JP2011064649A - 流量センサ異常検出ユニット、削減熱量算出装置、及び、太陽熱給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】熱量換算に用いられる流量センサのコストを上げることなく、流量センサの信頼性を確保する。
【解決手段】太陽熱温水器と、前記太陽熱温水器からの温水を加熱して所望の温度の湯を生成する給湯器と、を有する太陽熱給湯システムで用いられて、前記太陽熱温水器と前記給湯器との間を流れる前記温水の流量を計測する流量センサの異常を検出する流量センサ異常検出ユニットであって、前記流量センサから流量データを取得する流量データ取得手段Ｐ１と、前記太陽熱給湯システムに水を供給する供給路に設けられた基準流量計測装置から基準流量データを取得する基準流量取得手段Ｐ２と、前記流量データと前記基準流量データとを比較して、前記流量センサの故障、劣化を検出する故障劣化検出手段Ｐ３と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽熱温水器からの温水を加熱して所望の温度の湯を給湯器が生成するに当たり、前記太陽熱温水器と前記給湯器との間を流れる前記温水の流量を計測する流量センサの異常を検出する流量センサ異常検出ユニット、削減熱量算出装置、及び、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顕在化などを背景に、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、太陽エネルギーや、風力、地熱などの自然エネルギーがあるが、これら自然エネルギーの中でも太陽エネルギーは、住宅での利用が比較的容易であるので、二酸化炭素排出量削減対策の柱として、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、太陽熱温水器などがある。しかしながら、従来、太陽熱温水器は、太陽熱により温水を得るという単機能のみを搭載したものであり、利用者が、太陽熱温水器によってどの程度エネルギー（即ち、熱量）を得ることができたか、つまり、太陽熱温水器によって熱量を得ることにより、どの程度ガスや電気などの消費量を削減でき、それにより、どの程度二酸化炭素の排出量を削減できたかを知ることができなかった。そこで、特許文献１に示す給湯装置は、太陽熱温水器によって節約できた燃料の節約量を表示することを可能としている。

図６に示す太陽熱給湯システム７０１は、給水源としての水道管７０５に接続され且つ水道管７０５から供給された冷水を太陽熱によって加熱して温水を生成する太陽熱温水器７１０と、太陽熱温水器７１０の下流に配設され且つ太陽熱温水器７１０から供給された温水を加熱して予め定められた温度の湯を生成するガス給湯器７２０と、太陽熱温水器７１０に供給される冷水の温度を検出する入力温度センサ７３２と、太陽熱温水器７１０から出力される温水の温度を検出する出力温度センサ７３３及び該温水の流量を検出する流量センサ７３４と、入力温度センサ７３２、出力温度センサ７３３、及び、流量センサ７３４、が接続された削減熱量算出装置７４０と、を備えている。

削減熱量算出装置７４０は、マイクロコンピュータを備えており、入力温度センサ７３２によって検出された冷水の温度、出力温度センサ７３３によって検出された温水の温度、及び、流量センサ７３４によって検出された温水の流量、に基づいて、太陽熱温水器７１０によって得られた熱量、即ち、太陽熱温水器７１０によりガス給湯器７２０において削減できた湯の生成に要する熱量を算出して、この算出した熱量を削減熱量算出装置７４０の表示部に表示する。そして、太陽熱給湯システム７０１は、生成した湯を台所や風呂などの需用部７０６に供給する。このような太陽熱給湯システム７０１によれば、太陽熱温水器７１０によりガス給湯器７２０において削減できた湯の生成に要する熱量を表示して、それにより、利用者が二酸化炭素の排出量削減への貢献度を知ることができた。

特開２００３−２７９１４４号公報

上述した従来の熱量換算機能付き太陽熱給湯システムは、流量センサ、温度センサ、削減熱量算出装置をセットとして、国の計量検定に合格した機器を購入して使用しなくてはならなかった。そのため、システムが高価になってしまうと共に、検定満了という使用期限が義務付けられてしまうため、普及促進の弊害となっていた。これに対し、計量検定を取得していない安価な機器を用いると、システム全体のコストダウンを図ることはできるが、流量計としての信頼性が低いため、算出した熱量、ガス料金、二酸化炭素排出量、等のデータの信頼性に不安が残るという問題があった。

よって本発明は、上述した問題点に鑑み、熱量換算に用いられる流量センサのコストを上げることなく、流量センサの信頼性を確保することができる流量センサ異常検出ユニット、削減熱量算出装置、及び、太陽熱給湯システムを提供することを課題としている。

上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項１記載の流量センサ異常検出ユニットは、図１の基本構成図に示すように、太陽熱温水器と、前記太陽熱温水器からの温水を加熱して所望の温度の湯を生成する給湯器と、を有する太陽熱給湯システムで用いられて、前記太陽熱温水器と前記給湯器との間を流れる前記温水の流量を計測する流量センサの異常を検出する流量センサ異常検出ユニットであって、前記流量センサから流量データを取得する流量データ取得手段Ｐ１と、前記太陽熱給湯システムに水を供給する供給路に設けられた基準流量計測装置から基準流量データを取得する基準流量取得手段Ｐ２と、前記流量データと前記基準流量データとを比較して、前記流量センサの故障、劣化を検出する故障劣化検出手段Ｐ３と、を有することを特徴とする。

上記請求項１に記載した本発明の流量センサ異常検出ユニットによれば、太陽熱温水器と給湯器との間を流れる温水の流量を示す流量データが流量データ取得手段Ｐ１によって流量センサから取得されると共に、太陽熱給湯システムに供給された水の流量を示す基準流量データが基準流量取得手段Ｐ２によって例えば、基準流量計、基準パルス発生装置、水道メータ、等の基準流量計測装置から取得される。そして、故障劣化検出手段Ｐ３によって流量データと基準流量データとが比較されて、流量センサの故障、劣化が検出される。

請求項２記載の発明は、図１の基本構成図に示すように、請求項１に記載の流量センサ異常検出ユニットにおいて、 前記太陽熱温水器と前記給湯器との間を流れる温水の流量変化を検出する流量変化検出手段Ｐ４を有し、前記基準流量計測装置は水道メータであり、前記故障劣化検出手段Ｐ３が、前記流量変化検出手段Ｐ４によって流量変化を検出した際の、前記流量データと前記水道メータから取得した前記基準流量データとの比較を行う手段であることを特徴とする。

上記請求項２に記載した本発明の流量センサ異常検出ユニットによれば、流量変化検出手段Ｐ４によって太陽熱温水器と給湯器との間を流れる温水の流量変化が検出された際に、故障劣化検出手段Ｐ３によって流量データと水道メータからの基準流量データとが比較されて、流量センサの故障、劣化が検出される。

上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項３記載の削減熱量算出装置は、図１の基本構成図に示すように、太陽熱温水器と、前記太陽熱温水器からの温水を加熱して所望の温度の湯を生成する給湯器と、を有する太陽熱給湯システムで用いられて、給水源から前記太陽熱給湯システムに供給される水が、前記所望の温度に生成される際に、前記太陽熱温水器により前記給湯器において削減できた熱量を算出する削減熱量算出装置５において、前記給水源から前記太陽熱温水器に流れる水の第１温度データを取得する第１温度データ取得手段Ｐ５と、前記太陽熱温水器から前記給湯器に流れる前記温水の第２温度データを取得する第２温度データ取得手段Ｐ６と、請求項１又は２に記載の流量センサ異常検出ユニット５０と、前記第１温度データと前記第２温度データと前記流量データとに基づいて、前記太陽熱温水器により前記給湯器において削減できた熱量を算出する熱量算出手段Ｐ７と、を有し、前記流量センサ異常検出ユニット５０が、前記故障劣化検出手段Ｐ３による劣化の検出に応じて、前記流量データを補正する補正手段Ｐ８を有することを特徴とする。

上記請求項３に記載した本発明の削減熱量算出装置によれば、第１温度データ取得手段Ｐ５によって取得された第１温度データと、第２温度データ取得手段Ｐ６よって取得された第２温度データと、流量センサ異常検出ユニット５０の流量データ取得手段Ｐ１によって取得された流量データと、に基づいて、太陽熱温水器により給湯器において削減できた熱量が熱量算出手段Ｐ７によって算出される。そして、流量センサ異常検出ユニット５０において、故障劣化検出手段Ｐ３によって流量センサの劣化が検出されている場合、補正手段Ｐ８によって流量データがその劣化に応じて補正される。

上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項４記載の太陽熱給湯システムは、太陽熱温水器と、前記太陽熱温水器の下流に配設された給湯器と、前記太陽熱温水器からの温水と前記供給源からの水とを混合した混合水を前記給湯器に供給する混合手段と、を有する太陽熱給湯システムにおいて、請求項３記載の削減熱量算出装置５を有することを特徴とする。

上記請求項４に記載した本発明の太陽熱給湯システムによれば、削減熱量算出装置５によって給水源から太陽熱温水器に流れる水の第１温度データと、太陽熱温水器から給湯器に流れる温水の第２温度データとが取得され、流量センサ異常検出ユニット５０によって太陽熱温水器と給湯器との間を流れる温水の流量データが取得されると、削減熱量算出装置５によって太陽熱温水器により給湯器において削減できた熱量が算出される。その場合、流量センサ異常検出ユニット５０によって流量データは水道メータから取得した水道メータ流量データと比較され、流量センサの劣化が検出されると、流量データを補正することができる。

以上説明したように請求項１に記載した本発明によれば、流量センサから取得した流量データを、基準流量計測装置から取得した基準流量データと比較して、流量センサの故障、劣化を検出するようにしたことから、計量検定を受けた基準流量計測装置からの基準流量データを基準にして、流量センサの故障、劣化を検出することができるため、流量センサの故障、劣化を正確に検出でき、信頼性を確保することができる。また、流量センサの故障を検出した場合、故障を通知することで、流量センサの修理、交換等を促すことができる。従って、国の計量検定に合格していない安価な流量センサの利用を可能にできることから、太陽熱給湯システム等のコストダウン及び普及促進に貢献することができるため、二酸化炭素の排出量削減に貢献することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、太陽熱温水器と給湯器との間を流れる温水の流量変化を検出した際の流量データと水道メータからの基準流量データとを比較して、流量センサの故障、劣化を検出するようにしたことから、水道メータの下流側に接続された複数の水道器具が利用されていても、温水の流量変化に対応した正確な基準流量データを取得することができるため、流量センサの故障、劣化をより一層正確に検出でき、信頼性を確保することができる。さらに、基準流量計や基準パルス発生装置等は、高価であり、また、耐久性の面から常時設置しておくわけにはいかず、故障劣化検出を行うときだけ設置することになるが、水道メータは常時設置されており、故障劣化検出を行うときだけ特別に設置する必要がないため、コストや作業工数が余分に掛からないという効果を奏する。

以上説明したように請求項３，４に記載した本発明によれば、流量センサに故障、劣化が生じている場合、流量センサから取得して補正した流量データと第１温度データと第２温度データとに基づいて、太陽熱温水器により給湯器において削減できた熱量を算出するようにしたことから、国の計量検定に合格していない流量センサを利用し、該流量センサが劣化しても、それを補正することができるため、流量センサの信頼性を確保することができる。従って、国の計量検定に合格していない流量センサの利用を可能にできることから、太陽熱給湯システム等のコストダウン及び普及促進に貢献することができるため、二酸化炭素の排出量削減に貢献することができる。また、国の計量検定に合格していない流量センサを利用することで、検定満了という使用期限が義務づけられることがないため、販売の更なる促進に貢献することができる。

本発明に係る流量センサ異常検出ユニット及び削減熱量算出装置の基本構成を示す構成図である。 本発明に係る太陽熱給湯システムのシステム構成の一例を示す構成図である。 図２中の削減熱量算出装置の概略構成の一例を示す構成図である。 図３中のＣＰＵが実行する故障劣化検出処理の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る流量データと水道メータ流量データとの関係の一例を示すタイミングチャートである。 従来の太陽熱給湯システムの概略構成図である。

以下、本発明に係る流量センサ異常検出ユニット、削減熱量算出装置及び太陽熱給湯システムの一実施の形態を、図２〜図５の図面を参照して説明する。

図２において、太陽熱給湯システム１は、太陽熱温水器２と、混合手段３と、給湯器４と、削減熱量算出装置５と、水温度センサ６と、温水温度センサ７と、流量センサ８と、を有して構成している。

水道管１１は、台所、洗面所、風呂、トイレ、等の住宅用水道器具の各々に水を給水すると共に、水道管１１から分岐した冷水管１２を介して太陽熱給湯システム１に水（冷水）を給水している。水道管１１には、水道メータ１０が組み込まれており、該水道メータ１０によって水道管１１を流れる水の流量が計測されている。冷水管１２は、太陽熱温水器２に水道管１１からの水を流しており、その間に水温度センサ６が設けられている。

太陽熱温水器２は、太陽熱を取り込んで水を温める集熱器２１と、該集熱器２１で温められた温水が蓄えられる貯湯槽２２と、有しており、日当たりの良い住宅等の屋根などに設置される。そして、冷水管１２は、貯湯槽２２を介して集熱器２１に接続されて、水道管１１からの水を集熱器２１に流している。集熱器２１の出水口と貯湯槽２２の入水口とは、配管１３で接続されている。

太陽熱温水器２は、貯湯槽１２の入水口から入力された水を、集熱器２１で取り込んだ太陽熱によって温めて温水を生成し、該温水を貯湯槽２２に貯える。そして、太陽熱温水器２は、貯湯槽２２に接続された温水管１４を介して下流側の混合手段３に温水を流している。また、温水管１４には、下流側に向かって温水温度センサ７と流量センサ８とが設けられている。

なお、本実施形態においては、集熱器２１と貯湯槽２２とを分離して設置する場合について説明するが、これに代えて、周知である集熱器と貯湯槽とが一体の自然循環式太陽熱温水器、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水を温める強制循環式太陽熱温水器、等を用いることもできる。

混合手段３は、混合弁であり、冷水管１２と温水管１４と混合水管１５とに接続されている。混合手段３は、貯湯槽２２からの温水と冷水管１２からの水とを混ぜた混合水を、給湯器４との間に接続された混合水管１５を介して給湯器４に流す。混合手段３は、例えば、混合後の水（即ち、混合水）の温度が所定の温度となるように、温水と冷水との混合割合を自動的に調整する周知の自動温度調節機能付湯水混合弁である。

混合手段３は、給水源である水道管１１から供給される水（冷水）が入力される冷水入力口３１と、太陽熱温水器２から供給される温水が入力される温水入力口３２と、温水と冷水とが混合された水（混合水）を給湯器４に出力する混合水出力口３３と、が設けられており、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、混合水出力口３３から出力される混合水の温度が所定の温度となるように、所定の割合で温水と冷水とを混合する。

そして、本実施形態では、混合手段３は貯湯槽２２からの温水が、予め定められた設定温度（例えば３０℃）より高い場合は弁を開いて水道水と混合する。これにより、水道メータ１０の増加流量と、流量センサ８が計測する増加流量とが一致しなくなる。よって、図２に示す太陽熱給湯システム１においては、前記温水が前記設定温度よりも低い場合にのみ、水道メータ流量データ（基準流量データ）との比較を行うことを前提に説明する。

給湯器４は、例えば、ガスバーナと熱交換器とを備えており、利用者等によって定められた所望の温度の加熱水（即ち、湯）を生成する周知のガス給湯器となっている。給湯器４は、住宅に設けられた給湯器用リモコン等と接続されており、給湯器用リモコン等から受信する制御信号に基づいて、例えば、電源オン、電源オフ、及び、生成する湯の温度が設定される。給湯器４は、混合水管１５が接続され且つ混合水管１５から混合水が入力される入水口４１と、生成した加熱水を出力する出水口４２と、を有している。そして、給湯器４の出水口４２には、加熱水管１６が接続されており、該加熱水管１６を介して住宅の浴槽、シャワー、等に加熱水を供給している。

なお、本実施形態においては、給湯器４としてガス給湯器を用いる場合について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、電気によって混合水を加熱する電気給湯器など、他の方式の給湯器を用いても良い。

削減熱量算出装置５は、図３に示すように、予め定められたプログラムに従って動作するマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）５１を有している。ＭＰＵ５１は、周知のように、予め定めたプログラムに従って各種の処理や制御などを行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）５１ａと、ＣＰＵ５１ａのためのプログラム等を格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ５１ｂと、各種のデータを格納するとともにＣＰＵ５１ａの処理作業に必要なエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ５１ｃと、を有して構成している。

ＲＯＭ５１ｂは、図３に示す請求項中の流量データ取得手段Ｐ１、基準流量取得手段Ｐ２、故障劣化検出手段Ｐ３、流量変化検出手段Ｐ４、第１温度データ取得手段Ｐ５、第２温度データ検出手段Ｐ６、熱量算出手段Ｐ７、補正手段Ｐ８、等の各種手段としてＣＰＵ５１ａを機能させるための各種プログラムを記憶している。そして、ＣＰＵ５１ａは、そのプログラムを実行することで、各手段として機能することになる。

削減熱量算出装置５はさらに、メモリ部５２と、宅内表示盤５３と、インタフェース部５４と、を有しており、各々はＭＰＵ５１と電気的に接続されている。

メモリ部５２は、電力供給が断たれた場合でも、格納された各種データの保持が可能な記録媒体であり、ＣＰＵ５１ａの処理作業に必要な各種格納エリアを有する電気的消去／書き換え可能なメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）等が用いられる。メモリ部５２は、例えば、流量データと水道メータ流量データとの差から補正値を算出するための補正情報などを記憶している。

宅内表示盤５３は、例えば、ＬＣＤ、ＬＥＤ、等が用いられ、利用者等から目視可能に設けられている。宅内表示盤５３は、ＭＰＵ５１からの制御によって例えば熱量、二酸化炭素量、等の各種表示を行う。なお、本実施形態では、宅内表示盤５３が削減熱量算出装置５本体から分離された場合について説明するが、屋外に設置された削減熱量算出装置５のみの実施形態とすることもできる。

インタフェース部５４は、図２中の水温度センサ６、温水温度センサ７、流量センサ８、水道メータ１０、等の電子機器が電気的に接続されており、各電子機器とＭＰＵ５１との交信を可能としている。

水温度センサ６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、冷水管１２を流れる水に触れるように、冷水管１２の周壁等に設けられている。水温度センサ６は、冷水管１２を流れる水の温度を検出し、この検出した温度に応じた信号を削減熱量算出装置５に出力する。そして、削減熱量算出装置５のＣＰＵ５１ａは、その入力された信号を、水道管（給水源）１１から太陽熱温水器２に流れる水の第１温度データＴ１として取得し、図１中に示す請求項中の第１温度データ取得手段Ｐ５として機能する。

温水温度センサ７は、水温度センサ６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、温水管１４を流れる温水に触れるように、温水管１４の周壁等に設けられている。温水温度センサ７は、温水管１４を流れる温水の温度を検出し、この検出した温度に応じた信号を削減熱量算出装置５に出力する。そして、削減熱量算出装置５のＣＰＵ５１ａは、その入力された信号を、太陽熱温水器２から給湯器４に流れる温水の第２温度データＴ２として取得し、図１中に示す請求項中の第２温度データ取得手段Ｐ６として機能する。

なお、上述した水温度センサ６、温水温度センサ７として、水と温水の温度検出に適した各種温度センサ、例えば、熱電対式温度センサなどをサーミスタ式温度センサの代わりに用いることもできる。

流量センサ８は、例えば、周知の羽根車式流量センサを用いており、温水管１４に配設されて、温水管１４を流れる温水の流量を検出し、この検出した流量に応じた信号を削減熱量算出装置５に出力する。そして、削減熱量算出装置５のＣＰＵ５１ａは、その入力された信号を、太陽熱温水器２と給湯器４との間を流れる温水の流量データとして取得し、図１中の流量データ取得手段Ｐ１として機能する。なお、温水の流量検出に適したものであれば、超音波式流量センサ、フローセンサ式流量センサ、電磁式流量センサなどの各種流量センサを、流量センサ８として任意に用いることができる。

水道メータ１０は、周知であるパルス発信式水道メータ等が用いられ、水道管１１に組み付けられる。水道メータ１０は、水道管１１を流れる水の流量を検出し、この検出した流量に応じたパルス信号を削減熱量算出装置５に出力する。そして、削減熱量算出装置５のＣＰＵ５１ａは、その入力されたパルス信号を、水道管１１を流れて太陽熱給湯システム１に供給される水の水道メータ流量データ（基準流量データ）として取得し、図１中の基準流量取得手段Ｐ２として機能する。

なお、本実施形態では、基準流量取得手段Ｐ２が水道メータ流量データを水道メータ１０から直接取得する場合について説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、水道メータ１０に接続される個別用の電子カウンター、ビル・テナント用の集中検針盤、等から間接的に取得する実施形態とすることもできる。

次に、上述した削減熱量算出装置５のＣＰＵ５１ａが実行する本発明にかかる故障劣化検出処理の一例を、図４に示すフローチャートを参照して以下に説明する。

ＣＰＵ５１ａは、ＲＯＭ５１ｂに記憶している故障劣化検出処理プログラムを実行することで、ステップＳ１１において、インタフェース部５４を介して流量センサ８から入力されるパルス信号を流量データとしてサンプリングし、それをメモリ部５２に時系列的に記憶し、その後ステップＳ１２の処理に進む。

ＣＰＵ５１ａは、ステップＳ１２において、メモリ部１２に記憶している流量データに基づいて、流量に変化があるか否かを判定する。即ち、給湯器４の利用開始、利用終了に応じて貯湯槽２２から給湯器４に流れる流量に変化があるか否かを判定している。そして、ＣＰＵ５１ａは、流量に変化がないと判定した場合（Ｓ１２でＮ）、ステップＳ１１に戻り、一連の処理を繰り返す。一方、ＣＰＵ５１ａは、流量に変化があると判定した場合（Ｓ１２でＹ）、ステップＳ１３の処理に進む。

ＣＰＵ５１ａは、ステップＳ１３において、インタフェース部５４を介して水道メータ１０から水道メータ流量データを取得してメモリ部５２に記憶し、ステップＳ１４において、メモリ部５２の流量データと水道メータ流量データとを比較し、該比較結果をメモリ部５２に記憶し、その後ステップＳ１５の処理に進む。なお、流量データと水道メータ流量データとは、流量センサ８に故障、劣化が生じていない限り、一致するはずである。よって、本実施形態の比較結果の一例としては、流量データと水道メータ流量データとの差分データ、互いのデータが一致しているか否かを示す一致データ、等が挙げられる。また、比較する各流量データは、１点のみでなく、例えば、０．５秒間隔で１０回測定し、その平均値で比較する等の方法が、信頼性が向上するため望ましい。

ＣＰＵ５１ａは、ステップＳ１５において、流量センサ８の故障、劣化を判定するための判定条件を前記比較結果が満たしているか否かに基づいて、流量センサ８が故障、劣化しているか否かを判定する。そして、ＣＰＵ５１ａは、故障、劣化していないと判定した場合（Ｓ１５でＮ）、ステップＳ１１に戻り、一連の処理を繰り返す。一方、ＣＰＵ５１ａは、故障、劣化していると判定した場合（Ｓ１５でＹ）、その判定結果をメモリ部５２に記憶し、その後ステップＳ１６の処理に進む。

ＣＰＵ５１ａは、ステップＳ１６において、故障劣化検出処理が実行され、その後、図４に示す故障劣化検出処理を終了する。そして、故障劣化検出処理の一例としては、判定結果が流量センサ８の故障を示している場合、故障を警報するための警報情報を作成し、該警報情報を宅内表示盤５３から出力する。又は、警報情報を通信等によって太陽熱給湯システム１の管理センター等に送信する。また、判定結果が流量センサ８の劣化を示している場合、その劣化量を解消するための補正情報を作成してメモリ部５２に記憶する。このように故障劣化検出処理は、削減熱量算出装置５の製品仕様等に応じて種々異なる処理とすることができる。

以上説明したように、ＣＰＵ５１ａは図４に示す故障劣化検出処理を実行することで、図１に示す流量データ取得手段Ｐ１、水道メータ流量取得手段Ｐ２、故障劣化検出手段Ｐ３、流量変化検出手段Ｐ４、補正手段Ｐ８としてＣＰＵ５１ａが機能することになる。そして、図４中のステップＳ１１が流量データ取得手段Ｐ１、ステップＳ１３が水道メータ流量取得手段Ｐ２、ステップＳ１４〜Ｓ１５が故障劣化検出手段Ｐ３、ステップＳ１２が流量変化検出手段Ｐ４にそれぞれ相当している。

次に、上述した構成において、太陽熱給湯システム１の削減熱量算出装置５の本発明に係る動作（作用）の一例を、図５に示すタイミングチャートを参照して以下に説明する。

太陽熱給湯システム１において、水道管１１からの水は冷水管１２を介して太陽熱温水器２の集熱器２１に取り込まれ、集熱器２１で太陽熱によって温められた温水は、貯湯槽２２に貯えられる。そして、混合手段３は、集熱器２１からの温水が設定温度（例えば３０℃）より高い場合、温水に冷水管１１からの水を混合し、設定温度以下の温水として給湯器４に流している。また、混合手段３は、貯湯槽２２からの温水が設定温度以下の場合、温水をそのまま給湯器４に流す。そして、給湯器４は、混合水管１５から混合水を前記所望の温度に加熱して、加熱水管１６を介して住宅のシャワー等に供給する。

図５に示す時間ｔ０において、住宅の住人が台所の蛇口を撚って、洗い物を開始すると（台所ＯＮ）、その使用量に対応した増加流量分だけ水道メータ流量データが増加する。さらに、時間ｔ１において、別の住人がトイレの水を流すと（トイレＯＮ）、トイレの使用量に対応した増加流量分だけ水道メータ流量データが増加することになる。その間、削減熱量算出装置５は、流量センサ８から流量データを取得して、温水の流量を監視しているが、給湯器４は利用されていないため、温水の流量に変化はない。

その後、時間ｔ２において、別の住人がシャワーを使用し始めると（システムＯＮ）、給湯器４からシャワーに加熱水が供給されるため、温水管１４に温水の流れが生じる。よって、水道メータ１０の水道メータ流量データは、シャワーの使用量に対応した増加流量Ｔ１１分だけ増加する。

そして、削減熱量算出装置５は、流量センサ８から取得した流量データから、そのシャワーの使用量に対応した増加流量Ｔ２１分の増加を検出することになる。削減熱量算出装置５は、その増加（変化）の検出に応じて、水道メータ１０から水道メータ流量データを取得し、該水道メータ流量データと流量センサ８から取得した流量データを比較する。このとき、流量センサ８に故障、劣化が生じていない場合、増加流量Ｔ１１と増加流量Ｔ２１は等しいはずである。よって、水道メータ流量データと流量データの差は、増加流量Ｔ１１と増加流量Ｔ２１との差（Ｔ１１−Ｔ２１）であり、その絶対値が予め定められた判定閾値よりも大きいときに、流量センサ８が故障、劣化していると本実施形態の削減熱量算出装置５は判定する。また、その差の大きさによって故障と劣化の状態や程度を判定することもできる。

削減熱量算出装置５は、流量センサ８が劣化していると判定した場合、その差を解消する補正情報を作成し、該補正情報に基づいて流量センサ８から取得した流量データを補正する。また、その間、削減熱量算出装置５は、流量センサ８から取得した流量データ又は補正された流量データと、水温度センサ６から取得した第１温度データと、温水温度センサ７から取得した第２温度データとをパラメータとして、熱量換算処理を実行する。これにより、削減熱量算出装置５は、太陽熱温水器２によって得た熱量、即ち、太陽熱温水器２により給湯器４において削減することができた湯の生成に要する熱量を算出し、その熱量を宅内表示盤５３に表示する。

よって、本実施形態の削減熱量算出装置５は、図１に示す請求項中の流量データ取得手段Ｐ１、基準流量取得手段Ｐ２、故障劣化検出手段Ｐ３、流量変化検出手段Ｐ４、第１温度データ取得手段Ｐ５、第２温度データ検出手段Ｐ６、熱量算出手段Ｐ７、補正手段Ｐ８、を有している。

その後、時間ｔ３において、トイレの水が止まると（トイレＯＦＦ）、その分だけ水道メータ１０の水道メータ流量データが減少する。水道メータ１０の水道メータ流量データは、その分だけ減少する。その後、時間ｔ４において、シャワーの使用が止まると（システムＯＦＦ）、給湯器４からシャワーへの加熱水の供給が止まるため、温水管１４中の温水の流れも停止する。よって、水道メータ１０の水道メータ流量データは、前記増加流量Ｔ１１分に対応した減少流量Ｔ１２分だけ減少する。

そして、削減熱量算出装置５は、流量センサ８から取得した流量データから、そのシャワーの使用量に対応した減少流量Ｔ２２分の減少を検出することになる。削減熱量算出装置５は、その減少（変化）の検出に応じて、水道メータ１０から水道メータ流量データを取得し、該水道メータ流量データと流量センサ８から取得した流量データを比較する。そして、流量の増加時と同様に、流量センサ８に故障、劣化が生じていない場合、減少流量Ｔ１２と減少流量Ｔ２２は等しいはずである。よって、水道メータ流量データと流量データの差は、減少流量Ｔ１２と減少流量Ｔ２２との差（Ｔ１２−Ｔ２２）であり、その絶対値が前記判定閾値よりも大きいときに、流量センサ８が故障、劣化していると本実施形態の削減熱量算出装置５は判定する。また、その差の大きさによって故障と劣化の状態や程度を判定することもできる。なお、一般家庭において、例えば、台所、洗面所は、連続して長時間使用することは少ない。しかし、本システムの給湯（風呂の湯張りやシャワー）は、ほぼ一定の流量で、比較的長く使用することが多いため、水道メータ１０との比較を容易に行うことができる。

削減熱量算出装置５は、流量センサ８が劣化していると判定した場合、その差を解消する補正情報を作成し、該補正情報に基づいて流量センサ８から取得した流量データを補正する。また、その間、削減熱量算出装置５は、上述した流量の増加時と同様に、太陽熱温水器２により給湯器４において削減することができた湯の生成に要する熱量を算出し、その熱量を宅内表示盤５３に表示する。以降、削減熱量算出装置５は、上述した動作を継続することになる。

以上説明した削減熱量算出装置５によれば、流量センサ８から取得した流量データを、水道メータ１０から取得した水道メータ流量データと比較して、流量センサ８の故障、劣化を検出するようにしたことから、計量検定を受けた水道メータ（基準流量計測装置）からの水道メータ流量データ（基準流量データ）を基準にして、流量センサ８の故障、劣化を検出することができるため、流量センサ８の故障、劣化を正確に検出でき、信頼性を確保することができる。また、流量センサ８の故障を検出した場合、故障を通知することで、流量センサの修理、交換等を促すことができる。従って、国の計量検定に合格していない安価な流量センサ８の利用を可能にできることから、太陽熱給湯システム１のコストダウン及び普及促進を図ることができるため、二酸化炭素の排出量削減に貢献することができる。

また、削減熱量算出装置５によれば、太陽熱温水器２と給湯器４との間を流れる温水の流量変化を検出した際の流量データと水道メータ１０からの水道メータ流量データとを比較して、流量センサ８の故障、劣化を検出するようにしたことから、水道メータ１０の下流側に接続された複数の水道器具が利用されていても、温水の流量変化に対応した正確な水道メータ流量データを取得することができるため、流量センサの故障、劣化をより一層正確に検出でき、信頼性を確保することができる。

そして、太陽熱温水器２と、前記太陽熱温水器２からの温水を加熱して所望の温度の湯を生成する給湯器４と、を有する太陽熱給湯システム１で用いられて、前記太陽熱温水器２と前記給湯器４との間を流れる前記温水の流量を計測する流量センサ８の異常を検出する流量センサ異常検出方法としては、前記流量センサ８から流量データを取得する流量データ取得工程と、前記太陽熱給湯システム１に水を供給する供給路に設けられた基準流量計測装置から基準流量データを取得する基準流量取得工程と、前記流量データと前記基準流量データとを比較して、前記流量センサの故障、劣化を検出する故障劣化検出工程と、を有することを特徴としている。

なお、上述した本実施形態では、図２に示す太陽熱給湯システム１において、前記温水が混合手段３の設定温度よりも低い場合、すなわち主に冬季にのみ、流量データと水道メータ流量データとの比較を行うことを前提に説明したが（段落００３０参照）、以下のような方法を用いてもよい。

混合手段３の混合比率は、水の温度Ｔ１と、温水の温度Ｔ２とにより決定されるため、実験によりデータベースを作成して記憶手段に予め記憶しておけば、水の温度Ｔ１と、温水の温度Ｔ２と、流量データを用いて、演算することも可能である。例えば、実験により、水の温度Ｔ１＝２５℃、温水の温度Ｔ２＝５０℃のとき、混合比率は、水：温水＝１：２であると仮定すると、混合手段３の出力には、流量センサ８の流量データの３／２の比率の流量が流れることがわかる。この方法で水道メータの増加流量を算出すれば、流量センサ８の故障劣化診断を、冬季のみでなく、オールシーズン実施できるようになる。

また、温水の温度センサ７と流量センサ８を、混合手段３の下流側の混合水管１５に設置すれば、何ら問題なく、流量センサ８の故障劣化診断を、冬季のみでなく、オールシーズン実施できるようになる。

さらに、上述した本実施形態では、流量センサ８の流量変化に応じて水道メータ１０から水道メータ流量データを取得する場合について説明したが、水道メータ１０の下流側に太陽熱温水器２と給湯器４とのみが存在するシステム等においては、流量センサ８が流量を検出している任意のタイミングで、水道メータ１０から水道メータ流量データを取得する実施形態とすることもできる。

また、一般的な給湯器４では、使用する流量（湯量）が、小流量から大流量までの様々な流量であることから、流量データと水道メータ流量データとを比較する上で、常に同じ流量だけを比較するよりも、小流量から大流量までの広範囲の様々な流量で比較した方が、より一層、流量誤差を検出し易くなる。

さらに、上述した本実施形態では、本発明の流量センサ異常検出ユニット及び削減熱量算出装置を宅内表示盤５で実現した場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、給湯器４で実現したり、宅内表示盤として実現することもできる。

このように上述した実施例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
２ 太陽熱温水器
３ 混合手段
４ 給湯器
５ 削減熱量算出装置
６ 水温度センサ
７ 温水温度センサ
８ 流量センサ
１０ 水道メータ
５０ 流量センサ異常検出ユニット
５３ 宅内表示盤
Ｐ１ 流量データ取得手段
Ｐ２ 基準流量取得手段
Ｐ３ 故障劣化検出手段
Ｐ４ 流量劣化検出手段
Ｐ５ 第１温度データ取得手段
Ｐ６ 第２温度データ取得手段
Ｐ７ 熱量算出手段
Ｐ８ 補正手段

Claims (4)

1. 太陽熱温水器と、前記太陽熱温水器からの温水を加熱して所望の温度の湯を生成する給湯器と、を有する太陽熱給湯システムで用いられて、前記太陽熱温水器と前記給湯器との間を流れる前記温水の流量を計測する流量センサの異常を検出する流量センサ異常検出ユニットであって、
   前記流量センサから流量データを取得する流量データ取得手段と、
   前記太陽熱給湯システムに水を供給する供給路に設けられた基準流量計測装置から基準流量データを取得する基準流量取得手段と、
   前記流量データと前記基準流量データとを比較して、前記流量センサの故障、劣化を検出する故障劣化検出手段と、
   を有することを特徴とする流量センサ異常検出ユニット。
2. 前記太陽熱温水器と前記給湯器との間を流れる温水の流量変化を検出する流量変化検出手段を有し、
   前記基準流量計測装置は水道メータであり、
   前記故障劣化検出手段が、前記流量変化検出手段によって流量変化を検出した際の、前記流量データと前記水道メータから取得した前記基準流量データとの比較を行う手段であることを特徴とする請求項１に記載の流量センサ異常検出ユニット。
3. 太陽熱温水器と、前記太陽熱温水器からの温水を加熱して所望の温度の湯を生成する給湯器と、を有する太陽熱給湯システムで用いられて、給水源から前記太陽熱給湯システムに供給される水が、前記所望の温度に生成される際に、前記太陽熱温水器により前記給湯器において削減できた熱量を算出する削減熱量算出装置において、
   前記給水源から前記太陽熱温水器に流れる水の第１温度データを取得する第１温度データ取得手段と、
   前記太陽熱温水器から前記給湯器に流れる前記温水の第２温度データを取得する第２温度データ取得手段と、
   請求項１又は２に記載の流量センサ異常検出ユニットと、
   前記第１温度データと前記第２温度データと前記流量データとに基づいて、前記太陽熱温水器により前記給湯器において削減できた熱量を算出する熱量算出手段と、
   を有し、
   前記流量センサ異常検出ユニットが、前記故障劣化検出手段による故障、劣化の検出に応じて、前記流量データを補正する補正手段を有することを特徴とする削減熱量算出装置。
4. 太陽熱温水器と、前記太陽熱温水器の下流に配設された給湯器と、前記太陽熱温水器からの温水と前記供給源からの水とを混合した混合水を前記給湯器に供給する混合手段と、を有する太陽熱給湯システムにおいて、
   請求項３記載の削減熱量算出装置を有することを特徴とする太陽熱給湯システム。

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