JP6299382B2 - 湯水混合装置 - Google Patents

Description

本発明は湯水混合装置に関し、特に太陽熱温水器から供給される高温水の圧力（水頭圧）と上水源から供給される低温水の給水圧力とを夫々検出して圧力差が設定範囲内か否かを判定可能なものに関する。

従来から、太陽熱を利用して水を加熱する太陽熱温水器が広く一般に普及している。この太陽熱温水器においては、屋根上に集熱パネルと貯留タンクとが一体的に設置されたタンク一体型、屋根上に集熱パネルが設置され、地上に貯留タンクが設置されたタンク分離型等が実用に供されている。タンク一体型の太陽熱温水器では、水は集熱パネルと貯留タンクとの間を対流により自然循環することで加熱される。

上記の太陽熱温水器において、集熱パネルで加熱されて貯留タンクに貯留された高温水は、地上側に設置された給湯機（補助熱源機）を介して出湯される。一般的に、太陽熱温水器と給湯機との間には、太陽熱温水器で加熱された高温水を、上水源から供給される低温水と混合して設定温度に温度調整した後に給湯機へ送る湯水混合装置が設置されている。この種の高温水と低温水とを混合する為の湯水混合装置は、種々の文献で開示されている。

例えば、特許文献１には、給湯機で加熱された高温水を、上水源からの低温水と混合する湯水混合装置が開示されている。この特許文献１の湯水混合装置は、給湯機と混合弁とを接続する給湯路と上水源と混合弁とを接続する給水路に圧力センサを夫々設置し、これら圧力センサによって、給湯路の高温水圧力と給水路の給水圧力を夫々検出し、この圧力比の変化量に応じて混合弁を調整することで混合湯温度の変動を抑える機能を備えている。

特開平５−４０５３１号公報

しかし、太陽熱温水器は屋根上に設置される構造上、その設置高さ位置は建物に応じて変化するが、湯水混合装置は、屋根より低い地上側に設置される場合が多いので、太陽熱温水器から湯水混合装置に供給される高温水の圧力は、施工現場に応じて変化する。一方、上水源から供給される低温水の給水圧力は、湯水混合装置の内部に予め設置された減圧弁によって所定の圧力に減圧される場合が多いので、施工現場の影響は受け難い。

このため、施工現場によっては、湯水混合装置の混合弁に供給される低温水の給水圧力と高温水の高温水圧力との圧力差が大きくなり、混合弁の混合性能が悪化して不具合が生じるという問題がある。従来では、高温水圧力と給水圧力との圧力差が混合弁に適した範囲内にない場合、作業員が、施工された配管を外して、圧力測定器を用いて手動で各圧力を測定する必要があるので、作業に手間がかかり、コスト高になるという問題がある。

また、特許文献１の湯水混合装置は、給水圧力と高温水圧力とを専用の圧力センサで夫々検出しているが、圧力センサは高価なものであるので、湯水混合装置に２つの圧力センサを組み込むと、製作コストが増加してしまうという問題がある。この特許文献１の湯水混合手段は、給湯機の下流側に設置され、給湯運転時に２つの圧力センサによる検出信号に基づいて混合弁を常時制御するが、施工時やメンテナンス時に、太陽熱温水器からの高温水圧力と上水源からの給水圧力との圧力差を判定する機能は備えていない。

本発明の目的は、湯水混合装置において、高温水圧力と給水圧力とを低コストで且つ容易に検出可能なもの、高温水圧力と給水圧力との圧力差が設定範囲内に収まっているか否かを容易に判定可能なもの、等を提供することである。

請求項１の湯水混合装置は、温水通路からの高温水と給水通路からの低温水とを湯水混合部を介して混合して設定温度の温水を出湯する湯水混合装置において、前記湯水混合部の下流側の出湯通路に水圧を検出する為の圧力検出手段を設け、前記圧力検出手段によって、前記湯水混合部の前記温水通路側を閉止した状態で前記出湯通路を流れる前記低温水の給水圧力を検出すると共に前記湯水混合部の前記給水通路側を閉止した状態で前記出湯通路を流れる前記高温水の高温水圧力を検出し、これら検出信号に基づいて前記給水圧力と前記高温水圧力との圧力差が設定範囲内にあるか否かの判定を行うと共にこの判定結果を報知手段を介して報知する圧力差判定制御手段を備えたことを特徴としている。

請求項２の湯水混合装置は、請求項１の発明において、前記温水通路は、屋根上に設置された太陽熱温水器の貯留タンクに連結されていることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、湯水混合装置は、湯水混合部の下流側の出湯通路に設けられた圧力検出手段によって給水圧力と高温水圧力とを夫々検出し、給水圧力と高温水圧力との圧力差が設定範囲内にあるか否かの判定を行うと共にこの判定結果を報知手段を介して報知する圧力差判定制御手段を備えたので、施工時やメンテナンス時に、圧力差判定制御手段によって、給水圧力と高温水圧力との圧力差が設定範囲内にあるか否かを判定し、圧力差に異常があると判定した場合には、作業員は減圧弁やオリフィスを利用して圧力差を適切に調整することができる。

従って、圧力検出手段によって給水圧力と高温水圧力とを夫々検出することで、作業員が、施工された配管を外して、圧力計測器を使用して各圧力を測定する必要がなくなるので、容易な方法で且つ容易な構造でもって高温水圧力及び給水圧力の両方の検出を実現できる。判定結果が報知手段を介して報知されるので、作業員は、圧力差が設定範囲内にあるか否かを容易に判定することができる。

また、湯水混合部の下流側の出湯通路に圧力検出手段を設置して、温水通路と給水通路を交互に閉止することで、給水圧力と高温水圧力の両方の圧力を検出するので、給水通路と温水通路に専用の圧力検出手段を夫々設置する場合と比較して、低コストで給水圧力及び高温水圧力の検出を行うことができる。

請求項２の発明によれば、温水通路は、屋根上に設置された太陽熱温水器の貯留タンクに連結されているので、施工現場に応じて極端に変化する太陽熱温水器の高温水の高温水圧力の検出に対応した湯水混合装置を提供可能である。

本発明の実施例に係る湯水混合装置の概略構成図である。 圧力差判定制御のフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

先ず、本発明の湯水混合装置１の設置状態について簡単に説明する。
図１に示すように、湯水混合装置１は、太陽熱温水器２で加熱された高温水を、上水源から供給される低温水と混合して設定温度に温度調整した後に給湯機３へ送り、所望の給湯栓９から給湯するものであり、屋根上に設置された太陽熱温水器２と地上側に設置された給湯機３との間に設置されている。

尚、太陽熱温水器２は、集熱パネル２ａと貯留タンク２ｂとを備え、これらが一体的に構成された公知のタンク一体型の太陽熱温水器２であり、給湯機３は、バーナーや熱交換器等を内蔵した公知の燃焼式の給湯機である。太陽熱温水器２の貯留タンク２ｂに上水源から延びる外部給水通路４が接続され、太陽熱温水器２の貯留タンク２ｂから延びる外部温水通路５が湯水混合装置１に接続され、湯水混合装置１から延びる外部出湯通路６が給湯機３に接続されている。

次に、湯水混合装置１の具体的な構造について説明する。
図１に示すように、湯水混合装置１は、低温水が流れる給水通路１１、高温水が流れる温水通路１２、高温水と低温水とを混合する為の混合弁１３、設定温度の混合湯水が流れる出湯通路１４、混合湯水を給湯機３に送る為の循環ポンプ１５、制御ユニット１６等を備え、これらは外装ケース１７内に収納されている。

給水通路１１は、上水源から加圧シスターンを介して供給される低温水を混合弁１３に供給するものであり、給水通路１１の上流端がフィルタ付接続継手１１ａを介して外部給水通路７の下流端に接続され、給水通路１１の下流端が混合弁１３に接続されている。給水通路１１には、上流側から下流側に向かって、凍結防止用ヒータ１１ｂ、逆止弁１１ｃ、減圧弁１１ｄ、温度センサ１１ｅが順に設置されている。減圧弁１１ｄは、上水源から供給される低温水を予め設定された設定値（例えば８０ｋＰａ）に減圧する為に給水通路１１に設置されている。

温水通路１２は、太陽熱温水器２から供給される高温水を混合弁１３に供給するものであり、温水通路１２の上流端がフィルタ付接続継手１２ａを介して外部温水通路５の下流端に接続され、温水通路１２の下流端が混合弁１３に接続されている。温水通路１２には、上流側から下流側に向かって、凍結防止用ヒータ１２ｂ、逆止弁１２ｃ、温度センサ１２ｄが順に設置されている。

混合弁１３（湯水混合部に相当する）は、出湯温度が指令温度（設定温度）になるように高温水と低温水の混合比を制御する公知の混合弁である。この混合弁１３は、高温水圧力と低温水圧力との圧力差が、例えば５０ｋＰａの範囲内であれば設定温度の混合湯水を出湯可能に構成されている。

出湯通路１４は、混合弁１３から設定温度の混合湯水を給湯機３に供給するものであり、出湯通路１４の上流端が混合弁１３に接続され、出湯通路１４の下流端が排水栓付接続継手１４ａを介して外部出湯通路６の下流端に接続されている。混合弁１３の下流側の出湯通路１４には、上流側から下流側に向かって、流量センサ１４ｂ、温度センサ１４ｃ、混合湯水を給湯機３に送る為の循環ポンプ１５、逆止弁１４ｄ、水圧を検出する為の圧力センサ２１（圧力検出手段に相当する）、凍結防止用ヒータ１４ｅが順に設置されている。

給水通路１１の減圧弁１１ｄの下流側から分岐したバイパス通路１８が、出湯通路１４の循環ポンプ１５の上流側に接続されている。このバイパス通路１８には、高温出湯回避用の電磁弁１９が設置されている。

このように、湯水混合装置１は、太陽熱温水器２に連結する温水通路１２からの高温水と上水源に連結する給水通路１１からの低温水とを混合弁１３を介して混合して設定温度の温水を給湯機３に出湯するように構成されている。

次に、制御ユニット１６について説明する。
この湯水混合装置１は、制御ユニット１６によって制御される。各種のセンサの検出信号が制御ユニット１６に送信され、この制御ユニット１６により、湯水混合装置１の動作、循環ポンプ１５の作動・停止、各種の弁の開閉状態の切り換え及び開度調整等を制御し、各種運転（給湯運転、圧力差判定運転等）を実行する。

制御ユニット１６は、ユーザーが操作可能な操作リモコン８との間で、給湯機３の給湯機側制御ユニット３ａを介してデータ通信可能であり、操作リモコン８のスイッチ操作により各種の運転が設定されると、その指令信号が操作リモコン８から制御ユニット１６に送信される。例えば、操作リモコン８のスイッチ操作により目標給湯設定温度が設定されると、その目標給湯設定温度データが操作リモコン８から制御ユニット１６に送信される。尚、この制御ユニット１６が、圧力差判定制御手段に相当する。

次に、本発明に関連する圧力差判定運転制御について説明する。
制御ユニット１６は、施工時やメンテナンス時に、圧力センサ２１によって、混合弁１３の温水通路１２側を閉止した状態で出湯通路１４を流れる低温水の給水圧力を検出すると共に混合弁１３の給水通路１１側を閉止した状態で出湯通路１４を流れる高温水の高温水圧力を検出し、これら検出信号に基づいて給水圧力と高温水圧力との圧力差が設定範囲内にあるか否かの判定を行うと共にこの判定結果を報知手段を介して報知する圧力差判定運転制御を実行可能である。

次に、この湯水混合装置１を設置後に試運転する際に、制御ユニット１６により自動的に実行される圧力差判定運転制御について、図２のフローチャートに基づいて説明する。尚、図中の符号Ｓｉ（ｉ=１，２，・・）は各ステップを示す。この圧力差判定運転制御の制御プログラムは、制御ユニット１６に予め格納されている。

図２のフローチャートにおいて、この制御が開始されると、最初にＳ１において、制御ユニット１６は、給湯栓開放指示が行われる。このＳ１の段階では、例えば、操作リモコン８の表示や音声を介して作業者に給湯栓９を開放するように促す報知を行う。

次に、Ｓ２において、作業者によって給湯栓９が開放されたか否か判定し、流量センサ１４ｂの検出信号等に基づいて給湯栓９が開放されたと判定した場合、Ｓ２の判定がＹｅｓとなり、Ｓ３に移行し、Ｓ２の判定がＮｏのうちはＳ２を繰り返す。

次に、Ｓ３において、制御ユニット１６は、混合弁１３の温水通路１２側を閉止して、給水通路１１と出湯通路１４とを接続した状態に設定して、Ｓ４に移行し、設定時間（出湯通路１４の流量が安定する時間、例えば５秒）経過したか否かを判定し、設定時間経過している場合、Ｓ４の判定がＹｅｓとなり、Ｓ５に移行し、Ｓ４の判定がＮｏのうちはＳ４を繰り返す。

次に、Ｓ５において、圧力センサ２１の検出信号を読み込み、この検出信号に基づいて、制御ユニット１６は、混合弁１３の温水通路１２側を閉止した状態で出湯通路１４を流れる低温水の給水圧力Ｐａ［ｋＰａ］を算出し、Ｓ６に移行する。

次に、Ｓ６において、制御ユニット１６は、混合弁１３の給水通路１１側を閉止して、温水通路１２と出湯通路１４とを接続した状態に設定して、Ｓ７に移行し、設定時間経過したか否かを判定し、設定時間（流量が安定する時間、例えば５秒）経過している場合、Ｓ７の判定がＹｅｓとなり、Ｓ８に移行し、Ｓ７の判定がＮｏのうちはＳ７を繰り返す。

次に、Ｓ８において、圧力センサ２１の検出信号を読み込み、この検出信号に基づいて、制御ユニット１６は、混合弁１３の給水通路１１側を閉止した状態で出湯通路１４を流れる高温水の高温水圧力Ｐｂ［ｋＰａ］を算出し、Ｓ９に移行する。

次に、Ｓ９において、給水圧力Ｐａと高温水圧力Ｐｂとの圧力差｜Ｐａ−Ｐｂ｜が設定範囲α（例えば５０ｋＰａ）内にあるか否かの判定を行う。Ｓ９の判定がＹｅｓの場合、つまり、圧力差が設定範囲内にある場合、Ｓ１０に移行し、判定結果である圧力差正常を、操作リモコン８の表示や音声等を介して使用者に報知する、又は、制御ユニット１６の複数のＬＥＤの点灯や点滅を介して使用者に報知し、その後、混合弁１３の温水通路１２側を閉止した状態に戻して、一連の制御を終了する。

しかし、Ｓ９の判定がＮｏの場合、つまり、圧力差が設定範囲にない場合、Ｓ１１に移行し、判定結果である圧力差異常を、操作リモコン８の表示や音声等を介して使用者に報知する、又は、制御ユニット１６の複数のＬＥＤの点灯や点滅等を介して使用者に報知し、その後、混合弁１３の温水通路１２側を閉止した状態に戻して、一連の制御を終了する。

尚、圧力差正常状態又は圧力差異常状態を報知すると同時に、給水圧力Ｐａ、高温水圧力Ｐｂ、その圧力差の値を操作リモコン８の液晶等に表示しても良い。操作リモコン８の表示や音声等、制御ユニット１６の複数のＬＥＤの点灯や点滅等が報知手段に相当するものである。

そして、圧力差判定運転制御が終了した後に、Ｓ１１にて圧力差に異常があると報知した場合、作業者は、外部給水通路７やフィルタ付接続継手１１ａ又は外部温水通路５やフィルタ付接続継手１２ａに対して、減圧弁やオリフィス等を取り付けることで、給水圧力Ｐａと高温水圧力Ｐｂとの圧力差が設定範囲内になるにように調整する。

次に、本発明の湯水混合装置１の作用及び効果について説明する。
湯水混合装置１は、混合弁１３の下流側の出湯通路１４に設けられた圧力センサ２１によって給水圧力と高温水圧力とを夫々検出し、給水圧力と高温水圧力との圧力差が設定範囲内にあるか否かの判定を行うと共にこの判定結果を報知手段を介して報知する制御ユニット１６を備えたので、施工時やメンテナンス時に、制御ユニット１６（圧力差判定制御手段）によって、給水圧力と高温水圧力との圧力差が設定範囲内にあるか否かを判定し、圧力差に異常があると判定した場合には、作業員は減圧弁やオリフィスを利用して圧力差を調整することができる。

従って、圧力センサ２１によって給水圧力と高温水圧力とを夫々検出することで、作業員が、施工された配管を外して、圧力計測器を使用して各圧力を測定する必要がなくなるので、容易な方法で且つ容易な構造でもって高温水圧力及び給水圧力の両方の検出を実現できる。判定結果が報知手段を介して報知されるので、作業員は、圧力差が設定範囲内にあるか否かを容易に判定することができる。

また、混合弁１３の下流側の出湯通路１４に圧力センサ２１を設置して、温水通路１２と給水通路１１を交互に閉止することで、給水圧力と高温水圧力の両方の圧力を検出するので、給水通路１１と温水通路１２に専用の圧力検出手段を夫々設置する場合と比較して、低コストで給水圧力及び高温水圧力の検出を行うことができる。

さらに、温水通路１２は、屋根上に設置された太陽熱温水器２の貯留タンク２ｂに連結されているので、施工現場に応じて極端に変化する太陽熱温水器２の高温水の高温水圧力の検出に対応した湯水混合装置１を提供可能である。

次に、前記実施例を部分的に変更した形態について説明する。
［１］前記実施例の混合弁１３に代えて、２つの開閉弁（湯水混合部に相当する）を設置しても良い。即ち、給水通路１１と温水通路１２とに開閉弁を夫々設置し、圧力差判定運転制御を実行する際は、温水通路１２側の開閉弁を閉止した状態で出湯通路１４を流れる低温水の給水圧力を検出すると共に給水通路１１側の開閉弁を閉止した状態で出湯通路１４を流れる高温水の高温水圧力を検出するようにしても良い。

［２］前記実施例の圧力差判定運転制御において、設定時間経過した後に混合弁１３を自動で切り換えているが、特にこの切換え制御に限定する必要はなく、作業者による操作リモコン８等の操作を介して混合弁１３を切換えるようにしても良いし、流量センサ１４ｂにより流量が安定したと判定した場合に混合弁１３を切換えるようにしても良い。

［３］前記実施例の圧力差判定運転制御は、湯水混合装置１を設置後に試運転する際に、制御ユニット１６により自動的に実行されるが、特にこれに限定する必要はなく、操作リモコン８の操作や、制御ユニット１６のスイッチの操作等を介して手動で実行されるようにしても良い。

［４］前記実施例の圧力差判定運転制御は、給水圧力と高温水圧力の両方の圧力を動圧で検出しているが、特に動圧検出に限定する必要はなく、圧力検出時に給湯栓９を閉めて静圧で検出しても良い。つまり、図２のフローチャートにおいて、Ｓ４とＳ５の間で給湯栓９を閉めて、Ｓ５にて静圧の給水圧力を検出し、Ｓ５とＳ６の間で給湯栓９を開けて圧力を抜き、Ｓ７とＳ８の間で給湯栓９を再び閉めて、Ｓ８にて静圧の高温水圧力を検出することで、給水圧力と高温水圧力の両方の圧力を静圧で検出し、これらから圧力差を算出しても良い。

［５］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。

１ 湯水混合装置
２ 太陽熱温水器
２ｂ 貯留タンク
１１ 給水通路
１２ 温水通路
１３ 混合弁
１４ 出湯通路
１５ 循環ポンプ
１６ 制御ユニット
２１ 圧力センサ

Claims (2)

1. 温水通路からの高温水と給水通路からの低温水とを湯水混合部を介して混合して設定温度の温水を出湯する湯水混合装置において、
   前記湯水混合部の下流側の出湯通路に水圧を検出する為の圧力検出手段を設け、
   前記圧力検出手段によって、前記湯水混合部の前記温水通路側を閉止した状態で前記出湯通路を流れる前記低温水の給水圧力を検出すると共に前記湯水混合部の前記給水通路側を閉止した状態で前記出湯通路を流れる前記高温水の高温水圧力を検出し、これら検出信号に基づいて前記給水圧力と前記高温水圧力との圧力差が設定範囲内にあるか否かの判定を行うと共にこの判定結果を報知手段を介して報知する圧力差判定制御手段を備えたことを特徴とする湯水混合装置。
2. 前記温水通路は、屋根上に設置された太陽熱温水器の貯留タンクに連結されていることを特徴とする請求項１に記載の湯水混合装置。