JP3699402B2 - 湯水混合ユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自然エネルギーを利用した太陽熱温水器等や廃熱を利用した温水器等で構成される温水供給器を給湯器等の補助熱源機に接続するための湯水混合ユニットに関する。特に、この湯水混合ユニットとして温水供給器からの温水と給水源からの冷水との混合割合をフィードフォワード（以下、「ＦＦ」）制御およびフィードバック（以下、「ＦＢ」）制御する制御部を備えたものにあって、内部の温度センサが故障したときでも温水供給器の温水を有効利用できるようにする技術である。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば、図５に示すように、温水供給器となる太陽熱温水器Ｂを、湯水混合ユニットＣによって補助熱源機の給湯器Ａに接続し、太陽熱温水器Ｂからのソーラ温水を給湯利用する給湯装置が知られている。
【０００３】
上記湯水混合ユニットＣは、ソーラ温水と冷水とを導入すると共に混合し、この混合水を給湯器Ａ側へ供給する通水回路と、この通水回路に配設されて上記ソーラ温水と上記冷水との混合割合を決定する混合器５６１と、上記給湯器Ａの給湯リモコン５５０での給湯設定温度を給湯コントローラ５３０から受けて上記混合器５６１の動作制御を行うコントローラ５６０とを備える。上記通水回路は、ソーラ温水路５６６、冷水路５６７および混合水路５６８よりなる。そして、この通水回路には、ソーラ温水温度を検知するソーラ温水温度センサ５６３、冷水温度を検知する冷水温度センサ５６４、混合水温度を検知する混合水温度センサ５６５が配置されており、これら温度センサ群５６３，５６４，５６５による検知温度情報は上記コントローラ５６０に入力される。そして、上記コントローラ５６０によって、上記給湯リモコン５５０での給湯設定温度、上記ソーラ温水温度および上記冷水温度を受けて混合器５６１におけるソーラ温水側弁と冷水側弁の開度がＦＦ制御され、また、上記混合水温度を受けて混合器５６１での上記開度がＦＢ制御される。このようにして、上記ソーラ温水と上記冷水とを混合調節された上記混合水は、所望の混合設定温度（ソーラ温水温度が給湯設定温度より高い場合は給湯設定温度、ソーラ温水温度が給湯設定温度より低い場合は給湯設定温度から給湯器での燃焼による上昇温度分を差引いた追い加熱用温度）とされて給湯器Ａ側へ送られる。
【０００４】
ところで、上記のＦＦ制御およびＦＢ制御を行うものにあって上記温度センサ群の各種温度センサ５６３，５６４，５６５のいずれかが故障した場合は、その故障した温度センサからの温度情報をそのまま取り入れて混合器５６１の混合比率を制御すると、混合器５６１から出る混合水の温度が頻繁に変わり、給湯リモコン５５０にて要求する給湯設定温度どおりの給湯ができなくなるおそれがある。
【０００５】
そこで、このような不具合を解消させるものとして、例えば、特開平１０−１９６９８３号公報に提案されたものがある。この公報記載の従来例は、上記通水回路における、ソーラ温水温度センサ５６３、冷水温度センサ５６４、混合水温度センサ５６５のいずれかが故障した場合には、コントローラ５６０は混合器５６１に対してソーラ温水側を全閉、冷水側を全開とする動作指令を出力し、給湯器Ａ側へは冷水だけを送り込むように水固定にする。これにより、冷水ではあるが安定した温度の冷水が給湯器Ａ側に送り込まれることによって給湯器Ａでは通常どおりの燃焼動作を行わせて給湯設定温度の湯にできるから、安定した給湯を引続いて行えることとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では上記各種温度センサ５６３，５６４，５６５のうち、どれか１つでも故障すると湯水混合ユニットＣのコントローラ５６０は一律に水固定動作とする単純な制御となっているため、この場合はソーラ温水を利用できない。すなわち、太陽熱温水器Ｂに沢山のソーラ温水が確保されていても全く利用されず、このソーラ温水を全く無駄にしてしまうばかりか、給湯器Ａでも燃焼動作によるガス消費等の不必要なエネルギー消費がなされる。特に、ソーラ温水温度が給湯設定温度より高い場合は、給湯器Ａでの燃焼動作を行うことなく給湯設定温度の湯が供給可能であるにもかかわらず、ソーラ温水を使用せずに水固定にし、しかも給湯器Ａを燃焼動作させるのは、大きなエネルギー損失となる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みて、湯水混合ユニット内における各種温度センサのいずれかが故障しても、故障していない正常な温度センサによって温水供給器の温水を使用し且つ安定した給湯を実現させることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも混合水の温度が正常に認識できれば、混合器に対するＦＢ制御によって混合水を目的の混合設定温度（給湯設定温度あるいは追い加熱用温度）に安定させることが可能であることに着目してなされたものである。
【０００９】
（１）請求項１に係る発明は、温水供給器を補助熱源機に接続するための湯水混合ユニットであって、温水と冷水とを導入すると共に混合し、この混合水を補助熱源機側へ供給する通水回路と、上記通水回路に配設されて上記温水と上記冷水との混合割合を温水側弁および冷水側弁の開度により決定する混合器と、上記通水回路内における、温水の温度を検知する温水温度センサ、冷水の温度を検知する冷水温度センサおよび混合水の温度を検知する混合水温度センサを有する温度センサ群と、上記温度センサ群からの検知温度情報および補助熱源機の給湯リモコンでの給湯設定温度情報を受けて上記混合器の温水側弁と冷水側弁の開度状態を制御するコントローラとを備え、
上記コントローラは、
上記温度センサ群の出力状態を監視して正常に温度検知されているか否かを判別する温度センサ監視部と、
上記温度センサ監視部の判別結果として、上記温度センサ群のすべてが正常に機能している場合は上記温度センサ群からの温度情報を基にして上記混合器に対してＦＦ＋ＦＢ制御方式を指令し、上記温度センサ群のいずれかが故障した場合でも上記混合水温度センサが正常に機能している場合は混合水温度センサが検知する混合水温度を基にして上記混合器に対してＦＢ制御方式を指令し、上記混合水温度センサが故障していた場合は上記混合器に対して水固定の動作指令をする混合器制御部とを有することを特徴とするものである。
【００１０】
上記構成によると、上記温度センサ群のすべてが正常に機能している場合は従来と同じく上記混合器に対してＦＦ＋ＦＢ制御が行われるが、温度センサ群のいずれかが故障した場合でも上記混合水温度センサが正常に機能している場合はこの混合水温度センサからの混合水温度情報を基に上記混合器をＦＢ制御して、温水と冷水の混合が継続される。この場合、上記混合水温度センサが検知する実際の混合水温度が補助熱源機側へ送られるべき混合設定温度と一致するようにＦＢ制御によって上記混合器の温水側弁と冷水側弁の開度が調節される。このＦＢ制御によって、混合水温度が混合設定温度に収束されるから、補助熱源機側へは一定の混合設定温度の混合水が供給され、安定した給湯が引続き行われる。
【００１１】
一方、混合水温度センサが故障した場合、上記ＦＢ制御はできないが、温水温度センサおよび冷水温度センサがともに正常に機能していれば、これら温度センサの温度情報を基にＦＦ制御によって混合器の温水側弁と冷水側弁の開度を決定することは可能である。しかし、この場合、温水供給器からの温水通路と給水源からの冷水通路との水圧差変動が生じる等すると、ＦＦ制御によって混合器の温水側弁と冷水側弁の開度を一定位置に設定しても温水と冷水との混合割合が変化してしまう。すると、混合水温度も変動してしまうので、一定温度の混合水を補助熱源機側へ供給できず、安定した給湯ができなくなる。そこで、混合水温度センサが故障した場合は、一律に混合器の温水側弁を全閉にし冷水側弁を全開にする水固定とし、補助熱源機側へは冷水ではあるが一定温度の冷水を供給するようにした。これによって、補助熱源機側で通常どおりの燃焼動作を行わせて冷水を給湯設定温度の湯にし、安定した給湯を行う。
【００１２】
（２）請求項２に係る発明は、上記湯水混合ユニット（請求項１）において、上記混合器制御部は、上記ＦＢ制御方式を指令するとき上記混合器の温水側弁と冷水側弁の開度位置として現状の位置からＦＢ制御を開始させることを特徴とするものである。
これによって、各種温度センサの故障前後では給湯設定温度や温水温度あるいは通水回路の温水側と冷水側の水圧差等に大きな変動がない限り、少ないＦＢ制御量にて混合器の動作制御を行える。従って、給湯使用中では各種温度センサの故障前と変わらず引続いて混合水を一定の混合設定温度に保って補助熱源機側へ供給できる。
【００１３】
（３）請求項３に係る発明は、上記湯水混合ユニット（請求項１）において、上記混合器制御部は、上記ＦＢ制御方式を指令するとき上記混合器の温水側弁と冷水側弁の開度位置として温水側弁を全閉にし冷水側弁を全開にするか、あるいは温水側弁に比して冷水側弁を大きくしてからＦＢ制御を開始させることを特徴とするものである。
これによって、冷水のみか、あるいは冷水量を温水量よりも多くした混合割合からＦＢ制御を開始するので、この場合のＦＢ制御では冷水に対する温水の割合を徐々に増やす方向での制御となる。従って、このＦＢ制御によって最終的に混合設定温度に収束されるまでの間に、上記混合設定温度を超える高温の混合水が補助熱源機側へ供給されることがない。
【００１４】
（４）請求項４に係る発明は、上記湯水混合ユニット（請求項１または２）において、
上記混合器制御部は、
上記ＦＢ制御方式を指令するとき上記混合水温度センサで検知する混合水の温度が、混合設定温度として給湯設定温度から補助熱源機での燃焼動作による上昇温度分を差引いた追い加熱用温度となるように上記ＦＢ制御を行うようにし、
上記ＦＢ制御方式を指令するときにあって上記温度センサ監視部にて上記温水温度センサが正常に機能していると認識され且つ上記温水温度センサで検知する温水温度が給湯リモコンでの給湯設定温度より高いときは上記混合水温度センサで検知する混合水の温度が、混合設定温度として給湯設定温度となるように上記ＦＢ制御を行うようにすることを特徴とするものである。
上記構成では、上記ＦＢ制御を行うに際し混合水の温度を収束させる混合設定温度として原則的に上記追い加熱用温度とする。これは、この追い加熱用温度は、給湯設定温度から補助熱源機での燃焼動作による上昇温度分を差引いた値であるから、温度情報のうち温水温度が具体的にわかっていなくても給湯設定温度がわかっていれば求められるので、例え温水温度センサが故障していても決定できる。しかも、この追い加熱用温度は、給湯設定温度よりも常に低い値であるから、この場合に補助熱源機側へ給湯設定温度を超える混合水が供給されることもなく安全性を確保できる。
一方、温水温度センサが正常に機能し且つ温水温度が給湯設定温度より高いと認識される場合に限り、上記混合設定温度を給湯設定温度とする。これは、温水温度が給湯設定温度より高い場合は補助熱源機を燃焼動作させることなく給湯設定温度の湯を得ることができるので、このような場合は温水供給器での温水を多く利用するためである。なお、このＦＢ制御のとき上記コントローラより補助熱源機側へ燃焼不要信号を送出するようにしてもよい。
【００１５】
（５）請求項５に係る発明は、上記湯水混合ユニット（請求項４）において、上記混合器制御部は、上記ＦＢ制御方式を指令するときにあって上記温度センサ監視部にて上記温水温度センサが正常に機能していると認識され且つ上記温水温度センサで検知する温水温度が給湯リモコンでの給湯設定温度より低いときは、上記混合器の温水側弁と冷水側弁の開度位置として温水側弁を全開にし冷水側弁を全閉にするか、あるいは温水側弁に比して冷水側弁を小さくしてからＦＢ制御を開始させることを特徴とするものである。
上記構成は、冷水温度センサだけが故障した場合を意味する。この場合に温水温度センサで検知する温水温度が給湯リモコンでの給湯設定温度より低いときは、温水のみか、あるいは温水量を冷水量よりも多くした混合割合からＦＢ制御を開始するので、この場合のＦＢ制御では温水に対する冷水の割合を徐々に増やす方向での制御となる。すなわち、温水温度が給湯設定温度より低いので、このＦＢ制御によって最終的に混合設定温度に収束されるまでの間に、上記給湯設定温度を超える高温の混合水が補助熱源機側へ供給されることがなく、しかも、温水供給器の温水を優先的に多く使用して行くことができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る発明によれば、温度センサ群のいずれかが故障した場合でも上記混合水温度センサが正常に機能している場合はＦＢ制御方式を採って温水と冷水の混合を継続させ、混合水温度センサが故障していた場合に限り冷水のみの水固定とする。従って、温度センサ群の故障が生じても混合水温度センサが故障していない場合は、ＦＢ制御方式によって温水と冷水の混合を継続させるので、温水供給器の温水を無駄にすることなく有効活用することができる。
【００１７】
また、請求項２に係る発明によれば、給湯使用中における各種温度センサの故障前後ではこの故障による温度変動が生じることがないので違和感なく安定した給湯を継続することができる。
【００１８】
また、請求項３に係る発明によれば、ＦＢ制御によって最終的に混合設定温度に収束されるまでの間に、高温出湯となることを確実に防止できる。
【００１９】
また、請求項４に係る発明によれば、ＦＢ制御方式に際して混合設定温度を原則的に追い加熱用温度とするので、高温出湯を回避でき且つ安定した給湯を実現でき、また、温水温度センサも正常に機能し温水温度が給湯設定温度より高いと認識される場合は混合設定温度を給湯設定温度とし、多くの温水を利用するので、温水供給器の温水をより一層有効活用できる。
【００２０】
また、請求項５に係る発明によれば、冷水温度センサだけが故障した場合に温水温度が給湯設定温度より低いときにあっては、温水供給器の温水を優先的に多く使用して行くことができ、温水供給器の温水を無駄なく有効活用することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下の実施の形態では、温水供給器として太陽熱温水器を、本発明の湯水混合ユニットによって補助熱源機としての給湯器に接続したソーラ給湯システムを例に挙げて説明する。
【００２２】
＜実施の形態１＞
図１は、ソーラ給湯システムの全体構成図を示す。まず、図１を参照して、このソーラ給湯システムの各部の構成から説明する。
【００２３】
（太陽熱温水器）
太陽熱温水器５は、既知の種々のものを使用できるが、図１に示すものでは、太陽熱を吸収する集熱器５０から引出された循環路５２を貯湯タンク５１内に導き、図示しないポンプによって循環路５２内の液状媒体を循環させ、貯湯タンク５１底部に取付けたソーラ用給水路５５を通じて貯湯タンク５１内に供給される冷水を熱交換加熱してソーラ温水とし、このソーラ温水を貯湯タンク５１頂部に取付けたソーラ温水配管５６を通じて上層の一番温かいところから順次取り出すようにするものである。
【００２４】
（給湯器）
給湯器７は、既知の種々のものを使用できるが、図１に示すものでは、本体７０内には、バーナ等を有する熱交換器（図示せず）とこの給湯器７を運転制御する給湯コントローラ７２とを備え、また、本体７０外に、各種操作部等（運転スイッチ、湯温設定器、浴槽の湯張りスイッチ・追焚スイッチ、燃焼表示部等）を有する給湯リモコン７１が上記給湯コントローラ７２と信号線７８で接続されて取付けられたものである。上記熱交換器には、上記湯水混合ユニット１に接続させる入水配管７６と末端に蛇口７５を有する出湯配管７４とが接続されると共に、浴槽８１へと導かれる往き管８２と戻り管８３とが接続されている。この熱交換器によって上記入水配管７６や戻り管８３等に流れる水が熱交換加熱される。なお、入水配管７６、出湯配管７４、往き管８２および戻り管８３には、温度センサが設けられていてもよく、また、入水配管７６および往き管８２には、ポンプ、水量センサが設けられていてもよい。
【００２５】
（湯水混合ユニット）
上記湯水混合ユニット１は、太陽熱温水器５のソーラ温水と給水源の水道水等の冷水とを混合して混合水とし、この混合水を給湯器７の入水配管７６に送り込む装置であり、その主な構成としては、ソーラ温水、冷水および混合水が通される通水回路２と、ソーラ温水と冷水との混合調節をする混合器３と、本湯水混合ユニット１を運転制御するコントローラ１１とを備える。
【００２６】
上記通水回路２は、上記太陽熱温水器５のソーラ温水配管５６と接続されてソーラ温水が通されるソーラ温水路２１と、給水源の給水路６０の減圧弁６１下流から分岐された給水配管１０と接続されて水道水等の冷水が通される冷水路２２と、上記ソーラ温水路２１および上記冷水路２２が合流されると共に上記給湯器７の入水配管７６と接続されてソーラ温水と冷水とを混合した混合水が通される混合水路２３とを有する。
【００２７】
そして、ソーラ温水路２１にはソーラ温水開閉弁３３やソーラ温水路２１内を流れるソーラ温水の温度を検出するソーラ温水温度センサ４１が配設され、冷水路２２には冷水路２２内を流れる冷水の温度を検出する冷水温度センサ４２が配設され、また、混合水路２３には混合水路２３内を流れる混合水の通水を検出する水量センサ４０や混合水路２３内を流れる混合水の温度を検出する混合水温度センサ４３およびハイカットサーミスタ４４が配設されている。なお、上記ソーラ温水温度センサ４１、上記冷水温度センサ４２および上記混合水温度センサ４３をまとめて温度センサ群と呼ぶ。また、この温度センサ群には場合によっては上記ハイカットサーミスタ４４をも含めて呼ぶ。
【００２８】
また、上記ソーラ温水開閉弁３３は、例えばソレノイドによって駆動される電磁弁が採用され、ソレノイドへの電圧供給が停止されると閉弁する常閉式のものである。そして、このソーラ温水開閉弁３３は、上記コントローラ１１によって制御され、混合水路２３内の通水が検知されると開弁される。
【００２９】
上記混合器３は、図１に示す例では、混合水路２３における、ソーラ温水路２１との接続点に設けたソーラ温水側弁３１および冷水路２２との接続点に設けた冷水側弁３２からなる２軸式のものが採用され、この混合器３によるソーラ温水と冷水との混合調節によって所望温度の混合水が得られる。
【００３０】
上記コントローラ１１は、湯水混合ユニット１の運転制御を行う他に、上記給湯器７の給湯リモコン７１や給湯コントローラ７２と通信線７７，７８で接続されて通信機能を保持する。このコントローラ１１の主な構成としては、給湯コントローラ７２や給湯リモコン７１との間で情報の送受信を行う通信部１１１、混合器３のソーラ温水側弁３１および冷水側弁３２の開度調節を行う混合器制御部１１２、ソーラ温水開閉弁３３の開閉制御を行う開閉弁制御部１１３、上記各種温度センサ４１〜４４の出力状態を監視し正常に機能しているか否かを判別する温度センサ監視部１１４、混合水の温度を決定するための混合設定温度としての追い加熱用温度を演算する追い加熱用温度演算部１１５等を有する。
【００３１】
（湯水混合ユニットの動作）
次に上記実施の形態１による湯水混合ユニット１の動作を説明する。図２は、この湯水混合ユニット１におけるコントローラ１１での制御フローを示したフローチャートである。
【００３２】
図２を参照して、給湯リモコン７１の運転スイッチをオンとすると、運転スイッチのオン情報および給湯設定温度情報がコントローラ１１に通信され、コントローラ１１の混合器制御部１１２の指令によって、混合器３をソーラ温水側弁３１を全閉、冷水側弁３２を全開にして待機させる（Ｓ２０１）。そして、使用者が給湯器７の蛇口７５のカラン等を開放し、混合水路２３の水量センサ４０または給湯コントローラ７２からの水量信号によって混合水路２３内の通水が検出されると、開閉弁制御部１１３の指令によってソーラ温水開閉弁３３を開弁させて太陽熱温水器５からソーラ温水の供給を受け始める（Ｓ２０２）。すると、ステップＳ２０３において、上記温度センサ監視部１１４によって、上記温度センサ群４１，４２，４３の出力状態を監視して正常に温度検知されているか否かが判別される。
【００３３】
そして、この温度センサ群の各種温度センサ４１，４２，４３がすべて正常に機能している場合は、ステップＳ２０４へ移行し、上記混合器制御部１１２は上記混合器３に対してＦＦ＋ＦＢ制御方式による混合制御を指令する。これにより、混合器３は上記各種温度センサ４１，４２，４３からの温度情報および給湯リモコン７１での給湯設定温度情報を基にＦＦ＋ＦＢ制御が行われる。
【００３４】
すなわち、まず、ＦＦ制御によって、ＦＦ＝（Ｔｓ−Ｔｓｅｔ）／（Ｔｓｅｔ−Ｔｉｎ）の演算式▲１▼より求められたソーラ温水量に対する冷水量の混合割合（冷水側弁３２の開度／ソーラ温水側弁３１の開度）となるように混合器３のソーラ温水側弁３１と冷水側弁３２とが暫定開度に設定される。ここで、上記式▲１▼中、Ｔｓはソーラ温水温度センサ４１で検知するソーラ温水の温度値、Ｔｉｎは冷水温度センサ４２で検知する冷水の温度値、Ｔｓｅｔは給湯器７へ供給すべき混合水の混合設定温度値、である。なお、混合設定温度（Ｔｓｅｔ）は、コントローラ１１内の演算機能部（上記追い加熱用温度演算部１１４を含む）によって求められて上記混合器制御部１１２に設定されるが、具体的には、ソーラ温水温度が給湯設定温度より高い場合は給湯設定温度に設定され、ソーラ温水温度が給湯設定温度より低い場合は給湯設定温度から給湯器７での燃焼による上昇温度分を差引いた追い加熱用温度に設定される。
【００３５】
ここで、追い加熱用温度は、演算機能部における追い加熱用温度演算部１１５によって求められ、具体的には、給湯器７での燃焼動作（バーナ燃焼）による発熱量Ｗを、水量センサ４０または給湯コントローラ７２からの水量信号から判断される混合水の水量Ｑで割算して上記水量Ｑの混合水を加熱昇温できる上昇温度ΔＴを求め（上昇温度ΔＴ＝発熱量Ｗ／水量Ｑ）、この上昇温度ΔＴを給湯リモコン７１での給湯設定温度Ｓから減算して求められる（追い加熱用温度ＭＴ＝給湯設定温度Ｓ−上昇温度ΔＴ）。なお、給湯器７での発熱量Ｗは、熱交換器内のバーナの最小発熱量あるいは最小発熱量よりも高い規定発熱量など適宜決定できる。
【００３６】
また、ソーラ温水温度が給湯設定温度より高い場合は給湯器７を燃焼動作させることなく湯水混合ユニット１により給湯設定温度の湯を給湯器７を介して給湯できるので、このときは上記コントローラ１１の通信部１１１から給湯コントローラ７２に対して燃焼不要信号を送出し、給湯器７の燃焼動作を強制的に阻止するようにしてもよい。
【００３７】
そして、上記ＦＦ制御に引き続き、ＦＢ制御によって、上記暫定開度にある混合器３が、ＦＢ＝Ｐ（比例制御量）＋Ｉ（積分制御量）の演算式▲２▼より求められた補正値により繰り返し補正され、混合水の温度が次第に混合設定温度に収束される。上記比例制御量Ｐは、Ｐ＝ｐ×（１＋ＦＦ）×｛（Ｔｏｕｔ−Ｔｓｅｔ）／（Ｔｓｅｔ−Ｔｉｎ）｝の演算式▲３▼より求められ、一方、上記積分制御量Ｉは、Ｉ＝Ｉ_n-1＋ｉ×（１＋ＦＦ）×｛（Ｔｏｕｔ−Ｔｓｅｔ）／（Ｔｓｅｔ−Ｔｉｎ）｝の演算式▲４▼より求められる。ここで、上記式▲３▼▲４▼中、Ｔｏｕｔは混合水温度センサ４３で検知する混合水の温度値、ｐは比例定数、ｉは積分定数、ＦＦは上記式▲１▼でのＦＦ制御量、である。
【００３８】
すなわち、このＦＢ制御は、上記式▲３▼▲４▼より、混合水温度センサ４３で検知する実際の混合水温度Ｔｏｕｔと設定された混合設定温度Ｔｓｅｔとの偏差に基づいて上記混合水温度Ｔｏｕｔが混合設定温度Ｔｓｅｔとなるように混合器３での混合割合がＦＢ制御される。
以上のようなＦＦ＋ＦＢ制御方式によって湯水混合ユニット１からの混合水の温度が混合設定温度となって給湯器７へ供給される。
【００３９】
一方、上記ＦＦ＋ＦＢ制御方式による混合器３の混合制御がなされる間も、温度センサ監視部１１４によって各種温度センサ４１，４２，４３に故障が発生していないか常時判別されており（Ｓ２０４→Ｓ２０２→Ｓ２０３）、いずれかの温度センサ４１，４２，４３の故障が検出されると、ステップＳ２０５へ移行し、次いで混合水温度センサ４３が正常に機能しているか否か判別される。
【００４０】
このとき、混合水温度センサ４３が正常に機能している場合は、ステップＳ２０６へ移行し、上記混合器制御部１１２は上記混合器３に対してＦＢ制御方式による混合制御を指令する。これによって、混合器３は混合水温度センサ４３が検知する混合水温度情報と混合設定温度を基にＦＢ制御が行われる。すなわち、混合水温度センサ４３で検知する実際の混合水温度Ｔｏｕｔと混合設定温度Ｔｓｅｔとの偏差に基づき混合水温度Ｔｏｕｔが混合設定温度Ｔｓｅｔとなるように混合器３での混合割合がＦＢ制御される。なお、このときソーラ温水路２１におけるソーラ温水温度センサ４１が故障していることも考えられるので、上記混合設定温度Ｔｓｅｔは一律に上記追い加熱用温度ＭＴに設定される。また、上記混合器制御部１１２は、上記混合器３のソーラ温水側弁３１と冷水側弁３２の開度位置として現状の位置からＦＢ制御を開始させる。
【００４１】
すなわち、図３に示すように、ステップＳ３０１において、上記温度センサ監視部１１４によって混合水温度センサ４３で検知する混合水温度が給湯器７に供給すべき混合設定温度と等しいか否か判断し、等しければ上記混合器制御部１１２によって混合器３の開度位置を現状位置のまま維持させる（Ｓ３０２）。
【００４２】
混合水温度が混合設定温度と等しくなければ、次のステップＳ３０３での温度センサ監視部１１４による比較において、混合水温度が混合設定温度より高い状態にある場合は、上記混合器制御部１１２によってステップＳ３０４〜Ｓ３０７のＦＢ制御が行われる。
【００４３】
すなわち、冷水側弁３２が全開となるまで冷水側弁３２の開度を１レベル（例えば最大開度の１０分の１）ずつ増加させて行き（Ｓ３０４、Ｓ３０５）、冷水側弁３２を全開にしても混合水温度が混合設定温度より高い状態にある場合は、続いてソーラ温水側弁３１が全閉となるまでソーラ温水側弁３１の開度を１レベル（例えば最大開度の１０分の１）ずつ減少させて行く（Ｓ３０６、Ｓ３０７）。なお、最終的に混合器３の冷水側弁３２が全開、ソーラ温水側弁３１が全閉となって事実上の水固定動作となっても、混合水温度が混合設定温度より高い状態にある場合は給湯器７での燃焼動作制御によって給湯設定温度の湯となるように温調される。
【００４４】
一方、上記ステップＳ３０３での温度センサ監視部１１４による比較において、混合水温度が混合設定温度より低い状態にある場合は、上記混合器制御部１１２によってステップＳ３０８〜Ｓ３１１のＦＢ制御が行われる。
【００４５】
すなわち、ソーラ温水側弁３１が全開となるまでソーラ温水側弁３１の開度を１レベル（例えば最大開度の１０分の１）ずつ増加させて行き（Ｓ３０８、Ｓ３０９）、ソーラ温水側弁３１を全開にしても混合水温度が混合設定温度より低い状態にある場合は、続いて冷水側弁３２が全閉となるまで冷水側弁３２の開度を１レベル（例えば最大開度の１０分の１）ずつ減少させて行く（Ｓ３１０、Ｓ３１１）。なお、最終的に混合器３のソーラ温水側弁３１が全開、冷水側弁３２が全閉となって事実上の湯固定動作となっても、混合水温度が混合設定温度より低い状態にある場合は給湯器７での燃焼動作制御によって給湯設定温度の湯となるように温調される。
【００４６】
以上のように、温度センサ群４１，４２，４３のいずれかが故障した場合でも上記混合水温度センサ４３が正常に機能している場合はＦＢ制御方式を採ってソーラ温水と冷水の混合を継続させることによって、太陽熱温水器５のソーラ温水を無駄にすることなく有効活用することができる。
【００４７】
また、上記ＦＢ制御では、混合水温度センサ４３で検知する混合水温度が混合設定温度より高い状態のときは先ずはソーラ温水量を減らさずに冷水量を増やすべく冷水側弁３２の開度を大きくして行き、また、上記混合水温度が混合設定温度より低い状態のときは先ずはソーラ温水量を増やすべくソーラ温水側弁３１の開度を大きくして行くようにする。これは、先ずはソーラ温水を最大限に利用する方向でのＦＢ制御を実現させている。従って、このＦＢ制御では、太陽熱温水器５のソーラ温水をより一層無駄なく最大限に有効活用することができる。
【００４８】
なお、上記混合器制御部１１２は、図２中の上記ステップＳ２０６においてＦＢ制御方式を指令するとき上記混合器３のソーラ温水側弁３１と冷水側弁３２の開度位置として現状の位置からＦＢ制御を開始させるようにしたが、これを、ソーラ温水側弁３１を全閉にし冷水側弁３２を全開にするか、あるいはソーラ温水側弁３１に比して冷水側弁３２を大きくしてからＦＢ制御を開始させるようにしてもよい。これによって、上記ＦＢ制御は、混合器３において冷水のみか、あるいは冷水量をソーラ温水量よりも多くした混合割合から開始するので、この場合のＦＢ制御では冷水量に対するソーラ温水量の割合を徐々に増やす方向での制御となる。従って、このＦＢ制御によって最終的に混合水が混合設定温度に収束されるまでの間に、上記混合設定温度を超える高温の混合水が給湯器７側へ供給されることがなく、火傷等のおそれを回避し安全性をより一層確保することができる。
【００４９】
次に、図２中、上記ステップＳ２０５での温度センサ監視部１１４での判別結果として、混合水温度センサ４３が故障しているとされた場合は、ステップＳ２０７へ移行する。このステップＳ２０７において、混合水温度センサ４３が故障していた場合は、上記混合器制御部１１２および上記開閉弁制御部１１３は混合器３に対して水固定動作の指令をする。
【００５０】
すなわち、上記開閉弁制御部１１３はソーラ温水路２１におけるソーラ温水開閉弁３３を閉弁させると共に、上記混合器制御部１１２は混合器３のソーラ温水側弁３１を全閉、冷水側弁３２を全開にする。これによって、給湯器７側へは一定温度の冷水が供給される。
【００５１】
なお、混合水温度センサ４３が故障した場合でも、ソーラ温水温度センサ４１および冷水温度センサ４２ともに正常に機能していれば、これら温度センサ４１，４２の温度情報を基にＦＦ制御によって混合器３のソーラ温水側弁３１と冷水側弁３２の開度を決定することは可能である。しかし、太陽熱温水器５からのソーラ温水配管５６と給水源からの給水配管１０との水圧差変動が生じる等すると、ＦＦ制御によって混合器３のソーラ温水側弁３１と冷水側弁３２の開度を一定位置に設定してもソーラ温水と冷水との混合割合が変化してしまう。この場合、混合水温度センサ４３が故障しているため、実際の混合水温度と混合設定温度との偏差に基づいたＦＢ制御ができない。従って、混合水温度の変動が繰り返されてしまうので、一定温度の混合水を給湯器７へ供給できず、結局は安定した給湯ができなくなる。そこで、混合水温度センサ４３が故障した場合は、一律に混合器３を水固定にして冷水ではあるが一定温度の冷水を給湯器７へ供給することによって、給湯器７で通常どおりの燃焼動作を行わせて冷水を給湯設定温度の湯にし、安定した給湯を行うようにする。
【００５２】
以上のように、上記実施の形態によれば、温度センサ群４１，４２，４３のいずれかが故障した場合でも上記混合水温度センサ４３が正常に機能している場合はＦＢ制御方式を採ってソーラ温水と冷水の混合を継続させ、太陽熱温水器５からのソーラ温水の利用を図る。一方、混合水温度センサ４３が故障したときだけ冷水のみの水固定とする。従って、温度センサ群４１，４２，４３の故障が生じても混合水温度センサ４３が故障していない場合は、ＦＢ制御方式によってソーラ温水と冷水の混合を継続させるので、太陽熱温水器５のソーラ温水を無駄にすることなく最大限に有効活用することができる。
【００５３】
なお、以上の制御動作の間に上記ハイカットサーミスタ４４が限界温度（例えば、６０℃）を超える混合水温度を検出すると、上記開閉弁制御部１１３はソーラ温水開閉弁３３を閉弁させると共に、上記混合器制御部１１２は、強制的にソーラ温水側弁３１を全閉にする制御を行い、ソーラ温水の供給を停止させて限界温度を超える高温の混合水が給湯器７側に供給されないようにする。これによって万一の高温出湯が回避される。
【００５４】
＜実施の形態２＞
上記実施の形態１では、図２に示すステップＳ２０６でのＦＢ制御方式を採るとき混合水温度が混合設定温度として追い加熱用温度となるようにＦＢ制御するものであったが、この実施の形態２では、上記ＦＢ制御方式を採るときソーラ温水温度センサ４１が正常に機能していれば、そのときのソーラ温水温度が給湯設定温度より高いか低いかによって上記混合設定温度を決定するようにしたものである。
【００５５】
この実施の形態２による湯水混合ユニット１は、基本的には図１に示す上記実施の形態１と同様の構成、機能を有し、図２、図３に示すフローチャートに従って動作するが、図２中のステップＳ２０６のＦＢ制御方式を採るとき、図４のフローチャートに示す以下の動作を実行する。
【００５６】
すなわち、図４を参照して、上記ＦＢ制御方式を採るとき、まず、ステップＳ４０１において、上記温度センサ監視部１１４はソーラ温水温度センサ４１が正常に機能しているか否か判別する。ソーラ温水温度センサ４１が正常に機能している場合は、ステップＳ４０２において、上記温度センサ監視部１１４はソーラ温水温度センサ４１で検知するソーラ温水の温度が給湯リモコン７１での給湯設定温度より高いか否か比較する。この比較の結果、ソーラ温水温度が給湯設定温度より高かった場合は、ステップＳ４０３において、上記混合器制御部１１２は、混合水温度が混合設定温度として上記給湯設定温度となるように上記混合器３に対してＦＢ制御する。また、このＳ４０３でのＦＢ制御の間はコントローラ１１の通信部１１１から給湯器７の給湯コントローラ７２に対して燃焼不要信号を送出し、給湯器７の燃焼動作を阻止する。
【００５７】
このように混合水の温度を収束すべき混合設定温度として給湯設定温度とするのは、ソーラ温水温度が給湯設定温度より高い場合は給湯器７を燃焼動作させることなくソーラ温水に冷水を混合すれば給湯設定温度の湯を得ることができるので、この場合は太陽熱温水器５でのソーラ温水を多く利用するためである。
【００５８】
一方、上記ステップＳ４０１において上記温度センサ監視部１１４がソーラ温水温度センサ４１の故障を検知（Ｓ４０１でＮｏ）していたり、上記ステップＳ４０２において上記温度センサ監視部１１４にてソーラ温水温度が給湯設定温度より低いと判別（Ｓ４０２でＮｏ）していた場合は、ステップＳ４０４において、上記混合器制御部１１２は、混合水温度が混合設定温度として追い加熱用温度となるように上記混合器３に対してＦＢ制御する。すなわち、この追い加熱用温度は、上記給湯設定温度から給湯器７での燃焼動作による上昇温度分を差引いた値であるから、温度情報のうちソーラ温水温度がわかっていなくても給湯設定温度がわかっていれば求められるのでソーラ温水温度センサ４１が故障していても決定でき、しかも、この追い加熱用温度は、給湯設定温度よりも常に低い値であるから、給湯設定温度を超える混合水が給湯器７側へ供給されることもなく安全性を確保できる。従って、上記ステップＳ４０１の判断でソーラ温水温度センサ４１が故障とされた場合は混合設定温度を追い加熱用温度とした。また、ソーラ温水温度センサ４１が正常に機能していてもソーラ温水温度が給湯設定温度より低い場合は給湯器７を燃焼動作させて混合水を追い加熱する必要があるので、上記ステップＳ４０２の判断でソーラ温水温度が給湯設定温度より低いとされた場合は混合設定温度を追い加熱用温度とした。なお、上記追い加熱用温度は、上記実施の形態１で説明したとおりコントローラ１１の追い加熱用温度演算部１１５によって求められる。
【００５９】
以上のように、実施の形態２によれば、混合水温度センサ４３の他にソーラ温水温度センサ４１も正常に機能し（冷水温度センサ４２だけの故障）、ソーラ温水温度が給湯設定温度より高いと認識される場合はＦＢ制御によって混合水の温度を収束させるべき混合設定温度を給湯設定温度とするので、この場合は多くのソーラ温水を利用するから太陽熱温水器５のソーラ温水をより一層有効活用できる。
【００６０】
ところで、上記ＦＢ制御（Ｓ４０３、Ｓ４０４）は上記実施の形態１と同様に行われるが、このＦＢ制御を開始するときの上記混合器３のソーラ温水側弁３１および冷水側弁３２の開度位置としてソーラ温水温度が給湯設定温度より低いと判断された場合は（Ｓ４０２でＮｏ）、ソーラ温水側弁３１を全開にし冷水側弁３２を全閉にするか、あるいはソーラ温水側弁３１に比して冷水側弁３２を小さくしてからＦＢ制御を開始するようにしてもよい。この場合、ソーラ温水量を冷水量よりも多くした混合割合からＦＢ制御を開始するので、このＦＢ制御ではソーラ温水量に対する冷水量の割合を徐々に増やす方向での制御となる。そして、ソーラ温水温度が給湯設定温度より低いので、このＦＢ制御によって最終的に混合水の温度が混合設定温度に収束されるまでの間に、上記給湯設定温度を超える高温の混合水が給湯器７側へ供給されることがなく安全性を確保でき、しかも、太陽熱温水器５のソーラ温水を優先的に多く使用して行くこととなるので、ソーラ温水の一層の有効活用を図ることができる。
【００６１】
なお、本発明は、上記各実施の形態１、２のみには限定されない。例えば、上記混合水温度センサ４３が故障していても上記ハイカットサーミス４４が正常に機能していれば、この正常なハイカットサーミス４４が故障した混合水温度センサ４３に代わって混合水の温度を検知し、これによって、上記ＦＢ制御方式を行わせるようにしてもよい。すなわち、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ２０５で「Ｎｏ」の判断のとき温度センサ監視部１１４にてハイカットサーミス４４が正常に機能しているか否かを判断し、ハイカットサーミス４４が正常に機能している場合は制御動作をステップＳ２０６のＦＢ制御方式へ移行させ、ハイカットサーミス４４が正常に機能しておらず故障していた場合は制御動作をステップＳ２０７の水固定動作へ移行させるようにする。
【００６２】
また、図２中のステップＳ２０３において各種温度センサ４１，４２，４３の故障が検出された場合（Ｓ２０３で「Ｎｏ」のとき）、これら温度センサ４１，４２，４３の故障の旨を報知するようにしてもよい。この場合、コントローラ１１の通信部１１１を通じて給湯器７の給湯リモコン７１にてブザーや表示等による報知を行うようにしてもよく、また、上記表示に際してどの温度センサ４１，４２，４３が故障しているのかがわかるような個別表示を行うようにしてもよい。
【００６３】
また、図１に示した湯水混合ユニット１の構成例では、ソーラ温水路２１において常閉式の開閉弁３３（電磁弁等）を備えたものとしたが、このような開閉弁３３を備えず、混合器３を迂回させて冷水路２２と混合水路２３とを直結するバイパス通路を設け、且つ、このバイパス通路に混合水路２３内の通水時には閉弁させるようにした常開式のバイパス開閉弁（電磁弁等）を具備したものとしてもよい。
【００６４】
また、図１に示した例では、混合器３として冷水側弁３２とソーラ温水側弁３１とを持つ２軸式とするが、単一の弁体を回動させて角度調節することによりソーラ温水路２１からのソーラ温水と冷水路２２からの冷水の混合割合を調整する１軸式のものでもよい。
【００６５】
また、上記実施の形態１，２では、上記温水供給器として太陽熱温水器５を用いるが、これに限らず、例えば廃熱利用の温水器等その他種々の温水供給器であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１による湯水混合ユニットを用いた給湯システムの全体構成を示す構成図である。
【図２】実施の形態１の湯水混合ユニットにおける動作フローを示すフローチャートである。
【図３】図２のステップＳ２０６におけるＦＢ制御方式のときのＦＢ制御フローを示すフローチャートである。
【図４】実施の形態２の湯水混合ユニットにおける動作フローとしてＦＢ制御方式のときのＦＢ制御フローを示すフローチャートである。
【図５】従来のソーラ給湯システムの全体構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 湯水混合ユニット
２ 通水回路
３ 混合器
５ 太陽熱温水器
７ 給湯器
１０ 給水配管
１１ コントローラ
２１ ソーラ温水路
２２ 冷水路
２３ 混合水路
３１ ソーラ温水側弁
３２ 冷水側弁
３３ ソーラ温水開閉弁
４０ 水量センサ
４１ ソーラ温水温度センサ
４２ 冷水温度センサ
４３ 混合水温度センサ
４４ ハイカットサーミスタ
５６ ソーラ温水配管
７１ 給湯リモコン
７２ 給湯コントローラ
７６ 入水配管
７７，７８ 通信線
１１１ 通信部
１１２ 混合器制御部
１１３ 開閉弁制御部
１１４ 温度センサ監視部
１１５ 追い加熱用温度演算部

Claims (5)

1. 温水供給器を補助熱源機に接続するための湯水混合ユニットであって、温水と冷水とを導入すると共に混合し、この混合水を補助熱源機側へ供給する通水回路と、上記通水回路に配設されて上記温水と上記冷水との混合割合を温水側弁および冷水側弁の開度により決定する混合器と、上記通水回路内における、温水の温度を検知する温水温度センサ、冷水の温度を検知する冷水温度センサおよび混合水の温度を検知する混合水温度センサを有する温度センサ群と、上記温度センサ群からの検知温度情報および補助熱源機の給湯リモコンでの給湯設定温度情報を受けて上記混合器の温水側弁と冷水側弁の開度状態を制御するコントローラとを備え、
   上記コントローラは、
   上記温度センサ群の出力状態を監視して正常に温度検知されているか否かを判別する温度センサ監視部と、
   上記温度センサ監視部の判別結果として、上記温度センサ群のすべてが正常に機能している場合は上記温度センサ群からの温度情報を基にして上記混合器に対してＦＦ＋ＦＢ制御方式を指令し、上記温度センサ群のいずれかが故障した場合でも上記混合水温度センサが正常に機能している場合は混合水温度センサが検知する混合水温度を基にして上記混合器に対してＦＢ制御方式を指令し、上記混合水温度センサが故障していた場合は上記混合器に対して水固定の動作指令をする混合器制御部とを有することを特徴とする湯水混合ユニット。
2. 請求項１に記載の湯水混合ユニットにおいて、
   上記混合器制御部は、上記ＦＢ制御方式を指令するとき上記混合器の温水側弁と冷水側弁の開度位置として現状の位置からＦＢ制御を開始させることを特徴とする湯水混合ユニット。
3. 請求項１に記載の湯水混合ユニットにおいて、
   上記混合器制御部は、上記ＦＢ制御方式を指令するとき上記混合器の温水側弁と冷水側弁の開度位置として温水側弁を全閉にし冷水側弁を全開にするか、あるいは温水側弁に比して冷水側弁を大きくしてからＦＢ制御を開始させることを特徴とする湯水混合ユニット。
4. 請求項１または２に記載の湯水混合ユニットにおいて、
   上記混合器制御部は、
   上記ＦＢ制御方式を指令するとき上記混合水温度センサで検知する混合水の温度が、混合設定温度として給湯設定温度から補助熱源機での燃焼動作による上昇温度分を差引いた追い加熱用温度となるように上記ＦＢ制御を行うようにし、
   上記ＦＢ制御方式を指令するときにあって上記温度センサ監視部にて上記温水温度センサが正常に機能していると認識され且つ上記温水温度センサで検知する温水温度が給湯リモコンでの給湯設定温度より高いときは上記混合水温度センサで検知する混合水の温度が、混合設定温度として給湯設定温度となるように上記ＦＢ制御を行うようにすることを特徴とする湯水混合ユニット。
5. 請求項４に記載の湯水混合ユニットにおいて、
   上記混合器制御部は、上記ＦＢ制御方式を指令するときにあって上記温度センサ監視部にて上記温水温度センサが正常に機能していると認識され且つ上記温水温度センサで検知する温水温度が給湯リモコンでの給湯設定温度より低いときは、上記混合器の温水側弁と冷水側弁の開度位置として温水側弁を全開にし冷水側弁を全閉にするか、あるいは温水側弁に比して冷水側弁を小さくしてからＦＢ制御を開始させることを特徴とする湯水混合ユニット。

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