(57)【要約】【課題】太陽熱を利用して温めた湯を複数の給湯対象に設定温度で正確に分配する。【解決手段】集熱装置１０によって温められた湯を、加熱装置６０と水混合装置６２とを含む調温装置１２を経て設定温度に調節し、通路１００を経て複数の給湯対象に供給する。また、複数の検量装置１６が、複数の給湯対象に供給する湯量をそれぞれ検出する。加熱装置６０は水混合装置６２の上流側に設ける。貯湯タンク３０内の湯温から設定温度を引いた温度差が第一設定温度差より小さい場合、加熱装置６０のみ作動する。第一設定温度差より大きい第二設定温度差以上であれば、水混合装置６２のみ作動する。第一設定温度差以上で第二設定温度差より小さい場合、加熱装置６０と水混合装置６２とが共に作動する。設定温度より高い第二の設定温度となるように加熱装置６０を制御し、水混合装置６２の制御により第二の設定温度まで温められた湯が水と混合して設定温度まで下がる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽熱を利用して温めた湯を複数の給湯対象に分配する太陽熱利用システムであって、
太陽熱を集熱する集熱装置と、
(a)前記太陽熱によって温められた湯をさらに加熱する加熱装置、(b)前記太陽熱によって温められた湯に水を混合して温度を低下させる水混合装置、および(c)前記太陽熱によって温められた湯の温度が前記設定温度より低い場合に前記加熱装置を作動させ、設定温度より高い場合に前記水混合装置を作動させる選択的制御部を含み、前記集熱装置により集熱された太陽熱によって温められた湯の温度を設定温度に調節する調温装置と、
その調温装置の下流側に設けられ、その調温装置により設定温度に調節された湯を前記複数の給湯対象に分配する分配装置と、
その分配装置の下流側に設けられ、前記複数の給湯対象の各々に供給される湯の量をそれぞれ検出する複数の検量装置と
を含むことを特徴とする太陽熱利用システム。
【請求項２】
前記加熱装置が前記水混合装置の上流側に配設されており、前記加熱装置の出口近傍における湯の温度が前記設定温度より高くなるように前記加熱装置を制御し、その設定温度より高い温度の湯を前記設定温度まで低下させるように前記水混合装置を制御する両方制御部を含む調温装置制御装置を含む請求項１に記載の太陽熱利用システム。
【請求項３】
前記水混合装置が前記加熱装置の上流側に配設されており、前記水混合装置の出口近傍における湯の温度が前記設定温度より低くなるように前記水混合装置を制御し、その設定温度より低い温度の湯を前記設定温度まで加熱する前記加熱装置を制御する両方制御部を含む調温装置制御装置を含む請求項１に記載の太陽熱利用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱を利用して温めた湯を複数の給湯対象に分配する太陽熱利用システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽熱を利用して温めた湯を複数の給湯対象に分配する太陽熱利用システムは、例えば下記特許文献１に記載されている。太陽熱を利用して温めた湯が、洗面所，台所等、湯が使用される設備に供給されるのである。
【特許文献１】特開２００５−６１６４０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このように、給湯対象が１軒の家の中の複数である場合には特許文献１に記載のシステムで問題はないが、例えば、集合住宅の複数の家庭に湯を分配する場合のように、給湯に要する費用を負担する者が複数の場合には問題が生じる。太陽熱によって温められた湯の温度は、その日の日射量等の条件により設定温度（例えば４５℃）より高かったり低かったり不安定である。また、太陽熱貯湯タンクに蓄え得る湯の熱量に限りがあり、集合住宅の複数の家庭に太陽熱を利用して温めた湯を分配する場合、個々の家庭の生活時間帯の違いによって、先に使用した者が太陽熱によって温められた湯を使い切ってしまう場合があり、その後に使用したい者は、水を加熱装置によって温めた湯を使用せざるを得ず、自然エネルギである太陽熱によるシステムを利用する場合と異なり、加熱費用を節減するという恩恵を得ることができず、複数の使用者間で不公平が生ずる可能性がある。
本発明は、以上の事情を背景として、太陽熱利用システムでありながら、複数の給湯対象に設定温度の湯を安定して供給し得るとともに、加熱費用の負担を複数の給湯対象間で平等にし得るものを提供することを課題として為されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題は、太陽熱を利用して温めた湯を複数の給湯対象に分配する太陽熱利用システムを、太陽熱を集熱する集熱装置と、その集熱装置により集熱された太陽熱によって温められた湯の温度を設定温度に調節する調温装置と、その調温装置の下流側に設けられ、その調温装置により設定温度に調節された湯を複数の給湯対象に分配する分配装置と、その分配装置の下流側に設けられ、前記複数の給湯対象の各々に供給される湯の量をそれぞれ検出する複数の検量装置とを含むものとするとともに、上記調温装置を、太陽熱によって温められた湯をさらに加熱する加熱装置と、太陽熱によって温められた湯に水を混合して温度を低下させる水混合装置と、太陽熱によって温められた湯の温度が前記設定温度より低い場合に前記加熱装置を作動させ、設定温度より高い場合に前記水混合装置を作動させる選択的制御部とを含むものとすることにより解決される。
【発明の効果】
【０００５】
上記構成の太陽熱利用システムにおいては、集熱装置により集熱された太陽熱によって温められた湯の温度が調温装置によって設定温度に調節される。調温装置は、加熱装置，水混合装置および選択的制御部を含んでおり、太陽熱によって温められた湯の温度が設定温度より低い場合には加熱装置により設定温度まで加熱され、太陽熱によって温められた湯の温度が設定温度より高い場合には水の混合により設定温度まで低下させられるのである。そして、設定温度に調節された湯が分配装置により複数の給湯対象に安定的に分配される。また、複数の給湯対象の各々に供給される湯の量が複数の検量装置によってそれぞれ検出されるため、給湯料金を各給湯対象から各々の給湯量に応じて徴収することができる。すべての給湯対象は、設定温度の湯の供給を安定して受けることができ、かつ、各給湯対象が供給を受けた湯が太陽熱によって加熱されたものか、燃料や電気によって加熱されたものかを問わず、すなわち、太陽熱を有効に利用し得る時間帯に湯を使用したか、有効に利用し得ない時間帯に使用したかを問わず、単位給湯量当たり平均の使用料を支払うこととなり、不公平感がなくなる。
【０００６】
また、集合住宅のオーナが、太陽熱利用システムを利用した給湯設備を設置、運用して給湯料を徴収する形態を採用すれば、太陽熱をより有効に利用し得る設備にするほど燃料や電気を節約でき、利益が多くなることになるため、太陽熱利用システムの設置が促進され、環境破壊を抑制し得る効果も得られる。
【発明の態様】
【０００７】
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、少なくとも、請求の範囲に記載された発明である「本発明」ないし「本願発明」を含むが、本願発明の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むこともある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。
【０００８】
なお、以下の各項において、（３）項が請求項１に相当し、（５）項が請求項２に、（７）項が請求項３にそれぞれ相当する。
【０００９】
（１）太陽熱を利用して温めた湯を複数の給湯対象に分配する太陽熱利用システムであって、
太陽熱を集熱する集熱装置と、
その集熱装置により集熱された太陽熱によって温められた湯の温度を設定温度に調節する調温装置と、
その調温装置の下流側に設けられ、その調温装置により設定温度に調節された湯を前記複数の給湯対象に分配する分配装置と、
その分配装置の下流側に設けられ、前記複数の給湯対象の各々に供給される湯の量をそれぞれ検出する複数の検量装置と
を含むことを特徴とする太陽熱利用システム。
（２）前記調温装置が、前記太陽熱によって温められた湯をさらに加熱する加熱装置と、前記太陽熱によって温められた湯に水を混合して温度を低下させる水混合装置とを含む(1)項に記載の太陽熱利用システム。
調温装置は加熱装置と水混合装置とを含むように構成されることが多いが、そのうち加熱装置は、電気ヒータや燃焼式加熱装置により湯を加熱するものであり、加熱費用を要する。したがって、できるかぎり作動させないことが望ましく、給湯対象に供給される湯の温度が現実に不足する場合、あるいは近い将来不足する可能性がある場合にのみ加熱装置が作動させられることが望ましい。その方が太陽熱により温められた湯が早期に消費されることとなり、集熱装置の集熱効率が高くなる。
（３）前記調温装置が、前記太陽熱によって温められた湯の温度が前記設定温度より低い場合に前記加熱装置を作動させ、設定温度より高い場合に前記水混合装置を作動させる選択的制御部を含む調温装置制御装置を含む (2)項に記載の太陽熱利用システム。
加熱装置と水混合装置とは、前記集熱装置と前記分配装置との間において、互いに直列に接続されても、並列に接続されてもよい。いずれにしても、選択的制御部は、いずれか一方のみを選択して作動させることにより、調温装置出口近傍の湯の温度を設定温度に制御する。
（４）前記加熱装置が前記水混合装置の上流側に配設された(2)項または(3)項に記載の太陽熱利用システム。
（５）前記加熱装置の出口近傍における湯の温度が前記設定温度より高くなるように前記加熱装置を制御し、その設定温度より高い温度の湯を前記設定温度まで低下させるように前記水混合装置を制御する両方制御部を含む調温装置制御装置を含む(4)項に記載の太陽熱利用システム。
本項の太陽熱利用システムにおいては、加熱装置が太陽熱によって温められた湯を設定温度より高い温度まで加熱し、その湯に水混合装置が水を混合することにより、設定温度の湯にする。加熱装置と水混合装置とでは、後者の方が正確な温度制御が容易であることが多く、本項はその場合に特に有効である。分配装置から各給湯対象へ正確に設定温度の湯を供給できるからである。
本項が(3)項に従属する場合には、調温装置制御装置が、選択的制御部と両方制御部との両者を含むことになる。その場合には、選択的制御部により十分な温度制御精度が得られる状況では選択的制御部を作動させ、選択的制御部によっては十分な温度制御精度が得られない状況では両方制御部を作動させるようにする制御部選択部を設けることが有効である。
加熱装置を設定温度より高くなるように制御する際には、例えば、加熱装置の出口近傍における湯の温度が設定温度より高く設定された第二の設定温度となるように加熱装置を制御したり、加熱装置を連続的に作動させ得る範囲であって、かつ、加熱量が最小となる条件で加熱装置を制御（ただし、湯の流量が小さい場合等に、加熱装置内において湯が沸騰することを回避するために、加熱装置の作動を停止させることまで排除するものではない）したりすることができる。前者の場合には、加熱装置の出口近傍における湯の温度がほぼ一定（第二の設定温度）となるが、後者の場合には、加熱装置の出口近傍における湯の温度は一定になるとは限らない。設定温度より高ければ、何度になってもよいのである。
ただし、前述のように、加熱装置はできるかぎり作動させないことが望ましいため、第二の設定温度は、給湯対象に設定温度の湯を予め設定されている圧力で供給し得ることが保証される限りにおいて、できるかぎり低く設定されることが望ましい。また、加熱装置を連続作動範囲であって発熱量が最小で済む条件で制御する場合には、原則として選択的制御部が作動させられ、選択的制御部では加熱装置を連続的に作動させつつ給湯対象にほぼ設定温度の湯を供給し得ない場合に、両方制御部が選択されるように、選択的制御部と両方制御部との選択（切換え）が行われるようにすることが望ましい。
例えば、加熱装置が気体燃料や液体燃料を燃焼させて湯を加熱する燃焼式加熱装置である場合、集熱装置からの湯の温度が設定温度より十分に低い場合や湯の流量が十分に大きい場合には燃焼式加熱装置における燃料の供給量を連続的に制御して、加熱装置出口近傍における湯の温度をきめ細かく制御することが容易である。しかし、湯の温度が設定温度に近い場合や流量が小さい場合には、燃料の燃焼を開始（ＯＮと称する）させたり止め（ＯＦＦと称する）たりすることが繰り返されることとなって、燃焼式加熱装置の寿命が低下したり、熱効率が低下したりすることとなって好ましくない。したがって、燃焼式加熱装置のＯＮ，ＯＦＦのしきい温度にヒステリシスを持たせ、あまり頻繁なＯＮ，ＯＦＦ制御が行われないようにすること、あるいはＯＮ，ＯＦＦ制御が行われないようにすることが望ましい。そして、このヒステリシス範囲内のどこにおいて制御されている状態でも調温装置の出口近傍、すなわち水混合装置の出口近傍における湯の温度を正確に設定温度とし得るようにするために、設定温度よりやや高い第二の設定温度を目標温度として、燃焼式加熱装置ができる限り、あるいは必ず燃料供給量の連続的制御により制御されるようにすることが望ましいのである。
本項の太陽熱利用システムは、水混合装置の出口近傍に設けられた温度センサを含み、その温度センサの検出結果に基づいて水混合装置を制御する混合装置制御装置を含むものとされることが望ましい。加熱装置制御装置は、混合装置制御装置から供給される水混合装置における水混合状況の情報に基づいて、加熱装置制御装置の出口近傍の湯の温度が前記第二の設定温度になるはずの条件で加熱装置を作動させるものとしても、加熱装置の出口近傍に設けられた温度センサを含み、その温度センサの検出結果が第二の設定温度になるように加熱装置を制御するものとしてもよい。前者の場合には、水混合装置制御用の温度センサを加熱装置の制御にも活用できる利点がある。
（６）前記水混合装置が前記加熱装置の上流側に配設された(2)項または(3)項に記載の太陽熱利用システム。
（７）前記水混合装置の出口近傍における湯の温度が前記設定温度より低くなるように前記水混合装置を制御し、その設定温度より低い温度の湯を前記設定温度まで加熱する前記加熱装置を制御する両方制御部を含む調温装置制御装置を含む(6)項に記載の太陽熱利用システム。
本項の太陽熱利用システムにおいては、水混合装置が太陽熱によって温められた湯に水を混合して設定温度より低い温度にし、その湯を加熱装置が加熱することにより、設定温度の湯にする。本項は、加熱装置と水混合装置とで、前者の方が正確な温度制御が容易である場合（例えば、加熱装置が電気ヒータである場合）に特に有効である。分配装置から各給湯対象へ正確に設定温度の湯を供給できるからである。
本項が(3)項に従属する場合には、調温装置制御装置が、選択的制御部と両方制御部との両者を含むことになる。その場合には、例えば、選択的制御部により十分な温度制御精度が得られる状況では選択的制御部を作動させ、選択的制御部によっては十分な温度制御精度が得られない状況では両方制御部を作動させるようにする制御部選択部を設けることが有効である。
水混合装置をそれの出口における湯の温度が設定温度より低くなるように制御する際には、例えば、水混合装置の出口近傍における湯の温度が設定温度より低く設定された第三の設定温度となるように（例えば、下流側の加熱装置を連続的に作動させつつ給湯対象に正確に設定温度の湯を供給し得るようにするために）水混合装置を制御したり、水混合装置に存在する制限下で制御したり（例えば、水混合装置をそれの出口における湯の温度を正確に制御し得る流量範囲であって、かつ、水の混合量が最小で済む条件で制御したり）することができる。前者の場合には、水混合装置の出口近傍における湯の温度がほぼ一定（第三の設定温度）となるが、後者の場合には、水混合装置の出口近傍における湯の温度を所望の温度にできるとは限らない。設定温度より低ければ、何度でもよいのである。
前述のとおり、加熱装置はできるかぎり作動させないことが望ましく、第三の設定温度は、給湯対象に設定温度の湯を予め設定されている圧力で供給し得ることが保証される限りにおいて、できるかぎり高く設定されることが望ましい。
また、加熱装置の出口近傍に設けられた温度センサを有し、その温度センサの検出結果に基づいて加熱装置を制御する加熱装置制御装置を含むものとされることが望ましい。水混合装置制御装置は、加熱装置制御装置から供給される加熱装置における加熱状況に関する情報に基づいて、水混合装置の出口近傍の湯の温度が第三の設定温度になるはずの条件で水混合装置を作動させるものとしても、水混合装置の出口近傍に温度センサを有し、その温度センサの検出結果が第三設定温度になるように水混合装置を制御するものとしてもよい。前者の場合には、加熱装置制御用の温度センサを水混合装置の制御にも活用できる利点がある。
（８）前記太陽熱で温められた湯を蓄える貯湯タンクと、
その貯湯タンクおよび前記水混合装置に水を供給する給水装置と、
その給水装置の給水圧力を設定圧力に制御するレギュレータと
を含む(2)項ないし(7)項のいずれかに記載の太陽熱利用システム。
本項の太陽熱利用システムにおいては、貯湯タンクおよび水混合装置の圧力がレギュレータにより設定圧力に保たれることによって、給湯対象への給湯圧力が間接的に設定圧力に制御される。複数の給湯対象における湯の合計消費流量の大小にかかわらず、各給湯対象における給湯圧力が保証されるのである。
（９）前記貯湯タンクに蓄えられた湯との間で熱交換を行う熱交換器と、
その熱交換器と前記集熱装置との間で熱媒液を循環させる熱媒液循環装置と
を含む(8)項に記載の太陽熱利用システム。
【実施例】
【００１０】
以下、請求可能発明の実施例を図を参照しつつ説明する。なお、請求可能発明は、下記実施例の他、上記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更を施した態様で実施することができる。
【００１１】
図１に一実施例としての太陽熱利用システムを示す。本太陽熱利用システムは、太陽熱を集熱する集熱装置１０と、集熱装置１０により集熱された太陽熱によって温められた湯の温度を設定温度（例えば４５℃）に調節する調温装置１２と、調温装置１２の下流側に設けられ、調温装置１２により設定温度に調節された湯を複数の給湯対象たる集合住宅の各戸に分配する分配装置１４と、分配装置１４の下流側に設けられ、複数の給湯対象の各々に供給される湯の量をそれぞれ検出する複数の検量装置１６とを備えている。
【００１２】
集熱装置１０は、太陽熱収集器２０と、熱交換器２２および熱媒液循環装置２４を有する太陽熱利用装置である。太陽熱収集器２０は、熱媒体としての熱媒液を保持する熱媒液保持部（図示省略）を備えており、例えば、建物の屋根の上に設けられ、熱媒液保持部内に満たされた熱媒液が太陽熱によって温められることにより、太陽熱を収集する。
【００１３】
熱交換器２２は、通常、太陽熱収集器２０より下方に設けられ、水を蓄える貯湯タンク３０と、その内部に配設された伝熱器３２とを備えている。伝熱器３２は、例えば、金属管が多数回らせん状に巻かれたものとされ、その両端部はそれぞれ、通路３４，３６によって太陽熱収集器２０の熱媒液保持部に接続されている。通路３４，３６は、例えば、パイプにより構成されており、通路３４，３６を含んで循環路３８が構成されている。
【００１４】
熱媒液循環装置２４は、通路３４に設けられた熱媒液循環ポンプ４０を備えている。循環ポンプ４０は駆動源の一種である電動モータとしてのポンプモータ４２により駆動される。熱媒液循環ポンプ４０が作動させられれば熱媒液が循環路３８において循環させられ、伝熱器３２における熱交換により、熱媒体の熱を貯湯タンク３０内の水に伝達し、貯湯タンク３０内の水ないし湯を加熱する。通路３４の途中にはまた圧力変化抑制器４４が設けられている。この圧力変化抑制器４４は、太陽熱収集器２０の熱媒液保持部および循環路３８内を、熱媒液の膨張，収縮にかかわらずほぼ一定の圧力に保つ機能を果たすものであり、例えば、上部が大気に解放された貯湯器の湯面より下の部分に循環路３８の両端が開口させられたものや、密閉式の貯湯器の上部にリリーフ弁および逆止弁が互いに並列に接続されたもの等により構成することができる。リリーフ弁は、循環路３８内の圧力が設定圧以上になれば開いて貯湯器内の空気が大気中へ流出することを許容し、逆止弁は大気中から貯湯器内への空気の流入を許容して、循環路３８内の圧力が負圧になることを防止する。
【００１５】
貯湯タンク３０は液通路５０の途中に設けられ、その下部において給水装置５２に接続され、上部は前記調温装置１２に接続されている。給水装置５２から供給される水は、レギュレータ（圧力調整弁）５４により適切な圧力に調整されて貯湯タンク３０に供給される。貯湯タンク３０から後述する調温装置１２を経て湯が複数の給湯対象に供給され、貯湯タンク３０内の湯量が減少すれば、給水装置５２から水が貯湯タンク３０に流入する。
【００１６】
調温装置１２は、集熱装置１０により温められた湯をさらに加熱する加熱装置６０と、太陽熱によって温められた湯に水を混合して温度を低下させる水混合装置６２とを備えている。加熱装置６０および水混合装置６２は、前記液通路５０において貯湯タンク３０より下流側に設けられており、本実施例では、加熱装置６０が水混合装置６２の上流側に配設されている。
【００１７】
加熱装置６０は、ボイラ７０を含み、燃料の一種であるガスをエネルギ源として液通路５０内の水を加熱する。加熱装置６０は、燃焼式加熱装置の一例なのである。液通路５０において、ボイラ７０の出口近傍には、温度に対応する電気信号を発する温度センサ７２が設けられ、ボイラ７０により加熱されて供給される湯の温度が検出されるようにされている。ボイラ７０は、加熱装置制御装置たるボイラコントローラ７６によって制御される。温度センサ７２は、上記ボイラコントローラ７６に接続されている。
【００１８】
水混合装置６２は、水混合弁８０を備えている。水混合弁８０の出口近傍には、温度に対応する電気信号を発する温度センサ８２が設けられている。水混合弁８０は、水混合弁コントローラ８６によって、その開閉が制御される電磁式制御弁であり、水の混合率を電気的に制御することができる。水混合弁８０の貯湯タンク側ポート９０は、液通路５０によって加熱装置６０を経て貯湯タンク３０に接続され、給水装置側ポート９２は通路９４によって給水装置５２に接続され、分配装置側ポート９６は液通路９８によって前記分配装置１４に接続されている。給水装置側ポート９２が開かれ、貯湯タンク側ポート９０と共に分配装置側ポート９６に連通させられれば、湯が水と混合されて温度が下げられて通路９８を経て分配装置１４側に供給される。貯湯タンク３０側から供給される湯の温度が低ければ、給水装置側ポート９２から流入して湯と混合される水の量が減少させられるとともに、貯湯タンク側ポート９０から流入する湯の量が増大させられて、分配装置１４側に供給される湯の温度が上昇させられる。貯湯タンク側ポート９０から流入する湯の温度が設定温度より低くなれば、給水装置側ポート９２からの水の混入が阻止され、貯湯タンク３０からの湯のみが分配装置１４側に供給される。
【００１９】
分配装置１４は、液通路９８から分岐させられ、複数の給湯対象に湯を供給するための複数の液通路１００を備えている。それら液通路１００には、それぞれ前記検量装置（検量メータ）１６が設けられている。
なお、分配装置は、複数の液通路１００の各々を流れる湯の流量の大小にかかわらず、それら液通路１００の液圧を等しく保つ分配弁装置を含むものとすることも可能である。
【００２０】
本実施例においては、複数の給湯対象に設定温度の湯を供給するために、調温装置１２が以下のように制御される。
集熱装置１０で温められた貯湯タンク３０から供給される湯の温度が温度センサ７２（あるいは温度センサ８２）によって検出され、その湯の温度から設定温度を引いた温度差が第一設定温度差（例えば−４℃）より小さい場合に、ボイラ７０が作動させられる。ボイラコントローラ７６によって、温度センサ７２において検出される湯の温度が設定温度となるようにボイラ７０が制御されるのである。そして、水混合装置６２は作動させられない。
また、前記温度差が第一設定温度差より大きい値である第二設定温度差（例えば０℃）以上である場合には、加熱装置６０は作動させられず、水混合弁コントローラ８６によって水混合弁８０が制御される。液通路５０を経た湯に給水装置５２からの水が混合されて、設定温度まで低下させられるのである。
【００２１】
さらに、前記温度差が第一設定温度差以上であって第二設定温度差より小さい場合には、ボイラ７０と水混合弁８０とが共に作動させられる。ボイラコントローラ７６によって、温度センサ７２において検出される湯の温度が、前記設定温度より高く設定された第二の設定温度（例えば４７℃）となるようにボイラ７０が制御される。第二の設定温度は、前記設定温度より高い温度に設定されるが、給湯対象に設定温度の湯を予め設定されている圧力で供給し得ることが保証される限りにおいて、できるかぎり低く設定される。そして、水混合弁８０が制御され、前記設定温度より高い温度の湯を設定温度まで低下させるように、給水装置５２から水が供給される。ボイラ７０によって前記第二の設定温度まで温められた湯が水と混合されて温度が設定温度まで下げられる。
【００２２】
このように、貯湯タンク３０から供給される湯の温度が設定温度より低く、かつ、温度差が比較的小さい場合に、ボイラ７０により一旦設定温度より高い温度まで加熱された後、水が混合されて設定温度まで下げられるのは、ボイラ７０を連続的に作動させて制御し得る温度上昇量に下限値が存在するからである。この下限値より小さい温度分上昇させようとすれば、ボイラ７０にＯＮ，ＯＦＦ（作動，非作動）を繰り返させることが必要であり、ボイラ７０の寿命低下、不完全燃焼によるすす発生や熱効率低下の問題が発生するのである。
以上のようにして設定温度に調節された湯が、分配装置１４，検量装置１６を経て各給湯対象に供給される。
【００２３】
このように、本実施例によれば、集熱装置１０で温められた湯を、設定温度で正確にかつ安定的に複数の給湯対象に供給することができる。また、複数の給湯対象の各々に供給される湯の量を複数の検量装置によってそれぞれ検出することにより、各々の給湯量に応じて、使用された料金を各給湯対象から徴収することができる。さらに、平均水道水温と給湯温度との差から算出される給湯エネルギコストを、各給湯対象への給湯量に応じて各給湯対象に負担させることもできる。上記給湯エネルギコストは、太陽熱によって得られたエネルギを含むものであり、集合住宅の管理者あるいは所有者は、太陽熱によって得られたエネルギに相当する燃料コストと太陽熱利用装置設置のための設備コストとの差に相当する利益を見込むことができ、太陽熱利用システムの設置が促進される。
【００２４】
本実施例においては、ボイラコントローラ７６と水混合弁コントローラ８６とがそれぞれ調温装置制御装置を構成している。ボイラコントローラ７６において、前記温度差が第一設定温度差より小さい場合にボイラ７０を作動させる部分と、水混合弁コントローラ８６において、前記温度差が第二設定温度差以上である場合に水混合弁８０を作動させる部分とが共同して選択的制御部を構成している。さらに、ボイラコントローラ７６と水混合弁コントローラ８６とにおいて、前記温度差が第一設定温度差以上であって第二設定温度差より小さい場合に、ボイラ７０と水混合弁８０とをそれぞれ作動させる部分が両方制御部を構成している。
なお、給湯対象に供給する湯に比較的大きい温度変動（例えば±３℃の温度誤差）が許される場合は、貯湯タンク３０から供給される湯の温度が許容誤差範囲内にある間は、ボイラ７０も水混合弁８０も作動させられないようにすることも可能であり、その場合は、調温装置制御装置が両方制御部を含まず、選択的制御部のみを含むこととなる。
【００２５】
図１に示す実施例では、加熱装置６０が水混合装置６２の上流側に配設されていたが、これを逆にして、図２に示すように、水混合装置を加熱装置の上流側に配設してもよい。
本実施例の場合、加熱装置１１０は、電気ヒータ１１２を含むものとされている。電気ヒータ１１２は、ヒータコントローラ１１４によって制御され、精度の高い温度制御が容易である。
【００２６】
本実施例における水混合装置１１０と加熱装置６０とはそれぞれ以下のように制御される。
集熱装置１０で温められた湯の温度（例えば温度センサ８２によって検出された湯の温度）から設定温度を引いた温度差が第一設定温度差（例えば−１℃）より小さい場合に、水混合弁８０は制御されず電気ヒータ１１２が制御され、集熱装置１０で温められた湯が設定温度まで温められる。また、前記温度差が第一設定温度差より大きい値である第二設定温度差（例えば＋１℃）以上である場合には、電気ヒータ１１２は作動させられず水混合弁８０が制御される。そして、上記温度差が第一設定温度差以上であって第二設定温度差より小さい場合には、水混合弁８０も電気ヒータ１１２も作動させられない。
【００２７】
本実施例においては、ヒータコントローラ１１４において、前記温度差が第一設定温度差より小さい場合に電気ヒータ１１２を作動させる部分と、水混合弁コントローラ８６において、前記温度差が第二設定温度差以上である場合に水混合弁８０を作動させる部分とが共同して選択的制御部を構成している。
なお、電気ヒータ１１２を含む加熱装置１１０は、水混合装置の上流側に配設してもよい。また、水混合装置の下流側に、ボイラを含む加熱装置を配設する構成とすることも可能である。
【００２８】
水混合装置は、ワックス式の温度調節装置を備え、機械的に水の混合率を制御するものとしてもよい。その一例を図３に示す。なお、太陽熱利用システム全体の構成は図１あるいは図２と同じものであるため、図示および説明を省略する。また、以下は、図１のものを例として説明する。本実施例における水混合装置１１６は、水混合弁１１８を備えている。なお、この水混合弁１１８はエヌテーシー工業株式会社製のＭＴ３０３型と称される市販の混合弁であり、簡単に説明する。
【００２９】
水混合弁１１８のハウジング１２０内には、弁孔１２２，貯湯タンク側ポート１２４，給水装置側ポート１２６および分配装置側ポート１２８が設けられている。貯湯タンク側ポート１２４は、液通路５０によって貯湯タンク３０側に接続され、給水装置側ポート１２６は通路９４によって給水装置５２に接続され、分配装置側ポート１２８は通路９８によって分配装置１４側に接続されている。水混合弁１１８においては、弁孔１２２内に収容された弁子１４０および駆動部材１４２の作動により、分配装置側ポート１２８が貯湯タンク側ポート１２４に連通する状態と、給水装置側ポート１２６に連通する状態と、両ポート１３４，１３６に連通する状態とが得られる。
【００３０】
弁子１４０は円筒状を成し、弾性部材の一種である圧縮コイルスプリング１４４によって弁座１４６から離間する向きに付勢されている。スプリング１４４の付勢による弁子１４０の移動限度は、弁子１４０がハウジング１２０に設けられた別の弁座１４８に当接することにより規定される。
【００３１】
駆動部材１４２は軸状を成し、その軸方向の一端部は弁子１４０により、他端部はハウジング１２０に螺合された湯温設定部材ないし湯温調節部材としてのダイヤル１５０により、軸方向に相対移動可能に支持されている。ダイヤル１５０は有底円筒状を成し、その内部に軸方向に移動可能に収容された保持部材１５２が駆動部材１４２を保持している。保持部材１５２は圧縮コイルスプリング１５４により、ダイヤル１５０から突出する向きに付勢されており、駆動部材１４２はダイヤル１５０に対して軸方向に移動可能である。このスプリング１５４の付勢による保持部材１５２ないし駆動部材１４２の移動限度は、ダイヤル１５０に設けられたストッパ部１５６により規定される。
【００３２】
駆動部材１４２は本実施形態においては温度感応式駆動部材とされており、貯湯タンク３０から水混合弁１１８に供給される湯温が設定温度より高い場合に膨張し、弁子１４０をスプリング１４４の付勢力に抗して弁座１４６に向かって移動させる。したがって、常には、図３に示すように、弁子１４０が弁座１４８に当接し、低温側ポートである給水装置側ポート１２６が閉じられる一方、高温側ポートである貯湯タンク側ポート１２４が開かれて分配装置側ポート１２８に連通させられているが、貯湯タンク３０から設定温度より高い温度の湯が供給されれば、駆動部材１４２が伸長し、弁子１４０をスプリング１４４の付勢力に抗して弁座１４６に着座する向きに移動させる。それにより、給水装置側ポート１２６が開かれ、貯湯タンク側ポート１２４と共に分配装置側ポート１２８に連通させられ、湯が水と混合されて温度が下げられて通路９８から分配装置１４に供給される。貯湯タンク３０から供給される湯の温度が低く、駆動部材１４２が収縮すれば、弁子１４０がスプリング１４４の付勢により弁座１４６から離間する向きに移動させられ、給水装置側ポート１２６から流入して湯と混合される水の量が減少させられるとともに、貯湯タンク側ポート１２４から流入する湯の量が増大させられて、分配装置１４に供給される湯の温度が上昇させられる。貯湯タンク側ポート１２４から流入する湯の温度が設定温度より低くなれば、弁子１４０は弁座１４８に着座した状態に保たれ、給水装置側ポート１２６からの水の混入が阻止され、貯湯タンク３０からの湯のみが分配装置１４に供給される。
【００３３】
ダイヤル１５０を操作し、そのハウジング１２０に対する螺合量を調節することにより、駆動部材１４２の位置が調節され、弁子１４０が弁座１４６，１４８に着座する際の湯の温度が調節され、分配装置１４に供給される湯の温度が調節される。ダイヤル１５０のハウジング１２０に対する螺合量を多くするほど、駆動部材１４２が弁子１４０側へ移動させられる。それにより、駆動部材１４２は少ない膨張量で弁子１４０を弁座１４６に着座させることとなり、貯湯タンク３０から供給される湯の温度が同じであり、膨張量が同じであるとすれば、給水装置側ポート１２６の開口面積が大きくされて給水装置５２から流入する水の量が多くなり、水との混合により得られる湯の温度が低くされる。逆に、ダイヤル１５０のハウジング１２０に対する螺合量を少なくするほど、駆動部材１４２が弁子１４０を弁座１４６に着座させるのに多くの膨張量を要し、貯湯タンク３０から供給される湯の温度が同じであるとすれば、湯と混合される水の量が少なく、水との混合により得られる湯の温度が高くされる。なお、駆動部材１４２の膨張量が多く、弁子１４０を弁座１４６に着座させた状態から更に伸長させられる場合、保持部材１５２がスプリング１５４の付勢力に抗して後退させられ、駆動部材１４２の伸長が許容される。弁子１４０が弁座１４６に着座させられれば、貯湯タンク３０から分配装置１４に湯が供給されなくなるが、温度低下により駆動部材１４２が収縮し、弁子１４０が弁座１４６から離間させられて分配装置側ポート１２８が貯湯タンク側ポート１２４に連通させられる状態になれば、貯湯タンク３０から分配装置１４に湯が供給される。
【００３４】
図４に示すように、加熱装置６０と水混合装置６２とが共通のコントローラ（制御装置）２００によって制御されるようにしてもよい。なお、コントローラ２００以外の構成は図１に示す太陽熱利用システムと同じものとすることができるため、説明を省略する。
【００３５】
コントローラ２００には、図５のフローチャートで表される調温装置制御プログラムが記憶されている。本実施例においては、複数の給湯対象に設定温度の湯を供給するために、調温装置１２が上記調温装置制御プログラムの実行により以下のように制御される。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、集熱装置１０で温められた貯湯タンク３０内の湯の温度が取得される。本実施例においては、上記湯温として温度センサ７２によって検出された湯温が使用されるが、温度センサ８２によって検出された湯温としてもよいし、貯湯タンク３０内の湯温を検出する温度センサを設けてもよい。
【００３６】
続いてＳ２において、Ｓ１で取得された湯温から設定温度を引いた温度差が取得される。そして、Ｓ３において、上記温度差が第一設定温度差以上であるか否かが判定される。Ｓ３の判定がＮＯであれば、Ｓ４において、ボイラ７０が作動させられる。コントローラ２００によって、温度センサ７２によって検出される湯の温度が、前記設定温度となるようにボイラ７０が制御されるのである。
【００３７】
また、Ｓ３の判定がＹＥＳであれば、Ｓ５において、前記温度差が第二設定温度差より小さいか否かが判定される。Ｓ５の判定がＮＯであれば、Ｓ６において、水混合弁８０が制御され、前記設定温度より高い温度の湯を設定温度まで低下させるように、給水装置５２からの水が供給される。液通路５０を経た湯に給水装置５２からの水が供給されて、設定温度まで低下させられるのである。
【００３８】
また、Ｓ５の判定がＹＥＳであれば、Ｓ７において、コントローラ２００によって、温度センサ７２によって検出される湯の温度が、前記設定温度より高く設定された第二の設定温度となるようにボイラ７０が制御される。第二の設定温度は、前記設定温度より高い温度に設定されるが、給湯対象に設定温度の湯を予め設定されている圧力で供給し得ることが保証される限りにおいて、できるかぎり低く設定される。
そして、Ｓ８において、水混合弁８０が制御され、ボイラ７０によって第二の設定温度まで温められた湯が水と混合されて温度が設定温度まで下げられる。
【００３９】
なお、加熱装置６０の温度センサ７２と水混合装置６２の温度センサ８２との少なくとも一方を省略することも可能である。例えば、温度センサ７２が省略される場合には、加熱装置６０は、コントローラ２００によって、水混合装置６２における水混合状況の情報に基づいて、加熱装置６０の出口近傍の湯の温度が前記第二の設定温度になるはずの条件で作動させられる。
【００４０】
上記各実施例の太陽熱利用システムにおいて、水混合装置と加熱装置との少なくとも一方を貯湯タンクと一体化させた構成とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】請求可能発明の一実施例である太陽熱利用システムの回路図である。
【図２】別の実施例である太陽熱利用システムの回路図である。
【図３】さらに別の実施例である太陽熱利用システムにおける水混合弁を示す正面図（一部断面）である。
【図４】さらに別の実施例である太陽熱利用システムの回路図である。
【図５】図４の太陽熱利用システムの制御装置に記憶されている調温装置制御プログラムを表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１０：集熱装置    １２：調温装置    １４：分配装置    １６：検量装置    ２０：太陽熱収集器    ２４：熱媒液循環装置    ３０：貯湯タンク    ５２：給水装置    ５４：圧力調整弁    ６０：加熱装置    ６２：水混合装置    ７０：ボイラ    ７２：温度センサ    ７６：ボイラコントローラ    ８０：水混合弁    ８２：温度センサ    ８６：水混合弁コントローラ    １１０：加熱装置    １１２：電気ヒータ    １１４：ヒータコントローラ    １１６：水混合装置    １１８：水混合弁    ２００：コントローラ
【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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