(57)【要約】【課題】簡単な構成で有効な熱利用が可能な暖冷房システム、及びそれを備えたユニット建物を提供する。【解決手段】ヒートポンプ５の熱媒５４を介して蓄熱される循環流体２３を貯留する蓄熱部２と、室内１５に設置されて、蓄熱部２から循環流体２３が供給される室内放熱器４と、建物の床下空間１４に設置されて、室内放熱器４から排出された循環流体２３を経由させる床下空間１４の放熱器３とを備えた暖冷房システムＳである。  そして、循環流体２３は、蓄熱部２と室内放熱器４と放熱器３とを循環している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプの熱媒を介して蓄熱される循環流体を貯留する蓄熱部と、建物の内部に設置されて、前記蓄熱部から前記循環流体が供給される屋内熱交換器と、建物の床下空間に設置されて、前記屋内熱交換器から排出された前記循環流体を経由させる床下熱交換器とを備え、
前記循環流体は、前記蓄熱部と前記屋内熱交換器と前記床下熱交換器とを循環することを特徴とする暖冷房システム。
【請求項２】
前記蓄熱部は、前記床下空間に設置されるとともに、その外周は断熱部で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の暖冷房システム。
【請求項３】
前記床下空間は、床と底盤コンクリートと側壁コンクリートとに囲まれた建物の最下階の床下空間であって、前記側壁コンクリートには断熱材が取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の暖冷房システム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の暖冷房システムを備えたことを特徴とするユニット建物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプを使用した暖冷房システム、及びそれを備えたユニット建物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートポンプを使用して建物の暖冷房をおこなう空調システムが知られている（特許文献１など参照）。
【０００３】
この特許文献１には、深夜電力を使ってヒートポンプによって温められた湯を貯湯タンクに貯留し、その湯を媒体に使って床暖房をおこなうシステムが開示されている。
【０００４】
一方、ヒートポンプによって水を温める場合、供給される水の水温が低いほどヒートポンプの成績係数（ＣＯＰ）が高くなり、エネルギー効率が良くなることが知られている。
【０００５】
そこで、特許文献１では、貯湯タンクに複数の湯取り出し口を設け、複雑な給湯制御をおこなうことにより、エネルギー効率を向上させている。
【特許文献１】特開２００３−２９４２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の構成では、配管が複雑になるとともに、貯湯タンクの全体構成が大型化するため、設置できる場所が限られてくる。また、複雑な制御をおこなう装置が必要となるため、コストも高くなる傾向にある。
【０００７】
そこで、本発明は、簡単な構成で有効な熱利用が可能な暖冷房システム、及びそれを備えたユニット建物を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明の暖冷房システムは、ヒートポンプの熱媒を介して蓄熱される循環流体を貯留する蓄熱部と、建物の内部に設置されて、前記蓄熱部から前記循環流体が供給される屋内熱交換器と、建物の床下空間に設置されて、前記屋内熱交換器から排出された前記循環流体を経由させる床下熱交換器とを備え、前記循環流体は、前記蓄熱部と前記屋内熱交換器と前記床下熱交換器とを循環することを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記蓄熱部は、前記床下空間に設置されるとともに、その外周は断熱部で被覆されている構成とすることができる。
【００１０】
また、前記床下空間は、床と底盤コンクリートと側壁コンクリートとに囲まれた建物の最下階の床下空間であって、前記側壁コンクリートには断熱材が取り付けられているのが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明のユニット建物は、上記いずれかの暖冷房システムを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
このように構成された本発明の暖冷房システムは、ヒートポンプによって蓄熱される蓄熱部と、その蓄熱部から循環流体が供給されて屋内の空調をおこなう屋内熱交換器と、床下熱交換器とを循環流体が循環している。
【００１３】
このため、屋内熱交換器で、循環流体が屋内の空気と充分に熱交換できなかったときでも、床下空間で熱交換がおこなわれるので、床下空間を通じて屋内を暖房したり、冷房したりすることができる。
【００１４】
また、床下熱交換器で充分に放熱又は吸熱した後に循環流体を蓄熱部に戻せば、ヒートポンプによって効率良く蓄熱をおこなうことができる。
【００１５】
さらに、蓄熱部を床下空間に設置して、その外周に断熱部を設けることで、蓄熱部を屋内熱交換器に近接して設置できるとともに、断熱部を通して熱が移動しても、床下空間を暖めたり、冷やしたりするために使用されることになるので、エネルギー効率に優れている。
【００１６】
また、床下空間を断熱構造にすることで、床下熱交換器によって暖めたり、冷やしたりした空気を床に効率良く伝達することができる。
【００１７】
さらに、このような暖冷房システムを備えたユニット建物は、建物全体を効率よく暖冷房することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本実施の形態の暖冷房システムＳを備えたユニット建物Ｕの全体構成を説明する説明図である。
【００２０】
まず、構成から説明すると、このようなユニット建物Ｕは、基礎断熱として構築される底盤コンクリート１１と、その側縁に立設される側壁コンクリート１２と、さらにその上に立設される壁部１７と、その壁部１７の上端開口を塞ぐ天井部１６とから主に構成される。
【００２１】
そして、この天井部１６と壁部１７とに囲まれる空間は、床１０によって床下空間１４と屋内としての室内１５とが区切られている。この床１０は、床下空間１４からの熱又は冷気が伝達され易いように、断熱材が貼り付けられていない構成となっている。また、この室内１５には、例えばリビングルーム、寝室、ダイニングルームなどの居室が該当する。
【００２２】
また、側壁コンクリート１２の床下空間１４側には、グラスウールなどの断熱材１３が貼り付けられており、床下空間１４の熱や冷気が屋外１８に移動し難い構造となっている。
【００２３】
そして、本実施の形態の暖冷房システムＳは、屋外１８に設置されるヒートポンプ５と、床下空間１４に設置される蓄熱部２及び床下熱交換器としての放熱器３と、室内１５の床１０上に設置される屋内熱交換器としての室内放熱器４と、蓄熱部２と室内放熱器４と放熱器３とを繋ぐ循環管路６とから主に構成される。
【００２４】
ヒートポンプ５は、熱を低温物体と高温物体との間で移動させることで加熱又は冷却をおこなう装置で、二酸化炭素などの熱媒５４を循環させながら圧縮・膨張をおこなうことで、熱を吸収したり、熱を放出したりして、その熱媒５４に接する物体を加熱したり、冷却したりする。
【００２５】
このヒートポンプ５は、図１に模式的に示すように往路管５１と熱交換部５２と復路管５３とによって、熱媒５４を内外に循環させる経路が形成されている。
【００２６】
例えば、ヒートポンプ５で加熱された熱媒５４は、往路管５１から流れ出し、蓄熱部２の内部に配置された熱交換部５２で熱交換をおこない、放熱して温度が下がった熱媒５４は復路管５３を通ってヒートポンプ５に戻ることになる。そして、ヒートポンプ５の内部では、熱媒５４は大気と熱交換をおこなって、再び加熱された熱媒５４が往路管５１から流れ出す。
【００２７】
一方、この熱交換部５２が配設される蓄熱部２は、プラスチックなどの合成樹脂材料によって外殻が形成された蓄熱タンク２１と、その外周を被覆するグラスウールなどの断熱部２２とから主に構成される。
【００２８】
この蓄熱タンク２１の内部には、水などの循環流体２３が充填されており、ヒートポンプ５の熱交換部５２との熱交換によって温められたり、冷やされたりする。
【００２９】
また、この蓄熱部２の内部の循環流体２３は、循環管路６を通って室内放熱器４に供給される。この循環管路６は、蓄熱部２と室内放熱器４とを繋ぐ供給管６１と、その供給管６１の途中に設けられる循環ポンプ６３と、室内放熱器４の内部で熱交換をおこなう熱交換部６５と、室内放熱器４と床下空間１４の放熱器３とを繋ぐ排出管６２と、放熱器３と蓄熱部２とを繋ぐ戻り管６４とから主に構成される。
【００３０】
この室内放熱器４は、蓄熱部２に蓄えられた循環流体２３の熱と室内１５の空気との熱交換をおこなう装置であり、送風ファンなどが備えられて、室内１５全体を暖房したり、冷房したりして室温を調整する。
【００３１】
また、放熱器３は、室内放熱器４によって室内１５の空気と熱交換して温度が低下又は温度が上昇した循環流体２３の温度を、更に低下させたり上昇させたりするために床下空間１４に設置される装置である。すなわち、この放熱器３では、排出管６２から流れ込んだ循環流体２３と床下空間１４の空気との間で熱交換をおこなう。
【００３２】
一方、蓄熱部２に接続される循環管路６の供給管６１と戻り管６４は、温度の高い循環流体２３を取り出す供給管６１を蓄熱タンク２１の上部に接続し、温度の低い循環流体２３を送り込む戻り管６４を蓄熱タンク２１の下部に接続することで、蓄熱タンク２１内で循環流体２３が混ざり合って温度が低下することがないようにする。
【００３３】
次に、本実施の形態の暖冷房システムＳを、熱媒５４及び循環流体２３の流れに着目して、図２を参照しながら説明する。なお、ここでは、暖房をおこなう場合について説明するが、冷房の場合も同様の流れになる。
【００３４】
まず、ヒートポンプ５で加熱された熱媒５４は、往路管５１から流れ出し、熱交換部５２に送られる。この熱交換部５２は、蓄熱部２の蓄熱タンク２１の内部で蛇行しており、その内部に充填された循環流体２３と管材を介して長く接触することになる。
【００３５】
そして、この熱交換部５２で熱媒５４と循環流体２３とが間接的に接触すると、熱交換がおこなわれ、熱媒５４の熱が循環流体２３に伝達されて加熱されるとともに、熱を奪われた熱媒５４は温度が低下して復路管５３に排出される。
【００３６】
このようにして復路管５３を通ってヒートポンプ５に戻った熱媒５４は、膨張されて大気より低い温度になり、大気と熱交換することで再び温度が上昇し、圧縮してさらに加熱された熱媒５４は、再び蓄熱部２に向けて送り出される。
【００３７】
このような熱媒５４のヒートポンプ５と蓄熱部２との間の循環が繰り返されると、蓄熱部２は断熱部２２で被覆されておりほとんど放熱しないため、循環流体２３に熱が蓄熱されることになる。また、このような蓄熱は、電気料金の安い深夜電力を使っておこなうと経済的である。
【００３８】
一方、室内１５の温度を上昇させるために室内放熱器４のスイッチを入れると、循環ポンプ６３が作動して供給管６１を介して蓄熱部２の循環流体２３が吸い込まれて、室内放熱器４に送られることになる。
【００３９】
この室内放熱器４の内部では、熱交換部６５が蛇行しており、室内１５の空気と接触することによって熱交換がおこなわれる。また、送風ファンが設けられている場合は、その風量によって放熱が促進されて、暖かい空気が室内１５に放出される。
【００４０】
そして、室内１５の空気と熱交換をおこなった循環流体２３は、放熱した分だけ温度が低下して排出管６２に流れ出す。この排出管６２から流れ出した循環流体２３は、供給されたときよりも温度が低下しているが、冬期の外気温などに比べると充分に高い温度を保っている。
【００４１】
そこで、排出管６２を通って床下空間１４に導かれた循環流体２３を、放熱器３によって再度、床下空間１４の空気と熱交換させる。この放熱器２３は、例えば蛇行して床下空間１４の空気との接触距離が長くなるように形成されている。
【００４２】
そして、放熱器３における熱交換によって２度目の放熱がおこなわれた循環流体２３は、戻り管６４を通って蓄熱部２に戻される。この蓄熱部２に戻った循環流体２３は、室内放熱器４と放熱器３による２度の放熱によって、充分に温度が低下している。
【００４３】
次に、本実施の形態の暖冷房システムＳの作用について説明する。
【００４４】
このように構成された本実施の形態の暖冷房システムＳは、ヒートポンプ５によって蓄熱される蓄熱部２と、その蓄熱部２から循環流体２３が供給されて室内の空調をおこなう室内放熱器４と、放熱器３とを循環流体２３が循環している。
【００４５】
このため、室内放熱器４で、循環流体２３が室内１５の空気と充分に熱交換できなかったときでも、床下空間１４で熱交換がおこなわれるので、例えば暖房時に床下空間１４を通じて室内１５の温度を上昇させることができる。
【００４６】
すなわち、室内放熱器４での熱交換は、空気との接触による熱交換であるため、循環流体２３の通過速度が速かったり、室内放熱器４周辺の空気の温度が高かったりすると、充分に熱交換がおこなわれないまま排出管６２に流れ出すことになる。
【００４７】
しかしながら、一旦、蓄熱部２から流れ出した循環流体２３の熱エネルギーは、輸送による損失もあるため、充分に有効利用することが資源の節約にもつながることになる。
【００４８】
そこで、床下空間１４において、放熱器３を経由させることで、循環流体２３の持つ熱エネルギーを床下空間１４に充分に放出させる。このようにして床下空間１４の空気を放熱器３によって暖めれば、床１０を暖めることができ、この温度が上昇した床１０からの輻射熱によって室内１５を暖房することができるので無駄になることがない。さらに、床下空間１４を暖めることによって、ユニット建物Ｕの躯体を保温することができ、建物全体の平均温度を上昇させて部屋間の温度差によって発生するヒートショックを抑えることができる。
【００４９】
また、このようにして床下空間１４の放熱器３で充分に放熱した後に循環流体２３を蓄熱部２に戻せば、ヒートポンプ５によって効率良く蓄熱をおこなうことができる。
【００５０】
すなわち、ヒートポンプの成績係数（ＣＯＰ）は、圧縮式ヒートポンプの暖房の場合、「暖房出力（すなわち、放出する熱量）」を「熱媒になされる必要動力（すなわち、熱媒を圧縮する圧縮機を作動させる電力）」で除した値であり、放出する熱量が多いほど、成績係数（ＣＯＰ）は大きくなってエネルギー効率は良くなる。
【００５１】
さらに、蓄熱部２を床下空間１４に設置して、その外周に断熱部２２を設けることで、蓄熱部２を室内放熱器４に近接して設置できるので、その間のエネルギー損失を減らして室内放熱器４の出力性能を高くすることができる。
【００５２】
また、この蓄熱部２は、配管も少なく、簡単な構成にできるので、床下空間１４であっても充分に設置することができる。
【００５３】
さらに、断熱部２２を通して熱が漏出したとしても、床下空間１４を暖めるために使用されることになるので、間接的に室内１５の暖房に寄与することになって無駄が無く、エネルギー効率に優れている。
【００５４】
また、床下空間１４をコンクリートで囲んで断熱材１３を配置して断熱構造にすることで、放熱器３によって効率よく床下空間１４の空気を暖めることができ、その暖かい空気を床１０に伝達して室内１５の床暖房をおこなうことができる。
【００５５】
以上の暖冷房システムＳの作用は、暖房時を中心に記載したが、冷房時に蓄熱部２に冷水を蓄えた場合においても、本実施の形態の暖冷房システムＳであれば、同様の効果を得ることができる。
【００５６】
さらに、このような暖冷房システムＳを備えたユニット建物Ｕは、建物全体の暖冷房をエネルギー効率の良いものにすることができる。
【００５７】
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、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。
【００５８】
例えば、前記実施の形態では、床下熱交換器として管を蛇行させた放熱器３について説明したが、これに限定されるものではなく、ラジエータ、ヒートパイプ、断熱性能の低いタンク、底盤コンクリート１１などに埋め込まれる埋設パイプなどいずれの形態の熱交換器であってもよい。
【００５９】
また、前記実施の形態では、建物の最下層の床下空間に蓄熱部２と放熱器３とを設置したが、これに限定されるものではなく、例えば、屋内熱交換器を２階の居室に設置した場合に、その２階の床下空間に床下熱交換器を設置するような形態であってもよい。さらに、蓄熱部２は、床下空間１４でなくても、屋外１８に設置するものであってもよい。
【００６０】
さらに、前記実施の形態では循環流体を水として説明したが、これに限定されるものではなく、蓄熱部２と室内放熱器４と放熱器３との間を循環させることができる熱輸送媒体であれば、いずれの流体を使用してもよい。
【００６１】
また、蓄熱部２の断熱部２２は、蓄熱タンク２１の外殻を断熱性の材料で形成したものであってもよい。
【００６２】
さらに、前記実施の形態では、居室などの室内１５に室内放熱器４を設置する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、廊下や洗面所やキッチンなどの非居室に屋内熱交換器を設置してもよい。また、屋内熱交換器で暖められる屋内空間と、床下熱交換器によって温められる床のある屋内空間とは同じ空間でなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の最良の実施の形態の暖冷房システムを配置したユニット建物の構成を説明する説明図である。
【図２】暖冷房システムの熱媒及び循環流体の流れを説明する説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
Ｓ            暖冷房システム
Ｕ            ユニット建物
２            蓄熱部
２３          循環流体
３            放熱器（床下熱交換器）
４            室内放熱器（屋内熱交換器）
５            ヒートポンプ
６            循環管路
１０          床
１１          底盤コンクリート
１２          側壁コンクリート
１３          断熱材
１４          床下空間
１５          室内（建物の内部）
【図１】
2008275265.tif 000003
【図２】
2008275265.tif 000004