(57)【要約】【課題】高い省エネルギー効果を実現することができ、かつ、部品点数を抑えてコスト低減を図ることのできる給湯装置を提供する。【解決手段】給湯装置１００を、貯湯タンク１１と、圧縮機３１、ガスクーラー３４、減圧装置３３及び蒸発器３２を有したヒートポンプユニット３０と、ガスクーラー３４と貯湯タンク１１とを接続し、該貯湯タンク１１内の温水を、循環ポンプ４２を介して循環し、ガスクーラー３４で熱交換して、昇温した温水を貯湯タンク１１に戻す温水循環配管２０と、ヒートポンプユニット３０と並列に温水循環配管２０に接続され、太陽熱で貯湯タンク１１内の温水を昇温する太陽熱集熱器４０と、を備える構成とし、ガスクーラー３４で熱交換されて昇温した温水と、太陽熱で昇温された温水とが混合されて貯湯タンク１１に戻す。【選択図】図１
2010286143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンクと、
圧縮機、ガスクーラー、減圧装置及び蒸発器を有したヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプユニットのガスクーラーと前記貯湯タンクとを接続し、該貯湯タンク内の温水を、循環ポンプを介して循環し、前記ガスクーラーで熱交換して、昇温した温水を前記貯湯タンクに戻す温水循環配管と、
ヒートポンプユニットと並列に前記温水循環配管に接続され、太陽熱で前記貯湯タンク内の温水を昇温する太陽熱集熱器と、
を備え、
前記ヒートポンプユニットにおいてガスクーラーで熱交換されて昇温した温水と、前記太陽熱集熱器において太陽熱で昇温された温水とが混合されて前記貯湯タンクに戻されること、
を特徴とする給湯装置。
【請求項２】
請求項１に記載の給湯装置において、
前記ヒートポンプユニットにおいてガスクーラーで熱交換されて昇温した温水と、前記太陽熱集熱器において太陽熱で昇温された温水とは、所定の温度となるように混合されて前記貯湯タンクに戻されること、
を特徴とする給湯装置。
【請求項３】
請求項２に記載のハイブリッド給湯装置において、
翌日の天気予報情報に基づいて、当日夜間の前記ヒートポンプユニットの運転を制御する制御手段を備えたこと、
を特徴とする給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプユニットと太陽熱集熱器とを組み合わせた給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱源としてヒートポンプユニットと太陽熱集熱器とを組み合わせた給湯装置が知られている（例えば、「特許文献１」および「特許文献２」参照）。
例えば、特許文献１には、ヒートポンプユニットを利用して昇温した温水を、太陽熱集熱器を利用して更に昇温する給湯装置が記載されている。
また、特許文献２には、ヒートポンプユニットにより昇温した温水を貯留する貯湯タンクと、太陽熱集熱器により昇温した温水を貯留する貯湯タンクとを備え、これらの貯湯タンクに貯留された温水を適宜混合して給湯する給湯装置が記載されている。
この様な給湯装置によれば、熱源としてヒートポンプユニットと太陽熱集熱器とを組み合わせて利用することで、天候や時間帯に左右されずに定能力を確保できる。
【特許文献１】特開２００７−１５５２９５号公報
【特許文献２】特開２００７−１６２９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に記載の給湯装置は、太陽熱集熱器を利用して昇温された温水を貯留するための貯湯タンクを有していない。従って、太陽熱集熱器を熱源として利用可能なのは昼間のみであり、夜間は太陽熱集熱器を熱源として利用することができなかった。このため、特許文献１に記載の給湯装置を家庭用の給湯装置に適用した場合、家庭では朝や夜間に給湯の利用が集中するため、昼間の太陽熱を有効に利用することができず、所望の省エネルギー効果を発揮することができないという課題があった。
一方、特許文献２に記載の給湯装置では、太陽熱集熱器を利用して昇温された温水を貯湯タンクに貯留している。このため、夜間も太陽熱集熱器により昇温された温水を利用して給湯することができ、上記の課題は解決されている。しかしながら、特許文献２に記載の給湯装置では、太陽熱集熱器用の貯湯タンクと、ヒートポンプユニット用の貯湯タンクの二つの貯湯タンクを備える必要があった。このため、設置スペースを要するとともに、部品点数が増え、コスト高になるという課題があった。
本発明の課題は、高い省エネルギー効果を実現することができ、かつ、部品点数を抑えてコスト低減を図ることのできる給湯装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明は、貯湯タンクと、圧縮機、ガスクーラー、減圧装置及び蒸発器を有したヒートポンプユニットと、前記ヒートポンプユニットのガスクーラーと前記貯湯タンクとを接続し、該貯湯タンク内の温水を、循環ポンプを介して循環し、前記ガスクーラーで熱交換して、昇温した温水を前記貯湯タンクに戻す温水循環配管と、ヒートポンプユニットと並列に前記温水循環配管に接続され、太陽熱で前記貯湯タンク内の温水を昇温する太陽熱集熱器と、を備え、前記ヒートポンプユニットにおいてガスクーラーで熱交換されて昇温した温水と、前記太陽熱集熱器において太陽熱で昇温された温水とが混合されて前記貯湯タンクに戻されること、を特徴とする給湯装置を提供する。
上記構成によれば、太陽熱集熱器はヒートポンプユニットと並列に温水循環配管に接続される。そして、ヒートポンプユニットにおいてガスクーラーで熱交換されて昇温した温水と、太陽熱集熱器において太陽熱により昇温された温水とが混合されて貯湯タンクに戻される。従って、貯湯タンクをヒートポンプユニットと太陽熱集熱器とに対してそれぞれ個別に設ける必要がなく、この給湯装置の設置スペースを省スペース化することができるとともに、部品点数を抑えてコスト低減を図ることができる。また、夜間も太陽熱集熱器により昇温された温水を利用して給湯することができ、昼間の太陽熱を有効利用して、高い省エネルギー効果を実現することができる。
ここで、太陽熱集熱器により昇温された温水の温度は天候条件によって異なるが、夏季等の日射量が多い場合を除き、概ね４０℃〜６０℃程度となる。但し、夏季等の日射量が多い場合には、太陽熱集熱器により昇温された温水の温度は８０℃程度となる場合もある。一方、ヒートポンプユニットのガスクーラーにより熱交換されて昇温した温水の温度は、運転条件によっても異なるが、概ね８０℃〜９０℃程度となる。この様に、太陽熱集熱器を利用して昇温された温水の温度と、ヒートポンプユニットのガスクーラーにおいて熱交換されて昇温した温水の温度とが２０℃程度異なることが想定される。このため、ヒートポンプユニットにより昇温された温水と、太陽熱集熱器により昇温された温水とを単に同じ貯湯タンクに戻したのでは、温度の異なる温水が均一に混ざらず、局所的、あるいは一時的な温度ムラが生じる場合がある。しかしながら、上記構成では、ガスクーラーにより熱交換されて昇温した温水と、太陽熱により昇温された温水とを混合して貯湯タンクに戻す構成としている。このため、貯湯タンク内で温度ムラが生じるのを防止することができる。
また、天候や時間帯によって、太陽熱集熱器において太陽熱により貯湯タンク内の温水を昇温させることができない場合にも、ヒートポンプユニットにおいてガスクーラーと熱交換されて昇温した温水を貯湯タンクに戻すことができるので、天候や時間帯に左右されずに定能力を確保できるとともに、太陽熱を利用して高い省エネルギー効果を実現することができる。
【０００５】
本発明の第２態様は、上記第１態様において、前記ヒートポンプユニットにおいてガスクーラーで熱交換されて昇温した温水と、前記太陽熱集熱器において太陽熱で昇温された温水とは、所定の温度となるように混合されて前記貯湯タンクに戻されること、を特徴とする。
上記構成によれば、ヒートポンプユニットにおいてガスクーラーで熱交換されて昇温した温水と、太陽熱集熱器において太陽熱で昇温された温水とを、所定の温度に混合して、貯湯タンクに戻すことができ、貯湯タンク内での温度ムラを防止することができる。
【０００６】
本発明の第３態様は、上記第１態様又は第２態様において、翌日の天気予報情報に基づいて、当日夜間の前記ヒートポンプユニットの運転を制御する制御手段を備えたこと、を特徴とする。
上記構成によれば、制御手段により翌日の天気予報情報に基づいて、当日夜間のヒートポンプユニットの運転が制御される。
ここで、制御手段は、例えば、翌日の天気予報情報に基づいて、翌日に太陽熱集熱器を利用して所定の温度まで昇温させることのできる（沸かすことのできる）温水量（Ｑｓｕｎ）を求め、従来既知の方法等を用いて翌日の給湯需要量（Ｑｄａｙ）を求め、給湯需要量から太陽熱集熱器を利用して所定の温度まで昇温させることのできる温水量との差（Ｑｄａｙ−Ｑｓｕｎ）に基づいて、当日夜間にヒートポンプユニットを利用して貯湯すべき温水量（ＱＨＰ）を求め、この当日夜間にヒートポンプユニットを利用して貯湯すべき温水量（ＱＨＰ）に基づいて、当日夜間のヒートポンプユニットの運転を制御することが好ましい。
このように、制御手段が翌日の天気予報情報に基づいて、当日夜間のヒートポンプユニットの運転を制御することにより、当日夜間にヒートポンプユニットにより必要十分な量だけ貯湯タンク内の温水を昇温させることができる。このため、不必要に多量の温水量を昇温させることなく省エネルギー化を推進するとともに、翌日の天候に左右されずに給湯装置の定能力を確保することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、太陽熱集熱器により昼間の太陽熱を利用して貯湯タンク内の温水を昇温し、この温水を夜間に利用することができ、高い省エネルギー効果を得ることができる。また、貯湯タンクをヒートポンプユニットと太陽熱集熱器とに対してそれぞれ個別に設ける必要がなく、設置スペースを省スペース化するとともに、部品点数を抑えて、コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１に、本発明の実施の形態の給湯装置１００の構成を示す。本実施の形態の給湯装置１００は、家庭用の貯湯式の給湯装置として構成されている。図１に示す様に、給湯装置１００は、温水を貯留する貯湯タンク１１を収容するタンクユニット１０と、貯湯タンク１１と温水循環配管２０により接続されて、温水循環配管２０を介して循環された貯湯タンク１１内の温水を昇温するヒートポンプユニット３０及び太陽熱集熱器４０を備えている。この様に、給湯装置１００は、貯湯タンク１１内の温水を昇温するための熱源を二つ有するハイブリッド型の給湯装置として構成されている。貯湯タンク１１内に貯留された温水は、貯湯タンク１１に接続された給湯配管５０を介して風呂１０１や図示しないシャワー及び蛇口等に給湯される。
【０００９】
まず、ヒートポンプユニット３０及び太陽熱集熱器４０の構成を説明する。
ヒートポンプユニット３０は、圧縮機３１、蒸発器３２、減圧装置３３及びガスクーラー３４を備え、これらは熱媒体配管３５により接続されてヒートポンプ回路３６を構成している。本実施の形態のヒートポンプ回路３６は、熱媒体として二酸化炭素を用いた超臨界ヒートポンプ回路である。また、ヒートポンプユニット３０には、ヒートポンプユニット３０が備える圧縮機３１、減圧装置３３等の動作を制御して、ヒートポンプユニット３０の運転を制御するための制御部３７が設けられている。ヒートポンプユニット３０において、ガスクーラー３４に循環された温水は、ガスクーラー３４において熱媒体と熱交換が行われ、８０〜９０℃程度の高温に昇温される。
【００１０】
一方、太陽熱集熱器４０は、後述する様に、ヒートポンプユニット３０と並列に温水循環配管２０に接続されている。太陽熱集熱器４０は、太陽熱を集熱して、太陽熱集熱器４０内を流れる温水を昇温するものである。天候条件によって異なるが、太陽熱集熱器４０により昇温された温水の温度は、夏季等の日射量が多い場合には、ヒートポンプユニット３０において昇温された温水の温度と同程度の高温（８０〜９０℃程度）となる。一方、秋季、冬季、春季では、概ね４０℃〜６０℃程度の中温度となる。この様に、太陽熱集熱器４０により昇温された温水の温度は、夏季等を除き、ヒートポンプユニット３０により昇温された温水の温度より２０℃程度低くなる場合が多い。このため、本実施の形態では、ヒートポンプユニット３０においてガスクーラー３４で熱交換されて昇温した温水と、太陽熱集熱器４０において太陽熱で昇温された温水とを混合して、貯湯タンク１１に戻す構成としている。貯湯タンク１１に混合された温水を戻すことで、貯湯タンク１１内の温度ムラが生じるのを防止している。
【００１１】
次に、タンクユニット１０の構成を説明する。
タンクユニット１０は、上述の貯湯タンク１１の他、温水循環配管２０を含む温水循環回路部２０Ａと、給湯配管５０を含む給湯回路部５０Ａと、追焚用温水循環回路部６０Ａとを備えている。また、貯湯タンク１１の下部１３には、給水管１５と、排水管１６が接続されている。更に、タンクユニット１０は、温水循環回路部２０Ａ、給湯回路部５０Ａ及び追焚用温水循環回路部６０Ａにそれぞれ設けられる循環ポンプ４２、６３、８５や第後述する循環ポンプ三方弁４１、湯源混合弁４３の動作を制御する制御部７０（制御手段）を備えている。
以下、タンクユニット１０の構成を、給水管１５、排水管１６、給湯回路部５０Ａ、追焚用温水循環回路部６０Ａ、温水循環回路部２０Ａ、制御部７０の順に説明する。
【００１２】
給水管１５は減圧弁１５Ａを備え、給湯等により貯湯タンク１１内の温水が使用されて水位が低下した場合に、常温の市水を減圧弁１５Ａにより給水圧力を下げた状態で貯湯タンク１１に貯湯タンク１１の下部１３から供給する。
排水管１６は排水弁１６Ａを介して貯湯タンク１１の下部１３に接続された温水循環配管２０に接続されており、排水弁１６Ａを開くことにより、貯湯タンク１１内の温水を外部に排水することができる。
【００１３】
給湯回路部５０Ａは、貯湯タンク１１の上部１２に接続された給湯配管５０を介して貯湯タンク１１から出湯された温水と、給水管１５により供給される常温の市水とを混合して所望の温度に調整して、風呂１０１、シャワー、蛇口等に給湯するものである。
給湯配管５０は、分岐点５１において、風呂１０１に給湯するための風呂給湯側配管８０と、シャワーや蛇口等に給湯するための蛇口給湯側配管９０とに分岐している。
【００１４】
風呂給湯側配管８０は風呂１０１の給湯口１０１Ａに接続されている。風呂給湯側配管８０には、上記の分岐点５１と、風呂１０１の給湯口１０１Ａとの間に、注湯混合弁８１、温度センサー８２、注湯流量カウンター８３、注湯弁８４、風呂ポンプ８５、水位センサー８６及び流量スイッチ８７が設けられている。これらは、図示しない制御線等を介して制御部７０に接続されている。風呂給湯側配管８０には、注湯混合弁８１を介して給水管１５から分岐した第一給水分岐管１５１が接続されている。注湯混合弁８１は、制御部７０の制御の下、風呂リモコン７２を介してユーザーにより設定された風呂給湯温度となるように、温度センサー８２により検出される温度に基づいて、給湯配管５０を介して出湯された温水と、第一給水分岐管１５１から給水される常温の市水とを混合する。注湯流量カウンター８３は、風呂給湯側配管８０を介して風呂１０１に給湯される温水の流量を計測するカウンターである。注湯弁８４は、大気開放弁となっており、風呂１０１側から逆流した温水を大気に逃がすことができる。風呂ポンプ８５は、風呂１０１の追焚きを行う際に、風呂１０１内の風呂水を汲み上げる際に用いられるものである。なお、この風呂ポンプ８５については後述する。水位センサー８６は、風呂１０１内の水位を検出するものである。また、流量スイッチ８７は、風呂給湯側配管８０内の温水の流れを検出するものである。
【００１５】
一方、蛇口給湯側配管９０は、図示しないシャワーや蛇口等に接続される。蛇口給湯側配管９０には、上述の分岐点５１と、シャワーや蛇口等との間に、給湯混合弁９１と、温度センサー９２と、給湯流量カウンター９３が設けられている。蛇口給湯側配管９０には、給湯混合弁９１を介して、第一給水分岐管１５１から更に分岐した第二給水分岐管１５２が接続されている。給湯混合弁９１は、制御部７０の制御の下、台所リモコン７１を介してユーザーにより設定された蛇口給湯温度となる様に、温度センサー９２により検出される温水の温度に基づいて、給湯配管５０を介して出湯された温水と、第二給水分岐管１５２から給水される常温の市水とを混合する。給湯流量カウンター９３は、蛇口給湯側配管９０を介して給湯された温水の流量を計測するカウンターである。
なお、以上説明した給湯回路部５０Ａにおいて、給湯配管５０には、逃し弁５２が接続されており、貯湯タンク１１内の圧力が一定圧力以上になった場合、この逃し弁５２を介して一定圧力以上の圧を逃がすことができる。
【００１６】
次に、追焚用温水循環回路部６０Ａの構成を説明する。追焚用温水循環回路部６０Ａにおいて、貯湯タンク１１内の高温の温水と、風呂１０１から汲み上げられた風呂水とが熱交換を行うことにより、風呂水が昇温されて、風呂１０１の追焚きが行われる。
追焚用温水循環回路部６０Ａは、貯湯タンク１１の上部１２と下部１３とを接続する追焚用温水循環配管６１と、追焚用温水循環配管６１に設けられる追焚用熱交換器６２と、追焚加熱ポンプ６３とを備えている。追焚加熱ポンプ６３により、追焚用温水循環配管６１を介して貯湯タンク１１の上部１２から出湯された温水が、貯湯タンク１１の下部１３から貯湯タンク１１内に戻される。
【００１７】
また、追焚用熱交換器６２には、風呂水循環回路部６４が接続されている。風呂水循環回路部６４は、風呂給湯側配管８０に接続される風呂水往管６５と、風呂１０１に設けられた他の給湯口１０１Ｂに接続される風呂水戻管６６とが接続されている。制御部７０の制御の下、風呂１０１の追焚きが開始されると、風呂ポンプ８５が動作を開始し、風呂１０１内の風呂水が風呂給湯側配管８０及び風呂水往管６５を介して追焚用熱交換器６２に流入される。一方、追焚加熱ポンプ６３も動作を開始し、追焚用温水循環配管６１を介して貯湯タンク１１内の温水が追焚用熱交換器６２に流入する。追焚用熱交換器６２において、貯湯タンク１１の上部１２から流入した高温の温水と、風呂１０１から汲み出された風呂水とが熱交換される。そして、熱交換により昇温された風呂水は風呂水戻管６６および給湯口１０１Ｂを介して風呂１０１に戻される。一方、追焚用熱交換器６２において風呂水と熱交換されて低温となった貯湯タンク１１内の温水は、追焚用温水循環配管６１を通じて貯湯タンク１１の下部１３から貯湯タンク１１に戻される。
【００１８】
次に、温水循環回路部２０Ａの構成を説明する。
ガスクーラー３４は貯湯タンク１１に温水循環配管２０により接続されている。具体的には、温水循環配管２０は、貯湯タンク１１の下部１３と循環ポンプ三方弁４１の入口４１Ａ側とに接続される下部接続部２１、循環ポンプ三方弁４１の一方の出口４１Ｂ側とガスクーラー３４の入口３４Ａ側とに接続される入口側接続部２２とを備えている。この入口側接続部２２には循環ポンプ４２が設けられている。また、温水循環配管２０は、ガスクーラー３４の出口３４Ｂ側と湯源混合弁４３の一方の入口４３Ａ側とに接続される出口側接続部２３、貯湯タンク１１の上部１２に接続される上部接続部２４、及び、湯源混合弁４３の出口４３Ｂ側と上部接続部２４とに接続される接続部２５を備えている。この接続部２５には温度センサー２６が設けられている。但し、温水循環配管２０の下部接続部２１には、前述した排水弁１６Ａが接続されている。排水弁１６Ａは、通常時、貯湯タンク１１内の温水が貯湯タンク１１から循環ポンプ三方弁４１の入口４１Ａ側に向かって流れるように弁開方向が切り替えられている。
【００１９】
一方、温水循環配管２０の入口側接続部２２には、太陽熱集熱器４０の入口４０Ａ側と接続される第一太陽熱集熱器側配管４４が接続されている。この第一太陽熱集熱器側配管４４は、入口側接続部２２に設けられた循環ポンプ４２の下流側において、入口側接続部２２と接続されている。太陽熱集熱器４０の出口４０Ｂ側には、湯源混合弁４３の他方の入口４３Ｃに接続される第二太陽熱集熱器側配管４５が接続されている。この第二太陽熱集熱器側配管４５には温度センサー４６が設けられている。
この様に、太陽熱集熱器４０は、第一太陽熱集熱器側配管４４および第二太陽熱集熱器側配管４５を介して、ヒートポンプユニット３０のガスクーラー３４と並列に温水循環配管２０に接続されている。
【００２０】
湯源混合弁４３は、制御部７０の制御の下、一方の入口４３Ａを介してガスクーラー３４側から流入する温水と、他方の入口４３Ｃを介して太陽熱集熱器４０側から流入する温水とを予め設定された所定の温度となるように混合する。この際、制御部７０は、第二太陽熱集熱器側配管４５において温度センサー４６により検出した温水の温度に応じて、ガスクーラー３４側から流入する温水の混合比を変えて、予め設定された所定の温度となるように混合する。ここで、上記の予め設定される「所定の温度」は、ヒートポンプユニット３０により昇温された温水の温度よりも低く、太陽熱集熱器４０により昇温される温水の温度よりも高い範囲で、任意の温度を設定することができる。制御部７０は、湯源混合弁４３の出口４３Ｂの下流側において温度センサー２６により検出される温水の温度に応じて、湯源混合弁４３によりガスクーラー３４側から流入する温水と、太陽熱集熱器４０側から流入する温水との混合比を調整する。上述した様に、太陽熱集熱器４０により昇温された温水の温度は、ヒートポンプユニット３０側において昇温された温水の温度よりも低い。従って、温度センサー２６により検出された混合後の温水の温度が、上述の所定の温度に達しない場合は、ヒートポンプユニット３０のガスクーラー３４側から流入する温水の量を増加させる。一方、温度センサー２６により検出された混合後の温水の温度が、上述の所定の温度よりも高い場合は、太陽熱集熱器４０側から流入する温水の量を増加させる。この様に、所定の温度に混合された温水は、接続部２５及び上部接続部２４を流れて、貯湯タンク１１の上部１２から貯湯タンク１１内に戻される。
【００２１】
また、本実施の形態の給湯装置１００は、冬季等、夜間のヒートポンプユニット３０の運転停止時に、温水循環配管２０の凍結を防止するために、温水循環回路部２０Ａには温水をヒートポンプユニット３０側で循環させる凍結防止経路２００と、太陽熱集熱器４０側で循環させる凍結防止経路２０１とが設けられている。ヒートポンプユニット側の凍結防止経路２００は、図１に示す様に、温水循環配管２０の入口側接続部２２と、ガスクーラー３４と、出口側接続部２３と、湯源混合弁４３と、接続部２５と、接続部２５及び循環ポンプ三方弁４１の他方の出口４１Ｃに接続される凍結防止配管２７とによって形成される閉経路である。一方、太陽熱集熱器４０側の凍結防止経路２０１は、温水循環配管２０の入口側接続部２２と、接続点２８において接続された第一太陽熱集熱器側配管４４と、太陽熱集熱器４０と、第二太陽熱集熱器側配管４５と、湯源混合弁４３と、接続部２５と、凍結防止配管２７とによって形成される閉回路である。制御部７０は、温水循環配管２０の凍結防止運転を行う場合、凍結防止配管２７と入口側接続部２２とを連通させる方向に循環ポンプ三方弁４１の弁開方向を切り替えて、循環ポンプ４２を駆動させ、温水循環配管２０内に滞留する水を循環させて、ヒートポンプユニット３０側の凍結防止経路２００又は太陽熱集熱器４０側の凍結防止経路２０１、あるいは双方の凍結防止経路２００、２０１において循環させ、温水循環配管２０の凍結を防止する。
【００２２】
次に、制御部７０について説明する。
制御部７０は、２００Ｖの単相電源に接続されて電源が供給されるとともに、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えている。制御部７０はＲＯＭに予め記憶されている制御プログラムおよび制御用データに基づいて、ＲＡＭの一部を作業領域として、ＣＰＵにより給湯装置１００に設けられた上記各種弁の切り替えや循環ポンプ４２等をコンピューター制御により制御する。また、制御部７０は、ヒートポンプユニット３０の制御部７０に制御信号を送信して、ヒートポンプユニット３０の運転を制御する。制御部７０には上述の台所リモコン７１及び風呂リモコン７２が接続されている。台所リモコン７１及び風呂リモコン７２にはそれぞれ操作子７１Ａ、７２Ａや表示部７１Ｂ、７２Ｂが設けられている。ユーザーは台所リモコン７１を介して、台所における給湯温度の設定等の各種の操作を行うことができる。また、ユーザーは風呂リモコン７２を介して風呂１０１の自動給湯、給湯温度の設定、追焚きの指示等の各種の操作を行うことができる。
【００２３】
次に、制御部７０により実行される給湯装置１００の運転制御について説明する。上述した通り、給湯装置１００は、貯湯タンク１１に温水循環配管２０によりヒートポンプユニット３０のガスクーラー３４と、太陽熱集熱器４０とを並列に接続している。そして、貯湯タンク１１内の温水をガスクーラー３４と、太陽熱集熱器４０とに並列に循環させ、ガスクーラー３４において熱交換されて昇温した温水と、太陽熱集熱器４０において太陽熱により昇温された温水とを湯源混合弁４３により所定の温度となる様に混合して、貯湯タンク１１に戻す構成としている。この際、省エネルギー及び電力料金の低減の観点から、日中は太陽熱集熱器４０を利用し、ヒートポンプユニット３０の運転は極力低減することが好ましい。従って、制御部７０は、太陽熱集熱器４０により昇温された温水の温度が所定の温度に達した場合は、湯源混合弁４３の弁開度を制御して、ガスクーラー３４側からの温水の流入を停止させ、ヒートポンプユニット３０の運転を停止させることが好ましい。一方、太陽熱集熱器４０により昇温された温水の温度が所定の温度に達しない場合は、ヒートポンプユニット３０を運転し、湯源混合弁４３の弁開度を調整して、太陽熱集熱器４０側から流入する温水と、ガスクーラー３４側から流入する温水とを所定の温度となる様に混合させる。例えば、太陽熱集熱器４０において昇温された温水の温度が４０℃、ガスクーラー３４において昇温した温水の温度が８０℃で、所定の温度を６０℃とした場合、太陽熱集熱器４０側から流入する温水と、ガスクーラー３４側から流入する温水との流量比が１：１となる様に制御部７０は湯源混合弁４３の弁開度を調整する。また、太陽熱集熱器４０において昇温された温水の温度が５０℃、ガスクーラー３４において昇温した温水の温度が８０℃、所定の温度が６０℃の場合、太陽熱集熱器４０側から流入する温水と、ガスクーラー３４側から流入する温水との流量比が０．５：１となるように制御する。この様に、太陽熱を利用して貯湯タンク１１内の温水を昇温することにより、ヒートポンプユニット３０を利用して貯湯する温水の量を低減することができる。また、太陽熱を利用して昇温した温水の温度が高くなるほど、ヒートポンプユニット３０を利用して貯湯する温水の量を低減することができ、省エネルギー化を図ることができる。
一方、夜間は太陽熱を利用して貯湯タンク１１内の温水を昇温することができない。この際、制御部７０は次の様にヒートポンプユニット３０の運転を制御する。ここで、本実施の形態では、制御部７０に、翌日の天気予報情報を入力することができるように構成されている。制御部７０に翌日の天気予報情報を入力するには、例えば、台所リモコン７１又は風呂リモコン７２等のリモコンを介してユーザーが翌日の天気予報情報を直接入力する構成とすることができる。また、制御部７０に、例えば、インターネット等の通信ネットワークに有線又は無線により接続可能な通信接続部を設け、この通信接続部を介してサーバー装置等から制御部７０に翌日の天気予報情報が入力される構成としてもよい。
【００２４】
制御部７０は、翌日の天気予報情報に基づいて、図２に示す手順に従って、当日夜間のヒートポンプユニット３０の運転を制御する。
図２に示す様に、制御部７０は、まず、ユーザーが翌日使用する温水量（Ｑｄａｙ）を従来既知の方法により算出して求める（ステップＳ１）。次に、翌日の天気予報情報に基づいて、翌日、日中に太陽熱集熱器４０を利用して所定の温度以上に昇温して貯湯することのできる（沸かすことのできる）温水量（Ｑｓｕｎ）を求める（ステップＳ２）。この温水量は、下記式（１）に従って求めることができる。
Ｑｓｕｎ＝ｆ（ｘ）×ＷＷＨ・・・式（１）
【００２５】
ここで、上記式（１）において、ｆ（ｘ）は、図３に示す様に、１日当たりに、晴天の日に太陽熱集熱器４０を利用して、所定の温度以上（例えば、６０℃以上）に昇温して貯湯することのできた温水量の平均値を熱量Ｙに基づいて表した関数式である。この関数式Ｙ＝ｆ（ｘ）は、過去のデータに基づいて求められた式である。但し、ｘは翌日の暦上の月日を１月１日を１日として、日に換算した値を表すもので、１≦ｘ≦３６５（閏年の場合には、１≦ｘ≦３６６）である。図４に示す様に、北半球では夏季の日射量が多く、太陽熱の熱量を多く利用することができるため、太陽熱集熱器４０を利用して、日中に所定の温度以上に昇温して貯湯することのできる温水量は増加する。これに対して、北半球では冬季の日射量は夏季に比して少なくなるため、日中に所定の温度以上に昇温することのできる温水量は夏季と比べると減少する。但し、図４は一例に過ぎない。
【００２６】
また、上記式（１）において、ＷＷＨは天候条件係数である。ここで、天候条件係数は、翌日の午前と午後の天気予報情報に基づいて決定される係数である。図４に示す様に、翌日の午前の天気予報が「雨」、午後の天気予報も「雨」の場合、天気条件係数は「０」になる。また、翌日の午前の天気予報情報が「晴れ」、午後の天気予報情報も「晴れ」の場合、天気条件係数は「１」になる。また、翌日午前の天気予報情報が「曇り」、午後の天気予報情報が「雨」の場合、天気条件係数は「０．２」となる。
この天気条件係数は、過去のデータに基づいて求められたもので、例えば、次式（２）に従って、翌日に太陽熱集熱器４０を利用して実際に所定の温度以上に昇温することのできた温水量（Ｑ’ｓｕｎ）に基づいて修正することができる。
（Ｑ’ｓｕｎ−Ｑｓｕｎ）／Ｙ＋ＷＷＨ（ａ、ｂ）＝ＷＷＨ（ａ、ｂ）・・・式（２）
但し、上記式（２）において、Ｙは定数であり、ａは午前の天気、ｂは午後の天気を示している。例えば、翌日の午前の天気が「晴れ」、午後の天気も「晴れ」だった場合、翌日に実際に所定の温度以上に昇温することのできた温水量（Ｑ’ｓｕｎ）に基づいて、午前の天気が「晴れ」、午後の天気が「晴れ」に該当する天気条件係数が修正される。
【００２７】
そして、制御部７０は、図２に示すステップＳ１において求めた、ユーザーが翌日使用する温水量（Ｑｄａｙ）と、ステップＳ２において求めた、翌日、日中に太陽熱集熱器４０を利用して所定の温度以上に昇温して貯湯させることのできる温水量（Ｑｓｕｎ）とに基づいて、下記式（３）に従って、当日夜間にヒートポンプユニット３０を運転させて貯湯すべき温水量（ＱＨＰ）を求める（ステップＳ３）。
ＱＨＰ＝Ｑｄａｙ−Ｑｓｕｎ・・・式（３）
【００２８】
ステップＳ３において、当日夜間にヒートポンプユニット３０を運転させて貯湯すべき温水量（ＱＨＰ）が求められると、循環ポンプ４２の駆動させて、ヒートポンプユニット３０の運転を開始させる（ステップＳ４）。このとき、循環ポンプ三方弁４１の弁開方向は、下部接続部２１と入口側接続部２２とが連通する方向に切り替えておく。
そして、ステップＳ３において求められた温水量（ＱＨＰ）だけ温水を循環させて、貯湯タンク１１に昇温させた温水を貯湯させた場合（ステップＳ５；Ｙ）、制御部７０はヒートポンプユニット３０の制御部７０に制御信号を送って、ヒートポンプユニット３０の運転を停止させるとともに、循環ポンプ４２を停止させて、ヒートポンプユニット３０の運転を停止させる（ステップＳ６）。なお、ヒートポンプユニット３０の運転は、電力料金の安価な深夜電力時間帯に行うことが好ましい。また、この場合、湯源混合弁４３の弁開度を制御して、太陽熱集熱器４０側からの温水の流入を停止させることが好ましい。
【００２９】
以上説明した本実施の形態の給湯装置１００によれば、太陽熱集熱器４０はヒートポンプユニット３０のガスクーラー３４と並列に温水循環配管２０に接続される。そして、ヒートポンプユニット３０においてガスクーラー３４で熱交換されて昇温した温水と、太陽熱集熱器４０において太陽熱により昇温された温水とが湯源混合弁４３により所定の温度となるように混合されて貯湯タンク１１に戻される。従って、貯湯タンク１１をヒートポンプユニット３０と太陽熱集熱器４０とに対してそれぞれ個別に設ける必要がなく、この給湯装置１００の設置スペースを省スペース化することができるとともに、部品点数を抑えてコスト低減を図ることができる。また、夜間も太陽熱集熱器４０により昇温された温水を利用して給湯することができ、昼間の太陽熱を有効利用して、高い省エネルギー効果を実現することができる。
また、ヒートポンプユニット３０により昇温された温水と、太陽熱集熱器４０により昇温された温水とを単に同じ貯湯タンク１１に戻したのでは、温度の異なる温水が均一に混ざらず、局所的、あるいは一時的な温度ムラが生じる場合がある。しかしながら、本実施の形態では、ガスクーラー３４により熱交換されて昇温した温水と、太陽熱により昇温された温水とを湯源混合弁４３により所定の温度となるように混合して貯湯タンク１１に戻す構成としている。このため、貯湯タンク１１内で温度ムラが生じるのを防止することができる。
また、天候や時間帯によって、太陽熱集熱器４０において太陽熱により貯湯タンク１１内の温水を昇温させることができない場合にも、ヒートポンプユニット３０においてガスクーラー３４と熱交換されて昇温した温水を貯湯タンク１１に戻すことができるので、天候や時間帯に左右されずに定能力を確保できるとともに、太陽熱を利用して高い省エネルギー効果を実現することができる。
【００３０】
また、本実施の形態によれば、制御部７０は、翌日の天気予報情報に基づいて、当日夜間のヒートポンプユニット３０の運転を制御することにより、当日夜間にヒートポンプユニット３０により必要十分な量だけ貯湯タンク１１内の温水を昇温させることができる。このため、不必要に多量の温水量を昇温させることなく省エネルギー化を推進するとともに、翌日の天候に左右されずに給湯装置１００の定能力を確保することができる。
【００３１】
以上説明した本実施の形態は、本発明の一態様であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能であるのは勿論である。
温水循環配管２０の配管構成は、上記実施の形態に限定されるものではない。温水循環配管２０は、貯湯タンク１１にヒートポンプユニット３０のガスクーラー３４と、太陽熱集熱器４０とを並列に接続し、貯湯タンク１１内の温水をガスクーラー３４と、太陽熱集熱器４０に並列に循環させ、ガスクーラー３４において熱交換されて昇温した温水と、太陽熱集熱器４０において太陽熱で昇温された温水とを混合して、貯湯タンク１１内に戻すように配管構成されていればよい。
また、夜間のヒートポンプユニット３０の運転時に、太陽熱集熱器４０側に貯湯タンク１１内の温水が循環しないようにすることも好ましい態様である。貯湯タンク１１内の温水を、屋根上、屋上等に設置される太陽熱集熱器４０に循環させるためのエネルギー消費量を低減することができるためである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態の給湯装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の夜間のヒートポンプユニットの運転制御の手順を示すフローチャートである。
【図３】太陽熱集熱器を利用して晴天の日に貯湯することのできる温水量を示す図である。
【図４】天候条件係数を示す図表である。
【符号の説明】
【００３３】
１１  貯湯タンク
１２  上部
１３  下部
２０    温水循環配管
２０Ａ  温水循環回路部
２６  温度センサー
３０  ヒートポンプユニット
３４  ガスクーラー
４０  太陽熱集熱器
４１  循環ポンプ三方弁
４２  循環ポンプ
４３  湯源混合弁
４４  第一太陽熱集熱器側配管
４５  第二太陽熱集熱器側配管
４６  温度センサー
７０  制御部
１００  給湯装置
【図１】
2010286143.tif 000003
【図２】
2010286143.tif 000004
【図３】
2010286143.tif 000005
【図４】
2010286143.tif 000006