常時開口された第２排気口１２を有する第１チャンバ３と、
（３）内部に蓄熱材１７を収納するとともに、外部からの吸入又は外部への排出を行う吸排口１５、及び、第２通風口１４に付けた前記排気ダクトからの吸入を制御可能にする第３ダンパ８を有する第２チャンバ４と、
（４）第１チャンバ３と第２チャンバ４の間の第１通風口１３に付けた第４ダンパ９とを備え、
（５）第１チャンバ３の温度計５による温度計測値が第１温度を超える場合には、第１排気口１１の第１ダンパ６を閉じ、第２通風口１４の第３ダンパ８を開き、及び、第１通風口１３の第４ダンパ９を閉じ、前記換気口１０ａから前記排気ダクト２に出された屋内排気を第２チャンバ４に導き、蓄熱材１７に接触させることで、前記排気の温熱を蓄熱材１７に蓄熱させ、その後、前記排気を吸排口１５より外部に排出し、
（６）前記温度計測値が前記第１温度以下の場合には、第２通風口１４の第３ダンパ８を閉じるとともに、第１排出口１１の第１ダンパ６を開いて、換気口１０ａからの屋内排気を第１排出口１１から外部に排気するとともに、第１通風口１３の第４ダンパ９を開き、外気を吸排口１５から第２チャンバ４の内部に導くことで蓄熱材１７から温熱を奪い、温度上昇した空気を更に第１チャンバ３に導くと共に吸入口１６の第２ダンパ７を閉じることで、前記室外機には前記温度上昇した空気のみを供給することで空気熱交換器を除霜し、その後、第２排気口１２から排気する、
ことを特徴とする除霜装置１、
を発明した。
【００１１】
更に、前記の除霜装置１において、
蓄熱材１７は、ＰＣＭを封入した複数のカプセルにより流路を有するコイルとして構成したことを特徴とする除霜装置１、
を発明した。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、空調装置やヒートポンプ式給湯装置の運転を阻害することなく除霜を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の除霜装置の構成を示す図面である。
【図２】本発明の除霜装置におけるダンパの操作の組合せ表を示す図面である。
【図３】本発明に用いる蓄熱材の（ａ）正面図と（ｂ）斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１５】
（実施例の説明）
図１は、本発明の除霜装置１の構成を示すものであり、これは、排気ダクト２、第１チャンバ３及び第２チャンバ４の三つを主な構成要素としている。
【００１６】
第１チャンバ３は、その内部に空調装置又は給湯装置等のヒートポンプ回路の空気熱交換器（図示せず）を内蔵する室外機１００を収納できるような空間を備える。また、室外機１００の周辺雰囲気の気温を計測するための温度計５を備え、風の動圧を避けるためにガラリ（図示せず）を付けた外部からの吸入口１６を備える。その吸気口１６には、モータダンパである第２ダンパ７を付け、これの開閉により、第１チャンバ３の内部への外気の吸入の入切ができるようにする。ここで、吸気口１６においては、外気を第１チャンバ３の内部に入れることはあっても、逆に、第１チャンバ３から外部に排気することはない。このため、第２ダンパ７は、一方通行式（逆止弁式）のものが望ましい。更に、室外機１００の排気を外部に出せるよう、外部に常時開口された第２排気口１２を備える。
【００１７】
また、第２チャンバ４は、その内部に蓄熱材１７を収納できるような空間を備える。後述するように、家屋の２４時間換気システム（図示せず）からの屋内排気の温熱を蓄熱材１７に蓄熱し、それを室外機１００の除霜に活用しようとするものであるから、第２チャンバ４の外装は断熱材にて構成し、第２チャンバ４から熱が外部に漏れないようにするのが望ましい。また、風の動圧を避けるためにガラリ（図示せず）を付けた外部からの吸入又は外部への排出を行う吸排口１５、後述する排気ダクト２との接続部分に第２通風口１４を備える。第２通風口１４には、前記の排気ダクト２からの屋内排気の第２チャンバ４の内部への吸入を入切できるようにモータダンパである第３ダンパ８を備える。ここで、第２通風口１４においては、屋内排気を排気ダクト２から第２チャンバ４の内部に入れることはあっても、逆に、第２チャンバ４から排気ダクト２に外気等を入れることはない。このため、第３ダンパ８は、一方通行式（逆止弁式）のものが望ましい。
【００１８】
そして、この第１チャンバ３と第２チャンバ４の間には、モータダンパである第４ダンパ９を備えた第１通風口１３を設ける。そして、第２チャンバ４から第１チャンバ３にのみ通風できるようにすることから、第４ダンパ９は、一方通行式（逆止弁式）のものが望ましい。
【００１９】
更に、家屋の外部への換気口（換気装置を備えるものを含む）１０ａと第２チャンバ４の第２通風口１４の間に排気ダクト２を配管する。排気ダクト２には、第１排気口１１が備わっており、更に、第１排気口１１にはモータダンパである第１ダンパ６が付いている。なお、第１排気口１１は、排気ダクト２から外部にのみ通風できるりょうにすることから、この第１ダンパ６も、一方通行式（逆止弁式）のものが望ましい。
【００２０】
以上が、除霜装置１の物的な構成であるが、次に、除霜運転時の動作を説明する。
まず、除霜運転する時間帯は冬場の短時間に限られる（例えば、給湯装置では、朝方の気温が低下する時に、湯を焚き上げ給湯を完了するので、この時間帯に空気熱交換器に霜が降りないようにしなければならない。また、空調装置では、深夜の就寝時や起床時に霜が降りないようにしなければならない）。
【００２１】
まず、冬季以外では、当然、除霜の必要がないので、除霜装置１の除霜機能を発揮させる必要はない。そのため、第２温度Ｔ２を設定し（例えばＴ２＝１０℃と設定し）、温度計５による第１チャンバ３の内部の温度計測値Ｔｃを除霜装置１の制御装置（図示せず）の記憶部に伝送し、制御装置（図示せず）の演算部にて第１チャンバ３の内部の日平均気温Ｔｃｍを演算し、その演算した日平均気温ＴｃｍがＴ２を超えている場合には、除霜装置１の制御装置（図示せず）から第１排気口１１のモータダンパである第１ダンパ６と吸入口１６のモータダンパである第２ダンパ７を開くように、信号が出される。また、この場合、第２通風口１４の第３ダンパ８と第１通風口１３の第４ダンパ９は開でも閉でもどちらでもよい。（各場合における四つのダンパの開閉の状態を図２に示す）
【００２２】
次に、冬季となり、第１チャンバ３の内部の日平均気温Ｔｃｍが、その年に、第２温度Ｔ２以下に初めてなった以降は、除霜装置１の除霜機能を発揮させる可能性が出てくることから、屋内２００からの排気の温熱を第２チャンバ４の蓄熱材１７に蓄熱させる。
そして、第１温度Ｔ１を設定し、温度計測値Ｔｃが第１温度Ｔ１（例えばＴ１＝２℃と設定し）を超える間は、蓄熱を継続する。
この場合、除霜装置１の制御装置（図示せず）から、第１排気口１１の第１ダンパ６を閉じ、第２通風口１４の第３ダンパ８を開き、及び、第１通風口１３の第４ダンパ９を閉じるように信号が出される。また、吸入口１６の第２ダンパ７は開のままでよい。
このように流路を構成することにより、換気口１０ａから排気ダクト２に出された屋内排気を第２チャンバ４に導き、蓄熱材１７に接触させることで、排気の温熱を蓄熱材１７に蓄熱させ、その後、排気を吸排口１５より外部に排出することができる。
【００２３】
そして、温度計測値Ｔｃが第１温度Ｔ１以下となる間は、除霜装置１の制御装置（図示せず）から、第２通風口１４の第３ダンパ８を閉じ、第１通風口１３の第４ダンパ９を開き、吸入口１６の第２ダンパ７を閉じるよう、信号が出される。
このように流路を構成することにより、外気を吸排口１５から第２チャンバ内部に導くことで温熱を蓄熱していた蓄熱材１７から温熱を奪い、これにより温度上昇した空気を、第２チャンバ４から第１通風口１３を介して室外機１００を設置している第１チャンバ３に導き、室外機１００の空気熱交換器の除霜を行う。吸入口１６の第２ダンパ７は閉じられているので、第１チャンバ３には、蓄熱材１７を通過することで暖められた空気のみしか入っていかず、第１チャンバ３に入った空気は、空気熱交換器を除霜し、その後、第２排気口１２から排気される。
また、第１排出口１１の第１ダンパ６を開くよう信号が出され、換気口１０ａからの排気をこの第１排出口１１から外部に排気する。なお、第２通風口１４の第３ダンパ８を閉じるのは、吸排口１５からの風量（1000〜1500立米／ｈ）が、換気口１０ａからの風量（100〜150立米／ｈ）の１０倍程度であり、外気が排気ダクト２を逆流して、２４時間換気システムの機能を害する虞があるため、第３ダンパ８を閉じることとしている。
【００２４】
なお、前述のとおり、室外機１００に吹き付ける風量は屋内２００からの排気風量の１０倍程度であるが、除霜する時間は１日におおよそ２〜３時間程度であり、また、室内２００からの排気温度は１５℃程度であることから、除霜する熱量としては蓄熱材１７に充分に蓄熱することができる。
【００２５】
ここで、第２チャンバ４に設置される蓄熱材１７には、ＰＣＭを封入した複数の薄板状のカプセルを若干の空隙を設けて積層し、空気熱交換器として構成することができる（図３を参照）。ここで、この空隙は、空気の流路となり、板状カプセルと空気の接触面積を広く取るようにして、気流との熱交換を効率よく行うようにする。
ここで、ＰＣＭとは潜熱蓄熱材(Phase Change Material)であり、物質の相変化時（固相、液相、気相の相互間の変化時）の熱エネルギーを利用するものであり、少ない蓄熱材で大きな熱を蓄えることができ、省スペース設計が可能となる。また、相変化する温度も、比較的自由に設定でき、屋内２００からの排気温度（１５℃程度）を相変化温度とするものも入手可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１  除霜装置、          ２  排気ダクト、
３  第１チャンバ、      ４  第２チャンバ、
５  温度計、            ６  第１ダンパ、
７  第２ダンパ、        ８  第３ダンパ、
９  第４ダンパ、        １０  換気口、
１１  第１排気口、      １２  第２排気口、
１３  第１通風口、      １４  第２通風口、
１５  吸排口、          １６  吸入口、
１７  蓄熱材、          １００  室外機、
１０１  室外機ファン、  １０２  換気装置、
２００  屋内
【図１】
2011202899.tif 000003
【図２】
2011202899.tif 000004
【図３】
2011202899.tif 000005