JP2002213820A - 出湯温度の補正方法及び太陽熱利用給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 太陽熱給湯機と補助熱源機とを組合せて使用
する際に生じる使用者の手間を軽減し、使用者が所望す
る温度に給湯を可能とする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と太陽熱給湯機２と補助
熱源機１７とを備える太陽熱利用給湯装置の出口温度
（出湯温度：ＴＯ）を補正する際、出口側に配置した温
度検知器１８ｆで検知された出湯温度（ＴＯ）と設定温
度（ＴＲ）との差に応じて、太陽熱給湯機２と補助熱源
機１７との間に配置した電動湯水混合弁４の開度を調整
して、出湯温度（ＴＯ）と設定温度（ＴＲ）とを一致さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、出湯温度の補正方
法及び太陽熱利用給湯装置に関し、更に詳しくは、出湯
温度を適正に温度補正する方法、及びその方法を利用し
装置に組み込んだ太陽熱利用給湯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の太陽熱給湯機の構成の一例を図４
に示す。太陽熱給湯機２の構成は、太陽熱集熱器１を１
面以上設置し、貯湯タンク９を循環通路１０で結び、熱
媒体を太陽熱集熱器１、循環通路１０及び貯湯タンク９
内の熱交換器１１に充填して循環ポンプ１２で循環し
て、太陽熱集熱器１で熱媒体を温め、これを貯湯タンク
９内の熱交換器１１から補助タンク１９へ戻し、熱交換
器１１によって熱交換して貯湯タンク９内の水を温水化
するものである。太陽熱給湯機２への給水は、上水道を
貯湯槽の給水継手１３に直接接続して、給水パイプ１４
を経て貯湯タンク９へ充填し、太陽熱により温水化した
後、使用時には上水道の圧力により給湯パイプ１５を経
て給湯継手１６から行われる。通常、上記太陽熱給湯機
２には別付の補助熱源機１７を接続し、日射量の少ない
雨天や冬期の温水温度が十分に上がらない場合などは、
この補助熱源機１７で補助加熱した後、各給湯栓、浴槽
等に給湯する。別付の補助熱源機１７の太陽熱給湯機２
への接続は、上記図４に示すように、補助熱源機１７の
給湯出口及び太陽熱給湯機２の給湯出口において切替三
方弁２１で合流させ、切替えを可能とする給湯配管が多
い。このとき、使用者は所望温度により切替三方弁２１
を手動で操作し、給湯経路を選択する。

【０００３】高温の湯を直接に補助熱源機１７へ流入さ
せる場合には、その補助熱源機１７の温度調節能力に制
限がある場合には、使用者の設定した温度より高い温度
の湯が給湯される。そこで、図５に示すように、恒温湯
水混合弁２２を使用し、予め貯湯タンク９内の温水と給
水配管２４から供給される冷水とを混合し、温度を下げ
てから補助熱源機１７に流入させる接続方法もある。

【０００４】太陽熱給湯機２における集熱運転制御は、
通常、太陽熱給湯機２内の貯湯タンク９の下部に設けた
温度検知器１８ａと太陽熱集熱器１内に設けた温度検知
器１８ｂの温度差が一定値以上になった場合に循環ポン
プ１２の運転を行い熱媒体を循環させて集熱し、両温度
検知器の温度差が一定値以下になった場合に循環ポンプ
１２を停止して集熱を終了する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図４に示した
ような従来方式では太陽熱給湯機２から給湯される温水
は、貯湯タンク９内で沸き上げられたままの温水を給湯
するため、使用者は手元の給湯栓を用いて湯と冷水を混
ぜる手間があった。また、季節や天候により使用者が切
替三方弁２１を手動で切替える作業を必要としていた。
一方、補助熱源機１７の温度調節機能に制限がある場合
には、図５に示したような恒温湯水混合弁２２の接続が
必要となり、貯湯タンク９内の温水をすべて恒温湯水混
合弁２２を通過させるため、夏期などは温水が余り、全
て有効利用できなかった。本発明は、以上のような問題
に鑑みなされたもので、太陽熱給湯機２と補助熱源機１
７とを組合せて使用する際に生じる使用者の手間を軽減
し、かつ、使用者が所望する温度に給湯を可能とする太
陽熱利用給湯装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、次のものに関
する。 （１） 太陽熱集熱器と太陽熱給湯機と補助熱源機とを
備える太陽熱利用給湯装置の出口温度（出湯温度：Ｔ
Ｏ）の補正方法であって、出湯温度（ＴＯ）と設定温度
（ＴＲ）との差に応じて、前記太陽熱給湯機と前記補助
熱源機との間に配置した電動湯水混合弁の開度を調整し
て、出湯温度（ＴＯ）と設定温度（ＴＲ）とを一致させ
ることを特徴とする、出湯温度の補正方法。 （２） 太陽熱集熱器と、太陽熱給湯機と、補助熱源機
と、補助熱源機からの湯温度（出湯温度：ＴＯ）を設定
できるリモコンと、を備える太陽熱利用給湯装置であっ
て、前記太陽熱給湯機は温度調節機能を有して補助熱源
機に給湯し、前記補助熱源機は前記太陽熱給湯機から給
湯される湯温に合わせて補助加熱することができ、前記
太陽熱給湯機に設けたコントローラＡ及び前記補助熱源
機に設けたコントローラＢはリモコンを介して信号線で
結ばれ、前記太陽熱給湯機及び前記補助熱源機に設けた
複数の温度検知器及び水量センサからの信号をお互いに
共有し合いながら、装置出口側の温度検知器で検知され
た湯温度（ＴＯ）の信号を、前記コントローラＢによっ
て前記リモコンを介して前記コントローラＡに送るとと
もに、その出湯温度（ＴＯ）と設定温度（ＴＲ）との差
に応じて、前記コントローラＡを介して電動湯水混合弁
の開度を調節して、出湯温度（ＴＯ）と設定温度（Ｔ
Ｒ）とを一致させる構造の太陽熱利用給湯装置。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を更に具体的に説明する。図１は、本発明に係る一
例の太陽熱利用給湯装置（構成図）である。太陽熱利用
給湯装置は、太陽熱集熱器１と太陽熱給湯機２と補助熱
源機１７からなり、太陽熱給湯機２内部に熱交換器１１
をもつ貯湯タンク９を設け、その熱交換器１１と太陽熱
集熱器１とを熱媒体を充填した循環パイプ１０で接続
し、その循環経路上には熱媒体を循環させるための循環
ポンプ１２を配置し、日射量がある場合は太陽熱給湯機
２内に有するコントローラＡ（３）によって集熱運転
（循環パイプ１１に充填されたプロピレングリコール水
溶液等の熱媒体が、貯湯タンク９内の水を温めるように
なっている）するものである。

【０００８】太陽熱給湯機２には給水給湯のための継手
を有し、給水経路としては給水継手１３から給水通路５
を通り貯湯タンク９に給水すると共に、給水通路５を二
方向に分岐し、電動湯水混合弁４に接続する。一方、給
湯経路としては、貯湯タンク９の出口から電動湯水混合
弁４へタンク出口パイプ１５を接続し、貯湯タンク９か
ら得られる温水と給水からの水とを混合して自在に温度
調節可能な構造とした上で、電動湯水混合弁４の出口側
温度（ＴＴ；温度検知器１８ｅによって検知される温
度）とリモコン８の設定温度（ＴＲ）との差に応じて、
電動湯水混合弁４の開度を調整し、給湯継手１６を経て
補助熱源機１７へ接続する。装置内におけるこれらの制
御は、各機に設けた温度検知器１８ｅ、温度検知器１８
ｆ、コントローラＡ（３）及びコントローラＢ（７）に
より行なう。また、各コントローラはリモコン８を介し
て信号線１４で接続し、リモコン８と各々のコントロー
ラとがもつ情報を共有できるようにしておく。

【０００９】図２及び図３は、本発明の太陽熱利用給湯
装置における出口湯温度（出湯温度：ＴＯ）の制御及び
補正方法を説明するフローチャートである。次に、温度
補正と通信内容について説明する。太陽熱給湯機２及び
補助熱源機１７には各機を制御するコントローラＡ
（３）、コントローラＢ（７）が配置されている。ま
た、これらの各コントローラは、リモコン８を介して信
号線１４でつながっている。太陽熱給湯機２における制
御は、前述の集熱運転制御に加えて貯湯タンクの温度を
温度検知器１８ｃで、また給水温度を温度検知器１８ｄ
で検知しながら、電動湯水混合弁４の開度が調整され
て、湯水混合することで行う。一方、補助熱源機１７は
燃料（ガスや石油）を燃焼させて、熱交換器を用いて加
熱し、出湯通路に設けられた温度検知器１８ｆと水量セ
ンサ２０との情報で温度制御を行うことを主な基本制御
とする。また、いずれの機器においても使用者が所望す
る給湯温度に制御するためには、リモコン８からの外部
信号が各コントローラに入力される必要がある。そこ
で、本装置を効率よく制御するため、各機器がもつ信号
情報を共有して実現させる。温度の補正方法としては、
補助熱源機１７からの出湯温度ＴＯと設定温度ＴＲとの
差から、出湯温度ＴＯ及び設定温度ＴＲが一致するよう
に電動湯水混合弁４の開度を調整して太陽熱給湯機２か
らの供給温度ＴＭを調節する方法と、補助熱源機１７か
らの出湯温度ＴＯと設定温度ＴＲとの差から出湯温度Ｔ
Ｏ及び設定温度ＴＲが一致するような太陽熱給湯機２の
供給温度ＴＭを決定し、その温度をもとに太陽熱給湯機
２内のコントローラＡ（３）が電動湯水混合弁４の開度
を調整して太陽熱給湯機２の供給温度ＴＭを調節する方
法、の２つがある。

【００１０】温度補正は、出湯流量が大きく変動してい
ると温度ムラが生じ、太陽熱給湯器２内の温度検知器１
８ｅ及び補助熱源機１７内の温度検知器１８ｆは各々、
正確な温度を検知することができないので、行なわな
い。また、補助熱源機１７が補助加熱している場合も、
太陽熱給湯機２からの湯水温度と補助熱源機１７の出口
温度（出湯温度）には差が生じる（その温度検知器１８
ｅの検知温度と温度検知器１８ｆの検知温度との差が分
からない）ので行なわず、補助加熱していないときに行
う。すなわち、貯湯タンク９内の温度（ＴＴ）が設定温
度ＴＲよりも高く、通常運転中の流量の安定していると
き、例えば、自動注湯運転中の出湯温度が安定している
ときに、リモコン８で設定された温度（ＴＲ）の信号が
信号線１４によりコントローラＡ（３）及びコントロー
ラＢ（７）に送られる。太陽熱給湯機２内の出口側の温
度検知器１８ｅにより検知された供給温度（ＴＭ）が設
定温度ＴＲになるようにコントローラＡ（３）によって
電動湯水混合弁４の開度が調整される。そして、温度検
知器１８ｅが検知する温度（ＴＭ）信号は補助熱源機１
７内のコントローラＢ（７）を介してリモコン８へ送ら
れ、更にリモコン８からコントローラＡ（３）へと送ら
れ、コントローラＡ（３）では、補助熱源機１７からの
出湯温度（ＴＯ）と設定温度（ＴＲ）との差をみて、そ
の出湯温度（ＴＯ）と設定温度（ＴＲ）とが一致するよ
うに電動湯水混合弁４の開度を調整する。そうすること
により、出湯温度（ＴＯ）と設定温度（ＴＲ）とを一致
させ、使用者の所望の温度の湯水供給を実現する。

【００１１】温度補正は、図３に示すように補助熱源機
１７内のコントローラＢ（７）により行なうことも可能
である。リモコン８で設定された温度（ＴＲ）の信号が
信号線１４によりコントローラＡ（３）及びコントロー
ラＢ（７）へ送られる。コントローラＡ（３）で太陽熱
給湯機２内の温度検知器１８ｅが検知する温度（ＴＭ）
が設定温度（ＴＲ）になるように電動湯水混合弁４の開
度が調整される。そして、コントローラＢ（７）によっ
て補助熱源機１７内の温度検知器１８ｆで検知される出
湯温度（ＴＯ）を、出湯温度（ＴＯ）と設定温度（Ｔ
Ｒ）との差から、両者の温度が一致するような太陽熱給
湯機２の供給温度を決定する。その温度信号をリモコン
８に送り、リモコン８からコントローラＡ（３）に送
る。コントローラＡ（３）では、その温度信号をもとに
電動湯水混合弁４により温度を調節することにより、補
助熱源機１７の出湯温度（ＴＯ）とリモコン８の設定温
度（ＴＲ）を一致することができ、使用者の所望した温
度で給湯することを実現する。

【００１２】貯湯タンク９内の温度ＴＴがリモコン８の
設定温度ＴＲよりも低い場合は、出湯温度が適温でない
と判断して、補助熱源機１７ではＴＲ−ＴＴ分の補助加
熱制御を行う。この条件下では、太陽熱給湯機２から補
助熱源機１７への給湯は、補助熱源機１７からの出湯温
度（ＴＯ）及び出湯量の信号から、補助熱源機１７の制
御可能な温度にまで下げた上で、リモコン８の設定温度
（ＴＲ）まで補助熱源機１７で補助加熱することで、使
用者の所望した温度に給湯することを実現する。

【００１３】

【発明の効果】本発明の補正方法によれば、補助熱源機
１７からの出湯温度（ＴＯ）は、偏りなくリモコン８で
の設定温度（ＴＲ）に一致させることができる。本発明
の太陽熱利用給湯装置によれば、補助熱源機１７からの
出湯温度（ＴＯ）はリモコン８の設定温度（ＴＲ）に良
く一致し、従来のような太陽熱給湯機２と補助熱源機１
７とを組合せて使用する際に生じる使用者の手間を軽減
し、かつ、使用者が所望する温度の給湯を可能にする。
また、省エネルギーにも寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例の太陽熱利用給湯装置の構成図。

【図２】本発明に係る出湯温度補正のフローチャート
１。

【図３】本発明に係る出湯温度補正のフローチャート
２。

【図４】従来例の太陽給湯機の構成図。

【図５】他の従来例の太陽給湯機の構成図。

【符号の説明】

１．太陽熱集熱器 ２．太陽熱給湯機
３．コントローラＡ ４．電動湯水混合弁 ８．リモコン
９．貯湯タンク １０．循環パイプ ５．給水パイプ
６．給湯パイプ ７．コントローラＢ １１．熱交換器 １
２．循環ポンプ １３．給水継手 １４．信号線 １
５．タンク出口パイプ １６．給湯継手 １７．補助熱源機 １８
ａ．温度検知器 １８ｂ．温度検知器 １８ｃ．温度検知器 １
８ｄ．温度検知器 １８ｅ．温度検知器 １９．補助タンク
２０．水量センサ ２１．三方切替弁 ２２．恒温湯水混合弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 直稔 茨城県下館市大字下江連1250番地 日立化 成工業株式会社結城事業所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽熱集熱器と太陽熱給湯機と補助熱源
   機とを備える太陽熱利用給湯装置の出口温度（出湯温
   度：ＴＯ）の補正方法であって、出湯温度（ＴＯ）と設
   定温度（ＴＲ）との差に応じて、前記太陽熱給湯機と前
   記補助熱源機との間に配置した電動湯水混合弁の開度を
   調整して、出湯温度（ＴＯ）と設定温度（ＴＲ）とを一
   致させることを特徴とする、出湯温度の補正方法。
2. 【請求項２】 太陽熱集熱器と、太陽熱給湯機と、補助
   熱源機と、補助熱源機からの湯温度（出湯温度：ＴＯ）
   を設定できるリモコンと、を備える太陽熱利用給湯装置
   であって、前記太陽熱給湯機は温度調節機能を有して補
   助熱源機に給湯し、前記補助熱源機は前記太陽熱給湯機
   から給湯される湯温に合わせて補助加熱することがで
   き、前記太陽熱給湯機に設けたコントローラＡ及び前記
   補助熱源機に設けたコントローラＢはリモコンを介して
   信号線で結ばれ、前記太陽熱給湯機及び前記補助熱源機
   に設けた複数の温度検知器及び水量センサからの信号を
   お互いに共有し合いながら、装置出口側の温度検知器で
   検知された湯温度（ＴＯ）の信号を、前記コントローラ
   Ｂによって前記リモコンを介して前記コントローラＡに
   送るとともに、その出湯温度（ＴＯ）と設定温度（Ｔ
   Ｒ）との差に応じて、前記コントローラＡを介して電動
   湯水混合弁の開度を調節して、出湯温度（ＴＯ）と設定
   温度（ＴＲ）とを一致させる構造の太陽熱利用給湯装
   置。