(57)【要約】【課題】蓄熱タンクの省スペース化が図られ、かつ、蓄熱タンクの蓄熱効果に優れると共に、室内の冷房や暖房の温調を行う建物温調システムを提供すること。【解決手段】建物２の室内３の冷暖房に用いられる熱媒体たる水を加熱と冷却の少なくとも一方を行うヒートポンプ１１と、前記水を蓄留する貯水タンク１２と、前記貯水タンク１２から建物内の適所へ加熱或は冷却された前記水を導く水管１７、及び、周囲と熱交換を行うことによって前記室内３の冷暖房を行う熱交換器１６とを備え、このうち、貯水タンク１２は、建物２の床下地盤を掘り下げて形成した縦穴２３に設置するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の温調に用いられる熱媒体の加熱と冷却の少なくとも一方を行う熱源と、前記熱媒体を蓄留する蓄熱タンクと、前記蓄熱タンクから導かれた前記熱媒体と周囲とで熱交換を行う熱交換部とを備え、
前記蓄熱タンクは、前記建物の床下地盤を掘り下げて形成した縦穴に設置されることを特徴とする建物温調システム。
【請求項２】
請求項１に記載の建物温調システムにおいて、
前記熱源は、前記蓄熱タンクの下部から前記熱媒体を加熱する加熱部と連結され、
前記熱交換部は、前記蓄熱タンクの上部から前記熱媒体を採取する媒体採取部と連結されていることを特徴とする建物温調システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の建物温調システムにおいて、
前記熱源は、前記蓄熱タンクの上部から前記熱媒体を冷却する冷却部と連結され、
前記熱交換部は、前記蓄熱タンクの下部から前記熱媒体を採取する媒体採取部と連結されていることを特徴とする建物温調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の冷暖房を行う建物温調システムに関し、特に、蓄熱タンクを備えるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建物温調システムとして、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。
この建物温調システムでは、加熱された湯を貯留する貯湯タンクを建物の床下空間に設置して、この貯湯タンクからの放熱によって建物床下を暖めて建物の暖房が行われている。
【特許文献１】特開２００６―３１７０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の貯湯タンクにあっては、室内暖房が均一なものとなるように、貯湯タンクが建物床下の広い範囲に設置されることを要していた。このため、床下に存在している基礎の一部、束、配管等の建築部材との干渉を避ける必要があるため、上記のような貯湯タンクの設置は容易ではなく、建物の床下のメンテナンス作業等においても、貯湯タンクが障害となるという問題があった。
【０００４】
さらに、貯湯タンクは、床下空間に収めるために平板状に構成されるが、この場合、貯湯タンクの容積に比べた表面積が大きくならざるを得ないため、熱の放出量が大きく蓄熱効果の点において不利な形状でもあった。
【０００５】
そして、従来の建物温調システムにあっては、蓄熱タンクに貯留された熱媒体と建物との熱交換による冷房機能は備えていない。
【０００６】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、蓄熱タンクの省スペース化が図られ、かつ、蓄熱タンクの蓄熱効果に優れると共に、建物の冷房や暖房の温調を行う建物温調システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、
建物の温調に用いられる熱媒体の加熱と冷却の少なくとも一方を行う熱源と、前記熱媒体を蓄留する蓄熱タンクと、前記蓄熱タンクから導かれた前記熱媒体と周囲とで熱交換を行う熱交換部とを備え、
前記蓄熱タンクは、前記建物の床下地盤を掘り下げて形成した縦穴に設置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
このように、熱媒体を加熱と冷却の少なくとも一方を行う熱源が用いられることから、この熱媒体と周囲との熱交換によって建物の冷房や暖房が可能となる。
【０００９】
また、熱媒体は、蓄熱タンクから建物内適所まで導かれて前記熱交換が行われるため、蓄熱タンクを建物適所の床下地盤に配置すればよく、従って、例えば床下に設置する場合であっても、従来の建物温調システムと異なり、冷房や暖房の効果を向上させるために蓄熱タンクの床下における設置面積を拡大する必要はない。このため、蓄熱タンクの容積に比べた表面積及び床下設置スペースを従来の建物温調システムに比べて小さくでき、これによって熱媒体の吸放熱が低減されると共に、床下のメンテナンス作業等において蓄熱タンクが障害となるという問題も解消される。
【００１０】
そして、蓄熱タンクは、床下地盤を掘り下げて形成した縦穴に設置される。このため、蓄熱タンクの設置スペースを更に低減できると共に、蓄熱タンクの高さ（深さ）を大きくすることが可能となる。蓄熱タンクを深く形成すれば蓄熱タンクにおいて熱媒体の安定した温度成層を形成することができ、従って、高温又は低温の当該層から選択的に熱媒体を採取して前記建物内適所へ導くことができるので、熱媒体の熱の利用効率を高めることも可能となる。
【００１１】
よって、本発明によれば、蓄熱タンクの省スペース化が図られ、かつ、蓄熱タンクの蓄熱効果に優れると共に、建物の冷房や暖房の温調を行う建物温調システムを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の建物温調システムを実現する最良の実施形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１３】
はじめに、構成を説明する。
図１は、実施例１の建物温調システムの概要を示す図である。
【００１４】
この建物温調システム１は、建物２（室内３）の冷暖房に用いられる熱媒体を加熱し、又は冷却するためのヒートポンプ１１（熱源）と、熱媒体たる水（熱媒体）を蓄留するための貯水タンク１２（蓄熱タンク）と、この水を貯水タンク１２から建物２の建物内適所へ案内する水管１７（媒体案内管）及び周囲と熱交換する熱交換器１６と、水管１７内で水を循環させるためのポンプ１５と、建物温調システム１の全体を制御する制御部を備えた操作パネル４とから構成されている。
【００１５】
建物２の床下には、地盤２２を掘り下げて形成した縦穴２３が設けられており、この縦穴２３の側面及び底面、地盤２２のうち床下部分並びに建物基礎２４の側面に断熱材２５が取り付けられ、水管１７内で案内される水と外気との熱交換が極力抑えられて、この水と建物内部との熱交換の効率向上が図られている。
【００１６】
貯水タンク１２は、この床下の縦穴２３において、側面及び底面が断熱材２５で覆われているが、この上面は断熱材で覆われておらず、貯水タンク１２に貯留されている貯留水と床下空気との熱交換が可能になっている。
【００１７】
そして、貯水タンク１２の寸法に関し、高さは、貯留水が安定した温度成層を形成するための深さを考慮して設定され、１．０ｍである。
上面及び底面は、貯留水の体積（貯水タンク１２の容積）と、前記高さ１．０ｍとの関係によって決せられる。即ち、本実施例の建物温調システム１は、一般的な一戸建てに適用されており（図２又は図３）、この場合の貯水量は、十分な暖房効果を実現するための必要量として約２０００リットル程度であることが好ましい。このため、上面及び下面の寸法は、１．５ｍ×１．５ｍの正方形に設定されている。
【００１８】
また、床下掘り下げ部の底面から地盤表面までの高さは、略０．７ｍであるが、この高さについては、断熱効果を重視して貯水タンク１２の高さに合わせてもよい。
【００１９】
ヒートポンプ１１は、周知のものを使用している。媒体として二酸化炭素を用いており、圧縮による凝固で発生する温熱を貯留水の加熱に供される高温側熱交換部で利用し、この媒体の膨張による気化で発生する冷温を貯留水の冷却に供される低温側熱交換部で利用している。
ヒートポンプ１１は、貯留水の加熱時は、水温が６０℃に維持されるように制御され、貯留水の冷却時は、水温が１０℃に維持されるように制御されている。
【００２０】
熱交換器１６は、水管１７によって導かれた水が建物適所との熱交換を促進するものであってフィンを備えた自然対流式を採用している。また、水管１７も断熱材で覆われておらず、前記熱交換に寄与している。当然、水管１７を断熱材で覆うことによって、前記熱交換器１６で特定的に熱交換させてもよい。
【００２１】
ここで、貯留水の加熱及び冷却、この水管１７による案内について説明する。
【００２２】
ヒートポンプ１１には、貯留水を加熱する加熱管１１２と、貯留水を冷却する冷却管１１３とが取り付けられており、これらの配管の一部が貯水タンク１２に浸漬されている。
加熱管１１２は、貯水タンク１２の下部において浸漬して取り付けられており、冷却部１１４は、貯水タンク１２で上部において浸漬して取り付けられている。
そして、加熱管１１２と冷却管１１３との別は、第一切換バルブ１１４及び第二切換バルブ１１５で仕切られて形成されている。
【００２３】
また、熱交換器１６に接続されている水管１７は、水採取管１３と水戻り管１４とから構成されており、水採取管１３及び水戻り管１４は、一部が貯水タンク１２に浸漬されている。更に、水採取管１３は、貯水タンク１２の上部において浸漬されている温水採取管１３１及び下部に浸漬されている冷水採取管１３２とから構成され、水戻り管１４は、貯水タンク１２の上部において浸漬されている温水戻り管１４１及び下部に浸漬されている冷水戻り管１４２とから構成されている。
そして、温水採取管１３１と冷水採取管１３２とは、貯水タンク１２の外側に設置された第三切換バルブ１３３によって仕切られ、温水戻り管１４１と冷水採取管１４２とは、貯水タンク１２の外側に設置された第四切換バルブ１３４によって仕切られている。
【００２４】
図２及び図３に建物２（一般的な一戸建て家屋）の床下に設置された建物温調システム１の全体図を示す。
【００２５】
図２は、複数の水管１７が配備されており、各々の水管１７に複数の熱交換器１６が直列に接続されたものである。
経路Ｒ１の水管１７には、３基の熱交換器１６ａ、１６ｂ及び１６ｃが接続され、経路Ｒ２の水管１７には、２基の熱交換器１６ｄ及び１６ｅが接続されると共に、下流部１６ｆは、水管１７が蛇行するように配備されている。
【００２６】
図３は、複数の水管１７が配備されており、各々の水管１７に単一の熱交換器１６が接続されたものである。
【００２７】
次に、作用を説明する。
【００２８】
実施例１の建物温調システム１では、貯留水を加熱又は冷却するヒートポンプ１１が用いられており、暖房時は、該ヒートポンプ１１で加熱された貯留水が建物適所で熱交換され、また、冷房時は、該ヒートポンプ１１で冷却された貯留水が建物適所で熱交換されるようになっている。
【００２９】
暖房又は冷房の選択は、室内３に設置されている操作パネル４の操作によって行われる。
暖房モードが選択されると、ヒートポンプ１１によって加熱された媒体（二酸化炭素）が、貯水タンク１２下部に浸漬された加熱管１１２へ送り出される。即ち、第一切換バルブ１１４及び第二切換バルブ１１５によって、冷却管１１３に通じる配管経路は遮断され、加熱管１１２に通じる配管経路が開放される。
【００３０】
この加熱管１１２（被加熱媒体）との熱交換によって貯留水が加熱される。このとき、加熱された貯留水は、比重の相違に基づく対流によって次第に上方へ移行していき、貯水タンク１２上部に加熱された貯留水が集まり、貯水タンク１２下部に加熱の行われていない貯留水が集まり、貯留タンク１２において上部の高温領域と下部の低温領域の温度成層が形成される。
【００３１】
一方、冷房モードが選択されると、ヒートポンプ１１によって冷却された媒体が、貯水タンク１２上部に浸漬された冷却管１１３へ送り出される。即ち、第一切換バルブ１１４及び第二切換バルブ１１５によって、加熱管１１２に通じる配管経路は遮断され、冷却管１１３に通じる配管経路が開放される。
【００３２】
この冷却管１１３（被冷却媒体）との熱交換によって貯留水が冷却される。このとき、冷却された貯留水は、比重の相違に基づく対流によって次第に下方へ移行していき、貯水タンク１２下部に冷却された貯留水が集まり、貯水タンク１２上部に冷却の行われていない貯留水が集まり、この場合も貯留タンク１２において上部の高温領域と下部の低温領域の温度成層が形成される。
【００３３】
水管１７側においては、暖房モードが選択されたときは、第三切換バルブ１３３によって、水管１７の冷水採取管１３２へ通じる配管経路は遮断され、温水採取管１３１へ通じる配管経路が開放される。このため、貯湯タンク１２に形成されている温度成層の高温領域から温水が選択的に採取される。
一方、冷房モードが選択されると、第三切換バルブ１３３によって、水管１７の温水採取管１３１へ通じる配管経路は遮断され、冷水採取管１３２へ通じる配管経路が開放される。このため、貯湯タンク１２に形成されている温度成層の低温領域から冷水が選択的に採取される。
【００３４】
このようにして採取された貯湯タンク１２の貯留水は、水管１７を流れて床下の各所に案内される（図２又は３参照）。
【００３５】
図２に示される構成では、水管１７の経路Ｒ１における３基の熱交換器１６ａ、１６ｂ及び１６ｃの位置と、水管１７の経路Ｒ２における２基の熱交換器１６ｄ、１６ｅ及び１６ｆ（水管１７の蛇行配備部）の位置において、熱交換器１６内の水（被加熱水又は被冷却水）と室内３の床下空気とが熱交換され、この熱交換によって加熱又は冷却された床下空気と床下構造体２１とが熱交換され、そして加熱又は冷却された床下構造体２１と室内３の空気とが熱交換されることによって室内３の冷暖房が行われる。
【００３６】
次に、効果を説明する。
実施例１の建物温調システム１にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００３７】
（１）建物２の冷暖房に用いられる熱媒体たる水を加熱又は冷却するヒートポンプ１１と、前記水を蓄留する貯水タンク１２と、該貯水タンク１２から建物内適所へ前記水を導いて、前記室内３の冷暖房時に前記水と前記室内３の空気とで床下構造体２１等を介した熱交換を行う熱交換器１６及び水管１７とを備え、前記貯水タンク１２は、前記建物２の床下地盤を掘り下げて形成した縦穴２３に設置されるため、貯水タンク１２を床下の一部の領域に配置すればよいものとなり、貯水タンク１２の容積に比べた表面積を従来の建物温調システムに比べて小さくできる。
また、水管１７を備えていることから、従来の建物温調システムと異なり、冷暖房効果を向上させるために貯水タンク１２の床下空間に収まるように薄くして拡大する必要はなくなる。
【００３８】
従って、従来の建物温調システムに比べ、貯留水の放熱又は吸熱が小さく蓄熱効果を向上させることができ、また、貯水タンク１２の省スペース化が図られ、床下のメンテナンス作業等において貯水タンク１２が障害になるという問題が低減される。
【００３９】
さらに、貯水タンク１２は、建物２の床下地盤を掘り下げて形成した縦穴２３に設置されることから、貯水タンク１２を床下空間における高さよりも深く形成することが可能となる。このため、貯水タンク１２内部の貯留水の温度成層を安定なものとすることができる。
【００４０】
ここで、貯留水の採取に際して貯留水が揺動して温度成層は崩れやすいが、温度成層の高温側と低温側の温度差が最大２０℃以上であれば、この貯留水がその採取によって揺動しても温度成層は維持されやすいものとなる。この最大２０℃以上を確保するためには、貯水タンク１２の高さは、３０ｃｍ以上、好ましくは、４０ｃｍ以上である。
実施例１の建物温調システムにあっては、貯水タンク１２は縦穴２３に設置されるため、貯水タンク１２の高さを４０ｃｍ以上にすることが容易となる。そして、実施例１の貯水タンク１２は、１．０ｍであるため、温度成層は優れて安定なものとなる。
【００４１】
（２）前記ヒートポンプ１１は、前記貯水タンク１２の下部（加熱部）に連結されて貯留水を加熱する加熱管１１２を有し、前記熱交換器１６及び前記水管１７は、前記貯水タンク１２の上部（媒体採取部）から前記貯留水（温水）を採取する温水採取管１３１を有するため、貯水タンク１２内部の温度成層のうち高温領域（貯水タンク１２上部）から選択的に前記温水を採取することができる。即ち、暖房時における貯留水の温熱を効率的に利用することができ、もってヒートポンプ１１の負担が低減され、省エネルギー効果に優れた建物温調システムが実現される。
【００４２】
（３）前記ヒートポンプ１１は、前記貯水タンク１２の上部（冷却部）に連結されて貯留水を冷却する冷却管１１３を有し、前記熱交換器１６は、前記貯水タンク１２の下部（媒体採取部）と連結されて前記貯留水（冷水）を採取する冷水採取管１３２を有するため、貯水タンク１２内部の温度成層のうち低温領域（貯水タンク１２下部）から選択的に前記冷水を採取することができる。即ち、冷房時における貯留水の冷熱を効率的に利用することができ、前記同様ヒートポンプ１１の負担が低減され、省エネルギー効果に優れた建物温調システムが実現される。
【００４３】
以上、実施例について説明したが、本発明は、実施例１に限定されるものではなく、特許請求の範囲に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００４４】
例えば、熱源は、ヒートポンプ１１に変えて、ガス給湯器、電気温水器等を他の装置を利用することも可能である。但し、貯水タンク１２の貯留水の冷却は行えないので室内暖房に限られる。
【００４５】
また、加熱及び冷却が可能な熱源は、ヒートポンプ１１のほか、貯水タンク１２の貯留水の加熱に専用される熱源と、この貯留水の冷却に専用される熱源とを独立させて設け、加熱専用の熱源であれば、ガス給湯器等を適用してもよい。
【００４６】
縦穴２３は、貯水タンク１２が当該縦穴２３と空間を形成して設置されるように設けて、この空間に喚起装置や脱臭装置等を配置すれば、これら装置の床下設置スペースも省略できる。
【００４７】
また、縦穴２３は、床下に限られず、建物構内の適所の地盤に設けることができる。
【００４８】
熱交換器１６は、室内３に配置してもよく、この場合は、送風用ファンによる送風によって水管１７によって導かれた被加熱水又は被冷却水の熱を強制的に放熱、又は吸熱させるようにすれば、設置個数を減らして省スペース化を図ることができる。
このとき、水管１７自体を断熱材で覆うようにすれば、熱交換器１６において特定的に吸放熱させることができ、意図しない位置での冷暖房を排除することが容易となる。
【００４９】
貯水タンク１２の上面（非断熱材被覆部）からの吸放熱の抑制と、貯留水の温度成層の形成とを重視し、高さを更に大きくした細長い形状としてもよい。更に、貯水タンク１２の蓄熱効果を重視し、貯水タンク１２の上面を断熱材で覆うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施例１の建物温調システムの概要を示す図である。
【図２】実施例１の建物温調システムの全体構成を示す図である（構成例１）。
【図３】実施例１の建物温調システムの全体構成を示す図である（構成例２）。
【符号の説明】
【００５１】
１  建物温調システム，
１１  熱源（ヒートポンプ），
１２  貯水タンク（蓄熱タンク）
１６  熱交換器（熱交換部），
１７  水管（熱交換部），
２  建物，
２３  縦穴，
【図１】
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【図２】
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【図３】
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