JP2003307351A - Water heating appliance utilizing solar heat - Google Patents

Water heating appliance utilizing solar heat

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JP2003307351A JP2002112941A JP2002112941A JP2003307351A JP 2003307351 A JP2003307351 A JP 2003307351A JP 2002112941 A JP2002112941 A JP 2002112941A JP 2002112941 A JP2002112941 A JP 2002112941A JP 2003307351 A JP2003307351 A JP 2003307351A
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    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a water heating appliance utilizing solar heat capable of allowing the hot water of a normal temperature for hot-water supply to store heat in a short time, and efficiently storing the heat in accordance with weather condition. <P>SOLUTION: The heat collecting operation is started with temperature difference ON/OFF control for switching ON and OFF a circulation pump on the basis of a temperature difference between a bottom temperature of a heat storage tank and a return temperature from a collector (P1), and the amount of solar radiation is estimated and detected (P2). The proportional heat collection control is performed for changing and adjusting an operational flow rate of the circulation pump to adjust the return temperature to be 40°C, when the present amount of solar radiation is enough for heating to a first target temperature of 40°C or more (P3-YES, P5). When the bottom temperature of the heat storage tank becomes 40°C, and the heat storage of 40°C in the entire heat storage tank is completed, the amount of solar radiation is estimated and detected again (P6-YES, P7). Here, the proportional heat collection control is performed to adjust the return temperature to be 60°C, when the amount of solar radiation is enough for heating to a second target temperature of 60°C or more (P3-YES, P5). After that, the temperature is changed step-by-step to the final target temperature of 75°C to perform the heat storage to the heat storage tank step-by-step. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、循環ポンプの作動
により蓄熱槽内の水を太陽熱集熱器(コレクタ)との間
で強制循環させて加熱することにより太陽熱を温水とし
て蓄熱し、この温水を給湯器等の補助熱源機を介して給
湯栓に送り、給湯に利用させるために用いられる太陽熱
利用温水装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention stores solar heat as hot water by forcibly circulating water in a heat storage tank with a solar heat collector (collector) by operating a circulation pump to heat the water, and the hot water is stored. The present invention relates to a solar water heating system used to send water to a hot water tap through an auxiliary heat source device such as a water heater and use it for hot water supply.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、この種の太陽熱利用温水装置
による集熱運転制御として、次に示すような比例運転制
御が一般に行われている。すなわち、図8に示す循環ポ
ンプ70を連続運転させ、コレクタ3の温度(表面温
度)又はコレクタ3の出口の温水温度がある設定温度
(例えば60〜75℃)になるように、上記循環ポンプ
70の循環流量を変更制御するというものである。この
場合には、上記循環ポンプ70として可変流量ポンプを
用い、例えばその回転数を変更制御することにより吐出
流量、つまり循環流量が変更制御される。なお、コレク
タ3の表面温度は、太陽の日射を受けて加熱される一
方、内側の循環流水との熱交換により熱が奪われるた
め、太陽熱により昇温されて蓄熱槽に戻される温水温度
をほぼ表すことになる。
2. Description of the Related Art Hitherto, as a heat collecting operation control by a solar water heating system of this kind, the following proportional operation control is generally performed. That is, the circulation pump 70 shown in FIG. 8 is continuously operated so that the temperature of the collector 3 (surface temperature) or the hot water temperature at the outlet of the collector 3 reaches a certain set temperature (for example, 60 to 75 ° C.). This is to change and control the circulation flow rate. In this case, a variable flow rate pump is used as the circulation pump 70, and the discharge flow rate, that is, the circulation flow rate is changed and controlled by, for example, changing and controlling the number of revolutions thereof. It should be noted that the surface temperature of the collector 3 is heated by the solar radiation of the sun, while heat is removed by heat exchange with the circulating water inside, so that the temperature of the hot water raised by the solar heat and returned to the heat storage tank is almost the same. Will be represented.

【0003】また、太陽熱利用温水装置により蓄熱槽2
内に蓄熱された温水は、蓄熱槽2から取り出されて給湯
に供することが通常行われているが、その際に蓄熱槽2
内の温水が給湯として要求される温度よりも低い場合も
ある。このため、一般的には、図8に示すように蓄熱槽
2と給湯栓との間に補助熱源機(例えば給湯器)100
を介装し、蓄熱槽2から取り出された温水を補助熱源機
100で加熱した上で下流端の給湯栓に給湯するように
されている。
Further, the heat storage tank 2 is provided by a solar water heating system.
The hot water having the heat stored therein is usually taken out from the heat storage tank 2 and used for hot water supply. At that time, the heat storage tank 2 is used.
The hot water inside may be lower than the temperature required for hot water supply. Therefore, generally, as shown in FIG. 8, an auxiliary heat source device (for example, a water heater) 100 is provided between the heat storage tank 2 and the hot water tap.
The hot water extracted from the heat storage tank 2 is heated by the auxiliary heat source device 100 and then is supplied to the hot water tap at the downstream end.

【発明が解決しようとする課題】ところが、太陽の日射
量は天候の状況に応じて様々に変化するため、上記の集
熱運転制御によると日射量が少ない場合には設定温度の
温水を蓄熱槽2に蓄熱するまでに長時間を要する上に、
集熱効率、つまり太陽熱の利用効率も低下することにな
る。加えて、それまでに給湯使用が行われると上記補助
熱源機100による加熱を追加する必要がありその加熱
のためのエネルギー(化石燃料エネルギー又は電気エネ
ルギー)消費がより多く必要になるという不都合があ
る。
However, since the amount of solar radiation of the sun changes variously depending on the weather conditions, according to the heat collection operation control described above, when the amount of solar radiation is small, hot water of the set temperature is stored in the heat storage tank. It takes a long time to store heat in 2 and
The heat collection efficiency, that is, the utilization efficiency of solar heat will also be reduced. In addition, if hot water is used up to that point, it is necessary to add heating by the auxiliary heat source device 100, and more energy (fossil fuel energy or electric energy) is consumed for heating, which is a disadvantage. .

【0004】すなわち、太陽が昇っても、上記コレクタ
3の温度が設定温度ぎりぎりまでしか昇温しないか、設
定温度前後程度にしか昇温しない程度の日射量である
と、設定温度までに昇温させるために循環流量は極端に
少なく制御されてしまい、集熱効率は極めて低下する上
に、蓄熱までに長時間を要することにもなる。特に日の
出からの朝の間にこのような不都合が発生し易い。
That is, even if the sun rises, if the temperature of the collector 3 rises only to the set temperature, or if the amount of solar radiation is such that the temperature rises only around the set temperature, the temperature rises to the set temperature. Therefore, the circulation flow rate is controlled to be extremely small, the heat collection efficiency is significantly reduced, and it takes a long time to store heat. In particular, such inconvenience is likely to occur during the period from sunrise to morning.

【0005】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、給湯用に要求
される温度の温水をより短時間で蓄熱させ得ると共に、
その蓄熱を天候の状況に応じて効率よく行い得る太陽熱
利用温水装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to allow hot water having a temperature required for hot water supply to store heat in a shorter time.
An object of the present invention is to provide a solar water heating system that can efficiently store the heat according to the weather conditions.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、循環ポンプの作動により蓄熱槽内の底部の水を太陽
熱集熱器に供給しこの太陽熱集熱器により加熱された温
水を上記蓄熱槽の頂部に戻すように強制循環する集熱運
転を行い、上記蓄熱槽に対し太陽熱を温水として蓄熱さ
せるように構成された太陽熱利用温水装置を対象とし
て、以下の種々の特定事項を備えることとした。
In order to achieve the above object, the water at the bottom of the heat storage tank is supplied to a solar heat collector by the operation of a circulation pump, and the hot water heated by the solar heat collector is used for the heat storage. Performing a heat collection operation of forced circulation so as to return to the top of the tank, and for the solar water utilizing hot water device configured to store solar heat as hot water in the heat storage tank, the following various specific items are provided: did.

【0007】すなわち、請求項1に係る発明では、太陽
の日射量を検出する日射量検出手段と、上記太陽熱集熱
器から蓄熱槽の頂部に戻されることになる温水の温度を
検出する第1温度検出手段と、この第1温度検出手段に
よる検出温度が目標温度になるように上記循環ポンプを
作動することにより集熱運転制御を行う集熱運転制御手
段とを備えることとする。そして、上記集熱運転制御手
段として、上記日射量検出手段からの検出日射量に基づ
いて目標温度を設定する目標温度設定部を有するものと
し、この目標温度設定部として、上記検出日射量との関
係で定まる蓄熱温度よりも低い温度を目標温度として設
定する構成とする。
That is, in the invention according to claim 1, the solar radiation amount detecting means for detecting the solar radiation amount of the sun, and the first temperature detecting means for detecting the temperature of the hot water to be returned from the solar heat collector to the top of the heat storage tank. The temperature detecting means and the heat collecting operation control means for controlling the heat collecting operation by operating the circulation pump so that the temperature detected by the first temperature detecting means becomes the target temperature. And, as the heat collection operation control means, it is assumed to have a target temperature setting unit that sets a target temperature based on the detected solar radiation amount from the solar radiation amount detection unit, and as the target temperature setting unit, with the detected solar radiation amount. The temperature lower than the heat storage temperature determined by the relationship is set as the target temperature.

【0008】なお、上記の「集熱運転制御」としては、
循環ポンプを連続運転させてその循環ポンプによる循環
流量を変更調整することにより上記検出温度が目標温度
になるようにさせる比例運転制御を行っても、循環ポン
プを定流量でON・OFF間欠運転させることにより上
記検出温度が目標温度になるようにさせるON・OFF
運転制御を行っても、いずれでもよい。この点は、以下
の請求項2又は請求項3において同様である。
The above "heat collection operation control" is as follows.
Even if the circulation pump is operated continuously and the circulation flow rate by the circulation pump is changed and adjusted so that the detected temperature becomes the target temperature, the circulation pump is intermittently turned on and off at a constant flow rate. ON / OFF to make the detected temperature reach the target temperature.
Either operation control may be performed. This point is the same as in claim 2 or claim 3 below.

【0009】上記請求項1によれば、目標温度設定部に
よって検出日射量に対応する蓄熱温度よりも低い温度、
すなわち、現在の日射量ならば通常の集熱効率での循環
流量にて加熱し得る加熱後の温水温度よりも低い温度が
集熱運転制御での目標温度としてまず設定されるため、
このような目標温度により集熱運転制御(循環ポンプの
作動制御)を行えば、上記蓄熱温度を最初から目標温度
として設定する場合よりも短時間で蓄熱することが可能
になる上に、太陽熱を高効率で利用することも可能にな
る。例えば上記の比例運転制御を実行する場合である
と、例えば目標温度を最初から75℃とするよりも最初
は40℃とする方が循環流量がより多くなり、あるい
は、上記のON・OFF運転制御を実行する場合である
と循環ポンプのON作動時間がより長くなるため、上記
目標温度の温水を蓄熱槽に短時間で蓄熱し得る上に、太
陽熱の利用効率も高くなる。加えて、低温側の目標温度
の温水が蓄熱槽に早期に蓄熱されるため、給湯に供する
ために補助熱源機で加熱するにしても、その加熱のため
のエネルギー消費の節減が図られる。
According to the above-mentioned claim 1, the temperature lower than the heat storage temperature corresponding to the detected solar radiation amount by the target temperature setting unit,
That is, if the current solar radiation amount, the temperature lower than the hot water temperature after heating that can be heated at the circulation flow rate at the normal heat collection efficiency is first set as the target temperature in the heat collection operation control,
When the heat collection operation control (operation control of the circulation pump) is performed with such a target temperature, it becomes possible to store heat in a shorter time than when the above-mentioned heat storage temperature is set as the target temperature from the beginning, and the solar heat is stored. It can also be used with high efficiency. For example, when the above proportional operation control is executed, the circulation flow rate becomes larger when the target temperature is initially set to 40 ° C. than when the target temperature is set to 75 ° C., or the ON / OFF operation control described above is performed. In the case of executing the above, since the ON operation time of the circulation pump becomes longer, the hot water of the target temperature can be stored in the heat storage tank in a short time, and the utilization efficiency of solar heat is increased. In addition, since the hot water of the target temperature on the low temperature side is stored in the heat storage tank at an early stage, even if it is heated by the auxiliary heat source device for supplying hot water, energy consumption for the heating can be reduced.

【0010】請求項2に係る発明では、上記太陽熱集熱
器が受ける日射量を検出する日射量検出手段と、上記太
陽熱集熱器から蓄熱槽の頂部に戻されることになる温水
の温度を検出する第1温度検出手段と、この第1温度検
出手段による検出温度が目標温度になるように上記循環
ポンプを作動することにより集熱運転制御を行う集熱運
転制御手段とを備えることとする。そして、上記集熱運
転制御手段として、上記日射量検出手段からの検出日射
量に基づいて目標温度を設定する目標温度設定部を有す
るものとし、この目標温度設定部として、上記検出日射
量との関係で定まる蓄熱温度よりも低い温度を目標温度
としてまず設定し、以後、その目標温度を上記蓄熱温度
に又は上記蓄熱温度までの範囲の高温側温度に段階的に
変更設定する構成とする。
According to the second aspect of the invention, the solar radiation amount detecting means for detecting the amount of solar radiation received by the solar heat collector, and the temperature of the hot water to be returned from the solar heat collector to the top of the heat storage tank are detected. And a heat collection operation control means for performing heat collection operation control by operating the circulation pump so that the temperature detected by the first temperature detection means becomes the target temperature. And, as the heat collection operation control means, it is assumed to have a target temperature setting unit that sets a target temperature based on the detected solar radiation amount from the solar radiation amount detection unit, and as the target temperature setting unit, with the detected solar radiation amount. A temperature lower than the heat storage temperature determined by the relationship is first set as the target temperature, and thereafter, the target temperature is set to the heat storage temperature or to the high temperature side temperature in the range up to the heat storage temperature in a stepwise manner.

【0011】この請求項2によれば、検出日射量に応じ
て定まる蓄熱温度よりも低い温度が設定された目標温度
に基づき集熱運転制御が行われ、その目標温度の温水が
蓄熱槽に蓄熱されれば、次に、より高温側の温度に変更
設定された目標温度に基づく集熱運転制御が行われ、よ
り高温側の温度の温水が蓄熱槽に蓄熱される、というよ
うに、蓄熱槽への蓄熱が段階的に行われる。このため、
請求項1による作用を得た上で、さらに、より高温側の
温水の蓄熱をも続行させることが可能になる。これによ
り、太陽熱の利用効率という観点において、より高温側
までの蓄熱を天候の状況に応じて効率よく行い得ること
になる。
According to the second aspect, the heat collection operation control is performed based on the target temperature set to a temperature lower than the heat storage temperature determined according to the detected solar radiation amount, and hot water of the target temperature is stored in the heat storage tank. Then, next, the heat collection operation control based on the target temperature changed and set to the temperature on the higher temperature side is performed, and hot water of the temperature on the higher temperature side is stored in the heat storage tank. The heat is stored in stages. For this reason,
In addition to obtaining the effect according to the first aspect, it becomes possible to further continue the heat storage of the hot water on the higher temperature side. As a result, from the viewpoint of utilization efficiency of solar heat, heat storage up to a higher temperature side can be efficiently performed according to weather conditions.

【0012】ここで、上記目標温度設定部による目標温
度の変更設定は、上記蓄熱温度よりも低い温度を第1目
標温度として設定した後、上記蓄熱温度を第2目標温度
として変更設定しても、あるいは、上記第1目標温度と
蓄熱温度との中間温度を第2目標温度として変更設定し
ても、いずれでもよい。また、後者の場合に、上記蓄熱
温度を第3目標温度としてさらに変更設定しても、ある
いは、より高温側の中間温度を第3もしくは第4目標温
度として段階的に変更設定して最終段階で上記蓄熱温度
を目標温度として変更設定しても、いずれでもよい。な
お、このような段階的変更設定については、次の請求項
3においても同様に採用し得る。また、上記の第1目標
温度としては、蓄熱槽から太陽熱集熱器に供給される蓄
熱槽底部の温度と、検出日射量との関係で定めてもよい
が、給湯用に要求される常用温度(例えば40℃)を設
定することが好ましい。このようにすると、給湯側に補
助熱源機が介装されている場合には、その補助熱源機の
加熱作動なしに蓄熱槽に蓄熱された温水をそのまま給湯
させることが可能になり、補助熱源機での加熱のための
エネルギー消費を省略することが可能になる。
Here, in the setting of changing the target temperature by the target temperature setting unit, even if the temperature lower than the heat storage temperature is set as the first target temperature, the heat storage temperature is changed and set as the second target temperature. Alternatively, the intermediate temperature between the first target temperature and the heat storage temperature may be changed and set as the second target temperature. In the latter case, the heat storage temperature may be further changed and set as the third target temperature, or the intermediate temperature on the higher temperature side may be stepwise changed and set as the third or fourth target temperature and set at the final stage. The heat storage temperature may be changed and set as the target temperature, or any of them may be set. Note that such a stepwise change setting can be similarly adopted in the next claim 3. The first target temperature may be determined by the relationship between the temperature of the bottom of the heat storage tank supplied from the heat storage tank to the solar heat collector and the detected amount of solar radiation, but the normal temperature required for hot water supply. It is preferable to set (for example, 40 ° C.). With this configuration, when the auxiliary heat source device is installed on the hot water supply side, it is possible to supply the hot water stored in the heat storage tank as it is without heating the auxiliary heat source device. It is possible to omit energy consumption for heating at.

【0013】請求項3に係る発明では、上記太陽熱燃焼
器が受ける日射量を検出する日射量検出手段と、上記太
陽熱集熱器から蓄熱槽の頂部に戻されることになる温水
の温度を検出する第1温度検出手段と、この第1温度検
出手段による検出温度が目標温度になるように上記循環
ポンプを作動することにより集熱運転制御を行う集熱運
転制御手段とを備えこととする。この場合の集熱運転制
御手段として、計時により現在の季節に関する情報を出
力する季節情報出力部と、上記日射量検出手段からの検
出日射量又は上記季節情報出力部からの季節情報に基づ
いて目標温度を設定する目標温度設定部とを有するもの
とする。そして、上記目標温度設定部として、上記検出
日射量との関係で定まる蓄熱温度よりも低い温度を目標
温度としてまず設定し、以後、その目標温度を上記季節
情報出力部からの季節情報に応じて予め定めた高温側温
度に変更設定する構成とする。
In the invention according to claim 3, the solar radiation amount detecting means for detecting the amount of solar radiation received by the solar thermal combustor and the temperature of the hot water to be returned from the solar heat collector to the top of the heat storage tank are detected. The first temperature detecting means and the heat collecting operation control means for controlling the heat collecting operation by operating the circulation pump so that the temperature detected by the first temperature detecting means becomes the target temperature. As the heat collecting operation control means in this case, the target is based on the seasonal information output section that outputs information on the current season by timing, and the detected solar radiation amount from the solar radiation amount detection means or the seasonal information from the seasonal information output section. And a target temperature setting unit for setting the temperature. Then, as the target temperature setting unit, a temperature lower than the heat storage temperature determined in relation to the detected solar radiation amount is first set as a target temperature, and thereafter, the target temperature is set according to the seasonal information from the seasonal information output unit. It is configured to change and set to a predetermined high temperature side temperature.

【0014】この請求項3によれば、請求項2による作
用の全てが得られる上に、目標温度設定部による目標温
度の変更設定を、現在の季節情報を加味して変更させる
ことが可能になる。このため、まずは低温側の目標温度
の温水を早期に蓄熱した上で、日射量の季節変動特性に
応じたより高温側の温水の蓄熱を効率よく続行させるこ
とが可能になる。上記の「季節情報」とは1月・2月・
3月…というよな月別の情報であっても、春・夏・秋・
冬というような四季についての情報であってもよい。そ
して、月別であれば、第2目標温度として例えば12月
〜2月には55℃を、6月〜8月には65℃を、他の月
には60℃をというようにそれぞれ変更設定し、四季別
であれば、第2目標温度として冬期には55℃を、夏期
であれば65℃を、春期もしくは秋期であれば60℃を
というようにそれぞれ変更設定すればよい。このように
すると、例えば冬期であっても画一的に60℃を第2目
標温度として設定する場合に比して、実際の天候もしく
は日射状況により対応させた蓄熱が可能になる。
According to the third aspect, all the effects according to the second aspect can be obtained, and it is possible to change the change setting of the target temperature by the target temperature setting section in consideration of the current season information. Become. Therefore, first, it is possible to store the hot water of the target temperature on the low temperature side early, and then efficiently continue the storage of the hot water of the higher temperature side according to the seasonal variation characteristic of the amount of solar radiation. The above "season information" means January / February /
March ... Even for monthly information such as spring, summer, autumn,
It may be information about the four seasons such as winter. Then, for each month, the second target temperature is changed and set to, for example, 55 ° C from December to February, 65 ° C from June to August, and 60 ° C in other months. For each season, the second target temperature may be changed to 55 ° C. in winter, 65 ° C. in summer, and 60 ° C. in spring or autumn. By doing so, for example, even in the winter season, compared to the case where 60 ° C. is uniformly set as the second target temperature, heat storage that corresponds to actual weather conditions or solar radiation conditions becomes possible.

【0015】上記の請求項1〜請求項3のいずれかの太
陽熱利用温水装置において、循環ポンプの循環流量を変
更調整しつつ連続運転させる作動制御を行う場合には次
のようにすればよい。すなわち、上記循環ポンプを可変
流量ポンプにより構成し、上記集熱運転制御手段とし
て、上記循環ポンプによる作動制御流量を、上記蓄熱槽
内の底部から頂部までの間に温度差のある2以上の層が
形成される低流量範囲として予め設定した成層流量範囲
内に制限しつつ、上記検出温度が目標温度になるように
比例制御により変更調整する構成とすればよい(請求項
4)。循環ポンプの作動制御流量を上記成層流量範囲内
に制限することにより、蓄熱槽内には底部から頂部まで
の間に温度差のある2以上の層が成層されることにな
る。すなわち、太陽熱集熱器で加熱された温水が蓄熱槽
に戻されても、低流量であるため蓄熱槽内はかき回され
ることなく上記加熱後の温水が頂部から順に蓄積される
ことになる。このため、集熱運転開始後、蓄熱槽の底部
はまだ低温であっても、蓄熱槽の頂部には目標温度の温
水が早期に確保され、目標温度の温水の早期利用が可能
となる。
In the solar water heating system according to any one of claims 1 to 3, when performing the operation control for continuously operating while changing and adjusting the circulation flow rate of the circulation pump, the following operation may be performed. That is, the circulation pump is constituted by a variable flow rate pump, and the operation control flow rate by the circulation pump is used as the heat collection operation control means in two or more layers having a temperature difference between the bottom and the top in the heat storage tank. It may be configured such that the detected temperature is changed and adjusted by proportional control so as to reach the target temperature while being limited to a preset stratification flow range as a low flow range in which is formed (claim 4). By limiting the operation control flow rate of the circulation pump within the above-mentioned stratification flow rate range, two or more layers having a temperature difference from the bottom to the top are formed in the heat storage tank. That is, even if the hot water heated by the solar heat collector is returned to the heat storage tank, the heated water is accumulated in order from the top without being stirred around because of the low flow rate. For this reason, after the heat collection operation is started, even if the bottom of the heat storage tank is still low in temperature, hot water of the target temperature is secured at the top of the heat storage tank early, and it is possible to use hot water of the target temperature early.

【0016】上記の請求項1〜請求項4のいずれかの太
陽熱利用温水装置においては、上記蓄熱槽の底部の水又
は温水の温度を検出する第2温度検出手段をさらに備
え、上記集熱運転制御手段として、集熱運転の開始によ
り、第1温度検出手段及び上記第2温度検出手段による
両検出温度の差の如何に応じて上記循環ポンプを所定流
量でON・OFFの間欠作動させる温度差ON・OFF
運転制御をまず実行し、その後に、目標温度に基づく循
環ポンプの作動制御を開始する構成を追加するようにし
てもよい(請求項5)。この場合には、日射量が不十分
であるときにおいても、まずは上記温度差ON・OFF
運転制御を開始させることにより、目標温度よりは低温
ではあっても太陽熱を少しでも蓄熱することが可能にな
る。
In the solar water heating system according to any one of claims 1 to 4, there is further provided second temperature detecting means for detecting the temperature of water or hot water at the bottom of the heat storage tank, and the heat collecting operation is performed. As a control means, a temperature difference for intermittently turning on and off the circulation pump at a predetermined flow rate according to the difference between the temperatures detected by the first temperature detecting means and the second temperature detecting means when the heat collecting operation is started. ON / OFF
A configuration may be added in which the operation control is first executed and then the operation control of the circulation pump based on the target temperature is started (claim 5). In this case, even if the amount of solar radiation is insufficient, first the temperature difference is turned ON / OFF.
By starting the operation control, it becomes possible to store even a small amount of solar heat even if the temperature is lower than the target temperature.

【0017】上記の請求項1〜請求項5のいずれかの太
陽熱利用温水装置で用いる日射量検出手段としては、種
々のものを採用することができる。例えば、上記日射量
検出手段として、太陽熱集熱器の表面に配設された太陽
電池を備え、この太陽電池の発電量に基づいて日射量を
推定して検出する構成としてもよい(請求項6)。この
場合には、後述の構成と比して日射量を直接的に検出し
て把握することが可能になり、集熱制御をより適切に実
行させる得る。
As the solar radiation amount detecting means used in the solar water heating system according to any one of claims 1 to 5, various types can be adopted. For example, as the solar radiation amount detecting means, a solar cell disposed on the surface of the solar heat collector may be provided, and the solar radiation amount may be estimated and detected based on the power generation amount of the solar cell (claim 6). ). In this case, the amount of solar radiation can be directly detected and grasped as compared with the configuration described later, and the heat collection control can be executed more appropriately.

【0018】あるいは、上記循環ポンプの作動による循
環流量を検出する流量検出手段と、上記蓄熱槽の底部の
水又は温水の温度を検出する第2温度検出手段をさらに
備え、上記日射量検出手段として、上記流量検出手段に
よる検出流量と、上記第1及び第2の両温度検出手段に
よる両検出温度の温度差との乗算により得られる集熱量
に基づいて、そのときの日射量を推定して検出する構成
を採用するようにしてもよい(請求項7)。この場合に
は、日射量検出のための特別なセンサ等を設置すること
なく、太陽熱利用温水装置に対し他の用途のために通常
設けられている検出手段を利用して演算により日射量を
検出し得ることになる。
Alternatively, a flow rate detecting means for detecting a circulating flow rate by the operation of the circulation pump and a second temperature detecting means for detecting a temperature of water or hot water at the bottom of the heat storage tank are further provided, and the solar radiation amount detecting means is provided. The amount of solar radiation at that time is estimated and detected based on the amount of collected heat obtained by multiplying the detected flow rate by the flow rate detection means and the temperature difference between the both detected temperatures by the first and second temperature detection means. The configuration may be adopted (claim 7). In this case, the solar radiation amount is detected by calculation using the detection means usually provided for other uses for the solar water heater without installing a special sensor for detecting the solar radiation amount. You will be able to do it.

【0019】なお、上記の請求項1〜請求項7のいずれ
かの太陽熱利用温水装置における第1温度検出手段とし
ては、強制循環中の太陽熱集熱器の表面温度もしくは内
部の循環流水の温度、あるいは、上記太陽熱集熱器から
蓄熱槽の頂部に戻される温水の温度のいずかれを検出す
るものとすればよい(請求項8)。太陽熱集熱器の表面
温度は日射を受ける一方で内部の水と熱交換される結
果、太陽熱集熱器で加熱されて蓄熱槽に戻される温水温
度とほぼ同じ温度となる。また、太陽熱集熱器内部の循
環流水の温度を検出する位置は太陽熱集熱器の内部位置
でも、出口位置でもよい。これらの場合には、太陽熱集
熱器と蓄熱槽との間の配管での放熱分を考慮に加えても
よい。さらに、蓄熱槽の頂部に戻される温度の検出位置
は配管途中でも、蓄熱槽の頂部位置でもよい。
The first temperature detecting means in the solar water heating system according to any one of claims 1 to 7 is the surface temperature of the solar heat collector during forced circulation, or the temperature of the circulating water inside. Alternatively, the temperature of hot water returned from the solar heat collector to the top of the heat storage tank may be detected (claim 8). The surface temperature of the solar heat collector, which receives solar radiation and exchanges heat with the water inside, is almost the same as the temperature of the hot water heated by the solar heat collector and returned to the heat storage tank. Further, the position where the temperature of the circulating water inside the solar heat collector is detected may be an internal position of the solar heat collector or an outlet position. In these cases, the heat radiation amount in the pipe between the solar heat collector and the heat storage tank may be taken into consideration. Further, the detection position of the temperature returned to the top of the heat storage tank may be in the middle of the piping or at the top position of the heat storage tank.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上、説明したように、請求項1の太陽
熱利用温水装置によれば、目標温度設定部によって検出
日射量に対応する蓄熱温度よりも低い温度が集熱運転制
御での目標温度としてまず設定されるため、上記蓄熱温
度を最初から目標温度として設定する場合よりも短時間
で蓄熱することができる上に、太陽熱を高効率で利用す
ることができるようになる。加えて、低温側とはいえ上
記目標温度の温水が蓄熱槽に早期に蓄熱されるため、給
湯に供するために補助熱源機で加熱するにしても、その
加熱のためのエネルギー消費の節減を図ることができ
る。
As described above, according to the solar water heating system of claim 1, the temperature lower than the heat storage temperature corresponding to the detected solar radiation amount by the target temperature setting unit is the target temperature in the heat collection operation control. Therefore, the heat storage temperature can be stored in a shorter time than the case where the heat storage temperature is set as the target temperature from the beginning, and the solar heat can be used with high efficiency. In addition, even though it is on the low temperature side, the hot water of the above target temperature is stored in the heat storage tank at an early stage, so even if it is heated by the auxiliary heat source device to supply hot water, energy consumption for that heating is reduced. be able to.

【0021】請求項2の太陽熱利用温水装置によれば、
請求項1による効果の全てを得ることができ、さらに、
まずは低温側の目標温度の温水を早期に蓄熱した上で、
より高温側の温水の蓄熱をも続行させることができ、蓄
熱槽への蓄熱を段階的に行うことができるようになる。
これにより、太陽熱の利用効率という観点において、よ
り高温側までの蓄熱を天候の状況に応じて効率よく行う
ことができるようになる。なお、最初の目標温度として
給湯用に要求される常用温度を設定することにより、給
湯側に補助熱源機が介装されている場合には、その補助
熱源機の加熱作動なしに蓄熱槽に蓄熱された温水をその
まま給湯させることができ、補助熱源機での加熱のため
のエネルギー消費を不要とすることができる。
According to the solar water heating system of claim 2,
It is possible to obtain all of the effects according to claim 1, and further,
First of all, after storing the hot water of the target temperature on the low temperature side early,
The heat of the hot water on the higher temperature side can be continued to be stored, and the heat can be stored in the heat storage tank in stages.
Thereby, from the viewpoint of utilization efficiency of solar heat, it becomes possible to efficiently store heat up to a higher temperature side according to the weather condition. By setting the normal temperature required for hot water supply as the first target temperature, if an auxiliary heat source device is installed on the hot water supply side, the heat is not stored in the heat storage tank without heating the auxiliary heat source device. The hot water thus generated can be supplied as it is, and energy consumption for heating in the auxiliary heat source device can be eliminated.

【0022】請求項3の太陽熱利用温水装置によれば、
請求項2による効果の全てを得ることができる上に、目
標温度設定部による目標温度の変更設定により、現在の
季節情報を加味して日射量の季節変動特性に応じたより
高温側の温水の蓄熱を効率よく続行させることができ
る。このため、目標温度を例えば冬期であっても画一的
に60℃に変更設定する場合に比して、実際の天候もし
くは日射状況により対応させた蓄熱を行うことができ
る。
According to the solar water heating system of claim 3,
In addition to being able to obtain all the effects of claim 2, the target temperature setting unit changes the target temperature to store the heat of hot water on the higher temperature side according to the seasonal variation characteristic of the amount of solar radiation in consideration of the current season information. Can be efficiently continued. Therefore, compared with the case where the target temperature is uniformly changed and set to 60 ° C. even in the winter, for example, it is possible to perform heat storage corresponding to the actual weather or solar radiation.

【0023】請求項4によれば、上記の請求項1〜請求
項3のいずれかの太陽熱利用温水装置において、集熱運
転開始後、蓄熱槽の底部はまだ低温であっても、蓄熱槽
の頂部に目標温度の温水を早期に確保することができ、
目標温度の温水の早期利用を達成して補助熱源機での加
熱のためのエネルギー消費を可及的に削減させることが
できる。
According to claim 4, in the solar water heating system according to any one of claims 1 to 3, after the heat collecting operation is started, even if the bottom of the heat storage tank is still low in temperature, It is possible to secure hot water of the target temperature at the top early.
It is possible to achieve early use of hot water at the target temperature and reduce energy consumption for heating in the auxiliary heat source machine as much as possible.

【0024】請求項5によれば、上記の請求項1〜請求
項4のいずれかの太陽熱利用温水装置において、日射量
が不十分であるときにおいても、まずは上記ON・OF
F運転制御を開始させることにより、目標温度よりは低
温ではあっても太陽熱を少しでも蓄熱した上で、以後の
目標温度に基づく蓄熱を実行させることができ、太陽熱
の利用効率をより一層向上させることができる。
According to a fifth aspect, in the solar water heating system according to any one of the first to fourth aspects, even when the amount of solar radiation is insufficient, the ON / OF is first set.
By starting the F operation control, even if the temperature is lower than the target temperature, the solar heat can be stored as much as possible, and then the heat storage based on the target temperature thereafter can be executed to further improve the utilization efficiency of the solar heat. be able to.

【0025】請求項6によれば、上記の請求項1〜請求
項5のいずれかの太陽熱利用温水装置において、日射量
検出手段による日射量検出を直接的に検出して把握する
ことができ、集熱制御をより適切に実行させことができ
る。また、太陽電池を太陽熱利用温水装置の電源として
用いる場合には、新たに日射量検出手段として特別なセ
ンサを設置することなく併用させることができる。
According to claim 6, in the solar water heating system according to any one of claims 1 to 5, it is possible to directly detect and grasp the amount of solar radiation detected by the amount of solar radiation detecting means. The heat collection control can be executed more appropriately. Further, when the solar cell is used as a power source for the solar water heating system, it can be used together without installing a special sensor as a solar radiation amount detecting means.

【0026】請求項7によれば、上記の請求項1〜請求
項5のいずれかの太陽熱利用温水装置において、日射量
検出のための特別なセンサ等を設置することなく、太陽
熱利用温水装置に対し他の用途のために通常設けられて
いる検出手段を利用して演算により日射量を検出するこ
とができるようになる。
According to a seventh aspect, in the solar water heating system according to any one of the first to fifth aspects, the solar water heating system is installed in the solar water heating system without installing a special sensor for detecting the amount of solar radiation. On the other hand, it becomes possible to detect the amount of solar radiation by calculation using the detection means usually provided for other purposes.

【0027】請求項8によれば、請求項1〜請求項7の
いずれかの太陽熱利用温水装置において用いる第1温度
検出手段として具体的態様を特定することができる。
According to the eighth aspect, a specific mode can be specified as the first temperature detecting means used in the solar water heating system according to any one of the first to seventh aspects.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0029】<第1実施形態>図1は、本発明の第1実
施形態に係る太陽熱利用温水装置を示し、2は蓄熱槽、
3は太陽熱集熱器(コレクタ)である。
<First Embodiment> FIG. 1 shows a solar water heating system according to a first embodiment of the present invention, in which 2 is a heat storage tank.
3 is a solar heat collector.

【0030】上記蓄熱槽2は例えばステンレス鋼板によ
り形成された密閉容器である。この蓄熱槽2の底部には
給水回路4の下流端と、集熱回路5の往き路5aの上流
端とがそれぞれ連通接続され、また、頂部には図示省略
の補助熱源機としての給湯器100(図8参照)を介し
て給湯させるための給湯回路6の上流端と、上記集熱回
路5の戻り路5bの下流端とがそれぞれ連通接続されて
いる。上記蓄熱槽2内は給水回路4からの水道水の給水
により充満され、給湯回路6を通して給湯使用された分
だけ給水回路4から補水されるようになっている。
The heat storage tank 2 is a closed container made of, for example, a stainless steel plate. At the bottom of the heat storage tank 2, the downstream end of the water supply circuit 4 and the upstream end of the outflow path 5a of the heat collection circuit 5 are connected in communication with each other, and the water heater 100 as an auxiliary heat source device (not shown) is provided at the top. The upstream end of the hot water supply circuit 6 for supplying hot water via (see FIG. 8) and the downstream end of the return path 5b of the heat collection circuit 5 are connected in communication with each other. The heat storage tank 2 is filled with tap water supplied from the water supply circuit 4, and is supplemented from the water supply circuit 4 by the amount of hot water used through the hot water supply circuit 6.

【0031】上記集熱回路5の往き路5aには、可変流
量ポンプ(例えばDCポンプ)により構成された循環ポ
ンプ7が介装されている。また、上記コレクタ3には、
その表面温度を検出して第1温度検出手段として用いら
れる表面温度センサ9と、日射量検出手段の一部として
用いられる太陽電池12とが配設され、上記蓄熱槽2の
底部には底部位置の水又は温水の温度(以下「底部温
度」という)を検出する第2温度検出手段としての底部
温度センサ10が配設されている。
A circulation pump 7 composed of a variable flow rate pump (for example, a DC pump) is interposed in the outflow path 5a of the heat collecting circuit 5. Also, the collector 3 has
A surface temperature sensor 9 which detects the surface temperature thereof and is used as a first temperature detecting means, and a solar cell 12 which is used as a part of the solar radiation amount detecting means are arranged, and a bottom position is provided at the bottom of the heat storage tank 2. A bottom temperature sensor 10 is provided as a second temperature detecting means for detecting the temperature of the water or hot water (hereinafter referred to as "bottom temperature").

【0032】そして、上記循環ポンプ7が上記各センサ
9,10及び太陽電池12の各出力に基づいて集熱運転
制御手段を含むコントローラ13により作動制御されて
集熱運転が行われるようになっている。上記コントロー
ラ13はMPUやメモリ等を備え予め搭載されたプログ
ラムの実行や制御回路により各種制御が行われるように
なっている。すなわち、上記コントローラ13は集熱運
転制御手段として図2に示すように比例集熱制御部13
1と、ON・OFF運転制御部132と、比例集熱制御
部131での目標温度を設定する目標温度設定部133
と、上記比例集熱制御部131による比例集熱制御及び
上記ON・OFF運転制御部132による温度差ON・
OFF制御を切換える切換制御部134と、上記太陽電
池12からの出力に基づいて日射量を推定して検出する
日射量検出手段の一部を構成する日射量推定部135と
を備えている。
The circulation pump 7 is operated and controlled by the controller 13 including the heat collection operation control means based on the outputs of the sensors 9 and 10 and the solar cell 12 to perform the heat collection operation. There is. The controller 13 is provided with an MPU, a memory, etc., and is configured to execute a program installed in advance and various controls by a control circuit. That is, the controller 13 serves as heat collection operation control means as shown in FIG.
1, the ON / OFF operation control unit 132, and the target temperature setting unit 133 that sets the target temperature in the proportional heat collection control unit 131.
And the proportional heat collection control by the proportional heat collection control unit 131 and the temperature difference ON by the ON / OFF operation control unit 132.
A switching control unit 134 that switches the OFF control and a solar radiation amount estimation unit 135 that constitutes a part of the solar radiation amount detecting means that estimates and detects the solar radiation amount based on the output from the solar cell 12 are provided.

【0033】上記比例集熱制御部131は、上記循環ポ
ンプ7の作動制御流量を上記蓄熱槽2内の底部から頂部
までの間に温度差のある2以上の層が形成される低流量
範囲として予め設定された成層流量範囲内に制限しつ
つ、上記表面温度センサ9の検出温度(表面温度)が上
記目標温度設定部133により設定された目標温度にな
るように上記循環ポンプ7の回転数をフィードバック制
御(FB制御)により変更調整して比例集熱制御を行う
ように構成されている。なお、上記循環ポンプ7はその
回転数の変化により吐出流量が変化するタイプの可変流
量ポンプであるため、作動制御流量での循環ポンプ7の
作動制御を行うためにその回転数を制御している。回転
数のFB制御とは具体例を示すと、 制御回転数N=K×(表面温度−目標温度) となるようにする(K:比例定数)。これにより、上記
表面温度は日射による集熱が循環により順次供給される
水と熱交換されて上記目標温度で一定に維持されるよう
になり、蓄熱槽2には上記目標温度でほぼ一定の温水が
戻される。
The proportional heat collection control unit 131 sets the operation control flow rate of the circulation pump 7 as a low flow rate range in which two or more layers having a temperature difference are formed between the bottom and the top of the heat storage tank 2. The rotation speed of the circulation pump 7 is controlled so that the detected temperature (surface temperature) of the surface temperature sensor 9 becomes the target temperature set by the target temperature setting unit 133 while limiting within a preset stratification flow rate range. The feedback heat control (FB control) is used to change and adjust to perform proportional heat collection control. Since the circulation pump 7 is a variable flow pump of a type in which the discharge flow rate changes according to the change in the rotation speed, the rotation speed is controlled in order to control the operation of the circulation pump 7 at the operation control flow rate. . As a specific example of the FB control of the rotation speed, the control rotation speed N = K × (surface temperature-target temperature) is set (K: proportional constant). As a result, the surface temperature is kept constant at the target temperature because the heat collected by solar radiation is heat-exchanged with the water sequentially supplied by circulation, and the hot water in the heat storage tank 2 is substantially constant at the target temperature. Is returned.

【0034】ここで、上記の成層流量範囲とは、蓄熱槽
2内が戻り路5bからの戻り温水によりかき回されず
に、より高温の温水が上側に層をなして貯留されて底部
から頂部にわたり温度差のある層が形成される程度の低
流量範囲のことであるが、その一方で集熱効率の低下を
抑えてある程度の集熱効率を維持するために所定の流量
範囲に設定されている。すなわち、図3にコレクタ3の
1枚分についての集熱効率と循環流量との関係を示すよ
うに、集熱効率のMAX値(ほぼ50%の集熱効率)に
対しその50〜90%程度を達成し得る低効率範囲に対
応する循環流量範囲の下限値をβ(L/min)と設定
している。そして、上記循環流量範囲の上限値、すなわ
ち、コレクタ3での集熱効率を低下させずに温度差のあ
る成層を形成可能な最大流量をα(L/min)と設定
している。つまり、成層流量範囲としてβ〜αを設定し
ている。これはコレクタ3の1枚分についてであるた
め、コレクタ3が2枚以上ある場合には、その枚数分を
上記β,αに乗じるようにすればよい。
Here, the above-mentioned stratified flow rate range means that the inside of the heat storage tank 2 is not agitated by the return hot water from the return path 5b, and the hot water of higher temperature is stored in layers on the upper side and the temperature from the bottom to the top is increased. The low flow rate range is such that a layer having a difference is formed, but on the other hand, it is set to a predetermined flow rate range in order to suppress a decrease in heat collection efficiency and maintain the heat collection efficiency to some extent. That is, as shown in FIG. 3 which shows the relationship between the heat collection efficiency and the circulation flow rate for one collector 3, the heat collection efficiency of about 50 to 90% is achieved with respect to the MAX value (heat collection efficiency of about 50%). The lower limit value of the circulation flow rate range corresponding to the obtained low efficiency range is set to β (L / min). Then, the upper limit value of the circulation flow rate range, that is, the maximum flow rate at which stratification with a temperature difference can be formed without decreasing the heat collection efficiency in the collector 3 is set to α (L / min). That is, β to α are set as the stratified flow rate range. Since this is for one collector 3, if there are two or more collectors 3, it is sufficient to multiply the above β and α by that number.

【0035】上記目標温度設定部133は、目標温度と
して第1目標温度、第2目標温度というように順次高温
側の温度に段階的に変更設定するようになっている。す
なわち、まず低温側の温度を第1目標温度として設定
し、次段階にそれよりも高温側の温度を第2目標温度と
して変更設定するようになっている。具体的には、日射
量推定部135により得られた現在の日射量により加熱
させ得る温水温度(蓄熱温度)よりも低い温度を第1目
標温度として設定し、この第1目標温度での蓄熱が完了
すれば、次段階の第2目標温度として第1目標温度と上
記蓄熱温度との中間温度を設定し、この第2目標温度で
の蓄熱が完了すれば、最終目標温度である第3目標温度
として上記蓄熱温度を設定するようになっている。この
際、最終目標温度である上記蓄熱温度が例えば75℃で
あれば、第1目標温度として補助熱源機100(図8)
での加熱なしに給湯し得る常用温度である例えば40℃
を設定し、第2目標温度として例えば60℃を設定する
ようになっている。
The target temperature setting unit 133 is adapted to change the target temperature in stages such that the first target temperature and the second target temperature are gradually increased to higher temperatures. That is, first, the temperature on the low temperature side is set as the first target temperature, and in the next step, the temperature on the higher temperature side is changed and set as the second target temperature. Specifically, a temperature lower than the hot water temperature (heat storage temperature) that can be heated by the current solar radiation amount obtained by the solar radiation amount estimation unit 135 is set as the first target temperature, and the heat storage at this first target temperature is When completed, the intermediate temperature between the first target temperature and the heat storage temperature is set as the second target temperature in the next stage, and when the heat storage at the second target temperature is completed, the third target temperature that is the final target temperature is set. As above, the heat storage temperature is set. At this time, if the heat storage temperature that is the final target temperature is, for example, 75 ° C., the auxiliary heat source device 100 (FIG. 8) is set as the first target temperature.
The normal temperature for hot water supply without heating at 40 ℃
Is set and, for example, 60 ° C. is set as the second target temperature.

【0036】上記ON・OFF運転制御部132は、上
記コレクタ表面温度センサ9及び底部温度センサ10の
両検出温度の差の如何に応じて上記循環ポンプ7を上記
のαで固定してON・OFFの間欠作動させるようにな
っている。すなわち、「表面温度−底部温度」の温度差
が例えば7℃以上あれば循環ポンプ7をON作動させ、
上記温度差が4℃以下であれば循環ポンプ7をOFFに
する、という温度差ON−OFF制御による間欠作動を
行うようになっている。
The ON / OFF operation control unit 132 fixes the circulation pump 7 at the above α according to the difference between the detected temperatures of the collector surface temperature sensor 9 and the bottom temperature sensor 10, and turns it on / off. It is designed to operate intermittently. That is, if the temperature difference of "surface temperature-bottom temperature" is 7 ° C or more, the circulation pump 7 is turned on,
When the temperature difference is 4 ° C. or less, the circulation pump 7 is turned off to perform the intermittent operation by the temperature difference ON-OFF control.

【0037】上記切換制御部134は、集熱運転が開始
されると、まずは上記ON・OFF運転制御部132に
よる温度差ON−OFF制御を開始し、この制御実行中
に日射量推定部135によって得られた現在の日射量が
上記比例集熱制御部131での第1目標温度に基づく集
熱を行うに十分な日射量であると判断されれば比例集熱
制御部131による比例集熱制御に切換えるようになっ
ている。そして、第1目標温度による比例集熱制御によ
り蓄熱が完了すると、再び現在の日射量が次の第2目標
温度に基づく集熱を行うに十分な日射量であると判断さ
れれば、第2目標温度に基づく比例集熱制御を続行する
一方、十分な日射量ではなければ上記ON・OFF運転
制御部132による温度差ON・OFF制御に切換える
ようになっている。
When the heat collecting operation is started, the switching control section 134 first starts the temperature difference ON-OFF control by the ON / OFF operation control section 132, and during the execution of this control, the solar radiation estimation section 135 If it is determined that the obtained current amount of solar radiation is the amount of solar radiation sufficient for performing heat collection based on the first target temperature in the proportional heat collection control unit 131, the proportional heat collection control unit 131 performs proportional heat collection control. It is designed to switch to. Then, when the heat storage is completed by the proportional heat collection control based on the first target temperature, if it is determined that the current amount of solar radiation is sufficient to collect heat based on the next second target temperature, the second amount of solar radiation is determined. While the proportional heat collection control based on the target temperature is continued, if the amount of solar radiation is not sufficient, the temperature difference ON / OFF control by the ON / OFF operation control unit 132 is switched.

【0038】上記日射量推定部135は、太陽電池12
からの発電量に関する情報の出力を受け、その発電量と
日射量とについて予め定めた関係から現在の日射量を推
定して検出するようになっている。
The solar radiation amount estimating unit 135 uses the solar cell 12
From the output of the information on the amount of power generation from, the current amount of solar radiation is estimated and detected from the predetermined relationship between the amount of power generation and the amount of solar radiation.

【0039】以下、コントローラ13による集熱運転制
御について図4を参照しつつ説明する。使用者によるス
イッチ操作又は内蔵時計や日射検知による運転指令の出
力によって集熱運転スイッチがONにされると集熱運転
が開始される。集熱運転が開始されると、まずは上記O
N・OFF運転制御部132による温度差ON−OFF
制御を開始して日射量がたとえ低くても少しでも集熱し
て蓄熱する(P1)。そして、この制御実行中に日射量
推定部135により現在の日射量を推定する(P2)。
現在の日射量が上記目標温度設定部133により第1目
標温度として設定される温度(常用温度40℃)以上の
温度まで加熱するに十分であると判断されるまで、つま
り不十分である間は上記温度差ON・OFF制御を継続
させる(P2、P3でNO、P4)。
The heat collecting operation control by the controller 13 will be described below with reference to FIG. When the heat collecting operation switch is turned on by the operation of the switch by the user or the output of the operation command by the built-in clock or the detection of solar radiation, the heat collecting operation is started. When the heat collecting operation is started, first, the above-mentioned O
Temperature difference ON-OFF by N / OFF operation control unit 132
Control is started and even if the amount of solar radiation is low, even a little heat is collected and stored (P1). Then, the current solar radiation amount is estimated by the solar radiation amount estimation unit 135 during execution of this control (P2).
Until it is determined that the current amount of solar radiation is sufficient to heat to a temperature equal to or higher than the temperature (normal temperature 40 ° C.) set as the first target temperature by the target temperature setting unit 133, that is, while it is insufficient. The temperature difference ON / OFF control is continued (NO in P2 and P3, P4).

【0040】現在の日射量が上記第1目標温度以上の温
度まで加熱するに十分な日射量であると判断されると、
コレクタ表面温度センサ9の表面温度が上記第1目標温
度になるように比例集熱制御部131による比例集熱制
御を開始する(P2、P3でYES、P5)。つまり、
現在の日射量が75℃まで加熱し得る程度であっても、
第1目標温度としては敢えて40℃という低温側の温度
を設定し、この第1目標温度になるように比例集熱制御
を行う。この比例集熱制御においては上記の検出表面温
度が第1目標温度になるように循環ポンプ7の回転数を
FB制御することにより作動制御流量(循環流量)を変
更調整する。この際、FB制御値が前述のα(L/mi
n)を超える場合にはFB制御値をα(L/min)に
強制的に設定して成層蓄熱を維持する一方、急に曇る等
によりFB制御値がβ(L/min)未満という極めて
低流量になってしまう場合には、つまり、循環流量をβ
(L/min)未満にFB制御しないと集熱し得ない程
度の日射量に急変した場合には、循環ポンプ7を一時的
にOFF(比例集熱制御を停止)にして日射量の回復を
待つ。以上により、循環流量の変更調整をβ〜αの成層
流量範囲内に維持した状態で、蓄熱槽2の底部温度が第
1目標温度である常用温度(40℃)に到達するまで継
続させる(P6でNO、P5)。
When it is determined that the current amount of solar radiation is sufficient to heat the temperature to the first target temperature or higher,
The proportional heat collection control by the proportional heat collection control unit 131 is started so that the surface temperature of the collector surface temperature sensor 9 becomes the first target temperature (YES in P2 and P3, P5). That is,
Even if the current amount of solar radiation can heat up to 75 ° C,
As the first target temperature, the temperature on the low temperature side of 40 ° C. is intentionally set, and the proportional heat collection control is performed so as to reach the first target temperature. In this proportional heat collection control, the operation control flow rate (circulation flow rate) is changed and adjusted by FB controlling the rotation speed of the circulation pump 7 so that the detected surface temperature becomes the first target temperature. At this time, the FB control value is equal to the above-mentioned α (L / mi
When it exceeds n), the FB control value is forcibly set to α (L / min) to maintain the stratified heat storage, while the FB control value is extremely low such as less than β (L / min) due to sudden clouding. If it becomes the flow rate, that is, the circulation flow rate is β
When the amount of solar radiation suddenly changes so that heat cannot be collected unless FB control is performed below (L / min), the circulation pump 7 is temporarily turned off (the proportional heat collection control is stopped) to wait for the recovery of the amount of solar radiation. . As described above, while the change adjustment of the circulation flow rate is maintained within the stratification flow rate range of β to α, it is continued until the bottom temperature of the heat storage tank 2 reaches the normal temperature (40 ° C.) which is the first target temperature (P6). NO, P5).

【0041】そして、この比例集熱制御の実行によって
蓄熱槽2内の全てが第1目標温度の温水で満たされれ
ば、つまり、頂部側から徐々に蓄積されるため底部温度
センサ10により検出される底部温度が上記第1目標温
度に到達すれば、再びそのときの日射量の推定を行う
(P6でYES、P7)。この日射量が目標温度設定部
133により次に設定される第2目標温度(例えば60
℃)以上の温度まで加熱し得るに十分な程度なければ、
つまり日射量が不十分であればON・OFF運転制御部
132による温度差ON・OFF制御に切換え、日射量
が上記の十分な程度になるまで温度差ON・OFF制御
を持続させる(P8でNO、P9)。逆に、第1目標温
度での温水の蓄熱が完了した段階でも日射量が上記の十
分な程度あれば、それまでの比例集熱制御の目標温度を
上記第2目標温度に変更した上で、比例集熱制御を続行
する(P8でYES、P10)。
If all of the heat storage tank 2 is filled with the hot water of the first target temperature by the execution of this proportional heat collection control, that is, since it is gradually accumulated from the top side, it is detected by the bottom temperature sensor 10. When the bottom temperature reaches the first target temperature, the solar radiation amount at that time is estimated again (YES in P6, P7). This solar radiation amount is the second target temperature (for example, 60) which is set next by the target temperature setting unit 133.
If there isn't enough to heat to a temperature above
That is, if the amount of solar radiation is insufficient, the temperature difference ON / OFF control is switched to the temperature difference ON / OFF control by the ON / OFF operation control unit 132, and the temperature difference ON / OFF control is maintained until the amount of solar radiation reaches the above-described sufficient level (NO in P8). , P9). On the other hand, if the amount of solar radiation is sufficient to the extent that the heat storage of the hot water at the first target temperature is completed, the target temperature of the proportional heat collection control up to then is changed to the second target temperature, The proportional heat collection control is continued (YES in P8, P10).

【0042】そして、図示を省略しているが、蓄熱槽2
の底部温度が上記第2目標温度に到達して蓄熱槽2内の
全てに第2目標温度の蓄熱が完了すれば、上記のP7〜
P10の処理と同様に目標温度を最終蓄熱温度である第
3目標温度(75℃)に変更して比例集熱制御を行い、
第3目標温度の蓄熱を行う。
Although not shown, the heat storage tank 2
When the bottom temperature of the heat storage tank reaches the second target temperature and the heat storage of the second target temperature is completed in all of the heat storage tanks 2, the above P7-
Similar to the process of P10, the target temperature is changed to the third target temperature (75 ° C.) which is the final heat storage temperature to perform the proportional heat collection control,
The heat of the third target temperature is stored.

【0043】以上によれば、日射量が最終蓄熱温度(7
5℃)まで加熱可能な程度あったとしても、まずは第1
目標温度として40℃での蓄熱を行い、次に第2目標温
度としての60℃での蓄熱を行い、最後に第3目標温度
としての75℃での蓄熱を行うという段階的な蓄熱を行
うことにより、最初から最終蓄熱温度の75℃を目標温
度にして循環ポンプ7の循環量を変更調整する比例制御
を行う場合に比べ、大幅に短時間での蓄熱が可能とな
る。その際に、上記第1〜第3目標温度を目標温度とす
る本実施形態の比例集熱制御では循環ポンプ7の作動制
御流量を成層流量範囲に制限しているため、蓄熱槽2に
は成層蓄熱(成層状態での蓄熱)が行われ、蓄熱槽2の
頂部に対し極めて早期にそのときの目標温度の温水を確
保することができる。また、比例集熱制御が日射量が不
十分で行わないときにも、温度差ON・OFF制御を行
うようにしているため、天候の状況に応じて太陽熱の利
用効率を十分に高めることができる。
According to the above, the amount of solar radiation is the final heat storage temperature (7
Even if it can be heated up to 5 ℃, first of all
Perform stepwise heat storage by storing heat at 40 ° C as the target temperature, then at 60 ° C as the second target temperature, and finally at 75 ° C as the third target temperature. As a result, heat can be stored in a significantly shorter time than in the case where proportional control is performed in which the final heat storage temperature of 75 ° C. is changed to the target temperature from the beginning to change and adjust the circulation amount of the circulation pump 7. At that time, in the proportional heat collection control of the present embodiment in which the first to third target temperatures are set to the target temperatures, the operation control flow rate of the circulation pump 7 is limited to the stratification flow rate range, so that the heat storage tank 2 is stratified. Heat storage (heat storage in a stratified state) is performed, and hot water of the target temperature at that time can be secured very early to the top of the heat storage tank 2. Further, even when the proportional heat collection control is not performed due to insufficient solar radiation, the temperature difference ON / OFF control is performed, so that the utilization efficiency of solar heat can be sufficiently increased depending on the weather conditions. .

【0044】<第2実施形態>図5は、本発明の第2実
施形態に係る太陽熱利用温水装置を示す。この第2実施
形態は、第1実施形態の太陽電池12を省略して第1実
施形態とは異なる日射量検出手段を採用する一方、第1
実施形態とは異なる構成の集熱運転制御手段を含むコン
トローラ14を備えたものである。そして、それに伴
い、第1実施形態には設けていない、循環流量を検出す
る流量検出手段としての流量センサ8と、集熱回路5の
戻り路5bの蓄熱槽2近傍位置に配設されコレクタ3か
ら蓄熱槽2に戻される加熱後の温水温度(以下「戻り温
度」という)を検出する第1温度検出手段としての戻り
温度センサ11とを追加したものである。なお、上記第
2実施形態のその他の構成要素は第1実施形態のものと
同様構成であるため、同一構成要素には同一符号を付し
てその詳細な説明は省略する。
<Second Embodiment> FIG. 5 shows a solar water heating system according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the solar cell 12 of the first embodiment is omitted and a solar radiation amount detecting means different from that of the first embodiment is adopted, while the first embodiment is used.
The controller 14 includes a heat collecting operation control means having a configuration different from that of the embodiment. Along with this, a flow rate sensor 8 as a flow rate detecting means for detecting the circulation flow rate, which is not provided in the first embodiment, and a collector 3 arranged in the return path 5b of the heat collecting circuit 5 near the heat storage tank 2. A return temperature sensor 11 as a first temperature detecting means for detecting the heated hot water temperature (hereinafter referred to as "return temperature") returned from the heat storage tank 2 to the heat storage tank 2 is added. Since the other constituent elements of the second embodiment are the same as those of the first embodiment, the same constituent elements are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0045】上記コントローラ14は、第1実施形態と
同様にMPUやメモリ等を備え予め搭載されたプログラ
ムの実行や制御回路により各種制御が行われるようにな
っている。すなわち、上記コントローラ14は、集熱運
転制御手段として図6に示すように比例集熱制御部13
1と、ON・OFF運転制御部132と、比例集熱制御
部131での目標温度を設定する目標温度設定部141
と、現在の季節情報を計時しこの季節情報に応じて予め
定められた第2目標温度を上記目標温度設定部141に
対し出力する季節情報出力部としてのカレンダ部142
と、上記比例集熱制御部131による比例集熱制御及び
上記ON・OFF運転制御部132による温度差ON・
OFF制御を切換える切換制御部134と、各種センサ
8,10,11からの出力に基づいて日射量を演算によ
り推定して検出する日射量検出手段の一部を構成する日
射量演算部143とを備えている。
As in the first embodiment, the controller 14 is provided with an MPU, a memory and the like, and various controls are executed by executing a program installed in advance and a control circuit. That is, the controller 14 serves as a heat collecting operation control means as shown in FIG.
1, a target temperature setting unit 141 that sets target temperatures in the ON / OFF operation control unit 132 and the proportional heat collection control unit 131.
And a calendar unit 142 as a seasonal information output unit that measures the current seasonal information and outputs a second target temperature predetermined according to the seasonal information to the target temperature setting unit 141.
And the proportional heat collection control by the proportional heat collection control unit 131 and the temperature difference ON by the ON / OFF operation control unit 132.
A switching control unit 134 for switching the OFF control, and a solar radiation amount calculation unit 143 forming a part of the solar radiation amount detecting means for estimating and detecting the solar radiation amount based on the outputs from the various sensors 8, 10, 11 are calculated. I have it.

【0046】上記目標温度設定部141は、第1実施形
態の目標温度設定部133と同様に目標温度として第1
目標温度、第2目標温度というように順次高温側の温度
に段階的に変更設定するように構成されたものである
が、第2目標温度として上記カレンダ部142から取得
した温度値を設定するようになっている点で第1実施形
態の目標温度設定部133と異なる。具体的には、日射
量推定部135により得られた現在の日射量により加熱
させ得る温水温度(蓄熱温度)よりも低い温度を第1目
標温度として設定し、この第1目標温度での蓄熱が完了
すれば、次段階の第2目標温度として第1目標温度と上
記蓄熱温度との中間温度であって上記カレンダ部142
から出力される温度を設定し、この第2目標温度での蓄
熱が完了すれば、最終目標温度である第3目標温度とし
て上記蓄熱温度を設定するようになっている。この際、
最終目標温度である上記蓄熱温度が例えば75℃であれ
ば、第1目標温度としては第1実施形態と同様に補助熱
源機100(図8)での加熱なしに給湯し得る常用温度
である例えば40℃を設定し、第2目標温度として後述
の季節変動特性を加味した温度値を設定するようになっ
ている。
The target temperature setting unit 141 sets the first target temperature as the first target temperature setting unit 133 as in the first embodiment.
The target temperature and the second target temperature are sequentially changed and set to higher temperatures, and the temperature value acquired from the calendar unit 142 is set as the second target temperature. Is different from the target temperature setting unit 133 of the first embodiment. Specifically, a temperature lower than the hot water temperature (heat storage temperature) that can be heated by the current solar radiation amount obtained by the solar radiation amount estimation unit 135 is set as the first target temperature, and the heat storage at this first target temperature is When completed, the second target temperature of the next stage is an intermediate temperature between the first target temperature and the heat storage temperature, and the calendar unit 142 is used.
When the temperature output from is set and the heat storage at the second target temperature is completed, the heat storage temperature is set as the third target temperature which is the final target temperature. On this occasion,
If the heat storage temperature, which is the final target temperature, is 75 ° C., for example, the first target temperature is a normal temperature at which hot water can be supplied without heating in the auxiliary heat source device 100 (FIG. 8), as in the first embodiment, for example. The temperature is set to 40 ° C., and the second target temperature is set to a temperature value in consideration of a seasonal variation characteristic described later.

【0047】上記カレンダ部142は、計時により現在
が少なくとも何月かを季節情報として把握し、この季節
情報と予め関係付けられた温度値を上記目標温度設定部
141に出力するようになっている。例えば現在が12
月〜2月の冬期であれば55℃を、6月〜8月の夏期で
あれば65℃を、3月〜5月の春期や9月〜11月の秋
期であれば60℃をそれぞれ出力するようになってい
る。
The calendar section 142 grasps at least the month of the present as seasonal information by timekeeping, and outputs a temperature value previously associated with this seasonal information to the target temperature setting section 141. . For example, the present is 12
55 ° C is output during the winter months from March to February, 65 ° C is output during the summer months from June to August, and 60 ° C is output during the spring season from March to May and the autumn season from September to November. It is supposed to do.

【0048】上記日射量演算部143は、流量センサ8
により検出される循環流量値と、戻り温度センサ11に
より検出される戻り温度から底部温度センサ10により
検出される底部温度を差し引いた温度差とに基づいて、
単位時間当たりの集熱量を演算により求め、この集熱量
と日射量との相関関係より現在の日射量を推定して得る
ようになっている。
The solar radiation amount calculation unit 143 has a flow rate sensor 8
On the basis of the circulation flow rate value detected by, and the temperature difference obtained by subtracting the bottom temperature detected by the bottom temperature sensor 10 from the return temperature detected by the return temperature sensor 11,
The amount of heat collected per unit time is calculated, and the current amount of solar radiation is estimated from the correlation between the amount of collected heat and the amount of solar radiation.

【0049】上記コントローラ14による集熱運転制御
は、上記の第2目標温度の設定が相違するのみで、その
殆どが第1実施形態のコントローラ13と同様の内容を
有している。すなわち、図4に示すように、集熱運転が
開始されると、まずは上記ON・OFF運転制御部13
2による温度差ON−OFF制御を開始し(P1)、そ
の制御実行中に日射量演算部143により現在の日射量
を推定する(P2)。現在の日射量が上記目標温度設定
部141により第1目標温度として設定される温度(常
用温度40℃)以上の温度まで加熱するに十分であると
判断されるまで、上記温度差ON・OFF制御を継続さ
せる一方(P2、P3でNO、P4)、現在の日射量が
上記第1目標温度以上の温度まで加熱するに十分な日射
量であると判断されると、コレクタ表面温度センサ9の
表面温度が上記第1目標温度になるように比例集熱制御
部131による比例集熱制御を開始する(P2、P3で
YES、P5)。この比例集熱制御により、循環流量の
変更調整を第1実施形態で説明したβ〜αの成層流量範
囲内に維持した状態で、蓄熱槽2の底部温度が第1目標
温度である常用温度(40℃)に到達するまで継続させ
る(P6でNO、P5)。
Most of the heat collecting operation control by the controller 14 has the same contents as the controller 13 of the first embodiment except that the setting of the second target temperature is different. That is, as shown in FIG. 4, when the heat collecting operation is started, first, the ON / OFF operation control unit 13 is started.
The temperature difference ON-OFF control by 2 is started (P1), and the current solar radiation amount is estimated by the solar radiation amount calculation unit 143 during the execution of the control (P2). The temperature difference ON / OFF control is performed until it is determined that the current amount of solar radiation is sufficient to heat to a temperature equal to or higher than the temperature set as the first target temperature by the target temperature setting unit 141 (normal temperature 40 ° C.). (P2, P3: NO, P4) while the current solar radiation amount is determined to be sufficient to heat the temperature to the first target temperature or higher, the collector surface temperature sensor 9 surface The proportional heat collection control by the proportional heat collection control unit 131 is started so that the temperature becomes the first target temperature (YES in P2 and P3, P5). By this proportional heat collection control, the bottom temperature of the heat storage tank 2 is the normal temperature (first temperature), which is the first target temperature, in a state where the change adjustment of the circulation flow rate is maintained within the stratified flow rate range of β to α described in the first embodiment. Continue until the temperature reaches 40 ° C. (NO in P6, P5).

【0050】そして、この比例集熱制御の実行によって
蓄熱槽2内の全てが第1目標温度の温水で満たされれ
ば、つまり、頂部側から徐々に蓄積されるため底部温度
センサ10により検出される底部温度が上記第1目標温
度に到達すれば、再びそのときの日射量の推定を行うと
共に(P6でYES、P7)、カレンダ部142から現
在の季節変動特性を加味した第2目標温度を取得する
(P11)。この日射量が上記第2目標温度(例えば4
月であれば60℃)以上の温度まで加熱し得るに十分な
程度なければ、つまり日射量が不十分であればON・O
FF運転制御部132による温度差ON・OFF制御に
切換え、日射量が上記の十分な程度になるまで温度差O
N・OFF制御を持続させる(P8でNO、P9)。逆
に、日射量が上記の十分な程度あれば、それまでの比例
集熱制御の目標温度を上記第2目標温度に変更した上
で、比例集熱制御を続行する(P8でYES、P1
0)。
If all of the heat storage tank 2 is filled with the hot water of the first target temperature by the execution of this proportional heat collection control, that is, since it is gradually accumulated from the top side, it is detected by the bottom temperature sensor 10. When the bottom temperature reaches the first target temperature, the solar radiation amount at that time is estimated again (YES in P6, P7), and the second target temperature in consideration of the current seasonal variation characteristic is acquired from the calendar unit 142. Yes (P11). This solar radiation amount is the second target temperature (for example, 4
If it is not enough to heat up to a temperature of 60 ° C or more in the case of a month, that is, if the amount of solar radiation is insufficient, it turns on.
The temperature difference ON / OFF control by the FF operation control unit 132 is switched to the temperature difference O until the amount of solar radiation reaches the above-mentioned sufficient level.
Continue N / OFF control (NO in P8, P9). On the contrary, if the amount of solar radiation is sufficient, the target temperature of the proportional heat collection control until then is changed to the second target temperature and the proportional heat collection control is continued (YES in P8, P1).
0).

【0051】そして、蓄熱槽2の底部温度が上記第2目
標温度に到達して蓄熱槽2内の全てに第2目標温度の蓄
熱が完了すれば、上記のP7〜P10の処理と同様に目
標温度を最終蓄熱温度である第3目標温度(75℃)に
変更して比例集熱制御を行い、第3目標温度の蓄熱を行
う。
When the bottom temperature of the heat storage tank 2 reaches the second target temperature and the heat storage at the second target temperature is completed in all of the heat storage tank 2, the target is processed in the same manner as the processing of P7 to P10. The temperature is changed to the third target temperature (75 ° C.) which is the final heat storage temperature, the proportional heat collection control is performed, and the heat is stored at the third target temperature.

【0052】以上によれば、第1実施形態と同様の作用
・効果を得ることができる上に、特に段階的蓄熱の中間
段階において季節に基づく太陽熱等の変動特性を加味し
た第2目標温度を用いて蓄熱を行うことができる。この
ため、まずは低温側の第1目標温度の温水を早期に蓄熱
した上で、太陽熱の季節変動特性に応じたより高温側の
第2目標温度の温水の蓄熱を効率よく続行させることが
できる。これにより、段階的蓄熱を、第2目標温度を季
節に関わりなく画一的に設定する場合と比べ、効率よく
行うことができるようになる。
According to the above, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained, and in addition, the second target temperature considering the fluctuation characteristics of the solar heat etc. based on the season can be obtained especially in the intermediate stage of the stepwise heat storage. It can be used to store heat. Therefore, first, the hot water of the first target temperature on the low temperature side can be stored early, and then the heat water of the second target temperature on the higher temperature side according to the seasonal variation characteristic of the solar heat can be efficiently stored. This makes it possible to perform the stepwise heat storage more efficiently than in the case where the second target temperature is uniformly set regardless of the season.

【0053】<他の実施形態>なお、本発明は上記第1
及び第2実施形態に限定されるものではなく、その他種
々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記第
1実施形態での太陽電池12を用いた日射量検出手段を
第2実施形態に適用してもよく、あるいは、逆に第2実
施形態での日射量演算部143を用いた日射量検出手段
を第1実施形態に適用してもよい。
<Other Embodiments> The present invention is based on the first embodiment.
The present invention is not limited to the second embodiment and includes various other embodiments. That is, the solar radiation amount detecting means using the solar cell 12 in the first embodiment may be applied to the second embodiment, or conversely, the solar radiation amount calculating unit 143 in the second embodiment may be used. The quantity detecting means may be applied to the first embodiment.

【0054】さらに、第1又は第2実施形態に対し、図
7に示すような熱電対を利用した日射量検出手段15を
適用するようにしてもよい。図7の日射量検出手段15
は、太陽の日射を受ける受熱領域151を4等分にし、
2つの領域を吸熱のよい黒色に着色し、他の2つの領域
を熱を反射し易い白色に着色し、黒色領域152,15
2にそれぞれ熱電対153を、白色領域154,154
にもそれぞれ熱電対155を設置したものである。そし
て、1組の熱電対153,153と、他の1組の熱電対
155,155との電位差を検出し、このような電位差
と日射量との相関関係から現在の日射量を推定するよう
にしたものである。なお、上記受熱領域151の上側は
風よけのために透明な風防が被せられている。
Further, the solar radiation amount detecting means 15 using a thermocouple as shown in FIG. 7 may be applied to the first or second embodiment. The solar radiation amount detection means 15 of FIG.
Divides the heat receiving area 151, which receives solar radiation, into four equal parts,
The two regions are colored black with good heat absorption, and the other two regions are colored with white, which easily reflects heat.
2 have thermocouples 153 and white areas 154 and 154, respectively.
Also, a thermocouple 155 is installed in each of them. Then, the potential difference between one set of thermocouples 153 and 153 and the other set of thermocouples 155 and 155 is detected, and the current amount of solar radiation is estimated from the correlation between the potential difference and the amount of solar radiation. It was done. The upper side of the heat receiving area 151 is covered with a transparent windshield to protect it from wind.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施形態の太陽熱利用温水装置を
示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a solar water heating system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1実施形態のコントローラの内容を示すブロ
ック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing contents of a controller according to the first embodiment.

【図3】集熱効率と循環流量との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between heat collection efficiency and circulation flow rate.

【図4】第1実施形態及び第2実施形態による集熱制御
を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing heat collection control according to the first embodiment and the second embodiment.

【図5】第2実施形態の太陽熱利用温水装置を示す模式
図である。
FIG. 5 is a schematic view showing a solar water heating system according to a second embodiment.

【図6】第2実施形態のコントローラの内容を示すブロ
ック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing the contents of a controller of the second embodiment.

【図7】日射量検出手段の他の形態を示す平面図であ
る。
FIG. 7 is a plan view showing another form of the solar radiation amount detecting means.

【図8】太陽熱利用温水装置と補助熱源機との関係を示
す模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a relationship between a solar water heating system and an auxiliary heat source device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 蓄熱槽 3 コレクタ(太陽熱集熱器) 7 循環ポンプ 8 流量センサ(流量検出手段) 9 コレクタ表面温度センサ(第1温度検
出手段) 10 底部温度センサ(第2温度検出手段) 11 戻り温度センサ(第1温度検出手段) 12 太陽電池(日射量検出手段) 13,14 コントローラ(集熱運転制御手段) 15 日射量検出手段 131 比例集熱制御部 132 ON・OFF運転制御部 133,141 目標温度設定部 135 日射量推定部(日射量検出手段) 142 カレンダ部(季節情報出力部) 143 日射量演算部(日射量検出手段)
2 heat storage tank 3 collector (solar heat collector) 7 circulation pump 8 flow rate sensor (flow rate detection means) 9 collector surface temperature sensor (first temperature detection means) 10 bottom temperature sensor (second temperature detection means) 11 return temperature sensor ( 1st temperature detection means) 12 Solar cell (solar radiation amount detection means) 13, 14 Controller (heat collection operation control means) 15 Solar radiation amount detection means 131 Proportional heat collection control part 132 ON / OFF operation control parts 133, 141 Target temperature setting Part 135 Solar radiation amount estimation unit (solar radiation amount detection means) 142 Calendar portion (seasonal information output portion) 143 Solar radiation amount calculation portion (solar radiation amount detection means)

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 循環ポンプの作動により蓄熱槽内の底部
の水を太陽熱集熱器に供給しこの太陽熱集熱器により加
熱された温水を上記蓄熱槽の頂部に戻すように強制循環
する集熱運転を行い、上記蓄熱槽に対し太陽熱を温水と
して蓄熱させるように構成された太陽熱利用温水装置に
おいて、 太陽の日射量を検出する日射量検出手段と、上記太陽熱
集熱器から蓄熱槽の頂部に戻されることになる温水の温
度を検出する第1温度検出手段と、この第1温度検出手
段による検出温度が目標温度になるように上記循環ポン
プを作動することにより集熱運転制御を行う集熱運転制
御手段とを備え、 上記集熱運転制御手段は、上記日射量検出手段からの検
出日射量に基づいて目標温度を設定する目標温度設定部
を有し、この目標温度設定部は上記検出日射量との関係
で定まる蓄熱温度よりも低い温度を目標温度として設定
するように構成されていることを特徴とする太陽熱利用
温水装置。
1. A heat collector for supplying water at the bottom of a heat storage tank to a solar heat collector by operating a circulation pump and forcibly circulating hot water heated by the solar heat collector to the top of the heat storage tank. In a solar-powered hot water device configured to operate and store solar heat as hot water in the heat storage tank, solar radiation amount detection means for detecting the amount of solar radiation of the sun, and the solar heat collector to the top of the heat storage tank. First temperature detecting means for detecting the temperature of hot water to be returned, and heat collecting for controlling heat collecting operation by operating the circulation pump so that the temperature detected by the first temperature detecting means becomes a target temperature. Operation control means, the heat collection operation control means has a target temperature setting unit for setting a target temperature based on the detected solar radiation amount from the solar radiation amount detection unit, the target temperature setting unit is the detection solar radiation. amount Solar water heater, characterized in that it is configured to set the temperature lower than the heat storage temperature determined by the relationship as the target temperature.
【請求項2】 循環ポンプの作動により蓄熱槽内の底部
の水を太陽熱集熱器に供給しこの太陽熱集熱器により加
熱された温水を上記蓄熱槽の頂部に戻すように強制循環
する集熱運転を行い、上記蓄熱槽に対し太陽熱を温水と
して蓄熱させるように構成された太陽熱利用温水装置に
おいて、 上記太陽熱集熱器が受ける日射量を検出する日射量検出
手段と、上記太陽熱集熱器から蓄熱槽の頂部に戻される
ことになる温水の温度を検出する第1温度検出手段と、
この第1温度検出手段による検出温度が目標温度になる
ように上記循環ポンプを作動することにより集熱運転制
御を行う集熱運転制御手段とを備え、 上記集熱運転制御手段は、上記日射量検出手段からの検
出日射量に基づいて目標温度を設定する目標温度設定部
を有し、この目標温度設定部は上記検出日射量との関係
で定まる蓄熱温度よりも低い温度を目標温度としてまず
設定し、以後、その目標温度を上記蓄熱温度に又は上記
蓄熱温度までの範囲の高温側温度に段階的に変更設定す
るように構成されていることを特徴とする太陽熱利用温
水装置。
2. A heat collector for supplying water at the bottom of a heat storage tank to a solar heat collector by operating a circulation pump and forcibly circulating hot water heated by the solar heat collector to the top of the heat storage tank. In operation, in the solar water utilizing hot water device configured to store solar heat as hot water in the heat storage tank, solar radiation amount detecting means for detecting the amount of solar radiation received by the solar heat collector, and from the solar heat collector First temperature detecting means for detecting the temperature of hot water to be returned to the top of the heat storage tank,
Heat collection operation control means for performing heat collection operation control by operating the circulation pump so that the temperature detected by the first temperature detection means becomes a target temperature, and the heat collection operation control means comprises the solar radiation amount. It has a target temperature setting unit that sets a target temperature based on the detected solar radiation amount from the detection means, and this target temperature setting unit first sets a temperature lower than the heat storage temperature determined by the relationship with the detected solar radiation amount as the target temperature. Then, thereafter, the target temperature is set to the heat storage temperature or to the high temperature side temperature in the range up to the heat storage temperature in a stepwise manner, and is configured to be set gradually.
【請求項3】 循環ポンプの作動により蓄熱槽内の底部
の水を太陽熱集熱器に供給しこの太陽熱集熱器により加
熱された温水を上記蓄熱槽の頂部に戻すように強制循環
する集熱運転を行い、上記蓄熱槽に対し太陽熱を温水と
して蓄熱させるように構成された太陽熱利用温水装置に
おいて、 上記太陽熱燃焼器が受ける日射量を検出する日射量検出
手段と、上記太陽熱集熱器から蓄熱槽の頂部に戻される
ことになる温水の温度を検出する第1温度検出手段と、
この第1温度検出手段による検出温度が目標温度になる
ように上記循環ポンプを作動することにより集熱運転制
御を行う集熱運転制御手段とを備え、 上記集熱運転制御手段は、計時により現在の季節に関す
る情報を出力する季節情報出力部と、上記日射量検出手
段からの検出日射量又は上記季節情報出力部からの季節
情報に基づいて目標温度を設定する目標温度設定部とを
有し、 上記目標温度設定部は、上記検出日射量との関係で定ま
る蓄熱温度よりも低い温度を目標温度としてまず設定
し、以後、その目標温度を上記季節情報出力部からの季
節情報に応じて予め定めた高温側温度に変更設定するよ
うに構成されていることを特徴とする太陽熱利用温水装
置。
3. A heat collector for supplying water at the bottom of the heat storage tank to a solar heat collector by operating a circulation pump and forcibly circulating hot water heated by the solar heat collector to the top of the heat storage tank. In a solar-powered hot water device configured to perform operation and store solar heat as hot water in the heat storage tank, a solar radiation amount detecting means for detecting the amount of solar radiation received by the solar thermal combustor, and heat storage from the solar heat collector. First temperature detecting means for detecting the temperature of the hot water to be returned to the top of the tank,
And a heat collection operation control means for performing heat collection operation control by operating the circulation pump so that the temperature detected by the first temperature detection means reaches a target temperature. And a target temperature setting unit for setting a target temperature based on the detected solar radiation amount from the solar radiation amount detection unit or the seasonal information from the seasonal information output unit, The target temperature setting unit first sets a temperature lower than the heat storage temperature determined in relation to the detected solar radiation amount as a target temperature, and thereafter, the target temperature is predetermined according to the seasonal information from the seasonal information output unit. A solar water heating system characterized in that it is configured to be changed and set to a high temperature side temperature.
【請求項4】 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の
太陽熱利用温水装置であって、 上記循環ポンプは可変流量ポンプにより構成され、 上記集熱運転制御手段は、上記循環ポンプによる作動制
御流量を、上記蓄熱槽内の底部から頂部までの間に温度
差のある2以上の層が形成される低流量範囲として予め
設定した成層流量範囲内に制限しつつ、上記検出温度が
目標温度になるように比例制御により変更調整するよう
に構成されている、太陽熱利用温水装置。
4. The solar water heating system according to claim 1, wherein the circulation pump is a variable flow rate pump, and the heat collection operation control means is operated by the circulation pump. While the control flow rate is limited to a stratified flow rate range preset as a low flow rate range in which two or more layers having a temperature difference are formed between the bottom and the top in the heat storage tank, the detected temperature is set to the target temperature. A solar water heating device configured to change and adjust by proportional control so that
【請求項5】 請求項1〜請求項4のいずれかに記載の
太陽熱利用温水装置であって、 上記蓄熱槽の底部の水又は温水の温度を検出する第2温
度検出手段をさらに備え、 上記集熱運転制御手段は、集熱運転の開始により、第1
温度検出手段及び上記第2温度検出手段による両検出温
度の差の如何に応じて上記循環ポンプを所定流量でON
・OFFの間欠作動させる温度差ON・OFF運転制御
をまず実行し、その後に、目標温度に基づく循環ポンプ
の作動制御を開始するするように構成されている、太陽
熱利用温水装置。
5. The solar water heating system according to claim 1, further comprising second temperature detecting means for detecting a temperature of water or hot water at the bottom of the heat storage tank. The heat collecting operation control means starts the first heat collecting operation and then
The circulation pump is turned on at a predetermined flow rate according to the difference between the temperatures detected by the temperature detecting means and the second temperature detecting means.
A solar-heated hot water device configured to first execute temperature difference ON / OFF operation control for intermittent operation of OFF and then start operation control of a circulation pump based on a target temperature.
【請求項6】 請求項1〜請求項5のいずれかに記載の
太陽熱利用温水装置であって、 上記日射量検出手段は、太陽熱集熱器の表面に配設され
た太陽電池を備え、この太陽電池の発電量に基づいて日
射量を推定して検出するように構成されている、太陽熱
利用温水装置。
6. The solar water heating system according to any one of claims 1 to 5, wherein the solar radiation amount detecting means includes a solar cell arranged on the surface of the solar heat collector. A solar-heated hot water device configured to estimate and detect the amount of solar radiation based on the amount of power generated by a solar cell.
【請求項7】 請求項1〜請求項5のいずれかに記載の
太陽熱利用温水装置であって、 上記循環ポンプの作動による循環流量を検出する流量検
出手段と、上記蓄熱槽の底部の水又は温水の温度を検出
する第2温度検出手段をさらに備え、 上記日射量検出手段は、上記流量検出手段による検出流
量と、上記第1及び第2の両温度検出手段による両検出
温度の温度差との乗算により得られる集熱量に基づい
て、そのときの日射量を推定して検出するように構成さ
れている、太陽熱利用温水装置。
7. The solar water heating system according to any one of claims 1 to 5, wherein flow rate detecting means for detecting a circulation flow rate by the operation of the circulation pump, water at the bottom of the heat storage tank, or A second temperature detecting unit for detecting the temperature of the hot water is further provided, and the solar radiation amount detecting unit detects a flow rate detected by the flow rate detecting unit and a temperature difference between the both detected temperatures detected by the first and second temperature detecting units. A solar water heating system configured to estimate and detect the amount of solar radiation at that time based on the amount of collected heat obtained by multiplying by.
【請求項8】 請求項1〜請求項7のいずれかに記載の
太陽熱利用温水装置であって、 上記第1温度検出手段は、強制循環中の太陽熱集熱器の
表面温度もしくは内部の循環流水の温度、あるいは、上
記太陽熱集熱器から蓄熱槽の頂部に戻される温水の温度
のいずれかを検出するものである、太陽熱利用温水装
置。
8. The solar-heated water heating device according to claim 1, wherein the first temperature detecting means is the surface temperature of the solar heat collector during forced circulation or circulating water inside. Or the temperature of hot water returned from the solar heat collector to the top of the heat storage tank.
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