【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、太陽熱を利用して給湯を行う太陽熱給湯設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来の太陽熱給湯設備の一例を示すシステム図である。
【０００３】
図中、太陽熱温水器１０に水を供給するための給水管１１が、太陽熱温水器１０の給水口１０ａに接続され、また太陽熱温水器１０から湯を取り出すための給湯管１２が、太陽熱温水器１０の給湯口１０ｂに接続されている。給水管１１には、太陽熱温水器１０よりも低位の位置に減圧弁１３が取り付けられている。
【０００４】
また減圧弁１３の２次側には、太陽熱温水器１０よりも低位の位置で給水管１１と給湯管１２を連通させる連通管１４が設けられ、連通管１４と給湯管１２の連結部には、ミキシングバルブ（湯水混合栓）１５が設けられている。連通管１４と給水管１１の連結部１１ａと、太陽熱温水器１０との間の給水管１１には、減圧弁１３から太陽熱温水器１０への流れを許容し、逆方向の流れを防止する第１の逆止弁１６が設けられている。連通管１４には、給水管１１から給湯管１２への流れを許容し、逆方向の流れを防止する第２の逆止弁１７が設けられている。またミキシングバルブ１５の出口１５ａには、混合水が出ていく方向の流れを許容し、逆方向の流れを防止する第３の逆止弁１８が設けられている。さらに太陽熱温水器１０の出湯口１０ｂには、圧力逃し弁１９が取り付けられてなり、圧力逃し弁１９には、排水用パイプ（図示せず）が連結されており、湯を屋根面に沿って流すようになっている。
【０００５】
この圧力逃し弁１９の設定圧力は、減圧弁１３の設定圧力よりも高くされ、例えば圧力逃し弁１９の設定圧力が、０．９５ｋｇ／ｃｍ2 、減圧弁１３の設定圧力が０．８ｋｇ／ｃｍ2 とされる。
【０００６】
このような太陽熱温水器１０に供給された水は、太陽熱で温められて温度が上がると膨張し、太陽熱温水器１０内の水圧が上昇することになるが、水圧が太陽熱温水器１０の出湯口１０ｂに設けられた圧力逃し弁１９の設定圧力に達すると、圧力逃し弁１９から排水用パイプを経て湯が外部に排出され、太陽熱温水器１０内の圧力を低下させる。つまり太陽熱温水器１０内の圧力は、圧力逃し弁１９の設定圧力を越えないようになっている。
【０００７】
このような太陽熱給湯設備においては、水道水が減圧弁１３から給水管１１を通り、太陽熱温水器１０に供給された後、給湯管１２と連通管１４に満たされる。この状態で、日中、一定時間汲み置かれると、太陽熱温水器１０内の水が、太陽熱で加熱されて湯になり、給湯管１２からミキシングバルブ１５の湯口１５ｂ、出口１５ａ、第３の逆止弁１８を経て外部に取り出される。
【０００８】
このとき太陽熱温水器１０から出ていく湯と同量の水が、給水管１１から太陽熱温水器１０に供給される。また減圧弁１３を通った水は、ミキシングバルブ１５の水口１５ｃにも入り、ミキシングバルブ１５内で湯と水が混合されて設定温度の湯が出口１５ａから出ていくことになる。こうして取り出された湯は、直接給湯利用されたり、あるいは雨や雪等で太陽熱温水器１０内の湯が低い時に、ガス、石油給湯機器で追い焚きしてから給湯利用される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで従来から太陽熱温水器は、１ｋｇ／ｃｍ2 以下の圧力で使用されており、例えば上記の太陽熱給湯設備の場合には、太陽熱温水器内の圧力は、圧力逃し弁の設定圧力である０．９５ｋｇ／ｃｍ2 を越えることはない。
【００１０】
しかしながら近年、直圧式のガス・石油給湯機器が普及し、また２階での給湯利用あるいは多箇所での同時給湯利用が増えつつあり、これに伴い太陽熱温水器の給湯圧力を高くしなければ十分に機能しなくなってきた。
【００１１】
すなわち圧力が１ｋｇ／ｃｍ2 以下の太陽熱温水器を、直圧式のガス・石油給湯機器に接続すると、台所で湯の出が悪くなったり、シャワーからの湯の出が悪くなるという支障が生じる。
【００１２】
このような事情から太陽熱温水器を１ｋｇ／ｃｍ2 以上の圧力で使うことが望まれているが、このような高い圧力で太陽熱給湯設備を使用すると、湯温が１００℃を越えることがあり、その結果、構成部材の劣化を招きやすくなるという問題が生じる。
【００１３】
例えば図２の太陽熱給湯設備の減圧弁１３の設定圧力を２．５ｋｇ／ｃｍ2 、圧力逃し弁１９の設定圧力を３ｋｇ／ｃｍ2 として、貯湯量２４０リットル、有効集熱面積２．７３ｍ2 の真空ガラス管式の太陽熱温水器を用い、夏期の晴天日の朝に太陽熱温水器１０内に約３０℃の水道水を供給し、１日中湯を全く使わずに放置すると、太陽熱温水器１０内の湯の最高到達温度は、約８４℃となる。このまま湯を全く使わずに、翌日に持ち越すと、夜間の自然冷却によって翌朝の湯温は、約６０℃になるが、再び翌日が晴天であり、日中全く湯を使わなければ、太陽熱温水器１０内の湯の最高到達温度は、約１１３℃となる。同様にして、３日目も湯を全く使わずに放置すると、太陽熱温水器１０内の湯の最高到達温度は、約１３０℃にもなる。
【００１４】
このように太陽熱温水器１０の性能が良ければ、晴天日が続く時に、湯を全く使わずに放置すると、太陽熱温水器１０内の湯の最高到達温度は、圧力逃し弁１９の設定圧力が飽和蒸気圧になる温度まで上昇することがある。
【００１５】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、太陽熱温水器の圧力を１ｋｇ／ｃｍ2 以上にしても、太陽熱温水器内の湯温が１００℃を越えることがない太陽熱給湯設備を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の太陽熱給湯設備は、太陽熱を利用して水を温める太陽熱温水器と、太陽熱温水器の給水口に接続して太陽熱温水器に給水するための給水管と、太陽熱温水器の出湯口に接続して太陽熱温水器から湯を取り出すための給湯管とを備えた太陽熱給湯設備であって、上記太陽熱温水器よりも低位の位置で給水管に減圧弁を設け、減圧弁の２次側で、且つ、太陽熱温水器よりも低位の位置に給水管と給湯管を連通させる第１の連通管を設け、第１の連通管と給湯管の連結部にミキシングバルブを設け、第１の連通管よりも太陽熱温水器側で、且つ、太陽熱温水器よりも低位の位置に給水管と給湯管を連通させる第２の連通管を設け、第２の連通管にポンプと第１の温圧弁と第１の流量スイッチを設け、ミキシングバルブの混合水の出口に第２の流量スイッチを設け、太陽熱温水器の出湯口に第２の温圧弁と、太陽熱温水器の湯温を検出してポンプの作動を制御する温度センサーを設け、減圧弁の設定圧力を第１の温圧弁および第２の温圧弁の設定圧力よりも低くし、且つ、第１の温圧弁の設定圧力を第２の温圧弁の設定圧力よりも低くし、ポンプを起動させる温度センサーの設定温度を第１の温圧弁および第２の温圧弁の設定温度よりも低くし、且つ、第１の温圧弁の設定温度を第２の温圧弁の設定温度よりも低くし、第１の流量スイッチと第２の流量スイッチでポンプの作動を制御することを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、第１の連通管と給水管の連結部と、第２の連通管と給水管の連結部の間の給水管に、減圧弁から太陽熱温水器への流れを許容し、逆方向への流れを防止する第１の逆止弁を設け、第２の連通管に給湯管から給水管への流れを許容し、逆方向への流れを防止する第２の逆止弁を設け、ミキシングバルブの出口付近の給湯管に混合水が出ていく方向の流れを許容し、逆方向への流れを防止する第３の逆止弁を設けてなることを特徴とする。
【００１８】
さらに本発明は、第３の逆止弁の２次側に排水用バルブを設けてなることを特徴とし、減圧弁の１次側の給水管にストレーナを設けてなることを特徴とし、ポンプを起動させる温度センサーの設定温度を７０℃以上、９０℃以下とすることを特徴とする。
【００１９】
【作用】
本発明の太陽熱給湯設備においては、太陽熱温水器を１ｋｇ／ｃｍ2 以上の圧力で使用しても、夏期の晴天日に２日間以上、湯を全く使わずに放置し、太陽熱温水器内の湯の温度が上昇して、ポンプの起動する温度に達すると、ポンプが作動し、太陽熱温水器内の湯が、給湯管から第２の連通管を経て給水管へと循環する間に冷却される。
【００２０】
しかしながら太陽熱温水器の設置条件、例えば給水管や給湯管の長さが短い場合や、給水管・給湯管に厚肉の断熱材が巻かれ、冷却能力が小さいという条件下では、湯が循環しても徐々に太陽熱温水器内の湯温が上昇することがあるが、その湯温が、第１の温圧弁の設定温度に達すると、第１の温圧弁から湯が排出され、その排出量と同量の水が新たに減圧弁から給水管を経て太陽熱温水器に供給され、湯と混合され湯温を下げることになる。第１の温圧弁は、太陽熱温水器よりも低位の位置に設置され、通常はこれに排水用パイプを連結することによって地面に近いところで、安全に湯を排出させるようにする。
【００２１】
また万一、停電やポンプの故障等で循環機能が働かないときは、太陽熱温水器内の湯温は、太陽熱温水器の出湯口に設けた第２の温圧弁の設定温度まで上昇することになるが、この時にも第２の温圧弁から湯が排出され、その排出量と同量の水が新たに減圧弁から給水管を経て太陽熱温水器に供給され、湯と混合され湯温を下げることになる。すなわち本発明の太陽熱給湯設備では、通常、第１の温圧弁が作動して設定温度以下に湯温を保持するが、第２の温圧弁は、安全対策上、万一の場合を考えて設けられている。
【００２２】
また本発明では、第２の連通管に第１の流量スイッチを設けており、これによってポンプの作動中に水が循環しない時には、ポンプを停止するようにしている。すなわち太陽熱給湯設備を長期間に亙って使用すると、ポンプがゴミ咬みしたり、給水管、給湯管および第２の連通管の内部が錆やゴミ等で閉塞することがあり、このような状態でポンプが作動し続けると、故障する虞れがあるが、第１の流量スイッチが作動することによって、ポンプの故障を防止でき、循環に異常があることを検知できる。
【００２３】
さらに本発明では、ミキシングバルブの混合水の出口に第２の流量スイッチを設けており、これによって風呂や台所等で湯が使われる時には、ポンプを停止するようにしている。すなわち風呂や台所等で湯が使われる時、太陽熱温水器に新たに水が流入し、太陽熱温水器内の湯が１００℃以上になるまで上昇することはないため、ポンプを作動させる必要はないからである。しかもポンプで水を循環させると、湯がミキシングバルブ側とポンプ側に２分割され、風呂や台所等への給湯量が減るため好ましくない。
【００２４】
本発明の太陽熱給湯設備において、第１の連通管と給水管の連結部と、第２の連通管と給水管の連結部の間の給水管に、減圧弁から太陽熱温水器への流れを許容し、逆方向への流れを防止する第１の逆止弁を設け、第２の連通管に給湯管から給水管への流れを許容し、逆方向への流れを防止する第２の逆止弁を設け、ミキシングバルブの出口付近の給湯管に混合水が出ていく方向の流れを許容し、逆方向への流れを防止する第３の逆止弁を設けると、断水時等の不測の事態が生じたときに、水道の本管側への逆流を防止することができる。
【００２５】
また第３の逆止弁の２次側に排水用バルブを設けると、排水用バルブから手動で太陽熱温水器内の湯を抜いたり、この抜いた湯の温度を測定することによって、ミキシングバルブの設定温度の確認をすることができるため好ましい。
【００２６】
さらに減圧弁の１次側の給水管にストレーナを設けると、水道水中のゴミ等の異物を除去してポンプや温圧弁等の異物咬み事故を防止することができるため好ましい。
【００２７】
尚、本発明の太陽熱給湯設備の第１の温圧弁と第２の温圧弁とは、温度と圧力の安全弁として作用するものであり、温度調整弁と圧力逃し弁を併用することも可能である。
【００２８】
また本発明の太陽熱給湯設備においては、ポンプを起動させる温度センサーの設定温度が低すぎると、折角太陽熱温水器によって得られた熱量を無駄に捨てることになり、また温度センサーの設定温度が高すぎると、第１の温圧弁の設定温度との差がなくなるため、７０℃以上、９０℃以下にすることが望ましい。
【００２９】
さらに本発明の太陽熱給湯設備においては、第２の温圧弁を複数個設置すると、１つの温圧弁が故障しても、他の温圧弁が正常に働くため、安全性が増すことになる。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明の太陽熱給湯設備を実施例に基づいて詳細に説明する。
【００３１】
（実施例１）
図１は、本発明の太陽熱給湯設備を示すシステム図である。尚、図２の太陽熱給湯設備と同じ構成部材については、同一番号を付与した。
【００３２】
太陽熱温水器１０としては、例えば特公平３−５６３８７号に開示されているような内部を真空に保持した透明な長尺円筒状のガラス容器の内部に、外表面に選択吸収膜を被覆形成した円筒状の金属製貯湯容器を同軸状に配置してなる集熱貯湯管を複数本配列したものが使用でき、貯湯量を２４０リットル、有効集熱面積を２．７３ｍ2 とした。
【００３３】
この太陽熱温水器１０は、建物の屋根上に所定の傾斜角をもって設置され、給水管１１が太陽熱温水器１０の給水口１０ａに接続され、また給湯管１２が太陽熱温水器１０の出湯口１０ｂに接続されている。給水管１１には、太陽熱温水器１０よりも低位の位置（地面近く）に減圧弁１３が取り付けられ、減圧弁１３の１次側には、ストレーナ２０が設けられ、ストレーナ２０の１次側の給水管１１は、水道の元栓に接続されている。
【００３４】
減圧弁１３の２次側のすぐ近くには、給水管１１と給湯管１２を連通させる第１の連通管２１が設けられ、この第１の連通管２１と給湯管１２の連結部には、ミキシングバルブ１５が設けられている。第１の連通管２１よりも太陽熱温水器１０側で、且つ、太陽熱温水器１０よりも低位の位置には、給水管１１と給湯管１２を連通させる第２の連通管２２が設けられ、第２の連通管２２にはポンプ２３と第１の温圧弁２４と第１の流量スイッチ２５が設けられている。さらに第１の温圧弁２４には、排水用パイプ（図示せず）が連結され、湯を地面付近で排出できるようになっている。
【００３５】
太陽熱温水器１０の出湯口１０ｂには、第２の温圧弁２６が設けられていると共に、太陽熱温水器１０内の湯温を検出してポンプ２３の作動を制御する温度センサー２７が挿入されている。第２の温圧弁２６にも、排水用パイプ（図示せず）が連結されており、湯を屋根上に沿って流すようになっている。
【００３６】
第１の連通管２１と給水管１１の連結部１１ａと、第２の連通管２２と給水管１１の連結部１１ｂの間の給水管１１には、減圧弁１３から太陽熱温水器１０への流れを許容し、逆方向の流れを防止する第１の逆止弁２８が設けられ、また第２の連通管２２には、給湯管１２から給水管１１への流れを許容し、逆方向の流れを防止する第２の逆止弁２９が設けられ、ミキシングバルブ１５の出口１５ａ付近の給湯管１２には、第２の流量スイッチ３０とミキシングバルブ１５から混合水が出ていく方向の流れを許容し、逆方向の流れを防止する第３の逆止弁３１が設けられている。また第３の逆止弁３１の２次側の給湯管１２には、排水管３２が連結されており、この排水管３２には、排水用バルブ３３が取り付けられている。尚、第１の流量スイッチ２５と第２の流量スイッチ３０の検出流量は、３．５リットル／分である。
【００３７】
この太陽熱給湯設備の給水管１１と給湯管１２の長さは、各々約１０ｍであり、断熱せずに架橋ポリエチレンパイプで配管してある。またミキシングバルブ１５の設定温度は、給湯用途やガス・石油給湯機器の種類に応じて適宜決められるが、一般には３０〜６５℃に湯温が調整される。
【００３８】
次にこの太陽熱給湯設備の使用例を説明する。
【００３９】
まず減圧弁１３の設定圧力を２．５ｋｇ／ｃｍ2 、第１の温圧弁２４の設定圧力を３．０ｋｇ／ｃｍ2 、第２の温圧弁２６の設定圧力を３．５ｋｇ／ｃｍ2 とした。またポンプ２３を制御する温度センサー２７の設定温度を、８０℃でポンプ２３を起動し、７５℃でポンプ２３を停止するようにした。さらに第１の温圧弁２４の設定温度を９０℃、第２の温圧弁２６の設定温度を９５℃とした。
【００４０】
こうして夏期の晴天日の朝、約３０℃の水道水を減圧弁１３から給水管１１を通して太陽熱温水器１０内に供給し、湯を全く使わずに放置すると、午後には、太陽熱温水器１０内の湯が８０℃になり、温度センサー２７が８０℃を検出し、ポンプ２３が作動した。
【００４１】
ポンプ２３が作動した場合の湯の循環経路は、ポンプ２３→第２の連通管２２→給水管１１→太陽熱温水器１０→給湯管１２→第２の連通管２２→ポンプ２３であり、循環流量は、約８リットル／分とした。そして夕方、太陽熱温水器１０内の湯温が下がり、７５℃になると、再び温度センサー２７が７５℃を検出し、ポンプ２３が停止した。
【００４２】
尚、ポンプ運転中の太陽熱温水器１０内の湯の最高到達温度は、約８１℃であり、またこの日の日射量は、約４８００ｋｃａｌ／ｍ2 ・ｄａｙであった。
【００４３】
そしてこのまま夜間も湯を使わずに放置すると、自然冷却され、翌朝の湯温は約６３℃となった。さらにこのまま湯を使わずに放置すると、正午前に太陽熱温水器１０内の湯温が８０℃となり、温度センサー２７が８０℃を検出し、ポンプ２３が作動した。夕方、太陽熱温水器１０内の湯温が下がり、７５℃になると、再び温度センサー２７が検出してポンプ２３が停止した。
【００４４】
尚、ポンプ運転中の太陽熱温水器１０内の湯の最高到達温度は、約８６℃であり、この日の日射量は約５２００ｋｃａｌ／ｍ2 ・ｄａｙであった。
【００４５】
（実施例２）
給水管１１と給湯管１２の長さを各々５ｍとし、それらの周囲に２０ｍｍの厚みの断熱材を全長に亙って巻き付けた以外は、全て実施例１と同じ構成を有する太陽熱給湯設備を作製した。
【００４６】
そしてポンプ２３を制御する温度センサー２７の設定温度を８５℃で起動、８０℃で停止するように変更し、ポンプ循環したときの冷却能力を小さくし、しかも晴天日の朝に７０℃の湯を太陽熱温水器１０に供給して強制的に第１の温圧弁２４が作動する状況を作り出した。
【００４７】
このような条件下で、日中、湯を全く使わずに放置すると、約２時間後に太陽熱温水器１０内の湯温が８５℃になり、温度センサー２７が検出してポンプ２３が作動したが、循環中にも徐々に湯温が上昇して９０℃になり、第１の温圧弁２４が作動し、排水用パイプを通して湯が排出された。そしてその排出量と同量の水が給水管１１から太陽熱温水器１０内に入り、湯温を低下させた。この日の太陽熱温水器１０内の湯の最高到達温度は、約９０℃であり、日射量は約５０６０ｋｃａｌ／ｍ2 ・ｄａｙであった。
【００４８】
（実施例３）
実施例１と同じ構成を有する太陽熱給湯設備で、停電やポンプ２３の故障を想定してポンプ２３の電源を切り、日中、全く湯を使わずに放置した。すると太陽熱温水器１０内の湯温が８０℃に達しても、ポンプ２３は作動せず、湯温がそのまま上昇し続けた。
【００４９】
ポンプ２３で湯を循環しなければ、第１の温圧弁２４が太陽熱温水器１０内の湯温を検出することができないため、湯温が第１の温圧弁２４の設定温度である９０℃になっても、第１の温圧弁２４は作動しなかった。
【００５０】
そして太陽熱温水器１０内の湯温が９５℃になった時、第２の温圧弁２６が作動し、排水用パイプを通して湯が屋根上に沿って排出され、その排出量と同量の水が給水管１１から太陽熱温水器１０内に入り、湯温を低下させた。この日の太陽熱温水器１０内の湯の最高到達温度は約９５℃であり、日射量は約４９１０ｋｃａｌ／ｍ2 ・ｄａｙであった。
【００５１】
（実施例４）
実施例２と同じ構成を有する太陽熱給湯設備で、日中、湯を全く使わずに放置すると、約２時間後に太陽熱温水器１０内の湯温が８５℃になり、温度センサー２７が検出してポンプ２３が作動した。ポンプ２３が作動し始めてから約１時間後に、台所等での湯の使用を想定して排水用バルブ３３を開放して湯を排出させると、第２の流量スイッチ３０が作動して、ポンプ２３を停止させた。湯を排出している間、ポンプ２３は停止したままであった。この日の太陽熱温水器１０内の湯の最高到達温度は、約９０℃であり、日射量は約５０６０ｋｃａｌ／ｍ2 ・ｄａｙであった。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように本発明の太陽熱給湯設備を使用すると、太陽熱温水器を１ｋｇ／ｃｍ2 以上の圧力で使い、夏期の晴天日２日間以上にわたって湯を使わずに放置しても、ポンプが作動して湯を循環させることによって湯温の上昇を抑えたり、あるいは第１の温圧弁が作動して、高温の湯を外部に排出することができる。
【００５３】
しかも万一、停電時やポンプの故障時等の異常事態が発生しても、第２の温圧弁が作動して高温の湯を外部に排出するため、太陽熱温水器内の湯温は、１００℃以上にはならない。
【００５４】
また本発明では、第１の流量スイッチによって、ポンプの作動中に水が循環しない時には、ポンプを停止するため故障を防止でき、循環に異常があることを検知できる。さらに第２の流量スイッチによって、風呂や台所等で湯が使われる時には、ポンプを停止するようにおり、給湯量の減少を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の太陽熱給湯設備を示すシステム図である。
【図２】従来の太陽熱給湯設備を示すシステム図である。
【符号の説明】
１０ 太陽熱温水器
１１ 給水管
１２ 給湯管
１３ 減圧弁
１５ ミキシングバルブ
２０ ストレーナ
２１ 第１の連通管
２２ 第２の連通管
２３ ポンプ
２４ 第１の温圧弁
２５ 第１の流量スイッチ
２６ 第２の温圧弁
２７ 温度センサー
２８ 第１の逆止弁
２９ 第２の逆止弁
３０ 第２の流量スイッチ
３１ 第３の逆止弁
３３ 排水用バルブ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a solar hot water supply facility that supplies hot water using solar heat.
[0002]
[Prior art]
FIG. 2 is a system diagram showing an example of a conventional solar hot water supply facility.
[0003]
In the figure, a water supply pipe 11 for supplying water to the solar water heater 10 is connected to a water supply port 10a of the solar water heater 10, and a hot water supply pipe 12 for taking out hot water from the solar water heater 10 is a solar water heater. 10 hot water inlets 10b. A pressure reducing valve 13 is attached to the water supply pipe 11 at a position lower than the solar water heater 10.
[0004]
The secondary side of the pressure reducing valve 13 is provided with a communication pipe 14 that connects the water supply pipe 11 and the hot water supply pipe 12 at a position lower than the solar water heater 10. A mixing valve (a hot and cold water mixing tap) 15 is provided. In the water supply pipe 11 between the communication pipe 14 and the connecting portion 11a of the water supply pipe 11 and the solar water heater 10, the flow from the pressure reducing valve 13 to the solar water heater 10 is allowed and the reverse flow is prevented. 1 check valve 16 is provided. The communication pipe 14 is provided with a second check valve 17 that allows a flow from the water supply pipe 11 to the hot water supply pipe 12 and prevents a reverse flow. The outlet 15a of the mixing valve 15 is provided with a third check valve 18 that allows a flow in the direction in which the mixed water exits and prevents a reverse flow. Further, a pressure relief valve 19 is attached to the outlet 10b of the solar water heater 10, and a drain pipe (not shown) is connected to the pressure relief valve 19 so that the hot water can flow along the roof surface. It is supposed to flow.
[0005]
The set pressure of the pressure relief valve 19 is set higher than the set pressure of the pressure reducing valve 13. For example, the set pressure of the pressure relief valve 19 is 0.95 kg / cm 2 and the set pressure of the pressure reducing valve 13 is 0.8 kg / cm 2. 2
[0006]
The water supplied to such a solar water heater 10 expands when the temperature rises by being heated by solar heat, and the water pressure in the solar water heater 10 rises, but the water pressure is the outlet of the solar water heater 10. When the set pressure of the pressure relief valve 19 provided in 10b is reached, hot water is discharged from the pressure relief valve 19 through the drain pipe, and the pressure in the solar water heater 10 is reduced. That is, the pressure in the solar water heater 10 does not exceed the set pressure of the pressure relief valve 19.
[0007]
In such a solar hot water supply facility, tap water passes through the water supply pipe 11 from the pressure reducing valve 13 and is supplied to the solar water heater 10 and then filled with the hot water supply pipe 12 and the communication pipe 14. In this state, if the water is pumped for a certain period of time during the day, the water in the solar water heater 10 is heated by solar heat to become hot water, and from the hot water supply pipe 12, the gate 15b, the outlet 15a of the mixing valve 15, the third reverse It is taken out through the stop valve 18.
[0008]
At this time, the same amount of water as the hot water coming out of the solar water heater 10 is supplied from the water supply pipe 11 to the solar water heater 10. Further, the water that has passed through the pressure reducing valve 13 also enters the water port 15c of the mixing valve 15, and hot water and water are mixed in the mixing valve 15 so that hot water having a set temperature exits from the outlet 15a. The hot water taken out in this way is used directly for hot water supply, or when the hot water in the solar water heater 10 is low due to rain, snow, etc., it is replenished with gas or oil hot water supply equipment and then used for hot water supply.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, solar water heaters have been used at a pressure of 1 kg / cm 2 or less. For example, in the case of the above-described solar water heater, the pressure in the solar water heater is 0. 0 which is the set pressure of the pressure relief valve. It does not exceed 95 kg / cm 2 .
[0010]
However, in recent years, direct-pressure gas / oil hot water supply equipment has become widespread, and the use of hot water on the second floor or the simultaneous use of hot water at multiple locations is increasing. With this, it is sufficient if the hot water supply pressure of solar water heaters is not increased. Has stopped working.
[0011]
That is, if a solar water heater with a pressure of 1 kg / cm 2 or less is connected to a direct pressure gas / petroleum hot water supply device, there will be a problem that hot water will be discharged in the kitchen or hot water from the shower will be deteriorated.
[0012]
Under such circumstances, it is desired to use a solar water heater at a pressure of 1 kg / cm 2 or more. However, when using a solar water heater at such a high pressure, the hot water temperature may exceed 100 ° C., As a result, there arises a problem that the constituent members are likely to be deteriorated.
[0013]
For example, when the set pressure of the pressure reducing valve 13 of the solar hot water supply equipment of FIG. 2 is 2.5 kg / cm 2 and the set pressure of the pressure relief valve 19 is 3 kg / cm 2 , the hot water storage amount is 240 liters and the effective heat collecting area is 2.73 m 2 . When using a vacuum glass tube type solar water heater and supplying tap water of about 30 ° C. into the solar water heater 10 on a sunny day in the summer, and leaving it without using hot water all day, the solar water heater 10 The maximum temperature of the inner hot water is about 84 ° C. If you carry it over the next day without using hot water as it is, the hot water in the next morning will be about 60 ° C due to natural cooling at night, but the next day will be sunny, and if you do not use hot water at all during the day, The maximum reached temperature of hot water in 10 is about 113 ° C. Similarly, if the third day is left without using any hot water, the maximum hot water temperature in the solar water heater 10 reaches about 130 ° C.
[0014]
Thus, if the performance of the solar water heater 10 is good, if the hot water is not used at all when the sunny day continues, the maximum reached temperature of the hot water in the solar water heater 10 is saturated with the set pressure of the pressure relief valve 19. May rise to a temperature that results in vapor pressure.
[0015]
This invention is made | formed in view of the said situation, and even if the pressure of a solar water heater is 1 kg / cm < 2 > or more, the hot water temperature in a solar water heater does not exceed 100 degreeC. For the purpose.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The solar water heater of the present invention includes a solar water heater that heats water using solar heat, a water supply pipe that is connected to a water heater inlet of the solar water heater and supplies water to the solar water heater, and a hot water outlet of the solar water heater. A hot water supply facility comprising a hot water supply pipe for connecting and extracting hot water from the solar water heater, wherein a pressure reducing valve is provided in the water supply pipe at a position lower than the solar water heater, and on the secondary side of the pressure reducing valve In addition, a first communication pipe that communicates the water supply pipe and the hot water supply pipe is provided at a position lower than the solar water heater, a mixing valve is provided at a connection portion between the first communication pipe and the hot water supply pipe, and the first communication pipe is provided. A second communication pipe that connects the water supply pipe and the hot water supply pipe to the solar water heater side and at a position lower than the solar water heater is provided, and the pump, the first temperature-pressure valve, and the first communication pipe are provided in the second communication pipe. 1 flow switch, the second at the mixed water outlet of the mixing valve A flow rate switch is provided, a temperature sensor for controlling the operation of the pump by detecting the temperature of the solar water heater is provided at the outlet of the solar water heater, and a temperature sensor for controlling the operation of the pump is provided. The set pressure of the temperature sensor for starting the pump is set to be lower than the set pressure of the pressure valve and the second hot pressure valve, and the set pressure of the first hot pressure valve is set lower than the set pressure of the second hot pressure valve. The first temperature pressure valve and the second temperature pressure valve are set to be lower than the set temperature, and the first temperature and pressure valve is set to be lower than the set temperature of the second temperature and pressure valve. The operation of the pump is controlled by the flow rate switch.
[0017]
In addition, the present invention allows the flow from the pressure reducing valve to the solar water heater in the water supply pipe between the first communication pipe and the water supply pipe and the connection between the second communication pipe and the water supply pipe. A first check valve that prevents flow in the direction is provided, and a second check valve that allows flow from the hot water supply pipe to the water supply pipe in the second communication pipe and prevents flow in the reverse direction is provided. A third check valve is provided which allows a flow in the direction in which the mixed water goes out to the hot water supply pipe near the outlet of the mixing valve and prevents the flow in the reverse direction.
[0018]
Further, the present invention is characterized in that a drainage valve is provided on the secondary side of the third check valve, a strainer is provided on the primary water supply pipe of the pressure reducing valve, and the pump is provided. The set temperature of the temperature sensor to be activated is 70 ° C. or higher and 90 ° C. or lower.
[0019]
[Action]
In the solar water heater of the present invention, even if the solar water heater is used at a pressure of 1 kg / cm 2 or more, it is left for 2 days or more on a sunny day in summer without using any hot water, and the hot water in the solar water heater is When the temperature of the water rises and reaches the temperature at which the pump starts, the pump operates and the hot water in the solar water heater is cooled while circulating from the hot water supply pipe to the water supply pipe through the second communication pipe. .
[0020]
However, hot water circulates under solar water heater installation conditions, for example, when the length of the water supply pipe or hot water supply pipe is short, or when the insulation capacity of the water supply pipe or hot water supply pipe is wrapped with a thick insulation material and the cooling capacity is low. However, the hot water temperature in the solar water heater may gradually rise, but when the hot water temperature reaches the set temperature of the first hot pressure valve, hot water is discharged from the first hot pressure valve. The same amount of water is newly supplied from the pressure reducing valve through the water supply pipe to the solar water heater, and mixed with hot water to lower the hot water temperature. The first temperature and pressure valve is installed at a position lower than the solar water heater, and usually a drain pipe is connected to the first water pressure valve so that hot water can be safely discharged near the ground.
[0021]
In the unlikely event that the circulation function does not work due to power failure or pump failure, the hot water temperature in the solar water heater will rise to the set temperature of the second temperature and pressure valve provided at the outlet of the solar water heater. Even at this time, hot water is discharged from the second hot pressure valve, and the same amount of water is newly supplied from the pressure reducing valve through the water supply pipe to the solar water heater and mixed with hot water to lower the hot water temperature. It will be. In other words, in the solar hot water supply equipment of the present invention, the first temperature / pressure valve is normally operated to maintain the temperature of the hot water below the set temperature, but the second temperature / pressure valve is provided in the event of a safety measure. It has been.
[0022]
In the present invention, the first flow switch is provided in the second communication pipe so that the pump is stopped when water does not circulate during the operation of the pump. That is, if the solar hot water supply equipment is used for a long period of time, the pump may bite the dust, and the inside of the water supply pipe, the hot water supply pipe and the second communication pipe may be blocked by rust, dust, etc. However, if the pump continues to operate, there is a risk of failure, but by operating the first flow rate switch, it is possible to prevent the pump from being broken and to detect an abnormality in the circulation.
[0023]
Furthermore, in the present invention, a second flow rate switch is provided at the outlet of the mixed water of the mixing valve, so that when hot water is used in a bath or kitchen, the pump is stopped. In other words, when hot water is used in a bath or kitchen, water does not flow into the solar water heater and the water in the solar water heater does not rise until it reaches 100 ° C or higher, so there is no need to operate the pump. Because. Moreover, if water is circulated by the pump, the hot water is divided into the mixing valve side and the pump side, which is not preferable because the amount of hot water supplied to the bath or kitchen is reduced.
[0024]
In the solar hot water supply facility of the present invention, the flow from the pressure reducing valve to the solar water heater is allowed in the water supply pipe between the first communication pipe and the water supply pipe connection and the second communication pipe and the water supply pipe connection. And a first check valve for preventing the flow in the reverse direction, the second check pipe for allowing the second communication pipe to flow from the hot water supply pipe to the water supply pipe and preventing the flow in the reverse direction. If a third check valve is installed to allow the flow of mixed water to flow out to the hot water supply pipe near the outlet of the mixing valve and prevent the flow in the reverse direction, When a situation occurs, it is possible to prevent backflow of the water supply to the main side.
[0025]
If a drainage valve is provided on the secondary side of the third check valve, the hot water in the solar water heater is manually drained from the drainage valve, or the temperature of the drained hot water is measured, This is preferable because the set temperature can be confirmed.
[0026]
Furthermore, it is preferable to provide a strainer in the water supply pipe on the primary side of the pressure reducing valve because foreign matters such as dust in tap water can be removed and foreign matter biting accidents such as a pump and a temperature / pressure valve can be prevented.
[0027]
In addition, the 1st temperature pressure valve and the 2nd temperature pressure valve of the solar water heating equipment of this invention operate | move as a safety valve of temperature and pressure, and it is also possible to use a temperature control valve and a pressure relief valve together. .
[0028]
Further, in the solar hot water supply equipment of the present invention, if the set temperature of the temperature sensor for starting the pump is too low, the amount of heat obtained by the folding solar water heater is wasted, and the set temperature of the temperature sensor is too high. And the set temperature of the first temperature and pressure valve are eliminated, it is desirable that the temperature be 70 ° C. or higher and 90 ° C. or lower.
[0029]
Further, in the solar hot water supply facility of the present invention, when a plurality of second temperature / pressure valves are installed, even if one temperature / pressure valve breaks down, the other temperature / pressure valves work normally, which increases safety.
[0030]
【Example】
Hereinafter, the solar hot water supply equipment of the present invention will be described in detail based on examples.
[0031]
(Example 1)
FIG. 1 is a system diagram showing a solar hot water supply facility of the present invention. In addition, the same number was given about the same structural member as the solar hot water supply equipment of FIG.
[0032]
As the solar water heater 10, for example, a selective absorption film is formed on the outer surface of a transparent long cylindrical glass container whose interior is kept in vacuum as disclosed in Japanese Patent Publication No. 3-56387. A plurality of heat collecting hot water storage tubes in which cylindrical metal hot water storage containers are coaxially arranged can be used, the amount of hot water stored is 240 liters, and the effective heat collecting area is 2.73 m 2 .
[0033]
The solar water heater 10 is installed on the roof of a building with a predetermined inclination angle, the water supply pipe 11 is connected to the water supply port 10a of the solar water heater 10, and the hot water pipe 12 is connected to the outlet 10b of the solar water heater 10. It is connected. A pressure reducing valve 13 is attached to the water supply pipe 11 at a position lower than the solar water heater 10 (near the ground), and a strainer 20 is provided on the primary side of the pressure reducing valve 13. The water supply pipe 11 is connected to a water tap.
[0034]
A first communication pipe 21 that connects the water supply pipe 11 and the hot water supply pipe 12 is provided in the immediate vicinity of the secondary side of the pressure reducing valve 13, and a connecting portion between the first communication pipe 21 and the hot water supply pipe 12 includes: A mixing valve 15 is provided. A second communication pipe 22 that connects the water supply pipe 11 and the hot water supply pipe 12 is provided on the solar water heater 10 side of the first communication pipe 21 and at a position lower than the solar water heater 10. The two communication pipes 22 are provided with a pump 23, a first hot pressure valve 24, and a first flow switch 25. Further, a drain pipe (not shown) is connected to the first temperature / pressure valve 24 so that hot water can be discharged near the ground.
[0035]
The outlet 10b of the solar water heater 10 is provided with a second temperature pressure valve 26, and a temperature sensor 27 for detecting the hot water temperature in the solar water heater 10 and controlling the operation of the pump 23 is inserted. Yes. A drain pipe (not shown) is also connected to the second temperature / pressure valve 26 so that hot water flows along the roof.
[0036]
A flow from the pressure reducing valve 13 to the solar water heater 10 is provided in the water supply pipe 11 between the first communication pipe 21 and the connection part 11 a of the water supply pipe 11 and the connection part 11 b of the second communication pipe 22 and the water supply pipe 11. The first check valve 28 is provided to prevent flow in the reverse direction, and the second communication pipe 22 is allowed to flow from the hot water supply pipe 12 to the water supply pipe 11 to flow in the reverse direction. A second check valve 29 is provided to prevent water from flowing in the direction in which the mixed water exits from the second flow rate switch 30 and the mixing valve 15 in the hot water supply pipe 12 near the outlet 15a of the mixing valve 15. In addition, a third check valve 31 is provided to prevent reverse flow. A drain pipe 32 is connected to the secondary hot water supply pipe 12 of the third check valve 31, and a drain valve 33 is attached to the drain pipe 32. The detected flow rate of the first flow rate switch 25 and the second flow rate switch 30 is 3.5 liters / minute.
[0037]
The lengths of the water supply pipe 11 and the hot water supply pipe 12 of this solar hot water supply facility are about 10 m, respectively, and are piped with a crosslinked polyethylene pipe without being insulated. The set temperature of the mixing valve 15 is appropriately determined according to the hot water supply application and the type of gas / petroleum hot water supply equipment, but the hot water temperature is generally adjusted to 30 to 65 ° C.
[0038]
Next, the usage example of this solar hot water supply equipment is demonstrated.
[0039]
First, the set pressure of the pressure reducing valve 13 is 2.5 kg / cm 2 , the set pressure of the first warm pressure valve 24 is 3.0 kg / cm 2 , and the set pressure of the second warm pressure valve 26 is 3.5 kg / cm 2 . . The set temperature of the temperature sensor 27 for controlling the pump 23 is started at 80 ° C. and stopped at 75 ° C. Further, the set temperature of the first temperature / pressure valve 24 was 90 ° C., and the set temperature of the second temperature / pressure valve 26 was 95 ° C.
[0040]
Thus, in the morning on a sunny day in summer, tap water of about 30 ° C. is supplied from the pressure reducing valve 13 through the water supply pipe 11 into the solar water heater 10 and left without using any hot water. The hot water reached 80 ° C, the temperature sensor 27 detected 80 ° C, and the pump 23 was activated.
[0041]
When the pump 23 is operated, the hot water circulation path is as follows: pump 23 → second communication pipe 22 → water supply pipe 11 → solar water heater 10 → hot water supply pipe 12 → second communication pipe 22 → pump 23. Was about 8 liters / minute. In the evening, when the hot water temperature in the solar water heater 10 dropped to 75 ° C., the temperature sensor 27 again detected 75 ° C., and the pump 23 stopped.
[0042]
The maximum temperature of hot water in the solar water heater 10 during pump operation was about 81 ° C., and the amount of solar radiation on this day was about 4800 kcal / m 2 · day.
[0043]
And if it was left without using hot water at night, it was naturally cooled, and the hot water temperature the next morning was about 63 ° C. Furthermore, when left without using hot water, the hot water temperature in the solar water heater 10 reached 80 ° C. at noon, the temperature sensor 27 detected 80 ° C., and the pump 23 was activated. In the evening, when the hot water temperature in the solar water heater 10 dropped to 75 ° C., the temperature sensor 27 detected again and the pump 23 stopped.
[0044]
The maximum temperature of hot water in the solar water heater 10 during the pump operation was about 86 ° C., and the amount of solar radiation on this day was about 5200 kcal / m 2 · day.
[0045]
(Example 2)
A solar water heater having the same configuration as that of Example 1 was prepared except that the length of each of the water supply pipe 11 and the hot water supply pipe 12 was 5 m, and a heat insulating material having a thickness of 20 mm was wrapped around the entire length. did.
[0046]
And the set temperature of the temperature sensor 27 that controls the pump 23 is changed to start at 85 ° C. and stop at 80 ° C., the cooling capacity when the pump is circulated is reduced, and hot water of 70 ° C. is poured on a sunny day. A situation where the first hot pressure valve 24 is forcibly operated by supplying to the solar water heater 10 was created.
[0047]
Under such conditions, if left unattended during the day without using any hot water, the hot water temperature in the solar water heater 10 reached 85 ° C. after about 2 hours, and the temperature sensor 27 detected and the pump 23 was activated. During the circulation, the hot water temperature gradually increased to 90 ° C., the first hot pressure valve 24 was activated, and the hot water was discharged through the drainage pipe. Then, the same amount of water entered the solar water heater 10 from the water supply pipe 11 and lowered the hot water temperature. The maximum temperature of hot water in the solar water heater 10 on this day was about 90 ° C., and the amount of solar radiation was about 5060 kcal / m 2 · day.
[0048]
(Example 3)
In the solar hot water supply facility having the same configuration as in Example 1, the power supply of the pump 23 was turned off assuming a power failure or a failure of the pump 23 and left without using any hot water during the day. Then, even if the hot water temperature in the solar water heater 10 reached 80 ° C., the pump 23 did not operate, and the hot water temperature continued to rise as it was.
[0049]
If the hot water is not circulated by the pump 23, the first hot pressure valve 24 cannot detect the hot water temperature in the solar water heater 10, so the hot water temperature reaches 90 ° C., which is the set temperature of the first hot pressure valve 24. Even then, the first warm-pressure valve 24 did not operate.
[0050]
When the hot water temperature in the solar water heater 10 reaches 95 ° C., the second hot pressure valve 26 is activated, hot water is discharged along the roof through the drain pipe, and the same amount of water is discharged. The hot water temperature was lowered by entering the solar water heater 10 from the water supply pipe 11. The maximum temperature of hot water in the solar water heater 10 on this day was about 95 ° C., and the amount of solar radiation was about 4910 kcal / m 2 · day.
[0051]
(Example 4)
If the solar water heater having the same configuration as in Example 2 is left without using any hot water during the day, the hot water temperature in the solar water heater 10 becomes 85 ° C. after about 2 hours, and the temperature sensor 27 detects it. Pump 23 was activated. About 1 hour after the pump 23 starts to operate, when the drainage valve 33 is opened and the hot water is discharged assuming that hot water is used in the kitchen or the like, the second flow rate switch 30 is operated, and the pump 23 Was stopped. While discharging hot water, the pump 23 remained stopped. The maximum temperature of hot water in the solar water heater 10 on this day was about 90 ° C., and the amount of solar radiation was about 5060 kcal / m 2 · day.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, when the solar water heater of the present invention is used, the pump operates even when the solar water heater is used at a pressure of 1 kg / cm 2 or more and left without using hot water for two days or more on a sunny day in summer. By circulating the hot water, the rise of the hot water temperature can be suppressed, or the first hot pressure valve can be operated to discharge the hot water to the outside.
[0053]
In addition, even if an abnormal situation such as a power failure or a pump failure occurs, the second hot pressure valve operates and discharges hot hot water to the outside. Therefore, the hot water temperature in the solar water heater is 100 Do not exceed ℃.
[0054]
Further, in the present invention, when the water does not circulate during the operation of the pump, the first flow rate switch can stop the pump, thereby preventing a failure and detecting an abnormality in the circulation. Further, the second flow rate switch stops the pump when hot water is used in a bath, kitchen or the like, thereby preventing a decrease in the amount of hot water supply.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram showing a solar hot water supply facility of the present invention.
FIG. 2 is a system diagram showing a conventional solar hot water supply facility.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Solar water heater 11 Water supply pipe 12 Hot water supply pipe 13 Pressure reducing valve 15 Mixing valve 20 Strainer 21 1st communication pipe 22 2nd communication pipe 23 Pump 24 1st hot pressure valve 25 1st flow switch 26 2nd hot pressure valve 27 Temperature sensor 28 First check valve 29 Second check valve 30 Second flow switch 31 Third check valve 33 Drain valve
