JP3718654B2 - 湯水混合ユニット - Google Patents
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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各種廃熱を利用した温水器等から構成される温水供給装置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あって、温水供給装置からの温水の有効利用に関する技術である。
【０００２】
【従来の技術】
天候等に左右されずに目的温度の温水を取出すために、図１の概略図に示されるように、上記温水供給装置である太陽熱温水器５と補助熱源機である給湯器７とを湯水混合ユニット１によって接続したソーラ給湯システムが知られている。
【０００３】
このようなソーラ給湯システムは、前記太陽熱温水器５からのソーラ温水を有効利用することで前記給湯器７の燃焼量をできるだけ減少させて省エネのメリットを得ることを目的としている。そのため、湯水混合ユニット１は、ソーラ温水と冷水の混合割合を決定し、この混合割合となるように湯水混合器３の動作制御を行っている。
【０００４】
具体的には、ソーラ温水温度が出湯設定温度よりも高い場合には、給湯器７において加熱する必要のない出湯設定温度の混合水を混合調節するように前記湯水混合器３を制御している。一方、ソーラ温水温度が出湯設定温度よりも低い場合には、前記出湯設定温度から給湯器７の最低燃焼時の上昇温度を差引いて求められる混合目標温度の混合水を混合調節するように前記湯水混合器３を制御している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように、湯水混合器３において混合目標温度の混合水を混合調節できない場合がある。すなわち、混合目標温度がソーラ温水温度及び冷水温度よりも高い場合（混合目標温度＞ソーラ温水温度，冷水温度）又は低い場合（目標混合温度＜ソーラ温水温度，冷水温度）が考えられる。このような場合には、従来の湯水混合ユニット１は、ソーラ温水温度と冷水温度のうちで前記混合目標温度に近い温度を有する側を全開・他方を全閉とするように前記湯水混合器３の動作制御を行っている。
【０００６】
例えば、ソーラ温水配管５６内のソーラ温水が冷えている朝最初の使用時で、夏場などの冷水温度が比較的高い場合がある。このとき、混合目標温度がソーラ温水温度及び冷水温度よりも高く、ソーラ温水温度が冷水温度よりも低い場合には（混合目標温度＞冷水温度＞ソーラ温水温度）、従来の湯水混合ユニット１は、混合弁の冷水側を全開・ソーラ温水側を全閉として前記冷水回路１５の冷水を前記給湯器７へ送出することとなる。
【０００７】
即ち、この例の湯水混合ユニット１は、温水回路１４に配設された温水温センサ１９で検出されたソーラ温水温度を太陽熱温水器５のソーラ温水温度として認識するようになっている。そのため、例えば、この湯水混合ユニット１の運転開始初期に、前記太陽熱温水器５と前記湯水混合ユニット１とを接続するソーラ温水配管５６内で冷却された低温のソーラ温水が通水されると、前記湯水混合ユニット１は、この低温のソーラ温水温度を太陽熱温水器５から供給されるソーラ温水と認識して前記湯水混合器３の混合制御を行うこととなる。
【０００８】
具体的には、太陽熱温水器５内のソーラ温水温度が６０℃、冷水温度が２０℃であって、前記ソーラ温水配管５６内に１８℃に冷却されたソーラ温水が貯留している場合に、給湯器７の出湯設定温度を５０℃に設定して運転を開始すると、前記温水回路１４に１８℃のソーラ温水が取込まれるから、前記湯水混合ユニット１は太陽熱温水器５のソーラ温水温度は１８℃と認識する。そして、前記湯水混合ユニット１は各検出値に基づいて、混合目標温度がソーラ温水温度及び冷水温度よりも高く、ソーラ温水温度が冷水温度よりも低い（混合目標温度＞冷水温度＞ソーラ温水温度）と判断すると、前記混合弁の冷水側を全開・ソーラ温水側を全閉とするように前記湯水混合器３の動作制御を行う。
【０００９】
このように、混合弁のソーラ温水側が全閉に固定されてしまうと、前記太陽熱温水器５の高温のソーラ温水はいつまで経っても前記湯水混合ユニット１に取込まれないため、前記湯水混合ユニット１の誤った認識も是正されない。そのため、前記貯湯タンク５１内の６０℃のソーラ温水から５０℃の出湯設定温度の混合水を混合調節できるにも係わらず、前記給湯器７において２０℃の冷水を加熱し続けるという、湯水混合ユニット１の目的である省エネと反する結果となってしまう。
【００１０】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、『上流端が水源からの給水配管に接続される水入口となった冷水回路と、上流端が温水供給装置からの温水配管に接続される湯入口となった温水回路と、前記冷水回路と温水回路の合流点から延設されると共に下流端が前記合流点の混合水を補助熱源機へ送出する湯出口となった混合水回路とからなる通水回路と、
前記合流点において前記冷水と温水の混合割合を調節する湯水混合器と、
前記冷水回路を流れる冷水温度を検出する冷水温センサと、
前記温水回路を流れる温水温度を検出する温水温センサと、
この湯水混合ユニットの動作制御を行うコントローラとを備える湯水混合ユニット』において、湯水混合ユニットにおいて検出される温水温度と温水供給装置に貯湯される温水温度とが異なる場合にも温水供給装置からの温水を有効利用できるようにすることを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
＊１項
上記課題を解決するための本発明の技術的手段は、『前記コントローラは、前記温水温センサで検出される温水温度が前記冷水温センサで検出される冷水温度より所定温度だけ高く設定される基準温度以下である場合に、前記湯水混合器において温水側を開弁方向に動作させる混合制御手段を備える』ことを特徴とするものである。
【００１２】
これによると、本湯水混合ユニットは、運転開始初期に検出された温水温度が冷水温度よりも低い場合には、混合目標温度又は出湯設定温度に係わらず、前記湯水混合器の温水側を強制的に開弁して温水を優先的に利用する。そのため、配管において冷却された温水を早く排出して温水供給装置の高温の温水を早く本湯水混合ユニット内に取込むことができる。
【００１３】
また、温水温度が冷水温度よりも高い場合でも、前記温水温度が基準温度以下であれば、上記と同様に動作される。そのため、従来のものでは、目標混合温度又は出湯設定温度が冷水温度よりも低い場合には、冷水側を全開・温水側を全閉として冷水を利用していたが、本湯水混合ユニットでは温水側を開弁して温水供給装置の温水を優先的に利用する。また、目標混合温度又は出湯設定温度が温水温度と冷水温度との間にある場合には、従来は、温水と冷水を混合して混合水を混合調節していたが、本湯水混合ユニットでは上記と同様に温水が優先的に利用されるようになっている。
【００１４】
ここで、前記基準温度は、この湯水混合ユニットが用いられる温水供給システムにおいて許容できる変動温度だけ冷水温度よりも高く設定されている。具体的には、補助熱源機として給湯器が用いられる場合、前記基準温度は、冷水温度よりも２〜３℃程度高い温度に設定するのが望ましい。
【００１５】
＊２項
１項において、『前記混合制御手段は、前記温水温度が前記基準温度以下である場合に前記湯水混合器の温水側を所定の設定開度に固定する』ことを特徴とするものである。
【００１６】
これによると、前記湯水混合器に流入する温水の流量を制限することができる。そのため、運転中に本湯水混合ユニットに取込まれる温水温度が急上昇する場合に、温水側を閉弁方向に動作させることで湯水混合器への温水の流入及び混合水温度の急上昇を抑制することができる。これにより、補助熱源機からの高温出湯が防止されると共に利用者の使用感がよい。
【００１７】
ここで、前記所定の設定開度は、温水が急上昇する場合に湯水混合器の動作制御によって混合水温度の急上昇を抑制できるように、温水回路から湯水混合器に流入する温水の流量を制限するように設定される。
【００１８】
＊３項
１項又は２項において、『前記基準温度は、この湯水混合ユニットに接続される補助熱源機から取出される湯水の温度変動として許容可能な温度差だけ前記冷水温度よりも高い温度に設定されている』ことを特徴とするものである。
【００１９】
このものによれば、温水温度が前記基準温度以下であれば、従来、冷水側を全開・温水側を全閉としていた場合に温水を優先的に利用しても、補助熱源機から出湯される湯水の温度変動を小さく抑制できる。そのため、利用者の使用感を損なうことがないと共に高温出湯による危険性もなく安全である。
【００２０】
【発明の効果】
上記のような構成であるから本発明は次の特有の効果を有する。
本発明の湯水混合ユニットは、温水温度が冷水温度よりも低い場合、及び、温水温度が冷水温度よりも高くても基準温度以下である場合には、混合目標温度及び出湯設定温度に係わらず、温水を優先的に利用するため、本湯水混合ユニット内に温水供給装置からの温水が早く取込まれる。そのため、運転開始初期に本湯水混合ユニットにおいて認識される温水温度と温水供給装置に貯湯されている温水温度とが異なる場合にも、本湯水混合ユニットの認識の誤りを早く是正して、省エネの目的に則した適切な動作制御を行うことができるため、温水供給装置の温水を有効利用することができる。
【００２１】
ここで、通常、前記温水供給装置に供給される水と冷水回路に取込まれる冷水とは同じ水源から供給されるため、温水温度が冷水温度よりも低い場合に、無条件に温水を優先的に利用しても省エネの目的を著しく損なうことはない。
【００２２】
２項のものによれば、湯水混合ユニットに取込まれる温水温度の急上昇による補助熱源機からの高温出湯を防止することができ、利用者の使用感がよい。
【００２３】
３項のものによれば、温水温度が基準温度以下であれば、補助熱源機からの出湯温度の変動を小さく抑制できるため、利用者の使用感が損われることはないと共に高温出湯の危険性もなく安全である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら詳述する。
以下の実施の形態では、温水供給装置である太陽熱温水器を補助熱源機である給湯器に接続するために本発明の一例である湯水混合ユニットを利用したソーラ給湯システムを例に挙げて説明する。
本ソーラ給湯システムの概略図を図１に示している。先ず、このソーラ給湯システムの各部の構成について説明する。
【００２５】
＊太陽熱温水器５
太陽熱温水器５は、建物の屋上や屋根等に設置され太陽熱を吸収する集熱器５０と、ソーラ温水を貯留する貯湯タンク５１と、前記集熱器５０と貯湯タンク５１との間を循環するように形成されると共に太陽熱を伝達するための液状媒体が充填された蓄熱循環路５２とを具備している。前記蓄熱循環路５２には前記液状媒体を循環させるためのシスターン５３と循環ポンプ５４とが設けられおり、前記貯湯タンク５１の底部には上水道などの水源から冷水を供給するソーラ用給水配管５５と水抜栓５７を具備する水抜回路５８が底部に接続されている。また、前記貯湯タンク５１の頂部にはこの貯湯タンク５１内のソーラ温水を取出すためのソーラ温水配管５６が接続されている。
【００２６】
前記循環ポンプ５４を駆動して前記蓄熱循環路５２内の液状媒体を循環させると、前記集熱器５０内で太陽熱によって加熱された液状媒体が前記貯湯タンク５１へと移動される。前記貯湯タンク５１内に移動した液状媒体が貯湯された水と熱交換を行うことによって貯湯タンク５１内の水が加熱されてソーラ温水を作り出している。
【００２７】
＊給湯器７
給湯器７は、ここでは図示しないガスバーナで加熱される熱交換器７３を内蔵する給湯器本体７０と、前記給湯器本体７０に電気接続されて各種操作・表示部（運転スイッチ、浴槽の湯張りスイッチ、湯温設定部、燃焼表示部等）を備えたリモコン７１と、このリモコンと配線ケーブル７８で接続されると共に出湯蛇口８５や浴槽８１の出湯温度が出湯設定温度となるように燃焼制御を行う給湯コントローラ７２とを備えている。
【００２８】
前記給湯器本体７０内の通水管７４には、前記湯水混合ユニット１から送出される混合水を取入れる入水配管７６と、先端部に前記出湯蛇口８５を備えた出湯配管８４と、浴槽８１の湯張り及び追焚きに使用される往き管８２と戻り管８３がそれぞれ接続されている。
【００２９】
＊湯水混合ユニット１
湯水混合ユニット１は、図１に示されるように、上流端が前記太陽熱温水器５のソーラ温水配管５６に接続される温水回路１４と、上流端が前記太陽熱温水器５の前記ソーラ用給水配管５５から分岐された給水配管５９に接続される冷水回路１５と、前記温水回路１４と冷水回路１５との合流点から延びて下流端が前記給湯器７の入水配管７６に接続される混合水回路２９とからなる通水回路２と、前記混合水回路２９に流入するソーラ温水と冷水の混合割合を調節して所定の温度の混合水とする湯水混合器３と、この湯水混合ユニット１の動作制御を行うユニットコントローラ１１と、この湯水混合ユニット１に電力供給を行う主電源１００を備えている。
【００３０】
前記ソーラ温水回路１４には、上流端から順番にソーラ温水の除塵機能を兼備するフィルタ付きの水抜き栓２１、貯湯タンク５１の内圧低下時に外気を吸入して前記内圧を調節するバキュームブレーカ１２、逆止弁１３及び温水回路１４を流れるソーラ温水温度を検出するソーラ温水温センサ１９が配設されている。前記温水回路１４へのソーラ温水の取込み及び取込みの停止はユニットコントローラ１１によって制御されている。
【００３１】
前記冷水回路１５には、上流端から順番に水中の除塵機能を兼備するフィルタ付きの水抜き栓３０、逆止弁２２及び冷水回路１５を流れる冷水温度を検出する冷水温センサ２３が配設されている。
【００３２】
前記混合水回路２９には、上流端から順番に湯水混合器３、水量センサ３２、混合水温センサ３３及び混合水回路２９の水圧が過剰に上昇した際に開弁して圧力を解放する加圧逃がし弁兼水抜き栓３５が配設されている。
【００３３】
前記湯水混合器３は、前記温水回路１４と混合水回路２９との接続点に設けられる温水混合弁２５と、前記冷水回路１５と混合水回路２９との接続点に設けられる冷水混合弁２４とを備えている。前記温水混合弁２５及び冷水混合弁２４は、前記ユニットコントローラ１１からの制御信号によって動作制御されるモータの回転に応じて進退される構成となっている。
【００３４】
前記ユニットコントローラ１１は、ソーラ温水温度と冷水温度、リモコン７１の出湯設定温度、混合水の流量からソーラ温水と冷水の混合割合を決定すると共に前記混合割合となるように前記湯水混合器３の動作制御を行う混合制御部１１１と、前記ソーラ温水が基準温度よりも低温であるかどうかを判断する第１ソーラ温水温判定部１１２と、前記ソーラ温水が前記基準温度よりも高温である場合に前記ソーラ温水が出湯設定温度よりも低温であるかどうかを判断する第２ソーラ温水温判定部１１３等を有している。
【００３５】
また、この例のユニットコントローラ１１は、前記リモコン７１と通信線７７で接続されており、前記リモコン７１の出湯設定温度や浴槽８１の自動湯張り等の運転モード情報といった各種情報を受信するための通信部１１４を有している。
【００３６】
＊湯水混合ユニット１の動作について
次に、前記湯水混合ユニット１の具体的な動作について図２のフローチャートに沿って以下に説明する。
【００３７】
前記出湯蛇口８５又は浴槽８１への出湯が開始されて、ステップＳ１において、流量センサ３２からの信号によって混合水回路２９内での通水が検知されると、前記ユニットコントローラ１１によって前記温水回路１４に太陽熱温水器５からのソーラ温水の取込みが開始される。
【００３８】
これを受けて、ステップＳ２では、第１ソーラ温水温判定部１１２において、温水温センサ１９で検知されたソーラ温水温度が基準温度（冷水温度＋α）以下であるかどうかの判断が行われる。この例において、所定温度αは、このソーラ給湯システムの給湯器７から出湯される湯水の温度変動として許容できる温度（利用者の使用感を損なうことのない温度）、α＝３℃に設定している。実際には、混合調節された混合水は、混合水回路２９から入水配管７６を通って給湯器７へ送出された後、前記給湯器７内の通水管７４を通って出湯されるため、混合調節時の３℃の温度差に起因する出湯温度の変動は３℃よりも小さいものとなる。
【００３９】
そして、第１ソーラ温水温判定部１１２においてソーラ温水温度が基準温度（冷水温度＋α）以下であると判断された場合には、ステップＳ３に進み、混合目標温度及び出湯設定温度に関係なく、前記湯水混合器３の温水混合弁２５を所定の設定開度となるように固定する制御が行われる。このとき、前記冷水混合弁２４は前記温水混合弁の設定開度に合わせて適切な開度に調節される。この例においては、前記設定開度は、温水回路１４を流れるソーラ温水の流量を１４リットル／分に制限できる開度に設定している。この１４リットル／分というソーラ温水の流量は、太陽熱温水器５からの供給が想定される仮想最高温度（例えば８０℃）にソーラ温水が急上昇する場合に、前記温水混合弁２５及び冷水混合弁２４の動作制御によって前記湯水混合器３で混合調節される混合水の温度上昇を所定温度（例えば３℃）以下に抑制できる流量を実験的に求めたものである。
【００４０】
一方、前記第１ソーラ温水温判定部１１２においてソーラ温水温度が基準温度（冷水温度＋α）よりも高いと判断された場合には、ステップＳ４に進み、第２ソーラ温水温判定部１１３において、前記ソーラ温水温度が出湯設定温度以下であるかどうかの判断が行われる。
【００４１】
そして、前記第２ソーラ温水温判定部１１３においてソーラ温水温度が出湯設定温度以下であると判断された場合には、ステップＳ５に進み、出湯設定温度から給湯器７が最低燃焼で動作する場合に上昇する温度を差引いて求められる混合目標温度の混合水を混合調節するように前記湯水混合器３の動作制御を行う。
【００４２】
また、前記第２ソーラ温水温判定部１１３においてソーラ温水温度が出湯設定温度よりも高いと判断された場合には、ステップＳ６に進み、出湯設定温度の混合水を混合調節するように前記湯水混合器３の動作制御を行う。
【００４３】
例えば、前述した従来例のように、本ソーラ給湯システムの運転開始初期に、ソーラ温水配管内５６において冷水温度以下に冷却されたソーラ温水がこの湯水混合ユニット１に取込まれると、前記湯水混合ユニット１はソーラ温水温度が冷水温度よりも低いと判断して、前述のステップＳ１からステップＳ３を実行する。つまり、前記湯水混合器３の温水混合弁２５を所定の設定開度に開弁してソーラ温水を優先的に利用する。そのため、前記ソーラ配管５６内の低温のソーラ温水が前記湯水混合ユニット１内に取込まれて混合水の混合調節に利用される。
【００４４】
前記ソーラ配管５６内の低温のソーラ温水がすべて排出され、これに続いて前記太陽熱温水器５内の高温のソーラ温水が前記湯水混合ユニット１に取込まれると、前記湯水混合ユニット１はソーラ温水温度が基準温度（冷水温度＋α）よりも高いと判断して、前述のステップＳ２,ステップＳ４を経てステップＳ５又はステップＳ６を実行する。つまり、前記ソーラ温水温度が出湯設定温度よりも高い場合には、出湯設定温度の混合水を混合調節し、前記ソーラ温水温度が出湯設定温度よりも低い場合には、前記給湯器７から算出される混合目標温度の混合水を混合調節する。
【００４５】
以上のように、この湯水混合ユニット１は、ソーラ温水温度が基準温度（冷水温度＋α）以下となる場合には、目標混合温度又は出湯設定温度に係わらず、常に、前記湯水混合器３の温水混合弁２５を強制的に開弁してソーラ温水を優先的に利用するから、前記太陽熱温水器５のソーラ温水を早く取込むことができる。これにより、上記のように、湯水混合ユニット１がソーラ温水温度を誤って認識する場合にも、この誤りを早く是正して適切な動作制御を行うことができるため、太陽熱温水器５のソーラ温水を有効利用して省エネのメリットを得ることができる。
【００４６】
また、この例の湯水混合ユニット１は、ソーラ温水温度が基準温度（冷水温度＋α）以下である場合に、温水混合弁２５を前記温水回路１４のソーラ温水の流量を１４リットル／分に制限する設定開度に固定するため、このソーラ給湯システムの運転中にソーラ温水温度が急上昇するような場合にも、前記温水混合弁２５を速やかに閉弁方向・前記冷水混合弁２４を開弁方向に動作させて混合水温度の急上昇を防止することができる。そのため、前記給湯器７からの出湯温度の温度変動が小さく、利用者にとって使用感がよいと共に高温出湯の危険性が低い。
【００４７】
さらに、前記基準温度（冷水温度＋α）は、前記給湯器７から出湯される湯水の温度変動として利用者の使用感を損なうことのない温度α＝３℃だけ冷水温度より高い温度に設定しているため、ソーラ温水を優先的に利用することによって、前記給湯器７の出湯温度が著しく上昇することがないため、利用者にとって使用感がよいと共に高温出湯の危険性も低く安全である。
【００４８】
＊その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではない。
例えば、上記の例においては、前記ソーラ温水温度が基準温度（冷水温度＋α）以下である場合に、前記温水混合弁２５を所定の設定開度に固定しているが、上記条件の場合に、温水混合弁２５を全開・冷水混合弁２４を全閉とするように前記湯水混合器３の動作制御を行うものであってもよい。しかし、このような動作制御を行う場合には、利用者の使用感と安全のために、ソーラ温水の急上昇時に混合水温度の急上昇を抑制し得る構成の湯水混合混合器３を用いることが望ましい。
【００４９】
前述の例においては、温水供給装置として太陽熱温水器５を用いているが、温水供給装置はこれに限られるものではなく、例えば各種廃熱を利用する温水器等その他の温水供給装置であってもよい。また、同様に、補助熱源機についても前述の例の給湯器７に限られるものではない。
【００５０】
また、前記混合水回路２９を流れる混合水の通水の有無及び流量は、前記混合水回路２９に配設された流量センサ３２によって検出されているが、前記給湯器７の本体７０内に配設された流量センサによる検出値をケーブル７７を介して前記ユニットコントローラ１１の通信部１１４で受信し、この検出値をもとに判断されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施の形態におけるソーラ給湯システムの全体構成を示す構成図である。
【図２】本発明実施の形態の湯水混合ユニットにおける動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
(1)・・・湯水混合ユニット
(11)・・・ユニットコントローラ
(111)・・・混合制御部
(112)・・・第１ソーラ温水温判定部
(113)・・・第２ソーラ温水温判定部
(114)・・・通信部
(14)・・・温水回路
(15)・・・冷水回路
(16)・・・湯入口
(17)・・・水入口
(18)・・・湯出口
(19)・・・温水温センサ
(2)・・・通水回路
(23)・・・冷水温センサ
(29)・・・混合水回路
(3)・・・湯水混合器
(32)・・・水量センサ
(33)・・・混合水温センサ
(5)・・・太陽熱温水器
(56)・・・ソーラ温水配管
(7)・・・給湯器
(71)・・・リモコン
(72)・・・給湯コントローラ
(76)・・・入水配管
【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各種廃熱を利用した温水器等から構成される温水供給装置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あって、温水供給装置からの温水の有効利用に関する技術である。
【０００２】
【従来の技術】
天候等に左右されずに目的温度の温水を取出すために、図１の概略図に示されるように、上記温水供給装置である太陽熱温水器５と補助熱源機である給湯器７とを湯水混合ユニット１によって接続したソーラ給湯システムが知られている。
【０００３】
このようなソーラ給湯システムは、前記太陽熱温水器５からのソーラ温水を有効利用することで前記給湯器７の燃焼量をできるだけ減少させて省エネのメリットを得ることを目的としている。そのため、湯水混合ユニット１は、ソーラ温水と冷水の混合割合を決定し、この混合割合となるように湯水混合器３の動作制御を行っている。
【０００４】
具体的には、ソーラ温水温度が出湯設定温度よりも高い場合には、給湯器７において加熱する必要のない出湯設定温度の混合水を混合調節するように前記湯水混合器３を制御している。一方、ソーラ温水温度が出湯設定温度よりも低い場合には、前記出湯設定温度から給湯器７の最低燃焼時の上昇温度を差引いて求められる混合目標温度の混合水を混合調節するように前記湯水混合器３を制御している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように、湯水混合器３において混合目標温度の混合水を混合調節できない場合がある。すなわち、混合目標温度がソーラ温水温度及び冷水温度よりも高い場合（混合目標温度＞ソーラ温水温度，冷水温度）又は低い場合（目標混合温度＜ソーラ温水温度，冷水温度）が考えられる。このような場合には、従来の湯水混合ユニット１は、ソーラ温水温度と冷水温度のうちで前記混合目標温度に近い温度を有する側を全開・他方を全閉とするように前記湯水混合器３の動作制御を行っている。
【０００６】
例えば、ソーラ温水配管５６内のソーラ温水が冷えている朝最初の使用時で、夏場などの冷水温度が比較的高い場合がある。このとき、混合目標温度がソーラ温水温度及び冷水温度よりも高く、ソーラ温水温度が冷水温度よりも低い場合には（混合目標温度＞冷水温度＞ソーラ温水温度）、従来の湯水混合ユニット１は、混合弁の冷水側を全開・ソーラ温水側を全閉として前記冷水回路１５の冷水を前記給湯器７へ送出することとなる。
【０００７】
即ち、この例の湯水混合ユニット１は、温水回路１４に配設された温水温センサ１９で検出されたソーラ温水温度を太陽熱温水器５のソーラ温水温度として認識するようになっている。そのため、例えば、この湯水混合ユニット１の運転開始初期に、前記太陽熱温水器５と前記湯水混合ユニット１とを接続するソーラ温水配管５６内で冷却された低温のソーラ温水が通水されると、前記湯水混合ユニット１は、この低温のソーラ温水温度を太陽熱温水器５から供給されるソーラ温水と認識して前記湯水混合器３の混合制御を行うこととなる。
【０００８】
具体的には、太陽熱温水器５内のソーラ温水温度が６０℃、冷水温度が２０℃であって、前記ソーラ温水配管５６内に１８℃に冷却されたソーラ温水が貯留している場合に、給湯器７の出湯設定温度を５０℃に設定して運転を開始すると、前記温水回路１４に１８℃のソーラ温水が取込まれるから、前記湯水混合ユニット１は太陽熱温水器５のソーラ温水温度は１８℃と認識する。そして、前記湯水混合ユニット１は各検出値に基づいて、混合目標温度がソーラ温水温度及び冷水温度よりも高く、ソーラ温水温度が冷水温度よりも低い（混合目標温度＞冷水温度＞ソーラ温水温度）と判断すると、前記混合弁の冷水側を全開・ソーラ温水側を全閉とするように前記湯水混合器３の動作制御を行う。
【０００９】
このように、混合弁のソーラ温水側が全閉に固定されてしまうと、前記太陽熱温水器５の高温のソーラ温水はいつまで経っても前記湯水混合ユニット１に取込まれないため、前記湯水混合ユニット１の誤った認識も是正されない。そのため、前記貯湯タンク５１内の６０℃のソーラ温水から５０℃の出湯設定温度の混合水を混合調節できるにも係わらず、前記給湯器７において２０℃の冷水を加熱し続けるという、湯水混合ユニット１の目的である省エネと反する結果となってしまう。
【００１０】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、『上流端が水源からの給水配管に接続される水入口となった冷水回路と、上流端が温水供給装置からの温水配管に接続される湯入口となった温水回路と、前記冷水回路と温水回路の合流点から延設されると共に下流端が前記合流点の混合水を補助熱源機へ送出する湯出口となった混合水回路とからなる通水回路と、
前記合流点において前記冷水と温水の混合割合を調節する湯水混合器と、
前記冷水回路を流れる冷水温度を検出する冷水温センサと、
前記温水回路を流れる温水温度を検出する温水温センサと、
この湯水混合ユニットの動作制御を行うコントローラとを備える湯水混合ユニット』において、湯水混合ユニットにおいて検出される温水温度と温水供給装置に貯湯される温水温度とが異なる場合にも温水供給装置からの温水を有効利用できるようにすることを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
＊１項
上記課題を解決するための本発明の技術的手段は、『前記コントローラは、前記温水温センサで検出される温水温度が前記冷水温センサで検出される冷水温度より所定温度だけ高く設定される基準温度以下である場合に、前記湯水混合器において温水側を開弁方向に動作させる混合制御手段を備える』ことを特徴とするものである。
【００１２】
これによると、本湯水混合ユニットは、運転開始初期に検出された温水温度が冷水温度よりも低い場合には、混合目標温度又は出湯設定温度に係わらず、前記湯水混合器の温水側を強制的に開弁して温水を優先的に利用する。そのため、配管において冷却された温水を早く排出して温水供給装置の高温の温水を早く本湯水混合ユニット内に取込むことができる。
【００１３】
また、温水温度が冷水温度よりも高い場合でも、前記温水温度が基準温度以下であれば、上記と同様に動作される。そのため、従来のものでは、目標混合温度又は出湯設定温度が冷水温度よりも低い場合には、冷水側を全開・温水側を全閉として冷水を利用していたが、本湯水混合ユニットでは温水側を開弁して温水供給装置の温水を優先的に利用する。また、目標混合温度又は出湯設定温度が温水温度と冷水温度との間にある場合には、従来は、温水と冷水を混合して混合水を混合調節していたが、本湯水混合ユニットでは上記と同様に温水が優先的に利用されるようになっている。
【００１４】
ここで、前記基準温度は、この湯水混合ユニットが用いられる温水供給システムにおいて許容できる変動温度だけ冷水温度よりも高く設定されている。具体的には、補助熱源機として給湯器が用いられる場合、前記基準温度は、冷水温度よりも２〜３℃程度高い温度に設定するのが望ましい。
【００１５】
＊２項
１項において、『前記混合制御手段は、前記温水温度が前記基準温度以下である場合に前記湯水混合器の温水側を所定の設定開度に固定する』ことを特徴とするものである。
【００１６】
これによると、前記湯水混合器に流入する温水の流量を制限することができる。そのため、運転中に本湯水混合ユニットに取込まれる温水温度が急上昇する場合に、温水側を閉弁方向に動作させることで湯水混合器への温水の流入及び混合水温度の急上昇を抑制することができる。これにより、補助熱源機からの高温出湯が防止されると共に利用者の使用感がよい。
【００１７】
ここで、前記所定の設定開度は、温水が急上昇する場合に湯水混合器の動作制御によって混合水温度の急上昇を抑制できるように、温水回路から湯水混合器に流入する温水の流量を制限するように設定される。
【００１８】
＊３項
１項又は２項において、『前記基準温度は、この湯水混合ユニットに接続される補助熱源機から取出される湯水の温度変動として許容可能な温度差だけ前記冷水温度よりも高い温度に設定されている』ことを特徴とするものである。
【００１９】
このものによれば、温水温度が前記基準温度以下であれば、従来、冷水側を全開・温水側を全閉としていた場合に温水を優先的に利用しても、補助熱源機から出湯される湯水の温度変動を小さく抑制できる。そのため、利用者の使用感を損なうことがないと共に高温出湯による危険性もなく安全である。
【００２０】
【発明の効果】
上記のような構成であるから本発明は次の特有の効果を有する。
本発明の湯水混合ユニットは、温水温度が冷水温度よりも低い場合、及び、温水温度が冷水温度よりも高くても基準温度以下である場合には、混合目標温度及び出湯設定温度に係わらず、温水を優先的に利用するため、本湯水混合ユニット内に温水供給装置からの温水が早く取込まれる。そのため、運転開始初期に本湯水混合ユニットにおいて認識される温水温度と温水供給装置に貯湯されている温水温度とが異なる場合にも、本湯水混合ユニットの認識の誤りを早く是正して、省エネの目的に則した適切な動作制御を行うことができるため、温水供給装置の温水を有効利用することができる。
【００２１】
ここで、通常、前記温水供給装置に供給される水と冷水回路に取込まれる冷水とは同じ水源から供給されるため、温水温度が冷水温度よりも低い場合に、無条件に温水を優先的に利用しても省エネの目的を著しく損なうことはない。
【００２２】
２項のものによれば、湯水混合ユニットに取込まれる温水温度の急上昇による補助熱源機からの高温出湯を防止することができ、利用者の使用感がよい。
【００２３】
３項のものによれば、温水温度が基準温度以下であれば、補助熱源機からの出湯温度の変動を小さく抑制できるため、利用者の使用感が損われることはないと共に高温出湯の危険性もなく安全である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら詳述する。
以下の実施の形態では、温水供給装置である太陽熱温水器を補助熱源機である給湯器に接続するために本発明の一例である湯水混合ユニットを利用したソーラ給湯システムを例に挙げて説明する。
本ソーラ給湯システムの概略図を図１に示している。先ず、このソーラ給湯システムの各部の構成について説明する。
【００２５】
＊太陽熱温水器５
太陽熱温水器５は、建物の屋上や屋根等に設置され太陽熱を吸収する集熱器５０と、ソーラ温水を貯留する貯湯タンク５１と、前記集熱器５０と貯湯タンク５１との間を循環するように形成されると共に太陽熱を伝達するための液状媒体が充填された蓄熱循環路５２とを具備している。前記蓄熱循環路５２には前記液状媒体を循環させるためのシスターン５３と循環ポンプ５４とが設けられおり、前記貯湯タンク５１の底部には上水道などの水源から冷水を供給するソーラ用給水配管５５と水抜栓５７を具備する水抜回路５８が底部に接続されている。また、前記貯湯タンク５１の頂部にはこの貯湯タンク５１内のソーラ温水を取出すためのソーラ温水配管５６が接続されている。
【００２６】
前記循環ポンプ５４を駆動して前記蓄熱循環路５２内の液状媒体を循環させると、前記集熱器５０内で太陽熱によって加熱された液状媒体が前記貯湯タンク５１へと移動される。前記貯湯タンク５１内に移動した液状媒体が貯湯された水と熱交換を行うことによって貯湯タンク５１内の水が加熱されてソーラ温水を作り出している。
【００２７】
＊給湯器７
給湯器７は、ここでは図示しないガスバーナで加熱される熱交換器７３を内蔵する給湯器本体７０と、前記給湯器本体７０に電気接続されて各種操作・表示部（運転スイッチ、浴槽の湯張りスイッチ、湯温設定部、燃焼表示部等）を備えたリモコン７１と、このリモコンと配線ケーブル７８で接続されると共に出湯蛇口８５や浴槽８１の出湯温度が出湯設定温度となるように燃焼制御を行う給湯コントローラ７２とを備えている。
【００２８】
前記給湯器本体７０内の通水管７４には、前記湯水混合ユニット１から送出される混合水を取入れる入水配管７６と、先端部に前記出湯蛇口８５を備えた出湯配管８４と、浴槽８１の湯張り及び追焚きに使用される往き管８２と戻り管８３がそれぞれ接続されている。
【００２９】
＊湯水混合ユニット１
湯水混合ユニット１は、図１に示されるように、上流端が前記太陽熱温水器５のソーラ温水配管５６に接続される温水回路１４と、上流端が前記太陽熱温水器５の前記ソーラ用給水配管５５から分岐された給水配管５９に接続される冷水回路１５と、前記温水回路１４と冷水回路１５との合流点から延びて下流端が前記給湯器７の入水配管７６に接続される混合水回路２９とからなる通水回路２と、前記混合水回路２９に流入するソーラ温水と冷水の混合割合を調節して所定の温度の混合水とする湯水混合器３と、この湯水混合ユニット１の動作制御を行うユニットコントローラ１１と、この湯水混合ユニット１に電力供給を行う主電源１００を備えている。
【００３０】
前記ソーラ温水回路１４には、上流端から順番にソーラ温水の除塵機能を兼備するフィルタ付きの水抜き栓２１、貯湯タンク５１の内圧低下時に外気を吸入して前記内圧を調節するバキュームブレーカ１２、逆止弁１３及び温水回路１４を流れるソーラ温水温度を検出するソーラ温水温センサ１９が配設されている。前記温水回路１４へのソーラ温水の取込み及び取込みの停止はユニットコントローラ１１によって制御されている。
【００３１】
前記冷水回路１５には、上流端から順番に水中の除塵機能を兼備するフィルタ付きの水抜き栓３０、逆止弁２２及び冷水回路１５を流れる冷水温度を検出する冷水温センサ２３が配設されている。
【００３２】
前記混合水回路２９には、上流端から順番に湯水混合器３、水量センサ３２、混合水温センサ３３及び混合水回路２９の水圧が過剰に上昇した際に開弁して圧力を解放する加圧逃がし弁兼水抜き栓３５が配設されている。
【００３３】
前記湯水混合器３は、前記温水回路１４と混合水回路２９との接続点に設けられる温水混合弁２５と、前記冷水回路１５と混合水回路２９との接続点に設けられる冷水混合弁２４とを備えている。前記温水混合弁２５及び冷水混合弁２４は、前記ユニットコントローラ１１からの制御信号によって動作制御されるモータの回転に応じて進退される構成となっている。
【００３４】
前記ユニットコントローラ１１は、ソーラ温水温度と冷水温度、リモコン７１の出湯設定温度、混合水の流量からソーラ温水と冷水の混合割合を決定すると共に前記混合割合となるように前記湯水混合器３の動作制御を行う混合制御部１１１と、前記ソーラ温水が基準温度よりも低温であるかどうかを判断する第１ソーラ温水温判定部１１２と、前記ソーラ温水が前記基準温度よりも高温である場合に前記ソーラ温水が出湯設定温度よりも低温であるかどうかを判断する第２ソーラ温水温判定部１１３等を有している。
【００３５】
また、この例のユニットコントローラ１１は、前記リモコン７１と通信線７７で接続されており、前記リモコン７１の出湯設定温度や浴槽８１の自動湯張り等の運転モード情報といった各種情報を受信するための通信部１１４を有している。
【００３６】
＊湯水混合ユニット１の動作について
次に、前記湯水混合ユニット１の具体的な動作について図２のフローチャートに沿って以下に説明する。
【００３７】
前記出湯蛇口８５又は浴槽８１への出湯が開始されて、ステップＳ１において、流量センサ３２からの信号によって混合水回路２９内での通水が検知されると、前記ユニットコントローラ１１によって前記温水回路１４に太陽熱温水器５からのソーラ温水の取込みが開始される。
【００３８】
これを受けて、ステップＳ２では、第１ソーラ温水温判定部１１２において、温水温センサ１９で検知されたソーラ温水温度が基準温度（冷水温度＋α）以下であるかどうかの判断が行われる。この例において、所定温度αは、このソーラ給湯システムの給湯器７から出湯される湯水の温度変動として許容できる温度（利用者の使用感を損なうことのない温度）、α＝３℃に設定している。実際には、混合調節された混合水は、混合水回路２９から入水配管７６を通って給湯器７へ送出された後、前記給湯器７内の通水管７４を通って出湯されるため、混合調節時の３℃の温度差に起因する出湯温度の変動は３℃よりも小さいものとなる。
【００３９】
そして、第１ソーラ温水温判定部１１２においてソーラ温水温度が基準温度（冷水温度＋α）以下であると判断された場合には、ステップＳ３に進み、混合目標温度及び出湯設定温度に関係なく、前記湯水混合器３の温水混合弁２５を所定の設定開度となるように固定する制御が行われる。このとき、前記冷水混合弁２４は前記温水混合弁の設定開度に合わせて適切な開度に調節される。この例においては、前記設定開度は、温水回路１４を流れるソーラ温水の流量を１４リットル／分に制限できる開度に設定している。この１４リットル／分というソーラ温水の流量は、太陽熱温水器５からの供給が想定される仮想最高温度（例えば８０℃）にソーラ温水が急上昇する場合に、前記温水混合弁２５及び冷水混合弁２４の動作制御によって前記湯水混合器３で混合調節される混合水の温度上昇を所定温度（例えば３℃）以下に抑制できる流量を実験的に求めたものである。
【００４０】
一方、前記第１ソーラ温水温判定部１１２においてソーラ温水温度が基準温度（冷水温度＋α）よりも高いと判断された場合には、ステップＳ４に進み、第２ソーラ温水温判定部１１３において、前記ソーラ温水温度が出湯設定温度以下であるかどうかの判断が行われる。
【００４１】
そして、前記第２ソーラ温水温判定部１１３においてソーラ温水温度が出湯設定温度以下であると判断された場合には、ステップＳ５に進み、出湯設定温度から給湯器７が最低燃焼で動作する場合に上昇する温度を差引いて求められる混合目標温度の混合水を混合調節するように前記湯水混合器３の動作制御を行う。
【００４２】
また、前記第２ソーラ温水温判定部１１３においてソーラ温水温度が出湯設定温度よりも高いと判断された場合には、ステップＳ６に進み、出湯設定温度の混合水を混合調節するように前記湯水混合器３の動作制御を行う。
【００４３】
例えば、前述した従来例のように、本ソーラ給湯システムの運転開始初期に、ソーラ温水配管内５６において冷水温度以下に冷却されたソーラ温水がこの湯水混合ユニット１に取込まれると、前記湯水混合ユニット１はソーラ温水温度が冷水温度よりも低いと判断して、前述のステップＳ１からステップＳ３を実行する。つまり、前記湯水混合器３の温水混合弁２５を所定の設定開度に開弁してソーラ温水を優先的に利用する。そのため、前記ソーラ配管５６内の低温のソーラ温水が前記湯水混合ユニット１内に取込まれて混合水の混合調節に利用される。
【００４４】
前記ソーラ配管５６内の低温のソーラ温水がすべて排出され、これに続いて前記太陽熱温水器５内の高温のソーラ温水が前記湯水混合ユニット１に取込まれると、前記湯水混合ユニット１はソーラ温水温度が基準温度（冷水温度＋α）よりも高いと判断して、前述のステップＳ２,ステップＳ４を経てステップＳ５又はステップＳ６を実行する。つまり、前記ソーラ温水温度が出湯設定温度よりも高い場合には、出湯設定温度の混合水を混合調節し、前記ソーラ温水温度が出湯設定温度よりも低い場合には、前記給湯器７から算出される混合目標温度の混合水を混合調節する。
【００４５】
以上のように、この湯水混合ユニット１は、ソーラ温水温度が基準温度（冷水温度＋α）以下となる場合には、目標混合温度又は出湯設定温度に係わらず、常に、前記湯水混合器３の温水混合弁２５を強制的に開弁してソーラ温水を優先的に利用するから、前記太陽熱温水器５のソーラ温水を早く取込むことができる。これにより、上記のように、湯水混合ユニット１がソーラ温水温度を誤って認識する場合にも、この誤りを早く是正して適切な動作制御を行うことができるため、太陽熱温水器５のソーラ温水を有効利用して省エネのメリットを得ることができる。
【００４６】
また、この例の湯水混合ユニット１は、ソーラ温水温度が基準温度（冷水温度＋α）以下である場合に、温水混合弁２５を前記温水回路１４のソーラ温水の流量を１４リットル／分に制限する設定開度に固定するため、このソーラ給湯システムの運転中にソーラ温水温度が急上昇するような場合にも、前記温水混合弁２５を速やかに閉弁方向・前記冷水混合弁２４を開弁方向に動作させて混合水温度の急上昇を防止することができる。そのため、前記給湯器７からの出湯温度の温度変動が小さく、利用者にとって使用感がよいと共に高温出湯の危険性が低い。
【００４７】
さらに、前記基準温度（冷水温度＋α）は、前記給湯器７から出湯される湯水の温度変動として利用者の使用感を損なうことのない温度α＝３℃だけ冷水温度より高い温度に設定しているため、ソーラ温水を優先的に利用することによって、前記給湯器７の出湯温度が著しく上昇することがないため、利用者にとって使用感がよいと共に高温出湯の危険性も低く安全である。
【００４８】
＊その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではない。
例えば、上記の例においては、前記ソーラ温水温度が基準温度（冷水温度＋α）以下である場合に、前記温水混合弁２５を所定の設定開度に固定しているが、上記条件の場合に、温水混合弁２５を全開・冷水混合弁２４を全閉とするように前記湯水混合器３の動作制御を行うものであってもよい。しかし、このような動作制御を行う場合には、利用者の使用感と安全のために、ソーラ温水の急上昇時に混合水温度の急上昇を抑制し得る構成の湯水混合混合器３を用いることが望ましい。
【００４９】
前述の例においては、温水供給装置として太陽熱温水器５を用いているが、温水供給装置はこれに限られるものではなく、例えば各種廃熱を利用する温水器等その他の温水供給装置であってもよい。また、同様に、補助熱源機についても前述の例の給湯器７に限られるものではない。
【００５０】
また、前記混合水回路２９を流れる混合水の通水の有無及び流量は、前記混合水回路２９に配設された流量センサ３２によって検出されているが、前記給湯器７の本体７０内に配設された流量センサによる検出値をケーブル７７を介して前記ユニットコントローラ１１の通信部１１４で受信し、この検出値をもとに判断されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施の形態におけるソーラ給湯システムの全体構成を示す構成図である。
【図２】本発明実施の形態の湯水混合ユニットにおける動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
(1)・・・湯水混合ユニット
(11)・・・ユニットコントローラ
(111)・・・混合制御部
(112)・・・第１ソーラ温水温判定部
(113)・・・第２ソーラ温水温判定部
(114)・・・通信部
(14)・・・温水回路
(15)・・・冷水回路
(16)・・・湯入口
(17)・・・水入口
(18)・・・湯出口
(19)・・・温水温センサ
(2)・・・通水回路
(23)・・・冷水温センサ
(29)・・・混合水回路
(3)・・・湯水混合器
(32)・・・水量センサ
(33)・・・混合水温センサ
(5)・・・太陽熱温水器
(56)・・・ソーラ温水配管
(7)・・・給湯器
(71)・・・リモコン
(72)・・・給湯コントローラ
(76)・・・入水配管
Claims (3)
- 上流端が水源からの給水配管に接続される水入口となった冷水回路と、上流端が温水供給装置からの温水配管に接続される湯入口となった温水回路と、前記冷水回路と温水回路の合流点から延設されると共に下流端が前記合流点の混合水を補助熱源機へ送出する湯出口となった混合水回路とからなる通水回路と、
前記合流点において前記冷水と温水の混合割合を調節する湯水混合器と、
前記冷水回路を流れる冷水温度を検出する冷水温センサと、
前記温水回路を流れる温水温度を検出する温水温センサと、
この湯水混合ユニットの動作制御を行うコントローラとを備える湯水混合ユニットにおいて、
前記コントローラは、前記温水温センサで検出される温水温度が前記冷水温センサで検出される冷水温度より所定温度だけ高く設定される基準温度以下である場合に、前記湯水混合器において温水側を開弁方向に動作させる混合制御手段を備えることを特徴とする、湯水混合ユニット。 - 請求項１に記載の湯水混合ユニットにおいて、
前記混合制御手段は、前記温水温度が前記基準温度以下である場合に前記湯水混合器の温水側を所定の設定開度に固定することを特徴とする、湯水混合ユニット。 - 請求項１又は２に記載の湯水混合ユニットにおいて、
前記基準温度は、この湯水混合ユニットに接続される補助熱源機から取出される湯水の温度変動として許容可能な温度差だけ前記冷水温度よりも高い温度に設定されていることを特徴とする、湯水混合ユニット。
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