JP2011208895A - 貯湯式給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】 循環流量検出値を用いずに集熱熱量や集熱の利用量を演算して活用し得る貯湯式給湯器システムを提供する。
【解決手段】 蓄熱用熱交換器の入側と出側との２点位置で熱媒体の温度を検出・記録し（S11）、各位置で温度検出値のピーク値発生点と、その発生時刻を割り出す（S12）。２位置のピーク値発生時刻の時間差を伝達時間値Δtとし（S13）、２点位置での温度検出値の温度差と、伝達時間とに基づいて現在集熱熱量を演算する。その際、現在の出側温度検出値と、伝達時間分の過去の入側温度検出値との温度差を用いる。既知の配管容量を伝達時間値で除したものに温度差を乗じて現在の集熱熱量を得る。
【選択図】 図５

Description

本発明は、例えば太陽熱を集熱するソーラー集熱器などの外部熱源からの熱回収（集熱）によって貯湯槽に蓄熱して給湯等に利用したり、他の付加回路（例えば温水暖房回路）の熱源に利用したりし得る貯湯式給湯システムに関し、特に外部熱源から熱回収した熱量（集熱熱量）を循環流量を検出することなく演算により得る技術に係る。

従来、太陽熱により加熱される熱媒体を集熱器と貯湯槽内の熱交換器との間で循環させ、貯湯槽内の湯水を熱媒体により熱交換加熱して蓄熱するようにした太陽熱給湯装置において、熱媒体の循環流量値と、集熱器で加熱された高温の熱媒体の温度検出値と、貯湯槽内の熱交換器で熱交換後に低温になった熱媒体の温度検出値とに基づいて演算することにより集熱熱量を得ることが提案されている（例えば特許文献１参照）。これによると、基本的には、高温熱媒体の温度検出値から低温熱媒体の温度検出値を減じた熱媒体の温度差に、その熱媒体の循環流量を乗じることにより、集熱熱量を得るようにしている。

又、集熱熱量ではなくて、太陽熱の集熱により高温になった熱媒体で熱交換加熱される側である貯湯槽内の湯水の側（二次側）から見て、熱媒体による加熱によって得られた節約熱量を演算して表示することも提案されている（例えば特許文献２参照）。つまり、貯湯槽内の湯水を所定の温度まで昇温させる上で、熱媒体による加熱を受けることで、補助熱源機での加熱に要する消費エネルギーをどれだけ節約し得たかという節約熱量を演算しているのである。これによると、基本的には、貯湯槽への入水温度と貯湯槽からの出水温度との温度差に、入水量を乗じることにより、節約熱量を得るようにしている。なお、この場合、貯湯槽への入水時点と、必要に応じて出水される出水時点とが異なるため、その間の時間の遅れ分だけ遡った入水温度と入水量の各値を用いることが好ましい点、開示されている。

特開２００２−１８１３９３号公報 特開２００２−１４７８７０号公報

ところが、ソーラー集熱器と、貯湯槽内の熱交換器との間に循環される熱媒体としては、一般に、不凍液（例えばエチレングリコール，ポリプロピレングリコール）が用いられているため、熱媒体の循環流量の検出はそれ自体が困難又は不能となるおそれがあり、この結果、熱媒体の循環流量検出値を用いた上記の従来技術による集熱熱量の演算は現実的には不能となるおそれがある。

すなわち、配管内に上記の如き不凍液を循環させる場合に、その配管内に可動部分を有する部品を設置することは、不凍液成分が固着するおそれがあるため、困難となる。一方、循環配管内に循環される流体の流量検出には通常は羽根車式流量計が用いられており、この羽根車式流量計はその羽根車が流体の流れによって回転されるようになっている。このため、循環流体が不凍液を用いた熱媒体である場合には、その循環配管内に羽根車式流量計を設置することはできず、この結果、現実的には不凍液を用いた熱媒体の循環流量の検出は不能であり、上記の従来技術で提案された手法では集熱熱量を定常的に得ることは不能となる。なお、技術的には、例えば超音波を使用した流量計も存在するものの、コスト的に極めて高価なものとなり、採用する上でデメリットの方が大きくなってしまう。

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、循環流量検出値を用いずに集熱熱量や集熱の利用量を演算して活用し得る貯湯式給湯器システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、外部熱源と、熱交換器とが循環経路により互いに接続され、外部熱源により加熱された熱媒体を上記循環経路に循環させることにより上記貯湯槽内の湯水を熱交換加熱して貯湯する貯湯式給湯システムを対象にして次の特定事項を備えることとした。すなわち、上記熱交換器における上記熱媒体の入側位置及び出側位置で熱媒体の温度を検出する一対の熱媒体温度検出手段と、上記熱媒体に基づく熱量を演算する熱量演算手段とを備えることとした。そして、上記熱量演算手段として、上記入側位置から上記出側位置までの間で熱媒体温度のピーク値又は上昇し始める立ち上がり点が時間差を伴って伝達されるまでの伝達時間を計測する伝達時間計測処理部を備えたものとし、この伝達時間計測処理部により計測された伝達時間と、上記一対の熱媒体温度検出手段により検出された両温度検出値間の温度差とに基づいて、上記熱交換器において消費されて貯湯として蓄熱されることになる熱量を演算する構成とした（請求項１）。

この発明の場合、熱交換器において消費されて貯湯として蓄熱されることになる熱量、すなわち集熱熱量が、循環経路に対し循環流量センサを設置することなく、演算によって求めることが可能となる。このため、不凍液を熱媒体として採用した場合であっても、循環経路に循環流量センサを設置する必要もなく、演算によって上記の集熱熱量を得ることが可能となる。この集熱熱量は例えばリモコンに案内表示することにより、ユーザに集熱熱量について認識を新たにして、ユーザの省エネルギー意識の向上を期待し得るようになる。しかも、コスト的に高価な流量計を設置する場合と比して、演算処理により解決し得るため、極めて大きい経済的メリットが得られる。

本発明においては、上記熱量演算手段として、熱量を演算するための熱媒体の温度検出値として、現在の出側位置の温度検出値と、現在から上記伝達時間分の時間差を有する入側位置の温度検出値とを用いる構成にすることができる（請求項２）。このようにすることにより、入側位置から出側位置まで熱媒体が進行するのに要した時間（伝達時間）を考慮して、より正確な熱量演算が可能となる。

又、上記循環経路として、複数の熱交換器に対し個別に熱媒体が循環供給されるように分岐された分岐路を備え、かつ、流路切換手段による流路切換により熱交換器毎に個別に熱媒体が循環供給された後に下流側位置で合流する構成とし、上記一対の熱媒体温度検出手段として、上記分岐位置の上流側位置及び合流位置の下流側位置での熱媒体の温度を検出するように設置することができる（請求項３）。このようにすることにより、熱媒体が循環供給される熱交換器が複数あったとしても、それぞれの熱交換器について入側位置及び出側位置での一対の熱媒体温度検出値を必要とすることなく、分岐位置の上流側と、合流位置の下流側との両位置での熱媒体温度検出値により全ての熱交換器についての熱量演算を行うことが可能となる。つまり、各別に熱媒体温度検出手段を設置する必要を無くし得る上に、各別の熱媒体温度検出値に基づき熱量演算を行う必要も無くして制御の簡略化が図られる。

以上、説明したように、本発明の貯湯式給湯システムによれば、熱交換器において消費されて貯湯として蓄熱されることになる熱量、すなわち集熱熱量が、循環経路に対し循環流量センサを設置することなく、演算によって求めることができるようになる。このため、不凍液を熱媒体として採用した場合であっても、循環経路に循環流量センサを設置する必要もなく、演算によって上記の集熱熱量を得ることができるようになる。そして、この集熱熱量を例えばリモコンに案内表示することにより、ユーザに集熱熱量について認識を新たにして、ユーザの省エネルギー意識の向上を期待することができることになる。しかも、コスト的に高価な流量計を設置する場合と比して、本発明によれば、演算処理により解決することができるため、極めて大きい経済的メリットを得ることができるようになる。

特に、請求項２によれば、熱量演算手段で熱量を演算するために、現在の出側位置の温度検出値と、現在から上記伝達時間分の時間差を有する入側位置の温度検出値、つまり伝達時間分の過去の入側位置の温度検出値とを用いる構成にすることで、入側位置から出側位置まで熱媒体が進行するのに要した時間（伝達時間）を考慮して、より正確な熱量演算を行うことができるようになる。

又、請求項３によれば、熱媒体が循環供給される熱交換器が複数あったとしても、それぞれの熱交換器について入側位置及び出側位置での一対の熱媒体温度検出値を必要とすることなく、分岐位置の上流側と、合流位置の下流側との両位置での熱媒体温度検出値により全ての熱交換器についての熱量演算を行うことができるようになる。つまり、各別に熱媒体温度検出手段を設置する必要を無くすことができる上に、各別の熱媒体温度検出値に基づき熱量演算を行う必要も無くして制御の簡略化を図ることができる。

本発明の貯湯式給湯システムの全体構成を示す模式図である。 集熱運転の際に貯湯槽の入側と出側との熱媒体の各温度はどういう変化特性を示すかの計測試験例を示す関係図である。 集熱運転の際に貯湯槽の入側及び出側の熱媒体の各温度検出値と、コントローラでの集熱熱量の演算手法とを対比して説明するための関係図である。 コントローラでの熱量演算処理部での全体処理を示すフローチャートである。 コントローラでの熱量演算処理部での熱量演算処理を一般化して示すフローチャートである。 ピーク温度値を特定する手法の原理を説明するための温度検出値と温度差変化との関係図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜各実施形態に共通のシステム構成＞
図１は、本発明の各実施形態に係る貯湯式給湯システムを示す。この貯湯式給湯システムは、外部熱源として太陽熱を利用したソーラー集熱器を適用したものである。同図中の符号２は外部熱源としての太陽熱を熱媒体に集熱し熱媒体の熱を貯湯槽３内の湯水との熱交換により貯湯として蓄熱する集熱回路、４は外部から水道水等を貯湯槽３内に給水する給水路、５は貯湯槽３内からの貯湯を用いて給湯栓（図示省略）に給湯するために出湯する出湯路、６は集熱回路から分岐供給される上記熱媒体を暖房熱源とする暖房回路、７はこの貯湯式給湯システムの作動制御を行うコントローラである。

集熱回路２は、循環ポンプ２１の作動により熱媒体を循環経路２２を通してソーラー集熱器２３と貯湯槽３内の蓄熱用熱交換器（例えばコイル型熱交換器）２４との間で循環させるように構成されたものである。循環経路２２は、ソーラー集熱器２３の内部に通されて昇温した高温の熱媒体をその頂部近傍から導出させて貯湯槽３内の蓄熱用熱交換器２４の入側に導く往き路２２ａと、蓄熱用熱交換器２４で熱交換されて低温になった熱媒体を蓄熱用熱交換器２４の出側から導出させてソーラー集熱器２３の底部まで戻す戻り路２２ｂとから構成されている。又、上記の往き路２２ａの途中から分岐して暖房回路６の暖房用の循環熱媒を加熱するための暖房用熱交換器６１に対し高温の熱媒体を供給し、暖房用熱交換器６１で循環熱媒を熱交換加熱して低温になった熱媒体を戻り路２２ｂの途中に合流させる分岐路２２ｃも、循環経路２２の一部として形成されている。分岐路２２ｃと戻り路２２ｂとの合流点には流路切換手段としての三方切換弁２５が介装されており、この三方切換弁２５を分岐路２２ｃ側と連通するように暖房側に切換制御すれば熱媒体はソーラー集熱器２３と暖房用熱交換器６１との間で循環され、分岐路２２ｃを遮断するように三方切換弁２５を蓄熱側に切換制御すれば熱媒体はソーラー集熱器２３と蓄熱用熱交換器２４との間で循環されるようになっている。なお、図１中の符号２６は循環経路２２（戻り路２２ｂ）に介装された膨張タンクである。

以上の循環経路２２には、次に示すように各種の温度センサの内から以下の各実施形態に応じて適宜選択的に組み合わされて介装されることになる。すなわち、ソーラー集熱器２３の頂部位置近傍には集熱により加熱された熱媒体の熱源温度Ｔh0を検出する熱源温度センサ８０、分岐路２２ｃの分岐点の手前位置には分岐路２２ｃを経て暖房用熱交換器６１に供給されるか、あるいは、そのまま往き路２２ａを経て蓄熱用熱交換器２４に供給されるかする最も上流側位置での熱媒体の入側温度Ｔh1を検出する入側温度センサ８１、蓄熱用熱交換器２４の入側位置においてソーラー集熱器２３で集熱・加熱されて貯湯槽３内の湯水と熱交換させるために熱交換器２４に導入される熱媒体の直近の入側温度Ｔh2を検出する入側温度センサ８２、蓄熱用熱交換器２４の出側位置において蓄熱用熱交換器２４での熱交換により低温になった熱媒体の出側温度Ｔh3を検出する出側温度センサ８３、暖房用熱交換器６１の入側において分岐路２２ｃを通して暖房用熱交換器６１に対し循環熱媒を熱交換加熱するために供給される高温の熱媒体の入側温度Ｔh4を検出する入側温度センサ８４、暖房用熱交換器６１の出側位置において暖房用熱交換器６１での熱交換により低温になった熱媒体の出側温度Ｔh5を検出する出側温度センサ８５、及び、分岐路２２ｃ及び貯湯槽３からの戻り路２２ｂの合流点である三方切換弁２５の下流側（ソーラー集熱器２３側）位置において熱媒体の出側温度Ｔh6を検出する出側温度センサ８６がそれぞれ介装されている。

貯湯槽３は密閉式に構成され、適所に貯湯の温度を検出するための貯湯温度センサ３１が設けられている。給水路４は、その上流端が外部の水道管等に接続され、下流端が図示省略の逆止弁等を介して貯湯槽３の底部に接続されている。この給水路４には給水温度を検出する給水温度センサ４１や給水流量を検出する給水流量センサ４２が介装されている。又、出湯路５は、その上流端が貯湯槽３の頂部に接続され、貯湯槽３の頂部近傍には貯湯槽３から出湯した湯の温度を検出する出湯温度センサ５１が介装されている。

暖房回路６は、分岐路２２ｃにより供給される熱媒体を加熱用の熱源として暖房用熱交換器６１において暖房循環経路６２内の暖房用の循環熱媒を液−液熱交換により加熱し、加熱した循環熱媒を暖房端末６３に対し循環供給するようになっている。なお、暖房回路６は、図示を省略するが、上記の循環熱媒を循環させるための循環ポンプや、膨張タンク等を暖房循環経路６２に備えている。又、暖房端末６３としては個別の図示を省略するが例えば浴室乾燥機や床暖房が挙げられ、これらに循環熱媒を供給して放熱された後に再び上記の暖房用熱交換器６１に戻して再加熱するようになっている。

以上の各回路２，６や制御対象２１，２５の運転作動は、リモコン７１からの入力設定信号や操作信号の出力や、温度センサ３１，８０等からの検出信号の出力を受けて、コントローラ７により作動制御されるようになっている。コントローラ７は、そのような作動制御のために、集熱運転を行う集熱制御部、図示省略の給湯側の制御部と連係する給湯制御部、暖房運転を行う暖房制御部、あるいは、熱量演算処理部等の種々の制御部分を備えている。

集熱制御部は、集熱運転の開始条件である、熱源温度センサ８０により検出された熱源温度が貯湯温度センサ３１により検出された貯湯温度よりも所定の設定温度差（例えば６℃の温度差）以上高温であること、を満足すれば、三方切換弁２５を蓄熱側に切換制御した上で循環ポンプ２１を作動させることにより集熱運転を開始させる。これにより、ソーラー集熱器２３から高温の熱媒体が往き路２２ａを通して蓄熱用熱交換器２４に供給され、蓄熱用熱交換器２４において貯湯槽３内の湯水を熱交換加熱することにより低温になった熱媒体が戻り路２２ｂを通してソーラー集熱器２３に戻される。ソーラー集熱器２３に戻された熱媒体はソーラー集熱器２３内を頂部に進行する間に再加熱され、再び高温になった熱媒体が往き路２２ａを通して蓄熱用熱交換器２４に供給されるというように循環される。そして、貯湯槽３内の湯水が熱交換加熱されることにより、熱媒体に担持された集熱熱量が貯湯槽３内の湯水に移動し、貯湯として貯湯槽３内に蓄熱されることになる。

一方、リモコン７１のスイッチ操作等により暖房指令が入力されると、暖房制御部による暖房運転が開始され、暖房回路６側の図示省略の循環ポンプを作動させて循環熱媒を循環させる一方、三方切換弁２５を暖房側に切換制御した上で循環ポンプ２１を作動させることになる。これにより、ソーラー集熱器２３で加熱された熱媒体が往き路２２ａ及び分岐路２２ｃを通して暖房用熱交換器６１に供給され、この暖房用熱交換器６１において熱媒体を加熱用の熱源として暖房用の循環熱媒が熱交換加熱され、この熱交換加熱により低温になった熱媒体は三方切換弁２５を通して戻り路２２ｂに流入し、戻り路２２ｂを通してソーラー集熱器２３に戻されることになる。

熱量演算処理部による熱量演算処理の内容に係る各実施形態の説明に入る前に、各実施形態で用いる処理手法の背景知識として、上記の集熱制御部により集熱運転を開始すると、蓄熱用熱交換器２４の入側及び出側における熱媒体の温度はどのように変化するかについて、図２に示す計測試験例に基づいて把握した内容を説明する。ここで、図２中、Ｔh2は入側温度センサ８２により検出される熱媒体の入側温度，Ｔh3は出側温度センサ８３により検出される熱媒体の出側温度であり、又、「流量」とは三方切換弁２５が蓄熱側に切換制御された状態で循環ポンプ２１を作動させた場合に循環経路２２内を流れる熱媒体の流量のことである。図２の試験例では５．６Ｌ／ｍｉｎの循環流量で循環させている。

図２によると、集熱運転が開始されると、高温の熱媒体がソーラー集熱器２３側から供給され、まず入側温度Ｔh2が急激に上昇し始め、これに時間ｄｓだけ遅れて次に出側温度Ｔh3が同様に急激に上昇し始める。入側温度Ｔh2は、ピーク値Ｔh2pまで上昇した後、徐々に低下することになり、又、出側温Ｔh3も入側温度Ｔh2のピーク値Ｔh2pよりも時間ｄｐだけ遅れ、かつ、ピーク値Ｔh2pよりも低温側でピーク値Ｔh3pに至り、その後、徐々に低下することになる。

＜第１実施形態＞
以上の構造及び各種運転制御を前提として、熱量演算手段としてのコントローラ７が備える第１実施形態に係る熱量演算処理部の処理内容について、以下、詳細に説明する。第１実施形態の熱量演算処理部は、電子時計を備え、集熱運転時の集熱熱量、暖房運転時の暖房用集熱利用量、あるいは、給湯のための出湯時の給湯用集熱利用量のそれぞれについて演算により求め、それぞれをリモコン７１に表示してユーザに案内報知するようになっている。なお、第１実施形態では、熱媒体の温度を検出するために設置する熱媒体温度検出手段として熱源温度センサ８０、入側温度センサ８２，８４、及び、出側温度センサ８３，８５があればよく、入側温度センサ８１及び出側温度センサ８６は不要である（これらは第２実施形態で必要となる）。又、上記の入側温度センサ８２及び出側温度センサ８３で蓄熱用熱交換器２４についての一対の熱媒体温度検出手段を構成し、入側温度センサ８４及び出側温度センサ８５で暖房用熱交換器６１についての一対の熱媒温度検出手段を構成する。

集熱運転時の集熱熱量の演算は、入側温度センサ８２により検出される熱媒体の入側温度Th2及び出側温度センサ８３により検出される熱媒体の出側温度Ｔh3と、これらが検出される時間要素とに基づいて求めている。すなわち、図３に上記の入側温度Th2及び出側温度Ｔh3の両検出値の経時変化について例示するように入側温度Ｔh2の経時変化において発生するピーク値Ｔh2pと、ピーク値Ｔh2pの発生タイミングとを求める一方、同様に出側温度Ｔh3の経時変化において発生するピーク値Ｔh3pと、ピーク値Ｔh3pの発生タイミングとを求める。そして、求めた各ピーク値Ｔh2p，Ｔh3pの発生タイミングの時間差Δtpを求め、これを入側でのピーク値Ｔh2pが蓄熱用熱交換器２４を通過する間に熱交換により熱量が消費されて低温になったピーク値Ｔh3pが出側まで伝達されるまでの伝達時間Δtpとして求める。以下、この伝達時間Δtpに基づいて集熱熱量を演算する。

図４のフローチャートを参照しつつ全体処理について説明すると、まず、現在が集熱運転状態か暖房運転状態かを三方切換弁２５の切換制御位置に基づいて判定する（ステップＳ１）。三方切換弁２５が蓄熱側に切換制御されていれば、集熱運転状態にあると判定し、集熱制御部により集熱運転が開始されれば、現在集熱熱量の演算処理を実行する（ステップＳ２）。逆に、三方切換弁２５が暖房側に切換制御されていれば、暖房運転状態にあると判定し、暖房制御部により暖房運転が開始されれば、暖房側集熱利用量の演算処理を実行する（ステップＳ３）。いずれの場合も演算処理の結果、求められた現在集熱熱量又は暖房側集熱利用量をリモコン７１に対し表示処理を実行する（ステップＳ４）。この表示処理としては、表示手段としてのリモコン７１の例えば液晶表示部に表示したり、あるいは人工の音声案内により報知したりすることにより、ユーザに認識させる。

図５のフローチャートを参照しつつ、現在集熱熱量の演算処理について詳細に説明すると、集熱制御部による集熱運転が開始されることにより熱量演算処理が開始され、まず、入側温度値Ｔinとして入側温度センサ８２から入側温度Th2を検出して記録すると同時に、出側温度値Ｔoutとして出側温度センサ８３から出側温度Ｔh3を検出して記録する（ステップＳ１１）。次に、入側温度値Ｔin及び出側温度値Ｔoutのピーク値発生点の割り出しと、その各ピーク値発生時刻ｔpin，ｔpoutの割り出しとを行う（ステップＳ１２）。このピーク値発生点の割り出しは、単に温度の経時変化だけを監視していたのでは時間軸に対し前後にブレを生じ易くなるため、的確なピーク値発生点の割り出しを行うために実行される。この割り出し手法の原理は、図６に入側温度値Ｔinとして入側温度センサ８２により検出される入側温度Ｔh2の場合を例にして示すように、入側温度Ｔh2を所定の制御周期（例えば０．１秒）毎に検出して記録する一方、今回検出の入側温度Ｔh2から所定の設定時間（例えば１．０秒）前に検出された入側温度Ｔh2を減じた温度差を関係図にその都度プロットして記録し、形成される温度差曲線Ｃt2を監視する。この温度差曲線Ｃt2がプラス側からマイナス側に転じる際に通過する温度差＝０．０のラインとの交点Ｃt2zに相当する入側温度Ｔh2の経時変化曲線上の点Ｔh2pをピーク値発生点として割り出し・特定し、このピーク値発生点Ｔh2pの発生時刻ｔp2（＝ｔpin）を得る。要するに、温度差がプラス側からマイナス側に転じるということは、入側温度Ｔh2の経時変化曲線の傾きが逆転することであり、その温度差が０．０となる点をピーク値発生点としているのである。

これと同様にして出側温度Ｔh3についても、ピーク値発生点Ｔh3p及びその発生時刻ｔp3（＝ｔpout）を割り出して特定する。そして、双方のピーク値発生時刻の時間差を次式により演算して伝達時間Δtを得る（ステップＳ１３）。すなわち、
Δt＝ｔpout − ｔpin … （１）
ステップＳ１２及びＳ１３の処理によって伝達時間計測処理部が構成されている。そして、この伝達時間Δtを用いて、次式により現在の集熱熱量である現在集熱熱量Ｑgを演算する（ステップＳ１４）。
Ｑg＝（Ｔin−Ｔout）×ρ×Cp×（Qh／Δt） … （２）
但し、ρ：熱媒体密度、Ｃp：熱媒体比熱、Ｔout：今回検出の出側温度、Ｔin：Δtに相当する時間だけ以前に検出された入側温度、Ｑh：入側温度センサ８２から出側温度センサ８３までの間の配管容量である。この式（２）の場合、（Qh／Δt）が単位時間当たりの容量であるため循環流量に相当する。つまり、伝達時間Δtが求められることで、循環流量が演算により得られることになる。なお、配管容量Qhは予め測定したおいた固定値である。

以上により得られた集熱熱量Ｑgを上述の如くリモコン７１の液晶表示部に表示したり、あるいは人工の音声案内により報知したりすることで、ユーザに認識させることができ、これにより、ユーザの省エネルギー意識の向上を図り得ることになる。

又、給湯用集熱利用量Ｑkは、貯湯槽３からの出湯が生じれば、次のようにして演算により得て、上記と同様にリモコン７１に表示処理される。すなわち、出湯温度センサ５１により検出される今回の出湯温度と、給水温度センサ４１により検出された前回給水時の給水温度との温度差に、給水流量センサ４２により検出された前回給水時の給水量を乗じることにより集熱熱量によって給水が予熱された熱量、つまり集熱熱量が給湯用に加熱するために利用され熱量（給湯用集熱利用量Ｑk）が得られることになる。

一方、暖房指令の入力等により三方切換弁２５が暖房側に切換制御された場合には、次のようにして暖房用集熱利用量Ｑdを演算し、これを上記と同様にしてリモコン７１に表示処理する。すなわち、上記の現在集熱熱量の演算処理の場合と同様に、暖房用熱交換器６１についての入側・出側の２点の温度（Ｔin，Ｔout）を検出し（図５のステップＳ１１参照）、次いでこれらのピーク値発生点の割り出しと、そのピーク値発生時刻の割り出しとを行う（同図のステップＳ１２）。要は、集熱熱量演算の場合の入側温度センサ８２による入側温度Ｔh2の代わりに入側温度センサ８４により検出される入側温度Ｔh4を、出側温度センサ８３による出側温度Ｔh3の代わりに出側温度センサ８５により検出される出側温度Ｔh5をそれぞれ用いて、集熱熱量演算の場合と同様にして入側・出側の一対のピーク値発生時刻を割り出し・特定し、上記の式（１）により暖房用熱交換器６１の場合の伝達時間を演算する。

以上により、現在集熱熱量Ｑg、給湯用集熱利用量Ｑk、暖房用集熱利用量Ｑdという３種類の熱量を、循環経路２２に対し循環流量センサを設置することなく、演算によって求めることができるようになる。このため、不凍液を熱媒体として採用した場合であっても、循環経路に循環流量センサを設置する必要もなく、演算によって上記の現在集熱熱量Ｑg等を得ることができるようになる。そして、これらがリモコン７１に案内表示されてユーザはその都度現在の集熱熱量Ｑgはどの位あるのか？、給湯用集熱利用量Ｑkにより集熱熱量Ｑgがどの程度消費されたのか？、あるいは、暖房用集熱利用量Ｑdによって暖房運転が開始されたため集熱熱量の内のどの程度の熱量が利用されたのか？を認識し得るようになる。これにより、ユーザの省エネルギー意識の向上を期待することができるようになる。

＜第１実施形態に属する他の実施形態＞
以上では、伝達時間Δtとして入側温度と出側温度のピーク値発生点時刻の時間差Δtp（図３参照）を求めるようにしているが、これに限らず、代わりに入側温度と出側温度の立ち上がり点時刻の時間差Δts（同図参照）を求めるようにしてもよい。

すなわち、集熱運転の開始により高温の熱媒体がソーラー集熱器２３から往き路２２ａを通して蓄熱用熱交換器２４に供給されてくると、入側温度Ｔh2が上昇することになる。この上昇し始める点（入側の立ち上がり点）を求め、その立ち上がり点時刻を割り出し、同様にして出側温度Ｔh3が上昇し始める点（出側の立ち上がり点）を求め、その立ち上がり点時刻を割り出して、両者の時間差Δtsを伝達時間として演算するようにするのである。要するに、ピーク値の場合と同様に、熱媒体の供給に伴い温度上昇し始める点が入側から蓄熱用熱交換器２４を通過して出側まで伝達されるまでの時間遅れを伝達時間として求めるのである。

そして、この伝達時間Δtsを図５のステップＳ１３におけるΔtとし、このΔtを用いて上記の式（２）により現在集熱熱量Ｑgを求めればよい。

＜第２実施形態＞
以上の第１実施形態では、現在集熱熱量Ｑgの演算処理には入側温度センサ８２により検出された入側温度Ｔh2と、出側温度センサ８３により検出された出側温度Ｔh3とを用い、暖房側集熱利用量Ｑdの演算処理には入側温度センサ８４により検出された入側温度Ｔh4と、出側温度センサ８５により検出された出側温度Ｔh5とを用いているが、第２実施形態では、現在集熱熱量Ｑgの演算処理も暖房側集熱利用量Ｑdの演算処理も、いずれの演算処理についても、入側温度センサ８１により検出された入側温度Ｔh1と、出側温度センサ８６により検出された出側温度Ｔh6とを用いるようにしている。つまり、入側温度Ｔh1と、出側温度Ｔh6との組み合わせが、蓄熱用熱交換器２４に対しても、暖房用熱交換器６１に対しても、いずれにも入側及び出側に相当する温度となるため、入側温度Ｔh1と、出側温度Ｔh6との組み合わせで代表させ得ることになる。従って、現在集熱熱量Ｑgの演算処理（図４のステップＳ２）も、暖房側集熱利用量Ｑdの演算処理（同図のステップＳ３）も、入側温度センサ８１により検出された入側温度Ｔh1と、出側温度センサ８６により検出された出側温度Ｔh6とを検出して記録すればよく、第１実施形態の如く、検出及び記録する温度検出値をその都度変更する必要はなく、記憶量を大幅に削減して制御の簡略化を図ることができる。以上の点でのみ第１実施形態と異なり、他の点は全て第１実施形態と同様である。

以上の第２実施形態では、第１実施形態とは逆に、熱媒体の温度を検出するために設置する温度センサとして熱源温度センサ８０、入側温度センサ８１及び出側温度センサ８６だけがあればよく、他の第１実施形態で必要であった入側温度センサ８２，８４、及び、出側温度センサ８３，８５は不要とすることができる。これにより、設置する温度センサを省略して最小限の数で済むことになる。

＜他の実施形態＞
なお、本発明は上記各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、上記各実施形態では貯湯槽３に貯湯して蓄熱する熱回収の対象である外部熱源を太陽熱にした場合を示したが、これに限らず、外部熱源としてガスエンジン（エンジン冷却水排熱）、燃料電池（冷却水排熱）、あるいは、ヒートポンプ（冷媒の排熱）を用いて、貯湯にして蓄熱するようにしてもよく、このような場合においても本発明を適用することができる。

上記各実施形態では、貯湯式給湯システムとして、暖房回路６、暖房用熱交換器６１、分岐路２２ｃ及び三方切換弁２５を含んで構成したものを示したが、これに限らず、これらの暖房に係る構成要素を省略して集熱回路２及び貯湯槽３に係る構成要素だけで構成してもよい。又、上記各実施形態では、貯湯槽３内の湯水を熱交換加熱するための蓄熱用熱交換器２４が貯湯槽３内に設置されている例を示したが、これに限らず、蓄熱用熱交換器が貯湯槽３の外に設置され、この蓄熱用熱交換器に対し貯湯槽３内の湯水を循環供給することにより、熱媒体と液−液熱交換させるように構成してもよい。このような場合であっても、熱媒体の循環経路に循環流量センサを設置することなく、本発明に係る演算処理により集熱熱量等の熱量を把握することができる。

上記各実施形態では、暖房用集熱利用量の演算処理においても、現在集熱熱量の演算処理と同様にして伝達時間に基づいて演算しているが、これに限らず、既に現在集熱熱量の演算処理により伝達時間Δｔを得ている場合には、そのΔｔを暖房用集熱利用量の演算にも用いるようにしてもよい。あるいは、分岐路２２ｃの配管抵抗等の特性上から、同じ循環ポンプ２１で循環作動させても蓄熱用熱交換器２４に循環させる場合とは実際の循環流量が異なると予想される場合には、蓄熱用熱交換器２４に循環させる場合と、暖房用熱交換器６１に循環させる場合との相対関係を規定する係数を上記の配管抵抗等の特性上から割り出して、上記の現在集熱熱量の演算処理により得た伝達時間Δｔに上記係数を加味して、暖房用集熱利用量の演算処理に用いる伝達時間値としてもよい。

上記各実施形態では、流路切換手段としての三方切換弁２５を分岐路２２ｃと戻り路２２ｂとの合流点位置に設置しているが、これに限らず、往き路２２ａから分岐路２２ｃが分岐する分岐点位置に設置するようにしてもよい。

３ 貯湯槽
７ コントローラ（熱量演算手段）
２２ 循環経路
２２ａ 往き路
２２ｂ 戻り路
２２ｃ 分岐路
２３ ソーラー集熱器（外部熱源）
２４ 蓄熱用熱交換器
２５ 三方切換弁（流路切換手段）
６１ 暖房用熱交換器
８１，８２，８４ 入側温度センサ（熱媒体温度検出手段）
８３，８５，８６ 出側温度センサ（熱媒体温度検出手段）

Claims (3)

1. 外部熱源と、熱交換器とが循環経路により互いに接続され、外部熱源により加熱された熱媒体を上記循環経路に循環させることにより上記貯湯槽内の湯水を熱交換加熱して貯湯する貯湯式給湯システムであって、
   上記熱交換器における上記熱媒体の入側位置及び出側位置で熱媒体の温度を検出する一対の熱媒体温度検出手段と、上記熱媒体に基づく熱量を演算する熱量演算手段とを備え、
   上記熱量演算手段は、上記入側位置から上記出側位置までの間で熱媒体温度のピーク値又は上昇し始める立ち上がり点が時間差を伴って伝達されるまでの伝達時間を計測する伝達時間計測処理部を備え、この伝達時間計測処理部により計測された伝達時間と、上記一対の熱媒体温度検出手段により検出された両温度検出値間の温度差とに基づいて、上記熱交換器において消費されて貯湯として蓄熱されることになる熱量を演算するように構成されている、
   ことを特徴とする貯湯式給湯システム。
2. 請求項１に記載の貯湯式給湯システムであって、
   上記熱量演算手段は、熱量を演算するための熱媒体の温度検出値として、現在の出側位置の温度検出値と、現在から上記伝達時間分の時間差を有する入側位置の温度検出値とを用いるように構成されている、貯湯式給湯システム。
3. 請求項１又は請求項２に記載の貯湯式給湯システムであって、
   上記循環経路は、複数の熱交換器に対し個別に熱媒体が循環供給されるように分岐された分岐路を備え、かつ、流路切換手段による流路切換により熱交換器毎に個別に熱媒体が循環供給された後に下流側位置で合流するように構成され、
   上記一対の熱媒体温度検出手段として、上記分岐位置の上流側位置及び合流位置の下流側位置での熱媒体の温度を検出するように設置されている、貯湯式給湯システム。

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