(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外気を室内に取り込む際に室内空気との間で熱交換を行わせる熱交換器と、ヒートポンプ室外機及び貯湯タンクを備えて成るヒートポンプ給湯器とを備え、前記ヒートポンプ室外機の外気取入口から取り入れられて蒸発器にて冷却された外気を前記熱交換器における熱交換後給気部に導き、この熱交換後給気部から室内給気として建屋の室内空間に放出するように構成すると共に、前記ヒートポンプ室外機からの冷却外気を熱交換器における熱交換後給気部に導く経路に第１の通風弁を設け、外気を室内に導く熱交換経路に第２の通風弁を設け、この第２の通風弁を「閉」とし前記第１の通風弁を「開」とする状態を設定することで外気を室内に導くようにしたことを特徴とする排熱利用換気システム。
【請求項２】
外気を室内に取り込む際に室内空気との間で熱交換を行わせる熱交換器と、ヒートポンプ室外機及び貯湯タンクを備えて成るヒートポンプ給湯器と、前記熱交換器における熱交換後排気部からの排気をヒートポンプ室外機における蒸発器の周囲空間に導く排気供給経路と、前記排気供給経路に設けた通風弁と、を備え、
前記ヒートポンプ室外機の外気取入口から取り入れられて蒸発器にて冷却された外気を前記熱交換器における熱交換後給気部に導き、この熱交換後給気部から室内給気として建屋の室内空間に放出するように構成すると共に、前記ヒートポンプ室外機からの冷却外気を熱交換器における熱交換後給気部に導く経路に第１の通風弁を設け、外気を室内に導く熱交換経路に第２の通風弁を設け、排気供給経路に設けた通風弁と前記第１の通風弁とが両方同時に開状態にならないように構成したことを特徴とする排熱利用換気システム。
【請求項３】
外気を室内に取り込む際に室内空気との間で熱交換を行わせる熱交換器と、ヒートポンプ室外機及び貯湯タンクを備えて成るヒートポンプ給湯器と、前記熱交換器における熱交換後排気部からの排気をヒートポンプ室外機における蒸発器の周囲空間に導く排気供給経路と、太陽熱空気集熱器からの集熱空気を前記排気供給経路に接続する集熱供給経路と、前記排気供給経路に設けた通風弁と、を備え、
前記ヒートポンプ室外機の外気取入口から取り入れられて蒸発器にて冷却された外気を前記熱交換器における熱交換後給気部に導き、この熱交換後給気部から室内給気として建屋の室内空間に放出するように構成すると共に、前記ヒートポンプ室外機からの冷却外気を熱交換器における熱交換後給気部に導く経路に第１の通風弁を設け、外気を室内に導く熱交換経路に第２の通風弁を設け、排気供給経路に設けた通風弁と前記第１の通風弁とが両方同時に開状態にならないように構成したことを特徴とする排熱利用換気システム。
【請求項４】
請求項３に記載の排熱利用換気システムにおいて、ヒートポンプ室外機の送風ファン配置空間と外気空間とを連通させるか又は送風ファン配置空間と前記排気供給経路とを連通させるかを切り換える切り換え弁を設けたことを特徴とする排熱利用換気システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の排熱利用換気システムにおいて、温度センサによる温度情報及び／又はカレンダ機能による現在日時情報に基づいて通風弁が自動的に開閉されるように構成したことを特徴とする排熱利用換気システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、建屋の空調を補助する排熱利用換気システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、外気を室内に取り込む際に室内空気との間で熱交換を行わせる熱交換器型の換気システムが知られている。この換気システムは、冬場においては室内の暖かな空気の熱を屋外から取り込んだ新鮮な外気に移動させて暖かな室内給気とし、夏場においては室内の低温を屋外から取り込んだ新鮮な外気に移動させて低温の室内給気とするものであり、省エネルギー化に大きく貢献するものである。また、地中温度を利用して夏期に外気を冷却して室内に給気する方法（いわゆる、クールチューブ）も省エネルギー化に大きく寄与できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の熱交換器型の換気システムは、室内外温度差が大きい場合には有効であるが、夏期のように温度差があまり大きくない場合、例えば、外気温度３０℃で室内温度が２７℃の温度差３℃の状態とすると、熱交換率７０％としても、熱交換後の外気温度（室内給気温度）は２７．９℃であり、大した効果は期待できない。また、クールチューブは、外気を一定温度にして安定的に室内に給気できるが、施工が大がかりであり、また、チューブ内で結露が生じやすいという欠点がある。
【０００４】
ところで、給湯器としてヒートポンプ給湯器が知られている。かかるヒートポンプ給湯器は、冷媒を圧縮→凝縮→膨張→蒸発させるサイクルを実行し、前記凝縮の熱を給湯に用い、前記蒸発において外気の熱を奪い、この熱交換によって生じた冷気を大気中に放出している。
【０００５】
この発明は、上記の事情に鑑み、ヒートポンプ給湯器を利用して建屋の空調を補助する排熱利用換気システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の排熱利用換気システムは、上記の課題を解決するために、外気を室内に取り込む際に室内空気との間で熱交換を行わせる熱交換器と、ヒートポンプ室外機及び貯湯タンクを備えて成るヒートポンプ給湯器とを備え、前記ヒートポンプ室外機の外気取入口から取り入れられて蒸発器にて冷却された外気を前記熱交換器における熱交換後給気部に導き、この熱交換後給気部から室内給気として建屋の室内空間に放出するように構成すると共に、前記ヒートポンプ室外機からの冷却外気を熱交換器における熱交換後給気部に導く経路に第１の通風弁を設け、外気を室内に導く熱交換経路に第２の通風弁を設けたことを特徴とする。
【０００７】
上記の構成であれば、夏期において第１の通風弁を開状態とし、第２の通風弁を閉状態とすることで、前記ヒートポンプ室外機からの冷却外気は熱交換器における熱交換後給気部に導かれ、この熱交換後給気部から室内給気として建屋の室内空間に放出されることになる。すなわち、従来はヒートポンプの熱交換によって生じた冷気を大気中に放出していたが、かかる冷気を室内に導いて建屋の空調を補助することができる。また、熱交換器を経由して室内に導くため、ヒートポンプからの冷却外気を独自に各部屋に導く配管経路を不要にできる。
【０００８】
また、この発明の排熱利用換気システムは、外気を室内に取り込む際に室内空気との間で熱交換を行わせる熱交換器と、ヒートポンプ室外機及び貯湯タンクを備えて成るヒートポンプ給湯器と、前記熱交換器における熱交換後排気部からの排気をヒートポンプ室外機における蒸発器の周囲空間に導く排気供給経路と、前記排気供給経路に設けた通風弁と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
上記の構成であれば、冬期において前記通風弁を開状態とすることで、外気よりも暖かな熱交換後排気部からの排気をヒートポンプ室外機に導くことができ、当該排気の熱を有効に利用してヒートポンプ給湯器の成績係数向上に役立てることができる。
【００１０】
上記の排熱利用換気システムにおいて、前記ヒートポンプ室外機の外気取入口から取り入れられて蒸発器にて冷却された外気を前記熱交換器における熱交換後給気部に導き、この熱交換後給気部から室内給気として建屋の室内空間に放出するように構成すると共に、前記ヒートポンプ室外機からの冷却外気を熱交換器における熱交換後給気部に導く経路に第１の通風弁を設け、外気を室内に導く熱交換経路に第２の通風弁を設け、排気供給経路に設けた通風弁と前記第１の通風弁とが両方同時に開状態にならないように構成してもよい。
【００１１】
これによれば、夏期にはヒートポンプ室外機からの冷却外気にて部屋内を冷却し、冬期には熱交換後排気部からの排気を利用してヒートポンプ給湯器の成績係数向上に役立てることができる。排気供給経路に設けた通風弁及び前記第１の通風弁とが両方同時に開状態になってしまうと、室内排気が再び室内に導入されてしまうことになるが、両方共に開状態にはならないので、かかる事態は生じることはない。
【００１２】
また、この発明の排熱利用換気システムは、外気を室内に取り込む際に室内空気との間で熱交換を行わせる熱交換器と、ヒートポンプ室外機及び貯湯タンクを備えて成るヒートポンプ給湯器と、前記熱交換器における熱交換後排気部からの排気をヒートポンプ室外機における蒸発器の周囲空間に導く排気供給経路と、太陽熱空気集熱器からの集熱空気を前記排気供給経路に接続する集熱供給経路と、前記排気供給経路に設けた通風弁と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
上記の構成であれば、年間を通じて太陽熱空気集熱器からの集熱空気をヒートポンプ室外機に導くことで、ヒートポンプ給湯器の成績係数向上に役立てるとともに、冬期における日射がないときや夜間においては、上記太陽熱空気集熱器からの集熱空気よりも高温が期待できる熱交換後排気部からの排気をヒートポンプ室外機に導き、ヒートポンプ給湯器の成績係数を更に向上させることが可能となる。
【００１４】
上記太陽熱空気集熱器を備えて成る排熱利用換気システムにおいて、前記ヒートポンプ室外機の外気取入口から取り入れられて蒸発器にて冷却された外気を前記熱交換器における熱交換後給気部に導き、この熱交換後給気部から室内給気として建屋の室内空間に放出するように構成すると共に、前記ヒートポンプ室外機からの冷却外気を熱交換器における熱交換後給気部に導く経路に第１の通風弁を設け、外気を室内に導く熱交換経路に第２の通風弁を設け、排気供給経路に設けた通風弁と前記第１の通風弁とが両方同時に開状態にならないように構成してもよい。
【００１５】
これによれば、年間を通じて太陽熱空気集熱器からの集熱空気をヒートポンプ室外機に導くことで、ヒートポンプ給湯器の成績係数向上に役立てるとともに、夏期にはヒートポンプ室外機からの冷却外気にて部屋を冷却し、冬期における日射がないときや夜間においては、熱交換後排気部からの排気を利用してヒートポンプ給湯器の成績係数を更に向上させることができる。排気供給経路に設けた通風弁及び前記第１の通風弁とが両方同時に開状態になってしまうと、室内排気が再び室内に導入されてしまうことになるが、両方共に開状態にはならないので、かかる事態は生じることはない。
【００１６】
上記の排熱利用換気システムにおいて、ヒートポンプ室外機の送風ファン配置空間と外気空間とを連通させるか又は送風ファン配置空間と前記排気供給経路とを連通させるかを切り換える切り換え弁を設けるのが望ましい。
【００１７】
夏期の猛暑時においても太陽熱空気集熱器からの集熱空気をヒートポンプ室外機に導くこととすると、夏期に必要なヒートポンプ室外機からの冷却外気として低温が期待できないこともあり得る。前記切り換え弁を設けることにより、夏期にはヒートポンプ室外機のファン配置空間と外気空間とを連通させる状態を選択してヒートポンプ室外機から低温の冷却外気を得ることが確保できる。
【００１８】
温度センサによる温度情報及び／又はカレンダ機能による現在日時情報に基づいて通風弁が自動的に開閉されるように構成してもよい。建屋の居住者の手動操作にて通風弁の切り換えを行うこととしてもよいのであるが、自動開閉する構成を採用することで、操作忘れによるシステム不調を回避することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下、この発明の実施形態を図１に基づいて説明する。
【００２０】
図１は排熱利用換気システムの構成を示した説明図である。熱交換器１は室内排気を取り入れて屋外に排出する排出ファン１ａと、外気を取り入れて室内に導く給気ファン１ｂと、熱交換部１ｃとを有し、外気を取り込む際に室内排気との間で熱交換を行わせるようになっている。熱交換器１に取り込まれて熱交換された外気は、図示しない配管によって各部屋に導かれる。外気を室内に導く熱交換経路には、ダンパ（通風弁）２が設けられている。ダンパ２が閉じられたときには、熱交換器１の外気取入口による外気取り入れは行われない。
【００２１】
ヒートポンプ給湯器３は、ヒートポンプ室外機３ａと貯湯タンク３ｂとを備えて成る。室外機３ａは冷媒を圧縮→凝縮→膨張→蒸発させるサイクルを実行し、凝縮の熱を貯湯タンク３ｂから供給される水に与えて温め、蒸発において外気取入部３ｄから取り入れた外気の熱を奪い、この熱交換によって生じた冷気をファン３ｃによって排気口３ｅから室外機３ａ外に吹き出すようになっている。
【００２２】
上記排気口３ｅには空気取入口４が設けられている。空気取入口４は外気取入配管５によって熱交換器１における熱交換後給気部に連通されている。外気取入配管５には、ダンパ（通風弁）６が設けられている。このダンパ６が開けられたときには、ヒートポンプ室外機３ａから排出される冷気は給気ファン１ｂの吸引力によって熱交換後給気部へと導かれることになる。
【００２３】
ダンパ２が開状態のときにはダンパ６は閉状態とし、ダンパ２が閉状態のときにはダンパ６は開状態とする。ダンパ２・６の開閉は居住者によって各々を手動で操作することとしてもよいし、或いはダンパ２・６として連動開閉するものを採用すれば、一つのダンパに対する手動操作で済むことになる。また、ダンパ２・６をモータやソレノイド等のアクチュエータにより駆動し、その操作を電源スイッチによって行うようにしてもよい。更に、図示しない温度センサ（外気温度を検出）による温度情報及び／又はカレンダ機能による現在日時情報に基づいて前記アクチュエータへの電力供給を制御し、自動でダンパ２・６の開閉を行うようにしてもよい。
【００２４】
かかる構成であれば、夏期（例えば、７月〜９月の間）においてダンパ６を開状態とし、ダンパ２を閉状態とすることで、ヒートポンプ室外機３ａからの冷却外気は熱交換器１における熱交換後給気部に導かれ、この熱交換後給気部から室内給気として建屋の室内空間に放出されることになる。すなわち、従来はヒートポンプ３の熱交換によって生じた冷気を大気中に放出していたが、かかる冷気を室内に導いて建屋の空調を補助することができる。また、熱交換器１を経由して室内に導くため、ヒートポンプ３からの冷却外気を独自に各部屋に導く配管経路を不要にできる。
【００２５】
（実施形態２）
以下、この発明の実施形態を図２に基づいて説明する。なお、説明の重複による冗長を避けるために、実施形態１と同一の構成要素には同一の符号を付記してその説明を省略している。
【００２６】
図２は排熱利用換気システムの構成を示した説明図である。この排熱利用換気システムは、熱交換器１における熱交換後排気部からの排気をヒートポンプ室外機３ａの外気取入部３ｄに導くための排気供給配管７を有する。外気取入部３ｄには流路切換ボックス９が設けられており、このボックス内に設けられた切り換え弁１０を操作することで、外気を室外機３ａ内に導くか、前記排気供給配管７からの空気を室外機３ａ内に導くかを選択できるようになっている。
【００２７】
太陽熱空気集熱器１１にて生成された集熱空気は、集熱供給配管１２に導かれる。集熱供給配管１２は前記排気供給配管７に接続されており、空気を室外機３ａ内に導く経路の共通化を図っている。この接続部下流側の排気供給配管７にファン１３が設けられており、このファン１３によって太陽熱空気集熱器１１にて生成された集熱空気或いは熱交換器１における熱交換後排気部からの排気が流路切換ボックス９へと導入される。
【００２８】
前記接続部上流側の排気供給配管７には、ダンパ（通風弁）８が設けられている。このダンパ８は冬期（例えば、１月〜３月）において開状態とする。一方、外気取入配管５に設けられたダンパ６は夏期（例えば、７月〜９月）において開状態とする。ダンパ８とダンパ６は、両者共に閉じられることはあるが（秋期・春期）、両者を共に開くことはできないようにしている。室内からの排気が再び室内への給気とされるのを防止するためである。ダンパ８の開閉は居住者によって手動で操作することとしてもよいし、モータやソレノイド等のアクチュエータにより駆動し、その操作を電源スイッチによって行うようにしてもよい。更に、図示しない温度センサ（外気温度、集熱空気温度、熱交換後排気温度、集熱空気温度と熱交換後排気温度との差異等を検出）による温度情報や日射を検出する光センサの情報及び／又はカレンダ機能による現在日時情報（月日だけでなく、夜間を示す時間情報も有用）に基づいて前記アクチュエータへの電力供給を制御し、自動でダンパ８の開閉を行うようにしてもよい。なお、集熱供給配管１２上にもダンパを設け、このダンパをダンパ８が開状態となるときには閉状態とし、ダンパ８が閉状態となるときには開状態とする連動機構を設けてもよい。
【００２９】
かかる構成であれば、年間を通じて太陽熱空気集熱器１１からの集熱空気をヒートポンプ室外機３ａに導くことで、ヒートポンプ給湯器３の成績係数向上に役立てるとともに、冬期における夜間や日射がないときにおいては、上記太陽熱空気集熱器１１からの集熱空気よりも高温が期待できる熱交換後排気部からの排気をヒートポンプ室外機３ａに導き、ヒートポンプ給湯器３の成績係数を更に向上させることが可能となる。また、実施形態１と同様、夏期においてダンパ６を開状態とし、ダンパ２を閉状態とすることで、ヒートポンプ室外機３ａからの冷却外気は熱交換器１における熱交換後給気部に導かれ、この熱交換後給気部から室内給気として建屋の室内空間に放出されることになる。
【００３０】
ところで、夏期の猛暑時においても太陽熱空気集熱器１１からの集熱空気をヒートポンプ室外機３ａに導くこととすると、夏期に必要なヒートポンプ室外機３ａからの冷却外気として低温が期待できないこともあり得る。この実施形態においては、流路切換ボックス９内に設けられた切り換え弁１０を操作し、夏期の猛暑時には外気を室外機３ａ内に導くことを選択することで、ヒートポンプ室外機３ａから低温外気を獲得することができる。
【００３１】
なお、切り換え弁１０の切り換えは居住者によって手動で操作することとしてもよいし、モータやソレノイド等のアクチュエータにより駆動し、その操作を電源スイッチによって行うようにしてもよい。更に、図示しない温度センサ（外気温度、集熱空気温度、外気取入配管５内の温度などを検出）による温度情報及び／又はカレンダ機能による現在日時情報（月日だけでなく、昼間を示す時間情報も有用）に基づいて前記アクチュエータへの電力供給を制御し、自動で切り換え弁１０の操作を行うようにしてもよい。
【００３２】
また、空調室内機を設けて熱交換器１の給気を空調室内機に供給するようにしてもよい。また、ダンパ６が開かれたときには空気取入口４にて室外機３ａの排気口３ｅを完全に覆い、ダンパ６が閉じられたときには空気取入口４を室外機３ａの排気口３ｅから完全に外す動作機構を設けるなどしてもよいものである。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ヒートポンプ給湯器を利用して建屋の空調を効果的に補助することができ、また、熱交換後排気を利用してヒートポンプ給湯器の成績係数を向上させることができる。また、太陽熱空気集熱器を融合させたシステム形態としても、上記ヒートポンプ給湯器を利用した空調効果の向上と熱交換後排気を利用したヒートポンプ給湯器の成績係数向上を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態の排熱利用換気システムを示した構成図である。
【図２】この発明の第２の実施形態の排熱利用換気システムを示した構成図である。
【符号の説明】
１    熱交換器
２    ダンパ
３    ヒートポンプ給湯器
３ａ  ヒートポンプ室外機
３ｂ  貯湯タンク
４    空気取入口
５    外気取入配管
６    ダンパ
７    排気供給配管
８    ダンパ
９    流路切換ボックス
１０  切り換え弁
１１  太陽熱空気集熱器
１２  集熱供給配管
【図１】
0004753464.tif 000002
【図２】
0004753464.tif 000003