JP2002106976A - 太陽熱利用給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱媒体が循環する熱交換循環系に発生した故
障を判断し表示するようにした太陽熱利用給湯装置を提
供する。 【解決手段】 太陽熱集熱器１の出口の温度センサー
６、貯湯槽２内の温度センサー５、給湯配管１４の流量
センサー７からの計測データを経過時間計測タイマーが
組み込まれた制御用コントローラ８に送り、ポンプ３が
運転を開始してからの経過時間を計測し、前記経過時間
の計測中に貯湯槽２内からの出湯が一定量以下である場
合に、ポンプ３が運転を開始してから一定時間を経過し
ても貯湯槽２内の水の温度が上昇しないことから、ポン
プの動作不良、熱媒体の漏れ等、熱交換循環系の故障が
発生したものと判断し、ポンプ３の運転を停止して表示
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽熱利用給湯装
置に係り、特に、熱媒体が循環する熱交換循環系の故障
を検出して、熱媒体を循環させるポンプを停止すると共
に、故障表示するようにした太陽熱利用給湯装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、エネルギー消費の増大に伴って二
酸化炭素の排出量も増大し、地球の温暖化と云った地球
環境問題への関心の高まりから、一般住宅においても二
酸化炭素を排出しない熱源としての太陽熱を利用した太
陽熱利用給湯装置の利用が拡まってきている。

【０００３】このような太陽熱を利用した太陽熱利用給
湯装置として、特開平１０−１８５３３２号公報に記載
された技術があり、この技術を図３によって説明する。
図３は、前記の太陽熱利用給湯装置２０を示す模式図で
ある。屋根面等の上に太陽熱集熱器２１が設置され、こ
の太陽熱集熱器２１で集熱された太陽熱を利用する建物
内に設置された貯湯槽２２と、太陽熱集熱器２１と貯湯
槽２２との間に設けた熱媒体を循環供給する配管２３、
２４と、熱媒体を貯湯槽２２から太陽熱集熱器２１に循
環供給する循環ポンプ２５を該配管に備えた太陽熱を利
用した太陽熱利用給湯装置において、太陽熱集熱器２１
と貯湯槽２２との間に設けた熱媒体を循環供給する配管
２３、２４は、貯湯槽２２に内蔵された熱交換器２６に
接続されており、貯湯槽２２内に供給される水を熱交換
器２６によって温めるように構成されている。

【０００４】前記した太陽熱利用給湯装置２０は、太陽
熱集熱器２１と、貯湯槽２２と、熱媒を循環させる循環
ポンプ２５と、太陽電池２７と、循環ポンプ２５の駆動
・停止機構２８とを備えている。駆動・停止機構２８
は、太陽熱集熱器２１内の熱媒温度ＴＨを測定する高温
検出サーモ２９と、貯湯槽２２内の温水温度ＴＬを検出
する低温検出サーモ３０と、高温検出サーモ２９と低温
検出サーモ３０との温度差（ＴＨ−ＴＬ）を検出する検
知器である差温サーモ３１とを備えている。太陽電池２
７は、太陽の日射量の光度を検知して、循環ポンプ２５
を駆動する機能を備える。

【０００５】そして、図４に示すように、光度が基準値
より少ない場合には、循環ポンプ２５の駆動を停止する
信号を循環ポンプに出し、また、光度が基準値以上であ
っても太陽熱集熱器２１内の熱媒温度ＴＨが、貯湯槽２
２内の温水温度ＴＬと同じか低い場合には循環ポンプ２
５に駆動を停止する信号を出すようになっている。従っ
て、光度が基準値以上で、かつ太陽熱集熱器１の出口の
熱媒体の温度が貯湯槽２２内の温水温度よりも所定値以
上高いときにだけ、循環ポンプ２５を駆動するようにな
っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の太陽熱
利用給湯装置では太陽の日射量の光度を検出し、この検
出した太陽の光度を予め設定した基準値と比較すると共
に、太陽熱集熱器内の熱媒温度ＴＨと貯湯槽内の温水温
度ＴＬとを比較し、これらの比較判断の結果により信号
を出してポンプを駆動したり停止したりするものである
が、例えば、太陽熱集熱器−配管−貯湯槽−配管−ポン
プ−配管−太陽熱集熱器の熱交換循環系の何処かに何ら
かの故障が発生しても、この熱交換循環系の故障を検出
することができなかった。本発明は、このような問題点
に鑑みてなされたものであって、その目的とするところ
は、太陽熱集熱器と貯湯槽の熱交換器との間の熱交換循
環系で、何らかの故障があった場合、故障を判定するこ
とができ、判定してポンプを停止し、故障表示を行うよ
うにした太陽熱利用給湯装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る太陽熱利用給湯装置は、太陽エネルギ
ーにより内部の熱媒体が加熱される太陽熱集熱器と、内
部に熱交換器を備え給湯用に使用される水が蓄えられる
貯湯槽と、前記太陽熱集熱器の熱媒体を前記熱交換器に
循環させるポンプと、制御装置とを備え、前記制御装置
は、ポンプが運転を開始してから経過時間を計測し、前
記経過時間中に前記貯湯槽内からの出湯が一定量以下で
あり、一定時間を経過しても前記貯湯槽内の水が温度上
昇しないときに、故障であると判定することを特徴とす
る。

【０００８】前記の太陽熱利用給湯装置において、前記
太陽熱集熱器、前記熱交換器、前記ポンプおよびこれら
を接続する配管より熱交換循環系を形成し、前記制御装
置は前記太陽熱集熱器の出口部に設けた高温側の温度セ
ンサー、前記貯湯槽からの出湯量を測定する流量センサ
ー、および前記貯湯層内の温度を測定する低温側の温度
センサーが接続され、前記制御装置は、前記太陽熱集熱
器の高温側の温度センサーにより温度上昇を検知し、前
記ポンプの運転の運転時間を計測するタイマーが一定時
間を計測したあと、前記流量センサーの出湯量が一定量
以下で、前記貯湯槽内の低温側の温度センサーが上昇し
ないとき、前記交換循環系が故障であると判定すること
を特徴とするものである。

【０００９】また、本発明に係る太陽熱利用給湯装置の
好ましい具体的な態様としては、前記制御装置の故障の
判定により、前記ポンプを停止させることを特徴とす
る。さらに、本発明に係る太陽熱利用給湯装置の好まし
い具体的な他の態様としては、表示手段をさらに備え、
前記制御装置の故障の判定により該表示手段で故障表示
を行うことを特徴とする。

【００１０】この構成によれば、太陽熱集熱器の出口部
の温度センサーが温度上昇を検知し、ポンプが熱媒体を
一定時間循環させ、貯湯槽からの出湯量が一定量以下で
少なく、貯湯層の温度センサーが上昇しない場合は、熱
交換循環系が故障であると判定することができ、ポンプ
を停止して、表示手段で故障を表示する。これにより、
太陽熱利用給湯装置のエネルギー利用効率の低下や、熱
媒体の熱交換器での液漏れ等を発見でき、給湯の水質の
安全性が低下するのを防止することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る太陽熱利用給
湯装置を図１、２によって説明する。図１は、本発明の
太陽熱利用給湯装置を示す概略構成図、図２は、本発明
の太陽熱利用給湯装置の動作を説明するフローチャート
である。図１に示すように、本発明の太陽熱利用給湯装
置は、屋根面等の上に設置された太陽熱集熱器１と、建
物内に設置された貯湯槽２と、屋根面等の上に設置され
た太陽熱集熱器１で加熱された熱媒体を建物内に設置さ
れた貯湯槽２に循環供給するように接続された配管１
２、１６と配管１３を備えている。

【００１２】貯湯槽２の内部には熱交換器４が設けられ
ており、この熱交換器４の熱媒体の入口側には配管１３
が接続され、熱交換器４の熱媒体の出口側には配管１６
が接続され、この配管１６にはポンプ３が、そしてポン
プ３に配管１２が接続されている。配管１６と配管１２
との間に設けたポンプ３によって、太陽熱集熱器１で加
熱された熱媒体は、配管１３から貯湯槽２内の熱交換器
４に供給されて、熱媒体の熱で貯湯槽２の内部の水と熱
交換して貯湯槽２内の水を温める。

【００１３】そして、貯湯槽２内の水を温めた熱媒体
は、配管１６、ポンプ３、配管１２を経て太陽熱集熱器
１に供給されて再び太陽熱集熱器１で加熱されて貯湯槽
２に循環供給される熱交換循環系が構成されている。ま
た、ポンプ３は、電力供給ケーブル１５によって制御装
置である制御用コントローラ８と接続されている。制御
用コントローラ８はポンプ運転制御を行うものであり、
経過時間計測タイマーが組み込まれている。制御用コン
トローラ８には、この太陽熱利用給湯装置を操作すると
共に動作状態を表示する操作表示リモコン９が接続され
ている。制御用コントローラ８は、後述する所定の状況
の時に、熱交換循環系が故障であると判定する判定手段
を備える。

【００１４】貯湯槽２には、止水弁１１を有する給水配
管１０が接続されており、貯湯槽２内の温水が給湯によ
り減少すると給水配管１０から水が手動または自動的に
供給される。また、貯湯槽２には給湯配管１４が接続さ
れ、この給湯配管１４には貯湯槽２からの出湯量を計測
するための流量センサー７が設けられている。熱交換器
４で加熱された温水は、給湯配管１４よりキッチン、洗
面所、浴室等に給湯され、または暖房の熱源として利用
される。

【００１５】また、貯湯槽２には、貯湯槽２内の熱交換
により温度上昇する部分の水温を計測する低温側の温度
センサー５が設けられおり、太陽熱集熱器１の熱媒体の
出口部には、太陽熱で加熱された熱媒体の温度を計測す
る高温側の温度センサー６が設けられている。制御用コ
ントローラ８には、温度センサー５、６と流量センサー
７の信号線が接続されている。なお、前記の低温側の温
度センサー５及び流量センサー７は、太陽熱利用給湯装
置の機能を実現するために必要な部品であって、本発明
を実施するために新たに追加するものではない。

【００１６】上述のように構成された本発明に係る太陽
熱利用給湯装置の通常の運転について説明する。ポンプ
運転制御を行う制御用コントローラ８により、ポンプ３
を始動させると、配管１６と配管１２との間に設けられ
たポンプ３の駆動によって、ポンプ３−配管１２−太陽
熱集熱器１−配管１３−貯湯槽２内の熱交換器４−配管
１６−ポンプ３で形成される熱交換循環系中の熱媒体
は、太陽熱集熱器１に送られ、太陽熱集熱器１で太陽熱
エネルギーによって加熱される。

【００１７】そして、太陽熱集熱器１で加熱された熱媒
体は、太陽熱集熱器１の熱媒体の出口側に設けられた温
度センサー６によって加熱された熱媒体の温度が計測さ
れると共に、配管１３から貯湯槽２内の熱交換器４に送
られる。この熱交換器４で貯湯槽２内の水を加熱した熱
媒体は、配管１６からポンプ３によって配管１２を経
て、再び太陽熱集熱器１に供給されて循環する。熱交換
器４によって加熱された貯湯槽２内の温水は、温度セン
サー５によって水温が計測される。

【００１８】熱交換器４で加熱された貯湯槽２内の温水
は、給湯配管１４からキッチン、洗面所や浴室に給湯さ
れ、又は暖房の熱源として供給される。このとき給湯配
管１４から供給される貯湯槽２内の温水は、給湯配管１
４に設けられた流量センサー７によって貯湯槽２からの
出湯量が計測されており、貯湯槽２からの出湯により貯
湯槽２内の水が減少した場合には、給水配管１０から貯
湯槽２内に水が、手動または自動的に止水弁１１が操作
されて供給される。

【００１９】そして、太陽熱集熱器１の熱媒体の出口側
に設けられた温度センサー６、貯湯槽２内に設けられた
温度センサー５及び給湯配管１４に設けられた流量セン
サー７で計測されたデータは制御用コントローラ８に送
られ、制御用コントローラ８のタイマーによりポンプ３
の運転時間、すなわち貯湯槽２内で熱交換動作の経過時
間が計測される。太陽熱集熱器１の出口側の温度センサ
ー６によって計測される熱媒体の温度が、貯湯槽２の温
度センサー５によって計測される貯湯槽２内の水温と同
じか低い場合には、ポンプ３の駆動は停止されるように
なっている。

【００２０】次に、本発明の太陽熱利用給湯装置の動作
について、熱交換循環系に何らかの故障が発生した場合
を含めて、図２を参照して説明する。図２は本発明の動
作を説明するフローチャートである。本発明の太陽熱利
用給湯装置のポンプ３をステップＳ１で運転し、経過時
間のカウントをステップＳ２で開始し、経過時間を計測
中に、貯湯槽２内からの出湯量を流量センサー７で計測
し、ステップＳ３で流量センサー７により計測された出
湯量が一定以上に達した場合は、ステップＳ４で計測し
た経過時間をリセットし、その時点から再度経過時間を
計測する。

【００２１】また、ステップＳ３で流量センサー７によ
り計測された出湯量が一定以下の場合には、ステップＳ
５でポンプ３の運転が一定時間経過した後、ステップＳ
６で貯湯槽２内の熱交換により温度上昇する部分の水を
温度センサー５で計測し、その計測温度が最初に計測し
た温度と比較して一定の温度上昇の場合には、ステップ
Ｓ４で計測した経過時間をリセットし、その時点から再
度経過時間を計測する。この再度経過時間を計測するの
は、貯湯槽２内からの出湯量が一定量以上の場合、熱交
換循環系に何らかの故障が無くても、貯湯槽２内で熱交
換により温度上昇する部分の水の温度上昇が一定温度以
下になり、その場合の誤判断を防止するために行ってい
る。例えば、多量の温水を使用することにより貯湯層２
内に給水配管１０から水が供給され、たとえ故障が無く
ても温度上昇が一定温度以下になってしまうからであ
る。

【００２２】そして更に、ステップＳ６で温度センサー
５での計測温度が最初に計測した温度と比較して一定の
温度上昇が無い場合、すなわち温度上昇が一定温度以下
の場合には、熱交換循環系に何らかの故障があるものと
制御用コントローラ８の判定手段により判定し、ステッ
プＳ７で熱媒体を循環させるポンプ３の運転を停止さ
せ、操作表示リモコン９に故障表示を行う。

【００２３】このように、本発明の太陽熱利用給湯装置
は、太陽熱集熱器１と貯湯槽２との間で、太陽熱集熱器
１により加熱された熱媒体をポンプ３により循環させ、
貯湯槽２の水を加熱し、この加熱されて温度の上がった
温水を給湯する太陽熱利用給湯装置において、太陽熱集
熱器１の出口の熱媒体の温度を計測する温度センサー
６、貯湯槽２内の温水温度を計測する温度センサー５、
貯湯槽２内で熱交換動作の経過時間及び給湯配管１４に
設けられた流量センサー７、ポンプ運転制御を行い経過
時間計測タイマーが組み込まれた制御用コントローラ８
で太陽熱利用給湯装置を構成する。

【００２４】そして、太陽熱集熱器１出口部の高温側の
温度センサー６、貯湯槽２内の低温側の温度センサー
５、給湯配管１４の流量センサー７からの計測データを
制御用コントローラ８に送り、ポンプ３が運転を開始し
てから一定時間を経過しても貯湯槽２内の水の温度が上
昇せず、尚かつ、前記経過時間の計測中に貯湯槽２内か
らの出湯が一定量以下である場合に、ポンプ３が運転を
開始してから一定時間を経過しても貯湯槽２内の水の温
度が上昇しないことから、ポンプの動作不良、熱媒体の
漏れ等の故障が発生したものと判断し、ポンプ３の運転
を停止して操作表示リモコン９に故障表示を行い、熱交
換循環系に何らかの故障を発見することができる。な
お、本発明は、熱交換循環系の故障を判定するだけでも
よく、また故障の判定によりポンプを停止するものでも
よく、さらにポンプを停止し故障表示するものでもよ
い。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の太陽熱利
用給湯装置は、太陽熱集熱器の出口部の温度センサー、
貯湯槽内の温度センサー、給湯配管の流量センサーから
の計測データを経過時間計測タイマーが組み込まれた制
御用コントローラに送り、ポンプが運転を開始してから
の経過時間を計測し、前記経過時間の計測中に貯湯槽内
からの出湯が一定量以下である場合に、ポンプが運転を
開始してから一定時間を経過しても貯湯槽内の水の温度
が上昇しないことから、ポンプの動作不良、熱媒体の漏
れ等の故障が発生したものと判断し、ポンプの運転を停
止して操作表示リモコンに故障表示を行い、熱交換循環
系に何らかの故障を発見することができるという効果を
奏するものである。このため、熱媒体を循環させるポン
プの動作不良を発見でき、太陽熱エネルギー利用効果が
減少したことを発見できる。また熱媒体の液漏れを発見
できるため、給湯の水質の安全性が低下するのを防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽熱利用給湯装置を示す模式図。

【図２】本発明の太陽熱利用給湯装置の動作を説明する
フローチャート。

【図３】従来の太陽熱利用給湯装置を示す概略構成図。

【図４】従来の太陽熱利用給湯装置の動作を説明するフ
ローチャート。

【符号の説明】

１ 太陽熱集熱器、 ２ 貯湯槽、 ３ ポンプ、 ４
熱交換器、５ 低温側の温度センサー、 ６ 高温側
の温度センサー、 ７ 流量センサー、８ 制御用コン
トローラ（制御装置）、 ９ 操作表示リモコン、１０
給水配管、 １１ 止水弁、 １２、１３、１６ 配
管、１４ 給湯配管、 １５ 電力供給ケーブル。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽エネルギーにより内部の熱媒体が加
   熱される太陽熱集熱器と、内部に熱交換器を備え給湯用
   に使用される水が蓄えられる貯湯槽と、前記太陽熱集熱
   器の熱媒体を前記熱交換器に循環させるポンプと、制御
   装置とを備える太陽熱利用給湯装置であって、 前記制御装置は、ポンプが運転を開始してから経過時間
   を計測し、前記経過時間中に前記貯湯槽内からの出湯が
   一定量以下であり、一定時間を経過しても前記貯湯槽内
   の水が温度上昇しないときに、故障であると判定するこ
   とを特徴とする太陽熱利用給湯装置。
2. 【請求項２】 前記太陽熱集熱器、前記熱交換器、前記
   ポンプおよびこれらを接続する配管より熱交換循環系を
   形成し、 前記制御装置は、前記太陽熱集熱器の出口部に設けた高
   温側の温度センサー、前記貯湯槽からの出湯量を測定す
   る流量センサー、および前記貯湯層内の温度を測定する
   低温側の温度センサーが接続され、 前記制御装置は、前記太陽熱集熱器の高温側の温度セン
   サーにより温度上昇を検知し、前記ポンプの運転の経過
   時間を計測するタイマーが一定時間を計測したあと、前
   記流量センサーの出湯量が一定量以下で、前記貯湯槽内
   の低温側の温度センサーが上昇しないとき、前記交換循
   環系が故障であると判定することを特徴とする請求項１
   記載の太陽熱利用給湯装置。
3. 【請求項３】 前記制御装置の故障の判定により、前記
   ポンプを停止させることを特徴とする請求項１または２
   に記載の太陽熱利用給湯装置。 【請求個４】 表示手段をさらに備え、前記制御装置の
   故障の判定により該表示手段で故障表示を行うことを特
   徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の太陽熱利用
   給湯装置。