(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプ式給湯装置と除湿装置とが備えられ、
除湿装置は、除湿処理通路部と、再生処理通路部と、これら除湿処理通路部と再生処理通路部とにわたすように設けられた除湿素子とを備え、
除湿装置の再生処理通路部において、除湿素子よりも上流側に、太陽熱によって昇温させた空気が送り込まれ、この昇温空気が、除湿素子を通過した後、前記ヒートポンプ式給湯装置の蒸発器を通過するものとなされていることを特徴とする太陽熱利用システム。
【請求項２】
前記除湿処理通路部に冷却用熱交換器が備えられ、この冷却用熱交換器には、前記ヒートポンプ式給湯装置に供給される又は供給された未昇温水が流通され、除湿処理通路部の空気がこの未昇温水と熱交換して冷却されるものとなされている請求項１に記載の太陽熱利用システム。
【請求項３】
前記冷却用熱交換器を流通して昇温された昇温水が、前記給湯装置に送られるものとなされている請求項２に記載の太陽熱利用システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽熱利用システムに関する。
【０００２】
【従来の技術及び課題】
従来より、太陽熱を利用した各種システムが提供されている。本発明は、かかる背景において、太陽熱のより一層の有効利用を図ることができるようにすることを課題とする。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、ヒートポンプ式給湯装置と除湿装置とが備えられ、
除湿装置は、除湿処理通路部と、再生処理通路部と、これら除湿処理通路部と再生処理通路部とにわたすように設けられた除湿素子とを備え、
除湿装置の再生処理通路部において、除湿素子よりも上流側に、太陽熱によって昇温させた空気が送り込まれ、この昇温空気が、除湿素子を通過した後、前記ヒートポンプ式給湯装置の蒸発器を通過するものとなされていることを特徴とする太陽熱利用システムによって解決される。
【０００４】
即ち、このシステムは、太陽熱で昇温させた空気を、除湿装置における除湿素子の再生と、ヒートポンプ式給湯装置の蒸発器の熱交換効率の向上とに有効利用したものであり、特に、梅雨期や夏期において、太陽熱を有効利用することができる。のみならず、除湿素子を通過して湿度の高められた昇温空気がヒートポンプ式給湯装置の蒸発器を通過するものとなされているから、蒸発器の熱交換効率を高いものにすることができる。しかも、蒸発器を通過させる前の昇温空気を除湿素子の再生に利用するものであるから、除湿素子を効率良く再生することができる。
【０００５】
また、上記の課題は、ヒートポンプ式給湯装置と除湿装置とが備えられ、
太陽熱によって昇温させた空気が、前記ヒートポンプ式給湯装置の蒸発器を通過するようになされており、
前記除湿装置は、除湿処理通路部と、再生処理通路部と、これら除湿処理通路部と再生処理通路部とにわたすように設けられた除湿素子とを備え、
再生処理通路部において、除湿素子よりも上流側に、再生用熱交換器が備えられ、この再生用熱交換器には、前記ヒートポンプ式給湯装置によって昇温させた昇温水が流通され、この昇温水と熱交換して昇温された空気が除湿素子を通過し、除湿素子を再生するものとなされていることを特徴とする太陽熱利用システムによって解決される。
【０００６】
このシステムも、上記のシステムと同様に、太陽熱で昇温させた空気を、ヒートポンプ式給湯装置の蒸発器の熱交換効率の向上と、除湿装置における除湿素子の再生とに有効利用したものであり、特に、梅雨期や夏期において、太陽熱を有効利用することができる。特に、除湿装置における除湿素子の再生を、間接的ではあるが、太陽熱を利用して再生する構成としているから、ボイラーで加熱した昇温水を再生用熱交換器に通す場合に比べてエネルギーコストを低く抑えることができる。
【０００７】
上記の各システムにおいて、除湿処理通路部に冷却用熱交換器が備えられ、この冷却用熱交換器には、前記ヒートポンプ式給湯装置に供給される又は供給された未昇温水が流通され、除湿処理通路部の空気がこの未昇温水と熱交換して冷却されるものとなされている場合は、除湿素子によって熱を付与されて除湿され温められた空気を冷却用熱交換器によってカラッとした涼しい空気にして給気することができる。
【０００８】
この場合に、冷却用熱交換器を流通して昇温された昇温水が、給湯装置に送られるものとなされているときは、給湯装置がコスト的に有利に運転される。
【０００９】
太陽熱によって空気を昇温させる手段としては、例えば、多数の通気孔が分散状態に明けられたプレートを集熱板とし、この集熱板の受光面側に所定の間隔をおいて無孔の透光板が設けられ、集熱板と透光板との間の空間部に空気が導入され、この空気が、集熱板の通気孔を通って集熱板の背面側空間部に送られるものとなされている太陽熱集熱器が、好適に用いられる。特に、この太陽熱集熱器を、集熱板の受光面を太陽の存在する斜め上向き又は上向きにして設置して用いるときは、空気を太陽熱によって非常に効率良く昇温させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
第１実施形態の太陽熱利用システムを示す図１及び図２において、１は太陽熱集熱器、１２はヒートポンプ式給湯装置、１３はその蒸発器、そして、１４が梅雨期や夏期に用いられる除湿装置である。１５は冬期に用いられる潜熱蓄熱壁である。
【００１２】
本実施形態のシステムで使用する太陽熱集熱器１は、図５に示すような構造をしており、２は集熱板である。集熱板２は、太陽光を受ける受光面が黒色系に塗装された例えばアルミニウム等の金属製のプレートからなり、このプレートには、多数の通気孔３…が分散状態に明けられている。この集熱板２の受光面側には、例えばガラスや樹脂などからなる無孔の透光板４が、集熱板２から所定の間隔をおいて備えられ、集熱板２と透光板４との間に受光面側空間部５が形成されている。また、集熱板２の背面側には、設置面６との関係で背面側空間部７が形成されるようになされている。この背面側空間部７は、設置面６とは無関係に、背板を備えさせることで、この背板と集熱板２との間に形成するようにしてもよい。
【００１３】
そして、空気の入口８が受光面側空間部５に開口して備えられると共に、空気の出口９が背面側空間部７に開口して備えられ、空気の出口９側に設けられたファン１０により空気出口９における圧を空気入口８における圧よりも低くすることで、空気が、空気入口８から受光面側空間部５に導入され、集熱板２の通気孔３を通じて背面側空間部７に送り込まれ、そして、空気出口９に引き込まれていくようになされている。
【００１４】
空気入口８と空気出口９とは、受光面側空間部５の空気が集熱板２の各通気孔３…を均等的に通過して背面側空間部７に送り込まれるよう、集熱板２の面方向において、互いに距離をおくように設けられるのが好ましい。特に、集熱器１を図示するように傾斜させて、あるいは、縦向きにして設置する場合は、各空間部５，７内における空気の温度差移動を考慮し、空気入口８を受光面側空間部５内下側に開口させ、空気出口９を背面側空間部７内上側に開口させるとよい。
【００１５】
この集熱器１では、集熱板２が太陽光１１を受けて加熱されると、空気入口８から受光面側空間部５に送り込まれた空気が集熱板２によって昇温され、そして、集熱板２の通気孔３…を通過する際にも昇温され、更に、背面側空間部７に送り込まれて集熱板２によって昇温され、そして空気出口９を通じて取り出される。
【００１６】
この過程において、集熱器１の周囲に風が吹いた場合でも、集熱板２の受光面側には透光板４が備えられているから、集熱板２によって暖められた受光面側の空気が風で吹き飛ばされることはない。従って、集熱板２の受光面側で暖められた空気を逃がしてしまうことがなく、太陽熱を効果的に集めることができる。
【００１７】
また、この集熱器１では、集熱板２の受光面が斜め上向きとなるように集熱器１を設置した場合、あるいは、図示しないが集熱板２の受光面が上向きとなるように集熱器１を設置した場合でも、集熱板２の受光面側には透光板４が備えられているから、集熱板２によって暖められた空気が温度差によって上方に逃げてしまうことがなく、従って、太陽熱を効果的に集めることができる。
【００１８】
更に、集熱板２の受光面側には無孔の透光板４が備えられていることにより、集熱板２の受光面が斜め上向きあるいは上向きあるいは横向きとなるように集熱器１を設置しても、雨水が通気孔３…を通じて集熱板２の背面側に入り込んでしまうこともないし、また、異物が集熱板２の通気孔３…を塞いでしまうこともない。
【００１９】
本実施形態では、図１及び図２に示すように、この太陽熱集熱器１が建物の屋根の傾斜面６に、受光面を斜め上に向けて設置されている。
【００２０】
一方、除湿装置１４は、図１に示すように、除湿処理通路部１６と、再生処理通路部１７とを備えており、これら除湿処理通路部１６と再生処理通路部１７とにわたすように除湿素子１８が備えられている。この除湿素子１８は、回転式除湿素子からなり、回転することによって除湿処理通路部１６と再生処理通路部１７とを交互に行き来するようになっている。
【００２１】
除湿処理通路部１６にはファン１９が設けられ、このファン１９の駆動により、吸込口２０から吸い込まれた屋内空気が除湿素子１８を通過して除湿され、この除湿された空気が、吹出口２１から屋内に返流されることで、屋内を除湿していくようになっている。
【００２２】
除湿素子１８は、自ら回転することによって再生処理通路部１７内で乾燥され、再生される。この再生のため、除湿装置１４の再生処理通路部１７には、ファン１０が設置され、除湿素子１８よりも上流側が太陽熱集熱器１の空気出口９と接続されている。太陽熱集熱器１で昇温された空気は、ファン１０の駆動により、再生処理通路部１７に送り込まれ、除湿素子１８を通過することで、除湿素子１８が乾燥、再生される。
【００２３】
そして、除湿素子１８を通過した昇温空気は、再生処理通路部１７を出た後、ヒートポンプ式給湯装置１２の室外機である蒸発器１３を通過するようになされて、蒸発器１３内を流通する冷媒と熱交換する。２２はそのための吹出口である。
【００２４】
更に、除湿素子１８は、太陽熱集熱器１からの昇温空気によって昇温されるため、そのままでは、除湿処理通路部１６においてこの除湿素子１８を通過した空気は昇温され、屋内の温度を上げてしまうことになるため、本実施形態では、除湿処理通路部１６において、除湿素子１８よりも下流側に冷却用の熱交換器２５が備えられている。この冷却用熱交換器２５は、配管２６，２７を通じてヒートポンプ式給湯装置１２と接続され、ポンプ２８の駆動により、ヒートポンプ式給湯装置１２に供給される又は供給された未昇温水がこの冷却用熱交換器２５に流通され、除湿処理通路部１６において除湿素子１８によって昇温された空気がこの未昇温水と熱交換して冷却され、屋内に吹き出すようになされている。また、冷却用熱交換器２５を通過して昇温された昇温水は、給湯装置１２に送られるようになされている。
【００２５】
一方、潜熱蓄熱壁１５は、図２に示すように、除湿装置１４の再生処理通路部１７と蒸発器１３への吹出口２２とをつなぐ空気通路の中間部に方向切替器２９が介設され、この切替器２９に潜熱蓄熱壁１５が接続され、切替器２９を潜熱蓄熱壁１５の側に切り替えることにより、太陽熱集熱器１で昇温された空気やその熱が、この潜熱蓄熱壁１５を通じて屋内に送り込まれるようになっている。
【００２６】
また、屋内の吸込口２０と吹出口２１は全熱交換換気ユニット３０に接続され、このユニット３０内に備えられたファンにより、屋内が換気されるようになされている。更に、太陽熱集熱器１への空気の供給は、方向切替器３１の切替えによって、梅雨期や夏期は屋外から、冬期は屋内から行うことができるようになっている。
【００２７】
上記の太陽熱利用システムでは、梅雨期や夏期には、図１に示すように、除湿装置１４内の両ファン１０，１９を駆動すると共に、除湿素子１８を回転駆動し、更に、ヒートポンプ式給湯装置１２とポンプ２８を駆動すると、屋内の湿った空気は吸込口２０を通じて除湿装置１４で乾燥され、しかも、冷却用熱交換器２５で冷却されて、カラッとした涼しい空気となって、吹出口２１から屋内に吹き出し、屋内が、温度を上げることなく除湿されていく。また、太陽熱集熱器１によって昇温させた空気は、除湿装置１４における除湿素子１８を乾燥させて再生するのみならず、更に、ヒートポンプ式給湯装置１２の蒸発器１３を通過することで、蒸発器１３における熱交換効率を高め、これにより給湯装置１２は効率良く運転される。また、冷却用熱交換器２５で昇温された水がヒートポンプ式給湯装置１２に送られ、給湯装置１２がコスト的に有利に運転される。
【００２８】
一方、冬期は、図２に示すように、切替器２９を潜熱蓄熱壁１５の側に切り替え、除湿装置１４は、再生処理通路部１７内のファン１０のみを駆動することで、太陽熱集熱器１で昇温された空気が、潜熱蓄熱壁１５に送り込まれ、屋内が暖房される。
【００２９】
図３及び図４に示す第２実施形態の太陽熱利用システムは、太陽熱集熱器１の空気出口９からの昇温空気が、ファン１０によって、直接、即ち除湿装置１４を経由することなく、ヒートポンプ式給湯装置１２の蒸発器１３に吹き出し、蒸発器１３内を流通する冷媒と熱交換を行うようになされている。
【００３０】
そして、除湿装置１４の再生処理通路部１７の上流側に、再生用熱交換器３２が設けられ、この熱交換器を通過することによって昇温された空気によって除湿素子１８を再生するようになされている。この再生用熱交換器３２は、配管３３，３４を通じてヒートポンプ式給湯装置１２と接続され、ポンプ３５の駆動により、ヒートポンプ式給湯装置１２によって昇温させた昇温水が流通し、この昇温水と熱交換して昇温された空気が除湿素子１８を通過して除湿素子１８が再生されるようになされている。即ち、本実施形態の太陽熱利用システムは、上記の第１実施形態のシステムが、太陽熱集熱器１で昇温された空気を直接的に使用して除湿素子１８を再生するようにしているのに対し、太陽熱集熱器１で昇温された空気をヒートポンプ式給湯装置１２を介して間接的に利用して除湿素子１８を再生するようになされている。その他は、概ね、第１実施形態と同様である。
【００３１】
以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、本発明では、除湿装置として、除湿処理用通路部と再生処理用通路部と除湿素子とを備えた各種タイプの除湿装置が用いられてよく、上記の実施形態のように除湿素子を回転させるタイプのものに限られるものではない。また、太陽熱集熱器として、各種タイプのものが用いられてよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、以上のとおりのものであるから、特に梅雨期や夏期においても太陽熱の有効利用を図っていくことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の太陽熱利用システムの梅雨期、夏期の作動状態を示す図である。
【図２】同システムの冬期の作動状態を示す図である。
【図３】第２実施形態の太陽熱利用システムの梅雨期、夏期の作動状態を示す図である。
【図４】同システムの冬期の作動状態を示す図である。
【図５】図（イ）（ロ）はそれぞれ太陽熱集熱器の断面図である。
【符号の説明】
１…太陽熱集熱器
１２…ヒートポンプ式給湯装置
１３…蒸発器
１４…除湿装置
１６…除湿処理通路部
１７…再生処理通路部
１８…除湿素子
２５…冷却用熱交換器
３２…再生用熱交換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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