JP2003207147A - 湯水混合ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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
ンサによっては太陽熱温水器のソーラ温水を使用し且つ
安定した給湯を実現させる。 【解決手段】 湯水混合ユニット１におけるコントロー
ラ１１の制御構成として、温度センサ群４１，４２，４
３のいずれかが故障した場合（Ｓ２０３）でも混合水温
度センサ４３が正常に機能している場合（Ｓ２０５）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（Ｓ２０６）、混合水温度センサ４３が故障していた
場合に限り冷水のみの水固定とする（Ｓ２０７）。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、「Ｆ
Ｂ」）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５６
７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５
６１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５６
１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Ｆ
Ｂ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７
４、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２
３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３
３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１１
２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
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（Ｔｓｅ
ｔ）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Δ
Ｔ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）｝の演算式より求められ、一
方、上記積分制御量Ｉは、Ｉ＝Ｉ_n-1＋ｉ×（１＋Ｆ
Ｆ）×｛（Ｔｏｕｔ−Ｔｓｅｔ）／（Ｔｓｅｔ−Ｔｉ
ｎ）｝の演算式より求められる。ここで、上記式
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
でのＦＦ制御量、である。

【００３８】すなわち、このＦＢ制御は、上記式よ
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Ｔｓｅ
ｔ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１１
４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→Ｓ２０
２→Ｓ２０３）、いずれかの温度センサ４１，４２，４
３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Ｔ
ｏｕｔ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Ｓ
３０１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３
２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Ｆ
Ｂ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４１，４
２，４３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Ｓ４
０２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、Ｓ４
０４）は上記実施の形態１と同様に行われるが、このＦ
Ｂ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（Ｓ４０
２でＮｏ）、ソーラ温水側弁３１を全開にし冷水側弁３
２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４
４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４
１，４２，４３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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 幸弘 名古屋市中川区福住町２番26号 リンナイ 株式会社内 Ｆターム(参考） 3L073 AA06 AA14 AA18 AC01 AC07 AD01 AD05 AD07 AE06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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。