JP5525853B2

JP5525853B2 - 太陽熱利用熱源装置

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Publication number: JP5525853B2
Application number: JP2010033700A
Authority: JP
Inventors: 徹茂木; 健磯崎; 満志田; 徹哉佐藤; 晃太郎木村
Original assignee: 株式会社ガスター
Priority date: 2010-02-18
Filing date: 2010-02-18
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2030-02-18
Also published as: JP2011169515A

Description

本発明は、太陽光の熱を集める集熱機を備えた太陽熱利用熱源装置に関するものである。

近年、図９に示すように、太陽光の熱を集熱する集熱機（コレクター）１３を備えた太陽熱利用熱源装置（太陽熱利用貯湯式熱源装置）１が用いられている（例えば、特許文献１、参照）。この太陽熱利用熱源装置１において、集熱機１３は液体を循環する液体循環通路３に介設されており、ポンプ５の駆動によって液体循環通路３を循環する液体を集熱機１３が太陽光の熱によって加熱する構成と成している。なお、集熱機１３には、例えば液体を通す内部通路が形成されており、集熱機１は、受光面で受ける太陽光の熱によって、集熱機１３の内部（例えば内部通路）を通る液体を加熱して、液体循環通路３を循環する液体を加熱する。

液体循環通路３は、給湯先に導かれる湯を貯湯する貯湯槽１４に熱的に接続されている。貯湯槽１４の下側には、給水通路１９が接続されており、給水通路１９には、貯湯槽１４への入水温度を検出する入水温度検出手段４４が設けられている。また、貯湯槽１４の上側には、給湯通路２３が接続されており、給湯通路２３には、貯湯槽１４から出湯される湯（水）の温度を検出する出湯湯温検出手段４６と、貯湯槽１４から出湯される湯（水）の流量を検出する流量検出手段４５とが設けられている。給湯通路２３には補助熱源装置１５が接続され、この補助熱源装置１５を介して台所や浴室等の給湯先に接続されている。

このような太陽熱利用熱源装置１においては、太陽光の熱を利用して加熱した湯を給湯に利用できるため、省エネ化（省エネルギー化）が可能となり、しかも二酸化炭素排出量を削減できるので、環境に優しいシステムの実現ができる。また、太陽熱利用熱源装置１の使用においては、「どれだけ自然エネルギーを利用したか、化石燃料消費を削減できたか、環境に優しい（エコな）生活行動を実現できたか」を計測、表示することで、生活者の省エネ意識が高まることが期待されている。

なお、グリーンエネルギー証書など、二酸化炭素削減などの環境価値の証書化の際には、その環境価値を計測する必要があり、その計測のためには、同図に示すように、積算熱量計４７を太陽熱利用熱源装置に設けることが不可欠となっている。この積算熱量計４７は、入水温度検出手段４４と流量検出手段４５と出湯湯温検出手段４６とに接続されており、該出湯湯温検出手段４６により検出される検出温度から入水温度検出手段４４により検出される検出温度を差し引いた値と、流量検出手段４５により検出される流量との積により、太陽熱利用熱量を求めるようにしている。

特開２００３−１９４３５８号公報

しかしながら、前記のような積算熱量計４７は、本来、太陽熱利用熱源装置１には必要のない要素部品であり、価格も高いため、積算熱量計を太陽熱利用熱源装置１に設けると、装置の大型化やコストアップが生じ、商品性の低下につながってしまうといった問題があった。

また、液体循環通路３内の液体は、温度に応じて膨張したり収縮したりすることにより体積変動が生じるので、液体循環通路３には、例えば図２に示すように、シスターン装置５０が介設されるものであるが、シスターン装置５０には、前記液体の体積変動に対応できるように大気開放部６が設けられており、この大気開放部６からレジオネラ菌等が混入するおそれがある。そこで、その殺菌のために、液体循環通路３を通る液体を補助熱源装置１５によって強制的に加熱する構成を設けた太陽熱利用熱源装置１が提案されているが、このような構成において、補助熱源装置１５によって液体循環通路３内の液体の加熱が行われたときには、その加熱により得た熱量は太陽熱利用熱量ではないにもかかわらず、積算熱量計４７は、その熱量を区別できずに太陽熱利用熱量として積算してしまい、太陽熱利用熱量を正確に求めることができないといった問題もあった。

また、冬に気温が低くなることにより貯湯槽１４に供給される水や貯湯槽１４内の水が凍結するおそれがある地域においては、この凍結防止のために、貯湯槽１４への給水通路１９や貯湯槽１４の周りにヒータを巻き、気温が低いときにはヒータを作動させて凍結防止運転を行うことがあるが、このような構成において凍結防止運転が行われると、貯湯槽１４内の水が加熱されることになる。その加熱により得た熱量は太陽熱利用熱量ではないにもかかわらず、積算熱量計４７は、その熱量を区別できずに太陽熱利用熱量として積算してしまい、太陽熱利用熱量を正確に求めることができないといった問題もあった。

さらに、積算熱量計４７は、太陽熱利用熱源装置１とはライフサイクルが異なるため、個別にメンテナンスを実施する必要がある上に、積算熱量計４７は、有効期限が８年であり、太陽熱利用熱源装置を家庭用に設置する場合に、グリーンエネルギー証書対象補助金を授与した場合、１０年間は太陽熱利用熱源装置を利用しなければならないので、仮に、積算熱量計４７が８年で故障した場合には、少なくともその後の２年間は積算熱量計４７を使用できるように修理したり、場合によっては買い換えたりしなくてはならず、家庭等への大きな負担が予想される。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、装置の大型化やコストアップを招くことなく、正確に太陽熱利用熱量を求めることができる太陽熱利用熱源装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、次の構成をもって課題を解決する手段としている。すなわち、第１の発明は、太陽光の熱を集熱する集熱機が液体を循環する液体循環通路に介設されて、該液体循環通路を循環する液体を前記集熱機が太陽光の熱によって加熱する構成と成し、前記液体循環通路は給湯先に導かれる湯を貯湯する貯湯槽に熱的に接続されており、該貯湯槽から出湯される湯の温度を検出する出湯湯温検出手段と、前記貯湯槽内に貯湯されている湯の温度を検出する貯湯槽内湯水温検出手段とを有して、該貯湯槽内湯水温検出手段は前記貯湯槽の複数箇所の湯の温度を検出する手段と成し、該貯湯槽内湯水温検出手段により検出される検出値に基づいて予め定められている設定方法に従い前記貯湯槽内の全体の湯温を基準温度として定める基準温度設定手段が設けられて、該基準温度設定手段は前記複数箇所の湯の温度検出値の平均値を基準温度と設定する構成とし、前記貯湯槽の湯の給湯が行われる毎に、前記出湯湯温検出手段により検出した検出温度から前記基準温度を差し引いた値と前記貯湯槽から出湯される湯の流量との積により給湯一回当たりの太陽熱利用熱量を求め、この給湯一回当たりの太陽熱利用熱量を予め定められる太陽熱利用熱量算出設定期間において加算することにより該太陽熱利用熱量算出設定期間に行われた給湯の太陽熱利用熱量を求める太陽熱利用熱量算出手段を有する構成をもって課題を解決する手段としている。

さらに、第２の発明は、前記第１の発明の構成に加え、前記太陽熱利用熱量算出設定期間は一日とし、基準温度設定手段は日の出前の予め定めた設定時刻における貯湯槽内湯水温検出手段の検出値に基づいて基準温度を定める構成としたことを特徴とする。

さらに、第３の発明は、前記第１または第２の発明の構成に加え、前記液体循環通路には該液体循環通路を通る液体を強制的に加熱する強制加熱手段が熱的に接続されており、該強制加熱手段によって前記液体循環通路を循環させる液体を強制的に加熱したときには、その加熱終了時に貯湯槽内湯水温検出手段により貯湯槽内に貯湯されている湯の温度を検出し、該検出値に基づいて基準温度を定める構成としたことを特徴とする。

さらに、第４の発明は、前記第１乃至第３のいずれか一つの発明の構成に加え、貯湯槽の外周部の少なくとも一部には該貯湯槽内の水の凍結を防止するために貯湯槽を加熱するヒータが設けられており、該ヒータが作動されたときには、そのヒータ加熱の終了時に貯湯槽内湯水温検出手段により貯湯槽内に貯湯されている湯の温度を検出し、該検出値に基づいて基準温度を定める構成としたことを特徴とする。

さらに、第５の発明は、前記第１乃至第４のいずれか一つの発明の構成に加え、前記太陽熱利用熱量算出手段により算出した太陽熱利用熱量の値を表示する表示手段が設けられていることを特徴とする。

さらに、第６の発明は、前記第１乃至第５のいずれか一つの発明の構成に加え、前記太陽熱利用熱量算出手段により算出した太陽熱利用熱量の値を表示する表示手段が信号接続されていることを特徴とする。

本発明において、太陽光の熱を集熱する集熱機を介設して成る液体循環通路が、給湯先に導かれる湯を貯湯する貯湯槽に熱的に接続されているが、本発明は、該貯湯槽内に貯湯されている湯の温度を検出する貯湯槽内湯水温検出手段の検出値に基づいて、予め定められている設定方法に従い前記貯湯槽内の全体の湯温を基準温度として定めて、この基準温度に基づいて太陽熱利用熱量を算出する。具体的には、太陽熱利用熱量算出手段が、貯湯槽の湯の給湯が行われる毎に、貯湯槽から出湯される出湯温度の検出値から基準温度を差し引いた値と貯湯槽から出湯される湯の流量との積により給湯一回当たりの太陽熱利用熱量を求め、この給湯一回当たりの太陽熱利用熱量を予め定められる太陽熱利用熱量算出設定期間において加算することにより該太陽熱利用熱量算出設定期間に行われた給湯の太陽熱利用熱量を求める。

したがって、例えば日の出前の設定時刻における貯湯槽内湯水温検出手段の検出値に基づいて基準温度を定めるといったように、集熱機による集熱が行われる前の貯湯槽内の全体の湯温を基準温度として適切に設定することにより、集熱機によって集められる太陽熱の利用熱量を、的確に算出することができ、太陽熱利用の熱量を的確に算出することができる。

なお、貯湯槽から出湯される湯の流量は、この流量を直接的に検出する流量検出手段を設けて求めることができるものであるが、貯湯槽から出湯される湯に加熱されていない水を混合して出湯する構成の太陽熱利用熱源装置においては、混合後の流量を検出する流量検出手段の検出値と、前記出湯湯温検出手段の検出値と、加熱されていない水の温度を検出する入水温度検出手段の検出値と、混合後の湯（水）の温度を検出する混合湯温検出手段の検出値とを用いて計算により算出することもできる。

また、貯湯槽内湯水温検出手段は貯湯槽の複数箇所の湯の温度を検出する手段と成し、基準温度設定手段は前記複数箇所の湯の温度検出値の平均値を基準温度と設定する構成とすることにより、簡単に、かつ、適切に基準温度を設定することができる。

さらに、太陽熱利用熱量算出設定期間は一日とし、基準温度設定手段は日の出前の予め定めた設定時刻における貯湯槽内湯水温検出手段の検出値に基づいて基準温度を定める構成とすることにより、日の出後に集熱機によって集められる太陽熱の利用熱量を、その一日ごとに的確に算出することができる。

さらに、液体循環通路に、該液体循環通路を通る液体を強制的に加熱する強制加熱手段を熱的に接続し、液体循環通路を循環させる液体を強制的に加熱したときには、その加熱終了時に貯湯槽内湯水温検出手段により貯湯槽内に貯湯されている湯の温度の検出値に基づいて基準温度を定めることにより、強制加熱手段による液体循環通路内の液体の加熱によって貯湯槽内の湯も加熱された場合には、その分の熱量は太陽熱利用の熱量として計算しないことになる。したがって、強制加熱手段による加熱が行われた場合でも、太陽熱利用の熱量をより的確に算出することができる。

さらに、貯湯槽の外周部の少なくとも一部に、該貯湯槽内の水の凍結を防止するために貯湯槽を加熱するヒータを設けて、該ヒータが作動されたときには、そのヒータ加熱の終了時に貯湯槽内湯水温検出手段により貯湯槽内に貯湯されている湯の温度を検出し、該検出値に基づいて基準温度を定めることにより、ヒータ加熱によって貯湯槽内の湯も加熱された場合には、その分の熱量は太陽熱利用の熱量として計算しないことになる。したがって、例えば貯湯槽内の湯水の凍結防止用にヒータ加熱が行われた場合でも、太陽熱利用の熱量をより的確に算出することができる。

さらに、太陽熱利用熱量算出手段により算出した太陽熱利用熱量の値を表示する表示手段を設ける構成や、例えば外部に設けられる表示手段に信号接続する構成を有することにより、太陽熱利用の熱量を利用者に知らせたり、グリーンエネルギー証書の等の証書化に利用したりすることができる。そのため、生活者の省エネ意識を高めることができる。

本発明に係る太陽熱利用熱源装置の一実施例における制御構成を示すブロック図である。実施例の太陽熱利用熱源装置のシステム構成を示す説明図である。実施例の太陽熱利用熱源装置のユニット構成を示す模式図である。実施例の動作を示すフローチャートである。表示手段の別の接続構成例を示す模式図である。表示手段のさらに別の接続構成例を示す模式図である。表示手段のさらに別の接続構成例を示す模式図である。表示手段のさらに別の接続構成例を示す模式図である。太陽熱利用熱源装置に熱量計を設けた構成の模式図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略または簡略化する。

図２に示すように、本実施例の太陽熱利用熱源装置１は、液体循環通路３に介設された集熱機１３を有している。液体循環通路３には、液体を循環させるポンプ（循環ポンプ）５が介設されており、このポンプ５は、太陽電池の電力により作動する構成と成している。また、液体循環通路３の途中部には、シスターン装置５０が設けられており、シスターン装置５０には、シスターン装置５０内の液体の液位を検出する電極３１，３２，３３が設けられている。

本実施例において、液体循環通路３は、その一部が貯湯槽１４内に通されており、集熱機１３は、液体循環通路３を介して貯湯槽１４と熱的に接続されている。また、液体循環通路３には、バイパス通路４０が接続され、該バイパス通路４０には、液−液熱交換器１６と循環通路１７とを介して補助熱源装置１５が熱的に接続されており、この接続構造により、循環通路３を循環する液体を補助熱源装置１５によって加熱可能と成している。なお、図中、符号３８，３９は電磁弁を示し、符号１８は熱動弁を示す。

貯湯槽１４は屋外に配置され、貯湯槽１４には、貯湯槽１４内に貯湯されている湯の温度を検出する貯湯槽内湯水温検出手段としてのサーミスタ３４〜３７が設けられている。また、貯湯槽１４の下側には、給水通路１９と排水通路２０とが接続されており、給水通路１９には逆止弁２１が、排水通路２０には排水電磁弁２２がそれぞれ介設されている。なお、貯湯槽１４の周りと、給水通路１９および排水通路２０のうち屋外に設けられる通路の周りには、ヒータ（図示せず）が設けられ、これらのヒータを作動させることによって凍結防止運転が行えるようになっている。貯湯槽１４の上側には、給湯通路２３が接続されており、給湯通路２３には、逃がし弁２９を備えた圧力逃がし通路３０が接続されている。

給湯通路２３は、管路２３ａ，２３ｂを介して前記補助熱源装置１５に接続され、この補助熱源装置１５を介して台所や浴室等の給湯先に接続されている。さらに、給湯通路２３には、電磁弁２４，２５，２６が接続されており、電磁弁（混合弁）２６には、逆止弁２７を備えたバイパス通路２８が接続されて、該バイパス通路２８を介して前記給水通路１９に接続されている。バイパス通路２８には入水温度検出手段４４が設けられている。

また、給湯通路２３において、電磁弁２５よりも上流側（貯湯槽１４に近い側）に出湯湯温検出手段４６が設けられ、電磁弁２５，２６よりも下流側に、給湯通路２３から出湯される湯水の流量を検出する流量検出手段４９と、給湯通路２３から出湯される湯水の温度を検出する混合湯温検出手段４８とが設けられている。流量検出手段４９は、貯湯槽１４から出湯される湯にバイパス通路２８を通って加熱されていない水を加えて形成される（混合される）湯の流量を検出し、混合湯温検出手段４８は、その湯の温度を検出する。

なお、補助熱源装置１５の構成は特に限定されるものではないが、例えば、ガス燃焼を行うバーナと、該バーナへの燃料（ガス）供給通路、バーナへの給排気を行うファンと、通路２３ａから供給される湯水をバーナ燃焼により加熱する熱交換器とを有している。補助熱源装置１５の構成としては、従来提案されている様々な熱源装置や、今後、提案される様々な熱源装置の構成が適用されるものであり、暖房装置等を接続してもよい。

補助熱源装置１５は、貯湯槽１４から出湯される湯の温度が給湯設定温度以上の時には、その湯を加熱せずに給湯先に導き、貯湯槽１４から出湯される湯の温度が給湯設定温度未満の時には、その湯を加熱して給湯設定温度として給湯先に導く。

この太陽熱利用熱源装置において、液体循環通路３に設けられているポンプ５を駆動させることにより、液体循環通路３内の液体を図の矢印Ａに示すように循環させる。このとき、集熱機１３により液体循環通路３を通る液体の加熱が太陽光を利用して行われると、その熱により貯湯槽１４内の湯水の加熱が行われる。また、貯湯槽１４内には、図の矢印Ｂに示すように、給水通路１９から給水が行われ、貯湯槽１４を通って加熱された湯が給湯通路２３を通って給湯先に出湯される。このとき、貯湯槽１４から出湯される湯の温度が給湯設定温度未満の時は、前記の如く、補助熱源装置１５による加熱が行われることにより、給湯設定温度の湯が給湯される。また、貯湯槽１４から出湯される湯の温度が給湯設定温度よりも高い時は、図の矢印Ｃに示すように、バイパス通路２８を通り、加熱されていない水が給湯通路２３を通る湯に混合されて出湯される。

また、液体循環通路３内の液体と循環通路１７内の湯とを共に循環させることによって、液体循環通路３の液体と循環通路１７内の湯との熱交換を行うことができる。例えば、補助熱源装置１５を作動させて循環通路１７に通す液体の温度を高め、この液体と液体循環通路３内の液体との熱交換によって、液体循環通路３を循環する液体を例えば６０度以上に加熱することにより、液体循環通路３内の液体の加熱殺菌（例えばレジオネラ菌の殺菌）を行うことができる。

なお、図３には、本実施例の太陽熱利用熱源装置１のユニット構成が模式的に示されている。この図に示すように、集熱機１３は、例えば、一戸建ての住宅においては、その屋根の上に屋根の傾斜と同じ角度（例えば３０度）をつけて配置されるが、マンション等の集合住宅において、例えばベランダ手摺り部に、その太陽光の受光面を垂直向きとして配設することもできる。補助熱源装置１５には、リモコン装置２が信号接続されている。

また、本実施例の太陽熱利用熱源装置１は、図１に示すような制御構成を有している。つまり、太陽熱利用熱源装置１は、貯湯槽１４側に設けられた制御装置１１と補助熱源装置１５側に設けられた制御装置４３とを有しており、これらの制御装置１１，４３は互いに信号接続されている。制御装置４３は燃焼制御部９を有し、制御装置１１は、流量算出手段４、基準温度設定手段７、太陽熱利用熱量算出手段８、ヒータ作動制御手段１２を有しており、また、貯湯槽１４を収納するケースに設けられた表示手段１０に信号接続されている。

流量算出手段４は、出湯湯温検出手段４６の検出値と、入水温度検出手段４４の検出値と、混合湯温検出手段４８の検出値と、流量検出手段４９の検出値とを用いて、次式（１）に基づく計算により、貯湯槽１４から出湯される湯の流量を算出する。そして、その算出した値を、太陽熱利用熱量算出手段８に加える。

Ｗ_ｓｗｊ＝Ｗ_ｍｗｊ・（Ｔ_ｍｗｊ−Ｔ_ｗｉｊ）／（Ｔ_ｓｔｊ−Ｔ_ｗｉｊ）・・・（１）

なお、ここで、Ｗ_ｓｗｊが貯湯槽１４から出湯される湯の流量であり、Ｗ_ｍｗｊは流量検出手段４９の検出値、Ｔ_ｍｗｊは混合湯温検出手段４８の検出値、Ｔ_ｗｉｊは入水温度検出手段４４の検出値、Ｔ_ｓｔｊは出湯湯温検出手段４６の検出値である。式（１）は、式（２）、式（３）に基づくものであり、これらの式（２）、式（３）において、Ｗ_ｗｉｊはバイパス通路２８を通って加えられる水の流量を示している。

Ｔ_ｓｔｊ・Ｗ_ｓｗｊ＋Ｔ_ｗｉｊ・Ｗ_ｗｉｊ＝Ｔ_ｍｗｊ・Ｗ_ｍｗｊ・・・（２）

Ｗ_ｓｗｊ＋Ｗ_ｗｉｊ＝Ｗ_ｍｗｊ・・・（３）

基準温度設定手段７は、サーミスタ３４〜３７により検出される検出値に基づいて、予め定められている設定方法に従い、貯湯槽１４内の全体の湯温を基準温度として定める。サーミスタ３４〜３７は互いに上下に間隔を介して配置され、その配設箇所の温度を検出することによって、貯湯槽１４内の異なる箇所の温度を検出する。本実施例においては、これら複数のサーミスタ３４〜３７を設けることによって、貯湯槽１４の複数箇所の湯の温度を検出し、基準温度設定手段７は、その複数箇所の湯の温度検出値の平均値を基準温度と設定する構成としている。

なお、基準温度設定手段７は、通常、サーミスタ３４〜３７によって日の出前の予め定めた設定時刻（例えば５時３０分）に検出した検出温度の平均値を基準温度と設定する。また、補助熱源装置１５によって液体循環通路３を循環させる液体を強制的に加熱したときには、燃焼制御部９からの制御信号を受けて、その加熱終了時に、サーミスタ３４〜３７により貯湯槽内に貯湯されている湯の温度を検出し、該検出値に基づいて基準温度を定める構成としている。さらに、ヒータ作動制御手段１２によって前記ヒータの作動が行われたときには、そのヒータ加熱の終了時にサーミスタ３４〜３７により貯湯槽１４内に貯湯されている湯の温度を検出し、該検出値に基づいて基準温度を定める構成としている。設定した基準温度の値は、太陽熱利用熱量算出手段８に加えられる。

太陽熱利用熱量算出手段８は、貯湯槽１４の湯の給湯が行われる毎に、出湯湯温検出手段４６により検出した検出温度Ｔ_ｓｔｊから前記基準温度Ｔ_ｓｔ０を差し引いた値と、流量算出手段４により検出される流量Ｗ_ｓｔｊとの積により、給湯一回当たりの太陽熱利用熱量を求める。そして、この給湯一回当たりの太陽熱利用熱量を予め定められる太陽熱利用熱量算出設定期間において加算することにより、（数１）に示すように、太陽熱利用熱量算出設定期間（例えば一日）に行われた給湯の太陽熱利用熱量Ｑswを求め、その求めた値をリモコン装置２に加える。また、太陽熱利用熱量算出手段８は、計算結果を保存する構成を有しており、太陽熱利用熱源装置１の停電時や故障時にもデータ保存が可能と成している。

表示手段１０は、太陽熱利用熱量算出手段８により算出した太陽熱利用熱量の値を表示する（図３、参照）。

本実施例は以上のように構成されており、その動作について、図４に示すフローチャートに基づき説明する。まず、ステップＳ１で、集熱量計測が、例えばリモコン装置２または制御装置１１の操作によってオンにされると、ステップＳ２で、現在時刻が設定時刻か否か、つまり、現在時刻が、基準温度を設定するためにサーミスタ３４〜３７の温度を検出する時刻（例えば５時３０分）か否かが判断される。そして、現在時刻が設定時刻の時には、ステップＳ３で、これから一日の太陽熱利用熱量算出を積算開始する（確定する）ことになり、ステップＳ４で、熱量積算値のリセット（つまり、熱量積算値を０とすること）が行われる。

次に、ステップＳ５で、補助熱源装置１５による強制加熱運転が停止中であるか否かが判断され、また、ステップＳ６で、凍結防止運転が停止中か否かが判断され、これらの運転が停止中であれば、ステップＳ７で、サーミスタ３４〜３７による貯湯槽１４内の水温測定が行われ、これらの測定値に基づき、ステップＳ８で、基準温度Ｔ_ｓｔ０の設定が行われる。なお、ステップＳ５で、補助熱源装置１５による強制加熱運転が停止中でないと判断されたときや、ステップＳ６で、凍結防止運転が停止中でないと判断されたときには、これらの運転が停止してから、ステップＳ７に進むため、基準温度の設定は、強制加熱運転や凍結防止運転が全く行われなかったときには、それらの運転が行われる前の温度に基づき前記基準温度が設定され、それらの運転が行われたときには、運転後の温度に基づき前記基準温度が設定されることになる。

そして、ステップＳ９で、ステップＳ３から２４時間経過していないか否かが判断され、２４時間経過していればステップＳ２に戻り、２４時間経過していないときには、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、給湯要求があるか否かが判断され、給湯要求がないときには、ステップＳ２０に進み、給湯栓が開かれて給湯要求があったときには、ステップＳ１１に進む。そして、ステップＳ１１で、出湯温度検出手段（ソーラＴＨ）４６による水温検出（測定）が行われ、ステップＳ１２で、入水温度検出手段（入水ＴＨ）４４による水温検出（測定）が行われ、ステップＳ１３で、混合湯温検出手段（混合ＴＨ）４８による水温検出（測定）が行われ、ステップＳ１４で、流量検出手段（水量センサ）４９による流量検出（水量測定）が行われる。なお、これらステップＳ１１〜ステップＳ１４の動作は、同時あるいは順不同でもよい。

ステップＳ１５で、給湯停止が判断されたときには、ステップＳ１６で、その一回の給湯の太陽熱利用熱量を算出する。なお、ステップＳ１７で、その値が０または負の値と判断されたときには、ステップＳ１９に進み、ステップＳ１６で算出した値が正の値であるときのみ、その値を積算して保存する。また、ステップＳ１９では、ステップＳ３から２４時間経過していないか否かが判断され、２４時間経過しているときにはステップＳ２に戻り、２４時間経過していないときには、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、補助熱源装置１５による強制加熱運転が停止中であるか否かが判断され、また、ステップＳ２１では、凍結防止運転が停止中か否かが判断され、これらの運転が停止中であれば、ステップＳ２２では、ステップＳ３から２４時間経過していないか否かが判断され、２４時間経過したら、ステップＳ２に戻り、２４時間経過していないときには、ステップＳ１０に戻って前記動作を繰り返す。以上のようにして、一日の太陽熱利用熱量が算出される。

なお、本発明は、前記実施例に限定されるものでなく、適宜設定されるものである。例えば、本発明の太陽熱利用熱源装置のシステム構成は、図２に示した構成とは限らず、適宜設定されるものである。つまり、太陽光の熱を集熱する集熱機１３を介設した液体循環通路３が貯湯槽１４に熱的に接続され、該貯湯槽１４から出湯される湯の温度を検出する出湯湯温検出手段と、貯湯槽１４内に貯湯されている湯の温度を検出する貯湯槽内湯水温検出手段と、図１に示したような制御構成を有していればよい。

例えば、前記実施例で設けた補助熱源装置１５や凍結防止運転用のヒータおよびヒータ作動制御手段１２は省略することもできる。また、前記実施例では、流量算出手段４が、出湯湯温検出手段４６による検出温度と入水温度検出手段４４による検出温度と流量検出手段４９による検出流量とに基づいて、貯湯槽１４から出湯される湯の流量を算出するようにしたが、貯湯槽１４の出口側において、バイパス通路２８との合流部よりも上流側に流量検出手段を設け、この流量検出手段によって貯湯槽１４から出湯される湯の流量を検出するようにしてもよい。ただし、前記実施例のような構成とすると、バイパス通路２８との合流部よりも下流側に１つの流量検出手段４５を設けるだけで、バイパス通路２８を通って水が合流されてから給湯先に出湯される湯の流量のみならず、貯湯槽１４から出湯される湯の流量（すなわち、合流前の湯の流量）も知ることができるので、装置構成を簡略化でき、装置のコストダウンを図ることができる。

また、前記実施例では、サーミスタ３４〜３７による検出温度に基づき、通常は日の出前の設定時刻（例えば５時３０分）におけるサーミスタ３４〜３７の検出温度の平均値を基準温度として基準温度を設定し、補助熱源装置１５による液体循環通路３内の液体の強制加熱やヒータによる凍結防止運転が行われたときには、これらの運転後のサーミスタ３４〜３７の検出温度の平均値を基準温度として設定したが、基準温度の設定の仕方は適宜設定されるものである。例えば、設定時刻を季節に応じて可変してもよいし、サーミスタの配設数や配設間隔を前記実施例と異なる態様としてもよいし、例えば図２の破線枠で示すような、貯湯槽１４における有効部分について複数箇所の温度を検出して、この温度の平均値を基準温度として設定してもよい。

さらに、前記実施例では、図３に示したように、太陽熱利用熱量算出手段８により算出した太陽熱利用熱量の値を貯湯槽１４のケースに設けられた表示手段１０に表示するように構成したが、例えば以下に示すようにして、太陽熱利用熱量の値を表示するようにしてもよい。例えば、図５に示すように、表示手段１０を屋外や共用部に設け、リモコン装置２を介して信号接続してもよい。また、図６に示すように、太陽熱利用熱源装置１に送信機５１を接続し、この送信機５１から、リモコン装置２や屋外や共用部に設けた表示手段１０に、太陽熱利用の値を無線により送って表示手段１０に表示するようにしてもよいし、送信機５１から受信記録機５２に無線により太陽熱利用の値を送り、表示するようにしてもよい。

さらに、図７に示すように、無線あるいは配線を介してデータ通信端末５３を接続し、その通信端末５３から記録機５４に太陽熱利用の値を送り、表示するようにしてもよいし、図８に示すように、通信アダプタ５５経由で、モデム５６を介して公衆回線に信号接続し、サーバセンタ５７で集中管理するようにしてもよい。このようにすると、例えば携帯型電話機５８によってデータを取り込み、太陽熱利用熱量を携帯型電話機５８の表示手段に表示させることもできる。

さらに、リモコン装置２に、例えばバーコードやＱＲコード等の情報コードを表示させ、この情報コードを携帯型電話機５８により読み込み、サーバセンタ５７に送信して太陽熱利用熱量を携帯型電話機５８の表示手段に表示させることもできる。これらのように、太陽熱利用の値の表示の仕方や利用の仕方は適宜設定されるものであり、前記各例の他、これまで様々に提案されている構成や、今後提案される構成など、適宜適用される。

本発明は、装置の大型化やコストアップを招くことなく、正確に太陽熱利用熱量を求めることができるので、家庭用や業務用の太陽熱利用熱源装置として利用できる。

１太陽熱利用熱源装置
３液体循環通路
４流量算出手段
５ポンプ
７基準温度設定手段
８太陽熱利用熱量算出手段
９燃焼制御部
１０表示手段
１１制御装置
１２ヒータ作動制御手段
１３集熱機
１４貯湯槽
１５補助熱源装置
４４入水温度検出手段
４６出湯湯温検出手段
４８混合湯温検出手段
４９流量検出手段

Claims

太陽光の熱を集熱する集熱機が液体を循環する液体循環通路に介設されて、該液体循環通路を循環する液体を前記集熱機が太陽光の熱によって加熱する構成と成し、前記液体循環通路は給湯先に導かれる湯を貯湯する貯湯槽に熱的に接続されており、該貯湯槽から出湯される湯の温度を検出する出湯湯温検出手段と、前記貯湯槽内に貯湯されている湯の温度を検出する貯湯槽内湯水温検出手段とを有して、該貯湯槽内湯水温検出手段は前記貯湯槽の複数箇所の湯の温度を検出する手段と成し、該貯湯槽内湯水温検出手段により検出される検出値に基づいて予め定められている設定方法に従い前記貯湯槽内の全体の湯温を基準温度として定める基準温度設定手段が設けられて、該基準温度設定手段は前記複数箇所の湯の温度検出値の平均値を基準温度と設定する構成とし、前記貯湯槽の湯の給湯が行われる毎に、前記出湯湯温検出手段により検出した検出温度から前記基準温度を差し引いた値と前記貯湯槽から出湯される湯の流量との積により給湯一回当たりの太陽熱利用熱量を求め、この給湯一回当たりの太陽熱利用熱量を予め定められる太陽熱利用熱量算出設定期間において加算することにより該太陽熱利用熱量算出設定期間に行われた給湯の太陽熱利用熱量を求める太陽熱利用熱量算出手段を有することを特徴とする太陽熱利用熱源装置。
太陽熱利用熱量算出設定期間は一日とし、基準温度設定手段は日の出前の予め定めた設定時刻における貯湯槽内湯水温検出手段の検出値に基づいて基準温度を定める構成としたことを特徴とする請求項１記載の太陽熱利用熱源装置。
液体循環通路には該液体循環通路を通る液体を強制的に加熱する強制加熱手段が熱的に接続されており、該強制加熱手段によって前記液体循環通路を循環させる液体を強制的に加熱したときには、その加熱終了時に貯湯槽内湯水温検出手段により貯湯槽内に貯湯されている湯の温度を検出し、該検出値に基づいて基準温度を定める構成としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の太陽熱利用熱源装置。
貯湯槽の外周部の少なくとも一部には該貯湯槽内の水の凍結を防止するために貯湯槽を加熱するヒータが設けられており、該ヒータが作動されたときには、そのヒータ加熱の終了時に貯湯槽内湯水温検出手段により貯湯槽内に貯湯されている湯の温度を検出し、該検出値に基づいて基準温度を定める構成としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の太陽熱利用熱源装置。
太陽熱利用熱量算出手段により算出した太陽熱利用熱量の値を表示する表示手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の太陽熱利用熱源装置。
太陽熱利用熱量算出手段により算出した太陽熱利用熱量の値を表示する表示手段が信号接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の太陽熱利用熱源装置。