JPH10292953A - 電子給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】構造が簡単で、信頼性が高く、保守管理が容易
である上、設備費が低廉ですむ新規な電子給湯装置を提
供。 【解決手段】太陽電池ユニット(10)と、この太陽電池ユ
ニット(10)が発電する電力を供給されて発熱する発熱素
子ユニット(20)と、この発熱素子ユニット(20)の発熱に
よる熱エネルギーで、温水タンク(41)内に供給された水
(w) を直接加熱して給湯可能な如く設けられた給湯シス
テム(40)とを具備。発熱素子ユニット(20)は、複数対の
ペルチェ素子の集合体からなるサーモモジュール(27)を
主体として構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、業務用としては勿
論、一般家庭用としても使用可能な太陽エネルギー利用
の電子給湯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の太陽エネルギー利用の給湯装置と
して、太陽集熱器により、循環経路内を循環する不凍液
の加熱を行ない、加熱された不凍液と加熱すべき水との
間で熱交換を行ない、この熱交換により得られた温水を
温水タンク内に蓄え、適時給湯し得る如く設けられたも
のがある。

【０００３】また太陽集熱器と温水タンクとの間を結ぶ
循環経路内に、加熱すべき水を直接循環させることによ
り、太陽集熱器により上記循環水の加熱を行ない、加熱
された水を温水タンク内に蓄え、適時給湯し得るように
したものもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の給湯装置に
は次のような欠点がある。すなわち前者は、不凍液と蓄
熱タンク内の水との熱交換を行なうことによって、温水
を得るようにしているので、不凍液と水とが絶対に混合
しないように、両者を完全分離する為の処置を施す必要
がある。このため装置の構造が複雑化し、複雑化した分
だけ信頼性に欠けるという問題がある。

【０００５】後者は、加熱すべき水を太陽集熱器にて直
接加熱するようにしているので、前者のような問題はな
いが、その反面、細長い配管からなる循環経路内を常に
清潔な状態に保つための処置が必要であり、保守管理上
の作業が煩雑であるという欠点を持っている。

【０００６】さらに両者とも、屋内外間を結ぶ循環経路
内に所定の液体を循環通流させる構造であるため、循環
用パイプおよび循環用ポンプが必要不可欠であり、その
分、装置が大掛かりになる事をさけられない。このため
設備費がかさみ、実施する上での経済的負担が大きいと
いう難点がある。本発明の目的は、構造が簡単で、信頼
性が高く、保守管理が容易である上、設備費が低廉です
む新規な電子給湯装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の電子給湯装置は以下に示す如
く構成されている。 （１）本発明の電子給湯装置は、太陽電池が発電する電
力で発熱素子を発熱させ、発熱した熱エネルギーで給湯
システムにおける水を加熱し、給湯する如く設けられた
ことを特徴としている。 （２）本発明の電子給湯装置は、太陽電池ユニットと、
この太陽電池ユニットが発電する電力を供給されて発熱
する発熱素子ユニットと、この発熱素子ユニットの発熱
による熱エネルギーで、温水タンク内に供給された水を
直接加熱して給湯可能な如く設けられた給湯システム
と、を備えてなることを特徴としている。 （３）本発明の電子給湯装置は、上記（２）に記載した
装置であって、かつ前記発熱素子ユニットは、複数対の
ペルチェ素子の集合体からなるサーモモジュールを主体
としてなり、このサーモモジュールの放熱部において、
供給される水との熱交換を行なって温水をつくり出すも
のと成っていることを特徴としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）図１は本発明の第１実施形態に係る電
子給湯装置の構成を示す図である。この第１実施形態に
係る電子給湯装置は、太陽電池ユニット１０と発熱素子
ユニット２０と給湯システム４０とからなっている。

【０００９】太陽電池ユニット１０は、例えば屋根の上
などの屋外に多数の太陽電池１１を配設し、所定の電気
的接続を行なったものであり、太陽熱により発電した直
流電力を出力端１２から出力し得るものとなっている。
この出力端１２から出力される直流電力は、ケーブル１
３を介して屋内に導かれ、中継端子１４を介して発熱素
子ユニット２０へ供給される。

【００１０】発熱素子ユニット２０は、後述する給湯シ
ステム４０における温水タンク４１の底壁に対し、放熱
部を内側にし吸熱部を外側にして取り付けられている。
この発熱素子ユニット２０は、太陽電池ユニット１０か
ら発生電力を供給されると作動し、発生した熱エネルギ
ーを放熱部から放出させ得るものとなっている。この発
熱素子ユニット４０は、具体的には例えば図４に示す如
く構成されている。

【００１１】図４に示すように、本実施形態における発
熱素子ユニット２０は、複数対（本実施形態では６対）
のペルチェ素子２１〜２６の集合体からなるサーモモジ
ュール２７を主体として構成されている。このサーモモ
ジュール２７は、周知の如くｎ型熱電半導体Ｎと、ｐ型
熱電半導体Ｐとを交互にπ型、逆π型となるように電極
２７ａ，２７ｂで接続し、その外側をセラミック基板２
８ａ，２８ｂで挟持したものとなっている。このサーモ
モジュール２７は、直流電源２９から図示極性で直流電
力が供給されると作動し、セラミック基板２８ａ側が吸
熱部Ｃとなり、セラミック基板２８ｂ側が放熱部Ｈとな
る。この放熱部Ｈには、図示の如く多数の放熱フィン３
１，３２…３ｘを有する放熱板３０が設けられている。
かくしてこの放熱板３０から放射される熱が、熱交換作
用により被加熱水Ｗに伝達され、被加熱水Ｗの加熱を行
なうものとなっている。

【００１２】図１に説明を戻す。給湯システム４０は、
温水タンク４１を主体として、給水系および給湯系を含
んで構成されている。すなわち給水系４２を通して送ら
れてくる加熱すべき水は、減圧逆止弁４３を介して温水
タンク４１内へその底部側から給水される。

【００１３】温水タンク４１内へ給水された水は、前記
発熱素子ユニット２０の放熱部Ｈから放熱される熱エネ
ルギーによって加熱される。加熱により温められた水
は、タンク４１内を自然対流により循環すると共に、そ
の一部は温水タンク４１の上端開口部からタンク外へ導
出され、タンク外に配設されている配管４４，ミキシン
グバルブ４５，別の配管４６，を介して温水タンク４１
の下端開口部からタンク内へ戻される。なおこのとき、
ミキシングバルブ４５はａ方向に切換えられている。か
くして加熱途中の水は、タンク内外に形成された循環経
路によっても対流循環され、加熱が効率よく行なわれる
ものとなっている。

【００１４】加熱終了した温水は、ｂ方向に切り換えら
れたミキシングバルブ４５を介して給湯系４７へ送り出
されるものとなっている。温水タンク４１内の温水の温
度は、温度センサ４８により検出され、コントローラ４
９へ供給される。コントローラ４９は、温度センサ４８
から受けた温度情報に基づいてその温度を温度表示器５
０に表示させると共に、前記ミキシングバルブ４５の切
換え制御等を行なう。

【００１５】符合５１は空気抜き弁、５２は逃がし弁、
５３は給水栓、５４は排水栓、５５は温水タンク保温部
材である。上記の如く構成された第１実施形態の装置に
おいては、屋外に設置された太陽電池ユニット１０から
の電力を電力ケーブル１３によって屋内へ導き、屋内に
設置されている発熱素子ユニット２０を発熱動作させ、
この発熱素子ユニット２０の発熱により温水タンク４１
内の水を加熱し、給湯するものとなっている。

【００１６】したがって従来技術のように、屋内と屋外
との間を結ぶ循環経路内に所定の液体を循環通流させる
構造のものとは異なり、屋内外間は電力供給用ケーブル
１３のみで結ばれる。したがって従来のように、屋内外
間に循環用パイプを敷設したり、循環用ポンプを取付け
たりする必要が全くなく、装置全体を極めて小型なもの
と成し得る。このため設備費が低廉で済み、本装置を実
施する上での経済的負担が少なくて済む。

【００１７】また第１実施形態の装置においては、加熱
すべき水を発熱素子ユニット２０によって直接加熱する
方式を採用しているため、従来の例えば不凍液を使用す
る方式のように、不凍液と水とが混じらないように両者
を完全分離する為の格別の処置を施す必要がない。この
ため装置の構造が単純なものとなり、信頼性が高いもの
となる。

【００１８】さらに第１実施形態の装置においては、温
水タンク４１およびこのタンク外側面に沿って配設され
た循環用の配管等は、従来の屋内外間に敷設される細長
い曲がりくねった状態の循環用パイプ等に比べると、清
潔な状態に保ち易く、保守管理上の作業が容易となる。

【００１９】（第２実施形態）図２は本発明の第２実施
形態に係る装置の構成を示す図である。この第２実施形
態の装置が前記第１実施形態の装置と異なる点は、発熱
素子ユニット２０を温水タンク４１の周壁下方部位に取
り付けると共に、タンク内の水が発熱素子ユニット２０
内をスムーズに通流するように循環ポンプ６０を設けた
点である。

【００２０】本実施形態においては、前記第１実施形態
と同様の作用効果を奏する上、冷水が発熱素子ユニット
２０の下方から導入され、加熱後の温水が発熱素子ユニ
ット２０の上方へ導出されるので、加熱中の水の循環が
より円滑に行なわれる。さらに循環ポンプ６０による強
制循環が行なわれるので、上記水の循環がより的確に行
なわれる。

【００２１】（第３実施形態）図３は本発明の第３実施
形態に係る装置の構成を示す図である。この第３実施形
態の装置が前記第２実施形態の装置と異なる点は、温水
タンク４１から送り出された湯を再加熱して供給するた
めの補助熱源装置７０を、切換え弁７１を介して給湯系
４７に付設した点である。切換え弁７１はコントローラ
４９からの制御信号により切り換え制御される。なおコ
ントローラ４９には外部からの指令を与え得るように、
外部指令端子７２が設けられている。

【００２２】本実施形態においては、温水タンク４１か
ら送り出された湯の温度が所定レベルに達しないような
場合、コントローラ４９からの制御信号により切換え弁
７１が補助熱源装置７０側へ切り換えられる。なお温水
タンク４１から送り出された湯の温度が所定レベルに達
している場合であっても、特に所定レベル以上に加熱し
たい事情が生じたような場合には、外部指令端子７２か
らコントローラ４９へ外部指令を与える。こうすること
により、所望の温度に補助加熱することができる。かく
して温水タンク４１から送り出された湯は、補助熱源装
置７０によって再加熱され、所定温度に達した状態で給
湯系へ送り出される。

【００２３】（変形例）実施形態に示された電子給湯装
置は下記の変形例を含んでいる。 ・太陽電池ユニット１０および発熱素子ユニット２０が
給湯システム４０に対して着脱自在に結合され得る如く
設けられたもの。 ・太陽電池ユニット１０をバックアップするための電源
装置として、バッテリーあるいは商用交流電源を整流す
るコンバータ等を備えたもの。

【００２４】（実施形態における特徴点）実施形態（変
形例を含む）に示された電子給湯装置の特徴点をまとめ
ると次の通りである。 ［１］実施形態に示された電子給湯装置は、太陽電池(1
1)が発電する電力で発熱素子(21 〜26) を発熱させ、発
熱した熱エネルギーで給湯システム(40)における水を加
熱し、給湯する如く設けられたことを特徴としている。

【００２５】この電子給湯装置においては、太陽の熱エ
ネルギーを利用するものでありながら、屋内外間は電力
供給用ケーブル１３のみで結ばれ、屋内外間に循環用パ
イプを敷設したり、循環用ポンプを取付けたりする必要
が全くない。このため設備費が低廉で済み、本装置を実
施する上での経済的負担が少なくて済む。 ［２］実施形態に示された電子給湯装置は、太陽電池ユ
ニット(10)と、この太陽電池ユニット(10)が発電する電
力を供給されて発熱する発熱素子ユニット(20)と、この
発熱素子ユニット(20)の発熱による熱エネルギーで、温
水タンク(41)内に供給された水(W) を直接加熱して給湯
可能な如く設けられた給湯システム(40)と、を備えてな
ることを特徴としている。

【００２６】この電子給湯装置は、上記［１］と同様の
作用効果を奏する上、加熱すべき水(W) が発熱素子ユニ
ット(20)で直接加熱されるものである為、不凍液と水と
の混合防止の為の格別の処置等を施す必要がなく、装置
の構造が単純なものとなり、信頼性が高い。また従来の
屋内外間に敷設される細長い曲がりくねった状態の循環
用パイプ等がないため、給湯システム(40)を清潔な状態
に保ち易く、保守管理が容易である。 ［３］実施形態に示された電子給湯装置は、上記［２］
に記載した装置であって、かつ前記発熱素子ユニット(2
0)は、複数対のペルチェ素子(21 〜26) の集合体からな
るサーモモジュール(27)を主体としてなり、このサーモ
モジュール(27)の放熱部(H) において、供給される水
(W) との熱交換を行なって温水をつくり出すものと成っ
ていることを特徴としている。

【００２７】この電子給湯装置においては、発熱素子ユ
ニット(20)が複数対のペルチェ素子(21 〜26) の集合体
からなるサーモモジュール(27)を主体として構成されて
いるため、取り扱いが容易で、効率のよい加熱を行なえ
る。 ［４］実施形態（変形例）に示された電子給湯装置は、
太陽電池ユニット(10)および発熱素子ユニット(20)が給
湯システム(40)に対して着脱自在に結合され得る如く設
けられている。

【００２８】この電子給湯装置においては、太陽電池ユ
ニット(10)あるいは発熱素子ユニット(20)が故障したよ
うな場合、新品との交換が比較的容易であるため、保守
管理上極めて好ましいものとなる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、太陽電池が発電する電
力で発熱素子を発熱させ、発熱した熱エネルギーで給湯
システムにおける水を加熱し、給湯する如く設けられて
いるので、構造が簡単で、信頼性が高く、保守管理が容
易である上、設備費が低廉ですむ新規な電子給湯装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る電子給湯装置の構
成を示す図。

【図２】本発明の第２実施形態に係る電子給湯装置の構
成を示す図。

【図３】本発明の第３実施形態に係る電子給湯装置の構
成を示す図。

【図４】本発明の各実施形態に係る発熱素子ユニットの
構成を示す図。

【符号の説明】

１０…太陽電池ユニット １１…太陽電池 １３…ケーブル ２０…発熱素子ユニット ２１〜２６…ペルチェ素子 ２７…サーモモジュール ２９…直流電源 Ｃ…吸熱部 Ｈ…放熱部 Ｗ…被加熱水 ３１，３２〜３ｘ…放熱フィン ３０…放熱板 ４０…給湯システム ４１…温水タンク ４２…給水系 ４３…減圧逆止弁 ４５…ミキシングバルブ ４７…給湯系 ４８…温度センサ ４９…コントローラ ５０…温度表示器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】太陽電池が発電する電力で発熱素子を発熱
   させ、発熱した熱エネルギーで給湯システムにおける水
   を加熱し、給湯する如く設けられたことを特徴とする電
   子給湯装置。
2. 【請求項２】太陽電池ユニットと、 この太陽電池ユニットが発電する電力を供給されて発熱
   する発熱素子ユニットと、 この発熱素子ユニットの発熱による熱エネルギーで、温
   水タンク内に供給された水を直接加熱して給湯可能な如
   く設けられた給湯システムと、 を備えてなることを特徴とする電子給湯装置。
3. 【請求項３】前記発熱素子ユニットは、複数対のペルチ
   ェ素子の集合体からなるサーモモジュールを主体として
   なり、このサーモモジュールの放熱部において、供給さ
   れる水との熱交換を行なって温水をつくり出すものと成
   っていることを特徴とする請求項２に記載の電子給湯装
   置。