特許 5901920 太陽熱利用システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5901920

(24)【登録日】2016年3月18日

(45)【発行日】2016年4月13日

(54)【発明の名称】太陽熱利用システム

(51)【国際特許分類】

   F24H 1/00 20060101AFI20160331BHJP

   F24H 1/18 20060101ALI20160331BHJP

   F24D 17/00 20060101ALI20160331BHJP

【ＦＩ】

   F24H1/00 621D

   F24H1/18 301Z

   F24D17/00 S

【請求項の数】9

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2011-211452(P2011-211452)

(22)【出願日】2011年9月27日

(65)【公開番号】特開2013-72589(P2013-72589A)

(43)【公開日】2013年4月22日

【審査請求日】2014年9月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000129231

【氏名又は名称】株式会社ガスター

(74)【代理人】

【識別番号】100121599

【弁理士】

【氏名又は名称】長石 富夫

(72)【発明者】

【氏名】寺内 誠

(72)【発明者】

【氏名】内山 翼

【審査官】 渡邉 洋

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０６１６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０１４２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１８５５５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１５６２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１０６６５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公平１−４４９８３（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】 特開平５−２０３１７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｈ １／００

Ｆ２４Ｈ １／１８

Ｆ２４Ｄ ３／００

Ｆ２４Ｄ１７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入口に給水管が接続され、開閉制御される注湯弁を介して浴槽に通じた管路が出口に接続された貯湯タンクと、
太陽熱を集熱する集熱装置で得た熱で前記貯湯タンク内の水を昇温する加熱装置と、
前記集熱装置で得た熱を回収する集熱運転を制御する制御部と、
を有し、
前記集熱運転は、前記集熱装置で得た熱により前記貯湯タンク内の水を前記加熱装置で昇温する集熱動作と、前記貯湯タンク内の湯水の温度が上がって熱回収効率が低下した場合に前記貯湯タンク内の熱を浴槽の湯水へ移動させる熱退避動作とを有し、
前記制御部は、前記熱退避動作の１つとして、少なくとも前記貯湯タンク内の湯水の温度が所定温度以上であることを条件に、前記注湯弁が開いて前記貯湯タンク内の湯水が前記浴槽へ注湯される第１制御を行う
ことを特徴とする太陽熱利用システム。

【請求項2】

前記入口は前記貯湯タンクの下部に設けられ、
前記出口は前記貯湯タンクの上部に設けられ、
前記加熱装置は、前記貯湯タンクの下部の湯水を加熱し、
前記制御部は、前記貯湯タンクの下部の湯水の温度が前記所定温度以上か否かを判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の太陽熱利用システム。

【請求項3】

前記制御部は、前記貯湯タンク内の湯水の温度が前記所定温度より低い第２温度に低下したとき、前記第１制御を停止させて、該第１制御による注湯を少量ずつ間欠的に行う
ことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽熱利用システム。

【請求項4】

一端が前記浴槽に開口された浴槽水取込口に接続され他端が前記浴槽に開口された浴槽水戻し口に接続されかつポンプで浴槽水を循環させることのできる浴槽水循環経路の途中に設けられて、前記貯湯タンク内の湯を熱源として前記浴槽水循環経路内の湯水を加熱する第２加熱装置をさらに有し、
前記制御部は、前記熱退避動作の１つとして、少なくとも前記貯湯タンク内の湯水の温度が所定温度以上であって前記浴槽内の水位が前記浴槽水取込口に達していることを条件に、前記浴槽水循環経路に浴槽水が循環すると共に前記第２加熱装置が作用して前記貯湯タンク内の湯水の熱で前記浴槽水循環経路内の湯水が加熱される第２制御を行う
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の太陽熱利用システム。

【請求項5】

前記制御部は、前記浴槽内の水位が設定水位未満であることを条件に前記第１制御を行い、前記浴槽内の水位が設定水位に達している場合は前記第２制御を行う
ことを特徴とする請求項４に記載の太陽熱利用システム。

【請求項6】

前記加熱装置は、前記集熱装置と、前記貯湯タンク内の湯水を加熱するための熱交換器と、前記集熱装置と前記熱交換器との間に形成された熱媒体流体の循環経路と、前記循環経路を通じて前記集熱装置と前記熱交換器との間で熱媒体流体を循環させる循環ポンプとを有し、
前記第２加熱装置は、第１熱交換管が前記循環経路の途中に接続され、前記第１熱交換管と熱交換する第２熱交換管が前記浴槽水循環経路の途中に接続された第２熱交換器を有し、
前記循環経路を、前記集熱装置を通る通常経路と前記集熱装置を迂回する迂回経路に切り替える切替弁を備え、
前記制御部は、前記第２制御において、前記切替弁で前記循環経路を前記迂回経路に設定して前記循環ポンプを全速で作動させ、前記貯湯タンク内の湯水の温度が前記所定温度より低い第２温度に低下したとき前記第２制御を停止する
ことを特徴とする請求項４または５に記載の太陽熱利用システム。

【請求項7】

前記貯湯タンクの前記出口には、前記注湯弁を有して前記浴槽への注湯機能を備えた風呂給湯器の給水口に通じる配管が接続され、
前記制御部は、前記第１制御において、前記風呂給湯器に対して加熱なしに注湯動作を行うように指示する
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の太陽熱利用システム。

【請求項8】

前記風呂給湯器は、前記ポンプで前記浴槽内の湯水を前記浴槽水循環経路に循環させて前記浴槽の湯水を追い焚きする機能を有し、
前記制御部は、前記第２制御において、前記風呂給湯器に対して加熱なしに前記ポンプを作動させるように指示する
ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項を引用する請求項７に記載の太陽熱利用システム。

【請求項9】

前記風呂給湯器を含むことを特徴とする請求項７または８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、貯湯タンク内の水を太陽熱で加熱して出湯などに利用する太陽熱利用システムに関する。

【背景技術】

【0002】

太陽熱や発電装置などから出る排熱で貯湯タンク内の水を昇温し、給湯や風呂の注湯などに利用するシステムがある。たとえば、燃料電池式の発電装置では、発電に発電装置の冷却が必須なので、発電装置から出る排熱で貯湯タンク内の湯水を昇温することが一般に行われる。

【0003】

しかし、貯湯タンク内の湯水の温度が高くなると、発電装置の熱が貯湯タンク内の湯水へ移動し難くなり、発電装置の冷却効率が低下して発電を継続できなくなる。そこで、貯湯タンク内の湯が高温の場合に、風呂の自動湯張りが予約されていれば、予約時間の前であっても、貯湯タンク内の湯を使って浴槽へ湯張りすることで、貯湯タンク内へ給水を補充してタンク内の湯水の温度を低下させ、発電装置の冷却を可能にする給湯システムが提案されている（たとえば、特許文献１参照。）。

【0004】

また、貯湯タンクの中部の湯と底部の水とをポンプで混合して中低部の湯水の温度を平均的に低下させ、貯湯タンク上部には熱い湯が溜まるようにしたヒートポンプ給湯機が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６−０２９６５７号公報

【特許文献2】特開２００６−３４３０５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

太陽熱を集熱し、その熱で貯湯タンク内の水を昇温する太陽熱利用システムでは、貯湯タンク内の湯水の温度が上昇すると、集熱装置での太陽熱の熱回収効率が低下し、太陽熱を有効利用できなくなる。

【0007】

また、特許文献１に開示の技術では、風呂の自動湯張りが予約されていなければ対応できない。また、浴槽内に既に設定水位の湯水がある場合には注湯できないので、貯湯タンク内の湯水の温度を下げることはできない。また、一度に設定水位まで注湯するので貯湯タンク内の高温の湯が多量に使用され、湯切れし易くなる。

【0008】

本発明は、上記の問題を解決しようとするものであり、貯湯タンクにこれ以上蓄熱できなくなって太陽熱の利用効率が低下する事態の発生を抑制することのできる太陽熱利用システムを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。

【0010】

［１］入口に給水管が接続され、開閉制御される注湯弁を介して浴槽に通じた管路が出口に接続された貯湯タンクと、
太陽熱を集熱する集熱装置で得た熱で前記貯湯タンク内の水を昇温する加熱装置と、
前記集熱装置で得た熱を回収する集熱運転を制御する制御部と、
を有し、
前記集熱運転は、前記集熱装置で得た熱により前記貯湯タンク内の水を前記加熱装置で昇温する集熱動作と、前記貯湯タンク内の湯水の温度が上がって熱回収効率が低下した場合に前記貯湯タンク内の熱を浴槽の湯水へ移動させる熱退避動作とを有し、
前記制御部は、前記熱退避動作の１つとして、少なくとも前記貯湯タンク内の湯水の温度が所定温度以上であることを条件に、前記注湯弁が開いて前記貯湯タンク内の湯水が前記浴槽へ注湯される第１制御を行う
ことを特徴とする太陽熱利用システム。

【0011】

上記発明では、貯湯タンク内の湯水の温度が所定温度以上になって、太陽熱の熱回収効率（利用効率）が低下したことを条件に、注湯弁が開いて貯湯タンク内の湯水が浴槽へ注湯される第１制御を行う。該注湯により貯湯タンクの出口から湯水が出ると、その分、入口から給水が補充され、貯湯タンク内の湯水の温度が低下して熱回収効率が回復する。なお、第１制御の実行開始条件としてさらに他の要件、たとえば、風呂の自動湯張りが予約されている、浴槽水位が設定水位以下であるなど、を加えてもよい。

【0012】

［２］前記入口は前記貯湯タンクの下部に設けられ、
前記出口は前記貯湯タンクの上部に設けられ、
前記加熱装置は、前記貯湯タンクの下部の湯水を加熱し、
前記制御部は、前記貯湯タンクの下部の湯水の温度が前記所定温度以上か否かを判定する
ことを特徴とする［１］に記載の太陽熱利用システム。

【0013】

上記発明では、加熱装置は貯湯タンクの下部の湯水を加熱し、制御部は貯湯タンク下部の水温に基づいて熱回収効率の低下を判断する。また、貯湯タンクの下部から給水され、上部の出口から湯水が出る。この構成において第１制御で注湯すると、貯湯タンク下部に設けられた加熱装置の周囲の水温は低下するが、湯水の出口のある貯湯タンク上部には熱い湯が確保されるので、次の出湯に備えることができる。

【0014】

［３］前記制御部は、前記貯湯タンク内の湯水の温度が前記所定温度より低い第２温度に低下したとき、前記第１制御を停止させて、該第１制御による注湯を少量ずつ間欠的に行う
ことを特徴とする［１］または［２］に記載の太陽熱利用システム。

【0015】

上記発明では、貯湯タンク内の湯水の温度が第１温度になると第１制御（注湯）が開始され、第２温度まで下がると第１制御が停止される。すなわち、第１制御による注湯は、少しずつ間欠的に行われる。

【0016】

［４］一端が前記浴槽に開口された浴槽水取込口に接続され他端が前記浴槽に開口された浴槽水戻し口に接続されかつポンプで浴槽水を循環させることのできる浴槽水循環経路の途中に設けられて、前記貯湯タンク内の湯を熱源として前記浴槽水循環経路内の湯水を加熱する第２加熱装置をさらに有し、
前記制御部は、前記熱退避動作の１つとして、少なくとも前記貯湯タンク内の湯水の温度が所定温度以上であって前記浴槽内の水位が前記浴槽水取込口に達していることを条件に、前記浴槽水循環経路に浴槽水が循環すると共に前記第２加熱装置が作用して前記貯湯タンク内の湯水の熱で前記浴槽水循環経路内の湯水が加熱される第２制御を行う
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の太陽熱利用システム。

【0017】

上記発明では、少なくとも貯湯タンク内の湯水の温度が所定温度以上であって浴槽の水位が浴槽水取込口に達していることを条件に、貯湯タンク内の湯水を熱源とする第２加熱装置によって浴槽内の湯水を加熱する第２制御を行う。第２制御では、貯湯タンク内の湯水の熱が浴槽水へ移動して貯湯タンク内の湯水の温度が下がる。なお、第２制御の実行開始条件としてさらに他の要件、たとえば、風呂の自動湯張りが予約されている、浴槽水位が設定水位に達している、浴槽水温度が設定温度以下であるなど、を加えてもよい。

【0018】

［５］前記制御部は、前記浴槽内の水位が設定水位未満であることを条件に前記第１制御を行い、前記浴槽内の水位が設定水位に達している場合は前記第２制御を行う
ことを特徴とする［４］に記載の太陽熱利用システム。

【0019】

上記発明では、浴槽の水位が設定水位未満ならば、貯湯タンクの湯水を注湯する第１制御を行い、浴槽の水位が既に設定水位に達しているときは、貯湯タンク内の湯水を熱源とする第２加熱装置によって浴槽内の湯水を加熱する第２制御を行う。

【0020】

［６］前記加熱装置は、前記集熱装置と、前記貯湯タンク内の湯水を加熱するための熱交換器と、前記集熱装置と前記熱交換器との間に形成された熱媒体流体の循環経路と、前記循環経路を通じて前記集熱装置と前記熱交換器との間で熱媒体流体を循環させる循環ポンプとを有し、
前記第２加熱装置は、第１熱交換管が前記循環経路の途中に接続され、前記第１熱交換管と熱交換する第２熱交換管が前記浴槽水循環経路の途中に接続された第２熱交換器を有し、
前記循環経路を、前記集熱装置を通る通常経路と前記集熱装置を迂回する迂回経路に切り替える切替弁を備え、
前記制御部は、前記第２制御において、前記切替弁で前記循環経路を前記迂回経路に設定して前記循環ポンプを全速で作動させ、前記貯湯タンク内の湯水の温度が前記所定温度より低い第２温度に低下したとき前記第２制御を停止する
ことを特徴とする［４］または［５］に記載の太陽熱利用システム。

【0021】

［７］前記貯湯タンクの前記出口には、前記注湯弁を有して前記浴槽への注湯機能を備えた風呂給湯器の給水口に通じる配管が接続され、
前記制御部は、前記第１制御において、前記風呂給湯器に対して加熱なしに注湯動作を行うように指示する
ことを特徴とする［１］乃至［６］のいずれか１項に記載の太陽熱利用システム。

【0022】

上記発明では、浴槽への注湯動作が可能な風呂給湯器が後段に接続される。制御部は、第１制御において、該風呂給湯器に対して、加熱せずに浴槽へ注湯するよう指示する。

【0023】

［８］前記風呂給湯器は、前記ポンプで前記浴槽内の湯水を前記浴槽水循環経路に循環させて前記浴槽の湯水を追い焚きする機能を有し、
前記制御部は、前記第２制御において、前記風呂給湯器に対して加熱なしに前記ポンプを作動させるように指示する
ことを特徴とする［４］乃至［６］のいずれか１項を引用する［７］に記載の太陽熱利用システム。

【0024】

上記発明では、風呂の追い焚き機能を有する風呂給湯器が後段に、接続される。制御部は、第２制御において、該風呂給湯器に対し、加熱せずに追い焚き用のポンプを作動させるように指示する。これにより、第２加熱装置を経由する浴槽水循環経路に浴槽水が循環し、浴槽水が加熱される。

【0025】

［８］前記風呂給湯器を含むことを特徴とする［７］または［８］に記載の太陽熱利用システム。

【発明の効果】

【0026】

本発明に係る太陽熱利用システムによれば、貯湯タンクにこれ以上蓄熱できなくなる事態の発生が抑制され、太陽熱の利用率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の太陽熱利用システムを含む給湯システムの概略構成を示す説明図である。

【図2】風呂給湯器の概略構成を示す説明図である。

【図3】給湯運転における湯水の経路を示す説明図である。

【図4】集熱動作における熱媒体の循環経路を示す説明図である。

【図5】第１熱退避動作における湯水の経路を示す説明図である。

【図6】第２熱退避動作における湯水および熱媒体の循環経路を示す説明図である。

【図7】集熱運転中の制御を示す流れ図である。

【図8】集熱動作と第２熱退避動作とを並行に行う場合の熱媒体および浴槽水の経路を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

【0029】

図１は、本発明の太陽熱利用システム（以下、貯湯システムとする）を含む給湯システム１０の構成を示している。給湯システム１０は、貯湯システム１１と、風呂給湯器１２とを有する。

【0030】

貯湯システム１１は、太陽光を利用して加熱した湯を蓄える貯湯タンク１４を備えており、該貯湯タンク１４からの湯水に給水を混合したものを風呂給湯器１２の給水口へ供給する。風呂給湯器１２は、貯湯システム１１から供給される湯水を必要に応じて設定温度に加熱して給湯配管１３へ出湯する機能を果たす。貯湯システム１１は、太陽光を利用して加熱した湯を優先的に利用することで風呂給湯器１２による加熱（以下、「追い加熱」とする。）を少なく抑えて、省エネルギでの給湯を可能にする。

【0031】

貯湯システム１１の詳細構成を説明する。貯湯タンク１４は、中空略円柱状のタンクであり、底部と天井部のそれぞれに配管接続口が設けてある。底部の配管接続口（入口）には給水管１５の終端が接続されている。天井部の配管接続口（出口）には接続配管１６の一端が接続され、この接続配管１６の他端は風呂給湯器１２の給水口に接続されている。

【0032】

接続配管１６の途中には、貯湯タンク１４からの湯と給水とを混合する混合弁１７が設けてある。ここでは、混合弁１７は、第１バルブ１７ａと第２バルブ１７ｂの２つで構成される。第１バルブ１７ａは接続配管１６に介挿されている。第２バルブ１７ｂは、給水管１５の途中から分岐して第１バルブ１７ａの風呂給湯器１２側で接続配管１６に合流する分岐給水管１５ａの途中に介挿されている。第１バルブ１７ａと第２バルブ１７ｂは開度（通水量）をそれぞれ０％から１００％まで調整可能な水量調整弁である。第１バルブ１７ａと第２バルブ１７ｂの開度により、貯湯タンク１４からの湯と給水との混合比が調整される。

【0033】

貯湯タンク１４は、たとえば、容量１００リットルを有し、底から２０リットルの水位の箇所に、その箇所の水温を検出する第１温度センサ４１が、底から４０リットルの水位の箇所に、その箇所の水温を検出する第２温度センサ４２が、底から６０リットルの水位の箇所に、その箇所の水温を検出する第３温度センサ４３が、底から８０リットルの水位の箇所に、その箇所の水温を検出する第４温度センサ４４がそれぞれ設けてある。

【0034】

また、貯湯タンク１４の天井部の配管接続口の近傍の接続配管１６には、貯湯タンク１４から出てくる湯水の温度を検出するタンク出湯温度センサ４６が設けてある。給水管１５の途中には給水温度を検出する給水温度センサ４７が設けてある。さらに混合弁１７の出側（風呂給湯器１２側）の接続配管１６には、水量センサ４８が、さらにその下流側（風呂給湯器１２側）には、混合弁１７で混合後の湯水の温度を検出する混合温度センサ４９が設けてある。

【0035】

貯湯タンク１４内の下部には、熱媒体循環経路２２の一部をなす熱交換用配管１８が挿通されている。熱媒体循環経路２２は、この熱交換用配管１８と、シスターン１９と、水-水熱交換器２０と、太陽熱の集熱装置２１とを経由して熱媒体（ここでは、水）を循環させる経路である。

【0036】

詳細には、熱媒体循環経路２２は、熱交換用配管１８の出側からシスターン１９の入り側へ至る第１熱媒配管２２ａと、シスターン１９の出側から水-水熱交換器２０の入り側に至る第２熱媒配管２２ｂと、水-水熱交換器２０の出側から集熱装置２１の入り側に至る第３熱媒配管２２ｃと、集熱装置２１の出側から熱交換用配管１８の入り側へ至る第４熱媒配管２２ｄとからなる。図中、集熱装置２１は、貯湯システム１１の構成要素であるが、外付け機器としてもよい。

【0037】

シスターン１９は、熱媒体循環経路２２を循環する熱媒体を蓄えるためのタンクである。また、シスターン１９は大気圧に開放されたタンクであり、熱媒体循環経路２２に混入した空気を抜くと共に、熱媒体の膨張・収縮による体積変動を吸収する。熱媒体の流出口はシスターン１９の底部にあり、熱交換用配管１８からの熱媒体の流入口は、流出口よりある程度上方に設けてある。大気開放用の開口１９ｂは、シスターン１９の上部（想定する最高水位より上）に設けてあり、この大気開放用の開口１９ｂの外側には下方へ延びて終端が開放されたチューブ１９ｃが接続されている。また、シスターン１９は内部の水位を検出する水位センサ１９ａを備えている。本例の水位センサ１９ａは低水位検出用電極、高水位検出用電極および共通電極で構成される。

【0038】

水-水熱交換器２０は２つの管路を所定の長さに渡って密に接触させたものであり、高温側の管路から低温側の管路へ熱を移動させる役割を果たす。水-水熱交換器２０の一方の管路（図中は内側管路（第１熱交換管）２０ａ）は、熱媒体循環経路２２の途中に介挿されて接続されている。

【0039】

水-水熱交換器２０の内側管路２０ａの出側から集熱装置２１の入り側に至る第３熱媒配管２２ｃの途中には、循環ポンプ２４が設けてある。循環ポンプ２４は、第３熱媒配管２２ｃ内の熱媒体を集熱装置２１側へ送出する。この循環ポンプ２４の下流側の第３熱媒配管２２ｃには、切替弁２５が介挿されている。切替弁２５の第１接続口２５ａには、循環ポンプ２４側からの第３熱媒配管２２ｃが接続され、切替弁２５の第２接続口２５ｂには集熱装置２１側へ至る第３熱媒配管２２ｃが接続されている。切替弁２５の第３接続口２５ｃには連結管２６の一端が接続されており、連結管２６の他端は、集熱装置２１から熱交換用配管１８の入り側へ至る第４熱媒配管２２ｄの途中に合流して接続されている。

【0040】

切替弁２５は、第１接続口２５ａと第２接続口２５ｂとを連通させ第３接続口２５ｃを閉鎖した第１状態と、第１接続口２５ａと第３接続口２５ｃとを連通させ第２接続口２５ｂを閉鎖した第２状態とに切り替わる。

【0041】

貯湯タンク１４など貯湯システム１１の本体は地上に設置され、集熱装置２１は貯湯システム１１の本体より上方の屋根上などに設置される。第３熱媒配管２２ｃのうち貯湯システム１１の本体側の接続部２７ａから集熱装置２１へ向かう部分の連絡配管および集熱装置２１から貯湯システム１１の本体側の接続部２７ｂへ戻る部分の連絡配管には架橋ポリエチレン管を使用している。架橋ポリエチレン管の耐熱温度は、水圧、設定耐用年数によるが、９０℃〜９５℃である。

【0042】

集熱装置２１には、集熱装置２１内の湯水の温度を検出する高温センサ５１が設けてある。また、連結管２６の合流接続箇所より熱交換用配管１８側の第４熱媒配管２２ｄの途中には、その箇所を通る熱媒体の温度を検出する熱媒温度センサ５２が設けてある。

【0043】

風呂給湯器１２は、給水口に接続された接続配管１６を通じて貯湯システム１１から供給される湯水を設定温度に加熱して給湯配管１３へ出湯するほか、給水口から供給される湯水を風呂の設定温度等に加熱して浴槽３へ注湯する湯張り機能（注湯機能）および、浴槽３内の湯水を追い焚きする追い焚き機能を備えている。

【0044】

追い焚き時に湯水を循環させる追い焚き循環経路は、浴槽３から湯水を風呂給湯器１２へ取り込むための風呂戻り管３２と、風呂給湯器１２内の熱交換器を通る配管と、熱交換器を経て昇温された湯水を浴槽３へ送り出す風呂往き管３１などで構成される。風呂往き管３１は、途中で水-水熱交換器２０の他方の管路（外側管路（第２熱交換管）２０ｂ）を経由して浴槽３へ至る。

【0045】

風呂給湯器１２と水-水熱交換器２０との間には、浴槽３から取り込んだ湯水の温度を検出するための風呂温度センサ５３が設けてある。

【0046】

このほか、タンク出湯温度センサ４６と混合弁１７（第１バルブ１７ａ）との間の接続配管１６には、接続配管１６の閉鎖・開通を切り替える出湯禁止電磁弁５４が設けてある。また、出湯禁止電磁弁５４とタンク出湯温度センサ４６との間で接続配管１６から分岐した２つの分岐配管が設けてあり、その一方の先端には排水電磁弁５５が、他方の分岐配管の先端には圧力逃がし弁５６が設けてある。また、給水管１５には、水フィルタ、減圧弁、逆止弁などが介挿されている。

【0047】

貯湯システム１１は、当該貯湯システム１１の動作を統括制御する制御ユニット６０を備えている。制御ユニット６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、該ＣＰＵが実行するプログラムや固定データなどが記憶されたフラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＣＰＵがプログラムを実行する際に各種情報を一時記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、各種の信号を入出力するＩ／Ｆ部などを主要部とする回路で構成されている。制御ユニット６０には、貯湯システム１１の各種センサからの検出信号が入力されている。また制御ユニット６０から各弁、循環ポンプ２４などの制御対象へ制御信号が出力される。

【0048】

貯湯システム１１の制御ユニット６０は、貯湯システム１１と風呂給湯器１２との共通のリモコン（以下、共通リモコンとする）から必要な情報の授受を行い、風呂給湯器１２の制御基盤７０も共通リモコンから必要な情報の授受を行う。ここでは、制御ユニット６０は、共通リモコンで設定されている設定温度の情報や、風呂給湯器１２に追い焚き動作を指示しているか否かを示す情報などを共通リモコンから取得する。また、燃焼禁止・許可を指示する信号、バーナ７３を燃焼させずに風呂循環ポンプ８５（図２参照）を駆動させる信号（風呂ポンプ駆動信号）を制御ユニット６０から共通リモコンに、風呂給湯器１２のメンテナンス時に用いる信号等を用いて送信する。これらの信号が示す情報を風呂給湯器１２の制御基盤７０は上述の共通リモコンから受信する。

【0049】

図２は、風呂給湯器１２の概略構成を示している。風呂給湯器１２は、入り側に入水管７１が出側に給湯配管１３がそれぞれ接続された給湯用水管７２ａと、出側に風呂往き管３１が入り側に風呂戻り管３２がそれぞれ接続された追い焚き用水管７２ｂとを備えた一缶二水路型の熱交換器７２を備えている。入水管７１の始端は貯湯システム１１側からの接続配管１６が接続される給水口となっている。

【0050】

熱交換器７２は下方に配置されたバーナ７３からの熱を受熱するための多数のフィン７２ｃを備えている。バーナ７３にはガス供給管７４が接続されている。ガス供給管７４の途中には、ガスの供給／遮断を切り替えるガス弁７５や供給ガス量を調整する比例弁７６などが設けてある。

【0051】

給湯配管１３と風呂戻り管３２とは、連結管７７によって接続されており、該連結管７７の途中には、連結管７７の閉鎖／開通を切り替える注湯電磁弁７８が設けてある。また、連結管７７の接続箇所より上流側の給湯配管１３の途中には、閉鎖状態から全開状態まで開度を調整可能な水量サーボ７９が出湯水量を調整するために設けてある。水量サーボ７９の下流側には、出湯温度を検出する出湯温度センサ８０が設けてある。

【0052】

さらに、入水管７１から分岐し、水量サーボ７９より給湯用水管７２ａ側の所定箇所で給湯配管１３に合流・接続されたバイパス管８１を備え、このバイパス管８１の途中に、閉鎖から全開まで開度を調整可能なバイパス調整弁８２を備えている。このバイパス管８１とバイパス調整弁８２により、給湯用水管７２ａで設定温度より高い温度の湯が作られても入水管７１より送り込まれた水と交ぜて設定温度の湯を作り出すようになっている。このために、給湯用水管７２ａ出口温度を測定する給湯水管出口温度センサ９１が設けられている。

【0053】

そして、給湯水管出口温度センサ９１と後述の入水温度を参照しながら共通リモコンに設定された出湯温度と出湯温度センサ８０の測定値とが一致するようにバイパス調整弁８２が調整される。また、バイパス管８１の分岐箇所より上流側の入水管７１には、入水管７１内の水の流量を検出する流量センサ８３および入水温度を検知する入水温度センサ８４が設けてある。なお演算で入水温度を推定するようにした器具にあっては入水温度センサ８４を設けない場合もある。

【0054】

風呂戻り管３２の途中には、浴槽３内の湯水を、追い焚き循環経路（風呂戻り管３２、追い焚き用水管７２ｂ、風呂往き管３１）を通じて循環させるための風呂循環ポンプ８５が設けてある。風呂戻り管３２に設けた流水スイッチ８６は、風呂循環ポンプ８５を作動させたとき、追い焚き循環経路に実際に水が循環しているか否かを検出する。

【0055】

このほか、風呂往き管３１および風呂戻り管３２には、それぞれ管内の温度を検出する風呂往き温度センサ８７、風呂戻り温度センサ８８が設けてある。

【0056】

制御基盤７０は、ＣＰＵと、該ＣＰＵが実行するプログラムや固定データなどが記憶されたフラッシュＲＯＭと、ＣＰＵがプログラムを実行する際に各種情報を一時記憶するＲＡＭなどを主要部とする回路で構成されている。制御基盤７０には、風呂給湯器１２が有する各種センサ、弁、風呂循環ポンプ８５などが接続されている。

【0057】

さらに、制御基盤７０には、配線を介して操作パネル(共通リモコン)８９が接続されている。操作パネル８９は、給湯の設定温度や風呂の設定温度の指定、湯張り動作や追い焚き動作の開始・終了指示、電源のオン／オフなど各種の操作をユーザから受けるスイッチ類、および動作状態や設定温度などを表示する表示部などで構成される。また、操作パネル８９は時間を計時する時計部８９ａを備えている。時計部８９ａが計時する時刻は、操作パネル８９の表示部に表示される。また、時計部８９ａが計時する時刻情報は貯湯システム１１の制御ユニット６０へ通知される。

【0058】

風呂給湯器１２の制御基盤７０は、給湯配管１３から出湯する給湯動作では、操作パネル８９でユーザが設定した給湯設定温度の湯が出湯されるようにバーナ７３の燃焼量やバイパス調整弁８２の開度などを制御する。

【0059】

浴槽３へ注湯する湯張り動作では、制御基盤７０は、バーナ７３を燃焼させた状態で注湯電磁弁７８および水量サーボ７９を開くことにより、熱交換器７２の給湯用水管７２ａを通じて加熱した湯を、給湯配管１３から連結管７７へ送り出し、風呂戻り管３２および風呂往き管３１の双方を通じて浴槽３へ流し込む。この際、制御基盤７０は、操作パネル８９でユーザが設定した風呂設定温度の湯が注湯されるようにバーナ７３の燃焼量やバイパス調整弁８２の開度などを制御する。さらに浴槽３内の水位が設定水位に達すると注湯動作を停止して、追い焚き動作を行う。

【0060】

追い焚き動作では、注湯電磁弁７８を閉鎖し、風呂循環ポンプ８５を作動させた状態でバーナ７３を燃焼させる。これにより浴槽３内の湯水が風呂戻り管３２を通じて風呂給湯器１２内に取り込まれて加熱され、過熱後の湯水が風呂往き管３１を通じて浴槽３へ送り出される。

【0061】

なお、風呂給湯器１２は、貯湯システム１１からの指示により、バーナ７３を燃焼させずに注湯動作（燃焼なしの注湯動作）を行うことができる。また、貯湯システム１１からの指示により、バーナ７３を燃焼させずに風呂循環ポンプ８５を作動させる動作（燃焼なしの追い焚き動作）も実行可能に構成されている。

【0062】

風呂給湯器１２のバーナ７３は所定の最低加熱量（最低号数）以下では燃焼させることができない。そのため、風呂給湯器１２の制御基盤７０は、設定温度の湯を出すために必要な加熱量が最低加熱量より少ない場合は、バーナ７３を燃焼オフしたままの状態に制御する。必要な加熱量は、設定温度と入水温度センサ８４で検出される入水温度との温度差、流量センサ８３で検出される流量、熱効率などに基づいて算出する。

【0063】

次に、貯湯システム１１の各種動作について説明する。

【0064】

＜給湯運転＞
図３は、給湯運転の概略動作を示している。図３では、給湯運転において湯水が流れる経路を太線で示してある。また各部において湯水が流れる方向を矢印で示してある。給湯運転では、貯湯タンク１４からの湯水と分岐給水管１５ａからの給水とが混合弁１７で混合されて風呂給湯器１２の給水口(入水管７１)へ供給される。風呂給湯器１２は供給された水を必要に応じて加熱して給湯配管１３へ出湯する。

【0065】

すなわち、貯湯タンク１４に設定温度より第１温度（途中の温度低下分を考慮したマージン温度、たとえば、２℃）以上高い温度の湯水が所定量以上存在する場合（湯有り）は、設定温度＋第１温度の湯水が混合弁１７の出側から風呂給湯器１２へ送り出されるように混合弁１７の混合比を制御する。この場合、風呂給湯器１２は自装置での燃焼は不要と判断し、貯湯システム１１側から供給された湯水を加熱せずに給湯配管１３へ出湯する。たとえば、貯湯タンク１４に設けた第３温度センサ４３が（設定温度＋所定温度）以上の温度を検出している場合に上記動作を行う。

【0066】

一方、貯湯タンク１４に設定温度より第１温度（途中の温度低下分を考慮したマージン温度）以上高い温度の湯水が所定量以上存在しない場合（湯切れ）は、風呂給湯器１２での追い加熱が行われて設定温度の湯が出湯されるように、設定温度より第２温度以上低い温度の湯水が混合弁１７の出側から風呂給湯器１２へ送り出されるように混合弁１７の混合比を制御する。設定温度−第２温度以下の温度の湯水が供給された場合、風呂給湯器１２は必ずバーナ７３を燃焼させる。

【0067】

たとえば、貯湯タンク１４内の湯水の温度が設定温度より第２温度以上低い場合は、混合弁１７で分岐給水管１５ａからの給水を混ぜずに貯湯タンク１４内の湯水をそのまま風呂給湯器１２へ送る。貯湯タンク１４内の湯水が設定温度＋第２温度より高いが、設定温度＋第１温度より低い場合には、貯湯タンク１４からの湯水に分岐給水管１５ａからの給水を混合弁１７で混合し、設定温度−第２温度以下まで温度を下げた湯水を風呂給湯器１２へ送る。これより、風呂給湯器１２で追い加熱が行われる。また、追い加熱が行われても出湯温度が設定温度を超えることはない。

【0068】

なお、給湯運転では、出湯温度を設定温度に安定化させるための各種の制御をさらに加えてもよい。たとえば、風呂給湯器１２の熱交換器７２が冷えた状態（所謂、コールドスタート）の場合は、貯湯タンク１４に（設定温度＋第１温度）以上の温度の湯水が所定量以上存在する場合であっても、風呂給湯器１２で追い加熱が行われるように、混合弁１７の出側から風呂給湯器１２へ送り出す湯水の温度を（設定温度−第２温度）以下に制御するコールドスタート対策を加える。すなわち、追い加熱なしでは、冷えた熱交換器７２に熱を奪われて、その分、出湯温度が低下する。また、冷えた熱交換器７２は、該熱交換器７２を通る湯水によって徐々に昇温されるので、なかなか出湯温度が上昇せず、設定温度の湯水が出るまでに長い時間を要するが、上記のコールドスタート対策により、当初から設定温度の湯を出湯することが可能になる。

【0069】

＜集熱運転＞
集熱運転は集熱装置２１で太陽光から得た熱を利用して貯湯タンク１４内の水を加熱する動作である。集熱運転は、集熱装置２１の高温センサ５１の検出温度が貯湯タンク１４内の水温より一定温度以上高いなどの運転条件を満たす場合に行われる。

【0070】

集熱運転は、集熱装置２１で太陽光から得た熱を利用して貯湯タンク１４内の水を加熱する集熱動作と、貯湯タンク１４内の湯水の温度が上がって熱回収効率が低下した場合に、貯湯タンク１４内の湯水の熱を浴槽３の湯水へ移動させる熱退避動作とで構成される。熱退避動作には、貯湯タンク１４の湯水を浴槽３へ注湯する第１熱退避動作と、貯湯タンク１４の熱を水-水熱交換器２０を通じて浴槽水へ移動させる第２熱退避動作とがある。

【0071】

図４は、貯湯システム１１が行う集熱動作の概略を示している。貯湯タンク１４は、底部の配管接続口（入口）に接続された給水管１５から給水の供給を受けて、通常は満水の状態にある。集熱動作時、制御ユニット６０は、切替弁２５を第１接続口２５ａと第２接続口２５ｂとが連通し第３接続口２５ｃを閉鎖した状態に設定した上で、循環ポンプ２４を駆動する。

【0072】

図４では、集熱動作において熱媒体（水）が循環する経路を太線で示してある。また各部において熱媒体が流れる方向を矢印で示してある。詳細には、シスターン１９内の熱媒体は、循環ポンプ２４の作用により、第３熱媒配管２２ｃ等を通じて集熱装置２１に向かって流れ、集熱装置２１を通る際に加熱されて昇温し、第４熱媒配管２２ｄから貯湯タンク１４内の熱交換用配管１８を経てシスターン１９へ戻るように循環する。熱交換用配管１８を通る熱媒体の温度より貯湯タンク１４内の熱交換用配管１８の周囲の水温が低い場合、熱交換用配管１８にて熱媒体の熱が貯湯タンク１４内の水へ移動して貯湯タンク１４内の水が加熱される。

【0073】

熱交換用配管１８は貯湯タンク１４の下部にある。また、貯湯タンク１４の底部から給水が供給され、貯湯タンク１４の天井部の配管接続口（出口）から接続配管１６へ湯水が流出するので、貯湯タンク１４内の水温は底部が低く天井部ほど高い温度勾配になっている。

【0074】

貯湯タンク１４の湯水が出湯などに使用されない状態で集熱運転が長く継続すると、貯湯タンク１４下部の熱交換用配管１８の周辺の水温が上昇し、熱交換用配管１８内を流れる熱媒体と熱交換用配管１８の周囲の水との温度差が少なくなり、熱交換用配管１８による貯湯タンク１４内の湯水の加熱効率が低下する。言い換えると、熱交換用配管１８を通る際に熱媒体の温度があまり下がらなくなるので、シスターン１９を介して集熱装置２１に送り出される熱媒体の温度も比較的高くなり、集熱装置２１での太陽熱の熱回収効率（太陽熱の利用効率）が低下する。

【0075】

そこで、貯湯システム１１は、浴槽３の水位が設定水位未満などの条件を満たして浴槽３への注湯が可能ならば、貯湯タンク１４内の湯水を浴槽３に注湯する第１熱退避動作を行う。また、浴槽３に設定水位の湯水が有ってこれ以上注湯できない場合は、貯湯タンク１４の湯水の熱を水-水熱交換器２０を介して浴槽水へ移動させる第２熱退避動作を行うようになっている。

【0076】

＜第１熱退避動作＞
図５は、第１熱退避動作において湯水が流れる経路を太線で示してある。第１熱退避動作は前述の集熱動作と並行に行われる、もしくは、第１熱退避動作中の集熱動作は停止される。第１熱退避動作では、貯湯システム１１の制御ユニット６０は風呂給湯器１２に対してバーナ７３の燃焼（加熱動作）を停止させた状態で注湯電磁弁７８を開くように、すなわち、燃焼なしの注湯動作を指示する。

【0077】

注湯電磁弁７８が開くと、貯湯タンク１４の上部の湯水が接続配管１６、混合弁１７を通じて風呂給湯器１２に供給される。この湯水の一部は風呂給湯器１２内の熱交換器７２を経て、残りの湯水はバイパス管８１を経てそれぞれ連結管７７に至り、注湯電磁弁７８を経た後、風呂往き管３１と風呂戻り管３２の２つの経路に分かれて浴槽３へ注湯される。

【0078】

第１熱退避動作では、浴槽３に注湯される湯の温度が風呂の設定温度になるように、混合弁１７の混合比を設定する。ここでは、接続配管１６や熱交換器７２を通る際の温度低下を考慮して、混合弁１７の出側の温度が風呂の設定温度＋２℃になるように混合弁１７の混合比を制御する。

【0079】

貯湯タンク１４の上部の湯水が注湯に使用されると、これに伴って貯湯タンク１４の下部に給水管１５から冷たい給水が補充されて、熱交換用配管１８の周囲の水温が低下する。これにより、集熱動作における太陽熱の熱回収効率（太陽熱の利用効率）が向上し回復する。

【0080】

第１熱退避動作は、集熱動作での太陽熱の熱回収効率が回復したら終了する。そして、再び太陽熱の熱回収効率が低下したら第１熱退避動作を開始する。したがって、第１熱退避動作による浴槽３への注湯は、少しずつ間欠的に行われる。このように、第１熱退避動作による浴槽３への注湯を少しずつ間欠的に行うので、貯湯タンク１４の上部に十分な量の熱い湯が溜まっている状態を維持でき、使用者による次の出湯要求に対応することができる。

【0081】

＜第２熱退避動作＞
図６は、第２熱退避動作における熱媒体の循環経路および浴槽水の循環経路を示している。図６では、第２熱退避動作において熱媒体（水）が循環する経路を太線で、浴槽水の循環経路を太破線で示してある。さらに各部において熱媒体が流れる方向および浴槽水の流れる方向をそれぞれ矢印で示してある。

【0082】

第２熱退避動作では、制御ユニット６０は、切替弁２５を第１接続口２５ａと第３接続口２５ｃとが連通し第２接続口２５ｂを閉鎖した状態に設定した上で、循環ポンプ２４を駆動する。これにより、熱媒体は、集熱装置２１を迂回し、水-水熱交換器２０と貯湯タンク１４とを通る迂回循環経路を循環する。また、風呂給湯器１２に対して燃焼（加熱動作）を停止させた状態で風呂循環ポンプ８５を駆動するように指示（燃焼なしの追い焚き動作を指示）する。これにより、水-水熱交換器２０の外側管路２０ｂを経由する追い焚き循環経路を通じて浴槽水が循環する。

【0083】

第２熱退避動作は、浴槽３に所定量（所定水位）以上の湯水が存在すること、浴槽３内の湯水の温度が設定温度以下であることなどが稼動条件になっている。第２熱退避動作では、水-水熱交換器２０において、内側管路２０ａを通って循環する熱媒体から外側管路２０ｂを通って循環する浴槽水へ熱が移動し、熱交換用配管１８にて貯湯タンク１４内の湯水の熱が熱媒体に移動する。すなわち、熱媒体を媒体して、貯湯タンク１４下部の湯水の熱が浴槽水に移動し、浴槽水は昇温し、貯湯タンク１４下部の湯水は温度低下する。

【0084】

第２熱退避動作では、熱媒体の循環経路を、集熱装置２１を迂回する迂回循環経路に切り替えた上で、熱媒体の循環ポンプ２４を全速で作動させる。また、浴槽水を循環させる風呂給湯器１２の風呂循環ポンプ８５が速度可変の場合は、風呂循環ポンプ８５も全速で作動させる。

【0085】

シスターン１９が大気開放型なので、集熱装置２１を迂回させて熱媒体の循環経路を短くすると、循環経路における圧損が少なくなり、循環ポンプ２４による熱媒体の搬送量が増加し、貯湯タンク１４下部の湯水の温度を低下させる効率が向上する。しかし、集熱装置２１を迂回させることで集熱装置２１に熱媒体が流れなくなるので、集熱装置２１内に停留している熱媒体の温度が太陽熱を受けてどんどん上昇する。前述したように集熱装置２１と貯湯システム１１の本体とを繋ぐ連絡配管は耐熱温度が９０℃〜９５℃なので、集熱装置２１内に停留している熱媒体がこの耐熱温度を超える前に、熱媒体が集熱装置２１を通って循環するように循環経路を通常状態に戻す必要がある。

【0086】

そこで、熱媒体を循環させる循環ポンプ２４や浴槽水を循環させる風呂給湯器１２の風呂循環ポンプ８５を全速で作動させる。これにより、貯湯タンク１４内の湯水から浴槽水への単位時間当たりの熱の移動量が増加するので、短時間で効率よく貯湯タンク１４下部の湯水の温度が低下する。その結果、第２熱退避動作が短時間で終了し、熱媒体が集熱装置２１を迂回して循環する期間を短縮することができる。

【0087】

次に、集熱動作および熱退避動作を含む集熱運転全体の動作の流れを説明する。

【0088】

図７は、集熱運転全体の動作フローを示している。ここでは、貯湯タンク１４下部の水温を第２温度センサ４２の検出温度で判断するものとする。貯湯システム１１は、集熱運転において第２温度センサ４２の検出温度が４０℃未満ならば（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、図４に示した通常の集熱動作を継続する（ステップＳ１０２）。

【0089】

第２温度センサ４２の検出温度が４０℃以上の場合は（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、浴槽３内の水位が設定水位未満か否かを判断する（ステップＳ１０３）。なお、貯湯システム１１の制御ユニット６０は、浴槽３内の水位や浴槽水の温度の検出を風呂給湯器１２に依頼し、その応答を風呂給湯器１２から受け取ることで、浴槽３内の水位や浴槽水の温度を認識する。

【0090】

浴槽３内の水位が設定水位未満ならば（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、図５に示した第１熱退避動作を行う。詳細には、風呂給湯器１２に対して、バーナ７３の燃焼なしに注湯電磁弁７８を開くように要求する。また、混合弁１７の出側の湯温が、たとえば、風呂の設定温度＋２℃になるように混合弁１７を制御する。第１熱退避動作による注湯動作を行うことで、貯湯タンク１４の下部には給水が補充され、貯湯タンク１４下部の湯水の温度が低下する。

【0091】

第１熱退避動作の開始後、制御ユニット６０は、第２温度センサ４２の検出温度が、４０℃より低い所定の温度（ここでは３５℃とする）以下になるか否か（ステップＳ１０５）、および浴槽３の水位が設定水位に到達するか否か（ステップＳ１０６）を監視し、第２温度センサ４２の検出温度が３５℃以下になった場合（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、もしくは浴槽３の水位が設定水位に到達した場合は（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）、第１熱退避動作を停止させる（ステップＳ１０７）。具体的には、風呂給湯器１２に対して注湯電磁弁７８を閉じるように、すなわち、燃焼なしの注湯動作を停止するように指示する。その後、ステップＳ１０１に戻って処理を継続する。

【0092】

上記のように第２温度センサ４２の検出温度が４０℃になった場合に第１熱退避動作を開始し、３５℃に下がったら第１熱退避動作を停止させるので、第１熱退避動作は間欠的に繰り返し行われて、浴槽３に少しずつ注湯される。そのため、第１熱退避動作に起因して貯湯タンク１４上部の高温の湯水が短時間に大量に減少することはなく、熱い湯を貯湯タンク１４の上部に十分確保しながら、貯湯タンク１４下部の湯水の温度を下げて、太陽熱の熱回収効率低下を防ぐことができる。

【0093】

浴槽３の水位が設定水位に達しているときは（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、浴槽３内の湯水の温度が風呂の設定温度未満か否かを調べる（ステップＳ１０８）。浴槽３内の湯水の温度が風呂の設定温度未満の場合は（ステップＳ１０８；Ｙｅｓ）、熱媒体の循環経路を、集熱装置２１を迂回する迂回循環経路に切り替えて（ステップＳ１０９）、図６に示した第２熱退避動作を開始する（ステップＳ１１０）。詳細には、風呂給湯器１２に対して燃焼（加熱動作）を停止させた状態で風呂循環ポンプ８５を駆動するように指示する。熱媒体の循環ポンプ２４は全速で駆動する。また、風呂給湯器１２の風呂循環ポンプ８５が速度可変ならば、風呂給湯器１２に対して風呂循環ポンプ８５を全速で動作させるように指示する。

【0094】

これにより、貯湯タンク１４下部の湯水の熱が水-水熱交換器２０にて浴槽水へ移動するようになり、貯湯タンク１４下部の湯水の温度が低下する。

【0095】

第２熱退避動作の開始後、制御ユニット６０は、第２温度センサ４２の検出温度が４０℃より低い所定の温度（ここでは３５℃とする）以下になるか否かを監視する（ステップＳ１１１）。第２温度センサ４２の検出温度が３５℃以下になったら（ステップＳ１１１；Ｙｅｓ）、第２熱退避動作を停止させる。（ステップＳ１０７）。具体的には、風呂給湯器１２に対して風呂循環ポンプ８５の停止を指示する。さらに、熱媒体の循環経路を、集熱装置２１を経由する通常の循環経路に戻し、循環ポンプ２４の速度制御を通常の制御に戻す。（ステップＳ１１３）。その後、ステップＳ１０１へ移行して処理を継続する。

【0096】

浴槽３内の湯水の温度が風呂の設定温度に達しているときは（ステップＳ１０８；Ｎｏ）、通常の集熱動作を行う（ステップＳ１０２）。この場合、第１、第２いずれの熱退避動作も実行できないので太陽熱の熱回収効率は低いが、集熱動作を行うことで、太陽熱を貯湯タンク１４の湯水に蓄熱することができる。

【0097】

なお、第２温度センサ４２等の検出水温が、規定の上限温度（たとえば８０℃）に達した場合は、集熱運転自体（図７の処理）が中止される。

【0098】

上記のように、浴槽３が既に設定水位に達していて注湯できない場合でも、浴槽水を追い焚きする第２熱退避動作によって貯湯タンク１４下部の湯水の温度を下げることができるので、太陽熱の熱回収効率の低下を防ぐことができる。

【0099】

本発明では、集熱運転中に貯湯タンク１４内の湯水の温度が上昇し、これ以上の蓄熱が難しくなった場合でも、貯湯タンク１４内の湯水を浴槽３へ注湯する第１熱退避動作、あるいは、貯湯タンク１４内の湯水の熱で浴槽水を昇温（追い焚き）する第２熱退避動作を行うことで、貯湯タンク１４内の湯水の温度を下げて、太陽熱の熱回収効率の低下を防ぐことができる。第１、第２の熱退避動作は、言い換えれば、浴槽３を太陽熱の蓄熱場所として利用する動作であり、浴槽３は、貯湯タンク１４のサブタンク的な役割を果たす。

【0100】

次に、浴槽３に退避させた熱を貯湯タンク１４に戻す風呂熱回収運転について説明する。

【0101】

風呂熱回収運転は、風呂の残り湯の熱を利用して貯湯タンク１４内の湯水を加熱する動作である。すなわち、サブタンク（浴槽）に退避させた熱を貯湯タンク１４に戻す動作である。

【0102】

風呂熱回収運転における湯水および熱媒体の循環経路は、図６に示す第２熱退避動作と同様である。すなわち、風呂熱回収運転では、制御ユニット６０は、切替弁２５を第１接続口２５ａと第３接続口２５ｃとが連通し第２接続口２５ｂを閉鎖した状態に設定した上で、循環ポンプ２４を駆動する。これにより、集熱装置２１を通らずに、水-水熱交換器２０と貯湯タンク１４とを通って熱媒体が循環する。また、風呂給湯器１２に対して燃焼（加熱動作）を停止させた状態で風呂循環ポンプ８５を駆動するように指示する。これにより、浴槽水が、水-水熱交換器２０の外側管路２０ｂを含む追い焚き循環経路を循環する。

【0103】

風呂熱回収運転は、貯湯タンク１４内の水温（たとえば、第１温度センサ４１の検出温度）が浴槽３の水温より低いことが運転条件となっており、水-水熱交換器２０において、外側管路２０ｂを通る浴槽水から内側管路２０ａを通る熱媒体へ熱が移動し、この熱が熱交換用配管１８の部分で貯湯タンク１４内の水へ移動することで、貯湯タンク１４内の水が加熱される。

【0104】

より詳細には、風呂熱回収運転では、まず、風呂循環ポンプ８５を一時的に作動させ、浴槽水があるか否かを確認する。そして、浴槽水があり、かつ、浴槽水の温度が第１温度センサ４１の検出温度より所定温度（たとえば、１５℃）以上高い場合に風呂熱回収運転を行い、差が１０℃以下もしくは１時間を越えると運転を停止する。時間的制限は、風呂循環ポンプ８５の耐久性を考慮したものである。

【0105】

このように、風呂熱回収運転では、サブタンクとしての浴槽３に退避させた熱を必要に応じて貯湯タンク１４に戻すことができる。たとえば、夜になって１日の集熱運転が終了し、かつ、風呂の自動運転がオフになったときに風呂熱回収運転を行えば、翌日の集熱運転の負担が軽減される。

【0106】

以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は実施の形態に示したものに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

【0107】

たとえば、第１熱退避動作中は、集熱動作を停止してよいし、集熱動作を並行に行うようにしてもよい。

【0108】

また、実施の形態では、第２熱退避動作の実行中は、熱媒体の循環経路を迂回循環経路に切り替えるようにしたが、熱媒体の循環経路は集熱動作と同様にしておき、第２熱退避動作の実行中に集熱動作を並行して行うように構成してもよい。

【0109】

図８は、集熱運転と第２熱退避動作とを並行に実行する場合の浴槽水および熱媒体の経路を示している。同図では、集熱動作において熱媒体（水）が循環する経路を太線で示してあり、浴槽水の循環経路を太破線で示してある。集熱動作を並行に実行すれば、集熱装置２１に熱媒体が停留しないので、第２熱退避動作を継続でき、切替弁２５の切り替え回数を少なくすることができる。

【0110】

また、実施の形態では第２温度センサ４２の検出温度を、第１熱退避動作および第２熱退避動作を実行するか否かの判断基準としたが、第１温度センサ４１など、貯湯タンク１４下部の湯水の温度を検出するセンサであれば他のセンサでもかまわない。なお、第１熱退避動作および第２熱退避動作を実行するか否かの判断基準は、太陽熱の熱回収効率の低下・回復を判断できれば、他の方法でもよい。

【0111】

実施の形態では、第２温度センサ４２の検出温度が４０℃以上になることを熱退避動作の開始条件とし、第２温度センサ４２の検出温度が３５℃以下になることを熱退避動作の停止条件としたが、これらの温度は例示であり、適宜に設定すればよい。

【0112】

また、第２熱退避動作の終了を判断する温度は３８℃など、第２熱退避動作の開始条件となる４０℃に比較的近い温度にしてもよい。すなわち、迂回循環経路に切り替えている間に集熱装置２１に停留している熱媒体の温度はどんどん上昇するので、この温度が架橋ポリエチレン製の連絡配管の耐熱温度を越えないように、第２熱退避動作の停止を判断する閾値温度と第２熱退避動作の開始条件となる閾値温度との温度差を、第１熱退避動作の場合より小さくし、１回の第２熱退避動作が短時間のうちに停止・終了するようにしてもよい。

【0113】

また、迂回循環経路に切り替えて第２熱退避動作を行っている際に、集熱装置２１に設けた高温センサ５１の温度が連絡配管の耐熱温度に近い所定の温度に達したとき、強制的に第２熱退避動作を停止させて、あるいは第２熱退避動作を継続させたまま、熱媒体の循環経路を通常の循環経路に戻し、集熱装置２１を経由して熱媒体が循環するようにしてもよい。

【0114】

このほか、実施の形態では、バーナ７３を燃焼させて加熱するタイプの風呂給湯器１２を使用したが、風呂給湯器の熱源はバーナに限定されるものではない。

【0115】

また、貯湯タンク１４から供給する湯水を出湯と風呂の注湯に利用可能であればよく、貯湯システム１１の後段に風呂給湯器１２を設けることは必須ではない。たとえば、接続配管１６を途中で分岐し、一方は出湯栓に通じ、他方は注湯弁を介して浴槽３に通じるような構成でもよく、この場合、貯湯システム１１からその注湯弁の開閉を制御すればよい。さらに貯湯システム１１が、浴槽水の循環経路と浴槽水を循環させるポンプとを備える構成としてもよい。

【0116】

実施の形態では、水-水熱交換器２０を利用して第２熱退避動作を行うようにしたが、たとえば、貯湯タンク１４内の下部に、第２の熱交換用配管を通し、風呂往き管３１もしくは風呂戻り管３２の途中にこの第２の熱交換用配管を介挿するような構成としてもよい。また第２の熱交換用配管を通すか迂回させるかを切り替える弁を設け、通常の追い焚き動作では迂回させ、第２熱退避動作を行う場合は浴槽水が第２の熱交換用配管を経由して循環するように構成してもよい。

【0117】

なお、実施の形態では、風呂給湯器１２を一缶二水路型としたが風呂の追い焚きと給湯とを別々の熱交換器で行う給湯器であってもかまわない。

【符号の説明】

【0118】

３…浴槽
１０…給湯システム
１１…貯湯システム
１２…風呂給湯器
１３…給湯配管
１４…貯湯タンク
１５…給水管
１５ａ…分岐給水管
１６…接続配管
１７…混合弁
１７ａ…第１バルブ
１７ｂ…第２バルブ
１８…熱交換用配管
１９…シスターン
１９ａ…水位センサ
１９ｂ…大気開放用の開口
１９ｃ…チューブ
２０ａ…内側管路
２０ｂ…外側管路
２１…集熱装置
２２…熱媒体循環経路
２２ａ…第１熱媒配管
２２ｂ…第２熱媒配管
２２ｃ…第３熱媒配管
２２ｄ…第４熱媒配管
２４…循環ポンプ
２５…切替弁
２５ａ…第１接続口
２５ｂ…第２接続口
２５ｃ…第３接続口
２６…連結管
２７ａ、２７ｂ…連結管の接続部
３１…風呂往き管
３２…風呂戻り管
４１…第１温度センサ
４２…第２温度センサ
４３…第３温度センサ
４４…第４温度センサ
４６…タンク出湯温度センサ
４７…給水温度センサ
４８…水量センサ
４９…混合温度センサ
５１…高温センサ
５２…熱媒温度センサ
５３…風呂温度センサ
５４…出湯禁止電磁弁
５５…排水電磁弁
５６…圧力逃がし弁
６０…制御ユニット
７０…制御基盤
７１…入水管
７２…熱交換器
７２ａ…給湯用水管
７２ｂ…追い炊き用水管
７２ｃ…フィン
７３…バーナ
７４…ガス供給管
７５…ガス弁
７６…比例弁
７７…連結管
７８…注湯電磁弁
７９…水量サーボ
８０…出湯温度センサ
８１…バイパス管
８２…バイパス調整弁
８３…流量センサ
８４…入水温度センサ
８５…風呂循環ポンプ
８６…流水スイッチ
８７…風呂往き温度センサ
８８…風呂戻り温度センサ
８９…操作パネル（共通リモコン）
８９ａ…時計部
９１…給湯水管出口温度センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】