JP4513754B2

JP4513754B2 - ハイブリッド給湯システム

Info

Publication number: JP4513754B2
Application number: JP2006020360A
Authority: JP
Inventors: 直紀榎本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-01-30
Filing date: 2006-01-30
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2026-01-30
Also published as: JP2007198708A

Description

本発明は、ヒートポンプ給湯器と太陽熱温水器を組み合わせたハイブリッド給湯システムに関する。

従来、ヒートポンプ給湯器と太陽熱温水器とを組み合わせた給湯システムとしては、特許文献１にも示されている、図２に示すようなハイブリッド給湯システムが知られている。

このハイブリッド給湯システム１１は、太陽熱温水器１３とヒートポンプ給湯器１５と、給湯水切替装置１７とから構成されている。太陽熱温水器１３は、第１の貯湯タンク１９を有しており、この第１の貯湯タンク１９には、常温水を供給する給水配管２１と加熱された湯を出湯する第１の出湯配管２３が接続されている。貯湯タンク１９内には、熱交換器２５が配設されており、この熱交換器２５は、ポンプ２７、太陽熱集熱器２９とともに循環水回路３１を構成している。そして、熱媒体が循環することによって、太陽熱集熱器２９で過熱された熱媒体が、熱交換器２５を通して第１の貯水タンク１９内の水を加熱するようになっている。ヒートポンプ給湯器１５は、第２の貯湯タンク３３を有しており、この第２の貯湯タンク３３には、常温水を供給する給水配管２１と加熱された湯を出湯する第２の出湯配管３５が接続されている。また、この第２の貯湯タンク３３には、熱源としてのヒートポンプ３７が配管３９を介して接続されており、第２の貯湯タンク内の水を加熱するようになっている。給湯水切替装置１７には、上記第１の給湯配管２３と第２の出湯配管３５が接続されており、この給湯水切替装置１７内には、それぞれ第１の切替弁４１、第２の切替弁４３が設けられている。第１の出湯配管２３、第２の出湯配管３５は第１の切替弁４１、第２の切替弁４３を通過後合流して第３の出湯配管４５となり、この第３の出湯配管４５には、常温水を供給する給水配管２１が第３の切替弁４７を介して接続されている。また、この給湯水切替え装置１７内には、制御装置４９が設けられている。この制御装置４９は、ポンプ２７、第１の貯湯タンク１９に設けられた温度センサ５１、第２の貯湯タンク３３に設けられた温度センサ５３、ヒートポンプ３７、第１の切替弁４１、第２の切替弁４３、第３の切替弁４７に接続されており、ハイブリッド給湯システム１１全体の制御を行っている。

このようなハイブリッド給湯システム１１は、制御装置４９によって切替弁４１，４３，４７を切り替えることによって、日照があり、第１の貯湯タンク内の水が高温になっているときはこの貯湯タンクの湯を給湯し、夜間等の日照がなく第１の貯湯タンク内の温度が低いときには、第２の貯湯タンクの湯を供給して、省エネ、低コストの給湯を行うようになっている。

しかしながら、上記ハイブリッド給湯システム１１にあっては、太陽熱温水器１３とヒートポンプ給湯器１５の他に、給湯水切替装置１７を別途有しているので、コストアップにつながるとともに、より広い設置スペースを必要とする。また、太陽熱温水器１３、ヒートポンプ式給湯器１５の配管を給湯水切替装置１７に接続しなければならず、施工性が低下するという問題点があった。

特開２００５−１３４０７７

本発明は、上記問題点を解決することをその課題とし、低コストで、狭いスペースでも設置でき、施工性が優れたハイブリッド給湯システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、太陽熱集熱器（７９）と、この太陽熱集熱器（７９）で熱せられた温水を蓄える第１の貯湯タンク（６７）と、この第１の貯湯タンク（６７）から温水を取り出す第１の出湯回路（７１）と、を有する太陽熱温水器（６５）と、ヒートポンプサイクルを使用した熱源装置（８５）と、この熱源装置（８５）で熱せられた温水を蓄える第２の貯湯タンク（８１）と、この第２の貯湯タンク（８１）の上部に接続され、熱せられた高温水を出湯する高温水出湯回路（８７）と、前記第２の貯湯タンク（８１）の中間部に接続され、中温水を出湯する中温水出湯回路（８９）と、この中温水出湯回路（８９）と高温水出湯回路（８７）の合流点に接続された第２の出湯回路（９１）と、前記合流点に設けられ、前記高温水出湯回路（８７）の高温水および前記中温水出湯回路（８９）の中温水のうち少なくとも一方を第２の出湯回路（９１）に出湯する第１の弁（９３）と、を有するヒートポンプ給湯器（６３）と、を備えたハイブリッド給湯システム（６１）において、前記第１の出湯回路（７１）を前記中温水出湯回路（８９）の途中に接続し、この接続部に前記第２の貯湯タンク（８１）からの中温水及び前記第１の出湯回路（７１）からの温水のうち少なくとも一方の温水を前記第１の弁（９３）に供給する第２の弁（９５）を設けた手段を採用することができる。

この手段によると、太陽熱温水器（６５）からの湯とヒートポンプ給湯器（６３）からの湯を切り替える給湯水切替装置を別途必要としないので、低コストで、狭いスペースでも設置でき、施工性が優れたハイブリッド給湯システムを提供することができる。

また、上記課題を解決するため、前記第１の出湯回路（７１）に、この第１の出湯回路（７１）中の温水の温度を測定する温度センサ（９７）を設けるとともに、この温度センサ（９７）からの温度情報と、使用者の設定温度を基に、前記第１の弁（９３）と第２の弁（９５）を切り替えて温水を混合し、所望の温度の湯を供給する制御装置（１０３）を設けた手段を採用することができる。この手段によると、第１の貯湯タンク（６７）からの湯の温度測定結果を基に、第１の貯湯タンク（６７）と第２の貯湯タンク（８１）の湯を自動的に混合して所望の湯を提供することができ、給湯器として利便性を向上させることができる。

また、上記課題を解決するため、前記第２の出湯回路（９１）の途中に常温水を供給する給水回路（６９）を接続し、この接続部に第３の弁（１０１）を設け、前記制御装置（１０３）は前記第３の弁（１０１）も切り替えて所望の温度の湯を供給するように構成されている手段を提供することができる。したがってこの手段によると、太陽熱温水器側の貯湯タンクの温度が高くなりがちな夏季の給湯においても、容易に所望の温度の湯を提供することができる。

以下の本発明の実施の形態について図１を参照して説明する。

図１は、本発明に係るハイブリッド給湯装置６１を示すものである。このハイブリッド給湯装置６１は、ヒートポンプ給湯機システム６３と太陽熱温水器６５とを備えている。この太陽熱温水器６５は、第１の貯湯タンク６７を有している。この第１の貯湯タンク６７の底部には、給水管６９が接続されており、常温水を適宜タンク内に供給するするようになっている。また、この第１の貯湯タンク６７の上部には、第１の出湯配管７１が接続されており、加熱された湯を出湯するようになっている。この第１の貯湯タンク６７の下部には、この第１の貯湯タンク内の水を加熱するための熱交換器７３が配設されている。この熱交換器７３は、循環配管７５によって、ポンプ７７と太陽熱集熱パネル７９に接続されており、ポンプ７７によって循環液が熱交換器７３、ポンプ７７、太陽熱集熱パネル７９、熱交換器７３の順に還流するように構成されている。そして、太陽熱集熱パネル７９で高温に加熱された循環液が熱交換器７３を通過することによって、第１の貯湯タンク６７内の水を加熱するようになっている。

一方、ヒートポンプ給湯機システム６３は、第２の貯湯タンク８１を有している。この第２の貯湯タンク８１には、配管８３を介して熱源としてのヒートポンプユニット８５が接続されており、第２の貯湯タンク８１内の水を加熱するようになっている。

第２の貯湯タンク８１の底部には、常温水を供給する給水管６９が接続されている。また、第２の貯湯タンク８１の上部には、高温水出湯配管８７が接続されており、第２の貯湯タンク８１の上部に集まってきた高温水を取り出すようになっている。さらに、第２の貯湯タンク８１の上下方向中程には、中温水出湯配管８９が接続されており、第２の貯湯タンク８１の中程に滞留している中温水を取り出すようになっている。これら第２の貯湯タンク８１の上部から延びる高温水出湯配管８７と中程から延びる中温水出湯配管８９は、合流して第２の出湯配管９１となり、その合流点には第１の弁９３が設けられている。そして、この第１の弁９３は、高温水出湯配管８７の高温水および中温水出湯配管８９の中温水のうち少なくとも一方を第２の出湯配管に出湯するようになっている。

このような構成において、上記第１の出湯配管７１は、中温水出湯配管８９の中程に連結され、この連結点に第２の弁９５が設けられている。この第２の弁９５は、中温水出湯配管８９からの温水及び第１の出湯配管７１からの温水のうち少なくとも一方の温水を前記第１の弁９３に供給するようになっている。

第１の出湯配管７１の第２の弁９５の上流側には、温度センサ９７と流量カウンタ９９が設けられている。温度センサ９７は、第１の貯湯タンク６７からの湯の温度を測るもので、後述するように、この温度に基づいて第１の貯湯タンク６７からの湯を使用するのか第２の貯湯タンク８１からの湯を使用するのかが判断される。また、流量カウンタ９９は、第１の出湯配管７１中の湯の流量を測定するためのもので、温度センサ９９による湯の温度とかけ合わせることによって通過する熱量が算出できるようになっている。なお、第２の出湯配管９１の途中には常温水を供給する給水配管６９が接続されており、その接続点には、第３の弁１０１が設けられている。これは、第１の弁９３を通過した給湯の温度が要求温度より高い場合に、湯の温度を所定の温度まで下げるためのものである。

また、第２の貯湯タンク８１には、制御装置１０３が設けられている。この制御装置１０３は、温度センサ９７、流量カウンタ９９、第１の弁９３、第２の弁９５、第３の弁１０１に情報伝達可能に連結されており、給湯の要求温度と第１の貯湯タンクからの湯の温度、湯量とを考慮して、第１ないし第３の弁を切り替え、要求温度の湯を給湯するようになっている。

次に、このハイブリッド給湯装置６１の動作について説明する。

太陽熱温水器６５においては、常温水が給水配管６９を通って第１の貯湯タンク６７に貯留される。また、太陽熱集熱パネルで加熱された循環液は、ポンプ７７によって循環され、熱交換器７３で第１の貯湯タンク中に貯留された水を加熱する。こうして、第１の貯湯タンク６７には、太陽熱で加熱された湯が貯留される。

一方、ヒートポンプ給湯機システム６３においては、常温水が給水配管６９を通って第２の貯湯タンク８１に貯留される。また、この第２の貯湯タンク８１に接続されたヒートポンプ８５によって、第２の貯湯タンク８１内の水が加熱される。こうして、第２の貯湯タンク８１には、加熱された湯が貯留される。

このように第１の貯湯タンク６７と第２の貯湯タンク８１にそれぞれ湯が貯留された状態で、使用者が所定の温度を指定して給湯を要求すると、その要求は制御装置１０３に伝達される。そして、このハイブリッド給湯装置は以下のように作動する。

まず、温度センサ９７によって測定された第１の出湯配管中の湯温が給湯指定温度以上の場合は、制御装置１０３は、第１の貯湯タンク６７の温水が第２の弁９５、第１の弁９３を通って第２の出湯配管に入り第３の弁で常温水を加えられて給湯指定温度になるように、第１の弁９３、第２の弁９５、第３の弁１０１を切り替える。このようにすることによって、ヒートポンプ８５によって作られた湯を使用せずに太陽熱温水器６５で作られた温水のみを使用し、エネルギコストを削減する。

次に、温度センサ９７によって測定された第１の出湯配管７１中の湯温が給湯指定温度以下３０℃以上の場合は、制御装置１０３は、第１の貯湯タンク６７の温水が、第２の弁９５を通り、第１の弁９３で高温水出湯回路８７からの高温水を加えられて、給湯指定温度になるように第１の弁９３、第３の弁９５、第３の弁１０１を切り替える。このようにすることによって、太陽熱温水器６５で作られた温水を極力使用し、エネルギコストを削減する。

さらに、温度センサ９７によって測定された第１の出湯配管７１中の湯温が３０℃以下の場合は、制御装置１０３は、第１の貯湯タンク６７からの温水の供給を停止し、第２の貯湯タンク８１からの中温水と高温水とを混合して出湯するように第１の弁９３、第２の弁９５、第３の弁１０１を切り替える。

このように、このハイブリッド給湯装置６１にあっては、第１の出湯配管７１を中温水出湯回路８９の途中に接続し、この接続部に第１の貯留タンク６７からの温水及び第１の出湯配管７１からの温水のうち少なくとも一方の温水を第１の弁９３に供給する第２の弁９５を設けているから、太陽熱温水器、ヒートポンプ給湯器の他に、給湯水切替装置を別途設ける必要がなく、したがって、コストを削減できるとともに、設置スペースを削減することができる。また、太陽熱温水器、ヒートポンプ式給湯器の配管を給湯水切替装置に接続する手間を省くことができ、施工性を向上させることができる。

また、このハイブリッド給湯装置６１にあっては、第１の出湯配管７１にこの第１の出湯配管７１中の湯温を測定する温度センサ９７を設け、この温度センサ９７からの温度情報を基に、第１の弁９３と第２の弁９５を切り替えて第１の貯湯タンク６７、第２の貯湯タンク８１の温水を混合して給湯を行う制御装置１０３を設けているから、使用者の温度要求に応じて最適の給湯ができ、給湯器としての性能を向上させることができる。

本発明の一実施の形態であるハイブリッド給湯装置を示す構成図。従来のハイブリッド給湯装置を示す構成図。

符号の説明

６１ハイブリッド給湯装置
６３ヒートポンプ給湯機システム
６５太陽熱温水器
６７第１の貯湯タンク
７１第１の出湯配管
７９太陽熱集熱パネル
８１第２の貯湯タンク
８５ヒートポンプユニット
８７高温水出湯配管
８９中温水出湯配管
９１第２の出湯配管
９３第１の弁
９５第２の弁
９７温度センサ
１０１第３の弁
１０３制御装置

Claims

太陽熱集熱器（７９）と、
この太陽熱集熱器（７９）で熱せられた温水を蓄える第１の貯湯タンクと（６７）、
この第１の貯湯タンク（６７）から温水を取り出す第１の出湯回路（７１）と、
を有する太陽熱温水器（６５）と、
ヒートポンプサイクルを使用した熱源装置（８５）と、
この熱源装置（８５）で熱せられた温水を蓄える第２の貯湯タンク（８１）と、
この第２の貯湯タンク（８１）の上部に接続され、熱せられた高温水を出湯する高温水出湯回路（８７）と、
前記第２の貯湯タンク（８１）の中間部に接続され、中温水を出湯する中温水出湯回路（８９）と、
この中温水出湯回路（８９）と高温水出湯回路（８７）の合流点に接続された第２の出湯回路（９１）と、
前記合流点に設けられ、前記高温水出湯回路（８７）の高温水および前記中温水出湯回路（８９）の中温水のうち少なくとも一方を第２の出湯回路（９１）に出湯する第１の弁（９３）と、
を有するヒートポンプ給湯器（６３）と、
を備えたハイブリッド給湯システムにおいて（６１）、
前記第１の出湯回路（７１）を前記中温水出湯回路（８９）の途中に接続し、この接続部に前記第２の貯湯タンク（８１）からの中温水及び前記第１の出湯回路（７１）からの温水のうち少なくとも一方の温水を前記第１の弁（９３）に供給する第２の弁（９５）を設けたことを特徴とするハイブリッド給湯システム。
前記第１の出湯回路（７１）に、この第１の出湯回路（７１）中の温水の温度を測定する温度センサ（９７）を設けるとともに、この温度センサ（９７）からの温度情報と、使用者の設定温度を基に、前記第１の弁（９３）と第２の弁（９５）を切り替えて温水を混合し、所望の温度の湯を供給する制御装置（１０３）を設けたことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド給湯システム。
前記第２の出湯回路（９１）の途中に常温水を供給する給水回路（６９）を接続し、この接続部に第３の弁（１０１）を設け、前記制御装置（１０３）は前記第３の弁（１０１）も切り替えて所望の温度の湯を供給するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド給湯システム。