(57)【要約】【課題】制御に使用される集熱温度や蓄熱温度を検出する温度センサに異常が発生した場合であっても、継続運転が可能な太陽熱利用温水器を提供する。【解決手段】集熱温度センサ２１ａ、２１ｂによって検出される各集熱器１１ａ、１１ｂの集熱温度に基づいて電動三方弁１７を操作することで、熱媒体の循環経路をいずれか一方の集熱器側に切り換えるようになっており、制御用蓄熱温度センサ２２によって検出された蓄熱槽１２の蓄熱温度と集熱温度とに基づいて、循環ポンプ１８の運転及び停止の制御を行うようになっている。集熱温度センサ２１ａ、２１ｂのいずれか一方に異常が発生すると、正常な集熱温度センサが設置されている集熱器側に循環経路を切り換え、制御用蓄熱温度センサ２２に異常が発生すると、表示用蓄熱温度センサ２３ａによって検出される蓄熱温度を制御用の蓄熱温度として使用するようになっている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽熱を集熱する集熱器を通過するように、循環ポンプによって熱媒体を循環させる循環経路の一部に形成された熱交換部を蓄熱槽内に導入し、
前記集熱器と前記熱交換部との間で熱媒体を循環させることによって、蓄熱槽内に温水を生成する太陽熱利用温水器であって、
前記集熱器の集熱温度を検出する集熱温度センサと、
前記蓄熱槽内の温度を検出する制御用蓄熱温度センサ及び表示用蓄熱温度センサと、
前記集熱温度センサによって検出された前記集熱器の集熱温度と、前記制御用蓄熱温度センサによって検出された蓄熱温度とに基づいて、前記循環ポンプの運転及び停止の制御を行う制御手段とを備え、
前記制御用蓄熱温度センサが蓄熱温度を適正に検出することができないときは、前記制御手段が、前記集熱温度センサによって検出された前記集熱器の集熱温度と、前記表示用蓄熱温度センサによって検出された蓄熱温度とに基づいて、前記循環ポンプの運転及び停止の制御を行うようにしたことを特徴とする太陽熱利用温水器。
【請求項２】
太陽熱を集熱する集熱面がそれぞれ異なる方角を向くように、複数系統の集熱器を設置し、
前記集熱器を通過するように、循環ポンプによって熱媒体を循環させる循環経路の一部に形成された熱交換部を蓄熱槽内に導入し、
前記集熱器と前記熱交換部との間で熱媒体を循環させることによって、蓄熱槽内に温水を生成する太陽熱利用温水器であって、
前記集熱器の集熱温度を、各系統毎にそれぞれ検出する複数の集熱温度センサと、
複数系統の前記集熱器のうち、いずれか一系統の前記集熱器に選択的に熱媒体が供給されるように、前記循環経路を切り換える切換手段と、
複数系統の前記集熱器のうち、集熱温度が最も高い系統の前記集熱器に前記熱媒体が供給されるように、前記集熱温度センサによって検出された、各系統毎の集熱温度に基づいて、前記切換手段による前記循環経路の切換動作を制御する制御手段とを備え、
いずれかの前記集熱温度センサが集熱温度を適正に検出することができないときは、集熱温度を適正に検出している他の前記集熱温度センサが設置されている系統の前記集熱器と前記熱交換部との間で熱媒体を循環させるようにしたことを特徴とする太陽熱利用温水器。
【請求項３】
いずれかの前記集熱温度センサが集熱温度を適正に検出することができないときは、どの集熱温度センサが集熱温度を適正に検出することができないのか、または、どの系統の前記集熱器が集熱運転を行うことができないのかを報知するようにした請求項２に記載の太陽熱利用温水器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、太陽熱を利用して温水を生成する太陽熱利用温水器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の太陽熱利用温水器としては、図２に示すようなものがある。この太陽熱利用温水器５０は、同図に示すように、家屋等の屋根面に設置されるソーラー集熱器５１と、水が貯留される蓄熱槽５２とを備えており、ソーラー集熱器５１には、その入口側と出口側とを接続するソーラー配管５３によって熱媒体の循環経路が形成されている。
【０００３】
熱媒体の循環経路を形成しているソーラー配管５３は、部分的に蓄熱槽５２内に導入され、蓄熱槽５２内に貯留された水と熱媒体との間で熱交換を行う熱交換部５４を有しており、ソーラー配管５３に設置された循環ポンプ５５によって、ソーラー集熱器５１と熱交換部５４との間で熱媒体を循環させることで、蓄熱槽５２内に温水が生成されるようになっている。
【０００４】
ソーラー集熱器５１には、その集熱温度を検出する集熱温度センサ５６が設置されていると共に、蓄熱槽５２には、その下部側の蓄熱温度を検出する制御用蓄熱温度センサ５７が設置されており、集熱温度センサ５６によって検出されたソーラー集熱器５１の集熱温度と、制御用蓄熱温度センサ５７によって検出された蓄熱温度とに基づいて、図示しないコントローラが循環ポンプ５５の運転及び停止の制御を行うようになっている。
【０００５】
また、蓄熱槽５２の中間部及び上部には、それぞれの高さ位置における蓄熱温度を検出する複数の表示用蓄熱温度センサ５８ａ〜５８ｃが設置されており、これらの表示用蓄熱温度センサ５８ａ〜５８ｃによって検出されたそれぞれの高さ位置における蓄熱温度に基づいて、蓄熱槽５２内の蓄熱状態が表示されるようになっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１４８７２６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、制御用蓄熱温度センサ５７をコントローラ等に接続している中継コネクタが外れたり、制御用蓄熱温度センサ５７を構成しているサーミスタ等の素子が過電流により焼き切れたような場合や、中継コネクタに水が付着して短絡したような場合には、制御用蓄熱温度センサ５７が蓄熱槽５２内の下部側蓄熱温度を適正に検出することができなくなるので、コントローラが循環ポンプ５５の運転及び停止の制御を的確に行うことができなくなり、実質的に太陽熱利用温水器５０の運転を停止せざるを得ないといった問題がある。
【０００８】
また、ソーラー集熱器によって太陽熱を効率よく集熱するためには、日射条件のよい南向きの屋根面等にソーラー集熱器を設置することが望ましいが、家屋の屋根面が必ずしも、南向きであるとは限らず、また、南向きの屋根面を有している家屋であっても、設置スペース等の関係上、ソーラー集熱器を南向きの屋根面に設置することができない場合もある。
【０００９】
従って、そのような場合は、太陽熱を集熱する集熱面がそれぞれ異なる方角（例えば、東側や西側）を向くように、複数系統のソーラー集熱器を設置し、集熱温度が最も高い系統のソーラー集熱器に熱媒体が供給されるように、集熱温度センサによって検出された各系統の集熱温度に基づいて、各系統における熱媒体の循環経路を切換バルブ等によって適宜切り換えることで、太陽熱を効率よく集熱することが考えられる。
【００１０】
しかしながら、上述したように、各系統毎にソーラー集熱器の集熱温度を検出している複数の集熱温度センサのうち、いずれかの集熱温度センサが、その系統の集熱温度を適正に検出することができなくなると、コントローラが各系統における熱媒体の循環経路の切換動作を的確に制御することができなくなるので、この場合も、上述した制御用蓄熱温度センサ５７に異常が発生した場合と同様に、太陽熱利用温水器の運転を停止せざるを得ないといった問題がある。
【００１１】
そこで、この発明の課題は、制御に使用される集熱温度や蓄熱温度を検出する温度センサに異常が発生した場合であっても、継続して運転を行うことができる太陽熱利用温水器を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記の課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、太陽熱を集熱する集熱器を通過するように、循環ポンプによって熱媒体を循環させる循環経路の一部に形成された熱交換部を蓄熱槽内に導入し、前記集熱器と前記熱交換部との間で熱媒体を循環させることによって、蓄熱槽内に温水を生成する太陽熱利用温水器であって、前記集熱器の集熱温度を検出する集熱温度センサと、前記蓄熱槽内の温度を検出する制御用蓄熱温度センサ及び表示用蓄熱温度センサと、前記集熱温度センサによって検出された前記集熱器の集熱温度と、前記制御用蓄熱温度センサによって検出された蓄熱温度とに基づいて、前記循環ポンプの運転及び停止の制御を行う制御手段とを備え、前記制御用蓄熱温度センサが蓄熱温度を適正に検出することができないときは、前記制御手段が、前記集熱温度センサによって検出された前記集熱器の集熱温度と、前記表示用蓄熱温度センサによって検出された蓄熱温度とに基づいて、前記循環ポンプの運転及び停止の制御を行うようにしたことを特徴とする太陽熱利用温水器を提供するものである。
【００１３】
以上のように、この太陽熱利用温水器では、制御用蓄熱温度センサが蓄熱槽内の蓄熱温度を適正に検出することができないときは、制御手段が、集熱温度センサによって検出された集熱器の集熱温度と、表示用蓄熱温度センサによって検出された蓄熱槽内の蓄熱温度とに基づいて、循環ポンプの運転及び停止の制御を行うようにしたので、制御用蓄熱温度センサに異常が発生した後も、継続して蓄熱運転を行うことが可能となる。
【００１４】
また、上記の課題を解決するため、請求項２にかかる発明は、太陽熱を集熱する集熱面がそれぞれ異なる方角を向くように、複数系統の集熱器を設置し、前記集熱器を通過するように、循環ポンプによって熱媒体を循環させる循環経路の一部に形成された熱交換部を蓄熱槽内に導入し、前記集熱器と前記熱交換部との間で熱媒体を循環させることによって、蓄熱槽内に温水を生成する太陽熱利用温水器であって、前記集熱器の集熱温度を、各系統毎にそれぞれ検出する複数の集熱温度センサと、複数系統の前記集熱器のうち、いずれか一系統の前記集熱器に選択的に熱媒体が供給されるように、前記循環経路を切り換える切換手段と、複数系統の前記集熱器のうち、集熱温度が最も高い系統の前記集熱器に前記熱媒体が供給されるように、前記集熱温度センサによって検出された、各系統毎の集熱温度に基づいて、前記切換手段による前記循環経路の切換動作を制御する制御手段とを備え、いずれかの前記集熱温度センサが集熱温度を適正に検出することができないときは、集熱温度を適正に検出している他の前記集熱温度センサが設置されている系統の前記集熱器と前記熱交換部との間で熱媒体を循環させるようにしたことを特徴とする太陽熱利用温水器を提供するものである。
【００１５】
以上のように、この太陽熱利用温水器では、いずれかの集熱温度センサが集熱温度を適正に検出することができないときは、集熱温度を適正に検出している他の集熱温度センサが設置されている系統の集熱器と熱交換部との間で熱媒体を循環させるようにしたので、いずれかの集熱温度センサに異常が発生した後も、継続して集熱運転を行うことが可能となる。
【００１６】
特に、請求項３にかかる発明の太陽熱利用温水器のように、いずれかの前記集熱温度センサが集熱温度を適正に検出することができないときは、どの集熱温度センサが集熱温度を適正に検出することができないのか、または、どの系統の前記集熱器が集熱運転を行うことができないのかを報知するようにしておくと、集熱温度センサの異常を的確に把握することができ、迅速に対処することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、この太陽熱利用温水器１は、ソーラー集熱器１１と密閉式の蓄熱槽１２とを備えており、蓄熱槽１２には、その下端部に水道水などを給水するための給水管３１が接続されていると共に、上端部には貯留された温水を送出するための温水供給管３２が接続されている。
【００１８】
前記ソーラー集熱器１１は、東向きの屋根面に設置される東側集熱器１１ａと、西向きの屋根面に設置される西側集熱器１１ｂとから構成されており、その入口側と出口側とを接続するソーラー配管１３によって熱媒体の循環経路が形成されている。
【００１９】
ソーラー配管１３は、蓄熱槽１２内に導入された熱交換部１６に接続される往主管１４及びこの往主管１４から分岐して東側集熱器１１ａ及び西側集熱器１１ｂの入口側にそれぞれ接続される往枝管１４ａ、１４ｂと、東側集熱器１１ａ及び西側集熱器１１ｂの出口側にそれぞれ接続される還枝管１５ａ、１５ｂ及びこの還枝管１５ａ、１５ｂが合流して熱交換部１６に接続される還主管１５とから構成されており、往主管１４における往枝管１４ａ、１４ｂの分岐部には、熱媒体の循環経路を、東側集熱器１１ａまたは西側集熱器１１ｂのいずれか一方に選択的に切り換える電動三方弁１７が設置されている。
【００２０】
また、ソーラー配管１３における往主管１４には、熱媒体をソーラー集熱機１１と熱交換部１６との間で循環させる循環ポンプ１８と、熱媒体を貯留するリザーブタンク１９とが設置されており、東側集熱器１１ａまたは西側集熱器１１ｂのいずれか一方によって加熱された熱媒体が、ソーラー配管１３を通って蓄熱槽１２内に導かれ、熱交換部１６で蓄熱槽１２内の水と熱交換を行うことで、蓄熱槽１２内に温水が生成されるようになっている。
【００２１】
前記リザーブタンク１９内には、リザーブタンク１９内に貯留された熱媒体の保有量が必要最小量を下回ったか否かを検出する保有量検出手段１９ａが設置されており、この保有量検出手段１９ａによって、熱媒体の保有量が必要最小量を下回ったことが検出されると、循環ポンプ１８の空運転を防止するため、循環ポンプ１８の運転を強制的に停止させるようになっている。
【００２２】
また、東側集熱器１１ａ及び西側集熱器１１ｂには、熱媒体の出口温度（以下、集熱温度という。）を検出する集熱温度センサ２１ａ、２１ｂがそれぞれ設置されており、蓄熱槽１２の下部には、下部側の蓄熱温度（温水温度）を検出する制御用蓄熱温度センサ２２が設置されていると共に、蓄熱槽１２の中間部及び上部には、それぞれの高さ位置における蓄熱温度（温水温度）を検出する複数の表示用蓄熱温度センサ２３ａ、２３ｂ、２３ｃが設置されている。
【００２３】
また、この太陽熱利用温水器１には、保有量検出手段１９ａからの保有量検出信号や、集熱温度センサ２１ａ、２１ｂ、制御用蓄熱温度センサ２２及び表示用蓄熱温度センサ２３ａ、２３ｂ、２３ｃからの温度検出信号が入力されるコントローラ１ａが搭載されており、このコントローラ１ａが、これらの保有量検出信号や集熱温度センサ２１ａ、２１ｂ、制御用蓄熱温度センサ２２からの温度検出信号に基づいて、循環ポンプ１８の運転及び停止の制御や電動三方弁１７による熱媒体の循環経路の切換制御を行うと共に、表示用蓄熱温度センサ２３ａ、２３ｂ、２３ｃからの温度検出信号に基づいて、蓄熱槽１２の蓄熱状態を表示部２４に表示するようになっている。
【００２４】
具体的には、東側集熱器１１ａまたは西側集熱器１１ｂのうち、いずれか一方の集熱器側に熱媒体の循環経路が切り換わっている状態において、他方の集熱器の集熱温度が一方の集熱器の集熱温度より３℃以上高くなると、電動三方弁１７によって熱媒体の循環経路を他方の集熱器側に切り換えるようになっており、熱媒体の循環経路を形成している東側集熱器１１ａまたは西側集熱器１１ｂの集熱温度が、制御用蓄熱温度センサ２２によって検出される蓄熱温度より６℃以上高くなると、循環ポンプ１８を起動し、両者の温度差が３℃以下になると、循環ポンプ１８の運転を停止するようになっている。
【００２５】
また、集熱温度センサ２１ａ、２１ｂのいずれか一方が、集熱温度を適正に検出することができなくなった場合は、集熱温度を適正に検出することができる集熱温度センサが設置されているほうの東側集熱器１１ａまたは西側集熱器１１ｂに熱媒体が循環供給されるように、電動三方弁１７によって循環経路を強制的に切り換えるようになっており、集熱温度を適正に検出することができなくなった集熱温度センサに対するエラーコードが表示部２４に表示されるようになっている。
【００２６】
また、制御用蓄熱温度センサ２２が、蓄熱槽１２の蓄熱温度を適正に検出することができなくなった場合は、表示用蓄熱温度センサ２３ａ、２３ｂ、２３ｃのうち、最も低い位置に設置されている表示用蓄熱温度センサ２３ａによって検出される蓄熱温度と、熱媒体の循環経路を形成している集熱器の集熱温度とに基づいて、循環ポンプ１８の運転及び停止の制御が行われるようになっており、蓄熱温度を適正に検出することができなくなった制御用蓄熱温度センサ２２に対するエラーコードが表示部２４に表示されるようになっている。
【００２７】
以上のように、この太陽熱利用温水器１では、制御用蓄熱温度センサ２２が蓄熱槽１２内の蓄熱温度を適正に検出することができないときは、コントローラ１ａが、集熱温度センサによって検出された集熱器の集熱温度と、表示用蓄熱温度センサ２３ａによって検出された蓄熱槽１２内の蓄熱温度とに基づいて、循環ポンプ１８の運転及び停止の制御を行うようにしたので、制御用蓄熱温度センサ２２に異常が発生した後も、継続して蓄熱運転を行うことが可能であり、従来の太陽熱利用温水器に比べて、異常時における運転効率を高めることができる。
【００２８】
また、この太陽熱利用温水器１では、集熱温度センサ２１ａ、２１ｂのうち、いずれか一方の集熱温度センサが集熱温度を適正に検出することができなくなると、集熱温度を適正に検出している他方の集熱温度センサが設置されている集熱器側に、熱媒体の循環経路を切り換えるようにしているので、いずれか一方の集熱温度センサ２１ａ、２１ｂに異常が発生した後も、継続して集熱運転を行うことが可能であり、従来の太陽熱利用温水器に比べて、異常時における運転効率を高めることができる。
【００２９】
特に、この太陽熱利用温水器１では、集熱温度センサ２１ａ、２１ｂのうち、いずれか一方の集熱温度センサが集熱温度を適正に検出することができなくなると、その集熱温度センサに対するエラーコードが表示部２４に表示されるようになっているので、どの集熱温度センサに異常が発生しているのかを的確に把握することができ、迅速に対処することが可能となる。
【００３０】
なお、上述した実施形態では、ソーラー集熱器１１が東側集熱器１１ａ及び西側集熱器１１ｂの２系統に分かれている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ソーラー集熱器が１系統に統合されている場合や３系統以上に分かれている場合についても、本発明を適用することができる。ただし、ソーラー集熱器が１系統に統合されている太陽熱利用温水器では、集熱温度センサに異常が発生した場合は、従来の太陽熱利用温水器と同様に、蓄熱運転を停止せざるを得ないことはいうまでもない。
【００３１】
また、上述した実施形態では、集熱温度センサ２１ａ、２１ｂのうち、いずれか一方の集熱温度センサが集熱温度を適正に検出することができなくなると、集熱温度を適正に検出している他方の集熱温度センサが設置されている集熱器側に、熱媒体の循環経路を強制的に切り換えるようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、ソーラー集熱器が３系統以上に分かれているような場合は、集熱温度を適正に検出している集熱温度センサが設置された複数系統の集熱器のうち、集熱温度が最も高い系統の集熱器に熱媒体が循環供給されるように、熱媒体の循環経路を切り換えるようにすればよい。
【００３２】
また、上述した実施形態では、制御用蓄熱温度センサ２２が、蓄熱槽１２の蓄熱温度を適正に検出することができなくなると、表示用蓄熱温度センサ２３ａ、２３ｂ、２３ｃのうち、最も低い位置に設置されている表示用蓄熱温度センサ２３ａによって検出される蓄熱温度と、熱媒体の循環経路を形成している集熱器の集熱温度とに基づいて、循環ポンプ１８の運転及び停止の制御を行うようになっているが、これに限定されるものではなく、複数の表示用蓄熱温度センサ２３ａ、２３ｂ、２３ｃのうち、いずれか一の表示用蓄熱温度センサによって検出される蓄熱槽１２の蓄熱温度を、循環ポンプ１８の運転及び停止の制御を行うための蓄熱温度として使用すればよい。ただし、最も効率よく蓄熱運転を行うためには、上述した実施形態のように、最も低い位置に設置されている表示用蓄熱温度センサによって検出される蓄熱温度を使用することが望ましいことはいうまでもない。
【００３３】
また、上述した実施形態では、熱媒体の循環経路を切り換える切換手段として、電動三方弁１７を使用しているが、これに限定されるものではなく、種々の切換手段を使用することができることはいうまでもない。
【００３４】
また、上述した実施形態では、集熱温度センサ２１ａ、２１ｂのうち、いずれか一方の集熱温度センサが集熱温度を適正に検出することができなくなると、その集熱温度センサに対するエラーコードが表示部２４に表示されるようになっているが、これに限定されるものではなく、どの系統の集熱器が集熱運転を行うことができないのかを表示部２４に表示するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる太陽熱利用温水器の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】従来の太陽熱利用温水器を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１　太陽熱利用温水器
１ａ　コントローラ（制御手段）
１１　ソーラー集熱器（集熱器）
１１ａ　東側集熱器
１１ｂ　西側集熱器
１２　蓄熱槽
１３　ソーラー配管（循環経路）
１４　往主管
１４ａ、１４ｂ　往枝管
１５　還主管
１５ａ、１５ｂ　還枝管
１６　熱交換部
１７　電動三方弁（切換手段）
１８　循環ポンプ
１９　リザーブタンク
２１ａ、２１ｂ　集熱温度センサ
２２　制御用蓄熱温度センサ
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ　表示用蓄熱温度センサ
２４　表示部
【図１】
2004116895.tif 000003
【図２】
2004116895.tif 000004