(57)【要約】【課題】ＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機から発生する冷気と、建物の側壁内空気通路、屋根裏空間等を有効活用して建物の内部空間を冷房する冷房システムを提供する。【解決手段】このＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機の排冷気利用冷房システムは、例えば、ベランダに設置されるＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機32と、給湯機32から排出される外気温より低温の冷気を２階側壁構造9 の内部の１つの側壁内空気通路に導くダクト部材34とを備え、冷房時に冷気を２階側壁構造９の側壁内空気通路から屋根裏空間31と、１，２階間の天井裏空間25と、１，２階側壁構造の側壁内空気通路23，29と、床下空間2bとに導くことにより建物の内部空間2a,3a を経済的に冷房する。【選択図】  図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
内壁と外壁との間に形成された複数の側壁内空気通路を有する１階又は２階の側壁構造と、前記複数の側壁内空気通路に連なる屋根裏空間とを有する建物の内部空間を冷房する冷房システムであって、
ＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機と、
前記給湯機から排出される外気温より低温の冷気を少なくとも１つの側壁内空気通路に導くダクト部材であって冷房時に前記冷気を前記側壁内空気通路へ導く接続状態とされるダクト部材とを備え、
前記冷房時に冷気を前記側壁内空気通路から前記屋根裏空間へ導くと共に、前記屋根裏空間内の冷気の大部分を複数の側壁内空気通路へ導くことにより建物の内部空間を冷房するように構成した、
ことを特徴とするＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機の排冷気利用冷房システム。
【請求項２】
前記建物は、２階建て構造であって、１階の天井壁と２階の床壁との間に形成され且つ２階側壁構造の側壁内空気通路に連通した天井裏空間を有し、
前記給湯機は２階床高の位置に配設され、
前記給湯機から排出される冷気を、２階側壁構造の側壁内空気通路から天井裏空間に供給するように構成したことを特徴とする請求項１に記載のＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機の排冷気利用冷房システム。
【請求項３】
前記２階側壁構造の側壁内空気通路又は天井裏空間の冷気を、１階側壁構造の側壁内空気通路へ供給するように構成したことを特徴とする請求項２に記載のＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機の排冷気利用冷房システム。
【請求項４】
前記ダクト部材は、非冷房時に前記冷気を大気開放する開放状態とに切換え可能に構成されたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機の排冷気利用冷房システム。
【請求項５】
前記ダクト部材から前記側壁内空気通路に導入されて側壁内空気通路内を上方へ流れる冷気の風量を調節する為の第１風量調節手段と、前記ダクト部材から前記側壁内空気通路に導入されて側壁内空気通路内を下方へ流れる冷気の風量を調節する為の第２風量調節手段とを設けたことを特徴とする請求項２又は３に記載のＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機の排冷気利用冷房システム。
【請求項６】
前記ダクト部材から前記側壁内空気通路に導入されて側壁内空気通路内を上方へ流れる冷気を加圧する第１ファン手段と、前記ダクト部材から前記側壁内空気通路に導入されて側壁内空気通路内を下方へ流れる冷気を加圧する第２ファン手段を設けたことを特徴とする請求項５に記載のＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機の排冷気利用冷房システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、ＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機の排冷気利用冷房システムに関し、特にＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機から排出される排冷気を利用して建物の内部を冷房する冷房システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＯ2 冷媒を採用したヒートポンプ式給湯機が複数機種開発され、実用に供されている。例えば、この種の電気式給湯機の場合、消費する電気エネルギの約２倍のエネルギを外気から取り込んで給湯する。このとき、外気からヒートポンプにより熱エネルギを回収するため、給湯機に取り込まれた外気は約１０℃程温度低下し、この低温の冷気が給湯機から大気中へ排出されている。
【０００３】
ここで、木造の住宅用建物のうちツーバイフォー構造の建物においては、通常、その側壁構造が、内壁及び外壁と、これら内外壁に適当間隔おきに固着された多数の縦向きの骨部材とで構成され、内壁と外壁の間に、厚さ約１００ｍｍの断熱空間が形成され、その断熱空間に断熱材が設けられている。１階の側壁構造の内部の断熱空間は１階と２階の間の天井裏空間に連なっている。そして、２階の側壁構造の内部の断熱空間は、前記の天井裏空間と屋根裏空間に連通され、屋根裏空間の頂部には空気抜き孔が形成されている。
【０００４】
本考案と密接に関連する技術ではないが、特許文献１には、外気を利用して室内の暖房や冷房効果を得る為の空気循環システムが提案されている。この空気循環システムでは、側壁内空気通路から屋根裏空間に外気を導入したり、給気管を介して貯水槽等で冷却された外気を床下空間に導入してその外気を給気管を介して屋根裏空間に導入し、その屋根裏空間に導入した外気を建物の内部の各部屋に分配することで暖房効果や冷房効果を得るようになっている。
【特許文献１】特開２００４−６０９５９号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、前記ヒートポンプ式給湯機から発生する冷気を建物の内部の冷房に活用することは可能である。この場合、給湯機から発生する冷気をダクトを介して各部屋に導入することになる。給湯機から発生する冷気は、外気よりも約１０℃も低温であるため、冷気をダクトを介して各室へ導入し、室内への吹き出し口に温度調節機能と吹出し機能のあるファンユニットを設けることになる。
【０００６】
そのため、前記のような各室へ冷気を導入する長いダクト類と、温度調節機能と吹き出し機能のあるファンユニットを設けなければならないので、設備費もかなり高価になる等の問題があるため、未だ実用化されていない。
本考案の目的は、ＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機から発生する冷気と、建物の側壁内空気通路、屋根裏空間等を有効活用して建物の内部空間を冷房する冷房システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係るＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機の排冷気利用冷房システムは、内壁と外壁との間に形成された複数の側壁内空気通路を有する１階又は２階の側壁構造と、前記複数の側壁内空気通路に連なる屋根裏空間とを有する建物の内部空間を冷房する冷房システムであって、ＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機と、前記給湯機から排出される外気温より低温の冷気を少なくとも１つの側壁内空気通路に導くダクト部材であって冷房時に前記冷気を前記側壁内空気通路へ導く接続状態とされるダクト部材とを備え、前記冷房時に冷気を前記側壁内空気通路から前記屋根裏空間へ導くと共に、前記屋根裏空間内の冷気の大部分を複数の側壁内空気通路へ導くことにより建物の内部空間を冷房するように構成したことを特徴としている。
【０００８】
冷房時に、ダクト部材を、ＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機から排出される冷気を側壁構造の少なくとも１つの側壁内空気通路へ導く接続状態にしておくと、冷気が側壁内空気通路を通って屋根裏空間へ導かれ、その屋根裏空間内の冷気の大部分を複数の側壁内空気通路へ導くことにより建物の内部空間が冷房される。
【０００９】
請求項２のＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機の排冷気利用冷房システムは、請求項１の考案において、前記建物は、２階建て構造であって、１階の天井壁と２階の床壁との間に形成され且つ２階側壁構造の側壁内空気通路に連通した天井裏空間を有し、前記給湯機は２階床高の位置に配設され、前記給湯機から排出される冷気を、２階側壁構造の側壁内空気通路から天井裏空間に供給するように構成したことを特徴としている。
【００１０】
このＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機の排冷気利用冷房システムでは、給湯機が２階床高の位置に配設され、給湯機から排出される冷気を、２階側壁構造の側壁内空気通路から屋根裏空間と天井裏空間に導き、屋根裏空間の冷気の大部分を２階側壁構造の複数の側壁内空気通路へ導くことにより、建物の内部空間を冷房することができる。
【００１１】
請求項３のＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機の排冷気利用冷房システムは、請求項２の考案において、前記２階側壁構造の側壁内空気通路又は天井裏空間の冷気を、１階側壁構造の側壁内空気通路へ供給するように構成したことを特徴としている。
【００１２】
請求項４のＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機の排冷気利用冷房システムは、請求項１〜３の何れかの考案において、前記ダクト部材は、非冷房時に前記冷気を大気開放する開放状態とに切換え可能に構成されたことを特徴としている。
【００１３】
請求項５のＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機の排冷気利用冷房システムは、請求項２又は３の考案において、前記ダクト部材から前記側壁内空気通路に導入されて側壁内空気通路内を上方へ流れる冷気の風量を調節する為の第１風量調節手段と、前記ダクト部材から前記側壁内空気通路に導入されて側壁内空気通路内を下方へ流れる冷気の風量を調節する為の第２風量調節手段とを設けたことを特徴としている。
【００１４】
請求項６のＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機の排冷気利用冷房システムは、請求項５の考案において、前記ダクト部材から前記側壁内空気通路に導入されて側壁内空気通路内を上方へ流れる冷気を加圧する第１ファン手段と、前記ダクト部材から前記側壁内空気通路に導入されて側壁内空気通路内を下方へ流れる冷気を加圧する第２ファン手段を設けたことを特徴としている。
【考案の効果】
【００１５】
請求項１の考案によれば、ＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機から排出される冷気を、ダクト部材を介して、側壁構造の内部の側壁内空気通路から屋根裏空間に導入するように構成したので、ＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機から排出される冷気を有効利用して、建物の内部空間を冷房することができる。
【００１６】
また、側壁構造の内部の少なくとも１つの側壁内空気通路を有効活用して、給湯機から排出される冷気を屋根裏空間に導くと共、屋根裏空間の冷気の大部分を複数の側壁内空気通路へ導くため、複数の側壁内空気通路を有効活用して冷気を各室に導くため、冷気を導く為に長いダクト部材等を特別に設ける必要がないから、設備費を節減できる。
【００１７】
また、屋根裏空間と、側壁構造の複数の側壁内空気通路内に冷気を導入して建物の内部空間を冷房するため、内部空間の全体を一様に冷房でき、局部的な過度の冷房も生じないため、冷房の温度調節は、冷気の風量等を調節することにより簡単に行うことができ、温度調節機能と吹出し機能のあるファンユニットを設ける必要がない。
【００１８】
請求項２の考案によれば、２階建ての建物について、請求項１と同様に、２階側壁構造の内部の少なくとも１つの側壁内空気通路を有効活用して、給湯機から排出される冷気を屋根裏空間と天井裏空間に導き、屋根裏空間の冷気の大部分を２階側壁構造の複数の側壁内空気通路へ導くため、冷気を導く為に長いダクト部材等を特別に設ける必要がないから、設備費を節減できる。給湯機が２階床高の位置に配設されているため給湯機から出る冷気を、別のファン等で加圧しなくとも屋根裏空間へ確実に供給することができる。
【００１９】
また、屋根裏空間と、天井裏空間と、２階の側壁構造の複数の側壁内空気通路内に冷気を導入して建物の内部空間を冷房するため、内部空間の全体を一様に冷房でき、局部的な過度の冷房も生じないため、冷房の温度調節は冷気の風量等を調節することにより簡単に行うことができ、温度調節機能と吹出し機能のあるファンユニットを設ける必要がない。  
【００２０】
請求項３の考案によれば、請求項２の考案において、前記２階側壁構造の側壁内空気通路又は天井裏空間の冷気を、１階側壁構造の側壁内空気通路へ供給するため、１階部の内部空間を効果的に冷房することができる。
【００２１】
請求項４の考案によれば、前記ダクト部材は、非冷房時に前記冷気を大気開放する開放状態とに切換え可能に構成されたので、冷房が不要な時期には、給湯機から発生する冷気を大気開放することができる。
【００２２】
請求項５の考案によれば、第１，第２風量調節手段を設けたため、ダクト部材から出て上方や下方へ流れる冷気の風量を独立に調節することができるため、２階部分と１階部分を冷房する冷房能力を調節することができる。
【００２３】
請求項６の考案によれば、第１，第２ファン手段を設けたため、ダクト部材から出て上方や下方へ流れる冷気を加圧することができるから、給湯機内の冷気排出用のファンの負荷が過大になるのを防止することができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本考案を実施するための最良の形態について図面に基づいて詳しく説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１〜図３に示すように、本考案は、ＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機の排冷気利用冷房システムに関するものである。最初に、この冷房システムを採用した住宅用の建物Ｈについて説明する。
この建物Ｈは、基礎コンクリート１上に構築された１階部分２と２階部分３とを有し、２階部分３にはベランダ４が設けられている。１階部分２は、床構造５と側壁構造６と天井構造７とを有し、側壁構造６は２×４型のパネル構造である。２階部分３は、床構造８と側壁構造９と天井構造１０と屋根構造１１とを有し、側壁構造９は２×４型のパネル構造である。
【００２６】
図３は、１階部分２の側壁構造６の断面図であり、この側壁構造６は、内壁２０と、外壁２１と、これら内壁２０と外壁２１との間に適当間隔におきに配置されて内壁２０と外壁２１に固定された複数の骨部材２２（２×４部材）と、内壁２０と外壁２１の間に形成された複数の側壁内空気通路２３と、これら側壁内空気通路２３に配設されて内壁２０に固定されたグラスウールからなる断熱材２４などを有する。
【００２７】
この側壁構造６の内部の複数の側壁内空気通路２３の各々は、例えば、厚さ約１０５ｍｍ、幅約４００ｍｍであり、これら側壁内空気通路２３の上端は１階部分２の天井壁と２階部分の床壁との間の天井裏空間２５に連通している。
【００２８】
図４は２階部分３の側壁構造９の断面図であり、この側壁構造９は、内壁２６と、外壁２７と、これら内壁２６と外壁２７との間に適当間隔におきに配置されて内壁２６と外壁２７に固定された複数の骨部材２８（２×４部材）と、内壁２６と外壁２７の間に形成された複数の側壁内空気通路２９と、これら側壁内空気通路２９の内壁２６側の一部に配設されて内壁２６に固定されたグラスウールからなる断熱材３０などを有する。
【００２９】
この側壁構造９の内部の複数の側壁内空気通路２９の各々は、例えば、厚さ約１０５ｍｍ、幅約４００ｍｍであり、これら側壁内空気通路２９の下端は天井裏空間２５に連通しており、これら側壁内空気通路２９の上端は屋根裏空間３１に連通している。２階の天井構造１０の天井壁の上方近傍位置には、天井上面空気通路を空けてグラスウールからなる断熱材１０ａが設けられている。尚、前記屋根裏空間３１の頂部には空気抜き孔（図示略）が設けられている。
【００３０】
図２に示すように、ＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機３２は、ＣＯ2 を冷媒とするヒートポンプを有し、電動のコンプレッサによりＣＯ2 冷媒を加圧して加熱するものであるが、ヒートポンプにより投入電力の約２倍の熱エネルギーを外気から取り込む関係上、外気温よりも約１０℃低温の冷気を排出する。ヒートポンプ式給湯機３２により生成されたお湯は貯湯ユニット（図示略）に貯蔵される。
【００３１】
図１、図２に示すように、このヒートポンプ式給湯機３２が２階のベランダ４に設置され、給湯機３２から排気として排出される冷気を２階側壁構造９の１つの側壁内空気通路２９に導く為に、給湯機３２の冷気出口３３にダクト部材３４の一端がゴムパッキン３４ａを介して接続され、ダクト部材３４の他端が２階側壁構造９の冷気導入口３５の取付台輪３５ａに接続されている。前記給湯機３２を２階床高の位置に配設するため、給湯機３２から出る冷気を、別途ファン等を用いなくとも、屋根裏空間３１へ確実に供給することができる。
【００３２】
ダクト部材３４は、直径約６００ｍｍの円筒形のものであり、メッキ鋼板やステンレス鋼板からなるパンチングメタルで構成されている。
図２に示すように、ダクト部材３４は、夏期、冷房が必要な時期には、図４のように２階側壁構造９に接続した状態に保持されるが、冷房が必要でない非冷房時には取り外されて冷気出口３３を大気開放する。
【００３３】
次に、上記のＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機の排冷気利用冷房システムの作用、効果について説明する。冷房時、ヒートポンプ式給湯機３２から発生する冷気は、ダクト部材３４を通って、２階側壁構造９の１つの側壁内空気通路２９へ導入され、その冷気の一部は、その側壁内空気通路２９から下方へ流れて天井裏空間２５に導入され、その冷気の大部分は、その側壁内空気通路２９を上方へ流れて屋根裏空間３１に導入される。
【００３４】
屋根裏空間３１に導入された冷気の一部は、２階の天井構造１０の天井壁の上面側の天井上面空気通路に沿って流動して、２階部分３の内部空間３ａを冷房する。屋根裏空間３１内の冷気の一部は、屋根構造１１の頂部の空気抜き孔より外部へ放出され、冷気の大部分は、２階側壁構造９の複数の側壁内空気通路２９内を下方へ流れて１階と２階の間の天井裏空間２５に流入する。天井裏空間２５に流入した冷気は、１階の天井壁を隔てて１階の内部空間２ａを冷房し、天井裏空間２５の冷気の一部は１階の庇部７ａから外部へ放出されると共に、１階側壁構造６の複数の側壁内空気通路２３内を下方へ流れ、それら側壁内空気通路２３の下端から床下空間２ｂに供給され、この床下空間２ｂから外部へ放出される。
【００３５】
このように、１階側壁構造６内の複数の側壁内空気通路２３と、天井裏空間２５と、 ２階側壁構造９内の複数の側壁内空気通路２９と、屋根裏空間３１に、冷気が供給されるため、建物Ｈ内の内部空間２ａ，３ａが全体的に冷却され、十分な冷房効果が得られる。
【００３６】
特に、夏期、２階部分３は１階部分２に比較して５〜１９℃温度が高くなるが、２階部分３については、屋根裏空間３１と側壁構造９の内部の多数の側壁内空気通路２９に外気よりも約１０℃低温の冷気が絶えず流入するため、２階部分３の内部空間３ａを効果的に冷房することができる。１階部分２については、その天井裏空間２５に前記のような冷気が絶えず流入するため、天井サイドから内部空間２ａを効果的に冷房することができる。  
【００３７】
前記ヒートポンプ式給湯機３２は、通常夜間電力により稼働させる場合が多い関係上、この冷房システムも夜間に稼働させる場合が多い。図５には、外気温度と、ヒートポンプ式給湯機３２から排出される冷気の温度などの関係が示されており、夏期深夜の外気温度が２０〜２７℃のとき、給湯機３２から排出される冷気の温度が約１０〜１７℃となり、本願の冷房システムが稼働可能である。
【００３８】
特に、この冷房システムにおいては、給湯機３２からの冷気を各室に導入する為のダクト部材を設けることなく、１階や２階の側壁内空気通路２３，２９、天井裏空間２５、屋根裏空間３１などの空気通路を有効活用して、冷房用の冷気を流すので、設備費を節減でき、各室に温度調節機能や吹出し機能のあるファンユニット等を設ける必要もないし、冷房能力の調整は、ダクト部材３４の近くにおいて冷気の風量を絞る等により行うことができるから有利である。
【実施例２】
【００３９】
この実施例２は、実施例１のＣＯ2 冷媒ヒートポンプ式給湯機の排冷気利用冷房システムを部分的に変更した例であるので、変更した部分についてのみ説明する。
図６に示すように、２階側壁構造９の側壁内空気通路２９から上方へ屋根裏空間３１へ流れる冷気の風量を調節する為に、ダクト部材３４の上端より上方の位置において、外壁２７に形成された開口部を開閉可能で上方への風量を調節可能なドア部材４０が設けられ、このドア部材４０は電動アクチュエータにより回動駆動されて開度調節可能である。
【００４０】
こうして、ドア部材４０の開度を図示の１００％の状態から０％の状態まで連続的に調節することができ、２階部分３を冷房する冷房能力を調節することができる。そして、非冷房時には、ドア部材４０の開度を０％にしておいてもよい。尚、ドア部材４０とその電動アクチュエータが第１風量調節手段に相当する。
【００４１】
同様に、２階側壁構造９の側壁内空気通路２９から下方へ天井裏空間２５へ流れる冷気の風量を調節する為に、ダクト部材３４の下端付近において、外壁２７に形成された開口部を開閉可能で下方への風量を調節可能なドア部材４１が設けられ、このドア部材４１は電動アクチュエータにより回動駆動されて開度調節可能になっている。こうして、ドア部材４１の開度を図示の１００％の状態から０％の状態まで連続的に調節することができ、１階部分２を冷房する冷房能力を調節することができる。そして、非冷房時には、ドア部材４１の開度を０％にしておいてもよい。尚、ドア部材４１とその電動アクチュエータが第２風量調節手段に相当する。
【００４２】
さらに、ヒートポンプ式給湯機３２の内部のファンの加圧能力が十分でない場合に給湯機３２の排気抵抗が増加しないように、ダクト部材３４の出口側の上端付近の側壁内空気通路２９内には、冷気の風圧を高めて上方へ押し出す為の小型の電動ファン４２（第１ファン手段）が配設されている。同様に、ダクト部材３４の出口側の下端付近の側壁内空気通路２９内には、冷気の風圧を高めて下方へ押し出す為の小型の電動ファン４３（第２ファン手段）が配設されている。尚、ファンとしてシロッコファンを採用してもよい。
【００４３】
尚、前記実施例１，２は、２階建て構造の建物に本考案を適用した場合を例にして説明したが、１階建て構造の建物に本考案を同様に適用することができる。また、前記ダクト部材３４の構造は一例を示すものであり、当業者であれば、本考案の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を不可した形態で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本考案の実施例に係る建物の概略断面図である。
【図２】ヒートポンプ式給湯機とダクト部材等の斜視図である。
【図３】１階側壁構造の要部の横断面図である。
【図４】２階側壁構造の要部の横断面図である。
【図５】外気温度と冷気温度の関係を示す特性線図である。
【図６】実施例２に係るダクト部材とその周辺構造の断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
２        １階部分
３        ２階部分
６        １階側壁構造
７        天井構造
８        床構造
９        ２階側壁構造
１０      天井構造
１１      屋根構造
２５      天井裏空間
３１      屋根裏空間
２０，２６    内壁
２１，２７    外壁
２３，２９    側壁内空気通路
３２      ヒートポンプ式給湯機
３４      ダクト部材
４０，４１    ドア部材
４２，４３    電動ファン
【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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