JP2016164483A - 太陽熱利用給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】同じ時間帯に大量の温水が使用された場合における湯切れの可能性を低減することが可能な太陽熱利用給湯システムを提供する。【解決手段】太陽熱利用給湯システム１は、熱源機１１と、熱源機１１によって加熱された湯水を蓄える貯湯タンク１２とを有し、貯湯タンク１２に蓄えられている湯水を需要者に供給する給湯設備１０と、太陽熱を利用して冷水を加熱する集熱ユニット２１と、集熱ユニット２１によって加熱された湯水を貯湯する貯湯槽２２とを有した太陽熱集熱ユニット２０と、太陽熱集熱ユニット２０の貯湯槽２２に貯湯される湯水と水道配管５０からの冷水とのいずれか一方を給湯設備１０の貯湯タンク１２に供給させる切替弁４０とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽熱利用給湯システムに関する。

従来、太陽熱利用機器として自然循環形温水器と強制循環形ソーラーシステムが知られている。また、太陽熱利用機器と他の熱源機（ヒートポンプ、排熱機器等）とを組み合わせた太陽熱利用給湯システムについても提案されている（例えば特許文献１〜３参照）。

特開２０１１−７５２５０号公報 特開２０１３−１５２０３６号公報 特開２０１５−４４８５号公報

近年、ボイラ等の熱源機と、熱源機によって加熱された湯水を蓄える貯湯タンクとを有し、貯湯タンクに蓄えられている湯水を需要者に供給する既存の給湯設備の上流側に太陽熱ソーラーシステム（太陽熱集熱ユニット）を接続し、太陽熱集熱ユニットにて加熱された湯水を給湯設備の貯湯タンクに供給する太陽熱利用給湯システムが考えられている。このシステムによれば、太陽熱集熱ユニットにて加熱された湯水が給湯設備の貯湯槽に供給されることから、ボイラ等による加熱量を抑え、燃料費の削減につなげることができる。

ここで、上記のようなシステムは介護施設等で用いられることがある。介護施設等では、入浴介護なるものが存在し、同じ時間帯に大量の温水が使用されることがある。このような場合、ボイラ等による加熱、及び、太陽熱集熱ユニットからの湯水の供給だけでは温水を賄うことができず、湯切れを起こしてしまうことがあった。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、同じ時間帯に大量の温水が使用された場合における湯切れの可能性を低減することが可能な太陽熱利用給湯システムを提供することにある。

本発明の太陽熱利用給湯システムは、熱源機と、前記熱源機によって加熱された湯水を蓄える第１貯湯槽と、を有し、前記第１貯湯槽に蓄えられている湯水を需要者に供給する給湯設備と、太陽熱を利用して冷水を加熱する集熱ユニットと、前記集熱ユニットによって加熱された湯水を貯湯する第２貯湯槽と、を有した太陽熱集熱ユニットと、前記太陽熱集熱ユニットの前記第２貯湯槽に貯湯される湯水と水道配管からの冷水とのいずれか一方を前記給湯設備の前記第１貯湯槽に供給させる切替弁と、を備えることを特徴とする。

本発明の太陽熱利用給湯システムによれば、太陽熱集熱ユニットの第２貯湯槽に貯湯される湯水と水道配管からの冷水とのいずれか一方を給湯設備の第１貯湯槽に供給させる切替弁を備えるため、例えば、冷水を給湯設備の第１貯湯槽に供給する状態とすれば、太陽熱集熱ユニットにおいては湯水を第１貯湯槽に供給することなく加熱し続けることができ、第２貯湯槽において比較的多くの量の高温の湯水を確保することができる。その後、例えば、大量に温水を使用する時間帯に太陽熱集熱ユニットに貯湯される湯水を給湯設備の第１貯湯槽に供給すれば、熱源機による加熱が間に合わず湯切れを起こしてしまう可能性を低減することができる。

また、本発明の太陽熱利用給湯システムにおいて、前記太陽熱集熱ユニットを複数備え、それぞれの前記太陽熱集熱ユニットは、前記第２貯湯槽に貯湯される湯水を出湯するための個別出湯配管を有し、複数の前記個別出湯配管に接続される複数の分岐部と、前記複数の分岐部にて導入した湯水を集合させる集合部とを有し、前記集合部が前記給湯設備の前記第１貯湯槽に接続される集合配管をさらに備え、前記切替弁は、前記集合配管の集合部上に設けられていることが好ましい。

この太陽熱利用給湯システムによれば、切替弁は集合配管の集合部上に設けられているため、たとえ太陽熱集熱ユニットを複数備える場合であっても、集合部上に設けられる１つの切替弁を動作させれば、太陽熱集熱ユニットに貯湯される湯水と水道配管からの冷水とのいずれか一方を給湯設備の第１貯湯槽に供給させることができる。

また、本発明の太陽熱利用給湯システムにおいて、前記太陽熱集熱ユニットを複数備え、それぞれの前記太陽熱集熱ユニットは、前記第２貯湯槽に貯湯される湯水を出湯するための個別出湯配管を有し、複数の前記個別出湯配管に接続される複数の分岐部と、前記複数の分岐部にて導入した湯水を集合させる集合部とを有し、前記集合部が前記給湯設備の前記第１貯湯槽に接続される集合配管をさらに備え、前記切替弁は、各個別出湯配管上にそれぞれ設けられていることが好ましい。

この太陽熱利用給湯システムによれば、切替弁は、各個別出湯配管上にそれぞれ設けられているため、それぞれの切替弁には比較的小さいものを使用することができ、比較的小さな力で各弁を切り替えることができる。

また、本発明の太陽熱利用給湯システムにおいて、前記切替弁は、前記太陽熱集熱ユニットの前記第２貯湯槽に貯湯される湯水と水道配管からの冷水とのいずれか一方を前記給湯設備の前記第１貯湯槽に供給させる機能と、当該湯水と当該冷水とを混合して前記給湯設備の前記第１貯湯槽に供給させる機能と、を有した混合弁であることが好ましい。

この太陽熱利用給湯システムによれば、切替弁は、湯水と冷水とを混合して給湯設備の貯湯槽に供給させる機能を有した混合弁である。このため、熱源機による加熱が間に合わない状況において、必要となる温度と水量とからなる混合水を給湯設備の第１貯湯槽に供給でき、必要な分だけ太陽熱集熱ユニットから湯水を供給することが可能となり、第２貯湯槽から過剰に熱量を奪うことなく、一層湯切れの可能性を低減することができる。

なお、上記において切替弁は自動により切り替えられるものに限らず、手動によって切り替えられるものも含む。

また、本発明の太陽熱利用給湯システムにおいて、日付が冬期の設定日であるか否か、一定期間に前記第１貯湯槽に貯湯されている湯水の給湯温度が前期間給湯設定値以下になったか否か、又は今回期間に前記第１貯湯槽に貯湯される湯水の給湯温度が今回期間給湯設定値以下となるか否か、に基づき、前記混合弁の開度を制御する制御部をさらに備えることが好ましい。

この太陽熱利用給湯システムによれば、一定期間に前記第１貯湯槽に貯湯されている湯水の給湯温度が前期間給湯設定値以下になったか否か、又は今回期間に前記第１貯湯槽に貯湯される湯水の給湯温度が今回期間給湯設定値以下となるか否か、に基づき、混合弁の開度が制御されるため、それぞれの温度変化に追従した制御をすることが可能となり、混合弁を効率よく制御することができる。

また、本発明の太陽熱利用給湯システムにおいて、前記制御部は、前記日付が前記冬期の設定日であり、前記一定期間として過去１週間に、少なくとも１回、前記第１貯湯槽に貯湯されている湯水の給湯温度が前期間給湯設定値以下となり、前記今回期間に、前記第１貯湯槽に貯湯される湯水の給湯温度が前記前期間給湯設定値以下となる場合、又は前記日付が前記冬期の設定日でなく、前記今回期間に、前記第１貯湯槽に貯湯される湯水の給湯温度が前記今回期間給湯設定値以下となり、前記今回期間に、前記第１貯湯槽に貯湯される湯水の給湯温度が前記前期間給湯設定値以下となる場合、前記第２貯湯槽に貯湯される湯水と前記水道配管からの冷水とを混合した混合水を前記第１貯湯槽に供給させることが好ましい。

この太陽熱利用給湯システムによれば、一定期間、給湯温度と、前期間給湯設定値とを比較するため、一定期間にわたる給湯温度の変動に基づく制御を行うことができ、より確実に湯切れの発生を防ぐことができる。

また、本発明の太陽熱利用給湯システムにおいて、前記制御部は、前記今回期間に、前記第１貯湯槽に貯湯される湯水の給湯温度が前記今回期間給湯設定値以下となる場合、湯水供給停止期間を開始させ、前記湯水供給停止期間として３日間において、前記日付が前記冬期の設定でなく、前記今回期間に前記第１貯湯槽に貯湯される湯水の給湯温度が前記今回期間給湯設定値より大きい場合、前記混合水及び前記冷水の何れか一方を供給させることが好ましい。

この太陽熱利用給湯システムによれば、今回期間に給湯温度が今回期間給湯設定値以下となる場合、湯水供給停止期間、湯水のみを供給させる運転は行わないため、この間、貯湯槽２２に湯水を優先的に貯湯することができ、それ以後、特に顕著に湯切れの発生を防ぐことができる。

本発明によれば、同じ時間帯に大量の温水が使用された場合における湯切れの可能性を低減することが可能な太陽熱利用給湯システムを提供することができる。

第１実施形態に係る太陽熱利用給湯システムを示す構成図である。 第１実施形態に係る太陽熱利用給湯システムの動作を示す図であって、大量の温水が使用される前の時間帯における湯水の流れを示している。 第１実施形態に係る太陽熱利用給湯システムの動作を示す図であって、大量の温水が使用される時間帯における湯水の流れを示している。 第２実施形態に係る太陽熱利用給湯システムを示す構成図である。 第２実施形態に係る太陽熱利用給湯システムの動作を示す図であって、大量の温水が使用される前の時間帯における湯水の流れを示している。 第２実施形態に係る太陽熱利用給湯システムの動作を示す図であって、大量の温水が使用される時間帯における湯水の流れを示している。 第３実施形態に係る太陽熱利用給湯システムを示す構成図である。 第３実施形態に係る太陽熱利用給湯システムの動作を示す図であって、大量の温水が使用される前の時間帯における湯水の流れを示している。 第３実施形態に係る太陽熱利用給湯システムの動作を示す図であって、大量の温水が使用される時間帯における湯水の流れの第１の例を示している。 第３実施形態に係る太陽熱利用給湯システムの動作を示す図であって、大量の温水が使用される時間帯における湯水の流れの第２の例を示している。 第４実施形態に係る太陽熱利用給湯システムにおいて、制御部２６０の構成例を示す図である。 第４実施形態に係る太陽熱利用給湯システムにおいて、各設定値の一例を示す図である。 第４実施形態に係る太陽熱利用給湯システムの制御例を説明するフローチャートである。 第５実施形態に係る太陽熱利用給湯システムの制御例を説明するフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、以下の説明において、湯水とはあらゆる温度の温水及び冷水を含む概念である。さらに、以下の説明において、温水は冷水よりも温度が高ければよいものであり（冷水は温水よりも温度が低ければよいものであり）、温水及び冷水はその温度範囲が限定されるものではない。

図１は、第１実施形態に係る太陽熱利用給湯システム１を示す構成図である。図１に示すように、第１実施形態に係る太陽熱利用給湯システム１は、給湯設備１０の上流側に複数（２台）の太陽熱集熱ユニット２０を接続したものであり、例えば特別養護老人ホームや、介護老人保健施設などの介護施設に設置されるものである。このような太陽熱利用給湯システム１は、給湯設備１０及び複数台の太陽熱集熱ユニット２０に加えて、集合配管３１等を備えている。

給湯設備１０は、熱源機１１と、貯湯タンク（第１貯湯槽）１２と、配管１３ａ〜１３ｄと、第１及び第２ポンプ１４ａ，１４ｂとによって構成されている。熱源機１１は例えばボイラである。貯湯タンク１２は、熱源機１１によって加熱された湯水を貯湯するものである。

ボイラ行き配管１３ａは、貯湯タンク１２から熱源機１１に湯水を供給するための配管であり、ボイラ戻り配管１３ｂは、熱源機１１によって加熱された湯水を貯湯タンク１２に戻すための配管である。第１ポンプ１４ａは、ボイラ戻り配管１３ｂ上に設けられている。このような構成であるため、第１ポンプ１４ａが動作すると、ボイラ行き配管１３ａ、熱源機１１、ボイラ戻り配管１３ｂ及び貯湯タンク１２の順に湯水が循環することとなり、この循環の過程において熱源機１１により湯水が加熱される。

給湯行き配管１３ｃは、貯湯タンク１２から需要者側（例えば浴槽に温水を供給する複数個の蛇口等）に湯水を供給するための配管であり、給湯戻り配管１３ｄは、需要者側から戻ってくる湯水を受け入れるための配管である。第２ポンプ１４ｂは、給湯行き配管１３ｃ上に設けられている。このような構成であるため、第２ポンプ１４ｂが動作すると、給湯行き配管１３ｃ、需要者側、給湯戻り配管１３ｄ及び貯湯タンク１２の順に湯水が循環することとなる。

なお、給湯行き配管１３ｃと給湯戻り配管１３ｄとを接続する需要者側の配管には、複数の蛇口等が連続して設けられており、どの蛇口等を操作しても貯湯タンク１２からの湯水が出湯されるようになっている。

複数の太陽熱集熱ユニット２０は、それぞれ集熱ユニット２１と、集熱ユニット２１によって加熱された湯水を貯湯する貯湯槽（第２貯湯槽）２２とを備えている。集熱ユニット２１は、太陽熱を利用して冷水を加熱するものであり、集熱パネル２１ａと、熱交換器２１ｂと、循環配管２１ｃと、第３ポンプ２１ｄとから構成されている。集熱パネル２１ａは、太陽熱を利用して熱媒を加熱するものであって、例えば屋根の上などの太陽光を受光し易い位置に設置されるものである。熱交換器２１ｂは、貯湯槽２２の内側下部に設けられ、集熱パネル２１ａによって加熱された熱媒を導入し、貯湯槽２２の下部の湯水と熱交換することにより湯水を加熱するものである。

循環配管２１ｃは、集熱パネル２１ａと熱交換器２１ｂとの間で熱媒を循環させる配管である。第３ポンプ２１ｄは、循環配管２１ｃ上に設けられ、集熱パネル２１ａと熱交換器２１ｂとの間で熱媒を循環させる動力を発生させるものである。

このような構成であるため、第３ポンプ２１ｄが動作すると、熱媒は、循環配管２１ｃを通じて集熱パネル２１ａと熱交換器２１ｂとの間で循環することとなる。すなわち、熱媒は、集熱パネル２１ａにて加熱され、熱交換器２１ｂによって湯水と熱交換されることとなり、貯湯槽２２内の湯水は加熱されることとなる。

さらに、それぞれの太陽熱集熱ユニット２０は、水道配管５０に接続される冷水導入配管２３と、貯湯槽２２内の湯水を出湯するための個別出湯配管２４とを備えている。冷水導入配管２３は、一端が水道配管５０に接続され、他端が貯湯槽２２の下部に接続されており、水道配管５０からの冷水を導入する配管である。個別出湯配管２４は、一端が貯湯槽２２の上部に接続され、他端側が以下に示す集合配管３１に接続されており、貯湯槽２２の湯水を集合配管３１に向けて出湯するものである。

集合配管３１は、それぞれの太陽熱集熱ユニット２０の個別出湯配管２４から出湯される湯水を集合させるものであり、複数（２つ）の分岐部３１ａと、１つの集合部３１ｂとから構成されている。複数の分岐部３１ａは、複数の個別出湯配管２４に接続されている。集合部３１ｂは、複数の分岐部３１ａにて導入した湯水を集合させるものであって、給湯設備１０の貯湯タンク１２に接続されている。よって、複数の太陽熱集熱ユニット２０にて得られた湯水は、複数の個別出湯配管２４から出湯された後、集合配管３１によって集合されて貯湯タンク１２に供給されることとなる。

さらに、太陽熱利用給湯システム１は、冷水管３２と、切替弁４０とを備えている。冷水管３２は、一端が水道配管５０に接続され、他端が切替弁４０に接続される配管であり、水道配管５０からの冷水を切替弁４０まで導くものである。切替弁４０は、集合配管３１の集合部３１ｂ上に設けられる三方弁である。この切替弁４０は、複数の太陽熱集熱ユニット２０の貯湯槽２２に貯湯される湯水と水道配管５０からの冷水とのいずれか一方を貯湯タンク１２に導くように切替可能となっている。

このため、切替弁４０を切り替えることにより、水道配管５０からの冷水を直接貯湯タンク１２に導くことも可能となっている。

次に、本実施形態に係る太陽熱利用給湯システム１の動作を説明する。図１に示した太陽熱利用給湯システム１では、上記の如く切替弁４０を備えるため、大量の温水が使用される前の時間帯と、大量の温水が使用される時間帯とで切替弁４０を切り替えることで、湯切れの可能性を低減することができる。

図２及び図３は、第１実施形態に係る太陽熱利用給湯システム１の動作を示す図であって、図２は大量の温水が使用される前の時間帯における湯水の流れを示し、図３は大量の温水が使用される時間帯における湯水の流れを示している。なお、図２及び図３において太線で示す配管部分には湯水が流れていることを示し、細線で示す配管部分には湯水が流れていないことを示している。

まず、図２に示すように、大量の温水が使用される前の時間帯（例えば前日の日中）においては、切替弁４０が操作されて水道配管５０から冷水が貯湯タンク１２に供給される状態となっている。このため、太陽熱集熱ユニット２０の個別出湯配管２４から湯水が出湯されることがなく、水道配管５０の冷水が太陽熱集熱ユニット２０の貯湯槽２２に供給されることがない。

一方、この状態においても集熱パネル２１ａにおいて集熱が行われており、貯湯槽２２内の湯水は加熱されている。よって、貯湯槽２２内には、比較的多くの量の高温の温水が確保されることとなる。

なお、この場合において、需要側にて温水を使用することがあっても、その量は熱源機１１の加熱で賄える程度の量（貯湯タンク１２内の湯量で充分賄える量）であり、湯切れは発生しないこととなる。

その後、図３に示すように、大量に温水が使用される時間帯（例えば午前９時から１０時であって入浴介護が行われる時間帯）においては、切替弁４０が操作されて太陽熱集熱ユニット２０の貯湯槽２２に貯湯されている比較的多くの量且つ高温の温水が貯湯タンク１２に供給される。これにより、大量に温水が使用される時間帯において、比較的多くの量且つ高温の温水を貯湯タンク１２に供給して湯切れの可能性を低減するようにしている。

なお、上記の切替弁４０は、手動により切り替えられてもよいし、タイマー等を利用して自動で切り替えられてもよい。

このようにして、第１実施形態に係る太陽熱利用給湯システム１によれば、太陽熱集熱ユニット２０の貯湯槽２２に貯湯される湯水と水道配管５０からの冷水とのいずれか一方を給湯設備１０の貯湯タンク１２に供給させる切替弁４０を備えるため、例えば、冷水を給湯設備１０の貯湯タンク１２に供給する状態とすれば、太陽熱集熱ユニット２０においては湯水を貯湯タンク１２に供給することなく加熱し続けることができ、貯湯槽２２において比較的多くの量の高温の湯水を確保することができる。その後、例えば、大量に温水を使用する時間帯に太陽熱集熱ユニット２０に貯湯される湯水を給湯設備１０の貯湯タンク１２に供給すれば、熱源機１１による加熱が間に合わず湯切れを起こしてしまう可能性を低減することができる。

また、切替弁４０は集合配管３１の集合部３１ｂ上に設けられているため、たとえ太陽熱集熱ユニット２０を複数備える場合であっても、集合部３１ｂ上に設けられる１つの切替弁４０を動作させれば、太陽熱集熱ユニット２０に貯湯される湯水と水道配管５０からの冷水とのいずれか一方を給湯設備１０の貯湯タンク１２に供給させることができる。

さらに、貯湯槽２２において数日分の高温の湯水を確保することができる場合には、集熱があまりできない曇りや雨の日に備えて、図２に示す運転を行うことで、このような日にも湯切れの可能性を低減することができる。さらに、太陽熱を利用して熱源機１１の運転を補助できるため、熱源機１１の容量を小さくすることもできる。また、湯切れの可能性を低減できることから、特別養護老人ホームや介護老人保健施設などの給湯量が多い物件でデイサービスなどのお客様を増やすことができる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る太陽熱利用給湯システムは第１実施形態のものと同様であるが、構成が一部異なっている。以下、第１実施形態との相違点について説明する。

図４は、第２実施形態に係る太陽熱利用給湯システム２を示す構成図である。図４に示すように、第２実施形態に係る太陽熱利用給湯システム２は、冷水管３２と切替弁４０とが、複数の太陽熱集熱ユニット２０内にそれぞれ内蔵された状態となっている。

すなわち、冷水管３２は、一端が太陽熱集熱ユニット２０の冷水導入配管２３に接続され、他端が切替弁４０に接続されている。また、切替弁４０は太陽熱集熱ユニット２０の個別出湯配管２４上に設けられている。

図５及び図６は、第２実施形態に係る太陽熱利用給湯システム２の動作を示す図であって、図５は大量の温水が使用される前の時間帯における湯水の流れを示し、図６は大量の温水が使用される時間帯における湯水の流れを示している。なお、図５及び図６において太線で示す配管部分には湯水が流れていることを示し、細線で示す配管部分には湯水が流れていないことを示している。

まず、図５に示すように、大量の温水が使用される前の時間帯（例えば前日の日中）においては、切替弁４０が操作されて冷水導入配管２３、冷水管３２、及び個別出湯配管２４というルートが確保される。この結果、水道配管５０から冷水が貯湯タンク１２に供給されることとなる。このとき、太陽熱集熱ユニット２０の貯湯槽２２から湯水が出湯されず、冷水導入配管２３の冷水が太陽熱集熱ユニット２０の貯湯槽２２に供給されることがない。ゆえに、集熱パネル２１ａの集熱によって、貯湯槽２２内には、比較的多くの量の高温の温水が確保されることとなる。なお、この場合において、需要側にて温水を使用することがあっても、その量は熱源機１１の加熱で賄える程度の量（貯湯タンク１２内の湯量で充分賄える量）であり、湯切れは発生しないこととなる。

その後、図６に示すように、大量に使用される時間帯（例えば午前９時から１０時であって入浴介護が行われる時間帯）においては、切替弁４０が操作されて太陽熱集熱ユニット２０の貯湯槽２２に貯湯されている比較的多くの量且つ高温の温水が貯湯タンク１２に供給される。これにより、大量に温水が使用される時間帯において、比較的多くの量且つ高温の温水を貯湯タンク１２に供給して湯切れの可能性を低減することとなる。

なお、上記の複数の切替弁４０は、手動により切り替えられてもよいし、タイマー等を利用して自動で切り替えられてもよい。特に、第２実施形態では太陽熱集熱ユニット２０に切替弁４０が内蔵されているため、太陽熱集熱ユニット２０の制御装置（図示せず）により切替弁４０を制御することができる。

このようにして、第２実施形態に係る太陽熱利用給湯システム２によれば、第１実施形態と同様に、湯切れを起こしてしまう可能性を低減することができる。

さらに、第２実施形態によれば、切替弁４０は、各個別出湯配管２４上にそれぞれ設けられているため、それぞれの切替弁４０には比較的小さいものを使用することができ、比較的小さな力で各弁４０を切り替えることができる。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態に係る太陽熱利用給湯システムは第２実施形態のものと同様であるが、構成が一部異なっている。以下、第２実施形態との相違点について説明する。

図７は、第３実施形態に係る太陽熱利用給湯システム３を示す構成図である。図７に示すように、給湯設備１０は、給湯温度センサ１５を備えている。さらに、太陽熱集熱ユニット２０は、各種センサ２５ａ〜２５ｄと、制御基板２６とを備えると共に、切替弁４０に代えて、混合弁４１を備えている。

混合弁４１は、第２実施形態に係る切替弁４０と同じ位置に設けられている。すなわち、各太陽熱集熱ユニット２０の個別出湯配管２４上に設けられている。この混合弁４１は、貯湯槽２２からの湯水と冷水管３２からの冷水とを混合する機能を有しており、給湯設備１０の貯湯タンク１２に混合水を供給するためのものである。なお、混合弁４１は、混合割合について一方を１００％とし他方を０％とすることにより、第２実施形態にて示した切替弁４０と同様に、貯湯槽２２からの湯水と冷水管３２からの冷水とのいずれか一方を貯湯タンク１２に供給することもできる。

給湯温度センサ１５は、給湯行き配管１３ｃ上のうち、貯湯タンク１２から第２ポンプ１４ｂまでの間に設けられており、貯湯タンク１２から出湯される温水温度に応じた信号を制御基板２６に出力するものである。

給水温度センサ２５ａは、冷水導入配管２３上に設置され、水道配管５０からの冷水の温度に応じた信号を制御基板２６に出力するものである。出口温度センサ２５ｂは、個別出湯配管２４のうち、貯湯槽２２から混合弁４１までの間に設けられており、貯湯槽２２から出湯される湯水温度に応じた信号を制御基板２６に出力するものである。

混合温度センサ２５ｃは、個別出湯配管２４のうち、混合弁４１の下流側に設けられており、混合弁４１による混合によって得られる混合水の温度に応じた信号を制御基板２６に出力するものである。流量センサ２５ｄは、個別出湯配管２４のうち、混合弁４１の下流側に設けられており、混合弁４１から流れてくる混合水の流量に応じた信号を制御基板２６に送信するものである。

制御基板２６は、太陽熱集熱ユニット２０間で接続されており、そのうちの１つが親制御基板２６ａとなり、他が子制御基板２６ｂとなる。上記の給湯温度センサ１５は、親制御基板２６ａのみと接続されており、温度信号を親制御基板２６ａに送信するようになっている。他のセンサ２５ａ〜２５ｄは、それぞれが設けられる太陽熱集熱ユニット２０の制御基板２６に対して信号を送信する。

制御基板２６は、以下の機能を有する。まず、第１に制御基板２６は、給水温度センサ２５ａの信号から検出される温度に基づいて湯切れの可能性を判断する。ここで、湯切れは、水道配管５０からの冷水の温度がより一層低くなる冬季に発生し易く、他の季節においては発生し難い。よって、給水温度センサ２５ａにより検出される温度に基づいて、湯切れの可能性を判断する。そして、検出温度が所定温度以上であれば、湯切れの可能性がないと判断し、後述する図８や図１０に示す運転を行わず、図９に示す運転のみを行う。一方、検出温度が所定温度未満であれば、湯切れの可能性があると判断し、図９に示す運転のみならず、後述する図８や図１０に示す運転を行う。

第２に制御基板２６（親制御基板２６ａ）は、給湯温度センサ１５の信号から検出される温度に基づいて湯切れが発生したかを判断する。ここで、湯切れ発生時には、給湯温度が低下してしまう。よって、親制御基板２６ａは、給湯温度センサ１５の信号から検出される温度が特定温度以下となれば、湯切れが発生したと判断する。湯切れが発生したと判断した場合、親制御基板２６ａは、今後湯切れが発生しないように、例えば図８に示す運転をより長時間行うように制御内容を変更し、より多くの量且つより高温の温水を貯湯槽２２内に蓄えるようにする。

第３に制御基板２６は、各センサ２５ａ〜２５ｄからの信号のうち、必要となる信号に基づいて、混合弁４１の開度を調整したり、補助金申請等に用いる削減熱量や削減燃料等のデータを算出したりする。

次に、第３実施形態に係る太陽熱利用給湯システム１の動作を説明する。図８〜図１０は、第３実施形態に係る太陽熱利用給湯システム３の動作を示す図であって、図８は大量の温水が使用される前の時間帯における湯水の流れを示している。また、図９及び図１０は大量の温水が使用される時間帯における湯水の流れの第１及び第２の例を示している。なお、図８〜図１０において太線で示す配管部分には湯水が流れていることを示し、細線で示す配管部分には湯水が流れていないことを示している。

まず、図８に示すように、大量の温水が使用される前の時間帯（例えば前日の日中）においては、混合弁４１が操作されて水道配管５０から冷水のみが貯湯タンク１２に供給される状態となっている。このため、太陽熱集熱ユニット２０の個別出湯配管２４から湯水が出湯されることがなく、水道配管５０の冷水が太陽熱集熱ユニット２０の貯湯槽２２に供給されることがない。

一方、この状態においても集熱パネル２１ａにおいて集熱が行われており、貯湯槽２２内の湯水は加熱されている。よって、貯湯槽２２内には、比較的多くの量の高温の温水が確保されることとなる。なお、この場合において、需要側にて温水を使用することがあっても、その量は熱源機１１の加熱で賄える程度の量（貯湯タンク１２内の湯量で充分賄える量）であり、湯切れは発生しないこととなる。

その後、大量に温水が使用される時間帯（例えば午前９時から１０時であって入浴介護が行われる時間帯）においては、混合弁４１が操作されて図９及び図１０に示す運転のいずれか一方又は双方が行われる。

図９に示す運転は、図３及び図６を参照して説明した運転と同様であって、太陽熱集熱ユニット２０の貯湯槽２２に貯湯されている比較的多くの量且つ高温の温水を貯湯タンク１２に供給する運転である。これにより、大量に温水が使用される時間帯において、大量且つ高温の温水を貯湯タンク１２に供給して湯切れの可能性を低減するようにしている。

さらに、図１０に示す運転は、太陽熱集熱ユニット２０の貯湯槽２２に貯湯されている温水を必要量だけ貯湯タンク１２に供給する運転である。この際、混合弁４１の開度が調整されて貯湯槽２２内の温水と水道配管５０からの冷水が混合されて貯湯タンク１２に供給される。このようにすることで、必要な分だけ太陽熱集熱ユニット２０から給湯設備１０に湯水を供給することが可能となり、太陽熱集熱ユニット２０の貯湯槽２２から過剰に熱量を奪うことなく、一層湯切れの可能性を低減するようにしている。

なお、上記の混合弁４１の開度は、熱源機１１の加熱能力を加味して、混合水が予め定められた温度（例えば重要者側が望む給湯温度）となるように調整するなど、種々の制御方法が可能である。

このようにして、第３実施形態に係る太陽熱利用給湯システム３によれば、第２実施形態と同様に、湯切れを起こしてしまう可能性を低減することができ、比較的小さな力で各弁４０を切り替えることができる。

更に、第３実施形態によれば、湯水と冷水とを混合して給湯設備１０の貯湯タンク１２に供給させる機能を有した混合弁４１を備えるため、熱源機１１による加熱が間に合わない状況において、必要となる温度と水量とからなる混合水を給湯設備１０の貯湯タンク１２に供給でき、必要な分だけ太陽熱集熱ユニット２０から湯水を供給することが可能となり、貯湯槽２２から過剰に熱量を奪うことなく、一層湯切れの可能性を低減することができる。

次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態に係る太陽熱利用給湯システム３は第３実施形態のものと同様であるが、構成が一部異なっている。以下、第３実施形態との相違点について説明する。

図１１は、第４実施形態に係る太陽熱利用給湯システム３において、制御部２６０の構成例を示す図である。図１１に示すように、制御部２６０は、親制御基板２６ａと、子制御基板２６ｂとを備え、給湯温度センサ１５及び各種センサ２５ａ〜２５ｄの検出結果に基づいて、混合弁４１を制御する。制御部２６０は、例えば、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）により実現されるものであり、親制御基板２６ａ及び子制御基板２６ｂのそれぞれがユニットとして構成され、バックプレーンを介して接続される。

なお、図１１に示すように、子制御基板２６ｂは、複数構成させることが可能である。また、親制御基板２６ａと、それぞれの子制御基板２６ｂとの各種データは、いわゆるバケツリレー方式で順番に転送されることが可能なものである。

具体的には、制御部２６０は、給水温度センサ２５ａにより検出される水道配管５０からの冷水の給水温度と、給湯温度センサ１５により検出される貯湯タンク１２の湯水の給湯温度と、に基づき、混合弁４１の開度を制御する。

水道配管５０からの冷水の給水温度は、給水温度センサ２５ａにより検出可能である。貯湯タンク１２の湯水の給湯温度は、給湯温度センサ１５により検出可能である。

混合弁４１の開度は、例えば、０〜１８０度の範囲で制御可能であり、１８０度の開度のときが全開となり、０度の開度のときが全閉となる。よって、混合弁４１は、開度が制御されることにより、貯湯タンク１２に水道配管５０からの冷水だけを供給する機能、貯湯タンク１２に貯湯槽２２に貯湯されている湯水を供給する機能、又は貯湯タンク１２に水道配管５０からの冷水と貯湯槽２２に貯湯されている湯水とを混合した混合水を供給する機能とを切り替えることが可能となり、さらに、混合水における冷水と湯水との混合割合を制御する機能を有することとなる。

次に、太陽熱利用給湯システム３の運用時に使用される各種設定値について図１２を用いて説明する。図１２は、第４実施形態に係る太陽熱利用給湯システム３において、各設定値の一例を示す図である。給水温度は、熱源機１１等の設備に依存せず、安定した値であって、設定が容易なものである。給水設定値Ａは、前期間の湯切れの可能性を判断する際に使用される閾値である。すなわち、今回期間に湯切れ解消が必要か否かを判断する際に使用される閾値である。湯切れは、第３実施形態で説明したように、水道配管５０からの冷水の温度がより一層低くなる冬季に発生し易いため、給水設定値Ａは、冬季とみなせる温度が設定されればよい。

前期間給湯設定値Ｂは、前期間に湯切れが発生したかを判断する際に使用される閾値である。すなわち、前期間給湯設定値Ｂは、今回期間に実際に湯切れ解消が必要か否かを判断する際に使用される閾値である。前期間給湯設定値Ｂは、ボイラ設定温度、すなわち、熱源機１１の設定温度と、湯切れ発生温度との間に設定されるものである。熱源機１１の設定温度は、熱源機１１、貯湯タンク１２、ボイラ行き配管１３ａ、ボイラ戻り配管１３ｂ及び第１ポンプ１４ａを考慮して予め設定されるものである。湯切れ発生温度は、近い将来、例えば今回期間のうちに、貯湯タンク１２からの湯水が所定の温度を維持できなくなると予想される温度として予め設定されるものである。

今回期間給湯設定値Ｃは、今回期間に湯切れしているか否かを判断する際に使用される閾値である。今回期間給湯設定値Ｃは、熱源機１１の設定温度と、貯湯タンク１２からの湯水が切れる湯切れ発生温度との間のうち、前期間給湯設定値Ｂより小さい値が設定されるものである。つまり、今回期間給湯設定値Ｃは、今回期間に湯切れしそうな場合、緊急的に給水温度を上げるか否かを判断する際に使用される温度として予め設定されるものである。

なお、上記各種設定値は、運用中、適宜変更が可能である。

次に、制御部２６０が上記で説明した設定値を用いて混合弁４１を制御する一例について図１３を用いて具体的に説明する。図１３は、第４実施形態に係る太陽熱利用給湯システム３の制御例を説明するフローチャートである。

図１３の処理を要約すれば、図１３の処理は、制御部２６０が、水道配管５０からの冷水の給水温度の前期間平均値が給水設定値Ａ以下であるか否か、貯湯タンク１２に貯湯される湯水の給湯温度の前期間最低値が前期間給湯設定値Ｂ以下であるか否か、又は今回期間に給湯温度が今回期間給湯設定値Ｃ以下であるか否か、に基づき、混合弁４１の開度を制御するものである。なお、以降の説明において、前期間が例えば前日であって、今回期間が例えば当日であり、休業設定期間が例えば日曜日である場合について説明する。つまり、１日単位による運用例について説明する。

ステップＳ１１において、異常又は故障があるか否かが判定される。異常又は故障があると判定された場合、ステップＳ２７，Ｓ２８の処理が実行され、処理は終了する。具体的には、混合弁４１が全開にされ、エラー信号が制御部２６０に発信される。

一方、異常又は故障がないと判定された場合、ステップＳ１２に進む。ここで、異常又は故障があるか否かの判定処理は、制御部２６０がイニシャライズ処理を実行する際に行われるものである。

具体的には、制御部２６０は、混合弁４１からゼロ点補正の信号が到来するか否かを判定する。また、制御部２６０は、各種センサ２５ａ〜２５ｄ及び給湯温度センサ１５の検出結果が許容可能範囲内であるか否かを判定する。この際、制御部２６０は、給水温度センサ２５ａ、出口温度センサ２５ｂ、混合温度センサ２５ｃ、及び給湯温度センサ１５が、例えば−２０〜１２０℃の範囲内の値を検出しているか否かを判定する。また、制御部２６０は、流量センサ２５ｄが、例えば０〜５０ｌ／ｍｉｎの範囲内の値を検出しているか否かを判定する。また、制御部２６０は、例えば１週間以上、流量センサ２５ｄが予め設定された流量値以上であるか否かを判定する。

ステップＳ１２において、湯切れ解消運転が開始されたか否かが判定される。湯切れ解消運転が開始された場合、ステップＳ１３に進む。一方、湯切れ解消運転が開始されない場合、ステップＳ２４に進む。なお、ここでの湯切れ解消運転は、手動により開始される強制運転であってもよい。手動により強制的に湯切れ解消運転が操作された場合、湯切れ解消運転が開始される。具体的には、手動により強制的に湯切れ解消運転が操作された場合、制御部２６０にその旨の指令が到来し、湯切れ解消運転が開始される。よって、制御部２６０は、湯切れ解消運転が開始されたか否かを判定することにより、手動により強制的に湯切れ解消運転が操作されたか否かを判定することができる。

ステップＳ１３において、０：００であるか否かが判定される。０：００である場合、ステップＳ１４に進む。一方、０：００でない場合、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１４において、データ収集が開始され、ステップＳ１５に進む。つまり、１日単位での運用が想定され、運用の際のログ情報等が収集される。ログ情報としては、給湯温度センサ１５、給水温度センサ２５ａ、出口温度センサ２５ｂ、混合温度センサ２５ｃ、及び流量センサ２５ｄ等の各種センサの検出結果が蓄積される。

ステップＳ１５において、給水温度の前期間平均値が給水設定値Ａ以下であるか否かが判定される。つまり、まず第１に、湯切れ解消が必要か否かが判定される。

給水温度の前期間平均値が給水設定値Ａ以下である場合、ステップＳ１６に進む。一方
、給水温度の前期間平均値が給水設定値Ａより大きい場合、ステップＳ２１に進む。つまり、給水温度の前期間平均値が給水設定値Ａ以下であれば、湯切れの可能性がある、例えば冬期であると判断される。この場合、湯切れ解消運転が必要であるため、湯切れ解消運転に関する処理が実行される。

ステップＳ１６において、給湯温度の前期間最低値が前期間給湯設定値Ｂ以下であるか否かが判定される。給湯温度は、上記で説明したように、貯湯タンク１２の湯水の温度であって、給湯温度センサ１５により検出されるものである。つまり、貯湯タンク１２の湯水が前期間給湯設定値Ｂ以下であるか否かが判定されることにより、前期間に湯切れしていたか否かが判定される。

給湯温度の前期間最低値が前期間給湯設定値Ｂ以下である場合、ステップＳ１８に進む。一方、給湯温度の前期間最低値が前期間給湯設定値Ｂより大きい場合、ステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７において、前期間が休業設定期間であるか否かが判定される。つまり、ステップＳ１６において、給湯温度の前期間最低値が前期間給湯設定値Ｂ以下であれば、前期間に湯切れしていたと判定され、ステップＳ１８以降の処理が実施されるが、給湯温度の前期間最低値が前期間給湯設定値Ｂより大きければ、前期間に湯切れしていないと判定される。よって、ステップＳ１７では、前期間に湯切れしていない理由が、休業設定期間に起因するか否かが判定される。もし、前期間が休業設定期間であれば、湯切れ解消運転が必要になると判定される。

ステップＳ１７において、前期間が休業設定期間である場合、ステップＳ１８に進む。一方、前期間が休業設定期間でない場合、ステップＳ２１に進む。

ステップＳ１８において、今回期間に給湯温度（特に現在の給湯温度）が今回期間給湯設定値Ｃ以下であるか否かが判定される。ここでは、今回期間に、すなわち、現在湯切れする可能性があるか否かが判定される。現在湯切れする可能性があると判定されれば、後述するように、混合水を貯湯タンク１２に供給する。また、現在湯切れする可能性がないと判定されれば、後述するように、集熱ユニット２１による蓄熱を継続する。

ステップＳ１８において、今回期間に給湯温度が今回期間給湯設定値Ｃ以下であると判定された場合、ステップＳ２３に進む。一方、今回期間に給湯温度が今回期間給湯設定値Ｃより大きいと判定された場合、ステップＳ１９に進む。

つまり、現在の給湯温度が今回期間給湯設定値Ｃより大きければ、現在湯切れする可能性がないため、集熱ユニット２１による蓄熱を継続させ、水道配管５０からの冷水を貯湯タンク１２に供給し、ステップＳ２０に進む。このときの湯水の流れは上記で説明した図８と同様である。

一方、現在の給湯温度が今回期間給湯設定値Ｃ以下であれば、現在湯切れする可能性があるため、ステップＳ２３において混合水を貯湯タンク１２に供給し、ステップＳ２０に進む。このときの湯水の流れは上記で説明した図１０と同様である。

次に、ステップＳ１５において、給水温度の前期間平均値が給水設定値Ａより大きい場合、すなわち、湯切れ解消運転が必要でない場合について説明する。

ステップＳ２１において、今回期間に給湯温度（特に現在の給湯温度）が今回期間給湯設定値Ｃ以下であるか否かが判定される。ここでは、今回期間に、すなわち、現在湯切れする可能性があるか否かが判定される。現在湯切れする可能性があると判定されれば、後述するように、給水設定値Ａを上げる。また、現在湯切れする可能性がないと判定されれば、後述するように、給水負荷に応じ、温水を貯湯タンク１２に供給する。

ステップＳ２１において、今回期間に給湯温度が今回期間給湯設定値Ｃ以下であると判定された場合、ステップＳ２２に進む。一方、今回期間に給湯温度が今回期間給湯設定値Ｃより大きいと判定された場合、ステップＳ２４に進む。

つまり、現在の給湯温度が今回期間給湯設定値Ｃより大きければ、現在湯切れする可能性がない。そこで、給水負荷に応じて温水を貯湯タンク１２に供給するため、ステップＳ２４に進む。このときの湯水の流れは上記で説明した図９と同様である。

ここで、ステップＳ２２における給水設定値Ａを上げる処理について説明する。給水設定値Ａを上げる場合、給水設定値Ａを例えばプラス１℃上げる。これにより、湯切れ解消運転の開始条件が成立していないにもかかわらず、給湯温度が低下した場合、その時点の給水設定値Ａを上げることができる。

より具体的には、湯切れ解消運転の開始条件である第１条件（ステップＳ１５；ＹＥＳ）が成立していないにもかかわらず、給湯温度が低下する要因は、湯切れ解消運転の開始条件である第１条件の判定閾値として使用される給水設定値Ａが使用環境に適したものではないことが想定される。よって、予め設定されている給水設定値Ａは誤り値である可能性がある。そこで、このような場合には、ステップＳ１５の処理の判定閾値である給水設定値Ａを上げ、給水設定値Ａを訂正する。これにより、第１条件（ステップＳ１５；ＹＥＳ）と判定される可能性が上がるため、湯切れ解消運転の開始条件を緩和することができる。

次に、ステップＳ１５でＹＥＳとなり、ステップＳ２１でＹＥＳとなり、ステップＳ２２を経て、ステップＳ２３で混合水を供給する処理を行う理由について説明する。ステップＳ１５ＹＥＳ、ステップＳ２１ＹＥＳ、ステップＳ２２、及びステップＳ２３と処理が進んだ場合、現在湯切れする可能性があるにもかかわらず、混合水が貯湯タンク１２に供給される。よって、瞬間的にはさらに湯切れに向かう恐れがある。

しかし、現在湯切れする可能性がある状況下において、混合水を供給すれば、貯湯槽２２に貯湯されている湯水をそのまま貯湯タンク１２に供給することはなく、貯湯槽２２に貯湯されている湯水に水道配管５０からの冷水を混合した混合水が貯湯タンク１２に供給される。よって、太陽熱集熱ユニット２０は、集熱ユニット２１を利用して貯湯槽２２に湯水を貯湯しつつ、給湯設備１０に混合水を供給することができる。したがって、例えば、翌日又は翌々日以降には貯湯槽２２に大量且つ高温の湯水を貯湯することに寄与できる。この結果、翌日又は翌々日以降には貯湯槽２２の大量且つ高温の湯水を貯湯タンク１２に供給することができる。

また、水道配管５０からの冷水が冷たくないにもかかわらず湯切れが生じる場合とは、そもそも貯湯槽２２に貯湯されている湯水が不足している場合とも言える。この場合、貯湯槽２２から供給できる湯水の量は限定されるため、混合水を貯湯タンク１２に供給しても、貯湯槽２２の湯水を貯湯タンク１２に供給する場合と比べ、それほどの差異は生じない。

次に、ステップＳ２０、Ｓ２５、及びＳ２６の処理について説明する。ステップＳ２０の処理は、ステップＳ１０、Ｓ２３、又はＳ２４の処理が実行された場合に行われる。ステップＳ２０においては、２３：５９になったか否かが判定される。これにより、１日単位の運用が可能となる。２３：５９となった場合、ステップＳ２５、Ｓ２６の処理が実行される。具体的には、データ収集が終了され、今回期間データが前期間データとして格納される。一方、２３：５９となっていない場合、まだ１日が終了していないため、ステップＳ１１に戻り、上記各ステップの処理が繰り返し実行される。

なお、上記で説明したステップＳ１５による第１条件（ステップＳ１５；ＹＥＳ）が成立する場合、給水設定値Ａを上げる更新処理を行い、次回以降は上げた給水設定値Ａで第１条件を判断することが好ましい。すなわち、給水設定値Ａ＋α（ただし、αは０より大きい数値）を新たな給水設定値Ａに設定することにより、水道配管５０からの冷水の給水温度の前期間平均値が給水設定値Ａ以下となり、湯切れ解消運転の開始条件である第１条件（ステップＳ１５；ＹＥＳ）が成立し、湯切れ解消運転が開始された後、湯切れ解消運転の停止条件は厳しくなる。具体的には、水道配管５０からの冷水の給水温度の前期間平均値が給水設定値Ａ以下となり、湯切れ解消運転の開始条件である第１条件（ステップＳ１５；ＹＥＳ）が成立した後、湯切れ解消運転が開始された場合、更新前の第１条件（ステップＳ１５；ＹＥＳ）が成立しても更新後の第１条件（ステップＳ１５；ＹＥＳ）が成立しない場合、水道配管５０からの冷水の給水温度の前期間平均値が給水設定値Ａ以下となり、湯切れ解消運転を継続することができるため、湯切れの発生を確実に防ぐことができる。

また、上記で説明したステップＳ１６による第２条件（ステップＳ１６；ＹＥＳ）が成立する場合、前期間給湯設定値Ｂを上げる更新処理を行い、次回以降は上げた前期間給湯設定値Ｂで第２条件を判断することが好ましい。すなわち、前期間給湯設定値Ｂ＋β（ただし、βは０より大きい数値）を新たな前期間給湯設定値Ｂに設定することにより、給湯温度の前期間最低値が前期間給湯設定値Ｂ以下となり、実際に湯切れ解消運転が必要と判定された後、実際に湯切れ解消運転が必要でないと判定される第２条件（ステップＳ１６；ＹＥＳ）は厳しくなる。具体的には、実際に湯切れ解消運転が必要と判定された後、湯切れ解消運転が開始された場合、更新前の第２条件（ステップＳ１６；ＹＥＳ）が成立しても更新後の第２条件（ステップＳ１６；ＹＥＳ）が成立しない場合、給湯温度の前期間最低値が前期間給湯設定値Ｂ以下となり、湯切れ解消運転を継続することができるため、湯切れの発生を確実に防ぐことができる。

このようにして、第４実施形態に係る太陽熱利用給湯システム３によれば、第３実施形態と同様に、湯切れを起こしてしまう可能性を低減することができる。

また、第４実施形態によれば、１日単位で運転することにより、太陽熱利用給湯システム３の利用者が大量に湯水を使用する時間帯が異なる場合であっても、冷水の供給、湯水の供給、又は混合水の供給を動的に切り替えることができるため、湯切れを起こしてしまう可能性を確実に低減することができる。

また、第４実施形態のように、１日単位で運転することにより、検出データを平均化することができるので、ノイズによる誤作動を防止することができる。例えば、第２ポンプ１４ｂが停止後に再び稼働し始めた場合、給湯温度センサ１５は誤って外気温度を検出する恐れがあるが、一日単位でデータを平均化すれば、そのようなノイズを除去することができる。各種センサ２５ａ〜２５ｄについても同様である。

次に、本発明の第５実施形態について説明する。第５実施形態に係る太陽熱利用給湯システム３のうち、第１〜４実施形態と同一の構成については同一の符号を付記し、その説明については省略する。

図１４は、第５実施形態に係る太陽熱利用給湯システム３の制御例を説明するフローチャートである。図１４において、ステップＳ４１〜Ｓ４４、Ｓ４８〜Ｓ５２、Ｓ５７〜Ｓ５９の処理は、図１３のステップＳ１１〜Ｓ１４、Ｓ１９、Ｓ２０、Ｓ２３〜Ｓ２８の処理と同様であるので、その説明については省略する。なお、図１４においては、図１３のステップＳ２２の処理である給水設定値Ａが上がる処理は実行されない。

ステップＳ４５において、日付が冬期の設定日であるか否かが判定される。日付が冬期の設定日であると判定される場合、ステップＳ４６に進む。一方、日付が冬期の設定日でないと判定される場合、ステップＳ５３に進む。ここで、冬期の設定日は、太陽熱利用給湯システム３が設置される地域が冬期に対応する期間の日付が設定される。

ステップＳ４６において、一定期間に給湯温度が前期間給湯設定値Ｂ以下になったか否かが判定される。一定期間に給湯温度が前期間給湯設定値Ｂ以下になったと判定された場合、ステップＳ４７に進む。一方、一定期間に給湯温度が前期間給湯設定値Ｂより大きかったと判定された場合、ステップＳ５３に進む。ここで、一定期間とは例えば１週間であり、１週間に少なくとも１回、給湯温度が前期間給湯設定値Ｂ以下になったか否かが判定される。

ステップＳ４７において、今回期間に給湯温度が前期間給湯設定値Ｂ以下となるか否かが判定される。今回期間に給湯温度が前期間給湯設定値Ｂ以下となると判定される場合、ステップＳ５２に進み、混合水が貯湯タンク１２に供給される。一方、今回期間に給湯温度が前期間給湯設定値Ｂより大きくなると判定される場合、ステップＳ４８に進み、冷水が貯湯タンク１２に供給される。

ステップＳ５３において、今回期間に給湯温度が今回期間給湯設定値Ｃ以下となるか否かが判定される。今回期間に給湯温度が今回期間給湯設定値Ｃ以下となると判定された場合、ステップＳ５４に進む。一方、今回期間に給湯温度が今回期間給湯設定値Ｃより大きくなると判定された場合、ステップＳ５６に進む。

ステップＳ５４において、湯水供給停止期間をカウント中であるか否かが判定される。湯水供給停止期間をカウント中であると判定される場合、ステップＳ４７に進む。一方、湯水供給停止期間をカウント中でないと判定される場合、ステップＳ５５に進む。ここで、湯水供給停止期間とは、ステップＳ５７における湯水を貯湯タンク１２に供給させる処理を停止させる期間であって、例えば３日間が設定される。

ステップＳ５５において、湯水供給停止期間のカウントが開始される。これにより、今回期間に、少なくとも１回、給湯温度が今回期間給湯設定値Ｃ以下となると判定された場合、湯水供給停止期間のカウントが開始される。

ステップＳ５６において、湯水供給停止期間がカウント中であるか否かが判定される。湯水供給停止期間がカウント中であると判定される場合、ステップＳ４７に進む。一方、湯水供給停止期間がカウント中でないと判定される場合、ステップＳ５７に進み、貯湯槽２２に貯湯されている湯水が貯湯タンク１２に供給される。これにより、一度でも給湯温度が今回期間給湯設定値Ｃ以下となれば、湯水供給停止期間、貯湯槽２２に貯湯されている湯水が貯湯タンク１２に供給されることはない。

このようにして、第５実施形態に係る太陽熱利用給湯システム３によれば、第３，４実施形態と同様に、湯切れを起こしてしまう可能性を低減することができる。

また、第５実施形態によれば、冬期であるか否かの判定が、給水温度を検知することなく行うことができるため、より簡易で低コストに太陽熱利用給湯システム３を実現することができる。

また、第５実施形態によれば、給湯温度の前期間最低値と、前期間給湯設定値Ｂとを比較するのではなく、一定期間、給湯温度と、前期間給湯設定値Ｂとを比較するため、一定期間にわたる給湯温度の変動に基づく制御を行うことができる。特に、過去１週間のうち１回でも前期間給湯設定値Ｂ以下となったか否かを判定することにより、現在において、より確実に湯切れの発生を防ぐことができる。

また、第５実施形態によれば、今回期間に給湯温度が今回期間給湯設定値Ｃ以下となる場合、湯水供給停止期間、湯水のみを供給させる運転は行わないため、この間、貯湯槽２２に湯水を優先的に貯湯することができる。特に、今回期間に給湯温度が今回期間給湯設定値Ｃ以下となる場合、３日間、湯水を供給させる運転は行わせないことにより、貯湯槽２２に湯水を貯湯することを優先させるため、それ以後、特に顕著に湯切れの発生を防ぐことができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、可能な範囲で各実施形態に記載の技術を組み合わせてもよい。

例えば、第１及び第２実施形態に係る太陽熱利用給湯システム１，２は、切替弁４０を備えているが、これに限らず、混合弁４１を備えていてもよい。また、第３実施形態では混合弁４１を各太陽熱集熱ユニット２０内に備えているが、第１実施形態と同様に、集合配管３１の集合部３１ｂ上に１つだけ備え、複数の太陽熱集熱ユニット２０の制御基板２６のうち、いずれか１つによって混合弁４１の開度が調整されるようになっていてもよい。

また、本実施形態において太陽熱集熱ユニット２０は、熱媒を循環させる方式のものに限らず、湯水を循環させる方式のものであってもよい。

また、第３実施形態においては、大量に温水が使用される時間帯に図１０に示す運転のみが行われ、図９に示す運転については冬季以外など湯切れが発生しない季節の全時間帯において燃料費削減を目的として行われるようになっていてもよい。

さらに、第１及び第２実施形態においても、冬季以外など湯切れが発生しない季節においては、図３及び図６に示す運転が行われることなく、常時、図２及び図５に示す運転が行われるようになっていてもよい。

加えて、第３実施形態においては、湯切れの可能性の判断をカレンダー情報や外気温度などにより行ってもよい。すなわち、カレンダー情報や外気温度などにより湯切れが発生し易い冬季を判断することで、湯切れの可能性を判断するようにしてもよい。

また、第４，５実施形態においては、１日単位で運用する一例について説明したが運転する運用単位は限定されるものではない。例えば、特定日の特定の時間帯だけ大量に湯水が使用されることが予めわかっていれば、その特定日の特定の時間帯に上記制御が実施されることにより、効率よくシステムを運用することができる。具体的には、ステップＳ１３における時間条件と、ステップＳ２０における時間条件とを適宜変更すればよい。より具体的には、ステップＳ１３における時間条件を例えば２月１日の１４：００に設定し、ステップＳ２０における時間条件を例えば２月１日の２０：００に設定すれば、２月１日の１４：００〜２０：００の間、上記制御が実行される。これにより、特定日の特定の時間帯だけ上記制御を実行することができる。

さらに、上記の場合には、前期間を前日の１４：００〜前日の２０：００に設定し、今回期間を当日の１４：００〜２０：００に設定すればよい。また、午前中が休業であり、午後から営業を開始する場合、休業設定期間を午前中に設定すればよい。このように、前期間、今回期間、及び休業設定期間は、任意に設定可能な期間である。

また、上記において、出口温度センサ２５ｂは、貯湯槽２２の出口側に設定されているが、これに限定されず、例えば、貯湯槽２２の筐体上側に設置されてもよい。このように、出口温度センサ２５ｂは、貯湯槽２２の湯水の温度を検出できる箇所であれば特にその設置場所は限定されない。

なお、上記で説明したステップＳ１５の処理では、給水温度による判定処理が最初に行われる一例を説明したが特にこれに限定せず、ステップＳ１６における給湯温度による判定処理が最初に行われてもよく、ステップＳ２１における給湯温度による判定処理が最初に行われてもよい。つまり、ステップＳ１５における給水温度の前期間平均値の判定処理、ステップＳ１６における給湯温度の前期間最低値の判定処理、及びステップＳ２１における今回期間の給湯温度の判定処理において、その判定処理の順番は特に限定されない。

また、上記で説明したステップＳ１５の処理では、給水温度による判定処理について説明したが、予めスケジューリングされた日付による判定処理であってもよい。

また、上記で説明したステップＳ２２の処理では給水設定値Ａをプラス１℃上げる一例について説明したが、上げる温度は上記に限定されない。例えば、使用環境に応じて上げる温度を変更してもよい。具体的には、通常上げる温度をデフォルト値とすると、冬期のうち、最低気温が例年より低い時期には給水設定値Ａをデフォルト値よりも２℃上げ、冬期のうち、最低気温が例年通りの時期には給水設定値Ａをデフォルト値に上げてもよい。また、寒冷地では給水設定値Ａをデフォルト値よりも４℃上げ、寒冷地以外ではデフォルト値に上げてもよく、給水設定値Ａに加算される数値は限定されない。

１〜３ ：太陽熱利用給湯システム
１０ ：給湯設備
１１ ：熱源機
１２ ：貯湯タンク（第１貯湯槽）
１３ａ ：ボイラ行き配管
１３ｂ ：ボイラ戻り配管
１３ｃ ：給湯行き配管
１３ｄ ：給湯戻り配管
１４ａ，１４ｂ ：ポンプ
１５ ：給湯温度センサ
２０ ：太陽熱集熱ユニット
２１ ：集熱ユニット
２１ａ ：集熱パネル
２１ｂ ：熱交換器
２１ｃ ：循環配管
２１ｄ ：ポンプ
２２ ：貯湯槽（第２貯湯槽）
２３ ：冷水導入配管
２４ ：個別出湯配管
２５ａ ：給水温度センサ
２５ｂ ：出口温度センサ
２５ｃ ：混合温度センサ
２５ｄ ：流量センサ
２６ ：制御基板
２６ａ ：親制御基板
２６ｂ ：子制御基板
３１ ：集合配管
３１ａ ：分岐部
３１ｂ ：集合部
３２ ：冷水管
４０ ：切替弁
４１ ：混合弁
５０ ：水道配管
２６０ ：制御部

Claims (7)

1. 熱源機と、前記熱源機によって加熱された湯水を蓄える第１貯湯槽と、を有し、前記第１貯湯槽に蓄えられている湯水を需要者に供給する給湯設備と、
   太陽熱を利用して冷水を加熱する集熱ユニットと、前記集熱ユニットによって加熱された湯水を貯湯する第２貯湯槽と、を有した太陽熱集熱ユニットと、
   前記太陽熱集熱ユニットの前記第２貯湯槽に貯湯される湯水と水道配管からの冷水とのいずれか一方を前記給湯設備の前記第１貯湯槽に供給させる切替弁と、
   を備えることを特徴とする太陽熱利用給湯システム。
2. 前記太陽熱集熱ユニットを複数備え、それぞれの前記太陽熱集熱ユニットは、前記第２貯湯槽に貯湯される湯水を出湯するための個別出湯配管を有し、
   複数の前記個別出湯配管に接続される複数の分岐部と、前記複数の分岐部にて導入した湯水を集合させる集合部とを有し、前記集合部が前記給湯設備の前記第１貯湯槽に接続される集合配管をさらに備え、
   前記切替弁は、前記集合配管の集合部上に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の太陽熱利用給湯システム。
3. 前記太陽熱集熱ユニットを複数備え、それぞれの前記太陽熱集熱ユニットは、前記第２貯湯槽に貯湯される湯水を出湯するための個別出湯配管を有し、
   複数の前記個別出湯配管に接続される複数の分岐部と、前記複数の分岐部にて導入した湯水を集合させる集合部とを有し、前記集合部が前記給湯設備の前記第１貯湯槽に接続される集合配管をさらに備え、
   前記切替弁は、各個別出湯配管上にそれぞれ設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の太陽熱利用給湯システム。
4. 前記切替弁は、前記太陽熱集熱ユニットの前記第２貯湯槽に貯湯される湯水と水道配管からの冷水とのいずれか一方を前記給湯設備の前記第１貯湯槽に供給させる機能と、当該湯水と当該冷水とを混合して前記給湯設備の前記第１貯湯槽に供給させる機能と、を有した混合弁である
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の太陽熱利用給湯システム。
5. 日付が冬期の設定日であるか否か、一定期間に前記第１貯湯槽に貯湯されている湯水の給湯温度が前期間給湯設定値以下になったか否か、又は今回期間に前記第１貯湯槽に貯湯される湯水の給湯温度が今回期間給湯設定値以下となるか否か、に基づき、前記混合弁の開度を制御する制御部
   をさらに備える
   ことを特徴とする請求項４に記載の太陽熱利用給湯システム。
6. 前記制御部は、
   前記日付が前記冬期の設定日であり、前記一定期間として過去１週間に、少なくとも１回、前記第１貯湯槽に貯湯されている湯水の給湯温度が前期間給湯設定値以下となり、前記今回期間に、前記第１貯湯槽に貯湯される湯水の給湯温度が前記前期間給湯設定値以下となる場合、又は前記日付が前記冬期の設定日でなく、前記今回期間に、前記第１貯湯槽に貯湯される湯水の給湯温度が前記今回期間給湯設定値以下となり、前記今回期間に、前記第１貯湯槽に貯湯される湯水の給湯温度が前記前期間給湯設定値以下となる場合、前記第２貯湯槽に貯湯される湯水と前記水道配管からの冷水とを混合した混合水を前記第１貯湯槽に供給させる
   ことを特徴とする請求項５に記載の太陽熱利用給湯システム。
7. 前記制御部は、
   前記今回期間に、前記第１貯湯槽に貯湯される湯水の給湯温度が前記今回期間給湯設定値以下となる場合、湯水供給停止期間を開始させ、
   前記湯水供給停止期間として３日間において、前記日付が前記冬期の設定でなく、前記今回期間に前記第１貯湯槽に貯湯される湯水の給湯温度が前記今回期間給湯設定値より大きい場合、前記混合水及び前記冷水の何れか一方を供給させる
   ことを特徴とする請求項６に記載の太陽熱利用給湯システム。

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