(57)【要約】【課題】蓄熱技術を利用して、一般住宅にも適用し易く、設備が比較的に簡単で稼動コストも過大にならずに空調ができるようにする。【解決手段】住宅の室内空間を加温または冷却する空調装置であって、住宅１０の室内空間１５，１６の下方に備える床下空間２０と、床下空間２０の内面に施工された断熱層２２と、床下空間２０に堆積させた粒塊状の蓄熱材２６と、床下空間２０に温風または冷風を供給する、ＣＯ2温水供給装置４０、あるいは、日射で屋根裏空間１３の空気を温める装置などの温冷熱供給装置と、床下空間２０と室内空間１５，１６とを連通させ、床下空間２０から室内空間１５，１６へと温風または冷風を供給する温冷風供給路３６とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
住宅の室内空間を加温または冷却する空調装置であって、
前記住宅の室内空間の下方に備える床下空間と、
前記床下空間を囲んで施工された断熱層と、
前記床下空間に堆積させた粒塊状の蓄熱材と、
前記床下空間に温風または冷風を供給する温冷熱供給装置と、
前記床下空間と前記室内空間とを連通させ、床下空間から室内空間へと温風または冷風を供給する温冷風供給路と
を備える住宅の空調装置。
【請求項２】
前記温冷熱供給装置が、
住宅に温水を供給するＣＯ2温水供給装置と、
前記ＣＯ2温水供給装置から排出される排冷風を前記床下空間に導く排風供給路とを備える
請求項１に記載の住宅の空調装置。
【請求項３】
前記温冷熱供給装置が、
前記住宅の室内空間と屋根との間に備え、外気が導入される屋根裏空間と、
前記屋根裏空間と前記床下空間を連通させ、屋根裏空間の空気を床下空間へと送り込む屋根裏空気供給路とを備える
請求項１に記載の住宅の空調装置。
【請求項４】
前記床下空間に、前記蓄熱材とともに粒塊状の調湿材を堆積させる
請求項１〜３の何れかに記載の住宅の空調装置。
【請求項５】
前記蓄熱材が、安山岩の砕石、コンクリートブロック、レンガからなる群から選ばれるものであり、
前記調湿材が、珪藻土の破砕物である
請求項４に記載の住宅の空調装置。
【請求項６】
前記住宅の床下空間が、
それぞれ壁面で仕切られた複数の分割区画と、
分割区画を仕切る壁面に設けられ、隣接する分割区間で選択的に双方向に通風させる双方向送風器とを備える
請求項１〜５の何れかに記載の住宅の空調装置。
【請求項７】
前記住宅の床下空間と住宅の外部空間とを仕切る壁面に、床下空間と外部空間との連通および遮断を選択的に切り換える換気弁をさらに備える
請求項１〜６の何れかに記載の住宅の空調装置。
【請求項８】
請求項１〜６の何れかに記載の空調装置で住宅を空調する方法であって、
前記温冷熱供給装置から前記床下空間に温冷風を供給して、床下空間の蓄熱材に温冷熱を蓄える工程(a)と、
前記温冷風供給路により前記床下空間から前記室内空間へと空気を流通させ、床下空間の蓄熱材に蓄えられた温冷熱で調温された空気を室内空間に供給する工程(b)と
を含む住宅の空調方法。
【請求項９】
前記工程(a)が、請求項２に記載のＣＯ2温水供給装置から前記床下空間に排冷風を供給して、床下空間の蓄熱材に冷熱を蓄える
請求項８に記載の住宅の空調方法。
【請求項１０】
前記工程(a)が、請求項３に記載の温冷熱供給装置を用い、冬期の日射時に、日射によって温められた前記屋根裏空間の空気を、前記屋根裏空気供給路を経て前記床下空間へと送り込む
請求項８に記載の住宅の空調方法。
【請求項１１】
請求項６に記載の双方向送風器を、その両側の分割区画で熱的均衡を保つ方向に通風させる工程(d)をさらに含む
請求項８〜１０の何れかに記載の住宅の空調方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、住宅の空調装置および空調方法に関し、詳しくは、住宅全体の暖房あるいは冷房を、エネルギーを効率的に利用して経済的に達成する空調装置と、この空調装置を有効に利用する空調方法とを対象にしている。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な住宅の空調設備として、各部屋毎にエアコンを設置することや、屋外などに設置された大型の空調機から空調ダクトなどを介して各部屋に温冷風を供給することが行われている。
しかし、酷暑期や酷寒期には、エアコン等をフル稼動しなければならず、消費電力が過大になり、各家庭の電力費が高騰することになる。電力会社の電力供給能力を超える電力需要が発生したり、新たな発電設備の建設が必要になったりする事態も起こり、経済的負担が増大する。
【０００３】
安価な夜間電力を利用して冷熱あるいは温熱を蓄熱する装置が提案されている。例えば、夜間電力で氷を作製し貯蔵しておき、昼間には、貯蔵された氷の冷熱で冷風を作って、室内の冷房を行う技術がある。また、夜間電力で水道水を加熱して温水タンクに蓄えておき、昼間には、温水タンクの熱で空気を温めて暖房を行う技術がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記したような従来における蓄熱装置を利用した空調装置では、住宅全体を十分に空調するだけの蓄熱能力を持たせるには、蓄熱装置が大型で複雑なものになり、設備コストが高くつくという問題がある。
オフィスや商店であれば、このような大型の蓄熱装置を設置しても経済的に引き合うかも知れないが、一般の住宅では、設備の設置スペースが取れないことや、経済的負担が非常に重たくなることから、普及が妨げられている。
本発明の課題は、前記したような蓄熱技術を利用して、一般住宅にも適用することが可能な、設備が比較的に簡単で稼動コストも過大にならずに住宅の空調を行えるようにすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる住宅の空調装置は、住宅の室内空間を加温または冷却する空調装置であって、前記住宅の室内空間の下方に備える床下空間と、前記床下空間を囲んで施工された断熱層と、前記床下空間に堆積させた粒塊状の蓄熱材と、前記床下空間に温風または冷風を供給する温冷熱供給装置と、前記床下空間と前記室内空間とを連通させ、床下空間から室内空間へと温風または冷風を供給する温冷風供給路とを備える。
〔住宅〕
一般的な一戸建て住宅や、比較的に小規模な集合住宅などに好適に採用される。大型の集合住宅や商店兼用の住宅などにも適用することができる。
【０００６】
基本的な住宅の構造は、居住者が生活する室内空間と、室内空間の下方に配置され、住宅の基礎構造で構成される床下空間を備える。室内空間の上方には、天井と屋根との間に屋根裏空間が存在する場合もある。
室内空間は、平屋の場合もあるし、２階建てあるいは３階建てなどの複数階の場合もある。各階の室内空間は、各部屋毎に仕切られていたり、廊下などの共用空間が存在したり、階段空間が存在していたりする。
〔床下空間〕
床下空間は、布基礎などの基礎構造の上に室内空間を構成する上部構造を構築したときに、上部構造の床面の下方にできる空間である。周囲を基礎構造で囲まれ、底面は地盤面であり、上面は床構造である。底面には、地盤面の上にコンクリートを打設して土間コンクリートを施工する場合もある。
【０００７】
床下空間は、底面、周側面および上面が囲まれた実質的に密閉状態の空間となる。布基礎は、住宅の平面積を複数の矩形状の分割区画に仕切るように施工されることが多い。この場合は、床下空間も、複数の区画に分割された構造になり、個々の分割区画が密閉状態になる。
床下空間を住宅の外部空間と自由に空気を流通せて、床下空間の換気を促進したり、湿気を防止したり、白蟻などの侵入を阻止したりすることも行われる。床下空間に一旦導入した空気を、床下空間から室内空間へと供給して換気を行う技術もある。本発明の場合は、少なくとも床下空間の一部は、外部空間および室内空間と遮断された密閉空間を構成できるようにしておく。
【０００８】
〔断熱層〕
床下空間と周囲の屋外空間などとの間を断熱するように、床下空間を囲んで配置される。具体的には、床下空間を囲む基礎構造などの壁面部材の内面に施工することができる。基礎構造などの壁面部材の外面側に断熱層を施工することもできる。壁面部材の厚み方向の内部に断熱層が存在してもよい。何れにしても、床下空間内に蓄えられる温冷熱を外部に逃がさないように閉じ込める機能を果たせればよい。
断熱層の材料は、通常の建築技術で採用されている断熱材料が使用できる。例えば、ガラス繊維マット、スチレンボード等の発泡樹脂ボード、発泡ウレタン吹付層などが挙げられる。断熱層の厚みは、通常、３〜１０ｃｍに設定される。
【０００９】
断熱層は、床下空間の全周面に施工しておくこともできるが、床下空間の上面である床面側には断熱層を施工しなくても良い場合がある。これは、室内空間の断熱性を確保するため、床面には十分な断熱施工がなされるので、床下空間側に新たな断熱層を設けなくてもよい場合があるためである。また、床下空間に蓄えた温冷熱が、床面から室内空間に伝達されることで、却って、室内空間の暖房または冷房の作用を果たせる場合もあるためである。
床下空間が、複数の分割区画からなる場合は、個々の分割区画毎に、その周囲に断熱層を施工してもよいし、住宅の外壁になる面のみに断熱層を施工しておいてもよい。
【００１０】
床下空間の底面に土間コンクリートが施工される場合は、土間コンクリートの下側に断熱層を施工してもよいし、土間コンクリートの上面に断熱層を施工することもできる。土間コンクリート自体も、ある程度の断熱機能を有する。
〔蓄熱材〕
空調に利用する温冷熱を蓄えておける熱容量の大きな材料が使用される。但し、工業的な蓄熱装置などに利用されるような高機能で高価な蓄熱材料を使用する必要はない。
具体的には、各種の天然岩石が使用できる。一般に比重の大きく緻密な岩石は蓄熱量が大きい傾向がある。例えば、安山岩や御影石などが使用できる。多孔質状の岩石は、内部空間に温熱空気や冷熱空気を保持することで蓄熱機能が高まる。建築廃材などの工業生産物を利用することもできる。コンクリート板やコンクリート破砕物も使用できる。コンクリートブロックやレンガなども使用できる。複数の蓄熱材を組み合わせて使用することもできる。比熱が０．２〜０．３ｋｃａｌ／ｋｇ℃、熱容量が５００〜１０００ｋｃａｌ／ｍ3℃になる材料が好ましい。
【００１１】
蓄熱材は、粒塊状のものを用いることで、堆積させた蓄熱材の間に温冷風が通過して熱交換が効率的に行われる。粒塊形状は、特に限定されない。球形や多面体などのほか、不定形のものでもよい。例えば、岩石等を粉砕あるいは破砕したものが使用できる。蓄熱材の粒径は、平均粒径５〜２０ｃｍの範囲に設定できる。平均粒径１５〜２０ｃｍが好ましい。
蓄熱材は、床下空間の全面に一定の厚みで堆積させることができる。床下空間の一部に蓄熱材が堆積していない個所や、場所によって堆積厚みが異なる場所があっても構わない。床下空間には、空気が比較的に自由に流通する空間を設けておくことが望ましい。したがって、蓄熱材は床下空間の全高さを埋めない程度に堆積させておくほうが好ましい。また、蓄熱材の厚み方向全体に空気が流通することが望ましい。蓄熱材の堆積厚みは、１０〜４５ｃｍの範囲に設定できる。好ましくは、２０〜３０ｃｍである。
【００１２】
蓄熱材は、床下空間にバラ積み状態で堆積させておくだけでもよいし、蓄熱材の堆積層の移動や崩壊を押える網やシート、押え枠、杭、仕切りなどを設けておくこともできる。蓄熱材同士を接着剤などで接合しておくこともできる。蓄熱材の堆積層の中に、通気用のパイプを埋め込んでおいたり、通気促進用の隙間材や仕切り板を設けたりすることもできる。
〔調湿材〕
床下空間を流通する空気の湿度を一定範囲に調整する機能を有する。
具体的には、空気の湿度が高い場合には空気中の湿気や水分を奪って吸収保持する。空気の湿度が低下すると、吸収保持した水分を放出する。その結果、空気の湿度は、ほぼ一定の範囲に維持される。
【００１３】
調湿材が存在することで、床下空間から室内空間に供給される温冷風の湿度を適切な範囲に調整できる。また、蓄熱材の湿度を一定範囲に維持して、蓄熱材の蓄熱機能が常に良好に発揮されるようにできる。
調湿材としては、通常の建築技術分野などで利用されている調湿材料が使用できる。具体的には、珪藻土や珪質頁岩などが使用できる。調湿材も、蓄熱材と同様の粒塊状をなすものが好ましい。調湿材の平均粒径を５０〜２００ｍｍに設定できる。
調湿材と蓄熱材とは、床下空間の別々に配置しておくこともできるが、粒塊状をなす蓄熱材と調湿材とを混合状態で堆積させておけば、両者の機能をバランス良く発揮させることができる。
【００１４】
〔温冷熱供給装置〕
床下空間に温風または冷風を供給する機能を果たす。
基本的には、通常のエアコンや空調機、空気の冷却加熱技術が適用できる。設置コストおよび稼動コストが安く、設備や管理が簡単な装置が好ましい。
具体的には、以下に説明する装置が使用できる。
＜ＣＯ2温水供給装置＞
住宅に温水を供給する装置である。水道水を加温して、住宅の浴室や台所、洗面台などに供給する。
【００１５】
ＣＯ2温水供給装置は、熱媒体にＣＯ2を利用する。空気の熱を吸収させたＣＯ2を圧縮することで高熱を発生させる。発生した高熱を水に供給して加温する。熱交換器と圧縮器を組み合わせたヒートポンプ機構によって、温水を効率的に作り出す装置である。したがって、稼動時には、水を加温するのに伴って、ＣＯ2熱媒体に熱を奪われた空気によって排冷風が発生する。この排冷風の排気口に、排冷風を床下空間に導く排風供給路を備えておく。
ＣＯ2温水供給装置の細部構造は特に限定されず、通常の住宅に設置される装置と共通する技術が適用できる。夜間あるいは深夜電力で稼動して、生産された温水を温水タンクに貯蔵しておき、要求に応じて温水を供給する構造のものが好ましい。
【００１６】
＜日射熱供給装置＞
日射の熱エネルギーを捕捉して、床下空間に加温された空気すなわち温風を供給する。
住宅の室内空間と屋根との間に、外気が導入される屋根裏空間を備える。屋根裏空間に導入された外気を、屋根に当たる日射で加温する。屋根は、吸熱性に優れた材料や構造を備えていることが望ましい。屋根の外面から屋根裏空間への伝熱性が良好な構造が好ましい。外気の導入は、自然風によって果たしてもよいし、吸気用の送風ファンを備えておくこともできる。外気の導入を制御する開閉弁や方向制御弁などを備えておくこともできる。空気中に含まれる塵埃などを除去するフィルタを設けておくこともできる。
【００１７】
屋根裏空間と床下空間を連通させ、屋根裏空間の空気を床下空間へと送り込む屋根裏空気供給路を備える。
屋根裏空気供給路の基本的な構造は、通常の空調用や換気用の空気ダクトと共通する技術が適用できる。
屋根裏空気供給路は、屋根裏空間と床下空間との間の室内空間を通過する。室内空間の柱や壁などの居住に使用されない空間に配置しておくのが好ましい。屋根裏空気供給路には、空気を強制的に送る送風ファンを備えておいたり、送風の制御や遮断を行う開閉弁を設けたりしておくことができる。
【００１８】
〔温冷風供給路〕
床下空間と室内空間とを連通させ、床下空間から室内空間へと温風または冷風を供給する機能を果たす。
基本的には、通常の空調や換気に利用されるダクトや管路と同様の技術が適用される。
温冷風供給路は、住宅の室内空間のうち１個所に集中的に温冷風を供給するものでもよいし、居室毎などの複数個所に分岐させて温冷風を供給するものでもよい。
【００１９】
温冷風供給路には、強制的に送風するためのファンや、送風量の調整、送風の方向変更、遮断などを制御する弁機構を備えておくことができる。温度センサや風速センサで得られた情報をもとにして、送風を適切に制御することもできる。温冷風供給路として、住宅の中央で床下空間から室内空間へと垂直に延びるタワー状のダクト構造を備え、このダクト構造に設けた吹出し口から各居住空間へと温冷風を供給するものが採用できる。
〔双方向送風器〕
床下空間が複数の分割区画を有する場合に、分割区画同士の間で強制的に通風させる機能を果たす。
【００２０】
基本的には、通常の換気システムや空調システムに組み込まれる送風器であって、双方向送風機能を有するものである。
双方向送風機能とは、一方の分割区画から他方の分割区画への送風と、他方の分割区画から一方の分割区画への逆方向への送風を選択的に切り換えられる機能である。例えば、送風ファンを正逆転させたり、羽根角度を変えたりすることで対応できる。何れの方向にも送風しない状態、および、空気の通過を遮断する状態にも切り換えられるようにもできる。
双方向送風器は、分割区画同士を仕切る壁面に配置される。壁面に埋めこまれていてもよいし、壁面から張り出して取り付けられていてもよい。壁面には通風口を形成するだけにして、分割区画内に設置された送風器全体の向きを変えたりして、分割区画間の送風を果たすこともできる。
【００２１】
双方向送風器の作動は、スイッチなどを操作して手動で切り換えることもできるし、自動制御することもできる。例えば、タイマースイッチで、所定の時刻あるいは所定の時間間隔で送風方向を切り換えたり、一定の環境条件を満足したときに送風状態が変化したりするようにできる。両側の分割区画に温度センサや圧力センサ、風速センサなどを設置して、それらのセンサから得られる情報をもとに、双方向送風器の作動を適切に制御することができる。温冷風供給装置の作動と連動させることもできる。住宅全体の空調あるいは換気の管理装置や管理システムに双方向送風器を組み込むこともできる。
【００２２】
双方向送風器は、住宅に供給されている商用電力で稼動させることができるが、太陽電池や風力発電などの自然エネルギーを利用し、発生した電力を蓄電池などに蓄えておけば、稼動コストを大幅に低減できる。通常、双方向送風器は、常時高出力で作動させるものではないので、このような自然エネルギーから得られる電力でも十分に稼動させることができる。
なお、空調装置の稼動条件に関わらず、分割区画間の送風方向が一定になる場合には、双方向送風器ではなく通常の１方向送風器を備えておけばよい。
〔換気弁〕
住宅の床下空間と住宅の外部空間とを仕切る壁面に設置される。床下空間と外部空間との連通および遮断を選択的に切り換える。
【００２３】
基本的には、通常の住宅における換気装置や空調装置における開閉弁と同様の構造が採用できる。
換気弁は、床下空間に供給される温冷風が増大して、床下空間内の圧力が高くなったり、温冷風の流入抵抗が増えたりしたときに、床下空間の空気を逃がすために利用される。また、床下空間から室内空間に温冷風を供給して、床下空間の空気が少なくなったり、圧力が低下したりしたときに、外気を床下空間に導入するのにも利用できる。床下空間に導入された空気は室内空間の換気に利用することもできる。
【００２４】
換気弁の開放によって、床下空間に蓄積された温冷熱が逃げる場合がある。そこで、換気弁の開放作動は、前記した問題を解消するために必要かつ最小限に留めておくことが望ましい。空気の流通が不要なときには、換気弁を遮断して、温冷熱の放出を防止することが望ましい。
〔空調方法〕
温冷熱供給装置から床下空間に温冷風を供給して、床下空間の蓄熱材に温冷熱を蓄える段階と、温冷風供給路により床下空間から室内空間へと空気を流通させ、床下空間の蓄熱材に蓄えられた温冷熱で調温された空気を室内空間に供給する段階とを備える。
【００２５】
温冷熱供給装置の作動条件と室内空間の温度状況とによって、温冷熱供給装置の動作は違ってくる。
例えば、夜間あるいは深夜電力で稼動させる温冷熱供給装置では、夜間に、温冷熱供給装置から床下空間に温冷風を供給して、床下空間の蓄熱材に温冷熱を蓄えることができる。日射で作動する温冷熱供給装置では、日射時に、温冷熱供給装置から床下空間に温風を供給して、床下空間の蓄熱材に温熱を蓄えることができる。
蓄熱材に蓄積された温冷熱は、室内空間における冷暖房の要求に合わせて、必要な時期に必要な量で、温冷風として床下空間から室内空間に供給される。温冷熱供給装置で、蓄熱材に温冷熱を蓄積しながら、同時に、床下空間から室内空間に温冷風を供給することもできる。
【００２６】
一つの住宅に、冷熱を発生する温冷熱供給装置と、温熱を発生する温冷熱供給装置とを並設しておけば、室内空間の冷暖房を行うことができる。温熱と冷熱の両方を切り換えて発生できる温冷熱供給装置であれば、一つの温冷熱供給装置で室内空間の冷暖房を行うこともできる。
本発明の温冷熱供給装置と、通常の居室毎のエアコンなどを組み合わせて冷暖房を行うこともできる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１に示す実施形態は、空調装置を組み込んだ２階建て住宅である。
〔住宅の構造〕
住宅１０の基本構造は、地盤Ｅに一部が埋め込まれた布基礎構造１８と、布基礎構造１８の上に構築された上部構造１４と、上部構造１４の上面を覆う屋根構造１２を備える。
布基礎構造１８は、コンクリートを打設して構築され、断面逆Ｔ字形で水平方向に延びる壁体である。布基礎構造１８は、少なくとも住宅１０の外周に沿って枠状に施工される。
【００２８】
上部構造１４は、上下に居室１５，１６を備える２階建て構造であり、柱や壁材などで構築されている。図では、各階が一つの居室１５，１６で構成されているが、各階には複数の居室や廊下、階段などを備えることができる。１階の居室１６の床面１７よりも下方で、布基礎構造１８で囲まれた空間が、床下空間２０である。
屋根構造１２は、２階の居室１５の天井との間に、屋根裏空間１３を有している。屋根裏空間１３は、軒下部分で住宅１０の外部空間と連通している。
〔床下空間の構造〕
床下空間２０の底面は、住宅１０の周囲の地盤Ｅよりも掘り下げられている。
【００２９】
床下空間２０の大きさとして、例えば、全高は４５ｃｍ、総面積は８０ｍ2に設定される。布基礎構造１８の壁厚みを１５ｃｍに設定できる。
床下空間２０の底面から布基礎構造１８の内側面にわたって、スチレンボードからなる断熱層２２が厚み５ｃｍで施工されている。断熱層２２の上面には、厚み１０ｃｍの土間コンクリート２４が施工されている。
床下空間２０には蓄熱材２６が堆積されている。蓄熱材２６の具体例として、平均粒径１５ｃｍの不定形に砕石された安山岩（比熱０．２１ｋｃａｌ／ｋｇ℃、比重２８００ｋｇ／ｍ3、熱容量５８８ｋｃａｌ／ｍ3℃）が使用される。蓄熱材２６の堆積量を２２００ｋｇ、堆積厚みを２０ｃｍに設定できる。
【００３０】
なお、コンクリートは、例えば、比熱０．２０ｋｃａｌ／ｋｇ℃、比重２２７０ｋｇ／ｍ3、熱容量４５４ｋｃａｌ／ｍ3℃である。したがって、蓄熱材２６に比べると劣るが、土間コンクリート２４にも、ある程度の蓄熱機能がある。
図示を省略するが、床下空間２０には、蓄熱材２６とともに、珪藻土などの調湿材の粒塊を堆積させておくことができる。調湿材によって、床下空間２０の湿度環境を一定に保ち、蓄熱材２６の蓄熱機能を向上させることができる。また、居室１５，１６に供給する空気の調湿も果たす。
〔温冷熱供給装置〕
温冷熱供給装置として、３種類の装置を備えており、必要に応じて適切な装置を同時または切り換えて稼動させる。
【００３１】
＜ＣＯ2温水供給装置＞
住宅１０の外には、ＣＯ2温水供給装置４０が設置されている。ＣＯ2温水供給装置４０は、温水タンク４４と、水道水を加温して温水を製造するＣＯ2給湯器４２とを有し、ＣＯ2給湯器４２で作られた温水が温水タンク４４に貯えられる。温水タンク４４の温水を、住宅１０内の台所や浴室などに供給して使用できる。
ＣＯ2給湯器４２を稼動させると、温水の生成に伴って排冷熱が発生する。排冷熱は排冷風として放出される。
【００３２】
ＣＯ2温水供給装置４０の具体例として、ＣＯ2温水供給装置ＸＶＢＥＴ３０２Ａ〔松下電工社製、排冷熱発生量３ｋＷ（夏期）、排風量１１００〜１２００ｍ3／Ｈ〕が使用できる。
ＣＯ2給湯器４２と床下空間２０が、排風供給管４６で連結されている。ＣＯ2給湯器４２の排冷風が床下空間２０に供給される。床下空間２０に供給された排冷風は蓄熱材２６を冷却して、蓄熱材２６に冷熱が蓄えられる。
ＣＯ2温水供給装置４０は、通常、夜間あるいは深夜電力を使って稼動させる。ＣＯ2給湯器４２から床下空間２０への排冷風の供給も、夜間あるいは深夜に行われる。排冷風は、温水供給の副産物として生成するので、排冷風そのものの生産には実質的にコストがかからない。
【００３３】
＜日射熱供給装置＞
太陽Ｓの日射が屋根構造１２に当たると、屋根構造１２に日射の熱エネルギーが供給される。屋根構造１２を介して屋根裏空間１３に滞留する空気が加温される。
屋根裏空間１３から、住宅１０の居室１５，１６を経て、床下空間２０に開口する屋根裏空気供給ダクト３２が設けられている。図示を省略しているが、屋根裏空気供給ダクト３２の端部あるいは途中には送風ファンや開閉ダンパが設けられ、屋根裏空間１３から床下空間２０へと送風したり通風を遮断したりできる。
【００３４】
屋根裏空間１３で温められた空気が、床下空間２０に供給され、蓄熱材２６に温熱を供給する。屋根裏空間１３では、温風が取り出される代わりに、軒下の隙間から外気が取り込まれる。
太陽Ｓの日射を利用するので、通常は、日射の強い昼間に稼動させる。日射のない夜間は、屋根裏空気供給ダクト３２を遮断しておけばよい。温熱を生成する装置であるから、冬期など暖房が必要な時期の昼間に稼動させることが有効である。
＜エアコン装置＞
住宅室内の空調などに利用されている通常のエアコン装置５０を、住宅１０の外部に設置している。エアコン装置５０は、温熱および冷熱の何れかを選択的に作り出すことができる。床下空間２０には、熱交換器５４が設置され、温冷熱伝達パイプ５６でエアコン装置５０の本体部分とつながっている。
【００３５】
熱交換器５４では、床下空間２０内の空気を吸い込み、加温または冷却して、再び床下空間２０に吹き出す。吹き出した空気で蓄熱材２６に温冷熱を供給する。
エアコン装置５０の稼動は、任意の時期および状況で実行できるが、電力コストを削減するには、夜間や深夜に稼動させるのが効果的である。
〔温冷風供給路〕
床下空間２０から上部構造１４の中央を垂直上方に延びるタワー状の温冷風供給ダクト３４が設置されている。温冷風供給ダクト３４は、室内空間の各居室１５，１６に面する個所に温冷風の吹出口３６が設けられている。図示しないが、温冷風供給ダクト３４には、送風ファンが組み込まれており、床下空間２０から各居室１５，１６へと温冷風を強制的に供給することができる。但し、温風であれば、自然の上昇流で床下空間２０から居室１５，１６へと運ばれる場合もある。
【００３６】
〔空調方法〕
ＣＯ2温水供給装置４０からの冷排熱、屋根裏空間１３からの温熱、および、エアコン装置５０による温冷熱の何れかあるいは複数の手段を組み合わせて、床下空間２０の蓄熱材２６に温冷熱を蓄積させる。
蓄熱材２６に蓄積された温冷熱を、温冷風供給ダクト３４を用いて、各居室１５，１６に供給することで、各居室１５，１６を冷房あるいは暖房することができる。
温冷熱の蓄積および放出の具体的な手順として、以下の手順を採用する。
【００３７】
＜ＣＯ2温水供給装置＞
前記したように、ＣＯ2温水供給装置４０は、夜間または深夜電力で稼動させる。ＣＯ2温水供給装置４０の稼動に伴って発生する排冷風は、夜間または深夜に、床下空間２０の蓄熱材２６に蓄積される。
蓄熱材２６に蓄積された冷熱は、主に昼間に、居室１５，１６に供給されて冷房を行う。
ＣＯ2温水供給装置４０は、夏期の昼間における冷房に有効に機能する。冬期など冷房が不要な時期には、ＣＯ2温水供給装置４０からの排冷風を床下空間２０に供給せずに、外部環境に排出してしまえばよい。
【００３８】
また、夏期の夜間にも、床下空間２０に送られた排冷風の一部を居室１５，１６にそのまま送って冷房に利用することができる。
＜日射熱供給＞
屋根裏空間１３に温熱が発生するのは日射時である。居室１５，１６の暖房が必要なのは寒冷期である。したがって、屋根裏空間１３から床下空間２０への温風の供給は、冬期の昼間に行うのが有効である。昼間に床下空間２０の蓄熱材２６に蓄積された温熱を、夜間などの寒冷時に居室１５，１６に供給することで、暖房を行う。日中でも、雨天や降雪時には、日射時に蓄えられた温熱を居室１５，１６に供給して保温に利用することができる。
【００３９】
暖房が不要な夏期などには、屋根裏空気供給ダクト３２を遮断したり送風ファンを停止させたりして、屋根裏空間１３の温熱を床下空間２０に供給しないようにしておくことが望ましい。
＜エアコン装置＞
前記したＣＯ2温水供給装置４０の稼動および日射熱供給には、送風ファンの作動などを除いて特別な電力や燃料などの供給は不要である。これに対し、エアコン装置５０を稼動させるには、そのための電力が必要であり、コストがかかる。
【００４０】
したがって、住宅１０の冷暖房には、出来るだけＣＯ2温水供給装置４０の稼動および日射熱供給を利用して、これらの手段では必要な温冷熱が生産できない場合、あるいは不足する温冷熱だけを、エアコン装置５０で生産することが望ましい。
具体的には、例えば、夏期の冷房は、基本的にＣＯ2温水供給装置４０による冷熱で行い、酷暑期のみエアコン装置５０を稼動させて冷熱の蓄積を補助する。冬期の暖房は、基本的に日射熱供給で果たし、日射が不足するときだけエアコン装置５０を稼動させて温熱の蓄積を補助することができる。
【００４１】
なお、エアコン装置５０を夜間あるいは深夜電力で稼動させれば、通常の居室１５，１６に個別設置されるエアコン装置などに比べれば、はるかに電力コストは安くなる。したがって、エアコン装置５０の稼動割合がある程度多くなっても、全体の空調コストが高くつくことはない。
〔分割区画〕
図２に示す実施形態は、床下空間２０が、複数の区画２０ａ〜２０ｄに分割されている場合である。
床下空間２０を構成する布基礎１８が、住宅１０の上部構造である各居住区画の壁や柱の位置に合わせて、縦横に格子状に配置されている。その結果、床下空間２０は、大きさや形状が異なる複数の分割区画２０ａ…で構成される。各分割区画２０ａ…は、四周が布基礎１８で囲まれた密閉空間になっている。図示を省略しているが、各分割区画２０ａ…にはそれぞれ、蓄熱材２６が堆積されている。
【００４２】
ＣＯ2温水供給装置４０の排風供給管４６は、一つの分割区画２０ｄにつながっている。エアコン装置５０の温冷熱伝達パイプ５６は、別の分割区画２０ａにつながっている。
温冷熱が直接に供給される分割区画２０ａ、ｄと、温冷熱が直接に供給されない分割区画２０ｂ、ｃとの間を仕切る布基礎１８の壁面には、双方向送風ファン６２が設置されている。双方向送風ファン６２は、送風方向が順逆両方向に切り換えられる送風ファンである。
したがって、分割区画２０ａ、ｄに供給された温冷風は、双方向送風ファン６２によって、分割区画ｂ、ｃへも供給されて、その部分の蓄熱材２６に蓄積される。図示を省略したが、屋根裏空気供給ダクト３２も、何れか一つの分割区画２０ａ…に開口していて、屋根裏空気供給ダクト３２から供給された温風を、別の分割区画２０ａ…に送ることができる。
【００４３】
居室１５，１６への温冷風供給ダクト３４は、居室１５…毎に、その下方の分割区画２０ａ…につながっていてもよいし、何れかの分割区画２０ａ…につながった１本の温冷風供給ダクト３４から、各居室１５，１６に分岐していてもよい。双方向送風ファン６２があれば、何れの位置に設置された温冷風供給ダクト３４あるいは何れの居室１５，１６にも、温冷風を供給することができる。
双方向送風ファン６２の作動は、手動で切り換えることもできるが、適宜のセンサを利用して、自動で切換動作が行えるようにもできる。例えば、双方向送風ファン６２の両側の分割区画２０ａ…における熱的均衡が保たれる方向に通風送風が行われるように、双方向送風ファン６２を作動させることができる。温度センサで両側の分割区画２０ａ…の温度を測定して、コンピュータなどで演算処理すれば、送風方向を決定することができる。圧力センサで検知した圧力差情報も、双方向送風ファン６２の制御に利用できる。
【００４４】
また、居室１５，１６への温冷熱の供給能力を調整したり、蓄熱材２６による蓄熱容量を調整したりするために、双方向送風ファン６２を遮断して、一部の分割区画２０ａ…を、他の分割区画２０ａ…と隔離することもできる。
〔換気弁〕
床下空間２０と住宅１０の外部とを仕切る布基礎１８の外壁部分には、分割区画２０ａ、ｄと外界とを連通あるいは遮断する換気弁６４が設けられている。
ＣＯ2温水供給装置４０、エアコン装置５０、屋根裏空間１３などから床下空間２０に温冷風が供給されると、床下空間２０に継続的に空気が溜まり、圧力が高まる。床下空間２０の圧力が高まると、ＣＯ2温水供給装置４０などからの温冷風の送風抵抗が増えてしまう。
【００４５】
そこで、換気弁６４を開いておけば、床下空間２０内が過剰な高圧になることが防止できる。蓄熱材２６に温冷熱を供給したあとの空気は、換気弁６４から排出してもエネルギーの無駄はない。
ＣＯ2温水供給装置４０などを停止させた状態で、床下空間２０から居室１５，１６へと温冷風を供給し続けると、床下空間２０が低圧になり過ぎたり、送風抵抗が大きくなったりする。このときも、換気弁６４を開けば、床下空間２０が過剰な低圧になることを防止できる。換気弁６４から取り入れた外気を、床下空間２０で調温してから居室１５，１６へと供給できるので、居室１５，１６の調温換気を果たすことができる。
【００４６】
換気弁６４の作動は、手動で行ってもよいが、床下空間２０に設置された圧力センサの情報をもとに自動制御することもできる。前記した双方向送風ファン６２および温冷熱供給装置全体の作動状況に合わせて、換気弁６４を適切な時期および適切な量で開閉できるように、コンピュータなどで制御することも有効である。
〔ＣＯ2温水供給装置の変更構造〕
＜スリット付きの案内フード＞
図３に示す実施形態は、ＣＯ2温水供給装置４０から床下空間２０への排冷風の供給構造が、前記実施形態と異なる。
【００４７】
ＣＯ2温水供給装置４０のＣＯ2給湯器４２には、排冷風が放出される面状の吹出し部４３を有している。吹出し部４３の外側を囲んで、案内フード７０を有する。案内フード７０は、吹出し部４３から放出された排冷風を案内し、ＣＯ2給湯器４２の下部を通って、床下空間２０に開口する排風供給管４６に連通している。排冷風はスムーズに床下空間２０へと供給される。
案内フード７０には、狭い間隔のスリット７２が設けられている。排冷風の一部は、スリット７２から外界へ放出される。
排風供給管４６の途中には、開閉弁４７が設けられていて、排風供給管４６を閉じたり開いたりできるようになっている。
【００４８】
なお、図３では図示を省略しているが、この実施形態でも、ＣＯ2温水供給装置４０には、ＣＯ2給湯器４２に温水配管を介してつながる温水タンク４４を備えている。
上記実施形態では、ＣＯ2給湯器４２からの排冷風の排出抵抗を増大させず、十分な排冷風量を確保することができる。
例えば、吹出し部４３から床下空間２０までが密閉構造のダクトでつながっている場合、床下空間２０からの空気の排出が十分に行われないと、送風抵抗が増大して、吹出し部４３から十分な量の排冷風が放出できなくなることがある。そのため、ＣＯ2給湯器４２の温水生産能力が低下したり、装置に過大な負荷を与えたりする心配がある。
【００４９】
しかし、案内フード７０にスリット７２が設けられていると、排風供給管４６側の送風抵抗が増えると、排冷風のうち、スリット７２から外界に放出される風量が増えるので、ＣＯ2給湯器４２における排冷風の吹出しに過大な負荷が加わり難いのである。
さらに、床下空間２０に排冷風を供給しなくても良いときには、排風供給管４６の開閉弁４７を閉めてしまうこともできる。このときには、ＣＯ2給湯器４２の排冷風は全て、案内フード７０のスリット７２から外界に放出されることになる。
【００５０】
＜切換ダンパ付きの案内フード＞
図４に示す実施形態でも、前記実施形態と同様の案内フード７０を備えている。
但し、案内フード７０には、スリット７２は設けていない。案内フード７０の下部で、排風供給管４６との連通個所に、一端が軸支されていて回動操作される板状の切換ダンパ７４を備えている。
切換ダンパ７４は、図４（ａ）に示す状態と、図４（ｂ）に示す状態とに切換操作される。
【００５１】
図４（ａ）の状態では、切換ダンパ７４が、案内フード７０の外壁の一部を構成している。案内フード７０と排風供給管４６とは連通している。吹出し部４３から放出された排冷風は、排風供給管４６を経て床下空間２０へと送り込まれる。
図４（ｂ）の状態では、切換ダンパ７４が、案内フード７０と排風供給管４６との連通を遮断する位置にある。案内フード７０の外壁を構成していた切換ダンパ７４が移動したあとには、案内フード７０の一部に、外界に連通する開口があいた状態になる。吹出し部４３から放出された排冷風は全て、外界に放出されることになる。
【００５２】
したがって、ＣＯ2給湯器４２の吹出し部４３からの排冷風を、選択的に、床下空間２０に送ったり、外界に排出してしまったりすることができる。床下空間２０で冷熱が必要になったときだけ、排冷風を取り込むことができる。しかも、ＣＯ2給湯器４２には過大な負荷が加わることはなく、ＣＯ2給湯器４２の稼動は常に適切に行われる。
上記実施形態において、切換ダンパ７４の作動は、手動による切換操作で行ってもよいが、センサを利用して自動制御することができる。例えば、外気温を検知する温度センサを設けておく。夏期など外気温が高い時期には、床下空間２０への冷熱供給が必要になるので、温度センサからの検知情報をもとにして、切換ダンパ７４を、図４（ａ）の状態に作動させ、ＣＯ2給湯器４２の排冷風を排風供給管４６から床下空間２０に送り込む。冬期など外気温が低い時期は、床下空間２０への冷熱供給は必要ないので、前記温度センサからの検知情報で、切換ダンパ７４を図４（ｂ）の状態に作動させ、ＣＯ2給湯器４２の排冷風は外界に排出してしまう。
【００５３】
【発明の効果】
本発明にかかる空調装置および空調方法では、断熱層で囲まれた床下空間に粒塊状の蓄熱材を堆積させておいて、温冷熱供給装置で供給された温冷風の温冷熱を蓄熱材に蓄積させる段階と、蓄熱材の温冷熱を受け取った温冷風を温冷風供給路から室内空間へ供給して冷暖房を行う段階とを有する。
温冷熱が低コストで得られる時期あるいは時間帯に、十分な広さがある床下空間の蓄熱材に温冷熱を蓄積させるので、天然岩石などの比較的に安価な蓄熱材料を用いても、住宅の冷暖房に必要とされるだけの十分な蓄熱能力を発揮させることができる。
【００５４】
床下空間に堆積させた蓄熱材は、通常は放置したままで良く、特に手入れや交換などは行わなくても良いので、管理の手間とコストを大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を表す住宅の空調装置の全体構造図
【図２】床下空間の水平断面図
【図３】ＣＯ2温水供給装置の別の実施形態
【図４】ＣＯ2温水供給装置の別の実施形態
【符号の説明】
１０    住宅
１２    屋根
１３    屋根裏空間
１４    上部構造
１５，１６    居室
１７    床面
１８    布基礎
２０    床下空間
２２    断熱層
２４    土間コンクリート
３２    屋根裏空気供給ダクト
３４    温冷風供給ダクト
３６    蓄熱材
４０    ＣＯ2温水供給装置
４６    排風供給管
５０    ヒートポンプ装置
５４    熱交換器
７０    案内フード
【図１】
2004197974.tif 000003
【図２】
2004197974.tif 000004
【図３】
2004197974.tif 000005
【図４】
2004197974.tif 000006