JPH04208358A - 浴湯循環濾過式太陽熱温水器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、家庭用及び業務用に使用する浴湯を太陽熱
により加熱し、かつ蓄熱、浄化して再利用する浴湯循環
濾過式太陽熱温水器に関するものである。

（従来の技術） 従来、この種の機能を部分的に有するものは、その一つ
が強制循環式太陽熱温水器であり、また他は浴用循環装
置である。

強制循環式太陽熱温水器は、例えば第一図に示すような
ものであって、集熱方式等に違いのあるものもあるが、
通常集熱温センサー１３と貯湯部センサー４の温度差が
一定値以上になると差温コントロールボックス２により
集熱循環ポンプ３を稼働させ、一定流量で貯湯を集熱器
１に送って集熱する方法をとっている。また貯湯方式に
ついてはほとんど一日に使用する湯を得る規模であって
、温度差をつけて蓄熱するようには設計されていない。

しかも毎日使用済みの浴湯はすべて捨てられ、水道水温
度から集熱し始めるため相当大きな日射量がないと目的
とする温度まで達しないほか、貯湯を使用した後は直ち
に低い温度の水道水がポールタップ１１から貯湯槽５に
供給されるため、すべて貯湯を使わなかった場合でも残
った貯湯が水道水と混合して温度が低下するという欠点
があった。

また浴用循環装置は屋内屋外の二種類のものがあるが屋
外機はたとえば第二図に示すような方式のもので、浴槽
中の湯を浴用循環ポンプ１９で吸い上げて一次フイルタ
ー１６、二次フィルター１７及び濾過材を充填した三次
フィルター１８中を通過させて浄イヒすると共に、浴温
センサー２０が浴湯温度を感知し、温度コントロールボ
ックス１４によってコントロールパネル１５で指定した
温度になるよう制御しつつ、補助熱源７で浴湯を加熱し
て浴槽へ戻すというものである。これについては利用者
が一日のうちのどの時間でも入浴できるという利便性が
ある反面、−日中稼働する補助熱１７を灯油、ガス等燃
焼を伴うものとする場合は火災等の危険があり、電力と
した場合は運転経費が高くつくというような欠点を有し
ていた。

（発明の目的） 従って、この発明は上記のような欠点を改良し、浴用循
環装置の熱源を安全な太陽熱とし、貯湯槽５に長期蓄熱
と濾過の両機能を持たせることにより太陽熱温水器と浴
用循環装置の長所を合わせ持つｆｌＪ便性の高い浴湯供
給装置を提供するものである。

（問題点を解決する手段） すなわち、この発明に係る装置は、浴湯中のゴミや懸濁
物質等を吸着濾過するフィルターと、浴湯または集熱媒
体を集熱器に送るポンプと、太陽熱によって浴湯または
集熱媒体を加熱する集熱器と、数基に区分されそれぞれ
異なった温度の貯湯を蓄えることができかつ熱交換や吸
着濾過の機能を備えた貯湯槽と、循環路を切り換える電
磁弁と、貯湯を浴槽に送るポンプ、および弁やポンプを
制御する装置管上を主な構成要素とし、フィルターによ
り濾過した浴槽中の浴湯または集熱媒体を集熱器に送っ
て太陽熱により昇温させ、貯湯と順に熱交換させながら
貯湯槽に送り込み、続いて貯湯槽中の貯湯を、各Ｘを区
分する壁の中に置かれた吸着濾過材によって浄化しつつ
貯湯槽の各室を順送させ、浴適温より高い温度の貯湯を
選択して浴槽に戻すようなしたことを特徴とするもので
ある。

（実施例） 以下、図面を参照して、この発明の一実施例の構成なら
びに作用を説明する。

第三図に示すように、浴槽８安壁に循環入口となる孔を
あけ、ここに−１次フィルター１６を取り付け、その先
に二次フィルター１７、浴湯循環ポンプ２６、二方切り
換え電磁弁２３を順に接続した。二方切り換え電磁弁２
３の先は二つに枝分れし、一方は集熱器１、集熱器セン
サー１３、空気抜き弁１３を経て、もう一方はそのまま
で再び両者が枝分れ管で接続されて一つとなるよう配管
した。そしてこれを、全体が厚い断熱材２４で覆われた
貯湯槽５の下部に位置する熱交換路２５の端に、接続し
た。熱交換路２５は垂直方向と流れ方向の断面積を大き
くし、流れ方向に泊って仕切板を設けるとともに天井部
分（貯湯槽各室５　ａ　−ｄ底と共通）は伝熱性を良く
するため金属製とした。

貯湯槽５は浴槽のほぼ二倍の容積とし、異なる温度の貯
湯を長期に貯めておくことができるよう断熱性の大きな
材料でできた二重の垂百壁を設け、水平方向に石室に区
分した。そして二重の壁の一方の上部ともう一方の壁の
下部に通水孔を設け、壁の中には細かな網目の袋に入れ
た吸着濾過機能を持つ多孔質の石（麦飯石）を詰めて三
次フィルター７８ａ−ｄとし、ここを通って隣の室へ貯
湯が移動できるようにした。この二重壁上部の貯湯槽壁
は蓋として、濾過材の詰め替えができるようにした。区
分された貯湯槽各室５　ａ　−ｄにはそれぞれ一つづつ
貯湯８０を設け、この先にそれぞれ一つの開閉電磁弁２
２ａ”ｄを取り付け、これらのそれぞれの管を枝分れ管
にて一つになるよう接続した。そしてこの先に貯湯温セ
ンサー４と給湯ポンプ６ｔ−接続し、ここから浴槽８の
壁に取り付けた循環出口に到るよう配管した。

実施例では利用者がコントロールパネル１５により好み
の入浴温度を選択すると（この温度をＴＯとする）温度
・差温制御ボックス２１により、集熱器センサー１３の
感知温度がＴｏ＋Ｘ’ｅ以上のとき集熱器１方向を開と
しこれ以外では貯湯槽５方向を開とするよう二方切り換
え電磁弁２３がセットされ、同時に貯湯温センサー４の
感知温度がＴＯ＋Ｙ℃以上のとき開閉電磁弁２２ａ−”
ｄが開となるようセットされる。

なお、実施例では貯湯槽室５ａ、５ｂ、５Ｃ１５ｄ、５
ｅの順に高い温度の貯湯を蓄えるようにしてあり、各開
閉電磁弁は２２ｄ、２２ｃ、２２ｂ、２２ａの順で優先
順位をつけて一つだけが開となるようにした。

従って、Ｔｏ＋Ｙ’ｅ以上の貯湯が複数室にあればその
うちの最も低い温度の貯湯に対応した開閉電磁弁のみが
一開状態となる。Ｘの値は集熱限界を決めるものであっ
て気象条件や集熱経路、配管材の断熱能力や熱交換器効
率等から、またＹの値は浴湯の冷却分を補うためのもの
であって循環量や浴槽の保温能力から、利用者が最適値
を指定するようにした。通常はＸ＝３〜１０℃、Ｙ＝１
〜４℃とすればよい。

また集熱器センサー１３の周りの断熱材を厚くし保温性
を良くして感知温度への気温の影響を少なくすると共に
、集熱器１は集熱湯度が高い場合にも集熱効率がよい二
重透過体平板式のものを採用した。気温と集熱温度の差
が大きい時にも集熱効率のよいものならば真空ガラス管
やヒートパイプ方式の集熱器でも使用できると思われる
。

通常は浴湯循環ポンプ２６と給湯ポンプ６は同じ吐出量
と、なるようセットされているが、利用者がコントロー
ルパネル１５により好みの浴湯供給量を選択すると温度
・差温制御ボックス２１により、選択された量に応じて
給湯ポンプ６の出力を上げてより多く貯湯が浴槽に送ら
れる。これは入浴者が洗い湯等で大量に湯を使用する場
合などのためのものである。

実施例ではこの他に標準集熱温度Ｔｓを指定するように
し、日射量が十分大きくて通常の集熱流量では集熱器セ
ンサー１３で感知される温度がＴＳを越える時には浴湯
循環ポンプ２６の出力を上げ、逆に日射量が小さくてＴ
ｓよりも低くなる時には浴湯循環ポンプ２６の出力を下
げることによって集熱器中を流れる浴湯の量を変化させ
て集熱温度を調節するようにした。この浴湯循環ポンプ
２６の出力調整はインバーターによった。Ｔ、ｓの値を
どこに定めるかは地域季節等の条件によるが一般的には
蓄熱、殺菌上６０℃以上が望ましい。

しかし浴湯温度は４０℃前後で一定しており、−気に２
０℃以上も昇温させるのは小さな日射量を有効に利用で
きなくなるので、実施例では”ｆｓを複数化して小さな
日射量の時には昇温幅を小さくするようにした。

このような構成によって実施例では次のような作用をす
る。

浴湯は浴湯循環ポンプ２６によって浴槽壁の循環入口か
ら吹い呂される。このとき−次フイルター１６によって
毛髪等の大きなゴミが取り除かれ、二次フィルター１７
によって垢等の懸濁物質が濾過され取り除かれる。従っ
てここから先の浴湯は管壁に付着しやすい物質はなく浴
湯循環ポンプ２６やその先の配管要素に支障をきたすこ
とはない。

日射がある場合には集熱器１が日射を受け、集熱器中の
浴湯温度が高くなり集熱器センサー１３の感知温度が前
述したようにセット温度以上となれば温度・差温制御ボ
ックス２１により二方切り換え電磁弁２３が集熱器１方
向に開状態となって浴湯は集熱器１に送られそこで太陽
熱を受けて昇温する。この昇温量や集熱流量は前述した
ように日射量の大きさによって変化し、日射量が大きけ
れば両者とも大となり日射量が小さければ両者とも小と
なる。そしてこの中間の日射量では昇温量が優先的に固
定化され集熱流量が変化する。

こうして集熱器１で昇温した浴湯は熱交換路企５に送ら
れ、そこで緩慢な流れとなって貯湯檜各Ｍ５ａ〜５ｄの
貯湯と端から順に熱伝導性の良い隔壁を隔てて上下方向
に接する。このとき熱交換は一択的に行なわれる。すな
わち昇温した浴湯温度の方が貯湯温度よりも高ければ熱
交換が行なわれ、貯湯下部は浴湯熱により加熱され貯湯
全体が対流を起こして均一な温度となって昇温し、浴湯
は熱を奪われて温度低下する。しかし、逆に貯湯温度の
方が高い場合には貯湯槽各室下部の底に接した部分のご
く一部の貯湯の熱が浴湯に移るのみで、貯湯浴湯ともに
そのままの温度を保ち全体として熱交換は行なわれない
。こうして貯湯槽５の各室には高い温度の浴湯がくれば
熱交換して蓄熱し、そうでなければ単に通過することを
繰返すことによって端から順に高い温度の貯湯が蓄えら
れる。また貯湯槽５の端（室５ｅ）まで送られた浴湯は
常に貯湯槽室５ｄの貯湯とほぼ等しい温度となる。

このようにして蓄えられた貯湯は前述したように浴適温
として指定された温度よりやや高い温度の貯湯を有する
貯湯槽室が貯湯温センサー４と温度・差温制御ボックス
２１と開閉電磁弁２２により自動的に選択され、給湯ポ
ンプ６によって浴槽へ送られる。このとき貯湯槽５内で
は室５ｅから選択された室まで貯湯が移動する。この室
間の移動時、濾過材の詰められた二重隔壁の闇を通過す
るので、貯湯（浴湯）は濾過材によって有機イオンや雑
菌等が吸着濾過され入浴に適した水質の湯に再生させら
れる。

濾過材に麦飯石やクリストバライト等を使用した場合は
吸着濾過の他ミネラル成分（マグネシウムイオン、カル
シウムイオン等）をほどよく溶出し、より入浴に適した
水質となる。

この方法でば前述したように貯湯槽室の端（５ａ）にい
くほど高い温度の貯湯が蓄えられており、この中の貯湯
はそれだけ滞留しやすいが、より多く濾過材中を通過し
ているためより徹底して吸着濾過され、長期滞留に耐え
得る水質となる。

日射が極めて弱いか全くない場合には集熱温センサー１
３で感知する温度は気温に近くなって指定した浴適温よ
り低くなるから温度・差温制御ボックス２１により、二
方切り換え電磁弁２３は貯湯槽５方向が開状態となる。

このとき浴湯は直接熱交換路２５へ送られるが貯湯の蓄
熱は行なわれず、あとは集熱時と同様の作用をする。貯
湯槽各室の貯湯は前述したセット温度以上で温度の低い
順に浴槽へ送られていき、この送湯量（ＩｉＩ環量）は
利用者がコントロールパネル１５で浴湯給湯量を指定し
ない限り一定量に保たれる。

以上のようにして浴湯（貯湯）が日射の有無にかかわら
ず浴湯循環ポンプ２６と給湯ポンプ６によってたえず浄
化されて入れ替わり、浴槽における浴湯の冷却分の熱が
補給される。利用者が浴槽中の湯を消費して全体の量が
少なくなった場合には貯湯槽５の水位が下がってボール
タップ１１から貯湯槽！５ｅに水道水が補給される。実
施例ではこのほか仮に貯湯が全て指定された浴適温以下
となった場合にも開閉電磁弁２２ａｔ開試態として貯湯
槽室５ａの貯湯が浴槽に送られるようにした。また　給
湯ポンプ６から浴槽に送られる貯湯と空気とを混合し浴
槽に気泡を含む噴流を送り込むことができるようにした
。この実施例の方法によれば各構成要素の耐圧性を大と
し、浴湯循環ポンプ２６の能力をあげて、ポンプを一つ
とすることも可能である。このときは浴湯循環ポンプ２
６のすぐ手前に枝分れ管と開閉電磁弁を取り付けて水道
管に接続し、利用者がコントロールパネル１５を操作す
ると温度・差温制御ボックス２１により開閉電磁弁を開
状態として水道水が補給されるようにすればよい。

また第四図はこの発明の他の実施例を示すもので集熱循
環経路を閉鎖型とし、浴湯以外の集熱媒体を用いること
ができるようにしたものである。

この実施例では高温の集熱媒体が浴湯に金属管壁を介し
て接し、浴湯が一旦は高温となるようにしたが、貯湯と
接する方式でもよい。浴湯循環と集熱循環を別々の経路
としたこの実施例では集熱循環ポンプ３と給湯ポンプ６
によるそれぞれの循環量は等しくなくてもよく、集熱循
環ポンプ３は日射のない時には停止させるようにした。

この実施例では集熱制御を先の実施例と同様にしたが、
貯湯槽室５ｅ部にもう一つ貯湯部センサー４を設は浴湯
循環とは全く独立にして集熱制＃七行なうようにしても
さしつかえない。

以上の実施例のうち熱交換路２５と貯湯槽室５ａ〜５ｄ
とで行なわれる熱交換は各室に一つ以上のヒートバイブ
を設けて行なうこととしてもよい、この場合はヒートバ
イブの貯湯側の端を高くして傾斜させれば通常の太陽熱
温水器貯湯槽のように縦長の形とし、水平に隔壁を置い
て区分してもよい。

また貯湯槽各室の容積や濾過材の量及び熱交換面積は使
用頻度に応じて不均一としてもよい。

利用者が浴湯以外の目的等でどうしても新鮮な水道水の
湯を使用したい時には、浴槽８または貯湯槽５に熱交換
器を設け、そこに水道水を通して加熱すればよい。

以上、この発明では浴湯または集熱媒体を集熱器により
太陽熱で昇温させるようにしたが、ヒーター、バーナー
等により加熱・昇温してもよいことは勿論である。

（発明の効果） 以上のように、この発明によれば、気象条件の良い地方
ではガスや灯油、電気といった補助熱源を使用すること
なく太陽熱というクリーンで安全なエネルギーのみで一
日の内のどの時間帯にも入浴ができる。さらに従来の浴
用循環装置に比へ高温殺菌によるより徹底した浴湯浄化
効果があるほか、浴湯を大量に消費した時に温度の低い
水道水を浴槽に補充して浴湯全体の温度が下がって入浴
に支障をきたすというような恐れがない、くわえて濾過
材の充填と貯湯槽での効率的蓄熱とを兼用する隔壁をも
って装置全体をコンパクト化したのでイニシャルコスト
を低く抑えることができ、水道水の節約とも併せ利用者
にとって経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はこの発明による浴用循！濾過式太陽
熱温水器の実施例のシステム図、第３図は従来の強制循
環式太陽熱温水器例のシステム図、第４図は浴用循環例
のシステム図である。 １・・・集熱器　２　・・・差温コントロールボックス
３・・・集熱循環ポンプ　　４　・・・貯湯部センサー
５．５ａ”ｅ　・・・貯湯槽　６・・・給湯ポンプ７・
・・補助熱源　　　　　８・・・浴槽９・・・水道蛇口
　　　　１０・・・給湯口１１　・・・給水用ポールタ
ップ １２・・・空気抜き弁　　　１３・・・集熱器センサー
１４・・・温度コントロールボックス １５・・・コントロールパネル １６・・・−次フイルター　１７　・・・二次フィルタ
ー１８．１８ａ−ｄ　　・・・三次フィルター１９・・
・浴用循環ポンプ　２０・・・浴温センサー２１　・・
・温度・差温制御ボックス ２２ａ−ｄ　・・・開閉電磁弁 ２３・・・三方切換電磁弁　２４・・・断熱材２５・・
・熱交換路　　　　２６・・・浴湯循環ポンプ２７・・
・熱交換管　　　　２８・・・膨張タンク特許比願人　
株式会社　何台楽器製作所代表者　河　合　弘　隆 第４図　　　。 手続補正書（自発） １．事件の表示 平成２年特許願第３３９０００号 ２、発明の名称 ヨクユ　ジコンカンロカ　シキタイヨウネツオシスイキ
浴湯循環濾過式太陽熱温水器 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 〒４３０静岡県浜松市寺島町２００番地（１４１）株式
会社　何台楽器製作所 代表者河合弘隆 （置　＜０５３４＞　５７−１２６３　）４、補正の対
象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄。 ５、補正の内容 （１）明細書の第２頁第１６行目 「第一図」を「第３図」と補正する。 （２）同書第３頁第１４行目 「第二図」を「第４図」と補正する。 （３）同書第５頁第１５行目 「第三図」を「第１図」と補正する。 （４）同書第１４頁第１１行目 「第四図」を「第２図」と補正する。 以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）濾過装置により濾過し、集熱器により太陽熱で昇
   温した浴槽中の浴湯を貯湯槽の熱交換路に送湯し、３室
   以上に区分された貯湯槽の各室の貯湯と順に熱交換させ
   ながら前記熱交換路を通過させて各室の貯湯を昇温し、
   該貯湯を各室の壁間に配設した吸着濾過材により浄化し
   つつ貯湯槽の各室を順送させ、浴適温より高い温度で蓄
   熱された貯湯槽の貯湯を浴槽に戻すようにしたことを特
   徴とする浴湯循環濾過式太陽熱温水器。
2. （２）集熱器により太陽熱で昇温した浴湯以外の集熱媒
   体を貯湯槽内を循環させながら３室以上に区分された各
   室の貯湯と順に熱交換して各室の貯湯を蓄熱するように
   なすと共に、濾過装置により濾過した浴槽中の浴湯を前
   記貯湯槽の熱交換路に送湯し、前記集熱媒体及び前記各
   室の貯湯と順に熱交換させながら熱交換路を通過させ、
   該貯湯を前記各室の壁間に配設した吸着濾過材によつて
   浄化しつつ貯湯槽の各室を順送させ、浴適温より高い温
   度で蓄熱された貯湯を浴槽に戻すようなしたことを特徴
   とする浴湯循環濾過式太陽熱温水器。