JP5520106B2 - 給湯ユニット - Google Patents
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Description
さらに、上記給湯ユニットに、太陽熱で過熱した温水を導くことで、より省エネルギーを図るようにしたものも知られている(例えば、特許文献1参照)。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の給湯ユニットにおいて、前記太陽集熱装置の前記集熱器を覆って太陽光発電装置の太陽電池モジュールが設けられ、この太陽電池モジュールは、太陽光を前記集熱器に透過可能に形成されているとともに、前記集熱器に支持されて形状保持されていることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の給湯ユニットにおいて、前記屋根において上方を前記貯湯タンクで覆われている位置で、前記給水管および前記給湯管が前記屋根を貫通して前記建物内へ配管されていることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の給湯ユニットにおいて、前記加熱装置として、外気と熱交換を行って熱媒体を加熱する空気熱交換器と、この空気熱交換器で加熱された熱媒体が送られて放熱する水熱交換器とを有したヒートポンプ装置を備え、このヒートポンプ装置の水熱交換器を前記加熱器として用いたことを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の給湯ユニットにおいて、前記加熱装置として、前記貯湯タンクの上面を覆って設けられて太陽熱を集め熱媒体と熱交換を行って低温低圧ガス状の熱媒体を加熱する集熱器と、この集熱器で加熱されたガス状の熱媒体を加圧して高圧高温ガス状の熱媒体を形成する加圧器と、前記貯湯タンクの底部に設けられて前記加圧器から送られた高圧高温ガス状の熱媒体の放熱を行う放熱器と、この放熱器で放熱を行ったガス状の熱媒体を膨張させて低温低圧ガス状とする膨張弁とを有した加圧型ヒートポンプ装置を備え、この加圧型ヒートポンプ装置の放熱器を前記加熱器として用いたことを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の給湯ユニットにおいて、前記屋根は、陸屋根であることを特徴とする。
また、給湯ユニットは、貯湯タンクを屋根上に設置するため、給湯の際には重力を利用することが可能である。したがって、2階以上に給湯する場合であっても、加圧が不要あるいは加圧力を抑えることができ、貯湯タンクおよび給湯管の耐圧性能を抑えることができる。
しかも、貯湯タンクを上下面が側面よりも広い扁平形状として傾斜させたため、従来の直方体や円筒形状のタンクを起立状態で屋上に設置するのと比較して、全体容量は確保しつつ屋根上高さを抑えたコンパクトな設置が可能であり、かつ、貯湯タンクを略水平に設置したものと比較して、自然対流を促進させて低温の水をタンク下部に集めて加熱器による効率的な加熱を可能とするとともに、タンク上部における高温の温水部分の水位を確保して、安定した温水供給を可能とする。
加えて、貯湯タンクと屋根との間に設置用スペースを形成したため、加熱装置を含む器機の設置をコンパクトに行い、給湯ユニットの設置に必要な屋根面積を小さくすることが可能である。
加えて、扁平形状の貯湯タンク上に太陽集熱装置の集熱器を設置しているため、太陽集熱装置を貯湯タンクの水平方向に並列に設置するものと比較して、設置に必要な屋根上面積を抑えてコンパクトな設置が可能であり、かつ、集熱器の設置面積を広く確保することができる。
加えて、太陽光発電モジュールを、太陽光を集熱器に透過可能にしたことにより、太陽光発電モジュールを集熱器に重ねても集熱器による集熱を可能とすることができる。
図1、図2により実施の形態1の給湯ユニットAについて詳細に説明する。
本実施の形態1では、1戸の住居ごとに独立した給湯ユニットAが設置されており、図示のように、最上階に配置された建物ユニットU3の1つに、3個の給湯ユニットAが矢印Y方向に並設されている。なお、給湯ユニットAが設置された建物ユニットU3と、その矢印Y方向に隣り合う建物ユニットU3とは、それぞれ、この建物ユニットU3の矢印X方向に延在された梁部材(図示省略)どうしが接することなく、両者の間に矢印Y方向に間隔を空けて結合されており、各給湯ユニットAに接続された配管(図1に示す給水管14および給湯管15)は、建物ユニットU1どうしの間、建物ユニットU21どうしの間、建物ユニットU3どうしの間では、それぞれこの間隔の部分を通って、その下方の給湯対象の住居まで配索されており、室内に突出することの無い建物内配管が図られている。
給湯ユニットAは、貯湯タンク1、ヒートポンプ装置(加熱装置)2、太陽集熱装置3、太陽光発電装置4、加圧器5を備えている。
貯湯タンク1は、耐食性に優れた金属あるいは樹脂製で丸みを帯びた直方体箱状のタンク本体11を備えている。このタンク本体11は、上面11aおよび下面11bの面積が側面11cの面積よりも広い扁平な形状に形成されており、具体的には、本実施の形態1では、上下方向寸法300mm程度、図における左右方向の長さ2500mm程度、図の奥行き方向の幅900mm程度で400リットルほどの容量に形成されている。なお、タンク本体11は、その全周が発泡性の樹脂などの断熱材12に覆われている。
なお、上述の建物ユニットU3は、図2の矢印X方向の幅が、2500mm程度の寸法に形成されており、建物ユニットU3の矢印X方向の両端部には、図1に示す梁部材BEが矢印Y方向に延在されている。
集熱器31は、貯湯タンク1の上面11aに沿って設けられており、図示は省略するが、太陽光を受けて加熱される集熱板を備えている。循環配管32は、集熱器31と放熱器33とで熱媒体を循環させるもので、詳細な図示は省略するが集熱板と熱交換可能に集熱器31に沿って蛇行して配索されているとともに、熱媒体を、集熱器31から、集熱器31の上部→放熱器33の下部→放熱器33の上部→循環器34→集熱器31の下部の順で循環させる。放熱器33は、タンク本体11の内部の下部に設置されており、集熱器31で加熱された熱媒体が有する熱をタンク本体11内の水に放熱する構造を有している。
循環器34は、ポンプを内蔵し、熱媒体を熱による対流方向に逆行させて集熱器31から放熱器33に供給および循環させるもので、タンク本体11の外部であって、設置用スペースSPに設置されている。
太陽光発電モジュール41は、太陽光により発電するもので、集熱器31の表面に沿って貼付されることで平面形状に保持され、発電した直流電流をパワーコンディショナ42に出力する。また、本実施の形態1では、太陽光発電モジュール41は、半透明で光を透過可能なものが用いられており、太陽光は太陽光発電モジュール41を通過して集熱器31により集熱することを可能としている。
(昼間の日照時)
太陽が照っているときには、太陽光発電モジュール41が太陽光を受けて発電し、電力をパワーコンディショナ42から住居に供給可能とする。
また、太陽光発電モジュール41を透過した太陽光は、集熱器31により集熱され、集熱器31を通る熱媒体が加熱される。同時に、循環器34を駆動させて、集熱器31で加熱された熱媒体が放熱器33に循環され、タンク本体11に貯留された水が加熱される。
なお、この給湯によりタンク本体11の水量が低下すると、随時、給水管14を介して水が補充される。
夜間など日照が得られない場合は、ヒートポンプ装置2を駆動させ、空気熱交換器21により空気中から吸熱し、これにより得られた熱を水熱交換器22に送って放熱させてタンク本体11内の水を加熱する。この場合、夜間は、深夜電力を使用することができ、経済性に優れる。
a)給湯ユニットAを屋根RFの上に設置するようにしたため、給湯ユニットAの設置用の敷地が不要であり、特に、本実施の形態1のように、集合住宅において複数の給湯ユニットAを設置する場合に必要な敷地面積を大幅に抑えることができる。
以下に、他の実施の形態の給湯ユニットについて説明する。
なお、他の実施の形態を説明するのにあたり、実施の形態1と同じ構成については同じ符号を付けて説明を省略する。作用についても、実施の形態1と相違する作用について説明し、実施の形態1と同じ作用については説明を省略する。
実施の形態2の給湯ユニットBは、図3に示すように、実施の形態1の給湯ユニットAから太陽光発電装置4を省くとともに、加熱装置としてヒートポンプ装置2に替えて電力駆動の加熱装置200を設置した例である。
加熱装置200は、住居側から供給される電力により駆動する制御部201と、この制御部201に電力線203を介して接続され、制御部201により駆動をコントロールされ貯湯タンク1の下部に設置されて貯湯タンク1内の水を加熱する加熱器202とを備えている。
また、太陽集熱装置3は、本実施例2では、集熱器31が上方に露出している。他の構成については実施の形態1と同様である。
なお、この実施の形態2の給湯ユニットBでも、実施の形態1と同様に、a)b)c)、f)h)i)の効果を得ることができる。
なお、実施の形態3の給湯ユニットCでも、実施の形態1と同様に、a)b)c)h)i)の効果を得ることができる。
実施の形態4の給湯ユニットDは、図5に示すように、加熱装置として実施の形態3の給湯ユニットCの加熱装置200に替えて加熱型ヒートポンプ装置403を用いた例である。
また、本実施の形態4にあっても、上記a)b)c)d)f)h)i)の効果を得ることができる。
2 ヒートポンプ装置(加熱装置)
3 太陽集熱装置
4 太陽光発電装置
7 防水構造部
11 タンク本体
11a 上面
11b 下面
11c 側面
14 給水管
15 給湯管
20 本体ユニット
21 空気熱交換器
22 水熱交換器
31 集熱器
33 放熱器
41 太陽光発電モジュール
200 加熱装置
202 加熱器
403 加圧型ヒートポンプ装置(加熱装置)
A 給湯ユニット
B 給湯ユニット
C 給湯ユニット
D 給湯ユニット
RF 屋根
SP 設置用スペース
Claims (7)
- 温水を貯留するための貯湯タンクと、
この貯湯タンク内の水を加熱する加熱器をタンク下部に設置した加熱装置と、
前記貯湯タンクに接続され、前記貯湯タンク内に水を供給する給水管および前記貯湯タンク内の温水を建物内に供給する給湯管と、
を備えた給湯ユニットであって、
前記貯湯タンクは、上下面が側面よりも大きな面積の形状に形成され、かつ、前記貯湯タンクは、前記建物の屋根上に、前記上面の一端側を他端側よりも上方に配置して傾斜させるとともに、前記屋根との間に前記加熱装置を含む機器の設置用スペースを形成して設置されていることを特徴とする給湯ユニット。 - 前記貯湯タンクの上面を覆って設けられて太陽熱を集める集熱器と、前記貯湯タンクの下部に設けられて前記集熱器で加熱された熱媒体が循環されて放熱を行う放熱器とを有した太陽集熱装置を備えていることを特徴とする請求項1に記載の給湯ユニット。
- 前記太陽集熱装置の前記集熱器を覆って太陽光発電装置の太陽電池モジュールが設けられ、
この太陽電池モジュールは、太陽光を前記集熱器に透過可能に形成されているとともに、前記集熱器に支持されて形状保持されていることを特徴とする請求項2に記載の給湯ユニット。 - 前記屋根において上方を前記貯湯タンクで覆われている位置で、前記給水管および前記給湯管が前記屋根を貫通して前記建物内へ配管されていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の給湯ユニット。
- 前記加熱装置として、外気と熱交換を行って熱媒体を加熱する空気熱交換器と、この空気熱交換器で加熱された熱媒体が送られて放熱する水熱交換器とを有したヒートポンプ装置を備え、このヒートポンプ装置の水熱交換器を前記加熱器として用いたことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の給湯ユニット。
- 前記加熱装置として、前記貯湯タンクの上面を覆って設けられて太陽熱を集め熱媒体と熱交換を行って低温低圧ガス状の熱媒体を加熱する集熱器と、この集熱器で加熱されたガス状の熱媒体を加圧して高圧高温ガス状の熱媒体を形成する加圧器と、前記貯湯タンクの底部に設けられて前記加圧器から送られた高圧高温ガス状の熱媒体の放熱を行う放熱器と、この放熱器で放熱を行ったガス状の熱媒体を膨張させて低温低圧ガス状とする膨張弁とを有した加圧型ヒートポンプ装置を備え、この加圧型ヒートポンプ装置の放熱器を前記加熱器として用いたことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の給湯ユニット。
- 前記屋根は、陸屋根であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の給湯ユニット。
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