JP5546264B2 - 太陽熱給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽熱給湯装置に関する。

従来、太陽熱を利用して熱媒を加熱する太陽熱集熱器と、貯湯タンクと、太陽熱集熱器と貯湯タンクとの間で熱媒を循環する熱媒循環管路と、貯湯タンクの下流側に貯湯タンクから出湯される湯水を所定温度まで加熱する給湯器などの補助熱源機とを備えた太陽熱給湯装置が知られている。この種の太陽熱給湯装置においては、太陽熱集熱器で加熱された熱媒を熱媒循環管路で貯湯タンクに導き、貯湯タンク内で給水された水と加熱された熱媒とを熱交換することにより湯水を貯湯し、熱媒によって加熱された貯湯タンク内の湯水の温度が低い場合、給湯運転時に補助熱源機を作動させて、所定温度まで昇温させた湯水を出湯端末に供給している（例えば、特許文献１）。

特開２００３−１４８８０４号公報

ところで、太陽熱集熱器は集熱効率が低く、また太陽熱集熱器による熱媒の加熱は日射量に依存するため、太陽熱集熱器のみでは貯湯タンク内の湯水を高温に加熱することができない場合がある。また、貯湯タンク内の湯水が長時間使用されず、貯湯タンク内に湯水が貯留された状態が続くと、貯湯タンク内にレジオネラ菌等の雑菌が繁殖する虞がある。そのため、太陽熱集熱器以外の加熱手段により貯湯タンク内の湯水を再加熱することが望まれる。

上記のような貯湯タンクの湯水を再加熱する再加熱運転が必要となった場合に、熱媒循環管路の熱媒を加熱する補助加熱部を設ければ、太陽熱集熱器以外の加熱源により熱媒循環管路内の熱媒を加熱することができ、貯湯タンク内の湯水を間接的に高温に再加熱することができる。

しかしながら、熱媒循環管路内を循環する熱媒は太陽熱集熱器にも流入しているため、上記のような補助加熱部を利用して再加熱運転を行うと、太陽熱集熱器内を高温の熱媒が通過する際に、太陽熱集熱器で放熱が生じ、再加熱運転時に熱媒の加熱効率が低下するという問題がある。このため、上記のような再加熱運転を行う場合、太陽熱集熱器に熱媒が流通しないように、熱媒循環管路に熱媒循環経路を切替える切替え弁を設けることも考えられるが、再加熱運転中に日射量が増加し、太陽熱集熱器が集熱状態になると、太陽熱集熱器内で滞留している熱媒が過熱され、沸騰状態となり、熱媒の濃度変化や熱媒量の減少を招く虞がある。特に、雑菌を殺菌するために行なう再加熱運転の必要性の判断要素となる湯水が貯湯タンク内に貯留されている時間は太陽熱給湯装置の使用状況によって変化するため、不定期に再加熱運転を行なう必要がある。従って、日射量の多少に拘らず、必要性に応じて再加熱運転が行なわれることから、上記のような熱媒が過熱される問題が発生しやすい。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、再加熱運転の必要性に応じて効率よく熱媒を加熱可能であり、しかも再加熱運転中に日射量が変化しても、熱媒の過熱を防止可能な太陽熱給湯装置を提供することにある。

本発明は、太陽熱を利用して熱媒を加熱する太陽熱集熱器と
湯水を貯湯する貯湯タンクと、
前記太陽熱集熱器から熱媒を前記貯湯タンクに送る熱媒循環往路、前記貯湯タンク内に配設された熱交換部、前記貯湯タンクから前記太陽熱集熱器に熱媒を戻す熱媒循環復路、及び前記熱媒循環往路と前記熱媒循環復路とを繋ぐバイパス路を有する熱媒循環管路と、
前記熱媒循環管路内の熱媒を循環させる循環ポンプと、
前記熱媒循環管路内の熱媒を加熱する補助加熱部と
前回再加熱運転を実行してから所定時間以上経過した場合に、前記熱媒循環管路内の熱媒を前記補助加熱部で加熱して、前記貯湯タンク内の湯水を再加熱する再加熱運転を行う制御部とを有する太陽熱給湯装置であって、
前記制御部は、再加熱運転開始時に、前記熱媒が前記太陽熱集熱器を流通せず、前記バイパス路を流通するように熱媒循環経路を切替え、
再加熱運転途中で、前記太陽熱集熱器が所定以上の集熱状態にあることを判断すると、前記熱媒が前記太陽熱集熱器を流通するように熱媒循環経路を切替える太陽熱給湯装置である。

太陽熱集熱器以外に、熱媒を加熱可能な補助加熱部を設けることにより、日射量に依存せず、また任意の温度に熱媒を加熱することができる。これにより、太陽熱集熱器による熱媒の加熱が不十分な場合や、貯湯タンク内で雑菌が繁殖する虞がある場合などの貯湯タンク内の湯水を再加熱する必要性に応じて、補助加熱部で熱媒循環管路内の熱媒を高温に加熱することができ、貯湯タンク内の湯水を再加熱することができる。そして、再加熱運転開始時には、熱媒が太陽熱集熱器を流通せず、バイパス路を流通するように熱媒循環経路が切替えられるから、高温に加熱された熱媒が熱媒循環管路を循環しても、太陽熱集熱器での放熱が発生せず、効率よく加熱された熱媒を貯湯タンク内に送ることができる。一方、再加熱運転途中で、日射量が多くなり、太陽熱集熱器が集熱状態になると、再加熱運転中は熱媒が太陽熱集熱器を流通せず、太陽熱集熱器内に滞留しているため、熱媒が過熱される虞があるが、上記太陽熱給湯装置によれば、太陽熱集熱器が所定以上の集熱状態になると、熱媒が太陽熱集熱器を流通するように熱媒循環経路が切替えられるから、そのような熱媒の過熱を防止することができる。

上記太陽熱給湯装置は、
前記貯湯タンクから出湯される湯水及び補助熱媒を加熱する補助熱源機を有し、
前記補助加熱部は、前記補助熱源機と、前記補助熱源機で加熱された補助熱媒を循環する加熱用循環管路により接続されており、
前記制御部は、前記補助熱源機を作動させ、前記加熱用循環管路に前記補助熱源機で加熱された補助熱媒を循環させて、前記補助加熱部において前記補助熱媒と前記熱媒循環管路内の熱媒とを液々熱交換することにより、前記熱媒を加熱して、前記貯湯タンク内の湯水を再加熱する再加熱運転を行ってもよい。

貯湯タンクから出湯される湯水を加熱するために用いられる補助熱源機は、日射量に依存せず、また任意の温度に補助熱媒を加熱可能であるから、太陽熱集熱器による熱媒の加熱が不十分な場合や、貯湯タンク内で雑菌が繁殖する虞がある場合などの貯湯タンク内の湯水を再加熱する必要性に応じて、補助熱源機を作動させ、加熱用循環管路に補助熱源機で加熱された補助熱媒を循環させて、補助加熱部において補助熱媒と熱媒循環管路内の熱媒とを液々熱交換することにより、熱媒循環管路内の熱媒を高温に加熱することができ、それによって貯湯タンク内の湯水を再加熱することができる。そして、再加熱運転開始時には、熱媒が太陽熱集熱器を流通せず、バイパス路を流通するように熱媒循環経路が切替えられるから、高温に加熱された熱媒が熱媒循環管路を循環しても、太陽熱集熱器での放熱が発生せず、効率よく加熱された熱媒を貯湯タンク内に送ることができる。一方、再加熱運転途中で、日射量が多くなり、太陽熱集熱器が集熱状態になると、再加熱運転中は熱媒が太陽熱集熱器を流通せず、太陽熱集熱器内に滞留しているため、熱媒が過熱される虞があるが、上記太陽熱給湯装置によれば、太陽熱集熱器が所定以上の集熱状態になると、熱媒が太陽熱集熱器を流通するように熱媒循環経路が切替えられるから、そのような熱媒の過熱を防止することができる。

上記太陽熱給湯装置は、
前記補助加熱部は、前記バイパス路に隣接または接触して設けられており、
前記熱媒循環往路または前記熱媒循環復路に設けられ、前記太陽熱集熱器への熱媒の流れを連通／遮断する第１開閉弁と、
前記バイパス路に設けられ、前記バイパス路における熱媒の流れを連通／遮断する第２開閉弁とを有し、
前記制御部は、前記再加熱運転開始時に、前記熱媒が前記太陽熱集熱器を流通せず、前記バイパス路を流通するように、前記第１開閉弁を閉弁するとともに、前記第２開閉弁を開弁して、熱媒循環経路を切替え、
前記再加熱運転途中で、前記太陽熱集熱器が所定以上の集熱状態にあることを判断すると、前記熱媒が前記太陽熱集熱器を流通するように、前記第１開閉弁を開弁して、熱媒循環経路を切替えることが望ましい。

上記太陽熱給湯装置によれば、再加熱運転開始時には、熱媒循環往路または熱媒循環復路に設けられた第１開閉弁を閉弁し、バイパス路に設けられた第２開閉弁を開弁することにより、熱媒を太陽熱集熱器に流通させず、補助加熱部が隣接または接触して設けられたバイパス路に流通させることができる。一方、再加熱運転途中で太陽熱集熱器が集熱状態になると、第１開閉弁を開弁することにより、熱媒を太陽熱集熱器に流通させることができる。これにより、再加熱運転中は、効率よく熱媒を補助加熱部で加熱することができるとともに、再加熱運転途中で日射量が多くなっても、太陽熱集熱器内で滞留した熱媒の過熱を防止することができる。

また、上記太陽熱給湯装置は、
前記太陽熱集熱器は、ソーラ発電部をさらに有し、
前記制御部は、前記太陽熱集熱器の集熱状態を前記ソーラ発電部から印加される電力値により判断してもよい。

太陽熱集熱器が太陽エネルギーによって発電するソーラ発電部を有していれば、再加熱運転途中で日射量が多くなると、該ソーラ発電部によって発生する電力値が変化する。これにより太陽熱集熱器が集熱状態にあることを容易に判断できる。

上記太陽熱集熱器がソーラ発電部を有する場合、
前記循環ポンプを、前記ソーラ発電部による電力、商用電源による電力いずれでも駆動可能とし、
前記制御部は、前記再加熱運転開始時に、前記循環ポンプを前記商用電源による電力で駆動し、
前記再加熱運転途中で、前記太陽熱集熱器が所定以上の集熱状態にあることを判断すると、前記循環ポンプを前記ソーラ発電部による電力で駆動してもよい。

夜間や雨天などの日射量が不足している場合、ソーラ発電部による電力は低くなる。そのため、そのようなソーラ発電部による電力が低下している状態で再加熱運転を開始し、循環ポンプをソーラ発電部による電力で駆動させると、循環ポンプの駆動が不安定となって、熱媒循環管路内の熱媒の循環状態が不規則となるため、熱媒の加熱効率が低下する。これに対して、上記太陽熱給湯装置によれば、再加熱運転開始時に循環ポンプが安定な電力を供給可能な商用電源で駆動されるから、熱媒循環管路内で熱媒を安定に循環させることができる。一方、再加熱運転途中で日射量が多くなって、太陽熱集熱器が集熱状態にあれば、ソーラ発電部による電力で循環ポンプを駆動させることができるから、省エネ化を図ることができる。

上記太陽熱給湯装置は、
前記熱媒循環管路内の熱媒の温度を検知する熱媒温度検知部を有し、
前記制御部は、前記太陽熱集熱器が所定以上の集熱状態にないことを判断し、且つ前記熱媒温度検知部で検知される熱媒の温度が過熱危険温度未満であることを判断すると、再加熱運転を開始してもよい。

上記太陽熱給湯装置によれば、太陽熱集熱器の集熱状態だけでなく、熱媒循環管路の熱媒の温度によっても、再加熱運転の可否を判断することができる。

上記太陽熱給湯装置において、前記制御部は、前記再加熱運転途中で、前記太陽熱集熱器が所定以上の集熱状態にあることを判断すると、前記補助熱源機の作動を停止させてもよい。再加熱運転途中で太陽熱集熱器が集熱状態にある場合、熱媒循環経路が切替えられるから、補助熱源機で加熱された補助熱媒を加熱用循環管路に循環させても熱媒が加熱されず、補助熱源機を作動させるために不要なエネルギーが消費されるが、上記太陽熱給湯装置によれば、そのような不要な補助熱媒の加熱を避けることができる。

以上のように、本発明の太陽熱給湯装置では、再加熱運転の必要性に応じて効率よく熱媒を加熱可能であり、しかも再加熱運転中に日射量が変化しても、熱媒の過熱を防止可能な太陽熱給湯装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る太陽熱給湯装置の全体構成を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る太陽熱給湯装置の再加熱運転の制御動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る太陽熱給湯装置の再加熱運転の制御動作の他の一例を示すフローチャートである。

以下に、本発明の実施形態をなす太陽熱給湯装置について、図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、本実施形態による太陽熱給湯装置は、太陽熱集熱器１、貯湯タンク２、補助熱源機３、太陽熱給湯装置の運転や給湯温度を設定するリモコン４、太陽熱集熱器１と貯湯タンク２との間で熱媒を循環する循環経路を形成する熱媒循環管路７、及び太陽熱給湯装置の貯湯運転、給湯運転、及び再加熱運転等を制御する制御部Ｃなどを備えている。

太陽熱集熱器１は、集合住宅のベランダに縦置きされたり、建物の屋根などに設置されるもので、図示しないパネル状の集熱板と、ソーラ発電部として太陽電池セルが複数配設された太陽電池パネル１ａとが積層一体化された発電集熱ユニットからなり、その内部に熱媒を循環させる内部流路を有している。この内部流路は、熱媒循環管路７の一部を構成している。太陽熱集熱器１内に配設された太陽電池パネル１ａは制御部Ｃと電気配線で接続されており、発電時の電力は常時制御部Ｃに印加されている。

貯湯タンク２は、耐食性に優れた金属（例えば、ステンレス）製のタンクであり、外周部に断熱材を有しており、下部に水を給水する給水管５と接続された給水口を、上部に湯水を出湯する出湯管６と接続された出湯口を有し、貯湯タンク２内に内部の湯水の温度を検知するための４つの貯湯タンクサーミスタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを備えている。４つの貯湯タンクサーミスタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの検知信号は、それぞれ制御部Ｃに出力され、各検知温度は、貯湯タンク２内の水の加熱や出湯温制御、蓄熱量の算出等に利用される。

給水管５には、上流側から順に、給水元弁５１、減圧弁５２、給水温度を検知する入水温サーミスタ５３、逆止弁５４、及び排水弁５５が配設されている。減圧弁５２は、貯湯タンク２への給水圧を調整する弁であり、貯湯タンク２内の湯水が減少した場合、減圧弁５２の下流側圧力が低下し、それに応じて貯湯タンク２内の圧力を維持するため、貯湯タンク２に水が給水される。入水温サーミスタ５３の検知信号は、制御部Ｃに出力される。

貯湯タンク２と補助熱源機３とは出湯管６を介して接続されている。出湯管６には、貯湯タンク２と補助熱源機３との間で、上流側から順に、貯湯タンク２から出湯される湯水の温度を検知する出湯温サーミスタ６１、圧力逃がし弁６２、電磁弁６３、混合弁６４、水量センサ６５、混合サーミスタ６６、及びハイカットサーミスタ６７が配設されている。水量センサ６５は出湯管６を流れる流量を検知し、その検知信号は制御部Ｃに出力される。また、混合サーミスタ６６及びハイカットサーミスタ６７は、出湯管６内の湯水の温度を検知し、これらの検知信号は制御部Ｃに出力される。

出湯管６に設けられている混合弁６４には、給水管５から分岐された混合用給水管９が分岐接続されている。混合弁６４は、貯湯タンク２から出湯される湯水の温度に応じて、貯湯タンク２から出湯された湯水と混合用給水管９を介して給水管５から給水された水とを混合する弁であり、制御部Ｃからの信号に応じて、その開度が調整される。

熱媒循環管路７は、太陽熱集熱器１で加熱された熱媒を貯湯タンク２に送る熱媒循環往路７ａと、貯湯タンク２内で給水された水と加熱された熱媒との間で熱交換を行う熱交換部７ｂと、熱交換により冷却された熱媒を太陽熱集熱器１に戻す熱媒循環復路７ｃと、貯湯タンク２外に位置する熱媒循環往路７ａと熱媒循環復路７ｃとを連通するバイパス路１４とから構成されている。熱交換部７ｂは、貯湯タンク２内の下方にＵ字状等に屈曲された配管から構成されている。熱媒としては、従来公知のプロピレングリコールなどを含有する不凍液が使用される。

熱媒循環管路７の熱媒循環復路７ｃには、上流側から順に、熱媒を貯留するための開放系のシスターン８と、循環ポンプＰと、熱媒温度を検知する熱媒温度検知部として熱媒サーミスタ７１と、太陽熱集熱器１への熱媒の流れを連通／遮断する第１熱動弁（第１開閉弁）７２とが配設されている。この第１熱動弁（第１開閉弁）７２は熱媒循環復路７ｃとバイパス路１４との接続部よりも太陽熱集熱器１側に配設されており、後述する補助熱媒により熱媒循環管路の熱媒を加熱する再加熱運転時以外（例えば、貯湯運転や給湯運転など）では常開している開閉弁であり、制御部Ｃからの信号に応じて、開閉され、それによって太陽熱集熱器１への熱媒の流れが連通／遮断される。なお、第１熱動弁（第１開閉弁）７２は、熱媒循環往路７ａのバイパス路１４との接続部よりも太陽熱集熱器１側に設けてもよいし、熱媒循環往路７ａと熱媒循環復路７ｃの両方に設けてもよい。熱媒サーミスタ７１は、熱媒循環復路７ｃとバイパス路１４との接続部よりも貯湯タンク２側に配設されている。これにより、後述する再加熱運転時に、熱媒が太陽熱集熱器１を流通せず、バイパス路１４を流通するように熱媒循環経路が切替えられても、熱媒が熱媒サーミスタ７１の配設部位を流通するから、熱媒循環経路の切替えに拘らず、熱媒循環管路７を流通する熱媒の温度を検知することができる。なお、熱媒サーミスタは、さらに熱媒循環往路７ａにも設けてもよい。熱媒サーミスタ７１の検知信号は、制御部Ｃに出力される。

バイパス路１４には、バイパス路１４における熱媒の流れを連通／遮断する第２熱動弁（第２開閉弁）１４２が配設されており、制御部Ｃからの信号に応じて、開閉され、それによって熱媒の流れが連通／遮断される。この第２熱動弁（第２開閉弁）１４２は、補助熱媒により熱媒循環管路７の熱媒を加熱する再加熱運転時以外では常閉している開閉弁である。また、バイパス路１４には、補助加熱部として液々熱交換部１４１が隣接または接触して配設されている。なお、補助加熱部は再加熱運転により熱媒循環管路７内の熱媒を加熱できれば、バイパス路１４との接続部よりも貯湯タンク２側の熱媒循環往路７ａまたは熱媒循環復路７ｃに設けてもよい。液々熱交換部１４１の構造としては、例えば、バイパス路１４を構成する配管の周囲を覆うように加熱用循環管路１５を構成する配管を設けた二重管構造や、隔壁を介して一方の室にバイパス路１４を接続し、他方の室に加熱用循環管路１５を接続した構造を採用することができる。

シスターン８内には、熱媒の高水位を検知する高水位スイッチ８１と、熱媒の低水位を検知する低水位スイッチ８２と、循環ポンプＰの空転を防止するための水位スイッチ８３とが配設されている。また、シスターン８の上部には、熱媒がオーバーフローした場合に、シスターン８外に熱媒を排出するためのオーバーフロー管８４が配設されている。高水位スイッチ８１及び低水位スイッチ８２は、熱媒に触れていると水位検知信号を制御部Ｃに出力する。制御部Ｃは、これらの水位検知信号に基づき、シスターン８内の熱媒の水位が、高水位を超えているか、高水位と低水位との間にあるか、低水位よりも低いかを判断する。

循環ポンプＰは、太陽熱集熱器１内に配設された太陽電池パネル１ａからの太陽光発電電力が所定の電力以上である場合には、その電力により駆動され、夜間や雨天などで日射量が不足し、所定の電力未満である場合には、商用電源である電源供給部（図示せず）と接続された制御基板３３を介して印加される制御部Ｃからの電力により駆動される。

本実施の形態の太陽熱給湯装置で貯湯運転が行われる場合、太陽熱集熱器１に日射が当たり、制御部Ｃに印加される太陽電池パネル１ａからの太陽光発電電力が所定の電力以上であれば、制御部Ｃはその電力により循環ポンプＰを駆動する。これにより、加熱された熱媒が貯湯タンク２に送られ、貯湯タンク２内に給水された水が加熱されて、湯水が貯湯される。なお、貯湯運転においては、貯湯タンク２から湯水が出湯されないよう、出湯管６に設けられた電磁弁６３は閉弁される。

補助熱源機３は、給湯用加熱ユニット３１と、暖房用加熱ユニット３２と、これら加熱ユニット３１，３２の動作を制御する制御基板３３とを備えている。これらの加熱ユニット３１，３２にはそれぞれ、給湯用熱交換器３１１及び給湯用ガスバーナ３１２と、暖房用熱交換器３２１及び暖房用ガスバーナ３２２とが内蔵されている。

給湯用熱交換器３１１は、出湯管６と接続されている。給湯用熱交換器３１１は、給湯運転が行われる場合に、必要に応じて給湯用ガスバーナ３１２が点火されて加熱され、該給湯用熱交換器３１１で流入した湯水が熱交換されることにより、給湯管Ｌから浴室や台所などに設けられたカラン等の出湯端末に所定の給湯設定温度を有する給湯水が供給される。

本実施の形態の太陽熱給湯装置で給湯運転が行われる場合、出湯端末が開栓されると、混合用給水管９から混合弁６４を介して出湯管６に水が供給される。そして、水量センサ６５で所定流量以上の流水が検知されると、制御部Ｃは出湯管６に設けられた電磁弁６３を開弁する。電磁弁６３が開弁されると、貯湯タンク２から湯水が出湯管６に出湯され、出湯温サーミスタ６１は出湯された湯水の温度を検知し、制御部Ｃに検知温度を出力する。そして、リモコン４の給湯温度設定スイッチを操作することにより制御部Ｃに入力された出湯端末で要求される温度よりも貯湯タンク２から出湯される湯水の温度が高い場合、制御部Ｃにより混合弁６４の開度が調整されて、湯水と混合用給水管９から給水される水とが所定割合で混合され、給湯用加熱ユニット３１を作動させることなく、出湯端末に所定温度の給湯水が供給される。一方、貯湯タンク２内から出湯される湯水の温度が出湯端末で要求される温度よりも低い場合、制御部Ｃは混合弁６４の開度を所定割合に調整し、給湯用加熱ユニット３１を作動させ、給湯用ガスバーナ３１２を点火する。そして、貯湯タンク２から出湯された湯水は混合弁６４で水が混合された後、給湯用熱交換器３１１で加熱され、所定温度の給湯水が出湯端末に供給される。

暖房用熱交換器３２１は、熱媒循環管路７の熱媒循環往路７ａと熱媒循環復路７ｃとを連通するバイパス路１４に隣接または接触して設けられた補助加熱部である液々熱交換部１４１と加熱用循環管路１５で接続されている。加熱用循環管路１５は、暖房用熱交換器３２１で加熱された補助熱媒を補助熱媒循環ポンプで液々熱交換部１４１に送る加熱用循環往路１５ａと、熱交換により冷却された補助熱媒を暖房用熱交換器３２１に戻す加熱用循環復路１５ｂとから構成されており、加熱用循環往路１５ａには補助熱媒の流れを連通／遮断する熱動弁１５１が配設されている。なお、補助熱媒循環ポンプは、商用電源による電力で駆動される。補助熱媒としては、暖房用熱交換器３２１で加熱される温水（不凍液を含んでいてもよい）を使用することができる。

暖房用加熱ユニット３２は、通常、暖房装置Ｗなどを加熱するための加熱ユニットとして使用されるが、日射量が不足して太陽熱集熱器１で集熱される集熱エネルギーが少なく、貯湯タンク２内に所定温度の湯水が長時間貯湯されない場合や、太陽熱給湯装置が長時間使用されず、そのため貯湯タンク２内の湯水が入れ替わらず雑菌が繁殖する虞がある場合などの貯湯タンク２内の湯水を再加熱する必要性に応じて、後述する再加熱運転を行うため加熱ユニットとして使用される。

制御部Ｃは、マイクロコンピュータを主体として構成されており、図示しないＲＯＭには予め設定された再加熱運転を実行するための再加熱運転プログラムが記憶されているとともに、再加熱運転の必要性を判断する再加熱運転判断部、補助熱源機３や暖房用加熱ユニット３２の作動／停止を行う再加熱運転部、熱媒サーミスタ７１で検知される熱媒の温度が所定の過熱危険温度未満であるかどうかを判断する熱媒温度判断部、太陽電池パネル１ａからの太陽光発電電力が所定の発電判定レベル以上であるかどうかから、太陽熱集熱器１の集熱状態を判断する集熱状態判断部、再加熱運転部、集熱状態判断部、及び熱媒温度判断部などからの信号に応じて、熱媒の循環経路を切替える循環経路切替え部、循環ポンプＰの駆動源を太陽電池パネル１ａによる電力と商用電源による電力との間で切替える電力切替え部、再加熱運転によって貯湯タンク２内の湯水の温度が所定温度以上になったかどうかを判断する湯水温度判断部、前回再加熱運転を行ってからの経過時間を計測するタイマなどを備えている。また、制御部Ｃは、太陽熱集熱器１、補助熱源機３内の制御基板３３、循環ポンプＰ、水量センサ６５、既述した各サーミスタ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，５３，６１，６６，６７，７１、熱動弁７２，１４２，１５１、電磁弁６３、混合弁６４などと接続されているとともに、浴室や台所などに配置されたリモコン４と補助熱源機３内の制御基板３３を介して接続されている。

リモコン４は、図示しない運転スイッチ、給湯温度設定スイッチなどの操作スイッチと、給湯設定温度や貯湯タンク２内の湯量などを表示する表示部を備えている。

次に、本実施の形態の太陽熱給湯装置において、熱媒循環管路７の熱媒を加熱して、貯湯タンク２内の湯水を再加熱する再加熱運転の制御動作を図２のフローチャートに従って具体的に説明する。なお、本実施の形態では、この再加熱運転プログラムは、例えば、日射量が不足して太陽熱集熱器１で熱媒が加熱されない状態が長時間続き、貯湯タンクサーミスタ２０ａ〜２０ｄで検知される貯湯タンク２内の湯水の温度が一定時間以上継続して所定温度よりも低くなっている場合や、一定時間内の貯湯タンク２から出湯される湯水の使用積算流量が少なく、貯湯タンク２内の湯水に雑菌等が繁殖する虞がある場合などの再加熱運転開始条件が成立するときに再加熱運転判断部からの信号により起動されるように設定されている。

まず、制御部Ｃの再加熱運転判断部は、上記のような再加熱運転開始条件が成立するかどうかを判断する（ＳＴ１）。例えば、前回再加熱運転を行ってからの経過時間が一定時間（例えば、９８時間）を経過したかどうかの判定を行い、一定時間を経過している場合には、この一定時間内の貯湯タンク２内の湯水の使用積算流量が貯湯タンク２のタンク容量（例えば、８６リットル）以上であるかどうかの判定を行う。そして、湯水の使用積算流量がタンク容量未満の場合、雑菌が貯湯タンク２内に繁殖する虞があると判断して、再加熱運転を開始する。

上記再加熱運転開始条件が成立する場合（ＳＴ１でＹＥＳ）、制御部Ｃは、電磁弁６３の開弁状態を確認し、電磁弁６３が開弁している場合、貯湯タンク２からの湯水の出湯を停止させるために、電磁弁６３を閉弁する（ＳＴ２）。

次に、集熱状態判断部は、制御部Ｃに印加されている太陽電池パネル１ａからの太陽光発電電力が所定の発電判定レベル以上を所定時間（例えば、１０秒）以上継続するかどうかから、太陽熱集熱器１が集熱状態にあるかどうかを判断する（ＳＴ３）。太陽熱集熱器１が集熱状態にある場合には（ＳＴ３でＹＥＳ）、太陽熱集熱器１での熱媒の過熱を防止するため、暖房用加熱ユニット３２を作動させることなく、再加熱運転を待機させる。これにより、再加熱運転を開始することによる太陽熱集熱器１での熱媒の過熱を防止することができる。

一方、太陽電池パネル１ａからの電力が所定の発電判定レベル未満であり、太陽熱集熱器１が集熱状態にない場合（ＳＴ３でＮＯ）、再加熱運転部は、補助熱源機３を作動させるとともに暖房用加熱ユニット３２を作動させ、暖房用ガスバーナ３２２を点火する（ＳＴ４）。これにより、暖房用熱交換器３２１で補助熱媒が加熱され、加熱用循環管路１５内に加熱された補助熱媒が循環されて、液々熱交換部１４１が加熱される。

暖房用加熱ユニット３２が作動されると、電力切替え部は、循環ポンプＰを商用電源による電力で駆動させる（ＳＴ５）。すなわち、夜間や雨天などの日射量が不足している場合、太陽電池パネル１ａによる電力は低くなる。そのため、そのような太陽電池パネル１ａからの電力が低下している状態で再加熱運転を開始し、循環ポンプＰを太陽電池パネル１ａによる電力で駆動させると、循環ポンプＰの駆動が不安定となって、熱媒循環管路７内の熱媒の循環状態が不規則となるため、熱媒の加熱効率が低下する。これに対して、再加熱運転開始時に循環ポンプＰを安定な電力を供給可能な商用電源で駆動させることにより、日射量に依存せず、熱媒循環管路７内で熱媒を安定に循環させることができる。

また、暖房用加熱ユニット３２が作動されると、循環経路切替え部は、熱媒が太陽熱集熱器１を流通せず、バイパス路１４を流通するように熱媒循環経路を切替えるために、第１熱動弁（第１開閉弁）７２を閉弁するとともに、第２熱動弁（第２開閉弁）１４２を開弁する（ＳＴ５）。これにより、熱媒は、図１の破線太矢印で示される熱媒循環経路で熱媒循環管路７内を循環する。そして、バイパス路１４に隣接または接触して設けられた補助加熱部である液々熱交換部１４１は、上記の暖房用加熱ユニット３２の作動により加熱された補助熱媒で加熱されているから、液々熱交換部１４１で補助熱媒とバイパス路１４を流通する熱媒とが熱交換され、熱媒循環管路７内の熱媒が加熱される。その結果、加熱された熱媒を貯湯タンク２に送り、熱交換により、貯湯タンク２内の湯水の温度を昇温させることができる。従って、上記再加熱運転によれば、太陽熱集熱器１によらず、再加熱運転の必要性に応じて作動される補助熱源機３で任意の温度に補助熱媒を加熱し、該加熱された補助熱媒で熱媒を高温に加熱することにより、間接的に貯湯タンク２内の湯水の温度を昇温させることができる。

次に、集熱状態判断部は、再加熱運転途中における太陽電池パネル１ａから印加される電力が発電判定レベル以上であるかどうかをステップＳＴ３と同様に判断する（ＳＴ６）。この太陽熱集熱器１の集熱状態の判断は、例えば、再加熱運転が開始されてから所定の電圧確認間隔時間（例えば、１０分）が経過したごとに行なわれる。このとき、所定の電圧確認間隔時間が経過した後、タイマをリセットして、再度電圧確認間隔時間を計測してもよい。

再加熱運転途中で、太陽電池パネル１ａからの電力が発電判定レベル以上であると判断されると（ＳＴ６でＹＥＳ）、電力切替え部は、循環ポンプＰの駆動源を商用電源による電力から太陽電池パネル１ａによる電力に切替える（ＳＴ８）。そして、循環経路切替え部は、熱媒がバイパス路１４に流通せず、太陽熱集熱器１に流通するように熱媒循環経路を切替えるために、熱媒循環管路７の第１熱動弁（第１開閉弁）７２を開弁するとともに、バイパス路１４の第２熱動弁（第２開閉弁）１４２を閉弁する（ＳＴ９）。これにより、熱媒は、図１の実線太矢印で示す熱媒循環経路で熱媒循環管路７内を循環する。

太陽電池パネル１ａからの電力が発電判定レベル以上になるということは、再加熱運転途中で太陽熱集熱器１に照射される日射量が増加することを意味しているため、再加熱運転開始時に熱媒循環経路を切替えるために第１熱動弁（第１開閉弁）７１を閉弁させたことにより（ＳＴ５）、太陽熱集熱器１内で滞留している熱媒が日射量の増加に伴って過熱され、沸騰状態になる虞がある。このため、上記のように太陽熱集熱器１に熱媒が流通するように熱媒循環経路を切替えることにより、太陽熱集熱器１内で滞留状態にあった熱媒を熱媒循環管路７内に循環させることができ、熱媒の過熱を防止することができる。そして、熱媒循環経路が切替えられると、再加熱運転部は、暖房用ガスバーナ３２２を消火して、暖房用加熱ユニット３２及び補助熱源機３の運転を停止させる（ＳＴ１０）。これにより、不要な補助熱媒の加熱を回避することができる。

一方、再加熱運転途中で、太陽熱集熱器１が集熱状態にない場合（ＳＴ６でＮＯ）、貯湯タンクサーミスタ２０ａ〜２０ｄいずれでも検知される貯湯タンク２内の湯水の温度が、例えば、殺菌温度（例えば、６０℃）以上となり、一定時間（例えば、１５分）以上その温度が継続しているかどうかを判断する（ＳＴ７）。そして、貯湯タンク２内の湯水の温度が殺菌温度未満である場合（ＳＴ７でＮＯ）、ステップＳＴ６に戻り、集熱状態判断部は再加熱運転中の太陽電池パネル１ａからの電力が発電判定レベル以上であるかどうかの判断を継続して実行する。

貯湯タンク２内の湯水の温度が殺菌温度以上となる時間が一定時間以上継続し、貯湯タンク２内の湯水の再加熱が終了すると（ＳＴ７でＹＥＳ）、熱媒がバイパス路１４を流通せず、太陽熱集熱器１を流通するように熱媒循環経路を切替えるため、熱媒循環管路７の第１熱動弁（第１開閉弁）７２を開弁するとともに、バイパス路１４の第２熱動弁（第２開閉弁）１４２を閉弁する（ＳＴ９）。そして、再加熱運転部は暖房用ガスバーナ３２２を消火して、暖房用加熱ユニット３２及び補助熱源機３の運転を停止させる（ＳＴ１０）。このとき、電力判断部で、太陽電池パネル１ａからの電力が発電判定レベル以上であることが判断された場合、さらに電力切替え部で、循環ポンプＰの駆動を商用電源による電力から太陽電池パネル１ａによる電力に切替えてもよい。

（その他の実施の形態）
（１）上記実施の形態では、再加熱運転開始時に太陽熱集熱器１が集熱状態にない場合に、再加熱運転を行っているが、さらに熱媒サーミスタ７１で検知される熱媒の温度が過熱危険温度未満であるかどうかを判断し、太陽熱集熱器１が集熱状態になく、且つ熱媒の温度が過熱危険温度未満である場合に、再加熱運転を行ってもよい。図３は、この制御動作を示すフローチャートである。図３に示すように、制御部Ｃに印加されている太陽電池パネル１ａからの太陽光発電電力が所定の発電判定レベル以上を所定時間（例えば、１０秒）以上継続するかどうかから、太陽熱集熱器１が集熱状態にあるかどうかを判断し（ＳＴ２３）、太陽熱集熱器１が集熱状態にない場合（ＳＴ２３でＮＯ）、さらに熱媒の温度が過熱危険温度（例えば、６０℃）未満を所定時間（例えば、１０秒）以上継続するかどうかを判断する（ＳＴ２４）。そして、熱媒の温度が過熱危険温度以上であれば（ＳＴ２４でＮＯ）、暖房用加熱ユニット３２を作動させることなく、再加熱運転を待機させる。上記太陽熱給湯装置によれば、太陽熱集熱器１の集熱状態だけでなく、再加熱運転開始時の熱媒循環管路７の熱媒の温度も判断されるため、再加熱運転による熱媒の過熱を防止することができる。なお、ＳＴ２４以降の制御動作は、上記実施の形態のそれらと同様である。

（２）上記実施の形態では、太陽熱集熱器１の集熱状態をソーラ発電部である太陽電池パネル１ａによる電力値で判断しているが、他の判断要素により集熱状態を判断してもよい。例えば、太陽熱集熱器１内に熱媒の温度を検知する熱媒サーミスタをさらに設け、再加熱運転中の熱媒の温度を該熱媒サーミスタで検知することにより、集熱状態を判断してもよい。また、再加熱運転途中で定期的に熱媒が太陽熱集熱器１を流通するように熱媒循環経路を切替え、切替時に熱媒サーミスタ７１で検知される熱媒の温度を検知することにより、集熱状態を判断してもよい。

（３）上記実施の形態では、再加熱運転途中で太陽熱集熱器１の集熱状態を判断する際の循環ポンプＰの駆動源に商用電源による電力を用いているが、制御部Ｃに商用電源及び太陽電池パネル１ａの両電力が印加されている場合、太陽電池パネル１ａのみの電力が誤検知される場合がある。このため、集熱状態の判断時に、循環ポンプＰの駆動源を一旦商用電源による電力から太陽電池パネル１ａによる電力に切替えてもよい。なお、この切替え時においては、太陽電池パネル１ａからの電力が低く熱媒の循環状態が不安定となる場合もあるため、一旦熱媒がバイパス路１４を流通せず、太陽熱集熱器１を流通するように熱媒循環経路を切替えるとともに、暖房用加熱ユニット３２の運転も中断させ、集熱状態の判断を行った後、熱媒が太陽熱集熱器１を流通せず、バイパス路１４を流通するように熱媒循環経路を再度切替え、暖房用加熱ユニット３２の運転を再開させてもよい。

（４）上記実施の形態では、再加熱運転途中で太陽熱集熱器１が集熱状態にある場合に再加熱運転を停止しているが、再加熱運転途中に熱媒が太陽熱集熱器１を流通するように熱媒循環経路を切替えた後、さらに熱媒サーミスタ７１で検知される熱媒の温度が過熱危険温度未満であるかどうかを判断し、熱媒の温度が過熱危険温度未満になると、熱媒が太陽熱集熱器１を流通せず、バイパス路１４を流通するように熱媒循環経路を再度切替えて、再加熱運転を再開させてもよい。

（５）上記実施の形態では、再加熱運転途中で太陽熱集熱器１が集熱状態にある場合に、バイパス路１４に設けられた第２熱動弁（第２開閉弁）１４２を閉弁して、熱媒がバイパス路１４を流通しないように熱媒循環経路を切替えているが、再加熱運転途中で太陽熱集熱器１が所定以上の集熱状態であっても、バイパス路１４に設けられた第２熱動弁（第２開閉弁）１４２は開弁状態のまま維持してもよい。すなわち、熱媒を太陽熱集熱器１に流通させることができれば、太陽熱集熱器１内に滞留していた熱媒を熱媒循環管路７に循環させて、熱媒の過熱を防止できるため、バイパス路１４に設けられた第２熱動弁（第２開閉弁）１４２が開弁状態であっても、第１熱動弁（第１開閉弁）７２を開弁することにより、太陽熱集熱器１へ熱媒を流通させることができ、熱媒の過熱を防止することができる。

（６）上記実施の形態では、補助加熱部として補助熱源機３と加熱用循環管路１５で接続された液々熱交換部１４１が用いられているが、補助熱源機３と独立したヒータやガスバーナなどを用いてよい。

１ 太陽熱集熱器
１ａ 太陽電池パネル（ソーラ発電部）
２ 貯湯タンク
３ 補助熱源機
７ 熱媒循環管路
７ａ 熱媒循環往路
７ｂ 熱交換部
７ｃ 熱媒循環復路
１４ バイパス路
１５ 加熱用循環管路
１５ａ 加熱用循環往路
１５ｂ 加熱用循環復路
７１ 熱媒サーミスタ（熱媒温度検知部）
７２ 第１熱動弁（第１開閉弁）
１４１ 液々熱交換部（補助加熱部）
１４２ 第２熱動弁（第２開閉弁）
Ｃ 制御部
Ｐ 循環ポンプ

Claims (7)

1. 太陽熱を利用して熱媒を加熱する太陽熱集熱器と
   湯水を貯湯する貯湯タンクと、
   前記太陽熱集熱器から熱媒を前記貯湯タンクに送る熱媒循環往路、前記貯湯タンク内に配設された熱交換部、前記貯湯タンクから前記太陽熱集熱器に熱媒を戻す熱媒循環復路、及び前記熱媒循環往路と前記熱媒循環復路とを繋ぐバイパス路を有する熱媒循環管路と、
   前記熱媒循環管路内の熱媒を循環させる循環ポンプと、
   前記熱媒循環管路内の熱媒を加熱する補助加熱部と
   前回再加熱運転を実行してから所定時間以上経過した場合に、前記熱媒循環管路内の熱媒を前記補助加熱部で加熱して、前記貯湯タンク内の湯水を再加熱する再加熱運転を行う制御部とを有する太陽熱給湯装置であって、
   前記制御部は、再加熱運転開始時に、前記熱媒が前記太陽熱集熱器を流通せず、前記バイパス路を流通するように熱媒循環経路を切替え、
   再加熱運転途中で、前記太陽熱集熱器が所定以上の集熱状態にあることを判断すると、前記熱媒が前記太陽熱集熱器を流通するように熱媒循環経路を切替える太陽熱給湯装置。
2. 前記貯湯タンクから出湯される湯水及び補助熱媒を加熱する補助熱源機を有し、
   前記補助加熱部は、前記補助熱源機と、前記補助熱源機で加熱された補助熱媒を循環する加熱用循環管路により接続されており、
   前記制御部は、前記補助熱源機を作動させ、前記加熱用循環管路に前記補助熱源機で加熱された補助熱媒を循環させて、前記補助加熱部において前記補助熱媒と前記熱媒循環管路内の熱媒とを液々熱交換することにより、前記熱媒を加熱して、前記貯湯タンク内の湯水を再加熱する再加熱運転を行う請求項１に記載の太陽熱給湯装置。
3. 前記補助加熱部は、前記バイパス路に隣接または接触して設けられており、
   前記熱媒循環往路または前記熱媒循環復路に設けられ、前記太陽熱集熱器への熱媒の流れを連通／遮断する第１開閉弁と、
   前記バイパス路に設けられ、前記バイパス路における熱媒の流れを連通／遮断する第２開閉弁とを有し、
   前記制御部は、前記再加熱運転開始時に、前記熱媒が前記太陽熱集熱器を流通せず、前記バイパス路を流通するように、前記第１開閉弁を閉弁するとともに、前記第２開閉弁を開弁して、熱媒循環経路を切替え、
   前記再加熱運転途中で、前記太陽熱集熱器が所定以上の集熱状態にあることを判断すると、前記熱媒が前記太陽熱集熱器を流通するように、前記第１開閉弁を開弁して、熱媒循環経路を切替える請求項２に記載の太陽熱給湯装置。
4. 前記太陽熱集熱器は、ソーラ発電部をさらに有し、
   前記制御部は、前記太陽熱集熱器の集熱状態を前記ソーラ発電部から印加される電力値により判断する請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽熱給湯装置。
5. 前記太陽熱集熱器は、ソーラ発電部をさらに有し、
   前記循環ポンプは、前記ソーラ発電部による電力、商用電源による電力いずれでも駆動可能であり、
   前記制御部は、前記再加熱運転開始時に、前記循環ポンプを前記商用電源による電力で駆動し、
   前記再加熱運転途中で、前記太陽熱集熱器が所定以上の集熱状態にあることを判断すると、前記循環ポンプを前記ソーラ発電部による電力で駆動する請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽熱給湯装置。
6. 前記熱媒循環管路内の熱媒の温度を検知する熱媒温度検知部を有し、
   前記制御部は、前記太陽熱集熱器が所定以上の集熱状態にないことを判断し、且つ前記熱媒温度検知部で検知される熱媒の温度が過熱危険温度未満であることを判断すると、再加熱運転を開始する請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽熱集熱器。
7. 前記制御部は、前記再加熱運転途中で、前記太陽熱集熱器が所定以上の集熱状態にあることを判断すると、前記補助熱源機の作動を停止させる請求項２〜６のいずれか１項に記載の太陽熱給湯装置。

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