(57)【要約】【課題】給湯を安定的に行うことができる貯湯槽及び給湯システムを提供する。【解決手段】貯湯槽３は、湯水を貯える槽本体３０と、槽本体３０内を区画することにより設けられ、槽本体３０に貯えられた湯水のうち高温域の湯水を流入させてその湯水を貯えるサブ湯水室Ｒｓと、サブ湯水室Ｒｓに設けられ、サブ湯水室Ｒｓ内に貯えられた湯水を加熱するサブ熱交換器３６と、給湯先に湯水を供給する給湯配管６０が接続可能に構成され、サブ湯水室Ｒｓに貯えられた湯水を給湯配管６０に導入するサブ給湯部４５と、を有している。【選択図】図１
2019052800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を貯える槽本体と、
前記槽本体内を区画することにより設けられ、前記槽本体に貯えられた湯水のうち高温域の湯水を流入させて当該湯水を貯えるサブ湯水室と、
前記サブ湯水室に設けられ、前記サブ湯水室内に貯えられた湯水を加熱する加熱部と、
給湯先に湯水を供給する給湯配管が接続可能に構成され、前記サブ湯水室に貯えられた湯水を前記給湯配管に導入する第１給湯部と、
を有する貯湯槽。
【請求項２】
水を供給する給水配管が接続可能に構成され、前記給水配管から供給される水を前記槽本体内に導入する給水導入部と、
前記給湯配管が接続可能に構成され、前記槽本体に貯えられた湯水を前記給湯配管に導入する第２給湯部と、をさらに有し、
前記給水導入部は、前記槽本体内の下方に配置されて給水を減速状態かつ分散状態で吹き出すディフューザ管を備え、
前記第２給湯部は、前記槽本体内の上方に配置されて前記槽本体内の湯水を減速状態かつ分散状態で吸い込むディフューザ管を備える
請求項１に記載の貯湯槽。
【請求項３】
前記サブ湯水室は、前記槽本体内に設けられて当該槽本体内を区画する隔壁により形成されており、
前記隔壁は、
前記加熱部を囲うように配置され、上下方向に延在する加熱室を構成する第１縦壁と、
前記第１縦壁を囲うように配置され、前記第１縦壁との間に上下方向に延在する導入室を構成する第２縦壁と、を有し、
前記第１縦壁の下端には、前記加熱室と前記導入室とを連通する連通部が形成されており、
前記サブ湯水室への湯水の供給は、
前記槽本体に貯えられた湯水のうち上層の湯水が、前記第２縦壁の上端をオーバーフローして前記導入室に流入し、当該導入室を上方から下方に流れた後、前記連通部を介して前記加熱室に流入することにより行われる
請求項１又は２に記載の貯湯槽。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか記載の貯湯槽と、
太陽熱により熱媒を加熱する太陽熱集熱器と、
前記太陽熱集熱器により加熱された熱媒を貯える蓄熱槽と、
前記蓄熱槽に貯えられた熱媒と前記槽本体に貯えられた湯水との間で熱交換を行う熱交換器と、
を有する給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯槽及び給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、太陽熱などの再生可能エネルギーを利用した給湯システムが知られており、例えば学校及び企業の宿舎棟、ホテル、介護施設での利用が提案されている。給湯システムは、太陽熱を集熱する太陽熱集熱システムと、集熱された太陽熱によって加熱された湯水を貯えて、この湯水を給湯先に供給する貯湯槽とを備えている。また、給湯システムは、太陽熱の不足により貯湯槽内の湯水の温度が低い場合に、貯湯槽内の湯水を加熱する加熱部を備えている。加熱部としては、外部の熱源により加熱された熱媒と貯湯槽内の湯水とで熱交換をする熱交換器などが用いられる。
【０００３】
例えば特許文献１には、太陽熱集熱器、蓄熱槽、給湯用熱交換器、貯湯槽、補助ボイラーを備えたシステム構成が開示されている。この特許文献１によれば、太陽熱集熱器で集熱された熱エネルギーが蓄熱槽に貯えられ、蓄熱槽内に貯えられた熱は、給湯用熱交換器を介して貯湯槽に移送される。また、加温が不足した場合に補助ボイラーが稼働され、貯湯槽内の湯水が加熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−０１２０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この類の給湯システムにおいては、太陽熱による集熱量、給湯使用量及び給湯使用時間帯が設計の範囲にあれば、貯湯槽に貯えられた湯水には必要な熱エネルギーが確保されているので、給湯が不足するといった事態は生じない。しかしながら、集熱量の不足、給湯使用量の過多、不規則な時間帯での給湯使用といった場合には、貯湯槽内の湯水の温度が低下しており、給湯を行うことができないという問題がある。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、給湯を安定的に行うことができる貯湯槽及び給湯システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するために、第１の発明に係る貯湯槽は、湯水を貯える槽本体と、槽本体内を区画することにより設けられ、槽本体に貯えられた湯水のうち高温域の湯水を流入させて当該湯水を貯えるサブ湯水室と、サブ湯水室に設けられ、サブ湯水室内に貯えられた湯水を加熱する加熱部と、給湯先に湯水を供給する給湯配管が接続可能に構成され、サブ湯水室に貯えられた湯水を給湯配管に導入する第１給湯部と、を有している。
【０００８】
ここで、第１の発明は、水を供給する給水配管が接続可能に構成され、給水配管から供給される水を槽本体内に導入する給水導入部と、給湯配管が接続可能に構成されており、槽本体に貯えられた湯水を給湯配管に導入する第２給湯部と、をさらに有していてもよい。この場合、給水導入部は、槽本体内の下方に配置されて給水を減速状態かつ分散状態で吹き出すディフューザ管を備え、第２給湯部は、槽本体内の上方に配置されて、槽本体内の湯水を減速状態かつ分散状態で吸い込むディフューザ管を備えることが好ましい。
【０００９】
また、第１の発明において、サブ湯水室は、槽本体内に設けられて当該槽本体内を区画する隔壁により形成されていることが好ましい。この場合、隔壁は、加熱部を囲うように配置され、上下方向に延在する加熱室を構成する第１縦壁と、第１縦壁を囲うように配置され、第１縦壁との間に上下方向に延在する導入室を構成する第２縦壁と、を有し、第１縦壁の下端には、加熱室と導入室とを連通する連通部が設けられていることが望ましい。そして、サブ湯水室への湯水の供給は、槽本体に貯えられた湯水のうち上層の湯水が、第２縦壁の上端をオーバーフローして導入室に流入し、当該導入室を上方から下方に流れた後、連通部を介して加熱室に流入することにより行われることが好ましい。
【００１０】
また、第２の発明に係る給湯システムは、第１の発明に係る貯湯槽と、太陽熱により熱媒を加熱する太陽熱集熱器と、太陽熱集熱器により加熱された熱媒を貯える蓄熱槽と、蓄熱槽に貯えられた熱媒と槽本体に貯えられた湯水との間で熱交換を行う熱交換器と、を有している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、槽本体の内部にサブ湯水室を備えているので、給湯を安定的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る給湯システムの構成を模式的に示す図
【図２】貯湯槽の構成を模式的に示す平面図
【図３】図２のＡＡ線に沿う貯湯槽の断面を模式的に示す図
【図４】図２のＢＢ線に沿う貯湯槽の断面を模式的に示す図
【図５】変形例に貯湯槽の構成を模式的に示す平面図
【図６】図５のＡＡ線に沿う貯湯槽の断面を模式的に示す図
【図７】図５のＢＢ線に沿う貯湯槽の断面を模式的に示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本実施形態に係る給湯システム１について説明する。ここで、図１は、本実施形態に係る給湯システム１の構成を模式的に示す図である。この給湯システム１は、太陽熱集熱システム２により加熱された湯水を貯湯槽３に貯えて、この貯えた湯水を給湯先の給湯口６に供給するシステムである。給湯システム１は、太陽熱集熱システム２、貯湯槽３、給湯口６及びコントローラ８を主体に構成されている。
【００１４】
太陽熱集熱システム２は、太陽熱を集熱し、この集熱した太陽熱を蓄熱するシステムである。太陽熱集熱システム２は、太陽熱集熱器２０と、熱媒配管２１，２２と、蓄熱槽２３と、熱交換器２５を主体に構成されている。
【００１５】
太陽熱集熱器２０は、太陽熱により熱媒を加熱する。太陽熱集熱器２０は、屋根やベランダなどの日当たりのよい場所に設置されている。熱媒には、水、不凍液（例えばプロピレングリコール水溶液）などが用いられる。
【００１６】
熱媒配管２１，２２は、太陽熱集熱器２０と蓄熱槽２３との間を接続する配管であり、その内部を熱媒が流れる構成となっている。一方の熱媒配管２１は、太陽熱集熱器２０から蓄熱槽２３に熱媒（加熱された熱媒）が流れる配管であり、他方の熱媒配管２２は、蓄熱槽２３から太陽熱集熱器２０に熱媒が流れる配管である。この熱媒配管２２には、熱媒を循環させる駆動源となる集熱ポンプ２４が設けられている。集熱ポンプ２４を駆動させることで、太陽熱集熱器２０と蓄熱槽２３との間で熱媒が循環する。
【００１７】
蓄熱槽２３は、熱媒が保有する熱、すなわち、太陽熱集熱器２０により集熱された熱を蓄熱する。この蓄熱槽２３は、熱媒配管２１から供給される熱媒を内部に貯えるタンクから構成されている。
【００１８】
蓄熱槽２３には、熱交換器２５が設けられている。この熱交換器２５は、蓄熱槽２３に貯えられた熱媒と、貯湯槽３から供給される湯水との間で熱交換を行う。熱交換器２５は、この熱交換を通じて、貯湯槽３から供給された湯水を加熱する。
【００１９】
蓄熱槽２３には、熱交換器２５の一方の端部が接続される湯水導入部２３ａが設けられている。この湯水導入部２３ａには、貯湯槽３からの湯水が流れる湯水行き配管２６が接続される。湯水導入部２３ａを介して熱交換器２５と湯水行き配管２６とが接続される。また、蓄熱槽２３には、熱交換器２５の他方の端部が接続される湯水戻り部２３ｂが設けられている。この湯水戻り部２３ｂには、熱交換器２５からの湯水が流れる湯水戻り配管２７が接続される。湯水戻り部２３ｂを介して熱交換器２５と湯水戻り配管２７とが接続される。湯水行き配管２６には、湯水を循環させる駆動源となる湯水ポンプ２８が設けられている。湯水ポンプ２８を駆動させることで、蓄熱槽２３の熱交換器２５と貯湯槽３との間で湯水が循環し、蓄熱槽２３に蓄熱された熱が貯湯槽３へと移送される。
【００２０】
貯湯槽３は、湯水を貯え、この貯えた湯水を供給するものである。貯湯槽３は、給水導入部４１、湯水出口部４２、湯水戻り部４３、メイン給湯部４４、サブ給湯部４５及び給湯戻り部４７を備えている。
【００２１】
給水導入部４１は、水道事業者から供給される水（水道水）が流れる給水配管（水道管）７０と接続されている。給水配管７０から供給される水は、給水導入部４１を介して貯湯槽３に導入される。給水導入部４１に至る給水配管７０の経路上には、貯湯槽３に供給される水を制御する第１制御弁８０が設けられている。
【００２２】
湯水出口部４２は、蓄熱槽２３内の熱交換器２５と接続する湯水行き配管２６と接続されている。槽本体３０に貯えられた湯水は、湯水出口部４２を介して湯水行き配管２６に流出する。
【００２３】
湯水戻り部４３は、蓄熱槽２３内の熱交換器２５と接続する湯水戻り配管２７と接続されている。湯水戻り配管２７を流れる湯水は、湯水戻り部４３を介して槽本体３０に流出する。
【００２４】
メイン給湯部（第２給湯部）４４及びサブ給湯部（第１給湯部）４５は、後述する給湯配管６０とそれぞれ接続されている。貯湯槽３に貯えられた湯水は、メイン給湯部４４又はサブ給湯部４５を介して給湯配管６０に流出する。給湯戻り部４７は、後述する給湯戻り配管６１と接続されている。
【００２５】
以下、本実施形態の特徴の一つである貯湯槽３の構造について詳述する。ここで、図２は、貯湯槽３の構成を模式的に示す平面図である。また、図３は、図２のＡＡ線に沿う貯湯槽３の断面を模式的に示す図であり、図４は、図２のＢＢ線に沿う貯湯槽３の断面を模式的に示す図である。
【００２６】
貯湯槽３は、槽本体３０と、隔壁３１と、メイン熱交換器３５及びサブ熱交換器３６を主体に構成されている。
【００２７】
槽本体３０は、断熱性に優れる部材から構成されたタンクであり、その内部に湯水を貯える空間（湯水室）を備えている。槽本体３０は、例えば上面３０ａ、下面３０ｂ及び４つの側面３０ｃを含む六面体から構成されている。この槽本体３０には、上述した給水導入部４１、湯水出口部４２、湯水戻り部４３、メイン給湯部４４、サブ給湯部４５及び給湯戻り部４７がそれぞれ設けられている。
【００２８】
隔壁３１は、槽本体３０の内部に設けられている。隔壁３１は、槽本体３０の内部を区画することにより、槽本体３０の内部にサブ湯水室Ｒｓを形成する。このサブ湯水室Ｒｓは、槽本体３０全体の容積と比較して小さい容積、例えば槽本体３０全体の１０％程度の容積に設定されている。なお、サブ湯水室Ｒｓと、槽本体３０内の空間（サブ湯水室Ｒｓを除く空間）とを区別するために、後者の空間をメイン湯水室Ｒｍという。すなわち、隔壁３１により、メイン湯水室Ｒｍと、サブ湯水室Ｒｓとが区画される。
【００２９】
本実施形態において、隔壁３１は、槽本体３０の隅部３０ｄ、すなわち、互いに隣り合う２つの側面３０ｃの連設部に設けられている。隔壁３１は、第１縦壁３２と、第２縦壁３３とで構成されている。
【００３０】
第１縦壁３２は、水平方向における断面形状が略Ｌ字形状を有し、上下方向に沿って延在している。この第１縦壁３２は、隅部３０ｄを囲うように配置されており、上下方向に沿う２つの端辺３２ａが、隅部３０ｄをなす２つの側面３０ｃに対して接合されている。この第１縦壁３２により、上下方向に延在する所要の空間（以下「加熱室Ｒｓ１」という）が形成される。加熱室Ｒｓ１は、サブ湯水室Ｒｓの一部を構成する。
【００３１】
第１縦壁３２の下端は、槽本体３０の下面３０ｂまで到達しておらず、この下端と下面３０ｂとの間には隙間である連通部３２ｂが形成されている。加熱室Ｒｓ１は、連通部３２ｂを介して第１縦壁３２よりも外側の空間と連通されている。一方、第１縦壁３２の上端は、槽本体３０に貯えられる湯水の上限水位Ｌ１よりも上方まで到達している。
【００３２】
第２縦壁３３は、水平方向における断面形状が略Ｌ字形状を有し、上下方向に沿って延在している。この第２縦壁３３は、所定の隙間を空けた状態で、第１縦壁３２を囲うように配置されており、上下方向に沿う２つの端辺３３ａが、隣り合う２つの側面３０ｃに対して接合されている。この第２縦壁３３により、第１縦壁３２との間に、上下方向に延在する所要の空間（以下「導入室Ｒｓ２」という）が形成される。この導入室Ｒｓ２は、サブ湯水室Ｒｓの一部を構成する。すなわち、サブ湯水室Ｒｓは、加熱室Ｒｓ１及び導入室Ｒｓ２で構成される。
【００３３】
第２縦壁３３の下端は、槽本体３０の下面３０ｂまで到達し、当該下面３０ｂに対して接合されている。一方、第２縦壁３３の上端は、槽本体３０に貯えられる湯水の下限水位Ｌ２の高さよりも低い高さに設定されている。
【００３４】
メイン湯水室Ｒｍに貯えられた湯水のうち上層の湯水（下限水位Ｌ２よりも上側の湯水）は、第２縦壁３３の上端をオーバーフローして導入室Ｒｓ２に流入する。そして、導入室Ｒｓ２に流入した湯水は、導入室Ｒｓ２を上方から下方に流れた後、第１縦壁３２の下端に設けられた連通部３２ｂを介して加熱室Ｒｓ１に流入する。これにより、サブ湯水室Ｒｓには、メイン湯水室Ｒｍから流入した上層の湯水が貯えられる。このように、サブ湯水室Ｒｓは、メイン湯水室Ｒｍに貯えられた湯水のうち上層の湯水を流入させて、この流入した湯水を貯える機能を備えている。
【００３５】
メイン熱交換器３５は、メイン湯水室Ｒｍに貯えられた湯水と、メイン蒸気配管５０から供給される蒸気との間で熱交換を行う。メイン熱交換器３５は、熱交換を通じて、メイン湯水室Ｒｍに貯えられた湯水を加熱する。メイン湯水室Ｒｍに貯えられた湯水は、蓄熱槽２３の熱により加熱されるものであるが、これに加えて、蒸気を利用して加熱することができる（蒸気による沸き上げ）。メイン熱交換器３５は、メイン湯水室Ｒｍの下方、具体的には、下面３０ｂに近接した位置に配置されている。
【００３６】
メイン蒸気配管５０には、ボイラー等の余剰蒸気が供給されている。このメイン蒸気配管５０は、メイン熱交換器３５の一方の端部に接続されている。メイン蒸気配管５０には、メイン熱交換器３５に供給される蒸気を制御する第２制御弁８１が設けられている。一方、メイン熱交換器３５の他方の端部には、排出配管５１が接続されている。排出配管５１には、メイン熱交換器３５において凝縮した凝縮水を排出する蒸気トラップ５３と、凝縮水を貯える凝縮水槽５４とが設けられている。
【００３７】
サブ熱交換器３６は、サブ湯水室Ｒｓに貯えられた湯水と、サブ蒸気配管５２から供給される蒸気との間で熱交換を行う。サブ熱交換器３６は、熱交換を通じて、サブ湯水室Ｒｓに貯えられた湯水を加熱する（加熱部）。サブ熱交換器３６は、第１縦壁３２によって囲まれるように、加熱室Ｒｓ１の内部に配置されている。
【００３８】
サブ蒸気配管５２には、ボイラー等の余剰蒸気が供給されており、本実施形態では、メイン蒸気配管５０から分岐された配管としてサブ蒸気配管５２が実現されている。このサブ蒸気配管５２は、サブ熱交換器３６の一方の端部に接続されている。サブ蒸気配管５２には、サブ熱交換器３６に供給される蒸気を制御する第３制御弁８２が設けられている。一方、サブ熱交換器３６の他方の端部には、排出配管５１が接続されている。
【００３９】
このような構成の貯湯槽３において、メイン湯水室Ｒｍには、上述した給水導入部４１、湯水出口部４２、湯水戻り部４３及びメイン給湯部４４が設けられている。
【００４０】
給水導入部４１は、メイン湯水室Ｒｍの下方、具体的には、メイン熱交換器３５の上方に隣接するように配置されている。給水導入部４１は、給水配管７０から供給される水を、減速状態かつ分散状態で吹き出すディフューザ管４１ａを備えている。例えば、ディフューザ管４１ａは、水平方向に延在するパイプ本体と、このパイプ本体の長手方向に所定のピッチで配設された複数の吹き出し口（小孔）とから構成されている。複数の吹き出し口は、メイン熱交換器３５に向けて給水を吹き出すように、パイプ本体の下側に設定されている。
【００４１】
湯水出口部４２は、槽本体３０をなす側面３０ｃの下方位置に配置されている。一方、湯水戻り部４３は、湯水出口部４２と同一の側面３０ｃの上方位置に配置されている。このように、湯水戻り部４３は湯水出口部４２よりも上方に位置づけられている。
【００４２】
メイン給湯部４４は、メイン湯水室Ｒｍの上方位置、具体的には、下限水位Ｌ２よりも若干低い位置に配置されている。このメイン給湯部４４は、メイン湯水室Ｒｍに貯えられた湯水を、減速状態かつ分散状態で吸い込むディフューザ管４４ａを備えている。例えば、ディフューザ管４４ａは、水平方向に延在するパイプ本体と、このパイプ本体の長手方向に所定のピッチで配設された複数の吸い込み口（小孔）とから構成されている。この場合、複数の吸い込み口は、パイプ本体の下側に設定されている。
【００４３】
一方、サブ湯水室Ｒｓの加熱室Ｒｓ１には、サブ給湯部４５及び給湯戻り部４７が設けられている。サブ給湯部４５は、サブ湯水室Ｒｓの上方位置に配置され、給湯戻り部４７は、サブ湯水室Ｒｓの下方位置に配置されている。
【００４４】
再び図１を参照するに、給湯口６は、給湯先である施設に設置され、給湯を吐出するものであり、例えば宿舎棟における風呂場のシャワーに相当する。給湯口６には、給湯配管６０と給水配管７０とが接続されている。給湯口６は、給湯配管６０から供給される湯水と給水配管７０から供給される水とを、利用者が求める湯温度に応じた割合で混合し、これを吐出する。
【００４５】
給湯配管６０は、メイン給湯部４４又はサブ給湯部４５を介して貯湯槽３から供給される湯水を給湯先の給湯口６に供給する配管である。メイン給湯部４４及びサブ給湯部４５には独立した給湯配管６０がそれぞれ接続されており、これらの給湯配管６０はその後合流し、給湯口６へと至っている。給湯配管６０の合流部には、湯水の経路を、メイン給湯部４４（メイン湯水室Ｒｍ）側とサブ給湯部４５（サブ湯水室Ｒｓ）側とで切り替える第４制御弁８３が設けられている。また、第４制御弁８３よりも下流側には、貯湯槽３から供給される湯水を給湯口６側に吐出する給湯ポンプ６２が設けられている。さらに、給湯ポンプ６２の下流には、加圧タンク６３が設けられている。
【００４６】
給湯配管６０は、給湯口６に供給される湯水の一部を貯湯槽３に戻す給湯戻り配管６１と接続されている。給湯戻り配管６１には、湯水の温度を保持するための第５制御弁８４が設けられている。
【００４７】
コントローラ８は、給湯システム１の制御を司る制御部である。コントローラ８には、制御入力として、各種センサ等からの信号が入力されている。コントローラ８は、制御入力に基づいて各種の演算を行い、この演算結果に従った制御出力を給湯システム１の各部に出力する。コントローラ８としては、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェースを主体に構成されたマイクロコンピュータを用いることができる。
【００４８】
本実施形態との関係において、上限レベルセンサ９０は、貯湯槽３に貯えられた湯水の上限水位Ｌ１を検出する。下限レベルセンサ９１は、貯湯槽３に貯えられた湯水の下限水位Ｌ２を検出する。コントローラ８は、上限レベルセンサ９０及び下限レベルセンサ９１の検出信号を参照し、貯湯槽３に貯えられる湯水が下限水位Ｌ２から上限水位Ｌ１までの範囲となるように第１制御弁８０を制御する。具体的には、コントローラ８は、給湯の使用により貯湯槽３に貯えられた湯水の水位が低下し、その水位が下限水位Ｌ２に到達すると、第１制御弁８０を開いて、メイン湯水室Ｒｍに水の供給を行う。給水配管７０から供給される水によりメイン湯水室Ｒｍ内の湯水の水位が上昇し、その水位が上限水位Ｌ１に到達すると、第１制御弁８０を閉じて、水の供給を停止する。
【００４９】
また、メイン温度センサ９２は、メイン湯水室Ｒｍにおける湯水の温度を検出する。サブ温度センサ９３は、サブ湯水室Ｒｓにおける湯水の温度を検出する。コントローラ８は、メイン温度センサ９２及びサブ温度センサ９３の検出信号を参照し、第２制御弁８１、第３制御弁８２及び第４制御弁８３を制御する。
【００５０】
以下、本実施形態に係る給湯システム１の動作を具体的な使用状況に則って説明する。まず、給湯システム１は、学校及び企業の宿舎棟に適用されている。宿舎棟で使用される給湯システム１にあっては、給湯は午後６時半から午後１０時までの時間帯（給湯使用時間帯）に集中し、この給湯使用時間帯において給湯の大半が使用される傾向がある。太陽熱集熱システム２の運転（集熱）は、おおよそ午後３時には終了する。蓄熱槽２３から貯湯槽３への熱の移送を考慮すれば、給湯使用の開始時刻は午後６時になる。これらを１日のスケジュールで示した場合、太陽熱集熱システム２による集熱時間帯が午前９時から午後３時３０分まで、蓄熱槽２３から貯湯槽３への熱移送が午後３時から午後５時まで、蒸気による湯水の沸き上げが午後４時３０分から午後６時までとなる。太陽熱による集熱量が設計通りの場合、貯湯槽３に貯えられた湯水の温度は午後６時までに設計給湯温度に到達する。また、給湯使用量が設計通りの場合、貯湯槽３に貯えられた熱（湯水）は、給湯使用時間帯において問題無く使い切ることができる。
【００５１】
ところで、太陽熱集熱システム２は、自然現象を利用するものであり、天候によっては所望の集熱量を得られないことがある。貯湯槽３の湯水は給水の温度のままのため、この温度から湯水を沸き上げても、午後６時（給湯使用の開始時刻）までに、湯水の温度が設計給湯温度まで到達しない虞がある。
【００５２】
そこで、コントローラ８は、給湯使用の開始時刻よりも所定時間前に、例えば午後５時４５分に、メイン温度センサ９２によりメイン湯水室Ｒｍの湯水の温度を検出する。そして、この温度が設計給湯温度に到達していない場合には、第４制御弁８３を制御して、貯湯槽３からの湯水の経路をサブ給湯部４５側に切り替える。この切り替えにより、給湯の供給元がサブ湯水室Ｒｓとなる。また、コントローラ８は、第３制御弁８２を開き、サブ熱交換器３６に蒸気を供給する。サブ熱交換器３６に蒸気を供給した以降、コントローラ８は、サブ温度センサ９３によりサブ湯水室Ｒｓの湯水の温度を検出する。そして、コントローラ８は、サブ湯水室Ｒｓの湯水の温度が設計給湯温度を維持するように、第３制御弁８２を制御してサブ熱交換器３６に対する蒸気の供給を調整する。これにより、安定した給湯を行うことができる。
【００５３】
また、給湯使用の開始時刻に、貯湯槽３に設計通りの熱量（湯水）が存在する場合であっても、その後の給湯使用状況によっては、給湯使用量が設計給湯使用量を上回り、設計上の給湯使用時間帯の範囲内であっても貯湯槽３内の熱（湯水）を全て使い切ってしまうことがある。この場合、貯湯槽３内の湯水の温度は給水の温度まで下がっているため、設計上の給湯使用時間帯であっても給湯を使用することができない。例えば、午後１０時前であっても、給湯を使用することができないといった如くである。同様に、給湯使用量が設計給湯使用量の通りであっても、設計上の給湯使用時間帯を過ぎると、給湯使用量が設計給湯使用量に到達する。この場合、貯湯槽３内の湯水の温度は給水の温度まで下がっているため、設計上の給湯使用時間帯以外では、給湯を使用することができない。例えば、夜間や朝に給湯を使用することができないといった如くである。
【００５４】
そこで、コントローラ８は、給湯使用の開始時刻以降、所定の周期で、メイン温度センサ９２によりメイン湯水室Ｒｍの湯水の温度を検出する。そして、この温度が設計給湯温度よりも低下している場合には、第４制御弁８３を制御して、貯湯槽３からの湯水の経路をサブ給湯部４５側に切り替える。この切り替えにより、給湯の供給元がサブ湯水室Ｒｓとなる。また、コントローラ８は、第３制御弁８２を開き、サブ熱交換器３６に蒸気を供給する。サブ熱交換器３６に蒸気を供給した以降、コントローラ８は、サブ温度センサ９３によりサブ湯水室Ｒｓの湯水の温度を検出する。そして、コントローラ８は、サブ湯水室Ｒｓの湯水の温度が設計給湯温度を維持するように、第３制御弁８２を制御して、サブ熱交換器３６に対する蒸気の供給を調整する。これにより、給湯使用量が設計給湯使用量を上回ってしまうような場合や、設計上の給湯使用時間帯以外の時間であっても、安定した給湯を行うことができる。
【００５５】
このように本実施形態の貯湯槽３の構造によれば、サブ湯水室Ｒｓに貯えた湯水を個別的に沸き上げることができる。これにより、給湯用の湯水を確保することができる。したがって、メイン湯水室Ｒｍから所望の給湯を行うことができないケースであっても、サブ湯水室Ｒｓから給湯を行うことが可能となる。その結果、給湯を安定的に行うことができる。
【００５６】
また、本実施形態において、サブ湯水室Ｒｓは、メイン湯水室Ｒｍよりも小さい容積とされている。したがって、湯水の沸き上げを瞬発性よく行うことができる。その結果、給湯要求に対して即座に応答することができるので、給湯を安定的に行うことができる。
【００５７】
ところで、上述した問題点への対応として、サブ湯水室Ｒｓを設けることなく、貯湯槽３の沸き上げ時刻を早めることも考えられる。しかしながら、貯湯槽３に対して熱が過剰に加えられる結果となる。そのため、給湯使用量との間にアンバランスが生じ、貯湯槽３に貯えられた熱（湯水）を完全に使い切ることができず、この熱が翌日に持ち越されてしまう。この場合には、太陽熱で集熱した熱の一部が貯湯槽３に移送されず、太陽熱利用率の低下に繋がる。
【００５８】
この点、本実施形態によれば、サブ湯水室Ｒｓを沸き上げるだけであり、メイン湯水室Ｒｍ内の湯水については給水のまま維持される。また、サブ湯水室Ｒｓの容積は極めて小さい。このため、貯湯槽３内の熱が翌日に持ち越され難くなるので、太陽熱の利用率を高めることができる。
【００５９】
また、本実施形態において、メイン湯水室Ｒｍ内への給水の導入は、メイン湯水室Ｒｍ内の下部に配置された、ディフューザ管４１ａ付きの給水導入部４１を介して行われる。また、メイン湯水室Ｒｍからの湯水の流出は、メイン湯水室Ｒｍ内の上部に配置された、ディフューザ管４１ａ付きのメイン給湯部４４を介して行われる。これにより、給水導入部４１から供給される水は、水平方向の全域においてゆっくりとメイン湯水室Ｒｍに導入される。同様に、メイン湯水室Ｒｍから流出する湯水は、水平方向の全域においてゆっくりとメイン給湯部４４に吸い込まれる。したがって、給水の導入及び湯水の流出に起因する湯水の総体的な移動に伴って、メイン湯水室Ｒｍ内には、下方から上方に押し出される流れ（ピストンフロー）が形成される。この流れにより、メイン給湯部４４に存在する高温の湯水が撹拌されず、下方から上方に沿って低温から高温となる温度分布が整然と形成される。この結果、サブ湯水室Ｒｓには、メイン湯水室Ｒｍに貯えられた湯水のうち上層の湯水、すなわち、高温域の湯水が流入することとなる。特に、高温域の湯水は、メイン熱交換器３５によって沸き上げきれなかった、比較的高温の湯水に相当する。したがって、サブ湯水室Ｒｓでは、メイン熱交換器３５によって沸き上がらなかった温度の不足分だけを沸き上げればよいことなる。これにより、サブ熱交換器３６にて効率的に沸き上げを行うことができる。
【００６０】
また、本実施形態によれば、湯水戻り部４３は湯水出口部４２に対して上方に位置づけられている。この構成によれば、太陽熱により加熱された湯水がメイン湯水室Ｒｍの上層に還元されることとなる。これにより、下方から上方に沿って低温から高温となる温度分布の形成を後押しすることができる。
【００６１】
また、本実施形態において、サブ湯水室Ｒｓは、第１縦壁３２と、第２縦壁３３とからなる隔壁３１により形成されている。サブ湯水室Ｒｓへの湯水の供給は、メイン湯水室Ｒｍに貯えられた湯水のうち上層の湯水が、第２縦壁３３の上端をオーバーフローして導入室Ｒｓ２に流入し、当該導入室Ｒｓ２を上方から下方に流れた後、連通部３２ｂを介して加熱室Ｒｓ１に流入することにより行われる。
【００６２】
この構成によれば、オーバーフロー構造を利用することで、メイン湯水室Ｒｍに貯えられた湯水のうち上層の湯水が、サブ湯水室Ｒｓに流入することとなる。上述したように、メイン湯水室Ｒｍの上層には、高温域の湯水が存在する。これにより、高温域の湯水を適切にサブ湯水室Ｒｓへと流入させることができる。その結果、サブ熱交換器３６にて効率的に沸き上げを行うことができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、槽本体３０内を隔壁３１により区画することでサブ湯水室Ｒｓを形成している。槽本体３０の側面３０ｃを利用した形態となっているが、隔壁３１のみでサブ湯水室Ｒｓを形成してもよい。例えば、第１縦壁３２及び第２縦壁３３をそれぞれ筒状体で構成するといった如くである。
【００６４】
また、サブ湯水室Ｒｓの形態は、メイン湯水室Ｒｍに貯えられた湯水のうち高温域の湯水を流入させて当該湯水を貯えるものであれば、いかなる構造を採用してもよい。ここで、図５は、変形例に係る貯湯槽３の構成を模式的に示す平面図である。また、図６は、図５のＡＡ線に沿う貯湯槽３の断面を模式的に示す図であり、図７は、図５のＢＢ線に沿う貯湯槽３の断面を模式的に示す図である。
【００６５】
この変形例に係る貯湯槽３にあっては、サブ湯水室Ｒｓを区画する構造が相違しており、隔壁３１に替えて内部槽３７を備えている。内部槽３７は、箱形の容器であり、上下方向が開放された筒状の周側壁３８と、周側壁３８の下方を閉塞する底板３９とで構成されている。すなわち、サブ湯水室Ｒｓは、内部槽３７をなす周側壁３８及び底板３９により、槽本体３０の内部を区画することで構成されている。
【００６６】
この内部槽３７は、槽本体３０の内部の上方に配置されており、槽本体３０に貯えられた湯水のうち上層の湯水が存在する領域に配置されている。内部槽３７を構成する周側壁３８は、その下端が槽本体３０に貯えられた湯水の下限水位Ｌ２よりも低い位置に存在する一方、その上端が槽本体３０に貯えられた湯水の上限水位Ｌ１よりも高い位置に存在している。
【００６７】
周側壁３８及び底板３９には、複数の小孔が形成されており、槽本体３０の上層の湯水は、これらの小孔を介して内部槽３７の内部に流入する。そして、内部槽３７の内部には、サブ熱交換器３６が配置されており、内部槽３７の内部に流入した湯水は、サブ熱交換器３６により加熱することができる。
【００６８】
このような構成であっても、上述した実施形態と同様に、サブ湯水室Ｒｓを構成することができる。
【００６９】
以上、本実施形態に係る貯湯槽及び給湯システムについて説明したが、本発明はこの実施形態に限定されることなく、その発明の範囲において種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【００７０】
例えば、本実施形態では、蓄熱槽に蓄熱された熱を給湯のみに利用しているが、空調などに利用してもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１          給湯システム
２          太陽熱集熱システム
２０        太陽熱集熱器
２３        蓄熱槽
２５        熱交換器
３          貯湯槽
３０        槽本体
３１        隔壁
３２        第１縦壁
３２ａ      端辺
３２ｂ      連通部
３３        第２縦壁
３３ａ      端辺
３５        メイン熱交換器
３６        サブ熱交換器（加熱部）
３７        内部槽
３８        周側壁
３９        底板
４１        給水導入部
４１ａ      ディフューザ管
４２        湯水出口部
４３        湯水戻り部
４４        メイン給湯部（第２給湯部）
４４ａ      ディフューザ管
４５        サブ給湯部（第１給湯部）
４７        給湯戻り部
５０        メイン蒸気配管
５１        排出配管
５２        サブ蒸気配管
６０        給湯配管
６１        給湯戻り配管
６２        給湯ポンプ
６３        加圧タンク
７０        給水配管
８          コントローラ
８０〜８４  制御弁
９０        上限レベルセンサ
９１        下限レベルセンサ
９２        メイン温度センサ
９３        サブ温度センサ
Ｒｍ        メイン湯水室
ＲＳ        サブ湯水室
Ｒｓ１      加熱室
Ｒｓ２      導入室
【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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