(57)【要約】【課題】  太陽熱を利用した給湯装置とヒートポンプサイクルからなる給湯装置とを併設させることで省エネ・低維持費が図れる貯湯式給湯装置を実現する。【解決手段】  太陽熱集熱器１２と、給水配管１３に接続され太陽熱集熱器１２で熱せられた給湯水を蓄える第１貯湯タンク１１と、給湯水を蓄える第２貯湯タンク２１と、ヒートポンプサイクルからなり第２貯湯タンク２１内の給湯水を循環させて沸き上げ運転するヒートポンプユニット２２と、第１貯湯タンク１１および第２貯湯タンク２１の導出管１６、２６に接続され、第１貯湯タンク１１に蓄えられた給湯水の湯温に基づいて、第１貯湯タンク１１より出湯する給湯水および第２貯湯タンク２１より出湯する給湯水の少なくとも一方の給湯水を出湯する給湯水切換装置３０とを有する。これにより、省エネ・低維持費が図れる。【選択図】        図１
2005134077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽熱集熱器（１２）と、
給湯用の水道水を給水する給水手段（１３）に接続され、前記太陽熱集熱器（１２）で熱せられた給湯水を蓄える第１貯湯タンク（１１）と、
前記第１貯湯タンク（１１）と並列に設置され、給湯水を蓄える第２貯湯タンク（２１）と、
ヒートポンプサイクルからなり前記第２貯湯タンク（２１）内の給湯水を循環させて沸き上げ運転する熱源装置（２２）と、
前記第１貯湯タンク（１１）および前記第２貯湯タンク（２１）の給湯水出湯回路（１６、２６）に接続され、前記第１貯湯タンク（１１）に蓄えられた給湯水の湯温に基づいて、前記第１貯湯タンク（１１）より出湯する給湯水および前記第２貯湯タンク（２１）より出湯する給湯水の少なくとも一方の給湯水を出湯する給湯水切換装置（３０）とを有することを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記給湯水切換装置（３０）は、前記第１貯湯タンク（１１）に蓄えられた給湯水の湯温が必要給湯温度よりも高いときに、前記第１貯湯タンク（１１）側の給湯水が出湯するように制御することを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項３】
前記給湯水切換装置（３０）は、前記第１貯湯タンク（１１）に蓄えられた給湯水の湯温が前記給水手段（１３）より給水される水道水の水温より高く、かつ必要給湯温度よりも低いときに、前記第１貯湯タンク（１１）側の給湯水と前記第２貯湯タンク（２１）とが出湯するように制御することを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項４】
前記給湯水切換装置（３０）は、前記第１貯湯タンク（１１）に蓄えられた給湯水の湯温が前記給水手段（１３）より給水される水道水の水温より低いときに、前記第２貯湯タンク（２１）側の給湯水が出湯するように制御することを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項５】
前記給湯水切換装置（３０）には、前記第１貯湯タンク（１１）より出湯する給湯水および前記第２貯湯タンク（２１）より出湯する給湯水の少なくとも一方の給湯水と、前記給水手段（１３）より給水する水道水とを混合させて必要給湯温度を調節する湯水混合手段（３３）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項６】
前記第２貯湯タンク（２１）内の中温水の給湯水を前記第１貯湯タンク（１１）に供給する中温水供給手段（１８）と、前記第１貯湯タンク（１１）内の給湯水を前記太陽熱集熱器（１２）に循環させて前記太陽熱集熱器（１２）で熱せられた給湯水を前記第１貯湯タンク（１１）内に蓄える制御を行なう集熱制御手段（１５）とが設けられ、
前記集熱制御手段（１５）は、前記第２貯湯タンク（２１）内の給湯水が所定の中温水領域に達したときに、前記給水手段（１３）からの給水を停止して前記中温水供給手段（１８）から中温水を供給するように制御することを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項７】
前記熱源装置（２２）は、冷媒が二酸化炭素を用いられたヒートポンプサイクルであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプサイクルからなる熱源装置により沸き上げた給湯水を蓄える第１貯湯タンクを備える貯湯式給湯装置に関するものであり、特に、太陽熱で熱せられた給湯水を蓄える第２貯湯タンクを併設しいずれか一方の貯湯タンクより給湯水を出湯する給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽熱を利用した貯湯式給湯装置として、例えば、特許文献１に示すように、太陽熱集熱器と、送風手段と、能力可変圧縮機を有したヒートポンプ回路と、太陽熱集熱器を通過した空気と熱交換するヒートポンプ回路の蒸発器と、集熱器入口空気温度センサーと、蒸発器出口空気温度センサーと、蒸発器出口空気温度を集熱器入口空気温度と略同一とするように圧縮機の回転数設定を行う圧縮機能力可変制御手段とから構成しており、天気の良い晴天日には、太陽熱集熱器により太陽熱を受けた高温の空気が蒸発器へ供給されることにより蒸発温度が高くなりヒートポンプサイクルの効率を向上させている。
【０００３】
また、天気の悪い曇天日や雨天日などでは、上記圧縮機能力可変制御手段を、予め設定した圧縮機回転数に従って圧縮機を運転させる構成としている。これにより、日射量が少ないか、または全くない場合でも、必要な加熱能力、効率の良い最適な状態における圧縮機の回転数を予め設定して運転させることができるため、ヒートポンプ回路の加熱能力を確保して、かつ効率の良い加熱運転ができるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−２８６３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１によれば、太陽熱を蒸発器にあてる温風に変換させて蒸発器を小型化にしてヒートポンプサイクルの効率を向上させるとともに、日射量が全くない場合にも圧縮機の回転数を変更して上記効率の良い加熱運転をさせて省エネ・低維持費が得られるようにしているが、電力料金の最も安い深夜時間帯に高温の給湯水を蓄える貯湯式給湯装置に構成されるヒートポンプサイクルからなる熱源装置においては、日射量が全くない深夜時間帯に運転するために太陽熱を利用することができない問題がある。
【０００５】
また、この種の貯湯式給湯装置は、貯湯タンク上方に高温の給湯水が蓄えられて、この部分から出湯するように構成されているため、上方の給湯水が出湯するたびに下方から水道水が給水されるようになっている。従って、時間の経過とともに、貯湯タンク中央部近傍の湯温が低下（これを中温水と称している）してくる。このときに予想される給湯負荷に対して貯湯熱量が不足していると判定されたときには熱源装置を沸き上げ運転を行なうようになっている。このような場合の熱源装置に吸入される給水温度は水道水よりも高温であるためヒートポンプサイクルの効率を低下するという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、太陽熱を利用した給湯装置とヒートポンプサイクルからなる給湯装置とを併設させることで省エネ・低維持費が図れる貯湯式給湯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記、目的を達成するために、請求項１ないし請求項７に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、太陽熱集熱器（１２）と、給湯用の水道水を給水する給水手段（１３）に接続され、太陽熱集熱器（１２）で熱せられた給湯水を蓄える第１貯湯タンク（１１）と、この第１貯湯タンク（１１）と並列に設置され、給湯水を蓄える第２貯湯タンク（２１）と、ヒートポンプサイクルからなり第２貯湯タンク（２１）内の給湯水を循環させて沸き上げ運転する熱源装置（２２）と、第１貯湯タンク（１１）および第２貯湯タンク（２１）の給湯水出湯回路（１６、２６）に接続され、第１貯湯タンク（１１）に蓄えられた給湯水の湯温に基づいて、第１貯湯タンク（１１）より出湯する給湯水および第２貯湯タンク（２１）より出湯する給湯水の少なくとも一方の給湯水を出湯する給湯水切換装置（３０）とを有することを特徴としている。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、第１貯湯タンク（１１）に蓄えられた給湯水の湯温に基づいて、第１貯湯タンク（１１）より出湯する給湯水および第２貯湯タンク（２１）より出湯する給湯水の少なくとも一方の給湯水を出湯する給湯水切換装置（３０）を有することにより、天気の良い日には、太陽熱集熱器（１２）で熱せられた給湯水を出湯することで熱源装置（２２）の沸き上げの総運転時間が大幅に短縮されるため省エネ・低維持費が図れる。しかも、太陽熱を利用することのできない天気の悪い日には、ヒートポンプサイクルからなる熱源装置（２２）で沸き上げられた給湯水を出湯できるため給湯機能における快適性が損なわれることはない。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、給湯水切換装置（３０）は、第１貯湯タンク（１１）に蓄えられた給湯水の湯温が必要給湯温度よりも高いときに、第１貯湯タンク（１１）側の給湯水が出湯するように制御することを特徴としている。請求項２に記載の発明によれば、具体的に、第１貯湯タンク（１１）側の給湯水を優先して出湯することで熱源装置（２２）の沸き上げの総運転時間が短縮できる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、給湯水切換装置（３０）は、第１貯湯タンク（１１）に蓄えられた給湯水の湯温が給水手段（１３）より給水される水道水の水温より高く、かつ必要給湯温度よりも低いときに、第１貯湯タンク（１１）側の給湯水と第２貯湯タンク（２１）とが出湯するように制御することを特徴としている。請求項３に記載の発明によれば、第２貯湯タンク（２１）側の給湯水の出湯を少なくすることができるため熱源装置（２２）の沸き上げの総運転時間が短縮できる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、給湯水切換装置（３０）は、第１貯湯タンク（１１）に蓄えられた給湯水の湯温が給水手段（１３）より給水される水道水の水温より低いときに、第２貯湯タンク（２１）側の給湯水が出湯するように制御することを特徴としている。請求項４に記載の発明によれば、太陽熱を利用することのできない天気の悪い日、および太陽熱を利用した給湯装置側の停止していることを容易に検知するとともに、熱源装置（２２）で沸き上げられた給湯水を出湯できるため給湯機能における快適性が損なわれることはない。
【００１２】
請求項５に記載の発明では、給湯水切換装置（３０）には、第１貯湯タンク（１１）より出湯する給湯水および第２貯湯タンク（２１）より出湯する給湯水の少なくとも一方の給湯水と、給水手段（１３）より給水する水道水とを混合させて必要給湯温度を調節する湯水混合手段（３３）が設けられていることを特徴としている。
【００１３】
請求項５に記載の発明によれば、貯湯タンク（１１、２１）内の湯温が必要給湯温度以上であれば蓄えられた給湯水を使い切ることが可能となる。従って、一日の給湯使用量を予め設定しておいて、電力料金の安い深夜時間帯に沸き上げ運転する熱源装置（２２）においては、深夜時間帯以外に沸き上げを行なう運転時間を少なくすることができる。これにより、省エネ・低維持費が図れる。
【００１４】
請求項６に記載の発明では、第２貯湯タンク（２１）内の中温水の給湯水を第１貯湯タンク（１１）に供給する中温水供給手段（１８）と、第１貯湯タンク（１１）内の給湯水を太陽熱集熱器（１２）に循環させて太陽熱集熱器（１２）で熱せられた給湯水を第１貯湯タンク（１１）内に蓄える制御を行なう集熱制御手段（１５）とが設けられ、この集熱制御手段（１５）は、第２貯湯タンク（２１）内の給湯水が所定の中温水領域に達したときに、給水手段（１３）からの給水を停止して中温水供給手段（１８）から中温水を供給するように制御することを特徴としている。
【００１５】
請求項６に記載の発明によれば、第２貯湯タンク（２１）内の中温水の給湯水を第１貯湯タンク（１１）側に供給することにより、第２貯湯タンク（２１）側に水道水が給水されるため、熱源装置（２２）が沸き上げ運転のときに中温水の給湯水よりも湯温の低い水道水を吸入して運転することでヒートポンプサイクルの効率が図れる。
【００１６】
請求項７に記載の発明では、熱源装置（２２）は、冷媒が二酸化炭素を用いられたヒートポンプサイクルであることを特徴としている。請求項７に記載の発明によれば、二酸化炭素を用いる熱源装置（２２）は、超臨界ヒートポンプサイクルであるため給湯水を高温（例えば、８５〜９０℃程度）にすることができるとともに、周知のフロン、代替フロンの冷媒を用いたヒートポンプサイクルよりも第２貯湯タンク（２１）の小型化が図れ、かつ経済性が優れる。
【００１７】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態による貯湯式給湯装置を図１および図２に基づいて説明する。図１は貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。本実施形態の貯湯式給湯装置は、図１に示すように、太陽熱により熱せられた給湯水を出湯する太陽熱給湯装置１０と、ヒートポンプサイクルからなる熱源装置であるヒートポンプユニット２２により沸き上げられた給湯水を出湯するヒートポンプ給湯装置２０と、これらの給湯装置１０、２０の少なくともいずれか一方を出湯する給湯水切換装置３０から構成している。
【００１９】
太陽熱給湯装置１０は、第１貯湯タンク１１、建物の屋根などに設置される太陽熱集熱器１２、第１貯湯タンク１１より太陽熱集熱器１２に流通させて第１貯湯タンク１１に戻す水回路を形成する循環水回路１７、および集熱制御手段である集熱制御装置１５から構成されている。第１貯湯タンク１１は、耐食性に優れた金属製（例えば、ステンレス製）のタンクであり、外周部に図示しない断熱材が配置されており、太陽熱により熱せられた給湯水を長時間に渡って保温することができるようになっている。
【００２０】
また、第１貯湯タンク１１は縦長形状であり、その底面には導入口１１ａが設けられ、この導入口１１ａには、第１貯湯タンク１１に水道水を導入する給水手段である給水配管１３が接続されている。この給水配管１３には温度検出手段である給水温センサ１３ａが設けられており、給水配管１３内の温度情報を後述する給湯水切換制御装置３５に出力するようになっている。なお、給湯水切換制御装置３５は後述する集熱制御装置１５に電気的に接続されており、給水配管１３内の温度情報を後述する集熱制御装置１５にも出力するようになっている。
【００２１】
一方、第１貯湯タンク１１の最上部には導出口１１ｂが設けられ、この導出口１１ｂには第１貯湯タンク１１内の給湯水を出湯するための給湯水出湯回路である導出管１６が接続されている。そして、導出口１１ｂの近傍には、第１貯湯タンク１１内の湯温Ｔ２を検出する出湯温度センサ１１ｅが設けられており、第１貯湯タンク１１内の湯温Ｔ２情報を後述する集熱制御装置１５に出力するようになっている。
【００２２】
また、導入口１１ａの近傍には、第１貯湯タンク１１内の水道水を吸入するための吸入口１１ｃが設けられ、第１貯湯タンク１１の上部には太陽熱集熱器１２で熱せられた給湯水を吐出するための吐出口１１ｄが設けられている。吸入口１１ｃと吐出口１１ｄとは、循環水回路１７に接続されている。循環水回路１７には、吸入口１１ｃから吸い込んだ水道水を太陽熱集熱器１２に循環させて吐出口１１ｄに戻す循環ポンプ１７ａが設けられており、後述する集熱制御装置１５により制御されるように電気的に接続されている。
【００２３】
太陽熱集熱器１２は、内部に日射により熱せられる水回路が形成されており、吸入口１１ｃから吸い込んだ水道水を流通させることで熱せられるようになっている。水回路の水温を検出する図示しない水温センサが設けられており、太陽熱集熱器１２の水温情報を後述する集熱制御装置１５に出力するようになっている。
【００２４】
集熱制御手段である集熱制御装置１５は、上述した循環ポンプ１７ａを制御するマイクロコンピュータであって、後述する給湯水切換制御装置３５に電気的に接続されている。そして、給水温センサ１３ａ、出湯温度センサ１１ｅ、図示しない水温センサからの温度情報および図示しない操作パネルからの操作信号を入力するようにしている。
【００２５】
次に、ヒートポンプ給湯装置２０は、第１貯湯タンク１１に並列に設置され、給湯水を蓄える第２貯湯タンク２１、ヒートポンプサイクルからなり第２貯湯タンク２１内の給湯水を循環させて沸き上げ運転する熱源装置であるヒートポンプユニット２２、第２貯湯タンク２１の下部から吸い込んだ水道水をヒートポンプユニット２２に循環させて、第２貯湯タンク２１の上部に戻す水回路を形成する循環水回路２３、および熱源制御装置２５から構成されている。
【００２６】
第２貯湯タンク２１は、第１貯湯タンク１１と同様に耐食性に優れた金属製（例えば、ステンレス製）のタンクであり、外周部に図示しない断熱材が配置されており、高温の給湯水を長時間に渡って保温することができるようになっている。また、第２貯湯タンク２１は縦長形状であり、その底面には導入口２１ａが設けられ、この導入口２１ａには第２貯湯タンク２１内に水道水を導入する給水配管１３が接続されている。
【００２７】
なお、この給水配管１３の上端には、導入される水道水の水圧が所定圧となるように調節するとともに、断水などにおける湯の逆流を防止する図示しない減圧逆止弁が設けられている。一方、第２貯湯タンク２１の最上部には導出口２１ｂが設けられ、この導出口２１ｂには第２貯湯タンク２１内の給湯水を導出するための給湯水出湯回路である導出管２６が接続されている。
【００２８】
なお、この導出管２６の経路途中には図示しない逃がし弁が配設された排出配管を接続しており、第２貯湯タンク２１内の圧力が所定圧以上に上昇した場合には、第２貯湯タンク２１内の給湯水を外部に排出して、第２貯湯タンク２１などにダメージを与えないようになっている。
【００２９】
そして、導入口２１ａの近傍には、第２貯湯タンク２１内の水道水を吸入するための吸入口２１ｃが設けられ、第２貯湯タンク２１の上部には、第２貯湯タンク２１内に湯を吐出する吐出口２１ｄが設けられている。吸入口２１ｃと吐出口２１ｄとは循環水回路２３で接続されており、循環水回路２３の一部は熱源装置であるヒートポンプユニット２２内に配置されている。
【００３０】
また、循環水回路２３のヒートポンプユニット２２内に配置された部分には、図示しない熱交換器が設けられており、吸入口２１ｃから吸入した第２貯湯タンク２１内の水道水を高温冷媒との熱交換により加熱し、吐出口２１ｄから第２貯湯タンク２１内に戻すことにより第２貯湯タンク２１内の給湯水を沸き上げることができるようになっている。
【００３１】
なお、本実施形態のヒートポンプユニット２２は、図示しない圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器などのヒートポンプサイクルを構成する冷媒機能部品からなる超臨界ヒートポンプである。この超臨界ヒートポンプとは、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクルを言い、例えば、二酸化炭素、エチレン、エタン、酸化窒素などを冷媒とするヒートポンプサイクルである。因みに、超臨界ヒートポンプによれば、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温（例えば、８５℃〜９０℃程度）の給湯水を沸き上げることができる。
【００３２】
また、ヒートポンプユニット２２は後述する熱源制御装置２５からの制御信号により作動するとともに、作動状態を熱源制御装置２５に出力するようになっている。さらに、第２貯湯タンク２１の上部外壁面には、第２貯湯タンク２１内の上部の湯温を検出する出湯温度センサ２１ｅが設けられており、導出口２１ｂから導出される湯温の温度情報を後述する熱源制御装置２５に出力するようになっている。
【００３３】
なお、第２貯湯タンク２１の外壁面には、図示しない複数の水位サーミスタが縦方向にほぼ等間隔に配置され、第２貯湯タンク２１内に満たされた水の各水位レベルでの温度情報を後述する熱源制御装置２５に出力するようになっている。これは、図示しない水位サーミスタからの温度情報に基づいて、第２貯湯タンク２１内上方の沸き上げられた給湯水と第２貯湯タンク２１内下方の沸き上げられる前の水との温度境界位置を検出できるようになっている。
【００３４】
熱源制御装置２５は、上記、ヒートポンプユニット２２を制御するマイクロコンピュータであって、後述する給湯水切換制御装置３５に電気的に接続されている。そして、給水温センサ１３ａ、出湯温度センサ２１ｅ、図示しない水位サーミスタからの温度情報および図示しない操作パネルからの操作信号を入力するようにしている。
【００３５】
なお、本実施形態のヒートポンプユニット２２は、電力料金が最も安い深夜時間帯（例えば、午後１０：００〜翌朝７：００）に沸き上げ運転を行なうとともに、その沸き上げ運転は、予め一日に使用する給湯使用量に応じた貯湯量を確保できるように、第２貯湯タンク２１内に高温の給湯水を蓄えられている。ただし、上記深夜時間帯以外において、予め設定した貯湯量を超過して使用したときは、沸き増し運転がなされるように設定されている。
【００３６】
次に本発明の要部となる給湯水切換装置３０について説明する。給湯水切換装置３０は、導出管１６の末端に設けられた第１流量調節弁３１、導出管２６の末端に設けられた第２流量調節弁３２、湯水混合手段である混合弁３３、およびこれらの弁を制御する給湯水切換制御装置３５から構成されており、第１貯湯タンク１１内の湯温Ｔ２に基づいて、第１貯湯タンク１１より出湯する給湯水および第２貯湯タンク２１より出湯する給湯水の少なくとも一方の給湯水を出湯するとともに、給湯栓から出湯する給湯温度が使用者の所望する給湯必要温度である設定温度になるように温度調節するものである。第１流量調節弁３１は第１貯湯タンク１１内の給湯水の出湯を開閉および流量調節する弁であり、第２流量調節弁３２は第２貯湯タンク２１内の給湯水の出湯を開閉および流量調節する弁である。
【００３７】
また、混合弁３３は、一方が水道水を流入する給水配管１３に接続され、もう一方が第１流量調節弁３１および第２流量調節弁３２の下流側に接続された三方弁であり、給水温センサ１３ａより検出される給水温度Ｔ１と給湯水の湯温（第１貯湯タンク１１内の湯温Ｔ２および第２貯湯タンク１１内の湯温）との温度情報に基づいて開口面積比を調節することにより、導出管１６、２６から出湯された高温の給湯水と給水配管１３から流入された水道水との混合比率を調節して使用者の所望する給湯必要温度である設定温度になるように温度調節している。
【００３８】
なお、混合弁３３の下流側には、末端に給湯栓（図示せず）、その途中に出湯温度を検出する出湯サーミスタ（図示せず）が設けられており、この出湯サーミスタの温度情報が給湯水切換制御装置３５に出力するようにして上記混合弁３３の温度調節をフィードバックするように構成している。また、本実施形態では、給湯個所を１ケ所で説明したが、これに限らず、第１流量調節弁３１および第２流量調節弁３２の下流側に複数の給湯栓や混合弁３３を設置しても良い。
【００３９】
給湯水切換制御装置３５は、第１流量調節弁３１、第２流量調節弁３２、および混合弁３３を制御するマイクロコンピュータであって、集熱制御装置１５および熱源制御装置２５に電気的に接続されている。さらに、給水温センサ１３ａ、出湯温度センサ１１ｅ、２１ｅからの温度情報および図示しない操作パネルからの操作信号を入力するようにしている。そして、給湯水切換制御装置３５には、第１流量調節弁３１および第２流量調節弁３２を制御する給湯水切換制御プログラムが設けられている。
【００４０】
次に、上記構成による貯湯式給湯装置の作動について説明する。まず、図示しない電源スイッチがオンされると、熱源制御装置２５は、ヒートポンプユニット２２を制御させて通常の温調給湯制御を行なう。この温調給湯制御は、深夜時間帯に達すると各サーミスタ（図示せず）、温度センサからの温度情報に基づいて、ヒートポンプユニット２２を作動させて第２貯湯タンク１１内の水道水を加熱して高温（例えば８５℃の湯）の給湯水を蓄えておく。従って、深夜時間帯終了後（例えば、午前７：００）には、一日に使用する給湯使用量に応じた貯湯量が第２貯湯タンク２１内に蓄えられている。
【００４１】
一方、太陽熱給湯装置１０は、図示しない電源スイッチがオンされていると、集熱制御装置１５により、例えば天気の良い日には、太陽熱集熱器１２に設けられた図示しない水温センサが所定温度以上に達すると循環ポンプ１７ａを作動させて、第１タンク１１内の水道水が太陽熱集熱器１２に循環され、この太陽熱集熱器１２で熱せられた給湯水が第１タンク１１内に蓄えられる。これにより、第１タンク１１内の湯温Ｔ２が太陽熱により温められる。なお、天気の悪い曇天および雨天などのときは、図示しない水温センサが所定温度以下であれば循環ポンプ１７ａは停止しており太陽熱集熱器１２に第１タンク１１内の水道水が循環されず湯温Ｔ２が上昇することはない。
【００４２】
そして、いずれかの給湯栓（図示せず）が開弁されると、給湯水切換装置３０における給湯水切換制御装置３５により、第１貯湯タンク１１に蓄えられた給湯水の湯温Ｔ２に基づいて、第１貯湯タンク１１より出湯する給湯水および第２貯湯タンク２１より出湯する給湯水の少なくとも一方の給湯水を出湯するように制御される。具体的には、図２に示す給湯水切換制御プログラムに基づいて制御される。
【００４３】
この制御プログラムを説明すると、図２に示すように、ステップ３５１にて、出湯温度センサ１１ｅより検出された第１貯湯タンク１１内の湯温Ｔ２が給湯設定温度Ｔｓより高いか否かを判定し、湯温Ｔ２が給湯設定温度Ｔｓより高ければ、ステップ３５２にて第１流量調整弁３１が開弁される。これにより、第１貯湯タンク１１内の給湯水が混合弁３３に流出され、混合弁３３により第１貯湯タンク１１から供給される給湯水と給水配管１３から供給される水道水とを混合させて給湯設定温度Ｔｓに温度調節されて給湯栓より給湯される。
【００４４】
また、ステップ３５１にて、湯温Ｔ２が給湯設定温度Ｔｓより低ければ、ステップ３５３にて、湯温Ｔ２が給水温度Ｔ１より高いか否かを判定し、湯温Ｔ２が給水温度Ｔ１より高ければ、ステップ３５４にて第１流量調整弁３１および第２調整弁３２がともに開弁され、かつ流量調節される。なお、この流量調節では、第２調整弁３２が第１流量調整弁３１から出湯する湯量が給湯設定温度Ｔｓ以上になるように調節されることにしている。これにより、第１貯湯タンク１１内の給湯水と第２貯湯タンク２１内の給湯水とが混合されて混合弁３３に流出され、混合弁３３により、さらに、給水配管１３から供給される水道水とを混合させて給湯設定温度Ｔｓに温度調節されて給湯栓より給湯される。従って、第１貯湯タンク１１側の給湯水を積極的に使用することができる。
【００４５】
そして、ステップ３５３にて、湯温Ｔ２が給水温度Ｔ１より低ければ、ステップ３５５にて第２流量調整弁３２が開弁される。これにより、第１貯湯タンク１１内の給湯水が混合弁３３に流出され、混合弁３３により第２貯湯タンク２１から供給される給湯水と給水配管１３から供給される水道水とを混合させて給湯設定温度Ｔｓに温度調節されて給湯栓より給湯される。
【００４６】
以上の第１実施形態の貯湯式給湯装置によれば、第１貯湯タンク１１に蓄えられた給湯水の湯温Ｔ２に基づいて、第１貯湯タンク１１より出湯する給湯水および第２貯湯タンク２１より出湯する給湯水の少なくとも一方の給湯水を出湯する給湯水切換装置３０を有することにより、天気の良い日には、太陽熱集熱器１２で熱せられた給湯水を出湯することでヒートポンプユニット２２の沸き上げの総運転時間が大幅に短縮されるため省エネ・低維持費が図れる。
【００４７】
しかも、太陽熱を利用することのできない天気の悪い日には、ヒートポンプサイクルからなるヒートポンプユニット２２で沸き上げられた給湯水を出湯できるため給湯機能における快適性が損なわれることはない。具体的に、第１貯湯タンク１１に蓄えられた給湯水の湯温Ｔ２が必要給湯温度Ｔｓよりも高いときに、第１貯湯タンク１１側の給湯水が出湯するように制御することにより、第１貯湯タンク１１側の給湯水を優先して出湯することでヒートポンプユニット２２の沸き上げの総運転時間が短縮できる。
【００４８】
また、湯温Ｔ２が給水温度Ｔ１より高く、かつ必要給湯温度Ｔｓよりも低いときに、第１貯湯タンク１１側の給湯水と第２貯湯タンク２１とが出湯するように制御するとともに、第１貯湯タンク１１側を積極的に流量を多くするように制御することにより、第２貯湯タンク２１側の給湯水の出湯を少なくすることができるためヒートポンプユニット２２の沸き上げの総運転時間が短縮できる。
【００４９】
さらに、湯温Ｔ２が給水温度Ｔ１より低いときに、第２貯湯タンク２１側の給湯水が出湯するように制御することにより、太陽熱を利用することのできない天気の悪い日、および太陽熱を利用した給湯装置側の停止していることを容易に検知するとともに、ヒートポンプユニット２２で沸き上げられた給湯水を出湯できるため給湯機能における快適性が損なわれることはない。
【００５０】
また、ヒートポンプユニット２２は、冷媒が二酸化炭素を用いられたヒートポンプサイクルであることにより、二酸化炭素を用いるヒートポンプユニット２２は、超臨界ヒートポンプサイクルであるため給湯水を高温（例えば、８５〜９０℃程度）にすることができるとともに、周知のフロン、代替フロンの冷媒を用いたヒートポンプサイクルよりも第２貯湯タンク２１の小型化が図れ、かつ経済性が優れる。
【００５１】
なお、第１流量調整弁３１および第２流量調整弁３２の下流側に混合弁３３を設けることにより、第１、第２貯湯タンク１１、２１内の湯温が給湯設定温度Ｔｓ以上であれば蓄えられた給湯水を使い切ることが可能となる。従って、一日の給湯使用量を予め設定しておいて、電力料金の安い深夜時間帯に沸き上げ運転するヒートポンプユニット２２においては、深夜時間帯以外に沸き上げを行なう運転時間を少なくすることができる。これにより、省エネ・低維持費が図れる。
【００５２】
（第２実施形態）
ところで、第２貯湯タンク２１は、導出管２６より第２貯湯タンク２１内の給湯水が出湯すると、給水配管１３より水道水が流入されて、時間の経過とともに、第２貯湯タンク２１中央部近傍の湯温が低下（これを中温水と称している）してくる。このときに予想される給湯負荷に対して貯湯熱量が不足していると判定されたときにはヒートポンプユニット２２が深夜時間帯以外であっても沸き上げ運転を行なうようになっている。
【００５３】
このようなときは、ヒートポンプユニット２２に吸入される給水温度は水道水よりも高温であるためヒートポンプサイクルの効率を低下するという問題がある。そこで、本実施形態では、この中温水を第１貯湯タンク１１側に供給するように構成したものである。具体的には、図３に示すように、第２貯湯タンク２１中央部から第１貯湯タンク１１の下方部に向けて中温水供給手段である供給配管を設けるとともに、第１貯湯タンク１１側の給水配管１３に開閉弁１３ｂを設けたものである。
【００５４】
そして、第２貯湯タンク２１中央部には、中央部の湯温を検出する水温センサ２１ｆを設けるとともに、その水温センサ２１ｆの温度情報が熱源制御装置２５に入力するように電気的に接続されている。なお、開閉弁１３ｂは集熱制御装置１５に電気的に接続され、水温センサ２１ｆの温度情報に基づいて開閉制御が行なわれる。因みに、水温センサ２１ｆより検出された第２貯湯タンク２１中央部の湯温が所定温度以下となったときに開閉弁１３ｂが開弁されるようにしている。
【００５５】
これにより、第１貯湯タンク２１内の湯温Ｔ２が給水温度Ｔ１以上のときに、第１貯湯タンク２１内の給湯水が導出管１６より出湯するときに、開閉弁１３ｂが閉弁され、第２貯湯タンク２１内から中温水が供給される。従って、第２貯湯タンク２１内には給水配管１３から水道水を流入させることができる。
【００５６】
以上の構成による貯湯式給湯装置によれば、第２貯湯タンク２１内の中温水の給湯水を第１貯湯タンク１１側に供給することにより、第２貯湯タンク２１側に水道水が給水されるため、ヒートポンプユニット２２）が沸き上げ運転のときに中温水の給湯水よりも湯温の低い水道水を吸入して運転することでヒートポンプサイクルの効率が図れる。
【００５７】
（他の実施形態）
以上の実施形態では、太陽熱給湯装置１０において、第１貯湯タンク１１内の給湯水を直接太陽熱集熱器１２に循環させるように構成したが、これに限らず、図４に示すように、第１貯湯タンク１１内に熱交換器１９を配設させるとともに、この熱交換器１９と太陽熱集熱器１２とを循環する循環水回路１７内に不凍液を熱媒体として用いて第１貯湯タンク１１内の水道水と熱交換させる構成でも良い。これによれば冬季に循環水回路１７内の凍結防止のための水抜きが不要となる。これにより、省エネが図れる。
【００５８】
また、以上の実施形態では、給湯水切換装置３０を二つの流量調整弁３１、３２で構成したが、これに限らず、図５に示すように、切換弁３４を設けても良い。ただし、このときには第１貯湯タンク１１内の湯温Ｔ２が給湯設定温度Ｔｓよりも高いときに第１貯湯タンク１１側の給湯水を出湯させ、湯温Ｔ２が給湯設定温度Ｔｓよりも低いときに第２貯湯タンク２１側の給湯水を出湯させると良い。
【００５９】
また、以上の実施形態では、冷媒に二酸化炭素を用いたヒートポンプユニット２０を熱源装置として説明したが、これに限らず、フロン、代替フロンなどの冷媒を用いる一般的なヒートポンプサイクルでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１実施形態における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態における給湯水切換制御装置３５の給湯水切換制御プログラムの制御処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【図４】他の実施形態における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【図５】他の実施形態における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６１】
１１…第１貯湯タンク
１２…太陽熱集熱器
１３…給水配管（給水手段）
１５…集熱制御装置（集熱制御手段）
１８…供給管（中温水供給手段）
２１…第２貯湯タンク
２２…ヒートポンプユニット（熱源装置）
３０…給湯水切換装置
３３…混合弁（湯水混合手段）
【図１】
2005134077.tif 000003
【図２】
2005134077.tif 000004
【図３】
2005134077.tif 000005
【図４】
2005134077.tif 000006
【図５】
2005134077.tif 000007