JPH0534021A - 太陽熱温水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 太陽熱集熱器１で集熱した分から先に使用で
き、余分な深夜電力を使用することなく太陽熱集熱器１
を有効に使用でき、しかも、設定温度近傍の湯を出湯で
きるようにして使い勝手を良くする。 【構成】 太陽熱集熱器１からの出湯温度が設定温度以
上のときは、太陽熱集熱器１から直接出湯するように第
１の混合栓ＭＶ１と第２の混合栓ＭＶ２とを開き、出湯
温度が設定温度以下のときは、太陽熱集熱器１の湯が熱
交換器８を経由して出湯することによって設定温度以上
になるように第１の混合栓ＭＶ１と第２の混合栓ＭＶ２
を開き、熱交換器８を経由しても設定温度以上にならな
いときは、太陽熱集熱器１の湯が第１の接続管５を経由
して貯湯槽２に流入するとともに貯湯槽２内の湯が第２
の接続管６を経由して出湯するように第１の混合栓ＭＶ
１と第２の混合栓ＭＶ２を開くようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は太陽熱温水装置に関し、
特に太陽熱集熱器内の湯と深夜電力用ヒータを内蔵する
貯湯槽の湯を選択して出湯したり、混合して出湯する太
陽熱温水装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図１０に示すように、押し上げ式
のタンク３１に深夜電力利用の可変容量のヒータ３２を
取り付けてそのヒータ３２よりも上部に貯湯槽３１ａ
を、下部に太陽熱による集熱槽３１ｂを各々形成し、貯
湯槽３１ａの湯温が所定の沸上げ温度以上で作動する第
１のサーモスイッチ３３によって上記ヒータ３２の加熱
を停止させるとともに、上記貯湯槽３１ａの上部に高温
水が残っている時に作動する第２のサーモスイッチ３４
と、上記集熱槽３１ｂの湯温が所定値以上の時に作動す
る第３のサーモスイッチ３５とによって上記ヒータ３２
の加熱量を小さくし、太陽熱を集熱して集熱槽３１ｂ内
の湯温が高いときにはヒータ３２の加熱量を小さくする
とともに、出湯量が少ないときに高温水が所定量残れば
やはりヒータ３２の加熱量を小さくしようとする温水装
置が提案されている（例えば特公昭６０−２５７６号公
報参照）。なお、図３において、３６はタンク３１内の
水を循環ポンプ３７で太陽熱集熱器（不図示）に送る往
き管、３８は太陽熱集熱器内の湯を貯湯槽３１に戻す戻
り管である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
温水装置では、太陽熱集熱器で集熱した水を全て深夜電
力用ヒータ３２で設定温度まで沸上げるシステムとなっ
ているため、夏場など給湯負荷が少ない場合は、特に太
陽熱集熱器の有効利用がなされない。

【０００４】すなわち、深夜電力用ヒータ３２を利用し
たシステムでは、ヒータ３２への通電は夜間のみ行われ
るため、夜間に沸上げたお湯で翌日の給湯負荷に対応し
なければならない。貯湯量をできるだけ小さくするため
に、沸上げ温度は約８５〜６５℃が一般的である。そこ
で図３に示す従来の温水装置では、貯湯温度の関係上上
部貯湯槽３１ａは深夜電力利用ヒータ３２によるもので
あり、下部貯湯槽３１ｂは太陽熱集熱器による沸上げ分
の容量をもつ構造となっている。また、給湯負荷として
は深夜電力で沸上げた上部貯湯槽３１ａの湯を先に使用
することになる。ところが、夏場など給湯負荷の少ない
日を考えると、太陽熱集熱器の集熱分だけで充分負荷が
まかなえる場合でも上部貯湯槽３１ａの湯を先に使用
し、かつ太陽熱集熱器での集熱分は再度上部貯湯槽３１
ａで設定温度まで沸上げなければならなくなり、そのま
ま太陽熱集熱器の利用が可能な日を考えると、上記従来
の温水装置では、太陽熱集熱器の有効利用がなされない
という問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題点に鑑みてなされたものであり、第１の発明の特徴と
するところは、太陽熱集熱器から直接給湯を行う第１の
出湯管を設けると共に、深夜電力用ヒータを内蔵する貯
湯槽を介して給湯を行う第２の出湯管を前記第１の出湯
管と合流させるように設け、それぞれの出湯管からの流
量制御を行わせる制御弁を設けるとともに、前記出湯管
の合流点以降に温度検出器を設けて、この温度検出器で
検出した温度により、前記制御弁を作動させるようにし
た点にあり、第２の発明の特徴とするところは、太陽熱
集熱器から直接給湯を行う第１の出湯管を設けると共
に、深夜電力ヒータを内蔵する貯湯槽を介して給湯を行
う第２の出湯管を前記第１の出湯管と合流させるように
設け、前記第１の出湯管と前記第２の出湯管の間を前記
貯湯槽に設けた熱交換器を介してバイパスするバイパス
管を設け、それぞれの出湯管からの流量制御を行なわせ
る制御弁を設けると共に、前記出湯管の合流点以降に温
度検出器を設け、この温度検出器で検出した温度により
前記制御弁を作動させるようにした点にある。

【０００６】

【作用】上記のような構成とすることによって、太陽熱
集熱器で集熱した分から先に使用できるので、余分な深
夜電力を使用することなく太陽熱集熱器を有効に使用で
きる。設定温度近傍の湯を使用できるので使い勝手がよ
い。

【０００７】

【実施例】まず、第１の発明を添付図面に基づき詳細に
説明する。図１は第１の発明に係る太陽熱温水装置の一
実施例を示す概略構成図であり、１は太陽熱集熱器、２
は貯湯槽である。

【０００８】前記太陽熱集熱器１は、太陽熱を集熱して
温水を蓄えるものであり、通水管内の水を加熱する集熱
部と集熱された温水を蓄える貯湯部を兼ねたような構成
になっている。すなわち、通水管の内径を大きくして貯
湯容量を持つように構成したり、また通水管を部分的に
広くして貯湯容量を持つように構成する。この場合、集
熱器１内に一旦水道水が供給されると夕方まで給湯され
ないことが考えられ、夕方の放熱を防止するために真空
管内に通水管を配設した集熱器が望ましい。なお、貯湯
部が集熱器とは分けて形成された太陽熱集熱器であって
もよいことは勿論である。

【０００９】前記貯湯槽２内には、商用電源によって発
熱するヒータ３が設けられている。前記太陽熱集熱器１
には、太陽熱集熱器１の湯を直接出湯する第１の出湯管
４が設けられている。この第１の出湯管４には、第１の
出湯管４から分岐して貯湯槽２の底部に湯を流入させる
と共に、貯湯槽２の上部から湯を出湯する第２の出湯管
５が設けられている。この第１の出湯管４と第２の出湯
管５とは混合栓ＭＶ１を介して合流しており、この合流
部分の下流側には、出湯する湯の温度を検知する温度検
出器８と出湯の有無を検知するフロースイッチ９が設け
られている。

【００１０】次に、上記太陽熱温水装置の動作を図７に
示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、フ
ロースイッチ９がオンしているかどうかを確認する。次
に、混合栓ＭＶ１をイニシャライズして第１の出湯管４
側を全開にし、第２の出湯管５側を全閉にする。温度検
出器８で検出した太陽熱集熱器１の湯温が設定温度（給
湯に対し必要な温度）以上あれば、第１の出湯管４を使
用して太陽熱集熱器１の湯をそのまま出湯させる。

【００１１】太陽熱集熱器１の湯温が設定温度（給湯に
対し必要な温度）以下なら混合栓ＭＶ１の第２の出湯管
５側を適当な開度で開き、一方は太陽熱集熱器１からの
湯をそのまま出湯すると共に、他方は貯湯槽２の湯を第
２の出湯管から出湯させ、第１の出湯管４と第２の出湯
管５との合流点で合流させて設定温度以上として出湯さ
せる。この状態は、混合栓ＭＶ１の第１の出湯管４側が
全閉となり、第２の出湯管５側が全開となるまで適当な
開度に調節される。

【００１２】それでも、出湯の湯温が設定温度以上にな
らないときは、混合栓ＭＶ１の第１の出湯管４側が全閉
となり、第２の出湯管５側が全開となって、貯湯槽２内
の湯をそのまま出湯する。

【００１３】図２は、第１の発明の第２の実施例を示す
図である。図２において、１は太陽熱集熱器、２は貯湯
槽、４は太陽熱集熱器１の湯を直接出湯する第１の出湯
管、５は太陽熱集熱器１の湯を貯湯槽２を経由して出湯
する第２の出湯管であり、これらの構成要素は前述の第
１の実施例と同様である。第２の実施例が第１の実施例
と異なるのは、第１の出湯管４と第２の出湯管５とに、
流量制御を行わせる流量制御弁Ｖ１、Ｖ２をそれぞれ個
別に設けた点である。

【００１４】この実施例では、制御弁Ｖ１、Ｖ２をそれ
ぞれ個別に制御するが、その他の制御は図１に示す実施
例の装置の制御と同一である。すなわち、まず太陽熱集
熱器１から直接出湯されるように制御弁Ｖ１、Ｖ２を開
閉制御し、次に太陽熱集熱器１と貯湯槽２から混合して
出湯されるように制御弁Ｖ１、Ｖ２を開閉制御し、それ
でも出湯温度が低いときは、貯湯槽２から直接出湯する
ように制御弁Ｖ１、Ｖ２を開閉制御する。

【００１５】図５は、第１の発明の第３の実施例を示す
図である。図３において、１は太陽熱集熱器、２は貯湯
槽、４は第１の出湯管、５は第２の出湯管であり、図１
に示す実施例と同様である。この第３の実施例が第１の
実施例と異なる点は、混合栓ＭＶ１と温度検出器８との
間に、制御弁Ｖ６を有する給水管１０を設けた点であ
る。

【００１６】この第３の実施例を図９に示すフローチャ
ートの一部を参照しながら説明する。全体の動作は、図
７に示すフローチャートと基本的には同じであり、それ
ぞれのＡ、Ｂ、Ｃ部に、図９（ａ）、図９（ｂ）、図９
（ｃ）がそれぞれ対応する。すなわち、図９（ａ）で
は、図７に示すイニシャライズ動作に加え、制御弁Ｖ６
を全閉にする動作が加わる。また、図９（ｂ）では、図
７に示すソーラー高温表示のかわりに、太陽熱集熱器１
からの出湯温度が設定温度以上の場合は、制御弁Ｖ６を
適当な開度で開き、必要な給湯温度となって出湯を行
う。また、図９（ｃ）では、図７に示すＣ部に加えて、
出湯温度が設定温度以下の場合、制御弁Ｖ６を適当な開
度に閉じる動作が新たに加わる。

【００１７】図３は、第２の発明の第１の実施例を示す
図である。図３において、１は太陽熱集熱器、２は貯湯
槽、３は深夜電力ヒータ、４は太陽熱集熱器１から直接
出湯する第１の出湯管、５は太陽熱集熱器１の湯を貯湯
槽２を経由して出湯させる第２の出湯管、８は出湯温度
を検知する温度検出器、９は出湯の有無を検知するフロ
ースイッチである。

【００１８】前記第２の出湯管５は、第１の混合栓ＭＶ
２を介して第１の出湯管４から分岐しており、第２の混
合栓ＭＶ３を介して第１の出湯管４に合流している。

【００１９】前記第１の混合栓ＭＶ２と第２の混合栓Ｍ
Ｖ３との間の第１の出湯管４と、第２の出湯管５とをバ
イパスするバイパス管６が設けられている。このバイパ
ス管６の途中で、前記貯湯槽２内の上部には、熱交換器
７が設けられている。

【００２０】次に、上記太陽熱集熱装置の動作を示す図
８に示すフローチャートを参照しながら説明する。ま
ず、フロースイッチ９がオンしているかどうかを確認す
る。次に、第１の混合栓ＭＶ２と第２の混合栓ＭＶ３を
イニシャライズしてＬ側へ全開させる。温度検出器で検
出した太陽熱集熱器１の湯温が設定温度（給湯に対し必
要な温度）以上あれば、第１の混合栓ＭＶ２と第２の混
合栓ＭＶ３は図中の点線矢印の方向のみに開となり、太
陽熱集熱器１からの湯をそのまま使用する。

【００２１】太陽熱集熱器１の湯温が設定温度（給湯に
対し必要な温度）以下なら、まず第１の混合栓ＭＶ２
は、図中の点線矢印と実線矢印の両方に適当な開度で開
き、一方は太陽熱集熱器１からの湯をそのまま出湯する
とともに、他方は太陽熱集熱器１からの湯を熱交換器７
で昇温し、バイパス管６を介して第１の混合栓ＭＶ２出
口側で合流し必要な給湯温度となって出湯される。この
状態は、第１の混合栓ＭＶ２が図中の実線矢印の方向に
のみ開となるまで適度に調節される。

【００２２】次に、第１の混合栓ＭＶ２が図中の実線矢
印の方向のみに開の状態で設定温度以下となる場合、第
２の混合栓ＭＶ３は図中の点線矢印・実線矢印の両方に
適当な開度で開き一方は太陽熱集熱器１からの湯を熱交
換器７で昇温したもの、また一方は貯湯槽２の湯をその
まま第２の混合栓ＭＶ３でミキシングして設定温度以上
となるように適当な開度で調節される。

【００２３】それでも設定温度以上にならないときは、
第１の混合栓ＭＶ２と第２の混合栓ＭＶ３はともに図示
実線矢印の方向にのみ開となり、貯湯槽２の湯をそのま
ま使用する。

【００２４】図４は、第２の発明の第２の実施例を示す
図である。図４において、１は太陽熱集熱器、２は貯湯
槽、４は第１の出湯管、５は第２の出湯管、７は熱交換
器、６はバイパス管であり、図３に示す実施例と同様に
構成されている。図３に示す実施例と異なるのは、第１
の出湯管４、第２の出湯管５、およびバイパス管６に第
１の制御弁Ｖ３、第２の制御弁Ｖ４、第３の制御弁Ｖ５
をそれぞれ設けた点である。

【００２５】この実施例では、制御弁Ｖ３、Ｖ４、およ
びＶ５をそれぞれ別個に制御するが、その他の制御は図
３に示す実施例の制御と同一である。すなわち、まず太
陽熱集熱器１から直接出湯されるように制御弁Ｖ３、Ｖ
４およびＶ５を開閉制御し、次に太陽熱集熱器１と熱交
換器７から混合して出湯されるように制御弁Ｖ３、Ｖ４
およびＶ５を開閉制御し、次に熱交換器７と貯湯槽２か
ら混合して出湯されるように制御弁Ｖ３、Ｖ４およびＶ
５を開閉制御し、それでも出湯温度が低いときは、貯湯
槽２から直接出湯するように制御弁Ｖ３、Ｖ４およびＶ
５を開閉制御する。

【００２６】図６は、第２の発明の第３の実施例を示す
図である。図６において、１は太陽熱集熱器、２は貯湯
槽、４は第１の出湯管、５は第２の出湯管、６はバイパ
ス管であり、図３に示す第１の実施例と同一のものであ
る。図３に示す第１の実施例と異なる点は、第２の混合
栓ＭＶ３と温度検出器８との間に、制御弁Ｖ６を有する
給水管１０を設けた点である。

【００２７】この第３の実施例を図９に示すフローチャ
ートの一部を参照しながら説明する。全体の動作は、図
８に示すフローチャートと基本的には同じであり、それ
ぞれのＡ、Ｂ、Ｃ部に、図９（ａ）、図９（ｂ）、図９
（ｃ）がそれぞれ対応する。すなわち、図９（ａ）で
は、図８に示すイニシャライズ動作に加え、制御弁Ｖ６
を全閉にする動作が加わる。また、図９（ｂ）では、図
８に示すソーラー高温表示のかわりに、太陽熱集熱器１
からの出湯温度が設定温度以上の場合は、制御弁Ｖ６を
適当な開度で開き、必要な給湯温度となって出湯を行
う。また、図９（ｃ）では、図８に示すＣ部に加えて、
出湯温度が設定温度以下の場合、制御弁Ｖ６を適当な開
度に閉じる動作が新たに加わる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、第１の発明に係わる太陽
熱温水装置によれば、太陽熱集熱器からの出湯温度が設
定温度以上のときは、太陽熱集熱器から直接出湯するよ
うに制御弁を動作させ、出湯温度が設定温度以下のとき
は、太陽熱集熱器からの湯と貯湯槽からの湯を合流させ
て設定温度になるように制御弁を動作させ、それでも設
定温度に達しない場合は、太陽熱集熱器の湯が第２の出
湯管を経由して貯湯槽に流入するとともに、貯湯槽内の
湯が第２の出湯管を経由して出湯するように制御弁を開
閉するようにしたので、太陽熱集熱器で集熱した分から
優先的に使用でき、余分な深夜電力を使用することなく
太陽熱集熱器を有効に使用できる。

【００２９】また、第２の発明に係る太陽熱集熱装置に
よれば、太陽熱集熱器からの出湯温度が設定温度以上の
ときは、太陽熱集熱器から直接出湯するように制御弁を
動作させ、出湯温度が設定温度以下のときは、太陽熱集
熱器の一部の湯が熱交換器を経由して出湯することによ
って設定温度の湯が得られるように第１の出湯管とバイ
パス管の流量制御を行い、それでも設定温度が得られな
い場合は第２の出湯管とバイパス管の流量制御を行いな
がら設定温度が得られるようにし、それでも設定温度の
湯が得られない場合は、第２の出湯管のみを使用して貯
湯槽の湯をそのまま出湯させるようにしたので、太陽熱
集熱器で集熱した分から優先的に使用でき、余分な深夜
電力を使用することなく太陽熱集熱器を優先的に使用で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明に係る太陽熱温水装置の一実施例を
示す概略構成図である。

【図２】第１の発明に係る太陽熱温水装置の第２の実施
例を示す図である。本発明に係る太陽熱温水装置の動作
を示すフローチャート図である。

【図３】第２の発明に係る太陽熱温水装置の一実施例を
示す概略構成図である。

【図４】第２の発明に係る太陽熱温水装置の第２の実施
例を示す図である。

【図５】第１の発明に係る太陽熱温水装置の第３の実施
例を示す図である。

【図６】第２の発明に係る太陽熱温水装置の第３の実施
例を示す図である。

【図７】第１の発明に係る太陽熱温水装置の動作を説明
するためのフローチャート図である。

【図８】第２の発明に係る太陽熱温水装置の動作を説明
するためのフローチャート図である。

【図９】第１および第２の発明に係る太陽熱温水装置の
第３の実施例の動作を説明するためのフローチャート図
である。

【図１０】従来の太陽熱温水装置を示す図である。

【符号の説明】

１・・・太陽熱集熱器、２・・・貯湯槽、３・・・深夜
電力用ヒータ、４・・・第１の出湯管、５・・・第２の
出湯管、６・・・バイパス管、７・・・熱交換器、８・
・・温度検出器、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５・・・
制御弁。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽熱集熱器から直接給湯を行う第１の
   出湯管を設けると共に、深夜電力用ヒータを内蔵する貯
   湯槽を介して給湯を行う第２の出湯管を前記第１の出湯
   管と合流させるように設け、それぞれの出湯管からの流
   量制御を行わせる制御弁を設けるとともに、前記出湯管
   の合流点以降に温度検出器を設けて、この温度検出器で
   検出した温度により、前記制御弁を作動させることを特
   徴とする太陽熱温水装置。
2. 【請求項２】 太陽熱集熱器から直接給湯を行う第１の
   出湯管を設けると共に、深夜電力ヒータを内蔵する貯湯
   槽を介して給湯を行う第２の出湯管を前記第１の出湯管
   と合流させるように設け、前記第１の出湯管と前記第２
   の出湯管の間を前記貯湯槽に設けた熱交換器を介してバ
   イパスするバイパス管を設け、それぞれの出湯管からの
   流量制御を行なわせる制御弁を設けると共に、前記出湯
   管の合流点以降に温度検出器を設け、この温度検出器で
   検出した温度により前記制御弁を作動させることを特徴
   とする太陽熱温水装置。
3. 【請求項３】 前記出湯管の合流点と前記温度検出器と
   の間に、流量制御弁を有する給水管を接続したことを特
   徴とする請求項１または２に記載の太陽熱温水装置。