(57)【要約】【課題】  太陽熱利用システムにおいて、部品点数を削減し、製造コストを低減することが可能な技術を提供する。【解決手段】  本明細書が開示する太陽熱利用システムは、太陽熱を利用して熱媒を加熱する太陽熱集熱器と、熱媒と水との間で熱交換する熱交換器と、熱交換器で加熱された水を蓄える貯湯槽と、太陽熱集熱器と熱交換器の間で熱媒が循環する集熱循環経路と、熱媒を加熱する補助熱源機と、熱媒からの放熱を利用する熱機器と、集熱循環経路と一部が共通化されており、補助熱源機と熱機器の間で熱媒が循環する放熱循環経路と、集熱循環経路と放熱循環経路が共通化された部分に設けられており、熱媒を流動させる循環ポンプを備えている。【選択図】  図１
2014085067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽熱を利用して熱媒を加熱する太陽熱集熱器と、
熱媒と水との間で熱交換する熱交換器と、
熱交換器で加熱された水を蓄える貯湯槽と、
太陽熱集熱器と熱交換器の間で熱媒が循環する集熱循環経路と、
熱媒を加熱する補助熱源機と、
熱媒からの放熱を利用する熱機器と、
補助熱源機と熱機器の間で熱媒が循環する放熱循環経路と、
熱媒を流動させる循環ポンプを備えており、
集熱循環経路と放熱循環経路の一部が共通化されており、
循環ポンプが、集熱循環経路と放熱循環経路の共通化された部分に設けられており、
集熱循環経路と放熱循環経路の共通化された部分を流れる熱媒を、集熱循環経路と放熱循環経路の間で分配する分配手段をさらに備える太陽熱利用システム。
【請求項２】
周囲の環境から吸熱して水を加熱するヒートポンプをさらに備える請求項１の太陽熱利用システム。
【請求項３】
熱交換器が、ヒートポンプの冷媒と水との間の熱交換と、熱媒と水との間の熱交換を行う三流体熱交換器である請求項２の太陽熱利用システム。
【請求項４】
三流体熱交換器において、冷媒と熱媒との間の熱交換も行う請求項３の太陽熱利用システム。
【請求項５】
熱機器が暖房機である請求項１から４の何れか一項の太陽熱利用システム。
【請求項６】
補助熱源機が燃料の燃焼によって熱媒を加熱する燃焼機である請求項１から５の何れか一項の太陽熱利用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱利用システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、太陽熱を利用して熱媒を加熱する太陽熱集熱器と、熱媒と水との間で熱交換する熱交換器と、熱交換器で加熱された水を蓄える貯湯槽と、太陽熱集熱器と熱交換器の間で熱媒が循環する集熱循環経路と、集熱循環経路で熱媒を流動させる集熱循環ポンプと、熱媒を加熱する補助熱源機と、熱媒からの放熱を利用する暖房機と、補助熱源機と暖房機の間で熱媒が循環する放熱循環経路と、放熱循環経路で熱媒を流動させる放熱循環ポンプと、集熱循環経路の熱媒体と放熱循環経路の熱媒体の間で熱交換する熱交換器を備える太陽熱利用システムが開示されている。この技術によれば、太陽熱集熱器を通過して高温となった水を貯湯槽に蓄えて、必要に応じて給湯を行うことができる。また、この技術によれば、太陽熱集熱器でそれほど熱量を回収できない場合に、暖房のための補助熱源機からの熱を利用して、貯湯槽に高温の水を蓄えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１４９６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、集熱循環経路と放熱循環経路が物理的に分離されている。このため、集熱循環経路で熱媒を循環させるための循環ポンプと、放熱循環経路で熱媒を循環させるための循環ポンプを別個に設けて、状況により循環ポンプの使い分けをする必要がある。すなわち、冬季などに集熱が期待できない場合、集熱循環経路の循環ポンプが停止している状況が頻繁に発生し、逆に夏季などに放熱の需要があまりない場合、放熱循環経路の循環ポンプが長期間にわたって停止することになる。停止時間が長いと、循環ポンプの固着の問題が発生する。部品点数の増大と、製造コストの上昇を招いていることに加えて、循環ポンプの稼働率が良いとは言えず、循環ポンプの故障の原因ともなっている。太陽熱利用システムにおいて、部品点数を削減し、製造コストを低減するとともに、循環ポンプの稼働率を向上して循環ポンプの故障発生率を低減することが可能な技術が期待されている。
【０００５】
本明細書は、上記の課題を解決する技術を提供する。本明細書では、太陽熱利用システムにおいて、部品点数を削減し、製造コストを低減するとともに、循環ポンプの稼働率を向上することが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する太陽熱利用システムは、太陽熱を利用して熱媒を加熱する太陽熱集熱器と、熱媒と水との間で熱交換する熱交換器と、熱交換器で加熱された水を蓄える貯湯槽と、太陽熱集熱器と熱交換器の間で熱媒が循環する集熱循環経路と、熱媒を加熱する補助熱源機と、熱媒からの放熱を利用する熱機器と、補助熱源機と熱機器の間で熱媒が循環する放熱循環経路と、熱媒を流動させる循環ポンプを備えている。その太陽熱利用システムでは、集熱循環経路と放熱循環経路の一部が共通化されている。その太陽熱利用システムでは、循環ポンプが、集熱循環経路と放熱循環経路の共通化された部分に設けられている。その太陽熱利用システムは、集熱循環経路と放熱循環経路の共通化された部分を流れる熱媒を、集熱循環経路と放熱循環経路の間で分配する分配手段をさらに備えている。
【０００７】
上記の太陽熱利用システムでは、分配手段によって熱媒が流れる経路を選択することで、単一の循環ポンプで、集熱循環経路で熱媒を循環させることもできるし、放熱循環経路で熱媒を循環させることもできる。集熱が得られる状況では、集熱循環経路で熱媒を循環させることで、太陽熱を熱源として高温となった水を貯湯槽に蓄えることができ、暖房等で放熱が必要なときは、放熱循環経路で熱媒を循環させることで、補助熱源機で加熱された熱媒を熱機器へ供給することができる。上記の太陽熱利用システムによれば、分配手段によって熱媒が流れる経路を選択することで、単一の循環ポンプで、集熱循環経路での熱媒の循環と、放熱循環経路での熱媒の循環を行うことができる。部品点数を削減して、製造コストを低減するとともに、循環ポンプの稼働率を向上して循環ポンプの故障発生率を低減することができる。
【０００８】
上記の太陽熱利用システムは、周囲の環境から吸熱して水を加熱するヒートポンプをさらに備えるように構成することができる。このような構成とすると、太陽熱を熱源として貯湯槽の水を沸き上げることができない場合でも、ヒートポンプを利用して貯湯槽の水を沸き上げることができる。太陽熱利用システムの利便性を向上することができる。
【０００９】
上記の太陽熱利用システムは、熱交換器が、ヒートポンプの冷媒と水との間の熱交換と、熱媒と水との間の熱交換を行う三流体熱交換器であるように構成することができる。このような構成とすると、冷媒と水との間の熱交換を行う熱交換器と、熱媒と水との間の熱交換を行う熱交換器を、それぞれ別個に設ける必要がない。太陽熱利用システムの部品点数をさらに削減して、製造コストをさらに低減することができる。また、上記の太陽熱利用システムでは、三流体熱交換器において、冷媒と熱媒との間の熱交換も行うように構成することもできる。
【００１０】
上記の太陽熱利用システムは、熱機器が暖房機であるように構成することができる。また、上記の太陽熱利用システムは、補助熱源機が燃料の燃焼によって熱媒を加熱する燃焼機であるように構成することができる。このような構成とすると、従来から使用されている給湯暖房システムの構成に対して、効果的に太陽熱集熱器を組み込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の太陽熱利用システム２の構成を模式的に示す図である。
【図２】実施例２の太陽熱利用システム１０２の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施例１）
図１は、本実施例の太陽熱利用システム２を示している。
【００１３】
ソーラーパネル４は、建物の屋根などに設置される。ソーラーパネル４は太陽光発電を行う太陽電池６を備えている。ソーラーパネル４が太陽熱で高温となると太陽電池６における発電効率が低下するため、ソーラーパネル４を冷却する必要がある。そのため、ソーラーパネル４の内部には熱媒（例えば不凍液）が通過する流路が形成されており、その流路は太陽熱集熱路８に組み込まれている。ソーラーパネル４は、太陽熱集熱路８の上流側から低温の熱媒を受け入れ、その熱媒によって冷却される。太陽熱によって加熱された高温の熱媒は太陽熱集熱路８の下流側へ送り出される。ソーラーパネル４は、太陽熱を利用して熱媒を加熱する太陽熱集熱器であるといえる。
【００１４】
シスターン７０は、上部が開放されている容器であり、内部に熱媒を貯留している。シスターン７０には、熱媒往路７２の上流端が接続されている。熱媒往路７２には、熱媒循環ポンプ７４が介装されている。熱媒循環ポンプ７４を駆動すると、シスターン７０内の熱媒が熱媒往路７２に流れ込む。熱媒往路７２の下流端は、太陽熱集熱路８と、燃焼加熱路７３と、低温暖房路７５に分岐している。太陽熱集熱路８の分岐部分には、流量分配弁７が設けられている。流量分配弁７は、熱媒往路７２から太陽熱集熱路８へ流れる熱媒の流量と、熱媒往路７２から燃焼加熱路７３および低温暖房路７５へ流れる熱媒の流量の比率を０：１０〜１０：０の間で調整することができる。
【００１５】
低温暖房路７５には、低温暖房機７８が取り付けられる。本実施例の低温暖房機７８は、例えば床暖房機である。低温暖房機７８は、供給される熱媒の熱を利用して暖房する。低温暖房機７８は熱動弁を内蔵しており、暖房運転を行わない場合には熱動弁が閉じられており、暖房運転を行う際に熱動弁が開かれる。燃焼加熱路７３には、暖房用バーナ８２が介装されている。暖房用バーナ８２は、燃料であるガスの燃焼によって、燃焼加熱路７３内の熱媒を加熱する。燃焼加熱路７３の下流端は、高温暖房路７７と追い焚き路７９に分岐している。高温暖房路７７には、高温暖房機７６が取り付けられる。本実施例の高温暖房機７６は、例えば浴室暖房乾燥機である。高温暖房機７６は、供給される熱媒の熱を利用して暖房する。高温暖房機７６は熱動弁を内蔵しており、暖房運転を行わない場合には熱動弁が閉じられており、暖房運転を行う際に熱動弁が開かれる。低温暖房機７８および高温暖房機７６は、熱媒からの放熱を利用する熱機器ということができ、暖房用バーナ８２は熱媒を加熱する補助熱源機ということができる。太陽熱集熱路８と、低温暖房路７５と、高温暖房路７７は、それぞれの下流端で合流して、タンク蓄熱路８４の上流端へ接続している。
【００１６】
タンク蓄熱路８４は三流体熱交換器５８を通過しており、タンク蓄熱路８４の下流端は熱媒復路９６の上流端へ接続している。熱媒復路９６は、下流端がシスターン７０に接続している。
【００１７】
追い焚き路７９には、追い焚き熱動弁８３と、追い焚き熱交換器９７が介装されている。追い焚き熱動弁８３は、追い焚き路７９を開閉する。追い焚き熱交換器９７では、追い焚き路７９を流れる熱媒と、浴槽水循環路９１を流れる浴槽水の間で熱交換が行われる。追い焚き路７９の下流端は、熱媒復路９６に接続している。
【００１８】
浴槽水循環路９１の上流端と下流端は、浴槽９８に接続している。浴槽水循環路９１には、浴槽水循環ポンプ９９が介装されている。浴槽水循環ポンプ９９が駆動すると、浴槽９８から吸い出された浴槽水が、追い焚き熱交換器９７を通過して、浴槽９８へ戻される。
【００１９】
タンク１０は給湯用水を貯える。本実施例の給湯用水は、水道水である。タンク１０は、密閉型であり、断熱材によって外側が覆われている。タンク１０内には満水まで給湯用水が貯留される。
【００２０】
給湯用水循環路２０は、上流端がタンク１０の下部に接続されており、三流体熱交換器５８を通過して、下流端がタンク１０の上部に接続されている。給湯用水循環路２０には、給湯用水循環ポンプ２２が介装されている。三流体熱交換器５８においては、タンク蓄熱路８４を流れる熱媒との熱交換によって給湯用水を加熱することもできるし、後述するヒートポンプ５０の冷媒との熱交換によって給湯用水を加熱することもできる。また、後述する暖房運転においては、冷媒と熱媒との間で熱交換し、熱媒を加熱することもできる。給湯用水循環ポンプ２２を駆動すると、タンク１０の下部の給湯用水が三流体熱交換器５８に送られて加熱され、加熱された給湯用水がタンク１０の上部に戻される。タンク１０の内部には、低温の給湯用水の層の上に高温の給湯用水の層が積み重なった温度成層が形成される。タンク１０は、三流体熱交換器５８で加熱された給湯用水を貯える貯湯槽ということができる。
【００２１】
水道水導入路２４は、上流端が太陽熱利用システム２の外部の水道水供給源３２に接続されている。水道水導入路２４の下流側は、第１導入路２４ａと第２導入路２４ｂに分岐している。第１導入路２４ａの下流端は、タンク１０の下部に接続されている。第２導入路２４ｂの下流端は、第１給湯路３６の途中に接続されている。
【００２２】
第１給湯路３６は、上流端がタンク１０の上部に接続されている。上述したように、第１給湯路３６の途中には、水道水導入路２４の第２導入路２４ｂが接続されている。第１給湯路３６と第２導入路２４ｂの接続部には、混合弁３０が介装されている。混合弁３０は、タンク１０の上部から第１給湯路３６へ流入する高温の給湯用水の流量と、第２導入路２４ｂから第１給湯路３６へ流入する低温の水道水の流量の割合を調整する。第２導入路２４ｂとの接続部より下流側の第１給湯路３６は、給湯加熱路３７を通過して、第２給湯路３９へ接続している。給湯加熱路３７には、給湯用バーナ８１が介装されている。給湯用バーナ８１は、燃料であるガスの燃焼によって、給湯加熱路３７を流れる給湯用水を加熱する。第１給湯路３６と第２給湯路３９の間は、熱源機バイパス路３３によって接続されている。熱源機バイパス路３３にはバイパス弁３４が介装されている。第２給湯路３９の下流端は給湯栓３８に接続されている。
【００２３】
給湯加熱路３７の給湯用バーナ８１よりも下流側から、浴槽注湯路４０が分岐している。浴槽注湯路４０には、浴槽注湯路４０を開閉する注湯電磁弁４２が介装されている。浴槽注湯路４０の下流端は、浴槽水循環ポンプ９９に接続している。
【００２４】
ヒートポンプ５０は、冷媒（例えばＲ４１０ＡといったＨＦＣ冷媒や、Ｒ７４４といったＣＯ２冷媒）を循環させるための冷媒循環路５２と、空気熱交換器（蒸発器）５４と、ファン５６と、圧縮機６２と、三流体熱交換器５８と、膨張弁６０を備えるヒートポンプサイクルである。
【００２５】
空気熱交換器５４は、ファン５６によって送風された外気と冷媒循環路５２内の冷媒との間で熱交換させる。空気熱交換器５４には、膨張弁６０を通過後の低圧低温の液体状態にある冷媒が供給される。空気熱交換器５４は、冷媒と外気とを熱交換させることによって、冷媒を加熱する。冷媒は、加熱されることにより気化し、比較的高温で低圧の気体状態となる。
【００２６】
圧縮機６２には、空気熱交換器５４を通過後の冷媒が供給される。即ち、圧縮機６２には、比較的高温で低圧の気体状態の冷媒が供給される。圧縮機６２によって冷媒が圧縮されることにより、冷媒は高温高圧の気体状態となる。圧縮機６２は、圧縮後の高温高圧の気体状態の冷媒を、三流体熱交換器５８に送り出す。
【００２７】
三流体熱交換器５８には、圧縮機６２から送り出された高温高圧の気体状態の冷媒が供給される。冷媒は、三流体熱交換器５８での給湯用水循環路２０を流れる給湯用水や、タンク蓄熱路８４を流れる熱媒との熱交換の結果、熱を奪われて凝縮する。これにより、冷媒は、比較的低温で高圧の液体状態となる。
【００２８】
膨張弁６０には、三流体熱交換器５８を通過後の比較的低温で高圧の液体状態の冷媒が供給される。冷媒は、膨張弁６０を通過することによって減圧され、低温低圧の液体状態となる。膨張弁６０を通過した冷媒は、上記の通り、空気熱交換器５４に送られる。ヒートポンプ５０は、周囲の環境から吸熱して給湯用水や熱媒を加熱するヒートポンプということができる。
【００２９】
制御装置１００は、太陽熱利用システム２の各構成要素の動作を制御する。
【００３０】
太陽熱利用システム２は、以下のように、太陽熱蓄熱運転、ＨＰ蓄熱運転、給湯運転、暖房運転、湯はり運転、追い焚き運転、凍結防止運転等を実施することができる。
【００３１】
（太陽熱蓄熱運転）
太陽熱蓄熱運転では、給湯用水を太陽熱によって加熱し、高温となった給湯用水をタンク１０に貯える。太陽熱蓄熱運転を実行する際には、制御装置１００は熱媒循環ポンプ７４を駆動するとともに、給湯用水循環ポンプ２２を駆動する。
【００３２】
熱媒循環ポンプ７４の駆動により、シスターン７０に貯められた熱媒が、熱媒往路７２、燃焼加熱路７３、太陽熱集熱路８、タンク蓄熱路８４、熱媒復路９６を循環する。この時、流量分配弁７により、燃焼加熱路７３へ分配される熱媒の流量は０に近くなり、ほぼ全流量が太陽熱集熱路８に分配される。太陽熱集熱路８のソーラーパネル４の太陽熱でのみ加熱された高温の熱媒が、三流体熱交換器５８に供給される。また、給湯用水循環ポンプ２２の駆動により、タンク１０の下部の給湯用水が給湯用水循環路２０を循環してタンク１０の上部に戻される。この際に、タンク１０の下部の低温の給湯用水は、三流体熱交換器５８における熱媒との熱交換で加熱されて、高温となってタンクの上部に戻される。これにより、タンク１０に高温の給湯用水が貯められる。タンク１０の内部が高温の給湯用水で満たされた満蓄状態となると、太陽熱蓄熱運転を終了する。
【００３３】
（ＨＰ蓄熱運転）
ＨＰ蓄熱運転では、給湯用水を外気からの吸熱によって加熱し、高温となった給湯用水をタンク１０に貯える。ＨＰ蓄熱運転を実行する際には、制御装置１００は圧縮機６２およびファン５６を駆動してヒートポンプ５０を作動させるとともに、給湯用水循環ポンプ２２を駆動する。
【００３４】
圧縮機６２の駆動により、冷媒循環路５２内の冷媒は、空気熱交換器５４、圧縮機６２、三流体熱交換器５８、膨張弁６０の順に循環する。この場合、三流体熱交換器５８を通過する冷媒循環路５２内の冷媒は、高温高圧の気体状態である。また、給湯用水循環ポンプ２２の駆動により、給湯用水循環路２０内をタンク１０内の給湯用水が循環する。即ち、タンク１０の下部に存在する給湯用水が給湯用水循環路２０内に導入され、導入された給湯用水が三流体熱交換器５８を通過する際に、冷媒循環路５２内の冷媒の熱によって加熱され、加熱された給湯用水がタンク１０の上部に戻される。これにより、タンク１０に高温の給湯用水が貯められる。タンク１０の内部が高温の給湯用水で満たされた満蓄状態となると、ＨＰ蓄熱運転を終了する。
【００３５】
（給湯運転）
給湯運転は、タンク１０内の給湯用水を給湯栓３８に供給する運転である。給湯運転は、上記の太陽熱蓄熱運転やＨＰ蓄熱運転と並行して行うこともできる。給湯栓３８が開かれると、水道水供給源３２からの水圧によって、水道水導入路２４（第１導入路２４ａ）からタンク１０の下部に水道水が流入する。同時に、タンク１０上部の給湯用水が、第１給湯路３６を介して給湯栓３８に供給される。
【００３６】
制御装置１００は、タンク１０から第１給湯路３６に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度より高い場合には、混合弁３０を駆動して第２導入路２４ｂから第１給湯路３６に水道水を導入する。従って、タンク１０から供給された給湯用水と第２導入路２４ｂから供給された水道水とが、第１給湯路３６内で混合される。制御装置１００は、給湯栓３８に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度と一致するように、混合弁３０の開度を調整する。一方、制御装置１００は、タンク１０から第１給湯路３６に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度より低い場合には、給湯用バーナ８１によって第１給湯路３６を通過する水を加熱する。制御装置１００は、給湯栓３８に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度と一致するように、給湯用バーナ８１の出力を制御する。
【００３７】
（暖房運転）
暖房運転は、ソーラーパネル４やヒートポンプ５０、暖房用バーナ８２によって熱媒を加熱し、高温となった熱媒を用いて低温暖房機７８や高温暖房機７６での暖房を行う運転である。暖房運転の実行が指示されると、制御装置１００は、ヒートポンプ５０を運転開始し、熱媒循環ポンプ７４を駆動する。これによって、ソーラーパネル４で加熱され、さらにヒートポンプ５０の高温の冷媒と三流体熱交換器５８で熱交換されて加熱された熱媒が、シスターン７０を経て、低温暖房機７８や高温暖房機７６に供給される。さらに、制御装置１００は、必要に応じて暖房用バーナ８２を作動する。これにより、高温暖房機７６には、暖房用バーナ８２での加熱によってさらに高温となった熱媒が供給される。暖房運転においては、低温暖房機７８に供給される熱媒の温度が低温暖房設定温度となるように、また高温暖房機７６に供給される熱媒の温度が高温暖房設定温度となるように、熱媒循環ポンプ７４や、暖房用バーナ８２の出力が調整される。
【００３８】
（湯はり運転）
湯はり運転は浴槽９８に湯はりをする運転である。利用者が湯はり運転の開始を指示すると、太陽熱利用システム２は湯はり運転を開始する。湯はり運転においては、注湯電磁弁４２を開く。注湯電磁弁４２が開くと、水道水供給源３２からの水圧によって、水道水導入路２４（第１導入路２４ａ）からタンク１０の下部に水道水が流入する。同時に、タンク１０上部の給湯用水が、第１給湯路３６、給湯加熱路３７、浴槽注湯路４０、浴槽水循環路９１を介して浴槽９８に供給される。湯はり運転においては、給湯運転と同様にして、浴槽注湯路４０に供給される水の温度を湯はり設定温度に調整する。浴槽９８に供給される水量が湯はり設定水量に達すると、湯はり運転を終了する。
【００３９】
（追い焚き運転）
追い焚き運転は、浴槽９８に貯められた浴槽水を追い焚きする運転である。利用者が追い焚き運転の開始を指示すると、太陽熱利用システム２は追い焚き運転を開始する。追い焚き運転においては、浴槽水循環ポンプ９９を駆動する。また、追い焚き熱動弁８３を開いて、熱媒循環ポンプ７４を駆動する。これにより、浴槽９８から浴槽水が吸い出されて、追い焚き熱交換器９７で熱媒との熱交換によって加熱される。加熱された浴槽水は、浴槽９８へ戻される。追い焚き運転においては、ヒートポンプ５０の高温の冷媒との三流体熱交換器５８での熱交換と、必要に応じて暖房用バーナ８２によって、熱媒の加熱が行われる。
【００４０】
（凍結防止運転）
ソーラーパネル４は屋外に配置されているため、外気温が低い状況で内部に熱媒が長期間滞留すると、熱媒が凍結するおそれがある。また、ヒートポンプ５０の空気熱交換器５４は屋外に配置されるので、空気熱交換器５４に近接して三流体熱交換器５８を配置する場合には、三流体熱交換器５８も屋外に配置される。この場合、外気温が低い状況で三流体熱交換器５８の内部に給湯用水や熱媒が長時間滞留すると、給湯用水や熱媒が凍結するおそれがある。そこで、本実施例の太陽熱利用システム２では、外気温が所定温度よりも低い場合に、以下のような凍結防止運転を定期的に実行する。
【００４１】
凍結防止運転では、太陽熱利用システム２は、熱媒循環ポンプ７４を駆動する。これによって、シスターン７０に貯えられた熱媒が、熱媒往路７２、太陽熱集熱路８、タンク蓄熱路８４、熱媒復路９６を順に循環する。これによって、ソーラーパネル４や三流体熱交換器５８における、熱媒の凍結が防止される。また、凍結防止運転では、太陽熱利用システム２は、給湯用水循環ポンプ２２を駆動する。これによって、タンク１０に貯えられた給湯用水が、給湯用水循環路２０を循環する。これによって、三流体熱交換器５８における、給湯用水の凍結が防止される。なお、熱媒として不凍液を用いる場合には、熱媒の凍結防止運転を省くことも可能である。
【００４２】
以上のように、本実施例の太陽熱利用システム２は、太陽熱を利用して熱媒を加熱するソーラーパネル４と、熱媒と給湯用水との間で熱交換する三流体熱交換器５８と、三流体熱交換器５８で加熱された給湯用水を蓄えるタンク１０と、ソーラーパネル４と三流体熱交換器５８の間で熱媒が循環する、シスターン７０、熱媒往路７２、太陽熱集熱路８、タンク蓄熱路８４、熱媒復路９６からなる集熱循環経路と、熱媒を加熱する暖房用バーナ８２と、熱媒からの放熱を利用する高温暖房機７６と、暖房用バーナ８２と高温暖房機７６の間で熱媒が循環する、シスターン７０、熱媒往路７２、燃焼加熱路７３、高温暖房路７７、タンク蓄熱路８４、熱媒復路９６からなる放熱循環経路と、熱媒を流動させる熱媒循環ポンプ７４を備えている。熱媒循環ポンプ７４は、集熱循環経路と放熱循環経路で共通する部分である熱媒往路７２に設けられている。太陽熱利用システム２は、集熱循環経路と放熱循環経路で共通する部分である熱媒往路７２を流れる熱媒を、集熱循環経路と放熱循環経路の間で分配する流量分配弁７をさらに備えている。このような構成とすることで、流量分配弁７で熱媒の流れる経路を選択することで、単一の熱媒循環ポンプ７４によって、集熱循環経路で熱媒を循環させて、太陽熱を熱源として高温となった給湯用水をタンク１０に貯えることもできるし、放熱循環経路で熱媒を循環させて、ヒートポンプ５０や暖房用バーナ８２で加熱された熱媒を高温暖房機７６に供給することもできる。部品点数を削減して、製造コストを低減するとともに、熱媒循環ポンプ７４の稼働率を向上して熱媒循環ポンプ７４の故障発生率を低減することができる。
【００４３】
なお、上記の実施例において、熱媒循環ポンプ７４は、タンク蓄熱路８４や熱媒復路９６に設けられていてもよい。
【００４４】
上記の実施例において、流量分配弁７は、太陽熱集熱路８の下流端と、低温暖房路７５、高温暖房路７７の下流端の合流部分に設けてもよい。また、太陽熱集熱路８の分岐部分や合流部分に、流量分配弁７の代わりに三方切替弁を設けてもよい。この場合、三方切替弁は、熱媒往路７２からの熱媒が太陽熱集熱路８を経由してタンク蓄熱路８４へ流れる状態と、熱媒往路７２からの熱媒が低温暖房路７５、燃焼加熱路７３および高温暖房路７７を経由してタンク蓄熱路８４へ流れる状態との間で切り換わる。
【００４５】
（実施例２）
図２に示すように、本実施例の太陽熱利用システム１０２は、実施例１の太陽熱利用システム２とほぼ同様の構成を備えている。以下では、本実施例の太陽熱利用システム１０２において、実施例１の太陽熱利用システム２と相違する部分について説明する。
【００４６】
本実施例の太陽熱利用システム１０２では、太陽熱集熱路８は、熱媒往路７２の下流端からではなく、燃焼加熱路７３の下流端から分岐している。太陽熱集熱路８の分岐部分には、三方切替弁７ａが設けられている。三方切替弁７ａは、燃焼加熱路７３からの熱媒が太陽熱集熱路８を経由してタンク蓄熱路８４へ流れる状態と、燃焼加熱路７３からの熱媒が高温暖房路７７を経由してタンク蓄熱路８４へ流れる状態との間で切り換わる。
【００４７】
本実施例の太陽熱利用システム１０２において、太陽熱蓄熱運転を実行する際には、制御装置１００は、三方切替弁７ａを、燃焼加熱路７３からの熱媒が太陽熱集熱路８を経由してタンク蓄熱路８４へ流れる状態に切り換える。また、制御装置１００は、熱媒循環ポンプ７４を駆動するとともに、給湯用水循環ポンプ２２を駆動する。熱媒循環ポンプ７４の駆動により、シスターン７０に貯められた熱媒が、熱媒往路７２、燃焼加熱路７３、太陽熱集熱路８、タンク蓄熱路８４、熱媒復路９６を順に循環する。この際に、太陽熱集熱路８のソーラーパネル４において太陽熱で加熱された高温の熱媒が、三流体熱交換器５８に供給される。また、給湯用水循環ポンプ２２の駆動により、タンク１０の下部の給湯用水が給湯用水循環路２０を循環してタンク１０の上部に戻される。この際に、タンク１０の下部の低温の給湯用水は、三流体熱交換器５８における熱媒との熱交換で加熱されて、高温となってタンクの上部に戻される。これにより、タンク１０に高温の給湯用水が貯められる。
【００４８】
本実施例の太陽熱利用システム１０２において、暖房運転を実行する際には、制御装置１００は、三方切替弁７ａを、燃焼加熱路７３からの熱媒が高温暖房路７６を経由してタンク蓄熱路８４へ流れる状態に切り換える。また、制御装置１００は、ヒートポンプ５０を運転開始し、熱媒循環ポンプ７４を駆動して、暖房用バーナ８２を作動する。これによって、ヒートポンプ５０や暖房用バーナ８２で加熱された熱媒が、高温暖房機７６に供給される。
【００４９】
本実施例の太陽熱利用システム１０２は、太陽熱を利用して熱媒を加熱するソーラーパネル４と、熱媒と給湯用水との間で熱交換する三流体熱交換器５８と、三流体熱交換器５８で加熱された給湯用水を蓄えるタンク１０と、ソーラーパネル４と三流体熱交換器５８の間で熱媒が循環する、シスターン７０、熱媒往路７２、燃焼加熱路７３、太陽熱集熱路８、タンク蓄熱路８４、熱媒復路９６からなる集熱循環経路と、熱媒を加熱する暖房用バーナ８２と、熱媒からの放熱を利用する高温暖房機７６と、暖房用バーナ８２と高温暖房機７６の間で熱媒が循環する、シスターン７０、熱媒往路７２、燃焼加熱路７３、高温暖房路７７、タンク蓄熱路８４、熱媒復路９６からなる放熱循環経路と、熱媒を流動させる熱媒循環ポンプ７４を備えている。熱媒循環ポンプ７４は、集熱循環経路と放熱循環経路で共通する部分である熱媒往路７２に設けられている。太陽熱利用システム２は、集熱循環経路と放熱循環経路で共通する部分である熱媒往路７２を流れる熱媒を、集熱循環経路と放熱循環経路の間で分配する三方切替弁７ａをさらに備えている。このような構成とすることで、三方切替弁７ａで熱媒の流れる経路を選択することで、単一の熱媒循環ポンプ７４によって、集熱循環経路で熱媒を循環させて、太陽熱を熱源として高温となった給湯用水をタンク１０に貯えることもできるし、放熱循環経路で熱媒を循環させて、暖房用バーナ８２で加熱された熱媒を高温暖房機７６に供給することもできる。部品点数を削減して、製造コストを低減するとともに、熱媒循環ポンプ７４の稼働率を向上して熱媒循環ポンプ７４の故障発生率を低減することができる。
【００５０】
なお、上記の実施例において、三方切替弁７ａは、太陽熱集熱路８の下流端と、低温暖房路７５、高温暖房路７７の下流端の合流部分に設けてもよい。
【００５１】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００５２】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００５３】
２  太陽熱利用システム
４  ソーラーパネル
６  太陽電池
７  流量分配弁
７ａ  三方切替弁
８  太陽熱集熱路
１０  タンク
２０  給湯用水循環路
２２  給湯用水循環ポンプ
２４  水道水導入路
２４ａ  第１導入路
２４ｂ  第２導入路
３０  混合弁
３２  水道水供給源
３３  熱源機バイパス路
３４  バイパス弁
３６  第１給湯路
３７  給湯加熱路
３８  給湯栓
３９  第２給湯路
４０  浴槽注湯路
４２  注湯電磁弁
５０  ヒートポンプ
５２  冷媒循環路
５４  空気熱交換器
５６  ファン
５８  三流体熱交換器
６０  膨張弁
６２  圧縮機
７０  シスターン
７２  熱媒往路
７３  燃焼加熱路
７４  熱媒循環ポンプ
７５  低温暖房路
７６  高温暖房機
７７  高温暖房路
７８  低温暖房機
７９  追い焚き路
８１  給湯用バーナ
８２  暖房用バーナ
８３  追い焚き熱動弁
８４  タンク蓄熱路
９１  浴槽水循環路
９６  熱媒復路
９７  追い焚き熱交換器
９８  浴槽
９９  浴槽水循環ポンプ
１００  制御装置
１０２  太陽熱利用システム
【図１】
2014085067.tif 000003
【図２】
2014085067.tif 000004