(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を加熱して高温水を生成する加熱手段と、
太陽熱により水を加熱して太陽熱温水を生成する太陽熱温水生成手段と、
前記高温水および前記太陽熱温水を貯える貯湯手段と、
生成可能な前記太陽熱温水の量または熱量と、前記太陽熱温水の温度との関係を予測する予測手段と、
必要な湯の温度および量に基づいて、利用可能な前記太陽熱温水の量または熱量と、前記太陽熱温水の温度との関係を求める算出手段と、
前記予測手段により予測された第１の関係と、前記算出手段により求められた第２の関係とに基づいて、前記太陽熱温水生成手段により生成される前記太陽熱温水の温度を制御する制御手段と、
を備えるハイブリッド給湯システム。
【請求項２】
前記第１の関係は、前記太陽熱温水の温度が高くなるにつれて、生成可能な前記太陽熱温水の量または熱量が少なくなる関係であり、
前記第２の関係は、前記太陽熱温水の温度が高くなるにつれて、利用可能な前記太陽熱温水の量または熱量が多くなる関係であり、
前記制御手段は、前記生成可能な前記太陽熱温水の量または熱量と、前記利用可能な前記太陽熱温水の量または熱量とが等しくなるような前記太陽熱温水の温度に基づいて、前記太陽熱温水生成手段により生成される前記太陽熱温水の温度を制御する請求項１記載のハイブリッド給湯システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第１の関係および前記第２の関係に加えて、前記貯湯手段に貯留可能な前記太陽熱温水の容量に基づいて、前記太陽熱温水生成手段により生成される前記太陽熱温水の温度を制御する請求項１または２記載のハイブリッド給湯システム。
【請求項４】
前記制御手段は、翌日に前記太陽熱温水生成手段により生成可能な前記太陽熱温水の温度および量の予測結果に基づいて、夜間に前記加熱手段により生成する高温水の温度と量との一方または両方を制御する請求項１乃至３の何れか１項記載のハイブリッド給湯システム。
【請求項５】
前記制御手段は、高温水温度と前記加熱手段の運転効率との関係と、高温水温度と翌日に利用可能な前記太陽熱温水の量との関係に基づいて、システム全体として消費電力が小さくなるように、夜間に前記加熱手段により生成する高温水の温度および量を制御する請求項４記載のハイブリッド給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、貯湯タンク内の給湯用水を循環させて蓄熱運転する熱源装置と、集熱媒体を太陽熱で加熱する太陽熱集熱器と、太陽熱集熱器で熱せられた集熱媒体により貯湯タンク内の給湯用水を加熱する太陽熱加熱装置と、太陽熱加熱装置で得られた集熱熱量を給湯用必要熱量から減じた必要沸き上げ熱量に応じて蓄熱運転を制御する給湯制御手段とを備えたハイブリッド給湯システムが開示されている。上記給湯制御手段は、天気予測情報入力手段と、入力された天気予測情報を判定する天気予測情報判定手段とを備え、判定された天気予測情報に基づいて上記集熱熱量を補正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１５３３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１のハイブリッド給湯システムでは、天気予測情報に基づいて、太陽熱加熱装置で得られる集熱熱量を補正し、蓄熱運転を制御している。しかしながら、集熱熱量のみによる判断では、適正な判断ができない場合がある。例えば、気象条件等によっては、太陽熱加熱装置により生成される太陽熱温水の温度が、給湯に直接利用可能な温度よりも低くなり、その低温の太陽熱温水が大量に生成される場合がある。そのような場合には、給湯に直接利用可能な温度以上になるように、太陽熱温水と、蓄熱運転により貯留した高温水とを混合して使用しなければならない。その結果、太陽熱温水を使い切ることができず、太陽熱温水が無駄になる場合がある。太陽熱温水が無駄になると、その分、蓄熱運転による生成熱量を多くしなければならないため、消費電力が増加する。
【０００５】
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、太陽熱温水の熱量をなるべく多く利用して、消費電力を低減することのできるハイブリッド給湯システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るハイブリッド給湯システムは、水を加熱して高温水を生成する加熱手段と、太陽熱により水を加熱して太陽熱温水を生成する太陽熱温水生成手段と、高温水および太陽熱温水を貯える貯湯手段と、生成可能な太陽熱温水の量または熱量と、太陽熱温水の温度との関係を予測する予測手段と、必要な湯の温度および量に基づいて、利用可能な太陽熱温水の量または熱量と、太陽熱温水の温度との関係を求める算出手段と、予測手段により予測された第１の関係と、算出手段により求められた第２の関係とに基づいて、太陽熱温水生成手段により生成される太陽熱温水の温度を制御する制御手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、太陽熱温水の熱量をなるべく多く利用して、消費電力を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１のハイブリッド給湯システムを示す構成図である。
【図２】生成可能な太陽熱温水の温度と量との関係、および、利用可能な太陽熱温水の温度と量との関係を示す図である。
【図３】夜間の貯湯運転の制御方法を示すフローチャートである。
【図４】昼間の太陽熱温水生成運転および貯湯運転の制御方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２のハイブリッド給湯システムを示す構成図である。
【図６】本発明の実施の形態３のハイブリッド給湯システムを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のハイブリッド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のハイブリッド給湯システム１０は、ヒートポンプ給湯システム１と、太陽エネルギー利用システム２（太陽熱温水生成手段）とを備える。
【００１１】
ヒートポンプ給湯システム１は、外部より気象予測情報を収集する気象予測情報収集手段２０と、制御手段３０と、温水を貯留する貯湯タンク４０（貯湯手段）と、圧縮機４１と、膨張弁４２と、冷媒により水を加熱する凝縮熱交換器４３（加熱手段）と、外部から取り入れた空気を熱源として冷媒を蒸発させる蒸発熱交換器４４と、貯湯タンク４０と凝縮熱交換器４３との間で水を循環させる循環ポンプ４５と、蒸発熱交換器４４に送風する送風機７０と、貯湯タンク４０から凝縮熱交換器４３へ送られる水が通る加熱前行き配管５０と、凝縮熱交換器４３で加熱された水（以下、「高温水」と称する）が貯湯タンク４０へ送られるときに通る加熱後帰り配管５１と、貯湯タンク４０の全高に対し中間部分の中温層から取り出される温水（以下、「中温水」と称する）が通る温水出湯配管５２と、貯湯タンク４０の頂部から取り出される高温水が通る高温水出湯配管５３と、温水出湯配管５２と高温水出湯配管５３との合流部の下流側に設けられた出湯配管５４とを備える。
【００１２】
太陽エネルギー利用システム２は、太陽光熱ハイブリッドＰＶ（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）パネル４６を備える。太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル４６は、太陽光を電気エネルギーに変換する太陽光発電パネル４６ａと、太陽光発電パネル４６ａの背面側に配置され、太陽熱により加熱される熱媒体（本実施の形態１では水）の流路を有する集熱器４６ｂとを有する。太陽エネルギー利用システム２は、更に、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル４６の集熱器４６ｂに水を循環させる循環ポンプ４７と、貯湯タンク４０から太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル４６の集熱器４６ｂへ送られる水が通る集熱用行き配管５５と、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル４６の集熱器４６ｂで加熱された水（以下、「太陽熱温水」と称する）が貯湯タンク４０へ送られるときに通る集熱用帰り配管５６とを備える。
【００１３】
貯湯タンク４０は、貯湯タンク４０内の上側が高温、下側が低温となるように、温度成層を形成しながら貯湯を行う。貯湯タンク４０の底部には、外部の水道等の水源からの水（低温水）を貯湯タンク４０内に供給する給水配管７１が接続されている。集熱用帰り配管５６は、貯湯タンク４０の全高に対し中間部分に接続されている。太陽エネルギー利用システム２により太陽熱温水が生成された場合には、貯湯タンク４０内の高温水が貯留される上層の高温層の下層側の中温層に、集熱用帰り配管５６から流入する太陽熱温水が貯留される。貯湯タンク４０内に太陽熱温水が貯留された場合には、貯湯タンク４０内の太陽熱温水を、温水出湯配管５２から中温水として取り出すことができる。
【００１４】
なお、貯湯タンク４０および各配管は、断熱材により覆われており、大気に対して断熱されている。また、出湯配管５４から出湯する湯は、例えば浴槽の湯張り、シャワー、流し台の蛇口等において直接利用してもよいし、あるいは、図示しないガス給湯機、電気温水器等の給湯機器を補助熱源として組み合わせて使用してもよい。
【００１５】
ハイブリッド給湯システム１０は、更に、凝縮熱交換器４３に流入する水の温度（すなわち加熱前の水の温度）を検知する加熱前温度検知手段６０と、凝縮熱交換器４３から流出する高温水の温度を検知する加熱後温度検知手段６１と、貯湯タンク４０の頂部から高温水出湯配管５３により取り出される高温水の温度を検知する高温水出湯温度検知手段６２と、貯湯タンク４０の中間部分から温水出湯配管５２により取り出される中温水の温度を検知する温水出湯温度検知手段６３と、出湯配管５４を流れる湯の温度を検知する出湯温度検知手段６４と、外気の温度を検知する外気温度検知手段６５と、太陽エネルギー利用システム２により生成された太陽熱温水の温度を検知する太陽熱温水温度検知手段６６とを備える。
【００１６】
気象予測情報収集手段２０は、インターネット等のネットワーク網１００を介して、気象予測情報を配信する外部のサーバ２００より、気象予測情報（例えば、日射量、外気温度等）を収集する。制御手段３０は、気象予測情報収集手段２０が収集した気象予測情報を受信可能になっている。また、図示を省略するが、制御手段３０は、ユーザーインターフェース装置（例えば、浴室、台所等に設置されるリモコン装置）と相互に通信可能に接続されている。制御手段３０は、使用者が指示した給湯温度などの情報を、ユーザーインターフェース装置より受信可能になっている。また、制御手段３０は、時刻や時間を測定するタイマー機能を備えている。
【００１７】
制御手段３０は、上述した各温度検知手段６０，６１，６２，６３，６４，６５，６６により得られる情報、気象予測情報収集手段２０より得られる気象予測情報、ユーザーインターフェース装置から得られる使用者からの指示情報、各配管の湯水の流量を検知する流量検知手段（図示省略）により得られる情報等に基づいて、ハイブリッド給湯システム１０の運転制御（例えば、圧縮機４１の運転状態、膨張弁４２の開度、送風機７０の送風量、循環ポンプ４５の運転状態、循環ポンプ４７の運転状態などのアクチュエータ制御）を行う。圧縮機４１、循環ポンプ４５、循環ポンプ４７は、それぞれ、インバータにより回転速度が制御され、容量制御されるタイプにしてもよい。膨張弁４２は、開度が可変である電子膨張弁にしてもよい。凝縮熱交換器４３は、プレート式あるいは二重管式などの熱交換器にしてもよい。
【００１８】
温水出湯配管５２と高温水出湯配管５３との合流部には、温水出湯配管５２から供給される中温水と、高温水出湯配管５３から供給される高温水との混合比を制御可能な第１混合手段（図示省略）が設けられている。第１混合手段は、温水出湯配管５２から供給される中温水と、高温水出湯配管５３から供給される高温水との何れか一方のみを出湯配管５４に流入させることも可能である。給水配管７１の途中からは、給水配管７２が分岐している。出湯温度検知手段６４より上流側の出湯配管５４の途中には、給水配管７２から供給される低温水を出湯配管５４内の湯に混合させるとともにその混合比を制御可能な第２混合手段（図示省略）が設置されている。第２混合手段は、給水配管７２から供給される低温水を出湯配管５４内の湯に混合しないようにすることも可能である。制御手段３０は、出湯温度検知手段６４より検知される出湯温度が、使用者が指示した給湯温度になるように、第１混合手段および第２混合手段の混合比を制御する。上記混合手段は、例えば、三方弁、流量調整弁等を用いて構成することができる。給水配管７１からは、温水出湯配管５２および高温水出湯配管５３からの流出量と同量の低温水が貯湯タンク４０の下部に流入し、貯湯タンク４０内は常に満水状態に維持される。
【００１９】
なお、凝縮熱交換器４３に流入する水の温度は、外気温度検知手段６５により検知される外気温度、あるいは気象予測情報収集手段２０から得られる気象予測情報に基づいて推定するようにしてもよい。この場合、加熱前温度検知手段６０を設置しなくてもよい。また、高温水出湯温度検知手段６２および温水出湯温度検知手段６３は、出湯温度検知手段６４にて負荷側の要求に対応できるため、設置しなくてもよい。また、貯湯タンク４０内の温度を計測するための貯湯温度検知手段を設置してもよい。その場合、異なる高さ位置に複数の貯湯温度検知手段を設置してもよい。貯湯温度検知手段を設けることにより、ハイブリッド給湯システム１０の運転制御をより高精度に実施することができる。
【００２０】
次に、本実施の形態１のハイブリッド給湯システム１０における貯湯運転および太陽熱温水生成運転について説明する。貯湯運転は、ヒートポンプ給湯システム１のヒートポンプサイクル（冷凍サイクル）および循環ポンプ４５を稼動して凝縮熱交換器４３により高温水を生成し、生成された高温水を貯湯タンク４０内に貯える運転である。貯湯運転は、主に夜間、特に、電気料金単価が割安となる深夜料金時間帯に行われる。太陽熱温水生成運転は、昼間、すなわち日照時間帯に、太陽エネルギー利用システム２の循環ポンプ４７を稼動して太陽熱温水を生成し、生成された太陽熱温水を貯湯タンク４０内に貯える運転である。
【００２１】
一般的な家庭の給湯負荷としては、湯張り、シャワー等に用いられる夕刻から夜間にかけての給湯負荷が一日の中で最も多くなる。このため、深夜料金時間帯である夜間は、貯湯タンク４０内に保持される高温水は少なく、貯湯タンク４０内の多くは給水配管７１から供給された低温水によって占められている。制御手段３０は、毎日の給湯負荷を学習したデータ等に基づいて、翌日の給湯負荷を予測する機能を有しており、その予測した給湯負荷を賄うことができるように、貯湯運転および太陽熱温水生成運転を制御し、貯湯タンク４０内に熱量を蓄熱する。
【００２２】
制御手段３０は、夜間に、気象予測情報収集手段２０から翌日の気象予測情報（日射量、外気温度等）を取得し、その取得した気象予測情報に基づいて、翌日の日照時間帯に生成可能な太陽熱温水の温度および量を予測する機能を有している。また、制御手段３０は、過去の太陽熱温水生成運転で生成された太陽熱温水の温度および量の実績値を学習した情報を加味して、この予測を行ってもよい。
【００２３】
制御手段３０は、夜間の貯湯運転においては、必要となる高温水の温度および量を目標値として、加熱前温度検知手段６０、加熱後温度検知手段６１、外気温度検知手段６５の計測値に基づき、圧縮機４１、膨張弁４２、循環ポンプ４５、送風機７０を運転制御する。
【００２４】
制御手段３０は、昼間の太陽熱温水生成運転においては、生成可能な太陽熱温水の温度および量の予測値を目標値とし、太陽熱温水温度検知手段６６の計測値に基づき、循環ポンプ４７を運転制御する。
【００２５】
太陽熱温水生成運転の終了後の夕刻には、貯湯タンク４０内は、給湯負荷を賄うのに十分な量の高温水と太陽熱温水で満たされており、夕刻から夜間に掛けての給湯負荷に対応可能となる。出湯配管５４から出湯する際には、制御手段３０は、次のようにして、太陽熱温水を優先的に利用し、太陽熱温水をなるべく残さず使い切るように出湯を行う。温水出湯温度検知手段６３により検出される温度が、給湯に直接利用可能な温度（例えば４０℃、あるいは使用者が指示した給湯温度）以上の場合には、貯湯タンク４０内の高温水を高温水出湯配管５３に流出させることなく、温水出湯配管５２のみから温水を流出させる。これにより、太陽熱温水を給湯に直接利用することができる。一方、温水出湯温度検知手段６３により検出される温度が、給湯に直接利用可能な温度より低い場合には、高温水出湯配管５３から流出する高温水と、温水出湯配管５２から流出する温水とを、給湯に直接利用可能な温度になるように混合して、出湯配管５４から出湯する。
【００２６】
本実施の形態１のハイブリッド給湯システム１０では、夜間の貯湯運転により生成する高温水の温度および量と、昼間の太陽熱温水生成運転により生成される太陽熱温水の温度および量とを、天候や季節に応じて、適切に制御することができる。
【００２７】
晴天、夏期（例えば４月〜９月）など、日射量が多く、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル４６の温度が高温となる場合には、昼間の太陽熱温水生成運転により、多量の太陽熱温水を生成するか、あるいは比較的高温の太陽熱温水を生成する。このような場合には、夜間の貯湯運転により生成する高温水の温度および量の一方または両方を低く設定する。これにより、給湯負荷終了後には、日中に得られた多量あるいは高温の太陽熱温水を使い切れるだけでなく、過剰な貯湯運転を回避できるので、ハイブリッド給湯システム１０の消費電力を低減することができる。
【００２８】
曇り時々晴れ、外気温の低い冬期（例えば１０月〜３月）など、日射量が晴天の場合と比べ少ない、あるいは晴天ではあるが外気温が低いために太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル４６の温度が低温となる場合には、給湯に直接利用な温度より低い温度の太陽熱温水が多量に生成する。このような場合には、夜間の貯湯運転により生成する高温水の温度を高くするとともにその量を低く設定する。これにより、加熱時の水の昇温幅が大きくなるため、単位時間当たりの消費電力は増加するが、加熱する水の量が少なくなるため積算の消費電力を低減することができる。
【００２９】
曇天、雨天のように、日射量がほとんどなく、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル４６の温度が低温となる場合には、昼間に太陽熱温水生成運転を行っても、太陽熱温水を生成できない。このような場合には、夜間の貯湯運転により生成する高温水の量を多くすることで、給湯負荷時の湯切れを防止することができる。
【００３０】
また、使用者の都合により、給湯負荷が発生しなかった場合（給湯負荷が想定より少なかった場合を含む。以下同じ。）には、貯湯タンク４０内に蓄熱した熱量が余る。そのような場合には、制御手段３０は、翌日の気象予測情報に基づき、翌日に生成可能な太陽熱温水の温度および量を予測することにより、翌日に得られる太陽熱温水の熱量の予測値を算出し、その予測値と貯湯タンク４０内に残っている蓄熱量との合計が、翌日の給湯負荷の予測値の熱量よりも大きい場合には、夜間の貯湯運転を実施しないようにしてもよい。これにより、ハイブリッド給湯システム１０の消費電力を低減することができる。また、翌日に得られる太陽熱温水の熱量の予測値と、貯湯タンク４０内に残っている蓄熱量との合計が、翌日の給湯負荷の予測値の熱量よりも小さい場合には、その足りない分の熱量を貯湯タンク４０内に追加するように、夜間の貯湯運転を実施すればよい。
【００３１】
以下では、例として、一日に必要な湯の温度および量を４０℃、４２０Ｌとし、給水配管７１からの給水温度を１０℃とし、外気温度を１０℃とし、給湯に直接利用可能な温度を４０℃とし、貯湯運転により貯える高温水の温度を６０℃と仮定して説明する。（１）晴天、または夏期の場合、（２）曇り時々晴れ、または外気温の低い冬期の場合、（３）曇天、または雨天の場合、（４）給湯負荷が発生しなかった場合、のそれぞれについて順次説明する。なお、ここでの記載を含め、本明細書中に記載の温度、容量等の数値については、一例であり、任意に数値を変更可能であることは言うまでもない。
【００３２】
（１）晴天、または夏期の場合
翌日に生成可能な太陽熱温水の温度および量の予測値を４０℃、２１０Ｌとする。一日の給湯負荷［Ｊ］は、必要な湯量［４２０Ｌ］と、水の比熱［４１８０Ｊ／ｋｇ・Ｋ］と、給水温度との温度差［４０℃−１０℃］との積で求められる。翌日に生成可能な太陽熱温水の熱量の予測値［Ｊ］は、太陽熱温水の量［２１０Ｌ］と、水の比熱［４１８０Ｊ／ｋｇ・Ｋ］と、給水温度との温度差［４０℃−１０℃］との積で求められる。夜間の貯湯運転により貯える高温水の量をＸ［Ｌ］とすると、夜間の貯湯運転により貯える高温水の熱量［Ｊ］は、高温水の量Ｘ［Ｌ］と、水の比熱［４１８０Ｊ／ｋｇ・Ｋ］と、給水温度との温度差［６０℃−１０℃］との積で求められる。翌日に生成可能な太陽熱温水の熱量の予測値［Ｊ］と、夜間の貯湯運転により貯える高温水の熱量［Ｊ］との和が、一日の給湯負荷［Ｊ］に等しくなるように方程式を解くことにより、夜間の貯湯運転により貯える高温水の量Ｘは、Ｘ＝１２６Ｌとなる。
【００３３】
（２）曇り時々晴れ、または外気温の低い冬期の場合
翌日に生成可能な太陽熱温水の温度および量の予測値を２０℃、２５０Ｌとする。この場合、上記と同様にして方程式を解くことにより、夜間の貯湯運転により貯える高温水の量Ｘは、Ｘ＝２０２Ｌとなる。
【００３４】
（３）曇天、または雨天の場合
この場合には、太陽熱温水を生成できないので、翌日に生成可能な太陽熱温水の熱量の予測値［Ｊ］は、ゼロとなる。したがって、この場合には、夜間の貯湯運転により貯える高温水の熱量［Ｊ］が、一日の給湯負荷［Ｊ］に等しくなるように方程式を解くことにより、夜間の貯湯運転により貯える高温水の量Ｘは、Ｘ＝２５２Ｌとなる。
【００３５】
（４）給湯負荷が発生しなかった場合
貯湯タンク４０内に残った未使用の高温水の温度および量を６０℃、１３０Ｌとし、翌日に生成可能な太陽熱温水の温度および量の予測値を３０℃、２００Ｌとする。貯湯タンク４０内に残っている蓄熱量［Ｊ］は、貯湯タンク４０内に残った高温水の量［１３０Ｌ］と、水の比熱［４１８０Ｊ／ｋｇ・Ｋ］と、給水温度との温度差［６０℃−１０℃］との積で求められる。この場合、貯湯タンク４０内に残っている蓄熱量［Ｊ］と、翌日に生成可能な太陽熱温水の熱量の予測値［Ｊ］との和は、一日の給湯負荷［Ｊ］未満となるので、夜間に貯湯運転を実施する必要がある。この場合、貯湯タンク４０内に残っている蓄熱量［Ｊ］と、翌日に生成可能な太陽熱温水の熱量の予測値［Ｊ］と、夜間の貯湯運転により貯える高温水の熱量［Ｊ］との和が、一日の給湯負荷［Ｊ］に等しくなるように方程式を解くことにより、夜間の貯湯運転により貯える高温水の量Ｘは、Ｘ＝４２Ｌとなる。
一方、貯湯タンク４０内に残った未使用の高温水の温度および量が６０℃、２００Ｌであり、翌日に生成可能な太陽熱温水の温度および量の予測値が３０℃、２００Ｌであったと仮定した場合には、貯湯タンク４０内に残っている蓄熱量［Ｊ］と、翌日に生成可能な太陽熱温水の熱量の予測値［Ｊ］との和は、一日の給湯負荷［Ｊ］以上となるので、夜間に貯湯運転を実施する必要はない。
【００３６】
次に、本実施の形態１のハイブリッド給湯システム１０における、気象予測が外れた場合のバックアップ運転方法について説明する。気象予測が外れた場合、例えば、気象予測情報収集手段２０により得られた翌日の天候の予測情報が晴天であったにもかかわらず、実際の日照時間帯において、曇り時々晴れ、曇天、または雨天などとなり、日射量あるいは気温等が予測値に達しなかった場合には、夜間の貯湯運転で貯えた高温水を使い果たし、湯切れを起こしてしまう可能性がある。このような湯切れを防ぐため、本実施の形態１では、ある設定された時間帯の昼間において、生成可能な太陽熱温水の温度および量を再度予測し、不足分を補うための昼間の貯湯運転を行う。
【００３７】
また、気象予測情報収集手段２０により得られた翌日の天候の予測情報が曇り時々晴れであったにもかかわらず、実際の日照時間帯において、晴天などとなり、日射量あるいは気温等が予測値を超えた場合には、昼間の太陽熱温水生成運転において、予測値よりも高温の太陽熱温水を得ることが可能となる。このような場合に、本実施の形態１では、ある設定された時間帯の昼間において、生成可能な太陽熱温水の温度および量を再度予測し、当初の予測値よりも高温の太陽熱温水を得るように、昼間の太陽熱温水生成運転を行っても良い。なお、想定よりも高温の太陽熱温水を得ることで、一日の給湯負荷に対して、昼間の太陽熱温水生成運転により生成した太陽熱温水の使用割合が増加するため、夜間の貯湯運転で生成した高温水が使い切らずに余るが、この余った高温水については、翌日の給湯に利用する。
【００３８】
図２は、生成可能な太陽熱温水の温度と量との関係、および、利用可能な太陽熱温水の温度と量との関係を示す図である。図２では、太陽熱温水の温度［℃］を横軸に、太陽熱温水の量［Ｌ］を縦軸に示している。
【００３９】
本実施の形態１では、気象予測が外れた場合のバックアップ運転としての太陽熱温水生成運転時に、図２に示すような関係を指標として、生成される太陽熱温水の温度を制御する。特に、本実施の形態１では、制御手段３０は、生成可能な太陽熱温水の量［Ｌ］または熱量［Ｊ］と、利用可能な太陽熱温水の量［Ｌ］または熱量［Ｊ］とが等しくなるように、生成される太陽熱温水の温度を制御する。生成される太陽熱温水の温度を制御するには、例えば、循環ポンプ４７の流量制御を行えばよい。すなわち、循環ポンプ４７の流量を大きくすることにより、生成される太陽熱温水の温度を低くすることができ、循環ポンプ４７の流量を小さくすることにより、生成される太陽熱温水の温度を高くすることができる。
【００４０】
ここでは、例として、夜間の時点の気象予測情報に基づいて、昼間の太陽熱温水生成運転により生成可能な太陽熱温水の温度および量を４０℃、１９０Ｌと予測し、夜間の貯湯運転において６０℃、１４０Ｌの高温水を貯湯タンク４０内に貯えた後、昼間の太陽熱温水生成運転実施時において、実際の日射量あるいは気温等が予測値に達しなかった場合について説明する。この場合、制御手段３０は、昼間に、最新の気象予測情報に基づいて、生成可能な太陽熱温水の量［Ｌ］または熱量［Ｊ］と、太陽熱温水の温度との関係（以下、「第１の関係」と称する）を再度予測する。図２中の破線の曲線は、制御手段３０により予測された、第１の関係の例（ここでは、生成可能な太陽熱温水の量［Ｌ］と、太陽熱温水の温度との関係）を示している。第１の関係は、太陽熱温水の温度が高くなるにつれて、生成可能な太陽熱温水の量［Ｌ］または熱量［Ｊ］が少なくなるような関係となる。例えば、図２に示す例の場合には、太陽熱温水の温度が２０℃の場合には生成可能な太陽熱温水の量は６００Ｌとなり、太陽熱温水の温度が３０℃の場合には生成可能な太陽熱温水の量は２８０Ｌとなり、太陽熱温水の温度が４０℃の場合には生成可能な太陽熱温水の量は１５０Ｌとなる。
【００４１】
また、制御手段３０は、必要な湯の温度および量に基づいて、利用可能な太陽熱温水の量［Ｌ］または熱量［Ｊ］と、太陽熱温水の温度との関係（以下、「第２の関係」と称する）を求める。図２中の実線の曲線は、制御手段３０により求められた、第２の関係の例（ここでは、利用可能な太陽熱温水の量［Ｌ］と、太陽熱温水の温度との関係）を示している。第２の関係は、太陽熱温水の温度が高くなるにつれて、利用可能な太陽熱温水の量［Ｌ］または熱量［Ｊ］が多くなるような関係となる。制御手段３０は、例えば次のようにして、第２の関係を求める。この例では、必要な湯の温度および量を４０℃、４２０Ｌとし、貯湯タンク４０内の高温水の温度を６０℃とする。太陽熱温水の温度が、必要な湯の温度に等しい場合には、太陽熱温水を給湯に直接利用することができるので、利用可能な太陽熱温水の量は、必要な湯の量に等しくなる。したがって、この例の場合には、太陽熱温水の温度が４０℃の場合には、利用可能な太陽熱温水の量は４２０Ｌとなる。一方、太陽熱温水の温度が、必要な湯の温度より低い場合には、太陽熱温水を給湯に直接利用することができず、必要な湯の温度になるように高温水と混合した上で給湯に利用しなければならない。太陽熱温水の温度をα［℃］とし、利用可能な太陽熱温水の量をＹ［Ｌ］とすると、この例においては、α［℃］、Ｙ［Ｌ］の太陽熱温水と、６０℃、（４２０−Ｙ）Ｌの高温水とを混合して、必要な４０℃、４２０Ｌの湯を給湯することになる。したがって、次式が成り立つ。
α×Ｙ＋６０×（４２０−Ｙ）＝４０×４２０      ・・・（１）
【００４２】
この例においては、上記（１）式により、第２の関係が求められる。例えば、太陽熱温水の温度がα＝３０℃の場合には、利用可能な太陽熱温水の量はＹ＝２８０Ｌとなり、太陽熱温水の温度がα＝２０℃の場合には、利用可能な太陽熱温水の量はＹ＝２１０Ｌとなる。
【００４３】
本実施の形態１では、制御手段３０は、第１の関係における生成可能な太陽熱温水の量［Ｌ］または熱量［Ｊ］と、第２の関係における利用可能な太陽熱温水の量［Ｌ］または熱量［Ｊ］とが等しくなるような太陽熱温水の温度に基づいて、生成される太陽熱温水の温度を制御する。上記の例の場合には、太陽熱温水の温度が３０℃の場合に、第１の関係における生成可能な太陽熱温水の量と、第２の関係における利用可能な太陽熱温水の量とが共に２８０Ｌで等しくなり、生成可能な太陽熱温水の熱量［Ｊ］と利用可能な太陽熱温水の熱量［Ｊ］も等しくなる。したがって、制御手段３０は、生成される太陽熱温水の温度の目標値を３０℃とし、太陽熱温水温度検知手段６６により検出される太陽熱温水の温度が３０℃になるように、循環ポンプ４７の流量制御を行う。なお、本実施の形態１では、制御手段３０は、第１の関係を予測する予測手段としての機能と、第２の関係を求める算出手段としての機能とを兼ね備える。
【００４４】
上述したように、第１の関係によれば、生成される太陽熱温水の温度が高くなるにつれて、生成可能な太陽熱温水の熱量が少なくなる。逆に言えば、生成される太陽熱温水の温度が低くなるにつれて、生成される太陽熱温水の熱量は多くなる。このため、貯湯タンク４０内に蓄熱する太陽熱温水の熱量を大きくするには、生成される太陽熱温水の温度を低くすることが有利になる。しかしながら、生成した太陽熱温水の量または熱量が、第２の関係における利用可能な太陽熱温水の量または熱量を超えると、その超えた分は、結局利用されずに貯湯タンク４０内に残り、無駄になる。これに対し、本実施の形態１では、第１の関係における生成可能な太陽熱温水の量または熱量と、第２の関係における利用可能な太陽熱温水の量または熱量とが等しくなるように、太陽熱温水の温度を制御するので、生成した太陽熱温水をなるべく残さずに使い切ることができる。また、太陽熱温水を残さずに使い切ることができる範囲において、生成される太陽熱温水の温度をなるべく低く制御するので、生成される太陽熱温水の熱量をなるべく多くすることができる。このようなことから、本実施の形態１では、太陽熱温水のエネルギーを最大限に利用することができるので、ハイブリッド給湯システム１０の消費電力を確実に低減することができる。
【００４５】
なお、制御手段３０は、第１の関係および第２の関係に加えて、貯湯タンク４０に貯留可能な太陽熱温水の容量に基づいて、生成される太陽熱温水の温度を制御してもよい。例えば、上記の例では、貯湯タンク４０内に１４０Ｌの高温水があるため、貯湯タンク４０の総容量が４００Ｌであったとすると、貯湯タンク４０に貯留可能な太陽熱温水の容量は、４００Ｌ−１４０Ｌ＝２６０Ｌとなる。生成される太陽熱温水の温度を３０℃とした場合、生成される太陽熱温水の量は２８０Ｌとなるため、貯湯タンク４０に入り切らないことになる。そこで、このような場合には、第１の関係に基づいて、生成可能な太陽熱温水の量が、貯湯タンク４０に貯留可能な太陽熱温水の容量以下になるように、生成される太陽熱温水の温度を制御してもよい。すなわち、上記の例では、生成可能な太陽熱温水の量が２６０Ｌ以下になるように、生成される太陽熱温水の温度を制御してもよい。上記の例では、図２に示す第１の関係から、生成可能な太陽熱温水の量が２６０Ｌになるときの太陽熱温水の温度は、約３２℃となる。したがって、制御手段３０は、生成される太陽熱温水の温度が３２℃以上になるように制御することにより、生成される太陽熱温水の量を、貯湯タンク４０に貯留可能な太陽熱温水の容量以下にすることができる。
【００４６】
なお、上述した例では、気象予測が外れた場合のバックアップ運転としての太陽熱温水生成運転の場合について説明したが、本発明では、気象予測が外れていない場合の通常の太陽熱温水生成運転において、上記と同様に、第１の関係および第２の関係に基づいて、あるいは第１の関係、第２の関係および貯湯タンク４０に貯留可能な太陽熱温水の容量に基づいて、生成される太陽熱温水の温度を制御してもよい。
【００４７】
上述したように、ハイブリッド給湯システム１０の動作は、一日の給湯負荷に対して、夜間の貯湯運転および昼間の太陽熱温水生成運転にて蓄熱された熱量を、すべて使い切る想定の運転としてもよい。しかしながら、実際には、想定と異なる時間帯で出湯されることで、湯切れが発生する場合が考えられる。例えば、主たる給湯負荷が発生する時間帯が想定より遅い時間帯になり、夜間の貯湯運転で貯えた高温水が長時間貯湯タンク４０内に滞在することで、貯湯タンク４０内と外気との高い温度差が長時間続き、放熱量が増加する結果、湯切れが発生する場合が考えられる。そのような事態を防止するために、制御手段３０は、予め設定された熱量または使用者の指示に基づく熱量を上乗せして、夜間の貯湯運転の蓄熱量を制御してもよい。あるいは、制御手段３０は、昼間の太陽熱温水生成運転により生成される太陽熱温水の熱量の予測値を、予め設定された熱量または使用者の指示に基づく熱量だけ差し引いて、低めに見積もるようにしてもよい。これらのことにより、湯切れの発生をより確実に抑制することができる。夜間の貯湯運転の蓄熱量に上乗せする蓄熱量、または太陽熱温水の熱量の予測値から差し引く熱量が変更された場合には、夜間の貯湯運転を開始する前に、その設定値を考慮した演算を行うのが好ましい。
【００４８】
次に、本実施の形態１のハイブリッド給湯システム１０の制御方法について、図３および図４に基づいて説明する。図３は、夜間の貯湯運転の制御方法を示すフローチャートである。図４は、昼間の太陽熱温水生成運転および貯湯運転の制御方法を示すフローチャートである。図３および図４に示す制御は、制御手段３０にて実施される。
【００４９】
図３に示す夜間の貯湯運転に関する制御は、所定の深夜時間帯（一般的には、深夜電力料金が設定され、電気料金が割安となる時間帯であり、例えば２３時から翌朝の７時の間）に応じて、実施される。まず、ステップＳ１で、気象予測情報収集手段２０が収集した翌日の気象予測情報（日射量・外気温度等）を気象予測情報収集手段２０から受信する。
【００５０】
次に、ステップＳ２で、湯切れを抑制するための、夜間の貯湯運転の蓄熱量に上乗せする蓄熱量、または太陽熱温水の熱量の予測値から差し引く熱量の設定の有無を判別する。その設定がある場合にはステップＳ３へ移行する。ステップＳ３では、夜間の貯湯運転の蓄熱量に上乗せする蓄熱量、または太陽熱温水の熱量の予測値から差し引く熱量を設定しステップＳ４へ移行する。また、湯切れ抑制のための設定が無い場合には、ステップＳ３を経由せずにステップＳ４へ移行する。
【００５１】
ステップＳ４では、ステップＳ１にて得られた気象予測情報と、ステップＳ３で設定された熱量値とに基づいて、翌日の昼間の太陽熱温水生成運転で生成可能な太陽熱温水の温度および量を予測し、ステップＳ５へ移行する。
【００５２】
ステップＳ５では、前日に給湯せずに余った未使用の高温水の有無を判別する。未使用高温水がある場合にはステップＳ６へ移行する。
【００５３】
ステップＳ６では、翌日の給湯負荷を、未使用高温水と翌日の太陽熱温水生成運転で得られる太陽熱温水とで賄えるかどうかを判別する。翌日の給湯負荷の方が、未使用高温水と翌日の太陽熱温水生成運転で得られる太陽熱温水との合計熱量より大きい場合には、ステップＳ７へ移行する。また、未使用高温水がない場合にはステップＳ６を経由せずにステップＳ７へ移行する。
【００５４】
ステップＳ７では、ステップＳ４にて予測された太陽熱温水の温度および量に基づいて、夜間の貯湯運転により貯える高温水の温度および量の目標値を演算し、ステップＳ８へ移行する。ステップＳ８では、夜間の貯湯運転を開始し、ステップＳ９へ移行する。ステップＳ９では、圧縮機４１、膨張弁４２、循環ポンプ４５等のアクチュエータを駆動させてステップＳ１０へ移行する。
【００５５】
ステップＳ１０では、アクチュエータの駆動により凝縮熱交換器４３で冷媒と貯湯タンク４０内から導かれた水とで熱交換し、蒸発熱交換器４４で外気と冷媒とで熱交換させ、水を加熱（ステップＳ７で設定された目標温度、例えば６０℃まで加熱）し、ステップＳ１１へ移行する。なお、本実施の形態１では、加熱前温度検知手段６０、加熱後温度検知手段６１の計測結果に基づいて、各アクチュエータの運転制御を実施する。
【００５６】
ステップＳ１１では、生成された高温水の量がステップＳ７で演算された目標値に到達したかどうかを判別する。生成された高温水の量が目標値に到達した場合にはステップＳ１２へ移行する。ステップＳ１２では、夜間の貯湯運転を終了する。ステップＳ１１で、生成された高温水の量が目標値に到達していない場合にはステップＳ９へ移行し、生成された高温水の量が目標値に到達するまで夜間の貯湯運転を続行する。また、ステップＳ６にて翌日の給湯負荷の方が小さい場合には貯湯運転を開始せずにステップＳ１２へ移行し、図３に示す制御を終了する。
【００５７】
図４に示す昼間の太陽熱温水生成運転および貯湯運転に関する制御は、所定の昼間時間帯（一般的には、昼間電力料金が設定され、電気料金が割高となる時間帯、例えば午前７時から午後２３時の間）に応じて、実施される。まず、ステップＳ１３で、現時点、すなわち夜間の貯湯運転が終了した時点での貯湯タンク４０内の蓄熱量が、一日の給湯負荷よりも大きいかどうかを判別する。現時点の貯湯タンク４０内の蓄熱量が一日の給湯負荷よりも小さい場合には、ステップＳ１４へ移行する。
【００５８】
ステップＳ１４では、ステップＳ４で予測された生成可能な太陽熱温水の温度および量に基づいて、昼間の太陽熱温水生成運転で生成する太陽熱温水の温度および量の目標値を演算し、ステップＳ１５に移行する。ステップＳ１５では、ステップＳ１４で演算した目標値に基づいて昼間の太陽熱温水生成運転を開始し、ステップＳ１６へ移行する。ステップＳ１６では、循環ポンプ４７等のアクチュエータを駆動させてステップＳ１７へ移行する。
【００５９】
ステップＳ１７では、アクチュエータの駆動により貯湯タンク４０内から導かれた水を太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル４６の集熱器４６ｂに循環させて集熱することにより、太陽熱温水生成運転を行い、ステップＳ１８へ移行する。本実施の形態１では、太陽熱温水温度検知手段６６の計測結果に基づいて、各アクチュエータの運転制御を実施する。
【００６０】
ステップＳ１８では、生成された太陽熱温水の量がステップＳ１４で演算した目標値に到達したかどうか、あるいは予め設定された日照時間帯が終了したかどうかを判別する。生成された太陽熱温水の量が目標値に到達した場合、あるいは日照時間帯が終了した場合には、ステップＳ１９へ移行する。ステップＳ１９では、太陽熱温水生成運転を終了し、ステップＳ２０へ移行する。ステップＳ１８にて、生成された太陽熱温水の量が目標値に到達しておらず、且つ、日照時間帯が終了していない場合には、ステップＳ１６へ移行し、生成された太陽熱温水の量が目標値に到達するまで太陽熱温水生成運転を続行する。
【００６１】
ステップＳ２０では、夜間の貯湯運転および昼間の太陽熱温水生成運転で得られた熱量が一日の給湯負荷よりも大きいかどうか、すなわち一日の給湯負荷を賄える熱量が得られたかどうかを判別する。夜間の貯湯運転および昼間の太陽熱温水生成運転で得られた熱量が、一日の給湯負荷よりも小さい場合、すなわち一日の給湯負荷を賄えない場合には、ステップＳ２１へ移行する。ステップＳ２１では、一日の給湯負荷に対する不足分を補うため昼間の貯湯運転により貯える高温水の温度および量の目標値を演算し、ステップＳ２２へ移行する。ステップＳ２２では、昼間の貯湯運転を開始し、ステップＳ２３へ移行する。ステップＳ２３では、圧縮機４１、膨張弁４２、循環ポンプ４５等のアクチュエータを駆動させてステップＳ２４へ移行する。
【００６２】
ステップＳ２４では、アクチュエータの駆動により凝縮熱交換器４３で冷媒と貯湯タンク４０内から導かれた水とで熱交換し、蒸発熱交換器４４で外気と冷媒とで熱交換させ、水を加熱（ステップＳ２１で設定された目標温度、例えば６０℃まで加熱）し、ステップＳ２５へ移行する。なお、本実施の形態１では、加熱前温度検知手段６０、加熱後温度検知手段６１の計測結果に基づいて、各アクチュエータの運転制御を実施する。
【００６３】
ステップＳ２５では、生成された高温水の量がステップＳ２１で演算した目標値に到達したか判別する。生成された高温水の量が目標値に到達した場合には、ステップＳ２６へ移行する。ステップＳ２６では、昼間の貯湯運転を終了する。ステップＳ２５で、生成された高温水の量が目標値に到達していない場合にはステップＳ２３へ移行し、生成された高温水の量が目標値に到達するまで昼間の貯湯運転を続行する。また、ステップＳ１３にて給湯負荷の方が貯湯タンク４０内の蓄熱量に比べて小さい場合には、昼間の太陽熱温水生成運転および貯湯運転を開始せずにステップＳ２６へ移行し、図４に示す制御を終了する。また、ステップＳ２０にて給湯負荷の方が夜間の貯湯運転および昼間の太陽熱温水生成運転で得られた熱量に比べて場合には、昼間の貯湯運転を開始せずにステップＳ２６へ移行し、図４に示す制御を終了する。
【００６４】
本実施の形態１では、以上のように夜間の貯湯運転および昼間の太陽熱温水生成運転を制御することで、貯湯タンク４０内に貯湯する温水の太陽エネルギー利用の比率を向上できる。また、出湯時には、前述したように、貯湯タンク４０内の中温層の温水を優先的に出湯利用することで、夜間の貯湯運転時において、貯湯タンク４０内の下部は、給水配管７１から流入した低温水が大半を占める。このため、凝縮熱交換器４３にて冷媒と水とで熱交換を行う際、温度差が大きくなるため、熱交換量を増加させることができる。
【００６５】
また、本実施の形態１では、気象予測情報収集手段２０により収集した気象予測情報に基づいて、昼間の太陽熱温水生成運転により生成可能な太陽熱温水の温度および量を精度良く予測できる。また、本実施の形態１では、高温水を貯える貯湯タンクと、太陽熱温水を貯える貯湯タンクとを別々に分けておらず、１つの貯湯タンク４０に共通化している。このため、低コストであり、且つ、設置スペースを縮減することができる。
【００６６】
また、本発明では、以下に説明するように、夜間の貯湯運転における高温水温度と運転効率との関係、および、高温水温度と翌日に利用可能な太陽熱温水の量との関係に基づいて、システム全体としての消費電力が小さくなるように、夜間の貯湯運転により生成する高温水の温度および量を制御してもよい。夜間の貯湯運転の高温水温度を高く設定する（例えば６０℃から７０℃に設定値を変更する）と、夜間の外気を熱源とした運転では冷媒を用いた冷凍サイクルの高圧側、低圧側の温度差が拡大するため、運転効率が低下する。例えば、高温水温度が６０℃の時の運転効率を基準とした場合、高温水温度が７０℃では運転効率が約１０％低下し、高温水温度が８０℃では運転効率が約２０％低下する。
【００６７】
ここでは、例として、給湯負荷が４０℃、４２０Ｌ、翌日に生成可能な太陽熱温水の温度および量の予測結果が２０℃、３００Ｌであったと仮定すると、夜間の貯湯運転の高温水温度を６０℃とする場合には、高温水を２１０Ｌ生成し、太陽熱温水を２１０Ｌ生成して利用することになる。一方、夜間の貯湯運転の高温水温度を７０℃とする場合には、高温水を１６８Ｌ生成し、太陽熱温水を２５２Ｌ生成して利用することになるので、運転効率が約１０％減となるが、高温水生成量が約２０％減となる。また、夜間の貯湯運転の高温水温度を８０℃とする場合には、高温水を１４０Ｌ生成し、太陽熱温水を２８０Ｌ生成して利用することになるので、運転効率が約２０％減となるが、高温水生成量が約３３％減となる。このように、高温水温度を高く設定するに従い、運転効率が低下するが、利用可能な太陽熱温水の量が多くなるので、生成する高温水の量を低減できる結果、消費電力を低減することができる。したがって、この場合には、夜間の貯湯運転の高温水温度を高く設定し、高温水生成量を少なく設定してもよい。これにより、貯湯運転の運転効率が低下するものの、システム全体として、消費電力を低減することができる。なお、高温水温度を高温にすることで外気放熱量が増加するため、その点を考慮して運転制御を実施することが望ましい。
【００６８】
また、従来のハイブリッド給湯システムにおいて、貯湯運転による高温水を貯留する第１の貯湯タンクと、太陽熱温水を貯留する第２の貯湯タンクとを備えるものがある。この場合、第１の貯湯タンク内の高温水の温度は、レジオネラ菌を殺菌できる略６０℃以上となるよう任意に運転できる。あるいは、第１の貯湯タンク内に高温水を貯留する期間を短期間とすることができる。しかしながら、第２の貯湯タンクについては、天候、季節や負荷側の要求により、レジオネラ菌を殺菌できる略６０℃以上とできない場合がある。あるいは、第２の貯湯タンク内の太陽熱温水が長期間貯留される場合がある。これに対し、本実施の形態１では、上述したように、天候、季節や負荷側の要求に対応して、生成される太陽熱温水を短期間ですべて使い切るよう運転制御を実施し、貯湯タンク４０内に略６０℃未満の温水が長期間貯留されないようにして、レジオネラ菌の繁殖を確実に抑制することができる。
【００６９】
また、本実施の形態１では、日照時間帯において日射がある場合、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル４６は日射量とパネルの温度に依存して発電する。すなわち、日射量が多いほど発電量が増加し、パネル温度が低いほど発電量が増加する。従って、昼間の太陽熱温水生成運転の実施により、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル４６の熱を太陽熱温水へ放熱することで、パネルの温度が低下するため、同一日射量においてより多くの発電量を得ることができる。
【００７０】
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。
【００７１】
図５は、本発明の実施の形態２のハイブリッド給湯システムを示す構成図である。図５に示す本実施の形態２のハイブリッド給湯システム１０は、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル４６に代えて太陽熱温水器７５を備えること以外は、実施の形態１と同様である。太陽熱温水器７５によれば、より高温の太陽熱温水を生成することができる。このため、本実施の形態２によれば、太陽熱温水によって給湯負荷を賄う比率を向上できるため、夜間の貯湯運転の比率を下げることができ、夜間の貯湯運転による消費電力を更に低減できる。また、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル４６と比べて、太陽熱温水器７５は安価に利用可能であるため、実施の形態１よりも低コストでハイブリッド給湯システム１０を構成することができる。
【００７２】
実施の形態３．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態３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。
【００７３】
図６は、本発明の実施の形態３のハイブリッド給湯システムを示す構成図である。図６に示すように、本実施の形態３のハイブリッド給湯システム１０における太陽エネルギー利用システム２（太陽熱温水生成手段）は、実施の形態１と同様の構成に加えて、熱交換器４８と、循環ポンプ４９と、配管５７と、熱媒体温度検知手段６７とを備えている。本実施の形態３では、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル４６の集熱器４６ｂに、給湯用水以外の熱媒体を循環させる。熱媒体としては、例えば、プロピレングリコール等の不凍液が好ましい。熱交換器４８は、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル４６で加熱された熱媒体と、貯湯タンク４０から導かれた水とを熱交換する。熱媒体は、循環ポンプ４７により、熱交換器４８から集熱用行き配管５５を通って、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル４６の集熱器４６ｂへ送られる。太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル４６の集熱器４６ｂで加熱された熱媒体は、集熱用帰り配管５６を通って、熱交換器４８へ送られる。熱媒体温度検知手段６７は、集熱用帰り配管５６を通る熱媒体の温度を検知する。貯湯タンク４０内の水は、循環ポンプ４９により、配管５７を通って、熱交換器４８を経由し、太陽熱温水となって貯湯タンク４０内に戻る。
【００７４】
本実施の形態３では、太陽熱温水生成運転を実施する際に、太陽熱温水温度検知手段６６および熱媒体温度検知手段６７の計測値を基に、循環ポンプ４７，４９を運転制御することにより、貯湯タンク４０内に貯える太陽熱温水の温度を制御する。
【００７５】
本実施の形態３によれば、太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル４６に、給湯用水以外の熱媒体を循環させることにより、冬期において、静止状態であっても配管内の熱媒体が凍結することを防止することができる。なお、前述した実施の形態１，２に関しては、循環ポンプ４７を間欠運転させることで、配管の凍結を防止することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１  ヒートポンプ給湯システム、２  太陽エネルギー利用システム、１０  ハイブリッド給湯システム、２０  気象予測情報収集手段、３０  制御手段、４０  貯湯タンク、４１  圧縮機、４２  膨張弁、４３  凝縮熱交換器、４４  蒸発熱交換器、４５，４７，４９  循環ポンプ、４６  太陽光熱ハイブリッドＰＶパネル、４６ａ  太陽光発電パネル、４６ｂ  集熱器、４８  熱交換器、５０  加熱前行き配管、５１  加熱後帰り配管、５２  温水出湯配管、５３  高温水出湯配管、５４  出湯配管、５５  集熱用行き配管、５６  集熱用帰り配管、５７  配管、６０  加熱前温度検知手段、６１  加熱後温度検知手段、６２  高温水出湯温度検知手段、６３  温水出湯温度検知手段、６４  出湯温度検知手段、６５  外気温度検知手段、６６  太陽熱温水温度検知手段、６７  熱媒体温度検知手段、７０  送風機、７１，７２  給水配管、７５  太陽熱温水器、１００  ネットワーク網、２００  サーバ
【要約】
【課題】太陽熱温水の熱量をなるべく多く利用して、消費電力を低減することのできるハイブリッド給湯システムを提供すること。
【解決手段】本発明のハイブリッド給湯システム１０は、水を加熱して高温水を生成する加熱手段（凝縮熱交換器４３）と、太陽熱により水を加熱して太陽熱温水を生成する太陽熱温水生成手段（太陽エネルギー利用システム２）と、高温水および太陽熱温水を貯える貯湯手段（貯湯タンク４０）と、生成可能な太陽熱温水の量または熱量と、太陽熱温水の温度との関係を予測する予測手段と、必要な湯の温度および量に基づいて、利用可能な太陽熱温水の量または熱量と、太陽熱温水の温度との関係を求める算出手段と、予測手段により予測された第１の関係と、算出手段により求められた第２の関係とに基づいて、太陽熱温水生成手段により生成される太陽熱温水の温度を制御する制御手段３０と、を備える。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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