JPH09170820A - 太陽熱給湯設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 太陽熱温水器によって高温の湯が得られたと
きには、全自動ボイラーで追い焚きすることなく給湯利
用でき、しかも全自動ボイラーの自動お湯張り機能や、
さし湯機能も利用することが可能な太陽熱給湯設備を提
供することを目的とする。 【解決手段】 温度切換３方弁２８の設定温度を４５℃
とし、太陽熱温水器１０内の湯を台所（図示せず）に供
給するため、台所の蛇口を開いたところ、太陽熱温水器
１０内の湯を給湯管１２から、第２のミキシングバルブ
２５、バイパス管２６及び温度切換３方弁２８を介して
約５９℃の湯を取り出すことができた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、太陽熱を利用して給湯
を行う太陽熱給湯設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より太陽熱を利用して給湯を行う太
陽熱給湯設備は各種開発されているが、雨や雪の日など
日射が少ないときには、湯が十分に温まらないことがあ
る。そのため通常、これらの設備には、ガスや石油等の
ボイラーが取り付けられており、湯温が低い場合には、
ボイラーで追い焚きしてから利用されることになる。

【０００３】図２は、この種の太陽熱給湯設備の一例を
示すシステム図である。

【０００４】図中、太陽熱温水器１０に水を供給するた
めの給水管１１が、太陽熱温水器１０の給水口１０ａに
接続され、また太陽熱温水器１０から湯を取り出すため
の給湯管１２が、太陽熱温水器１０の給湯口１０ｂに接
続されている。給水管１１には、太陽熱温水器１０より
も低位の位置に減圧弁１３が取り付けられている。

【０００５】また減圧弁１３の２次側には、太陽熱温水
器１０よりも低位の位置で給水管１１と給湯管１２を連
通させる連通管１４が設けられ、連通管１４と給湯管１
２の連結部には、ミキシングバルブ（湯水混合栓）１５
が設けられている。ミキシングバルブ１５の２次側の給
湯管１２には、ボイラー１６が設けられている。減圧弁
１３の１次側には、給水元栓１７から減圧弁１３への流
れを許容し、逆方向の流れを防止する第１の逆止弁１８
が設けられている。また連通管１４と給水管１１の連結
部１１ａと、太陽熱温水器１０との間の給水管１１に
は、減圧弁１３から太陽熱温水器１０への流れを許容
し、逆方向の流れを防止する第２の逆止弁１９が設けら
れている。さらにミキシングバルブ１５の出口付近の給
湯管１２には、混合水が出ていく方向の流れを許容し、
逆方向の流れを防止する第３の逆止弁２０が設けられて
いる。また太陽熱温水器１０の出湯口１０ｂ付近には、
圧力逃し弁２１が取り付けられ、この圧力逃し弁２１に
は、排水用パイプ（図示せず）が連結されており、湯を
屋根面に沿って流すようになっている。

【０００６】この圧力逃し弁２１の設定圧力は、減圧弁
１３の設定圧力よりも高くされ、例えば圧力逃し弁２１
の設定圧力は０．９５ｋｇ／ｃｍ² 、減圧弁１３の設定
圧力は０．８ｋｇ／ｃｍ² とされる。

【０００７】このような太陽熱温水器１０に供給された
水は、太陽熱で温められて温度が上がると膨張し、太陽
熱温水器１０内の水圧が上昇することになるが、水圧が
太陽熱温水器１０の出湯口１０ｂに設けられた圧力逃し
弁２１の設定圧力に達すると、圧力逃し弁２１から排水
用パイプを経て湯が外部に排出され、太陽熱温水器１０
内の圧力を低下させる。つまり太陽熱温水器１０内の圧
力は、圧力逃し弁２１の設定圧力を越えないようになっ
ている。

【０００８】このような太陽熱給湯設備においては、水
道水が給水元栓１７から減圧弁１３、給水管１１を通
り、太陽熱温水器１０に供給され、また給湯管１２や連
通管１４にも満たされる。この状態で、日中、一定時間
汲み置きされると、太陽熱温水器１０内の水が、太陽熱
で加熱されて湯となり、給湯管１２からミキシングバル
ブ１５の湯口１５ａ、混合水出口１５ｂ、第３の逆止弁
２０及びボイラー１６を経て台所や風呂等に供給される
ことになる。

【０００９】このとき太陽熱温水器１０から出ていく湯
と同量の水が、給水管１１から太陽熱温水器１０に供給
される。また連通管１４に満たされた水は、必要に応じ
てミキシングバルブ１５の水口１５ｃに供給され、ミキ
シングバルブ１５内で湯と混合される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記の太陽熱給湯設備
においては、太陽熱温水器１０内の湯が、ミキシングバ
ルブ１５の設定温度（例えば約６０℃）以上の時には、
水と混合されて設定温度の湯とされた後、ボイラー１６
で追い焚きすることなく給湯利用される。

【００１１】また雨や雪などの日で日射が少なく、太陽
熱温水器１０内の湯が十分に温まらない時には、ボイラ
ー１６で追い焚きしてから給湯利用されることになる。

【００１２】ところで近年、風呂の自動お湯張り機能
や、さし湯機能を有する全自動ボイラーが開発され、市
場のニーズから各家庭においても全自動ボイラーを設置
することが主流となっている。

【００１３】しかしながら全自動ボイラーは、太陽熱温
水器の湯温に関係なく、常に約３５℃未満の水を取り込
み、これを所定温度（例えば約４２℃）まで温めるよう
になっており、これを上記のような太陽熱給湯設備に取
り付けた場合には、折角、太陽熱温水器によって温めた
高温（例えば６０℃以上）の湯をミキシングバルブで水
と混合し、約３５℃まで冷ました後、これを全自動ボイ
ラーで追い焚きすることによって約４２℃に温めなけれ
ばならず、経済効率が悪いという問題がある。

【００１４】本発明は、上記事情に鑑みなされたもので
あり、太陽熱温水器によって高温の湯が得られたときに
は、全自動ボイラーで追い焚きすることなく給湯利用で
き、しかも全自動ボイラーの自動お湯張り機能や、さし
湯機能も利用することが可能な太陽熱給湯設備を提供す
ることを目的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の太陽熱給湯設備
は、太陽熱を利用して水を温める太陽熱温水器と、太陽
熱温水器の給水口に接続して太陽熱温水器に給水するた
めの給水管と、太陽熱温水器の出湯口に接続して太陽熱
温水器から湯を取り出すための給湯管と、給湯管の出口
付近に取り付けられた全自動ボイラーとを備えた太陽熱
給湯設備であって、上記太陽熱温水器よりも低位の位置
で給水管の途中に減圧弁を設け、減圧弁の１次側の給水
管を給水元栓に接続し、減圧弁の２次側で、且つ、太陽
熱温水器よりも低位の位置で給水管と給湯管を連通させ
る第１の連通管を設け、第１の連通管と給湯管の連結部
に第１のミキシングバルブを設け、第１のミキシングバ
ルブの水口に第１の連通管を接続し、第１のミキシング
バルブの混合水出口に全自動ボイラーの１次側の給湯管
を接続し、第１の連通管よりも太陽熱温水器側で、且
つ、太陽熱温水器よりも低位の位置で給水管と給湯管を
連通させる第２の連通管を設け、第２の連通管と給湯管
の連結部に第２のミキシングバルブを設け、第２のミキ
シングバルブの水口に第２の連通管を接続し、第２のミ
キシングバルブの湯口に太陽熱温水器側の給湯管を接続
し、第２のミキシングバルブの混合水出口と第１のミキ
シングバルブの湯口を接続し、第１のミキシングバルブ
と第２のミキシングバルブの間の給湯管に全自動ボイラ
ーの２次側の給湯管に連通するバイパス管を接続し、全
自動ボイラーの２次側の給湯管とバイパス管の連結部に
温度切換３方弁を設け、太陽熱温水器に湯温を検出する
温度センサーを設け、第１のミキシングバルブの設定温
度を第２のミキシングバルブの設定温度より低くしてな
ることを特徴とする。

【００１６】また本発明の太陽熱給湯設備は、減圧弁の
１次側に、給水元栓から減圧弁への流れを許容し、逆方
向の流れを防止する第１の逆止弁を設け、第２の連通管
と給水管の連結部と太陽熱温水器との間に、減圧弁から
太陽熱温水器への流れを許容し、逆方向の流れを防止す
る第２の逆止弁を設け、バイパス管に温度切換３方弁へ
湯が入っていく方向の流れを許容し、逆方向の流れを防
止する第３の逆止弁を設け、第１のミキシングバルブの
混合水出口付近の給湯管に、混合水が出ていく方向の流
れを許容し、逆方向の流れを防止する第４の逆止弁を設
けてなることを特徴とする。

【００１７】さらに本発明の太陽熱給湯設備は、第４の
逆止弁と全自動ボイラーとの間の給湯管に、排水用バル
ブを設けてなることを特徴とする。

【００１８】また本発明の太陽熱給湯設備は、温度切換
３方弁に、湯を使用する人が、遠隔操作で切り換えでき
るようにリモコンを取り付けたことを特徴とする。

【００１９】

【作用】本発明の太陽熱給湯設備において、太陽熱温水
器によって高温の湯が得られた場合には、第２のミキシ
ングバルブを通り、第２のミキシングバルブの設定温度
（例えば約６０℃）の湯が、第２のミキシングバルブの
混合水出口から出ていく。太陽熱温水器に設けられた温
度センサーによって測定された湯温が、温度切換３方弁
の設定温度より高いと、バイパス管側に湯が流れ、全自
動ボイラーを通らずに台所や風呂等で直接太陽熱温水器
の湯を利用することが可能となる。

【００２０】またこのような状態でも、全自動ボイラー
に風呂専用配管を連結しておけば、風呂で自動お湯張り
機能や、さし湯機能を使うと、第２のミキシングバルブ
の混合水出口から出た湯が、第１のミキシングバルブを
通り、第１のミキシングバルブの設定温度（例えば約３
５℃）の湯にされた後、第１のミキシングバルブの混合
水出口から出ていき、さらに全自動ボイラーで追い焚き
され、所定の温度（例えば約４２℃）の湯となって風呂
専用配管を通じて風呂に供給される。

【００２１】また雨や雪などの日で日射が少なく、温度
センサーによって測定された湯温が温度切換３方弁の設
定温度より低いと、第２のミキシングバルブを通った湯
は、第１のミキシングバルブを通り、全自動ボイラーで
追い焚きされ、所定の温度の湯として利用でき、また風
呂で自動お湯張り機能や、さし湯機能を使うことも可能
である。

【００２２】このように本発明の第１のミキシングバル
ブは、全自動ボイラーの機能を生かすために用いられ、
その設定温度は２５〜３８℃が適している。すなわち設
定温度が３８℃以上になると、全自動ボイラーの焚き上
げ温度が高くなり、一般的な入浴温度である約４２℃程
度での温度コントロールが不可能となり、一方、２５℃
未満になると、全自動ボイラーの燃費が大となり、経済
効率が悪くなるため好ましくない。第２のミキシングバ
ルブは、全自動ボイラーを通さずに直接太陽熱温水器の
湯を使う時のやけど防止等の安全対策のために用いら
れ、設定温度は４５〜６５℃が適している。

【００２３】本発明の太陽熱給湯設備においては、減圧
弁の１次側に、給水元栓から減圧弁への流れを許容し、
逆方向の流れを防止する第１の逆止弁を設け、第２の連
通管と給水管の連結部と太陽熱温水器との間に、減圧弁
から太陽熱温水器への流れを許容し、逆方向の流れを防
止する第２の逆止弁を設け、バイパス管に温度切換３方
弁へ湯が入っていく方向の流れを許容し、逆方向の流れ
を防止する第３の逆止弁を設け、第１のミキシングバル
ブの混合水出口付近の給湯管に、混合水が出ていく方向
の流れを許容し、逆方向の流れを防止する第４の逆止弁
を設けると、断水時等の不測の事態が生じたときに、水
道の本管側への逆流を防止することができるため好まし
い。

【００２４】また第４の逆止弁と全自動ボイラーとの間
の給湯管に、排水用バルブを設けると、手動でバルブを
開くことによって、太陽熱温水器内の湯を抜いたり、第
１のミキシングバルブの設定温度の確認を行うことがで
きるため好ましい。

【００２５】温度切換３方弁は、太陽熱温水器内の湯温
が高い場合には、直接太陽熱温水器内の湯を使い、また
湯温が低い場合には、全自動ボイラーで追い焚きして湯
を使うためのものであり、太陽熱温水器に取り付けられ
た温度センサーによって自動的に制御される。すなわち
温度センサーによって測定された温度が、温度切換３方
弁の設定温度よりも高い場合には、バイパス管側の流れ
が入るように切り換えられ、一方、温度センサーによっ
て測定された温度が、温度切換３方弁の設定温度よりも
低い場合には、全自動ボイラー側の流れが入るように切
り換えられる。

【００２６】この温度切換３方弁には、温度設定が遠隔
操作できるようにリモコンを取り付け、湯を使用する人
が、室内から任意に温度設定できるようにすることが好
ましい。また温度センサーの設置位置としては、太陽熱
温水器内の湯温を正確に測定可能な箇所であればどこで
も良く、例えば太陽熱温水器の出湯口に差し込んだり、
出湯側ヘッダー管の外側にバンドで巻き付ければ良い。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の太陽熱給湯設備を実施例に基
づいて詳細に説明する。

【００２８】図１は、本発明の太陽熱給湯設備を示すシ
ステム図である。尚、図２の太陽熱給湯設備と同じ構成
部材については、同一番号を付与した。

【００２９】太陽熱温水器１０としては、例えば特公平
３−５６３８７号公報に開示されているような内部を真
空に保持した透明な長尺円筒状のガラス容器の内部に、
外表面に選択吸収膜を被覆形成した円筒状の金属製貯水
容器を同軸状に配置してなる集熱貯湯管を複数本配列し
たものが使用でき、貯湯量２４０リットル、有効集熱面
積２．７３ｍ² とした。

【００３０】この太陽熱温水器１０は、建物の屋根上に
所定の傾斜角をもって設置され、給水管１１が太陽熱温
水器１０の給水口１０ａに接続され、また給湯管１２が
太陽熱温水器１０の出湯口１０ｂに接続されている。給
水管１１には、太陽熱温水器１０よりも低位の位置（地
面近く）に減圧弁１３が取り付けられ、減圧弁１３の１
次側の給水管１１は、水道の給水元栓１７に接続されて
いる。太陽熱温水器１０の出湯口１０ｂには、圧力逃し
弁２１と温度センサー２２が設けられている。

【００３１】減圧弁１３の２次側で、且つ、太陽熱温水
器１０よりも低位の位置には、給水管１１と給湯管１２
を連通させる第１の連通管２３が設けられ、この第１の
連通管２３と給湯管１２の連結部には、第１のミキシン
グバルブ２４が設けられている。

【００３２】第１の連通管２３よりも太陽熱温水器１０
側で、第１の連通管２３のすぐ近くには、給水管１１と
給湯管１２を連通させる第２の連通管２５が設けられ、
第２の連通管２５と給湯管１２の連結部には、第２のミ
キシングバルブ２６が設けられている。

【００３３】第１のミキシングバルブ２４の水口２４ｃ
には、第１の連通管２３が接続され、また混合水出口２
４ｂには、全自動ボイラー１６の１次側の給湯管１２が
接続され、第２のミキシングバルブ２６の水口２６ｃに
は、第２の連通管２５が接続され、第２のミキシングバ
ルブ２６の湯口２６ａには、太陽熱温水器１０側の給湯
管１２が接続されている。第２のミキシングバルブ２６
の混合水出口２６ｂは、第１のミキシングバルブ２４の
湯口２４ａと給湯管１２で接続されている。この第２の
ミキシングバルブ２６と第１のミキシングバルブ２４の
間の給湯管１２には、全自動ボイラー１６の２次側の給
湯管１２に連通するバイパス管２７が設けられ、このバ
イパス管２７と全自動ボイラー１６の２次側の給湯管１
２の連結部には、温度切換３方弁２８が設けられてい
る。温度切換３方弁２８は、温度センサー２２と連結さ
れており、温度センサー２２によって自動的に制御され
るようになっている。

【００３４】第２のミキシングバルブ２６の設定温度は
６０℃とされ、太陽熱温水器１０から流れてきた湯の温
度が６０℃以上のときには、第２の連通管２５から水が
混合され、約６０℃の混合水とされた後、第１のミキシ
ングバルブ２４に流れ、また太陽熱温水器１０から流れ
てきた湯の温度が６０℃未満のときには、そのまま第１
のミキシングバルブ２４に流れる。

【００３５】第１のミキシングバルブ２４の設定温度は
３５℃とされ、第２のミキシングバルブ２５から流れて
きた湯の温度が３５℃のときには、第１の連通管２３か
ら水が混合されて約３５℃の混合水とされた後、全自動
ボイラー１６に流れ、また第２のミキシングバルブ２６
から流れてきた湯の温度が３５℃未満のときには、その
まま全自動ボイラー１６に流れる。

【００３６】減圧弁１３の１次側には、給水元栓１７か
ら減圧弁１３への流れを許容し、逆方向の流れを防止す
る第１の逆止弁２９が設けられ、第２の連通管２５と給
水管１１の連結部１１ｂと太陽熱温水器１０の間には、
減圧弁１３から太陽熱温水器１０への流れを許容し、逆
方向の流れを防止する第２の逆止弁３０が設けられ、バ
イパス管２７には、温度切換３方弁２８へ湯が入ってい
く方向の流れを許容し、逆方向の流れを防止する第３の
逆止弁３１が設けられ、第１のミキシングバルブ２４の
混合水出口２４ｂ付近の給湯管１２には、混合水が出て
いく方向の流れを許容し、逆方向の流れを防止する第４
の逆止弁３２が設けられている。

【００３７】また全自動ボイラー１６には、風呂につな
がる風呂専用配管（図示せず）が連結されており、全自
動ボイラー１６のお湯張り機能や、さし湯機能を利用し
たとき、太陽熱温水器１０内の湯が、給湯管１２から第
２のミキシングバルブ２６を経て第１のミキシングバル
ブ２４に入り、設定温度の湯とされた後、混合水出口２
４ｂから給湯管１２を介して全自動ボイラー１６に流れ
込み、追い焚きされてから所定の温度の湯となって風呂
に給湯される。

【００３８】次にこの太陽熱温水器の使用例を説明す
る。

【００３９】まず減圧弁１３の設定圧力を０．８ｋｇ／
ｃｍ² とし、圧力逃し弁２１の設定圧力を０．９５ｋｇ
／ｃｍ² とした。

【００４０】こうして夏期の晴天日の朝、約３０℃の水
道水を減圧弁１３から給水管１１を通して太陽熱温水器
１０内に供給し、湯を全く使わずに放置したところ、午
後には、太陽熱温水器１０内の湯が約８０℃になった。

【００４１】温度切換３方弁２８の設定温度を４５℃に
し、夕方、太陽熱温水器１０内の湯を台所（図示せず）
に供給するため、台所の蛇口を開いたところ、太陽熱温
水器１０内の湯を給湯管１２から、第２のミキシングバ
ルブ２６、バイパス管２７及び温度切換３方弁２８を介
して約５９℃の湯を取り出すことができた。

【００４２】また同時に、全自動ボイラー１６の自動お
湯張り機能を使い、４２℃に設定した風呂（図示せず）
に給湯したところ、約４２℃の湯を設定水位まで風呂に
満たすことができた。

【００４３】尚、本発明においては、第４の逆止弁３２
と全自動ボイラー１６との間の給湯管１２に排水用バル
ブを設けると、太陽熱温水器１０内の湯を抜いたり、第
１のミキシングバルブ２４の混合水の湯温を確認するこ
とができるため好ましい。

【００４４】また温度切換３方弁２６に、遠隔操作が可
能なリモコンを取り付け、室内から温度切換３方弁２６
の温度設定ができるようにすると便利である。

【００４５】さらに風呂や台所等の給湯利用場所には、
温度切換３方弁２６の設定温度を決め、全自動ボイラー
１６を使用するか否かを判断するため、温度センサー２
２で検出した太陽熱温水器１０内の湯温を表示するよう
な表示計を取り付けることが好ましい。

【００４６】

【発明の効果】以上のように本発明の太陽熱給湯設備を
使用すると、太陽熱温水器内の湯温が高い場合には、全
自動ボイラーを通さず、直接太陽熱温水器内の湯を使う
ことができ、また太陽熱温水器内の湯温が低い場合に
は、全自動ボイラーで追い焚きして湯を使うことができ
るため、経済効率が大幅に向上する。

【００４７】また全自動ボイラーの自動お湯張り機能
や、さし湯機能を利用することができるため、使い勝手
が損なわれることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽熱給湯設備を示すシステム図であ
る。

【図２】従来の太陽熱給湯設備を示すシステム図であ
る。

【符号の説明】

１０ 太陽熱温水器 １１ 給水管 １２ 給湯管 １３ 減圧弁 １６ ボイラー １７ 給水元栓 １８、２９ 第１の逆止弁 １９、３０ 第２の逆止弁 ２０、３１ 第３の逆止弁 ２２ 温度センサー ２３ 第１の連通管 ２４ 第１のミキシングバルブ ２５ 第２の連通管 ２６ 第２のミキシングバルブ ２７ バイパス管 ２８ 温度切換３方弁 ３２ 第４の逆止弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽熱を利用して水を温める太陽熱温水
   器と、太陽熱温水器の給水口に接続して太陽熱温水器に
   給水するための給水管と、太陽熱温水器の出湯口に接続
   して太陽熱温水器から湯を取り出すための給湯管と、給
   湯管の出口付近に取り付けられた全自動ボイラーとを備
   えた太陽熱給湯設備であって、上記太陽熱温水器よりも
   低位の位置で給水管の途中に減圧弁を設け、減圧弁の１
   次側の給水管を給水元栓に接続し、減圧弁の２次側で、
   且つ、太陽熱温水器よりも低位の位置で給水管と給湯管
   を連通させる第１の連通管を設け、第１の連通管と給湯
   管の連結部に第１のミキシングバルブを設け、第１のミ
   キシングバルブの水口に第１の連通管を接続し、第１の
   ミキシングバルブの混合水出口に全自動ボイラーの１次
   側の給湯管を接続し、第１の連通管よりも太陽熱温水器
   側で、且つ、太陽熱温水器よりも低位の位置で給水管と
   給湯管を連通させる第２の連通管を設け、第２の連通管
   と給湯管の連結部に第２のミキシングバルブを設け、第
   ２のミキシングバルブの水口に第２の連通管を接続し、
   第２のミキシングバルブの湯口に太陽熱温水器側の給湯
   管を接続し、第２のミキシングバルブの混合水出口と第
   １のミキシングバルブの湯口を接続し、第１のミキシン
   グバルブと第２のミキシングバルブの間の給湯管に全自
   動ボイラーの２次側の給湯管に連通するバイパス管を接
   続し、全自動ボイラーの２次側の給湯管とバイパス管の
   連結部に温度切換３方弁を設け、太陽熱温水器に湯温を
   検出するための温度センサーを設け、第１のミキシング
   バルブの設定温度を第２のミキシングバルブの設定温度
   より低くしてなることを特徴とする太陽熱給湯設備。
2. 【請求項２】 減圧弁の１次側に、給水元栓から減圧弁
   への流れを許容し、逆方向の流れを防止する第１の逆止
   弁を設け、第２の連通管と給水管の連結部と太陽熱温水
   器との間に、減圧弁から太陽熱温水器への流れを許容
   し、逆方向の流れを防止する第２の逆止弁を設け、バイ
   パス管に温度切換３方弁へ湯が入っていく方向の流れを
   許容し、逆方向の流れを防止する第３の逆止弁を設け、
   第１のミキシングバルブの混合水出口付近の給湯管に、
   混合水が出ていく方向の流れを許容し、逆方向の流れを
   防止する第４の逆止弁を設けてなることを特徴とする請
   求項１記載の太陽熱給湯設備。
3. 【請求項３】 第４の逆止弁と全自動ボイラーとの間の
   給湯管に、排水用バルブを設けてなることを特徴とする
   請求項１記載の太陽熱給湯設備。
4. 【請求項４】 温度切換３方弁に、湯を使用する人が、
   遠隔操作で温度設定できるようにリモコンを取り付けた
   ことを特徴とする請求項１記載の太陽熱給湯設備。