JP2000356418A - 太陽熱利用給湯システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 貯湯タンクのお湯の出口を、ボイラーの給水
口と２次側の両方に接続し、貯湯タンクのお湯の出口と
ボイラーとの間にミキシングバルブが取り付けられたシ
ステムであって、お湯の使い始めの電磁ミキシングバル
ブの開閉に起因してボイラーに高温水が流れ、ボイラー
の温度コントロール異常や故障を引き起こしたり、給湯
栓に熱湯が流れるのを防止することが可能な太陽熱利用
給湯システムを提供する。 【構成】 お湯が使用されずに流量スイッチ２８がオフ
の時、第１の電磁ミキシングバルブ２５と第２の電磁ミ
キシングバルブ３０は、水側が全開になるように制御さ
れる。

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
を行う太陽熱利用給湯システム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た給湯システム
としては、集熱部と貯湯部が一体化された汲置型の太陽
熱利用給湯システム、集熱部と貯湯部が分離・隣接し、
集熱部で温められたお湯等の熱媒体が対流等で貯湯部に
移動する自然循環型の太陽熱利用給湯システム、集熱部
と貯湯部が離れた場所に設置され、集熱部と貯湯部がホ
ース等で接続され、ポンプで熱媒体を循環させる強制循
環型の太陽熱利用給湯システムが開発され、普及してい
る。

【０００３】一般に太陽熱利用給湯システムは、天気の
良くない日には、太陽熱だけで水温を十分に上げること
が困難であり、全てのお湯を賄うことはできない。従っ
て最も集熱効率に優れている強制循環型の太陽熱利用給
湯システムでも、石油やガス等のボイラーと併用される
ことが多い。

【０００４】強制循環型の太陽熱利用給湯システムとボ
イラーを併用したシステムとしては、次のような３種類
のシステムが知られている。

【０００５】（１）貯湯タンクのお湯の出口を、直接台
所や風呂等に取り付けられた給湯栓に接続するか、ボイ
ラーの２次側に切替弁を介して接続したシステム。この
システムでは、貯湯タンク内のお湯が一定温度以上であ
る時に取り出し、逆に貯湯タンク内のお湯が一定温度未
満である時には、これを利用することなく、水道水をボ
イラーで温めて使用することができる。

【０００６】（２）貯湯タンクのお湯の出口を、ボイラ
ーの給水口に接続し、必ずボイラー経由でお湯を取り出
すシステム。このシステムでは、貯湯タンク内のお湯が
一定温度未満の場合、ボイラーで追い焚きしてから取り
出すことになる。

【０００７】（３）貯湯タンクのお湯の出口を、ボイラ
ーの給水口と２次側の両方に接続し、ボイラーの２次側
に切替弁を取り付けたシステム。このシステムでは、貯
湯タンク内のお湯が一定温度以上の場合、ボイラーの２
次側から切替弁を介して取り出し、逆に貯湯タンク内の
お湯が一定温度未満の場合、切替弁をボイラー側にして
貯湯タンク内のお湯をボイラーで追い焚きしてから取り
出すことができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで近年、ボイラ
ーの機能は、めざましい発展を遂げており、風呂のお湯
張りを全自動で行う全自動ボイラーが主流になってきて
おり、これに伴い太陽熱利用給湯システムも、上記
（２）（３）のシステムが増えつつある。

【０００９】特に（３）の方法は、最も太陽熱を有効利
用できるという点で非常に優れたシステムである。つま
り貯湯タンク内のお湯の温度が高い時には、そのまま利
用でき、貯湯タンク内のお湯の温度が低い時には、全自
動ボイラーで追い焚きして利用できる。しかも風呂の自
動お湯張り時にも、貯湯タンク内のお湯を全自動ボイラ
ーを介して利用することができる。

【００１０】しかしながら全自動ボイラーは、本来、供
給された水を焚きあげて所定温度のお湯にするものであ
るため、貯湯タンクから全自動ボイラーに供給されるお
湯の温度が高いと、全自動ボイラーが最低燃焼しても、
かなり高温のお湯になることがあり、温度コントロール
が不可能になったり、全自動ボイラーが故障することが
あった。

【００１１】そのため通常は、貯湯タンクのお湯の出口
と全自動ボイラーとの間に電磁ミキシングバルブが取り
付けられ、貯湯タンク内のお湯の温度が、全自動ボイラ
ーの設計上の最高給水温度より高い場合には、電磁ミキ
シングバルブで水と混合して前記最高給水温度より低く
してから全自動ボイラーに供給されるようになってい
る。

【００１２】ところがお湯を使う直前の電磁ミキシング
バルブの開閉状態は、混合水出口に取り付けられた温度
センサーによる感温部のお湯が冷めているため、お湯側
が全開になっている。

【００１３】従って、お湯を使い始めた瞬間から、電磁
ミキシングバルブの混合調節が完了するまでの間、貯湯
タンク内のお湯が水と混合されずに、そのまま全自動ボ
イラーに流れることがあり、この高温のお湯が全自動ボ
イラーで焚きあげられ、温度コントロール異常を引き起
こして熱湯になったり、全自動ボイラーが故障すること
があった。

【００１４】またボイラーを経由せずに、直接、台所や
風呂等の給湯栓にお湯を供給する場合にも、貯湯タンク
のお湯の出口と給湯栓との間に電磁ミキシングバルブが
取り付けられ、設定温度のお湯が取り出されるようにな
っているが、電磁ミキシングバルブの混合調節が完了す
るまでの間、貯湯タンクの高温のお湯が素通りするの
で、使い勝手が悪いという問題があった。

【００１５】本発明の目的は、貯湯タンクのお湯の出口
を、ボイラーの給水口と２次側の両方に接続し、貯湯タ
ンクのお湯の出口とボイラーとの間にミキシングバルブ
が取り付けられたシステムであって、お湯の使い始めの
電磁ミキシングバルブの開閉に起因してボイラーに高温
水が流れ、ボイラーの温度コントロール異常や故障を引
き起こしたり、給湯栓に熱湯が流れるのを防止すること
が可能な太陽熱利用給湯システムを提供することであ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の太陽熱利用給湯
システムは、太陽熱集熱器と、熱交換器を内蔵する貯湯
タンクと、太陽熱集熱器の入口と熱交換器の出口を連結
し、途中に循環ポンプとリザーブタンクが取り付けられ
た往き配管と、太陽熱集熱器の出口と熱交換器の入口を
連結する戻り配管と、貯湯タンクに取り付けられた給水
管及び給湯管と、給水管と給水元栓を連結し、途中に減
圧逆止弁が取り付けられた第１の連結管と、給湯管と給
湯栓を連結し、途中に第１の電磁ミキシングバルブ、第
１の温度センサー、電動３方弁、流量スイッチが取り付
けられた第２の連結管と、第１の連結管と第２の連結管
を連結し、途中に第２の電磁ミキシングバルブが取り付
けられた第３の連結管と、第１の連結管と第１の温度セ
ンサーを連結する第４の連結管と、第２の電磁ミキシン
グバルブの混合水の出口と電動３方弁を連結し、途中に
第２の温度センサーとボイラーが取り付けられた第５の
連結管とを備えてなり、電動３方弁が、第１の電磁ミキ
シングバルブと給湯栓とを連通する時、第２の電磁ミキ
シングバルブは水側が全開になり、また電動３方弁が、
ボイラーと給湯栓とを連通する時、第１の電磁ミキシン
グバルブは水側が全開になり、且つ、お湯が使用されず
に流量スイッチがオフの時、第１の電磁ミキシングバル
ブと第２の電磁ミキシングバルブは、水側が全開になる
ように制御されることを特徴とする。

【００１７】

【作用】本発明の太陽熱利用給湯システムを自動運転で
使用すると、貯湯タンク内のお湯の温度に応じて電動３
方弁の切り替えが自動的に行われる。すなわち貯湯タン
ク内のお湯の温度が、電動３方弁の設定温度（例えば４
２℃）より高い時には、貯湯タンクのお湯が第２の連結
管を通り、第１の電磁ミキシングバルブによって水と混
合され、第１の温度センサーによって湯温を検知しなが
ら電動３方弁の設定温度に調整されてから出湯される。

【００１８】また貯湯タンク内のお湯の温度が、電動３
方弁の設定温度と同じ時、又は低い時には、貯湯タンク
内のお湯が第３の連結管、第５の連結管を通り、第２の
電磁ミキシングバルブ、ボイラーを通して出湯されるこ
とになる。

【００１９】一方、本発明の太陽熱利用給湯システムを
マニュアル運転で使用する場合、電動３方弁が、第５の
連結管と第２の連結管を連通するように切り替えた時、
台所や風呂等に取り付けられた給湯栓を開けると、貯湯
タンク内のお湯は、第２の電磁ミキシングバルブからボ
イラーを経由して給湯栓から取り出される。

【００２０】本発明で使用する流量スイッチは、太陽熱
利用給湯システムのお湯が使われない状態ではオフにな
り、第１の電磁ミキシングバルブと第２の電磁ミキシン
グバルブは水側全開で待機する。この時、台所や風呂等
の給湯栓からお湯を出すと、電動３方弁の選択方向に応
じて、第１の電磁ミキシングバルブ又は第２の電磁ミキ
シングバルブを経て貯湯タンク内のお湯が流れるが、お
湯を使い始めた瞬間は、どちらの電磁ミキシングバルブ
にしても、まず水が通過してから設定温度の混合制御が
行われるため、貯湯タンク内の高温のお湯が素通りする
ことはなく、第１の電磁ミキシングバルブ経由で熱湯が
取り出されたり、第２の電磁ミキシングバルブ経由でお
湯を取り出す際のボイラーの温度コントロール異常や故
障を防止することができる。

【００２１】第１の電磁ミキシングバルブを経由してお
湯を使用している時、電動３方弁を切り替えて、第２の
電磁ミキシングバルブ経由にした瞬間、第２の電磁ミキ
シングバルブは、水側待機のため、まず水が通過してか
ら設定温度の混合制御を行うので、貯湯タンク内の高温
のお湯が第２の電磁ミキシングバルブを、そのまま通過
することはなく、逆に第２の電磁ミキシングバルブから
第１の電磁ミキシングバルブに切り替えた場合も同様で
ある。

【００２２】また各電磁ミキシングバルブが故障し、貯
湯タンクから高温のお湯が流れ込んだ場合、各温度セン
サーが湯温を検知し、電磁弁が開いている時間が継続す
るため、この時間の長さによって各電磁ミキシングバル
ブの故障表示を出すことも可能である。

【００２３】さらに電磁ミキシングバルブの温度調整の
精度を上げるためには、このバルブの開閉を行うための
ステッピングモーターがお湯を使っていない時に、原点
を確認することが望ましい。従って電磁ミキシングバル
ブのステッピングモーターの原因確認動作は、流量スイ
ッチがオフの状態の時に行うようにすれば良い。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。

【００２５】図１は、本発明の太陽熱利用給湯システム
を示す説明図である。

【００２６】この太陽熱利用給湯システムは、有効集熱
面積が３．６４ｍ²の真空管式太陽熱集熱器１０と、熱
交換器１１を内蔵する貯湯量０．２ｍ³の貯湯タンク１
２と、真空管式太陽熱集熱器１０の入口と熱交換器１１
の出口を連結し、途中に１１５Ｗの循環ポンプ１３とリ
ザーブタンク１４が取り付けられた往き配管（例えば保
温付きＥＰＤＭゴムホース）１５と、真空管式太陽熱集
熱器１０の出口と熱交換器１１の入口を連結する戻り配
管１６を備えている。

【００２７】また貯湯タンク１２の底部には給水管１７
が取り付けられ、貯湯タンク１２の天井部には、給湯管
１８と温圧弁（設定圧力２９０ｋＰａ／設定温度８５
℃）１９が取り付けられている。この温圧弁１９は、貯
湯タンク１２内の湯温と圧力を設定値以下に抑制するた
めのものである。

【００２８】給水管１７は、第１の連結管２０によって
給水元栓２１と連結しており、第１の連結管２０の途中
には、減圧逆止弁（設定圧力２４５ｋＰａ）２２が取り
付けられている。この減圧逆止弁２２は、給水圧力を設
定値以下にしてから、貯湯タンク１２に給水するための
ものである。給湯管１８は、第２の連結管２３によって
台所や風呂等の給湯栓２４と連結しており、第２の連結
管２３の途中には、給湯管１８側から第１の電磁ミキシ
ングバルブ２５、第１の温度センサー２６、電動３方弁
２７、流量スイッチ２８の順に取り付けられている。

【００２９】第１の連結管２０と第２の連結管２３と
は、第３の連結管２９によって連結され、その途中に
は、第２の電磁ミキシングバルブ３０が取り付けられて
いる。第１の連結管２０と第１の電磁ミキシングバルブ
２５とは、第４の連結管３１によって連結されている。
第２の電磁ミキシングバルブ３０と電動３方弁２７と
は、第５の連結管３２によって連結され、この第５の連
結管３２の途中には、第２の電磁ミキシングバルブ３０
側から第２の温度センサー３３、全自動ボイラー３４の
順に取り付けられている。

【００３０】次にこの太陽熱利用給湯システムの使用例
を説明する。

【００３１】水温１４℃、貯湯タンク１２内の湯温６３
℃、第１の電磁ミキシングバルブ２５の設定温度４５
℃、第２の電磁ミキシングバルブ３０の設定温度３０℃
の時、電動３方弁２７を第１の電磁ミキシングバルブ２
５経由に設定し、台所や風呂の給湯栓２４を開けてお湯
を出し始めた時の第１の温度センサー２６の検知温度
は、最初１４℃から始まり、次第に昇温して約７秒後に
は設定温度である４５℃になった。次に、そのままお湯
を出した状態で、電動３方弁２７を第２の電磁ミキシン
グバルブ３０経由に切り替え、直後の第２の温度センサ
ー３３の検知温度を調べたところ、最初１５℃から始ま
り、次第に昇温して約５秒後に設定温度である３０℃に
なった。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明の太陽熱利用給湯シ
ステムは、お湯の使い始めの電磁ミキシングバルブの開
閉に起因する全自動ボイラーの温度コントロール異常や
故障を防止したり、給湯栓へ熱湯が流れるのを防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽熱利用給湯システムを示す説明図
である。

【符号の説明】

１０ 真空管式太陽熱集熱器 １１ 熱交換器 １２ 貯湯タンク １３ 循環ポンプ １４ リザーブタンク １５ 往き配管 １６ 戻り配管 １７ 給水管 １８ 給湯管 １９ 温圧弁 ２０ 第１の連結管 ２１ 給水元栓 ２３ 第２の連通管 ２４ 給湯栓 ２５ 第１の電磁ミキシングバルブ ２６ 第１の温度センサー ２７ 電動３方弁 ２８ 流量スイッチ ２９ 第３の連結管 ３０ 第２の電磁ミキシングバルブ ３１ 第４の連結管 ３２ 第５の連結管 ３３ 第２の温度センサー ３４ 全自動ボイラー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽熱集熱器と、熱交換器を内蔵する貯
   湯タンクと、太陽熱集熱器の入口と熱交換器の出口を連
   結し、途中に循環ポンプとリザーブタンクが取り付けら
   れた往き配管と、太陽熱集熱器の出口と熱交換器の入口
   を連結する戻り配管と、貯湯タンクに取り付けられた給
   水管及び給湯管と、給水管と給水元栓を連結し、途中に
   減圧逆止弁が取り付けられた第１の連結管と、給湯管と
   給湯栓を連結し、途中に第１の電磁ミキシングバルブ、
   第１の温度センサー、電動３方弁、流量スイッチが取り
   付けられた第２の連結管と、第１の連結管と第２の連結
   管を連結し、途中に第２の電磁ミキシングバルブが取り
   付けられた第３の連結管と、第１の連結管と第１のミキ
   シングバルブを連結する第４の連結管と、第２の電磁ミ
   キシングバルブの混合水の出口と電動３方弁を連結し、
   途中に第２の温度センサーとボイラーが取り付けられた
   第５の連結管とを備えてなり、電動３方弁が、第１の電
   磁ミキシングバルブと給湯栓とを連通する時、第２の電
   磁ミキシングバルブは水側が全開になり、また電動３方
   弁が、ボイラーと給湯栓とを連通する時、第１の電磁ミ
   キシングバルブは水側が全開になり、且つ、お湯が使用
   されずに流量スイッチがオフの時、第１の電磁ミキシン
   グバルブと第２の電磁ミキシングバルブは、水側が全開
   になるように制御されることを特徴とする太陽熱利用給
   湯システム。