JP3740067B2 - Hot water mixing unit - 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おける混合水温度の調節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によって接続させたソーラ給湯システムを種々提案した（例えば、特願２００１−１９２９７１号）。
【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、湯水混合器３の動作制御を行っている。
【０００４】
具体的には、ソーラ温水温度が給湯器７の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、最低燃焼時の給湯器７で加熱昇温させ得る上昇温度を前記出湯設定温度から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】
また、ソーラ給湯システムの運転中のソーラ温水温度及び冷水温度の変化、利用者による出湯設定温度の変更等に速やかに対応できるように、前記湯水混合器３の動作制御はユニットコントローラ１１によってミリ秒単位で行われている。
【０００６】
前記湯水混合器３で混合調節した混合水は前記給湯器７へ送出されて、前記給湯器によって必要に応じて出湯設定温度まで加熱した後に出湯される。前記給湯器７の燃焼制御は内蔵される給湯コントローラ７２が行っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このソーラ給湯システムでは、前記湯水混合器３からの混合水の温度は、前記給湯器７に入水された後に水温センサで検知されて、この検知値に基づいて混合水に対する燃焼制御が行われている。
【０００８】
そのため、ソーラ給湯システムの運転中のソーラ温水温度等の条件変化に合わせて、前記湯水混合ユニット１が湯水混合器３からの混合水温度を急変させるような動作制御を行う場合に、前記給湯器７の燃焼制御が遅れて十分な温度調節ができないことがある。この前記給湯器７の温調不備により、混合水の過加熱や加熱不足が起って、一時的に高温又は低温の湯水が前記給湯器７から出湯されることとなる。特に、混合水の温度変化が大きな場合には前記給湯器７の出湯温度も大きく変動するため、利用者にとって使用感がよくない。また、混合水の過加熱による高温出湯が起こる場合には火傷などの危険性もあるため、前記湯水混合ユニット１側でこれに対応する必要がある。
【０００９】
上記のように、湯水混合ユニット１において混合水温度が急変する要因としては、前記湯水混合ユニット１に取込まれるソーラ温水及び冷水の温度変化、利用者による出湯設定温度の変更などがある。
【００１０】
具体例として、長時間の不使用の後に（例えば朝一番に）このソーラ給湯システムを運転する場合に、湯水混合ユニット１に取込まれるソーラ温水温度が低温から高温に急に上昇することがある。これは、前記ソーラ給湯システムの運転開始初期に、不使用の間に前記ソーラ温水配管５６内で冷却された低温のソーラ温水が取込まれて、前記ソーラ温水配管５６内のソーラ温水の排出後に太陽熱温水器５に貯湯される高温のソーラ温水が取込まれるために起こるものである。
【００１１】
例えば、前記太陽熱温水器５のソーラ温水が４５℃、前記ソーラ温水配管５６内のソーラ温水が２０℃、出湯設定温度Ｔsetを５０℃とし、この条件下でソーラ給湯システムの運転を開始する場合の混合水温度Ｔoutと前記給湯器７からの出湯温度との関係を図４のグラフに示している。ここで、冷水温度Ｔinは１５℃で一定、前記給湯器７の最低燃焼量から算出される目標混合温度は４２℃とする。
【００１２】
運転開始初期は、前記ソーラ温水配管５６内の低温のソーラ温水（２０℃）が取込まれるため、前記湯水混合ユニット１は、前記温水混合弁２４を全開・冷水混合弁２５を全閉として混合目標温度（４２℃）に近い低温のソーラ温水(２０℃)を混合水として前記給湯器７に送出する。給湯器７は、２０℃の混合水を出湯設定温度Ｔset（５０℃）まで加熱してから出湯する。前記ソーラ温水配管５６の低温のソーラ温水（２０℃）がすべて排出された時点で（Ａ点）、太陽熱温水器５の高温のソーラ温水（４５℃）が取込まれる。前記湯水混合ユニット１は、省エネの目的に則して速やかに混合目標温度４２℃の混合水を混合調節するように前記湯水混合器３の動作制御を行い、４２℃の混合水を前記給湯器７へ送出する。前記給湯器７は、最少燃焼量で燃焼して４２℃の混合水を出湯設定温度Ｔout（５０℃）まで加熱してから出湯する。
【００１３】
しかし、前述のように、前記給湯器７の燃焼制御は混合水の急激な温度変化に追従できないため、図４の破線で示されるように、前記給湯器７から一時的に出湯設定温度Ｔoutよりも非常に高温の湯水が出湯されてしまう。
このような出湯温度の変動は、小さな温度変動も含めれば、ソーラ給湯システムを運転開始する場合に毎回起こり得るものである。また、高温出湯が利用者に予測しにくいため火傷を負う危険性も高い。
【００１４】
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、
前記補助熱源機における出湯設定温度を受けて前記湯水混合器での冷水と温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の動作制御を行う混合制御手段とを備える湯水混合ユニット』において、補助熱源機から取出される湯水の出湯温度の変動を小さくすることを課題とする。
【００１５】
【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、『混合水の単位時間あたりの温度変化を抑制するように前記湯水混合器の動作制御を行う温度変化抑制手段を備え、
前記温度変化抑制手段は、前記混合制御手段で決定される混合割合によって前記湯水混合器で混合調節される混合水温度を演算する混合水温演算部と、
元の混合水温度から前記混合水温演算部で演算された混合水温度に変更される際の混合水の単位時間あたりの温度変化を演算する温度変化演算部とを備え、
前記温度変化演算部での混合水の単位時間あたりの温度変化が前記補助熱源機において温度調節可能な温度変化以下となるように前記湯水混合器の混合制御を行う』ことを特徴とするものである。
これによると、温水及び冷水の温度変化、出湯設定温度の変更、出湯量の調節などの変化を受けて湯水混合器の動作制御が行われる場合に、前記湯水混合器において混合調節される混合水の温度が急激に変化せずに、最適の混合水温度まで徐々に上昇又は下降される。
【００１６】
ここで、上記温度変化抑制手段による動作制御は、単純に前記湯水混合器の動作を遅くするだけではなく、例えば、温水温度が急上昇する場合に温水混合弁を閉方向・冷水混合弁を開方向に動作して混合水温度の急上昇を防止するような素早い制御も行う。
また、この温度変化抑制手段は、混合水の単位時間あたりの温度変化を補助熱源機で温度調節可能な温度変化となるように抑制できればよい。
【００１８】
そして、混合水温度及び混合水の単位時間あたりの温度変化は演算で求められるから、前記各変化に素早く対応して前記湯水混合器の動作制御を行うことができる。そのため、湯水混合器の対応遅れによる混合水の温度変動が小さく、出湯温度が安定する。
【００１９】
また、混合水温度は、前記補助熱源機で温度調節可能な温度変化の範囲内で上昇又は下降するから、出湯時までに混合水を出湯設定温度に温度調節できる。そのため、出湯設定温度の湯水を安定的に取出すことができる。
なお、前記混合水の単位時間あたり温度変化は、先に演算された混合水温度と新たに演算された混合水温度の温度差と、前記湯水混合器の動作制御にかかる時間から求められる。
【００２０】
＊２項
『前記温度変化抑制手段は、混合水の単位時間あたりの温度変化が前記補助熱源機において温度調節可能な温度変化であるかどうかを判断する判定部を備え、前記判定部において温度調節可能であると判断された場合には前記温度変化を抑制する前記湯水混合器の動作制御を行わない』ことを特徴とするものである。
【００２１】
これによると、混合水の温度変化が前記補助熱源機で温度調節できる場合は、温度変化の抑制を行わずに前記湯水混合器の動作制御を行う。一方、前記補助熱源機で温度調節できない場合には、温度調節可能な混合割合となるように前記湯水混合器の動作制御を行う。これにより、前記温度変化抑制手段によって混合水の温度変化が不必要に遅延されることがないため、速やかに最適な混合割合となるように湯水混合器の動作制御を行い、温水供給装置からの温水を有効利用することができる。
【００２２】
＊３項
『前記温度変化抑制手段は、前記混合水の単位時間あたりの温度変化が前記補助熱源機において温度調節可能な最大の温度変化と等しくなるように前記湯水混合器の動作制御を行う』ことを特徴とするものである。
これによると、混合水の温度変化の遅延を最短に抑えることができるため、速やかに最適な混合割合となるように湯水混合器の動作制御を行い、温水供給装置からの温水を有効利用することができる。
【００２３】
【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においては、温水及び冷水の温度変化、出湯設定温度の変更、出湯量の調節などの変化を受けて湯水混合器の動作制御が行われる場合に、湯水混合器において混合調節される混合水温度が急激に変動せずに、最適な混合水温度まで徐々に上昇又は下降するから、混合水の温度変化に補助熱源機の燃焼制御が追従でき、出湯時までに混合水を温度調節することができる。そのため、補助熱源機からの出湯温度の変動が小さい。また、前記補助熱源機の余熱などの影響による出湯温度の変動も小さい。
【００２４】
これにより、従来例のように、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も、補助熱源機から出湯される湯水の温度変動が小さく、高温出湯も起こらないため、利用者にとって使用感がよいと共に火傷の危険性も低く安全である。
【００２５】
そして、前述の各変化を受けて、混合水の温度変化を抑制するように素早く湯水混合器の動作制御を行うことができるため、補助熱源機からの出湯温度が安定する。また、前記混合水の温度変化は、前記補助熱源機で温度調節できる範囲内で温度変化されるため、出湯設定温度の湯水を安定的に取出すことができる。
【００２６】
２項のものによれば、混合水の温度変化が不必要に遅延されることがないため、温水供給装置からの温水を有効利用することができる。
【００２７】
３項のものによれば、混合水の温度変化の遅延を最短に抑えることができるため、温水供給装置からの温水を有効利用することができる。
【００２８】
【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して説明する。
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。
【００２９】
＊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。
【００３０】
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。
【００３１】
＊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で接続されて出湯蛇口８５や浴槽８１での出湯温度が出湯設定温度Ｔset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。
【００３２】
前記給湯器本体７０内に収容される通水管７４には、前記湯水混合ユニット１からの通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。また、ここでは図示しないが前記通水管７４には、熱交換器７３へ流入する混合水温を検出する入水温センサと、前記熱交換器７３から流出される出湯温度を検出する出湯温センサと、前記給湯器７の流量を検出する流量センサが設けられている。
【００３３】
前記給湯コントローラ７２は、前記入水温センサ、出湯温センサ及び流量センサで検出された温度や流量に基づくフィードフォワード制御及びフィードバック制御により燃焼制御を行っている。
【００３４】
＊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。
【００３５】
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Ｔｓを検出するソーラ温水温センサ１９が配設されている。
【００３６】
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Ｔinを検出する冷水温センサ２３が配設されている。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
前記ユニットコントローラ１１は、ソーラ温水と冷水の混合割合ＱＳｎを演算すると共に前記混合割合ＱＳｎ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、前記混合割合ＱＳｎから混合調節される混合水温度Ｆｎ（ｎ回目のＴout演算値）を演算する混合水温演算部１１２と、混合水温度Ｆn-1，Ｆｎと前記湯水混合器３の動作時間ｔとから混合水の温度変化速度Ｖを演算する温度変化演算部１１３と、前記温度変化速度Ｖが前記給湯器７で温度調節可能かどうかを判断する判定部１１４と、前記温度変化速度Ｖと前記給湯器７で温調可能な最大温度変化速度Ｓmaxとから混合目標温度Ｔｃを演算する混合目標温演算部１１５と、前記混合目標温度Ｔｃとなるように前記湯水混合器３の動作制御を行う温度変化抑制部１１６を有している。
【００４０】
また、この例のユニットコントローラ１１は、前記混合水の温度変化速度Ｖが前記給湯器７で追随できないほど速い場合に混合水温度Ｆn-1に維持するように前記湯水混合器３の動作制御を行う混合水温維持部１１７と、混合水温度Ｆn-1と実際の混合水温度Ｔｍとが略同じ温度であるかどうかを判断する混合水温比較部１１８とを備えている。また、前記リモコン７１と通信線７７で接続されて出湯設定温度Ｔset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通信部１１９を有している。
【００４１】
＊湯水混合ユニット１の動作について
次に、上記湯水混合ユニット１において、前記湯水混合器３で混合調節される混合水温度Ｔoutが変化する場合がある。このような場合に、前記湯水混合器３で混合調節される混合水の温度変化速度Ｖを抑制する動作について以下に説明する。
以下に、この湯水混合ユニット１の具体的な動作を示した図２のフローチャートに沿って説明する。
【００４２】
前記出湯蛇口８５又は浴槽８１への出湯が開始されると、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内での通水を確認する。
通水が確認されると、ステップＳ２では、混合制御部１１１において、出湯設定温度Ｔsetとソーラ温水温度Ｔｓと冷水温度Ｔinと混合水の流量に基づいて、ソーラ温水を有効利用し得るソーラ温水と冷水の混合割合ＱＳｏが演算される。
【００４３】
これに続いて、ステップＳ３では、混合水温演算部１１２において、ステップＳ２で求めた前記混合割合ＱＳｏから混合調節される混合水温度Ｔoutの初期値Ｆｏが演算される。この混合水温度の初期値Ｆｏを一時的に記憶する。
【００４４】
次に、ステップＳ４において、ステップＳ２で求めた混合割合ＱＳｏとなるように前記湯水混合器３の動作制御が行われる。これにより、混合水温度Ｆｏの混合水が入水配管７６を介して前記給湯器７へと送出される。
【００４５】
次のステップＳ５では、ステップＳ２と同様に、前記混合制御部１１１において、各検出値に基づいて混合割合ＱＳｎが演算される。そして、次のステップＳ６に進み、前記混合水温演算部１１２において、ステップＳ５で求められた混合割合ＱＳｎから混合水温度Ｆｎが演算されて一時的に記憶される。
【００４６】
ステップＳ７では、温度変化演算部１１３において、ステップＳ６で求めた混合水温度Ｆｎと前回の混合水温度Ｆn-1の演算値との温度差Ｆｎ−Ｆn-1と、前回の混合割合ＱＳn-1から新たに演算された混合割合ＱＳｎに前記湯水混合器３を動作するためにかかる動作時間ｔとから、混合水の温度変化速度Ｖが演算される。すなわち、温度変化速度Ｖ＝混合水温度Ｆｎ−前回の混合水温度Ｆn-1／動作時間ｔが演算される。なお、前記動作時間ｔは、前記湯水混合器３の動作が十分に早く、前記温度変化速度Ｖへの影響が小さい場合には一定値としてもよい。
【００４７】
続くステップＳ８では、判定部１１４において、ステップＳ７で求めた混合水の温度変化速度Ｖが前記給湯器７の温度調節で追随可能な速度であるかどうかの判断が行われる。この判断は、ステップＳ７で求めた温度変化速度Ｖと前記給湯器７において出湯時までの間に温度調節可能な最大温度変化速度Ｓmaxとの比較によって判断される。具体的には、前記最大温度変化速度Ｓmaxは、給湯器７での混合水温度Ｔoutの検出から前記給湯コントローラ７２の燃焼制御にかかる時間、前記給湯器７内の混合水の流量及び流速等を考慮して算出される。
【００４８】
そして、前記判定部１１４において前記温度変化速度Ｖが前記給湯器７の温度調節速度で追随できないと判断された場合には、ステップＳ９に進み、混合水温維持部１１７において、混合水温度Ｔoutを前回の混合水温度Ｆn-1に維持するように前記湯水混合器３の動作制御が行われる。
【００４９】
次に、ステップＳ１０では、混合水温比較部１１８において、前回の混合水温度Ｆｎ-1と実際の混合水温度Ｔｍとが略同じ温度であるかどうかの判断が行われる。この判断は、演算値である前回の混合水温度Ｆn-1と検出値である混合水温度Ｔｍとの温度差が所定温度（例えば１℃）以下であれば略同じ温度である判断し、前記所定温度以上の温度差がある場合には略同じ温度ではないと判断するものである。
【００５０】
そして、前記混合水温比較部１１８において略同じ温度ではないと判断された場合には、ステップＳ９に戻り、再び前回の混合水温度Ｆn-1を維持するように前記湯水混合器３の動作制御が行われる。
【００５１】
前記混合水温比較部１１８において略同じ温度であると判断された場合には、ステップＳ１１に進み、混合目標温演算部１１５において、前記温度変化速度Ｖと前記最大温度変化Ｓmaxとが等しくなる混合水の新たな混合目標温度Ｔcが演算される。すなわち、混合目標温度Ｔｃ―前回の混合水温度Ｆn-1／動作時間ｔ＝最大温度変化速度Ｓmaxを満たす混合目標温度Ｔｃが演算される。ここでは、混合目標温度Ｔｃとして、混合水の温度変化速度Ｖと前記最大温度変化速度Ｓmaxとが等しくなる場合の混合水温度Ｔoutを求めているが、前記給湯器７において確実に温調できるように前記最大温度変化速度Ｓmaxよりも少し低めの温度変化速度Ｓとなる場合の混合水温度Ｔoutを求めてもよい。
ステップ１２では、温度変化抑制部１１６において、ステップ１１で求めた混合目標温度Ｔｃの混合水を混合調節するように前記湯水混合器３の動作制御が行われる。
【００５２】
次に、ステップ１３では、ステップＳ６で混合水温演算部１１２に一時記憶していた混合水温度ＦｎをステップＳ９で求めた混合目標温度Ｔｃに書き換える。これにより、次回、ステップＳ５からステップＳ１３が実行される場合に、前回の混合水温度Ｆn-1として混合目標温度Ｔcが代入される。
【００５３】
一方、前記判定部１１４において混合水の温度変化速度Ｖが前記給湯器７の温度調節速度で追随できると判断された場合は、ステップＳ１４に進み、ステップＳ５で求められた混合割合ＱＳｎとなるように前記湯水混合器３の動作制御が行われる。
このソーラ給湯システムの運転中は、前記湯水混合ユニット１において、上記ステップＳ５以降の処理が数ミリ秒単位で繰返し実行されている。
【００５４】
以上のように、この例の湯水混合ユニット１は、ソーラ給湯システムの運転中に、ソーラ温水温度Ｔｓ及び冷水温度Ｔinの変化、出湯設定温度Ｔsetの変更、出湯量の調節等の変化を受けて湯水混合器３の動作制御を行う場合に、前記湯水混合器３で混合調節される混合水温度Ｔoutが急激に変動せずに、前記給湯器７の給湯コントローラ７２の燃焼制御によって温調可能な最大温度変化速度Ｓmaxで徐々に上昇又は下降する。これにより、前記給湯器７は、前記湯水混合ユニット１からの混合水を出湯設定温度Ｔsetに温調して出湯することができるため、利用者にとって使用感がよいと共に不意な高温出湯による火傷の危険性も低い。
【００５５】
また、上記の例のものでは、前回の混合水温度Ｆn-1と実際の混合水温度Ｔｍとが略同じ温度であるかどうかの判断を行い（Ｓ９）、略同じ温度ではないと判断された場合には前回の混合水温度Ｆn-1となるように前記湯水混合器３の動作制御を行っているため（Ｓ１０）、前記湯水混合器３の対応遅れによる混合水温度Ｆn-1と実際の混合水温度Ｔmとの間のズレを補正することができる。
【００５６】
図３は、上記湯水混合ユニット１から流出する混合水等の温度変化を示すグラフであり、このソーラ給湯システムの運転開始初期に、この例の湯水混合ユニット１に取込まれるソーラ温水温度Ｔｓが低温から高温に急上昇する場合について図３を用いて説明する。各値は、従来例と同様に、太陽熱温水器５のソーラ温水温度Ｔｓが４５℃、前記ソーラ温水配管５６内のソーラ温水温度Ｔs´が２０℃、出湯設定温度Ｔsetが５０℃、冷水温度Ｔinは１５℃、給湯器７から算出される目標混合温度は４２℃となっている。
【００５７】
運転開始初期は、従来例と同様に、前記湯水混合ユニット１は、混合目標温度（４２℃）に近い低温のソーラ温水(２０℃)を混合水として前記給湯器７に送出し、２０℃の混合水は前記給湯器７で出湯設定温度Ｔset（５０℃）まで加熱される。このとき、前記湯水混合ユニット１においては、前述のステップＳ５からステップＳ８を経てステップ１４の処理が繰返し実行されている。
【００５８】
前記低温のソーラ温水がすべて排出されると（Ａ点）、高温のソーラ温水（４５℃）が取込まれる。前記湯水混合ユニット１は、混合水温度Ｔoutを２０℃に維持するように前記湯水混合器３の動作制御を行い、図３中の破線で示される、前記湯水混合器３の動作遅れによる混合水温度Ｔｍの一時的な上昇を補正する。次に、前記混合水温度Ｔoutと実際の混合水温度Ｔｍとが等しくなると（Ｂ点）、図３に示されるように、混合水温度Ｔoutを２０℃から目標混合温度（４２℃）まで前記給湯器７の最大温度変化速度Ｓmaxで徐々に上昇させる。前記給湯器７では、この混合水の温度上昇に応じてバーナの燃焼量を徐々に小さくする燃焼制御が行われている。このとき、前記湯水混合ユニット１においては、前記混合水温度Ｔoutが混合目標温度（４２℃）に到達するまでは、前述のステップ５からステップＳ１３の処理が繰返し実行されている。そして、前記混合水温度Ｔoutと前記混合目標温度（４２℃）が等しくなると、前述のステップＳ５からステップＳ８を経てステップ１４の処理が繰返し実行される。
【００５９】
これにより、図３に示されるように、湯水混合ユニット１に取込まれるソーラ温水温度Ｔｓが２０℃から４５℃への急上昇の前後にわたって、前記給湯器７からの出湯温度はほとんど変動することなく、出湯設定温度Ｔset（５０℃）の出湯を維持し続けることができている。
【００６０】
＊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、前記混合水温度Ｔoutの温度変化速度Ｖが前記給湯器７で温度調節可能な速度であるかどうかを判断して前記湯水混合器３の動作制御を行っているが（Ｓ８,Ｓ９）、このような判断を行わずに、常に混合水の温度変化速度Ｖを抑制するように前記湯水混合器３の動作制御を行ってもよい。 また、前記混合水の温度速度変化Ｖを固定値（例えば２℃／秒）となるように前記湯水混合器３の動作制御を行ってもよい。
【００６１】
また、上記の例においては、混合水温度Ｔoutを混合水温度Ｆn-1に維持するように前記湯水混合器３の動作制御を行うステップＳ９、混合水温度Ｆn-1と実際の混合水温度Ｔｍとを比較するステップＳ１０の処理が実行されているが、混合水の温度変化速度Ｖの演算（Ｓ７）又は前記温度変化速度Ｖが前記給湯器７で温度調節可能な速度かどうかの判断（Ｓ８）の処理後に、直ぐに混合目標温度Ｔｃの演算（Ｓ１１）の処理を実行するものであってもよい。
【００６２】
また、上記の例においては、前記温度変化速度Ｖは前記湯水混合器３において混合調節される混合水温度Ｆn-1を用いて演算しているが、前記混合水温センサ３３で検出された混合水温度Ｔｍを用いて演算してもよい。つまり、温度変化速度Ｖ＝混合水温度Ｆｎ−混合水温度Ｔｍ／動作時間ｔから求められるものであってもよい。このように実際の混合水温度Ｔｍを用いることにより、前記湯水混合器３の動作遅れによる混合水温度Ｆｎと実際の混合水温度Ｔｍとの間のズレを補正することができる。
【００６３】
また、前記混合水回路２９の通水の有無及び流量は、流量センサ３２によって検出しているが、前記給湯器７の本体７０内に配設された流量センサの検出値をケーブル７７を介して受信して、この検出値に基づいて判断されるものでもよい。
【００６４】
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、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。
【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。
【図３】本発明実施の形態の湯水混合ユニットを用いた給湯システムにおいて、ソーラ温水温度が変化する場合の混合水温度と給湯器からの出湯温度との関係を示すグラフである。
【図４】先行技術の湯水混合ユニットを用いた給湯システムにおいて、ソーラ温水温度が変化する場合の混合水温度と給湯器からの出湯温度との関係を示すグラフである。
【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)・・・混合水温演算部
(113)・・・温度変化演算部
(114)・・・判定部
(115)・・・混合目標温演算部
(116)・・・温度変化抑制部
(117)・・・混合水温維持部
(118)・・・混合水温比較部
(119)・・・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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to, for example, a technology relating to adjustment of mixed water temperature in a hot water mixing unit for connecting a solar water heater using natural energy or a hot water supply device using various waste heat to an auxiliary heat source device such as a water heater. is there.
[0002]
[Prior art]
In order to take out the hot water at the target temperature regardless of the weather, etc., as shown in the schematic diagram of FIG. 1, the solar water heater 5 as the hot water supply device and the hot water heater 7 as the auxiliary heat source device are mixed with hot water. Various solar hot water systems connected by the unit 1 have been proposed (for example, Japanese Patent Application No. 2001-192971).
[0003]
Such a solar hot water supply system is intended to obtain an energy saving merit by reducing the combustion amount of the hot water heater 7 as much as possible by effectively using the solar hot water from the solar water heater 5. Therefore, the hot / cold water mixing unit 1 determines the mixing ratio of solar hot water and cold water, and controls the operation of the hot / cold water mixer 3.
[0004]
Specifically, when the hot water temperature of the solar water is higher than the preset hot water temperature of the hot water heater 7, the hot water mixer 3 is adjusted so as to mix and adjust the mixed water at the hot water set temperature that does not need to be heated in the hot water heater 7. I have control. On the other hand, when the temperature of the solar hot water is lower than the set hot water temperature, the mixed water at the target mixing temperature obtained by subtracting the rising temperature that can be heated by the hot water heater 7 at the time of minimum combustion from the set hot water temperature is adjusted. The hot and cold water mixer 3 is controlled so as to achieve this.
[0005]
The unit controller 11 controls the operation of the hot water mixer 3 in milliseconds so that it can quickly respond to changes in the hot and cold water temperature during operation of the solar hot water supply system and the change in the hot water set temperature by the user. It is done in units.
[0006]
The mixed water mixed and adjusted by the hot water / water mixer 3 is sent to the hot water heater 7 and heated to the set temperature of the hot water as needed by the hot water heater and then discharged. Combustion control of the water heater 7 is performed by a built-in hot water controller 72.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this solar hot water supply system, the temperature of the mixed water from the hot water mixer 3 is detected by a water temperature sensor after entering the hot water heater 7, and combustion control for the mixed water is performed based on the detected value. It has been broken.
[0008]
For this reason, when the hot water mixing unit 1 performs operation control such that the temperature of the mixed water from the hot water mixer 3 changes suddenly in accordance with a change in conditions such as the temperature of the solar hot water during operation of the solar hot water supply system, the water heater 7 combustion control may be delayed and sufficient temperature control may not be possible. Due to the temperature adjustment of the water heater 7, mixed water is overheated or insufficiently heated, and hot or cold hot water is temporarily discharged from the water heater 7. In particular, when the temperature change of the mixed water is large, the tapping temperature of the water heater 7 also fluctuates greatly, so that the feeling of use is not good for the user. Further, when hot hot water is generated due to overheating of the mixed water, there is a risk of burns and the like, and it is necessary to cope with this on the hot water / water mixing unit 1 side.
[0009]
As described above, factors that cause a sudden change in the temperature of the mixed water in the hot water / water mixing unit 1 include changes in the temperature of solar hot water and cold water taken into the hot water / water mixing unit 1, changes in the set temperature of the hot water by the user, and the like.
[0010]
As a specific example, when the solar hot water supply system is operated after a long period of non-use (for example, in the morning), the temperature of the solar hot water taken into the hot water mixing unit 1 may suddenly rise from a low temperature to a high temperature. . This is because, at the beginning of the operation of the solar hot water supply system, the low-temperature solar hot water cooled in the solar hot water pipe 56 is taken in while not in use, and the solar hot water in the solar hot water pipe 56 is discharged. This occurs because hot solar hot water stored in the solar water heater 5 is taken in.
[0011]
For example, when the solar hot water in the solar water heater 5 is 45 ° C., the solar hot water in the solar hot water pipe 56 is 20 ° C., the hot water set temperature Tset is 50 ° C., and the operation of the solar hot water supply system is started under these conditions. The relationship between the mixed water temperature Tout and the hot water temperature from the hot water heater 7 is shown in the graph of FIG. Here, the cold water temperature Tin is constant at 15 ° C., and the target mixing temperature calculated from the minimum combustion amount of the water heater 7 is 42 ° C.
[0012]
In the initial stage of operation, since the low temperature solar hot water (20 ° C.) in the solar hot water pipe 56 is taken in, the hot water mixing unit 1 mixes with the hot water mixing valve 24 fully opened and the cold water mixing valve 25 fully closed. Low temperature solar warm water (20 ° C.) close to the target temperature (42 ° C.) is sent to the water heater 7 as mixed water. The water heater 7 discharges hot water after heating the mixed water of 20 ° C. to the hot water set temperature Tset (50 ° C.). When all the low-temperature solar warm water (20 ° C.) is discharged from the solar hot water pipe 56 (point A), the high-temperature solar warm water (45 ° C.) of the solar water heater 5 is taken in. The hot water / water mixing unit 1 controls the operation of the hot water / water mixer 3 so as to quickly mix and adjust the mixed water having the target mixing temperature of 42 ° C. in accordance with the purpose of energy saving. 7 to send. The hot water heater 7 burns with a minimum amount of combustion and heats the mixed water at 42 ° C. to the hot water set temperature Tout (50 ° C.) before discharging the hot water.
[0013]
However, as described above, since the combustion control of the hot water heater 7 cannot follow the rapid temperature change of the mixed water, as shown by the broken line in FIG. Even very hot water will be discharged.
Such fluctuations in the hot water temperature can occur every time the solar hot water supply system is started, including small temperature fluctuations. In addition, high temperature hot water is difficult to predict for the user, so there is a high risk of burns.
[0014]
The present invention has been made in view of the above circumstances. “The chilled water circuit whose upstream end is a water inlet connected to a water supply pipe from a water source and the upstream end is connected to a hot water pipe from a hot water supply device”. A hot water circuit serving as a hot water inlet, and a mixed water circuit extending from a confluence of the cold water circuit and the hot water circuit and having a downstream end serving as a hot water outlet for sending the mixed water at the confluence to the auxiliary heat source machine A water flow circuit,
A hot and cold water mixer for adjusting a mixing ratio of the cold water and the hot water at the junction;
A cold water temperature sensor for detecting the temperature of the cold water flowing through the cold water circuit;
A hot water temperature sensor for detecting the temperature of the hot water flowing through the hot water circuit;
Hot water provided with mixing control means for receiving a preset hot water temperature in the auxiliary heat source machine and determining a mixing ratio of cold water and hot water in the hot water mixer and controlling operation of the hot water mixer so as to be the mixing ratio In the “mixing unit”, it is an object to reduce fluctuations in the temperature of the hot water extracted from the auxiliary heat source machine.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
* 1
The technical means of the present invention for solving the above-mentioned problem is provided with `` temperature change suppression means for controlling the operation of the hot water / water mixer so as to suppress temperature change per unit time of the mixed water,
The temperature change suppression means includes a mixed water temperature calculation unit that calculates a mixed water temperature that is mixed and adjusted by the hot water mixer according to a mixing ratio determined by the mixing control means;
A temperature change calculation unit that calculates a temperature change per unit time of the mixed water when changing from the original mixed water temperature to the mixed water temperature calculated by the mixed water temperature calculation unit;
The mixing control of the hot and cold water mixer is performed so that the temperature change per unit time of the mixed water in the temperature change calculation unit is equal to or less than the temperature change that can be adjusted in the auxiliary heat source machine ”. is there.
According to this, when the operation control of the hot and cold water mixer is performed in response to changes in temperature of hot water and cold water, changes in the set temperature of hot water, adjustment of the amount of hot water, etc., the mixed water mixed and adjusted in the hot water and water mixer The temperature of the water is gradually increased or decreased to the optimum mixed water temperature without changing rapidly.
[0016]
Here, the operation control by the temperature change suppressing means not only simply slows down the operation of the hot water / water mixer, but also, for example, when the hot water temperature suddenly rises, closes the hot water mixing valve and opens the cold water mixing valve. Quick control is also performed to prevent sudden rise in the mixed water temperature.
Moreover, this temperature change suppression means should just be able to suppress the temperature change per unit time of mixed water so that it may become a temperature change which can be temperature-controlled with an auxiliary heat source machine.
[0018]
And since the mixed water temperature and the temperature change per unit time of a mixed water are calculated | required by calculation, operation control of the said hot-water mixer can be performed corresponding to each said change quickly. Therefore, the temperature fluctuation of the mixed water due to the response delay of the hot water mixer is small, and the hot water temperature is stabilized.
[0019]
Moreover, since the temperature of the mixed water rises or falls within a temperature change range in which the temperature can be adjusted by the auxiliary heat source machine, the temperature of the mixed water can be adjusted to the set temperature of the hot water by the time of hot water. Therefore, the hot water of the hot water set temperature can be taken out stably.
The temperature change per unit time of the mixed water is obtained from the temperature difference between the previously calculated mixed water temperature and the newly calculated mixed water temperature and the time required for operation control of the hot water mixer.
[0020]
* Section 2
“The temperature change suppression means includes a determination unit that determines whether the temperature change per unit time of the mixed water is a temperature change that can be adjusted in the auxiliary heat source unit, and the temperature can be adjusted in the determination unit. When it is determined that the operation of the hot and cold water mixer that suppresses the temperature change is not performed ”.
[0021]
According to this, when the temperature change of the mixed water can be adjusted by the auxiliary heat source machine, the operation control of the hot water / water mixer is performed without suppressing the temperature change. On the other hand, when the temperature cannot be adjusted by the auxiliary heat source machine, the operation of the hot and cold water mixer is controlled so that the mixing ratio is adjustable. Thereby, since the temperature change of the mixed water is not unnecessarily delayed by the temperature change suppressing means, the operation of the hot water mixer is quickly controlled so that the optimum mixing ratio is obtained, and the hot water supply device Hot water can be used effectively.
[0022]
* Section 3
“The temperature change suppressing means controls the operation of the hot water mixer so that the temperature change per unit time of the mixed water is equal to the maximum temperature change that can be adjusted in the auxiliary heat source unit”. It is what.
According to this, since the delay of the temperature change of the mixed water can be minimized, the operation of the hot water mixer is quickly controlled so that the optimum mixing ratio is obtained, and the hot water from the hot water supply device is used effectively. Can do.
[0023]
【The invention's effect】
Since the configuration is as described above, the present invention has the following specific effects. In the hot and cold water mixing unit of the present invention, when the operation control of the hot and cold water mixer is performed in response to changes in temperature of hot and cold water, changes in the set temperature of hot water, adjustment of the amount of hot water, etc., the mixing adjustment in the hot and cold water mixer The temperature of the mixed water gradually rises or falls to the optimal mixed water temperature without abrupt fluctuations, so the combustion control of the auxiliary heat source machine can follow the temperature change of the mixed water, and the mixed water is The temperature can be adjusted. Therefore, the fluctuation of the hot water temperature from the auxiliary heat source machine is small. Moreover, the fluctuation of the tapping temperature due to the influence of the residual heat of the auxiliary heat source machine is also small.
[0024]
As a result, as in the conventional example, even when the temperature of hot water taken into the hot water mixing unit rises rapidly, the temperature fluctuation of the hot water discharged from the auxiliary heat source machine is small and high temperature hot water does not occur. It is safe and has a low risk of burns.
[0025]
And since it can control operation of a hot-water mixer quickly so that the temperature change of mixed water may be suppressed in response to each above-mentioned change, the hot-water temperature from an auxiliary heat source machine is stabilized. Moreover, since the temperature change of the said mixed water is changed within the range which can be temperature-controlled with the said auxiliary heat source machine, the hot water of the hot water set temperature can be taken out stably.
[0026]
According to the second aspect, since the temperature change of the mixed water is not unnecessarily delayed, the hot water from the hot water supply device can be used effectively.
[0027]
According to the third item, since the delay of the temperature change of the mixed water can be minimized, the hot water from the hot water supply device can be used effectively.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
In the following embodiments, a solar hot water supply system using a hot water mixing unit as an example of the present invention for connecting a solar water heater as a hot water supply device to a hot water heater as an auxiliary heat source device will be described as an example.
A schematic diagram of the solar hot water supply system is shown in FIG. First, the structure of each part of this solar hot water supply system will be described.
[0029]
* Solar water heater 5
The solar water heater 5 circulates between a heat collector 50 that is installed on the roof or roof of a building and absorbs solar heat, a hot water storage tank 51 that stores solar hot water, and the heat collector 50 and the hot water storage tank 51. And a heat storage circuit 52 filled with a liquid medium for transmitting solar heat. The heat storage circuit 52 is provided with a cistern 53 and a circulation pump 54 for circulating the liquid medium, and a solar water supply pipe 55 for supplying cold water from a water source such as a water supply to the bottom of the hot water storage tank 51. A drain circuit 58 having a drain plug 57 is connected to the bottom. A solar hot water pipe 56 for taking out the hot water in the hot water storage tank 51 is connected to the top of the hot water storage tank 51.
[0030]
When the circulation pump 54 is driven to circulate the liquid medium in the heat storage circuit 52, the liquid medium heated by solar heat in the heat collector 50 is moved to the hot water storage tank 51. The liquid medium that has moved into the hot water storage tank 51 exchanges heat with the hot water stored therein, so that the water in the hot water storage tank 51 is heated to produce solar hot water.
[0031]
* Water heater 7
The water heater 7 includes a water heater body 70 containing a heat exchanger heated by a gas burner (not shown), and various operation / display units (operating switches, bath filling switches, A remote controller 71 having a hot water temperature setting unit, a combustion display unit, etc.) is connected to the remote controller with a wiring cable 78, and combustion control is performed so that the hot water temperature at the hot water tap 85 and the bathtub 81 becomes the hot water set temperature Tset. A hot water supply controller 72.
[0032]
The water pipe 74 accommodated in the water heater main body 70 has a water inlet pipe 76 for taking in water from the hot water mixing unit 1, a hot water outlet pipe 84 having the hot water outlet 85 at the tip, and a bathtub 81. A forward pipe 82 and a return pipe 83, which are used for hot water filling and chasing, are connected to each other. Although not shown here, the water pipe 74 has an incoming water temperature sensor for detecting the temperature of the mixed water flowing into the heat exchanger 73, a hot water temperature sensor for detecting the temperature of the hot water flowing out of the heat exchanger 73, and A flow rate sensor for detecting the flow rate of the water heater 7 is provided.
[0033]
The hot water supply controller 72 performs combustion control by feedforward control and feedback control based on the temperature and flow rate detected by the incoming water temperature sensor, the hot water temperature sensor, and the flow rate sensor.
[0034]
* Hot water mixing unit 1
As shown in FIG. 1, the hot-water mixing unit 1 includes a hot water circuit 14 having an upstream end connected to the solar hot water pipe 56 of the solar water heater 5, and an upstream end connected to the solar water supply pipe of the solar water heater 5. A chilled water circuit 15 connected to a water supply pipe 59 branched from 55, and a mixed water circuit extending from the junction of the hot water circuit 14 and the chilled water circuit 15 and having a downstream end connected to a water inlet pipe 76 of the water heater 7. 29, a hot water mixer 3 which adjusts the mixing ratio of the solar hot water and the cold water flowing into the mixed water circuit 29 to obtain mixed water at a predetermined temperature, and the operation of the hot water mixing unit 1 A unit controller 11 that performs control and a main power source 100 that supplies power to the hot and cold mixing unit 1 are provided.
[0035]
The solar hot water circuit 14 includes, in order from the upstream end, a drain plug 21 with a filter that also functions as a dust remover for solar hot water, a vacuum breaker 12 that draws in outside air when the internal pressure of the hot water storage tank 51 decreases and adjusts the internal pressure, A solar hot water temperature sensor 19 for detecting the solar hot water temperature Ts flowing through the check valve 13 and the hot water circuit 14 is provided.
[0036]
In the cold water circuit 15, a drain plug 30 with a filter having a function of removing dust in water in order from the upstream end, a check valve 22, and a cold water temperature sensor 23 for detecting the cold water temperature Tin flowing through the cold water circuit 15 are arranged. Has been.
[0037]
In the mixed water circuit 29, pressurization is performed in order from the upstream end to open and release the pressure when the water pressure of the hot water mixer 3, the water amount sensor 32, the mixed water temperature sensor 33, and the mixed water circuit 29 rises excessively. A relief valve / drain plug 35 is provided.
[0038]
The hot and cold water mixer 3 includes a hot water mixing valve 25 provided at a connection point between the hot water circuit 14 and the mixed water circuit 29, and a cold water mixing valve 24 provided at a connection point between the cold water circuit 15 and the mixed water circuit 29. It has. The hot water mixing valve 25 and the cold water mixing valve 24 are configured to advance and retreat in accordance with the rotation of a motor whose operation is controlled by a control signal from the unit controller 11.
[0039]
The unit controller 11 calculates the mixing ratio QSn of solar hot water and cold water and controls the operation of the hot water mixer 3 so as to be the mixing ratio QSn, and is mixed and adjusted from the mixing ratio QSn. The mixed water temperature calculation unit 112 for calculating the mixed water temperature Fn (the nth Tout calculation value), the mixed water temperature Fn−1, Fn, and the operating time t of the hot water mixer 3, the mixed water temperature change rate V A temperature change calculation unit 113 for calculating the temperature, a determination unit 114 for determining whether the temperature change rate V can be adjusted by the water heater 7, and the temperature change rate V and the maximum temperature adjustable by the water heater 7. A mixing target temperature calculation unit 115 that calculates the mixing target temperature Tc from the temperature change speed Smax, and a temperature change suppression unit 116 that controls the operation of the hot water / water mixer 3 so as to become the mixing target temperature Tc. It has.
[0040]
The unit controller 11 in this example controls the operation of the hot water mixer 3 so that the mixed water temperature Fn-1 is maintained when the temperature change speed V of the mixed water is so fast that the hot water heater 7 cannot follow. A mixed water temperature maintaining unit 117 to perform, and a mixed water temperature comparing unit 118 for determining whether or not the mixed water temperature Fn-1 and the actual mixed water temperature Tm are substantially the same temperature are provided. In addition, the communication unit 119 is connected to the remote controller 71 via a communication line 77 and receives various information such as the hot water set temperature Tset and operation mode information such as automatic hot water filling of the bathtub 81.
[0041]
* About operation of hot water mixing unit 1
Next, in the hot water / water mixing unit 1, the mixed water temperature Tout that is mixed and adjusted by the hot water / water mixer 3 may change. In such a case, an operation for suppressing the temperature change speed V of the mixed water mixed and adjusted by the hot water / water mixer 3 will be described below.
Below, it demonstrates along the flowchart of FIG. 2 which showed the specific operation | movement of this hot water mixing unit 1. FIG.
[0042]
When hot water supply to the hot water tap 85 or the bathtub 81 is started, the flow of water in the mixed water circuit 29 is confirmed by a signal from the flow sensor 32 in step S1.
When the water flow is confirmed, in step S2, in the mixing control unit 111, based on the hot water set temperature Tset, the solar hot water temperature Ts, the cold water temperature Tin, and the flow rate of the mixed water, The cold water mixing ratio QSo is calculated.
[0043]
Subsequently, in step S3, the mixed water temperature calculation unit 112 calculates an initial value Fo of the mixed water temperature Tout that is mixed and adjusted from the mixing ratio QSo obtained in step S2. The initial value Fo of the mixed water temperature is temporarily stored.
[0044]
Next, in step S4, operation control of the hot and cold water mixer 3 is performed so that the mixing ratio QSo obtained in step S2 is obtained. As a result, the mixed water having the mixed water temperature Fo is sent to the water heater 7 through the incoming water pipe 76.
[0045]
In the next step S5, as in step S2, the mixing control unit 111 calculates the mixing ratio QSn based on each detected value. Then, the process proceeds to the next step S6, where the mixed water temperature calculation unit 112 calculates the mixed water temperature Fn from the mixing ratio QSn obtained in step S5 and temporarily stores it.
[0046]
In step S7, the temperature change calculation unit 113 calculates the temperature difference Fn−Fn−1 between the mixed water temperature Fn obtained in step S6 and the previous calculated mixed water temperature Fn−1, and the previous mixing ratio QSn−1. From the operation time t required for operating the hot water mixer 3 to the newly calculated mixing ratio QSn, the temperature change speed V of the mixed water is calculated. That is, temperature change speed V = mixed water temperature Fn−previous mixed water temperature Fn−1 / operation time t is calculated. The operation time t may be a constant value when the operation of the hot and cold water mixer 3 is sufficiently fast and the influence on the temperature change speed V is small.
[0047]
In subsequent step S8, the determination unit 114 determines whether or not the temperature change speed V of the mixed water obtained in step S7 is a speed that can be followed by the temperature adjustment of the water heater 7. This determination is made by comparing the temperature change rate V obtained in step S7 with the maximum temperature change rate Smax that can be adjusted in the hot water heater 7 until the time of hot water. Specifically, the maximum temperature change rate Smax is a time required for combustion control of the hot water supply controller 72 from detection of the mixed water temperature Tout in the hot water supply device 7, a flow rate and a flow rate of the mixed water in the hot water supply device 7, and the like. Calculated with consideration.
[0048]
If it is determined by the determination unit 114 that the temperature change rate V cannot follow the temperature adjustment speed of the water heater 7, the process proceeds to step S9, and the mixed water temperature maintaining unit 117 sets the mixed water temperature Tout to the previous time. The hot water mixer 3 is controlled so as to maintain the mixed water temperature Fn-1.
[0049]
Next, in step S10, the mixed water temperature comparison unit 118 determines whether or not the previous mixed water temperature Fn-1 and the actual mixed water temperature Tm are substantially the same temperature. This determination is made when the temperature difference between the previous mixed water temperature Fn-1 that is the calculated value and the mixed water temperature Tm that is the detected value is equal to or less than a predetermined temperature (for example, 1 ° C.). When there is a temperature difference equal to or higher than a predetermined temperature, it is determined that the temperatures are not substantially the same.
[0050]
When the mixed water temperature comparison unit 118 determines that the temperatures are not substantially the same, the process returns to step S9, and the operation control of the hot water / water mixer 3 is performed again so as to maintain the previous mixed water temperature Fn-1. Done.
[0051]
If the mixed water temperature comparison unit 118 determines that the temperatures are substantially the same, the process proceeds to step S11, and the mixed water in which the temperature change speed V and the maximum temperature change Smax are equal in the mixing target temperature calculation unit 115. The new mixing target temperature Tc is calculated. That is, the target mixing temperature Tc that satisfies the target mixing temperature Tc−the previous mixed water temperature Fn−1 / operation time t = maximum temperature change rate Smax is calculated. Here, the mixed water temperature Tout when the temperature change speed V of the mixed water and the maximum temperature change speed Smax are equal is obtained as the target mixing temperature Tc. However, the temperature of the water heater 7 can be reliably controlled. Alternatively, the mixed water temperature Tout when the temperature change rate S is slightly lower than the maximum temperature change rate Smax may be obtained.
In step 12, the temperature change suppression unit 116 controls the operation of the hot water / water mixer 3 so as to adjust the mixing of the mixed water having the mixing target temperature Tc obtained in step 11.
[0052]
Next, in step 13, the mixed water temperature Fn temporarily stored in the mixed water temperature calculation unit 112 in step S6 is rewritten to the mixing target temperature Tc obtained in step S9. Thus, the next time the steps S5 to S13 are executed, the mixing target temperature Tc is substituted as the previous mixing water temperature Fn-1.
[0053]
On the other hand, when the determination unit 114 determines that the temperature change speed V of the mixed water can be followed by the temperature adjustment speed of the water heater 7, the process proceeds to step S14 so that the mixing ratio QSn obtained in step S5 is obtained. Then, the operation control of the hot water / water mixer 3 is performed.
While the solar hot water supply system is in operation, the hot water / water mixing unit 1 repeatedly executes the processes in and after step S5 in units of several milliseconds.
[0054]
As described above, the hot water / water mixing unit 1 in this example receives changes such as changes in the solar hot water temperature Ts and the cold water temperature Tin, changes in the hot water set temperature Tset, adjustments of the hot water amount, etc. during the operation of the solar hot water supply system. When the operation control of the hot water / water mixer 3 is performed, the temperature of the mixed water Tout adjusted by the hot water / water mixer 3 can be controlled by the combustion control of the hot water controller 72 of the water heater 7 without abrupt fluctuation. It gradually rises or falls at the maximum temperature change rate Smax. As a result, the water heater 7 can adjust the temperature of the mixed water from the hot water mixing unit 1 to the hot water set temperature Tset, so that the user has a good feeling of use and is free from burns due to unexpected high temperature hot water. Risk is low.
[0055]
In the above example, it is determined whether or not the previous mixed water temperature Fn-1 and the actual mixed water temperature Tm are approximately the same temperature (S9), and it is determined that they are not approximately the same temperature. In this case, since the operation control of the hot water / water mixer 3 is performed so as to be the previous mixed water temperature Fn-1 (S10), the mixed water temperature Fn-1 due to the corresponding delay of the hot water / water mixer 3 and the actual water temperature are changed. The deviation from the mixed water temperature Tm can be corrected.
[0056]
FIG. 3 is a graph showing the temperature change of the mixed water or the like flowing out from the hot water / water mixing unit 1, and the solar hot water temperature Ts taken into the hot water / water mixing unit 1 of this example at the beginning of the operation of the solar hot water supply system is A case where the temperature rapidly rises from a low temperature to a high temperature will be described with reference to FIG. As in the conventional example, the solar warm water temperature Ts of the solar water heater 5 is 45 ° C., the solar hot water temperature Ts ′ in the solar hot water pipe 56 is 20 ° C., the hot water set temperature Tset is 50 ° C., and the cold water temperature Tin. Is 15 ° C., and the target mixing temperature calculated from the water heater 7 is 42 ° C.
[0057]
In the initial stage of operation, as in the conventional example, the hot water / water mixing unit 1 sends low-temperature solar warm water (20 ° C.) close to the mixing target temperature (42 ° C.) to the hot water heater 7 as mixed water. The mixed water is heated to the hot water set temperature Tset (50 ° C.) by the water heater 7. At this time, in the hot water / water mixing unit 1, the process of step 14 is repeatedly executed through the above-described steps S5 to S8.
[0058]
When all the low-temperature solar warm water is discharged (point A), high-temperature solar warm water (45 ° C.) is taken in. The hot water mixing unit 1 controls the operation of the hot water mixer 3 so as to maintain the mixed water temperature Tout at 20 ° C., and the mixed water due to the operation delay of the hot water mixer 3 indicated by a broken line in FIG. The temporary increase in temperature Tm is corrected. Next, when the mixed water temperature Tout becomes equal to the actual mixed water temperature Tm (point B), as shown in FIG. 3, the mixed water temperature Tout is changed from 20 ° C. to the target mixed temperature (42 ° C.). The temperature is gradually increased at the maximum temperature change rate Smax of the vessel 7. In the water heater 7, combustion control is performed to gradually reduce the burner combustion amount in accordance with the temperature rise of the mixed water. At this time, in the hot water / water mixing unit 1, the above-described processing from step 5 to step S13 is repeatedly performed until the mixed water temperature Tout reaches the mixing target temperature (42 ° C.). When the mixed water temperature Tout becomes equal to the target mixing temperature (42 ° C.), the process of step 14 is repeatedly executed through steps S5 to S8 described above.
[0059]
Thereby, as shown in FIG. 3, the hot water temperature from the hot water heater 7 hardly fluctuates before and after the solar hot water temperature Ts taken into the hot water mixing unit 1 suddenly increases from 20 ° C. to 45 ° C. The hot water at the hot water set temperature Tset (50 ° C.) can be maintained.
[0060]
* Other embodiments
In addition, this invention is not limited only to the said embodiment.
For example, in the above example, whether or not the temperature change speed V of the mixed water temperature Tout is a speed that can be adjusted by the hot water heater 7 is controlled to control the operation of the hot water mixer 3. (S8, S9) The operation control of the hot water / water mixer 3 may be performed so as to always suppress the temperature change rate V of the mixed water without making such a determination. The operation control of the hot water / water mixer 3 may be performed so that the temperature / velocity change V of the mixed water becomes a fixed value (for example, 2 ° C./second).
[0061]
In the above example, step S9 for controlling the operation of the hot water / water mixer 3 so as to maintain the mixed water temperature Tout at the mixed water temperature Fn-1, the mixed water temperature Fn-1 and the actual mixed water temperature Tm. In step S10, the temperature change rate V of the mixed water is calculated (S7), or it is determined whether the temperature change rate V can be adjusted by the water heater 7 (S8). ) (Step S11) of the mixing target temperature Tc may be executed immediately after the processing of step).
[0062]
In the above example, the temperature change rate V is calculated using the mixed water temperature Fn-1 that is mixed and adjusted in the hot water / water mixer 3, but the mixed water detected by the mixed water temperature sensor 33 is used. You may calculate using temperature Tm. That is, it may be obtained from the temperature change rate V = mixed water temperature Fn−mixed water temperature Tm / operation time t. As described above, by using the actual mixed water temperature Tm, the deviation between the mixed water temperature Fn and the actual mixed water temperature Tm due to the operation delay of the hot water / water mixer 3 can be corrected.
[0063]
Further, the presence / absence of water flow and the flow rate of the mixed water circuit 29 are detected by the flow rate sensor 32, but the detection value of the flow rate sensor disposed in the main body 70 of the water heater 7 is connected via the cable 77. It may be received and determined based on the detected value.
[0064]
In the above-described example, the solar water heater 5 is used as the hot water supply device. However, the present invention is not limited to this, and other hot water supply devices such as a water heater using various waste heats may be used. Similarly, the auxiliary heat source device is not limited to the water heater 7 in the above-described example.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an overall configuration of a solar hot water supply system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an operation in the hot and cold water mixing unit of the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the temperature of mixed water and the temperature of hot water discharged from a water heater when the hot water temperature of the solar water changes in the hot water supply system using the hot water / water mixing unit of the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the temperature of mixed water and the temperature of hot water discharged from a water heater when the solar hot water temperature changes in a hot water supply system using a hot water mixing unit of the prior art.
[Explanation of symbols]
(1) ... Hot water mixing unit
(11) ・ ・ ・ Unit controller
(111) ・ ・ ・ Mixing controller
(112) ・ ・ ・ Mixed water temperature calculator
(113) ・ ・ ・ Temperature change calculator
(114) ... Judgment unit
(115) ... Mixed target temperature calculator
(116) ... Temperature change suppression part
(117) ・ ・ ・ Mixed water temperature maintenance section
(118) ・ ・ ・ Mixed water temperature comparison part
(119) ・ ・ ・ Communication Department
(14) ... Hot water circuit
(15) ・ ・ ・ Chilled water circuit
(16) ・ ・ ・ Hot entrance
(17) ・ ・ ・ Water inlet
(18) ... Hot water outlet
(19) ・ ・ ・ Hot water temperature sensor
(2) ... Water flow circuit
(23) ・ ・ ・ Cool water temperature sensor
(29) ・ ・ ・ Mixed water circuit
(3) ・ ・ ・ Hot water mixer
(32) ... Water volume sensor
(33) ... Mixed water temperature sensor
(5) ・ ・ ・ Solar water heater
(56) ・ ・ ・ Solar hot water piping
(7) ... Water heater
(71) ・ ・ ・ Remote control
(72) ・ ・ ・ Hot water controller
(76) ... Inlet piping

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、
前記補助熱源機における出湯設定温度を受けて前記湯水混合器での冷水と温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の動作制御を行う混合制御手段とを備える湯水混合ユニットにおいて、
混合水の単位時間あたりの温度変化を抑制するように前記湯水混合器の動作制御を行う温度変化抑制手段を備え、
前記温度変化抑制手段は、前記混合制御手段で決定される混合割合によって前記湯水混合器で混合調節される混合水温度を演算する混合水温演算部と、
元の混合水温度から前記混合水温演算部で演算された混合水温度に変更される際の混合水の単位時間あたりの温度変化を演算する温度変化演算部とを備え、
前記温度変化演算部での混合水の単位時間あたりの温度変化が前記補助熱源機において温度調節可能な温度変化以下となるように前記湯水混合器の混合制御を行うことを特徴とする、湯水混合ユニット。A cold water circuit whose upstream end is a water inlet connected to a water supply pipe from a water source, a hot water circuit whose upstream end is a hot water inlet connected to a hot water pipe from a hot water supply device, and the cold water circuit and the hot water circuit A water flow circuit comprising a mixed water circuit that extends from the confluence point and has a downstream end serving as a hot water outlet that sends the mixed water at the confluence point to the auxiliary heat source unit,
A hot and cold water mixer for adjusting a mixing ratio of the cold water and the hot water at the junction;
A cold water temperature sensor for detecting the temperature of the cold water flowing through the cold water circuit;
A hot water temperature sensor for detecting the temperature of the hot water flowing through the hot water circuit;
Hot water provided with mixing control means for receiving a preset hot water temperature in the auxiliary heat source machine and determining a mixing ratio of cold water and hot water in the hot water mixer and controlling operation of the hot water mixer so as to be the mixing ratio In the mixing unit,
Comprising a temperature change suppression means for controlling the operation of the hot water mixer so as to suppress the temperature change per unit time of the mixed water;
The temperature change suppression means includes a mixed water temperature calculation unit that calculates a mixed water temperature that is mixed and adjusted by the hot water mixer according to a mixing ratio determined by the mixing control means;
A temperature change calculation unit that calculates a temperature change per unit time of the mixed water when changing from the original mixed water temperature to the mixed water temperature calculated by the mixed water temperature calculation unit;
Mixing control of the hot and cold water mixer is performed so that the temperature change per unit time of the mixed water in the temperature change calculation unit is equal to or less than the temperature change that can be adjusted in the auxiliary heat source unit. unit. 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、
前記補助熱源機における出湯設定温度を受けて前記湯水混合器での冷水と温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の動作制御を行う混合制御手段とを備える湯水混合ユニットにおいて、
混合水の単位時間あたりの温度変化を抑制するように前記湯水混合器の動作制御を行う温度変化抑制手段を備え、
前記温度変化抑制手段は、混合水の単位時間あたりの温度変化が前記補助熱源機において温度調節可能な温度変化であるかどうかを判断する判定部を備え、
前記判定部において温度調節可能であると判断された場合には前記温度変化を抑制する前記湯水混合器の動作制御を行わないことを特徴とする、湯水混合ユニット。A cold water circuit whose upstream end is a water inlet connected to a water supply pipe from a water source, a hot water circuit whose upstream end is a hot water inlet connected to a hot water pipe from a hot water supply device, and the cold water circuit and the hot water circuit A water flow circuit comprising a mixed water circuit that extends from the confluence point and has a downstream end serving as a hot water outlet that sends the mixed water at the confluence point to the auxiliary heat source unit,
A hot and cold water mixer for adjusting a mixing ratio of the cold water and the hot water at the junction;
A cold water temperature sensor for detecting the temperature of the cold water flowing through the cold water circuit;
A hot water temperature sensor for detecting the temperature of the hot water flowing through the hot water circuit;
Hot water provided with mixing control means for receiving a preset hot water temperature in the auxiliary heat source machine and determining a mixing ratio of cold water and hot water in the hot water mixer and controlling operation of the hot water mixer so as to be the mixing ratio In the mixing unit,
Comprising a temperature change suppression means for controlling the operation of the hot water mixer so as to suppress the temperature change per unit time of the mixed water;
The temperature change suppression means includes a determination unit that determines whether the temperature change per unit time of the mixed water is a temperature change that can be adjusted in the auxiliary heat source unit,
The hot and cold water mixing unit is characterized in that, when it is determined by the determination unit that the temperature can be adjusted, operation control of the hot water and water mixer that suppresses the temperature change is not performed. 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、
前記補助熱源機における出湯設定温度を受けて前記湯水混合器での冷水と温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の動作制御を行う混合制御手段とを備える湯水混合ユニットにおいて、
混合水の単位時間あたりの温度変化を抑制するように前記湯水混合器の動作制御を行う温度変化抑制手段を備え、
前記温度変化抑制手段は、前記混合水の単位時間あたりの温度変化が前記補助熱源機において温度調節可能な最大の温度変化と等しくなるように前記湯水混合器の動作制御を行うことを特徴とする、湯水混合ユニット。A cold water circuit whose upstream end is a water inlet connected to a water supply pipe from a water source, a hot water circuit whose upstream end is a hot water inlet connected to a hot water pipe from a hot water supply device, and the cold water circuit and the hot water circuit A water flow circuit comprising a mixed water circuit that extends from the confluence point and has a downstream end serving as a hot water outlet that sends the mixed water at the confluence point to the auxiliary heat source unit,
A hot and cold water mixer for adjusting a mixing ratio of the cold water and the hot water at the junction;
A cold water temperature sensor for detecting the temperature of the cold water flowing through the cold water circuit;
A hot water temperature sensor for detecting the temperature of the hot water flowing through the hot water circuit;
Hot water provided with mixing control means for receiving a preset hot water temperature in the auxiliary heat source machine and determining a mixing ratio of cold water and hot water in the hot water mixer and controlling operation of the hot water mixer so as to be the mixing ratio In the mixing unit,
Comprising a temperature change suppression means for controlling the operation of the hot water mixer so as to suppress the temperature change per unit time of the mixed water;
The temperature change suppression means controls the operation of the hot and cold water mixer so that the temperature change per unit time of the mixed water becomes equal to the maximum temperature change that can be adjusted in the auxiliary heat source unit. , Hot water mixing unit.
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