JP4407628B2 - 給湯システム - Google Patents

Description

本発明は、太陽熱で加熱された温水とヒートポンプサイクルを用いて沸き上げた給湯水とを混合させて出湯する給湯システムに関する。

従来、この種の給湯システムは、太陽熱集熱器で加熱された温水を貯める第１貯湯タンクと、ヒートポンプサイクルからなる熱源装置で沸き上げられた給湯水を貯める第２貯湯タンクと、を備え、第１貯湯タンク内の温水および第２貯湯タンク内の給湯水のうち少なくとも一方を出湯するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５‐１３４０７７号公報

しかしながら、上記従来の給湯システムおいては、第１貯湯タンクに蓄えられた温水と第２貯湯タンクに蓄えられた給湯水とを混合させるときに、それぞれの流体が流れる配管の長さやタンクの位置などによって、水圧に差が生じて混合後の給湯水の温度調節が困難であったり、圧力の低い方の流体が流れにくかったりするという問題があった。

そこで、本発明の目的は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、太陽熱で加熱された温水とヒートポンプサイクルを用いて沸き上げた給湯水とを適切な状態で混合することができる給湯システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の給湯システムの発明は、太陽熱集熱器（８）によって集熱した太陽熱を使用して温水を蓄える太陽熱温水器システム（１１、１１Ａ）と、ヒートポンプユニット（１）によって循環させて沸き上げた給湯水を蓄えるヒートポンプ給湯機システム（４）と、太陽熱温水器システム（１１、１１Ａ）で蓄えた温水とヒートポンプ給湯機システム（４）で蓄えた給湯水を混合させて出湯する温水混合システム（２０、２０Ｂ）と、太陽熱温水器システム（１１、１１Ａ）で蓄えた温水を温水混合システム（２０Ｂ）に供給するときに温水の圧力を加圧する加圧装置（３６）と、ヒートポンプ給湯機システム（４）で蓄えた給湯水を温水混合システム（２０）に供給するときに給湯水の圧力を減圧する第２減圧装置（７）と、を備えている。そして、温水混合システム（２０、２０Ｂ）において温水と給湯水を配管内でほぼ圧力差がない状態にしてから混合することを特徴とする。

この請求項１に記載の発明によれば、温水と給湯水を混合した流体の温度調節が容易になり、ハンチングなどでヒートポンプ給湯機システム側からの給湯水が余分に流れ込むことを防止でき、太陽熱による温水を活用した省エネルギー、低ランニングコストの給湯システムを提供できる。さらに、ヒートポンプ給湯機システムから供給される給湯水の圧力に比べて、太陽熱温水器システムから供給される温水の圧力が低い場合に、温水の圧力を積極的に上昇させてほぼ圧力差が生じない状態にできる。特に、太陽熱温水器システムが大気開放の水頭圧式の場合で、その設置場所の高低差が低いときに有用である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の給湯システムにおいて、加圧装置（３６）は、温水を温水混合システム（２０Ｂ）に供給するときに、第２減圧装置（７）で減圧された給湯用水の圧力とほぼ同じ圧力に加圧することを特徴とする。これによれば、太陽熱温水器システムからの温水とヒートポンプ給湯機システムからの給湯水は、ほぼ同一の圧力の状態で温水混合システムに流入して混合されるので、出湯される温水の温度調節は容易になり、また一定の温度に設定しやすくなる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の給湯システムにおいて、温水混合システム（２０Ｂ）において温水と給湯水を混合させる前に、温水の圧力を検出する混合前温水圧力センサ（３４）、および給湯水の圧力を検出する混合前給湯水圧力センサ（３５）を設けている。そして、温水と給湯水の圧力は、ほぼ圧力差がない状態で混合するように混合前温水圧力センサ（３４）と混合前給湯水圧力センサ（３５）によって検出された圧力情報を用いて加圧装置（３６Ａ）及び第２減圧装置（７Ａ）によって制御されることを特徴とする。

この請求項３に記載の発明によれば、混合前の温水と混合前の給湯水の圧力を検出して両者を制御することにより、システムの施工現場に固有のさまざまな施工状態に対して、温水と給湯水を適切に混合させることができる給湯システムを構築できる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（第１実施形態）
以下に、本実施形態を図１および図２を用いて説明する。図１は、本実施形態における給湯システムの概略構成を示した模式図である。図２は、本実施形態の給湯システムにおける制御構成を示した模式図である。

本実施形態の給湯システムは、太陽熱集熱器８によって集熱した太陽熱を用いて温水を蓄える太陽熱温水器システム１１、ヒートポンプユニット１によって循環しながら沸き上げた給湯水を蓄えるヒートポンプ給湯機システム４、および太陽熱温水器システム１１で蓄えた温水とヒートポンプ給湯機システム４で蓄えた給湯水とを混合させて出湯する温水混合システム２０の大きく３つのシステムから構成されている。

そして、浴槽やシャワーなどへ出湯するときには、状況に応じて、太陽熱温水器システム１１からの温水のみを使用したり、ヒートポンプ給湯機システム４からの給湯水のみを使用したり、あるいは当該温水と給湯水を混合した温水を使用したりすることによって、給湯システムは、省エネルギー性を優先しつつ、使用者の要望を満たした出湯が行われるシステムとなっている。

太陽熱温水器システム１１は、建物の屋根などに設置される太陽熱集熱器８、太陽熱集熱器８によって集熱された太陽熱で加熱された温水を貯める貯湯容器９、および水道水を太陽熱温水器システム１１に供給するための給水装置１０から主に構成されている。給水装置１０は、ボールタップなどを備え、水道水を給水するための給水配管３２が接続されている。太陽熱集熱器８は内部に日射により熱せられる水回路が形成されており、給水装置１０によって供給された水道水は水回路に導入されることにより加熱される。

貯湯容器９は、耐食性に優れた金属製、例えばステンレス製の容器であり、外周部に図示しない断熱材が取り付けられ、温水を長時間に渡って保温することができる。貯湯容器９には温水を温水混合システム２０に向けて送り出す配管３３が接続されている。

温水混合システム２０は、太陽熱温水器システム１１から送り出された温水が通る配管３３と、ヒートポンプ給湯機システム４からの給湯水が流れてくる配管３１とを合流させた後、必要に応じて水道水を混合させるための給水配管２４が接続される配管系統を構成している。

合流手前の配管３３には、太陽熱温水器システム１１から送り出された温水の温度を検出する温水センサ１８と、太陽熱温水器システム１１から送り出された温水の圧力を減圧する第１減圧装置である第１減圧弁１４と、が設けられている。温水センサ１８と温水混合システム制御装置１２は無線または有線によって電気的につながっており、配管３３内の温水の温度情報は温水混合システム制御装置１２に出力される。

第１減圧弁１４は、所定の圧力条件に流体を減圧する減圧弁であり、この圧力条件は、後述する第２減圧弁７の減圧条件とほぼ同じ圧力条件に設定されている。このような仕様の第１減圧弁１４と第２減圧弁７を用いることによって、太陽熱温水器システム１１から送り出された温水とヒートポンプ給湯機システム４からの給湯水が、ほぼ圧力差がない状態で混合されることになる。

また、合流手前の配管３１には、ヒートポンプ給湯機システム４から送り出された給湯水の温度を検出する給湯水センサ１７が設けられている。給湯水センサ１７と温水混合システム制御装置１２は無線または有線によって電気的につながっており、配管３１内の給湯水の温度情報は温水混合システム制御装置１２に出力される。

配管３１と配管３３の合流部には三方弁である混合弁１５が設けられ、混合弁１５は温水と給湯水を混合するか、またはいずれか一方のみを給湯側に導入するかを選択可能に作動する。混合弁１５と温水混合システム制御装置１２は無線または有線によって電気的につながっており、混合弁１５の作動は、温水混合システム制御装置１２によって制御される。

配管３１と配管３３の合流部の下流には三方弁である混合弁１６が設けられ、混合弁１６のさらに下流には出湯される給湯水の温度を検出する出湯温度センサ１９が設けられている。混合弁１６は、合流部から流れてきた流体と給水配管２４を流れてきた水道水を混合するか、または水道水の流入を遮断するかを選択可能に作動する。

混合弁１６および出湯温度センサ１９と、温水混合システム制御装置１２は、無線または有線によって電気的につながっている。混合弁１６の作動は、温水混合システム制御装置１２によって制御され、出湯される給湯水の温度情報は温水混合システム制御装置１２に出力される。混合弁１６に流入する水道水は、混合弁１６の手前の給水配管２４に設けられた給水減圧弁１３によってその圧力が調整されて流入量が調整されることになる。

温水混合システム制御装置１２は、本実施形態における制御手段であり、前述の給湯水センサ１７、温水センサ１８、および出湯温度センサ１９からの温度情報、使用者が操作するリモコン２１からの信号等に基づいて、混合弁１５および混合弁１６を制御するとともに、後述する貯湯タンク制御装置３と送受信を行うように構成されている。

ヒートポンプ給湯機システム４は、ヒートポンプユニット１と、ヒートポンプユニット１により循環されて沸き上げられた給湯水を貯える第１貯湯タンク２と、第１貯湯タンク２に貯えられた給湯水を温水混合システム２０へ送るために配設された配管３１などからなる配管系統と、から主に構成されている。

貯湯タンク２は耐食性に優れた金属製のタンクであり、その外周部に図示しない断熱材が配置されており、高温の給湯用水を長時間に渡って保温することができる。貯湯タンク２は縦長の形状であり、その底面には導入口２６が設けられ、この導入口２６は給水配管２４と連通している。導入口２６の上流側には、給水サーミスタ（図示せず）と流量カウンタ（図示せず）が設けられ、この温度情報および流量情報は後述する貯湯タンク制御装置３に出力される。

また、導入口２６の上流側には、給水配管２４を流れてくる水道水の水圧を減圧する第２減圧装置である第２減圧弁７が設けられている。この第２減圧弁７は、温水混合システム２０において太陽熱温水器システム１１から温水と合流するときの給湯水の圧力を設定する減圧弁でもある。例えば、第２減圧弁７は、給水配管２４を流れる水道水の水道圧力約４００ＫＰａを約８０ＫＰａに減圧する。なお、第２減圧弁７により減圧される給湯水の圧力は、第１減圧弁１４の減圧条件とほぼ同じ圧力に設定されている。

一方、第１貯湯タンク２の最上部には導出口２８が設けられ、導出口２８には第１貯湯タンク２内の高温の湯を導出するための配管３１が接続されている。第１貯湯タンク２の上下方向中ほどには、第１貯湯タンク２内に蓄えられた給湯水のうち、高温の給湯水よりも湯温の低い中温の給湯水を取り出すための中温水取出し配管２９が接続されている。この中温水取出し配管３５と配管３１との合流点には、三方弁である中温水混合弁５が設けられている。中温水混合弁５は、貯湯タンク制御装置３と無線または有線によって電気的につながっており、その作動は制御される。

中温水混合弁５の下流側には、第２減圧弁７で減圧された水道水が合流するように配管３０が接続され、この合流部に三方弁である混合弁６が設けられている。混合弁６は、貯湯タンク制御装置３と無線または有線によって電気的につながっており、その作動は制御される。

貯湯タンク制御装置３が中温水混合弁５を制御して中温水取出し管２９から配管３１に通じる流路を確保すると、第１貯湯タンク２内の比較的低い温度の湯と高温の湯が混合されて温水混合システム２０へ送られる。温水混合システム２０へ送る湯をさらに低温にする必要がある場合は、貯湯タンク制御装置３が混合弁６を制御して配管３０から配管３１に通じる流路を確保することになる。

混合弁６の出口側は、配管３１と配管３３の合流部に位置する混合弁１５とつながっている。混合弁１５よりも上流側の配管３１には、前述の給湯水センサ１７に加えて図示しない流量カウンタが設けられており、配管３１内の温度情報および流量情報は貯湯タンク制御装置３に出力される。

次に、第１貯湯タンク２の下面にはタンク内の水を吸い出すための流出口２５が設けられ、第１貯湯タンク２の上面にはタンク内に湯を流入させる流入口２７が設けられている。流出口２５と流入口２７とは循環回路２３で連通されており、循環回路２３の一部はヒートポンプユニット１内に配置されている。循環回路２３における流入口２７寄りにはタンク保護のための図示しないサーモスタットが設けられている。

循環回路２３のヒートポンプユニット１内に配置された部分には、図示しない熱交換器が設けられており、流出口２５から吸入した第１貯湯タンク２内の水を高温冷媒との熱交換により加熱し、流入口２７からタンク内に戻すことにより第１貯湯タンク２内の水を沸き上げることができる構成となっている。

ヒートポンプユニット１は、ヒートポンプサイクルを構成する本実施形態における加熱手段であり、ヒートポンプユニット１は貯湯タンク制御装置３からの制御信号により作動するとともに、その作動状態を貯湯タンク制御装置３に出力するように構成されている。

また、第１貯湯タンク２の下部の外壁面には、タンク内下部の水温を検出する図示しない入水サーミスタが設けられており、導入口２６から導入された水道水の温度情報を貯湯タンク制御装置３に出力するようになっている。また、第１貯湯タンク２の上部外壁面には、タンク内上部の水温を検出する図示しない出湯サーミスタが設けられており、導出口２８から導出される湯の温度情報を貯湯タンク制御装置３に出力するように構成されている。

また、第１貯湯タンク２の外壁面には、図示しない複数の水位サーミスタが縦方向にほぼ等間隔に配置され、タンク内に満たされた水の各水位レベルでの温度情報を貯湯タンク制御装置３に出力するように構成されている。この水位サーミスタからの温度情報に基づいて、第１貯湯タンク２内上方の沸き上げられた給湯水とタンク内下方の沸き上げられる前の水との温度境界位置を検出できるように構成されている。

なお、ヒートポンプユニット１が循環回路２３に設けられた図示しない熱交換器により循環回路２３内の水を加熱するときには、貯湯タンク制御装置３は、入水サーミスタからの温度情報に基づいてヒートポンプユニット１を作動制御するように構成されている。

貯湯タンク制御装置３は、本実施形態における制御手段であり、各種センサ類からの温度情報、流量カウンタからの流量情報、圧力情報、ヒートポンプユニット１からの信号、および温水混合システム制御装置１２からの信号に基づいて、ヒートポンプユニット１、中温水混合弁５、混合弁６、温水混合システム制御装置１２、およびリモコン２１の表示を制御するように構成されている。

上記構成の給湯システムにおける作動について説明する。リモコン２１の電源スイッチがオンされると、まず、貯湯タンク制御装置３は、ヒートポンプユニット１を制御し、通常の温調給湯制御を行う。この温調給湯制御は、深夜時間帯になると各種センサ類からの温度情報に基づいてヒートポンプユニット１を作動し、第１貯湯タンク２内の水道水を加熱して高温、例えば８５℃の湯の給湯水を蓄える。そして、深夜時間帯終了後には、一日に使用する給湯使用量に応じた貯湯量が第１貯湯タンク２内に蓄えられることになる。

一方、太陽熱温水器システム１１は、例えば天気の良い日に給水装置１０から供給された水道水が太陽熱集熱器８で集熱された太陽熱により加熱されて温水として貯湯容器９内に蓄えられることになる。なお、天気の悪い曇天および雨天などのときは、太陽熱集熱器８で水道水は加熱されないので、貯湯容器９内の温水の温度は上昇しない。

そして、貯湯タンク制御装置３および温水混合システム制御装置１２が、リモコン２１の操作による使用者の運転設定を満足する出湯条件が太陽熱温水器システム１１からの温水のみで対応できないと判断した場合には、貯湯タンク制御装置３は、太陽熱温水器システム１１からの温水に加えて第１貯湯タンク２内に蓄えたヒートポンプ給湯機システム４からの給湯水を供給する制御を行う。このとき、温水混合システム制御装置１２は、配管３１と配管３３の内部を流れる流体が合流するように混合弁１５を作動する。

さらに、第１減圧弁１４と第２減圧弁７のそれぞれは、それぞれが有するほぼ同一の設定圧力に流体を減圧するように作動することになる。このようにして、太陽熱温水器システム１１からの温水とヒートポンプ給湯機システム４からの給湯水は、ほぼ同一の圧力の状態で混合弁１５に流入して混合されるので、出湯される温水の温度調節は容易になり、また一定の温度に設定しやすくなる。

また、温水混合システム制御装置１２は、温水センサ１８および給湯水センサ１７による温度情報により、混合された後の温水の温度を推定する。さらに、温水混合システム制御装置１２は、出湯温度センサ１９による温度情報により、出湯される温水が使用者による設定温度を満たしているかを判断し、設定温度よりも高い場合には、給水配管２４、配管３０、または中温水取出し配管２９から水道水または温水を取り込むようにして設定温度を満たすように制御を行う。

このように本実施形態の給湯システムは、太陽熱集熱器８によって集熱した太陽熱を使用して温水を蓄える太陽熱温水器システム１１と、ヒートポンプユニット１によって循環させて沸き上げた給湯水を蓄えるヒートポンプ給湯機システム４と、太陽熱温水器システム１１で蓄えた温水とヒートポンプ給湯機システム４で蓄えた給湯水を混合させて出湯する温水混合システム２０と、を備えている。そして、この温水混合システム２０において温水と給湯水を配管内でほぼ圧力差がない状態にしてから混合する構成としている。

この構成によれば、温水と給湯水を混合した流体の温度調節が容易になり、ハンチングなどでヒートポンプ給湯機システム４側からの給湯水が余分に流れ込むことを防止でき、太陽熱温水器システム１１からの温水を最大限に活用して出湯することができる。したがって、省エネルギー、低ランニングコストの給湯システムが得られる。

また、給湯システムは、太陽熱温水器システム１１で蓄えた温水を温水混合システム２０に供給するときに温水の圧力を減圧する第１減圧弁１４と、ヒートポンプ給湯機システム４で蓄えた給湯水を温水混合システム２０に供給するときに給湯水の圧力を減圧する第２減圧弁７と、を備え、この第１減圧弁１４と第２減圧弁７は、作動流体をほぼ同一圧力に減圧する減圧弁で構成されている。この構成を採用した場合には、優れた省エネルギー性を有する給湯システムを簡単な構成で実現することができる。

（第２実施形態）
本実施形態の給湯システムを図３および図４を用いて説明する。図３は、本実施形態における給湯システムの概略構成を示した模式図である。図４は、本実施形態の給湯システムにおける制御構成を示した模式図である。本実施形態の給湯システムは、前述の第１実施形態の給湯システムに対して、混合される二つの作動流体の圧力をそれぞれ検出し、この圧力情報を用いて第１減圧弁１４Ａ、第２減圧弁７Ａのそれぞれが作動流体の圧力を制御する点が異なっているが、その他の構成は第１実施形態と同様である。

本実施形態の給湯システムは、太陽熱温水器システム１１から供給される温水とヒートポンプ給湯機システム４から供給される給湯水を混合させる手前に、温水の圧力を検出する混合前温水圧力センサ３４と、給湯水の圧力を検出する混合前給湯水圧力センサ３５とを備えている。混合前温水圧力センサ３４および混合前給湯水圧力センサ３５が検出する圧力情報は、温水混合システム制御装置１２Ａに出力される。

第１減圧弁１４Ａおよび第２減圧弁７Ａは、絞り量を変化させることができる絞り弁であり、第１減圧弁１４Ａは温水混合システム制御装置１２Ａにより制御され、第２減圧弁７Ａは貯湯タンク制御装置３Ａにより制御される。

上記構成の給湯システムにおける作動について説明する。貯湯タンク制御装置３Ａは、ヒートポンプユニット１を制御し、通常の温調給湯制御を行い、温水混合システム制御装置１２Ａは、太陽熱集熱器８で集熱された太陽熱を用いて温水を貯湯容器９内に蓄える。

貯湯タンク制御装置３Ａおよび温水混合システム制御装置１２Ａが、リモコン２１の操作による使用者の運転設定を満足する出湯条件が太陽熱温水器システム１１からの温水のみで対応できないと判断した場合には、貯湯タンク制御装置３Ａは、太陽熱温水器システム１１からの温水に加えて第１貯湯タンク２内に蓄えたヒートポンプ給湯機システム４からの給湯水を供給する制御を行う。

さらに温水混合システム制御装置１２Ａは、混合される前の温水の圧力情報を混合前温水圧力センサ３４から取得するとともに、混合される前の給湯水の圧力情報を混合前給湯水圧力センサ３５から取得する。これらの圧力情報は、貯湯タンク制御装置３Ａに出力され、混合される手前で温水の圧力と給湯水の圧力にほぼ差がなくなるように、貯湯タンク制御装置３Ａは第２減圧弁７Ａの絞り量を制御し、温水混合システム制御装置１２Ａは第１減圧弁１４Ａの絞り量を制御する。

このようにして、太陽熱温水器システム１１からの温水とヒートポンプ給湯機システム４からの給湯水は、ほぼ同一の圧力の状態で混合弁１５に流入して混合されるので、出湯される温水の温度調節は容易になり、また、一定の温度に設定しやすくなる。

本実施形態の給湯システムは、温水混合システム２０Ａにおいて温水と給湯水を混合させる前に、温水の圧力を検出する混合前温水圧力センサ３４、および給湯水の圧力を検出する混合前給湯水圧力センサ３５を設けている。そして、ほぼ圧力差がない状態で温水と給湯水が混合するように、混合前温水圧力センサ３４と混合前給湯水圧力センサ３５によって検出された圧力情報を用いて第２減圧弁７Ａの絞り量と第１減圧弁１４Ａの絞り量を制御している。

この構成を採用した場合には、給湯システムの施工現場によって固有のさまざまな施工状態においても、温水と給湯水を適切に混合させることができる。特に、配管３１と配管３３の長さにかなりの差がある場合や、太陽熱温水器システム１１の貯湯容器９の設置高さがかなり高い場合には、あらかじめ用意した減圧弁では、対応することができず、本実施形態のような圧力制御が有用である。

（第３実施形態）
本実施形態の給湯システムを図５および図２を用いて説明する。図５は、本実施形態における給湯システムの概略構成を示した模式図である。図２は、本実施形態の給湯システムにおける制御構成を示した模式図である。本実施形態の給湯システムは、前述の第１実施形態の給湯システムに対して、第１減圧弁１４の代わりに加圧装置である加圧ポンプ３６を備えた点が異なっているが、その他の構成は第１実施形態と同様である。

本実施形態の給湯システムは、太陽熱温水器システム１１から供給される温水をヒートポンプ給湯機システム４から供給される給湯水と混合させる手前で、温水の圧力を加圧することに特徴がある。加圧ポンプ３６が温水を加圧する圧力設定値は、第２減圧弁７の減圧設定値とほぼ同じ圧力に設定されている。

上記構成の給湯システムにおける作動について説明する。貯湯タンク制御装置３は、ヒートポンプユニット１を制御し、通常の温調給湯制御を行い、温水混合システム制御装置１２は、太陽熱集熱器８で集熱された太陽熱を用いて温水を貯湯容器９内に蓄える。

貯湯タンク制御装置３および温水混合システム制御装置１２が、リモコン２１の操作による使用者の運転設定を満足する出湯条件が太陽熱温水器システム１１からの温水のみで対応できないと判断した場合には、貯湯タンク制御装置３は、太陽熱温水器システム１１からの温水に加えて第１貯湯タンク２内に蓄えたヒートポンプ給湯機システム４からの給湯水を供給する制御を行う。

さらに、第２減圧弁７は混合前の給湯水を設定された圧力に減圧し、加圧ポンプ３６は第２減圧弁７による減圧値とほぼ同じ圧力に温水を加圧するように作動することになる。このようにして、太陽熱温水器システム１１からの温水とヒートポンプ給湯機システム４からの給湯水は、ほぼ同一の圧力の状態で混合弁１５に流入して混合されるので、出湯される温水の温度調節は容易になり、また一定の温度に設定しやすくなる。

本実施形態の給湯システムは、太陽熱温水器システム１１で蓄えた温水を温水混合システム２０Ｂに供給するときに温水の圧力を加圧する加圧ポンプ３６と、ヒートポンプ給湯機システム４で蓄えた給湯水を温水混合システム２０Ｂに供給するときに給湯水の圧力を減圧する第２減圧弁７と、を設けている。そして、温水と給湯水を混合する前に、加圧ポンプ３６と第２減圧弁７は、配管内で両者の圧力差がほぼない状態にしている。

この構成を採用した場合は、ヒートポンプ給湯機システム４から供給される給湯水の圧力に比べて、太陽熱温水器システム１１から供給される温水の圧力が低い場合に、温水の圧力を積極的に上昇させてほぼ圧力差が生じない状態にすることができる。特に、太陽熱温水器システム１１から供給される温水が貯湯されているタンクの配置場所が低いときには、温水の水圧が低いので有用である。

（第４実施形態）
本実施形態の給湯システムを図６および図７を用いて説明する。図６は、本実施形態における給湯システムの概略構成を示した模式図である。図７は、本実施形態の給湯システムにおける制御構成を示した模式図である。本実施形態の給湯システムは、前述の第３実施形態の給湯システムに対して、混合される二つの作動流体の圧力をそれぞれ検出し、この圧力情報を用いて加圧装置である加圧ポンプ３６Ａ、第２減圧弁７Ａのそれぞれが作動流体の圧力を制御する点が異なっているが、その他の構成は第３実施形態と同様である。

また、本実施形態の給湯システムは、第２実施形態の給湯システムと同様に、温水と給湯水を混合させる手前に、温水の圧力を検出する混合前温水圧力センサ３４と、給湯水の圧力を検出する混合前給湯水圧力センサ３５とを備えている。混合前温水圧力センサ３４および混合前給湯水圧力センサ３５が検出する圧力情報は、温水混合システム制御装置１２Ｂに出力される。

加圧ポンプ３６Ａは作動流体の圧力を可変的に加圧できるポンプであり、第２減圧弁７Ａは、絞り量を変化させることができる絞り弁である。加圧ポンプ３６Ａは温水混合システム制御装置１２Ｂにより制御され、第２減圧弁７Ａは貯湯タンク制御装置３Ａにより制御される。

上記構成の給湯システムにおける作動について説明する。リモコン２１の電源スイッチがオンされると、貯湯タンク制御装置３Ａは、ヒートポンプユニット１を制御し、通常の温調給湯制御を行い、温水混合システム制御装置１２Ｂは、太陽熱集熱器８で集熱された太陽熱を用いて温水を貯湯容器９内に蓄える。

貯湯タンク制御装置３Ａおよび温水混合システム制御装置１２Ｂが、リモコン２１の操作による使用者の運転設定を満足する出湯条件が太陽熱温水器システム１１からの温水のみで対応できないと判断した場合には、貯湯タンク制御装置３Ａは、太陽熱温水器システム１１からの温水に加えて第１貯湯タンク２内に蓄えたヒートポンプ給湯機システム４からの給湯水を供給する制御を行う。

さらに温水混合システム制御装置１２Ｂは、混合される前の温水の圧力情報を混合前温水圧力センサ３４から取得するとともに、混合される前の給湯水の圧力情報を混合前給湯水圧力センサ３５から取得する。これらの圧力情報は、貯湯タンク制御装置３Ａに出力され、混合される手前で温水の圧力と給湯水の圧力にほぼ差がなくなるように、貯湯タンク制御装置３Ａは第２減圧弁７Ａの絞り量を制御し、温水混合システム制御装置１２Ｂは加圧ポンプ３６Ａによる加圧量を制御する。

このようにして、太陽熱温水器システム１１からの温水とヒートポンプ給湯機システム４からの給湯水は、ほぼ同一の圧力の状態で混合弁１５に流入して混合されるので、出湯される温水の温度調節は容易になり、また、一定の温度に設定しやすくなる。

本実施形態の給湯システムは、温水混合システム２０Ｂにおいて温水と給湯水を混合させる前に、温水の圧力を検出する混合前温水圧力センサ３４、および給湯水の圧力を検出する混合前給湯水圧力センサ３５を設けている。そして、ほぼ圧力差がない状態で温水と給湯水が混合するように、混合前温水圧力センサ３４と混合前給湯水圧力センサ３５によって検出された圧力情報を用いて第２減圧弁７Ａの絞り量と加圧ポンプ３６Ａによる加圧量を制御している。

この構成を採用した場合には、給湯システムの施工現場によって固有のさまざまな施工状態においても、温水と給湯水を適切に混合させることができる。特に、配管３１と配管３３の長さにかなりの差がある場合や、太陽熱温水器システム１１の貯湯容器９の設置高さがかなり低い場合には、あらかじめ用意した加圧装置では、対応することができず、本実施形態のような加圧力の制御が有用である。

（その他の実施形態）
本発明の給湯システムは、太陽熱温水器システムが上記第１実施形態から第４実施形態に記載のように比較的高い場所に貯湯容器を有するもの、つまり自然循環式や開放式に限定されるものではなく、図８に示すように、第２貯湯タンク９Ａを備えた強制循環式の太陽熱温水器システム１１Ａにも適用することができる。

この構成の場合、第２貯湯タンク９Ａは、第１貯湯タンク２と同様耐食性に優れた金属製、例えばステンレス製の容器であり、外周部に図示しない断熱材が取り付けられ、温水を長時間に渡って保温することができる。また、第３減圧弁３９は、一般的に水道圧力約４００KＰａを約２００ＫＰａ前後に減圧している。また、太陽熱集熱器８により加熱された温水は、第２貯湯タンク９Ａ内と太陽熱集熱器８の間を循環する循環回路３８を揚水ポンプ３７によって循環し、第２貯湯タンク９Ａ内に貯められた水と熱交換して第２貯湯タンク９Ａ内の水を加熱する。第１実施形態のように第１減圧弁１４と第２減圧弁７を同一圧力に設定することで、温水を混合することができる。

第１実施形態における給湯システムの概略構成を示した模式図である。 第１および第３実施形態の給湯システムにおける制御構成を示した模式図である。 第２実施形態における給湯システムの概略構成を示した模式図である。 第２実施形態の給湯システムにおける制御構成を示した模式図である。 第３実施形態における給湯システムの概略構成を示した模式図である。 第４実施形態における給湯システムの概略構成を示した模式図である。 第４実施形態の給湯システムにおける制御構成を示した模式図である。 その他の実施形態における給湯システムの概略構成を示した模式図である。

符号の説明

１ ヒートポンプユニット
３、３Ａ 貯湯タンク制御装置
４ ヒートポンプ給湯機システム
７、７Ａ 第２減圧弁（第２減圧装置）
８ 太陽熱集熱器
１１、１１Ａ 太陽熱温水器システム
１２、１２Ａ、１２Ｂ 温水混合システム制御装置
１４、１４Ａ 第１減圧弁（第１減圧装置）
２０、２０Ａ、２０Ｂ 温水混合システム
３４ 混合前温水圧力センサ
３５ 混合前給湯水圧力センサ
３６、３６Ａ 加圧ポンプ（加圧装置）

Claims (3)

1. 太陽熱集熱器（８）によって集熱した太陽熱を使用して温水を蓄える太陽熱温水器システム（１１、１１Ａ）と、
   ヒートポンプユニット（１）によって循環させて沸き上げた給湯水を蓄えるヒートポンプ給湯機システム（４）と、
   前記太陽熱温水器システム（１１、１１Ａ）で蓄えた温水と前記ヒートポンプ給湯機システム（４）で蓄えた給湯水を混合させて出湯する温水混合システム（２０、２０Ｂ）と、
   前記太陽熱温水器システム（１１、１１Ａ）で蓄えた温水を前記温水混合システム（２０Ｂ）に供給するときに前記温水の圧力を加圧する加圧装置（３６）と、
   前記ヒートポンプ給湯機システム（４）で蓄えた給湯水を前記温水混合システム（２０）に供給するときに前記給湯水の圧力を減圧する第２減圧装置（７）と、を備え、
   前記温水混合システム（２０、２０Ｂ）において、前記温水と前記給湯水を配管内でほぼ圧力差がない状態にしてから混合することを特徴とする給湯システム。
2. 前記加圧装置（３６）は、前記温水を前記温水混合システム（２０Ｂ）に供給するときに、前記第２減圧装置（７）で減圧された前記給湯用水の圧力とほぼ同じ圧力に加圧することを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。
3. 前記温水混合システム（２０Ｂ）において前記温水と前記給湯水を混合させる前に、前記温水の圧力を検出する混合前温水圧力センサ（３４）、および前記給湯水の圧力を検出する混合前給湯水圧力センサ（３５）を設け、
   前記混合前温水圧力センサ（３４）と前記混合前給湯水圧力センサ（３５）によって検出された圧力情報を用いて、前記加圧装置（３６Ａ）及び前記第２減圧装置（７Ａ）は、前記温水と前記給湯水がほぼ圧力差がない状態で混合するように両方の圧力を制御することを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。

Images