JP5187184B2

JP5187184B2 - 貯湯式給湯装置

Info

Publication number: JP5187184B2
Application number: JP2008326937A
Authority: JP
Inventors: 隆幸高谷; 典穂岡座; 和生中谷; 敬澤田; 昌宏尾浜; 吉継西山; 安彦諌山; 由樹山岡
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2028-12-24
Also published as: JP2010151329A

Description

本発明は、太陽熱集熱器を備えた貯湯式給湯装置に関するものである。

従来から、ヒートポンプサイクルと太陽熱集熱器を組み合わせた給湯システムが提案されおり、図４に示すものがある（例えば、特許文献１参照）。

図４は前記公報に記載された従来の給湯システムの構成図である。図４において、給湯システム１は、ヒートポンプ２と、貯湯タンク１０と、太陽熱集熱器２０とを備えている。貯湯タンク１０は、円筒形状をなす周壁１０ａを有して上下に延びている。貯湯タンク１０の下板１０ｃには、給水管１１が接続されている。この給水管１１から供給された水で貯湯タンク１０内が満たされている。この水は、貯湯タンク１０の上側部では熱湯になっている。この熱湯が、貯湯タンク１０の上板１０ｂに接続された給湯管１２を伝わって給湯される。

貯湯タンク１０内の下側部には、伝熱管からなる放熱器２１が収容されている。この放熱器２１と集熱器２０とが、往路２２及び復路２３で接続されている。復路２３には、ポンプ２４が設けられている。このポンプ２４により、ブライン等の熱媒が、集熱器２０、往路２２、放熱器２１、及び復路２３の順に循環されるようになっている。熱媒は、集熱器２０を通過する過程において、集熱器２０で集熱された太陽熱を受け取り、放熱器２１を通過する過程で貯湯タンク１０の水に放熱する。

ヒートポンプ２は、冷媒が循環する冷媒回路３を備えている。この冷媒回路３に圧縮機４、凝縮器５、膨張弁６、及び蒸発器７が設けられている。冷媒は、圧縮機４で圧縮されて凝縮器５に送られる。そして、凝縮器５で凝縮、液化し、放熱する。次に、膨張弁６で膨張する。その後、蒸発器７で蒸発、気化する。

さらに、給湯システム１には、貯湯タンク１０の水を流す流通路１３が設けられている。流通路１３には、ポンプ１４と受熱部１５とが設けられている。受熱部１５は、ヒートポンプ２の凝縮器５と共に熱交換器９を構成している。この熱交換器９において、凝縮器５からの放熱が、受熱部１５を通過中の水に渡され、水が加熱される。

流通路１３の下流端は、貯湯タンク１０の上側部に連なっている。一方、流通路１３の上流端は、貯湯タンク１０の下側部に連なっている。しかも、放熱器２１より上側に配されている。
特開２００２−１６２１０９号公報

しかしながら、前記従来の構成では、太陽熱集熱器で集熱できる温度が４０〜５０℃と低い場合、貯湯タンク全体の温度が４０℃程度となり、給湯に使用するには温度が低いため、ヒートポンプで加熱する必要があるが、ヒートポンプに流れる水の温度が高く（例えば、４０℃程度と）なり、ヒートポンプの効率が低下するという課題を有していた。

また、雨の日のように太陽熱集熱器が利用できない場合も考慮されて、貯湯タンクの容積が大きくなるといった装置が大型化するという課題も有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、太陽熱集熱器を利用した貯湯式給湯装置において、ヒートポンプの効率および貯湯タンクの蓄熱量を向上させた貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の貯湯式給湯装置は、貯湯タンクと、圧縮機、放熱器、減圧手段、蒸発器を順に接続し冷媒を循環させるヒートポンプ回路と、太陽熱を集熱する高温用太陽熱集熱器と、前記貯湯タンクに貯湯された湯水を前記放熱器にて加熱し、前記貯湯タンクに戻す第一循環路と、前記貯湯タンクに貯湯された湯水を、前記高温用太陽熱集熱器にて加熱した後、前記第一循環路の前記放熱器の下流側に流入させ、前記貯湯タンクに戻す第二循環路と、前記高温用太陽熱集熱器で加熱された湯温を検知する第２温度検知手段と、前記放熱器で加熱された湯温を検知する第３温度検知手段と、前記第一循環路と前記第二循環路との接続部の下流側に設けられ、前記放熱器または前記高温用太陽熱集熱器にて加熱された温水を、前記貯湯タンクの上部に戻すか、または、略中間部あるいは下部に戻すかを選択する第１流路選択手段と、制御手段とを備え、前記制御手段は、前記第２温度検知手段または前記第３温度検知手段の検知温度に基づいて、前記第１流路選択手段の選択流路を決定することを特徴とするもので、ヒートポンプ回路と高温用太陽熱集熱器とにより、貯湯タンク内の湯または水を所定温度まで加熱できるため、従来と同じ貯湯タンクの容積であっても多くの蓄熱量を得られる。

本発明によれば、太陽熱集熱器を利用した貯湯式給湯装置において、ヒートポンプの効率および貯湯タンクの蓄熱量を向上させた貯湯式給湯装置を提供できる。

第１の発明は、貯湯タンクと、圧縮機、放熱器、減圧手段、蒸発器を順に接続し冷媒を循環させるヒートポンプ回路と、太陽熱を集熱する高温用太陽熱集熱器と、前記貯湯タンクに貯湯された湯水を前記放熱器にて加熱し、前記貯湯タンクに戻す第一循環路と、前記貯湯タンクに貯湯された湯水を、前記高温用太陽熱集熱器にて加熱した後、前記第一循環路の前記放熱器の下流側に流入させ、前記貯湯タンクに戻す第二循環路と、前記高温用太陽熱集熱器で加熱された湯温を検知する第２温度検知手段と、前記放熱器で加熱された湯温を検知する第３温度検知手段と、前記第一循環路と前記第二循環路との接続部の下流側に設けられ、前記放熱器または前記高温用太陽熱集熱器にて加熱された温水を、前記貯湯タンクの上部に戻すか、または、略中間部あるいは下部に戻すかを選択する第１流路選択手段と、制御手段とを備え、前記制御手段は、前記第２温度検知手段または前記第３温度検知手段の検知温度に基づいて、前記第１流路選択手段の選択流路を決定するもので、ヒートポンプ回路と高温用太陽熱集熱器とにより、貯湯タンク内の湯または水を所定温度まで加熱できるため、従来と同じ貯湯タンクの容積であっても多くの蓄熱量を得られる。

また、太陽熱集熱器で所定の温度に達しない場合でも、略中間部あるいは下部に戻すた
め、貯湯タンク内の温度成層を維持することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の貯湯式給湯装置において、貯湯タンク下部から放熱器または高温用太陽熱集熱器に湯水を送り、前記貯湯タンクに戻す循環手段を備え、前記貯湯タンク下部から前記放熱器に湯水を送り、前記放熱器にて加熱し、前記貯湯タンクに戻し貯湯した後、前記貯湯タンク下部から前記高温用太陽熱集熱器に湯水を送り、前記高温用太陽熱集熱器にて加熱し、再び前記貯湯タンクに戻すもので、ヒートポンプ回路で貯湯タンク内の湯または水を所定温度まで加熱し、さらに高温用太陽熱集熱器により貯湯タンク内の湯または水を、ヒートポンプ回路で加熱した温度以上の温度まで再加熱することで、従来と同じ貯湯タンクの容積であっても多くの蓄熱量を得られる。

第３の発明は、特に、第１の発明または第２の発明の貯湯式給湯装置において、時間計測手段および／または高温用太陽熱集熱器の温度を検知する第１温度検知手段を備え、前記時間計測手段が計測する時間帯および／または前記第１温度検知手段の検知温度に基づいて、貯湯タンクに貯湯された湯水を高温用太陽熱集熱器にて加熱する運転動作を決定するもので、夜間時間帯にヒートポンプ回路で貯湯タンク内の湯または水を所定温度まで加熱し、次の日の昼間時間帯に高温用太陽熱集熱器により貯湯タンク内の湯または水を、ヒートポンプ回路で加熱した温度以上の温度まで再加熱できるため、従来と同じ貯湯タンクの容積であっても多くの蓄熱量を得られる。

第４の発明は、特に、第１〜第３の発明の貯湯式給湯装置において、前記第２温度検知手段の検知温度の方が前記第３温度検知手段の検知温度以上になるまで、お湯を沸き上げるよう沸上温度を設定するもので、ヒートポンプ回路で貯湯タンク内の湯または水を所定温度まで加熱し、さらに高温用太陽熱集熱器により貯湯タンク内の湯または水を、ヒートポンプ回路で加熱した温度以上の温度まで再加熱することで、従来と同じ貯湯タンクの容積であっても、多くの熱量を貯えられる。

第５の発明は、特に、第１の発明の貯湯式給湯装置において、貯湯タンク下部から放熱器に湯水を送るか、あるいは、高温用太陽熱集熱器に湯水を送るかを選択する第２流路選択手段を備え、循環手段を前記第２流路選択手段の上流側に配設したもので、循環ポンプを共用することで小型化でき、装置の小型化が図れる。

第６の発明は、特に、第１〜第５の発明の貯湯式給湯装置において、ヒートポンプ回路は、圧縮機運転時の高サイド圧力が、臨界圧力より高いもので、ヒートポンプの効率を向上できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における貯湯式給湯装置の回路構成図である。

図１において、本発明の第１の実施の形態における貯湯式給湯装置の回路構成について説明する。

ヒートポンプ回路３０は、圧縮機３１、放熱器である給湯用熱交換器３２、減圧手段である膨張弁３３、及び蒸発器３４を配管で接続している。また、蒸発器３４に送風するためのファン３５を設けている。

本実施例によるヒートポンプ給湯装置は、二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側では臨
界圧を越える状態で運転することが好ましい。

高温用太陽熱集熱器４１には、入口配管４２、出口配管４３を接続している。高温用太陽熱集熱器４１の表面には、第１温度検出手段である第１温度センサー４４を、出口配管４３には、第２温度検出手段である第２温度センサー４５を設置している。高温用太陽熱集熱器４１は、水の一回の通過で所定の高温（例えば、６５℃〜９０℃）まで加熱できる太陽熱集熱器である。このような高温用太陽熱集熱器４１としては、例えば、真空管式集熱器がある。

貯湯タンク５０の第１底部配管５１は、水道管等の水供給配管５２に接続されている。また、貯湯タンク５０の第２底部配管５３の一方は、第１開閉弁５４に接続し、他方は第２開閉弁５５に接続している。第１開閉弁５４は、第１循環手段である第１循環ポンプ５６、給湯用熱交換器３２、第１配管５７、第１三方弁５８、第２配管５９、第１流路選択手段である第２三方弁６０を介し、貯湯タンク５０の第１上部配管６１と接続され、貯湯タンク５０の上部５０ａに流入し、第一循環路６２を構成する。また、給湯用熱交換器３２の水用配管３２ａの出口配管には、第３温度検出手段である第３温度センサー３６を設置している。

第２開閉弁５５は、第２循環手段である第２循環ポンプ６３、高温用太陽熱集熱器４１の入口配管４２、高温用太陽熱集熱器４１、高温用太陽熱集熱器４１の出口配管４３、第１配管５７、第１三方弁５８、第１配管５９、第２三方弁６０を介し、貯湯タンク５０の第１上部配管６１と接続され、貯湯タンク５０の上部５０ａに流入し、第二循環路６４を構成する。また、高温用太陽熱集熱器４１の表面には、第１温度センサー４４を、高温用太陽熱集熱器４１の出口配管４３には、第２温度センサー４５を設置している。

貯湯タンク５０の第２上部配管７０と、水供給配管５２から分岐した第３配管７１は、混合弁７２を介し、給湯配管７３へ接続される。また、貯湯タンク５０上部には、沸上温度検出手段である沸上温度センサー７４を設置している。

また、貯湯タンク５０側面には、貯湯量検出手段である残湯センサー７５を設置している。貯湯タンク５０の中間部５０ｂに接続する第４配管７６は、第２三方弁６０と接続し、貯湯タンク５０の低部５０ｃに接続する第３底部配管７７は、第１三方弁５８と接続している。

制御手段８０は、流路制御手段８１、流量制御手段８２、時間計測手段８３から成る。流路制御手段８１は、第２温度センサー４５で検出した値に基づき、第２三方弁６０を制御する。また、流量制御手段８２は、第１温度センサー４４と第２温度センサー４５と第３温度センサー３６で検出した値に基づき、第１循環ポンプ５４または第２循環ポンプ５５を制御する。

次に、本発明の第１の実施の形態における貯湯式給湯装置のヒートポンプ回路３０による貯湯運転動作について説明する。

貯湯運転とは、加熱手段（例えば、ヒートポンプ回路３０、高温用太陽熱集熱器４１など）で加熱された湯を貯湯タンク５０に流入させ、貯湯する運転のことである。以下に具体的な説明を行う。

時間計測手段８３で夜間時間帯（例えば、２３時〜７時）で、貯湯タンク５０に設置している残湯センサー７５にて残湯量が少ないと判断すると、第１開閉弁５４は開、第２開閉弁５５は閉に設定する。第１三方弁５８は、第１配管５７と第３底部配管７７を連通す
るように、第２三方弁６０は、第２配管５９と貯湯タンク５０の第１上部配管６１を連通するように設定され、ヒートポンプ回路３０が運転を開始する。

圧縮機３１で圧縮された冷媒は、給湯用熱交換器３２で放熱し、膨張弁３３で減圧された後、蒸発器３４にて吸熱し、ガス状態で圧縮機３１に吸入される。流量制御手段８２では、水用配管３２ａの出口配管に設置している第３温度センサー３６が所定温度（例えば、６５℃）になるように、第１循環ポンプ５６で流量が制御される。第１循環ポンプ５６により貯湯タンク５０からの水は、第２底部配管５３、第１開閉弁５４を通り、給湯用熱交換器３２で加熱され、第１配管５７に導かれる。

第３温度センサー３６が所定温度（例えば、６０℃）以下の場合、第１配管５７の湯水は、第１三方弁５８、第３底部配管７７を介して、貯湯タンク５０の底部に戻る。一方、第３温度センサー３６が所定温度（例えば、６０℃）を越えると、第１配管５７の湯水は、第１三方弁５８、第２配管５９、第２三方弁６０、貯湯タンク５０の第１上部配管６１を介して、貯湯タンク５０の上部に流入し、貯湯運転を継続する。

次に、本発明の第１の実施の形態における貯湯式給湯装置の高温用太陽熱集熱器４１による貯湯運転動作について説明する。

時間計測手段８３で昼間時間帯（例えば、７時〜１９時）で、高温用太陽熱集熱器４１の表面に設置している第１温度センサー４４が予め決定しておいた温度（例えば、６０℃）以上になると、第１開閉弁５４は閉、第２開閉弁５５は開に設定する。第１三方弁５８は、第１配管５７と第２配管５９を連通するように、第２三方弁６０は、第２配管５９と第４配管７６を連通するように設定され、第２循環ポンプ６３が運転を開始する。流量制御手段８２では、高温用太陽熱集熱器４１の出口配管４３に設置している第２温度センサー４５が所定温度（例えば、７０℃）になるように、第２循環ポンプ６３で流量が制御される。

第２循環ポンプ６３により貯湯タンク５０からの水は、第２底部配管５３、第２開閉弁５５、第２循環ポンプ６３、高温用太陽熱集熱器４１の入口配管４２を通り、高温用太陽熱集熱器４１で加熱され、高温用太陽熱集熱器４１の出口配管４３を通り、第１配管５７に導かれる。

第２温度センサー４５が所定温度（例えば、６０℃）以下の場合、流路制御手段８１により、第２三方弁６０は、第２配管５９と第４配管７６を連通するように制御され、第１配管５７の湯水は、第１三方弁５８、第３配管５９、第２三方弁６０、第４配管７６を介して、貯湯タンク５０の中間部に戻る。また、第２温度センサー４５が所定温度（例えば、６０℃）を越えると、流路制御手段８１により、第２三方弁６０は、第２配管５９と貯湯タンク５０の第１上部配管６１を連通するように選択され、第１配管５７の湯水は、第１三方弁５８、第２配管５９、第２三方弁６０、貯湯タンク５０の第１上部配管６４を介して、貯湯タンク５０の上部に流入し、貯湯運転を継続する。

従って、夜間時間帯にヒートポンプ回路３０で貯湯タンク５０内の湯または水を、所定温度（例えば、６５℃）まで加熱し、次の日の昼間時間帯に高温用太陽熱集熱器４１により貯湯タンク５０内の湯または水を、ヒートポンプ回路で加熱した温度以上の温度（例えば、７０℃）まで再加熱することで、従来と同じ貯湯タンクの容積であっても、多くの熱量を貯えられるので、装置の小型化が図れる。

また、本実施の形態では、冷媒として二酸化炭素を用いた場合で説明したが、冷媒としてＲ４１０Ａ冷媒やＨＣ冷媒などのその他の冷媒を用いてもよい。

また、本実施の形態では、第１開閉弁５４、第２開閉弁５５を備えているが、無くても良い。さらに、第２底部配管５３から分岐させて、第１循環ポンプ５６を通り第一循環路６２を、第２循環ポンプ６３を通り第二循環路６４を構成しているが、貯湯タンク５０の底部から２本の配管を出し、一方を第１循環ポンプ５６を介した第一循環路６２、もう一方を第２循環ポンプ６３を介した第二循環路６４としても良い。

また、本実施の形態では、次の日の昼間時間帯に高温用太陽熱集熱器４１での沸上温度をヒートポンプ回路での沸上温度（例えば、６５℃）より高い温度（例えば、７０℃）に設定したが、ヒートポンプ回路での沸上温度以上（例えば、６５℃）としても良い。

また、昼間時間帯に高温用太陽熱集熱器４１により沸き上げる沸上設定温度を貯湯タンク５０上部に設置している沸上温度センサー７４の検知温度（例えば、６５℃）以上の温度としても良い。

次に、本発明の第１の実施の形態における貯湯式給湯装置のヒートポンプ回路３０による貯湯運転と高温用太陽熱集熱器４１による貯湯運転の同時運転動作について説明する。

昼間時間帯（例えば、７時〜１９時）で、貯湯タンク５０に設置している残湯センサー７５にて残湯量が少なく、高温用太陽熱集熱器４１の表面に設置している第１温度センサー４４が予め決定しておいた温度（例えば、６０℃）以上になると、第１開閉弁５４と第２開閉弁６６は共に開に設定する。第１三方弁５８は、第１配管５７と第３底部配管７７を連通するように、第２三方弁６０は、第２配管５９と貯湯タンク５０の第１上部配管６１を連通するように設定され、ヒートポンプ回路３０による貯湯運転と高温用太陽熱集熱器４１貯湯運転の同時運転を開始する。

流量制御手段８２では、水用配管３２ａの出口配管に設置している第３温度センサー３６が所定温度（例えば、６０℃）になるように、第１循環ポンプ５６で流量を制御し、高温用太陽熱集熱器４１の出口配管４３に設置している第２温度センサー４５が所定温度（例えば、７０℃）になるように、第２循環ポンプ６３で流量が制御される。

圧縮機３１で圧縮された冷媒は、給湯用熱交換器３２で放熱し、膨張弁３３で減圧された後、蒸発器３４にて吸熱し、ガス状態で圧縮機３１に吸入される。第１循環ポンプ５６により貯湯タンク５０からの一部の水は、第２底部配管５３、第１開閉弁５４を通り、給湯用熱交換器３２で加熱され、第１配管５７に導かれる。

第２循環ポンプ６７により貯湯タンク５０からの残りの水は、第２底部配管５３、第２開閉弁５５、第２循環ポンプ６３、高温用太陽熱集熱器４１の入口配管４２を通り、高温用太陽熱集熱器４１で加熱され、高温用太陽熱集熱器４１の出口配管４３を通り、第１配管５７に導かれ、第１循環ポンプ５６を通った湯水と合流する。

第３温度センサー３６の検知温度もしくは第２温度センサー４５の検知温度のどちらかが所定温度（例えば、５５℃）以下の場合、第１配管５７の湯水は、第１三方弁５８、第３底部配管７７を介して、貯湯タンク５０の底部に戻る。一方、第３温度センサー３６の検知温度と第２温度センサー４５の検知温度の両方が所定温度（例えば、５５℃）を越えると、第１配管５７の湯水は、第１三方弁５９、第２配管５９、第２三方弁６０、貯湯タンク５０の第１上部配管６１を介して、貯湯タンク５０の上部に流入し、貯湯運転を継続する。

従って、昼間時間帯で、貯湯タンク５０内の残湯量と高温用太陽熱集熱器４１の表面温
度を検出し、貯湯タンク５０内の残湯量が所定量より少なく、かつ、高温用太陽熱集熱器４１の表面温度が高い場合、ヒートポンプ回路３０による貯湯運転と高温用太陽熱集熱器４１貯湯運転の同時運転を行う。

この場合、ヒートポンプ回路３０での沸上温度は、例えば、６０℃に設定し、高温用太陽熱集熱器４１での沸上温度は、例えば、７０℃に設定し、第１配管では例えば、約６５℃となり貯湯タンク５０に流入する。通常、ヒートポンプ回路３０での最低沸上温度は６５℃であるが、この同時運転時には、沸上温度を例えば、６５℃から６０℃に低下できるので、ヒートポンプ回路３０の効率を向上できるとともに、速く貯湯量を増加できる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態における貯湯式給湯装置の回路構成図である。

図２において、本発明の第２の実施の形態における貯湯式給湯装置の回路構成について説明する。

ヒートポンプ回路３０による加熱を行う場合、貯湯タンク５０からの水は、第２底部配管５３、循環手段である循環ポンプ８４、第２流路選択手段である第３三方弁８６を通り、給湯用熱交換器３２加熱される。一方、高温用太陽熱集熱器４１による加熱を行う場合、貯湯タンク５０からの水は、第２底部配管５３、循環ポンプ８４、第３三方弁８６、太陽熱集熱器４１の入口配管４２を通り、高温用太陽熱集熱器４１で加熱される。

従って、貯湯タンク５０の下部から給湯用熱交換器３２に湯水を送るか、あるいは、高温用太陽熱集熱器４１に湯水を送るかを選択する第３三方弁８６を備え、循環ポンプ８４を第３三方弁８６の上流側に配設したので、循環ポンプ８４を共用することで小型化でき、装置の小型化が図れる。

次に、本発明の第２の実施の形態における貯湯式給湯装置のヒートポンプ回路３０で加熱した湯を高温用太陽熱集熱器４１に流入させ貯湯する貯湯運転動作について説明する。

昼間時間帯（例えば、７時〜１９時）で、貯湯タンク５０に設置している残湯センサー７５にて残湯量が少なく、高温用太陽熱集熱器４１の表面に設置している第１温度センサー４４が予め決定しておいた温度（例えば、６０℃）以上になると、第３三方弁８６は、第５配管８５と水用配管３２ａの入口配管を連通するように、第４三方弁８７は、水用配管３２ａの出口配管と第６配管８８を連通するように設定され、循環ポンプ８４が運転を開始する。流量制御手段８２では、高温用太陽熱集熱器４１の出口配管４３に設置している第２温度センサー４５が所定温度（例えば、７０℃）になるように、循環ポンプ８４で流量が制御される。

圧縮機３１で圧縮された冷媒は、給湯用熱交換器３２で放熱し、膨張弁３３で減圧された後、蒸発器３４にて吸熱し、ガス状態で圧縮機３１に吸入される。循環ポンプ８４により貯湯タンク５０からの水は、第２底部配管５３、第３三方弁８６を通り、給湯用熱交換器３２である程度加熱（例えば、４０〜４２℃）され、第４三方弁８７、第６配管８８、高温用太陽熱集熱器４１の入口配管４２を通り、高温用太陽熱集熱器４１で加熱され、高
温用太陽熱集熱器４１の出口配管４３を通り、第１配管５７に導かれる。第２温度センサー４５が所定温度（例えば、６０℃）以下の場合、流路制御手段８１により、第２三方弁６０は、第２配管５９と第４配管７６を連通するように制御され、第１配管５７の湯水は、第１三方弁５８、第２配管５９、第２三方弁６０、第４配管７６を介して、貯湯タンク５０の中間部に戻る。

一方、高温用太陽熱集熱器４１の出口配管４３に設置している第２温度センサー４５が所定温度（例えば、６０℃）を越えると、流路制御手段８１により、第２三方弁６０は、第２配管５９と貯湯タンク５０の第１上部配管６１を連通するように選択され、第１配管５７の湯水は、第１三方弁５８、第２配管５９、第２三方弁６０、貯湯タンク５０の第１上部配管６１を介して、貯湯タンク５０の上部に流入し、貯湯運転を継続する。

従って、昼間時間帯で、貯湯タンク５０内の残湯量と高温用太陽熱集熱器４１の表面温度を検出し、貯湯タンク５０内の残湯量が所定量より少なく、かつ、高温用太陽熱集熱器４１の表面温度が高い場合、ヒートポンプ回路３０で加熱した湯を高温用太陽熱集熱器４１に流入させ貯湯する貯湯運転を行う。

この場合、ヒートポンプ回路３０である程度加熱（例えば、４０〜４２℃）され、その後、高温用太陽熱集熱器４１に流入させ、循環ポンプ８４は、高温用太陽熱集熱器４１の出口配管４３に設置している第２温度センサー４５が所定温度（例えば、６５℃）になるように流量制御を行っているので、ヒートポンプ回路３０での加熱温度が低くでき、ヒートポンプ回路３０の効率を向上できるとともに、速く貯湯量を増加できる。

また、本実施の形態では、高温用太陽熱集熱器４１での沸上設定温度を例えば、７０℃としたが、貯湯タンク５０上部に設置している沸上温度センサー７４の検知温度（例えば、６５℃）以上の温度としても良い。

（実施の形態３）
図３は、本発明の第３の実施の形態における貯湯式給湯装置における太陽熱加熱手段の回路構成図である。

図３において、本発明の第３の実施の形態における貯湯式給湯装置における太陽熱加熱手段の回路構成について説明する。

高温用太陽熱集熱器９１、出口配管９５、熱交換器９２、第３循環ポンプ９３、入口配管９４で循環路を形成し、この循環路には例えば不凍液が循環する。一方、熱交換器９２の入口配管９６、熱交換器９２、熱交換器９２の出口配管９７には、湯水が循環する。高温用太陽熱集熱器９１の表面には、第１温度検出手段である第１温度センサー４４を、熱交換器９２の水側出口配管９７には、第２温度検出手段である第２温度センサー４５を設置している。

高温用太陽熱集熱器９１で集熱した熱を熱交換器９２を介し、間接的に水を加熱するもので、高温用太陽熱集熱器９１側には、例えば不凍液が循環している。高温用太陽熱集熱器９１は、水を高温（例えば、６５℃〜９０℃）に加熱できる太陽熱集熱器９１が望ましい。このような太陽熱集熱器９１には、例えば、真空管式集熱器がある。

従って、熱交換器９２、第３循環ポンプ９３の追加はあるものの、ヒートポンプ回路に流れる水の温度が高くならず、ヒートポンプ回路の効率向上を図ることができるとともに、装置の小型化が図れる。

以上のように、本発明にかかる貯湯式給湯装置は、貯湯タンクに貯湯する貯湯運転の場合、運転効率が良く、省エネ性に優れているので、給湯のみならず温水を利用した暖房等の用途にも適用できる。

本発明の第１の実施の形態における貯湯式給湯装置の回路構成図本発明の第２の実施の形態における貯湯式給湯装置の回路構成図本発明の第３の実施の形態における貯湯式給湯装置における太陽熱加熱手段の回路構成図従来の給湯システムの構成図

３０ヒートポンプ回路
３１圧縮機
３２給湯熱交換器
３３膨張弁
３４蒸発器
４１高温用太陽熱集熱器
５０貯湯タンク
６２第一循環路
６４第二循環路
８０制御手段

Claims

貯湯タンクと、圧縮機、放熱器、減圧手段、蒸発器を順に接続し冷媒を循環させるヒートポンプ回路と、太陽熱を集熱する高温用太陽熱集熱器と、前記貯湯タンクに貯湯された湯水を前記放熱器にて加熱し、前記貯湯タンクに戻す第一循環路と、前記貯湯タンクに貯湯された湯水を、前記高温用太陽熱集熱器にて加熱した後、前記第一循環路の前記放熱器の下流側に流入させ、前記貯湯タンクに戻す第二循環路と、前記高温用太陽熱集熱器で加熱された湯温を検知する第２温度検知手段と、前記放熱器で加熱された湯温を検知する第３温度検知手段と、前記第一循環路と前記第二循環路との接続部の下流側に設けられ、前記放熱器または前記高温用太陽熱集熱器にて加熱された温水を、前記貯湯タンクの上部に戻すか、または、略中間部あるいは下部に戻すかを選択する第１流路選択手段と、制御手段とを備え、前記制御手段は、前記第２温度検知手段または前記第３温度検知手段の検知温度に基づいて、前記第１流路選択手段の選択流路を決定することを特徴とする貯湯式給湯装置。
貯湯タンク下部から放熱器または高温用太陽熱集熱器に湯水を送り、前記貯湯タンクに戻す循環手段を備え、前記貯湯タンク下部から前記放熱器に湯水を送り、前記放熱器にて加熱し、前記貯湯タンクに戻し貯湯した後、前記貯湯タンク下部から前記高温用太陽熱集熱器に湯水を送り、前記高温用太陽熱集熱器にて加熱し、再び前記貯湯タンクに戻すことを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
時間計測手段および／または高温用太陽熱集熱器の温度を検知する第１温度検知手段を備え、前記時間計測手段が計測する時間帯および／または前記第１温度検知手段の検知温度に基づいて、貯湯タンクに貯湯された湯水を高温用太陽熱集熱器にて加熱する運転動作を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の貯湯式給湯装置。
前記第２温度検知手段の検知温度の方が前記第３温度検知手段の検知温度以上になるまで、お湯を沸き上げるよう沸上温度を設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置。
貯湯タンク下部から放熱器に湯水を送るか、あるいは、高温用太陽熱集熱器に湯水を送る
かを選択する第２流路選択手段を備え、循環手段を前記第２流路選択手段の上流側に配設したことを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
ヒートポンプ回路は、圧縮機運転時の高サイド圧力が、臨界圧力より高いことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置。