(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
(1) 熱媒体を太陽熱で温める集熱器と、前記熱媒体によって温められる蓄熱体を有する放熱体と、それら集熱器と放熱体とを直列に含む第一循環路において前記熱媒体を循環させる第一循環手段とを含む第一循環系と、(2) 前記集熱器と、前記熱媒体により給湯タンクの水を温める熱交換器と、それら集熱器と熱交換器とを直列に含む第二循環路において前記熱媒体を循環させる第二循環手段とを含む第二循環系との少なくとも一方を備えた太陽熱利用システムにおいて、
前記第一循環系と前記第二循環系との少なくとも一方を自動制御で制御作動させる制御装置を設けるとともに、制御作動における作動条件を個別の太陽熱利用システムに固有の使用条件に合わせて設定する作動条件設定手段を設けたことを特徴とする太陽熱利用システム。
【請求項２】
前記第一循環路と前記第二循環路との少なくとも一方の循環路の前記集熱器からの流出路において前記熱媒体を流れさせる少なくとも１つの集熱器循環ポンプと、その流出路の途中に設けられて熱媒体の温度を検出する熱媒体温センサとを含み、前記作動条件設定手段が、前記制御作動における作動条件として、前記集熱器の熱媒体の温度を検出すべく集熱器循環ポンプを間欠的に一定時間ずつ作動させる際の一定時間と、その間欠作動の開始および終了時刻との少なくとも一方を設定する集熱器循環ポンプ作動条件設定手段を含むことを特徴とする請求項１記載の太陽熱利用システム。
【請求項３】
前記集熱器循環ポンプ作動条件設定手段が、前記一定時間を、前記熱媒体温センサによる検出温度の変化率が前記集熱器循環ポンプの駆動開始から設定値以下となるまでの時間についての過去のデータに基づいて決定するコンピュータを含むことを特徴とする請求項２記載の太陽熱利用システム。
【請求項４】
前記集熱器循環ポンプ作動条件設定手段が、前記開始および終了時刻を、前記熱媒体温センサによる検出温度が太陽熱を有効利用可能と判断される温度となった時刻および有効利用不能と判断される温度となった時刻についての過去のデータに基づいて決定するコンピュータを含むことを特徴とする請求項２または３記載の太陽熱利用システム。
【請求項５】
前記第一循環系と第二循環系との両方を備え、前記作動条件設定手段が、前記制御作動における作動条件としての前記第一循環系および第二循環系の作動状態を、前記第一循環系のみが作動し得る第一状態と、第一循環系と第二循環系との両方が作動し得る第二状態との間で切り換える状態切換手段を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の太陽熱利用システム。
【請求項６】
前記蓄熱体と、その蓄熱体の熱媒体を温める補助熱源器と、それら蓄熱体と補助熱源器とを直列に含む第三循環路において前記熱媒体を循環させる第三循環手段とを含む第三循環系を備え、前記制御装置が前記第三循環系をも自動制御で制御作動させるものとされており、
前記作動条件設定手段が、(a) 前記制御作動における作動条件としての前記第三循環系の作動状態を、その第三循環系の作動が常時許容される第一状態と、予め設定された時間内において許容される第二状態とのそれぞれに切り換える第三循環系作動状態切換手段と、(b) 前記制御作動における作動条件としての前記第三循環系の作動が許容される時間を設定する作動許容時間設定手段との少なくとも一方を含む請求項１ないし５のいずれかに記載の太陽熱利用システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は太陽熱で熱媒体を加熱し、その熱媒体の熱により暖房や給湯を行う太陽熱利用システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特願平３─３５８７３６号明細書には、（１）  熱媒体を太陽熱で温める集熱器と、熱媒体によって温められる蓄熱体を有する放熱体と、それら集熱器と放熱体とを直列に含む第一循環路において前記熱媒体を循環させる第一循環手段とを含む第一循環系と、（２）  集熱器と、熱媒体により給湯タンクの水を温める熱交換器と、それら集熱器と熱交換器とを直列に含む第二循環路において熱媒体を循環させる第二循環手段とを含む第二循環系とを備えるとともに、それら両循環系を制御する循環制御装置を備えた太陽熱利用システムが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種の太陽熱利用システムは、設置される建物の大きさ、蓄熱体や給湯タンクの大きさ等システムの構成要素の組合わせ、太陽熱集熱器の設置位置，設置方向等により決まる日照条件，環境温度、使用者のシステム使用目的，生活状態，室温の好み等の使用条件がそれぞれ異なる。
しかし、従来の太陽熱利用システムには、上記各システムに固有の使用条件に合わせて循環系の制御を行うようにされていなかったために、第一あるいは第二循環系の作動に無駄があったり、使用者の好みに合わなかったりする等の問題があった。
【０００４】
そこで、第一発明ないし第四発明は、前記第一循環系と前記第二循環系との少なくとも一方を備えた太陽熱利用システムにおいて、各太陽熱利用システムに固有の使用条件に合わせて作動条件を設定し得るようにすることを課題としてなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、第一発明（請求項１に相当）の太陽熱利用システムにおいては、第一循環系と第二循環系との少なくとも一方を自動制御で制御作動させる制御装置を設けるとともに、制御作動における作動条件を個別の太陽熱利用システムに固有の使用条件に合わせて設定する作動条件設定手段が設けられる。
【０００６】
ここで、第一循環系と第二循環系とは少なくとも一方が設けられればよい。第一循環系と第二循環系との一方のみが設けられる場合には、作動条件設定手段は必然的にその設けられる循環系の作動条件を設定するものとされる。
第一循環系と第二循環系との両方が設けられる場合には、作動条件設定手段がいずれか一方の循環系のみの作動条件を設定するものとされる場合と、両方の循環系の作動条件を設定するものとされる場合とがある。
【０００７】
また、作動条件設定手段は、使用者，サービスエンジニア，システム設置作業者，製造者等によって手動で設定される操作スイッチ手段であっても、使用条件に応じて自動設定するコンピュータ等であってもよい。
【０００８】
第二発明（請求項５に相当）は、第一循環系と第二循環系との両方を備えた太陽熱利用システムに適用され、作動条件設定手段が、制御作動における作動条件としての第一循環系および第二循環系の作動状態を、第一循環系のみが作動し得る第一状態と第一循環系と第二循環系との両方が作動し得る第二状態との間で切換える状態切換手段を含むものとされる。
【０００９】
第三発明（請求項２に相当）は、第一循環路と第二循環路との少なくとも一方の循環路の集熱器からの流出路において熱媒体を流れさせる少なくとも１つの集熱器循環ポンプと、その流出路の途中に設けられて熱媒体の温度を検出する熱媒体温センサとを含む太陽熱利用システムに適用され、作動条件設定手段が、制御作動における作動条件として、前記集熱器の熱媒体の温度を検出すべく集熱器循環ポンプを間欠的に一定時間ずつ作動させる際の一定時間と、その間欠作動の開始および終了時刻との少なくとも一方を設定する集熱器循環ポンプ作動条件設定手段を含むものとされる。
【００１０】
第四発明（請求項６に相当）は、蓄熱体と、その蓄熱体の熱媒体を温める補助熱源器と、それら蓄熱体と補助熱源器とを直列に含む第三循環路において熱媒体を循環させる第三循環手段とを含む第三循環系を備えた太陽熱利用システムに適用され、前記制御装置が第三循環系をも自動制御で制御作動させるものとされるとともに、作動条件設定手段が、(a) 制御作動における作動条件としての第三循環系の作動状態を、その第三循環系の作動が常時許容される第一状態と、予め設定された時間内において許容される第二状態とのそれぞれに切り換える第三循環系作動状態切換手段と、(b) 制御作動における作動条件としての第三循環系の作動が許容される時間を設定する作動許容時間設定手段との少なくとも一方を含むものとされる。
【００１１】
【作用】
第一発明の太陽熱利用システムにおいては、作動条件設定手段によって、第一循環系と第二循環系との少なくとも一方の循環系の作動条件が個別の太陽熱使用システムに固有の使用条件に応じて設定され、その作動条件で太陽熱利用システムが作動させられる。
【００１２】
第二発明の太陽熱利用システムにおいては、集熱器において温められた熱媒体が放熱体の畜熱体のみに循環させられる第一状態と、給湯タンクの水を温める熱交換器にも循環させられる第二状態との状態切換が状態切換手段によって行われる。
例えば、畜熱体の容量が大きい場合，放熱体によって温める部屋が広い場合，床下温度が比較的低い場合，使用者が比較的高い室温を望む場合等には、第一状態に切り換えられ、熱交換器へは熱媒体が循環させられないようにされる。また、給湯タンクの水を温めることも望まれる場合には第二状態に切り換えられる。
【００１３】
手動の切換スイッチが簡便な状態切換手段の例であるが、第一状態と第二状態との切換えを自動的に行う自動切換手段とその自動切換えの条件を設定する切換条件設定手段とを含むものとすることも可能であり、この場合には、暖房が重視されるときには切換条件設定手段により第一状態から第二状態への切換条件が厳しくされる。必要があれば、熱交換器には１日中熱媒体が循環させられないような条件設定を可能とすることも可能である。
逆に給湯が重視される場合には、第一状態から第二状態への切換えの条件が緩くされ、熱媒体が熱交換器に循環させられ易くされる。夏期等のように、１日のうちで最も気温の低い時刻にも第一循環系の作動条件が満たされることがない場合には、切換えの条件が特に緩くされなくても、結果として１日中第一循環系の蓄熱体には熱媒体が循環させられないことになるが、春や秋のように比較的気温の低い時間帯がある場合でも、第一状態から第二状態への切換えの条件が、常時第二状態に切り換えられた状態に保たれるほど緩く設定され、かつ、第二状態における第一循環系の作動条件が厳しく設定されれば、第二循環系の熱交換器のみに熱媒体が循環させられることも有り得る。
【００１４】
第三発明の太陽熱利用システムにおいて、集熱器循環ポンプが集熱器循環ポンプ作動条件設定手段によって設定される作動条件に基づいて作動させられれば、集熱器の熱媒体の温度が熱媒体温センサによって検出される。以下、この熱媒体の温度を検出するための集熱器循環ポンプの間欠作動を問い合わせ運転と称する。
集熱器ポンプ作動条件設定手段によって設定される作動条件は、上述の一定時間と、作動開始時刻および終了時刻とのいずれか一方のみであっても、両方であってもよい。
上述の一定時間は、例えば、集熱器ポンプの能力や集熱器から熱媒体温センサまでの熱媒体通路（配管）の長さ等に応じて適切な長さに設定され、開始時刻および終了時刻は季節や集熱器の設置場所や設置方向等に応じて適切な時刻に設定される。
【００１５】
第四発明の太陽熱利用システムは、蓄熱体と、その蓄熱体の熱媒体を温める補助熱源器と、これらを直列に含む第三循環路において熱媒体を循環させる第三循環手段とを含む第三循環系を備えている。そして、作動条件設定手段が（ａ）  第三循環系作動状態切換手段を備え、その第三循環系作動状態切換手段によって第一状態が選択されている場合には、第三循環系の作動が常に許容される。例えば、蓄熱体の温度が設定値より低い等の一定の条件が満たされれば、補助熱源器，第三循環路ポンプ等第三循環系が作動させられる。
また、作動条件設定手段が（ｂ）  作動許容時間設定手段を備えている場合には、第三循環系の作動が作動許容時間設定手段によって設定された時間内においてのみ許容される。例えば、放熱体が設置されている室の室温が低下しても差し支えない就寝中等の一定時間帯においては、蓄熱体の温度が設定値より低くなっても補助熱源器や第三循環手段を作動させる必要がないのであるが、この時間帯を使用者の生活状態に合わせて設定することができるのである。
【００１６】
【発明の効果】
第一発明の太陽熱利用システムにおいては、第一循環系と第二循環系との少なくとも一方を太陽熱利用システムの固有の使用条件に応じて作動させることができる。そのため、使用条件が相異なる個々の太陽熱利用システムをできる限り効率よく作動させ、あるいはできる限り使用者の目的に合った状態で作動させること等が可能となる。
第二発明の太陽熱利用システムにおいては、状態切換手段によって、放熱体による暖房のみが行われる状態と暖房と給湯タンクの加熱との両方が行われる状態との２つの状態に切り換えられるようにされているため、使用者の目的や太陽熱利用システムの設置環境に合わせて太陽熱集熱器において温められた熱媒体の熱エネルギを有効に利用することができる。
【００１７】
第三発明の太陽熱利用システムにおいては、集熱器循環ポンプの作動継続時間や作動開始時刻および終了時刻が集熱器循環ポンプ作動条件設定手段によって設定されるため、問い合わせ運転を無駄なく行うことができ、省エネルギが可能になる。開始時刻，終了時刻等が日照時間等季節に応じて設定されれば、太陽熱集熱器において熱媒体が温められる可能性がない時間帯に問い合わせ運転が行われて無駄なエネルギの消費が回避される。また、作動継続時間が、集熱器循環ポンプの能力や集熱器から熱媒体温センサまでの熱媒体通路の長さ等に応じて設定されれば、集熱器循環ポンプの作動継続時間が全ての太陽熱利用システムに共通の長さに設定される場合に比較して、殆どの太陽熱利用システムにおいて集熱器循環ポンプの作動継続時間が短縮され、省エネルギが達成される。
【００１８】
第四発明の太陽熱利用システムにおいては、第三循環系の作動条件が第三循環系作動状態切換手段と作動許容時間設定手段との少なくとも一方によって設定されるため、補助熱源器等第三循環系が使用者の生活状態，好み等に合った条件で作動させられる。そのため、補助熱源器，第三循環手段等の無駄な作動によるエネルギ消費が回避される。
【００１９】
【実施例】
第一発明ないし第四発明に共通の一実施例である太陽熱利用システムについて図面に基づいて詳細に説明する。
図１において、１０は屋根材兼用太陽熱集熱装置（以下、太陽熱集熱装置と略称する）、１２は放熱体としての床暖房器、１４は給湯タンク、１６は熱媒体保持タンクである。太陽熱集熱装置１０の太陽熱集熱器１７〜１９（図２参照。以下、集熱器と略称する）は屋根上に配設されており、集熱器１７〜１９に収容された熱媒体（本実施例においては水）が太陽熱で温められる。床の下部に配設された床暖房器１２は、熱媒体によって温められる蓄熱体としての蓄熱床を有しており、その温められた蓄熱床によって室内が温められる。給湯タンク１４には、湯が蓄えられており、その湯が熱交換器２０において熱媒体で温められる。湯は浴室，洗面所，台所等に供給される。
【００２０】
熱交換器２０は給湯タンク１４の中間部に設けられており、熱交換管路としての金属管２１を備えている。金属管２１内の熱媒体は、給湯タンク１４内の湯を温める。なお、金属管２１は単純なつづら折れ状に図示されているが、実際には、らせん状に多数回巻かれている。なお、複数に分岐した細管とそれらに固定された多数のフィンとを有する構造のものとすれば熱交換を一層効率よく行うことができる。
【００２１】
熱媒体保持タンク１６の天板と熱媒体の上面との間には空間が設けられており、熱媒体が高温となって膨張しても収容可能とされている。また、熱媒体保持タンク１６の上方には大気に開口を有した管２２が取り付けられ、タンク内の圧力が高くなることが回避されており、たとえ熱媒体が沸騰しても差し支えない。
また、熱媒体保持タンク１６の予め定められた位置には、熱媒体量下限スイッチ２３が取り付けられている。熱媒体量下限スイッチ２３は、熱媒体の上面が予め定められた位置より上方にある場合にはＯＮ状態とされるが、下方にある場合にはＯＦＦ状態とされる。熱媒体量下限スイッチ２３の状態は制御装置３３により監視される。
【００２２】
集熱器１７〜１９と熱媒体保持タンク１６とは管２４，２５によって接続されており、管２４の途中には集熱器循環ポンプ２６が設けられている。管２４の一端部は熱媒体保持タンク１６の底部に接続され、他端部は図４に示すように集熱器１７と１８とを接続する管２８に接続され、その管２８により、熱媒体が保持される熱媒体保持部３０（図３参照）に接続されている。管２５の一端部は集熱器１９の熱媒体収容部３０に接続され、他端部は熱媒体保持タンク１６の中間部に接続されており、管２５の途中には後述する熱媒体温センサ３２が設けられている。
【００２３】
熱媒体温センサ３２は、集熱器１７〜１９において温められた熱媒体の温度を検出するものである。熱媒体温センサ３２で検出された温度が高い場合には集熱器１７〜１９において温められた熱媒液の温度が高く集熱状況が良好であることを示している。
【００２４】
熱媒体温センサ３２は、上述のように集熱器１７〜１９から離れた位置に取り付けられているため、集熱器循環ポンプ２６が非作動状態の場合には集熱器１７〜１９の集熱状況を検出することができない。そのため、集熱器循環ポンプ２６が制御装置３３の指令に基づいて１５分毎に設定時間だけ継続駆動される。すなわち、間欠運転が行われるようになっている。
この設定時間は制御装置３３において決定され、制御装置３３に内蔵のタイマによって計測される。集熱器循環ポンプ２６が設定時間継続作動させられると、集熱器１７〜１９において温められた熱媒液が熱媒体温センサ３２に到達するとともに途中の管２５も温められ、熱媒体温センサ３２によって集熱器１７〜１９内の熱媒液の温度を検出することができるのである。
【００２５】
このように、熱媒体温センサ３２を屋根上の集熱器１７〜１９自体に取り付けなくても、集熱器１７〜１９における集熱状況を検出することができる。そして、熱媒体温センサ３２を管２５の途中に取り付けることによって、熱媒体温センサ３２の保守，点検を容易に行うことができるとともに熱媒体温センサ３２を集熱器１７〜１９に取り付ける場合より工事費も安くなる。さらに配線に必要なリード線等を短くすることができるためこの点からもコストの低減が可能となる。熱媒体温センサ３２を、集熱器１７〜１９から遠く、熱媒体保持タンク１６に近い位置に設ければ、問い合わせ運転が行われる場合の集熱器循環ポンプ２６の継続作動時間が長くなるが熱媒体温センサ３２の保守，点検が容易になる。それに対して、集熱器１７〜１９に近く、熱媒体保持タンク１６から遠い位置に設ければ、集熱器循環ポンプ２６の作動継続時間が短くなるが熱媒体温センサ３２の保守，点検が容易ではなくなる。熱媒体温センサ３２の取り付け位置は、これらの事情を考慮して決められるのである。
【００２６】
床暖房器１２と熱媒体保持タンク１６とは架橋ポリエチレン，ポリブテン等の合成樹脂製の管３４，３６によって接続されており、管３４の途中には床暖房器循環ポンプ３８が設けられている。管３４の一端部は熱媒体保持タンク１６の底板を貫通して上方に延び、上端部がほぼ直角に曲げられ、先端部が拡開させられた開口を有している。他端部は床暖房器１２に設けられた管４４に接続されている。
【００２７】
管２５の開口と管３４の開口とは、開口の直径の約１．５倍の間隔をあけて互いに対向させられている。集熱器循環ポンプ２６および床暖房器循環ポンプ３８が作動している状態では、集熱器１７〜１９において温められた熱媒体が管２５の開口から吐き出され、そのまま管３４の開口から吸い込まれて床暖房器１２に循環させられる。管２５の開口から吐き出された熱媒体は殆ど熱媒体保持タンク１６内へ拡散することがなく、管２５と管３４とは実質的に接続されているに等しいこととなるのである。
また、管３４の開口の先端部が拡開させられているため、管２５から吐き出された熱媒体を漏れ少なく管３４から吸い込むことができる。
一方、集熱器循環ポンプ２６が作動状態であり、床暖房器循環ポンプ３８が非作動状態である場合には、管２５から吐き出された熱媒体は殆ど熱媒体保持タンク１６へ流入する。
【００２８】
管２５と管３４との接続部に切換弁を設けなくても、床暖房器循環ポンプ３８の作動状態を切り換えることによって、集熱器１７〜１９において温められた熱媒体の循環路を切り換えることができるのである。この切り換えを良好に行うための管２５と管３４との開口間の間隔は、管２５，３４内の熱媒体の流速によって変わるが、一般的には、管２５の開口の直径の１／４〜４倍の範囲が望ましく、１／２〜２倍の範囲が特に望ましい。
【００２９】
このように、本実施例においては管２５の開口から吐き出された熱媒体と管３４の開口から吸い込まれる熱媒体の量とがほぼ同じであるため、管２５から吐き出された熱媒体が殆ど全部管３４から吸い込まれるようにされているが、太陽熱集熱装置１０に含まれる集熱器の数等によって、管２５から吐き出される熱媒体と管３４から吸い込まれる熱媒体の量とが一致しない場合がある。
管２５から吐き出される熱媒体の量が管３４から吸い込まれる熱媒体の量より少ない場合には、管３４から管２５から吐き出された熱媒体とともに熱媒体保持タンク１６内の熱媒体も吸い込まれ、管２５から吐き出される熱媒体の量が管３４から吸い込まれる熱媒体の量より多い場合には、管２５から吐出された熱媒体の一部が熱媒体保持タンク１６内に収容される。
このように、管２５と管３４とがタンク１６内で接続されずに配設されているため、それらの量が異なっていても不都合が生じることはない。
【００３０】
上記管３６の一端は床暖房器１２の管４４に接続されるとともに他端部が熱媒体保持タンク１６の底部に接続されている。
【００３１】
熱交換器２０の金属管２１の一端部は管４６によって熱媒体保持タンク１６の中間部に接続され、他端部は管４７によって下部に接続されている。管４６の途中には熱交換器循環ポンプ４８が取り付けられている。
【００３２】
また、熱媒体保持タンク１６には、管５０，５１を介してボイラ５２が接続されており、管５０の途中には、ボイラ循環ポンプ５４が取り付けられている。ボイラ５２によって熱媒体保持タンク１６内の熱媒体が熱せられる。
【００３３】
以上の各構成要素によって第一〜第三の循環系が構成されている。第一循環系は、集熱器１７〜１９，管４４を備えた床暖房器１２，管２４，２５，熱媒体保持タンク１６，管３６，３４等によって形成される第一循環路と、その第一循環路において熱媒体を移動させる集熱器循環ポンプ２６，床暖房器循環ポンプ３８を含む第一循環手段とを備えており、第二循環系は、集熱器１７〜１９，金属管２１を含む熱交換器２０，管２４，２５，熱媒体保持タンク１６，管４６，４７によって形成される第二循環路と、集熱器循環ポンプ２６，熱交換器循環ポンプ４８を備えた第二循環手段とを備えている。また、第三循環系は、床暖房器１２，ボイラ５２，管３４，３６，管５０，５１によって形成される第三循環路と、床暖房器循環ポンプ３８，ボイラ循環ポンプ５４とを含む第三循環手段とを備えている。
【００３４】
以下、床暖房器１２，給湯タンク１４周辺，および太陽熱集熱装置１０についてそれぞれ説明する。
【００３５】
床暖房器１２は、図７に示すように蓄熱体としてのコンクリート層５６と、その内部に配設された管４４とを備えたものである。床暖房器１２は地面の上に断熱材５８が敷設され、その上に配設されている。また、その床暖房器１２の上面には床材６０が密着させられている。
管４４は、コンクリート層５６の下から１／３〜１／４の位置に２重の渦巻き状に配設されている。すなわち、管４４は床材６０の縁部から中央部に向かって渦巻き状に配設された後、中央部から縁部に向かって渦巻き状に配設されているのであり、一端部が管３４に他端部が管３６にそれぞれ接続されている。
コンクリート層５６内における隣接する管４４のピッチは１５０〜２００ｍｍとされている。この管４４は長いものを用い、コンクリート層５６内において接続部がないようにされている。
【００３６】
管４４はコンクリート層５６の下部に埋設されているため、管４４内の熱媒体はコンクリート層５６の上部の多くの部分を暖めることができ、コンクリート層５６は多くの熱を蓄えることができる。また、コンクリート層５６の上部を厚くすることによって管４４内の熱媒体の温度のピークとコンクリート層５６の上面の温度のピークとをずらすことができるため、昼間の暖かい間にコンクリート層５６を温め、夜間寒くなってから床材６０を温めることができる。
また、管４４が渦巻き状に配設されているため、床材６０が均一に温められる。
【００３７】
コンクリート層５６には、床下温センサ６２取り付け用管６３が埋設されている。管６３の一端部はコンクリート層５６の外側壁に開口させられ、他端部はコンクリート層５６の中間部の、管４４に近接した位置にある。
床下温センサ６２は管６３の開口から挿入され、そのセンサ部が管６３の他端部に位置するようにされている。
なお、管６３は前記一端部が下方となり、他端部が上方となるように僅かに傾斜させられており、雨水等が管６３内に入り込まないようにされている。
【００３８】
このようにセンサ取り付け用の管６３を埋設し、その内部に床下温センサ６２を設置することによって、コンクリート層５６を壊さなくても、床下温センサ６２を容易に取り外すことができる。
また、管６３の他端部を平面視においてコンクリート層の中央部に配設することによって平均的な床下温度を検出することができる。床下温度は前述の熱媒体温度とともに差温サーモスタットスタット６４に供給される。
【００３９】
コンクリート層５６内には、さらに、床下温サーモスタット（床下温ＴＨｘ，床下温ＴＨｆ）６５も設置されている。図８に示すように、床下温サーモスタット６５は電子式のものであり、サーモスタット制御部６６およびセンサ部６７を備えている。センサ部６７は温度が上昇すると抵抗値が低下するＮＴＣサーミスタから成っており、図９に示すような温度特性を有するものである。センサ部６７はリード線６８によってサーモスタット制御部６６に接続されており、サーモスタット制御部６６は、図１０に示すように、センサ部６７によって検出された温度によってＯＮ・ＯＦＦ状態に切り換えられるようになっている。
【００４０】
また、センサ部６７とサーモスタット制御部６６との間には，可変抵抗ＲとスイッチＳとが並列に接続されている。スイッチＳがＯＦＦ状態にある場合は、センサ部６７の抵抗値がそのままサーモスタット制御部６６により検出されるが、スイッチＳがＯＮ状態にある場合は、サーモスタット制御部６６によってセンサ部６７単独の抵抗値より小さい抵抗値が検出されることになる。
【００４１】
すなわち、図９に示すように、実際には床下温度がＴ１で抵抗値はＲ１であるが、抵抗Ｒが並列に接続されると、全体の抵抗値がＲ２になり、その結果、制御部６６において、実際の温度Ｔ１より高い温度Ｔ２として検出されることになる。換言すれば、設定温度を２段に切り換えることができることになる。スイッチＳがＯＦＦ状態にある場合における設定温度Ｔｈと、スイッチＳがＯＮ状態にある場合における設定温度Ｔｅとを異なる温度にすることができるのであり、設定温度ＴｈとＴｅとの差は抵抗値の差ｒに相当する温度差Ｔｒである。本実施例においては、設定温度Ｔｈと温度差Ｔｒとが調節可能とされている。また、この場合には、設定温度Ｔｅが設定温度Ｔｈより低くされており、後述するように、第一循環系の作動開始直後、つまり、日出直後に温められた熱媒体を有効に利用できるという利点がある。
また、スイッチＳのＯＮ・ＯＦＦは制御装置３３の指令に基づいて行われる。
【００４２】
ボイラ５２の非作動時には、制御装置３３の指令に基づいてスイッチＳがＯＮとされるが、大部分の間は、ＯＦＦにあり、床下温度Ｔｆがサーモスタット制御部６６によりそのまま検出される。
ボイラ５２が作動させられている間はスイッチＳがＯＮとされ、抵抗Ｒがリード線６８に接続され、サーモスタット制御部６６によって検出される温度は実際の床下温度より温度差Ｔｒだけ高くなる。この検出温度が設定温度Ｔｈ（実際の床下温度がＴｅ＝Ｔｈ−Ｔｒ）に達すると、ボイラ５２の作動が停止させられるとともにボイラ循環ポンプ５４の作動が停止させられる。
【００４３】
さらに、サーモスタット制御部６６のコンピュータのＲＯＭには、図１６にフローチャートで表されるプログラムが格納されている。図１６における設定値Ｔｘは、スイッチＳがＯＮにされた状態では補助暖房が必要な設定値Ｔｅとなり、スイッチＳがＯＦＦにされた状態ではソーラ暖房が必要な設定値Ｔｈとなる。
図においては、床下温サーモスタット６５を床下温ＴＨと記す。
【００４４】
ステップ１（以下、Ｓ１と略称する。他のステップについても同様とする）において、サーモスタット制御部６６がＯＮ状態にあるか否かが判定される。判定がＮＯである間は、Ｓ２において、床下温度Ｔｆが設定値より１°Ｃ低い値（Ｔｘ−１）より低くなったか否かが判定される。低くなれば、Ｓ３においてサーモスタット制御部６６がＯＮ状態に切り換えられる。
そして、一端サーモスタット制御部６６がＯＮ状態になれば、すなわち、ソーラ暖房かあるいは補助暖房が行われている状態になれば、Ｓ１における判定がＹＥＳとなり、Ｓ４において床下温度Ｔｆが設定値Ｔｘより高くなったか否かが判定される。この判定結果がＹＥＳになれば、Ｓ５においてサーモスタット制御部６６がＯＦＦ状態にされ、ＮＯになればサーモスタット制御部６６はＯＮ状態に保たれる。
サーモスタット制御部６６のＯＮ，ＯＦＦの切換えには１°Ｃのヒステリシスが設けられているのであり、ソーラ暖房や補助暖房の起動，停止が頻繁に繰り返されることが回避される。
【００４５】
次に、給湯タンク１４周辺について説明する。
給湯タンク１４には、図１に示すように、管７６，７８が接続されている。
管７６の一端部は給湯タンク１４の底部に接続され、他端部は減圧弁８０を経て水道管に接続されている。管７６は途中で分岐させられ、止め弁８４を経てボイラ８６に連通させられている。減圧弁８０は水道管の水圧を所望の水圧に調節するものであり、止め弁８４が開放状態ではボイラ８６に水が供給される。
また、給湯タンク１４の底部には水ぬき弁８８が取り付けられている。
【００４６】
管７８の一端部は給湯タンク１４の上端部に接続され、他端部は止め弁９０，９２およびボイラ８６を経て、先端に蛇口９４，９６が取り付けられている。管７８は途中で分岐させられており、その分岐させられた管の先端には蛇口９８が取り付けられている。給湯タンク１４内の湯が蛇口９８を経て浴槽１００に供給されるのである。また、管７８にはエア抜き弁１０２，安全弁１０４が取り付けられている。
給湯タンク１４内の湯は止め弁９０，９２の切換えによって、蛇口９４，９６に供給されたり、浴槽１００に供給されたりする。
浴槽１００は管１０６によってボイラ８６に接続させられており、浴槽１００の湯の温度が低い場合には、浴槽１００内の湯をボイラ８６に循環させて温めることができる。
【００４７】
給湯タンク１４の底部付近には給湯タンク１４内の湯の温度を検出する湯温センサ１０８が取り付けられており、湯温度が熱媒体温度とともに差温サーモスタットスタット１１０，１１１に供給される。差温サーモスタット１１０，１１１については後述する。
また、給湯タンク１４の上部にはタンクの上部温度を検出する図示しない上部温センサ部と制御部とを備えた上部温サーモスタット１１２（上部温ＴＨ）が設けられている。制御部を構成するコンピュータのＲＯＭには図１７のフローチャートで表されるプログラムが格納されている。
上部温サーモスタット１１２は、Ｓ１２における判定がＹＥＳとなり、Ｓ１３においてＯＦＦ状態に切り換えられると、２４時を経過してＳ１４においてＹＥＳと判定されるまでＯＮ状態に切り換えられることはない。
給湯タンク１４の上部温度Ｔｍは通常は設定値Ｔｍａｘ  より低いが、一旦高くなり、ＯＦＦ状態に切り換えられた後は、２４時（０時）を経過するまでは、上部温度Ｔｍが設定値Ｔｍａｘ  より下がってもすべてのポンプ２６，３８，４８，５４の駆動が禁止される。つまり、本太陽熱利用システムのすべての循環系の作動が禁止されるのである。
【００４８】
給湯タンク１４の上部温度Ｔｍが設定温度Ｔｍａｘ  より高い場合には、熱媒体の温度が沸点近くに上昇している恐れがある。集熱器１７〜１９内の熱媒体が沸騰すると、気体状になった熱媒体が集熱器１７〜１９および管２５内の液体状の熱媒体を排除しつつ熱媒体保持タンク１６側へ流れる。気体状になった熱媒体は熱媒体保持タンク１６に向かって流れる途中で凝結するため、熱媒体保持タンク１６にまで到達することはなく、集熱器１７〜１９内の液体状熱媒体が気体状熱媒体によって排除された分だけ熱媒体保持タンク１６内の熱媒体量が増加するのみであるが、集熱器１７〜１９内が気体状の熱媒体しか存在しない状態となり、集熱器１７〜１９が過熱状態となる。この過熱状態にある集熱器１７〜１９に液体状の熱媒体が供給されると、それが激しく沸騰して液体状の熱媒体を排除する。これが繰り返されると大きな異音が発生し、集熱器１７〜１９の寿命が低下する等の問題が生じる。
【００４９】
この問題を回避するために、上部温度Ｔｍが設定温度Ｔｍａｘ  より高い間は集熱器１７〜１９への熱媒体の供給が停止される。この場合、熱媒体温センサ３２によって熱媒体温度Ｔｃを直接検出することも可能であるが、一旦熱媒体の供給が停止された後、再び熱媒体温度Ｔｃを検出するために集熱器循環ポンプ２６を作動させれば、集熱器１７〜１９に熱媒体が供給されることになり、上述の問題を解決することができない。
【００５０】
また、集熱器１７〜１９内の熱媒体が過熱されるのは真夏の日中である。この時期には、床下温度Ｔｆは設定温度Ｔｈより高いため床暖房は行われない。それに対して、給湯タンク１４内の湯の温度は湯の使用に伴って低下するため、熱交換器２０に熱媒体が供給される。その結果、給湯タンク１４内の湯の温度が高くなるが、給湯タンク１４内に対流が生じて下部に設けられた湯温センサ１０８の検出値よりタンク上部温度Ｔｍの方が熱媒体の温度に近いため、タンク上部温度Ｔｍが設定温度Ｔｍａｘ  より高いか否かにより集熱器１７〜１９内の熱媒体の温度が沸点近くに上昇しているか否かが判定される。
【００５１】
制御装置３３は、コンピュータを主体とするもので、循環系作動制御コンピュータ１１６，問い合わせ運転制御コンピュータ１１８，問い合わせ運転作動条件設定コンピュータ１２０を備えている。制御装置３３の入力部には、上述の熱媒体量下限スイッチ２３，差温サーモスタット６４，１１０，１１１、床下温サーモスタット６５，上部温サーモスタット１１２等が接続されるとともに，操作パネル１２６に設けられた並行運転切換えスイッチ１２８，補助暖房モード選択スイッチ１３０，時間，温度入力部１３２等が接続されている。出力部には、各循環ポンプ２６，３８，４８，５４，ボイラ５２等が図示しない駆動回路を介して接続されるとともに、操作パネル１２６の近傍に設けられた表示器１３４が接続されている。
【００５２】
上記循環系作動状態制御コンピュータ１１６のＲＯＭには、図１８のフローチャートで表されるプログラムが格納され、問い合わせ運転制御コンピュータ１１８のＲＯＭには図１９のフローチャートで表されるプログラムが格納されている。さらに、問い合わせ運転作動条件設定コンピュータ１２０のＲＯＭには、図示しない一定時間設定プログラムや開始時刻および終了時刻設定プログラムが格納されている。
つまり、本実施例においては、第一循環系の第一循環手段と第二循環系の第二循環手段とに共通の集熱器循環ポンプ２６，第一循環手段としての床暖房器循環手段３８や第二循環手段としての熱交換器循環ポンプ４８，第三循環系のボイラ５２，第三循環手段としてのボイラ循環ポンプ５４の作動が制御され、それらの作動状況が表示器１３４に表示されるのである。
【００５３】
前記差温サーモスタット６４には、熱媒体温センサ３２および床下温センサ６２の出力信号が供給される。これらの温度差（Ｔｃ−Ｔｆ）が第一設定値以上の場合にはＯＮ状態とされ、第二設定値以下の場合にはＯＦＦ状態とされる。また、差温サーモスタット１１０，１１１には、熱媒体温センサ３２および湯温センサ１０８の出力信号が供給され、これらの温度差（Ｔｃ−Ｔｔ）が第一設定値以上の場合にはＯＮ状態とされ、第二設定値以下の場合はＯＦＦ状態にされる。差温サーモスタット１１１は、差温サーモスタット１１０と同様なものであるが、差温サーモスタット１１１の第一設定値，第二設定値が、差温サーモスタット１１０の第一設定値，第二設定値よりそれぞれ高くされている。
【００５４】
差温サーモスタット６４，１１０のＯＮ状態は、集熱器循環ポンプ２６，床暖房器循環ポンプ３８，熱交換器循環ポンプ４８等を作動させることによって太陽熱を有効に利用できる状態にあることを示しており、差温サーモスタット１１１がＯＮ状態である場合には、後述する並行運転を行い得る状態であることを示している。つまり、熱媒体温度Ｔｃが床下温度Ｔｆより設定値以上高い場合や、湯温度Ｔｔより設定値以上高い場合には、熱媒体がコンクリート層５６や給湯タンク１４内の湯を温めるのに十分熱せられた状態にあることを示している。
太陽熱によって温められた熱媒体を床暖房器１２に供給することによって行う暖房をソーラ暖房と称し、太陽熱によって温められた熱媒体を熱交換器２０に供給することによって行う給湯タンク１４内の加熱をソーラ給湯と称する。
ここで、差温サーモスタット６４，１１０，１１１におけるそれぞれの設定値は、本太陽熱利用システムにおいて予め決められている。使用者によって入力されるようにすることも可能であるが、有効か否かの判断は予め定められた基準に従っても不都合はない。
【００５５】
並行運転切換スイッチ１２８は、ソーラ暖房とソーラ給湯との両方が行われることを許容する並行運転許容状態（スイッチＯＮ）と、ソーラ暖房が行われることを許容し、ソーラ給湯が行われることを禁止する並行運転禁止状態（スイッチＯＦＦ）とに切り換えるスイッチである。差温サーモスタット６４，１１１が共にＯＮ状態にあり、かつ、並行運転許容状態が選択されていれば、ソーラ暖房とソーラ給湯との両方が行われるが、並行運転禁止状態が選択されていれば、ソーラ暖房は行われるがソーラ給湯が行われることはない。
【００５６】
並行運転が行われるか否かは、差温サーモスタット１１１の状態に基づいて判定される。差温サーモスタット１１１は、前述のように、熱媒体温度と湯温度との差が差温サーモスタット１１０における第一設定値より高くならないとＯＮ状態に切り換わらない。並行運転が、ソーラ暖房が行われた後ソーラ給湯が行われるようにされているため、ソーラ給湯が、ソーラ暖房によってある程度冷やされた熱媒体によって行われることになる。そのため、ソーラ給湯が行われる場合には、熱媒体温度が湯温度より低くなっているおそれがある。それを回避するために、並行運転が、熱媒体温度と湯温度との差が十分に高い場合、すなわち、通常のソーラ給湯が行われる場合より高い場合に開始されるようにされているのである。本実施例においては、差温サーモスタット１１０の第一設定値が７°Ｃ，第二設定値が３°Ｃとされ、差温サーモスタット１１１の第一設定値が１２°Ｃ，第二設定値が８°Ｃとされている。
【００５７】
補助暖房モード選択スイッチ１３０は、図１１に示すように、ボイラ５２による補助暖房を常時許容するモードＡ、設定時間内に限って許容するモードＢ、常に禁止するモードＣのいずれかを選択するスイッチである。
床下温度Ｔｆが設定値Ｔｅより低く、かつ、モードＡが選択されていれば、ボイラ５２が作動させられるとともにボイラ循環ポンプ４８，床暖房器循環ポンプ３８が作動させられ、ボイラ５２によって温められた熱媒体が管４４に供給されて補助暖房が行われる。モードＢが選択されていれば、現時刻が設定時間内であれば、補助暖房が行われるが、設定時間内でなければ、補助暖房は行われない。モードＣが選択されていれば、補助暖房は一切行われない。
この場合の設定時間、前述の設定温度Ｔｈ，温度差Ｔｒ等は、時間，温度入力部１３２から入力される。
制御装置３３の制御については後述する。
【００５８】
太陽熱集熱装置１０について説明する。太陽熱集熱装置１０は屋根材兼用とされているため、集熱器１７〜１９は瓦等の屋根材の上でなく、屋根下地材（以下、野地板と略称する）１５２上に防水シート１５３が敷かれ、その上に設置される。これら集熱器１７〜１９は、図４に示すように屋根の勾配に沿って設置されるが、図４の上方が屋根の上方である。すなわち、図４に図示の例では、集熱器１９が集熱器１７の上方に、集熱器１７と集熱器１８とが同一高さに隣接して設置されている。
【００５９】
本実施例における屋根材兼用太陽熱集熱装置用部品集合体は、熱媒体用管としての管２４，２５，２８，熱媒体移動手段としての集熱器循環ポンプ２６，上述の３個の集熱器１７〜１９（支持部材１６０を含む），複数個の支持台１６１，敷板１６２，導水板１６４，１６６等を含むものである。以下、それぞれの太陽熱集熱装置用部品について説明する。
【００６０】
集熱器１７〜１９の構造は同じであるため、集熱器１７について代表的に説明する。
集熱器１７は、図３に示すように、浅い枠状の集熱器本体１８０、その上方の開口を覆う透明板としてのガラス板１８２，防水シート１５３上に配設される断熱材１８４，断熱材１８４の上に配設され、熱媒体保持部３０を形成する受熱体１８６，支持部材１６０等を備えている。熱媒体保持部３０は互いに連通させられており、その両端部は集熱器本体１８０の上板の右端部および下板の左端部からそれぞれ突出させられ、接続部１８８，１９０（図４参照）とされている。熱媒体保持部３０には熱媒体が満たされており、その熱媒体は太陽の放射熱によって温められる。
【００６１】
集熱器本体１８０の左右側板の上部は、図３および図４から明らかなように、外方に曲げられて断面がＬ字形のフランジ１９２，１９３とされ、上，下板の上部は、図４および図６から明らかなように、内方に曲げられて断面がＬ字形のフランジ１９５，１９６とされている。これらフランジ１９２〜１９６の上平面には、クッション材１９８を介してガラス板１８２が載せられている。クッション材１９８は、断面がＬ字形の長手形状を成したものである。ガラス板１８２は、左右両縁部および上縁部においてはガラス押さえ２００によって、下縁部においては、前記支持部材１６０によって支持されている。支持部材１６０については後述する。
【００６２】
図３および図４に示すように、右上部のフランジ１９３には集熱器１７を固定する固定脚２０６が２個隔たって取り付けられている。固定脚２０６はＬ字形の板状部材であって、水平部の先端部にはＵ字形の切欠２０８が形成されている。同様に左上部のフランジ１９２には固定脚２１０が２個隔たって取り付けられている。
【００６３】
支持部材１６１は、図６に示すように、断面がＬ字形の長手形状を成したフランジ２２０，２２２を備えたものである。フランジ２２０は平板部２２３と第一突部２２４とを備え、フランジ２２２は平板部２２６と第二突部２２７とを備えている。第一突部２２４の長さは、第二突部２２７のそれより長く、先端部には、内方に曲げられたリブ２２８が形成されている。
フランジ２２０，２２２を集熱器本体１８０に取り付ける場合には、フランジ２２２の平板部２２６の外面を集熱器本体１８０の下板２３０の外面に当接させ、その内面にフランジ２２０の平板部２２３の外面を当接させた状態で、図示しないボルトによって固定する。この場合に、フランジ２２２の平板部２２６の上部２３２を集熱器本体１８０のフランジ１９６の上平面より上方に突出させる。その結果、フランジ２２０の第一突部２２４が、フランジ２２２の第二突部２２７の下方に位置し、これらが互いに隔たって平行な状態となる。また、第一突部２２４および第二突部２２７は本体１８０の外方へ延び出た姿勢となる。
【００６４】
フランジ２２２の上部２３２，フランジ１９６の上平面等によってガラス板支持部２３３が構成され、第一突部２２４，第二突部２２７等によって導水板保持部２３４が構成される。
ガラス板支持部２３３においては、クッション材１９８の側部が上部２３２に支持された状態で、フランジ１９６の上平面にガラス板１８２がクッション材１９８を介して載せられる。ガラス板１８２は、クッション材１９８を介してフランジ２２２によって屋根の勾配の下方から支持されることになる。
【００６５】
導水板１６４は、金属製の板材からなるもので、折返し部を有する被保持端部２３６が上述の導水板保持部２３４の第一突部２２４と第二突部２２７との間の隙間に保持され、他端部２４０が瓦等の屋根材２４２上に位置するように配設されたり、図示は省略するが、被保持端部２３６が集熱器１９の支持部材に保持され、他端部２４０が集熱器１７のガラス板１８２の上面に位置するように配設されたりするものである。
【００６６】
支持台１６１は、長手形状を成したもので、長手方向の一端部に切欠２４８が形成されている。切欠２４８は長手方向に数１０ｍｍ長さで形成されている。支持台１６１を防水シート１５３上に設置する場合には、その切欠２４８が形成された一端部が屋根の下方とされ、切欠面２５０が防水シート１５３に対向させられる。その結果、切欠面２５０は支持台１６１の他の一般的な下面より高くなって、切欠面２５０と防水シート１５３との間に隙間が形成され、この隙間が導水板保持部２５１として利用される。
【００６７】
導水板１６６は、金属製の板部材であり、一端部２５２が導水板保持部２５１に保持され、他端部２５４が屋根材２４２上に位置するように配設されるものである。
【００６８】
敷板１６２は、図２に示すように、第一敷板２７０と第二敷板２７２とを備えている。第一敷板２７０，第二敷板２７２は、底部と両側壁とを備えた断面がコの字形を成したものであり、底部の幅が集熱器本体８０の底部の幅より広くされている。第一敷板２７０の長さＭは、集熱器本体１８０の長さＭと同じで、第二敷板２７２の長さＮは長さＭより短い。第二敷板２７２の底部の幅が長さ方向において漸減させられ、第二敷板２７２の一端部２７４の幅が第一敷板２７０の幅より大きく、他端部２７６の幅が第一敷板２７０の幅より小さくなっている。このように第二敷板２７２の幅にテーパを付けることは、長い第一敷板２７０の幅にテーパを付けるより容易である。
また、第一敷板２７０，第二敷板２７２の予め定められた位置には、貫通穴２８０がそれぞれ形成されている。
【００６９】
屋根材兼用太陽熱集熱装置用部品集合体は，溝２９０を構成するための部材を含んでいる。これら部材は、複数個の溝部材２９２，２９４，案内板２９６，取付金具２９８等である。溝部材２９２，２９４は断面がコの字形状の長手部材であり、図５に示すように、支持台１６１上に屋根の上方に位置する溝部材２９４の下端部の下面が下方に位置する溝部材２９２の上端部の上面の上に位置するように重ねられて並べられる。したがって、溝部材２９２，２９４は底部の幅に僅かなテーパが付けられている。溝２９０の長さは、溝部材の個数や重ね量を変更することによって調節可能である。
また、案内板２９６は、図５に示すように、断面がＬ字形を成した部材で、底部３００と壁部３０２とを備え、溝２９０の下端部に配設されるものである。取付金具２９８（図３参照）は、溝部材２９２，２９４や集熱器１７〜１９等を支持台１６１に固定するものであり、底部３０４と側壁３０６とを備えた断面がＭ字形を成した部材である。
【００７０】
前述の管２４，２５は、屋根上に設置された集熱器１７〜１９と屋内に設置された熱媒体保持タンク１６とを接続するものであり、管２４に設けられた集熱器循環ポンプ２６は、管２４，集熱器１７〜１９，管２５との間に熱媒体を移動させるものである。集熱器１７〜１９において熱せられた熱媒体は、集熱器循環ポンプ２６の作動によって移動させられ、熱媒体保持タンク１６に回収されるのである。管２４は、集熱器１７，１８を接続する管２８に接続され、管２５は集熱器１９の接続部１８８に接続される。
【００７１】
以上のような太陽熱集熱装置用部品集合体を梱包する場合には、第一敷板２７０を集熱器１７と一緒にする。第一敷板２７０と集熱器１７とを、第一敷板２７０の底面に集熱器本体１８０の底部が当接する状態で梱包するのである。第一敷板２７０と集熱器本体１８０とでは、長さがほぼ同じであり、幅が第一敷板２７０の方が集熱器本体１８０の底部より僅かに大きくされているため、これら第一敷板２７０と集熱器本体１８０とを一緒に梱包することができる。そのため、専用の支持材を使用することなく第一敷板２７０の損傷を防止しつつ運搬することができる。第二敷板２７２は、別に梱包する。
【００７２】
次に、上述の太陽熱集熱装置用部品集合体から組み立てられた屋根材兼用太陽熱集熱装置について説明する。
野地板１５２上に防水シート１５３が敷設され、その上に、勾配屋根に沿って支持台１６１が固定されるとともに、この支持台１６１に集熱器１７〜１９が固定されている。集熱器１７〜１９と防水シート１５３との間には敷板１６２が敷かれている。
【００７３】
支持台１６１の導水板保持部２５１には、導水板１６６の一端部２５２が保持されている。導水板１６６の一端部２５２を防水シート１５３に沿って移動させれば、一端部２５２が切欠面２５０と防水シート１５３との間の隙間に嵌入する。導水板１６６は図示しない釘等の固定部材によって固定される。なお、導水板１６６の他端部２５４は屋根材２４２上に載せられる。
【００７４】
敷板１６２が支持台１６１に沿って敷かれている。第一敷板２７０および第二敷板２７２の各両側壁の外面が、図３に示すように、支持台１６１の側面に沿わされる。図２には、第一敷板２７０の底部の幅と第二敷板２７２の底部の幅との関係を明らかにするために、幅の差が強調されて示されているが、実際には、第一敷板２７０，第二敷板２７２は薄い金属製板材によって製造されているため、第二敷板２７２の幅の変化量は僅かであり、これらの両側壁の外面と支持台１６１の側面との間には殆ど隙間が生じない。
【００７５】
また、第一敷板２７０と第二敷板２７２とにおいては、図２に示すように、上方に位置する敷板の下端部の下面が下方に位置する敷板の上端部の上面に載せられて嵌合されている。第二敷板２７２の底部がテーパ形状とされているため、これら隣接端部が良好に嵌合される。
【００７６】
図２の左側の部分に示すように、２枚の第一敷板２７０と１枚の第二敷板２７２とが敷かれれば、敷板全体の長さは、集熱器本体１８０の長さの２倍（２Ｍ）より長くなる。また、図の右側の部分に示すように、１枚の第一敷板２７０と第二敷板２７２とが敷かれれば、敷板全体の長さは、集熱器本体１８０の長さＭより長くなる。つまり、複数枚の敷板を重ねて配設することによって、長い敷板を１枚配設するのと同じことになる。そのため、集熱器１７〜１９を敷板１６２の重なり部に設置すれば、集熱器本体１８０の上方および下方に敷板１６２の余裕部を設けることが可能となる。また、敷板１６２上の水が勾配屋根の上方から下方に向かって良好に流れ、敷板１６２と防水シート１５３との間に水が侵入することが回避される。ただし、水の大半はガラス板１８２上や溝２９０内を流れ、敷板１６２上を流れるのは何らかの理由で漏った水のみであるので僅かである。
【００７７】
図６に示すように、敷板１６２の下端と支持台１６１の下端とがほぼ一致させられている。そのため、支持台１６１の導水板保持部２５１に導水板１６６の一端部２５２が保持されれば、その一端部２５２が敷板１６２の下側に位置することになり、敷板１６２上の水が導水板１６６によって屋根材２４２上に導かれる。
【００７８】
図４に示すように、集熱器１７の接続部１９０と集熱器１８の接続部１９０とが管２８によって接続され、集熱器１７の接続部１８８，集熱器１８の接続部１８８，集熱器１９の接続部１９０は管３１０によって接続されている。また、管２８は熱媒体保持タンク１６に接続される管２４に接続され、管３１０は管２５に接続されている。
これら管２８，３１０は、第一敷板２７０，第二敷板２７２に形成された貫通穴２８０，野地板１５２に形成された図示しない貫通穴を経て屋内に引き込まれている。管２４，２５は、屋内において管２８，３１０に接続され、熱媒体保持タンク１６まで延びている。
また、貫通穴２８０の回りはコーキングされ、貫通穴２８０と管との間から水が入り込まないようにされている。
【００７９】
このように、管２８，３１０を屋内に配管する場合には、敷板１６２，防水シート１５３および野地板１５２のみを貫通させる方が、屋根材２４２をも貫通させるより防水が容易である。屋根材２４２に正確な形状，寸法の穴を形成することは非常に困難なことであるが、敷板１６２に正確な穴を形成することは容易であるからである。また、管２８，３１０を、敷板１６２，野地板１５２を貫通して配管する場合には、それらの貫通穴２８０の上方を屋根材２４２，導水板１６４等で覆うことができるため、防水を一層確実にし得る。
【００８０】
一方、支持台１６１の上面には、溝２９０が設けられる。溝部材２９２，２９４がそれらの一部が互いに重ねられて配設され、適当な位置において取付金具２９８によって固定される。取付金具２９８は、溝部材２９２，２９４に被さって、すなわち、取付金具２９８の底部３０４が溝部材２９２，２９４の底部に位置し、取付金具２９８の両側壁３０６が前記第一敷板２７０，第二敷板２７２の側壁を覆う状態で取り付けられる。取付金具２９８は両側壁３０６において支持台１６１に釘で固定される。この釘は、両側壁３０６に形成された貫通穴に挿入され、敷板１６２の側壁を貫通して支持台１６１に打ち込まれる。以上の結果、支持台１６１は金属製の板材によって覆われた状態となる。
【００８１】
取付部材２９８の底部３０４には固定脚固定ボルト３１４，隙間カバー固定ボルト３１６がそれぞれ上向きに溶接によって固着されている。ボルト３１４はボルト３１６より短いものである。固定脚固定ボルト３１４に固定脚２０６の切欠２０８を係合させてナット３１８を螺合することによって、固定脚２０６を取付金具２９８に固定することができる。集熱器１７は固定脚２０６，２１０が溝２９０に固定されることによって支持台１６１に固定されるのである。
【００８２】
隣接する集熱器１７，１８において、集熱器１７の固定脚２０６と集熱器１８の固定脚２１０とを溝２９０に固定する際に、もし固定脚２０６，２１０が互いに合致する位置にあれば、これら固定脚２０６，２１０を重ねて固定するか、固定脚２０６，２１０を溝２９０の幅方向に並べて、異なるボルトでそれぞれ固定するか、いずれかの方法によらなければならない。前者の場合には、集熱器１７，１８のいずれか一方において、固定脚の取付け高さが固定脚の厚み分だけずれてしまい、その集熱器が傾いたり、集熱器の下面と防水シート１５３との間に隙間が生じたりする。また、後者の場合には溝２９０の幅を広くしなければならない。
それに対して、本実施例では固定脚２０６と固定脚２１０との取付け位置が固定脚の幅以上ずれているため、固定脚２０６，２１０が干渉することはなく、これらを重ねて固定したり、溝２９０の幅を広くしたりする必要がない。
【００８３】
ボルト３１６は隣接する集熱器１７，１８上に掛け渡された隙間カバー３２０を固定するものである。
また、集熱器が１個だけ配設される場合の集熱器、あるいは複数個配設される集熱器のうち端に位置する集熱器では、その集熱器と瓦等の屋根材との間に隙間カバーが取り付けられる。
【００８４】
上記溝２９０の下流側の端部には図６に示すように案内板２９６が固定されている。案内板２９６は、底板３００が溝部材２９２の下端部の下に入り、側壁３０２が溝２９０の長手方向に斜めに対向する姿勢で支持台１６１に固定されている。
溝２９０を流れてきた雨水は案内板２９６の側壁３０２に沿って敷板１６２上に案内される。
【００８５】
また、集熱器１７の支持部材１６０の導水板保持部２３４には、導水板１６４の被保持端部２３６が保持されている。導水板１６４の被保持端部２３６を第一突部２２４に沿って移動させれば、その被保持端部２３６が導水板保持部２３４に嵌入する。他端部２４０が屋根材２４２上に載せられ、中間部が、隣接する支持台１６１の下端部間に渡されたさん３２２に固定される。この導水板１６４によってガラス板１８２上を流れて来た水が屋根材２４２上に導かれる。
【００８６】
本太陽熱集熱装置においては、ガラス板支持部２３３が、支持部材１６０の上部２３２と集熱器本体１８０のフランジ１９６とによって構成されており、支持部材１６０からガラス板１８２上へ延びてガラス板１８２を押さえる押さえ部材が設けられていない。これは、積雪があり、その雪の固まりがガラス板１８２に沿って滑り落ちる際に、押さえ部が雪の固まりによって曲げ起こされ、破損することを防止するためである。
【００８７】
なお、上記太陽熱集熱装置においては、第二敷板２７２の幅にテーパが付けられていたが、第一敷板の幅にテーパを付けてもよく、第一敷板および第二敷板の両方の幅にテーパを付けてもよい。
第一敷板および第二敷板の両方の幅にテーパを付ける場合、図１２に示すように、第二敷板３２４を第一敷板３２６の幅の広い部分の内側に嵌合可能な幅のものとし、使用時には図１３に示すように、第一敷板３２６の最も幅の狭い部分を第二敷板３２４の内側に嵌合させることとすれば、両敷板３２４，３２６を図１２の状態で梱包することができ、第二敷板３２４を集熱器本体１８０とは別に梱包する必要がなくなる。
【００８８】
また、集熱器を上下方向に直列に配置することが予定されていない場合には、第二敷板は第一敷板の上方と下方とのいずれかに配置すればよく、長手方向において幅を変化させる必要はない。上方に配置する場合には、第二敷板全体の幅を第二敷板より狭くして第一敷板の上端部の内側に嵌合可能とし、下方に配置する場合には、第二敷板全体の幅を第一敷板より広くして第一敷板の下端部の外側に嵌合可能とすればよいのである。いずれも場合にも第一敷板と第二敷板とを重ねて梱包するとができる。
【００８９】
さらに、第一敷板，第二敷板がごく薄い板材で構成されている場合には、両者の幅を同じにしても一方を他方の内側に嵌合することができる。この場合には、第一，第二敷板が嵌合された状態で外側の敷板の側壁が多少外側へ湾曲することになるが、その程度の湾曲は梱包時においても使用時においても差し支えない。敷板の底部と側壁との境界部に丸みが付けられている場合には、特に上記側壁の湾曲が小さくて済む。
【００９０】
また、ガラス板１８２の幅が第一敷板２７０の底部の幅より僅かに狭い場合には、第一敷板２７０と集熱器本体１８０との間にガラス板１８２を介在させて、梱包してもよい。
【００９１】
さらに、第一敷板や第二敷板の幅を全長にわたって漸減させることも不可欠ではない。例えば、図１４に示すように、第二敷板３５０を、幅の広い部分３５２と狭い部分３５４とを備えたものとすることもできる。幅の広い部分３５２を上方の第一敷板２７０の下端部の外側に嵌合し、幅の狭い部分３５４を下方の第一敷板２７０の上端部の内側に嵌合するのである。
【００９２】
また、支持部材は上記実施例の態様に限らず、図１５に示す態様のものであってもよい。
支持部材４００は、第一部材４０２と第二部材４０４とを備えたものである。第一部材４０２は、断面がコの字形を成した本体嵌合部４０６と、ガラス板１８２の下端を支持する突部４０８と，中間部に雌ねじ穴４１０が形成された第二部材支持部４１２とを備えたものである。
【００９３】
第二部材４０４は、先端が下方に曲げられて成る平面部を備えた押付部４２０と、その押付部４２０とは反対側において第一突部４２２と第二突部４２４とにより形成された導水板保持部４２６とを備えている。第一突部４２２はその長さが第二突部４２４より長くされている。また、第二部材４０４の中間部には貫通穴４３０が形成されている。
【００９４】
第一部材４０２を本体嵌合部４０６において、集熱器本体１８０のフランジ１９６に嵌合させる。本体嵌合部４０６の上平面と突部４０８とによって形成される受け部にガラス板１８２をクッション材１９８を介して受けさせ、第二部材４０４を上方から押し付ける。その場合に、第一部材４０２の雌ねじ穴４１０と第二部材４０４の貫通穴４３０とを一致させてボルト４３２で固定する。その結果、ガラス板１８２は、本体嵌合部４０６の上平面と、突部４０８と、押付部４２０とによって保持されることになる。
導水板１６４は、上記実施例における場合と同様に、導水板保持部４２６において保持される。
【００９５】
また、上記各太陽熱集熱装置の支持部材においては、長さが長い方の第一突部が下方に位置するようにされていたが、第一突部が上方に位置するようにしてもよい。
【００９６】
さらに、上記各集熱器１７〜１９間を接続する管２８，３１０，集熱器１７〜１９と熱媒体保持タンク１６とを接続する管２４，２５の全てを、屋内に配管しなくても、一部を屋外に配管してもよい。
例えば、集熱器１７と集熱器１９とを接続する管や、管２４，２５の一部を敷板１６２と野地板１５２との上方に配管することが可能であり、これら屋外に配管した管を屋内に引き込む際には、敷板１６２と野地板１５２との両方を貫通させてもよく、敷板１６２から外れた位置において野地板１５２のみを貫通させてもよい。敷板１６２から外れた位置で野地板１５２を貫通させる場合は、貫通部が屋根材で覆われるようにすることが望ましい。
【００９７】
以下、本実施例の太陽熱利用システムの第一ないし第三循環系の作動を図１８に基づいて説明する。
制御装置３３においては，循環系作動制御プログラムおよび問い合わせ運転制御プロブラムが常時、繰り返し実行される。
【００９８】
循環系作動制御フローチャートにおいて、Ｓ２０において、熱媒体量下限スイッチ２３がＯＦＦ状態か否かが検出される。熱媒体量が十分であり、ＹＥＳと判定された場合にはＳ２１において、床下温サーモスタット６５がＯＮか否かが判定されるが、熱媒体量が過少であり、ＮＯと判定された場合には、Ｓ２１以降は実行されない。この場合に、熱媒体量が過少であることが表示器１３４に表示されるようにしてもよい。
【００９９】
床下温度Ｔｆが設定温度Ｔｈより低く、Ｓ２１における判定がＹＥＳであれば、Ｓ２２において、現時刻が、後述する問い合わせ運転の開始時刻と終了時刻との間の時刻、すなわち、問い合わせ運転の実行が許容されている時間帯か否かが判定される。現時刻が昼間等であり、問い合わせ運転の実行が許容されている時間帯であればＹＥＳと判定され、Ｓ２３以降が実行されるが、夜間等で問い合わせ運転の実行が許容されていない時間帯である場合にはＮＯと判定され、Ｓ３０以降が実行される。
Ｓ２２は、夜間等問い合わせ運転が実行されない時間帯にソーラ暖房やソーラ給湯と同じ作動状態にならないようにするためのステップである。夜間等には熱媒体温度Ｔｃは通常床下温度Ｔｆより低いため、差温サーモスタット６４がＯＮ状態になることは殆どないが、熱媒体温度Ｔｃが床下温度Ｔｆより第一設定値以上高くなってＯＮ状態になる恐れが全くないわけではない。その場合には、ソーラ暖房と同様な作動状態となるが、床暖房の効果は殆どない。また、騒音防止のためにも夜間は運転されない方がよい。
【０１００】
Ｓ２３〜２５において、差温サーモスタット６４，１１１が共にＯＮで、並行運転切換スイッチ１２８がＯＮにされている場合には、すべてのステップにおける判定がＹＥＳとなる。また、上述のように床下温度Ｔｆが設定温度Ｔｈより低い場合には、殆どの場合、タンク上部温度Ｔｍが設定温度Ｔｍａｘ  以上になっていることはないため、Ｓ２６における判定もＹＥＳとなり、Ｓ２７において、第一循環系および第二循環系が作動状態にされる。集熱器循環ポンプ２６，床暖房器循環ポンプ３８，熱交換器循環ポンプ４８が駆動され、ソーラ暖房とソーラ給湯とが同時に行われていることが表示器１３４に表示されるのである。
並行運転が行われると、集熱器１７〜１９に供給される熱媒体の温度が低くなるため、熱効率を向上させることができる。
【０１０１】
一方、並行運転切換えスイッチ１２８がＯＮであっても、熱媒体温度Ｔｃが湯温度Ｔｔより設定値以上高くない場合には、Ｓ２５においてＮＯと判定され、Ｓ２８において、ソーラ暖房のみが行われ、ソーラ給湯は行われない。ソーラ給湯を有効に行うことができないからである。
並行運転切換えスイッチ１２８がＯＦＦの場合には、Ｓ２４においてＮＯと判定され、たとえ熱媒体温度Ｔｃが湯温度Ｔｔより設定値以上高くても、ソーラ給湯は行われない。ソーラ給湯を行うと、その分熱媒体の温度が低下するため、コンクリート層５６を十分に温めることができないからである。すなわち、床暖房が優先的に行われることになる。使用者が、蓄熱床５６の過熱を優先させたい場合には、並行運転切換スイッチ１２８をＯＦＦにすればよい。
【０１０２】
上部温サーモスタット１１２がＯＦＦ状態にある場合には、Ｓ２６の判定結果がＮＯとなってＳ２９においてすべての循環系の作動が停止させられる。つまり、作動中のポンプ等があれば、ただちに停止させられるのである。この停止状態は、図１６のフローチャートのＳ１４により２４時を経過するまで継続される。しかし、床暖房を積極的に行う必要がある時期に、タンク上部温度Ｔｍが設定値Ｔｍａｘ  以上になることは日本国内においては殆どないため、Ｓ２６は集熱器１７〜１９の寿命低下防止上の安全のために設けられたものである。また、熱媒体の沸騰を防止し、性能劣化を防止する効果もある。
【０１０３】
それに対して、現時刻が問い合わせ運転が許容されていない時間帯である場合や、問い合わせ運転が許容されている時間帯であっても熱媒体温度Ｔｃと床下温度Ｔｆとの差が小さく差温サーモスタット６４がＯＦＦの場合、すなわち、Ｓ２３の判定がＮＯの場合、あるいは、Ｓ２２の判定がＹＥＳでＳ２３の判定がＮＯの場合には、Ｓ３０以降が実行される。Ｓ３０において、床下温Ｔｆが設定値より低いか否か（ここでは、床下温サーモスタット６５においてスイッチＳがＯＮに切り換えられているため、床下温度Ｔｆが補助暖房が必要な設定温度Ｔｅより低いか否か）、つまり、床下温サーモスタット６５がＯＮ状態にあるか否かが判定される。判定の結果がＹＥＳであれば、Ｓ３１において、補助暖房モード選択スイッチ１３０によってモードＡ〜Ｃのうちのどれが選択されているかが検出される。
【０１０４】
モードＡが選択されていれば、Ｓ３２において補助暖房が行われ、そのことが表示器１３４に表示される。ボイラ５２が作動させられるとともに床暖房器循環ポンプ３８，ボイラ循環ポンプ５４が作動させられ、ボイラ５２によって熱せられた熱媒体が床暖房器１２に循環させられる。
モードＢが選択されていれば、Ｓ３３において、現時刻が設定時刻内か否かが判定される。設定時刻内にあれば、Ｓ３２において補助暖房が行われ、設定時刻内でなければ補助暖房は行われない。モードＣが選択されていれば、補助暖房は行われない。
【０１０５】
また、床下温度Ｔｆが設定温度Ｔｅ以上で床下温サーモスタット６５がＯＦＦ状態にあれば、Ｓ３０における判定がＮＯとなり、Ｓ２７，Ｓ２８およびＳ３２がいずれも実行されないでプログラムの１回の実行が終了し、第一循環系も第三循環系も作動させられない。差温サーモスタット６４がＯＦＦ状態にある場合には、床下温度Ｔｆが設定値Ｔｈより低くても設定値Ｔｅより高ければ、ソーラ暖房も補助暖房も行われないのである。
【０１０６】
このように、補助暖房モードが補助暖房モード選択スイッチ１３０の操作によって選択可能とされれば、補助暖房が使用者の好みに合わせて自動で行われることになる。例えば、使用者が暖かい状態を好む場合には、モードＡを選択すればよい。床下温度Ｔｆが設定値Ｔｅより低くなれば、常に、補助暖房が行われ、室温を高く保つことが可能となる。
使用者が、日の出時間以前の朝食時、夕食後等設定された時刻内においてのみ、暖かくすることを望む場合には、モードＢを選択して、その時間を設定すればよい。その設定時刻内において床下温度が低い場合にのみ補助暖房が行われ、室温が高くされる。そのため、不要な補助暖房が行われず、省エネルギを図ることができる。また、留守にする場合にモードＣを選択すれば、無用な補助暖房が行われないため省エネルギを図ることができ、かつ、安全性が向上する。
【０１０７】
上述のように、床下温度Ｔｆが設定温度Ｔｅ以下で、補助暖房モードがモードＡあるいはＢが選択されていれば、補助暖房が行われるが、設定温度Ｔｅ以上になれば補助暖房が終了させられる。その後、床下温度Ｔｆが設定温度ＴｅとＴｈとの間の温度で、かつ、差温サーモスタット６４がＯＮ状態となれば、ソーラ暖房が行われることになる。例えば、日の出時刻以前において補助暖房が行われ、床下温度Ｔｆが設定温度Ｔｅ以上になったために補助暖房が終了させられた場合に、日の出後直ちに集熱器１７〜１９における熱媒体の温度が上昇させられれば、その熱媒体によって床暖房を行うことが可能となり、太陽熱をその分有効に利用することができる。
【０１０８】
床下温サーモスタット６５がＯＦＦ状態で、Ｓ２１においてＮＯと判定された場合には、Ｓ３４において、Ｓ２２における判定と同様に、現時刻が問い合わせ運転が許容されている時間帯内であるか否かが判定される。問い合わせ運転が許容されている時間帯内であれば、ＹＥＳと判定され、Ｓ３５において、差温サーモスタット１１０がＯＮ状態にあるか否かが判定される。すなわち、熱媒体温度Ｔｃと湯温度Ｔｔとの差が第一設定値以上であり、ソーラ給湯を行うのが有効か否かの判定が行われるのである。
Ｓ３５においてＹＥＳと判定された場合には、Ｓ３６において上部温サーモスタット１１２がＯＮ状態か否かが判定される。タンク上部温度Ｔｍが設定値Ｔｍａｘ  よりより低く、判定がＹＥＳの場合には、Ｓ３７においてソーラ給湯が行われる。集熱器循環ポンプ２６，熱交換器循環ポンプ４８が駆動され、そのことが表示器１３４に表示されるのである。
【０１０９】
Ｓ３４の判定がＮＯの場合、あるいは、Ｓ３４の判定がＹＥＳであってもＳ３５の判定がＮＯの場合には、ソーラ給湯を行っても有効でないと判定されたことになるため、ソーラ給湯は行われない。なお、この場合には、床下温度Ｔｆも設定値Ｔｈより高いため、ソーラ暖房も行われない。
【０１１０】
次に、問い合わせ運転について説明する。
問い合わせ運転は、図２０に示す要領で行われる。設定された開始時刻Ｈｓから終了時刻Ｈｅまでの間、予め定められた時間間隔Ｔｉ（インターバル時間、本実施例においては１５分）毎に、集熱器循環ポンプ２６が設定時間Ｔａ継続して駆動されるのである。この開始時刻Ｈｓおよび終了時刻Ｈｅ，設定時間Ｔａは、問い合わせ運転制御コンピュータ１２０において自動的に決定される。
【０１１１】
開始時刻Ｈｓは、問い合わせ運転によって第一循環系あるいは第二循環系の作動が開始された時刻の過去５回分のデータの中で最も早い時刻よりさらに２０分（１５〜３０分）早い時刻とされる。すなわち、問い合わせ運転によって、差温サーモスタット６４，１１０の少なくとも一方がＯＮ状態に切り換わった時刻が記憶され、その時刻より２０分早い時刻が開始時刻Ｈｓに決定されるのであり、一般に、日の出時刻が早いほど開始時刻が早くなる。また、３０分早い時刻に設定されるようにしてもよい。
【０１１２】
終了時刻Ｈｅは、第一循環系あるいは第二循環系の作動が終了した時間、すなわち、差温サーモスタット６４，１１０がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換わり、その後、ＯＮ状態に切り換わらなかった時刻の過去５回分のデータのうち最も遅い時刻より１０分遅い時刻とされる。終了時刻Ｈｅは一般に日没時刻の変化に伴って変化する。
【０１１３】
このように、問い合わせ運転作動条件設定コンピュータ１２０によれば、開始時刻Ｈｓ，終了時刻Ｈｅが、季節に伴って変化する日の出時刻，日没時刻に応じて決められるため、問い合わせ運転を無駄なく行うことが可能となる。
【０１１４】
以上は、太陽熱集熱器１７〜１９が日光を遮る物のない場所に設置される場合の説明であるが、遮る物の有る場所に設置される場合には、開始時刻Ｈｓおよび終了時刻Ｈｅが日光が遮られなくなる時刻，遮られる時刻によって設定されることになる。また、太陽熱集熱器１７〜１９の設置方向に制限があり、最も効率的な方向で設置できない場合にも、開始時刻Ｈｓおよび終了時刻Ｈｅが日の出時刻および日没時刻で決まるとは限らない。しかし、いずれの場合にも、問い合わせ運転を無駄なく行うことが可能となる。
【０１１５】
なお、夏至に向かっていく場合には、開始時刻を過去のデータより３０分早く、終了時刻を２０分遅くし、冬至に向かっていく場合には、開始時刻および終了時刻を過去のデータのままにする等、季節により合った開始時刻や終了時刻を設定することも可能である。
【０１１６】
設定時間Ｔａは、集熱器１７〜１９と熱媒体温センサ３２が取り付けられた位置との間の管２５（一般には熱媒体通路）の長さやその間の管２５内における熱媒体の移動速度（集熱器循環ポンプ２６の吐出能力）等によって決まる。しかし、これらの値を正確に調べることは面倒であるため、本実施例においては、設定時間Ｔａが図２１のグラフに示す原理に基づいて自動的に決められる。
集熱器循環ポンプ２６が駆動されていない間は、熱媒体温センサ３２の検出値は一定である。集熱器循環ポンプ２６が起動されれば集熱器１７〜１９内の熱媒体が移動させられ、管２５を経て熱媒体温センサ３２に供給される。その結果、熱媒体温センサ３２において検出される温度は上昇させられ、やがて一定値になる。さらに、駆動が継続されると、集熱器１７〜１９内に停止した状態で温められていた熱媒体がすべて排出され、集熱器１７〜１９内を流れながら温められた熱媒体が供給されるため、検出温度が下降する。
【０１１７】
そこで、設定時間Ｔａは、集熱器循環ポンプ２６の駆動開始から熱媒体温センサ３２の検出温度の変化率が設定値以下になるまでの時間Ｔｘの過去５回のデータのうちの最大値に一定値（例えば５ｓｅｃ  ）を加えた時間に決定される。また、設定時間Ｔａは、何らかの理由で誤った設定が行われることを回避するために、予め定められた上限値Ｔａ′を越えない範囲内で決定される。
このように、集熱器循環ポンプ２６を継続して作動させる時間が、検出温度が一定値に近くなるまでの時間に基づいて自動的に設定されれば面倒がなく、また、第一あるいは第二循環系を作動させるべきか否かが正確に決定される。さらに、問い合わせ運転が不必要に長時間行われることが回避され、省エネルギ効果も得られる。
【０１１８】
次に、図１９に基づいて問い合わせ運転の実行を説明する。
まず、Ｓ５１において問い合わせ運転モードがセットされているか否かが判定される。最初にＳ５１のステップが実行される場合には、セットされていないため、ＮＯと判定され、Ｓ５２において、図２０における現時刻Ｈ（ｎ）がＨｓ＋Ｔｉ×ｎになったか否かが判定される。Ｓ５２のステップが最初に実行される場合には、後述するように回数ｎの値は０であるため、現時刻Ｈ（０）が開始時刻Ｈｓであるか否かが判定されることになる。開始時刻ＨｓになればＹＥＳと判定される。
【０１１９】
次に、Ｓ５３において、上部温サーモスタット１１２がＯＮ状態か否かが判定される。開始時刻当初は殆どの場合はＯＮ状態にあるため、ＹＥＳと判定される。Ｓ５４において現時刻が終了時刻Ｈｅか否かが判定されるが、当初は終了時刻Ｈｅに至ってないためＮＯと判定され、Ｓ５５において問い合わせ運転モードがセットされるとともに、タイマがスタートさせられ、回数ｎがインクリメントされる。
Ｓ５６において、すでに集熱器循環ポンプ２６が作動しているか否かが判定される。当初は当然非作動状態にあるためＮＯと判定され、Ｓ５７において集熱器循環ポンプ２６が作動させられる。
【０１２０】
問い合わせ運転モードがセットされた状態にある場合には、Ｓ５１においてＹＥＳと判定され、Ｓ５８において設定時間Ｔａが経過したか否かが判定される。経過しておらず、かつ、上部温サーモスタット１１２がＯＮ状態にある場合には、集熱器循環ポンプ２６の作動が継続されるが、上部温サーモスタット１１２がＯＦＦ状態にある場合には、Ｓ６０，６１において、集熱器循環ポンプ２６の作動が停止させられ、問い合わせ運転モードがリセットされる。
Ｓ５８の実行時に経過時間Ｔａが経過していれば、Ｓ６２において、ソーラ暖房あるいはソーラ給湯が行われているか否かが判定され、行われていれば、集熱器循環ポンプ２６の作動は継続して行われ、問い合わせ運転モードだけがリセットされるが、ソーラ暖房もソーラ給湯も行われていない場合には、集熱器循環ポンプ２６の作動が停止させられるとともに問い合わせ運転モードがリセットされる。
【０１２１】
一方、本ルーチンが図２０における時間Ｔｂの間に実行された場合には、Ｓ５２においてＮＯと判定され，集熱器循環ポンプ２６が作動させられることはない。
本ルーチンにおいては、現時刻Ｈ（ｎ）が開始時刻Ｈｓに至ったとき問い合わせ運転が開始されて設定時間Ｔａの間集熱器循環ポンプ２６が作動させられ、それ以後は一定時間Ｔｉ毎に設定時間Ｔａずつ作動させられるのであり、集熱器循環ポンプ２６の自動間欠運転は現時刻Ｈ（ｎ）が終了時刻Ｈｅに至まで実行される。現時刻Ｈ（ｎ）が終了時刻Ｈｅになれば、Ｓ５４においてＮＯと判定され、Ｓ６３において、回数ｎが０にされる。
また、第一循環系あるいは第二循環系の作動途中にＳ５６が実行された場合には、集熱器循環ポンプ２６の作動状態が保たれる。
【０１２２】
問い合わせ運転制御プログラムにおいては、集熱器循環ポンプ２６のみが制御される。集熱器循環ポンプ２６の起動と同時に床暖房器循環ポンプ３８や熱交換器循環ポンプ４８が駆動されると、熱媒体温度Ｔｃが低い場合に、かえってコンクリート層５０や給湯タンク１４内の温度を下げてしまう恐れがあるからである。
また、上部温サーモスタット１１２がＯＦＦ状態にある場合には、第一ないし第三循環系の作動のみならず、問い合わせ運転も行われないようになっている。
【０１２３】
以上のように、本実施例の太陽熱利用システムによれば、第一循環系ないし第三循環系の作動条件が個別の当該太陽熱利用システムの使用条件に応じて設定されるため、より有効に太陽熱利用を図ることができる。
また、第一循環系のみが作動し得る状態と、第一循環系と第二循環系との両方が作動し得る状態との切換えが並行運転切換スイッチ１２８の操作によって使用者の好みに応じて切換可能とされているため、使用者の好みによって床暖房を優先して行うことができる。
さらに、問い合わせ運転の作動条件が当該太陽熱利用システムの使用条件に基づいて制御されるため、集熱器循環ポンプ２６の無駄な作動を少なくし得、省エネルギ効果が得られる。
また、補助暖房モードの選択が補助暖房モード選択スイッチ１３０の操作によって選択可能とされ、かつ、補助暖房許容時間帯も使用者によって設定可能とされているため、補助暖房を使用者の好み等によって行うことができ、ボイラ５２の無駄な作動を防止することが可能となり、省エネルギ効果が得られる。
【０１２４】
さらに、給湯タンク１４の上部温度Ｔｍが設定値Ｔｍａｘ  より高くなった場合には、システム全体の作動が禁止されるようにされているため、集熱器１７〜１９および管２４，２５，２８，３１０等太陽熱集熱装置１０の寿命を向上させることができる。
【０１２５】
また、問い合わせ運転においては、集熱器循環ポンプ２６の作動が間欠的に設定時間継続して行われるが、この場合の設定時間Ｔａがプログラムに基づいて過去のデータから決定される。そのため、集熱器循環ポンプ２６の吐出容量等の低下に伴って変わるため、熱媒体温センサ３２によって集熱器１７〜１９内の熱媒体温度を適正に検出することができる。そのために誤動作が生じることが回避されるとともに集熱器循環ポンプ２６の無駄な作動を省くことができる。
【０１２６】
さらに、当該太陽熱利用システムを設置した当初においても、設定時間を設計者あるいは使用者等が入力する必要がなくなる等の利点もある。設定時間は、集熱器１９と熱媒体温センサ３２との間の管２５の長さ、熱媒体の移動速度等に基づいて決定されるが、この設定時間Ｔａの決定は煩わしい。
【０１２７】
また、開始時刻Ｈｓ，終了時刻Ｈｅが季節の変化に伴う日照時間帯の変化に応じて設定されるため、問い合わせ運転を無駄なく行うことが可能となる。
さらに、日射によって集熱器１７〜１９内の熱媒体が熱せられる時刻は、季節の変化だけでなく、集熱器１７〜１９が設置された方向、周辺環境等によって異なるが、本実施例の太陽熱利用システムにおいては、問い合わせ運転開始時刻が過去５回の作動開始時刻に基づいて設定されるため、日の出後直ちに太陽による放射熱を利用することができる。同様に、日没後、太陽熱を利用することができなくなれば、問い合わせ運転が終了させられるため、無駄な運転を行うことが回避され、省エネルギ効果が得られる。
【０１２８】
以上のように、本実施例においては、問い合わせ運転作動条件設定コンピュータ１２０，並行運転切換スイッチ１２８，補助暖房モード選択スイッチ１３０，時間・温度入力部１３２等によって作動条件設定手段が構成され、並行運転切換スイッチ１２８によって状態切換手段が構成されている。また、問い合わせ運転作動条件設定コンピュータ１２０によって集熱器ポンプ作動条件設定手段が構成されている。また、補助暖房モード選択スイッチ１３０によって第三循環系作動状態切換手段が構成され、時間・温度入力部１３２によって作動許容時間設定手段が構成されている。
【０１２９】
なお、上記実施例においては、第一循環系のみの作動が許容される第一状態と第一循環系と第二循環系との両方の作動が許容される第二状態との切換が並行運転切換スイッチ１２８の操作によって行われるようにされていたが、床下温度Ｔｆまたは熱媒体温度Ｔｃが設定値以下の場合に第一状態に自動設定され、あるいは熱媒体温度Ｔｃと床下温度Ｔｆとの差が設定値以下の場合に第一状態に自動設定されるというように、種々の条件に基づいて自動設定されるようにしてもよい。
【０１３０】
また、上記実施例においては、夜間等問い合わせ運転が実行されない時間帯においては、ソーラ暖房やソーラ給湯と同様な作動状態にならないようにステップ２２や３４が設けられていたが、これらのステップは必ずしも不可欠ではない。
【０１３１】
さらに、上記実施例においては、問い合わせ運転における設定時間Ｔａ，開始時刻Ｈｓ，終了時刻Ｈｅ等が過去５回のデータに基づいて設定されるようになっていたが、５回に限らず他の回数のデータに基づいて設定されるようにしてもよい。一般的には、３〜１０回のデータに基づいて設定されるのが望ましい。
また、問い合わせ運転における設定時間Ｔａ，開始時刻Ｈｓ，終了時刻Ｈｅは使用者あるいはシステムの設置者等によって手動で設定されるようにしてもよい。
【０１３２】
さらに、上記実施例においては、ソーラ暖房が行われる場合の設定温度Ｔｈ，補助暖房が行われるための設定温度Ｔｅ，補助暖房モードＢにおける補助暖房許容設定時刻等が使用者によって設定可能とされていたが、これらすべてを設定可能としなくても、一部のみを設定可能としてもよい。
【０１３３】
また、上記実施例においては、上部温度Ｔｍが一旦設定値Ｔｍａｘ  以上になった後は、２４時を経過するまで、システム全体の作動が停止させられるようにされていたが、図２２に示すように、設定時間経過するまで停止させるようにしたり、図２３に示すように、上部温度Ｔｍが十分に下がるまで停止させるようにしてりしてもよい。
前者の場合には、例えば、設定時間を８時間とすることができる。上部温度Ｔｍが設定値Ｔｍａｘ  より高くなるのは、太陽高度がかなり高い時間であるため、８時間放置すれば、日本においては、集熱器が十分に冷やされる。
後者の場合には、例えば、上部温度Ｔｍが１０°Ｃ下がった場合に始動させるようにすることができる。
【０１３４】
また、上記実施例においては、各サーモスタット６５，１１２，差温サーモスタット６４，１１０，１１１等が設けられていたが、これは不可欠ではない。各温度センサの出力信号が制御装置３３の入力部に接続され、制御装置３３の図示しないコンピュータ等によって各サーモスタットの機能が果たされるようにすればよいのである。一方、差温サーモスタット１１１は、床下温度と湯温度との差に基づいて切り換わるものとしてもよい。
【０１３５】
さらに、上記実施例においては、第一循環系の制御が第一循環手段としての集熱器循環ポンプ２６の制御であったが、集熱器循環ポンプ２６の制御および集熱器１７〜１９の制御であってもよい。集熱器１７〜１９の制御とは、例えば、集熱器１７〜１９のすべてに熱媒体を循環させる状態と集熱器１７〜１９のうち１個あるいは２個の集熱器のみに熱媒体を循環させる状態とに切り換える制御である。
また、上記実施例においては、蓄熱体がコンクリート層５６とされ、放熱体が床暖房器１２とされていたが、例えば、放熱体を室内に設置しても、壁の内部に設置してもよい。
【０１３６】
さらに、上記実施例においては、循環系の制御および問い合わせ運転が図１８，１９のフローチャートで表されたプログラムに基づいて行われるようにされていたが、循環系の制御が図２６，２７に示すマップに基づいて，問い合わせ運転が、図２９のフローチャートで表されたプログラムに基づいてそれぞれ行われるようにしてもよい。
【０１３７】
図２６，２７に示すように、それぞれのサーモスタット６５，１１２，差温サーモスタット６４，１１０，１１１，並行運転切換スイッチ１２８，補助暖房モード選択スイッチ１３０の状態が並行して検出され、ソーラ暖房，ソーラ給湯，並行運転等が、それらの検出結果に基づいて行われる。例えば、上部温サーモスタット１１２がＯＦＦ状態にある場合には、他のサーモスタット等がどのような状態であっても、循環系の作動が禁止される。また、床下温サーモスタット６５がＯＦＦ状態であっても、差温サーモスタット１１０がＯＮ状態にあり、上部温サーモスタット１１２がＯＮ状態であれば、ソーラ給湯が行われる状態とされるのである。このように、本実施例においては、それぞれのサーモタット等の状態が並行して検出されることになる。
【０１３８】
問い合わせ運転が、図２９のフローチャートに示すように、予め定められた作動条件が満たされた場合に行われるようにしてもよい。この場合の作動条件は図２８のテーブルに表されている。つまり、上部温ＴＨがＯＮ状態にある場合において、現在の時刻が図２０に示す各開始時刻になると、集熱器循環ポンプ２８が駆動されるのである。
【０１３９】
また、上記実施例におる太陽熱利用システムは、図１に示す態様に限らず、図２４に示す態様であってもよい。
図２４の太陽熱利用システムにおいては、上記実施例の太陽熱利用システムにおける管３６と管５１とが管５００を共有し、ボイラ循環ポンプ５４が取り付けられていない。その代わり、管５００と、管５１の途中にバルブ５０２，５０４が取り付けられている。
バルブ５０２を閉じ、バルブ５０４を開いて床暖房器循環ポンプ３８を駆動すれば、ボイラ５２によって熱せられた熱媒体が直接床暖房器１２に供給される。また、バルブ５０２を開き、バルブ５０４を閉じて，集熱器循環ポンプ２６，床暖房器循環ポンプ３８を駆動すれば、第一循環路が循環させられる。
【０１４０】
さらに、図２５の態様とすることもできる。
図２５において、管３６，５１，５１０の分岐位置に三方向切換弁５１２が設けられている。
三向切換弁５１２が図示する位置にある場合には、管３４と管５１とが連通させられ、ボイラ５２と床暖房器１２とが連通させられる。床暖房器循環ポンプ３８が駆動され、ボイラ５２が作動させられれば、床暖房器１２にはボイラ５２によって温められた熱媒体が供給され、補助暖房が行われる。
三方向切換弁５１２が時計回りに９０度回転させられると、管３６が管５１０に連通させられる。集熱器循環ポンプ２６と床暖房器循環ポンプ３８が駆動されれば、ソーラ給湯が行われる。
【０１４１】
その他、いちいち例示することはしないが、特許請求の範囲を逸脱することなく当業者の知識に基づいて種々の変形，改良を施した態様で本発明を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である太陽熱利用システムの系統図である。
【図２】上記太陽熱利用システムの屋根材兼用太陽熱集熱装置における敷板を示す平面図である。
【図３】上記屋根材兼用太陽熱集熱装置の集熱器を示す断面図である。
【図４】上記集熱器の平面図である。
【図５】上記屋根材兼用太陽熱集熱装置の支持台上に構成された溝の周辺を示す斜視図である。
【図６】上記屋根材兼用太陽熱集熱装置の支持部材を示す断面図である。
【図７】上記太陽熱利用システムの床暖房器の断面図である。
【図８】上記床暖房器に取り付けられるサーモスタットを示す回路図である。
【図９】上記サーモスタットのセンサ部の温度特性を示す図である。
【図１０】上記太陽熱利用システムにおける各サーモスタットの作動状態を表す図である。
【図１１】上記太陽熱利用システムにおける補助暖房モードスイッチの選択位置とその状態とを表す図である。
【図１２】本発明の別の実施例における屋根材兼用太陽熱集熱装置の敷板の梱包時における嵌合状態を示す平面図である。
【図１３】図１２の敷板の使用時における嵌合状態を示す平面図である。
【図１４】本発明のさらに別の実施例における屋根材兼用太陽熱集熱装置の敷板を示す平面図である。
【図１５】本発明のさらに別の実施例における屋根材兼用太陽熱集熱装置の支持部材を示す断面図である。
【図１６】図１の太陽熱利用システムの床下温サーモスタットの制御部のＲＯＭに格納されたコンピュータを表すフローチャートである。
【図１７】図１の太陽熱利用システムの上部温サーモスタットの制御部のＲＯＭに格納されたプログラムを表すフローチャートである。
【図１８】図１の太陽熱利用システムの循環系作動制御コンピュータのＲＯＭに格納されたプログラムを表すフローチャートである。
【図１９】図１の太陽熱利用システムの問い合わせ運転制御コンピュータのＲＯＭに格納されたプログラムを表すフローチャートである。
【図２０】図１の太陽熱利用システムの問い合わせ運転作動条件設定コンピュータのＲＯＭに格納されたプログラムに従って設定される問い合わせ運転作動条件を示す図である。
【図２１】上記問い合わせ運転作動条件設定コンピュータのＲＯＭに格納されたプログラムに従った設定時間Ｔａの決定を説明するための図である。
【図２２】本発明の別の実施例の太陽熱利用システムにおける床下温サーモスタットの制御部のＲＯＭに格納されたプログラムを表すフローチャートである。
【図２３】上記太陽熱利用システムにおける上部温サーモスタットの制御部のＲＯＭに格納されたプログラムを表すフローチャートである。
【図２４】本発明の別の実施例の太陽熱利用システムの系統図である。
【図２５】本発明のさらに別の実施例の太陽熱利用システムの系統図である。
【図２６】本発明のさらに別の実施例の太陽熱利用システムの循環系作動制御コンピュータのＲＯＭに格納されたテーブルを表す図である。
【図２７】上記太陽熱利用システムの循環系作動制御コンピュータのＲＯＭに格納されたテーブルを表す図である。
【図２８】本発明のさらに別の実施例の太陽熱利用システムの問い合わせ運転制御コンピュータのＲＯＭに格納されたテーブルを表す図である。
【図２９】本発明のさらに別の実施例の太陽熱利用システムの問い合わせ運転制御コンピュータのＲＯＭに格納されたプログラムを表すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  太陽熱集熱装置
１２  床暖房器
１４  給湯タンク
１６  熱媒体保持タンク
２６  集熱器循環ポンプ
３２  熱媒体温センサ
３３  制御装置
３８  床暖房器循環ポンプ
４８  熱交換器循環ポンプ
５２  ボイラ
５４  ボイラ循環ポンプ
６２  床下温センサ
６４  差温サーモスタット
６５  床下温サーモスタット
１０８  湯温センサ
１１０  差温サーモスタット
１１６  循環系作動制御コンピュータ
１１８  問い合わせ運転制御コンピュータ
１２０  問い合わせ運転作動条件設定コンピュータ
１２８  並行運転切換スイッチ
１３０  補助暖房モード選択スイッチ
１３２  時間・温度入力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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