(57)【要約】【課題】太陽電池及び／又は燃料電池によって発電したＣＯ２を発生しないクリーンな電力によって上水を加温し、それによる温水を温水使用場所へ供給する温水供給システムを提供する。【解決手段】温水供給システム１００は、集合住宅や病院など複数の部屋を有する建築施設に設置され、太陽電池１、燃料電池２によって発生させた電力を第一，第二のリチウムイオン電池３，４に貯える。熱媒体水槽６内には、リチウムイオン電池３，４の電力によって熱媒体水槽６内の水を加温する加温用ヒータ９，１０が接続され、これによって加温された熱媒体水槽６内の熱媒体６００が浴槽、台所、洗面所等の温水使用場所５へ供給される。また、燃料電池２が発生した温水は、熱媒体水槽６内に設置された熱交換器１９に供給され、熱媒体水槽６内の水の加温に利用される。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
集合住宅や病院など複数の温水使用場所を有する建築施設に設置される温水供給システムにおいて、
ＣＯ２を生成しない発電装置である太陽電池及び／又は燃料電池と、
前記太陽電池及び／又は燃料電池によって発生させた電力を貯える蓄電池と、
前記蓄電池に貯えられた電力によって熱媒体を加温する加温用ヒータと、そして、
加温された前記熱媒体の熱によって飲料その他に用いる上水を加温する熱交換器と、
を備え、
前記太陽電池及び／又は燃料電池によって発生させた電力を一旦前記蓄電池に貯え、当該蓄電池からの電力によって前記加温用ヒータを発熱させて前記熱媒体を加温すると共に前記熱交換器を介して飲料その他に用いる前記上水を加温することによって温められた上水を前記温水使用場所へ供給するようにしたことを特徴とする温水供給システム。
【請求項２】
請求項１に記載の温水供給システムにおいて、
前記熱媒体は水であり、前記建築施設の最上階又は屋上、屋根等の上に配置された貯水槽に貯えられると共に、前記加温用ヒータによって加温された当該熱媒体を床暖房、室内乾燥機、風呂の追い炊き用の熱源として前記温水使用場所に供給し、放熱後の熱媒体は再び前記貯水槽に戻って循環するようにしたことを特徴とする温水供給システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の温水供給システムにおいて、
前記燃料電池による発電の際に発生する熱は前記熱媒体を加温するための補助加温用の熱源として利用すると共に、前記燃料電池によって発電を行う際に生成される水は前記熱媒体又はトイレ用等の水として利用することを特徴とする温水供給システム。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の温水供給システムにおいて、
前記温水使用場所に循環供給される熱媒体は電動ポンプにより供給されると共に、停電時には水頭差によって前記熱媒体を前記建築施設内の特定のトイレ、床暖房、室内乾燥機、風呂にのみ供給するようにしたことを特徴とする温水供給システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の温水供給システムにおいて、
停電時には前記太陽電池及び／又は燃料電池によって発生させた電力をＤＣ／ＡＣコンバータを介して商用電源に共通の交流電源として前記建築施設内の特定のコンセントにのみ供給するようにしたことを特徴とする温水供給システム。
【請求項６】
請求項２から５のいずれか１項に記載の温水供給システムにおいて、
前記熱媒体が貯えられた前記貯水槽から前記加温ヒータによって加温された熱媒体を温水使用場所に供給するための送り配管と、
温水使用場所であるトイレ、床暖房、室内乾燥機、風呂に熱を供給して熱交換した後の熱媒体を前記熱媒体槽へ循環させる戻り配管と、
前記熱交換器によって加温された前記上水を温水使用場所に供給する加温上水配管と、
を備え、
前記送り配管、前記戻り配管及び前記加温上水配管は断熱材によって形成された断熱配管内に収容された状態で布設され、それによって前記送り配管、前記戻り配管及び前記加温上水配管内を流れる熱媒体及び上水の温度が低下しないようにしたことを特徴とする温水供給システム。
【請求項７】
請求項２から６のいずれか１項に記載の温水供給システムにおいて、
前記加温用ヒータによって加温された当該熱媒体を床暖房、室内乾燥機、風呂の追い炊き用の熱源として温水使用場所に供給するための前記送り配管の所定箇所に温度検出器及びバルブを設けると共に、前記温度検出器によって計測された前記熱媒体の温度が所定温度よりも低下した場合には前記バルブを開いて前記熱媒体を流通させる制御手段を設け、前記温水使用場所に供給される熱媒体の温度が所定温度以下に低下しないようにしたことを特徴とする温水供給システム。
【請求項８】
請求項１から８のいずれか１項に記載の温水供給システムにおいて、
電力を発生する前記太陽電池の太陽光パネルは、所定間隔を隔てて複数段に配置されると共に、最下段の太陽光パネルよりも上部側に配置される太陽光パネルにはそのすぐ下に配置された太陽光パネルに太陽光を照射させるための光拡散レンズが複数箇所に配置されてなることを特徴とする温水供給システム。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の温水供給システムにおいて、
前記電力を発生する前記太陽電池の太陽光パネルには光ファイバを介して太陽光を照射するようにしたことを特徴とする温水供給システム。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか１項に記載の温水供給システムにおいて、
前記電力を発生する前記太陽電池の太陽光パネルは、その側端部をヒンジによって前記建築施設に設けられた窓枠の外側に配置することにより外側に開くことができるようにしたことを特徴とする温水供給システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、台所、洗面所、浴槽等のように温水を使用する温水使用場所へ温水を供給する温水供給システムに関し、特に、太陽電池及び／又は燃料電池のようなＣＯ２を発生させない発電装置によって温水や暖房などを提供することが可能な温水供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
住宅の浴槽、洗面所、台所等に温水を供給する場合、従来、ガスをエネルギー源とする給湯器が主に用いられていた。また、太陽熱を利用して光熱費の低減を図った太陽熱集熱器も従来から用いられている。しかし、給湯器のようにガスを燃焼させると二酸化炭素（ＣＯ２）が発生し、地球環境を悪化させることになる。そこで、近年、化石燃料を極力用いない地球温暖化に配慮した温水供給システムが求められている。かかる温水供給システムにおいてクリーンなエネルギー源として注目されているのが太陽電池や燃料電池であり、これらを利用した温水供給システムが注目されている。
【０００３】
従来の太陽電池を利用した温水供給システムは、例えば特許文献１に示されるように、水道等の水源と温水使用箇所（台所、洗面所、浴槽等）との間に圧縮機が接続された第一の熱交換器と太陽熱集熱器が接続された第二の熱交換器を直列に設置して水を流通させ、第一の熱交換器の出側には太陽電池の出力によって駆動されるヒータを設け、温水使用箇所に供給する温水を圧縮機、ヒータ及び太陽熱集熱器で加温させるものであった。
【０００４】
また、燃料電池を利用した温水供給システムは、例えば特許文献２に示されるように、給湯器に貯湯槽を接続し、この貯湯槽に水が巡回するように設置された配管の途中に熱交換器を配設し、燃料電池を構成している燃料電池スタックや改質器からの熱を上記熱交換器の一次側に導き、その二次側より回収した温水を貯湯槽へ導き、更には給湯器へ導くものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１５５２９５号公報
【特許文献２】特開２００７−２８４０１０号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来の温水供給システムは、特許文献１に示される構成の場合、主として太陽熱が利用され、太陽電池を駆動源としたヒータによる加温は補助的なものであった。また、特許文献１に示される構成の場合、燃料電池からの流体の熱を利用して熱交換を行うもので、燃料電池で発電した電力は主として他で利用して、ヒータを加温するために使用するものではなかった。
【０００７】
そこで、本考案の目的は、太陽電池及び／又は燃料電池によって発電したＣＯ２を発生しないクリーンな電力によって上水を加温し、それによる温水を温水使用場所へ供給する温水供給システムを提供することにある。
また、本考案は、災害発生等の緊急時にも温水を使用可能な温水供給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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の本考案は、集合住宅や病院など複数の温水使用場所を有する建築施設に設置される温水供給システムにおいて、ＣＯ２を生成しない発電装置である太陽電池及び／又は燃料電池と、太陽電池及び／又は燃料電池によって発生させた電力を貯える蓄電池と、蓄電池に貯えられた電力によって熱媒体を加温する加温用ヒータと、そして、加温された熱媒体の熱によって飲料その他に用いる上水を加温する熱交換器と、を備え、太陽電池及び／又は燃料電池によって発生させた電力を一旦蓄電池に貯え、当該蓄電池からの電力によって加温用ヒータを発熱させて熱媒体を加温すると共に熱交換器を介して飲料その他に用いる上水を加温することによって温められた上水を温水使用場所へ供給するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するため請求項２に記載の本考案は、請求項１に記載の温水供給システムにおいて、熱媒体は水であり、建築施設の最上階又は屋上、屋根等の上に配置された貯水槽に貯えられると共に、加温用ヒータによって加温された当該熱媒体を床暖房、室内乾燥機、風呂の追い炊き用の熱源として温水使用場所に供給し、放熱後の熱媒体は再び貯水槽に戻って循環するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するため請求項３に記載の本考案は、請求項１又は２に記載の温水供給システムにおいて、燃料電池による発電の際に発生する熱は熱媒体を加温するための補助加温用の熱源として利用すると共に、燃料電池によって発電を行う際に生成される水は熱媒体又はトイレ用等の水として利用することを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するため請求項４に記載の本考案は、請求項２又は３に記載の温水供給システムにおいて、温水使用場所に循環供給される熱媒体は電動ポンプにより供給されると共に、停電時には水頭差によって熱媒体を建築施設内の特定のトイレ、床暖房、室内乾燥機、風呂にのみ供給するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するため請求項５に記載の本考案は、請求項１から４のいずれか１項に記載の温水供給システムにおいて、停電時には太陽電池及び／又は燃料電池によって発生させた電力をＤＣ／ＡＣコンバータを介して商用電源に共通の交流電源として建築施設内の特定のコンセントにのみ供給するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成するため請求項６に記載の本考案は、請求項２から５のいずれか１項に記載の温水供給システムにおいて、熱媒体が貯えられた貯水槽から加温ヒータによって加温された熱媒体を温水使用場所に供給するための送り配管と、温水使用場所であるトイレ、床暖房、室内乾燥機、風呂に熱を供給して熱交換した後の熱媒体を熱媒体槽へ循環させる戻り配管と熱交換器によって加温、
を備え、送り配管、戻り配管及び加温上水配管は断熱材によって形成された断熱配管内に収容された状態で布設され、それによって送り配管、戻り配管及び加温上水配管内を流れる熱媒体及び上水の温度が低下しないようにしたことを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するため請求項７に記載の本考案は、請求項２から６のいずれか１項に記載の温水供給システムにおいて、加温用ヒータによって加温された当該熱媒体を床暖房、室内乾燥機、風呂の追い炊き用の熱源として温水使用場所に供給するための送り配管の所定箇所に温度検出器及びバルブを設けると共に、温度検出器によって計測された熱媒体の温度が所定温度よりも低下した場合にはバルブを開いて熱媒体を流通させる制御手段を設け、温水使用場所に供給される熱媒体の温度が所定温度以下に低下しないようにしたことを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するため請求項８に記載の本考案は、請求項１から８のいずれか１項に記載の温水供給システムにおいて、電力を発生する太陽電池の太陽光パネルは、所定間隔を隔てて複数段に配置されると共に、最下段の太陽光パネルよりも上部側に配置される太陽光パネルにはそのすぐ下に配置された太陽光パネルに太陽光を照射させるための光拡散レンズが複数箇所に配置されてなることを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成するため請求項９に記載の本考案は、請求項１から８のいずれか１項に記載の温水供給システムにおいて、電力を発生する太陽電池の太陽光パネルには光ファイバを介して太陽光を照射するようにしたことを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成するため請求項１０に記載の本考案は、請求項１から８のいずれか１項に記載の温水供給システムにおいて、電力を発生する太陽電池の太陽光パネルは、その側端部をヒンジによって建築施設に設けられた窓枠の外側に配置することにより外側に開くことができるようにしたことを特徴とする。
【考案の効果】
【００１８】
本考案に係る温水供給システムによれば、太陽電池及び／又は燃料電池によって発電したＣＯ２を発生しないクリーンな電力によって上水を加温し、それによる温水を温水使用場所へ供給することができるという効果がある。
また、本考案に係る温水供給システムによれば、災害発生等の緊急時にも温水を提供できると共に、熱媒体である加温された水によって床暖房や乾燥機などを動作させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本考案に係る温水供給システムの第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】太陽電池を構成している太陽光パネルの設置例を示す図である。
【図３】配管ユニットの構成を示す断面図である。
【図４】温水供給システムの動作を説明するフローチャートである。
【図５】本考案に係る温水供給システムの第２の実施形態を示すブロック図である。
【考案を実施するための形態】
【００２０】
太陽電池及び／又は燃料電池によって発電したＣＯ２を発生しないクリーンな電力によって上水を加温し、それによる温水を温水使用場所へ供給するという目的を、ＣＯ２を発生しない太陽電池及び／又は燃料電池によって発電した電力を電源及び／又はエネルギー源として熱媒体水槽内の媒体を加温し、これを浴槽、台所、洗面所等、或いは床暖房等の温水使用場所へ供給することにより達成した。
【００２１】
以下、本考案に係る温水供給システムについて、好ましい一実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は、本考案に係る温水供給システムの第１の実施形態を示すブロック図である。
【００２２】
［温水供給システムの全体の構成］
図示された温水供給システム１００は、概略として、ＣＯ２を生成しない発電装置であって太陽光エネルギーを電気に変換する太陽電池１と、ＣＯ２を生成しない発電装置であって水素と酸素の化学反応を利用して電気と熱を作り出す燃料電池２と、太陽電池１によって発電された電力を蓄電する第一のリチウムイオン電池（蓄電池）３と、燃料電池２によって発電された電力を蓄電する第二のリチウムイオン電池（蓄電池）４と、上水を加温して浴槽、台所、洗面所等の温水使用場所５で使用される温水とするための熱媒体（水）６００を貯留する熱媒体水槽（貯水槽）６と、熱媒体水槽６内の熱媒体（水）６００を温水使用場所５へ温水を供給する第一の送湯管（送り配管）７と、第一の送湯管７の途中に設けられた第一のポンプ８と、熱媒体水槽６内に設置されて第一のリチウムイオン電池３を電源にして熱媒体水槽６内の熱媒体６００を加温する第一の加温用ヒータ９と、熱媒体水槽６内に設置されて第二のリチウムイオン電池４を電源にして熱媒体水槽６内の熱媒体６００を加温する第二の加温用ヒータ１０と、燃料電池２による発電の際に生成される温度の高い水（以下「反応水」という。）を利用して熱交換を行う熱交換器１１と、熱交換器１１によって上水を加温（補助加温）するための熱交換槽１２と、熱交換槽１２から熱媒体水槽６に向けて配管された第二の送湯管（送り配管）１３と、第二の送湯管１３の途中に設けられた第二のポンプ１４と、熱交換槽１２に導入された反応水を配管３８を介して貯留する温水槽１５と、温水槽１５内に貯留された反応水をトイレ用の水として各トイレに供給するための配管１６と、配管１６の途中に設けられた第三のポンプ１７と、温水供給システム１００の全体を制御するコントローラ（制御手段）１８と、熱交換槽１２内で加温された上水を第二の送湯管１３を介して熱媒体水槽６内に導入し熱媒体水槽６内の熱媒体６００を補助加温する熱交換器１９と、熱交換槽１２内で加温された上水を熱交換器１９を介して温水使用場所５へ供給するための第三の送湯管（加温上水配管）２０と、床暖房、室内乾燥機、風呂等の温水使用場所５で熱交換された後の熱媒体６００を当該温水使用場所５から熱媒体水槽６へ戻すための戻り配管７０とを備えている。ここで、温水供給システム１００において熱媒体６００は取り扱いが容易な「水」を使用している。
【００２３】
また、熱交換器１１は、燃料電池２における反応水を排出するために燃料電池２に備えられた反応水出口に接続される配管３７と、熱交換槽１２内において熱交換した反応水を温水槽１５に導く配管３８とが配設され、熱媒体水槽６及び熱交換槽１２にはそれぞれ上水を供給するための配水管７１，７２が配設されている。配管７１は、水道管から直接又は図示しない上水槽を介して各部屋に配管されて上水を供給すると共に、途中で分岐されて熱媒体水槽６へ熱媒体６００となる水（上水）を供給するようになっている。なお、熱媒体水槽６への上水の供給は、例えば、熱媒体水槽６内の熱媒体６００である水の水位が所定の水位以下に下がった場合に後述するセンサ７３がそれを検知して配管７１に設けられた図示しないバルブを開いて自動供給するように制御する制御機構をコントローラ１８内に設けることによって自動的に行われるようになっている。もちろん、図示しないバルブを手動で開閉させることで水位を調整するようにすることもできる。また、配管７２は、水道管から直接又は図示しない上水槽を介して熱交換槽１２内に上水を供給する。熱交換槽１２内に貯留された上水は、熱交換器１１によって加温（補助加温）されて第二の送湯管１３を介して熱媒体水槽６内に貯留された熱媒体６００内に導入されて熱媒体６００によって加温され、さらに第三の送湯管２０によって浴槽、台所、洗面所等の温水使用場所５に供給されるようになっている。なお、熱媒体水槽６及び熱交換槽１２には、その水位を検出するセンサ７３，７４が設けられている。また、停電時等にＡＣ１００Ｖ又はＡＣ２００Ｖの交流電源が使用できるようにする電圧・電流変換器７５が設けられている。さらに、第一の送湯管７の所定箇所には、管内の温度を検出する温度検出器７７及び熱媒体６００の流通を制御するバルブ７８が設けられている。なお、熱媒体水槽６、熱交換槽１２及び温水槽１５には、図示していない蓋が設けられている。
【００２４】
熱媒体水槽６は、例えば、建築施設の最上階又は屋上、屋根等の上に配置されると共に、加温用ヒータ９，１０によって加温された熱媒体６００を、例えば、建築施設の各部屋に設置された床暖房、室内乾燥機、風呂の追い炊き用の熱源として温水使用場所５へ供給されるようになっている。例えば、温水使用場所５が部屋内の床暖房である場合、放熱後の熱媒体６００は戻り配管７０を介して再び熱媒体水槽６に戻され、温水使用場所５と熱媒体水槽６との間を循環するようになっている。また、加温用ヒータ９，１０によって加温された熱媒体６００は、非常時にトイレ用の水として所定のトイレへ供給されるように配管されている。熱媒体６００の温度は、例えば、約７５℃〜８５℃程度に加温する。なお、熱媒体水槽６及び熱交換槽１２は、耐腐食性等に優れるステンレス等の金属により製造されており、その外面は保温のための断熱材３０，３１によって覆われている。また、図１においては、温水槽１５に断熱材を設けていないが、設けることが望ましい。また、上水は直接水道管によって供給するように構成することもできるが、図示しない上水槽内に所定量の上水を一旦貯留し、そこから配管７１，７２を介して供給するように構成することもできる。
【００２５】
［太陽電池の構成］
太陽電池１は、平面上に配置した複数の太陽光パネルを直列接続及び並列接続する組み合わせによって１２Ｖ又は２４Ｖの所望の直流出力電力を得る仕様になっている。その出力電力は、熱媒体水槽６内の水を、例えば、４０℃以上に加温できる程度の電力供給を第一，第二の加温用ヒータ９，１０に対して行える電力容量以上となる。ちなみに、太陽電池１の発電能力は９ｍ２の設置面積において約１ｋＷの出力電力を得ることができる。太陽電池１は、住宅、オフィス、病院、ビルディング等の建築施設の屋上、屋根等の日照時間が最も長くなる場所に設置することが好ましい。ここで、本実考案では、太陽電池１の発電効率を向上させるため、その太陽光パネルの配置に工夫を凝らしている。その詳細について、以下に図を示して説明する。
【００２６】
図２は、太陽電池１を構成している太陽光パネルの設置例を示し、（ａ）は太陽光パネルを二段に設けたタイプ、（ｂ）は太陽光パネルを屋内に設置したタイプ、（ｃ）は太陽光部屋内に設置したタイプである。図２（ａ）の構成について説明すると、複数の太陽光パネルを上下方向に間隔を設けて二段にして屋根２６等に設置する構成とし、支持台３３に取り付けられた上段の太陽光パネル２１のそれぞれは下段の太陽光パネル２２の隣接部分に配置し、太陽光パネル２１の相互間に対応する太陽光パネル２２の真上に凹レンズ等による光拡散レンズ２３を配置し、支持台３３の光拡散レンズ２３に対向する部位に円錐形状等の開口３７を設けたものである。光拡散レンズ２３は、入射光を下側の太陽光パネル２２の受光面の全域にわたるように拡散させて照射可能な特性を有している。このような構成により、太陽光パネルを二段に配置した場合でも、下段の太陽光パネル２２に太陽光を照射することが可能になる。
【００２７】
図２（ｂ）の構成は、太陽電池１を屋外に設置したくない又は設置できない等の事情がある場合に対応させたものであり、例えば、天井裏２４に複数の太陽光パネル２５が設置され、屋根２６上に太陽光を集光する光補集装置２７を設置し、光補集装置２７と太陽光パネル２５との間に光ファイバ２８を配設し、太陽光パネル２５の受光面上に光ファイバ２８の出射光を拡散する光拡散層３４を設けたものである。
【００２８】
図２（ｃ）の構成は、特に、集合住宅の住戸に太陽電池１を設置するのに適している。この場合、太陽電池１は、日当たりの良い南向きの窓枠２９に取り付けるのが好ましく、その縦方向のサイズは窓３６の窓枠２９とほぼ等しくしている。太陽電池１の横方向のサイズは、部屋に光が入らなくともよければ最大で窓の幅の長さにすることができる。好ましい一実施形態を説明すると、図２（ｃ）に示すように、２枚の太陽光パネル２２の側端部にヒンジ３５を設け、このヒンジ３５によって窓枠の外側に配置し、２枚の太陽光パネル２２を外側へ開閉したときに受光面に太陽光が照射される構成である。また、室内に採光したい場合には太陽光パネル２２を外側へ開くことで室内に太陽光を導くことができる。
【００２９】
［その他の構成］
燃料電池２は、燃料電池２は、固体分子形（ＰＥＦＣ）、固体酸化物形（ＳＯＦＣ）、リン酸形（ＰＡＦＣ）等があるが、ここでは住宅用等に適しているとされるＰＥＦＣを採用している。この燃料電池２の動作原理は、燃料改質器によって都市ガスから水素を生成し、この水素と空気中の酸素とを化学反応させて直接に電気を発電し、更に温水（Ｈ２Ｏ）を発生させるものである。
【００３０】
また、第二のリチウムイオン電池３，４は、メモリ効果を持たない、同じサイズなら他の電池に比べて蓄電容量が大きい等の特徴を有することから採用しているが、他の動作原理や他の電池構造等に基づいた二次電池であってもよい。
【００３１】
［配管ユニットの構成］
温水使用場所５まで布設されている第三の送湯管２０と第一の送湯管７及び戻り配管７０は、布設距離が長くなり熱媒体水槽６から離れれば離れるほど湯温が低下する。そこで、本実施形態では、第三の送湯管２０と第一の送湯管７及び戻り配管７０をまとめて１つの配管ユニット４０にして保温を図ることとしている。図３は配管ユニット４０の構成を示す断面図である。配管ユニット４０は、概略として、第三の送湯管２０と第一の送湯管７及び戻り配管７０を内装可能とされていると共に、各管の相互間には各管を位置決め及び固定するためのスペーサ４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃが配設され、その外側には熱伝導性を有する充填材４２が充填され、更に、充填材４２並びに第三の送湯管２０と第一の送湯管７及び戻り配管７０を覆うようにして外周に保温材４３を被覆した構成となっている。これにより、熱媒体６００によって加温されて第三の送湯管２０によって供給される上水の温度を下げることなく温水使用場所５まで供給することができる。また、第一の送湯管７によって床暖房、室内乾燥機、風呂の追い炊き用の熱源として温水使用場所５へ供給される熱媒体６００（温水）を温度が保たれた状態で当該温水使用場所５へ供給することができる。さらに、戻り配管７０によって放熱後の熱媒体６００を熱媒体水槽６まで戻すまでの間に他の配管を流通する上水及び熱媒体６００が有する熱によって加温乃至保温された状態で熱媒体水槽６まで戻されることになるので第一の加温用ヒータ９の消費電力を抑えることができる。なお、上水は本温水供給システム１００における第三の送湯管２０によって各部屋に配管されている以外にも配管７１によって水道管から直接又は図示しない上水槽を介して各部屋に配管されている。そして、それらの配管からの流量を調整可能に連結して１つの蛇口から流出可能とすれば、利用者が流量を調整することで適度な温度の上水を使用することが可能となる。
【００３２】
ＤＣ／ＡＣコンバータである電圧・電流変換器７５は、太陽電池１及び／又は燃料電池２が発生した直流電力を停電時等に出力電圧がＡＣ１００Ｖ又はＡＣ２００Ｖで、且つ５０又は６０Ｈｚの周波数の交流電源に変換して温水供給システム１００が設置されている建物の特定のコンセントにのみプラグ７６を介して供給することができるようにするもので、図示しないインバータ、電圧調整器等を備えて構成されていると共に、停電復帰時に対する安全対策が講じられている。
【００３３】
一方、コントローラ１８は、加温用ヒータ９によって加温された熱媒体６００を床暖房、室内乾燥機、風呂の追い炊き用の熱源として温水使用場所５に供給するための第一の配管７に設けられた所定箇所に温度検出器７７によって計測された熱媒体６００の温度が所定温度、例えば６５℃乃至５５℃、よりも低下した場合にはバルブ７８を開いて熱媒体６００を流通させる制御を行うようになっている。すなわち、温度検出器７７は一定時間ごとに熱媒体６００の温度を計測し、計測した温度データをコントローラ１８に送るようになっている。そして、コントローラ１８では送られてきた温度データに基づいて予め設定された設定温度と比較し、温度検出器７７から送られてきた温度データが設定温度（例えば６５℃乃至５５℃以下）になった場合にはバルブ７８を開いて高温（例えば、７５℃乃至８５℃）の熱媒体６００を循環させる。熱媒体６００が流通せずに停滞した状態が長く続くと第一の送湯管７内の熱媒体６００の温度が次第に低下することになるが、このような構成とすることによって温水使用場所５に供給される熱媒体６００の温度が低下して床暖房、室内乾燥機、風呂の追い炊きの実行が遅れることを防止することができる。
【００３４】
［温水供給システム１００の動作］
次に、上述した温水供給システム１００の動作について説明する。図４は、温水供給システムの動作を説明するフローチャートである。ここで、太陽電池１及び燃料電池２は、第一，第二のリチウムイオン電池３，４を充電可能な状態にあるとする。利用者はコントローラ１８の電源スイッチ３２をＯＮにし（Ｓ５１：Ｙｅｓ）、温水供給システム１００の動作を開始させる。コントローラ１８は、配水管７１，７２に設けられている図示しないバルブを制御し、水道水等の上水が設定レベルになるまで配管７１，７２を通して熱媒体水槽６及び熱交換槽１２に熱媒体６００となる水及び反応水によって熱交換を行うための水を給水する（Ｓ５２）。同時にコントローラ１８は、第一，第二のリチウムイオン電池３，４の電池容量をチェックする（Ｓ５３）。電池容量が不足している場合（Ｓ５１：Ｎｏ）には、太陽電池１及び燃料電池２によって所定容量になるまで充電する（Ｓ５４、Ｓ５５）。また、第二のリチウムイオン電池４に対する充電は燃料電池２によって行われる。
【００３５】
第一，第二のリチウムイオン電池３，４の少なくとも一方の電池容量が十分であれば、コントローラ１８は、第一，第二の加温用ヒータ９，１０への通電を開始し（Ｓ５６）、これらのヒータ９，１０を加熱させる。これによって熱媒体水槽６内の熱媒体６００は加温され、以後、設定温度を維持するようにコントローラ１８によって第一，第二の加温用ヒータ９，１０のＯＮ／ＯＦＦ制御が行われる（Ｓ５７）。その後、浴槽、台所、洗面所等又は床暖房、室内乾燥機、風呂の追い炊き用の熱源としていずれかの温水使用場所５で図示しない水栓等が開通（開栓）すると（Ｓ５８：Ｙｅｓ）、その送湯管に設けられているポンプが稼働する。例えば、第一の送湯管７に接続された水栓等が開けられることにより管路が開通状態になると、コントローラ１８は第一の送湯管７内の水圧変化等を図示しないセンサで検知して第一のポンプ８を稼働させ（Ｓ５９）、第一の送湯管７に熱媒体水槽６内の熱媒体６００を供給する。また、浴槽、台所、洗面所等の図示しない水栓が開通（開栓）すると熱交換槽１２内で加温（補助加温）されて第二の送湯管１３を介して熱媒体水槽６に送られ、さらに熱交換器１９によって加温された上水が第三の送湯管２０によって供給される。なお、上記ステップＳ５８において、開栓が検知されなかったとき、処理は上記Ｓ５３に戻され、コントローラ１８によって以降の処理が繰り返し実行される。
【００３６】
その後、水栓等が閉められる（閉栓）と（Ｓ６０：Ｙｅｓ）、コントローラ１８は第一の送湯管７に設けられている第一のポンプ８を停止させる（Ｓ６１）。また、コントローラ１８は所定時間毎に電源スイッチ３２がＯＦＦにされたか否かをチェックし、ＯＦＦになっていれば全ての処理を終了する。電源スイッチ３２がＯＮであれば処理を上記ステップＳ５２に戻し、以降の処理を繰り返し実行する。
【００３７】
また、コントローラ１８は、床暖房、室内乾燥機、風呂の追い炊き用の熱源として上記温水使用場所５に熱媒体６００を供給しているとき、温度検出器７７によって計測された熱媒体６００の温度が設定温度よりも低下すれば、バルブ７８を開いて熱媒体６００を流通させ、熱媒体６００の温度が設定温度以下に低下しないように制御する。
【００３８】
［第１の実施形態の効果］
第１の実施形態に係る温水供給システム１００によれば、太陽電池１及び燃料電池２が生成した電力に基づいて第一，第二の加温用ヒータ９，１０を駆動し、また、燃料電池２が生成した温水を熱交換器１１，１９に導入して熱媒体水槽６内の水を加温して熱媒体６００を生成し、これを温水使用場所５へ供給することにより、ＣＯ２を発生しない温水供給システムを構成できるという効果がある。
【００３９】
また、第１の実施形態に係る温水供給システム１００によれば、燃料電池２が生成し、熱交換器１１を経て取り出された熱媒体６００をトイレ用水等に利用できるため、燃料電池２が生成した熱媒体６００の有効利用が図れるという効果がある。
【００４０】
また、第１の実施形態に係る温水供給システム１００によれば、図２のような太陽光パネルの設置により、住宅等に太陽電池１を設置する際の自由度が向上するという効果がある。具体的には、図２（ａ）のように、太陽電池の主体となる太陽光パネル２１，２２を二段に配置し、光拡散レンズ２３によって下段の太陽光パネル２２へ太陽光を照射するする構成により太陽光パネルの設置面積を小さくすることができるという効果がある。また、図２（ｂ）のように、太陽光を光補集装置２７及び光ファイバ２８を介して屋内に設置した太陽光パネル２５に導く構成によれば、太陽光パネル２５を建物内に設置したまま発電を行えるという効果がある。また、図２（ｃ）のように、居室の窓枠２９に太陽光パネル２１を取り付ける構成等により、集合住宅等の場合でも太陽電池１を設置することが可能になるという効果がある。
【００４１】
また、第１の実施形態に係る温水供給システム１００によれば、図３に示したように、温水を搬送する複数の配管類（第三の送湯管２０、第一の送湯管７及び戻り配管７０）を充填材４２及び保温材４３で保温する構成にしたため、温水使用場所５へ供給する熱媒体６００及び上水並びに熱交換後の熱媒体６００の温度低下を防止すると共に熱媒体水槽６における熱媒体６００の温めるための電力の消費を抑えることができるという効果がある。
【００４２】
なお、上記第１の実施形態において、太陽電池１、燃料電池２、第一の加温用ヒータ９及び第二の加温用ヒータ１０のそれぞれを複数設置することにより、熱媒体６００の生成効率を高めることができる。また、熱媒体水槽６の設置数を複数にすることにより、熱媒体６００の供給能力を増大することができる。
【００４３】
［第２の実施形態］
図５は、本考案に係る温水供給システムの第２の実施形態を示すブロック図である。この温水供給システム２００は、通常時のほか、災害発生等においても水及び温水を確保できるようにしたものである。以下の説明及び図５においては、災害時に機能する部分のみを図示し、第一の実施形態と同じ構成については図示を省略するか同じ符号を付している。この温水供給システム２００は、概略として、上記太陽電池１と、上記第一のリチウムイオン電池３と、上記熱媒体水槽６と、上記第一のポンプ８と、上記第一の加温用ヒータ９と、水槽５１〜５３と、水槽５１〜５３及び熱媒体水槽６に接続された配管５４〜５７と、配管５４，５５と配管５６，５７とを接続する配管５８と、配管５４〜５８のそれぞれの途中に設けられたバルブ５９〜６３と、配管５４，５５，５８に配管６４を介して接続された水栓６５と、配管６４の途中に設けられたバルブ６６と、配管５６〜５８に配管６７を介して接続された便器６８とを備えている。図５から明らかなように、燃料電池２を利用する系統である燃料電池２、第二のリチウムイオン電池４、熱交換器１１，１９、熱交換槽１２、送湯管１３、温水槽１５、コントローラ１８、ポンプ８，１４，１７等の図示は省略している。
【００４４】
大規模な地震、土砂崩れ等の自然災害が発生した場合、一般にガスも電気も遮断される。また、その他の災害においてもガスも電気も遮断される可能性がある。このため、外部から燃料の供給を受ける燃料電池２は災害時には利用できなくなる可能性が大である。しかし、太陽電池１は第一のリチウムイオン電池３に接続するラインが遮断されない限り利用可能である。そこで、第２の実施形態は、災害発生時には太陽電池１のみにより熱媒体水槽６内の熱媒体を加温する構成にしている。
【００４５】
この第２の実施形態では、通常においては、各バルブ５９〜６３及びバルブ６６は全て閉じられている。この状態において災害が発生して水道を利用できなくなった場合、利用者は以下の操作を実行する。例えば、利用者がバルブ６２のみを開けてその他のバルブを閉めたままにすると、ポンプの圧送によらず水頭差によって水槽５３から便器６８へ給水が行え、トイレを利用することができる。このトイレの利用は、バルブ５９，６３又はバルブ６０，６３を開けることによっても可能である。
【００４６】
また、常温の飲用水や生活用水を水栓６４から取水したいとき、利用者はバルブ５９，６６を開けてその他のバルブを締めたままにすれば水槽５１から取水でき、バルブ６０，６３を開けてその他のバルブを閉めたままにすれば水槽５２から取水でき、バルブ６２，６３，６６を開けてその他のバルブを閉めたままにすれば水槽５３から取水できる。更に、温かい飲用水や生活用水を水栓６５から取水したい場合、利用者はバルブ６１，６３，６６を開ければ熱媒体水槽６から取水できる。
【００４７】
［第２の実施形態の効果］
第２の実施形態に係る温水供給システム２００によれば、災害発生時の利用に備えて水槽５１〜５３を設け、この水槽５１〜５３及び熱媒体水槽６に配管５４〜５８，６３及びバルブ５９〜６３，６６の１又は複数を介して水栓６５に接続し、また、配管５４〜５８，６７及びバルブ５９〜６３の１又は複数を介して便器６８に接続する構成にしたことにより、通常時のみならず災害発生時等においても温水を確保することができるという効果がある。その他、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
［他の実施形態］
なお、上記第１の実施形態において、太陽光パネル２１，２２は、図２に示すように二段にしたが、太陽光パネル２１，２２の間隔を工夫すれば、二段以上にすることも可能である。
【００４９】
また、上記においては、好ましい一実施形態として、熱媒体６００の生成を例に説明したが、他の用途、例えば、野菜栽培用の温室、鶏の雛の孵化用温室、動物の飼育室等として利用する構成であってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１      太陽電池
２      燃料電池
３      第一のリチウムイオン電池（蓄電池）
４      第二のリチウムイオン電池（蓄電池）
５      温水使用場所
６      熱媒体水槽（貯水槽）
７      第一の送湯管（送り配管）
８      第一のポンプ
９      第一の加温用ヒータ
１０    第二の加温用ヒータ
１１    熱交換器
１２    熱交換槽
１３    第二の送湯管（送り配管）
１４    第二のポンプ
１５    温水槽
１６    配管
１７    第三のポンプ
１８    コントローラ（制御手段）
１９    熱交換器
２０    第三の送湯管（加温上水配管）
２１    太陽光パネル
２２    太陽光パネル
２３    光拡散レンズ
２４    天井裏
２５    太陽光パネル
２６    屋根
２７    光補集装置
２８    光ファイバ
２９    窓枠
３０    断熱材
３１    断熱材
３２    電源スイッチ
３３    支持台
３４    光拡散層
３５    ヒンジ
３６    窓
３７    配管
３８    配管
４０    配管ユニット
４１Ａ  スペーサ
４１Ｂ  スペーサ
４１Ｃ  スペーサ
４２    充填材
４３    保温材
５１    水槽
５２    水槽
５３    水槽
５４    配管
５５    配管
５６    配管
５７    配管
５８    配管
５９    バルブ
６０    バルブ
６１    バルブ
６２    バルブ
６３    バルブ
６４    配管
６５    水栓
６６    バルブ
６７    配管
６８    便器
７０    戻り配管
７１    配管
７２    配管
７３    センサ
７４    センサ
７５    電圧・電流変換器
７６    プラグ
１００  温水供給システム
２００  温水供給システム
６００  熱媒体（水）
【図１】
0003158544.tif 000003
【図２】
0003158544.tif 000004
【図３】
0003158544.tif 000005
【図４】
0003158544.tif 000006
【図５】
0003158544.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成22年1月28日(2010.1.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
集合住宅や病院など複数の温水使用場所を有する建築施設に設置される温水供給システムにおいて、
ＣＯ２を生成しない発電装置である太陽電池及び／又は燃料電池と、
前記太陽電池及び／又は燃料電池によって発生させた電力を貯える蓄電池と、
前記蓄電池に貯えられた電力によって熱媒体を加温する加温用ヒータと、そして、
加温された前記熱媒体の熱によって飲料その他に用いる上水を加温する熱交換器と、
を備え、
前記太陽電池及び／又は燃料電池によって発生させた電力を一旦前記蓄電池に貯え、当該蓄電池からの電力によって前記加温用ヒータを発熱させて前記熱媒体を加温すると共に前記熱交換器を介して飲料その他に用いる前記上水を加温することによって温められた上水を前記温水使用場所へ供給するようにしたことを特徴とする温水供給システム。
【請求項２】
請求項１に記載の温水供給システムにおいて、
前記熱媒体は水であり、前記建築施設の最上階又は屋上、屋根等の上に配置された貯水槽に貯えられると共に、前記加温用ヒータによって加温された当該熱媒体を床暖房、室内乾燥機、風呂の追い炊き用の熱源として前記温水使用場所に供給し、放熱後の熱媒体は再び前記貯水槽に戻って循環するようにしたことを特徴とする温水供給システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の温水供給システムにおいて、
前記燃料電池による発電の際に発生する熱は前記熱媒体を加温するための補助加温用の熱源として利用すると共に、前記燃料電池によって発電を行う際に生成される水は前記熱媒体又はトイレ用等の水として利用することを特徴とする温水供給システム。
【請求項４】
請求項２に記載の温水供給システムにおいて、
前記温水使用場所に循環供給される熱媒体は電動ポンプにより供給されると共に、停電時には水頭差によって前記熱媒体を前記建築施設内の特定のトイレ、床暖房、室内乾燥機、風呂にのみ供給するようにしたことを特徴とする温水供給システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の温水供給システムにおいて、
停電時には前記太陽電池及び／又は燃料電池によって発生させた電力をＤＣ／ＡＣコンバータを介して商用電源に共通の交流電源として前記建築施設内の特定のコンセントにのみ供給するようにしたことを特徴とする温水供給システム。
【請求項６】
請求項２又は４に記載の温水供給システムにおいて、
前記熱媒体が貯えられた前記貯水槽から前記加温用ヒータによって加温された熱媒体を温水使用場所に供給するための送り配管と、
温水使用場所であるトイレ、床暖房、室内乾燥機、風呂に熱を供給して熱交換した後の熱媒体を前記貯水槽へ循環させる戻り配管と、
前記熱交換器によって加温された前記上水を温水使用場所に供給する加温上水配管と、
を備え、
前記送り配管、前記戻り配管及び前記加温上水配管は断熱材によって形成された断熱配管内に収容された状態で布設され、それによって前記送り配管、前記戻り配管及び前記加温上水配管内を流れる熱媒体及び上水の温度が低下しないようにしたことを特徴とする温水供給システム。
【請求項７】
請求項６に記載の温水供給システムにおいて、
前記加温用ヒータによって加温された当該熱媒体を床暖房、室内乾燥機、風呂の追い炊き用の熱源として温水使用場所に供給するための前記送り配管の所定箇所に温度検出器及びバルブを設けると共に、前記温度検出器によって計測された前記熱媒体の温度が所定温度よりも低下した場合には前記バルブを開いて前記熱媒体を流通させる制御手段を設け、前記温水使用場所に供給される熱媒体の温度が所定温度以下に低下しないようにしたことを特徴とする温水供給システム。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の温水供給システムにおいて、
電力を発生する前記太陽電池の太陽光パネルは、所定間隔を隔てて複数段に配置されると共に、最下段の太陽光パネルよりも上部側に配置される太陽光パネルにはそのすぐ下に配置された太陽光パネルに太陽光を照射させるための光拡散レンズが複数箇所に配置されてなることを特徴とする温水供給システム。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか１項に記載の温水供給システムにおいて、
前記電力を発生する前記太陽電池の太陽光パネルには光ファイバを介して太陽光を照射するようにしたことを特徴とする温水供給システム。
【請求項１０】
請求項１から７のいずれか１項に記載の温水供給システムにおいて、
前記電力を発生する前記太陽電池の太陽光パネルは、その側端部をヒンジによって前記建築施設に設けられた窓枠の外側に配置することにより外側に開くことができるようにしたことを特徴とする温水供給システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記目的を達成するため請求項４に記載の本考案は、請求項２に記載の温水供給システムにおいて、温水使用場所に循環供給される熱媒体は電動ポンプにより供給されると共に、停電時には水頭差によって熱媒体を建築施設内の特定のトイレ、床暖房、室内乾燥機、風呂にのみ供給するようにしたことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
上記目的を達成するため請求項６に記載の本考案は、請求項２又は４に記載の温水供給システムにおいて、熱媒体が貯えられた貯水槽から加温用ヒータによって加温された熱媒体を温水使用場所に供給するための送り配管と、温水使用場所であるトイレ、床暖房、室内乾燥機、風呂に熱を供給して熱交換した後の熱媒体を貯水槽へ循環させる戻り配管と、熱交換器によって加温された上水を温水使用場所に供給する加温上水配管とを備え、送り配管、戻り配管及び加温上水配管は断熱材によって形成された断熱配管内に収容された状態で布設され、それによって送り配管、戻り配管及び加温上水配管内を流れる熱媒体及び上水の温度が低下しないようにしたことを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上記目的を達成するため請求項７に記載の本考案は、請求項６に記載の温水供給システムにおいて、加温用ヒータによって加温された当該熱媒体を床暖房、室内乾燥機、風呂の追い炊き用の熱源として温水使用場所に供給するための送り配管の所定箇所に温度検出器及びバルブを設けると共に、温度検出器によって計測された熱媒体の温度が所定温度よりも低下した場合にはバルブを開いて熱媒体を流通させる制御手段を設け、温水使用場所に供給される熱媒体の温度が所定温度以下に低下しないようにしたことを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
上記目的を達成するため請求項８に記載の本考案は、請求項１から７のいずれか１項に記載の温水供給システムにおいて、電力を発生する太陽電池の太陽光パネルは、所定間隔を隔てて複数段に配置されると共に、最下段の太陽光パネルよりも上部側に配置される太陽光パネルにはそのすぐ下に配置された太陽光パネルに太陽光を照射させるための光拡散レンズが複数箇所に配置されてなることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
上記目的を達成するため請求項９に記載の本考案は、請求項１から７のいずれか１項に記載の温水供給システムにおいて、電力を発生する太陽電池の太陽光パネルには光ファイバを介して太陽光を照射するようにしたことを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
上記目的を達成するため請求項１０に記載の本考案は、請求項１から７のいずれか１項に記載の温水供給システムにおいて、電力を発生する太陽電池の太陽光パネルは、その側端部をヒンジによって建築施設に設けられた窓枠の外側に配置することにより外側に開くことができるようにしたことを特徴とする。