JP5549376B2 - 給湯システム - Google Patents

Description

本発明は、所定温度の湯を継続的に循環させる循環式の給湯設備への給湯を行う給湯システムに関するものである。

昨今、エネルギーの有効利用（省エネルギー）、および温室効果ガスであるＣＯ_２排出量削減の観点から、ヒートポンプを利用した給湯装置（以下、ヒートポンプ給湯装置と称する）の普及が進んでいる。ヒートポンプは、冷媒が蒸発により気化するときに周囲の熱を吸収し、凝縮により液化するときに熱を発する性質を利用している。このため、ガス等を燃焼させる燃焼式給湯装置に比べて、一次エネルギー消費量およびＣＯ_２排出量を好適に削減することができ、ランニングコストも大幅に抑えることが可能である。

またヒートポンプ給湯装置以外に、太陽光の熱（以下、太陽熱と称する）を利用して湯を生成する太陽熱給湯装置も、化石燃料を使用しないため省エネルギーおよびＣＯ_２排出量削減に大きく貢献することができる。特に、ヒートポンプ給湯装置では湯を生成する際に圧縮機において電力を消費するのに対し、太陽熱給湯装置は、太陽熱のみを利用するため省エネルギーという点においてはヒートポンプ給湯装置よりもメリットが大きい。その反面、太陽熱給湯装置は、夜間や雨天時等、太陽光が照射されないときは湯を生成できないというデメリットも有する。

そこで、近年では、ヒートポンプ給湯装置と太陽熱給湯装置を併設した給湯システムの導入が検討されている。これによれば、太陽光が照射される時間帯は太陽熱給湯装置によって湯を生成して消費電力を削減し、夜間等はヒートポンプ給湯装置によって湯を生成することができ、省エネルギーの更なる促進を図りつつ利便性を高めることが可能となる。

ヒートポンプ給湯装置と太陽熱給湯装置を併設した給湯システムとしては、例えば特許文献１に、太陽熱を使用して温水を蓄える太陽熱温水器システム（太陽熱給湯装置）と、ヒートポンプユニットによっ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（ヒートポンプ給湯装置）と、かかる温水と給湯水を混合させて出湯する温水混合システムとを備える給湯システムが開示されている。

特開２００７−１６２９６９号公報

ところで、ヒートポンプ給湯装置および太陽熱給湯装置の普及状況を鑑みると、一般的には太陽熱給湯装置よりもヒートポンプ給湯装置のほうが普及率は高いと考えられる。したがって、上述した給湯システムを導入する場合、その両方の給湯装置を新規に導入する場合を除いては、通常、既存のヒートポンプ給湯装置に太陽熱給湯装置を接続することになると想定される。

しかし、特許文献１に記載の給湯システムに限らず、ヒートポンプ給湯装置への太陽熱給湯装置の従来の接続では、太陽熱給湯装置からの湯の給湯経路（以下、太陽熱給湯経路と称する）を、ヒートポンプ給湯装置からの湯を給湯設備に供給する給湯経路（以下、ヒートポンプ給湯経路と称する）に新たに接続していた。このような接続位置であると、太陽熱給湯経路を接続するための弁をヒートポンプ給湯経路に設置する等の改変作業を行うために、ヒートポンプ給湯装置からの給湯設備への給湯を停止せざるを得ず、使用者に不便をかけてしまうこととなる。このため、給湯を停止する時間をできる限り短縮したいという要望がある。

また特許文献１のような給湯システムでは、太陽熱給湯装置からの湯の温度と、ヒートポンプ給湯装置からの湯の温度、および給水の温度を検知し、２つの弁を調整して設定温度の湯を生成する。このような制御方法であると、給湯システム全体、すなわちヒートポンプ給湯装置と太陽熱給湯装置の両方を管理する制御システムを組まなくてはならないため、制御システムが複雑化してしまう。また上述したように既設のヒートポンプ給湯装置に太陽熱給湯装置を接続した場合には、ヒートポンプ給湯装置の制御システムの変更を伴うこととなり、コストの増大を招いてしまう。

本発明は、このような課題に鑑み、給湯を停止する時間の短縮を図ることができ、かつ制御システムの複雑化および変更を回避することが可能な給湯システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる給湯システムの代表的な構成は、所定温度の湯を給湯設備に給湯する給湯システムであって、太陽光を収集し太陽光の熱を用いて熱媒体を加熱する太陽熱収集装置と、加熱された熱媒体と水との熱交換を行って湯を生成する熱交換器と、加熱された熱媒体または熱交換器において生成された湯を貯留する集熱槽と、を有する太陽熱給湯装置と、内部に循環する一次冷媒と水との熱交換を行って湯を生成するヒートポンプと、ヒートポンプにおいて生成された湯を貯留する貯湯槽と、を有するヒートポンプ給湯装置と、を備え、太陽熱給湯装置からの湯を給湯する太陽熱給湯経路上には、給水を混合してほぼ所定温度以下の温度を上限とする温度調整を行う第１温度調整手段が設けられ、ヒートポンプ給湯装置からの湯を給湯するヒートポンプ給湯経路上には、貯湯槽からの湯と第１温度調整手段において温度調整された湯とを混合して温度調整を行う第２温度調整手段が設けられていて、第１温度調整手段が調整する所定温度は、第２温度調整手段における温度調整の範囲の下限よりも低いことを特徴とする。

上記構成によれば、太陽熱給湯装置からの湯は、第１温度調整手段においてほぼ所定温度以下の温度を上限として温度調整される。すなわち、太陽熱給湯装置からの湯に対する制御（温度調整）は、太陽熱給湯装置からの湯の温度が所定温度以下となるように給水の混合量を調整するだけであり、第１温度調整手段において完結する。そして、温度調整された湯は、第２温度調整手段において貯湯槽からの湯と混合される。このとき、第１温度調整手段において温度調整された湯はほぼ所定温度以下の温度であるため、第２温度調整手段では、その温度が所定温度未満であった場合に湯の温度を上昇させるためにヒートポンプ給湯装置の湯の混合量を調整するだけの制御となる。換言すれば、ヒートポンプ給湯装置からの湯に対する制御（温度調整）は、単にヒートポンプ給湯装置として機能していた際に混合していた水の代わりに、第１温度調整手段において温度調整された湯をヒートポンプ給湯装置からの湯に混合するだけである。したがって、既設のヒートポンプ給湯装置に太陽熱給湯装置を接続する場合であってもヒートポンプ給湯装置のシステムを変更する必要がない。このように、各々の給湯装置で制御が独立しているため両方の給湯装置を管理する必要がなく、いずれの給湯装置においても単純な制御である。したがって、制御システムの複雑化を回避することが可能となる。

また上述したように、ヒートポンプ給湯装置からの湯には第１温度調整手段において温度調整された湯が混合されるため、給水を混合する必要がない。故に、ヒートポンプ給湯装置からの湯の温度を調整するための給水を行う必要がなく、既設の給水経路が不要となる。このため、給水経路を接続するためにヒートポンプ給湯装置経路に設けられていた給水弁を第２温度調整手段として使用することができる。したがって、ヒートポンプ給湯装置と太陽熱給湯装置との接続は、既設の給水経路を給水弁（第２温度調整手段）から外して代わりに太陽熱給湯装置を接続するだけでよい。これにより、これらの給湯装置を接続するための作業に要する時間を著しく削減することができ、ヒートポンプ給湯装置からの給湯停止時間の大幅な短縮を図ることが可能となる。

更に、ヒートポンプ給湯装置からの湯に、給水ではなく第１温度調整手段において温度調整された湯を混合することにより、かかる温度調整された湯が水よりも優先的に使用される。これにより、太陽熱を最大限有効活用することができ、省エネルギーの更なる促進を図ることが可能となる。

上記の給湯設備は、所定温度の湯を継続的に循環させる循環式給湯設備であるとよい。かかる循環式給湯設備は、湯を常時循環させて使用するホテルなどの商業施設等に設けられることが多い。このような商業施設等では、改変作業のために給湯を停止した際の不都合は、施設の所有者側だけでなく施設の利用者側にも及んでしまう。このため、循環式給湯設備に本発明を適用することにより、上述したような作業時間の短縮が図れるという利点を最大限に享受することが可能となる。

また上記のように、第１温度調整手段が調整する所定温度は、第２温度調整手段における温度調整の範囲の下限よりも低い。

仮に、第１温度調整手段により調整された湯の温度が常にほぼ所定温度であった場合、ヒートポンプ給湯装置の貯湯槽に貯留される湯は全く使用されないこととなる。すると、貯湯槽上方の高温域に貯留される高温の湯の熱は、貯湯槽下方の低温域に貯留される低温の水に移動して温度成層の拡散が生じるため、ヒートポンプへの入水温度が上昇し、ＣＯＰ（Coefficient Of Performance:成績係数）が低下してしまう。

そこで、貯湯槽に貯留された湯（ヒートポンプ給湯装置において生成された湯）の利用を促進したい場合には、上記構成のように第１温度調整手段において、太陽熱給湯装置からの湯を第２温度調整手段における温度調整の範囲の下限よりも低い温度に調整するとよい。これにより、第２温度調整手段において必ず温度調整が必要となる。したがって、貯湯槽の上方に貯留される湯が必ず使用されることとなり、貯湯槽内の温度成層の拡散を防ぐことができ、貯湯槽の下方（低温域）に貯留される水の温度上昇が生じない。これにより、ヒートポンプへの入水温度の上昇を抑制することができるため、ＣＯＰの低下を防ぐことができる。

上記の給湯設備を循環した湯の戻り経路は太陽熱給湯装置への給水経路上に接続され、給水経路上の戻り経路の接続位置より上流側には、給湯設備を循環した湯を貯留し、かつヒートポンプの貯湯槽と給水側を連通する第２貯留槽が設けられているとよい。

上記構成のように、太陽熱給湯装置への給水経路上において、戻り経路の接続位置より上流側に第２貯留槽を設けることにより、給湯設備を循環した湯を戻り経路から抜き出して第２貯留槽に貯留することができる。したがって、給湯設備を循環している湯の温度が低下した場合に、その湯の一部を第２貯留槽に抜き出して貯留し、抜き出した分だけヒートポンプ給湯装置からの高温の湯を循環している湯に追加して温度調整を行うことが可能となる。これにより、より効率的な温度制御を行うことができる。

更に、第２貯留槽に抜き出された湯はある程度温度が高い、いわゆる予熱された状態である。このため、その湯を給水経路を通じて太陽熱給湯装置に供給すれば、少ない熱量で迅速に所定温度近傍まで加熱することができる。また第２貯留槽に湯を抜き出すことにより、その湯が給水に混ざってヒートポンプの貯湯槽の下方に流入することを防ぐことができる。したがって、貯湯槽の下方には低温の水が貯留されるため低温域の温度上昇が生じない。このため、ヒートポンプへの入水温度の上昇を抑制し、ＣＯＰの低下を防止できる。

本発明によれば、給湯を停止する時間の短縮を図ることができ、かつ制御システムの複雑化および変更を回避することが可能な給湯システムを提供することができる。

第１実施形態にかかる給湯システムの概略構成を示す図である。 第２実施形態にかかる給湯システムの概略構成を示す図である。 第３実施形態にかかる給湯システムの概略構成を示す図である。 第４実施形態にかかる給湯システムの概略構成を示す図である。 第５実施形態にかかる給湯システムの概略構成を示す図である。 第６実施形態にかかる給湯システムの概略構成を示す図である。 第７実施形態にかかる給湯システムの概略構成を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかる給湯システム１００の概略構成を示す図である。なお、図１中、熱媒体が通過する経路を二点鎖線で示し、高温水または中温水が通過する経路を実線で示し、低温水（水）が通過する経路を破線で示す。

図１に示す給湯システム１００は、所定温度の湯を給湯設備に給湯するシステムである。本実施形態では、かかる給湯設備として、高温の湯（以下、高温水と称する）を給湯する高温給湯設備１０２と、高温水より温度が低い所定温度の中温の湯（以下、中温水と称する）を給湯する中温給湯設備１０４を例示する。なお、理解を容易にするために、以下の説明では高温水の温度を９０℃、中温水の温度すなわち所定温度を６０℃と仮定して説明する。

また本実施形態では、高温給湯設備１０２として、これに供給された湯が循環しない非循環式給湯設備を、中温給湯設備１０４として、これに供給された湯が循環する循環式給湯設備を例示するが、これに限定するものではない。したがって、逆の構成であってもよいし、高温給湯設備１０２および中温給湯設備１０４ともに非循環式給湯設備または循環式給湯設備としてもよい。

本実施形態の給湯システム１００は、主に、太陽熱給湯装置１１０、ヒートポンプ給湯装置１３０、およびそれらに接続される経路に設けられる温度調整手段（第１温度調整手段１５２および第２温度調整手段１５４）から構成される。

太陽熱給湯装置１１０は、太陽熱を利用して水を加熱することにより湯を生成する。太陽熱給湯装置１１０では、内部の熱媒体循環経路１１０ａに熱媒体が循環している。かかる熱媒体としては不凍液が好適であり、例えばエチレングリコールを例示することができる。しかし、これに限定するものではなく、他の熱媒体（冷媒）を用いてもよい。

熱媒体循環経路１１０ａ上には、太陽熱収集装置１１２、集熱槽１１４およびポンプ１１６が設けられている。このポンプ１１６を動力として、熱媒体が熱媒体循環経路１１０ａを通過して太陽熱収集装置１１２および集熱槽１１４を循環する。

太陽熱収集装置１１２は、太陽光を収集し太陽光の熱（太陽熱）を用いて熱媒体を加熱する。太陽熱収集装置１１２には熱媒体が循環していて、かかる熱媒体は、太陽熱収集装置１１２において収集された太陽熱を吸熱することにより加熱される（熱媒体の温度が上昇する）。本実施形態では、加熱された熱媒体は集熱槽１１４内部に設けられた熱交換器１１４ａに流入する。

集熱槽１１４は、熱交換器１１４ａによって生成された湯を貯留する。本実施形態では、集熱槽１１４を密閉式集熱槽としている。これにより、開放式集熱槽を用いた場合と比べて経時での放熱を抑制することができ、且つ水道圧を利用して給湯可能なため後述する太陽熱給湯経路１７２におけるポンプの設置が不要となる。

また集熱槽１１４は、給水経路１６０から分岐した太陽熱給水経路１６２が下方に接続されていて、給水経路１６０からの給水（以下、低温水と称する）が供給される。更に集熱槽１１４の内部には熱交換器１１４ａが設けられている。熱交換器１１４ａは、太陽熱収集装置１１２において加熱された熱媒体が循環していて、かかる熱媒体と、太陽熱給水経路１６２から供給された水との熱交換を行って湯を生成する。このような構成により、太陽熱給湯装置１１０では、熱媒体を介して太陽熱により水を加熱して湯を生成することが可能となる。

上記の太陽熱収集装置１１２には、太陽熱収集装置１１２における熱媒体の温度を検知する第１温度センサ１１２ｂを、集熱槽１１４には、集熱槽１１４における湯の温度を検知する第２温度センサ１１４ｂを設けるとよい。これにより、第１温度センサ１１２ｂが検知した熱媒体の温度および第２温度センサ１１４ｂが検知した湯の温度との温度を参照することができる。したがって、これらの温度に差がある場合、すなわち熱媒体と湯との熱交換が可能な場合のみにポンプ１１６を作動させて太陽熱給湯装置１１０を運転することができ、運転効率を高めることができる。

太陽熱給湯装置１１０において生成された湯は集熱槽１１４に貯湯され、必要に応じて、集熱槽１１４の上方に接続された太陽熱給湯経路１７２から給湯される。太陽熱給湯経路１７２は集熱槽１１４（太陽熱給湯装置１１０）からの湯を給湯する経路であり、本実施形態では、かかる太陽熱給湯経路１７２上に第１温度調整手段１５２が設けられる。第１温度調整手段１５２は、太陽熱給湯装置１１０からの湯に給水（低温水）を混合してほぼ所定温度以下の温度を上限とする温度調整を行う。

詳細には、第１温度調整手段１５２には、給水経路１６０が太陽熱給水経路１６２において更に分岐した分岐給水経路１６６が接続されている。そして、第１温度調整手段１５２では、太陽熱給湯経路１７２を通過した集熱槽１１４からの湯に対する、分岐給水経路１６０からの低温水の量を調節することにより、かかる湯の温度をほぼ所定温度以下となるように調整する。すなわち、第１温度調整手段１５２は流量調節弁である。

このような構成により、第１温度調整手段１５２では、太陽熱給湯装置１１０からの湯の温度が所定温度以下となるように低温水の混合量を調整するだけである。換言すれば、太陽熱給湯装置１１０からの湯の温度が所定温度を超えていた場合にのみ低温水を混合し、所定温度以下であった場合には低温水を混合する必要がない。このため、太陽熱給湯装置１１０からの湯に対する制御（温度調整）は、極めて単純なものとなり、第１温度調整手段１５２において完結する。

また太陽熱給湯経路１７２上には開閉弁１５６が設けられている。これにより、開閉弁１５６の開閉によって太陽熱給湯経路１７２における湯の流通を制御することができる。そして、かかる開閉弁１５６を開状態とすることにより、第１温度調整手段１５２において温度調整された湯は、太陽熱給湯経路１７２を更に通過してその末端に接続された第２温度調整手段１５４に到達する。

なお、本実施形態の太陽熱給湯装置１１０では、熱媒体循環経路１１０ａに接続された膨張タンク１１８を更に設けている。膨張タンク１１８は、熱媒体循環経路１１０ａを循環する熱媒体の温度が上昇して体積膨張が生じた際にその膨張を吸収して、かかる熱媒体の圧力を調整する。これにより、熱媒体循環経路１１０ａにおける熱媒体の過剰な内圧の上昇を防ぐことができ、内圧上昇による装置の破損を未然に防ぐことが可能となる。

更に、本実施形態では、太陽熱給水経路１６２および太陽熱給湯経路１７２はバイパス経路１９２で接続されている。詳細には、太陽熱給水経路１６２における分岐給水経路１６６の分岐点より上流側と太陽熱給湯経路１７２の開閉弁１５６より下流側にはバイパス経路１９２が接続されていて、かかるバイパス経路１９２にはバイパス弁１９４が設けられている。このような構成により、バイパス弁１９４の開閉によって太陽熱給水経路１６２における給水の流通を制御することできる。

すなわち、開閉弁１５６を閉状態としバイパス経路１９２を開状態とすれば、給水経路１６０から太陽熱給湯装置１１０に向かった（太陽熱給水経路１６２に流れ込んだ）給水は、かかる太陽熱給水経路１６２の途中に接続されるバイパス経路１９２を通過する。そして、バイパス経路１９２を通過した給水は太陽熱給湯経路１７２に流れ込んで第２温度調整手段１５４に到達する。これにより、万が一太陽熱給湯装置１１０や第１温度調整手段１５２が故障した場合やそれらの点検時等に、後述するヒートポンプ給湯装置１３０のみを単体で動作させて給湯を行うことが可能となる。

ヒートポンプ給湯装置１３０は、大気熱および電力を利用して水を加熱することにより湯を生成する。かかるヒートポンプ給湯装置１３０は、ヒートポンプ行き経路１３０ａおよびヒートポンプ戻り経路１３０ｂにより接続されたヒートポンプ１３２および貯湯槽１３４を備える。

本実施形態では、ヒートポンプ行き経路１３０ａ上にポンプ１３６が設けられている。これにより、貯湯槽１３４からヒートポンプ１３２に水（低温水）を供給し、ヒートポンプ１３２における加熱により生成された湯を貯湯槽１３４に供給することができる。すなわち、本実施形態では、ポンプ１３６を動力としてヒートポンプ給湯装置１３０内に水または湯が循環する。

なお、図１では、理解を容易にするためにポンプ１３６をヒートポンプ行き経路１３０ａ上に設ける構成を示したが、かかる構成はあくまでも例示である。一般的には、ポンプ１３６は後述するヒートポンプ１３２に内部に設けられており、それを使用すればヒートポンプ行き経路１３０ａ上にポンプ１３６を別途設ける必要はない。また、本実施形態ではポンプ１３６をヒートポンプ行き経路１３０ａ上に設ける構成としたが、ヒートポンプ戻り経路１３０ｂに設けても上記と同様の動作が可能である。

ヒートポンプ１３２は、内部に循環する一次冷媒と水との熱交換を行って湯を生成する。かかる一次冷媒としては、自然冷媒であるＣＯ_２を好適に用いることができるが、これに限定するものではなく、フロン等の他の熱媒体（冷媒）を用いてもよい。なお、ヒートポンプ１３２の構成および原理については、当業者には周知であるため、以下簡略に説明する。

ヒートポンプ１３２の内部には、蒸発器、圧縮機、凝縮器および膨張弁（すべて不図示）が設けられていて、これらを一次冷媒が循環する。低温低圧二相流体の一次冷媒は、蒸発器において外気と熱交換することにより大気熱を吸熱して気化し、低温低圧気体となる。これを圧縮機において電力を利用して圧縮し、高温高圧気体とする。高温高圧気体の一次冷媒は凝縮器において、ヒートポンプ行き経路１３０ａを通じて貯湯槽１３４から供給された水と熱交換することにより放熱して凝縮（液化）し高温高圧液体となる。そして、高温高圧液体一次冷媒は膨張弁で減圧されて再度低温低圧二相流体となり、蒸発器において再度大気熱を吸収可能となる。このサイクルを繰り返し行うことでヒートポンプにおいて湯が生成される。

貯湯槽１３４は、ヒートポンプ１３２において生成された湯や給水経路１６０から供給された低温水を貯留する。本実施形態では貯湯槽１３４は密閉型貯湯槽である。これにより、上述した集熱槽１１４と同様に放熱の抑制、および水道圧を利用した給湯を行うことが可能となる。

貯湯槽１３４の下方にはヒートポンプ行き経路１３０ａ、および給水経路１６０から分岐したヒートポンプ給水経路１６４が接続されている。これにより、ヒートポンプ給水経路１６４を介して給水経路１６０からの低温水が貯湯槽１３４に供給され、その低温水をヒートポンプ行き経路１３０ａを通じてヒートポンプ１３２に送出することが可能となる。

また貯湯槽１３４の上方には、ヒートポンプ戻り経路１３０ｂおよびヒートポンプ給湯経路１７４が接続されている。これにより、貯湯槽１３４からの低温水を加熱することによりヒートポンプ１３２において生成された湯がヒートポンプ戻り経路１３０ｂを通じて貯湯槽１３４に送出されて貯湯される。そして、貯湯された湯はヒートポンプ給湯経路１７４を通じて給湯される。

ヒートポンプ給湯経路１７４は、その末端が第２温度調整手段１５４に接続されている。これにより、貯湯槽１３４に貯湯された湯はヒートポンプ給湯経路１７４を通じて第２温度調整手段１５４に供給されるため、第２温度調整手段１５４においてかかる湯を用いた温度調整を行うことが可能となる。なお、第２温度調整手段１５４における温度調整については後に詳述する。

またヒートポンプ給湯経路１７４はその途中から高温給湯経路１７６に分岐している。そこで、本実施形態では、ヒートポンプ１３２は、高温給湯設備１０２の給湯設定温度とほぼ同じ温度の湯、すなわち高温水を生成する。これにより、ヒートポンプ給湯装置１３０において生成した高温水を、第２温度調整手段１５４を通過させることなく、換言すれば温度調整を必要とすることなく高温給湯設備１０２に直接供給することが可能となる。

上述したように、ヒートポンプ給湯経路１７４の末端は第２温度調整手段１５４に接続されている。換言すれば、ヒートポンプ給湯装置１３０からの湯を給湯するヒートポンプ給湯経路１７４上には、第２温度調整手段１５４が設けられている。第２温度調整手段１５４は、貯湯槽１３４（ヒートポンプ給湯装置１３０）からの湯と第１温度調整手段１５２において温度調整された湯とを混合して温度調整を行う。

詳細には、第２温度調整手段１５４では、ヒートポンプ給湯経路１７４から供給される貯湯槽１３４からの湯の量と、太陽熱給湯経路１７２から供給される第１温度調整手段１５２において温度調整された湯の量とを調節し、混合後の湯の温度が所定温度となるように、言い換えれば混合後の湯が中温水となるように調整する。すなわち、第２温度調整手段１５４は流量調節弁である。

第１温度調整手段１５２において温度調整された湯はほぼ所定温度以下の温度である。このため、第２温度調整手段１５４では、その温度が所定温度未満であった場合にのみ、湯の温度を上昇させるために貯湯槽１３４の湯の混合量を調整し、所定温度であった場合には貯湯槽１３４の湯を混合する必要がない。したがって、ヒートポンプ給湯装置１３０（貯湯槽１３４）からの湯に対する制御（温度調整）においても、極めて単純なものとなり、第２温度調整手段１５４において完結する。

また、貯湯槽１３４からの湯と、第１温度調整手段１５２において温度調整された湯とを混合するということは、ヒートポンプ給湯装置１３０が単体として機能していた際にその湯に混合していた給水の代わりに、第１温度調整手段１５２において温度調整された湯を混合するとも捉えることができる。このため、既設のヒートポンプ給湯装置に太陽熱給湯装置１１０を接続する場合であってもヒートポンプ給湯装置のシステムを変更する必要がない。

更に、上記のように貯湯槽１３４からの湯に第１温度調整手段１５２において温度調整された湯が混合されることにより、従来行われていた給水（低温水）の混合ひいては既設の給水経路が不要となる。このため、既設のヒートポンプ給湯経路において給水経路を接続するために設けられていた給水弁を第２温度調整手段１５４として使用することができる。したがって、ヒートポンプ給湯装置１３０と太陽熱給湯装置１１０との接続は、給水弁（第２温度調整手段１５４）から既設の給水経路を外し、その代わりに太陽熱給湯装置１１０を接続するだけでよい。これにより、これらの給湯装置の接続作業に要する時間、ひいてはヒートポンプ給湯装置１３０からの給湯停止時間の大幅な短縮を図ることが可能となる。

また第２温度調整手段１５４において、第１温度調整手段１５２において温度調整された湯を貯湯槽１３４からの湯に混合することにより、第１温度調整手段１５２において温度調整された湯、すなわち太陽熱を利用して生成された湯が低温水よりも優先的に使用される。これにより、太陽熱を最大限有効活用することができ、省エネルギーの更なる促進を図ることが可能となる。

上記のように第１温度調整手段１５２において温度調整された湯の優先利用は極めて有意義な利点である。しかしながら、仮に、例えば晴天時等において、太陽熱給湯装置１１０で生成した湯の温度が高く、その湯の温度が常にほぼ所定温度であった場合や、第１温度調整手段１５２での温度調整によりほぼ所定温度に調整できる場合、第２温度調整手段１５４における高温水の混合が不要になる。すると、ヒートポンプ給湯装置１３０の貯湯槽１３４上方の高温域に貯留される湯（ヒートポンプ１３２において生成された高温水）は全く使用されないこととなり、貯湯槽１３４内において、高温水の熱は貯湯槽１３４下方の低温域に貯留される低温水に移動し、温度成層の拡散が生じる。このため、ヒートポンプ１３２への入水温度が上昇し、ＣＯＰが低下してしまう。

そこで、貯湯槽１３４に貯留された湯（ヒートポンプ１３２において生成された高温水）の利用を促進したい場合には、第１温度調整手段１５２が調整する所定温度は、第２温度調整手段１５４における温度調整の範囲の下限よりも低くなるように設定するとよい。これにより、第２温度調整手段１５４において必ず温度調整が必要となるため、貯湯槽１３４の上方に貯留される高温水が必然的に使用されることとなり、貯湯槽１３４内の温度成層の拡散を防ぐことができる。したがって、貯湯槽１３４の下方に貯留される低温水の温度上昇が生じることがなく、ヒートポンプ１３２への入水温度の上昇を抑制し、ＣＯＰの低下を防止できる。

上記のようにして第２温度調整手段１５４において温度調整された湯は、中温給湯経路１７８を通じて中温給湯設備１０４に供給される。本実施形態では、中温給湯設備１０４は、所定温度の湯を継続的に循環させる循環式給湯設備である。循環式給湯設備は、湯を常時循環させて使用するホテルなどの商業施設等に設けられることが多いため、改変作業時に給湯を停止した際の不都合は、施設の所有者側だけでなく施設の利用者側にも及んでしまう。このため、中温給湯設備１０４のような循環式給湯設備に湯を供給する場合に給湯システム１００を適用することにより、上述したような作業時間および給湯停止時間の短縮が図れるという利点を最大限に享受することができる。

そして、中温給湯経路１７８を通じて中温給湯設備１０４に供給された中温水は、かかる中温給湯設備１０４において消費されなかった場合、中温戻り経路１８０に流れる。中温戻り経路１８０にはポンプ１８２が設けられていて、これを動力として第２温度調整手段１５４において温度調整された中温水が中温給湯経路１７８および中温戻り経路１８０を循環する。

また本実施形態では、中温戻り経路１８０は途中で中温循環経路１８０ａおよび中温抜出経路１８０ｂに分岐する。中温循環経路１８０ａは、その末端が太陽熱給湯経路１７２に接続されていて、中温抜出経路１８０ｂは、その末端がヒートポンプ給水経路１６４に接続されている。

中温給湯設備１０４からの戻り湯（中温戻り経路１８０を通過する湯）の温度が所定温度であった場合には、かかる戻り湯は、中温循環経路１８０ａおよび太陽熱給湯経路１７２を通過して第２温度調整手段１５４に到達する。このとき、戻り湯は、その温度が所定温度であるため第２温度調整手段１５４において再度の温度調整を行われることなく、中温給湯経路１７８を通じて中温給湯設備１０４に循環する。

一方、循環時における熱ロス等により温度が低下し、中温給湯設備１０４からの戻り湯の温度が所定温度未満であった場合、かかる戻り湯の一部は、中温循環経路１８０ａではなく中温抜出経路１８０ｂを通じてヒートポンプ給水経路１６４を通過する低温水に合流する。所定温度未満となってしまった戻り湯を第２温度調整手段１５４において再度温度調整するためには、ヒートポンプ給湯装置１３０からの湯を足す必要がある。しかし、中温給湯経路１７８および中温戻り経路１８０（厳密には中温循環経路１８０ａも含まれる）が湯で満たされていると足し湯をすることができない。

そこで、中温抜出経路１８０ｂを通じて戻り湯の一部（足し湯をする分の量の湯）を抜き出す。これにより、第２温度調整手段１５４において、抜き出した分の量の湯をヒートポンプ給湯装置１３０から足すことができ、戻り湯を再度温度調整することが可能となる。なお、抜き出す湯の量は、第２温度調整手段１５４において戻り湯を再度温度調整して所定温度にするために必要な量に応じて決定すればよい。

上記のようにして第２温度調整手段１５４において再度温度調整された湯は、中温給湯経路１７８を通じて中温給湯設備１０４に供給される。一方、中温抜出経路１８０ｂを通じて抜き出した湯は、ヒートポンプ給水経路１６４において給水経路１６０からの給水と合流して貯湯槽１３４に供給される。このような構成により、中温給湯設備１０４を循環する湯の温度を好適に維持することができる。

上記説明したように、第１実施形態にかかる給湯システム１００によれば、太陽熱給湯装置１１０からの湯に対する制御（温度調整）は第１温度調整手段１５２において完結し、ヒートポンプ給湯装置１３０からの湯に対する制御（温度調整）は第２温度調整手段１５４において完結する。したがって、各々の給湯装置で制御が独立しているため両方の給湯装置を管理する必要がなく、制御システムの複雑化を回避することが可能となる。特に、第２温度調整手段１５４における温度調整では単にヒートポンプ給湯装置として機能していた際に混合していた給水の代わりに、第１温度調整手段１５２からの湯をヒートポンプ給湯装置１３０からの湯に混合するだけである。このため、ヒートポンプ給湯装置１３０のシステムを変更する必要がなくシステム変更に伴うコスト増加を防ぐことができる。

また上述したように、ヒートポンプ給湯装置１３０からの湯には第１温度調整手段１５２において温度調整された湯が混合されるため、給水を混合する必要がなく、既設の給水経路が不要となる。このため、ヒートポンプ給湯経路１７４に給水経路を接続するための従来の給水弁を第２温度調整手段１５４として使用することができる。したがって、ヒートポンプ給湯装置１３０と太陽熱給湯装置１１０との接続は、給水弁（第２温度調整手段１５４）に既設の給水経路の代わりに太陽熱給湯経路１７２（太陽熱給湯装置１１０）を接続するだけでよく、接続作業に要する時間、ひいてはヒートポンプ給湯装置１３０の給湯停止時間の大幅な短縮を図ることが可能となる。更に、第１温度調整手段１５２において温度調整された湯を混合することにより、かかる温度調整された湯を優先的に使用することができ、太陽熱の有効活用を図り、省エネルギーの更なる促進が可能となる。

なお、上述したように、本実施形態ではヒートポンプ給湯装置１３０の湯を直接高温給湯設備１０２に供給可能にするために、ヒートポンプ１３２は高温給湯設備１０２の給湯設定温度をほぼ同じ温度の湯を生成することとした。しかし、仮に給湯システム１００の給湯対象となる給湯設備が中温給湯設備１０４のみであった場合、ヒートポンプ１３２の生成する湯の温度を高温給湯設備１０２の給湯設定温度とする必要がなくなる。この場合、ヒートポンプ１３２の生成する湯の温度は、中温給湯設備１０４の給湯設定温度以上となるようにする。ヒートポンプ１３２の生成する湯の温度が中温給湯設備１０４の給湯設定温度を下回ってしまうと、第２温度調整手段１５４において第１温度調整手段１５２からの湯の温度調整を行えなくなってしまうからである。

また本実施形態では、太陽熱給湯装置１１０において生成した湯（厳密には、それを第１温度調整手段１５２において温度調整した湯）と、ヒートポンプ給湯装置１３０において生成した湯を第２温度調整手段１５４において混合しているが、それには、当該給湯システム１００全体が同圧力となっていることが前提となる。しかしながら、通例、ヒートポンプ給湯装置１３０では給水圧力に上限がある。このため、例えば給水経路１６０の給水圧力がヒートポンプ給湯装置１３０の給水圧力の上限を超えていた場合には、かかる上限に合わせて、給水経路１６０の給水圧力、すなわち給湯システム１００全体の圧力を調整する必要がある。

そこで、当該給湯システム１００では、給水経路１６０において、太陽熱給水経路１６２とヒートポンプ給水経路１６４への分岐点よりも上流側に減圧弁１９６を設けている。これにより、給水経路１６０の給水圧力を減圧し、給湯システム１００の圧力を好適に調整することが可能となる。なお、これに限定するものではなく、給湯システム１００全体の圧力調整（減圧）が不要な場合には減圧弁１９６は必ずしも設ける必要はないし、給湯システム１００全体の圧力を昇圧する必要がある場合には増圧ポンプ（不図示）を設けるべきである。更には、減圧弁１９６と増圧ポンプとを給湯システム１００に併設してもよい。

次に、本発明の給湯システムの他の実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態では、かかる実施形態より先に説明した実施形態の構成要素と実質的に同一の機能や構成を有する要素については、同一の符号を付することにより説明を省略する。また、以下の実施形態の説明に用いる図面においても、二点鎖線、実線および破線で示される経路を通過する流体は図１と同じである。

（第２実施形態）
図２は、第２実施形態にかかる給湯システム２００の概略構成を示す図である。図２に示す給湯システム２００の主な特徴は、太陽熱給湯装置の構成および第２温度調整手段である。

第１実施形態の太陽熱給湯装置１１０では集熱槽１１４は密閉型集熱槽であったのに対し、本実施形態の太陽熱給湯装置２１０では、熱媒体循環経路２１０ａ上に設けられる集熱槽２１４として開放型集熱槽を用いる。これにより、集熱槽を大容量にした場合に要するコストが、密閉型集熱槽を用いた場合と比べて安価になり、コストの削減を図ることができる。また、開放型集熱槽であれば、内部に貯留する流体（本実施形態においては熱媒体）の量を調節できるため、集熱量を増減させることが可能となる（集熱量が可変になる）。

集熱槽２１４は、熱媒体循環経路２１０ａを循環して太陽熱収集装置１１２において加熱された熱媒体を貯留する。かかる集熱槽２１４には、第２熱媒体循環経路２１０ｂによって熱交換器２１８が接続されている。すなわち、本実施形態では、熱交換器２１８は集熱槽２１４内部に設けられる内部熱交換器ではなく、集熱槽２１４外部に設けられている外部熱交換器である。集熱槽２１４を外部熱交換器とすることにより、集熱槽２１４内部により多くの熱媒体を貯留することができるようになり、蓄熱量を増大させることができる。

上述したように熱交換器２１８は、第２熱媒体循環経路２１０ｂが接続され、かかる第２熱媒体循環経路２１０ｂに設けられたポンプ２１６を動力として集熱槽２１４に貯留された熱媒体が循環する。また熱交換器２１８は、給水経路１６０からの低温水を供給する太陽熱給水経路１６２が接続される。このような構成により、熱交換器２１８（太陽熱給湯装置２１０）において熱媒体と低温水との熱交換を行って湯を生成することが可能となる。

なお、熱交換器２１８において、第２熱媒体循環経路２１０ｂと太陽熱給水経路１６２とは、それらを流通する流体が対向流となるように接続されるとよい。これにより、熱交換器２１８の熱交換効率を高めることができる。

熱交換器２１８において生成された湯は、第１温度調整手段１５２において第１実施形態と同様の温度調整をされた後に太陽熱給湯経路１７２を更に通過する。本実施形態では、太陽熱給湯経路１７２の末端は第２温度調整手段２５４に接続されていて、太陽熱給湯経路１７２を更に通過した湯（第１温度調整手段１５２において温度調整された湯）は第２温度調整手段２５４に到達する。

本実施形態では第２温度調整手段２５４として四方弁を用いる。第１実施形態の第２温度調整手段１５４は、太陽熱給湯経路１７２、ヒートポンプ給湯経路１７４および中温給湯経路１７８の３つの経路が接続され、これらの混合量を調整する三方弁であった（図１参照）。これに対し、第２温度調整手段２５４に四方弁を用いることにより、上記の３つの経路に加えて中温循環経路１８０ａを更に接続することが可能となる。

一般的に、流体が流れる経路である配管を他の配管に接続する場合、それらを直接接続するためには、元の配管を切断して端部にネジを切って分岐コネクタを設置した上で他の配管を接続する必要がある。したがってこの作業よりは、一方の配管に設けられた弁に他方の配管を接続するほうが作業が容易である。したがって、上記構成によれば、中温循環経路１８０ａの接続作業が容易となり、作業時間の更なる短縮を図ることが可能となる。

上記説明したように、第２実施形態にかかる給湯システム２００によれば、集熱槽２１４として開放型集熱槽を用いたことにより、特に大容量の集熱槽とした場合のコストの削減や、集熱量の調整が可能となる。また第２温度調整手段２５４として四方弁を採用したことにより、接続作業を容易とし、作業時間を更に短縮することができる。

（第３実施形態）
図３は、第３実施形態にかかる給湯システム３００の概略構成を示す図である。図３に示す給湯システム３００の主な特徴は、第２貯留槽３０２を更に備える点および貯湯槽１３４の中温域の湯を利用可能な点である。なお、太陽熱給湯装置の構成については第２実施形態の太陽熱給湯装置２１０と同様であるため、以下の実施形態における説明は省略する。

第３実施形態の給湯システム３００では、中温給湯設備１０４を循環した湯がかかる中温給湯設備１０４から給湯装置側に戻る経路のうち、中温抜出経路３８０ｂは、太陽熱給湯装置２１０への給水経路である太陽熱給水経路１６２に接続されている。そして、太陽熱給水経路１６２上の中温抜出経路３８０ｂの接続位置より上流側には第２貯留槽３０２が設けられている。

第２貯留槽３０２は、中温給湯設備１０４を循環した湯、すなわち中温給湯設備１０４から中温戻り経路１８０、中温抜出経路３８０ｂおよび太陽熱給水経路１６２を通じて供給された湯を貯留する。

第１実施形態において詳述したように、中温給湯設備１０４からの戻り湯の温度が所定温度未満であった場合、第２温度調整手段１５４において貯湯槽１３４からの湯を足して再度温度調整を行うために、戻り湯の一部を抜き出さなくてはならない。このため、第１実施形態では、中温抜出経路１８０ｂを通じて戻り湯の一部を抜き出してヒートポンプ給水経路１６４を通過する低温水に合流させていた。しかし、このような構成であると、抜き出した戻り湯の合流により貯湯槽１３４に供給される低温水の温度が上昇してヒートポンプ１３２の入水温度の上昇ひいてはＣＯＰの低下を招いたり、戻り湯が有する熱の有効活用を図れなかったりする可能性があり、更なる改善の余地があった。

そこで、本実施形態のように中温抜出経路３８０ｂの接続位置より上流側に第２貯留槽３０２を設けることにより、中温給湯設備１０４を循環した戻り湯を中温抜出経路３８０ｂから抜き出して貯留することができる。これにより、戻り湯が低温水に混ざって貯湯槽１３４の下方に流入することを防ぐことができ、ヒートポンプ１３２の入水温度の上昇を防ぎ、ＣＯＰの低下を抑制することが可能となる。そして、第２温度調整手段１５４において貯湯槽１３４からの湯を抜き出した分だけ戻り湯に足して、再度の温度調整を好適に行うことが可能となる。

また第２貯留槽３０２に貯留した戻り湯は、所定温度よりは低温であるものの給水経路１６０からの低温水よりは高温である。換言すれば、第２貯留槽３０２の戻り湯は予熱された状態である。このため、かかる戻り湯を太陽熱給水経路１６２を通じて太陽熱給湯装置２１０（厳密には熱交換器２１８）に供給することにより、低温水を供給した場合よりも少ない熱量で迅速に所定温度近傍まで加熱することができる。したがって、太陽熱給湯装置２１０における湯の生成効率の向上を図り、且つ戻り湯の熱を有効活用することが可能となる。

なお、第２貯留槽３０２は、太陽熱給水経路１６２上に設けられて、ヒートポンプ１３２の貯湯槽１３４と給水側（給水経路１６０）を連通している。このため、第２貯留槽３０２に戻り湯が貯湯されていない場合には、給水経路１６０からの低温水が太陽熱給水経路１６２および第２貯留槽３０２を通過して貯湯槽１３４に供給される。

更に、本実施形態の給湯システム３００では貯湯槽１３４の中温域の湯を利用可能である。第１実施形態において説明したように、太陽熱給湯装置２１０において生成した湯の温度が高い場合、貯湯槽１３４の高温水が使用されない。このため、貯湯槽１３４の上方の高温域に貯留（貯湯）される高温水の熱が下方の低温域に貯留される低温水に移動して温度成層の拡散が生じてしまう。

そこで、貯湯槽１３４の高さ方向の中央近傍に貯湯槽抜出経路３０４を設ける。これにより、貯湯槽１３４の高温域と低温域の間（中温域）に貯留される湯、すなわち高温水からの熱移動により温度が上昇してしまった湯を抜き出すことができる。したがって、抜き出した分の高温水や低温水を貯湯槽１３４に足すことができ、温度成層の拡散（たるみ）を修正することが可能となる。

貯湯槽抜出経路３０４の末端は、太陽熱給水経路１６２に設けられる切換弁３０６に接続されている。切換弁３０６は、貯湯槽抜出経路３０４を通じて抜き出した中温域の湯の太陽熱給水経路１６２への合流を切り換える。これにより、切換弁３０６を開状態とすれば、貯湯槽抜出経路３０４を通じて抜き出した湯を太陽熱給水経路１６２を通じて熱交換器２１８に供給することができる。ヒートポンプ１３２の中温域の湯も低温水より温度が高いため、予め予熱された湯と捉えることができる。したがって、この湯を熱交換器２１８に供給することにより、上述したように太陽熱給湯装置２１０の湯の生成効率の向上を図り、且つその熱を有効活用することが可能となる。

上記説明したように、第３実施形態にかかる給湯システム３００によれば、第２貯留槽３０２に中温給湯設備１０４からの戻り湯を貯留することができる。これにより、戻り湯の合流によるヒートポンプ１３２の入水温度の上昇を防ぎ、ＣＯＰの低下を抑制することができ、且つ貯留した戻り湯を太陽熱給湯装置２１０に供給して湯の熱の有効活用を図ることも可能となる。また貯湯槽抜出経路３０４によって貯湯槽１３４の中温域の湯を抜き出すことができるため、貯湯槽１３４の温度成層の拡散を好適に修正することが可能となり、その湯を太陽熱給湯装置２１０に供給して生成効率の向上を図ることもできる。

（第４実施形態）
図４は、第４実施形態にかかる給湯システム４００の概略構成を示す図である。図４に示す給湯システム４００の主な特徴は、貯湯槽を開放型貯湯槽にした点である。

給湯システム４００では、太陽熱給水経路４６４は貯湯槽４３４ではなくヒートポンプ１３２に直接接続される。そして、ヒートポンプ１３２において熱媒体との熱交換により生成された湯（高温水）はヒートポンプ戻り経路１３０ｂを通じて貯湯槽４３４に供給され、かかる貯湯槽４３４において貯湯される。

第１実施形態の太陽熱給湯装置１１０では貯湯槽１３４は密閉型貯湯槽であったのに対し、本実施形態の太陽熱給湯装置４１０では貯湯槽４３４として開放型貯湯槽を用いる。これにより、上述した集熱槽２１４と同様にコストの削減や集熱量の調整を図ることが可能となる。

なお、本実施形態では、貯湯槽４３４には給水経路１６０からの低温水は供給されずヒートポンプ１３２において生成された高温水のみが供給される。このため、貯湯槽４３４では温度成層が形成されない。したがって、ヒートポンプ戻り経路１３０ｂは必ずしも貯湯槽４３４の上方に接続する必要はなく、ヒートポンプ給湯経路１７４についても同様である。

貯湯槽４３４に貯湯された高温水は、第２温度調整手段１５４において所定温度に温度調整され、ヒートポンプ給湯経路１７４を通じて中温給湯設備１０４に供給される。なお、貯湯槽４３４が開放型貯湯槽であった場合水道圧を利用できないため、貯湯槽４３４の湯の送出にはポンプ４０２を利用する。

そして、中温給湯設備１０４から中温戻り経路４８０を通じて給湯装置側に戻る。このとき、本実施形態の中温戻り経路４８０は貯湯槽４３４に接続されているため、戻り湯は貯湯槽４３４に流入して再度貯湯される。これにより、戻り湯が給水経路１６０からの低温水に合流しないため、ヒートポンプ１３２の入水温度の上昇を抑制し、ＣＯＰの低下を防ぐことが可能となる。

ところで、中温給湯設備１０４からの戻り湯の温度は、循環時における熱ロス等により徐々に低下して所定温度未満となることも考えられる。このような湯を貯湯槽４３４に戻して貯湯し続けていくと、貯湯槽４３４内の全体の湯の温度が低下してしまうおそれがある。また既に述べたように、開放型貯湯槽は、放熱率が放熱密閉型貯湯槽よりも若干なりとも高いため、貯湯した高温水を放置すると少しずつ温度が低下してしまうという特性を有する。

そこで、本実施形態では、貯湯槽４３４と太陽熱給水経路４６４とを接続する再熱経路４０４を設ける。これにより、貯湯槽４３４に貯湯された湯をヒートポンプ１３２に送出して再度熱媒体と熱交換させることができる。したがって、貯湯槽４３４内の湯の温度が低下したとしても再加熱することができ、所望の温度を好適に維持することが可能となる。

上記説明したように、第４実施形態にかかる給湯システム４００によれば、貯湯槽４３４として開放型貯湯槽を用いたことにより、コストの削減や集熱量の調整を図ることが可能となる。また再熱経路４０４を設けたことにより貯湯槽４３４に貯湯された湯の再加熱を行うことができ、かかる湯の温度を好適に維持することができる。

（第５実施形態）
図５は、第５実施形態にかかる給湯システム５００の概略構成を示す図である。図５に示す給湯システム５００の主な特徴は、複数の貯湯槽を備える点である。

第１実施形態のヒートポンプ給湯装置１３０では貯湯槽が１つであったのに対し、本実施形態では、複数の貯湯槽である第１貯湯槽５３４ａ、第２貯湯槽５３４ｂおよび第３貯湯槽５３４ｃを備える（以下、これらを総称するときは貯湯槽５３０と称する）。これらの貯湯槽５３４はすべて密閉型貯湯槽であるため、上述した貯湯槽１３４と同様の利点が得られる。

貯湯槽５３０のうち、ヒートポンプ１３２に対して最上流側の第１貯湯槽５３４ａの上方には、ヒートポンプ戻り経路５３０ｂが接続され、かかるヒートポンプ１３２において生成された高温水が供給される。この第１貯湯槽５３４ａの下方とその下流側の第２貯湯槽５３４ｂの上方には第１連結経路５３０ｃが接続されていて、これらの貯湯槽が連結される。同様に、第２貯湯槽５３４ｂの下方とその下流側、すなわちヒートポンプ１３２に対して最下流側の第３貯湯槽５３４ｃの上方には第２連結経路５３０ｄが接続されていて、これらの貯湯槽が連結される。

また、第３貯湯槽５３４ｃの下方には、ヒートポンプ給水経路５６４が接続され、給水経路１６０からの低温水が供給される。そして、かかる低温水は、第３貯湯槽５３４ｃに貯留され、同じく第３貯湯槽５３４ｃの下方に接続されたヒートポンプ行き経路５３０ａを通じて必要に応じてヒートポンプ１３２に供給される。

上記構成によれば、第１貯湯槽５３４ａには高温水が貯留され（高温域）、第３貯湯槽５３４ｃには低温水が貯留される（低温域）。そして、それらの間に配置される第２貯湯槽５３４ｂには中温水（便宜上、中温水と称するが、上述したような所定温度６０℃の湯に限定するものではない。）が貯湯されることとなる（中温域）。すなわち、第１実施形態では１つの貯湯槽１３４に上方から順に形成されていた高温域、中温域、低音域が、３つの貯湯槽５３０に分割されて形成されることとなる。これにより、より顕著な温度成層を形成することができる。また温度成層が複数の貯湯槽５３０に分割されて形成されていることにより、１つの貯湯槽に温度成層が形成されている場合よりも熱移動が生じにくいため、温度成層の拡散を好適に抑制することができる。

第１貯湯槽５３４ａに貯留された高温水は、その上方に接続されたヒートポンプ給湯経路５７４を通じて第２温度調整手段１５４に到達し、かかる第２温度調整手段１５４において太陽熱給湯経路１７２からの湯（第１温度調整手段１５２で温度調整された湯）と混合されて所定温度に調整される。そして、温度調整された中温水は、ヒートポンプ給湯経路５７４を更に通過して中温給湯設備１０４に供給される。

中温給湯設備１０４からの戻り湯は、中温戻り経路１８０を通過し、その温度が所定温度であったら中温循環経路１８０ａを通過して第２温度調整手段１５４に戻り、中温給湯設備１０４に循環する。一方、その温度が所定温度未満であった場合、中温戻り経路１８０を通過した戻り湯は、中温抜出経路５８０ｂを通じて一部抜き出される。

本実施形態では、中温抜出経路５８０ｂは第３貯湯槽５３４ｃの下方に接続されている。したがって、中温抜出経路５８０ｂを通過した戻り湯は第３貯湯槽５３４ｃに供給される。このような構成により、戻り湯を第１貯湯槽５３４ａに供給した場合に生じる高温水の温度低下を防ぐことができるため、給湯への支障が生じることがない。また戻り湯を第２貯湯槽５３４ｂに供給した場合に生じる温度成層の拡散も防ぐことができる。

なお、本実施形態では貯湯槽が３つあり、中温抜出経路５８０ｂを第３貯湯槽５３４ｃに接続したが、これに限定するものではなく、第１貯湯槽５３４ａまたは第２貯湯槽５３４ｂに接続してもよい。

上記説明したように、第５実施形態にかかる給湯システム５００によれば、複数の貯湯槽５３０のそれぞれに、上流側から順に高温域、中温域、低温域が分割されて形成される。これにより、より顕著な温度成層を形成することができ、且つ熱移動が抑制して温度成層の拡散を好適に防ぐことが可能となる。

なお、本実施形態においては貯湯槽を３つ設けたが、これに限定するものではなく、貯湯槽は２つ設けてもよいし４つ以上設けてもよい。ただし、貯湯槽の数に拘わらず、ヒートポンプ戻り経路５３０ｂおよびヒートポンプ給湯経路５７４は最上流側の貯湯槽に接続され、ヒートポンプ行き経路５３０ａおよびヒートポンプ給水経路５６４は最下流側の貯湯槽に接続されることが好ましい。

また貯湯槽の数に拘わらず、中温抜出経路５８０ｂは最上流側（貯湯槽を２つ備える場合は単に上流側）以外の貯湯槽に接続されることが好ましく、更に好ましくは最下流側（貯湯槽を２つ備える場合は単に下流側）に接続されるとよい。上述したように、中温抜出経路５８０ｂを、最上流側の貯湯槽に接続すると給湯システム５００の本来の目的である給湯に支障が生じる可能性があり、最上流側と最下流側との間に配置される貯湯槽（中間槽）に接続すると温度成層の拡散が生じるおそれがあるからである。

（第６実施形態）
図６は、第６実施形態にかかる給湯システム６００の概略構成を示す図である。図６に示す給湯システム６００の主な特徴は、燃焼式給湯装置６０２を更に備える点である。

燃焼式給湯装置６０２は、化石燃料を燃焼させて水を直接加熱して湯を生成する。かかる６０２としては、ボイラを好適に用いることができるかかる化石燃料としては、都市ガス、天然ガス、石油、石炭等を例示することができる。

燃焼式給湯装置６０２には、太陽熱給水経路１６２から分岐した燃焼式給水経路６６２が接続されている。これにより、燃焼式給湯装置６０２に給水経路１６０からの低温水が供給される。なお、本実施形態においては燃焼式給水経路６６２を太陽熱給水経路１６２から分岐させたがこれに限定するものではない。燃焼式給水経路６６２は、例えば給水経路１６０における太陽熱給水経路１６２の分岐位置より上流側または下流側においてかかる給水経路１６０から分岐していてもよいし、給水経路１６０とは別の給水経路から低温水が供給される構成としてもよい。

また燃焼式給湯装置６０２には、燃焼式給湯経路６７２が接続されていて、燃焼式給湯経路６７２の末端は中温給湯経路１７８に接続されている。これにより、燃焼式給湯装置６０２によって生成した湯を燃焼式給湯経路６７２および中温給湯経路１７８を通じて第２温度調整手段１５４に供給し、第２温度調整手段１５４における温度調整に用いることが可能となる。

本実施形態では、ヒートポンプ給湯経路１７４において、貯湯槽１３４の下流側且つ燃焼式給湯経路６７２の合流位置の上流側に制御弁６０４が設けられる。かかる制御弁６０４は、貯湯槽１３４からの高温水の供給を制御する。これにより、制御弁６０４を、開状態とすれば貯湯槽１３４からの高温水が第２温度調整手段１５４に供給され、閉状態とすれば燃焼式給湯装置６０２からの湯が第２温度調整手段１５４に供給される。したがって、制御弁６０４の開閉を制御することにより、貯湯槽１３４すなわちヒートポンプ給湯装置１３０および燃焼式給湯装置６０２のうち、いずれの給湯装置からの給湯を行うかを選択することが可能となる。

上記説明したように、第６実施形態にかかる給湯システム６００によれば、燃焼式給湯装置６０２が設けられていることにより、ヒートポンプ給湯装置１３０の代わりに燃焼式給湯装置６０２を太陽熱給湯装置１１０に組み合わせて使用することが可能となる。これにより、燃焼式給湯装置６０２をヒートポンプ給湯装置１３０の点検時や故障時、またはそれに設けられる貯湯槽１３４の湯切れ時等のバックアップとすることができ、利便性を高めることが可能となる。

（第７実施形態）
図７は、第７実施形態にかかる給湯システム７００の概略構成を示す図である。図７に示す給湯システム７００の主な特徴は、第６実施形態のような給水経路１６０からの低温水ではなく、太陽熱給湯装置１１０において生成された湯（厳密にはそれが第１温度調整手段１５２において温度調整された湯）が燃焼式給湯装置６０２に供給される点である。

本実施形態では、燃焼式給湯装置６０２には、太陽熱給湯経路１７２から分岐した燃焼式給湯経路７７２が接続されている。これにより、燃焼式給湯装置６０２に、太陽熱給湯装置１１０において生成された湯が供給される。換言すれば、燃焼式給湯装置６０２には、太陽熱給湯装置１１０によって予熱された給水が供給される。

燃焼式給湯装置６０２は、ヒートポンプ１３２とは異なり、入水温度が上昇してもＣＯＰには影響しない。むしろ湯（予め予熱された給水）を供給することにより、燃焼式給湯装置６０２における加熱負荷が低減され、消費エネルギー量を削減することができる。したがって、上記説明した第７実施形態にかかる給湯システム７００によれば、太陽熱給湯装置１１０を燃焼式給湯装置６０２に対する予熱装置として利用することできる。これにより、太陽熱給湯装置１１０において生成された湯ひいては太陽熱の有効活用を図りつつ、燃焼式給湯装置６０２の湯の生成効率を向上させることが可能となる。

なお、第６実施形態および第７実施形態のいずれにおいても、上述した燃焼式給湯装置６０２が、ヒートポンプ給湯装置１３０において生成された湯または給水を加熱する際の設定温度は所定温度程度とするとよい。これは、上述したようにヒートポンプ給湯装置１３０の運転停止時に燃焼式給湯装置６０２をバックアップとして使用する場合には、第２温度調整手段１５４における温度調整が行われなくなるため、燃焼式給湯装置６０２において給水または湯所定温度まで加熱する必要が生じるからである。ただし、ヒートポンプ給湯装置１３０および燃焼式給湯装置６０２を同時運転可能な場合にはこの限りではない。

また、第６実施形態および第７実施形態のように燃焼式給湯装置６０２を備える場合、すなわち３つの給湯装置を備える場合、それらの給湯装置が生成した湯（熱量）の利用優先順位を設けて給湯システムを制御するとよい。このとき、ランニングコスト、ＣＯ_２排出量、エネルギー消費量等の利点を複合的に考慮すると、利用優先順位は、太陽熱給湯装置１１０、ヒートポンプ給湯装置１３０、燃焼式給湯装置６０２の順であることが好ましい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、所定温度の湯を継続的に循環させる循環式の給湯設備への給湯を行う給湯システムに利用することができる。

１００…給湯システム、１０２…高温給湯設備、１０４…中温給湯設備、１１０…太陽熱給湯装置、１１０ａ…熱媒体循環経路、１１２…太陽熱収集装置、１１２ｂ…第１温度センサ、１１４…集熱槽、１１４ａ…熱交換器、１１４ｂ…第２温度センサ、１１６…ポンプ、１１８…膨張タンク、１３０…ヒートポンプ給湯装置、１３０ａ…ヒートポンプ行き経路、１３０ｂ…ヒートポンプ戻り経路、１３２…ヒートポンプ、１３４…貯湯槽、１３６…ポンプ、１５２…第１温度調整手段、１５４…第２温度調整手段、１５６…開閉弁、１６０…給水経路、１６２…太陽熱給水経路、１６４…ヒートポンプ給水経路、１６６…分岐給水経路、１７２…太陽熱給湯経路、１７４…ヒートポンプ給湯経路、１７６…高温給湯経路、１７８…中温給湯経路、１８０…中温戻り経路、１８０ａ…中温循環経路、１８０ｂ…中温抜出経路、１８２…ポンプ、２００…給湯システム、２１０…太陽熱給湯装置、２１０ａ…熱媒体循環経路、２１０ｂ…第２熱媒体循環経路、２１４…集熱槽、２１８…熱交換器、２５４…第２温度調整手段、３００…給湯システム、３０２…第２貯留槽、３０４…貯湯槽抜出経路、３０６…切換弁、３８０ｂ…中温抜出経路、４００…給湯システム、４０２…ポンプ、４０４…再熱経路、４３０…ヒートポンプ給湯装置、４３４…貯湯槽、４６４…太陽熱給水経路、４８０…中温戻り経路、５００…給湯システム、５３０…貯湯槽、５３０ａ…ヒートポンプ行き経路、５３０ｂ…ヒートポンプ戻り経路、５３０ｃ…第１連結経路、５３０ｄ…第２連結経路、５３４ａ…第１貯湯槽、５３４ｂ…第２貯湯槽、５３４ｃ…第３貯湯槽、５６４…ヒートポンプ給水経路、５７４…ヒートポンプ給湯経路、５８０ｂ…中温抜出経路、６００…給湯システム、６０２…燃焼式給湯装置、６０４…切換弁、６６２…燃焼式給水経路、６７２…燃焼式給湯経路

Claims (3)

1. 所定温度の湯を給湯設備に給湯する給湯システムであって、
   太陽光を収集し該太陽光の熱を用いて熱媒体を加熱する太陽熱収集装置と、
   前記加熱された熱媒体と水との熱交換を行って湯を生成する熱交換器と、
   前記加熱された熱媒体または前記熱交換器において生成された湯を貯留する集熱槽と、
   を有する太陽熱給湯装置と、
   内部に循環する一次冷媒と水との熱交換を行って湯を生成するヒートポンプと、
   前記ヒートポンプにおいて生成された湯を貯留する貯湯槽と、
   を有するヒートポンプ給湯装置と、
   を備え、
   前記太陽熱給湯装置からの湯を給湯する太陽熱給湯経路上には、給水を混合してほぼ前記所定温度以下の温度を上限とする温度調整を行う第１温度調整手段が設けられ、
   前記ヒートポンプ給湯装置からの湯を給湯するヒートポンプ給湯経路上には、前記貯湯槽からの湯と前記第１温度調整手段において温度調整された湯とを混合して温度調整を行う第２温度調整手段が設けられていて、
   前記第１温度調整手段が調整する前記所定温度は、前記第２温度調整手段における温度調整の範囲の下限よりも低いことを特徴とする給湯システム。
2. 前記給湯設備は、前記所定温度の湯を継続的に循環させる循環式給湯設備であることを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。
3. 前記給湯設備を循環した湯の戻り経路は、前記太陽熱給湯装置への給水経路上に接続され、
   前記給水経路上の前記戻り経路の接続位置より上流側には、前記給湯設備を循環した湯を貯留し、かつ前記ヒートポンプの貯湯槽と給水側を連通する第２貯留槽が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の給湯システム。

Images