(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を蓄熱媒体として貯留する蓄熱槽と、集熱して水を加熱する外部集熱器とを備え、上記蓄熱槽には水を所定の給水圧に基づき入水させて上記蓄熱槽に補水するための入水回路の下流端が接続される一方、上記外部集熱器と蓄熱槽との間には上記蓄熱槽内の水を上記外部集熱器との間で強制循環させて加熱する集熱運転を行うための集熱回路が配管されてなる外部集熱器利用温水装置において、
上記入水回路の途中に介装されて開閉切換えにより上記蓄熱槽への入水とその遮断との切換えを行う開閉切換弁を少なくとも含んで構成され遮断状態のときには上流側と下流側との間を縁切りする縁切り手段と、
上記蓄熱槽に付設されてその蓄熱槽内の内圧を開放状態及び非開放状態に相互に切換える内圧開放手段と、
上記蓄熱槽よりも集熱回路側位置において上記蓄熱槽との間を通水状態及び遮断状態に相互に切換える遮断手段と
を備え、
上記遮断手段を遮断状態に、内圧開放手段を開放状態にそれぞれ切換えた上で、縁切り手段を入水状態に切換えることにより上記入水回路による蓄熱槽への入水・補水が行われ、上記縁切り手段を遮断状態に、内圧開放手段を開放状態にそれぞれ切換えた上で、遮断手段を通水状態に切換えることにより上記集熱運転が行われ、また、上記遮断手段を遮断状態に、内圧開放手段を非開放状態にそれぞれ切換えた上で、縁切り手段を入水状態に切換えることにより上記蓄熱槽から出湯回路に出湯させる給湯運転が行われるように構成されている
ことを特徴とする外部集熱器利用温水装置。
【請求項２】
水を蓄熱媒体として貯留する蓄熱槽と、集熱して水を加熱する外部集熱器とを備え、上記蓄熱槽には水を所定の給水圧に基づき入水させて上記蓄熱槽に補水するための入水回路の下流端が接続される一方、上記外部集熱器と蓄熱槽との間には上記蓄熱槽内の水を上記外部集熱器との間で強制循環させて加熱する集熱運転を行うための集熱回路が配管されてなる外部集熱器利用温水装置において、
上記入水回路の途中に介装されて開閉切換えにより上記蓄熱槽への入水及びその遮断の切換えを行う開閉切換弁を少なくとも含んで構成され遮断状態のときには上流側と下流側との間を縁切りする縁切り手段と、
上記蓄熱槽に付設されてその蓄熱槽内の内圧を開放状態及び非開放状態に相互に切換える内圧開放手段と、
上記蓄熱槽よりも集熱回路側位置において上記蓄熱槽との間を通水状態及び遮断状態に相互に切換える遮断手段と、
上記蓄熱槽から出湯される出湯回路に介装され畜圧された圧力を出湯回路の下流側が開かれると放出する畜圧手段と
を備え、
上記遮断手段を遮断状態に、内圧開放手段を開放状態にそれぞれ切換えた上で、縁切り手段を入水状態に切換えることにより上記入水回路による蓄熱槽への入水・補水が行われ、上記縁切り手段を遮断状態に、内圧開放手段を開放状態にそれぞれ切換えた上で、遮断手段を通水状態に切換えることにより上記集熱運転が行われ、また、上記遮断手段を遮断状態に、内圧開放手段を非開放状態にそれぞれ切換えた上で、縁切り手段を入水状態に切換えることにより上記蓄熱槽から出湯回路に出湯させる給湯運転が行われるように構成されている
ことを特徴とする外部集熱器利用温水装置。
【請求項３】
請求項２に記載の外部集熱器利用温水装置であって、
上記畜圧手段の下流側位置における出湯回路内での所定の内圧低下を検知する圧力スイッチをさらに備えている、外部集熱器利用温水装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の外部集熱器利用温水装置であって、
上記縁切り手段は、開閉切換弁の下流側位置で給水圧を受けると閉弁して大気側を遮断しその給水圧の解消により開弁復帰して大気側と連通させるように切換える大気開放弁を備えて構成されている、外部集熱器利用温水装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の外部集熱利用温水装置であって、
上記縁切り手段を構成する開閉切換弁を挟む上下流両側の入水回路を互いに連通させて上記開閉切換弁をバイパスするバイパス回路と、
このバイパス回路に介装されてバイパス回路を通した入水とこの入水の遮断との切換えを手動により行う手動式開閉弁と
をさらに備えている、外部集熱器利用温水装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の外部集熱器利用温水装置であって、
上記外部集熱器は太陽熱を集熱する太陽熱集熱器である、外部集熱器利用温水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道水等が給水圧に基づき蓄熱槽に入水され、この蓄熱槽内の水が外部集熱器に供給されて加熱された後に再び上記蓄熱槽に戻され、この蓄熱槽に蓄熱された温水が給湯用に利用されるように構成された外部集熱器利用温水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の外部集熱器利用温水装置として図５に示すように外部集熱器として太陽熱集熱器を用いた太陽熱利用温水装置が知られている。このものでは、蓄熱槽２の底部に対し水道管等からの水道水を入水させる入水回路４０と、上記蓄熱槽２の頂部から温水を出湯させる出湯回路５０と、上記蓄熱槽２の底部から水を集熱器３に供給する往き路６０ａと、集熱器３において太陽熱を受けて加熱された温水を上記蓄熱槽２の頂部に戻す戻り路６０ｂとを備えている。上記往き路６０ａには循環ポンプ６３が介装され、この循環ポンプ６３と往き路６０ａと戻り路６０ｂとにより蓄熱槽２内の水や温水を集熱器３との間で循環させて集熱させる集熱回路６０が構成され、上記循環ポンプ６３の作動により集熱運転が行われるようになっている。
【０００３】
上記蓄熱槽２内は入水回路４０からの給水圧に基づいて常に満水状態にされ、上記出湯回路５０を通して出湯される分だけ入水されるようになっている。つまり、水道水の給水圧が蓄熱槽２、集熱回路６０の配管等及び集熱器３に対しても作用しており、給湯使用時における出湯回路５０からの出湯も上記給水圧に基づいて行われるようになっている。このように水道水の給水圧が集熱器３側にも及ぶ構成は直圧式、あるいは、蓄熱媒体として水道水を直接に集熱器３に供給させる点で直接式もしくは直結式ともいわれる。
【０００４】
そして、給湯使用時には、蓄熱槽２から出湯された温水が湯水混合弁５１において入水回路４０から分岐した水分岐管路４６の水と所定混合比で混合され、所定温度に温調された後に下流端の給湯栓等への給湯のために又は補助加熱源としての給湯装置等の入水側への供給のために出湯されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の太陽熱利用温水装置においては、直圧式であることに起因して以下に示すような種々の不都合を有している。
【０００６】
すなわち、第１に、入水回路４０からの水道水の給水圧が蓄熱槽２、集熱回路６０の配管等及び集熱器３に対しても作用しているため、集熱器３や集熱回路６０の配管・各種機器類等には上記給水圧に耐えうる耐圧性能が要求され、この耐圧性能を満足させるために増強された部材・部品を用いて構成せざるを得ず、コストの増大化を余儀なくされている。特に太陽熱集熱器の場合には他の集熱器と異なり上記の耐圧性能を満足させるために大幅なコスト高を招くことになる。また、循環ポンプ６３のポンプ性能も給水圧の作用している蓄熱槽２内の水を循環させるために、より高い性能が必要となり、この点でもコスト高を招いている。
【０００７】
第２に、飲用に供される水道水そのものが集熱器３や集熱回路６０等に流れることになるため、これらの集熱器３や、集熱回路６０の各配管及び弁等に水道法に準拠した基準を満たしたものを使用する必要があり、そのためにコスト高を招くことになる。すなわち、水道法第１６条に基づき水道法施行令第４条に規定される給水措置の構造及び材質の基準（以下、単に「構造・材質基準」という）を満たした構造・材質にする必要が生じることになる。この構造・材質基準により、上記各配管や弁等に対し、耐圧に関する基準のみならず、これに加えて浸出等に関する基準、水撃に関する基準、防食に関する基準、逆流に関する基準、耐寒に関する基準、及び、耐久に関する基準の全てを満足することが要求されることになる。
【０００８】
第３に、上記の如く耐圧性及び耐久性を満たした配管、つまりハードな硬質の配管を集熱回路に用いざるを得ず、寒冷地や冬期の低温時における凍結予防のため及び上記の耐寒に関する基準を満足させるために、凍結による破損防止対策として配管内の水抜きのための設備（例えば排水弁６４やバキュームブレーカ６５）を付設する必要も併せて生じ、このため、これらについてもコスト高の要因となっている。
【０００９】
以上の不都合は、外部集熱器が太陽熱集熱器である場合に限らず、その他の集熱器、例えばヒートポンプの凝縮器での放熱を集熱して水を熱交換加熱する場合の集熱器を外部集熱器として利用する温水装置においても同様に生じる。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、直圧式に起因する種々の不都合を解消し得る外部集熱器利用温水装置を提供することにある。具体的には、水道法の基準の適用を外し直圧式であっても大幅なコスト削減を図ることある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、水を蓄熱媒体として貯留する蓄熱槽と、集熱して水を加熱する外部集熱器とを備え、上記蓄熱槽には水を所定の給水圧に基づき入水させて上記蓄熱槽に補水するための入水回路の下流端が接続される一方、上記外部集熱器と蓄熱槽との間には上記蓄熱槽内の水を上記外部集熱器との間で強制循環させて加熱する集熱運転を行うための集熱回路が配管されてなる外部集熱器利用温水装置を対象として、以下の各請求項記載の種々の手段を採用したものである。
【００１２】
すなわち、請求項１に係る発明では、上記入水回路の途中に介装され、開閉切換えにより上記蓄熱槽への入水とその遮断との切換えを行う開閉切換弁を少なくとも含んで構成され遮断状態のときには上流側と下流側との間を縁切りする縁切り手段と、上記蓄熱槽に付設されてその蓄熱槽内の内圧を開放状態及び非開放状態に相互に切換える内圧開放手段と、上記蓄熱槽よりも集熱回路側位置において上記蓄熱槽との間を通水状態及び遮断状態に相互に切換える遮断手段とを備えることとした。そして、上記遮断手段を遮断状態に、内圧開放手段を開放状態にそれぞれ切換えた上で、縁切り手段を入水状態に切換えることにより上記入水回路による蓄熱槽への入水・補水が行われ、上記縁切り手段を遮断状態に、内圧開放手段を開放状態にそれぞれ切換えた上で、遮断手段を通水状態に切換えることにより上記集熱運転が行われ、また、上記遮断手段を遮断状態に、内圧開放手段を非開放状態にそれぞれ切換えた上で、縁切り手段を入水状態に切換えることにより上記蓄熱槽から出湯回路に出湯させる給湯運転が行われる構成とした。
【００１３】
なお、上記の「縁切り手段」としては、上記開閉切換弁が閉状態（遮断状態）のときにはその開閉切換弁と蓄熱槽との間の入水回路内を大気側と連通させて縁切りを行う一方、上記開閉切換弁が開状態（入水状態）のときには大気側と遮断して入水回路を通した蓄熱槽への入水を可能とする構成のものを用いればよい。この点については以下の各請求項において同じである。
【００１４】
請求項１によれば、縁切り手段の介装によって水道法に規定の構造・材質基準を満たす必要性を除外し得ることになり、構造・材質基準を満たす必要のある場合と比べ大幅にコスト低減化を図り得る。すなわち、外部集熱器や、集熱回路を構成する配管及び循環ポンプについて給水圧の影響を排除して耐圧性能やポンプ性能を不要とすることができる。これに伴い、特に配管を必要最低限の強度を有することを前提に柔軟な材質のものを採用し得ることになり、凍結による破損のおそれがなく、凍結防止対策として水抜きのための設備の追加も不要となる。しかも、上記の構造・材質基準が免除されるとはいえ、入水回路の上流側が停電等の発生に起因して負圧状態に万一陥ったとしても、上記の縁切り手段によってその負圧が解消され、これにより、入水回路の上流側に向けての逆流発生のおそれをも確実に解消させることが可能になる。
【００１５】
（削除）
【００１６】
そして、上記の水道法の適用除外にしてコストの大幅削減を可能としつつ、入水回路による入水・補水と、集熱回路による集熱運転と、出湯回路による給湯運転との運転切換えを共に効率よく可能とし得る。すなわち、入水回路による入水・補水をおこなうときには、遮断手段を遮断状態に、内圧開放手段を開放状態にそれぞれ切換えた上で、縁切り手段を入水状態に切換えればよく、集熱運転時には縁切り手段を遮断状態に、内圧開放手段を開放状態にそれぞれ切換えた上で、遮断手段を通水状態に切換えればよい。また、給湯運転時には、遮断手段を遮断状態に、内圧開放手段を非開放状態にそれぞれ切換えた上で、縁切り手段を入水状態に切換えればよい。これにより、出湯時には入水回路からの給水圧が蓄熱槽に作用し、この作用した給水圧に基づいて蓄熱槽内の温水を出湯回路を通して出湯させることが可能になり、出湯用に新たに加圧ポンプ等を設ける必要もない。
【００１７】
なお、上記の「内圧開放手段」としては、単純には開閉切換可能な空気抜きにより構成してもよい。あるいは、蓄熱槽の内圧を集熱器や集熱回路側に特別な強度を要求してなくも済む程度の所定の低内圧に減圧して維持し得る圧力安全弁と開閉弁との組み合わせからなる切換式の減圧手段により構成してもよい。
【００１８】
請求項２に係る発明では、上記入水回路の途中に介装されて開閉切換えにより上記蓄熱槽への入水及びその遮断の切換えを行う開閉切換弁を少なくとも含んで構成され遮断状態のときには上流側と下流側との間を縁切りする縁切り手段と、上記蓄熱槽に付設されてその蓄熱槽内の内圧を開放状態及び非開放状態に相互に切換える内圧開放手段と、上記蓄熱槽よりも集熱回路側位置において上記蓄熱槽との間を通水状態及び遮断状態に相互に切換える遮断手段と、上記蓄熱槽から出湯される出湯回路に介装され畜圧された圧力を出湯回路の下流側が開かれると放出する畜圧手段とを備えることとした。そして、上記遮断手段を遮断状態に、内圧開放手段を開放状態にそれぞれ切換えた上で、縁切り手段を入水状態に切換えることにより上記入水回路による蓄熱槽への入水・補水が行われ、上記縁切り手段を遮断状態に、内圧開放手段を開放状態にそれぞれ切換えた上で、遮断手段を通水状態に切換えることにより上記集熱運転が行われ、また、上記遮断手段を遮断状態に、内圧開放手段を非開放状態にそれぞれ切換えた上で、縁切り手段を入水状態に切換えることにより上記蓄熱槽から出湯回路に出湯させる給湯運転が行われる構成とした。
【００１９】
請求項２によれば、請求項１による上記の全ての作用に加えて、次の作用が得られることになる。すなわち、請求項１により給水圧に基づく出湯を行う場合には、開閉切換等により入水回路側からの給水圧を蓄熱槽に作用させて出湯回路への出湯を促すことになり、常に給水圧を作用させている場合と比べ給湯遅れの心配ある。これに対し、上記畜圧手段を介装させることにより、出湯回路の下流端の例えば給湯栓が開かれると、上記畜圧手段にそれまでに蓄えられた内圧により即座に出湯され、給湯初期においても勢いよく給湯させることが可能になる。そして、その後は入水回路からの給水圧の作用により出湯が継続される。
【００２０】
この請求項２の外部集熱器利用温水装置においては、上記畜圧手段の下流側位置における出湯回路内での所定の内圧低下を検知する圧力スイッチをさらに備えるようにしてもよい（請求項３）。こうすることにより、出湯回路の下流端からの給湯要求の発生（例えば給湯栓が開かれたこと）を即座に検知することが可能になる。すなわち、上記の給湯要求は例えば水流スイッチによっても検知可能ではあるが、水流スイッチではある程度の流量の水の流れが発生して初めて検知可能となり、それよりも低い流量では給湯要求の発生を精度良く検知し得ない。これに対し、圧力スイッチの場合には畜圧手段の圧力の低下を検知するため、チョロチョロという低流量であっても、精度良く検知することが可能になり、給湯運転への切換えを応答性よく実行させることが可能になる。さらに、水流スイッチによる給湯要求の検知によると給湯栓は蓄熱槽の頂部よりも低位置でないと成立しないものの、圧力スイッチによる検知を採用すれば給湯栓が蓄熱槽の頂部よりも高位置に設置されている場合であっても、給湯栓が開かれたことを検知し得ることになる。
【００２１】
また、以上の如き請求項１〜請求項３のいずれかの外部集熱器利用温水装置における縁切り手段としては、開閉切換弁と、大気開放又は大気連通の空間に配設した入水受け口とを備えた構成としてもよいが、次のような構成が好適に採用される。すなわち、上記開閉切換弁と、この開閉切換弁の下流側位置で給水圧を受けると閉弁して大気側を遮断しその給水圧の解消により開弁復帰して大気側と連通させるように切換える大気開放弁を備えて縁切り手段を構成すればよい（請求項４）。この場合には、上記開閉切換弁の入水状態と遮断状態との切換えだけで、その切換えに対応して自動的に大気側と遮断して密閉された連通状態と、大気側と連通させた縁切り状態とに切換えることが可能になる。すなわち、開閉切換弁を入水状態にすれば給水圧を受けて大気開放弁は自動的に閉弁して連通状態になり、開閉切換弁を遮断状態にすれば給水圧が解消して大気開放弁は自動的に開弁復帰して縁切り状態になる。なお、このような縁切り手段の大気開放弁としては、より具体的には、後述の実施形態において示すように、弁体と開付勢バネとを備え、上記開閉切換弁が遮断状態になれば開付勢バネにより開弁されて大気開放口と連通させる一方、上記開閉切換弁が入水状態になれば入水回路からの給水圧を受けて上記開付勢バネに抗して閉弁し上記大気開放口を遮断する構成とすればよい。
【００２２】
さらに、請求項１〜請求項４のいずれかの外部集熱利用温水装置においては、縁切り手段を構成する開閉切換弁を挟む上下流両側の入水回路を互いに連通させて上記開閉切換弁をバイパスするバイパス回路と、このバイパス回路に介装されてバイパス回路を通した入水とこの入水の遮断との切換えを手動により行う手動式開閉弁とをさらに備えるようにしてもよい（請求項５）。この場合には、縁切り手段を構成する開閉切換弁が故障して遮断状態から入水状態への切換が不能になったり、この開閉切換弁の切換えを制御する制御手段が停電等により開閉切換弁の切換制御が不能になったりした異常事態が生じた場合であっても、出湯回路を通しての給湯運転（給湯使用）が可能となる。すなわち、正常時には上記手動式開閉弁を常時閉状態にしておき、上記の如き切換不能が生じたときには、上記手動式開閉弁を手動により開作動させることにより、バイパス回路を通して蓄熱槽に対する補水並びに給水圧の伝搬を行うことが可能になり、出湯回路を通しての給湯が可能となる。水道法に基づく構造・材質基準の適用を受ける場合には、このようなバイパス回路自体の設置自体が許容されず、上記の異常事態に対処し得なかったのに対し、本発明の如く上記構造・材質基準の適用を除外し得る構成として初めて設置し得ることになり、上記の作用が得られることになる。
【００２３】
以上説明した請求項１〜請求項５のいずれかの外部集熱器利用温水装置における上記外部集熱器としては、太陽熱を集熱する太陽熱集熱器とすることもできる（請求項６）。太陽熱集熱器の場合には、水道法に基づく耐圧性能が免除されることで大幅な構造・材質の簡略化が図られ、外部集熱器利用温水装置の大幅なコスト削減が実現される。
【００２４】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１〜請求項６のいずれかの外部集熱器利用温水装置によれば、縁切り手段の介装によって外部集熱器利用温水装置を水道法に規定の構造・材質基準の適用除外とすることができ、構造・材質基準が適用される場合と比べ大幅にコスト低減化を図ることができる。すなわち、外部集熱器や、集熱回路を構成する配管及び循環ポンプについて給水圧の影響を排除して耐圧性能やポンプ性能を不要とすることができる上に、特に配管自体を必要最低限の強度を有することを前提に柔軟な材質のものを採用することができ、凍結防止対策として水抜きのための設備の追加も不要とすることができる。しかも、上記の構造・材質基準が免除されるとはいえ、入水回路の上流側が停電等の発生に起因して負圧状態に万一陥ったとしても、上記の縁切り手段によってその負圧を即座に解消して、入水回路の上流側に向けての逆流発生のおそれをも確実に解消させることができる。
【００２５】
又、水道法の適用除外にしてコストの大幅削減を実現しつつ、入水回路による入水・補水と、集熱回路による集熱運転と、出湯回路による給湯運転との運転切換えを共に効率よく行うことができるようになる。そして、給湯運転時には入水回路からの給水圧に基づいて蓄熱槽内の温水を出湯回路を通して出湯させることができ、出湯用に新たに加圧ポンプ等を設ける必要もない。
【００２６】
特に、請求項２によれば、請求項１による全ての効果に加えて、出湯回路を通しての出湯の際に、出湯回路の下流端の例えば給湯栓が開かれると畜圧手段にそれまでに蓄えられた内圧により即座に出湯され、給湯初期においても勢いよく給湯させることができる。
【００２７】
請求項３によれば、請求項２の外部集熱器利用温水装置における畜圧手段に圧力スイッチを追加することにより、出湯回路の下流端からの給湯要求の発生をたとえ低流量であっても即座に検知することができ、給湯運転への切換えを応答性よく実行させることができる。その上に、給湯栓が蓄熱槽の頂部よりも高位置に設置されている場合であっても、給湯栓が開かれたことを圧力スイッチにより確実に検知することができるようになる。
【００２８】
請求項４によれば、請求項１〜請求項３のいずれかの外部集熱器利用温水装置における縁切り手段として、開閉切換弁の入水状態と遮断状態との切換えだけで、その切換えに対応して自動的に大気側と遮断して密閉された連通状態と、大気側と連通させた縁切り状態とに切換えさせることができるようになる。
【００２９】
請求項５によれば、請求項１〜請求項４のいずれかの外部集熱利用温水装置において、バイパス回路と手動式開閉弁との追加によって、縁切り手段を構成する開閉切換弁の故障や、開閉切換弁の切換えを制御する制御手段が停電等により切換制御不能になるような異常事態が生じた場合であっても、蓄熱槽内の温水を出湯回路を通して出湯させることができ、これにより、給湯使用させることができる。
【００３０】
請求項６によれば、請求項１〜請求項５のいずれかの外部集熱器利用温水装置における外部集熱器としては太陽熱集熱器を用いた場合に、水道法に基づく耐圧性能が免除されることで大幅な構造・材質の簡略化を図ることができ、外部集熱器利用温水装置全体の大幅なコスト削減を実現させることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３２】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る外部集熱器利用温水装置示す。この第１実施形態は外部集熱器として太陽熱を集熱する太陽熱集熱器（以下、単に「集熱器」という）を採用したものである。
【００３３】
同図において、１は装置本体、２は装置本体１内に収容された蓄熱槽、７は装置本体１よりも上方であって屋根上等の屋外の太陽熱を受ける場所に設置される集熱器である。なお、集熱器７と蓄熱槽２との位置関係としては、集熱器７を上方に設置することが多いものの、本発明上、必ずしも集熱器７が蓄熱槽２よりも上方である必要はなく、燃焼器７が蓄熱槽２と同等又は蓄熱槽２よりも下方に設置されていてもよい。
【００３４】
上記蓄熱槽２は例えばステンレス鋼板により形成された密閉容器であり、この蓄熱槽２の底部には入水回路４の下流端と、集熱回路８の往き路８ａの上流端とがそれぞれ連通接続され、また、頂部には出湯回路９の上流端と、上記集熱回路８の戻り路８ｂの下流端とがそれぞれ連通接続されている。さらに、上記蓄熱槽２の頂部には、内圧開放手段１０を構成する圧力安全弁１０１と、この圧力安全弁１０１による減圧作動状態（内圧の開放状態）及びその減圧作動を非作動状態（内圧の非開放状態）に相互に切換える開閉切換弁１０２とが設置されている。上記圧力安全弁１０１は上限圧力が例えば０．１kgf／cm２程度に設定され、減圧作動状態では蓄熱槽２内を上記上限圧力以下に維持するようになっている。なお、同図中２１は蓄熱槽２のメンテナンス時に蓄熱槽２内の水又は温水を排水するためのメンテナンス用排水管であり、２２はこの排水管２１を開閉するための開閉弁であり、２３は蓄熱槽２底部の温度を検出する低温サーミスタである。
【００３５】
上記入水回路４の上流側（給水一次側）は水道管に接続され、装置本体１内の上流側から減圧弁４１と、入水流量を検出するための水量センサ４２と、開閉切換弁４３と、大気開放弁４４と、一対の逆止弁４５とが介装されている。また、上記入水回路４の上記逆止弁４５の下流側位置から水分岐管４６が分岐され、この水分岐管４６は上記出湯回路９の途中に介装された湯水混合弁９１に混合用の水を供給するようになっている。上記減圧弁４１は水道管からの元給水圧（５〜８kgf／cm２）を例えば４kgf／cm２程度の給水圧に減圧するようになっている。そして、この入水回路４からの入水により蓄熱槽２内は常に満水状態に維持されるようになっており、上記出湯回路５からの出湯（給湯使用）があればその給湯使用量の分だけ給水圧に基づき入水されるようになっている。
【００３６】
上記開閉切換弁４３と、大気開放弁４４とにより縁切り手段が構成され、大気開放弁４４は入水回路４に連通された大気開放口４４１を開閉する弁体４４２と、この弁体４４２を開弁付勢する開付勢バネ４４３とを備えて構成されている。この開付勢バネ４４３は上記給水圧を受けると縮んで弁体４４２を閉弁させ、給水圧が解消されると弾性復元力により弁体４４２を開弁復帰させるようにバネ荷重が設定されている。
【００３７】
上記出湯回路９の下流端は図示省略の瞬間式給湯器の入水側に接続され、その給湯器を介して給湯栓等に給湯されるようになっている。なお、上記出湯回路９の下流端を上記給湯栓等に直接に接続する構成を採用してもよい。従って、上記出湯回路９による給湯は、上記給湯栓等が開かれると上記蓄熱槽２内の温水が後述の如く作用する給水圧に基づき上記出湯回路９に出湯されるものである。そして、蓄熱槽２内の温水温度が高ければ上記湯水混合弁９１により水を混合して温調した後の湯を上記給湯器又は給湯栓に供給し、上記温水温度が低ければそのまま上記給湯器又は給湯栓に供給するようになっている。なお、図１中９０は圧力安全弁であり、この圧力安全弁は蓄熱槽２から出湯される出湯回路５内の内圧を所定の上限圧力（例えば５kgf／cm２程度）以下に維持するようになっている。
【００３８】
上記湯水混合弁９１から下流側にかけての出湯回路５には、逆止弁９２と、畜圧手段としてのアキュムレータ９３と、圧力スイッチ９４と、水流スイッチ９５とがそれぞれ順に介装されている。この圧力スイッチ９４は水流スイッチ９５の検知範囲よりも低流量範囲での水流発生検知を補完するものであり、出湯の際にアキュムレータ９３からの畜圧に基づく出湯流の内圧が所定量低下すればスイッチＯＮとなって僅かな低流量の流れの発生をも検知して給湯要求が発生したことを後述のコントローラ１１に出力するようになっている。
【００３９】
上記集熱回路８は蓄熱槽２内の水又は温水を集熱器３との間で循環させることにより、集熱器７で集熱した太陽熱を温水の状態で上記蓄熱槽２に蓄熱するためのものである。
【００４０】
具体的には、上記集熱回路８は往き路８ａと、この往き路８ａの下流端が下部に連通された集熱器７と、この集熱器７の上部に上流端が連通接続された戻り路８ｂとを備えたものである。上記往き路８ａには蓄熱槽２近傍位置に遮断手段としての開閉切換弁８１と、循環ポンプ８２と、逆止弁８３とが介装されている。また、上記戻り路８ｂには蓄熱槽２近傍位置に遮断手段としての逆止弁８４が介装されている。なお、図１中８５は集熱器７で加熱された後の温水温度を検出する高温サーミスタである。
【００４１】
上記の開閉切換弁４３，８１，１０２は共に電磁弁により構成され、これら開閉切換弁４３，８１，１０２や循環ポンプ８２は、装置本体１内に収容された制御手段としてのコントローラ１１によりそれぞれ切換又は作動の制御が行われるようになっており、これにより、集熱運転や給湯運転等の切換制御が行われる。上記コントローラ１１は、図２に示すように集熱運転制御部１２や給湯運転制御部１３等を備えており、所定の集熱運転指令や給湯要求の検知を受けて上記の開閉切換弁４３，８１，１０２の切換えや循環ポンプ８２の作動を制御するようになっている。
【００４２】
上記集熱運転制御部１２は、低温サーミスタ２３の検出温度に対し高温サーミスタ８５の検出温度が所定値以上に高くなると集熱運転指令を出力して集熱運転開始のための切換制御を行うようになっている。すなわち、開閉切換弁４３を遮断状態に切換えて大気開放弁４４を開弁させ、開閉切換弁１０２を減圧作動状態（開作動状態）に切換えて圧力安全弁１０１により内圧開放状態にした上で、開閉切換弁８１を連通状態に切換え、そして、循環ポンプ８２を作動させる。開閉切換弁４３が遮断状態にされるため、入水回路４からの給水圧の伝搬は遮断される上に、開閉切換弁１０２が開作動状態にされるため、蓄熱槽２内にそれまで作用していた給水圧が開放される。これにより、集熱回路８及び集熱器７に対しては比較的高圧の給水圧が作用することはない。そして、低温サーミスタ２３の検出温度が高温になって蓄熱槽２に既に十分な蓄熱が行われている場合や、太陽の日射との関係で集熱不能の場合等により、高温サーミスタ８５との温度差が上記所定値未満になると、循環ポンプ８２の作動を停止し、集熱運転を停止して集熱待機状態にする。この集熱待機状態では上記の温度差が上記所定値以上になれば再び循環ポンプ８２を作動させて集熱運転が開始され、これが繰り返される。
【００４３】
給湯運転制御部１３は、圧力スイッチ９４又は水流スイッチ９５からＯＮ信号が出力されると、下流端の給湯栓が開かれて給湯使用が開始された、つまり給湯要求が発せられたと判断して、上記の集熱運転中であればその集熱運転を強制的に停止させた後、集熱待機状態であればそのままに、給湯運転のための切換制御を行うようになっている。
【００４４】
すなわち、上記の給湯栓が開かれると即座にアキュムレータ９３に畜圧された圧力の放出に基づき下流側に向けて吐水させ、上記圧力の放出により内圧が低下したことを圧力スイッチ９４で検知すると給湯要求が発せられたと判断して切換制御を行う。集熱運転中であれば循環ポンプ８２を停止させた後、集熱待機状態であればその状態から、開閉切換弁８１及び１０２を共に閉作動切換えした上で、開閉切換弁４３を開作動切換えする。これにより、入水回路４からの給水圧が蓄熱槽２に作用する結果、蓄熱槽２内の温水が頂部から出湯回路９に出湯されて下流端の給湯栓に給湯される。そして、水流スイッチ９５からのＯＮ信号の出力がＯＦＦになれば上記給湯栓が閉じられたと判断して、上記とは逆に開閉切換弁４３を閉作動切換えして給水圧の伝搬を遮断させた上で、開閉切換弁８１，１０２を共に開作動切換えする。
【００４５】
以上によれば、集熱回路８の配管及び循環ポンプ８２や、集熱器７自体には給水圧が作用することはなく、給水圧に対抗し得る耐圧性能やポンプ能力を不要とすることができる。しかも、開閉切換弁４３及び大気開放弁４４からなる縁切り手段の介装により、水道法の適用除外にして、つまり縁切り手段よりも下流側部分を水道水ではなくて雑水扱いとして、水道法の構造・材質基準の適用を受けない装置とすることができる。これにより、上記の耐圧性能が不要であることはもとより、上記配管として例えば柔軟性のあるナイロンホースを用いることにより凍結破損のおそれを解消させて凍結防止対策としての水抜き設備を不要とすることができる。
【００４６】
また、縁切り手段を構成する開閉切換弁４３が開状態で大気開放弁４４が閉状態にされている場合であっても、入水回路４の上流側である給水一次側に停電等に起因して負圧が万一発生すると、その負圧の作用により大気開放弁４４が開弁復帰して大気開放口４４１と連通されることになる。このため、上記負圧が即座に解消され、蓄熱槽２側から給水一次側への負圧発生に起因する逆流発生を確実に阻止することができる。なお、上記開閉切換弁４３が閉状態とされている場合には、正常に閉作動していれば上記負圧が伝搬することはないし、たとえ閉作動異常が生じていてもその負圧により大気開放弁が開くため、逆流発生を確実に阻止することができる。
【００４７】
加えて、このように水道法の適用除外の装置にしたとしても、出湯回路９を通しての出湯及び給湯使用を入水回路４からの給水圧に基づき何らの動力を要することなく行うことができる。しかも、その際、給湯栓が開かれた初期段階にはアキュムレータ９３内の畜圧に基づき給湯を行い、次いで上記給水圧に基づき給湯を行うようにしているため、給湯遅れを回避して給湯栓を開いたら即座に勢いよく出湯させることができる。しかも、給湯使用の発生を水流スイッチ９５ではなくて圧力スイッチ９４により検知するようにしているため、給湯栓が蓄熱槽の頂部に設置されている場合であっても、給湯使用の発生を確実に検知することができる。
【００４８】
＜第２実施形態＞
図３は、本発明の第２実施形態に係る外部集熱器利用温水装置を示す。この第２実施形態は第１実施形態のものに、バイパス回路１４及び手動式開閉弁１５を追加した点でのみ異なり、その他の構成要素は第１実施形態のものと同様構成であるため、同一構成要素には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４９】
上記バイパス回路１４は縁切り手段を構成する開閉切換弁４３を挟む上下流両側の入水回路４を互いに連通させて上記開閉切換弁４３をバイパスするようになっている。また、上記手動式開閉弁１５は、上記バイパス回路１４に介装されて常時は閉状態に維持され、異常状態が発生すると手動により開操作されて給水一次側の水を蓄熱槽２側に入水させるようになっている。
【００５０】
ところで、上記開閉切換弁４３に故障が発生したり、停電等に起因してコントローラ１１による切換制御が不能となる異常状態が発生したりすると、使用者が給湯栓を開いてもアキュムレータ９３内の畜圧分に基づく給湯使用しかできない状態になる。
【００５１】
しかしながら、この第２実施形態の場合には、異常に気付いた使用者が手動により上記開閉弁１５を開操作することにより、給水圧を蓄熱槽２作用させることができ、給湯器等の補助熱源機への温水の供給による間接使用や、給湯栓からの給湯の直接使用を継続して得ることができるようになる。
【００５２】
ここで、図４に示すように装置本体１の出湯回路９の下流端に温水供給管９ａを連通接続させて、この温水供給管９ａにより補助熱源機としての給湯器１６の入水側に予熱給水し、予熱給水を受けて給湯器１６により加熱した湯を給湯管１７を通して給湯栓等に給湯させる場合には、上記の異常状態が発生すると、給湯器１６に対する給水（温水供給）も停止してしまうことになる。このような事態に備えて、入水回路４の上流端に連通接続した給水管４ａと、上記温水供給管９ａとの間にバイパス弁１８を介装しておくことも考えられる。しかしながら、上記の縁切り手段の下流側は給水二次側となり、給水一次側である給水管４ａと直接に接続することは水道法により禁止される。従って、上記の異常状態が発生すると、給湯器１６の使用が不能となるところ、上記の第２実施形態の如くバイパス回路１４と、手動式開閉弁１５とを外部集熱器利用温水装置の装置本体１に設けておくことで、上記異常状態が発生しても上記給湯器１６の使用の継続や、給湯栓からの給湯使用の継続を得ることができるようになる。
【００５３】
＜他の実施形態＞
なお、本発明は上記第１及び第２実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記第１及び第２実施形態では、外部集熱器として太陽熱を集熱する集熱器７を用いた例を示したが、これに限らず、外部集熱器として例えばヒートポンプの凝縮器からの放熱を集熱して熱交換加熱する集熱器を用いてもよく、この場合であっても、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態を示す模式図である。
【図２】  第１実施形態のコントローラの内容を示すブロック図である。
【図３】  第２実施形態を示す模式図である。
【図４】  第２実施形態を補助熱源機に接続した場合の模式図である。
【図５】  従来の外部集熱器利用温水装置としての太陽熱利用温水装置を示す模式図である。
【符号の説明】
２          蓄熱槽
４          入水回路
７          集熱器（外部集熱器）
８          集熱回路
９          出湯回路
１０        内圧開放手段
１４        バイパス回路
１５        手動式開閉弁
４３        開閉切換弁（縁切り手段）
４４        大気開放弁（縁切り手段）
８１        開閉切換弁（遮断手段）
８４        逆止弁（遮断手段）
９３        アキュムレータ（畜圧手段）
９４        圧力スイッチ
【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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