JP5464195B2

JP5464195B2 - Solar-powered heat pump hot water supply system

Info

Publication number: JP5464195B2
Application number: JP2011236175A
Authority: JP
Inventors: 智赤木; 史武畝崎; 守濱田; 慎一伊藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2031-10-27
Also published as: JP2013092337A

Description

本発明は、太陽熱利用ヒートポンプ給湯システムに関する。 The present invention relates to a solar heat utilization heat pump hot water supply system.

太陽熱温水器によって太陽熱を集熱して市水を加熱し、生成された温水をタンクに貯留し、このタンクに貯留された温水の温度が目標とする給湯温度に不足している場合には、ヒートポンプによって追加の加熱を行い、必要な温度まで昇温させて需要側に供給することのできる太陽熱利用ヒートポンプ給湯システムが知られている。 Solar water is collected by a solar water heater to heat city water, and the generated hot water is stored in a tank. If the temperature of the hot water stored in this tank is insufficient for the target hot water supply temperature, a heat pump There is known a solar heat-based heat pump hot water supply system that can perform additional heating by heating, raise the temperature to a required temperature, and supply it to the demand side.

従来、太陽熱利用ヒートポンプ給湯システムとして、特許文献１には、熱交換部を設けた貯湯槽と、該熱交換部と太陽熱集熱器との間を循環液が循環する集熱循環路と、熱交換部内の下部循環液から熱を吸収する循環液熱源蒸発器および上部循環液に放熱する凝縮器を有するヒートポンプとを備えた給湯装置が開示されている。 Conventionally, as a heat pump hot water supply system using solar heat, Patent Document 1 discloses a hot water storage tank provided with a heat exchange unit, a heat collection circuit in which a circulating liquid circulates between the heat exchange unit and a solar heat collector, A hot water supply device is disclosed that includes a circulating fluid heat source evaporator that absorbs heat from the lower circulating fluid in the exchange section and a heat pump that has a condenser that dissipates heat to the upper circulating fluid.

また、特許文献２には、太陽光発電および太陽熱集熱を行なうハイブリッド式太陽集熱器と、高温蓄熱槽および低温蓄熱槽と、低温蓄熱槽を低温側熱源として高温蓄熱槽内を昇温させるヒートポンプとを備えてなるハイブリッド式ソーラーシステムが開示されている。 Further, Patent Document 2 discloses a hybrid solar collector that performs solar power generation and solar heat collection, a high-temperature heat storage tank and a low-temperature heat storage tank, and a temperature inside the high-temperature heat storage tank using the low-temperature heat storage tank as a low-temperature side heat source. A hybrid solar system comprising a heat pump is disclosed.

特開昭６０−１３３２６２号公報JP 60-133262 A 特開平７−２３４０２０号公報JP 7-234020 A

特許文献１のシステムでは、ヒートポンプの凝縮器により加熱された熱交換部内の上部循環液と、貯湯槽内の上半分の温水とが熱交換することにより、貯湯槽内の上半分の温水が均一に加熱される。特許文献２のシステムでは、高温蓄熱槽内にヒートポンプの凝縮器が設置されており、高温蓄熱槽内の温水が均一に加熱される。このように、特許文献１および２のシステムは、何れも、所定の加熱領域（特許文献１では貯湯槽内の上半分、特許文献２では高温蓄熱槽）の温水を均一に加熱する構成であるので、必要な温度の湯を得るためには、上記加熱領域の全体をその必要な温度まで加熱する必要がある。このため、必要な温度の湯を最小限の量だけ沸き上げるような動作ができず、給湯需要が小さい場合には湯が残って無駄になり、システム効率が低いという問題がある。 In the system of Patent Document 1, the upper circulating liquid in the heat exchange section heated by the condenser of the heat pump and the upper half of the hot water in the hot water tank exchange heat so that the upper half of the hot water in the hot water tank is uniform. To be heated. In the system of patent document 2, the condenser of the heat pump is installed in the high temperature heat storage tank, and the hot water in the high temperature heat storage tank is heated uniformly. Thus, both the systems of Patent Documents 1 and 2 are configured to uniformly heat the hot water in a predetermined heating region (the upper half in the hot water storage tank in Patent Document 1 and the high temperature heat storage tank in Patent Document 2). Therefore, in order to obtain hot water having a necessary temperature, it is necessary to heat the entire heating region to the necessary temperature. For this reason, there is a problem that the operation of boiling only a minimum amount of hot water at a necessary temperature cannot be performed, and when the hot water supply demand is small, the hot water remains and is wasted, resulting in low system efficiency.

また、特許文献１のシステムでは、ヒートポンプを稼動させた場合、貯湯槽内の上半分は太陽熱温水より高温となり、貯湯槽内の下半分は太陽熱温水より低温となるので、元の温度の太陽熱温水は消滅する。同様に、特許文献２のシステムでは、ヒートポンプを稼動させた場合、高温蓄熱槽は太陽熱温水より高温となり、低温蓄熱槽は太陽熱温水より低温となるので、元の温度の太陽熱温水は消滅する。このため、特許文献１および２のシステムでは、ヒートポンプを稼動させた場合、比較的低温の給湯需要に対しても、太陽熱温水を利用不能であり、ヒートポンプにより加熱された高温水だけで給湯熱量をまかなう必要がある。このため、必要な高温水の量が多くなるので、ヒートポンプの消費電力が大きくなり、システム効率が低下するという問題がある。 In the system of Patent Document 1, when the heat pump is operated, the upper half in the hot water tank is hotter than the solar hot water, and the lower half in the hot water tank is lower in temperature than the solar hot water. Disappears. Similarly, in the system of Patent Document 2, when the heat pump is operated, the high-temperature heat storage tank has a higher temperature than the solar hot water and the low-temperature heat storage tank has a lower temperature than the solar hot water, so the solar hot water at the original temperature disappears. For this reason, in the systems of Patent Documents 1 and 2, when a heat pump is operated, solar hot water cannot be used even for a relatively low temperature hot water supply demand, and the amount of hot water supply can be obtained only with high temperature water heated by the heat pump. It is necessary to cover. For this reason, since the amount of high temperature water required increases, there exists a problem that the power consumption of a heat pump becomes large and system efficiency falls.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、高効率な太陽熱利用ヒートポンプ給湯システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a highly efficient solar heat-based heat pump hot water supply system.

本発明に係る太陽熱利用ヒートポンプ給湯システムは、太陽熱を集熱して温水を生成する太陽熱温水器と、太陽熱温水器により生成された太陽熱温水を貯留するタンクと、圧縮機、放熱器、膨張弁、蒸発器の順で冷媒が循環するヒートポンプと、タンクの中部から取り出された太陽熱温水を放熱器に送り、放熱器で太陽熱温水が加熱されて生成した高温水をタンクの上部に流入させる水加熱回路と、タンクの中部から取り出された太陽熱温水を蒸発器に送り、蒸発器で太陽熱温水が冷却されて生成した冷水をタンクの下部に流入させる水冷却回路と、タンクの上部から取り出された高温水を需要端側に導く給湯配管と、タンクの中部に設けられた太陽熱温水取出口から取り出された太陽熱温水を給湯配管の高温水に混合可能な混合配管と、混合配管の太陽熱温水取出口より下側のタンク内の領域に、太陽熱温水と冷水とで温度成層が形成されるように、ヒートポンプによる沸き上げ動作を制御する手段と、を備えたものである。

A solar heat utilization heat pump hot water supply system according to the present invention includes a solar water heater that collects solar heat to generate hot water, a tank that stores solar hot water generated by the solar water heater, a compressor, a radiator, an expansion valve, and evaporation A heat pump in which the refrigerant circulates in the order of the vessel, and a water heating circuit that sends solar hot water taken out from the middle of the tank to the radiator, and heats the hot water generated by the radiator to flow into the upper part of the tank The hot water taken out from the inside of the tank is sent to the evaporator, and the water cooling circuit that cools the hot water generated by the evaporator to flow into the lower part of the tank and the hot water taken out from the upper part of the tank a hot water supply pipe leading to the demand end, and mixing pipe mixable solar water to the hot water in the hot water supply pipe taken out of the solar water outlet provided in the middle of the tank, mixed In the region of the tank lower than the solar water outlet pipe, so that the temperature stratification in the solar hot and cold water are formed, in which comprises means for controlling the boiling operation by the heat pump, the.

本発明によれば、太陽熱温水を、ヒートポンプの放熱器で加熱されて高温水となる被加熱水、およびヒートポンプの蒸発器で熱源となる熱源用水として利用するだけでなく、高温水と混合して需要側への給湯温度を調節する温調用水としても太陽熱温水を活用することができる。このため、高温水の沸き上げ量を抑制することができ、システム効率を向上させることができる。 According to the present invention, solar hot water is not only used as heated water that is heated by a heat pump radiator to become high-temperature water, and as heat source water that becomes a heat source in the heat pump evaporator, but also mixed with high-temperature water. Solar hot water can also be used as temperature control water for adjusting the hot water supply temperature to the demand side. For this reason, the amount of boiling of high temperature water can be suppressed and system efficiency can be improved.

本発明の実施の形態１の太陽熱利用ヒートポンプ給湯システムを示す構成図である。It is a block diagram which shows the solar heat utilization heat pump hot-water supply system of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１の太陽熱利用ヒートポンプ給湯システムにおける信号の流れを表すブロック図である。It is a block diagram showing the flow of the signal in the solar heat utilization heat pump hot-water supply system of Embodiment 1 of this invention. 本実施の形態１の太陽熱利用ヒートポンプ給湯システムの動作を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating operation | movement of the solar heat utilization heat pump hot-water supply system of this Embodiment 1. FIG. 本実施の形態１の太陽熱利用ヒートポンプ給湯システムの動作を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating operation | movement of the solar heat utilization heat pump hot-water supply system of this Embodiment 1. FIG. 本発明の実施の形態２の太陽熱利用ヒートポンプ給湯システムを示す構成図である。It is a block diagram which shows the solar heat utilization heat pump hot-water supply system of Embodiment 2 of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の太陽熱利用ヒートポンプ給湯システムを示す構成図である。図１に示すように、本実施の形態１における太陽熱利用ヒートポンプ給湯システムは、湯水を貯留するタンク１と、ヒートポンプ２と、太陽熱温水器用ポンプ３１と、ヒートポンプ用ポンプ３２と、太陽熱温水混合弁４１と、市水混合弁４２と、ヒートポンプ用分配弁４３と、太陽熱温水器５と、循環配管３０１と、市水配管３０２と、市水混合配管３０４と、給湯配管３０５と、水加熱配管３０６と、水冷却配管３０７と、太陽熱温水混合配管３０８と、制御手段１００とを備えている。図示を省略するが、タンク１は、断熱材により覆われており、貯留した湯水を保温する機能を有している。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a solar heat utilization heat pump hot water supply system according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the solar heat utilization heat pump hot water supply system according to the first embodiment includes a tank 1 for storing hot water, a heat pump 2, a solar water heater pump 31, a heat pump pump 32, and a solar hot water mixing valve 41. A city water mixing valve 42, a heat pump distribution valve 43, a solar water heater 5, a circulation pipe 301, a city water pipe 302, a city water mixing pipe 304, a hot water supply pipe 305, and a water heating pipe 306. A water cooling pipe 307, a solar hot water mixing pipe 308, and a control means 100. Although illustration is omitted, the tank 1 is covered with a heat insulating material and has a function of keeping the stored hot water warm.

太陽熱温水器５は、循環配管３０１を介して、タンク１と接続されている。すなわち、循環配管３０１は、タンク１の下部（タンク１の底部付近の部位）と、太陽熱温水器５の入水口とを接続している。また、循環配管３０１は、太陽熱温水器５の出水口と、タンク１の中部に設けられた太陽熱温水流入口１１とを接続している。ここで、「タンク１の中部」とは、タンク１の底部と頂部との間の所定の高さ位置を意味し、必ずしもタンク１の全高の２分の１の高さ位置でなくてよい。循環配管３０１の途中には、太陽熱温水器用ポンプ３１が設けられている。太陽熱温水器用ポンプ３１を駆動すると、タンク１の下部から取り出された水が循環配管３０１を通って太陽熱温水器５に送られる。太陽熱温水器５は、太陽の輻射エネルギーを集熱し、水を加熱して温水を生成する。この温水（以下、「太陽熱温水」と称する）は、循環配管３０１を通ってタンク１に戻り、太陽熱温水流入口１１からタンク１内に流入し、貯留される。 The solar water heater 5 is connected to the tank 1 via a circulation pipe 301. That is, the circulation pipe 301 connects the lower part of the tank 1 (part near the bottom of the tank 1) and the water inlet of the solar water heater 5. The circulation pipe 301 connects the outlet of the solar water heater 5 and the solar hot water inlet 11 provided in the middle of the tank 1. Here, the “middle portion of the tank 1” means a predetermined height position between the bottom portion and the top portion of the tank 1, and does not necessarily have to be a half height position of the total height of the tank 1. In the middle of the circulation pipe 301, a solar water heater pump 31 is provided. When the solar water heater pump 31 is driven, the water taken out from the lower part of the tank 1 is sent to the solar water heater 5 through the circulation pipe 301. The solar water heater 5 collects solar radiation energy and heats the water to generate hot water. This hot water (hereinafter referred to as “solar hot water”) returns to the tank 1 through the circulation pipe 301, flows into the tank 1 from the solar hot water inlet 11, and is stored.

ここで、冬期の凍結防止として、太陽熱温水器５の内部を流れる熱媒体をブラインで構成するようにしてもよい。この場合は、タンク１にブラインを流入させられないので、太陽熱温水器５で加熱されたブラインと、タンク１の下部から導かれる水とを例えばプレート式熱交換器などで熱交換する構成としてもよい。 Here, as a winter freeze prevention, you may make it comprise the heat medium which flows through the inside of the solar water heater 5 with a brine. In this case, since the brine cannot flow into the tank 1, the brine heated by the solar water heater 5 and the water guided from the lower part of the tank 1 may be configured to exchange heat with, for example, a plate heat exchanger. Good.

太陽熱温水器５は、太陽光発電パネル（図示せず）と一体的に形成されていてもよい。太陽光発電パネルは発電時に高温となるので、太陽光発電パネルと一体的に太陽熱温水器５を形成した場合には、太陽熱温水器５は、太陽の輻射エネルギーに加えて太陽光発電パネルの生成熱を集熱して水を加熱する。この場合、太陽光発電パネルの温度は、水に熱を奪われた分だけ低下する。太陽光発電パネルは、パネル温度が低いほど発電効率が上昇するという特性を持つ。このため、太陽光発電パネルの温度を低下させることにより、太陽光発電パネルでの発電量を増加させることができ、システム全体としてのエネルギー効率を更に高めることができる。 The solar water heater 5 may be formed integrally with a solar power generation panel (not shown). Since the solar power generation panel becomes high temperature during power generation, when the solar water heater 5 is formed integrally with the solar power generation panel, the solar water heater 5 generates the solar power generation panel in addition to the solar radiation energy. Heat is collected to heat the water. In this case, the temperature of the photovoltaic power generation panel is lowered by the amount of heat removed from the water. The photovoltaic power generation panel has a characteristic that the power generation efficiency increases as the panel temperature decreases. For this reason, by reducing the temperature of the photovoltaic power generation panel, the amount of power generated by the photovoltaic power generation panel can be increased, and the energy efficiency of the entire system can be further increased.

ヒートポンプ２は、圧縮機２１と、冷媒と水との熱交換を行う放熱器（凝縮器）２２と、膨張弁２３と、冷媒と水との熱交換を行う蒸発器２４とを有し、この順で冷媒が循環するように構成されている。タンク１の中部に設けられた太陽熱温水取出口１２と、ヒートポンプ用分配弁４３とは、太陽熱温水配管３０３により接続されている。太陽熱温水取出口１２の位置は、タンク１の高さ方向に関して、太陽熱温水流入口１１と同じ高さでもよいし異なる高さでもよい。太陽熱温水配管３０３の途中には、ヒートポンプ用ポンプ３２が設けられている。水加熱配管３０６は、ヒートポンプ用分配弁４３と放熱器２２との間、および、放熱器２２とタンク１の上部との間を接続している。水冷却配管３０７は、ヒートポンプ用分配弁４３と蒸発器２４との間、および、蒸発器２４とタンク１の下部との間を接続している。 The heat pump 2 includes a compressor 21, a radiator (condenser) 22 that performs heat exchange between the refrigerant and water, an expansion valve 23, and an evaporator 24 that performs heat exchange between the refrigerant and water. The refrigerant is circulated in order. The solar hot water outlet 12 provided in the middle of the tank 1 and the heat pump distribution valve 43 are connected by a solar hot water pipe 303. The position of the solar hot water outlet 12 may be the same height as the solar hot water inlet 11 or a different height with respect to the height direction of the tank 1. A heat pump pump 32 is provided in the middle of the solar hot water pipe 303. The water heating pipe 306 connects between the heat pump distribution valve 43 and the radiator 22 and between the radiator 22 and the upper portion of the tank 1. The water cooling pipe 307 connects between the heat pump distribution valve 43 and the evaporator 24 and between the evaporator 24 and the lower portion of the tank 1.

ヒートポンプ２およびヒートポンプ用ポンプ３２を駆動すると、タンク１内に貯留された太陽熱温水が太陽熱温水取出口１２から取り出され、この太陽熱温水はヒートポンプ用分配弁４３にて水加熱配管３０６と水冷却配管３０７とに分配される。ヒートポンプ用分配弁４３は、この分配比を制御可能に構成されている。水冷却配管３０７に流入した太陽熱温水は、蒸発器２４に導かれて冷媒により冷却され、温度低下した水（以下、「冷水」と称する）となって、タンク１の下部に流入する。水加熱配管３０６に流入した太陽熱温水は、放熱器２２に導かれて冷媒により加熱され、高温水となってタンク１の上部に流入する。 When the heat pump 2 and the heat pump pump 32 are driven, the solar hot water stored in the tank 1 is taken out from the solar hot water outlet 12, and this solar hot water is supplied to the water heating pipe 306 and the water cooling pipe 307 by the heat pump distribution valve 43. And distributed. The heat pump distribution valve 43 is configured to be able to control this distribution ratio. The solar hot water that has flowed into the water cooling pipe 307 is guided to the evaporator 24 and cooled by the refrigerant, and becomes water whose temperature has decreased (hereinafter referred to as “cold water”) and flows into the lower portion of the tank 1. The solar hot water that has flowed into the water heating pipe 306 is guided to the radiator 22 and heated by the refrigerant, and flows into the upper portion of the tank 1 as high-temperature water.

市水配管３０２は、タンク１の下部に接続されている。この市水配管３０２により市水（水源からの水）がタンク１内に供給される。タンク１は、給湯配管３０５，３０９，３１０を介して、例えば蛇口、シャワー、浴槽等の給湯需要端と接続されている。給湯配管３０５と給湯配管３０９との接続部には、太陽熱温水混合弁４１が設けられている。太陽熱温水混合配管３０８は、太陽熱温水配管３０３から分岐して延び、太陽熱温水混合弁４１に接続されている。市水混合配管３０４は、市水配管３０２から分岐して延び、市水混合弁４２に接続されている。 The city water pipe 302 is connected to the lower part of the tank 1. City water (water from the water source) is supplied into the tank 1 by the city water pipe 302. The tank 1 is connected to hot water supply demand ends such as a faucet, a shower, and a bathtub through hot water supply pipes 305, 309, and 310, for example. A solar hot water mixing valve 41 is provided at a connection portion between the hot water supply pipe 305 and the hot water supply pipe 309. The solar hot water mixing pipe 308 extends from the solar hot water pipe 303 and is connected to the solar hot water mixing valve 41. The city water mixing pipe 304 extends from the city water pipe 302 and is connected to the city water mixing valve 42.

タンク１の上部から取り出された高温水は、給湯配管３０５を通って太陽熱温水混合弁４１に導かれる。また、太陽熱温水混合弁４１には、太陽熱温水混合配管３０８により太陽熱温水が導かれる。太陽熱温水混合弁４１は、その高温水と太陽熱温水とを混合し、その混合された湯を給湯配管３０９に流入させる。太陽熱温水混合弁４１は、高温水と太陽熱温水との混合比を任意に制御可能になっている。市水混合弁４２は、給湯配管３０９から供給される湯と、市水混合配管３０４から供給される市水とを混合し、給湯配管３１０に流入させる。市水混合弁４２は、湯と市水との混合比を任意に制御可能になっている。 The high temperature water taken out from the upper part of the tank 1 is guided to the solar hot water mixing valve 41 through the hot water supply pipe 305. Solar hot water is guided to the solar hot water mixing valve 41 through a solar hot water mixing pipe 308. The solar hot water mixing valve 41 mixes the high temperature water and the solar hot water, and causes the mixed hot water to flow into the hot water supply pipe 309. The solar hot water mixing valve 41 can arbitrarily control the mixing ratio of the high temperature water and the solar hot water. The city water mixing valve 42 mixes hot water supplied from the hot water supply pipe 309 and city water supplied from the city water mixing pipe 304 and causes the hot water to flow into the hot water supply pipe 310. The city water mixing valve 42 can arbitrarily control the mixing ratio of hot water and city water.

制御手段１００は、圧縮機２１、膨張弁２３、太陽熱温水器用ポンプ３１、ヒートポンプ用ポンプ３２、太陽熱温水混合弁４１、市水混合弁４２、ヒートポンプ用分配弁４３の動作を制御する。 The control means 100 controls the operations of the compressor 21, the expansion valve 23, the solar water heater pump 31, the heat pump pump 32, the solar hot water mixing valve 41, the city water mixing valve 42, and the heat pump distribution valve 43.

タンク１には、高さ方向に間隔をおいて、タンク１内の水温を検出する貯湯温度センサ５０１ａ〜５０１ｆが設けられている。これらの貯湯温度センサ５０１ａ〜５０１ｆにより、タンク１内の鉛直方向の温度分布を検出することができる。図示の構成では、貯湯温度センサの個数は６個であるが、この個数はこれに限定されるものではない。 The tank 1 is provided with hot water storage temperature sensors 501a to 501f that detect the water temperature in the tank 1 at intervals in the height direction. These hot water storage temperature sensors 501a to 501f can detect the temperature distribution in the vertical direction in the tank 1. In the illustrated configuration, the number of hot water storage temperature sensors is six, but the number is not limited to this.

水加熱配管３０６には、放熱器２２の下流側にて高温水の温度を検出するための沸上温度センサ５０２が設けられている。水冷却配管３０７には、蒸発器２４の下流側にて冷水の温度を検出するための冷水温度センサ５０７が設けられている。市水配管３０２には、市水温度を検出するための市水温度センサ５０４が設けられている。タンク１の最上部には、タンク１から導出される湯温を検出する導出温度センサ５０３が設けられている。給湯配管３１０には、需要端で使用される湯温を検出するための給湯温度センサ５０５が設けられている。循環配管３０１には、太陽熱温水器５の下流側にてタンク１に流入する太陽熱温水の温度を検出するための太陽熱温水温度センサ５０６が設けられている。給湯配管３１０には、需要端で使用される湯量を検出する給湯流量センサ６０１が設けられている。 The water heating pipe 306 is provided with a boiling temperature sensor 502 for detecting the temperature of the high temperature water on the downstream side of the radiator 22. The water cooling pipe 307 is provided with a cold water temperature sensor 507 for detecting the temperature of the cold water on the downstream side of the evaporator 24. The city water pipe 302 is provided with a city water temperature sensor 504 for detecting the city water temperature. A derivation temperature sensor 503 for detecting the hot water temperature derived from the tank 1 is provided at the top of the tank 1. The hot water supply pipe 310 is provided with a hot water supply temperature sensor 505 for detecting the hot water temperature used at the demand end. The circulation pipe 301 is provided with a solar hot water temperature sensor 506 for detecting the temperature of the solar hot water flowing into the tank 1 on the downstream side of the solar water heater 5. The hot water supply pipe 310 is provided with a hot water supply flow rate sensor 601 for detecting the amount of hot water used at the demand end.

図２は、本発明の実施の形態１の太陽熱利用ヒートポンプ給湯システムにおける信号の流れを表すブロック図である。図２に示すように、制御手段１００は、蓄熱量算出手段１０１、必要熱量予測手段１０４、加熱制御手段１０５、給湯目標温度設定手段１０７、ポンプ制御手段１０８、弁制御手段１０９、圧縮機制御手段１１０、膨張弁制御手段１１１等を有している。 FIG. 2 is a block diagram showing a signal flow in the solar heat utilization heat pump hot water supply system according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 2, the control means 100 includes a heat storage amount calculation means 101, a necessary heat amount prediction means 104, a heating control means 105, a hot water supply target temperature setting means 107, a pump control means 108, a valve control means 109, and a compressor control means. 110, expansion valve control means 111, and the like.

制御手段１００には、時刻検出手段であるタイマー、貯湯温度センサ５０１ａ〜５０１ｆ、沸上温度センサ５０２、導出温度センサ５０３、市水温度センサ５０４、給湯温度センサ５０５、太陽熱温水温度センサ５０６、冷水温度センサ５０７、給湯流量センサ６０１からの情報が入力される。制御手段１００は、入力されたこれらの情報に基づいて、圧縮機２１、膨張弁２３、太陽熱温水器用ポンプ３１、ヒートポンプ用ポンプ３２、太陽熱温水混合弁４１、市水混合弁４２、ヒートポンプ用分配弁４３を制御する。詳細は後述する。 The control means 100 includes a timer that is time detection means, hot water storage temperature sensors 501a to 501f, a boiling temperature sensor 502, a derived temperature sensor 503, a city water temperature sensor 504, a hot water temperature sensor 505, a solar hot water temperature sensor 506, and a cold water temperature. Information from the sensor 507 and the hot water supply flow rate sensor 601 is input. Based on the input information, the control means 100 includes the compressor 21, the expansion valve 23, the solar water heater pump 31, the heat pump pump 32, the solar hot water mixing valve 41, the city water mixing valve 42, and the heat pump distribution valve. 43 is controlled. Details will be described later.

給湯目標温度設定手段１０７は、ユーザーインターフェース装置（例えば、台所、浴室等に設置されるリモコン装置）に入力されるユーザーの指示等に基づいて、給湯温度の目標値を設定する。蓄熱量算出手段１０１は、タンク１内の蓄熱量を算出する。蓄熱量は、貯湯温度センサ５０１ａ〜５０１ｆの情報と、市水温度センサ５０４の情報とに基づいて算出される。一般には、市水温度をエネルギーの基準温度としてタンク１内の温度分布を積分することによって算出される。ここで、一般的な給湯温度（例えば４０℃）あるいは給湯目標温度より低い温度領域は積分しないようにして蓄熱量を算出してもよい。 Hot water supply target temperature setting means 107 sets a target value of hot water supply temperature based on a user instruction or the like input to a user interface device (for example, a remote control device installed in a kitchen, bathroom, etc.). The heat storage amount calculation means 101 calculates the heat storage amount in the tank 1. The amount of stored heat is calculated based on information from the hot water storage temperature sensors 501a to 501f and information from the city water temperature sensor 504. Generally, it is calculated by integrating the temperature distribution in the tank 1 with the city water temperature as the energy reference temperature. Here, the heat storage amount may be calculated in such a manner that the temperature region lower than the general hot water supply temperature (for example, 40 ° C.) or the hot water supply target temperature is not integrated.

必要熱量予測手段１０４は、給湯に必要な熱量を予測し、算出する。給湯必要熱量は、ユーザーの過去の給湯使用実績や、最低限保証する既定の設計基準値などの情報に基づいて予測される。加熱制御手段１０５は、算出された必要熱量、蓄熱量、高温水領域の平均温度、太陽熱温水領域の平均温度等に基づいて、ヒートポンプ２の起動の要否を判定する。 The necessary heat amount predicting means 104 predicts and calculates the heat amount necessary for hot water supply. The amount of heat required for hot water supply is predicted based on information such as the past usage history of hot water supply by the user and a predetermined design standard value guaranteed at the minimum. The heating control means 105 determines whether or not the heat pump 2 needs to be started based on the calculated necessary heat amount, heat storage amount, average temperature of the high-temperature water region, average temperature of the solar hot water region, and the like.

ポンプ制御手段１０８は、太陽熱温水器用ポンプ３１、ヒートポンプ用ポンプ３２の回転数を制御し、ポンプ循環量を調節する。弁制御手段１０９は、太陽熱温水混合弁４１、市水混合弁４２、ヒートポンプ用分配弁４３の開度を制御し、流量比を調節する。圧縮機制御手段１１０は、圧縮機２１の周波数を制御し、冷媒の循環量を調節する。膨張弁制御手段１１１は、膨張弁２３の開度を調節する。 The pump control means 108 controls the rotational speed of the solar water heater pump 31 and the heat pump pump 32 to adjust the pump circulation amount. The valve control means 109 controls the opening degree of the solar hot water mixing valve 41, the city water mixing valve 42, and the heat pump distribution valve 43 to adjust the flow rate ratio. The compressor control means 110 controls the frequency of the compressor 21 and adjusts the circulation amount of the refrigerant. The expansion valve control means 111 adjusts the opening degree of the expansion valve 23.

以上、本実施の形態１の太陽熱利用ヒートポンプ給湯システムの構成について説明した。次に、本実施の形態１の太陽熱利用ヒートポンプ給湯システムの動作について、図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態１の太陽熱利用ヒートポンプ給湯システムの動作を説明するための模式図である。なお、以下の説明において、具体的な数値を示して動作を説明した場合、その数値は一例であり、本発明がその数値に限定されるものではない。 The configuration of the solar heat utilization heat pump hot water supply system according to the first embodiment has been described above. Next, operation | movement of the solar heat utilization heat pump hot-water supply system of this Embodiment 1 is demonstrated using FIG. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the operation of the solar heat utilization heat pump hot water supply system of the first embodiment. In the following description, when the operation is described with specific numerical values, the numerical values are examples, and the present invention is not limited to the numerical values.

まず、本実施の形態１における太陽熱利用ヒートポンプ給湯システムの基本的な動作を説明する。市水配管３０２から供給される市水は、タンク１の下部から流入し、タンク１内に貯留される。タンク１内に貯留された市水は、太陽熱温水器用ポンプ３１によって循環配管３０１を循環し、太陽熱温水器５に導かれて加熱されて太陽熱温水となり、太陽熱温水流入口１１からタンク１内に流入し、貯留される。ここで、太陽熱温水流入口１１より上部のタンク１内の水温が太陽熱温水の温度以下の場合、水の浮力（比重差）の作用により太陽熱温水がタンク１内で上方に移動するので、太陽熱温水流入口１１がタンク１の中部に設けられていても、タンク１内の全体を太陽熱温水の温度（例えば３５℃）まで上昇させることが可能である（図３参照）。 First, the basic operation of the solar heat utilization heat pump hot water supply system in the first embodiment will be described. The city water supplied from the city water pipe 302 flows from the lower part of the tank 1 and is stored in the tank 1. The city water stored in the tank 1 circulates in the circulation pipe 301 by the solar water heater pump 31, is led to the solar water heater 5, is heated to become solar hot water, and flows into the tank 1 from the solar hot water inlet 11. And stored. Here, when the water temperature in the tank 1 above the solar hot water inlet 11 is equal to or lower than the temperature of the solar hot water, the solar hot water moves upward in the tank 1 due to the action of water buoyancy (specific gravity difference). Even if the inflow port 11 is provided in the middle part of the tank 1, the entire inside of the tank 1 can be raised to the temperature of solar hot water (for example, 35 ° C.) (see FIG. 3).

ここで、制御手段１００は、一般には太陽熱温水温度センサ５０６の出力が所定の温度範囲に収まるように太陽熱温水器用ポンプ３１の回転数をフィードバック制御するが、予め定めた回転数で回転させるなどしてもよい。 Here, the control means 100 generally feedback-controls the rotational speed of the solar water heater pump 31 so that the output of the solar hot water temperature sensor 506 falls within a predetermined temperature range, but it is rotated at a predetermined rotational speed. May be.

雨天時や外気温が低い場合など、太陽熱温水の温度が給湯目標温度より低い場合、太陽熱温水ではユーザーの給湯需要を満たせないので、ヒートポンプ２で追加の加熱を行う。この場合、タンク１内の太陽熱温水を太陽熱温水取出口１２から導出し、ヒートポンプ用分配弁４３にて分岐し、一方を放熱器２２、他方を蒸発器２４に導く。放熱器２２に導いた太陽熱温水は加熱されて高温水（例えば６５℃）となり、タンク１の上部に戻される。蒸発器２４に導いた太陽熱温水は、ヒートポンプの冷媒に蒸発熱を供給し、冷却されて冷水（例えば２０℃あるいは１０℃）となり、タンク１の下部に戻される。 When the temperature of the solar hot water is lower than the hot water supply target temperature, such as when it is raining or when the outside air temperature is low, additional heating is performed by the heat pump 2 because the solar hot water cannot meet the user's hot water demand. In this case, the solar hot water in the tank 1 is led out from the solar hot water outlet 12 and branched at the heat pump distribution valve 43, one being led to the radiator 22 and the other to the evaporator 24. The solar hot water led to the radiator 22 is heated to become high-temperature water (for example, 65 ° C.) and returned to the upper portion of the tank 1. The solar hot water led to the evaporator 24 supplies evaporation heat to the refrigerant of the heat pump, is cooled to become cold water (for example, 20 ° C. or 10 ° C.), and is returned to the lower portion of the tank 1.

このようにして太陽熱温水をヒートポンプの蒸発熱源とすることにより、ヒートポンプの蒸発熱源を室外空気（例えば冬期７℃）とする場合に比べて、ヒートポンプの蒸発温度を高くでき、ヒートポンプのサイクル効率を向上することができる。 By using solar hot water as the evaporation heat source of the heat pump in this way, the evaporation temperature of the heat pump can be increased and the cycle efficiency of the heat pump can be improved compared to the case where the evaporation heat source of the heat pump is outdoor air (for example, 7 ° C in winter). can do.

ここで、例えば太陽熱温水が不足する場合に備えて、室外空気と熱交換可能な空気熱交換器を、蒸発器２４と並列または直列の回路で併設し、太陽熱温水が不足する場合には当該空気熱交換器にてヒートポンプの冷媒を蒸発させるように構成してもよい。 Here, for example, an air heat exchanger capable of exchanging heat with outdoor air is provided in parallel or in series with the evaporator 24 in preparation for a shortage of solar hot water, and when solar hot water is short, the air You may comprise so that the refrigerant | coolant of a heat pump may be evaporated in a heat exchanger.

タンク１の上部に流入した高温水は、タンク１内の太陽熱温水より比重が軽いため、タンク１内の太陽熱温水と混合することはなく、タンク１の上部から順に積層して貯まっていく。タンク１の下部に流入した冷水は、タンク１内の太陽熱温水より比重が重いため、タンク１内の太陽熱温水と混合することはなく、タンク１の下部から順に積層して貯まっていく。このようにして、タンク１内には、図３に示すように、上側から、高温水（例えば６５℃）、太陽熱温水（例えば３５℃）、冷水（例えば２０℃あるいは１０℃）の順で温度成層が形成される。 The high-temperature water that has flowed into the upper part of the tank 1 is lighter in specific gravity than the solar hot water in the tank 1, and therefore is not mixed with the solar hot water in the tank 1, and is stacked and stored in order from the upper part of the tank 1. The cold water flowing into the lower part of the tank 1 has a higher specific gravity than the solar hot water in the tank 1, and therefore is not mixed with the solar hot water in the tank 1, and is stacked and stored in order from the lower part of the tank 1. Thus, as shown in FIG. 3, the temperature in the tank 1 is as follows from the upper side in the order of high-temperature water (for example, 65 ° C.), solar hot water (for example, 35 ° C.), and cold water (for example, 20 ° C. or 10 ° C.). A stratification is formed.

タンク内の加熱領域を均一に加熱するシステムとは異なり、本実施形態のシステムでは、タンク１内に高温水と太陽熱温水とで温度成層を形成するようにして高温水を貯えることができるので、必要な温度の湯量を最小限だけ沸き上げる動作が可能である。このため、予測された給湯必要熱量が小さい場合には、ヒートポンプ２による沸き上げ動作を最小限に抑制することができ、システム効率を向上することができる。 Unlike the system that uniformly heats the heating region in the tank, in the system of the present embodiment, the high temperature water can be stored in the tank 1 by forming a temperature stratification with the high temperature water and the solar hot water, It is possible to boil the minimum amount of hot water at the required temperature. For this reason, when the predicted required amount of hot water supply is small, the boiling operation by the heat pump 2 can be suppressed to the minimum, and the system efficiency can be improved.

ヒートポンプ２による沸き上げ動作の制御として、制御手段１００は、一般には目標とする加熱能力に応じて圧縮機２１の周波数を制御し、蒸発器２４の出口の過熱度が所定の範囲に収まるように膨張弁２３の開度を制御し、沸上温度センサ５０２で検出される沸上温度（高温水の温度）と冷水温度センサ５０７で検出される冷水温度との両方が所定の温度範囲に収まるように、ヒートポンプ用ポンプ３２の回転数とヒートポンプ用分配弁４３の開度を調節するが、予め定めた制御定数で制御するなどしてもよい。 As control of the boiling operation by the heat pump 2, the control means 100 generally controls the frequency of the compressor 21 in accordance with the target heating capacity so that the degree of superheat at the outlet of the evaporator 24 falls within a predetermined range. The opening degree of the expansion valve 23 is controlled so that both the boiling temperature (high temperature water temperature) detected by the boiling temperature sensor 502 and the cold water temperature detected by the cold water temperature sensor 507 are within a predetermined temperature range. In addition, the rotational speed of the heat pump pump 32 and the opening degree of the heat pump distribution valve 43 are adjusted, but may be controlled by a predetermined control constant.

タンク１内に貯えられた高温水は、湯が使用される需要端の要求に応じて、給湯配管３０５，３０９，３１０を通じて、需要端に供給することができる。また、本実施形態のシステムでは、需要端へ給湯する際に、タンク１内の太陽熱温水を太陽熱温水取出口１２から取り出し、太陽熱温水混合配管３０８を介して太陽熱温水混合弁４１に導き、タンク１からの高温水と混合させて需要端へ供給することができる。これにより、給湯需要に対して太陽熱温水の熱量を活用することができるので、高温水の使用量を低く抑えることができる。この点について、図３を参照して、数値例を挙げて説明する。 The high temperature water stored in the tank 1 can be supplied to the demand end through the hot water supply pipes 305, 309, and 310 according to the demand end demand where hot water is used. In the system of the present embodiment, when hot water is supplied to the demand end, the solar hot water in the tank 1 is taken out from the solar hot water outlet 12 and led to the solar hot water mixing valve 41 via the solar hot water mixing pipe 308, It can be mixed with hot water from and supplied to the demand end. Thereby, since the calorie | heat amount of solar hot water can be utilized with respect to the hot water supply demand, the usage-amount of high temperature water can be restrained low. This point will be described with reference to a numerical example with reference to FIG.

冬期の曇りの日など、太陽熱温水器５による加熱のみでは、タンク１内の温度が３５℃程度の場合、そのままでは給湯に使用できない温度なので、例えば６５℃の高温水を必要な量だけ沸き上げる必要がある。ここでは、給湯需要を４５℃・４３０リットルとし、市水温度を１０℃とする。比較例では、この給湯需要に対し、太陽熱温水を活用せず、高温水の熱量だけで対応する。この比較例の場合には、６５℃の高温水２７４リットルと、１０℃の市水１５６リットルとを市水混合弁４２にて混合して生成された４５℃・４３０リットルの湯を需要端に供給することになる。これに対し、本実施形態では、高温水と混合して温度調節するための温調用水として太陽熱温水を活用することができる。このため、本実施形態の場合には、６５℃の高温水１４３リットルと、３５℃の太陽熱温水２８７リットルとを太陽熱温水混合弁４１にて混合して生成された４５℃・４３０リットルの湯を需要端に供給する。このように、比較例では高温水の必要量が２７４リットルであるのに対し、本実施形態では高温水の必要量が１４３リットルとなり、必要な高温水の量を顕著に削減することができる。このため、ヒートポンプ２による沸き上げ量を大幅に低減することができるので、消費電力を節減し、システム効率を向上することができる。 If the temperature in the tank 1 is about 35 ° C. only by heating with the solar water heater 5 such as a cloudy day in winter, it is a temperature that cannot be used for hot water supply as it is. There is a need. Here, the hot water supply demand is 45 ° C./430 liters, and the city water temperature is 10 ° C. In the comparative example, this hot water supply demand is handled only by the amount of heat of high-temperature water without using solar hot water. In the case of this comparative example, 274 liters of high-temperature water at 65 ° C. and 156 liters of city water at 10 ° C. were mixed at the city water mixing valve 42 and 45 ° C./430 liters of hot water was generated at the demand end. Will be supplied. On the other hand, in this embodiment, solar hot water can be utilized as temperature adjustment water for mixing and adjusting temperature by mixing with high temperature water. For this reason, in the case of this embodiment, hot water of 45 ° C. and 430 liters generated by mixing 143 liters of high-temperature water at 65 ° C. and 287 liters of solar hot water at 35 ° C. with the solar hot water mixing valve 41 is used. Supply to the demand end. Thus, while the required amount of high-temperature water is 274 liters in the comparative example, the required amount of high-temperature water is 143 liters in this embodiment, and the amount of necessary high-temperature water can be significantly reduced. For this reason, since the amount of boiling by the heat pump 2 can be reduced significantly, power consumption can be reduced and system efficiency can be improved.

温調用水として太陽熱温水を活用する場合、太陽熱温水の温度が高いほど、必要な高温水の量（熱量）は少なくなる。このため、ヒートポンプ２による沸き上げを行う際、貯湯温度センサ５０１ａ〜５０１ｆで検出される太陽熱温水の温度が高い場合には、太陽熱温水の温度が低い場合に比べて、タンク１内の上部に生成する高温水の熱量（高温水の量および温度の何れか一方または両方）が低くなるように沸き上げ動作を制御手段１００により制御することが好ましい。これにより、太陽熱温水の温度が高い場合には、それに応じてヒートポンプ２による沸き上げ量を更に抑制することができるので、システム効率を更に向上することができる。 When utilizing solar hot water as temperature control water, the higher the temperature of the solar hot water, the smaller the amount of necessary high-temperature water (the amount of heat). For this reason, when boiling by the heat pump 2, when the temperature of the solar hot water detected by the hot water storage temperature sensors 501a to 501f is high, it is generated in the upper part of the tank 1 compared to the case where the temperature of the solar hot water is low. It is preferable to control the boiling operation by the control means 100 so that the amount of heat of the high-temperature water (one or both of the amount and the temperature of the high-temperature water) decreases. Thereby, when the temperature of the solar hot water is high, the amount of boiling by the heat pump 2 can be further suppressed accordingly, so that the system efficiency can be further improved.

また、本実施形態では、タンク１の太陽熱温水取出口１２より下側の領域（以下、「冷却領域」と称する）に、太陽熱温水と冷水とで温度成層が形成されるように、ヒートポンプ２による沸き上げ動作（ヒートポンプ用ポンプ３２の循環量等）を制御することが好ましい。この点について、図４を参照して説明する。図４中の上側の図は、タンク１内の冷却領域のほぼ全体が均一な温度（図示の例では２０℃）に冷却されるように沸き上げ動作を行った場合を示す。これに対し、図４中の下側の図は、タンク１内の冷却領域に太陽熱温水と冷水（図示の例では１０℃）とで温度成層が形成される、すなわち太陽熱温水と冷水との温度境界層の位置が太陽熱温水取出口１２より下側になるように、沸き上げ動作を行った場合を示す。 Further, in the present embodiment, the heat pump 2 is used to form a temperature stratification with the solar hot water and the cold water in a region below the solar hot water outlet 12 of the tank 1 (hereinafter referred to as “cooling region”). It is preferable to control the boiling operation (the circulation amount of the heat pump pump 32 or the like). This point will be described with reference to FIG. The upper diagram in FIG. 4 shows a case where the boiling operation is performed so that almost the entire cooling region in the tank 1 is cooled to a uniform temperature (20 ° C. in the illustrated example). On the other hand, the lower diagram in FIG. 4 shows that temperature stratification is formed in the cooling region in the tank 1 with solar hot water and cold water (10 ° C. in the illustrated example), that is, the temperature of the solar hot water and cold water. The case where the boiling operation is performed so that the position of the boundary layer is below the solar hot water outlet 12 is shown.

図４中の下側の図のように、タンク１内の冷却領域に太陽熱温水と冷水とで温度成層を形成した場合には、給湯の際に太陽熱温水取出口１２から導出される太陽熱温水の温度が低下することなく高いまま維持することができるので、高温水の使用量を更に低く抑えることができる。また、冷却領域を均一に冷却した場合と比べ、タンク１の下部に生成する冷水の温度が低くなるので、太陽熱温水器５に送られる水の温度が低下する。このため、太陽熱温水器５の集熱効率を向上させることができる。また、太陽熱温水器５に太陽光発電パネルが一体的に形成されている場合には、太陽光発電パネルの温度をより低下させることができるので、太陽光発電パネルの発電効率を更に向上させることができる。 When the temperature stratification is formed with the solar hot water and the cold water in the cooling region in the tank 1 as shown in the lower diagram in FIG. 4, the solar hot water drawn out from the solar hot water outlet 12 at the time of hot water supply Since the temperature can be kept high without lowering, the amount of high-temperature water used can be further reduced. Moreover, since the temperature of the cold water produced | generated in the lower part of the tank 1 becomes low compared with the case where the cooling area | region is cooled uniformly, the temperature of the water sent to the solar water heater 5 falls. For this reason, the heat collection efficiency of the solar water heater 5 can be improved. Moreover, since the temperature of a photovoltaic power generation panel can be lowered more when the photovoltaic power generation panel is integrally formed in the solar water heater 5, further improving the power generation efficiency of the photovoltaic power generation panel. Can do.

本実施形態では、太陽熱温水取出口１２、太陽熱温水配管３０３、ヒートポンプ用ポンプ３２および水加熱配管３０６により水加熱回路が構成されている。また、太陽熱温水取出口１２、太陽熱温水配管３０３、ヒートポンプ用ポンプ３２および水冷却配管３０７により水冷却回路が構成されている。このように、本実施形態では、水加熱回路と水冷却回路とは、それらの流路の一部（太陽熱温水取出口１２、太陽熱温水配管３０３およびヒートポンプ用ポンプ３２）が共通化されている。これにより、装置構成を簡素化でき、コスト低減が図れる。 In this embodiment, a water heating circuit is configured by the solar hot water outlet 12, the solar hot water pipe 303, the heat pump pump 32, and the water heating pipe 306. Further, a water cooling circuit is constituted by the solar hot water outlet 12, the solar hot water pipe 303, the heat pump pump 32, and the water cooling pipe 307. Thus, in this embodiment, the water heating circuit and the water cooling circuit share a part of their flow paths (solar hot water outlet 12, solar hot water pipe 303, and heat pump pump 32). Thereby, the apparatus configuration can be simplified and the cost can be reduced.

また、本実施形態では、太陽熱温水取出口１２が、水加熱回路と、水冷却回路と、太陽熱温水混合配管３０８とで共通化されている。これにより、装置構成を簡素化でき、コスト低減が図れる。ただし、本発明では、このような構成に限らず、タンク１に複数の太陽熱温水取出口を設け、水加熱回路と、水冷却回路と、太陽熱温水混合配管３０８とで太陽熱温水取出口を別々にしてもよい。 In this embodiment, the solar hot water outlet 12 is shared by the water heating circuit, the water cooling circuit, and the solar hot water mixing pipe 308. Thereby, the apparatus configuration can be simplified and the cost can be reduced. However, the present invention is not limited to such a configuration, and a plurality of solar hot water outlets are provided in the tank 1, and the solar hot water outlets are separately provided by the water heating circuit, the water cooling circuit, and the solar hot water mixing pipe 308. May be.

また、本実施形態では、放熱器２２とタンク１の上部との間の水加熱配管３０６から給湯配管３０５を分岐させている。すなわち、この分岐部とタンク１の上部との間の流路は、水加熱回路の流路の一部と、給湯配管の一部とを共通化した流路に相当している。本実施形態では、このような共通化により、装置構成を簡素化でき、コスト低減が図れる。ただし、本発明では、このような構成に限らず、水加熱配管３０６と給湯配管３０５とを別々にタンク１の上部に接続する構成としてもよい。 In the present embodiment, the hot water supply pipe 305 is branched from the water heating pipe 306 between the radiator 22 and the upper portion of the tank 1. That is, the flow path between the branch portion and the upper portion of the tank 1 corresponds to a flow path in which a part of the flow path of the water heating circuit and a part of the hot water supply pipe are shared. In this embodiment, the device configuration can be simplified and the cost can be reduced by such common use. However, the present invention is not limited to such a configuration, and the water heating pipe 306 and the hot water supply pipe 305 may be separately connected to the upper portion of the tank 1.

実施の形態２．
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図５は、本発明の実施の形態２の太陽熱利用ヒートポンプ給湯システムを示す構成図である。 Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5. The description will focus on the differences from the first embodiment described above, and the same or corresponding parts will be denoted by the same reference numerals. Is omitted. FIG. 5 is a configuration diagram showing a solar heat utilization heat pump hot water supply system according to Embodiment 2 of the present invention.

図５に示すように、本実施の形態２では、水加熱配管３０６ａは、ヒートポンプ用分配弁４３から放熱器２２を経由して太陽熱温水混合弁４１に接続されている。水加熱配管３０６ｂは、太陽熱温水混合弁４１とタンク１の上部との間を接続する。給湯時には、タンク１の上部から取り出された高温水が水加熱配管３０６ｂを通って太陽熱温水混合弁４１に導かれるとともに、太陽熱温水取出口１２から取り出された太陽熱温水が太陽熱温水配管３０３、ヒートポンプ用分配弁４３および水加熱配管３０６ａを通って太陽熱温水混合弁４１に導かれ、太陽熱温水混合弁４１にて高温水と太陽熱温水とが混合されて給湯配管３０９に流入する。このように、本実施の形態２では、水加熱配管３０６ｂを給湯配管の一部として機能させることができ、また、水加熱配管３０６ａを太陽熱温水混合配管として機能させることができる。 As shown in FIG. 5, in the second embodiment, the water heating pipe 306 a is connected from the heat pump distribution valve 43 to the solar hot water mixing valve 41 via the radiator 22. The water heating pipe 306 b connects between the solar hot water mixing valve 41 and the upper part of the tank 1. At the time of hot water supply, high-temperature water taken out from the upper part of the tank 1 is guided to the solar hot water mixing valve 41 through the water heating pipe 306b, and solar hot water taken out from the solar hot water outlet 12 is used for the solar hot water pipe 303 and the heat pump. It is led to the solar hot water mixing valve 41 through the distribution valve 43 and the water heating pipe 306a, and the high temperature water and solar hot water are mixed in the solar hot water mixing valve 41 and flow into the hot water supply pipe 309. Thus, in this Embodiment 2, water heating piping 306b can be functioned as a part of hot water supply piping, and water heating piping 306a can be functioned as solar hot water mixing piping.

上述したように、本実施の形態２では、水加熱回路の一部（水加熱配管３０６ｂ）と、給湯配管の一部とを共通化したことにより、実施の形態１における給湯配管３０５を省略することができる。また、水加熱回路の一部（水加熱配管３０６ａ）と、太陽熱温水混合配管とを共通化したことにより、実施の形態１における太陽熱温水混合配管３０８を省略することができる。これらのことにより、装置構成をより簡素化でき、更なるコスト低減が図れる。 As described above, in the second embodiment, a part of the water heating circuit (water heating pipe 306b) and a part of the hot water supply pipe are shared, so that the hot water supply pipe 305 in the first embodiment is omitted. be able to. Further, by sharing a part of the water heating circuit (water heating pipe 306a) and the solar hot water mixing pipe, the solar hot water mixing pipe 308 in the first embodiment can be omitted. By these things, an apparatus structure can be simplified more and the further cost reduction can be aimed at.

また、本実施の形態２では、タンク１を覆う断熱材として、上部断熱材６１および下部断熱材６２が設けられている。上部断熱材６１は、概ね太陽熱温水取出口１２より上側の範囲においてタンク１の側面を覆っている。下部断熱材６２は、概ね太陽熱温水取出口１２より下側の範囲においてタンク１の側面を覆っている。下部断熱材６２は、上部断熱材６１と比べ、断熱性能が低い（熱抵抗値が低い）ものとして構成されている。例えば、上部断熱材６１および下部断熱材６２を同じ材料で構成する場合には、下部断熱材６２の厚さを上部断熱材６１より薄くすることにより、下部断熱材６２の断熱性能を上部断熱材６１より低くする。または、上部断熱材６１と比べて熱伝導率の高い材料で下部断熱材６２を構成してもよい。例えば、上部断熱材６１に真空断熱材を用い、下部断熱材６２に発泡ポリスチレン等の発泡性成形断熱材を用いることができる。この場合、上部断熱材６１は真空断熱材と発泡性成形断熱材とを組み合わせて構成されていてもよい。 In the second embodiment, an upper heat insulating material 61 and a lower heat insulating material 62 are provided as heat insulating materials that cover the tank 1. The upper heat insulating material 61 covers the side surface of the tank 1 in a range generally above the solar hot water outlet 12. The lower heat insulating material 62 covers the side surface of the tank 1 in a range generally below the solar hot water outlet 12. The lower heat insulating material 62 is configured to have lower heat insulating performance (lower thermal resistance value) than the upper heat insulating material 61. For example, when the upper heat insulating material 61 and the lower heat insulating material 62 are made of the same material, the lower heat insulating material 62 is made thinner than the upper heat insulating material 61 so that the heat insulating performance of the lower heat insulating material 62 is improved. Lower than 61. Alternatively, the lower heat insulating material 62 may be made of a material having a higher thermal conductivity than the upper heat insulating material 61. For example, a vacuum heat insulating material can be used for the upper heat insulating material 61, and a foamable heat insulating material such as expanded polystyrene can be used for the lower heat insulating material 62. In this case, the upper heat insulating material 61 may be configured by combining a vacuum heat insulating material and a foamable molded heat insulating material.

下部断熱材６２に覆われた領域におけるタンク１内の貯湯温度は、上部断熱材６１に覆われた領域におけるタンク１内の貯湯温度より低い。このため、下部断熱材６２に覆われた領域におけるタンク１からの放熱量は少ないため、下部断熱材６２の断熱性能を上部断熱材６１より低くしても、放熱ロスはそれほど増加しない。一方、下部断熱材６２の断熱性能を上部断熱材６１より低くすることにより、下部断熱材６２の製造コストを大幅に低減することができる。したがって、下部断熱材６２の断熱性能を上部断熱材６１より低くすることにより、システム効率をほとんど低下させずに、より安価なシステムを構築することができる。 The hot water storage temperature in the tank 1 in the region covered with the lower heat insulating material 62 is lower than the hot water storage temperature in the tank 1 in the region covered with the upper heat insulating material 61. For this reason, since the amount of heat radiation from the tank 1 in the region covered with the lower heat insulating material 62 is small, even if the heat insulating performance of the lower heat insulating material 62 is lower than that of the upper heat insulating material 61, the heat radiation loss does not increase so much. On the other hand, by making the heat insulation performance of the lower heat insulating material 62 lower than that of the upper heat insulating material 61, the manufacturing cost of the lower heat insulating material 62 can be significantly reduced. Therefore, by making the heat insulation performance of the lower heat insulating material 62 lower than that of the upper heat insulating material 61, it is possible to construct a cheaper system with almost no reduction in system efficiency.

１タンク
２ヒートポンプ
５太陽熱温水器
１１太陽熱温水流入口
１２太陽熱温水取出口
２１圧縮機
２２放熱器
２３膨張弁
２４蒸発器
３１太陽熱温水器用ポンプ
３２ヒートポンプ用ポンプ
４１太陽熱温水混合弁
４２市水混合弁
４３ヒートポンプ用分配弁
６１上部断熱材
６２下部断熱材
１００制御手段
３０１循環配管
３０２市水配管
３０３太陽熱温水配管
３０４市水混合配管
３０５，３０９，３１０給湯配管
３０６，３０６ａ，３０６ｂ水加熱配管
３０７水冷却配管
３０８太陽熱温水混合配管
５０１ａ〜５０１ｆ貯湯温度センサ
５０２沸上温度センサ
５０３導出温度センサ
５０４市水温度センサ
５０５給湯温度センサ
５０６太陽熱温水温度センサ
５０７冷水温度センサ
６０１給湯流量センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tank 2 Heat pump 5 Solar water heater 11 Solar hot water inlet 12 Solar hot water inlet 21 Compressor 22 Radiator 23 Expansion valve 24 Evaporator 31 Solar water heater pump 32 Heat pump pump 41 Solar hot water mixing valve 42 City water mixing valve 43 Heat pump distribution valve 61 Upper heat insulating material 62 Lower heat insulating material 100 Control means 301 Circulating piping 302 City water piping 303 Solar water hot water piping 304 City water mixing piping 305, 309, 310 Hot water supply piping 306, 306a, 306b Water heating piping 307 Water cooling piping 308 Solar hot water mixing piping 501a to 501f Hot water storage temperature sensor 502 Boiling temperature sensor 503 Derived temperature sensor 504 City water temperature sensor 505 Hot water temperature sensor 506 Solar hot water temperature sensor 507 Cold water temperature sensor 601 Hot water flow rate sensor

Claims

A solar water heater that collects solar heat to produce hot water;
A tank for storing solar hot water generated by the solar water heater;
A heat pump in which refrigerant circulates in the order of compressor, radiator, expansion valve, evaporator,
A water heating circuit that sends the solar hot water taken out from the middle of the tank to the radiator, and causes the solar hot water to be heated by the radiator to flow into the upper portion of the tank;
A water cooling circuit that sends the solar hot water taken out from the middle of the tank to the evaporator, and causes the cold water generated by cooling the solar hot water in the evaporator to flow into the lower part of the tank;
A hot water supply pipe for guiding the high-temperature water taken out from the upper part of the tank to the demand end side;
A mixing pipe capable of mixing the solar hot water taken out from the solar hot water outlet provided in the middle of the tank with the hot water of the hot water supply pipe;
Means for controlling a heating operation by the heat pump so that a temperature stratification is formed by the solar hot water and the cold water in a region in the tank below the solar hot water outlet of the mixing pipe;
Solar heat-based heat pump hot water supply system.

Solar heat pump water system of claim 1, wherein forming the thermal stratification in said high-temperature water in the tank and the solar water.

Control means for controlling the amount of heat of the high-temperature water generated on the upper side in the tank by the operation of the heat pump when the temperature of the solar hot water is high compared to when the temperature of the solar hot water is low A heat pump hot water supply system using solar heat according to claim 1 or 2 .

The solar-powered heat pump hot water supply system according to any one of claims 1 to 3 , wherein the solar water heater is formed integrally with a solar power generation panel and configured to collect heat generated by the solar power generation panel. .

Preparative solar water outlet to take out the solar water from middle of the tank, and the water heating circuit, the water cooling circuit, wherein the mixing pipe with common has been of claims 1 to 4 are according to any one at Solar heat-based heat pump hot water supply system.

The solar heat-based heat pump hot water supply system according to any one of claims 1 to 5 , wherein a part of the flow path of the water heating circuit and a part of the hot water supply pipe are shared.

The solar heat-based heat pump hot water supply system according to any one of claims 1 to 6 , wherein a part of the flow path of the water heating circuit and a part of the flow path of the water cooling circuit are shared.

The solar heat-based heat pump hot water supply system according to any one of claims 1 to 7 , wherein a part of the flow path of the water heating circuit and the mixing pipe are shared.

An upper insulation covering the tank;
A lower heat insulating material covering the tank below the upper heat insulating material,
The solar heat-based heat pump hot water supply system according to any one of claims 1 to 8 , wherein the lower heat insulating material has a heat insulating performance lower than that of the upper heat insulating material.