JP4743576B2 - 太陽熱利用温水装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道水等の被圧水が蓄熱槽に入水され、この蓄熱槽内の水が集熱器に供給されて加熱された後に再び上記蓄熱槽に戻され、この蓄熱槽に蓄熱された温水が給湯用に利用されるように構成された太陽熱利用温水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の太陽熱利用温水装置として図７に示すようなものが知られている。このものでは、蓄熱槽２の底部に対し水道管からの水道水を入水させる入水路４０と、上記蓄熱槽２の頂部から温水を出湯させる出湯路５０と、上記蓄熱槽２の底部から水を集熱器３に供給する往き路６０ａと、集熱器３において太陽熱を受けて加熱された温水を上記蓄熱槽２の頂部に戻す戻り路６０ｂとを備えている。上記往き路６０ａには循環ポンプ６３が介装され、この循環ポンプ６３と往き路６０ａと戻り路６０ｂとにより蓄熱槽２内の水や温水を集熱器３との間で循環させて集熱させる集熱回路６０が構成され、上記循環ポンプ６３の作動により集熱運転が行われるようになっている。
【０００３】
上記蓄熱槽２内は入水路４０からの水道水の給水圧に基づいて常に満水状態にされ、上記出湯路５０を通して出湯される分だけ入水されるようになっている。つまり、水道水の給水圧が蓄熱槽２、集熱回路６０及び集熱器３に対しても作用しており、給湯使用時における出湯路５０からの出湯も上記給水圧に基づいて行われるようになっている。このように水道水の給水圧が集熱器３側にも及ぶ構成は直圧式、あるいは、蓄熱媒体として水道水を直接に集熱器３に供給させる点で直接式もしくは直結式ともいわれる。このような直結タイプのものでは効率がよく、又、同じく水道水の給水圧を利用する瞬間式給湯器等に対して上記出湯路５０を直接に接続して水の代わりに温水を供給するように組み合わせることも可能となる。
【０００４】
そして、給湯使用時には、蓄熱槽２から出湯された温水が湯水混合弁５１において入水路４０から分岐した水分岐管路４３の水と所定混合比で混合され、所定温度に温調された後に下流端の給湯栓等に給湯されるようになっている。
【０００５】
また、夜間や低温時の凍結予防を図るために集熱器３や集熱回路６０の水抜きが行い得るようになっている。この場合、集熱器３が屋根上等の屋外の高所に有り、又、集熱器３や集熱回路６０等が密閉経路に構成されているため、集熱器３の上部に接続された上記戻り路６０ｂの最上部位置にバキュームブレーカ６５を設け、排水弁６４を開けば負圧の作用により上記バキュームブレーカ６５から空気が流入して集熱器３や集熱回路６０から排水し得るようにされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の太陽熱利用温水装置においては、直圧式であることに起因して以下に示すような種々の不都合を有している。
【０００７】
すなわち、第１に、直圧式であるため、給湯使用時に、特に給湯栓を急閉止したときに水圧の一時的な急上昇により水撃（ウォータハンマー）が出湯路５０内を介して上流側の蓄熱槽２、循環ポンプ６３、集熱回路６０や集熱器３等に作用するおそれがあり、このような水撃によりそれらの機器類の破損や異常を招くおそれがある。
【０００８】
第２に、上記の給湯使用時にその給湯使用量が多い場合、あるいは、集熱器３が設置されている屋根等と水道水供給系との間に１０ｍ以上の高低差がある場合には、集熱器３側に供給される水圧が大気圧よりも低くなるおそれがあり、低くなるとバキュームブレーカ６５から空気が流入する結果、再度の集熱運転の際に循環ポンプ６３が揚程不足に陥り循環不能となるエアロックが生じたり、流入した空気が出湯路５０から給湯栓側に回り給湯栓からその空気が噴出したりするおそれがある。このため、これらのエアロックや空気の噴出を防止する対策が求められる。
【０００９】
第３に、蓄熱槽２内の温水（湯）を出湯させて給湯に供するにはその給湯の出方を強くするために蓄熱槽２に作用させる水道直圧（入水路からの給水圧）をできるだけ高くすることが好ましいものの、その水道直圧の作用している蓄熱槽２内の水を集熱器３にも循環させているため水圧が高いと集熱器３、集熱回路６０上の各機器及び部品等の耐圧性能を高くする必要が生じてコスト高を招くことにもなる。つまり、蓄熱槽２に入水路４０側から作用させる水道直圧はできるだけ高い方が良いものの、集熱器３側の集熱回路６０はできるだけ低い方が良いという相反する要求もある。
【００１０】
第４に、水道管からの給水圧が蓄熱槽２のみならず集熱回路６０側にも作用するため、集熱回路６０側の循環ポンプ６３、集熱器３、配管自体、配管接続部等にその給水圧が作用して装置の経時使用に伴い疲労が生じるおそれがある。このため、高い耐久性及び信頼性確保の観点より集熱回路６０側に生じるおそれのある疲労を可及的に軽減するための対策も求められる。
【００１１】
第５に、給水圧が作用している蓄熱槽２内の水を集熱回路６０により集熱器３との間で循環させるため、集熱器３やその配管等に万一水漏れが発生した場合には、直圧式ではない構成、例えば給湯に使用する湯水そのものではなくて他の集熱媒体を集熱器３との間で循環させるタイプと比べ、水漏れ被害が大きくなる可能性がある。このため、万一の水漏れ被害を最小限に抑制する対策が求められる。
【００１２】
第６に、直圧式であるため集熱回路６０内には集熱媒体として不凍液等ではなくて水道水が充満されており、凍結予防のための水抜きを可能とするために上述の如くバキュームブレーカ６５が集熱器３側に介装されている。しかし、上記バキュームブレーカ６５は集熱器３近傍の屋根上に設けられているため、これに代えて蓄熱槽２が設置されている屋内の器具側での対処により同様の水抜きが行い得る対策も要請されている。
【００１３】
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、直圧式に起因する種々の不都合を解消し得る太陽熱利用温水装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、蓄熱槽と、太陽熱を受ける集熱器とを備え、上記蓄熱槽には水道水をその給水圧に基づき入水させて蓄熱槽内を満水状態にするための入水路と、上記蓄熱槽から温水を取り出すための出湯路とが接続される一方、上記集熱器と蓄熱槽との間には蓄熱槽内の水を上記集熱器に供給し太陽熱により加熱された後の温水を上記蓄熱槽に戻す集熱運転を行うための集熱回路が配管されてなる太陽熱利用温水装置を対象として、以下の各請求項により特定される事項を備える種々の発明を提供する。
【００１５】
請求項１に係る発明では、上記集熱回路において蓄熱槽側と集熱器側との間における水圧伝搬を断続切換可能に遮断する遮断手段を備え、上記遮断手段として、上記入水路による入水又は上記出湯路による温水の取り出しの開始から終了後までの間は遮断状態に切換作動される構成とした。ここで、上記の「遮断手段」としては、簡易には例えば開閉弁により構成すればよい（以下の請求項において同じ）。
【００１６】
この請求項１によれば、出湯路による温水の取り出しの開始からその終了後までの間は遮断手段により蓄熱槽側から集熱器側への間の水圧伝搬が遮断されるため、たとえ上記出湯路の下流端の給湯栓が急閉されて水撃が上流側に伝搬したとしても、その水撃が集熱器側に及ぶことはなく、水撃に起因する集熱回路、その循環ポンプ及び集熱器等の破損又は異常発生のおそれを確実に回避し得る。加えて、上記の出湯路からの出湯量が多い場合や、集熱器と入水系との間の高低差が大きい場合に集熱器側の水圧低下に伴い集熱器側に設置したバキュームブレーカから集熱回路内に空気が流入することに起因して生じるおそれのあるエアロックや給湯栓からの空気噴出をも、上記遮断手段により遮断状態に切換えることで確実に回避し得る。ここで、出湯路からの出湯が開始されると、それに伴い入水路からの入水が開始されるため、入水路による入水の開始からその終了までの間に上記遮断手段を遮断するようにしても、上記と同様の作用が得られる。
【００１７】
請求項２に係る発明では、上記集熱回路において蓄熱槽側と集熱器側との間における水圧の伝搬を断続切換可能に遮断する遮断手段と、上記入水路又は出湯路の少なくとも一方における水の流れを検知する水流検知手段とを備え、上記遮断手段として上記水流検知手段からの水流検知信号を受けて遮断状態に切換作動されるように上記水流検知手段と連係させる構成とした。なお、上記の「連係」は、水流検知手段と遮断手段との両者を直接に連係させても、あるいは、コントローラを介して間接に連係させても、いずれでもよい。
【００１８】
この請求項２によれば、入水路の水の流れ（つまり入水）を水流検知手段により検知することにより出湯路からの出湯を間接的に検知でき、又、出湯路の水の流れ（つまり出湯）を水流検知手段により検知することにより出湯路からの出湯（給湯使用）を直接的に検知できる。従って、水流検知手段からの水流検知信号を受けて遮断手段を遮断状態に切換えることで、出湯路からの出湯の開始からその終了までの間、蓄熱槽側から集熱器側への水圧の伝搬を遮断することが可能になる。このため、出湯先の給湯栓が急閉されて水撃が上流側に伝搬したとしても、その水撃に起因する集熱回路、その循環ポンプ及び集熱器等の破損又は異常発生のおそれを請求項１の場合と同様に確実に回避し得ることになる。併せて、上述のエアロックの発生や給湯栓からの空気噴出の発生のおそれを請求項１の場合と同様に確実に回避し得ることになる。
【００１９】
以上の請求項１又は請求項２の太陽熱利用温水装置においては、さらに、上記集熱回路による集熱運転を上記出湯路による出湯動作と互いに独立して実行させる運転制御手段を備えるようにしてもよい（請求項３）。具体的には、集熱運転を優先させる場合には集熱運転を実行するときは出湯路からの出湯を禁止する、あるいは、出湯動作を優先させる場合には出湯が検知（例えば水流検知手段等により検知）されたときは集熱運転の実行を禁止したり集熱運転中であればその集熱運転を強制停止したりするなどの運転制御を運転制御手段において行えばよい。このようにすることにより、請求項１又は請求項２における水撃が及ぶことによる不都合、バキュームブレーカからの流入空気に起因するエアロックや空気の噴出の発生を共により確実に回避し得る。しかも、このようにすることにより、蓄熱槽底部に対する入水路と集熱回路への供給側との両接続部を１つの接続部に共用化したり、蓄熱槽頂部に対する出湯路と集熱回路の戻り側との両接続部を１つの接続部に共用化したりすることが可能になり、構造の単純化、製造工数の低減化及びこれに伴うコストの低減化等が図り得る。
【００２０】
請求項４に係る発明では、上記蓄熱槽に対する入水及び蓄熱槽からの出湯を切換可能に遮断する遮断手段を備え、上記遮断手段として上記集熱回路による集熱運転が実行されている期間中は強制的に遮断状態に切換えられる構成とした。
【００２１】
この請求項４によれば、集熱回路による集熱運転が実行されるときは遮断手段が遮断状態に切換えられて出湯路による出湯及び入水路による入水がそれぞれ禁止されることになり、それが集熱運転の実行期間中にわたり継続される。このため、集熱運転を入水路からの給水圧やその変動の影響を受けることなく実行させることが可能になる一方、蓄熱槽と集熱器と両者を接続する集熱回路とを集熱運転期間中は閉回路にして内圧調整することも可能となる。これにより、出湯路からの出湯（給湯使用）に伴う圧力変動に起因する不都合発生の回避や、集熱器を含む集熱回路側の疲労軽減をも図り得る。
【００２２】
請求項５に係る発明では、上記入水路及び出湯路の双方の蓄熱槽に対する連通接続を断続切換可能に遮断する遮断手段と、上記集熱回路内の上記入水路からの給水圧に基づく内圧を降圧させる降圧手段とを備えることとした。
【００２３】
この請求項５によれば、上記遮断手段を遮断状態に切換えることにより、蓄熱槽と集熱器と両者を接続する集熱回路とを入水路及び出湯路とは切り離して独立した閉回路にすることが可能になる。そして、上記降圧手段の作動により上記閉回路内の内圧が降圧されるため、この閉回路とされた集熱回路を入水路からの給水圧よりも低圧状態又は給水圧を開放した状態にすることが可能になる。このため、集熱運転の実行・非実行に拘わらず、出湯路からの出湯が行われない期間は、特に集熱器や配管等の集熱回路側の内圧を低く維持して疲労軽減を図り、それらの耐久性の向上を図ることが可能になる。その一方、上記出湯路からの出湯が行われるときには上記遮断手段を接続状態に切換えることにより、給水圧を蓄熱槽に作用させて比較的高い圧力で出湯させることが可能になる。つまり、同じ装置でありながら、出湯時には高い圧力に、それ以外の集熱運転時等には低い圧力に変換させることが可能になる。
【００２４】
上記の請求項５の太陽熱利用温水装置においては、さらに、上記集熱回路による集熱運転を制御する運転制御手段を備え、この運転制御手段として、出湯路上記遮断手段を遮断状態に切換え、かつ、その遮断状態で上記降圧手段により上記集熱回路の内圧を降圧させた後に、上記集熱運転を実行する構成を採用するようにしてもよい（請求項６）。この場合には、上記運転制御手段により集熱運転が行われるときには必ず、蓄熱槽と集熱器と両者を接続する集熱回路とを入水路及び出湯路から独立させて閉回路にし、かつ、その閉回路とされた集熱回路内の内圧が降下される。このため、集熱回路内の内圧をできるだけ低くすることが可能となる。
【００２５】
請求項７に係る発明では、上記集熱回路の蓄熱槽に対する連通接続を断続切換可能に遮断する遮断手段と、上記集熱回路内の上記給水圧に基づく内圧を開放させる圧力開放手段とを備えることとした。
【００２６】
この請求項７によれば、上記遮断手段を遮断状態に切換えることにより蓄熱槽が集熱回路と切り離され、入水路、出湯路及び蓄熱槽と、集熱回路とが互いに独立することになる。このため、出湯路による出湯は入水路からの高い給水圧に基づいて行うことが可能になる一方、集熱回路側は上記圧力開放手段の作動により内圧が開放された状態にすることが可能になる。これにより、集熱運転が行われない期間中は集熱器や配管等からなる集熱回路に対する給水圧に基づく負荷を取り除いて、疲労軽減による耐久性の向上を図ることが可能になる。つまり、同じ装置でありながら、集熱運転を行わない待機状態のときに、高い圧力で出湯させつつも、同時に集熱回路側の圧力を開放した状態に維持して負担の軽減を図ることが可能になる。
【００２７】
上記請求項７の太陽熱利用温水装置においては、さらに、上記集熱回路による集熱運転を制御する運転制御手段を備え、この運転制御手段として、上記集熱運転を行わないとき、上記遮断手段を遮断状態に切換え、かつ、その遮断状態で上記圧力開放手段により上記集熱回路の内圧を開放させる構成を採用してもよい（請求項８）。このような運転制御手段を備えることにより、請求項７による作用を自動制御により得られることになる。
【００２８】
以上の請求項１〜請求項８のいずれかの太陽熱利用温水装置においては、さらに、上記集熱回路の内圧を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段により検出された内圧の変動に基づいて上記集熱回路からの水漏れ発生の有無を判定する水漏れ判定手段とを備えるようにしてもよい（請求項９）。このようにすることにより、万一、集熱回路において水漏れが発生した場合であっても、圧力検出手段により検出される内圧の変動に基づいて水漏れ判定手段によりその水漏れ発生を早期に把握することが可能になる。このため、上記の請求項１〜請求項８のいずれかの太陽熱利用温水装置による作用に加えて、直圧式であるがゆえに万一の水漏れ発生時にはその水漏れ被害が大きくなる事態を回避して、水漏れ被害を最小限にすることが可能になる。
【００２９】
請求項１０に係る発明では、上記集熱回路の内圧を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段により検出された内圧の変動に基づいて上記集熱回路からの水漏れ発生の有無を判定する水漏れ判定手段とを備えることとした。
【００３０】
この請求項１０によれば、上記の如く、万一、集熱回路において水漏れが発生した場合であっても、圧力検出手段により検出される内圧の変動に基づいて水漏れ判定手段によりその水漏れ発生を早期に把握することが可能になる。このため、直圧式であるがゆえに万一の水漏れ発生時にはその水漏れ被害が大きくなる事態を回避して、水漏れ被害を最小限にすることが可能になる。
【００３１】
上記の請求項１０の太陽熱利用温水装置における水漏れ判定手段として、内圧検出値の所定量の圧力降下が所定の経過時間値内に生じたとき水漏れ発生と判定する構成としてもよい（請求項１１）。集熱回路においては集熱運転の途中に出湯路からの出湯が生じた場合等に内圧の圧力変動が生じることがある。このため、通常生じるであろう圧力変動よりも大きく水漏れ発生時に想定される所定量の圧力降下が例えば集熱運転開始時点から所定時間内に生じることという判定基準を採用することにより、水漏れ発生か否かの判定を的確に行うことが可能になる。
【００３２】
また、上記の請求項１０の太陽熱利用温水装置における圧力検出手段として集熱回路の内圧が設定圧力を超えて降下したときに切換信号を出力する圧力スイッチにより構成し、水漏れ判定手段として、水漏れ判定開始から上記圧力スイッチからの切換信号が出力するまでの経過時間値を積算するタイマ部を有し、このタイマ部による経過時間値が判定時間値よりも短いとき水漏れ発生と判定する構成を採用することもできる（請求項１２）。つまり、例えば集熱運転開始から圧力スイッチからの切換信号（ＯＦＦからＯＮ、又は、ＯＮからＯＦＦ）の出力までの時間値に基づいて水漏れ判定を行うものである。この場合には、上記請求項１１と同様の作用を請求項１１よりも簡易に得ることが可能になる。
【００３３】
さらに、上記の請求項１０〜請求項１２のいずれかの太陽熱利用温水装置においては、さらに、上記集熱回路による集熱運転を制御する運転制御手段を備え、この運転制御手段として、集熱運転の開始の際に水漏れ判定手段により水漏れ発生の有無を判定し、水漏れ発生のないことを確認した上で上記集熱運転を実行する構成を採用してもよい（請求項１３）。このようにすることにより、日射の強い昼間に集熱運転を実行させる毎にその開始時点において水漏れ発生の有無を確認し、水漏れ発生のないことを確認した上で集熱運転を実行させることが可能になる。
【００３４】
以上の請求項１〜請求項１３のいずれかの太陽熱利用温水装置においては、集熱回路として、蓄熱槽底部から水を集熱器まで供給する往き路と、集熱器を通過して加熱された温水を上記蓄熱槽頂部に戻す戻り路と、これら往き路及び戻り路の一方もしくは双方に連通するよう最下部位置に配設された排水弁と、上記往き路及び戻り路の他方に介装された空気取り入れ用制御弁とを備える構成としてもよい（請求項１４）。この場合には、遮断手段を遮断状態に切換えて上記排水弁と空気取り入れ用制御弁とを開くことで、集熱器を含む集熱回路内の水を排水することが可能となるため、バキュームブレーカを不要とすることが可能になる。このため、エアロックや空気の噴出等を招くおそれのあるバキュームブレーカを省略し得る一方、省略しても上記空気取り入れ用制御弁の設置により凍結予防のための水抜き（排水運転）を確実に行うことが可能になる。
【００３５】
また、上記請求項１４の太陽熱利用温水装置においては、さらに、集熱回路内の水を排水させる排水運転を制御する運転制御手段を備え、この運転制御手段として、排水運転を開始するときは、まず排水弁を開作動し、次に空気取り入れ弁を開作動する構成としてもよい（請求項１５）。このようにすることにより、集熱回路内の水抜きを効率よくしかも確実に行うことが可能になる。すなわち、排水弁を開作動することで集熱回路内の最下部位置が開放されて排水可能となり、次に、空気取り入れ用制御弁が開作動することで集熱回路内の連続する水柱をアンバランス状態にして集熱器内の水の全てを上記排水弁から排水させることが可能になる。
【００３６】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１〜請求項１５のいずれかの太陽熱利用温水装置によれば、直圧式の構成を採用しつつも、その直圧式に起因する種々の不都合を解消させることができる。
【００３７】
すなわち、請求項１の太陽熱利用温水装置によれば、たとえ出湯路の下流端の給湯栓が急閉されて水撃が上流側に伝搬したとしても、その水撃が集熱器側に及ぶことを回避することができ、水撃に起因する集熱回路、その循環ポンプ及び集熱器等の破損又は異常発生のおそれを確実に回避することができる。加えて、出湯路からの大量出湯や、集熱器と入水系との間の高低差が大きい場合に集熱器側の水圧低下に伴い集熱器側のバキュームブレーカから集熱回路内に空気が流入することに起因してエアロックや給湯栓からの空気噴出の発生のおそれをも確実に回避することができる。
【００３８】
請求項２によれば、水流検知手段により出湯路からの出湯を直接的又は間接的に検知することができ、この水流検知手段による水流検知に基づいて遮断手段を遮断状態に切換えることで、たとえ出湯先の給湯栓が急閉されて水撃が上流側に伝搬したとしても、その水撃に起因する集熱回路、その循環ポンプ及び集熱器等の破損又は異常発生のおそれを請求項１の場合と同様に確実に回避することができる。併せて、上述のエアロックの発生や給湯栓からの空気噴出の発生のおそれを請求項１の場合と同様に確実に回避することができる。
【００３９】
請求項３によれば、請求項１又は請求項２の太陽熱利用温水装置において、水撃が及ぶことによる不都合、バキュームブレーカからの流入空気に起因するエアロックや空気の噴出の発生を共により確実に回避することができる。しかも、蓄熱槽底部に対する入水路と集熱回路への供給側との両接続部や、蓄熱槽頂部に対する出湯路と集熱回路の戻り側との両接続部を共に１つの接続部に共用化することができ、構造の単純化、製造工数の低減化及びこれに伴うコストの低減化等を図ることができる。
【００４０】
請求項４によれば、集熱運転を入水路からの給水圧やその変動の影響を受けることなく実行させることができる一方、蓄熱槽と集熱器と両者を接続する集熱回路とを集熱運転期間中は閉回路にして内圧調整することも行い得るようになる。これにより、出湯路からの出湯（給湯使用）に伴う圧力変動に起因する不都合発生の回避や、集熱器を含む集熱回路側の疲労軽減をも図ることができるようになる。
【００４１】
請求項５によれば、遮断手段を遮断状態に切換えることで蓄熱槽及び集熱器と両者を接続する集熱回路とを入水路及び出湯路から切り離して独立した閉回路にすることができ、この状態で降圧手段により上記閉回路内の内圧が降圧されるため、集熱運転の実行・非実行に拘わらず、出湯路からの出湯が行われない期間は、特に集熱器や配管等を含む集熱回路側の内圧を低く維持して疲労軽減により耐久性の向上を図ることができる。その一方、上記出湯路からの出湯が行われるときには上記遮断手段を接続状態に切換えることで給水圧を蓄熱槽に作用させて比較的高い圧力で出湯させることができるようになる。これにより、同じ装置でありながら、出湯時には高い圧力に、それ以外の集熱運転時等には低い圧力に変換させることができるようになる。
【００４２】
請求項６によれば、請求項５の太陽熱利用温水装置において、運転制御手段により集熱運転が行われるときには必ず、蓄熱槽と集熱器と両者を接続する集熱回路とを入水路及び出湯路から独立させて閉回路にし、かつ、その閉回路とされた集熱回路内の内圧を降下させることができるようになる。
【００４３】
請求項７によれば、遮断手段を遮断状態に切換えることで蓄熱槽を集熱回路と切り離して、入水路、出湯路及び蓄熱槽と、集熱回路とを互いに独立させることができる。このため、出湯路による出湯を入水路からの高い給水圧に基づいて行うことができる一方、集熱運転が行われない期間中は集熱器や配管等からなる集熱回路に対する給水圧に基づく負荷を取り除いて、疲労軽減による耐久性の向上を図ることができるようになる。これにより、同じ装置でありながら、集熱運転を行わない待機状態のときに、高い圧力で出湯させつつも、同時に集熱回路側を圧力開放した状態に維持して負担の軽減を図ることができるようになる。
【００４４】
請求項８によれば、請求項７による効果を運転制御手段による自動制御により得ることができることになる。
【００４５】
請求項９によれば、請求項１〜請求項８のいずれかの太陽熱利用温水装置において、集熱回路において水漏れが万一発生した場合であっても、圧力検出手段により検出される内圧の変動に基づいて水漏れ判定手段によりその水漏れ発生を早期に把握することができる。このため、上記の請求項１〜請求項８のいずれかの太陽熱利用温水装置による効果に加えて、直圧式であるがゆえに万一の水漏れ発生時にはその水漏れ被害が大きくなる事態を回避して、水漏れ被害を最小限にすることができるようになる。
【００４６】
請求項１０によれば、集熱回路において水漏れが万一発生した場合であっても、圧力検出手段により検出される内圧の変動に基づいて水漏れ判定手段によりその水漏れ発生を早期に把握することができ、直圧式であるがゆえに万一の水漏れ発生時にはその水漏れ被害が大きくなる事態を回避して、水漏れ被害を最小限に抑制することができる。請求項１１によれば、請求項１０の太陽熱利用温水装置において、水漏れ発生か否かの判定を的確に行うことができ、請求項１２によれば、請求項１１と同様の効果を請求項１１よりも簡易に得ることができる。
【００４７】
請求項１３によれば、請求項１０〜請求項１２のいずれかの太陽熱利用温水装置において、日射の強い昼間に集熱運転を実行させる毎にその開始時点において水漏れ発生の有無を確認し、水漏れ発生のないことを確認した上で集熱運転を実行させることができるようになる。
【００４８】
請求項１４によれば、請求項１〜請求項１３のいずれかの太陽熱利用温水装置において、エアロックや空気の噴出等を招くおそれのあるバキュームブレーカを省略することができる一方、省略しても上記空気取り入れ用制御弁の設置により集熱回路から凍結予防のための水抜きを確実に行うことができるようになる。
【００４９】
また、上記請求項１５によれば、運転制御手段による排水運転制御によって、請求項１４による集熱回路内の水抜きを効率よくしかも確実に行うことができるようになる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００５１】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る太陽熱利用温水装置を示し、１は装置本体、２は装置本体１内に収容された蓄熱槽、３は装置本体１よりも上方であって屋根上等の屋外の太陽熱を受ける場所に設置される集熱器である。なお、集熱器３と蓄熱槽２との位置関係としては、集熱器３を上方に設置することが多いものの、本発明上、必ずしも集熱器３が蓄熱槽２よりも上方である必要はなく、燃焼器３が蓄熱槽２と同等又は蓄熱槽２よりも下方に設置されていてもよい。
【００５２】
上記蓄熱槽２は例えばステンレス鋼板により形成された密閉容器であり、この蓄熱槽２の底部には入水路４の下流端と、集熱回路６の往き路６ａの上流端とが共通の接続部２１を介して連通接続され、また、頂部には出湯路５の上流端と、上記集熱回路６の戻り路６ｂの下流端とが共通の接続部２２を介して連通接続されている。なお、同図中２３は蓄熱槽２のメンテナンス時に蓄熱槽２内の水又は温水を排水するためのメンテナンス用排水管であり、２４はこの排水管２３を開閉するための開閉弁である。
【００５３】
上記入水路４の上流端は水道管に接続され、装置本体１内の上流側から逆止弁付きの減圧弁４１と、入水流量を検出するための水量センサ４２とが介装されている。また、上記入水路４の上記水量センサ４２の下流側位置から水分岐管４３が分岐され、この水分岐管４３は上記出湯路５の途中に介装された湯水混合弁５１に混合用の水を供給するようになっている。上記減圧弁４１は水道管からの元給水圧（３〜８kgf／cm２）を例えば２kgf／cm２程度の給水圧に減圧するようになっている。そして、この入水路４からの入水により蓄熱槽２内は常に満水状態に維持されるようになっており、上記出湯路５からの出湯（給湯使用）があればその給湯使用量の分だけ給水圧に基づき入水されるようになっている。
【００５４】
なお、上記水量センサ４２は、所定の最低流量以上の水流の検知によりＯＮ信号を出力する水流スイッチで代用することもできる他、水量センサ４２又は水流スイッチは本発明においては出湯路５からの出湯の開始を検知するためのものであるため、入水路４ではなくて出湯路５に介装させるようにしてもよい。この点については以下の他の実施形態においても同じである。
【００５５】
また、上記出湯路５の下流端は図示省略の瞬間式給湯器の入水側に接続され、その給湯器から給湯栓等に給湯されるようになっている。なお、上記出湯路５の下流端を上記給湯栓等に直接に接続する構成を採用してもよい。従って、上記出湯路５による出湯は、上記給湯栓等が開かれると上記蓄熱槽２に作用している上記給水圧に基づき行われるものである。そして、蓄熱槽２内の温水温度が高ければ上記湯水混合弁５１により水を混合して温調した後の湯を上記給水圧に基づき上記給湯器又は給湯栓に供給し、上記温水温度が低ければそのまま上記給水圧に基づき上記給湯器又は給湯栓に供給するようになっている。なお、同図中５２は圧力安全弁であり、この圧力安全弁６２は上限圧力が例えば２．５kgf／cm２程度に設定されている。
【００５６】
上記集熱回路６は蓄熱槽２内の水又は温水を集熱器３との間で循環させることにより、集熱器３で集熱した太陽熱を温水の状態で上記蓄熱槽２に蓄熱するためのものである。
【００５７】
具体的には、上記集熱回路６は往き路６ａと、この往き路６ａの下流端が下部に連通された集熱器３と、この集熱器３の上部に上流端が連通接続された戻り路６ｂとを備えたものである。上記往き路６ａには蓄熱槽２近傍位置の第１開閉弁６１と、内圧が所定の設定圧以下に変化したことを検知するための圧力検出手段としての圧力スイッチ６２と、循環ポンプ６３とが介装されている。また、上記第１開閉弁６１よりも下流側の往き路６ａの最下部位置には集熱回路６内の水抜きのための排水弁６４が介装されている。上記圧力スイッチ６２は内圧が上記設定圧よりも高いときにはＯＮ信号を出力し、設定圧以下になるとＯＦＦに変化するものであり、上記設定圧としては例えば集熱回路６内の内圧が通常生じ得る圧力変動（熱膨張・熱収縮等の自然現象により生じる圧力変動）の内の最低圧力を設定すればよい。例えば、上記減圧弁４１の設定圧力が２kgf／cm２であれば、上記設定圧として０．５kgf／cm２を設定すればよい。さらに、上記排水弁６４は、後述の集熱待機状態（集熱停止状態を含む）における圧力開放手段としても機能するものである。
【００５８】
また、上記戻り路６ｂには蓄熱槽３の上部位置近傍にバキュームブレーカ６５及び空気抜き弁６６と、蓄熱槽２近傍位置に第２開閉弁６７及び逆止弁６８とが介装されている。上記バキュームブレーカ６５は所定の平衡圧よりも負圧側の圧力が集熱回路６から作用すると開き、外気を集熱回路６内に流入させるようになっている。また、上記空き抜き弁６６はフロート式のものであり、集熱回路６内に含まれる気泡を捕集して圧力差により大気に逃がすようになっている。
【００５９】
さらに、上記第２開閉弁弁６７の上流側位置の戻り路６ｂと、上記第１開閉弁６１よりも下流側位置の往き路６ａとの間には、これら戻り路６ｂと往き路６ａとを連通させて蓄熱槽２をバイパスするバイパス路６ｃが連通接続されており、このバイパス路６ｃには常時は閉状態に保持される第３開閉弁６９が介装されている。
【００６０】
上記の第１〜第３開閉弁６１，６７，６９や排水弁６４は共に電磁開閉弁により構成されており、装置本体１内に収容された後述のコントローラ９によりそれぞれ開閉制御されるようになっており、上記第１及び第２の両開閉弁６１，６７が入水路４からの給水圧の集熱回路６側への水圧伝搬を遮断する遮断手段を構成する。
【００６１】
以上の構造を有する太陽熱利用温水装置は運転制御手段としてのコントローラ９により集熱運転及び排水運転等の各種運転制御や水漏れ判定等が行われる。上記コントローラ９は、図２に示すように集熱運転制御部９１、水漏れ判定部２及び排水運転制御部９３を備えており、水量センサ４２や圧力スイッチ６２から出力される信号を受けて、上記の循環ポンプ６３の作動制御や、第１〜第３開閉弁６１，６７，６９及び排水弁６４の開閉作動制御を行うようになっている。
【００６２】
上記集熱運転制御部９１は、集熱運転の開始から初期段階において、上記水漏れ判定部９２による水漏れ判定（水漏れの自己診断）を行い、水漏れ発生のないことを確認した上で集熱運転を継続させるようになっている。
【００６３】
まず、集熱運転開始のために第３開閉弁６９及び排水弁６４を閉作動し、第１及び第２の両開閉弁６１，６７を開作動させて、循環ポンプ６３を作動させる。この両開閉弁６１，６７の開作動時点から水漏れ判定部９２の内蔵タイマをスタートさせ、上記圧力スイッチ６２からのＯＮ信号出力がＯＦＦになるまでの経過時間ｔを計測する。この経過時間ｔが所定の判定時間ｔn以下であれば水漏れ発生と判定し、ｔnよりも長ければ水漏れ発生はないと判定する。上記判定時間ｔnは、集熱回路６内の内圧が上記の通常の圧力変動が起こり得る経過時間値よりも短く設定し、さらに安全を見込んでより短い時間値を設定すればよい。
【００６４】
そして、水漏れ発生はないと判定されれば集熱運転が継続され、これにより、蓄熱槽２の底部から水が往き路５ａを通して集熱器３に供給され、供給された水が集熱器３で太陽熱を受けて加熱されて温水になり、この温水が戻り路５ｂを通して上記蓄熱槽２の頂部に戻される。なお、上記の水漏れ判定において、水漏れ発生と判定された場合には、上記排水制御部９３による後述の排水運転制御が行われる。
【００６５】
上記の集熱運転の途中で水量センサ４２からの検出流量値がゼロからある値に変化したか、もしくは、所定の最低設定流量になれば、出湯路５からの出湯（給湯使用）が開始されたと判断して上記集熱運転を強制的に停止させかつ集熱回路６を遮断する。この集熱運転の停止は上記循環ポンプ６３の作動を停止することにより行い、上記遮断は第１及び第２の両開閉弁を共に閉作動することにより行う。つまり、集熱運転と給湯使用とを互いに独立して行い、かつ、給湯使用を優先させることとし、給湯使用があれば集熱運転を停止させて集熱回路６側に対する水圧伝搬を遮断することとしている。
【００６６】
これにより、上記出湯路５の下流端の給湯栓が急開閉されても、それに伴う圧力変動が集熱回路６側に伝搬して及ぶことを回避することができる。特に、上記給湯栓の急閉に伴う急激な圧力上昇（水撃）が集熱回路６に伝搬されることを回避することができる。加えて、上記の遮断状態への変換により、遮断しない従来の場合にその給湯使用量が大量又は急速であることに起因して、あるいは、蓄熱槽２（蓄熱槽２の底部）と集熱器３との間の高低差が比較的大きくて上記給湯使用開始に伴う動水圧の作用に起因して生じるおそれのあるバキュームブレーカ６５からの空気流入の発生を確実に回避することができる。そして、この空気流入の回避によりエアロックや給湯栓からの空気噴出等の発生を確実に阻止することができる。
【００６７】
上記の水流センサ４２からの検出流量値がゼロになれば、給湯使用は終了したと判断して上記の集熱運転を再開する。すなわち、第１及び第２の両開閉弁６１，６７を開作動させて循環ポンプ６３の作動を再開する。
【００６８】
そして、太陽の日射との関係で集熱不能の場合、夜間であっても凍結のおそれのない外気温の場合、あるいは、蓄熱槽２に既に十分な蓄熱が行われている場合等のときには集熱運転を終了して集熱待機状態（集熱停止状態を含む）にされる。このような集熱待機状態にするには、上記循環ポンプ６３の作動を停止して第１及び第２開閉弁６１，６７を共に閉作動させた上で、集熱回路６内の内圧を開放させる。この内圧開放は排水弁６４を微小時間だけ開作動させて直ぐに閉作動させることにより行う。つまり、バキュームブレーカ６５から空気が流入してしまうような負圧状態になる時間よりは短く、かつ、集熱回路６内に作用している給水圧のみを開放させのに足りる微小時間だけ排水弁６４を大気開放させる。このような微小時間としては、例えば１sec以下、好ましくは０．１〜０．５sec程度を設定する。なお、排水弁６４自体は０．１sec以下の開閉作動間の応答性を有している。
【００６９】
第１及び第２の両開閉弁６１，６７の閉作動により集熱回路６を蓄熱槽２から遮断することができ、集熱待機状態において上記の給湯使用が行われても、上記の水撃の集熱回路６側への伝搬や、バキュームブレーカ６５からの空気流入を回避することができる一方、給水圧が集熱器３や集熱回路６の配管や機器（例えば循環ポンプ６３等）に作用する積算経過時間を可及的に短くして疲労軽減により耐久性の向上を図ることができる。また、上記の内圧開放により集熱待機状態においては集熱回路６や集熱器３の内部を大気圧程度に維持することができ、常に給水圧が内圧として作用している場合と比べ、内圧負荷の積算経過時間を大幅に短くして疲労軽減による耐久性の向上をより一層図ることができる。
【００７０】
一方、太陽熱を受け得ない夜間や低温時には排水運転制御部９３による排水運転制御を行って、集熱器３及び集熱回路６内から水抜きする。なお、この排水運転制御による水抜きは上記の水漏れ判定部９２により水漏れ発生と判定された場合にも実行される。この水抜きは、上記第１及び第２の両開閉弁６１，６７を共に閉作動させた状態で、排水弁６４及び第３開閉弁６９を開作動させることにより行う。これにより、バキュームブレーカ６５から外気が集熱回路６内に流入して集熱器３内及び集熱回路６内の水が排水弁６４から排水される。このような排水運転を行うことにより低温時の凍結防止が図られる一方、万一の水漏れ発生時には早期に水抜きをすることで水漏れ被害を小さくすることができる。
【００７１】
＜第２実施形態＞
図３は第２実施形態に係る太陽熱利用温水装置を示す。この第２実施形態は、第１実施形態のものに降圧手段としての圧力調整弁７と、第４開閉弁４４と、第５開閉弁５３とを追加する一方、第２開閉弁６７（図１参照）を省略したものである。なお、上記圧力調整弁７は自動調整弁であり、また、上記第４及び第５の両開閉弁４４，５３は共に運転制御手段としてのコントローラ９ａにより開閉作動制御が行われる電磁開閉弁により構成されている。この第４及び第５の両開閉弁４４，５３が入水路４及び出湯路５の蓄熱槽２に対する連通接続を切換可能に遮断する遮断手段を構成し、第１開閉弁６１及び逆止弁６８が集熱回路６側への水圧伝搬を切換可能に遮断する遮断手段を構成する。
【００７２】
なお、上記の相違点を除き他の構成要素は第１実施形態と同じであるため、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７３】
上記圧力調整弁７は、第１開閉弁６１と排水弁又は圧力スイッチ６２との間の往き路６ａに連通接続されたものである。そして、この圧力調整弁７は、バネ式等の反力手段を有し、この反力手段からの圧力と平衡する所定の平衡圧に上記往き路６ａの内圧を降下させて自動調整するようになっている。この第２実施形態では入水路４の減圧弁４１の設定圧が例えば４kgf／cm２に設定され、蓄熱槽２から４kgf／cm２の給水圧で導入される水を上記圧力調整弁７により１．５kgf／cm２まで降圧させて平衡状態になるように設定されている。なお、このように４kgf／cm２の給水圧とする場合には出湯路５の圧力安全弁５２の設定圧は例えば５kgf／cm２とすればよい。
【００７４】
また、上記第４開閉弁４４は、蓄熱槽２の接続部２１近傍位置の入水路４に介装され、逆止弁４５が付設されている。さらに第５開閉弁５３は蓄熱槽２の接続部２２近傍位置の出湯路５に介装されている。
【００７５】
以上の構成の太陽熱利用温水装置はコントローラ９ａにより運転制御され、このコントローラ９ａは図４に示すように集熱運転制御部９１ａと、第１実施形態と同様の水漏れ判定を行う水漏れ判定部９２と、排水運転制御部９３ａとを備えている。
【００７６】
上記集熱運転制御部９１ａによる集熱運転制御は次のようにして行われる。まず、第４及び第５の両開閉弁４４，５３を共に閉作動させ、第１開閉弁６１を開作動させる。これにより、入水路４及び出湯路５と、蓄熱槽２及び集熱回路６との間を遮断して、蓄熱槽２及び集熱器３と両者を結ぶ集熱回路６を独立した閉回路とし、この閉回路内の内圧を圧力調整弁７により給水圧よりも低い圧力に降圧させる。次いで循環ポンプ６３を作動させて集熱運転を開始する。この際、第１実施形態と同様に圧力スイッチ６２からの出力に基づき水漏れ判定部９２による水漏れ判定を行い、水漏れ発生のないことを確認した上で、上記集熱運転を継続させる。以上により、集熱運転を上記圧力調整弁７により降圧された低圧の下で行うことができ、内圧による負荷軽減に伴う疲労軽減及び耐久性の向上が図られる。
【００７７】
上記の集熱運転の途中で水量センサ４２からの検出信号により水の流れが検知されると給湯使用の要求有りと判定し、上記集熱運転を強制停止して蓄熱槽２からの出湯を可能とする制御を行う。つまり、出湯路５の下流端の給湯栓が開かれると第５開閉弁５３が閉状態であるため水分岐管４３から湯水混合弁５１を通して水が流れるため、この水の流れを検知することにより給湯使用の要求が有ると判定する。
【００７８】
そして、上記集熱運転の強制停止は循環ポンプ６３の作動を停止することにより行い、蓄熱槽２からの出湯を可能とする制御は第１開閉弁６１を閉作動した上で、第４及び第６の両開閉弁４４，５３を共に開作動することにより行う。先に第１開閉弁６１を閉作動させるのは、集熱回路６側を圧力調整弁７により降圧された内圧に維持するためであり、また、入水路４や出湯路５の側からの圧力変動の影響が集熱回路６側に及ばないようにするためである。このような状態では第１開閉弁６１と逆止弁６８とにより集熱回路６側が出湯路５等と遮断されるため、給湯使用の際に出湯路５から特に水撃等の圧力変動が伝搬してきてもブロックされる一方、圧力低下に起因するバキュームブレーカ６５からの空気流入の不都合も回避することができる。
【００７９】
上記水量センサ４２からの検出信号に基づき水の流れが検知されなくなれば、給湯使用は終了したと判定して、集熱運転を再開する。この再開は、まず、第４及び第５の両開閉弁４４，５３を閉作動させた上で、第１開閉弁６１を開作動させる。この第１開閉弁６１の開作動に伴い蓄熱槽２内の給水圧が往き路６ａに作用することになるものの、その給水圧は圧力調整部７により即座に降圧されることになる。そして、循環ポンプ６３を作動させることにより集熱運転が再開される。
【００８０】
そして、集熱待機状態にする場合には、上記の給湯使用が発生した場合と同様に上記循環ポンプ６３の作動を停止し、第１開閉弁６１を閉作動させた上で第４及び第５の両開閉弁４４，５３を共に開作動させる。これにより、集熱待機状態においては、集熱器３や集熱回路６内を圧力調整弁７により降圧された内圧状態に維持して負担の軽減を図ることができる一方、給湯使用を随時可能とすることができる。そして、その給湯使用が行われても、上記の水撃等の集熱回路６側への伝搬や、バキュームブレーカ６５からの空気流入を回避することができる。
【００８１】
また、太陽熱を受け得ない夜間や低温時あるいは水漏れ発生と判定された場合に行う排水運転制御部９３ａによる排水運転制御は、第１開閉弁６１を閉作動させた状態で、排水弁６４及び第３開閉弁６９を開作動させることにより行う。これにより、バキュームブレーカ６５から外気が集熱回路６内に流入して集熱器３内及び集熱回路６内の水が排水弁６４から排水される。この際、戻り路６ｂの蓄熱槽２側には逆止弁６８が介装されているため、逆止弁６８の上流側の戻り路６ｂ内の水抜きが行われる。
【００８２】
＜第３実施形態＞
図５は第３実施形態に係る太陽熱利用温水装置を示す。この第３実施形態は、第１実施形態のものからバキュームブレーカ６５を省略し、その代わりに空気取り入れ弁としてのエア電磁弁８を装置本体１内の戻り路６ｂに介装させたものである。なお、本第３実施形態としては、第１実施形態の第２開閉弁６７（図１参照）を省略し、かつ、循環ポンプ６３の介装位置を第１開閉弁６１とバイパス路６ｃの合流部との間の往き路６ａとしたものを示している。そして、この第３実施形態では、第１開閉弁６１及び逆止弁６８が集熱回路６側への水圧伝搬を切換可能に遮断する遮断手段を構成する。
【００８３】
以下の説明では、第１実施形態のものと同一構成要素には第１実施形態と同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００８４】
上記エア電磁弁８は、一端が上記戻り路６ｂに連通し、他端が大気に開放され、両端間を開閉作動される弁体により仕切ったものである。そして、このエア電磁弁８は、コントローラ９ｂにより常時は閉作動状態に保持されている。
【００８５】
この第３実施形態の太陽熱利用温水装置の運転制御を行うコントローラ９ｂは図６に示すように集熱運転制御部９１ｂと、第１実施形態と同様の水漏れ判定を行う水漏れ判定部９２と、排水運転制御部９３ｂとを備えている。
【００８６】
上記集熱運転制御部９１ｂによる集熱運転制御は次のようにして行われる。まず第１開閉弁６１を開作動させてから循環ポンプ６３を作動させることにより集熱運転を開始する。この際、第１実施形態と同様に圧力スイッチ６２からの出力に基づき水漏れ判定部９２による水漏れ判定を行い、水漏れ発生のないことを確認した上で、上記集熱運転を継続させる。
【００８７】
上記の集熱運転の途中で水量センサ４２からの検出信号により水の流れが検知されると給湯使用が有ると判定し、上記循環ポンプ６３の作動を停止しかつ第１開閉弁６１を閉作動させる。つまり、給湯使用があればその給湯使用を優先させて集熱運転を停止し、かつ、集熱回路６側への水圧伝搬を遮断する。これにより、給湯使用の際に出湯路５から特に水撃等の圧力変動が伝搬してきてもブロックされる上に、バキュームブレーカ６５（図１参照）が存在しないため出湯路５側の圧力低下に起因してバキュームブレーカ６５から空気が流入する事態の発生も確実に回避することができる。
【００８８】
上記水量センサ４２からの検出信号に基づき水の流れが検知されなくなれば、給湯使用は終了したと判定して、集熱運転を再開する。この再開は、上記の集熱運転の開始と同様に第１開閉弁６１を開作動させた上で循環ポンプ６３を作動させることにより行う。
【００８９】
そして、集熱待機状態にする場合には、上記の給湯使用が発生した場合と同様に上記循環ポンプ６３の作動を停止してから第１開閉弁６１を閉作動させる。これにより、集熱待機状態においては、集熱器３や集熱回路６側への圧力伝搬を遮断した状態にしつつ、給湯使用を随時可能とすることができる。そして、その給湯使用が行われても、上記の水撃等の集熱回路６側への伝搬や、集熱回路６内への空気流入を回避することができる。
【００９０】
また、太陽熱を受け得ない夜間や低温時あるいは水漏れ発生と判定された場合に行う排水運転制御部９３ｂによる排水運転制御は、第１開閉弁６１を閉作動させた状態で、排水弁６４、エア電磁弁８及び第３開閉弁６９を開作動させることにより行う。この際、まず排水弁６４を開くと同時かその直後、好ましくは微小時間経過後に上記エア電磁弁８を開き、所定時間経過後に第３開閉弁６９を開くようにする。エア電磁弁８の開作動タイミングを排水弁６４の開作動後にするのが好ましいのは、エア電磁弁８を開いたときに戻り路６ｂ内の残圧により水が噴き出さないようにするためである。通常、排水弁６４の開作動により集熱回路６内の内圧が即座に開放されるため、上記微小時間としてはこの内圧開放に要する微小時間値（０．５〜３sec）だけずらせて上記エア電磁弁８を開放させる。この微小時間値は排水弁６４から集熱回路６や集熱器３内の細管を含めて連続する水柱の延長距離に応じて変化させればよい。
【００９１】
また、上記第３開閉弁６９の開作動タイミングをエア電磁弁８の開作動から所定時間経過後とするのは、装置本体１内のエア電磁弁８を開いて外気を流入させ、この空気流入により上記エア電磁弁８よりも集熱器３側（上流側）の戻り路６ｂ内の水、集熱器３内の各細管内の水及び排水弁６４までの往き路６ａ内の水が排水部６４から排水されるのを待ってから、上記第３開閉弁６９の開作動により上記エア電磁弁８よりも下流側の逆止弁６８までの戻り路６ｂ内の水及びバイパス路６ｃ内の水を排水弁６４から排水させるようにするためである。つまり、特に上方位置にある集熱器３内の各細管内の水の排水抵抗を考慮して集熱器３内の水の排水促進を図るようにしたものである。
【００９２】
加えて、上記の集熱器３内の水の排水の際に、その水が循環ポンプ６３内を通過しないため、第１又は第２実施形態の場合（図１又は図３参照）のように作動停止中の循環ポンプ６３内を排水の水が通過する場合に比べ、排水抵抗を少しでも低減させて排水の促進を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す模式図である。
【図２】第１実施形態のコントローラの内容を示すブロック図である。
【図３】第２実施形態を示す模式図である。
【図４】第２実施形態のコントローラの内容を示すブロック図である。
【図５】第３実施形態を示す模式図である。
【図６】第３実施形態のコントローラの内容を示すブロック図である。
【図７】従来の問題点を説明するための太陽熱利用温水装置の模式図である。
【符号の説明】
２ 蓄熱槽
３ 集熱器
４ 入水路
５ 出湯路
６ 集熱回路
６ａ 往き路
６ｂ 戻り路
７ 圧力調整弁（降圧手段）
８ エア電磁弁（空気取り入れ弁）
４２ 水量センサ（水流検知手段）
４４ 第４開閉弁（遮断手段）
５３ 第５開閉弁（遮断手段）
６１ 第１開閉弁（遮断手段）
６２ 圧力スイッチ（圧力検出手段）
６４ 排水弁（圧力開放手段）
６７ 第２開閉弁（遮断手段）
９，９ａ，９ｂ コントローラ（運転制御手段）
９１，９１ａ，９１ｂ 集熱運転制御部
９２ 水漏れ判定部
９３，９３ａ，９３ｂ 排水運転制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道水等の被圧水が蓄熱槽に入水され、この蓄熱槽内の水が集熱器に供給されて加熱された後に再び上記蓄熱槽に戻され、この蓄熱槽に蓄熱された温水が給湯用に利用されるように構成された太陽熱利用温水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の太陽熱利用温水装置として図７に示すようなものが知られている。このものでは、蓄熱槽２の底部に対し水道管からの水道水を入水させる入水路４０と、上記蓄熱槽２の頂部から温水を出湯させる出湯路５０と、上記蓄熱槽２の底部から水を集熱器３に供給する往き路６０ａと、集熱器３において太陽熱を受けて加熱された温水を上記蓄熱槽２の頂部に戻す戻り路６０ｂとを備えている。上記往き路６０ａには循環ポンプ６３が介装され、この循環ポンプ６３と往き路６０ａと戻り路６０ｂとにより蓄熱槽２内の水や温水を集熱器３との間で循環させて集熱させる集熱回路６０が構成され、上記循環ポンプ６３の作動により集熱運転が行われるようになっている。
【０００３】
上記蓄熱槽２内は入水路４０からの水道水の給水圧に基づいて常に満水状態にされ、上記出湯路５０を通して出湯される分だけ入水されるようになっている。つまり、水道水の給水圧が蓄熱槽２、集熱回路６０及び集熱器３に対しても作用しており、給湯使用時における出湯路５０からの出湯も上記給水圧に基づいて行われるようになっている。このように水道水の給水圧が集熱器３側にも及ぶ構成は直圧式、あるいは、蓄熱媒体として水道水を直接に集熱器３に供給させる点で直接式もしくは直結式ともいわれる。このような直結タイプのものでは効率がよく、又、同じく水道水の給水圧を利用する瞬間式給湯器等に対して上記出湯路５０を直接に接続して水の代わりに温水を供給するように組み合わせることも可能となる。
【０００４】
そして、給湯使用時には、蓄熱槽２から出湯された温水が湯水混合弁５１において入水路４０から分岐した水分岐管路４３の水と所定混合比で混合され、所定温度に温調された後に下流端の給湯栓等に給湯されるようになっている。
【０００５】
また、夜間や低温時の凍結予防を図るために集熱器３や集熱回路６０の水抜きが行い得るようになっている。この場合、集熱器３が屋根上等の屋外の高所に有り、又、集熱器３や集熱回路６０等が密閉経路に構成されているため、集熱器３の上部に接続された上記戻り路６０ｂの最上部位置にバキュームブレーカ６５を設け、排水弁６４を開けば負圧の作用により上記バキュームブレーカ６５から空気が流入して集熱器３や集熱回路６０から排水し得るようにされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の太陽熱利用温水装置においては、直圧式であることに起因して以下に示すような種々の不都合を有している。
【０００７】
すなわち、第１に、直圧式であるため、給湯使用時に、特に給湯栓を急閉止したときに水圧の一時的な急上昇により水撃（ウォータハンマー）が出湯路５０内を介して上流側の蓄熱槽２、循環ポンプ６３、集熱回路６０や集熱器３等に作用するおそれがあり、このような水撃によりそれらの機器類の破損や異常を招くおそれがある。
【０００８】
第２に、上記の給湯使用時にその給湯使用量が多い場合、あるいは、集熱器３が設置されている屋根等と水道水供給系との間に１０ｍ以上の高低差がある場合には、集熱器３側に供給される水圧が大気圧よりも低くなるおそれがあり、低くなるとバキュームブレーカ６５から空気が流入する結果、再度の集熱運転の際に循環ポンプ６３が揚程不足に陥り循環不能となるエアロックが生じたり、流入した空気が出湯路５０から給湯栓側に回り給湯栓からその空気が噴出したりするおそれがある。このため、これらのエアロックや空気の噴出を防止する対策が求められる。
【０００９】
第３に、蓄熱槽２内の温水（湯）を出湯させて給湯に供するにはその給湯の出方を強くするために蓄熱槽２に作用させる水道直圧（入水路からの給水圧）をできるだけ高くすることが好ましいものの、その水道直圧の作用している蓄熱槽２内の水を集熱器３にも循環させているため水圧が高いと集熱器３、集熱回路６０上の各機器及び部品等の耐圧性能を高くする必要が生じてコスト高を招くことにもなる。つまり、蓄熱槽２に入水路４０側から作用させる水道直圧はできるだけ高い方が良いものの、集熱器３側の集熱回路６０はできるだけ低い方が良いという相反する要求もある。
【００１０】
第４に、水道管からの給水圧が蓄熱槽２のみならず集熱回路６０側にも作用するため、集熱回路６０側の循環ポンプ６３、集熱器３、配管自体、配管接続部等にその給水圧が作用して装置の経時使用に伴い疲労が生じるおそれがある。このため、高い耐久性及び信頼性確保の観点より集熱回路６０側に生じるおそれのある疲労を可及的に軽減するための対策も求められる。
【００１１】
第５に、給水圧が作用している蓄熱槽２内の水を集熱回路６０により集熱器３との間で循環させるため、集熱器３やその配管等に万一水漏れが発生した場合には、直圧式ではない構成、例えば給湯に使用する湯水そのものではなくて他の集熱媒体を集熱器３との間で循環させるタイプと比べ、水漏れ被害が大きくなる可能性がある。このため、万一の水漏れ被害を最小限に抑制する対策が求められる。
【００１２】
第６に、直圧式であるため集熱回路６０内には集熱媒体として不凍液等ではなくて水道水が充満されており、凍結予防のための水抜きを可能とするために上述の如くバキュームブレーカ６５が集熱器３側に介装されている。しかし、上記バキュームブレーカ６５は集熱器３近傍の屋根上に設けられているため、これに代えて蓄熱槽２が設置されている屋内の器具側での対処により同様の水抜きが行い得る対策も要請されている。
【００１３】
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、直圧式に起因する種々の不都合を解消し得る太陽熱利用温水装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、蓄熱槽と、太陽熱を受ける集熱器とを備え、上記蓄熱槽には水道水をその給水圧に基づき入水させて蓄熱槽内を満水状態にするための入水路と、上記蓄熱槽から温水を取り出すための出湯路とが接続される一方、上記集熱器と蓄熱槽との間には蓄熱槽内の水を上記集熱器に供給し太陽熱により加熱された後の温水を上記蓄熱槽に戻す集熱運転を行うための集熱回路が配管されてなる太陽熱利用温水装置を対象として、以下の各請求項により特定される事項を備える種々の発明を提供する。
【００１５】
請求項１に係る発明では、上記集熱回路において蓄熱槽側と集熱器側との間における水圧伝搬を断続切換可能に遮断する遮断手段を備え、上記遮断手段として、上記入水路による入水又は上記出湯路による温水の取り出しの開始から終了後までの間は遮断状態に切換作動される構成とした。ここで、上記の「遮断手段」としては、簡易には例えば開閉弁により構成すればよい（以下の請求項において同じ）。
【００１６】
この請求項１によれば、出湯路による温水の取り出しの開始からその終了後までの間は遮断手段により蓄熱槽側から集熱器側への間の水圧伝搬が遮断されるため、たとえ上記出湯路の下流端の給湯栓が急閉されて水撃が上流側に伝搬したとしても、その水撃が集熱器側に及ぶことはなく、水撃に起因する集熱回路、その循環ポンプ及び集熱器等の破損又は異常発生のおそれを確実に回避し得る。加えて、上記の出湯路からの出湯量が多い場合や、集熱器と入水系との間の高低差が大きい場合に集熱器側の水圧低下に伴い集熱器側に設置したバキュームブレーカから集熱回路内に空気が流入することに起因して生じるおそれのあるエアロックや給湯栓からの空気噴出をも、上記遮断手段により遮断状態に切換えることで確実に回避し得る。ここで、出湯路からの出湯が開始されると、それに伴い入水路からの入水が開始されるため、入水路による入水の開始からその終了までの間に上記遮断手段を遮断するようにしても、上記と同様の作用が得られる。
【００１７】
請求項２に係る発明では、上記集熱回路において蓄熱槽側と集熱器側との間における水圧の伝搬を断続切換可能に遮断する遮断手段と、上記入水路又は出湯路の少なくとも一方における水の流れを検知する水流検知手段とを備え、上記遮断手段として上記水流検知手段からの水流検知信号を受けて遮断状態に切換作動されるように上記水流検知手段と連係させる構成とした。なお、上記の「連係」は、水流検知手段と遮断手段との両者を直接に連係させても、あるいは、コントローラを介して間接に連係させても、いずれでもよい。
【００１８】
この請求項２によれば、入水路の水の流れ（つまり入水）を水流検知手段により検知することにより出湯路からの出湯を間接的に検知でき、又、出湯路の水の流れ（つまり出湯）を水流検知手段により検知することにより出湯路からの出湯（給湯使用）を直接的に検知できる。従って、水流検知手段からの水流検知信号を受けて遮断手段を遮断状態に切換えることで、出湯路からの出湯の開始からその終了までの間、蓄熱槽側から集熱器側への水圧の伝搬を遮断することが可能になる。このため、出湯先の給湯栓が急閉されて水撃が上流側に伝搬したとしても、その水撃に起因する集熱回路、その循環ポンプ及び集熱器等の破損又は異常発生のおそれを請求項１の場合と同様に確実に回避し得ることになる。併せて、上述のエアロックの発生や給湯栓からの空気噴出の発生のおそれを請求項１の場合と同様に確実に回避し得ることになる。
【００１９】
以上の請求項１又は請求項２の太陽熱利用温水装置においては、さらに、上記集熱回路による集熱運転を上記出湯路による出湯動作と互いに独立して実行させる運転制御手段を備えるようにしてもよい（請求項３）。具体的には、集熱運転を優先させる場合には集熱運転を実行するときは出湯路からの出湯を禁止する、あるいは、出湯動作を優先させる場合には出湯が検知（例えば水流検知手段等により検知）されたときは集熱運転の実行を禁止したり集熱運転中であればその集熱運転を強制停止したりするなどの運転制御を運転制御手段において行えばよい。このようにすることにより、請求項１又は請求項２における水撃が及ぶことによる不都合、バキュームブレーカからの流入空気に起因するエアロックや空気の噴出の発生を共により確実に回避し得る。しかも、このようにすることにより、蓄熱槽底部に対する入水路と集熱回路への供給側との両接続部を１つの接続部に共用化したり、蓄熱槽頂部に対する出湯路と集熱回路の戻り側との両接続部を１つの接続部に共用化したりすることが可能になり、構造の単純化、製造工数の低減化及びこれに伴うコストの低減化等が図り得る。
【００２０】
請求項４に係る発明では、上記蓄熱槽に対する入水及び蓄熱槽からの出湯を切換可能に遮断する遮断手段を備え、上記遮断手段として上記集熱回路による集熱運転が実行されている期間中は強制的に遮断状態に切換えられる構成とした。
【００２１】
この請求項４によれば、集熱回路による集熱運転が実行されるときは遮断手段が遮断状態に切換えられて出湯路による出湯及び入水路による入水がそれぞれ禁止されることになり、それが集熱運転の実行期間中にわたり継続される。このため、集熱運転を入水路からの給水圧やその変動の影響を受けることなく実行させることが可能になる一方、蓄熱槽と集熱器と両者を接続する集熱回路とを集熱運転期間中は閉回路にして内圧調整することも可能となる。これにより、出湯路からの出湯（給湯使用）に伴う圧力変動に起因する不都合発生の回避や、集熱器を含む集熱回路側の疲労軽減をも図り得る。
【００２２】
請求項５に係る発明では、上記入水路及び出湯路の双方の蓄熱槽に対する連通接続を断続切換可能に遮断する遮断手段と、上記集熱回路内の上記入水路からの給水圧に基づく内圧を降圧させる降圧手段とを備えることとした。
【００２３】
この請求項５によれば、上記遮断手段を遮断状態に切換えることにより、蓄熱槽と集熱器と両者を接続する集熱回路とを入水路及び出湯路とは切り離して独立した閉回路にすることが可能になる。そして、上記降圧手段の作動により上記閉回路内の内圧が降圧されるため、この閉回路とされた集熱回路を入水路からの給水圧よりも低圧状態又は給水圧を開放した状態にすることが可能になる。このため、集熱運転の実行・非実行に拘わらず、出湯路からの出湯が行われない期間は、特に集熱器や配管等の集熱回路側の内圧を低く維持して疲労軽減を図り、それらの耐久性の向上を図ることが可能になる。その一方、上記出湯路からの出湯が行われるときには上記遮断手段を接続状態に切換えることにより、給水圧を蓄熱槽に作用させて比較的高い圧力で出湯させることが可能になる。つまり、同じ装置でありながら、出湯時には高い圧力に、それ以外の集熱運転時等には低い圧力に変換させることが可能になる。
【００２４】
上記の請求項５の太陽熱利用温水装置においては、さらに、上記集熱回路による集熱運転を制御する運転制御手段を備え、この運転制御手段として、出湯路上記遮断手段を遮断状態に切換え、かつ、その遮断状態で上記降圧手段により上記集熱回路の内圧を降圧させた後に、上記集熱運転を実行する構成を採用するようにしてもよい（請求項６）。この場合には、上記運転制御手段により集熱運転が行われるときには必ず、蓄熱槽と集熱器と両者を接続する集熱回路とを入水路及び出湯路から独立させて閉回路にし、かつ、その閉回路とされた集熱回路内の内圧が降下される。このため、集熱回路内の内圧をできるだけ低くすることが可能となる。
【００２５】
請求項７に係る発明では、上記集熱回路の蓄熱槽に対する連通接続を断続切換可能に遮断する遮断手段と、上記集熱回路内の上記給水圧に基づく内圧を開放させる圧力開放手段とを備えることとした。
【００２６】
この請求項７によれば、上記遮断手段を遮断状態に切換えることにより蓄熱槽が集熱回路と切り離され、入水路、出湯路及び蓄熱槽と、集熱回路とが互いに独立することになる。このため、出湯路による出湯は入水路からの高い給水圧に基づいて行うことが可能になる一方、集熱回路側は上記圧力開放手段の作動により内圧が開放された状態にすることが可能になる。これにより、集熱運転が行われない期間中は集熱器や配管等からなる集熱回路に対する給水圧に基づく負荷を取り除いて、疲労軽減による耐久性の向上を図ることが可能になる。つまり、同じ装置でありながら、集熱運転を行わない待機状態のときに、高い圧力で出湯させつつも、同時に集熱回路側の圧力を開放した状態に維持して負担の軽減を図ることが可能になる。
【００２７】
上記請求項７の太陽熱利用温水装置においては、さらに、上記集熱回路による集熱運転を制御する運転制御手段を備え、この運転制御手段として、上記集熱運転を行わないとき、上記遮断手段を遮断状態に切換え、かつ、その遮断状態で上記圧力開放手段により上記集熱回路の内圧を開放させる構成を採用してもよい（請求項８）。このような運転制御手段を備えることにより、請求項７による作用を自動制御により得られることになる。
【００２８】
以上の請求項１〜請求項８のいずれかの太陽熱利用温水装置においては、さらに、上記集熱回路の内圧を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段により検出された内圧の変動に基づいて上記集熱回路からの水漏れ発生の有無を判定する水漏れ判定手段とを備えるようにしてもよい（請求項９）。このようにすることにより、万一、集熱回路において水漏れが発生した場合であっても、圧力検出手段により検出される内圧の変動に基づいて水漏れ判定手段によりその水漏れ発生を早期に把握することが可能になる。このため、上記の請求項１〜請求項８のいずれかの太陽熱利用温水装置による作用に加えて、直圧式であるがゆえに万一の水漏れ発生時にはその水漏れ被害が大きくなる事態を回避して、水漏れ被害を最小限にすることが可能になる。
【００２９】
請求項１０に係る発明では、上記集熱回路の内圧を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段により検出された内圧の変動に基づいて上記集熱回路からの水漏れ発生の有無を判定する水漏れ判定手段とを備えることとした。
【００３０】
この請求項１０によれば、上記の如く、万一、集熱回路において水漏れが発生した場合であっても、圧力検出手段により検出される内圧の変動に基づいて水漏れ判定手段によりその水漏れ発生を早期に把握することが可能になる。このため、直圧式であるがゆえに万一の水漏れ発生時にはその水漏れ被害が大きくなる事態を回避して、水漏れ被害を最小限にすることが可能になる。
【００３１】
上記の請求項１０の太陽熱利用温水装置における水漏れ判定手段として、内圧検出値の所定量の圧力降下が所定の経過時間値内に生じたとき水漏れ発生と判定する構成としてもよい（請求項１１）。集熱回路においては集熱運転の途中に出湯路からの出湯が生じた場合等に内圧の圧力変動が生じることがある。このため、通常生じるであろう圧力変動よりも大きく水漏れ発生時に想定される所定量の圧力降下が例えば集熱運転開始時点から所定時間内に生じることという判定基準を採用することにより、水漏れ発生か否かの判定を的確に行うことが可能になる。
【００３２】
また、上記の請求項１０の太陽熱利用温水装置における圧力検出手段として集熱回路の内圧が設定圧力を超えて降下したときに切換信号を出力する圧力スイッチにより構成し、水漏れ判定手段として、水漏れ判定開始から上記圧力スイッチからの切換信号が出力するまでの経過時間値を積算するタイマ部を有し、このタイマ部による経過時間値が判定時間値よりも短いとき水漏れ発生と判定する構成を採用することもできる（請求項１２）。つまり、例えば集熱運転開始から圧力スイッチからの切換信号（ＯＦＦからＯＮ、又は、ＯＮからＯＦＦ）の出力までの時間値に基づいて水漏れ判定を行うものである。この場合には、上記請求項１１と同様の作用を請求項１１よりも簡易に得ることが可能になる。
【００３３】
さらに、上記の請求項１０〜請求項１２のいずれかの太陽熱利用温水装置においては、さらに、上記集熱回路による集熱運転を制御する運転制御手段を備え、この運転制御手段として、集熱運転の開始の際に水漏れ判定手段により水漏れ発生の有無を判定し、水漏れ発生のないことを確認した上で上記集熱運転を実行する構成を採用してもよい（請求項１３）。このようにすることにより、日射の強い昼間に集熱運転を実行させる毎にその開始時点において水漏れ発生の有無を確認し、水漏れ発生のないことを確認した上で集熱運転を実行させることが可能になる。
【００３４】
以上の請求項１〜請求項１３のいずれかの太陽熱利用温水装置においては、集熱回路として、蓄熱槽底部から水を集熱器まで供給する往き路と、集熱器を通過して加熱された温水を上記蓄熱槽頂部に戻す戻り路と、これら往き路及び戻り路の一方もしくは双方に連通するよう最下部位置に配設された排水弁と、上記往き路及び戻り路の他方に介装された空気取り入れ用制御弁とを備える構成としてもよい（請求項１４）。この場合には、遮断手段を遮断状態に切換えて上記排水弁と空気取り入れ用制御弁とを開くことで、集熱器を含む集熱回路内の水を排水することが可能となるため、バキュームブレーカを不要とすることが可能になる。このため、エアロックや空気の噴出等を招くおそれのあるバキュームブレーカを省略し得る一方、省略しても上記空気取り入れ用制御弁の設置により凍結予防のための水抜き（排水運転）を確実に行うことが可能になる。
【００３５】
また、上記請求項１４の太陽熱利用温水装置においては、さらに、集熱回路内の水を排水させる排水運転を制御する運転制御手段を備え、この運転制御手段として、排水運転を開始するときは、まず排水弁を開作動し、次に空気取り入れ弁を開作動する構成としてもよい（請求項１５）。このようにすることにより、集熱回路内の水抜きを効率よくしかも確実に行うことが可能になる。すなわち、排水弁を開作動することで集熱回路内の最下部位置が開放されて排水可能となり、次に、空気取り入れ用制御弁が開作動することで集熱回路内の連続する水柱をアンバランス状態にして集熱器内の水の全てを上記排水弁から排水させることが可能になる。
【００３６】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１〜請求項１５のいずれかの太陽熱利用温水装置によれば、直圧式の構成を採用しつつも、その直圧式に起因する種々の不都合を解消させることができる。
【００３７】
すなわち、請求項１の太陽熱利用温水装置によれば、たとえ出湯路の下流端の給湯栓が急閉されて水撃が上流側に伝搬したとしても、その水撃が集熱器側に及ぶことを回避することができ、水撃に起因する集熱回路、その循環ポンプ及び集熱器等の破損又は異常発生のおそれを確実に回避することができる。加えて、出湯路からの大量出湯や、集熱器と入水系との間の高低差が大きい場合に集熱器側の水圧低下に伴い集熱器側のバキュームブレーカから集熱回路内に空気が流入することに起因してエアロックや給湯栓からの空気噴出の発生のおそれをも確実に回避することができる。
【００３８】
請求項２によれば、水流検知手段により出湯路からの出湯を直接的又は間接的に検知することができ、この水流検知手段による水流検知に基づいて遮断手段を遮断状態に切換えることで、たとえ出湯先の給湯栓が急閉されて水撃が上流側に伝搬したとしても、その水撃に起因する集熱回路、その循環ポンプ及び集熱器等の破損又は異常発生のおそれを請求項１の場合と同様に確実に回避することができる。併せて、上述のエアロックの発生や給湯栓からの空気噴出の発生のおそれを請求項１の場合と同様に確実に回避することができる。
【００３９】
請求項３によれば、請求項１又は請求項２の太陽熱利用温水装置において、水撃が及ぶことによる不都合、バキュームブレーカからの流入空気に起因するエアロックや空気の噴出の発生を共により確実に回避することができる。しかも、蓄熱槽底部に対する入水路と集熱回路への供給側との両接続部や、蓄熱槽頂部に対する出湯路と集熱回路の戻り側との両接続部を共に１つの接続部に共用化することができ、構造の単純化、製造工数の低減化及びこれに伴うコストの低減化等を図ることができる。
【００４０】
請求項４によれば、集熱運転を入水路からの給水圧やその変動の影響を受けることなく実行させることができる一方、蓄熱槽と集熱器と両者を接続する集熱回路とを集熱運転期間中は閉回路にして内圧調整することも行い得るようになる。これにより、出湯路からの出湯（給湯使用）に伴う圧力変動に起因する不都合発生の回避や、集熱器を含む集熱回路側の疲労軽減をも図ることができるようになる。
【００４１】
請求項５によれば、遮断手段を遮断状態に切換えることで蓄熱槽及び集熱器と両者を接続する集熱回路とを入水路及び出湯路から切り離して独立した閉回路にすることができ、この状態で降圧手段により上記閉回路内の内圧が降圧されるため、集熱運転の実行・非実行に拘わらず、出湯路からの出湯が行われない期間は、特に集熱器や配管等を含む集熱回路側の内圧を低く維持して疲労軽減により耐久性の向上を図ることができる。その一方、上記出湯路からの出湯が行われるときには上記遮断手段を接続状態に切換えることで給水圧を蓄熱槽に作用させて比較的高い圧力で出湯させることができるようになる。これにより、同じ装置でありながら、出湯時には高い圧力に、それ以外の集熱運転時等には低い圧力に変換させることができるようになる。
【００４２】
請求項６によれば、請求項５の太陽熱利用温水装置において、運転制御手段により集熱運転が行われるときには必ず、蓄熱槽と集熱器と両者を接続する集熱回路とを入水路及び出湯路から独立させて閉回路にし、かつ、その閉回路とされた集熱回路内の内圧を降下させることができるようになる。
【００４３】
請求項７によれば、遮断手段を遮断状態に切換えることで蓄熱槽を集熱回路と切り離して、入水路、出湯路及び蓄熱槽と、集熱回路とを互いに独立させることができる。このため、出湯路による出湯を入水路からの高い給水圧に基づいて行うことができる一方、集熱運転が行われない期間中は集熱器や配管等からなる集熱回路に対する給水圧に基づく負荷を取り除いて、疲労軽減による耐久性の向上を図ることができるようになる。これにより、同じ装置でありながら、集熱運転を行わない待機状態のときに、高い圧力で出湯させつつも、同時に集熱回路側を圧力開放した状態に維持して負担の軽減を図ることができるようになる。
【００４４】
請求項８によれば、請求項７による効果を運転制御手段による自動制御により得ることができることになる。
【００４５】
請求項９によれば、請求項１〜請求項８のいずれかの太陽熱利用温水装置において、集熱回路において水漏れが万一発生した場合であっても、圧力検出手段により検出される内圧の変動に基づいて水漏れ判定手段によりその水漏れ発生を早期に把握することができる。このため、上記の請求項１〜請求項８のいずれかの太陽熱利用温水装置による効果に加えて、直圧式であるがゆえに万一の水漏れ発生時にはその水漏れ被害が大きくなる事態を回避して、水漏れ被害を最小限にすることができるようになる。
【００４６】
請求項１０によれば、集熱回路において水漏れが万一発生した場合であっても、圧力検出手段により検出される内圧の変動に基づいて水漏れ判定手段によりその水漏れ発生を早期に把握することができ、直圧式であるがゆえに万一の水漏れ発生時にはその水漏れ被害が大きくなる事態を回避して、水漏れ被害を最小限に抑制することができる。請求項１１によれば、請求項１０の太陽熱利用温水装置において、水漏れ発生か否かの判定を的確に行うことができ、請求項１２によれば、請求項１１と同様の効果を請求項１１よりも簡易に得ることができる。
【００４７】
請求項１３によれば、請求項１０〜請求項１２のいずれかの太陽熱利用温水装置において、日射の強い昼間に集熱運転を実行させる毎にその開始時点において水漏れ発生の有無を確認し、水漏れ発生のないことを確認した上で集熱運転を実行させることができるようになる。
【００４８】
請求項１４によれば、請求項１〜請求項１３のいずれかの太陽熱利用温水装置において、エアロックや空気の噴出等を招くおそれのあるバキュームブレーカを省略することができる一方、省略しても上記空気取り入れ用制御弁の設置により集熱回路から凍結予防のための水抜きを確実に行うことができるようになる。
【００４９】
また、上記請求項１５によれば、運転制御手段による排水運転制御によって、請求項１４による集熱回路内の水抜きを効率よくしかも確実に行うことができるようになる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００５１】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る太陽熱利用温水装置を示し、１は装置本体、２は装置本体１内に収容された蓄熱槽、３は装置本体１よりも上方であって屋根上等の屋外の太陽熱を受ける場所に設置される集熱器である。なお、集熱器３と蓄熱槽２との位置関係としては、集熱器３を上方に設置することが多いものの、本発明上、必ずしも集熱器３が蓄熱槽２よりも上方である必要はなく、燃焼器３が蓄熱槽２と同等又は蓄熱槽２よりも下方に設置されていてもよい。
【００５２】
上記蓄熱槽２は例えばステンレス鋼板により形成された密閉容器であり、この蓄熱槽２の底部には入水路４の下流端と、集熱回路６の往き路６ａの上流端とが共通の接続部２１を介して連通接続され、また、頂部には出湯路５の上流端と、上記集熱回路６の戻り路６ｂの下流端とが共通の接続部２２を介して連通接続されている。なお、同図中２３は蓄熱槽２のメンテナンス時に蓄熱槽２内の水又は温水を排水するためのメンテナンス用排水管であり、２４はこの排水管２３を開閉するための開閉弁である。
【００５３】
上記入水路４の上流端は水道管に接続され、装置本体１内の上流側から逆止弁付きの減圧弁４１と、入水流量を検出するための水量センサ４２とが介装されている。また、上記入水路４の上記水量センサ４２の下流側位置から水分岐管４３が分岐され、この水分岐管４３は上記出湯路５の途中に介装された湯水混合弁５１に混合用の水を供給するようになっている。上記減圧弁４１は水道管からの元給水圧（３〜８kgf／cm２）を例えば２kgf／cm２程度の給水圧に減圧するようになっている。そして、この入水路４からの入水により蓄熱槽２内は常に満水状態に維持されるようになっており、上記出湯路５からの出湯（給湯使用）があればその給湯使用量の分だけ給水圧に基づき入水されるようになっている。
【００５４】
なお、上記水量センサ４２は、所定の最低流量以上の水流の検知によりＯＮ信号を出力する水流スイッチで代用することもできる他、水量センサ４２又は水流スイッチは本発明においては出湯路５からの出湯の開始を検知するためのものであるため、入水路４ではなくて出湯路５に介装させるようにしてもよい。この点については以下の他の実施形態においても同じである。
【００５５】
また、上記出湯路５の下流端は図示省略の瞬間式給湯器の入水側に接続され、その給湯器から給湯栓等に給湯されるようになっている。なお、上記出湯路５の下流端を上記給湯栓等に直接に接続する構成を採用してもよい。従って、上記出湯路５による出湯は、上記給湯栓等が開かれると上記蓄熱槽２に作用している上記給水圧に基づき行われるものである。そして、蓄熱槽２内の温水温度が高ければ上記湯水混合弁５１により水を混合して温調した後の湯を上記給水圧に基づき上記給湯器又は給湯栓に供給し、上記温水温度が低ければそのまま上記給水圧に基づき上記給湯器又は給湯栓に供給するようになっている。なお、同図中５２は圧力安全弁であり、この圧力安全弁６２は上限圧力が例えば２．５kgf／cm２程度に設定されている。
【００５６】
上記集熱回路６は蓄熱槽２内の水又は温水を集熱器３との間で循環させることにより、集熱器３で集熱した太陽熱を温水の状態で上記蓄熱槽２に蓄熱するためのものである。
【００５７】
具体的には、上記集熱回路６は往き路６ａと、この往き路６ａの下流端が下部に連通された集熱器３と、この集熱器３の上部に上流端が連通接続された戻り路６ｂとを備えたものである。上記往き路６ａには蓄熱槽２近傍位置の第１開閉弁６１と、内圧が所定の設定圧以下に変化したことを検知するための圧力検出手段としての圧力スイッチ６２と、循環ポンプ６３とが介装されている。また、上記第１開閉弁６１よりも下流側の往き路６ａの最下部位置には集熱回路６内の水抜きのための排水弁６４が介装されている。上記圧力スイッチ６２は内圧が上記設定圧よりも高いときにはＯＮ信号を出力し、設定圧以下になるとＯＦＦに変化するものであり、上記設定圧としては例えば集熱回路６内の内圧が通常生じ得る圧力変動（熱膨張・熱収縮等の自然現象により生じる圧力変動）の内の最低圧力を設定すればよい。例えば、上記減圧弁４１の設定圧力が２kgf／cm２であれば、上記設定圧として０．５kgf／cm２を設定すればよい。さらに、上記排水弁６４は、後述の集熱待機状態（集熱停止状態を含む）における圧力開放手段としても機能するものである。
【００５８】
また、上記戻り路６ｂには蓄熱槽３の上部位置近傍にバキュームブレーカ６５及び空気抜き弁６６と、蓄熱槽２近傍位置に第２開閉弁６７及び逆止弁６８とが介装されている。上記バキュームブレーカ６５は所定の平衡圧よりも負圧側の圧力が集熱回路６から作用すると開き、外気を集熱回路６内に流入させるようになっている。また、上記空き抜き弁６６はフロート式のものであり、集熱回路６内に含まれる気泡を捕集して圧力差により大気に逃がすようになっている。
【００５９】
さらに、上記第２開閉弁弁６７の上流側位置の戻り路６ｂと、上記第１開閉弁６１よりも下流側位置の往き路６ａとの間には、これら戻り路６ｂと往き路６ａとを連通させて蓄熱槽２をバイパスするバイパス路６ｃが連通接続されており、このバイパス路６ｃには常時は閉状態に保持される第３開閉弁６９が介装されている。
【００６０】
上記の第１〜第３開閉弁６１，６７，６９や排水弁６４は共に電磁開閉弁により構成されており、装置本体１内に収容された後述のコントローラ９によりそれぞれ開閉制御されるようになっており、上記第１及び第２の両開閉弁６１，６７が入水路４からの給水圧の集熱回路６側への水圧伝搬を遮断する遮断手段を構成する。
【００６１】
以上の構造を有する太陽熱利用温水装置は運転制御手段としてのコントローラ９により集熱運転及び排水運転等の各種運転制御や水漏れ判定等が行われる。上記コントローラ９は、図２に示すように集熱運転制御部９１、水漏れ判定部２及び排水運転制御部９３を備えており、水量センサ４２や圧力スイッチ６２から出力される信号を受けて、上記の循環ポンプ６３の作動制御や、第１〜第３開閉弁６１，６７，６９及び排水弁６４の開閉作動制御を行うようになっている。
【００６２】
上記集熱運転制御部９１は、集熱運転の開始から初期段階において、上記水漏れ判定部９２による水漏れ判定（水漏れの自己診断）を行い、水漏れ発生のないことを確認した上で集熱運転を継続させるようになっている。
【００６３】
まず、集熱運転開始のために第３開閉弁６９及び排水弁６４を閉作動し、第１及び第２の両開閉弁６１，６７を開作動させて、循環ポンプ６３を作動させる。この両開閉弁６１，６７の開作動時点から水漏れ判定部９２の内蔵タイマをスタートさせ、上記圧力スイッチ６２からのＯＮ信号出力がＯＦＦになるまでの経過時間ｔを計測する。この経過時間ｔが所定の判定時間ｔn以下であれば水漏れ発生と判定し、ｔnよりも長ければ水漏れ発生はないと判定する。上記判定時間ｔnは、集熱回路６内の内圧が上記の通常の圧力変動が起こり得る経過時間値よりも短く設定し、さらに安全を見込んでより短い時間値を設定すればよい。
【００６４】
そして、水漏れ発生はないと判定されれば集熱運転が継続され、これにより、蓄熱槽２の底部から水が往き路５ａを通して集熱器３に供給され、供給された水が集熱器３で太陽熱を受けて加熱されて温水になり、この温水が戻り路５ｂを通して上記蓄熱槽２の頂部に戻される。なお、上記の水漏れ判定において、水漏れ発生と判定された場合には、上記排水制御部９３による後述の排水運転制御が行われる。
【００６５】
上記の集熱運転の途中で水量センサ４２からの検出流量値がゼロからある値に変化したか、もしくは、所定の最低設定流量になれば、出湯路５からの出湯（給湯使用）が開始されたと判断して上記集熱運転を強制的に停止させかつ集熱回路６を遮断する。この集熱運転の停止は上記循環ポンプ６３の作動を停止することにより行い、上記遮断は第１及び第２の両開閉弁を共に閉作動することにより行う。つまり、集熱運転と給湯使用とを互いに独立して行い、かつ、給湯使用を優先させることとし、給湯使用があれば集熱運転を停止させて集熱回路６側に対する水圧伝搬を遮断することとしている。
【００６６】
これにより、上記出湯路５の下流端の給湯栓が急開閉されても、それに伴う圧力変動が集熱回路６側に伝搬して及ぶことを回避することができる。特に、上記給湯栓の急閉に伴う急激な圧力上昇（水撃）が集熱回路６に伝搬されることを回避することができる。加えて、上記の遮断状態への変換により、遮断しない従来の場合にその給湯使用量が大量又は急速であることに起因して、あるいは、蓄熱槽２（蓄熱槽２の底部）と集熱器３との間の高低差が比較的大きくて上記給湯使用開始に伴う動水圧の作用に起因して生じるおそれのあるバキュームブレーカ６５からの空気流入の発生を確実に回避することができる。そして、この空気流入の回避によりエアロックや給湯栓からの空気噴出等の発生を確実に阻止することができる。
【００６７】
上記の水流センサ４２からの検出流量値がゼロになれば、給湯使用は終了したと判断して上記の集熱運転を再開する。すなわち、第１及び第２の両開閉弁６１，６７を開作動させて循環ポンプ６３の作動を再開する。
【００６８】
そして、太陽の日射との関係で集熱不能の場合、夜間であっても凍結のおそれのない外気温の場合、あるいは、蓄熱槽２に既に十分な蓄熱が行われている場合等のときには集熱運転を終了して集熱待機状態（集熱停止状態を含む）にされる。このような集熱待機状態にするには、上記循環ポンプ６３の作動を停止して第１及び第２開閉弁６１，６７を共に閉作動させた上で、集熱回路６内の内圧を開放させる。この内圧開放は排水弁６４を微小時間だけ開作動させて直ぐに閉作動させることにより行う。つまり、バキュームブレーカ６５から空気が流入してしまうような負圧状態になる時間よりは短く、かつ、集熱回路６内に作用している給水圧のみを開放させのに足りる微小時間だけ排水弁６４を大気開放させる。このような微小時間としては、例えば１sec以下、好ましくは０．１〜０．５sec程度を設定する。なお、排水弁６４自体は０．１sec以下の開閉作動間の応答性を有している。
【００６９】
第１及び第２の両開閉弁６１，６７の閉作動により集熱回路６を蓄熱槽２から遮断することができ、集熱待機状態において上記の給湯使用が行われても、上記の水撃の集熱回路６側への伝搬や、バキュームブレーカ６５からの空気流入を回避することができる一方、給水圧が集熱器３や集熱回路６の配管や機器（例えば循環ポンプ６３等）に作用する積算経過時間を可及的に短くして疲労軽減により耐久性の向上を図ることができる。また、上記の内圧開放により集熱待機状態においては集熱回路６や集熱器３の内部を大気圧程度に維持することができ、常に給水圧が内圧として作用している場合と比べ、内圧負荷の積算経過時間を大幅に短くして疲労軽減による耐久性の向上をより一層図ることができる。
【００７０】
一方、太陽熱を受け得ない夜間や低温時には排水運転制御部９３による排水運転制御を行って、集熱器３及び集熱回路６内から水抜きする。なお、この排水運転制御による水抜きは上記の水漏れ判定部９２により水漏れ発生と判定された場合にも実行される。この水抜きは、上記第１及び第２の両開閉弁６１，６７を共に閉作動させた状態で、排水弁６４及び第３開閉弁６９を開作動させることにより行う。これにより、バキュームブレーカ６５から外気が集熱回路６内に流入して集熱器３内及び集熱回路６内の水が排水弁６４から排水される。このような排水運転を行うことにより低温時の凍結防止が図られる一方、万一の水漏れ発生時には早期に水抜きをすることで水漏れ被害を小さくすることができる。
【００７１】
＜第２実施形態＞
図３は第２実施形態に係る太陽熱利用温水装置を示す。この第２実施形態は、第１実施形態のものに降圧手段としての圧力調整弁７と、第４開閉弁４４と、第５開閉弁５３とを追加する一方、第２開閉弁６７（図１参照）を省略したものである。なお、上記圧力調整弁７は自動調整弁であり、また、上記第４及び第５の両開閉弁４４，５３は共に運転制御手段としてのコントローラ９ａにより開閉作動制御が行われる電磁開閉弁により構成されている。この第４及び第５の両開閉弁４４，５３が入水路４及び出湯路５の蓄熱槽２に対する連通接続を切換可能に遮断する遮断手段を構成し、第１開閉弁６１及び逆止弁６８が集熱回路６側への水圧伝搬を切換可能に遮断する遮断手段を構成する。
【００７２】
なお、上記の相違点を除き他の構成要素は第１実施形態と同じであるため、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７３】
上記圧力調整弁７は、第１開閉弁６１と排水弁又は圧力スイッチ６２との間の往き路６ａに連通接続されたものである。そして、この圧力調整弁７は、バネ式等の反力手段を有し、この反力手段からの圧力と平衡する所定の平衡圧に上記往き路６ａの内圧を降下させて自動調整するようになっている。この第２実施形態では入水路４の減圧弁４１の設定圧が例えば４kgf／cm２に設定され、蓄熱槽２から４kgf／cm２の給水圧で導入される水を上記圧力調整弁７により１．５kgf／cm２まで降圧させて平衡状態になるように設定されている。なお、このように４kgf／cm２の給水圧とする場合には出湯路５の圧力安全弁５２の設定圧は例えば５kgf／cm２とすればよい。
【００７４】
また、上記第４開閉弁４４は、蓄熱槽２の接続部２１近傍位置の入水路４に介装され、逆止弁４５が付設されている。さらに第５開閉弁５３は蓄熱槽２の接続部２２近傍位置の出湯路５に介装されている。
【００７５】
以上の構成の太陽熱利用温水装置はコントローラ９ａにより運転制御され、このコントローラ９ａは図４に示すように集熱運転制御部９１ａと、第１実施形態と同様の水漏れ判定を行う水漏れ判定部９２と、排水運転制御部９３ａとを備えている。
【００７６】
上記集熱運転制御部９１ａによる集熱運転制御は次のようにして行われる。まず、第４及び第５の両開閉弁４４，５３を共に閉作動させ、第１開閉弁６１を開作動させる。これにより、入水路４及び出湯路５と、蓄熱槽２及び集熱回路６との間を遮断して、蓄熱槽２及び集熱器３と両者を結ぶ集熱回路６を独立した閉回路とし、この閉回路内の内圧を圧力調整弁７により給水圧よりも低い圧力に降圧させる。次いで循環ポンプ６３を作動させて集熱運転を開始する。この際、第１実施形態と同様に圧力スイッチ６２からの出力に基づき水漏れ判定部９２による水漏れ判定を行い、水漏れ発生のないことを確認した上で、上記集熱運転を継続させる。以上により、集熱運転を上記圧力調整弁７により降圧された低圧の下で行うことができ、内圧による負荷軽減に伴う疲労軽減及び耐久性の向上が図られる。
【００７７】
上記の集熱運転の途中で水量センサ４２からの検出信号により水の流れが検知されると給湯使用の要求有りと判定し、上記集熱運転を強制停止して蓄熱槽２からの出湯を可能とする制御を行う。つまり、出湯路５の下流端の給湯栓が開かれると第５開閉弁５３が閉状態であるため水分岐管４３から湯水混合弁５１を通して水が流れるため、この水の流れを検知することにより給湯使用の要求が有ると判定する。
【００７８】
そして、上記集熱運転の強制停止は循環ポンプ６３の作動を停止することにより行い、蓄熱槽２からの出湯を可能とする制御は第１開閉弁６１を閉作動した上で、第４及び第６の両開閉弁４４，５３を共に開作動することにより行う。先に第１開閉弁６１を閉作動させるのは、集熱回路６側を圧力調整弁７により降圧された内圧に維持するためであり、また、入水路４や出湯路５の側からの圧力変動の影響が集熱回路６側に及ばないようにするためである。このような状態では第１開閉弁６１と逆止弁６８とにより集熱回路６側が出湯路５等と遮断されるため、給湯使用の際に出湯路５から特に水撃等の圧力変動が伝搬してきてもブロックされる一方、圧力低下に起因するバキュームブレーカ６５からの空気流入の不都合も回避することができる。
【００７９】
上記水量センサ４２からの検出信号に基づき水の流れが検知されなくなれば、給湯使用は終了したと判定して、集熱運転を再開する。この再開は、まず、第４及び第５の両開閉弁４４，５３を閉作動させた上で、第１開閉弁６１を開作動させる。この第１開閉弁６１の開作動に伴い蓄熱槽２内の給水圧が往き路６ａに作用することになるものの、その給水圧は圧力調整部７により即座に降圧されることになる。そして、循環ポンプ６３を作動させることにより集熱運転が再開される。
【００８０】
そして、集熱待機状態にする場合には、上記の給湯使用が発生した場合と同様に上記循環ポンプ６３の作動を停止し、第１開閉弁６１を閉作動させた上で第４及び第５の両開閉弁４４，５３を共に開作動させる。これにより、集熱待機状態においては、集熱器３や集熱回路６内を圧力調整弁７により降圧された内圧状態に維持して負担の軽減を図ることができる一方、給湯使用を随時可能とすることができる。そして、その給湯使用が行われても、上記の水撃等の集熱回路６側への伝搬や、バキュームブレーカ６５からの空気流入を回避することができる。
【００８１】
また、太陽熱を受け得ない夜間や低温時あるいは水漏れ発生と判定された場合に行う排水運転制御部９３ａによる排水運転制御は、第１開閉弁６１を閉作動させた状態で、排水弁６４及び第３開閉弁６９を開作動させることにより行う。これにより、バキュームブレーカ６５から外気が集熱回路６内に流入して集熱器３内及び集熱回路６内の水が排水弁６４から排水される。この際、戻り路６ｂの蓄熱槽２側には逆止弁６８が介装されているため、逆止弁６８の上流側の戻り路６ｂ内の水抜きが行われる。
【００８２】
＜第３実施形態＞
図５は第３実施形態に係る太陽熱利用温水装置を示す。この第３実施形態は、第１実施形態のものからバキュームブレーカ６５を省略し、その代わりに空気取り入れ弁としてのエア電磁弁８を装置本体１内の戻り路６ｂに介装させたものである。なお、本第３実施形態としては、第１実施形態の第２開閉弁６７（図１参照）を省略し、かつ、循環ポンプ６３の介装位置を第１開閉弁６１とバイパス路６ｃの合流部との間の往き路６ａとしたものを示している。そして、この第３実施形態では、第１開閉弁６１及び逆止弁６８が集熱回路６側への水圧伝搬を切換可能に遮断する遮断手段を構成する。
【００８３】
以下の説明では、第１実施形態のものと同一構成要素には第１実施形態と同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００８４】
上記エア電磁弁８は、一端が上記戻り路６ｂに連通し、他端が大気に開放され、両端間を開閉作動される弁体により仕切ったものである。そして、このエア電磁弁８は、コントローラ９ｂにより常時は閉作動状態に保持されている。
【００８５】
この第３実施形態の太陽熱利用温水装置の運転制御を行うコントローラ９ｂは図６に示すように集熱運転制御部９１ｂと、第１実施形態と同様の水漏れ判定を行う水漏れ判定部９２と、排水運転制御部９３ｂとを備えている。
【００８６】
上記集熱運転制御部９１ｂによる集熱運転制御は次のようにして行われる。まず第１開閉弁６１を開作動させてから循環ポンプ６３を作動させることにより集熱運転を開始する。この際、第１実施形態と同様に圧力スイッチ６２からの出力に基づき水漏れ判定部９２による水漏れ判定を行い、水漏れ発生のないことを確認した上で、上記集熱運転を継続させる。
【００８７】
上記の集熱運転の途中で水量センサ４２からの検出信号により水の流れが検知されると給湯使用が有ると判定し、上記循環ポンプ６３の作動を停止しかつ第１開閉弁６１を閉作動させる。つまり、給湯使用があればその給湯使用を優先させて集熱運転を停止し、かつ、集熱回路６側への水圧伝搬を遮断する。これにより、給湯使用の際に出湯路５から特に水撃等の圧力変動が伝搬してきてもブロックされる上に、バキュームブレーカ６５（図１参照）が存在しないため出湯路５側の圧力低下に起因してバキュームブレーカ６５から空気が流入する事態の発生も確実に回避することができる。
【００８８】
上記水量センサ４２からの検出信号に基づき水の流れが検知されなくなれば、給湯使用は終了したと判定して、集熱運転を再開する。この再開は、上記の集熱運転の開始と同様に第１開閉弁６１を開作動させた上で循環ポンプ６３を作動させることにより行う。
【００８９】
そして、集熱待機状態にする場合には、上記の給湯使用が発生した場合と同様に上記循環ポンプ６３の作動を停止してから第１開閉弁６１を閉作動させる。これにより、集熱待機状態においては、集熱器３や集熱回路６側への圧力伝搬を遮断した状態にしつつ、給湯使用を随時可能とすることができる。そして、その給湯使用が行われても、上記の水撃等の集熱回路６側への伝搬や、集熱回路６内への空気流入を回避することができる。
【００９０】
また、太陽熱を受け得ない夜間や低温時あるいは水漏れ発生と判定された場合に行う排水運転制御部９３ｂによる排水運転制御は、第１開閉弁６１を閉作動させた状態で、排水弁６４、エア電磁弁８及び第３開閉弁６９を開作動させることにより行う。この際、まず排水弁６４を開くと同時かその直後、好ましくは微小時間経過後に上記エア電磁弁８を開き、所定時間経過後に第３開閉弁６９を開くようにする。エア電磁弁８の開作動タイミングを排水弁６４の開作動後にするのが好ましいのは、エア電磁弁８を開いたときに戻り路６ｂ内の残圧により水が噴き出さないようにするためである。通常、排水弁６４の開作動により集熱回路６内の内圧が即座に開放されるため、上記微小時間としてはこの内圧開放に要する微小時間値（０．５〜３sec）だけずらせて上記エア電磁弁８を開放させる。この微小時間値は排水弁６４から集熱回路６や集熱器３内の細管を含めて連続する水柱の延長距離に応じて変化させればよい。
【００９１】
また、上記第３開閉弁６９の開作動タイミングをエア電磁弁８の開作動から所定時間経過後とするのは、装置本体１内のエア電磁弁８を開いて外気を流入させ、この空気流入により上記エア電磁弁８よりも集熱器３側（上流側）の戻り路６ｂ内の水、集熱器３内の各細管内の水及び排水弁６４までの往き路６ａ内の水が排水部６４から排水されるのを待ってから、上記第３開閉弁６９の開作動により上記エア電磁弁８よりも下流側の逆止弁６８までの戻り路６ｂ内の水及びバイパス路６ｃ内の水を排水弁６４から排水させるようにするためである。つまり、特に上方位置にある集熱器３内の各細管内の水の排水抵抗を考慮して集熱器３内の水の排水促進を図るようにしたものである。
【００９２】
加えて、上記の集熱器３内の水の排水の際に、その水が循環ポンプ６３内を通過しないため、第１又は第２実施形態の場合（図１又は図３参照）のように作動停止中の循環ポンプ６３内を排水の水が通過する場合に比べ、排水抵抗を少しでも低減させて排水の促進を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す模式図である。
【図２】第１実施形態のコントローラの内容を示すブロック図である。
【図３】第２実施形態を示す模式図である。
【図４】第２実施形態のコントローラの内容を示すブロック図である。
【図５】第３実施形態を示す模式図である。
【図６】第３実施形態のコントローラの内容を示すブロック図である。
【図７】従来の問題点を説明するための太陽熱利用温水装置の模式図である。
【符号の説明】
２ 蓄熱槽
３ 集熱器
４ 入水路
５ 出湯路
６ 集熱回路
６ａ 往き路
６ｂ 戻り路
７ 圧力調整弁（降圧手段）
８ エア電磁弁（空気取り入れ弁）
４２ 水量センサ（水流検知手段）
４４ 第４開閉弁（遮断手段）
５３ 第５開閉弁（遮断手段）
６１ 第１開閉弁（遮断手段）
６２ 圧力スイッチ（圧力検出手段）
６４ 排水弁（圧力開放手段）
６７ 第２開閉弁（遮断手段）
９，９ａ，９ｂ コントローラ（運転制御手段）
９１，９１ａ，９１ｂ 集熱運転制御部
９２ 水漏れ判定部
９３，９３ａ，９３ｂ 排水運転制御部
Claims (15)
- 蓄熱槽と、太陽熱を受ける集熱器とを備え、上記蓄熱槽には水道水をその給水圧に基づき入水させて蓄熱槽内を満水状態にするための入水路と、上記蓄熱槽から温水を取り出すための出湯路とが接続される一方、上記集熱器と蓄熱槽との間には蓄熱槽内の水を上記集熱器に供給し太陽熱により加熱された後の温水を上記蓄熱槽に戻す集熱運転を行うための集熱回路が配管されてなる太陽熱利用温水装置において、
上記集熱回路において蓄熱槽側と集熱器側との間における水圧伝搬を断続切換可能に遮断する遮断手段を備え、
上記遮断手段は、上記入水路による入水又は上記出湯路による温水の取り出しの開始から終了後までの間は遮断状態に切換作動されるように構成されている
ことを特徴とする太陽熱利用温水装置。 - 蓄熱槽と、太陽熱を受ける集熱器とを備え、上記蓄熱槽には水道水をその給水圧に基づき入水させて蓄熱槽内を満水状態にするための入水路と、上記蓄熱槽から温水を取り出すための出湯路とが接続される一方、上記集熱器と蓄熱槽との間には蓄熱槽内の水を上記集熱器に供給し太陽熱により加熱された後の温水を上記蓄熱槽に戻す集熱運転を行うための集熱回路が配管されてなる太陽熱利用温水装置において、
上記集熱回路において蓄熱槽側と集熱器側との間における水圧伝搬を断続切換可能に遮断する遮断手段と、
上記入水路又は出湯路の少なくとも一方における水の流れを検知する水流検知手段とを備え、
上記遮断手段は上記水流検知手段からの水流検知信号を受けて遮断状態に切換作動されるように上記水流検知手段と連係されている
ことを特徴とする太陽熱利用温水装置。 - 請求項１又は請求項２に記載の太陽熱利用温水装置であって、
上記集熱回路による集熱運転を上記出湯路による出湯動作と互いに独立して実行させる運転制御手段を備えている、太陽熱利用温水装置。 - 蓄熱槽と、太陽熱を受ける集熱器とを備え、上記蓄熱槽には水道水をその給水圧に基づき入水させて蓄熱槽内を満水状態にするための入水路と、上記蓄熱槽から温水を取り出すための出湯路とが接続される一方、上記集熱器と蓄熱槽との間には蓄熱槽内の水を上記集熱器に供給し太陽熱により加熱された後の温水を上記蓄熱槽に戻す集熱運転を行うための集熱回路が配管されてなる太陽熱利用温水装置において、
上記蓄熱槽に対する入水及び蓄熱槽からの出湯を切換可能に遮断する遮断手段を備え、
上記遮断手段は上記集熱回路による集熱運転が実行されている期間中は強制的に遮断状態に切換えられるように構成されている
ことを特徴とする太陽熱利用温水装置。 - 蓄熱槽と、太陽熱を受ける集熱器とを備え、上記蓄熱槽には水道水をその給水圧に基づき入水させて蓄熱槽内を満水状態にするための入水路と、上記蓄熱槽から温水を取り出すための出湯路とが接続される一方、上記集熱器と蓄熱槽との間には蓄熱槽内の水を上記集熱器に供給し太陽熱により加熱された後の温水を上記蓄熱槽に戻す集熱運転を行うための集熱回路が配管されてなる太陽熱利用温水装置において、
上記入水路及び出湯路の双方の蓄熱槽に対する連通接続を断続切換可能に遮断する遮断手段と、
上記集熱回路内の上記給水圧に基づく内圧を降圧させる降圧手段と
を備えていることを特徴とする太陽熱利用温水装置。 - 請求項５に記載の太陽熱利用温水装置であって、
上記集熱回路による集熱運転を制御する運転制御手段を備え、
この運転制御手段は、上記遮断手段を遮断状態に切換え、かつ、その遮断状態で上記降圧手段により上記集熱回路の内圧を降圧させた後に、上記集熱運転を実行するように構成されている、太陽熱利用温水装置。 - 蓄熱槽と、太陽熱を受ける集熱器とを備え、上記蓄熱槽には水道水をその給水圧に基づき入水させて蓄熱槽内を満水状態にするための入水路と、上記蓄熱槽から温水を取り出すための出湯路とが接続される一方、上記集熱器と蓄熱槽との間には蓄熱槽内の水を上記集熱器に供給し太陽熱により加熱された後の温水を上記蓄熱槽に戻す集熱運転を行うための集熱回路が配管されてなる太陽熱利用温水装置において、
上記集熱回路の蓄熱槽に対する連通接続を断続切換可能に遮断する遮断手段と、
上記集熱回路内の上記給水圧に基づく内圧を開放させる圧力開放手段と
を備えていることを特徴とする太陽熱利用温水装置。 - 請求項７に記載の太陽熱利用温水装置であって、
上記集熱回路による集熱運転を制御する運転制御手段を備え、
この運転制御手段は、上記集熱運転を行わないとき、上記遮断手段を遮断状態に切換え、かつ、その遮断状態で上記圧力開放手段により上記集熱回路の内圧を開放させるように構成されている、太陽熱利用温水装置。 - 請求項１〜請求項８のいずれかに記載の太陽熱利用温水装置であって、
上記集熱回路の内圧を検出する圧力検出手段と、
この圧力検出手段により検出された内圧の変動に基づいて上記集熱回路からの水漏れ発生の有無を判定する水漏れ判定手段とを
備えている、太陽熱利用温水装置。 - 蓄熱槽と、太陽熱を受ける集熱器とを備え、上記蓄熱槽には水道水をその給水圧に基づき入水させて蓄熱槽内を満水状態にするための入水路と、上記蓄熱槽から温水を取り出すための出湯路とが接続される一方、上記集熱器と蓄熱槽との間には蓄熱槽内の水を上記集熱器に供給し太陽熱により加熱された後の温水を上記蓄熱槽に戻す集熱運転を行うための集熱回路が配管されてなる太陽熱利用温水装置において、
上記集熱回路の内圧を検出する圧力検出手段と、
この圧力検出手段により検出された内圧の変動に基づいて上記集熱回路からの水漏れ発生の有無を判定する水漏れ判定手段とを
備えていることを特徴とする太陽熱利用温水装置。 - 請求項１０に記載の太陽熱利用温水装置であって、
水漏れ判定手段は、内圧検出値の所定量の圧力降下が所定の経過時間値内に生じたとき水漏れ発生と判定するように構成されている、太陽熱利用温水装置。 - 請求項１０に記載の太陽熱利用温水装置であって、
圧力検出手段は集熱回路の内圧が設定圧力を超えて降下したときに切換信号を出力する圧力スイッチであり、
水漏れ判定手段は水漏れ判定開始から上記圧力スイッチからの切換信号が出力するまでの経過時間値を積算するタイマ部を有し、このタイマ部による経過時間値が判定時間値よりも短いとき水漏れ発生と判定するように構成されている、太陽熱利用温水装置。 - 請求項１０〜請求項１２のいずれかに記載の太陽熱利用温水装置であって、
上記集熱回路による集熱運転を制御する運転制御手段を備え、
この運転制御手段は、集熱運転の開始の際に水漏れ判定手段により水漏れ発生の有無を判定し、水漏れ発生のないことを確認した上で上記集熱運転を実行するように構成されている、太陽熱利用温水装置。 - 請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の太陽熱利用温水装置であって、
集熱回路は蓄熱槽底部から水を集熱器まで供給する往き路と、集熱器を通過して加熱された温水を上記蓄熱槽頂部に戻す戻り路と、これら往き路及び戻り路の一方もしくは双方に連通するよう最下部位置に配設された排水弁と、上記往き路及び戻り路の他方に介装された空気取り入れ弁とを備えている、太陽熱利用温水装置。 - 請求項１４に記載の太陽熱利用温水装置であって、
集熱回路内の水を排水させる排水運転を制御する運転制御手段を備え、
この運転制御手段は、排水運転を開始するときは、まず排水弁を開作動し、次に空気取り入れ弁を開作動するように構成されている、太陽熱利用温水装置。
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