(57)【要約】【課題】自然エネルギである太陽熱及び深夜電力を利用でき、高断熱高気密建物の集中換気システムに容易に組み込むことができる新規な空調システムを提供する。【解決手段】高断熱高気密建物用の空調システムが提供される。この空調システムは、太陽熱を利用して空気を暖める太陽熱集熱手段及び／又は電気を利用して空気を暖める又は冷やす空調装置と、太陽熱集熱手段若しくは空調装置で暖められた空気を導入し、及び／又は空調装置で冷やされた空気を導入し、熱交換により蓄熱又は蓄冷する蓄熱装置と、高断熱高気密建物の外部から導入された空気を蓄熱装置へ入力し、この蓄熱装置において熱交換により温められた又は冷やされた空気を高断熱高気密建物の内部に放出し、さらに、高断熱高気密建物の内部の空気をその外部へ自然に又は強制的に排出する換気装置とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高断熱高気密建物用の空調システムであって、
太陽熱を利用して空気を暖める太陽熱集熱手段及び／又は電気を利用して空気を暖める又は冷やす空調装置と、
前記太陽熱集熱手段若しくは前記空調装置で暖められた空気を導入し、及び／又は前記空調装置で冷やされた空気を導入し、熱交換により蓄熱又は蓄冷する蓄熱装置と、
前記高断熱高気密建物の外部から導入された空気を前記蓄熱装置へ入力し、該蓄熱装置において熱交換により温められた又は冷やされた空気を前記高断熱高気密建物の内部に放出し、さらに、該高断熱高気密建物の内部の空気をその外部へ自然に又は強制的に排出する換気装置と
を備えていることを特徴とする空調システム。
【請求項２】
前記太陽熱集熱手段は、太陽光を受光可能な窓を有する居室からなる集熱室と、太陽光により暖められた室内の空気を前記蓄熱装置へ送り込むファンとを備え、
前記ファンは、前記室内の空気が所定温度以上になると稼働して温風を前記蓄熱装置に流入させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
前記太陽熱集熱手段は、太陽光発電パネルと、該太陽光発電パネルからの電力で駆動可能なファンとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
【請求項４】
前記蓄熱装置は前記高断熱高気密建物の床下に配置されており、前記換気装置の前記高断熱高気密建物の内部への空気導入口と前記蓄熱装置との間に三方弁が設けられており、該三方弁の切替により前記高断熱高気密建物の外部から導入した空気を前記蓄熱装置を通過させずに前記床下に排出するように構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の空調システム。
【請求項５】
前記蓄熱装置は、筐体と、該筐体の内部に設けられ、相変化温度が２０℃〜３０℃の潜熱蓄熱材が封入された蓄熱容器とを備えており、前記筐体の内部には空気流通ダクトと接続できる接続口と、排気口と、空気が移送できる流通経路とが設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の空調システム。
【請求項６】
前記潜熱蓄熱材は、炭素数９〜２３の高級アルカンと炭素数６〜２０の高級アルコールとの混合物であることを特徴とする請求項５に記載の空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱やエアコン熱を蓄熱(蓄冷)しその熱を一定時間保持し、必要に応じて取り出すことができる蓄熱装置を備える空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽熱や深夜電力を利用した蓄熱システムは広く知られている。例えば、住宅等の建物に設けられ、太陽熱を潜熱蓄熱材に効率良く蓄熱できると共に、快適な居住環境を形成することが可能な蓄熱システムが提案されている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に記載の蓄熱システムは、太陽熱を受ける箇所に設置されると共に、潜熱蓄熱材に熱を蓄えるための蓄熱部と、壁面又は床面等の仕上げ材の裏側に設置されるとともに、蓄熱部から移送された熱を放出するための放熱部と、蓄熱部と放熱部との間で潜熱蓄熱材を循環させる循環手段とを備えている。
【０００４】
また、床下に設置された潜熱蓄熱材に深夜電力を利用したエアコン熱を貯め、昼間はその熱を送風機により床下に放熱させる床下暖房システムが提案されている（特許文献２）。
【０００５】
特許文献２に記載の床下暖房システムは、床下空間内に配置される潜熱蓄熱体と、潜熱蓄熱体に温風を吹き付けて蓄熱させる温風送風機と、この温風送風機の吹き出し量、吹き出し温度及び稼働時間を含む動作条件を制御可能な制御部と、潜熱蓄熱体に蓄熱された熱の放熱を促進させる送風機とを備えている。これにより、潜熱蓄熱体を利用し、床下空間内に温風を対流させることで床上の室内空間を暖房するように構成されている。
【０００６】
また、夏場に結露の発生を抑制し、カビの発生を防止でき、蓄熱材を用いた建物の空調システムが提案されている（特許文献３）。
【０００７】
特許文献３に記載の建物の空調システムは、暖房運転、冷房運転及び送風運転可能な空調装置と、この空調装置へ居室内又は床下若しくは建物外のいずれか一方から空気を取り込む吸気側三方弁と、蓄熱装置と、この蓄熱装置から居室内又は床下若しくは建物外のいずれか一方へ空気を送り出す排気側三方弁とが建物の床下に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５３０１９０９号公報
【特許文献２】特許第５１０８４１５号公報
【特許文献３】特開２０１４−３７９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年普及しつつある高断熱高気密住宅等の高断熱高気密建物においては、床断熱でなく基礎断熱（床下空間が居室とほぼ同様の熱環境となる構造）がされており、さらに気密性が高まったことにより集中（セントラル）換気システムが設置されている。
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載のシステムは、太陽熱を潜熱蓄熱材に蓄え、蓄えられた熱を循環手段によって壁面や床面等から放出させる構成であり、特許文献２及び３に記載のシステムは、エアコン熱を床下に設置された潜熱蓄熱材に貯め、昼間はその熱を送風機により床下に放熱させる構成であり、上記のような高断熱高気密建物の集中換気システムに適用するものではない。即ち、室外から導入した空気を蓄熱装置に通し、この蓄熱装置で熱交換により加熱又は冷却して室内に放出し、さらに室内の空気を室外へ自然に又は強制的に排出する構成に適用できないという問題点があった。
【００１１】
そこで、本発明は、自然エネルギである太陽熱及び深夜電力を利用でき、高断熱高気密建物の集中換気システムに容易に組み込むことができる新規な空調システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、高断熱高気密建物用の空調システムが提供される。この空調システムは、太陽熱を利用して空気を暖める太陽熱集熱手段及び／又は電気を利用して空気を暖める又は冷やす空調装置と、太陽熱集熱手段若しくは空調装置で暖められた空気を導入し、及び／又は空調装置で冷やされた空気を導入し、熱交換により蓄熱又は蓄冷する蓄熱装置と、高断熱高気密建物の外部から導入された空気を蓄熱装置へ入力し、この蓄熱装置において熱交換により温められた又は冷やされた空気を高断熱高気密建物の内部に放出し、さらに、高断熱高気密建物の内部の空気をその外部へ自然に又は強制的に排出する換気装置とを備えている。
【００１３】
このように、太陽熱集熱手段若しくは空調装置で暖められた空気を導入し、及び／又は空調装置で冷やされた空気を導入し、熱交換により蓄熱装置に蓄熱又は蓄冷し、建物の換気システムを利用して高断熱高気密建物の外部から導入した空気を蓄熱装置へ入力し、蓄熱装置で熱交換により温められた又は冷やされた空気を高断熱高気密建物の内部に放出し、さらに高断熱高気密建物の内部の空気をその外部へ自然に又は強制的に排出することで、自然エネルギを活用することができると共に、単価の安い深夜電力を利用することで冷暖房コストの削減を図ることができる。また、建物の換気システムを利用することで、新たな空気移送手段（ファン）を設ける必要がなく、高断熱高気密建物の内部に快適な温度環境を提供することができる。
【００１４】
太陽熱集熱手段は、太陽光を受光可能な窓を有する居室からなる集熱室と、太陽光により暖められた室内の空気を蓄熱装置へ送り込むファンとを備え、ファンは、室内の空気が所定温度以上になると稼働して温風を蓄熱装置に流入させるように構成されていることが好ましい。これにより、居室を利用して太陽熱を集熱することができ、専用の太陽熱集熱装置を設置する必要がなく、コストを削減することが可能である。
【００１５】
太陽熱集熱手段は、太陽光発電パネルと、この太陽光発電パネルからの電力で駆動可能なファンとを備えていることが好ましい。これにより、ファンを駆動する電力を節約することができる。
【００１６】
蓄熱装置は、高断熱高気密建物の床下に配置されており、換気装置の高断熱高気密建物の内部への空気導入口と蓄熱装置との間に三方弁が設けられており、この三方弁の切替により高断熱高気密建物の外部から導入した空気を蓄熱装置を通過させずに床下に排出するように構成されていることが好ましい。これにより、熱交換を行うか否かを任意に設定することができる。
【００１７】
蓄熱装置は、筐体と、この筐体の内部に設けられ、相変化温度が２０℃〜３０℃の潜熱蓄熱材が封入された蓄熱容器とを備えており、筐体の内部には空気流通ダクトと接続できる接続口と、排気口と、空気が移送できる流通経路とが設けられていることが好ましい。これにより、ダクトから自然エネルギを取り込むことで潜熱蓄熱材の調温を可能とする。潜熱蓄熱材の相変化温度を２０℃〜３０℃に選定したのは、四季を通して、室内温度は２０℃〜３０℃であれば、快適な日常生活を過ごせるからであり、室温が２４℃〜２８℃であれば、特に最適な住環境が得られる。
【００１８】
潜熱蓄熱材は、炭素数９〜２３の高級アルカンと炭素数６〜２０の高級アルコールとの混合物であることも好ましい。このように特定の炭素数を有する有機系混合物を選定することにより、各物質単独において存在する融解／凝固のバラツキを大幅に低減しつつ、外気が有する熱又は冷熱と潜熱蓄熱材との熱交換が効率的に行なえ、充分な融解作用と凝固作用とが得られるものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る空調システムは、太陽熱集熱手段若しくは空調装置で暖められた空気を導入し、及び／又は空調装置で冷やされた空気を導入し、熱交換により蓄熱装置に蓄熱又は蓄冷し、建物の換気システムを利用して高断熱高気密建物の外部から導入した空気を蓄熱装置へ入力し、蓄熱装置で熱交換により温められた又は冷やされた空気を高断熱高気密建物の内部に放出し、さらに高断熱高気密建物の内部の空気をその外部へ自然に又は強制的に排出することで、自然エネルギを活用することができると共に、単価の安い深夜電力を利用することで冷暖房コストの削減を図ることができる。また、建物の換気システムを利用することで、新たな空気移送手段（ファン）を設ける必要がなく、室内に快適な温度環境を提供することができる。
【００２０】
また、本発明に用いた蓄熱装置では、空気を移送させることで、自然エネルギである外気の温熱又は冷熱を蓄熱容器内の潜熱蓄熱材に蓄熱させることにより、比較的簡単に必要なときにその熱を取り出して室内を調温することができる。また、外気を使用して室内の調温を行なうことができるため、省エネルギで、経済的である。さらに、比較的簡単な構造であり、かつ製造が容易である等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る空調システムの構成を概略的に示す図である。
【図２】図１の空調システムの構成を模式的に示す説明図である。
【図３】図１の空調システムに用いた蓄熱装置の構成を概略的に示す斜視図である。
【図４】図１の空調システムに用いた蓄熱装置の蓄熱容器の構成を概略的に示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る空調システムの構成を概略的に示す図である。
【図６】図５空調システムの構成を模式的に示す説明図である。
【図７】図５の空調システムに用いた蓄熱装置の構成を概略的に示す斜視図である。
【図８】図５の空調システムに用いた蓄熱装置の筐体を模式的に示す説明図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る空調システムの構成を概略的に示す図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る空調システムの構成を概略的に示す図である。
【図１１】蓄熱装置の他の構成例を概略的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る空調システムを実施するための形態を、図を参照して説明する。
【００２３】
図１は本発明の第１の実施形態に係る空調システム１００を示しており、同図は空調システム１００が戸建ての高断熱高気密の家屋に設置された状態を示している。図２は空調システム１００の構成を模式的に示している。
【００２４】
図１及び図２に示すように、空調システム１００は、太陽光の熱を利用して空気を暖めて集熱する太陽熱集熱手段としての太陽熱集熱装置１０と、電気を利用して空気を暖め又は冷やすための空調装置２０と、太陽熱集熱装置１０若しくは空調装置２０で暖められた空気を導入し、及び／又は空調装置２０で冷やされた空気を導入し、熱交換により蓄熱又は蓄冷する蓄熱装置３０と、室外から導入した空気を蓄熱装置３０に通過させ、蓄熱装置３０で熱交換により温められた又は冷やされた空気を室内に放出し、さらに室内の空気を室外へ自然に又は強制的に排出する換気システム４０とを備えている。
【００２５】
太陽熱集熱装置１０は、受光パネルを有し、太陽光の熱を利用して空気を暖めて集熱するものである。この太陽熱集熱装置１０は、南壁面に取り付けられ、ダクトを介して蓄熱装置３０に接続されている。太陽熱集熱装置１０において、取り入れられた屋外又は室内の空気は太陽熱で暖められ、この温風がダクトを介して蓄熱装置３０に流れるように構成されている。太陽熱集熱装置１０には温度センサが取り付けられ、設定温度以上（例えば、３０℃以上）になると電動ファンが稼働して温風を蓄熱装置３０に流入させるように構成されている。なお、太陽熱集熱装置１０が太陽光発電パネルを有するように構成しても良い。この場合、太陽光発電パネルでの発電を利用して、電動ファンＦを駆動することができ、外部電力を使用することなく蓄熱することができ、太陽エネルギの利用効率がより高まり、経済的である。
【００２６】
空調装置２０は、例えば、一般的な家庭用エアコンを用いて構成することができる。この空調装置２０は、床下に設置され、空気吹き出し口付近にダクトを設置し、このダクトを介して蓄熱装置３０に接続されている。家庭用エアコンには、送風用のファンＦが内蔵されており、ダクトを介して温風（又は冷風）を蓄熱装置３０に送り込むことができる。
【００２７】
蓄熱装置３０は、筐体内部に通気経路を設けて潜熱蓄熱材（ＰＣＭ：Phase Change Material）を設置したものであり、床下に設置されている。この蓄熱装置３０は、図３に示すように、矩形状の筐体３１を備えており、その内部の下段には、扁平状の蓄熱容器３２が設けられている。筐体３１の側面（図３にて向かって右壁面）には、空気流通ダクト(図示せず)と接続するためのダクト接続口３３が、さらに左壁面には排気口３４（図では左壁面にほぼ全面開放されている形状）が形成されている。図３において、筐体内部の構成の一部を省略して示している。なお、排気口３４は、ダクト接続口３３と同一形状に形成されてもよい。
【００２８】
また、筐体３１の内部壁面には図４に示す蓄熱容器３２を挿入し保持するための係止部としての溝３６が一定間隔で形成されている。蓄熱容器３２が一定間隔の隙間をもってセットされることにより、この隙間が空気の流通経路３５として機能している。空気はダクト接続口３３から入り、流通経路３５を経由して排気口３４に向かって流れる。また、筐体３１は、図３に示すように分割ラインＬで示す面で２つに分割される右側筐体３１ａと左側筐体３１ｂとから構成されている。本発明はこれに限定されるものではない。場合によって、３つ以上に分割されても良い。
【００２９】
蓄熱装置３０の筐体３１は、例えば、合板、合成樹脂板、又は鉄板等で製作され、この例では幅が約１００ｃｍ、長さが約２００ｃｍ、高さが約３０ｃｍ（容量が約０．６ｍ３）であり、内部には、蓄熱材が封入されたプラスチック（塩化ビニールやＰＥ等）製の容器（例えば、幅が約５０ｃｍ、長さが約３０ｃｍ、厚さが約１ｃｍ、容量が約１５００ｃｍ３、潜熱蓄熱材の内容量が約１ｋｇ）が通気経路（例えば、約１ｃｍの高さ）を確保した状態で、２００個程度積層されている。積層は、例えば横方向に２個×長さ方向７個×高さ方向に約１ｃｍの高さの通気経路を確保して１５個程度積層されている。図２に示すように、蓄熱装置３０の一方側（左側）から太陽熱集熱装置１０及び空調装置２０の温風を送り込み、反対側（右側）から空気を床下へ放出する。
【００３０】
筐体３１は、断熱性を有することが好ましく、例えば、押し出し発泡ポリスチレンフォームやビーズ法ポリスチレンフォーム（厚さ２０〜１００ｍｍ程度）等で形成されている。断熱材を用いることにより、蓄熱効果を高めると共に、潜熱蓄熱材に熱を保持させ、必要な時にこの熱を取り出すことが可能となる。なお、筐体３１は新たに製作しなくても良い。この場合、床下全体を箱体として利用することが可能である。例えば、筐体３１の上面として１階の床面を活用し、下面として土間床（基礎）面のコンクリート面を活用し、両側面として基礎の立ち上がり面を活用し、前後側面のみ新たに合板等で区切って筐体を構成することができる。
【００３１】
また、図３に示すように、筐体３１の内部に配置された蓄熱容器３２とダクト接続口３３との間に、ある程度の空間を有するチャンバ３７を設けることが好ましい。このようなチャンバ３７を設けることで、流入された空気が蓄熱容器３２間に形成された流通経路３５に分岐又は分散されるので、全体としての熱交換率が高まる。蓄熱容器３２とダクト接続口３３との間には、例えば、約２００ｍｍの間隙の空間が形成されている。そして、チャンバ３７は各蓄熱容器３２間に形成された流通経路３５と連通している。
【００３２】
蓄熱容器３２は、本実施形態では塩化ビニールのブロー成形品で構成されている。なお、蓄熱容器３２の素材は、このようなプラスチック材料に限定されることなく、アルミ等の金属材料であっても良い。
【００３３】
蓄熱容器３２内には利用目的に応じた相変化温度（融点または凝固点）を有する潜熱蓄熱材が封入されている。このような潜熱蓄熱材としては、硫酸ナトリウム＋水塩（芒硝）、酢酸ナトリウム等の無機系材料、又はパラフィン、脂肪酸等の有機系材料が適宜使用される。
【００３４】
蓄熱装置３０は、住宅の室内環境を保持するために使用することを想定しており、太陽熱で暖められた空気や夜間冷気等の自然エネルギ（空気）で調温（コンディショニング）すると共に、深夜電力を利用して空調装置２０で調温することも可能である。このため、相変化温度が２０℃〜３０℃の潜熱蓄熱材を用いることが最適であり、これには、炭素数９〜２３の高級アルカンと炭素数６〜２０の高級アルコールの混合物を主成分とした製品が好適である。このうち、特に限定されないが、相変化温度が２０〜２２℃であることから、ｎ−オクタデカン（炭素数１８の高級アルカン）とラウリルアルコール（炭素数１２の高級アルコール）の混合物が好ましく、相変化時の挙動のばらつきが低減し、安定する観点から、これら混合物中に占めるラウリルアルコールのモル分率が６５〜８９モル％であることが特に好ましい。また、相変化温度が２６〜２８℃であることから、ｎ−オクタデカン（炭素数１８の高級アルカン）とミリスチルアルコール（炭素数１４の高級アルコール）の混合物も好ましく、相変化時の挙動のばらつきが低減し、安定する観点から、これら混合物中に占めるミリスチルアルコールのモル分率が１０〜３９モル％であることが特に好ましい。高級アルカン及び高級アルコールが有する高い潜熱量を保持しながら、融解温度を調整することが可能となり、両者を所定量混合することにより、高級アルコール、高級アルカンの各々が単体の場合に生じる融解／凝固のバラツキを大幅に低減することが可能となる。
【００３５】
なお、蓄熱装置３０として住宅において火災の危険性の低い場所（床下等）に設置することを前提として潜熱蓄熱材を選定しているが、有機系材料は一般的に燃えやすい傾向にある。このため、蓄熱装置３０を室内に設置する場合には、蓄熱量や耐久性（相変化を繰り返した場合の劣化の度合）はやや劣るが、無機系の材料、例えば芒硝と尿素の混合物等を用いることがより望ましい。
【００３６】
換気システム４０は、本実施形態においては、高断熱高気密住宅における集中（セントラル）換気システムであり、居室天井裏等に設置された換気ユニット４１とダクト４２とで家全体の換気を行うシステムである。本実施形態で示した換気システム４０は、第１種換気システムであり、屋外側の空気の取り込み（吸気）と屋内の空気の排出（排気）とのいずれをも換気ユニットに設置されているファンＦで行う換気方式である。なお、換気システム４０は、第１種換気システムに限定されるものではなく、吸気として外気を送風機で床下に供給し、排気としてトイレや浴室に設けられている排気口から空気を自然に排出する換気方式である第２種換気システムであっても良い。また、換気システム４０は、必要に応じて、風量が一定になるように自動制御可能なファンを用いても良い。
【００３７】
また、図１に示すように、換気システム４０の室内への空気導入口と蓄熱装置３０との間に三方弁４３が設けられ、この三方弁４３の切替により室外から導入した空気を蓄熱装置３０を通過させずに床下に排出するように構成されている。例えば、太陽熱集熱装置１０及び／又は空調装置２０から蓄熱又は蓄冷を行っている時間帯は、換気システム４０からの空気を蓄熱装置３０を介さずに床下に吹き出し、蓄熱又は蓄冷を行っていない時間帯は、蓄熱装置３０に空気を流し、蓄熱した熱（冷）と熱交換（放熱／冷）させる。三方弁４３の切替は、手動又は電動で行うことができる。
【００３８】
また、第１種換気システムは、通常、外気から取り入れた空気を室内からの排出空気と熱交換させて室内側に吹き出すように構成されているが、外気の温度が低い場合は、換気システムの熱交換だけでは十分に温まらず、冷たい空気が室内に流れ込むことがある。換気システムの熱交換率は一般的に７０％前後であり、例えば、室内温度が２０℃、外気温度が０℃の場合、室内に吹き出される空気の温度は１４℃前後となり冷たく感じられる。これに対して、本発明においては、この室内に吹き出される空気を蓄熱装置に通し、蓄熱した熱と熱交換させることによって温度を高める（夏場は低める）ことができる。
【００３９】
なお、蓄熱装置３０を通して床下に排出された空気は、床面や壁面に設けられた通気口から居室等の室内に入り、この後ユーティリティーゾーン（洗面、トイレ等）を経由して、換気システム４０に吸い込まれ、換気ユニットで「吸気」と熱交換されて「排気」される。
【００４０】
次に、本実施形態に係る空調システム１００の冬季及び夏季の稼働パターンの例を説明する。
【００４１】
冬季に空調システム１００を稼働する場合、例えば、日中（１０：００〜１５：００の時間帯）は、蓄熱装置３０を太陽熱集熱装置１０からの蓄熱に専念させために、三方弁４３を蓄熱装置３０への経路を閉止するように切り替える。夕方から夜間にかけて（１６：００〜２２：００の時間帯）は、三方弁４３を切替えて換気システムから吸い込んだ空気を蓄熱装置３０に通過させ熱交換させる。また、深夜から朝方にかけて（２３：００〜６：００の時間帯）は、深夜電力を利用して蓄熱させ、朝方（７：００〜９：００の時間帯）に換気システム４０からの空気と熱交換する。このため、三方弁４３を一箇所設置し、タイマーによる切り替え（一日２回）を行う。
【００４２】
上述したように、冬季の日中に太陽熱集熱装置１０で暖められた２５℃〜６０℃の空気が蓄熱装置３０に引き込まれることで蓄熱し、例えば夜間に床暖房として利用したい場合、排気口３４から熱を供給して床を暖めることができ、また、室内を暖めることができる。
【００４３】
夏季に空調システム１００を稼働する場合、太陽熱集熱装置１０を稼働させず、深夜から朝方にかけて（２３：００〜６：００の時間帯）は、深夜電力を利用して蓄冷を行う。朝方から夜間にかけて（７：００〜２２：００の時間帯）は、換気システム４０からの空気と熱交換させる。
【００４４】
なお、本実施形態に係る空調システム１００において、夏季に、太陽熱集熱装置１０を用いて、夜間冷気を蓄冷する場合は、深夜から朝方の比較的涼しい夜間外気（冷気）を蓄冷し、それを日中は蓄熱装置３０により保持しておき、夜間就寝前に室内にこの冷気を吹き出すように構成すれば、室内を快適に保つことができる。
【００４５】
このように本実施形態においては、空調システム１００は、太陽光の熱を利用して空気を暖めて集熱する太陽熱集熱装置１０と、電気を利用して空気を暖め又は冷やすための空調装置２０と、太陽熱集熱装置１０若しくは空調装置２０で暖められた空気を導入し、及び／又は空調装置２０で冷やされた空気を導入し、熱交換により蓄熱又は蓄冷する蓄熱装置３０と、室外から導入した空気を蓄熱装置３０を通過させ、蓄熱装置３０で熱交換により暖め又は冷やして室内に放出し、さらに室内の空気を室外へ自然に又は強制的に排出する換気システム４０とを備えている。これにより、自然エネルギを活用することができると共に、単価の安い深夜電力を利用することで冷暖房コストの削減を図ることができる。また、建物の換気システム４０を利用することで、新たな空気移送手段（ファン）を設ける必要がなく、室内に快適な温度環境を提供することができる。
【００４６】
太陽熱集熱装置１０には、太陽光発電パネルと、この太陽光発電パネルからの電力で駆動可能なファンとを備えていることにより、ファンを駆動する電力を節約することができる。
【００４７】
蓄熱装置３０は、床下に配置されており、換気システム４０の室内への空気導入口と蓄熱装置３０との間に三方弁４３が設けられ、この三方弁４３の切替により室外から導入した空気を蓄熱装置３０に通過させず床下に排出するように構成されていることにより、熱交換を行うか否かを任意に設定することができる。
【００４８】
蓄熱装置３０は、筐体３１と、この筐体３１の内部に設けられ、相変化温度が２０℃〜３０℃の潜熱蓄熱材が封入された蓄熱容器３２とを備えており、筐体３１の内部には空気流通ダクトと接続可能に構成された接続口３３と、排気口３４と、空気を移送できる流通経路３５とが設けられていることにより、ダクトから自然エネルギを取り込むことで蓄熱材の調温を可能とし、かつ筐体３１により蓄熱性を向上させている。潜熱蓄熱材の相変化温度を２０℃〜３０℃に選定したのは、四季を通して、室内温度は２０℃〜３０℃であれば、快適な日常生活を過ごせるからであり、室温が２４℃〜２８℃であれば、特に最適な住環境が得られる。
【００４９】
潜熱蓄熱材は、炭素数９〜２３の高級アルカンと炭素数６〜２０の高級アルコールとの混合物であることにより、各物質単独において存在する融解／凝固のバラツキを大幅に低減しつつ、外気が有する熱又は冷熱と潜熱蓄熱材との熱交換が効率的に行なえ、充分な融解作用と凝固作用とが得られる。
【００５０】
なお、本実施形態において、蓄熱装置３０を２つ以上互いに連結して設けても良いことは明かである。
【００５１】
図５は本発明の第２の実施形態に係る空調システム２００を示しており、図６は空調システム２００の構成を模式的に示している。図７及び図８は空調システム２００に用いた蓄熱装置３０Ａの構成を示している。
【００５２】
図５及び図６に示すように、空調システム２００は、太陽光の熱を利用して空気を暖めて集熱する太陽熱集熱装置１０と、電気を利用して空気を暖め又は冷やすための空調装置２０と、太陽熱集熱装置１０若しくは空調装置２０で暖められた空気を導入し、及び／又は空調装置２０で冷やされた空気を導入し、熱交換により蓄熱又は蓄冷する蓄熱装置３０Ａと、室外から導入した空気を蓄熱装置３０Ａを通過させ、蓄熱装置３０Ａで熱交換により暖め又は冷やして室内に放出し、さらに室内の空気を室外へ自然に又は強制的に排出する換気システム４０とを備えている。
【００５３】
この空調システム２００において、蓄熱装置３０Ａは互いに交差する２つの空気通路を有し、太陽熱集熱装置１０及び空調装置２０からの空気と、換気システム４０からの空気とは交差して蓄熱装置３０Ａ内を流れるように構成されている。この空調システム２００のその他の構成は、上述した空調システム１００の場合と同様である。
【００５４】
蓄熱装置３０Ａは、４つの蓄熱ユニットＰＣＭ（Ａ）、ＰＣＭ（Ｂ）、ＰＣＭ（Ｃ）及びＰＣＭ（Ｄ）を用いており、各蓄熱ユニットにおいて、空気が２方向（前後、左右のＸＹ方向）に流れるように構成されている。図７及び図８に示すように、筐体３１Ａの４つの側面にダクト接続口３３ｘ、排気口３４ｘ、吸気口３３ｙ、及び排気口３４ｙがそれぞれ設けられている。即ち、筐体３１Ａの第１の側面（図７において右手前壁面）には、空気流通ダクト(図示せず)と接続するためのダクト接続口３３ｘが、第２の側面（図７において左奥壁面）には排気口３４ｘが形成されており、第３の側面（図７において左手前壁面）には吸気口３３ｙが、第４の側面（図７において右奥壁面）には排気口３４ｙが形成されている。さらに、内部壁面には、蓄熱容器３２を挿入し保持するための係止部としての溝３６が一定間隔で形成されている。これら溝３６に複数の蓄熱容器３２が挿入され係止されている。蓄熱容器３２が一定間隔の隙間をもってセットされることにより、この隙間が空気の流通経路として機能している。
【００５５】
蓄熱装置３０Ａの各蓄熱ユニットＰＣＭ（Ａ）、ＰＣＭ（Ｂ）、ＰＣＭ（Ｃ）及びＰＣＭ（Ｄ）は、特に、図７に示すように、筐体３１Ａの内部に蓄熱容器３２を挿入し取り付けるための係止部（溝６又は切欠き部）がＸ方向に沿って一定間隔で形成されており、この係止部に蓄熱容器３２を挿入されて係止されるように構成されている。これにより四方から空気が流れる流通経路が形成される。Ｘ方向とＹ方向との流通経路を形成するため、例えば、図示したＸ方向メクラ板（流通経路を塞ぐ板）３８ｘとＹ方向メクラ板３８ｙとが溝３６の間に交互に設置されている。このようなＹ方向メクラ板３８ｙによってＸ方向流通経路３５ｘが、Ｘ方向メクラ板３８ｘによってＹ方向流通経路３５ｙが互いに交互に形成されている。
【００５６】
このように本実施形態においては、蓄熱装置３０Ａを使用する場合、各蓄熱ユニットにおいて、ダクト接続口３３ｘから太陽熱集熱装置１０及び空調装置２０で暖められた（冷やされた）空気が取り込まれ、蓄熱容器３２内の潜熱蓄熱材に蓄熱されると共に排気口３４ｘに向かって流通経路を経由して送出される。一方、蓄えられた熱は、吸気口３３ｙから導入された空気と熱交換され、排気口３４ｙに向かって流通経路を経由して送出される。本実施形態の蓄熱装置３０Ａは、２方向に空気が流れる構造となっているため、蓄熱容器３２の厚さが第１の実施形態より薄い形状とすること（１０〜２０ｍｍ程度）が、熱交換効率を向上させる点から好ましい。なお、本実施形態のダクト接続口３３ｘ、排気口３４ｘ、吸気口３３ｙ及び排気口３４ｙは、ダクト接続口３３ｘと同一形状（φ１５０ｍｍ）に形成されているが、ダクト接続口３３ｘを除いて同一形状とする必要はない。即ち、排気口３４ｘ、吸気口３３ｙ及び排気口３４ｙは、空気ダクトと接続する形状に構成する必要はない。
【００５７】
これにより、本実施形態における空調システム２００は、熱交換効率を大幅に向上することができる。本実施形態の空調システム２００のその他の効果は、第１の実施形態における空調システム１００の場合と同様である。
【００５８】
図９は本発明の第３の実施形態に係る空調システム３００を示している。図９に示すように、空調システム３００は、太陽光の熱を利用して空気を暖めて集熱する太陽熱集熱手段１０Ａと、電気を利用して空気を暖め又は冷やすための空調装置２０と、太陽熱集熱手段１０Ａ若しくは空調装置２０で暖められた空気を導入し、及び／又は空調装置２０で冷やされた空気を導入し、熱交換により蓄熱又は蓄冷する蓄熱装置３０Ａと、室外から導入した空気を蓄熱装置３０Ａを通過させ、蓄熱装置３０Ａで熱交換により暖め又は冷やして室内に放出し、さらに室内の空気を室外へ自然に又は強制的に排出する換気システム４０とを備えている。
【００５９】
この空調システム３００において、太陽熱集熱手段１０Ａは、太陽光を受光可能な窓Ｗを有する居室からなる集熱室１１Ａと、太陽光により暖められた室内の空気を蓄熱装置３０Ａへ送り込むファン１２Ａとから構成されている。この空調システム３００のその他の構成は、上述した空調システム２００の場合と同様である。
【００６０】
集熱室１１Ａは、例えば、太陽光を受光可能な窓Ｗを有する南向きの居室を用いて、昼間に窓Ｗを介して太陽光が照射されると、室内の空気が暖められる。この暖められた室内の空気の熱を利用することができる。
【００６１】
ファン１２Ａは、温度センサ付きのクロスファンであり、室内の空気が所定温度（例えば、２７℃）以上になると、稼働して温風を蓄熱装置３０Ａに流入させるように構成されている。
【００６２】
このように本実施形態においては、太陽熱集熱手段１０Ａを使用する場合、昼間に窓Ｗを介して太陽光が照射されると、室内の空気が暖められ、この暖められた室内の空気の熱を利用することができる。これにより、居室を太陽熱集熱装置（手段）として利用することで、専用の太陽熱集熱装置を設置する必要がなく、コストを削減することができる。本実施形態の空調システム３００のその他の効果は、第２の実施形態における空調システム２００の場合と同様である。
【００６３】
図１０は本発明の第４の実施形態に係る空調システム４００を示しており、同図は空調システム４００が例えば集合住宅の１つの部屋に設置された状態を示している。図１０に示すように、空調システム４００は、太陽光の熱を利用して空気を暖めて集熱する太陽熱集熱手段１０Ａと、太陽熱集熱手段１０Ａで暖められた空気を導入し、熱交換により蓄熱する蓄熱装置３０と、室外から導入した空気を蓄熱装置３０を通過させ、蓄熱装置３０で熱交換により暖めて室内に放出し、さらに室内の空気を室外へ自然に又は強制的に排出する換気システム４０とを備えている。
【００６４】
この空調システム４００において、太陽熱集熱手段１０Ａは、太陽光を受光可能な窓Ｗを有する居室からなる集熱室１１Ａと、太陽光により暖められた室内の空気を蓄熱装置へ送り込むファン１２Ａとから構成されている。また、空調装置２０を設けておらず、さらに蓄熱装置３０は居室内の押入れ等の下段からなる収納部１３Ａに配置されている。この場合、ファン１２Ａは、例えば収納部１３Ａの下部に設けられている。また、収納部１３Ａの上部には、蓄熱装置３０で熱交換により暖められた空気を室内に放出するための排気口１４Ａが設けられている。排気口１４Ａには面格子が設けられている。この空調システム４００の集熱室１１Ａ及びファン１２Ａの構成は、上述した空調システム３００の場合と同様である。その他の構成は、上述した空調システム１００の場合と同様である。なお、空調システム４００において、蓄熱装置３０の代わりに、蓄熱装置３０Ａを用いても良い。また、空調システム４００の設置は集合住宅の部屋に限定されるものではない。
【００６５】
このように本実施形態においては、昼間に窓Ｗを介して太陽光により暖められた室内の空気の熱を利用することができる。これにより、専用の太陽熱集熱装置を設置する必要がなく、コストを削減することができる。蓄熱装置３０を居室内の押入等の収納部１３Ａに配置することで、設置作業が容易になる。また、集合住宅にも設置することができる。
【００６６】
なお、以上述べた実施形態において、太陽熱集熱装置１０は、南壁面に取り付けられている例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、太陽熱集熱装置１０を屋根面に配置するようにしても良い。
【００６７】
また、以上述べた実施形態において、必要に応じて、太陽熱集熱装置１０及び空調装置２０と蓄熱装置３０又は３０Ａとの間のダクトに補助ファンを設けても良い。
【００６８】
また、以上述べた第１及び第２の実施形態に係る空調システム１００及び２００には、図１１に示す小型の蓄熱装置３０Ｂを複数用いて蓄熱装置３０を構成するようにしても良い。図１１において、各部は図３と同じ符号を用いている。
【００６９】
さらに、以上述べた第１〜第３の実施形態に係る空調システム１００〜３００において、太陽熱集熱装置１０（太陽熱集熱手段１０Ａ）及び空調装置２０を備えた例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、太陽熱集熱装置１０（太陽熱集熱手段１０Ａ）と空調装置２０のいずれか一方を備える構成にしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の空調システムは、集合住宅、戸建住宅、及び事務所等の建屋の空調システムに利用でき、システム全体が簡素化されるだけでなく、高断熱高気密性住宅において、より省エネルギや冷房費軽減、快適性の向上を図れる効果を有するものである。
【符号の説明】
【００７１】
１０  太陽熱集熱装置
１０Ａ  太陽熱集熱手段
１１Ａ  集熱室
１２Ａ  ファン
１３Ａ  収納部
１４Ａ  排気口
２０  空調装置
３０、３０Ａ、３０Ｂ  蓄熱装置
３１、３１Ａ  筐体
３１ａ  右側筐体
３１ｂ  左側筐体
３２  蓄熱容器
３３、３３ｘ  ダクト接続口
３３ｙ  吸気口
３４、３４ｘ、３４ｙ  排気口
３５  流通経路
３５ｘ  Ｘ方向流通経路
３５ｙ  Ｙ方向流通経路
３６  溝（係止部）
３７  チャンバ
３８ｘ  Ｘ方向メクラ板
３８ｙ  Ｙ方向メクラ板
４０  換気システム
４１  換気ユニット
４２  ダクト
４３  三方弁
１００、２００、３００、４００  空調システム
Ａ  空気（外気）
Ｆ  ファン
Ｗ  窓
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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