JP2010281470A - 給湯器および太陽熱給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】太陽熱温水器により削減できた熱量を正確に算出できる給湯器及び太陽熱給湯システムを提供する。
【解決手段】給湯器２０は、太陽熱温水器１０から供給される予熱温水及びこの予熱温水に水道管３から供給される冷水を混合した混合温水のうちいずれか一方の温水が入力される熱源器２２と、この熱源器２２が内部に設けられる本体ケース２１と、を有している。本体ケース２１の内部には、冷水が流れる冷水通過管３７と、熱源器２２に入力される温水が流れる温水導出管４０と、冷水温度センサ３２と、温水温度センサ３３と、を少なくとも備えた配管ユニット３０が設けられ、そして、配管ユニット３０には、少なくとも冷水通過管３７、温水導出管４０、冷水温度センサ３２及び温水温度センサ３３のそれぞれを一体に収容する、耐熱性及び高断熱性を備えたケース３５が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽熱温水器に接続される給湯器、及び、該給湯器と太陽熱温水器とを備えた太陽熱給湯システムに関するものである。

地球温暖化の影響の健在化などを背景に、その要因の一つとして考えられている二酸化炭素の排出量削減が求められている。特に、近年の住宅におけるエネルギー消費量の増加に伴い、住宅から排出される二酸化炭素量が増加傾向にあり、このような住宅から排出される二酸化炭素の削減が急務の課題となっている。

二酸化炭素の排出量を削減するためには、化石燃料に代えて、利用に際して二酸化炭素を排出しないエネルギーの利用を促進する必要がある。そして、このような二酸化炭素を排出しないエネルギーとして、住宅での利用が比較的容易である太陽エネルギーが注目されており、太陽エネルギーを利用した機器の導入の推進が検討されている。

このような太陽エネルギーを利用する機器として、例えば、太陽熱温水器を備えた給湯装置が特許文献１に提案されている。この給湯装置７００は、図３に示すように、太陽熱温水器７０１と、この太陽熱温水器７０１から供給される予熱温水及び太陽熱温水器を経ずに給水源から供給される冷水を燃料の燃焼によって加熱して給湯する給湯器７１０とを有している。給湯器７１０は、太陽熱温水器７０１から供給される予熱温水の温度を検出する温水温度検出器７１１と、太陽熱温水器７０１を経ずに給水される冷水の温度を検出する給水温度検出器７１２と、前記予熱温水と前記冷水とを混合弁７１９によって混合した後の温水の温度を検出する入水温度検出器７１３と、前記予熱温水の量を検出する水量検出器７１５と、を有している。

そして、この給湯装置７００によれば、温水温度検出器７１１、給水温度検出器７１２、入水温度検出器７１３、及び、水量検出器７１５の検出値に基づいて、太陽熱温水器７０１によって節約できた燃料の節約量を演算し、その演算結果をリモコン７４０の表示部７４１に表示するので、給湯装置７００の利用者は、リモコン７４０の表示部７４１を確認することにより、給湯器７１０における燃料の節約量を認識することができた。

特開２００３−２７９１４４号公報

しかしながら、上述した給湯装置７００では、バーナ７１６と熱交換器７１７とからなる加熱給湯手段とともに、温水温度検出器７１１、給水温度検出器７１２及び入水温度検出器７１３がむき出しの状態で給湯器７１０内に配設されているので、これら各温度検出器が、バーナ７１６や熱交換器７１７（即ち、加熱給湯手段）から発せられる熱の影響を受けて、これら温度検出器で検出される温度に誤差が生じてしまうという問題があった。そのため、太陽熱温水器７０１によって給湯器７１０において節約できた燃料の節約量（即ち、削減できた熱量）が正確に算出できないという問題があった。

本発明は、上記課題に係る問題を解決することを目的としている。即ち、太陽熱温水器により削減できた熱量を正確に算出できる給湯器及び太陽熱給湯システムを提供することを目的としている。

請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、太陽熱温水器から供給される予熱温水の温度に応じて、前記予熱温水及びこの予熱温水に給水源から供給される冷水を混合した混合温水のうちいずれか一方の温水が入力され、この入力された温水を必要に応じて加熱して給湯する加熱給湯手段と、前記加熱給湯手段が内部に設けられる本体ケースと、を有し、前記加熱給湯手段による給湯の際に、前記冷水の温度、前記加熱給湯手段に入力される温水の温度及び該温水の流量、とに基づいて、前記太陽熱温水器により前記加熱給湯手段において削減できた熱量を算出する給湯器において、前記本体ケースの内部には、前記冷水が流れる冷水管と、前記加熱給湯手段に入力される温水が流れる温水管と、前記冷水管に設けられた冷水温度センサと、前記温水管に設けられた温水温度センサと、を少なくとも備えた配管ユニットが設けられ、そして、前記配管ユニットには、少なくとも前記冷水管、前記温水管、前記冷水温度センサ及び前記温水温度センサのそれぞれを一体に収容する断熱ケースが設けられていることを特徴とする給湯器である。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記配管ユニットが、前記加熱給湯手段の上端より低い位置に設けられていることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載された発明において、前記本体ケースには、前記加熱給湯手段に外気を供給する吸気口が設けられ、そして、前記吸気口の近傍には、前記配管ユニットが設けられていることを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明は、太陽熱温水器と、前記太陽熱温水器から予熱温水が供給される給湯器と、を備えた太陽熱給湯システムにおいて、前記給湯器として請求項１〜３のいずれか一項に記載の給湯器を備えていることを特徴とする太陽熱給湯システムである。

請求項１に記載された発明によれば、給水源から供給される冷水の温度を検出する冷水温度センサと、太陽熱温水器から供給される予熱温水及び該予熱温水に給水源から供給される冷水を混合した混合温水のうちいずれか一方で且つ加熱供給手段に入力される温水の温度を検出する温水温度センサと、が断熱ケースに一体に収容されているので、加熱給湯手段により発せられる熱を断熱ケースで遮断して、該熱が各温度センサに及ぼす影響を回避することができ、そのため、冷水の温度検出及び温水の温度検出における誤差の発生を防いで、太陽熱温水器により加熱給湯手段において削減できた熱量を正確に算出できる。

また、断熱ケースの内側空間は外部と仕切られているので、該内部空間の空気は温度変化が緩やかで且つ温度の偏りが無い。そして、加熱給湯手段により発せられる熱によって断熱ケースの内部空間の空気が暖められた場合、各温度センサは暖められた空気の影響を受けて検出温度に誤差（即ち、オフセット）が生じてしまうことがある。しかしながら、各温度センサは上記内部空間の空気によって同様に暖められるので、各温度センサの検出温度には同様のオフセットが生じ（即ち、各温度センサにおいて、真の温度に対し、検出温度が同様に上昇又は下降する）、そして、各温度センサの検出温度の差分に基づいて上記熱量を算出することにより、各温度センサの検出温度にそれぞれ生じたオフセットを相殺することができる。そのため、太陽熱温水器により加熱給湯手段において削減できた熱量を正確に算出できる。

また、配管ユニットの断熱ケースには、少なくとも冷水管と、温水管と、冷水温度センサと、温水温度センサと、のそれぞれが一体に収容されているので、給湯器の組み立て作業において、断熱ケースを本体ケース内に配設することで、該断熱ケースに収容されているこれら複数の部材を一括して組み付けることができ、組立性を向上することができる。

請求項２に記載された発明によれば、配管ユニットが、加熱給湯手段の上端より低い位置に設けられているので、加熱給湯手段によって発せられた熱が集まる本体ケース内の上部を避けて、加熱給湯手段の上端より低い位置に配管ユニットを設けることで、加熱給湯手段により発せられる熱が各温度センサに及ぼす影響をより回避することができる。

請求項３に記載された発明によれば、本体ケースには、加熱給湯手段に外気を供給する吸気口が設けられ、そして、吸気口の近傍には、配管ユニットが設けられているので、吸気口近傍は外気の温度にほぼ等しく、そのため、加熱給湯手段により発せられる熱が各温度センサに及ぼす影響をより回避することができる。

請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜３に記載の給湯器を備えているので、加熱給湯手段により発せられる熱が各温度センサに及ぼす影響を回避することができ、太陽熱温水器により給湯器（即ち、加熱給湯手段）において削減できた熱量を正確に算出できる。

本発明の太陽熱給湯システム及び給湯器の一実施形態を示す概略構成図である。 図１の給湯器が備える配管ユニットの正面図である。 従来の給湯装置の概略構成図である。

以下、本発明の一実施形態の太陽熱給湯システム及び給湯器を、図１、図２を参照して説明する。

太陽熱給湯システム１は、図１に示すように、太陽熱温水器１０と、給湯器２０と、これら太陽熱温水器１０と給湯器２０とを接続する配管５、６と、給湯器２０と給水源としての水道管３を接続する配管７と、給湯器２０と浴室や台所などの需要部４とを接続する配管８と、を備えている。太陽熱給湯システム１は、水道管３から供給される冷水を、太陽熱温水器１０又は太陽熱温水器１０及び給湯器２０によって予め設定された給湯温度に加熱して、需要部４に供給する。

太陽熱温水器１０は、太陽熱を取り込んで冷水を温める集熱器１１と、集熱器１１で温められた冷水、即ち、予熱温水が蓄えられる貯湯槽１２と、を備える周知の自然循環式太陽熱温水器である。太陽熱温水器１０は、日当たりの良い住宅等の屋根などに設置される。貯湯槽１２には、冷水が入力される入水口１２ａと、予熱温水が出力される出水口１２ｂと、が設けられている。入水口１２ａ及び出水口１２ｂは、それぞれ配管５及び６を介して給湯器２０に接続される。

太陽熱温水器１０は、配管５を通じて貯湯槽１２の入水口１２ａに入力された冷水を、集熱器１１で取り込んだ太陽熱によって温めて予熱温水を生成し、この予熱温水を貯湯槽１２に蓄える。そして、蓄えた予熱温水を貯湯槽１２の出水口１２ｂから出力し、配管６を通じて給湯器２０に供給する。なお、本実施形態においては、自然循環式太陽熱温水器を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、集熱器と貯湯槽とが分離して設置され、集熱器と貯湯槽との間で熱交換媒体をポンプで強制的に循環させて、貯湯槽内の冷水を温める強制循環式太陽熱温水器など、他の方式の太陽熱温水器を用いても良い。

給湯器２０は、本体ケース２１と、加熱給湯手段としての熱源器２２と、給湯温度センサ２５と、配管ユニット３０と、冷水管路６１Ａ、６１Ｂと、予熱温水管路６２と、温水管路６３と、給湯管路６４と、制御装置７０と、リモコン装置８０と、を備えている。

本体ケース２１は、例えば、板金などによって箱形（中空の直方体形）に形成されており、その長手方向が鉛直方向に沿うようにして、住宅等の壁面などに配置される。本体ケース２１の内部には、熱源器２２と、給湯温度センサ２５と、配管ユニット３０と、冷水管路６１Ａ、６１Ｂと、予熱温水管路６２と、温水管路６３と、給湯管路６４と、制御装置７０と、が収容されている。即ち、本体ケース２１の内部には、熱源器２２と配管ユニット３０とが設けられている。本体ケース２１の前面下部には、熱源器２２が備える後述のガスバーナ２３に外気を供給するための吸気口（図示なし）が設けられている。また、本体ケース２１の前面上部には、ガスバーナ２３の燃焼排気が排出される排気口（図示なし）が設けられている。

熱源器２２は、ガスバーナ２３と、熱交換器２４と、を備えている。

ガスバーナ２３は、図示しないガス管から供給される燃料ガスを、上記吸気口から供給される外気と混合して燃焼させる周知の加熱装置である。ガスバーナ２３は、本体ケース２１内の鉛直方向中央部に配置されている。ガスバーナ２３は、制御装置７０と接続されており、制御装置７０から受信する制御信号に基づき、燃焼の開始及び停止並びに燃焼量の調整を行う。なお、本発明において、熱源器２２は燃料ガスを燃焼させるガスバーナ２３を備えるものであったが、これに限定されるものではなく、例えば、灯油などの燃料ガスとは異なる燃料を燃焼させる他の種類のバーナを備えるものであっても良い。または、バーナに代えて、電熱器を用いても良い。

熱交換器２４は、ガスバーナ２３の上部に近接して配置されており、入水口２４ａから入力された水に、ガスバーナ２３の燃焼熱を伝える（即ち、熱交換する）ことにより、該水を加熱して、出水口２４ｂからお湯を出力する。また、熱交換器２４は、ガスバーナ２３の燃焼がないときは、該水を加熱せずに、お湯としてそのまま出力する。即ち、熱交換器２４は給湯を行う。入水口２４ａには、後述する温水管路６３が接続されて、後述する配管ユニット３０から該温水管路６３を通じて供給される温水が入力される。また、出水口２４ｂには後述する給湯管路６４が接続されて、この給湯管路６４及び配管８を順次通じて熱交換器２４が出力するお湯が需要部４に供給（給湯）される。

給湯温度センサ２５は、熱交換器２４から出力されるお湯が流れる給湯管路６４に設けられている、周知のサーミスタ式温度センサである。給湯温度センサ２５は、制御装置７０と接続されている。給湯温度センサ２５は、給湯管路６４を流れるお湯の温度（即ち、実際の給湯温度）を検出し、この検出した温度に応じた信号を制御装置７０に出力する。

配管ユニット３０は、図２に示すように、断熱ケースとしてのケース３５と、混合弁３１と、冷水管としての冷水通過管３７と、冷水分岐管３８と、予熱温水導入管３９と、温水管としての温水導出管４０と、冷水温度センサ３２と、温水温度センサ３３と、温水流量センサ３４と、コネクタ３６と、を備えている。

ケース３５は、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）や、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）など、耐熱性を有する合成樹脂を用いて扁平な箱形に形成されており、上下二分割可能なように下ケース３５１と上ケース（図示なし）とで構成されている。ケース３５は、給湯器２０の本体ケース２１の下部に配設される。即ち、ケース３５は、熱源器２２の上端より低い位置で且つ吸気口近傍に設けられている。なお、ケース３５の配設箇所は、本体ケース２１内であれば任意であるが、熱源器２２の上端より低い位置、又は、吸気口近傍に設けられることが望ましい。ケース３５で用いられる合成樹脂は、耐熱性とともに高断熱性も有している。

下ケース３５１は、矩形状の底面部３５１ａと、底面部３５１ａの周縁から底面部３５１ａの内側の面側（図２手前側）に向けて垂直に立設されて底面部３５１ａを囲う壁部３５１ｂと、を備えている。底面部３５１ａの外側の面には、ケース３５を給湯器２０の本体ケース２１内に固定するための図示しないブラケットが設けられている。底面部３５１ａの内側の面には、冷水通過管３７、冷水分岐管３８、予熱温水導入管３９、及び、温水導出管４０、をケース３５内に固定する複数のクランプ５５が設けられている。

上ケースは、下ケース３５１と同様に、下ケースの底面部３５１ａと同形状の上面部（図示なし）と、該上面部の周縁から垂直に立設されて該上面部を囲う壁部（図示なし）と、を備えている。

下ケース３５１の壁部３５１ｂと上ケースの壁部とは、互いの端部を重ねて組み合わされて４つの平板部（符号３５ｂ１〜３５ｂ４）からなる壁部３５ｂを構成する。そして、下ケース３５１と上ケースとは、例えば、接着剤や対となる係止爪と爪受部などの係合手段によって互いに固定され、これにより、底面部３５ａ（即ち、底面部３５１ａ）、上面部、及び、壁部３５ｂからなる箱形のケース３５を構成する。なお、ケース３５の形状は、箱形に限らず、本発明の目的に反しない限り任意である。また、ケース３５は、耐熱性樹脂に限らず、例えば、板金など、耐熱性を有し且つケース３５の内部空間と外部とを熱的に分離する（即ち、熱を遮断する）ものであれば、その材料は任意である。また、ケース３５は、例えば、高断熱性を有する材料（グラスウールなど）又は構造（内部に気泡を含む壁や二重壁など）を備えていることが望ましい。

混合弁３１は、２つの入水口と１つの出水口とを備え、出水口から出力する水の温度が予め設定された所定の温度となるように、２つの入水口にそれぞれ入力される水の混合割合を自動的に調整する感温ばねを備えてなる周知の自動温度調節機能付（サーモスタット式）湯水混合弁である。混合弁３１は、水道管３から供給される冷水が入力される一方の入水口としての冷水入力口３１ａと、太陽熱温水器１０から供給される予熱温水が入力される他方の入水口としての予熱温水入力口３１ｂと、該冷水と該予熱温水とが混合された混合温水が出力される出水口としての温水出力口３１ｃと、が設けられている。

混合弁３１は、予熱温水の温度に応じて上述した感温ばねが変形することにより、予熱温水と冷水とを、上記所定の温度となる所定の割合で混合した混合温水を、温水出力口３１ｃから出力する。また、混合弁３１は、予熱温水の温度が上記所定の温度以下の場合、予熱温水を、冷水と混合することなく、温水出力口３１ｃから出力する。即ち、混合弁３１は、予熱温水の温度に応じて、予熱温水又はこの予熱温水に冷水が混合された混合温水のうちいずれか一方の温水を、温水出力口３１ｃから出力する。

本実施形態において、混合弁３１は、サーモスタット式湯水混合弁を用いるものであったが、これに限定されるものではなく、例えば、２つの入水口に入力される水の混合割合が固定された湯水混合弁や、制御信号に基づいて該混合割合を変更する電動弁を備えた電子制御式混合弁などを用いても良い。

冷水通過管３７は、Ｌ字状に形成された管路であり、一端部３７ａがケース３５の壁部３５ｂの平板部３５ｂ２から突出して配設され、且つ、他端部３７ｂが平板部３５ｂ２と直交して隣接する平板部３５ｂ１から突出して配設されている。冷水通過管３７の中央部３７ｃはケース３５内に配置されている。冷水通過管３７の一端部３７ａは後述する冷水管路６１Ａに接続される。冷水通過管３７の他端部３７ｂは、後述する冷水管路６１Ｂに接続される。冷水通過管３７の内部には、水道管３から配管７及び冷水管路６１Ａを順次通じて供給される冷水が、一端部３７ａから他端部３７ｂに向かって流れる。そして、該冷水は、冷水管路６１Ｂ及び配管５を順次通じて太陽熱温水器１０の貯湯槽１２に入力される。

冷水分岐管３８は、直線状に形成された管路であり、一端部３８ａが混合弁３１の冷水入力口３１ａに接続され、且つ、他端部３８ｂが冷水通過管３７の中央部３７ｃに接続されている。つまり、冷水分岐管３８は、冷水通過管３７から分岐するように配設されている。冷水分岐管３８の内部には、冷水通過管３７を流れる冷水の一部が、他端部３８ｂから一端部３８ａに向かって流れて、該冷水の一部が冷水入力口３１ａに入力される。

予熱温水導入管３９は、直線状に形成された管路であり、一端部３９ａが混合弁３１の予熱温水入力口３１ｂに接続され、且つ、他端部３９ｂが平板部３５ｂ１から突出して配設されている。つまり、予熱温水導入管３９の他端部３９ｂと冷水通過管３７の他端部３７ｂとは、同じ方向に向けられてケース３５から突出している。予熱温水導入管３９の他端部３９ｂは、後述する予熱温水管路６２に接続される。予熱温水導入管３９の内部には、太陽熱温水器１０から配管６及び予熱温水管路６２を順次通じて供給される予熱温水が、他端部３９ｂから一端部３９ａに向かって流れて、該予熱温水が予熱温水入力口３１ｂに入力される。

温水導出管４０は、Ｌ字状に形成された管路であり、一端部４０ａが混合弁３１の温水出力口３１ｃに接続され、且つ、他端部４０ｂが平板部３５ｂ１と対向する平板部３５ｂ３から突出して配設されている。温水導出管４０の他端部４０ｂは、後述する温水管路６３に接続される。温水導出管４０の内部には、混合弁３１の温水出力口３１ｃから出力された温水が、一端部４０ａから他端部４０ｂに向かって流れて、該温水が温水管路６３を通じて熱源器２２に供給される。

冷水通過管３７と冷水分岐管３８とは、例えば、ねじ構造等により互いに接続されて固定されている。混合弁３１と、冷水分岐管３８、予熱温水導入管３９及び温水導出管４０と、についても同様に、ねじ構造などにより互いに接続されて固定されている。また、冷水通過管３７、冷水分岐管３８、予熱温水導入管３９、及び、温水導出管４０のそれぞれは、複数のクランプ５５によって、ケース３５内に収容されて固定されている。

冷水温度センサ３２は、例えば、周知のサーミスタ式温度センサであり、その先端に設けられた検温部が、冷水通過管３７を流れる水に触れるようにして、冷水通過管３７の一端部３７ａ寄りの周壁に埋設されている。冷水温度センサ３２は、冷水通過管３７を流れる冷水の温度を検出して、この検出した温度に応じた信号を出力する。冷水温度センサ３２は、そのリード線３２ａを介してコネクタ３６が備える図示しない端子金具に電気的に接続されている。なお、冷水温度センサ３２は、冷水通過管３７の他端部３７ｂ寄りの周壁に埋設されていても良く、冷水通過管３７を流れる冷水の温度が検出できるのであれば、その埋設（配設）箇所は任意である。

温水温度センサ３３は、冷水温度センサ３２と同一のサーミスタ式温度センサであり、その先端に設けられた検温部が、温水導出管４０を流れる温水に触れるようにして、温水導出管４０の周壁に埋設されている。温水温度センサ３３は、温水導出管４０を流れる温水の温度を検出して、この検出した温度に応じた信号を出力する。温水温度センサ３３は、そのリード線３３ａを介してコネクタ３６が備える図示しない端子金具に電気的に接続されている。なお、温水温度センサ３３は、温水導出管４０を流れる温水の温度が検出できるのであれば、その埋設箇所は任意である。

また、上述した冷水温度センサ３２及び温水温度センサ３３として、例えば、熱電対式温度センサを用いるなど、流体の温度検出に適したものであれば、サーミスタ式温度センサ以外のものを用いても良い。また、冷水温度センサ３２と温水温度センサ３３とは、同一種類で且つ互いに近接して配置されることが望ましく、このようにすることで、各温度センサがその周囲温度の影響を受けた場合において、各温度センサに生じる誤差（即ち、オフセット）の値が同じ又はほぼ同じになる。

温水流量センサ３４は、例えば、周知の超音波式流量センサであり、温水導出管４０に配設されて、温水導出管４０を流れる温水の流量を検出して、この検出した流量に応じた信号を出力する。温水流量センサ３４は、そのリード線３４ａを介してコネクタ３６が備える図示しない端子金具に電気的に接続されている。なお、温水流量センサ３４として、流体の流量検出に適したものであれば、例えば、フローセンサ式流量センサや電磁式流量センサなど、超音波式流量センサ以外の流量センサを用いても良い。

コネクタ３６は、例えば、四角筒状に形成された合成樹脂製のハウジング３６ａと、ハウジング３６ａ内に固定された複数の端子金具（図示なし）と、を備えている。ハウジング３６ａは、相手方コネクタとの嵌合部３６ｂをケース３５の外部に向けて、壁部３５ｂの平板部３５ｂ２と対向する平板部３５ｂ４に取り付けられている。コネクタ３６は、ハウジング３６ａに設けられた図示しないブラケットとビスなどからなる固定手段によって、壁部３５ｂに固定される。また、コネクタ３６は、一端に相手方コネクタ５１ａが設けられたケーブル５１を介して制御装置７０と接続され、これにより、冷水温度センサ３２、温水温度センサ３３、及び、温水流量センサ３４が、制御装置７０と電気的に接続されて、各センサは検出に応じた信号を制御装置７０に出力する。

この配管ユニット３０は次のようにして組み立てられる。

まず、冷水分岐管３８の他端部３８ｂを冷水通過管３７の中央部３７ｃに接続して固定し、そして、冷水温度センサ３２を冷水通過管３７に取り付ける。また、温水温度センサ３３及び温水流量センサ３４を温水導出管４０に取り付ける。そして、冷水分岐管３８の一端部３８ａを混合弁３１の冷水入力口３１ａに接続し、予熱温水導入管３９の一端部３９ａを混合弁の予熱温水入力口３１ｂに接続し、温水導出管４０の一端部４０ａを混合弁の温水出力口３１ｃに接続して、それぞれを互いに固定する。そして、冷水温度センサ３２のリード線３２ａと、温水温度センサ３３のリード線３３ａと、温水流量センサ３４のリード線３４ａと、をそれぞれ端子金具とかしめて又ははんだ付けして物理的且つ電気的に接続し、これら複数の端子金具をコネクタ３６のハウジング３６ａ内部に収容して固定する。

そして、冷水通過管３７の一端部３７ａ及び他端部３７ｂと、予熱温水導入管３９の他端部３９ｂと、温水導出管４０の他端部４０ｂと、をそれぞれ下ケース３５１の壁部３５１ｂから突出させるようにして、混合弁３１、冷水通過管３７、冷水分岐管３８、予熱温水導入管３９、及び、温水導出管４０のそれぞれを下ケース３５１内に収容し、これらを複数のクランプ５５を用いて固定する。また、コネクタ３６を下ケース３５１の壁部３５１ｂの所定の箇所に取り付ける。そして、下ケース３５１の壁部３５１ｂの端部と上ケースの壁部の端部とを互いに重ねて、係合手段によって互いを固定する。このようにして、混合弁３１、冷水通過管３７、冷水分岐管３８、予熱温水導入管３９、温水導出管４０、冷水温度センサ３２、温水温度センサ３３、及び、温水流量センサ３４をケース３５に一体に収容した配管ユニット３０が組み立てられる。即ち、ケース３５には、少なくとも冷水管としての冷水通過管３７、温水管としての温水導出管４０、冷水温度センサ３２、及び、温水温度センサ３３、が一体に収容される。

冷水管路６１Ａは、一端部が配管７を介して水道管３に接続され、且つ、他端部が配管ユニット３０の冷水通過管３７の一端部３７ａに接続されている。冷水管路６１Ｂは、一端部が配管ユニット３０の冷水通過管３７の他端部３７ｂに接続され、且つ、他端部が配管５を介して太陽熱温水器１０の貯湯槽１２の入水口１２ａに接続されている。予熱温水管路６２は、一端部が配管６を介して太陽熱温水器１０の貯湯槽１２の出水口１２ｂに接続され、且つ、他端部が配管ユニット３０の予熱温水導入管３９の他端部３９ｂに接続されている。温水管路６３は、一端部が配管ユニット３０の温水導出管４０の他端部４０ｂに接続され、且つ、他端部が熱交換器２４の入水口２４ａに接続されている。給湯管路６４は、一端部が熱交換器２４の出水口２４ｂに接続され、且つ、他端部が、配管８を介して需要部４に接続されている。

制御装置７０は、給湯器２０全体の制御を司る装置であり、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える周知のマイクロコンピュータなどから構成されている。制御装置７０には、ガスバーナ２３と、給湯温度センサ２５と、配管ユニット３０（即ち、冷水温度センサ３２、温水温度センサ３３及び温水流量センサ３４）と、リモコン装置８０と、が接続されている。また、制御装置７０には、給湯温度設定値（即ち、予め設定された給湯温度）が記憶されている。

制御装置７０は、例えば、リモコン装置８０から受信する制御信号に基づいて、給湯器２０の電源オン、電源オフ、給湯温度設定値の変更などを行う。また、制御装置７０は、温水流量センサ３４からの信号に基づき温水導出管４０を流れる温水の流量を検出するとともに、給湯温度センサ２５からの信号に基づき給湯管路６４を流れるお湯の温度を検出して、該温水の流量が予め定められた燃焼開始閾値以上で且つ該お湯の温度が給湯温度設定値以下のときに、ガスバーナ２３の燃焼を開始する。即ち、制御装置７０は、必要に応じて該温水を加熱する。そして、制御装置７０は、ガスバーナ２３の燃焼を開始したのち、給湯温度センサ２５の信号に基づいて実際の給湯温度を検出し、この実際の給湯温度が給湯温度設定値と同一になるように、ガスバーナ２３の燃焼量を調節する。そして、該温水の流量が予め定められた燃焼停止閾値以下になったとき、又は、実際の給湯温度が給湯温度設定値を超えたとき、ガスバーナ２３の燃焼を停止する。

また、制御装置７０は、太陽熱温水器１０により熱源器２２（即ち、給湯器２０）において削減できた熱量、ガス使用料金、及び、二酸化炭素排出量、を算出して、リモコン装置８０に出力する。それぞれの算出動作について以下に具体的に説明する。

制御装置７０は、冷水温度センサ３２が出力した信号に基づき混合弁３１に入力された冷水の温度を検出し、温水温度センサ３３が出力した信号に基づき混合弁３１から出力された温水の温度を検出し、温水流量センサ３４が出力した信号に基づき該温水の流量（積算流量）を検出する。そして、給湯に伴う該温水の流量の変動（即ち、温水の流動）を検出したとき、冷水の温度をＴｃ［℃］、温水の温度をＴｍ［℃］、温水の流量をＦ［Ｌ］、熱量換算計数をＣ、とすると次の式、
Ｑ＝（Ｔｍ−Ｔｃ）×Ｆ×Ｃ／１０００［ＭＪ］・・・（１）
によって、太陽熱温水器１０により得た熱量Ｑ、即ち、給湯に際し、太陽熱温水器１０により給湯器２０において削減できた熱量Ｑを算出する。なお、一例として、流量Ｆは、水１Ｌ＝１ｋｇとしている。また、熱量換算計数Ｃとは、水の比熱を示しており、Ｃ＝１［ｋｃａｌ／ｋｇ ℃］＝４．１８６０５［ｋＪ／ｋｇ Ｋ］とする。また、（１）式から明らかなように、熱量Ｑは、冷水温度センサ３２で検出された冷水の温度Ｔｃと、温水温度センサ３３で検出された温水の温度Ｔｍと、の差分に基づいて算出される。

そして、制御装置７０は、燃料ガスの単位使用体積当たりの総発熱量をＨ［ＭＪ／Ｎｍ³］とすると、次の式、
Ｖ＝Ｑ／Ｈ［Ｎｍ³］・・・（２）
によって、太陽熱温水器１０により給湯器２０において削減できた燃料ガスの使用体積Ｖを算出する。なお、一例として、都市ガスの単位使用体積当たりの総発熱量Ｈ１は、４６．０８［ＭＪ／Ｎｍ³］であり、プロパンガスの単位使用体積当たりの総発熱量Ｈ２は、１０１．３８［ＭＪ／Ｎｍ³］である。

そして、制御装置７０は、燃料ガスの単位使用体積当たりのガス使用料金をＢ［円／Ｎｍ³］とすると、次の式、
Ｙ＝Ｖ×Ｂ［円］・・・（３）
によって、太陽熱温水器１０により給湯器２０において削減できたガス使用料金Ｙを算出する。なお、一例として、都市ガスの単位使用体積当たりのガス使用料金Ｂ１は、１５３［円／Ｎｍ³］であり、プロパンガスの単位使用体積当たりのガス使用料金Ｂ２は、３８５［円／Ｎｍ³］である。

さらに、制御装置７０は、燃料ガスの単位使用体積当たりの二酸化炭素排出量をＥ［ｋｇＣＯ₂／Ｎｍ³］、給湯器２０における燃料ガスの燃焼効率をｋとすると、次の式、
Ｘ＝Ｖ×Ｅ×ｋ［ｋｇＣＯ₂］・・・（４）
によって、太陽熱温水器１０により給湯器２０において削減できた二酸化炭素排出量Ｘを算出する。なお、一例として、都市ガスの単位使用体積当たりの二酸化炭素排出量Ｅ１は、２．３５５［ｋｇＣＯ₂／Ｎｍ³］であり、プロパンガスの単位使用体積あたりの二酸化炭素排出量Ｅ２は、５．８９３［ｋｇＣＯ₂／Ｎｍ³］である。また、給湯器２０におけるガスの燃焼効率ｋは、８０％（一般型ガス給湯器）〜９５％（高効率型ガス給湯器）である。

そして、制御装置７０は、リモコン装置８０からの要求に応じて、又は、給湯器２０の使用時（即ち、温水の流動時）にリアルタイムで、上記算出した熱量Ｑと、ガス使用料金Ｙと、二酸化炭素排出量Ｘと、をリモコン装置８０に出力する。なお、上述した（１）式〜（４）式、及び、各定数は、制御装置７０に予め記憶されている。

例えば、給湯器２０が都市ガスを燃料ガスとする一般型ガス給湯器であり、冷水の温度をＴｃ＝２０［℃］、温水の温度をＴｍ＝４０［℃］、温水の流量をＦ＝５０［Ｌ］、給湯器２０における都市ガスの燃焼効率をｋ＝８０％とすると、削減できた熱量Ｑ、ガス使用体積Ｖ、ガス使用料金Ｙ、及び、二酸化炭素排出量Ｘは、
熱量Ｑ＝（４０−２０）×５０×４．１８６０５／１０００＝４．１８６０５［ＭＪ］
ガス使用体積Ｖ＝４．１８６０５／４６．０８＝０．０９０８［Ｎｍ³］
ガス使用料金Ｙ＝０．０９０８×１５３＝１３．８９［円］
二酸化炭素排出量Ｘ＝０．０９０８×２．３５５×０．８０＝０．１７１［ｋｇ］
となる。

また、制御装置７０は、上述した（２）式〜（４）式を用いる代わりに、（Ａ）熱量とガス使用体積との関係を示す、熱量−ガス使用体積換算テーブルと、（Ｂ）ガス使用体積とガス使用料金との関係を示す、ガス使用体積−ガス使用料金換算テーブルと、（Ｃ）ガス使用体積と二酸化炭素排出量との関係を示す、ガス使用体積−二酸化炭素排出量換算テーブル、を記憶しておき、これらテーブルを用いて、削減できたガス使用料金及び二酸化炭素排出量求めてもよい。この場合、制御装置７０は、（ｉ）上記（１）式を用いて算出した熱量を、上述した熱量−ガス使用体積換算テーブルに当てはめて、該熱量に対するガス使用体積を求め、（ｉｉ）このガス使用体積を、上述したガス使用体積−料金換算テーブルに当てはめて、削減できた料金を求め、また、（ｉｉｉ）上記ガス使用体積を、ガス使用体積−二酸化炭素排出量換算テーブルに当てはめて、削減できた二酸化炭素排出量を求める。

リモコン装置８０は、例えば、住宅等の屋内など、給湯器２０から離れた箇所に配設されている。リモコン装置８０は、給湯器２０の動作状態や削減できた熱量、ガス使用料金及び二酸化炭素排出量などを表示する表示部８１と、給湯器２０に対する操作を入力する複数のボタンを備えた操作部８２と、リモコン装置８０の制御を司る図示しない制御部と、を備えている。リモコン装置８０の制御部は、ケーブル８３を介して給湯器２０の制御装置７０と接続されている。また、リモコン装置８０の制御部は、ケーブル８３に代えて、無線によって制御装置７０と接続されていても良い。

リモコン装置８０の制御部は、周知のマイクロコンピュータなどによって構成されている。この制御部は、操作部８２に入力された各種操作（例えば、電源オン、電源オフ、給湯温度設定値の変更など）に応じた制御信号を生成して、該制御信号を給湯器２０の制御装置７０に出力する。また、この制御部は、制御装置７０から各種情報（例えば、給湯器２０の動作状態や削減できた熱量、ガス使用料金及び二酸化炭素排出量など）を示す情報信号を受信して、該情報信号に応じた各種情報の一部又は全部を表示部８１に表示する。

次に、上述した太陽熱給湯システム１での本発明に係る動作（作用）の一例について説明する。

まず、リモコン装置８０の操作部８２に電源オン操作が入力されることにより給湯器２０が電源オンされる。そして、需要部４において蛇口が開栓されると、必要に応じてガスバーナ２３が燃焼を開始して、給湯温度設定値に加熱されたお湯が需要部４に供給される。このとき、給湯器２０は、冷水温度センサ３２で検出された冷水の温度、温水温度センサ３３で検出された温水の温度、及び、温水流量センサ３４で検出された温水の流量、に基づいて、太陽熱温水器１０により給湯器２０において削減できた熱量、ガス使用料金、及び、二酸化炭素排出量を算出して、所定のタイミングでリモコン装置８０の表示部８１に、これら各算出値を表示する。

そして、給湯器２０において、冷水温度センサ３２及び温水温度センサ３３は、ケース３５に収容されているので、これら温度センサは、ケース３５によって熱源器２２から発せられる熱から分離されている（即ち、該熱が遮断されている）。また、ケース３５は、本体ケース２１の下部に配設されているので、即ち、熱源器２２から発せられる熱が集まる本体ケース２１の上部を避けて、外気の気温とほぼ等しい吸気口近傍に配置されているので、ケース３５が該熱に晒されることがなく、そのため、ケース３５に収容されている各温度センサは、該熱の影響を受けない。

以上より、本発明によれば、水道管３から供給される冷水の温度を検出する冷水温度センサ３２と、太陽熱温水器１０から供給される予熱温水及び該予熱温水に水道管３から供給される冷水を混合した混合温水のうちいずれか一方で且つ熱源器２２に入力される温水の温度を検出する温水温度センサ３３と、がケース３５に一体に収容されているので、熱源器２２により発せられる熱をケース３５で遮断して、該熱が各温度センサに及ぼす影響を回避することができ、そのため、冷水の温度検出及び温水の温度検出における誤差の発生を防いで、太陽熱温水器１０により熱源器２２（即ち、給湯器２０）において削減できた熱量を正確に算出できる。

また、ケース３５の内側空間は外部と仕切られているので、該内部空間の空気は温度変化が緩やかで且つ温度の偏りが無い。そして、熱源器２２により発せられる熱によってケース３５の内部空間の空気が暖められた場合、各温度センサは暖められた空気の影響を受けて検出温度に誤差（即ち、オフセット）が生じてしまうことがある。しかしながら、各温度センサは上記内部空間の空気によって同様に暖められるので、各温度センサの検出温度には同様のオフセットが生じ（即ち、各温度センサにおいて、真の温度に対し、検出温度が同様に上昇又は下降する）、そして、各温度センサの検出温度の差分に基づいて上記熱量を算出することにより、各温度センサの検出温度にそれぞれ生じたオフセットを相殺することができる。そのため、太陽熱温水器１０により給湯器２０において削減できた熱量を正確に算出できる。

また、配管ユニット３０のケース３５には、冷水管としての冷水通過管３７と、冷水分岐管３８と、予熱温水導入管３９と、温水管としての温水導出管４０と、冷水温度センサ３２と、温水温度センサ３３と、温水流量センサ３４と、のそれぞれが一体に収容されているので、給湯器２０の組み立て作業において、ケース３５を本体ケース２１内に配設することで、これら複数の部材を一括して組み付けることができ、組立性を向上することができる。

また、配管ユニット３０において、冷水温度センサ３２、温水温度センサ３３、及び、温水流量センサ３４、のそれぞれが備えるリード線が接続されるとともに、これらリード線を制御装置７０に接続するためのコネクタ３６を備えているので、各センサのリード線が１つのコネクタ３６にまとめられており、そのため、ケーブル５１によって、このコネクタ３６と制御装置７０とを接続することで各センサの配線が容易にでき、更に組立性を向上することができる。

また、配管ユニット３０の混合弁３１によって、太陽熱温水器１０から供給される予熱温水が水道管３から供給される冷水と混合されるので、太陽熱温水器１０によって加熱された温水の温度を低下させることができ、そのため、熱源器２２に供給可能な温水の上限温度が規定されている場合などに、混合弁３１で混合された混合温水の温度がこの上限温度以下となるように、温水と冷水とを所定の割合で混合して、熱源器２２に供給される水の温度を調整できる。したがって、上限温度を超える温度の水が熱源器２２に供給されることを防止して、給湯器２０の故障を防ぐことができる。

また、冷水温度センサ３２が、冷水通過管３７を流れる水の温度を検出するので、即ち、太陽熱給湯システム１によって給湯するときに水道管３から供給される冷水が必ず流れる箇所で該冷水の温度を検出するので、水道管３から供給される冷水の温度を正確に検出することができる。例えば、太陽熱温水器１０によって加熱された予熱温水の温度が、混合弁３１において予め設定された所定の温度より低い場合は、この予熱温水が、混合弁３１において冷水と混合されることなく、そのまま熱源器２２に供給されるが、このとき、混合弁３１の冷水入力口３１ａに接続された冷水分岐管３８内の水は流れることなくその内部に滞留している。そして、冷水温度センサ３２が、冷水分岐管３８内を流れる水の温度を検出するように配設されていると、冷水分岐管３８内に滞留している水の温度を検出してしまい、水道管３から供給された冷水の温度が正確に検出できないという問題が生じるが、本発明においては、このような問題がなく、水道管３から供給される水の温度を正確に検出することができ、太陽熱温水器１０により給湯器２０において削減できた熱量を正確に算出することができる。

また、配管ユニット３０が、本体ケース２１の下部に設けられているので、熱源器２２によって発せられた熱が集まる本体ケース２１内の上部を避けて、熱源器２２の上端より低い位置に配管ユニット３０を設けることで、熱源器２２により発せられる熱が各温度センサに及ぼす影響をより回避することができる。

また、本体ケース２１には、熱源器２２のガスバーナ２３に外気を供給する吸気口が設けられ、そして、吸気口の近傍には、配管ユニット３０が設けられているので、吸気口近傍は外気の温度にほぼ等しく、そのため、熱源器２２により発せられる熱が各温度センサに及ぼす影響をより回避することができる。

上述した実施形態において、配管ユニット３０のケース３５には、冷水管としての冷水通過管３７と、冷水分岐管３８と、予熱温水導入管３９と、温水管としての温水導出管４０と、冷水温度センサ３２と、温水温度センサ３３と、温水流量センサ３４と、のそれぞれが一体に収容されているものであったが、これに限定されるものではなく、少なくとも、冷水が流れる冷水管と、熱源器２２に入力される温水が流れる温水管と、冷水管に設けられた冷水温度センサ３２と、温水管に設けられた温水温度センサ３３と、が一体に収容されているものであれば、ケース３５に収容される部材は任意である。換言すると、配管ユニット３０は、冷水温度センサ３２と温水温度センサ３３とが、ケース３５によって同様に断熱されるものであればよい。

また、上述した実施形態において、給湯器２０は、削減できた熱量、ガス使用料金、及び、二酸化炭素排出量を、リモコン装置８０の表示部８１に表示するものであったが、これら情報の表示の有無、または、表示する情報の種類は任意である。

また、上述した実施形態において、配管ユニット３０が備える混合弁３１として、温水と冷水との混合割合を自動的に調整する感温ばねを備えたサーモスタット式湯水混合弁を用いていたが、この混合弁３１に代えて、制御信号を与えることにより予熱温水と冷水との混合割合を任意に変更できる電子制御式混合弁（以下、混合弁３１Ａという）を用いても良い。

このような混合弁３１Ａは、予熱温水と冷水との混合割合を調整する弁体と、上記弁体を駆動するステッピングモータと、を備えている。このステッピングモータは、リード線、コネクタ３６、ケーブル５１を順次介して制御装置７０と接続されることにより、制御装置７０から送信される駆動制御信号を受信して、該駆動制御信号に応じた割合で予熱温水と冷水とが混合されるように上記弁体を駆動する。

そして、給湯器２０による給湯の際に、制御装置７０は、温水温度センサ３３によって混合弁３１Ａから出力される温水の温度を検出し、該温水の温度と給湯温度設定値とを比較する。そして、制御装置７０は、温水の温度が給湯温度設定値より高いとき、温水の温度が給湯温度設定値と同一になるように弁体を駆動させる駆動制御信号を、ステッピングモータに送信する。また、制御装置７０は、温水の温度が給湯温度設定値より低いとき、予熱温水が冷水と混合されることなく出力されるように弁体を駆動させる駆動制御信号を、ステッピングモータに送信する。

このように、電子制御式混合弁である混合弁３１Ａを備えて、制御装置７０により混合弁３１Ａの弁体を駆動することにより、予熱温水と冷水との混合割合を任意に調整することができる。例えば、混合弁として、サーモスタット式湯水混合弁のように、出力される温水の温度が予め固定されているものを用いた構成では、６０℃のお湯が必要なときに、予熱温水の温度が７５℃で、混合弁の設定温度が４０℃に固定されていたとすると、予熱温水と冷水とが混合されて、出力される温水の温度が４０℃に下げられてしまい、熱源器２２において再度６０℃に加熱する必要がある。しかし、上述した電子制御式混合弁を用いた構成では、出力される温水の温度が所望の温度になるように、予熱温水と冷水との混合割合を変えることができ、混合弁から出力される温水を再度加熱することなく所望の温度（例えば、６０℃）のお湯が得られ、燃料ガスが無駄に燃焼されてしまうことを防いで、燃料ガスの燃焼による熱量、ガス使用料金、及び、二酸化炭素排出量をより削減できる。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 太陽熱給湯システム
１０ 太陽熱温水器
２０ 給湯器
２１ 本体ケース
２２ 熱源器
３０ 配管ユニット
３１ 混合弁
３２ 冷水温度センサ
３３ 温水温度センサ
３４ 温水流量センサ
３５ ケース（断熱ケース）
３７ 冷水通過管（冷水管）
３８ 冷水分岐管
３９ 予熱温水導入管
４０ 温水導出管（温水管）
７０ 制御装置
８０ リモコン装置

Claims (4)

1. 太陽熱温水器から供給される予熱温水の温度に応じて、前記予熱温水及びこの予熱温水に給水源から供給される冷水を混合した混合温水のうちいずれか一方の温水が入力され、この入力された温水を必要に応じて加熱して給湯する加熱給湯手段と、前記加熱給湯手段が内部に設けられる本体ケースと、を有し、前記加熱給湯手段による給湯の際に、前記冷水の温度、前記加熱給湯手段に入力される温水の温度及び該温水の流量、とに基づいて、前記太陽熱温水器により前記加熱給湯手段において削減できた熱量を算出する給湯器において、
   前記本体ケースの内部には、前記冷水が流れる冷水管と、前記加熱給湯手段に入力される温水が流れる温水管と、前記冷水管に設けられた冷水温度センサと、前記温水管に設けられた温水温度センサと、を少なくとも備えた配管ユニットが設けられ、そして、
   前記配管ユニットには、少なくとも前記冷水管、前記温水管、前記冷水温度センサ及び前記温水温度センサのそれぞれを一体に収容する断熱ケースが設けられている
   ことを特徴とする給湯器。
2. 前記配管ユニットが、前記加熱給湯手段の上端より低い位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の給湯器。
3. 前記本体ケースには、前記加熱給湯手段に外気を供給する吸気口が設けられ、そして、
   前記吸気口の近傍には、前記配管ユニットが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯器。
4. 太陽熱温水器と、前記太陽熱温水器から予熱温水が供給される給湯器と、を備えた太陽熱給湯システムにおいて、
   前記給湯器として請求項１〜３のいずれか一項に記載の給湯器を備えていることを特徴とする太陽熱給湯システム。

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