JPWO2018029880A1 - 給湯システムおよび給湯方法 - Google Patents

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Abstract

第1温水システムに貯湯した温水と第2温水システムに貯湯した温水とを混合して出湯する給湯システムでは、充分に加熱するためにコストが増大する虞がある。給湯システムは、第1温水システムが供給する第1温水と第2温水システムが供給し第1温水よりも高温の第2温水とを混合して給湯を行い、第1温水と第2温水とを第1混合比率で混合した第1混合温水を生成する第1混合温水生成部と、第1混合温水生成部が生成した第1混合温水の温度を検出する温度検出部と、第1混合温水の温度を設定する第1混合温水温度設定部とを備え、第1混合湯水の温度は、規定温水温度に基づいて設定する。

Description

本発明は、自然エネルギーを用いて加熱した温水と電力エネルギーを用いて加熱した温水とを混合して給湯を行う給湯システムおよび給湯方法に関する。
湯を供給する給湯システムとして、太陽光、風力、潮力、地熱などの自然エネルギーを用いた加熱によって温水を準備する自然エネルギー温水システムと、電力エネルギーを用いた加熱によって温水を準備する電力エネルギー温水システムとを併用する構成が知られている。例えば、集熱した太陽熱を用いた加熱によって温水を準備する太陽熱温水システムと、ヒートポンプを用いた加熱によって温水を準備するヒートポンプ温水システムとを併用する構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。このような給湯システムでは、自然エネルギー温水システムによって準備した温水と電力エネルギー温水システムによって準備した温水とを混合して給湯を行う。すなわち、自然エネルギー温水システムによって準備した温水と電力エネルギー温水システムによって準備した温水とを混合した混合水を給湯する。電力エネルギーに加えて自然エネルギーを使用することによって、電力エネルギー温水システムが有する安定性だけでなく、自然エネルギー温水システムが有する省エネ性の恩恵も享受し得る。
特開2007−162969
しかしながら自然エネルギー温水システムは、加熱能力がその時々の自然状況に大きく依存する。例えば、太陽熱温水システムでは、加熱能力がその時々の天候・気候に大きく依存する。日照時間の短い冬期では、夏期と比較し、加熱能力が低下する。また、夏期においても、雨天および曇天の際には、晴天と比較し、加熱能力が低下する。加熱能力の低下が継続した場合、貯湯した温水の昇温が困難となる。充分に昇温できなかった場合、給湯システムにおいては、自然エネルギー温水システムによって準備した温水を活用し難い。例えば、充分に昇温できなかった温水を混合した混合水を供給温水として直接給湯する場合に、供給温水の温度が設定温度に到達しない虞があるからである。また例えば、充分に昇温できなかった温水を混合した混合水を供給温水として直接給湯する場合に、均一な混合に至らず、温度が変動する虞があるからである。また例えば、充分に昇温できなかった温水を混合した混合水を供給温水として直接給湯する場合に、レジオネラ菌等のような細胞内寄生性菌、またはサルモネラ菌等のような病原菌の繁殖を防止する抗菌効果の低下を招く虞があるからである。充分に昇温できなかった自然エネルギー温水システムの温水を再度加熱するために別の加熱装置等を設けた場合には、システムのコストが増大する虞がある。
本発明は、上記のような事情を鑑みてなされたものであり、温度の高い温水に加えて温度の低い温水を使用しつつも、例えば電力エネルギーに加えて自然エネルギーを使用しつつも、システムコストの増大を抑制し得る給湯システムおよび給湯方法を提供することを目的とする。
本発明の一側面に係る給湯システムは、第1温水システムが供給する第1温水と第2温水システムが供給し第1温水よりも高温の第2温水とを混合して給湯を行う。また本発明に係る給湯システムは、第1温水と第2温水とを第1混合比率で混合した第1混合温水を生成する第1混合温水生成部と、第1混合温水の温度を検出する第1温度検出部と、第1混合温水の温度を設定する第1混合温水温度設定部と、第1混合温水温度設定部が設定した温度と温度検出部が検出した温度とに基づいて第1混合比率を変更する第1変更部と、第1混合温水に給水を第2混合比率で混合した第2混合温水を生成する第2混合温水生成部と、第2混合温水の温度を検出する第2温度検出部と、第2混合温水の温度を設定する第2混合温水温度設定部と、第2混合温水温度設定部が設定した温度と第2温度検出部が検出した温度とに基づいて第2混合比率を変更する第2変更部とを備え、第2混合温水が給湯される。
本発明の一側面に係る給湯方法は、第1温水システムが供給する第1温水と第2温水システムが供給し第1温水よりも高温の第2温水とを混合して給湯を行う。また本発明に係る給湯方法は、第1温水と第2温水とを第1混合比率で混合した第1混合温水を生成する第1混合温水生成工程と、第1混合温水の温度を検出する第1温度検出工程と、第1混合温水の温度を設定する第1混合温水温度設定工程と、設定した第1混合温水の温度と検出した第1混合温水の温度とに基づいて第1混合比率を変更する第1変更工程と、給水を行う給水工程と、第1混合温水と給水とを第2混合比率で混合した第2混合温水を生成する第2混合温水生成工程と、第2混合温水の温度を検出する第2温度検出工程と、第2混合温水の温度を設定する第2混合温水温度設定工程と、設定した第2混合温水の温度と検出した第2混合温水の温度とに基づいて第2混合比率を変更する第2変更工程と、第2混合温水を給湯する給湯工程とを備える。
本発明の一側面によれば、第1温水システムが供給する第1温水と第2温水システムが供給し前記第1温水よりも高温の第2温水とを混合した第1混合温水を使用して給湯を行うに際し、第1混合温水の温度に基づいて第1温水と第2温水との混合比率を変更する。そのため、温度の高い温水に加えて温度の低い温水を使用しつつも、例えば電力エネルギーに加えて自然エネルギーを使用しつつも、システムコストの増大を抑制し得る給湯システムおよび給湯方法を提供することができる。
実施の形態1に係る給湯システムの概略構成を示す模式図である。 実施の形態1に係る給湯システムにおける制御概略構成を示した模式図である。 実施の形態2に係る給湯システムの概略構成を示した模式図である。 実施の形態2に係る給湯システムにおける制御概略構成を示した模式図である。 実施の形態2に係る混合出湯システムにおける目標温度決定時の制御フローチャートである。 実施の形態3に係る給湯システムの概略構成を示した模式図である。 実施の形態3に係る給湯システムにおける制御概略構成を示した模式図である。 実施の形態3に係る混合出湯システムにおける目標温度決定時の制御フローチャートである。 実施の形態4に係る給湯システムの概略構成を示した模式図である。
以下、添付図面を参照して、本願が開示する給湯システムの実施の形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態は一例であり、これらの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、実施の形態1に係る給湯システム1の概略構成を示す模式図である。図2は、実施の形態1に係る給湯システム1における制御概略構成を示した模式図である。給湯システム1は、太陽熱集熱器13で集熱した太陽熱によって加熱した温水を貯湯して使用する太陽熱温水システム10と、ヒートポンプで加熱した温水を給湯水として貯湯して使用するヒートポンプ給湯システム20と、太陽熱温水システム10からの温水とヒートポンプ給湯システム20からの給湯水とを混合して出湯する混合出湯システム50とを含む。太陽熱温水システム10は、自然エネルギーを用いた加熱によって温水を準備する自然エネルギー温水システムの一例であり、ヒートポンプ給湯システム20は、電力エネルギーを用いた加熱によって温水を準備する電力エネルギー温水システムの一例である。太陽熱等の自然エネルギーを使用する自然エネルギー温水システムは、加熱能力がその時々の自然状況に大きく依存する。しかし、ヒートポンプ給湯システム20は、電力エネルギーを用いて温水を準備するため、その時々の自然状況に依らず、安定的に加熱した温水を準備できる。そのため、ヒートポンプ給湯システム20は、太陽熱温水システム10が供給する温水よりも高温の給湯水を容易に供給できる。つまり、太陽熱温水システム10は、本発明に係る第1温水システムの一例であり、ヒートポンプ給湯システム20は、本発明に係る第2温水システムの一例である。
太陽熱温水システム10は、太陽熱を集熱する太陽熱集熱器13と、太陽熱集熱器13で集熱した太陽熱によって加熱した温水を貯湯する貯湯タンク12と、貯湯タンク12などを収容するためのケーシング11とを備える。
太陽熱温水システム10は、給水配管h1aを備え、給水配管h1aは現地給水配管90と貯湯タンク12に接続してある。給水配管h1aは給湯システム1の外部からの給水を現地給水配管90から受け取り、貯湯タンク12に与える。
太陽熱集熱器13は、貯湯タンク12の下部に接続してある。貯湯タンク12に与えられた給水は、貯湯タンク12の下部に接続された太陽熱集熱器13に流れ込む。流れ込んだ給水は、太陽熱集熱器13で集熱した太陽熱によって加熱されて比重が小さくなる。加熱されて比重が小さくなった給水は、太陽熱集熱器13の上部に接続された貯湯タンク12に戻り、温水として貯湯される。
太陽熱温水システム10は、貯湯タンク12内に貯湯した温水を外部へ送る出湯管h1bを備える。出湯管h1bは、給湯システム1が設置してある現地において給湯を行うための現地出湯配管83に接続してある。貯湯タンク12に貯湯された温水は、出湯管h1bから現地出湯配管83へと出湯される。貯湯タンク12に貯湯された温水が現地出湯配管83へと出湯された場合、給水配管h1aを介して新しい給水が貯湯タンク12内へ供給される。そのため、貯湯タンク12内では、貯湯されていた温水の一部と新しい給水が入れ替わる。
太陽熱温水システム10では、現地給水配管90からの給水が貯湯タンク12に供給され、太陽熱集熱器13へ流れ込み、加熱されて温水となり、貯湯タンク12に戻って貯湯され、現地出湯配管83へ出湯される。供給されてから出湯されるまでのこの過程において、電力消費は必要とされない。そのため、太陽熱温水システム10は、省エネルギー性に優れている。
太陽熱集熱器13における加熱は、太陽熱集熱器13によって集熱可能な太陽熱に依存する。そのため、貯湯タンク12に貯湯される温水の温度は、夏期晴天の場合50〜70℃程度まで上昇し得るが、冬期の場合または夏期雨天並びに夏期曇天の場合、温水温度は30〜40℃程度に留まる虞がある。
温水が所定の温度で長期間貯湯された場合、夏期晴天における太陽熱集熱器13の温水温度と同程度まで温水の温度を上昇させるには、別途の加熱装置が必要となり得る。また例えば、貯湯された温水中の雑菌繁殖を抑制するために別途の除菌装置等が必要となり得る。例えば、太陽熱温水システム10において温水が40℃付近の温度で1〜2週間程度貯湯された場合、貯湯された温水中のレジオネラ菌を除菌する除菌装置等が必要となり得る。このような別途の加熱装置や、別途の除菌装置等を設けた場合、システムのコスト増大を招く虞がある。
ヒートポンプ給湯システム20は、空気から汲み上げた熱を用いて水を加熱して給湯水を生成するヒートポンプユニット30と、ヒートポンプユニット30に給水を搬送するとともに、ヒートポンプユニット30で生成された給湯水を貯湯して使用するための貯湯ユニット40とを含む。
ヒートポンプユニット30は、給水配管h3eと、給湯水配管h3fと、熱交換器32と、温度センサT3aと、温度センサT3bとを備える。熱交換器32は、給水配管h3eと給湯水配管h3fとの間に設けてある。温度センサT3aは、給水配管h3eを流れる水の温度を検出する検出部である。温度センサT3bは、給湯水配管h3fを流れる給湯水の温度を検出する検出部である。給水配管h3eは、現地接続配管21を介して貯湯ユニット40に接続される。
給湯水配管h3fは、現地接続配管22を介して貯湯ユニット40に接続される。貯湯ユニット40に貯湯してある給湯水は、現地接続配管21を介して給水配管h3eへ搬送される。給水配管h3eへ搬送された給湯水は、熱交換器32、給湯水配管h3f、および現地接続配管22を通って貯湯ユニット40へと戻る。
ヒートポンプユニット30はまた、圧縮機31と、冷媒配管h3aと、熱交換器32と、冷媒配管h3bと、減圧機構33と、冷媒配管h3cと、空気熱交換器34と、冷媒配管h3dとを備える。ヒートポンプユニット30内のこれらの構成要素は、圧縮機31、冷媒配管h3a、熱交換器32、冷媒配管h3b、減圧機構33、冷媒配管h3c、空気熱交換器34、冷媒配管h3dの順に接続され、冷媒が循環する冷媒回路を構成する。冷媒としては、例えばCO2、プロパンなどの自然冷媒、または、R410A、R32などのHFC系冷媒を使用することができる。
ヒートポンプユニット30はまた、制御器38を備える。制御器38は、例えばマイクロプロセッサであって、温度センサT3a、T3bが検出した検出値の情報を取得するとともに、圧縮機31の回転数と、膨張機構33の開度と、空気ファン35の回転数とを制御することができる。また制御器38は、貯湯ユニット40内にあり後述する制御器48と通信することができる。
ヒートポンプユニット30では、制御器38が貯湯ユニット40の制御器48と通信することによって、熱交換器32を介した加熱運転が実行される。加熱運転において、圧縮機31は、冷媒を圧縮して吐出する。吐出された冷媒は、冷媒配管h3aを通って熱交換器32へと導かれる。熱交換器32は、冷媒配管h3aから導かれた冷媒と貯湯ユニット40から搬送される給水との熱交換を行う。熱交換器32によって熱交換が行われた給水は、加熱されて給湯水となり、給湯水配管h3fを通って、貯湯ユニット40へ戻る。熱交換器32によって熱交換が行われた冷媒は、放熱されて冷媒配管h3bを通り、減圧機構33へと導かれる。
減圧機構33は、例えば電子膨張弁であって、冷媒配管h3bからの冷媒を絞り膨張して減圧する。減圧した冷媒は冷媒配管h3cを通って空気熱交換器34へ導かれる。空気熱交換器34において、冷媒は、空気から吸熱を行う。吸熱を行った冷媒は、冷媒配管h3dを通って圧縮機31へと戻る。圧縮機31へ戻った冷媒は、再び圧縮されて吐出され、冷媒配管h3aを通って熱交換器32へ導かれる。上述した加熱運転によって、給湯水が連続的に生成される。
貯湯ユニット40は、貯湯タンク41と、給水配管h4aと、出湯配管h4fとを備える。給水配管h4aは、現地給水配管90と貯湯タンク41の下部とに接続してある。給水配管h4aは、また、配管の途中に減圧機構43が配設してある。減圧機構43は、例えば減圧弁であって、給湯システム1の外部から供給される給水を所定の水圧に減圧し、減圧した給水を貯湯タンク41へ供給する。
貯湯タンク41は、ヒートポンプユニット30によって加熱されて生成した給湯水と、給水配管h4aの減圧機構43を介して供給された給水とを貯湯することができる。給湯水は給水に比べて高温のため、給水に比べて比重が小さい。そのため、貯湯タンク41内では、給湯水は上部に、給水は下部に貯湯される。
出湯配管h4fは、現地出湯配管82と貯湯タンク41の上部とに接続してある。貯湯タンク41内の上部に貯湯された給湯水は、出湯配管h4fを介して現地出湯配管82へと出湯される。貯湯タンク41内の上部から給湯水が出湯された場合、現地給水配管90を通った給水が減圧機構43を介して給水配管h4aから貯湯タンク41内の下部に供給される。そのため、給湯水の出湯によって、貯湯タンク41内の蓄熱量は低下する。
貯湯タンク41は、複数の温度センサT4a、T4b、T4c、T4dを備える。複数の温度センサT4a、T4b、T4c、T4dはそれぞれ、貯湯タンク41内に貯湯した給湯水および給水の温度を検出できる検出部である。温度センサT4aは、貯湯タンク41の上部に配設してある。複数の温度センサT4b、T4c、T4dは、貯湯タンク41の側面に配設してある。複数の温度センサT4b、T4c、T4dは、また、上下方向に所定の間隔をあけて配設してある。
貯湯ユニット40は、制御器48を備える。制御器48は、例えばマイクロプロセッサであって、温度センサT4a、T4b、T4c、T4dが検出した検出値の情報を取得する。制御器48は、また、取得した情報に基づいて、貯湯タンク41内の蓄熱量を算出し、貯湯ユニット40内の貯湯状況を監視する。複数の温度センサT4a、T4b、T4c、T4dを備えることによって、貯湯状況の監視精度が向上する。
貯湯ユニット40は、また、給水供給配管h4cと給湯水配管h4eとを備える。給水供給配管h4cには、沸き上げポンプ42が配設してある。
貯湯タンク41内の蓄熱量が所定量よりも低下しているとの監視結果が得られた場合、制御器48は、貯湯タンク41内の蓄熱量を増加させる沸き上げ運転を実行する。沸き上げ運転において、制御器48は、沸き上げポンプ42を回転させて、貯湯タンク41内の下部に位置する給水を給水供給配管h4cを介してヒートポンプユニット30へと搬送する。制御器48はまた、ヒートポンプユニット30の制御器38と通信を行い、ヒートポンプユニット30を用いた加熱運転を開始させる。ヒートポンプユニット30を用いた加熱運転によって生成された給湯水は、給湯水配管h4eを通って、貯湯タンク41内の上部に貯湯される。その結果、貯湯タンク41内の蓄熱量は増加する。
制御器48は、沸き上げ運転中にヒートポンプユニットの制御器38と通信を行いながら、沸き上げポンプ42の回転数を制御して、温度センサT3bの検出値を沸き上げ目標温度に近づける。沸き上げ目標温度は、給湯の際の温度調節容易性等を考慮し、60℃+αの所定温度に設定する。また一般に、60℃以上に加熱された温水中ではレジオネラ菌等の雑菌は死滅する。そこで、貯湯タンク41内の給湯水に雑菌が繁殖しないよう導くため、沸き上げ目標温度は、60℃+αの所定温度に設定する。αは60℃に加える余裕度であり、例えばα=5℃とする。
貯湯タンク41内の蓄熱量が所定量を超えたとの監視結果が得られた場合、制御器48は、沸き上げ運転を終了する。沸き上げ運転の終了に際し、制御器48は、沸き上げポンプ42を停止させる。また制御器48は、ヒートポンプユニット30の制御器38と通信を行い、ヒートポンプユニット30を用いた加熱運転を停止させる。
上述したような沸き上げ運転によって、貯湯タンク41の上部には、太陽熱温水システム10の貯湯タンク12に貯湯される温水の温度よりも高温の給湯水を容易に貯湯でき、例えば、給湯の際に温度調節が比較的容易な温度の給湯水が貯湯される。また例えば、レジオネラ菌等の雑菌が死滅する温度である例えば65℃の給湯水が貯湯され、貯湯された65℃の給湯水が現地出湯配管82を介して出湯され得る。
ヒートポンプ給湯システム20では、圧縮機31、膨張機構33、空気ファン35、制御器38、沸き上げポンプ42、および制御器48によって電力が消費される。またヒートポンプ給湯システム20では、全消費電力のうち、圧縮機31における消費電力の占める割合が大きい。
混合出湯システム50は、第1混合弁51と、第1混合水配管h5dと、入水配管h5bと、入水配管h5cと、貯湯タンク53と、第1温度センサT5aとを備える。第1温度センサT5aは、第1混合水配管h5dを流れる第1混合水の温度を検出する検出部である。
入水配管h5cは、現地出湯配管83に接続してあり、太陽熱温水システム10からの温水を第1混合弁51へ導く。入水配管h5bは、現地出湯配管82に接続してあり、ヒートポンプ給湯システム20からの給湯水を第1混合弁51へ導く。
第1混合弁51は、入水配管h5cと入水配管h5bと第1混合水配管h5dとに接続してあり、電動モータによって弁体の開度を調整できる電動式の弁である。第1混合弁51は、太陽熱温水システム10からの温水とヒートポンプ給湯システム20からの給湯水とを混合して第1混合水を生成し、生成した第1混合水を第1混合水配管h5dを介して貯湯タンク53へ導く。生成した第1混合水は、貯湯タンク53において貯湯される。第1混合弁51は、太陽熱温水システム10からの温水とヒートポンプ給湯システム20からの給湯水との混合比率を調整して、貯湯タンク53に貯湯される第1混合水の温度を調整できる。つまり、第1混合弁51は、本発明に係る第1温水と第2温水とを第1混合比率で混合した第1混合温水を生成する第1混合温水生成部の一例である。ここで貯湯タンク53は、第1混合水を一時的に蓄えることができればよく、例えば円筒状の貯湯部や、例えば直方体状の貯湯部である。また例えば、第1混合水配管h5dと一体化されており、第1混合水配管h5dの一部が温水を一時的に蓄えるように膨らんでいてもよい。
混合出湯システム50は、第2混合弁52と、第2混合水配管h5fと、入水配管h5aと、入水配管h5eと、温度センサT5bと、出湯流量センサF5aとを備えている。温度センサT5bは、第2混合水配管h5fを流れる第2混合水の温度を検出するための検出部である。出湯流量センサF5aは、第2混合水配管h5fを流れる第2混合水の流量を検出するための検出部である。
入水配管h5aは、現地給水配管90に接続してあり、給湯システム1の外部から供給される給水を第2混合弁52へ導く。給水の温度は、基本的に、第1温水の温度よりも低く、第2温水の温度よりも低く、第1混合水の温度よりも低い。入水配管h5eは、貯湯タンク53に接続してあり、貯湯タンク53に貯湯された第1混合水を第2混合弁52へ導く。ここで第1混合水配管h5dは、貯湯タンク53の上部に接続されることが望ましく、入水配管h5eは貯湯タンク53の下部に接続されることが望ましい。これにより、貯湯タンク53で充分に混じり合った第1混合水を第2混合弁52へ導くことができる。
第2混合弁52は、入水配管h5aと入水配管h5eと第2混合水配管h5fとに接続してあり、電動モータにより弁体の開度を調整できる電動式の弁である。第2混合弁52は、貯湯タンク53からの第1混合水と給湯システム1の外部からの給水とを混合して第2混合水を生成し、生成した第2混合水を第2混合水配管h5fを介して現地給湯配管80から出湯する。第2混合弁52は、貯湯タンク53からの第1混合水と給湯システム1の外部からの給水との混合比率を調整して、現地給湯配管80から出湯される第2混合水の温度を調整できる。つまり、第2混合弁52は、本発明に係る第1混合比率で混合した第1混合温水と給水とを第2混合比率で混合した第2混合温水を生成する第2混合温水生成部の一例である。また、入水配管h5aは、本発明に係る給水を行う給水部の一例である。
現地出湯配管80は、シャワーまたは蛇口などの給湯端末(図示せず)に接続される。そのため、給湯システム1の使用者は給湯端末を用い、第2混合水配管h5fから現地出湯配管80へ出湯された第2混合水を使用することができる。つまり、第2混合水配管h5fは、本発明に係る第2混合温水が給湯される給湯管の一例である。
混合出湯システム50は、また、制御器58を備える。制御器58は、例えばマイクロプロセッサであって、目標温度決定部582と記憶部583とを備える。また、制御器58は、入力装置581と通信を行うことができる。
記憶部583は、例えば不揮発性のメモリであって、規定温水温度を記憶している。ここで規定温水温度は、例えば、夏期晴天の場合に太陽熱温水システム10の貯湯タンク12に貯湯される温度と同程度の温度であり、例えば、給湯の際に温度調節が比較的容易な温度、また例えば、レジオネラ菌等の雑菌の死滅を導く除菌効果を有する温水温度である。すなわち記憶部583は、例えば、前述した夏期晴天に関する温度、温度調節容易性に関する温度、または、除菌効果を有する温度を記憶している。記憶部583が記憶している具体的な除菌温度は、例えば60℃である。
目標温度決定部582は、記憶部583から除菌温度等の規定温水温度を読み出し、読みだした除菌温度等の規定温水温度に基づいて、第1混合水の目標温度である第1目標温度を決定して設定を行う。例えば、第1目標温度は、除菌効果を有する温度等の規定温水温度に余裕度であるβを加算した値である。β=3℃の場合、第1目標温度は63℃となる。余裕度βを加えない場合、言い換えるとβ=0℃の場合、第1目標温度は60℃となる。つまり、目標温度決定部582は、本発明に係る第1混合温水の温度を設定する第1混合温水温度設定部の一例である。
入力装置581は、給湯端末から供給される給湯の給湯温度を使用者が入力するための装置であり、例えばリモートコントローラである。目標温度決定部582は、使用者が入力した所望の給湯温度に基づいて、第2混合水の目標温度である第2目標温度を決定する。つまり目標温度決定部582は、使用者が入力した給湯温度を示す給湯温度情報を受け付け、受け付けた給湯温度情報に基づいて第2混合水の目標温度である第2目標温度を決定して設定を行う。第2目標温度は、例えば、所望の給湯温度に上乗せ量γを上乗せした値である。γは、混合出湯システム50から出湯した第2混合水が、給湯端末に到達するまでに現地給湯配管80で放熱することを見込んだ上乗せ量である。一般的に、使用者がシャワーまたは蛇口で所望する給湯温度は40℃程度であるため、γを2℃とした場合、第2目標温度は42℃となる。季節によって放熱量が異なると考えた場合、上乗せ量γを季節毎に変更するように構成してもよい。例えば、春期の上乗せ量γが1℃、夏期の上乗せ量γが0℃、秋期の上乗せ量γが1℃、冬期の上乗せ量γが2℃となるように、γの値を季節毎に変更してもよい。目標温度決定部582は、本発明に係る第2混合温水の温度を設定する第2混合温水温度設定部の一例である。
制御器58は、第1温度センサT5aの検出値と第2温度センサT5bの検出値と出湯流量センサF5aの検出値とを監視する。給湯端末を介して給湯が行われた場合、出湯流量センサF5aの検出値がゼロを超えることになる。監視している出湯流量センサF5aの検出値がゼロを超えた場合、制御器58は、第1温度センサT5aの検出値が第1目標温度に近づくように、第1混合弁51における混合比率を制御し、第2温度センサT5bの検出値が第2目標温度に近づくように、第2混合弁52における混合比率を制御する。つまり、第1温度センサT5aは、本発明に係る第1混合温水生成部が生成した第1混合温水の温度を検出する第1温度検出部の一例であり、第2温度センサT5bは、本発明に係る第2混合温水生成部が生成した第2混合温水の温度を検出する第2温度検出部の一例である。また、制御器58は、第1混合温水温度設定部が設定した温度と第1温度検出部が検出した温度とに基づいて第1混合比率を変更する第1変更部の一例であり、第2混合温水温度設定部が設定した温度と第2温度検出部が検出した温度とに基づいて第2混合比率を変更する第2変更部の一例である。
上述したように、例えば雑菌の死滅を導く除菌温度等の規定温水温度に基づいて第1目標温度が決定される。規定温水温度は、例えば、夏期晴天の場合に太陽熱温水システム10の貯湯タンク12に貯湯される温度と同程度の温度であり、また例えば、給湯の際に温度調節が比較的容易な温度であり、また例えば、雑菌の死滅を導く除菌効果を有する温度である。決定した第1目標温度へと第1温度センサT5aの検出値が近づくように第1混合弁51における混合比率が制御されるため、第1混合水の温度は、夏期晴天に関する温度、温度調節容易性に関する温度、または除菌効果の高い温度等の、例えば63℃となる。そのため、第1混合水は、容易に設定温度に到達することができ、また、第1混合水中に対する繁殖抑制効果が期待できる。
夏期晴天に関する温度、温度調節容易性に関する温度、または除菌効果が高い温度等の第1混合水は、例えば63℃を保った状態で貯湯タンク53に貯湯される。夏期晴天に関する温度、温度調節容易性に関する温度、または除菌効果の高い温度等であるこのままの状態では、使用者の使い勝手が良くない。そのため、使用者の所望する給湯温度に基づいて第2目標温度を決定し、容易に設定温度に到達可能であり、また、除菌効果が高い温度の第1混合水を用いながらも第2目標温度、例えば42℃となる第2混合水を生成し、所望の給湯温度、例えば40℃となる給湯を行う。したがって、容易に設定温度に到達可能であり、また、除菌効果を高めながらも使用者の使い勝手がよい給湯システム1を実現することができる。
太陽熱温水システム10からの温水とヒートポンプ給湯システム20からの給湯水とを混合した第1混合水の温度は、十分に混じり合うまでには時間を要する。そのため、十分に混じり合わず、温度が変動する第1混合水が第1混合弁から排出される虞、また除菌効果が全体に及んでいない第1混合水が第1混合弁から排出される虞もある。しかしながら、第1混合弁から排出された第1混合水は、貯湯タンク53に流入される。貯湯タンク53には、夏期晴天に関する温度の第1混合水、温度調節容易性に関する温度の第1混合水、または温度が高く除菌効果の高い第1混合水、つまり規定温水温度以上の第1混合水が貯湯されているため、貯湯タンク53に流入した第1混合水に対する温度変動の抑制効果または除菌効果を高めることができる。したがって、貯湯タンク53がない場合に比べて、給湯システム1における温度変動の抑制効果または除菌効果は高くなる。
本実施の形態に係る給湯システム1によれば、太陽熱温水システム10に貯湯した温水温度が天候に依存して40℃程度にとどまる場合においても、混合出湯システム50の第1混合弁51によって、ヒートポンプ給湯システムで貯湯した65℃の給湯水と太陽熱温水システム10からの40℃の温水とを混合して、例えば、夏期晴天の場合に太陽熱温水システム10の貯湯タンク12に貯湯される温度と同程度の温度であり、また例えば、除菌効果を有する温度である規定温水温度以上の第1混合水を生成することができる。そのため、別途の加熱装置を設置せずに、夏期晴天の場合に太陽熱温水システム10の貯湯タンク12に貯湯される温度と同程度の温度まで第1混合水の温度を上昇できる給湯システム1を提供することができ、または給湯に対する除菌効果を高めた給湯システム1を提供することができる。また例えば、太陽熱温水システム10の温水に雑菌が繁殖している場合においても、雑菌の死滅を導く除菌温度を保持する貯湯タンク53内に第1混合水が貯湯されるため、貯湯中の第1混合水に対する除菌作用が長時間に亘って継続し、給湯に対する温度変動の抑制効果または除菌効果を更に高めた給湯システム1を提供することができる。更に、温度変動の抑制効果または除菌効果を高めた第1混合水を第2混合弁52で所望温度付近に調節するため、温度変動の抑制効果または除菌効果を高めつつ、使用者の使い勝手がよい給湯システム1を提供することができる。つまり、温度の高い温水に加えて温度の低い温水を使用しつつも、例えば電力エネルギーに加えて自然エネルギーを使用しつつも、システムコストの増大を抑制し得る給湯システムおよび給湯方法を提供することができる。
実施の形態2.
実施の形態2に係る給湯システム1aについて、図3、図4、および図5を用いて説明する。図3は、実施の形態2に係る給湯システム1aの概略構成を示した模式図である。図4は、実施の形態2に係る給湯システム1aにおける制御概略構成を示した模式図である。図5は、実施の形態2に係る混合出湯システム60における目標温度決定時の制御フローチャートである。実施の形態2に係る給湯システム1aは、実施の形態1に係る給湯システム1と比較し、混合出湯システム60が異なる。具体的には、実施の形態2に係る給湯システム1aの混合出湯システム60は、実施の形態1に係る給湯システム1の混合出湯システム50と異なり、第1混合弁の手前に入水流量センサF6bと、入水温度センサT6cと制御器68とを備える。その他の構成は実施の形態1に係る給湯システム1と同様である。実施の形態1に係る給湯システム1との相違を中心に、実施の形態2に係る給湯システム1aについて以下に説明する。
給湯システム1aは、太陽熱温水システム10と、ヒートポンプ給湯システム20と、混合出湯システム60とを備える。混合出湯システム60は、太陽熱温水システム10からの温水とヒートポンプ給湯システム20からの給湯水とを混合して出湯する。
混合出湯システム60は、入水温度センサT6cと入水流量センサF6bとを備える。入水温度センサT6cは、入水配管h5cを流れる太陽熱温水システム10からの温水の温度を検出する検出部である。入水流量センサF6bは、入水配管h5cを流れる太陽熱温水システム10からの温水の流量を検出する検出部である。
混合出湯システム60は、制御器68を備える。制御器68は、例えばマイクロプロセッサであって、目標温度決定部682と記憶部583と計時手段683とを備える。また、制御器68は、入力装置581と通信を行う。
目標温度決定部682は、使用者が入力装置581を用いて入力した所望温度に基づいて、第1低温温度を作成する。第1低温温度は、例えば、所望温度と同一温度である。所望温度が40℃の場合、第1低温温度を40℃としてもよい。目標温度決定部682は、記憶部583から除菌効果を有する温度等の規定温水温度を読み出し、除菌効果を有する温度等の読みだした規定温水温度に基づいて、第1高温温度を作成する。第1高温温度は、例えば、規定温水温度に余裕度であるβを加算した値である。
目標温度決定部682は、まず、第1混合水の目標温度である第1目標温度を第1低温温度とする(ステップS1)。第1低温温度は、例えば、所望温度と同一温度である。所望温度が40℃の場合、第1低温温度を40℃としてもよい。制御器68は、入水温度センサT6cの検出値を検出し、検出値が基準温度T以下であるか否かを判定する(ステップS2)。検出値が基準温度T以下であると判定した場合(S2:YES)、制御器68は、入水温度センサT6cの検出値が基準温度T以下である間の経過時間を計時する(ステップS3)。基準温度Tは、夏期晴天の場合に太陽熱温水システム10の貯湯タンク12に貯湯される温度、またはレジオネラ菌等の雑菌の繁殖が懸念される温度を考慮して決定される。基準温度Tは、例えば50℃である。
制御器68は、入水温度センサT6cの検出値が基準温度T以下である間の経過時間を計時中に、入水流量センサT6bの検出値を積算して積算流量を算出し(ステップS4)、積算流量が判定流量F以下であるか否かを判定する(ステップS5)。ここで積算流量は、入水配管h5cを流れる温水の温度が基準温度T以下である間に、太陽熱温水システム10から出湯する出湯量である。判定流量Fは、例えば50Lである。
積算流量はF以下であると制御器68が判定した場合(S5:YES)、制御器68は、経過時間が判定時間t以上か否かを判定する(ステップS6)。判定時間tは、貯湯タンク12に貯湯されている給水および温水が新しい給水および温水に入れ替わる時間、またはレジオネラ菌等の雑菌の繁殖が懸念される時間を考慮して決定され、例えばtは1週間である。
経過時間が判定時間t以上であると制御器68が判定した場合(S6:YES)、目標温度決定部682は、第1目標温度を第1高温温度にする(ステップS7)。太陽熱温水システム10の貯湯タンク12内の温水は、第1低温温度に混合した第1混合水としての使用に適さないからである。例えば、レジオネラ菌等の雑菌繁殖の可能性が高い温度となっているだけでなく、貯湯タンク12からの出湯量が少ないために、貯湯されている給水および温水が新しい給水および温水に入れ替わっておらず、貯湯タンク12内の温水の加熱処置、または除菌処理をすべきだからである。
積算流量は判定流量Fを超えたと制御器68が判定した場合(S5:NO)、制御器68は、計時した経過時間をクリアし(ステップS8)、算出した積算流量をクリアし(ステップS9)、ステップS2へ処理を戻す。検出値が基準温度Tを超えたと制御器68が判定した場合(S2:NO)も、計時した経過時間をクリアし(ステップS8)、算出した積算流量をクリアし(ステップS9)、ステップS2へ処理を戻す。また、経過時間が判定時間t未満であると制御器68が判定した場合(S6:NO)、制御器68はステップS2へ処理を戻す。そして、ステップS2〜S6を繰り返す。
上記の制御フローによって、給湯システム1aは、太陽熱温水システム10の貯湯タンク12内の温水が、第1低温温度に混合した第1混合水としての使用に適するか否かを精度よく検知でき、第1混合水が第1低温温度での使用に適さない場合のみ、第1目標温度を第1高温温度とする構成も実現可能となる。具体的な一例としては、太陽熱温水システム10の貯湯タンク12内の温水にレジオネラ菌等の雑菌が繁殖する可能性が高いか否かを精度よく検知でき、雑菌が繁殖する可能性が高い場合のみ、第1目標温度を第1高温温度とすることができる。つまり、目標温度決定部682は、本発明に係る第1混合水が第1低温温度での使用に適さない場合に、つまり、具体的な一例としては、第1温水に雑菌が混入する虞が高い場合に、第1目標温度を第1高温温度とする、つまり、具体的な一例としては、第1目標温度を除菌効果が高い温水温度に設定する。また、目標温度決定部682は、本発明に係る第1混合水が第1低温温度での使用に適する場合に、つまり、具体的な一例としては、第1温水に雑菌が混入する虞が低い場合に、第1目標温度を第1低温温度とする、つまり、具体的な一例としては、第1目標温度を除菌効果が低い温水温度を設定する第1混合温水温度設定部の一例である。
制御器68は、第1温度センサT5aの検出値と第2温度センサT5bの検出値と出湯流量センサF5aの検出値とを監視している。出湯流量センサF5aの検出値がゼロよりも大きくなった場合、制御器68は、第1温度センサT5aの検出値が第1目標温度に近づくように、第1混合弁51での混合比率を制御し、第2温度センサT5bの検出値が第2目標温度に近づくように、第2混合弁52での混合比率を制御する。
第1目標温度が第1低温温度となっている場合、第1目標温度が第1高温温度となっている場合と比較し、第1混合弁51の混合比率における太陽熱温水システム10からの温水割合が多く、ヒートポンプ給湯システム20からの給湯水割合が少ない。そのため、ヒートポンプ給湯システム20からの出湯量が減少し、電力の消費量が低減する。したがって、給湯システム1aの省エネルギー性が向上する。
第1目標温度が第1高温温度となっている場合、第1混合水の温度は、除菌効果を有する温度等の規定温水温度に基づいて例えば63℃となり、第1混合水は、容易に設定温度に到達可能となり、また、第1混合水中の除菌効果を高めることができる。また、第2混合水の温度は、所望する給湯温度に基づいて例えば42℃となり、使用者の使い勝手がよい。したがって、容易に設定温度に到達可能となり、また、除菌効果を高めつつ使い勝手がよい給湯システム1aを実現し得る。
上述した給湯システム1aによれば、太陽熱温水システム10の貯湯タンク12内の温水が、第1低温温度に混合した第1混合水としての使用に適する場合、つまり具体的な一例としては、太陽熱温水システム10の貯湯タンク12内の温水中にレジオネラ菌等の雑菌の繁殖可能性が低い場合、給湯中に用いる太陽熱温水システム10からの温水の割合を高め、太陽熱温水システム10の貯湯タンク12内の温水が、第1低温温度に混合した第1混合水としての使用に適さない場合、つまり具体的な一例としては、雑菌の繁殖可能性が高い場合、給湯中に用いる太陽熱温水システム10からの温水の割合を低くできる。したがって、容易に設定温度に到達可能となり、また、除菌効果を高めつつも、太陽熱温水システム10の使用効率を高めることによって省エネルギー性の向上も実現することができる。
実施の形態3.
実施の形態3に係る給湯システム1bについて、図6、図7、および図8を用いて説明する。図6は、実施の形態3に係る給湯システム1bの概略構成を示した模式図である。図7は、実施の形態3に係る給湯システム1bにおける制御概略構成を示した模式図である。図8は、実施の形態3に係る混合出湯システム100における目標温度決定時の制御フローチャートである。
実施の形態3に係る給湯システム1bは、実施の形態2に係る給湯システム1aと比較し、太陽熱温水システム70が異なる。また、給湯システム1bの混合出湯システム100は、給湯システム1aの混合出湯システム60が備える入水温度センサT6cを備えておらず、制御器108も異なる。その他の構成は第2実施形態と同様である。実施の形態2に係る給湯システム1aとの相違を中心に、実施の形態3に係る給湯システム1bについて以下に説明する。
太陽熱温水システム70は、主に屋根上に設置される太陽熱集熱器75と、主に地上に設置される貯湯ユニット71とを備える。
貯湯ユニット71は、貯湯タンク72と、給水配管h7dと、出湯配管h7eとを備える。給水配管h7dは、現地給水配管90と貯湯タンク72の下部とに接続してあり、貯湯タンク72内の下部には現地給水配管90から供給された給水が貯湯される。出湯配管h7eは、現地出湯配管83と貯湯タンク72の上部とに接続してあり、貯湯タンク72内の上部の温水は現地出湯配管83へ出湯される。貯湯タンク72内の上部の温水が出湯した場合、給水配管h7dを通って、給湯システム1bの外部からの給水が貯湯タンク72の下部に供給される。そのため、貯湯タンク72内では、新しい給水および温水が、貯湯されていた給水および温水の一部と入れ替わる。
太陽熱温水システム70は、太陽熱集熱器75と、貯湯タンク72内に配設された熱交換器74と、循環配管h7aと、循環配管h7cとを備えており、循環配管h7aには、循環ポンプ73が配設してある。太陽熱温水システム70内には、太陽熱集熱器75と、循環配管h7aと、循環ポンプ73と、熱交換器74と、循環配管h7cとを用いた循環回路が構成されており、循環回路には熱媒が循環する。熱媒は、例えば、水であり、プロピレングリコールなどの不凍液であってもよい。
貯湯ユニット71は、制御器76を備える。制御器76は、循環ポンプ73を制御して、熱媒を循環回路内に循環させる。熱媒は、太陽熱集熱器75において集熱し、循環回路を循環して熱交換器74に達する。熱媒は、熱交換器74において放熱した後、循環回路を循環して太陽熱集熱器75へ戻る。
貯湯タンク72内に貯湯されている給水は、熱交換器74で加熱された場合、比重が小さくなり、貯湯タンク72内の上部に移動する。そのため、貯湯タンク72内の上部には、高温の温水が貯湯される。
現地給水配管90から貯湯タンク72に供給された給水は、熱交換器74において加熱され、加熱された温水が貯湯タンク72内で上部に移動して現地出湯配管83へ出湯される。この過程において、電力を消費するのは循環ポンプ73および制御器76のみである。そのため、太陽熱温水システム70は、省エネルギー性に優れたシステムである。
貯湯タンク72の上部には、温度センサT7aが配設してあり、貯湯タンク72の側面には、複数の温度センサT7a、T7b、T7cが、上下に渡って所定の間隔をあけて配設してある。複数の温度センサT7a、T7b、T7cを備えることによって、貯湯タンク72内の給水の温度および温水の温度を検出する精度が向上する。
温度センサT7aは、出湯配管h7eと貯湯タンク72との接続口近傍に位置する。そのため、温度センサT7aが検出する温度は、出湯配管h7eから出湯する給湯水温度と略同一である。
制御器76は、温度センサT7aの検出値と、温度センサT7bの検出値と、温度センサT7cの検出値とを監視するとともに、混合出湯システム100の制御器108と通信し、温度センサT7aの検出値を混合出湯システム100の制御器108へ送信する。
貯湯タンク72の上部に貯湯される温水の温度は、集熱可能な太陽熱に依存し、夏期の晴天時には50〜70℃程度まで上昇する。しかしながら、冬期における温水の温度は、長期に亘って30〜40℃程度にとどまる虞がある。また、夏期においても、雨天または曇天の場合、30〜40℃程度の温水の温度が継続する虞がある。30〜40℃程度にとどまった温水を夏期の晴天時と同程度まで温水の温度を上昇させるには、別途の加熱装置が必要となり得る。また例えば、40℃付近の温度で1〜2週間程度貯湯された温水中には、レジオネラ菌等の雑菌の繁殖可能性が高い。したがって、貯湯タンク72に貯湯される温水温度が40℃程度にとどまり、かつ、貯湯タンク72から1〜2週間程度出湯されずに、貯湯されている給水と温水が新しい給水と温水と入れ替わらない場合、貯湯タンク12に貯湯されている温水中における雑菌繁殖の可能性が高く、レジオネラ菌等の雑菌繁殖の可能性が高い温水が現地出湯配管83を介して出湯される虞がある。これを防止するためには、別途の除菌装置等が必要となり得る。このような別途の加熱装置または、別途の除菌装置等を設けた場合、システムのコスト増大を招く虞がある。
混合出湯システム100は、温度変動に対処するため、または雑菌の繁殖に対処するため等の理由から、入水配管h5cを流れる太陽熱温水システム70からの温水の流量を検出する入水流量センサF6bを備える。
混合出湯システム100はまた、制御器108を備える。制御器108は、例えばマイクロプロセッサであって、制御器108は、目標温度決定部682と、記憶部583と、計時手段683とを備える。制御器108はまた、入力装置581と通信を行うと共に、太陽熱温水システム70の制御器76と通信を行う。
目標温度決定部682は、まず、第1目標温度を第1低温温度とする(ステップS1)。第1低温温度は、所望温度に基づいて作成される温度であり、例えば、所望温度と同一温度である。所望温度が40℃の場合、第1低温温度を40℃としてもよい。制御器108は、太陽熱温水システム70の制御器76から、太陽熱温水システム70の貯湯タンク72の上部に位置する温度センサT7aの検出値を取得して監視しており、温度センサT7aの検出値が基準温度T以下か否かを判定する(ステップS12)。温度センサT7aの検出値が基準温度T以下であると判定した場合(S12:YES)、制御器108は、温度センサT7aの検出値が基準温度T以下である間の経過時間を計時する(ステップS3)。基準温度Tは、例えば、夏期晴天の場合に太陽熱温水システム70の貯湯タンク72に貯湯される温度、また例えば、給湯の際に温度調節が比較的容易な温度、また例えば、レジオネラ菌等の雑菌繁殖可能性のある温度に基づいて決定される。基準温度Tは、例えば50℃である。
制御器108は、温度センサT7aの検出値が基準温度T以下である間の経過時間を計時中に、入水流量センサF6bの検出値を積算して積算流量を算出し(ステップS4)、積算流量が判定流量F以下であるか否かを判定する(ステップS5)。ここで積算流量は、入水配管h5cを流れる温水の温度が基準温度T以下である間に、太陽熱温水システム70から出湯する出湯量である。判定流量Fは、例えば50Lである。
積算流量はF以下であると制御器108が判定した場合(S5:YES)、制御器108は、経過時間が判定時間t以上か否かを判定する(ステップS6)。判定時間tは、貯湯タンク72に貯湯されている給水および温水が新しい給水および温水に入れ替わる時間または、レジオネラ菌等の雑菌繁殖可能性に基づいて決定され、例えばtは1週間である。
経過時間が判定時間t以上であると制御器108が判定した場合(S6:YES)、目標温度決定部682は、第1目標温度を第1高温温度にする(ステップS7)。太陽熱温水システム70の貯湯タンク72内の温水は、第1低温温度に混合した第1混合水としての使用に適さないからである。例えば、レジオネラ菌等の雑菌の繁殖可能性のある温度となっているだけでなく、貯湯タンク72からの出湯量が少ないために、貯湯されている給水および温水が新しい給水および温水に入れ替わっておらず、貯湯タンク72内を温水の加熱処理または除菌処理すべきだからである。
積算流量は判定流量Fを超えたと制御器108が判定した場合(S5:NO)、制御器108は、計時した経過時間をクリアし(ステップS8)、算出した積算流量をクリアし(ステップS9)、ステップS12へ処理を戻す。検出値が基準温度Tを超えたと制御器108が判定した場合(S12:NO)も、計時した経過時間をクリアし(ステップS8)、算出した積算流量をクリアし(ステップS9)、ステップS12へ処理を戻す。また、経過時間が判定時間t未満であると制御器108が判定した場合(S6:NO)、制御器108はステップS12へ処理を戻す。そして、ステップS12〜S6を繰り返す。
上記の制御フローによって、給湯システム1bは、太陽熱温水システム70の貯湯タンク72内の温水が、第1低温温度に混合した第1混合水としての使用に適するか否かを精度よく検知でき、第1混合水が第1低温温度での使用に適さない場合のみ、第1目標温度を第1高温温度とすることができる。具体的な一例としては、太陽熱温水システム70の貯湯タンク72内の温水にレジオネラ菌等の雑菌の繁殖可能性が高いか否かを精度よく検知でき、雑菌繁殖可能性が高い場合のみ、第1目標温度を第1高温温度とすることができる。
実施の形態3に係る給湯システム1bによれば、混合出湯システム100には、入水配管h5cを流れる温水の温度を検出する温度センサを設ける必要がない。したがって、混合出湯システム100のコストダウンが図れる。
実施の形態4.
実施の形態4に係る給湯システムを図9を用いて説明する。図9は、実施の形態4に係る給湯システム1cの概略構成を示した模式図である。実施の形態4に係る給湯システム1cは、実施の形態2に係る給湯システム1aと比較し、ヒートポンプ給湯システム130が異なっている。実施の形態2に係る給湯システム1aとの相違を中心に、実施の形態4に係る給湯システム1cについて以下に説明する。
ヒートポンプ給湯システム130は、ヒートポンプユニット140と蓄熱ユニット150とを備える。ヒートポンプユニット140および蓄熱ユニット150は、現地冷媒配管131および現地冷媒配管132によって互いに接続してある。ヒートポンプ給湯システム130においては、圧縮機31と、冷媒配管h3aと、現地冷媒配管132と、冷媒配管h15eと、熱交換器32と、冷媒配管h15cと、現地冷媒配管131と、冷媒配管h3bと、膨張機構33と、冷媒配管h3cと、空気熱交換器34と、冷媒配管h3dとによって冷媒回路が構成してある。
蓄熱ユニット150は、蓄熱タンク152を備える。蓄熱タンク152内には、蓄熱媒体が満たされると共に、熱交換器32、123が配設してある。蓄熱媒体は、例えば水などの顕熱蓄熱材または、パラフィンなどの潜熱蓄熱材である。
蓄熱ユニット150はまた、出湯配管h12bと給水配管h12aとを備える。給水配管h12aを通って現地給水配管90から供給された給水は、熱交換器123において周囲の蓄熱媒体から吸熱して給湯水となり、出湯配管h12bを通って現地出湯配管82から出湯する。
給湯水が出湯配管h12bから出湯した場合、蓄熱媒体の温度は低下し、蓄熱タンク152内の蓄熱量も低下する。
蓄熱ユニット150は、制御器153を備える。制御器153は、例えばマイクロプロセッサである。蓄熱量が所定量よりも低下した場合、制御器153は、沸き上げ運転を実行する。沸き上げ運転を実行した場合、冷媒が冷媒回路を循環し、熱交換器32で放熱して周囲の蓄熱媒体を加熱する。そのため、蓄熱タンク152内の蓄熱量が増加する。
制御器153は、温度センサT4a、T4b、T4c、T4dの検出値を監視しており、検出値に基づいて、貯湯タンク152内の蓄熱量を算出する。制御器153は、算出しした蓄熱量が所定量を超え、かつ、温度センサT4aの検出値が所定温度を超えた場合、沸き上げ運転を終了する。
沸き上げ運転終了の基準となる温度センサT4aの所定温度は、60℃+ε以上とする。εは余裕度であり、例えば10℃である。そのため、熱交換器123によって加熱され出湯配管h12bから出湯する給湯水温度は、太陽熱温水システム10から現地出湯配管83へと出湯される温水の温度よりも容易に高温の給湯水温度となり、例えば、レジオネラ菌等の雑菌が死滅する60℃以上となる。蓄熱媒体に潜熱蓄熱材を使用する場合、潜熱蓄熱材の融点も、例えば、雑菌が死滅する60℃以上が望ましく、例えば65℃とする。また例えば、熱交換器123によって加熱され出湯配管h12bから出湯する給湯水温度が、太陽熱温水システム10から現地出湯配管83へと出湯される温水の温度よりも容易に高温の給湯水となるよう、例えば65℃とする。
実施の形態4に係る給湯システム1cでは、蓄熱媒体を循環させるための沸き上げポンプが不要となる。そのため、給湯システム1cのコストダウンが図れる。
本発明は、以上のように説明し且つ記述した特定の詳細、および代表的な実施の形態に限定されるものではない。当業者によって容易に導き出すことのできる変形例、および効果も発明に含まれる。別の実施の形態として記載された内容を組み合わせた構成も本発明に含まれる。したがって、特許請求項の範囲、およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。また、入水温度センサT6cおよび入水流量センサT6b等の検出値と基準値とを用いた判定であるが、当業者の常識に基づいて、判定に用いる基準値には一定の幅を持たせることが可能である。言い換えると、当判定においては、検出値と基準値とが実質的に一致するか否かが検討される。
上で記載した実施の形態では、電力エネルギーを用いた加熱によって温水を準備する第2温水システムとして、ヒートポンプ給湯システムを採用する一例を示していた。しかしながら、本発明はそのような一例に限定されない。第2温水システムとして、電気ヒーターによって温水を準備する構成を採用してもよい。電気ヒーターを用いた構成を採用することによって、第2温水システムの構成が簡略化でき、第2温水システムのコストダウンが可能となる。また上で記載した実施の形態では、ヒートポンプ給湯システムと太陽熱温水システムと混合出湯システムとを接続した給湯システムを採用する一例を示していた。しかしながら、本発明はそのような一例に限定されない。給湯システムとして、ヒートポンプ給湯システムと混合出湯システムとを接続して備える構成とし、給湯システムの外部の太陽熱温水システムからの温水を混合出湯システムに取り込めるようにしても良く、太陽熱温水システムと混合出湯システムとを接続して備える構成とし、給湯システムの外部のヒートポンプ給湯システムからの給湯水を混合出湯システムに取り込めるようにしても良く、混合出湯システムを備える構成とし、給湯システムの外部の太陽熱温水システムからの温水と給湯システムの外部のヒートポンプ給湯システムからの給湯水とを混合出湯システムに取り込めるようにしても良い。
1、1a、1b、1c 給湯システム、10、70 太陽熱温水システム、12、72 貯湯タンク、20 ヒートポンプ給湯システム、30、140 ヒートポンプユニット、40 貯湯ユニット、41 貯湯タンク、150 蓄熱ユニット、152 蓄熱タンク、32、123 熱交換器、h3a、h3b、h3c、h3d、131、132、h15c、h15e 冷媒配管、50 混合出湯システム、51 第1混合弁、52 第2混合弁、53 貯湯タンク、T5a 第1温度センサ、T5b 第2温度センサ、T6c 入水温度センサ、F6b 入水流量センサ、T7a、T7b、T7c 温度センサ、48、58、68、76、153 制御器、582、682 目標温度決定部、583 記憶部、683 計時手段。
本発明の一側面に係る給湯システムは、第1温水システムが供給する第1温水と第2温水システムが供給し第1温水よりも高温の第2温水とを混合して給湯を行う。また本発明に係る給湯システムは、第1温水と第2温水とを第1混合比率で混合した第1混合温水を生成する第1混合温水生成部と、第1混合温水生成部に接続された第1混合水配管と、第1混合水配管に配置され、第1混合温水の温度を検出する第1温度検出部と、第1混合温水の温度を設定する第1混合温水温度設定部と、第1混合温水温度設定部が設定した温度と温度検出部が検出した温度とに基づいて第1混合比率を変更する第1変更部と、第1混合温水に給水を第2混合比率で混合した第2混合温水を生成する第2混合温水生成部と、第2混合温水の温度を検出する第2温度検出部と、第2混合温水の温度を設定する第2混合温水温度設定部と、第2混合温水温度設定部が設定した温度と第2温度検出部が検出した温度とに基づいて第2混合比率を変更する第2変更部とを備え、第2混合温水が給湯される。
本発明の一側面に係る給湯方法は、第1温水システムが供給する第1温水と第2温水システムが供給し第1温水よりも高温の第2温水とを混合して給湯を行う。また本発明に係る給湯方法は、第1温水と第2温水とを第1混合比率で混合した第1混合温水を生成する第1混合温水生成工程と、第1混合温水生成部に接続された第1混合水配管に配置され、第1混合温水の温度を検出する第1温度検出工程と、第1混合温水の温度を設定する第1混合温水温度設定工程と、設定した第1混合温水の温度と検出した第1混合温水の温度とに基づいて第1混合比率を変更する第1変更工程と、給水を行う給水工程と、第1混合温水と給水とを第2混合比率で混合した第2混合温水を生成する第2混合温水生成工程と、第2混合温水の温度を検出する第2温度検出工程と、第2混合温水の温度を設定する第2混合温水温度設定工程と、設定した第2混合温水の温度と検出した第2混合温水の温度とに基づいて第2混合比率を変更する第2変更工程と、第2混合温水を給湯する給湯工程とを備える。
本発明の一側面に係る給湯システムは、第1温水システムが供給する第1温水と第2温水システムが供給し第1温水よりも高温の第2温水とを混合して給湯を行う。また本発明に係る給湯システムは、第1温水と第2温水とを第1混合比率で混合した第1混合温水を生成する第1混合温水生成部と、第1混合温水生成部に接続された第1混合水配管と、第1混合水配管に配置され、第1混合温水の温度を検出する第1温度検出部と、第1混合温水の温度を設定する第1混合温水温度設定部と、第1混合温水温度設定部が設定した温度と温度検出部が検出した温度とに基づいて第1混合比率を変更する第1変更部と、第1混合温水に給水を第2混合比率で混合した第2混合温水を生成する第2混合温水生成部と、第2混合温水の温度を検出する第2温度検出部と、第2混合温水の温度を設定する第2混合温水温度設定部と、第2混合温水温度設定部が設定した温度と第2温度検出部が検出した温度とに基づいて第2混合比率を変更する第2変更部と、第1温度検出部と第2混合温水生成部との間に、第1混合水配管に接続されて第1混合温水を貯湯する貯湯槽とを備え、第2混合温水生成部は、貯湯槽に貯湯した第1混合温水と給水とを混合し、第2混合温水が給湯される。
本発明の一側面に係る給湯方法は、第1温水システムが供給する第1温水と第2温水システムが供給し第1温水よりも高温の第2温水とを混合して給湯を行う。また本発明に係る給湯方法は、第1温水と第2温水とを第1混合比率で混合した第1混合温水を生成する第1混合温水生成工程と、第1混合温水生成部に接続された第1混合水配管に配置され、第1混合温水の温度を検出する第1温度検出工程と、第1混合温水の温度を設定する第1混合温水温度設定工程と、設定した第1混合温水の温度と検出した第1混合温水の温度とに基づいて第1混合比率を変更する第1変更工程と、第1混合水配管に接続されている貯湯槽にて第1混合温水を貯湯する貯湯工程と、給水を行う給水工程と、貯湯槽から排出された第1混合温水と給水とを第2混合比率で混合した第2混合温水を生成する第2混合温水生成工程と、第2混合温水の温度を検出する第2温度検出工程と、第2混合温水の温度を設定する第2混合温水温度設定工程と、設定した第2混合温水の温度と検出した第2混合温水の温度とに基づいて第2混合比率を変更する第2変更工程と、第2混合温水を給湯する給湯工程とを備える。

Claims (13)

  1. 第1温水システムが供給する第1温水と第2温水システムが供給し前記第1温水よりも高温の第2温水とを混合して給湯を行う給湯システムにおいて、
    前記第1温水と前記第2温水とを第1混合比率で混合した第1混合温水を生成する第1混合温水生成部と、
    前記第1混合温水の温度を検出する第1温度検出部と、
    前記第1混合温水の温度を設定する第1混合温水温度設定部と、
    前記第1混合温水温度設定部が設定した温度と前記第1温度検出部が検出した温度とに基づいて前記第1混合比率を変更する第1変更部と、
    前記第1混合温水に給水を第2混合比率で混合した第2混合温水を生成する第2混合温水生成部と、
    前記第2混合温水の温度を検出する第2温度検出部と、
    前記第2混合温水の温度を設定する第2混合温水温度設定部と、
    前記第2混合温水温度設定部が設定した温度と前記第2温度検出部が検出した温度とに基づいて前記第2混合比率を変更する第2変更部とを備え、
    前記第2混合温水が給湯される
    ことを特徴とする給湯システム。
  2. 前記第2混合温水温度設定部は、給湯温度を示す給湯温度情報を受け付け、受け付けた前記給湯温度情報に基づいて、前記第2混合温水の温度を設定する
    ことを特徴とする請求項1に記載の給湯システム。
  3. 温水温度を記憶する記憶部を更に備え、
    前記第1混合温水温度設定部は、前記記憶部に記憶した前記温水温度に基づいて、前記第1混合温水の温度を設定する
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の給湯システム。
  4. 温水温度を記憶する記憶部を更に備え、
    前記第1混合温水温度設定部は、受け付けた前記給湯温度情報に基づいて第1低温温度を作成し、前記記憶部に記憶した温水温度に基づいて前記第1低温温度よりも高温となる第1高温温度を作成し、前記第1温水が前記第1低温温度に混合した第1混合水としての使用に適さない場合に前記第1混合温水の温度として前記第1高温温度を設定し、前記第1温水が前記第1低温温度に混合した第1混合水としての使用に適する場合に前記第1混合温水の温度として前記第1低温温度を設定する
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の給湯システム。
  5. 前記第1混合温水を貯湯する貯湯槽を備え、
    前記第2混合温水生成部は、前記貯湯槽に貯湯した前記第1混合温水と前記給水とを混合する
    ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の給湯システム。
  6. 前記第1温水の流量を検出する流量検出手段と、
    前記第1温水の温水温度を取得する温水温度取得手段と、
    前記第1温水の温水温度に対する基準温度および前記流量検出手段の検出値を積算した積算流量に対する基準流量と判定時間とを記憶する記憶手段と、
    前記温水温度取得手段によって取得した前記温水温度が実質的に前記基準温度以下になってから積算した前記積算流量が前記基準流量以下である状況の経過時間を計時する計時手段とを備え、
    前記第1混合温水温度設定部は、前記経過時間が実質的に前記判定時間以上となった場合に、前記除菌効果が高い温水温度を設定する
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の給湯システム。
  7. 前記温水温度取得手段は、前記第1混合温水生成部の上流側に位置する温度検出器である
    ことを特徴とする請求項6に記載の給湯システム。
  8. 前記第1温水システムは、太陽熱を用いて前記第1温水を生成する太陽熱温水システムである
    ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の給湯システム。
  9. 前記第2温水システムは、冷媒回路を用いて前記第2温水を生成するヒートポンプ給湯システムである
    ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の給湯システム。
  10. 前記ヒートポンプ給湯システムは、
    前記ヒートポンプユニットに対して冷媒配管で接続された蓄熱ユニットを備え、
    前記蓄熱ユニットは、熱交換器と、蓄熱媒体とを備える
    ことを特徴とする請求項9に記載の給湯システム。
  11. 前記第2混合温水生成部は、前記記憶部に記憶した前記温水温度となった前記第1混合温水に対して前記給水を混合し、前記記憶部に記憶した前記温水温度よりも低い温度の前記第2混合水を生成する
    ことを特徴とする請求項3に記載の給湯システム。
  12. 第1温水システムが供給する第1温水と第2温水システムが供給し前記第1温水よりも高温の第2温水とを混合して給湯を行う給湯方法において、
    前記第1温水と前記第2温水とを第1混合比率で混合した第1混合温水を生成する第1混合温水生成工程と、
    前記第1混合温水の温度を検出する第1温度検出工程と、
    前記第1混合温水の温度を設定する第1混合温水温度設定工程と、
    設定した前記第1混合温水の温度と検出した前記第1混合温水の温度とに基づいて前記第1混合比率を変更する第1変更工程と、
    給水を行う給水工程と、
    前記第1混合温水と前記給水とを第2混合比率で混合した第2混合温水を生成する第2混合温水生成工程と、
    前記第2混合温水の温度を検出する第2温度検出工程と、
    前記第2混合温水の温度を設定する第2混合温水温度設定工程と、
    設定した前記第2混合温水の温度と検出した前記第2混合温水の温度とに基づいて前記第2混合比率を変更する第2変更工程と、
    前記第2混合温水を給湯する給湯工程と
    を備えることを特徴とする給湯方法。
  13. 外部から供給される第1温水と第2温水システムが供給し前記第1温水よりも高温の第2温水とを混合して給湯を行う給湯システムにおいて、
    前記第1温水と前記第2温水とを第1混合比率で混合した第1混合温水を生成する第1混合温水生成部と、
    前記第1混合温水の温度を検出する第1温度検出部と、
    前記第1混合温水の温度を設定する第1混合温水温度設定部と、
    前記第1混合温水温度設定部が設定した温度と前記第1温度検出部が検出した温度とに基づいて前記第1混合比率を変更する第1変更部と、
    前記第1混合温水に給水を第2混合比率で混合した第2混合温水を生成する第2混合温水生成部と、
    前記第2混合温水の温度を検出する第2温度検出部と、
    前記第2混合温水の温度を設定する第2混合温水温度設定部と、
    前記第2混合温水温度設定部が設定した温度と前記第2温度検出部が検出した温度とに基づいて前記第2混合比率を変更する第2変更部とを備え、
    前記第2混合温水が給湯される
    ことを特徴とする給湯システム。
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