JP2006170458A - 温水供給装置接続ユニット及び温水供給装置接続ユニットの制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 混合水の熱量の急激な変動を抑制して、安定した熱量供給が可能な温水供給装置接続ユニットを提供する。
【解決手段】 上水から供給される原水を加熱して温水を生成する太陽熱温水器１から供給される温水と上水から供給される冷水を混合して必要な混合割合の混合水を送出する混合弁３３１を備え、前記混合水を給湯器４に供給する温水供給装置接続ユニット３において、単位時間に前記原水に加えられて前記混合弁から前記補助熱源に流出する熱量（以下、「温水熱量」という。）を検出する温水熱量検出手段と、前記混合水熱量が所定の閾値以下の場合に、前記温水と前記冷水の混合割合を略１：１にする制御部を備える。
【選択図】 図１
【解決手段】 上水から供給される原水を加熱して温水を生成する太陽熱温水器１から供給される温水と上水から供給される冷水を混合して必要な混合割合の混合水を送出する混合弁３３１を備え、前記混合水を給湯器４に供給する温水供給装置接続ユニット３において、単位時間に前記原水に加えられて前記混合弁から前記補助熱源に流出する熱量（以下、「温水熱量」という。）を検出する温水熱量検出手段と、前記混合水熱量が所定の閾値以下の場合に、前記温水と前記冷水の混合割合を略１：１にする制御部を備える。
【選択図】 図１
Description
本発明は、温水供給装置から供給される温水と上水から供給される冷水を混合して必要な混合割合の混合水を送出する混合弁を備え、前記混合水を補助熱源機に供給する温水供給装置接続ユニットに関し、特に温水供給装置から供給される温水の温度が急激に上昇した場合に混合水の温度の上昇を抑制する技術および、温水供給装置と温水供給装置接続ユニットの間の配管に溜まった冷水を排出して、温水供給装置から供給される温水を有効に利用する技術に関するものである。
太陽熱を利用する太陽熱温水器あるいは熱機関や空調機器の排熱を利用する温水器等の温水供給装置は、従来捨てられていたエネルギーを有効利用するものであり、省エネルギーに役立つので、民生用産業用を問わず、多くの施設に普及している。しかしながら、太陽熱の量は季節や天候によって変動するので、太陽熱だけでは必要とする温度と量の温水を得られない場合がある。また、熱機関等の排熱も、熱機関等自体の負荷の大小によって変動するので、排熱だけでは必要とする温度と量の温水を得られない場合がある。そこで、太陽熱や排熱を利用する温水供給装置をガス、灯油あるいは電熱等を利用する補助熱源機に接続して、太陽熱や排熱だけで必要な熱量を賄えない場合に、不足する熱量をガス等の燃焼熱あるいは電熱によって補って、必要とする温度と量の温水を供給することが行われている。
例えば、特許文献１には太陽熱温水器から供給される温水と、給水回路から供給される冷水を混合した混合水を給湯器に供給する湯水混合器と、前記給湯器から流出する温水の温度を所望の温度に設定する湯温設定器を備え、前記混合水の温度が前記湯温設定器の設定温度に等しくなるように、前記湯水混合器における温水と冷水の混合割合を調整する温水供給装置接続ユニットが開示されている。
このように、温水供給装置接続ユニットは、補助熱源機の設定温度に等しい温度の混合水を供給することが求められるが、温水供給装置から供給される混合水の温度は急激に変化する場合がある。例えば、夜間において、太陽熱温水器からの温水の供給を長時間中断した後に、翌日の日中に太陽熱温水器からの温水の供給を開始すると、供給開始からしばらくの間は、夜間に太陽熱温水器と温水供給装置接続ユニットの間の配管の中で冷却された低温の水が湯水混合器に流入し、その後配管内の低温の水が排出されると、太陽熱温水器本体で加熱された高温の水が流入する。配管内で冷却された低温の水と太陽熱温水器本体で加熱された高温の水の間には、最大で数十℃の温度差があるので、湯水混合器に流入する水が前記低温の水から前記高温の水に変わると、湯水混合器に流入する水の温度が急激に上昇する。このような場合に、温水供給装置接続ユニットの温度調整機能がこれに追随出来ずに予期しない高温の混合水が給湯器に送出され、給湯器の温度調整機能も混合水の急激な温度上昇に追随できず、設定温度を超える高温の温水が吐出されて、使用者が火傷を負う可能性がある。
また、夜間に太陽熱温水器と温水供給装置接続ユニットの間の配管の中で冷却された水の温度が、給水回路から供給される冷水の温度よりも低くなる場合がある。このような場合は、湯水混合器は太陽熱温水器から供給される温水は給水回路から供給される冷水よりも温度が低いと判断するので、湯水混合器には湯温設定器で設定された温度に近い方の水、つまり給水回路から供給される冷水が１００％流入し、太陽熱温水器と温水供給装置接続ユニットの間の配管の中の水は全く流れない。太陽熱温水器と温水供給装置接続ユニットの間の配管の中の水が全く流れなければ、湯水混合器が認識する太陽熱温水器の温水の温度は低温のままだから、何時までたっても太陽熱温水器の温水が温水混合器に流入することはない。したがって、給湯器は給水回路から供給される冷水を加熱しつづけることになり、省エネの目的に反することになる。
このような背景のもと、特許文献２には混合水の時間あたりの温度変化を抑制するように湯水混合器の動作制御を行うことにより、太陽熱温水器から供給される水の温度が急激に変化しても、混合水の温度が大きく変化しない湯水混合ユニットが提案されている。また、特許文献３には太陽熱温水器から供給される温水の温度が給水回路から供給される冷水温度より所定温度だけ高く設定されている基準温度以下である場合に、湯水混合器における温水と冷水の混合比を所定の値に固定することによって、太陽熱温水器と温水供給装置接続ユニットの間の配管の中の水を排出して、太陽熱温水器本体から供給される温水を利用できるようにした湯水混合ユニットが提案されている。
特許第３２１９３６４号
特開２００３−２２２３４９号公報
特開２００３−２１４７０３号公報
しかしながら、特許文献２および特許文献３に記載された湯水混合ユニットは、太陽熱温水器から供給温水の温度あるいは温度の時間変化に基づいて、温水と冷水の混合割合を決定している。一方、湯水混合ユニットに接続された給湯器は、給湯の設定温度と混合水の温度の差に基づいて発熱量を調整しているので、混合水の温度が一定であっても、混合水の流量が変動して混合水の熱量が変動すると、混合水の熱量と、給湯器の発熱量のバランスがくずれ、給湯の温度が不安定になるという問題があった。
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、混合水の熱量の急激な変動を抑制して、安定した熱量供給が可能な温水供給装置接続ユニットを提供することを目的とするものである。
本発明の温水供給装置接続ユニットの第１の構成は、上水から供給される原水を加熱して温水を生成する温水供給装置から供給される温水と上水から供給される冷水を混合して必要な混合割合の混合水を送出する混合弁を備え、前記混合水を補助熱源機に供給する温水供給装置接続ユニットにおいて、単位時間に前記原水に加えられて前記混合弁から前記補助熱源に流出する熱量（以下、「温水熱量」という。）を検出する温水熱量検出手段と、前記混合水熱量が所定の閾値以下の場合に、前記温水と前記冷水の混合割合を略１：１にする制御部を備えることを特徴とする。
この構成により、単位時間に前記原水に加えられて前記混合弁から前記補助熱源に流出する熱量を検出し、前記温水熱量が所定の閾値以下の場合に、前記温水と前記冷水の混合割合を略１：１にする。これにより、温水供給装置からの温水の供給開始直後のように、温水の熱量が小さい場合であっても、温水と冷水の混合比を略１：１に保って、温水の温度が上昇して熱量が大きくなるのを待つ。そのため、温水の温度が急上昇しても、混合水の温度が予期しない高温になることがない。
本発明の温水供給装置接続ユニットの第２の構成は、上水から供給される原水を加熱して温水を生成する温水供給装置から供給される温水と上水から供給される冷水を混合して必要な混合割合の混合水を送出する混合弁を備え、前記混合水を補助熱源機に供給する温水供給装置接続ユニットにおいて、単位時間に前記原水に加えられて前記混合弁から前記補助熱源に流出する熱量（以下、「温水熱量」という。）を検出する温水熱量検出手段と、前記温水熱量の時間変化率が所定の閾値ΔＱ１を超えて、かつΔＱ２以下の場合には、前記温水と前記冷水の混合割合を固定し、前記混合水熱量の時間変化率がΔＱ２を超える場合には、前記温水の混合割合を減らす制御部を備えることを特徴とする。
この構成により、温水熱量の時間変化率が所定の閾値ΔＱ１を超えて、かつΔＱ２以下の場合には、温水と冷水の混合割合を固定し、混合水熱量の時間変化率がΔＱ２を超える場合には、温水の混合割合を減らす。これにより、混合水の急激な熱量変化を抑制することができる。
本発明の温水供給装置接続ユニットの第３の構成は、前記第１又は第２の構成において、前記温水熱量検出手段は、前記混合水の温度（以下、「混合水温度」という。）を検出する混合水温度センサと、前記冷水の温度（以下、「冷水温度」という。）を検出する冷水温度センサと、前記混合水の流量（以下、「混合水流量」という。）を検出する混合水流量センサと、前記混合水温度と前記冷水温度の差に前記混合水流量を乗じて前記温水熱量を算出する温水熱量算出手段であることを特徴とする。
この構成により、混合水温度と冷水温度の差に前記混合水流量を乗じて温水熱量を算出するので、温水熱量を容易かつ確実に算出することができる。
本発明の温水供給装置接続ユニットの第４の構成は、前記第１又は第２の構成において、前記温水熱量検出手段は、前記温水の温度（以下、「温水温度」という。）を検出する温水温度センサと、前記冷水の温度（以下、「冷水温度」という。）を検出する冷水温度センサと、前記温水の流量（以下、「温水流量」という。）を検出する温水流量センサと、前記温水温度と前記冷水温度の差に前記温水流量を乗じて前記温水熱量を算出する温水熱量算出手段であることを特徴とする。
この構成により、温水温度と冷水温度の差に温水流量を乗じて前記温水熱量を算出するので、温水熱量を容易に算出することができる。
本発明の温水供給装置接続ユニットの制御方法の第１の構成は、上水から供給される原水を加熱して温水を生成する温水供給装置から供給される温水と上水から供給される冷水を混合して必要な混合割合の混合水を送出する混合弁を備え、前記混合水を補助熱源機に供給する温水供給装置接続ユニットの制御方法であって、単位時間に前記原水に加えられて前記混合弁から前記補助熱源に流出する熱量（以下、「温水熱量」という。）を算出し、前記温水熱量が所定の閾値以下の場合に、前記温水と前記冷水の混合割合を略１：１にすることを特徴とする。
本発明の温水供給装置接続ユニットの制御方法の第２の構成は、上水から供給される原水を加熱して温水を生成する温水供給装置から供給される温水と上水から供給される冷水を混合して必要な混合割合の混合水を送出する混合弁を備え、前記混合水を補助熱源機に供給する温水供給装置接続ユニットの制御方法であって、単位時間に前記原水に加えられて前記混合弁から前記補助熱源に流出する熱量（以下、「温水熱量」という。）を算出し、前記混合水熱量の時間変化率を算出し、前記混合水熱量の時間変化率が所定の閾値ΔＱ１を超えて、かつΔＱ２以下の場合には、前記温水と前記冷水の混合割合を固定し、前記混合水熱量の時間変化率がΔＱ２を超える場合には、前記温水の混合割合を減らすことを特徴とする。
本発明の温水供給装置接続ユニットの制御方法の第３の構成は、前記第１又は第２の構成において、混合水温度センサで前記混合水の温度（以下、「混合水温度」という。）を検出し、冷水温度センサで前記冷水の温度（以下、「冷水温度」という。）を検出し、混合水流量センサで前記混合水の流量（以下、「混合水流量」という。）を検出し、前記混合水温度と前記冷水温度の差に前記混合水流量を乗じて前記温水熱量を算出することを特徴とする。
本発明の温水供給装置接続ユニットの制御方法の第４の構成は、前記第１又は第２の構成において、温水温度センサで前記温水の温度（以下、「温水温度」という。）を検出し、冷水温度センサで前記冷水の温度（以下、「冷水温度」という。）を検出し、温水流量センサで前記温水の流量（以下、「温水流量」という。）を検出し、前記温水温度と前記冷水温度の差に前記温水流量を乗じて前記温水熱量を算出することを特徴とする。
以上説明したように、本発明の温水供給装置接続ユニットは、温水供給装置から供給される温水の時間あたりの熱量あるいは時間あたりの熱量変化に応じて混合弁の混合比を制御するので、混合水の熱量の急激な変動を抑制して、安定した熱量供給が可能になる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施例を示す給湯システムの構成図である。この給湯システムは、上水から供給される原水に太陽熱を加えて温水を生成する太陽熱温水器１を温水供給装置とし、ガスまたは灯油を燃料として利用する給湯器４を補助熱源機とするシステムであり、太陽熱温水器１から供給される温水と、上水に接続された給水管２から供給される冷水を温水供給装置接続ユニット３で混合して給湯器４に供給し、給湯器４で所望の温度に調整して、蛇口５および浴槽６に供給する。なお、太陽熱温水器１に供給される前記原水も、温水供給装置接続ユニット３に供給される前記冷水も、同じ給水管２から供給される同じ水であり、その温度も等しいが、本明細書では、給水管２から太陽熱温水器１に流れて、太陽熱を加えられて温水になる水を「原水」と呼び、給水管２から温水供給装置接続ユニット３に直接流れる水を「冷水」と呼ぶことにする。
温水供給装置接続ユニット３は、冷水用逆止弁３１１、減圧弁３１２、冷水用サーミスタ３１３、高温出湯防止弁３１４、温水用逆止弁３２１、温水用サーミスタ３２２、混合弁３３１、混合水用流量センサ３３２、混合水用サーミスタ３３３、ポンプ３３４、過圧逃し弁３３５およびこれらを制御する制御基板３４を備えている。なお、制御基板３４の詳細な構成については、後述する。
給水管２から温水供給装置接続ユニット３に供給された冷水は、冷水用逆止弁３１１および減圧弁３１２を通って、混合弁３３１に流入する。太陽熱温水器１から温水供給装置接続ユニット３に供給される温水は、温水用逆止弁３２１を通って混合弁３３１に流入し、前記冷水と混合されて混合水になり、ポンプ３３４によって、給湯器４に送出される。また、混合水の流量は混合水用流量センサ３３２で検出される。
前記冷水の温度は冷水用サーミスタ３１３で、前記温水の温度は温水用サーミスタ３２２で、それぞれ計測される。また混合弁３３１を出た混合水の温度（以下、混合水温度という。）は混合水用サーミスタ３３３で計測される。制御基板３４は、冷水用サーミスタ３１３、温水用サーミスタ３２２および混合水用サーミスタ３３３の出力をモニターして、混合水温度が所定の値になるように混合弁３３１を操作して、前記冷水と前記温水の混合割合を調節する。
高温出湯防止弁３１４は、混合弁３３１をバイパスして冷水をポンプ３３４に流す弁であり、例えば、太陽熱温水器１から供給される温水の温度が急に上昇して、混合弁３３１の動作がそれに追随できないような場合に、予期しない高温の混合水が給湯器４に流れるのを防ぐ安全装置である。
過圧逃し弁３３５はポンプ３３４と給湯器４の間にあって、混合水の圧力が過大になった時に開いて、ポンプ３３４の破損を防止する安全弁である。
給湯器４には、リモコン端子台４１を介して、リモコン４２が接続されている。リモコン４２は、給湯器４の入切、温度の設定（以下、リモコン４２で使用者が設定した温度を単に設定温度と言うことにする）、浴槽６への湯張り、追い焚き等を指示する操作器である。リモコン端子台４１は温水供給装置接続ユニット３の制御基板３４とも接続され、リモコン４２から給湯器４に送られる操作信号は制御基板３４で傍受される。
また、給湯器４は、温水供給装置接続ユニット３から供給される混合水をリモコン４２で設定された温度まで加温して蛇口５から吐出する第１の管系と、前記混合水を加温して浴槽６に供給（湯張り）するとともに、浴槽６内の湯を再加温（追い焚き）する第２の管系の２管系を備えている。以下では、蛇口５から吐出する湯の温度を給湯温度と言うことにする。
なお、リモコン４２は、給湯器４に固有の操作器であり、太陽熱温水器１あるいは温水供給装置接続ユニット３を直接に操作するものではない。既設の給湯器４に後付された温水供給装置接続ユニット３を制御するために、制御基板３４がリモコン４２の操作信号を「傍受」していると言うべきものである。
図２は、制御基板３４の入出力を説明する模式図である。制御基板３４は商用電源（ＡＣ１００Ｖ ５０／６０Ｈｚ）を動力に、給湯器４のリモコン端子台４１から入力されるリモコン４２の操作信号、混合水用流量センサ３３２、冷水用サーミスタ３１３の出力信号、温水用サーミスタ３２２の出力信号および混合水用サーミスタ３３３の出力信号の入力を受けて、混合弁３３１の操作信号、高温出湯防止弁３１４の操作信号、ポンプ３３４の動力および凍結防止ヒータ３５１の動力を出力する。
また、制御基板３４には温度設定スイッチ３５２が備えられている。温度設定スイッチ３５２の具体的な機能については後述する。
図３は、制御基板３４の構成を示すブロック図である。制御基板３４は、通信傍受手段３４１、設定温度検出手段３４２、運転状態検出手段３４３、機種判別手段３４４、動作設定検出手段３４５、追加熱量算出手段３４６、設定温度記憶手段３４７、必要供給熱量算出手段３４８、温水熱量算出手段３４９及び目標熱量制御手段３５０から構成されている。
通信傍受手段３４１は、給湯器４のリモコン端子台４１からリモコン４２の操作信号を傍受して、設定温度検出手段３４２、運転状態検出手段３４３、機種判別手段３４４、動作設定検出手段３４５に、前記操作信号を分配する制御モジュールである。
設定温度検出手段３４２は、通信傍受手段３４１から分配された前記操作信号に基づいて、給湯器４の設定温度、つまり、使用者がリモコン４２で設定した給湯温度を検出して、追加熱量算出手段３４６及び設定温度記憶手段３４７に出力する制御モジュールである。なお、設定温度検出手段３４２は機種判別手段３４４が検出する機種情報に基づいて、リモコン４２の操作信号のフォーマットを知って、前記操作信号から前記設定温度に関する情報を抽出する。
運転状態検出手段３４３は、通信傍受手段３４１から分配された前記操作信号に基づいて、給湯器４の運転状態、つまり給湯器４が運転状態にあるか、停止（消火）状態にあるかを検出する制御モジュールである。また、給湯器４が運転状態から停止状態に変化することを運転状態検出手段３４３が検出すると、運転状態検出手段３４３は設定温度検出手段３４２に信号を送信する。前記信号を受けた設定温度検出手段３４２は、運転状態から停止状態に変化する直前の設定温度を設定温度記憶手段３４７に送信する。
機種判別手段３４４は、通信傍受手段３４１から分配された前記操作信号のサイズやフォーマットを、その内部に記憶した各種の補助熱源機の操作信号の仕様に関する情報と照合して、給湯器４の機種を判別して、その結果（機種情報）を必要供給熱量算出手段３４８に送信する制御モジュールである。
動作設定検出手段３４５は、通信傍受手段３４１から分配された前記操作信号に基づいて、使用者がリモコン４２で設定した給湯器４の動作設定信号（「給湯」、「湯張り、足し湯」、「追いだき給湯同時」、「ぬるめ、残水パージ、浴槽洗浄」の４種）を判別して、その結果を必要供給熱量算出手段３４８に送信する制御モジュールである。なお、動作設定検出手段３４５も、機種判別手段３４４が検出する機種情報に基づいて、リモコン４２の操作信号のフォーマットを知って、前記操作信号から前記動作設定信号を抽出する。
追加熱量算出手段３４６は、設定温度検出手段３４２又は設定温度記憶手段３４７から入力された設定温度と、混合水用流量センサ３３２から入力された混合水の流量及び冷水用サーミスタ３１３から入力された冷水温度に基づいて、太陽熱温水器１が給水管２から供給される原水に追加して給湯器４に供給すべき熱量（追加熱量）を算出して、必要供給熱量算出手段３４８に出力する制御モジュールである。なお、追加熱量の算出方法は後述する。
設定温度記憶手段３４７は、給湯器４が運転状態から停止状態に変化した場合に、その直前の設定温度を記憶して、給湯器４が停止状態にある間は、前記直前の設定温度を追加熱量算出手段３４６に出力する手段である。
必要供給熱量算出手段３４８は、追加熱量算出手段３４６で算出した追加熱量と機種判別手段３４４で判別された機種情報および動作設定検出手段３４５で検出した動作設定信号に基づいて、必要供給熱量を算出して、目標熱量制御手段３５０に出力する制御モジュールである。なお、必要供給熱量の算出方法は後述する。
温水熱量算出手段３４９は、混合水用流量センサ３３２で検出した混合水流量と冷水用サーミスタ３１３で検出した冷水温度と混合水用サーミスタ３３３で検出した混合水温度に基づいて、温水熱量を算出する制御モジュールである。温水熱量算出手段３４９は混合水用流量センサ３３２、冷水用サーミスタ３１３及び混合水用サーミスタ３３３と組み合わされて、温水熱量検出手段として機能する。なお、温水熱量を算出する方法については、後述する。
目標熱量制御手段３５０は、必要供給熱量算出手段３４８で算出した必要供給熱量、混合水用流量センサ３３２から入力された混合水の流量、混合水用サーミスタ３３３から入力された混合水温度、冷水用サーミスタ３１３から入力された冷水温度、温水用サーミスタ３２２から入力された温水温度及び温度設定スイッチ３５２の設定に基づいて、混合弁３３１の冷水と温水の混合割合を調節する制御モジュールである。また、目標熱量制御手段３５０は高温出湯防止弁３１４、ポンプ３３４及び凍結防止ヒータ３５１の制御も行う。なお、目標熱量制御手段３５０による制御の詳細は後述する。
次に、制御基板３４によって実行される温水供給装置接続ユニット３の制御の詳細を、温度設定スイッチ３５２を「０」に設定した場合について説明する。なお、温度設定スイッチ３５２は「０」の他に「１」から「９」までの９通りの設定をすることができるが、本発明には直接関係しないので説明を省略する。
（温度設定スイッチ３５２を「０」に設定した場合）
表１は、温度設定スイッチ３５２を「０」に設定した場合のリモコン４２の設定と混合水温度の関係を給湯器４の機種別にまとめたものである。このように混合水の制御目標は、機種判別手段３４４で判別した給湯器４の機種と、動作設定検出手段３４５で検出した動作設定信号の内容及び設定温度検出手段３４２で検出された設定温度に基づいて、決定される。
表１は、温度設定スイッチ３５２を「０」に設定した場合のリモコン４２の設定と混合水温度の関係を給湯器４の機種別にまとめたものである。このように混合水の制御目標は、機種判別手段３４４で判別した給湯器４の機種と、動作設定検出手段３４５で検出した動作設定信号の内容及び設定温度検出手段３４２で検出された設定温度に基づいて、決定される。
ここで、表１に示す温度と目標熱量の関係を説明する。
「設定温度−４号」：ガス給湯器Ａに対して、「設定温度５０℃以上で給湯」および「設定温度５０℃未満で給湯」の動作設定を選んだ場合、又はガス給湯器Ｂに対して、「設定温度５０℃未満で給湯」の動作設定を選んだ場合の目標温度である。「号」とは給湯器の能力を表示する単位であり、１リットルの水を１分間に２５℃昇温させる能力である。したがって、４号とは４リットルの水を１分間に２５℃昇温させる能力、すなわち７．０ｋW(１００kcal／分)の熱量を意味する。
したがって、この目標温度の下では、給湯器４が給水管２から供給される原水に追加すべき熱量（追加熱量）および温水供給装置接続ユニット３が前記原水に追加して給湯器４に供給すべき熱量（必要供給熱量）は下式で与えられる。この必要供給熱量が制御基板３４による熱量制御の目標熱量になり、制御基板３４は混合弁３３１から送出される混合水の供給熱量が必要供給熱量になるように混合弁３３１の冷水と温水の混合割合を調節する。
「設定温度−４号」：ガス給湯器Ａに対して、「設定温度５０℃以上で給湯」および「設定温度５０℃未満で給湯」の動作設定を選んだ場合、又はガス給湯器Ｂに対して、「設定温度５０℃未満で給湯」の動作設定を選んだ場合の目標温度である。「号」とは給湯器の能力を表示する単位であり、１リットルの水を１分間に２５℃昇温させる能力である。したがって、４号とは４リットルの水を１分間に２５℃昇温させる能力、すなわち７．０ｋW(１００kcal／分)の熱量を意味する。
したがって、この目標温度の下では、給湯器４が給水管２から供給される原水に追加すべき熱量（追加熱量）および温水供給装置接続ユニット３が前記原水に追加して給湯器４に供給すべき熱量（必要供給熱量）は下式で与えられる。この必要供給熱量が制御基板３４による熱量制御の目標熱量になり、制御基板３４は混合弁３３１から送出される混合水の供給熱量が必要供給熱量になるように混合弁３３１の冷水と温水の混合割合を調節する。
Ｑadd＝４．２Ｇ（Ｔset−Ｔcold) （式１）
Ｑnec＝Ｑadd−７．０ （式２）
ただし
Ｔset：設定温度（℃）
Ｔcold：冷水温度（℃）(冷水用サーミスタ３１３の検出温度）
Ｇ：混合水の流量（リットル／秒）（混合水用流量センサ３３２の検出流量）
Ｑadd：追加熱量（kW）
Ｑnec：必要供給熱量（kW）
Ｑnec＝Ｑadd−７．０ （式２）
ただし
Ｔset：設定温度（℃）
Ｔcold：冷水温度（℃）(冷水用サーミスタ３１３の検出温度）
Ｇ：混合水の流量（リットル／秒）（混合水用流量センサ３３２の検出流量）
Ｑadd：追加熱量（kW）
Ｑnec：必要供給熱量（kW）
なお、４号は給湯器４の最低燃焼号数（給湯器４が燃焼を行える最低の号数）であり、給湯器４の最低供給熱量（給湯器４が供給可能な最小の熱量）に相当する号数である。「設定温度−４号」は給湯器４の燃焼によって給湯温度を制御できるように、追加熱量から４号相当分の熱量（＝７．０ｋW）を減じた熱量を必要供給熱量に設定するものである。
「設定温度＋０.５℃」：ガス給湯器Ｂ又は石油給湯器に対して、「設定温度５０℃以上で給湯」の動作設定を選んだ場合の目標温度であり、給湯器４を燃焼させることなく、設定温度の給湯を行うための目標温度である。０.５℃は給湯器４の内部で失われる消耗熱量を補うためのマージンである。この時の必要供給熱量は下式で与えられる。
Ｑnec＝４．２Ｇ（Ｔset＋０．５−Ｔcold) （式３）
ただし
Ｔset：設定温度（℃）
Ｔcold：冷水温度（℃）(冷水用サーミスタ３１３の検出温度）
Ｇ：混合水の流量（リットル／秒）（混合水用流量センサ３３２の検出流量）
Ｑnec：必要供給熱量（kW）
ただし
Ｔset：設定温度（℃）
Ｔcold：冷水温度（℃）(冷水用サーミスタ３１３の検出温度）
Ｇ：混合水の流量（リットル／秒）（混合水用流量センサ３３２の検出流量）
Ｑnec：必要供給熱量（kW）
「設定温度−１０．５kW」：石油給湯器に対して、「設定温度５０℃未満で給湯」の動作設定を選んだ場合の目標温度であり、「設定温度−４号」と同様に給湯器４の燃焼によって給湯温度を制御するための目標温度である。１０．５kW（９０３０kcal/h）は石油給湯器の最低供給熱量である。「設定温度−１０．５kW」に相当する必要供給熱量は下式で与えられる。なお、このときの追加熱量は前述の（式１）で得られる。
Ｑnec＝Ｑadd−１０．５ （式４）
ただし
Ｑadd：追加熱量（kW）
Ｑnec：必要供給熱量（kW）
ただし
Ｑadd：追加熱量（kW）
Ｑnec：必要供給熱量（kW）
「設定温度−７℃」：「追い焚き、給湯同時」の動作設定を選んだ時の目標温度であり、必要供給熱量は下式で与えられる。
Ｑnec＝４．２Ｇ（Ｔset−７−Ｔcold) （式５）
ただし
Ｔset：設定温度（℃）
Ｔcold：冷水温度（℃）(冷水用サーミスタ３１３の検出温度）
Ｇ：混合水の流量（リットル／秒）（混合水用流量センサ３３２の検出流量）
Ｑnec：必要供給熱量（kW）
ただし
Ｔset：設定温度（℃）
Ｔcold：冷水温度（℃）(冷水用サーミスタ３１３の検出温度）
Ｇ：混合水の流量（リットル／秒）（混合水用流量センサ３３２の検出流量）
Ｑnec：必要供給熱量（kW）
「冷水１００％」：「ぬるめ、残水パージ浴槽洗浄」の動作設定を選んだ場合は、太陽熱温水器１の温水を使用せず、給水管２の冷水だけを給湯器４に供給する。
「リモコン運転スイッチオフ直前の設定温度＋０．５℃」：リモコン４２の運転スイッチが切られ、電源が遮断された状態では、リモコン４２の操作信号が温水供給装置接続ユニット３に入力されないので、設定温度記憶手段３４７に記憶された運転スイッチを切る直前の設定温度を基準に混合水の必要供給熱量を決定する。なお、０.５℃は給湯器４の内部での消耗熱量を補うためのマージンである。
なお、表１において、「設定温度」とあるのは蛇口５から吐出する湯の温度の設定値であり、「ふろ設定温度」とは浴槽６中の湯の温度の設定値である。
以上のようにして、制御目標が決まると、目標熱量制御手段３５０は次のようなフローで混合弁３３１の混合割合を調整する。
図４は、混合弁３３１の混合割合の調整方法を説明するフローチャートである。以下、この調整方法をステップ番号を引用して説明する。
（ステップ１）
警報（冷水用サーミスタ異常、温水用サーミスタ異常、給湯用サーミスタ異常、高温出湯異常、リモコン通信異常および混合弁異常を検出した場合に発せられる）の有無を確認し、警報が出ていれば、混合弁３３１を供給熱量最小位置（冷水１００％、温水０％）のポジションへ高速で移動させ、警報が無ければ、ステップ２に進む。何らかの異常が有った場合には、太陽熱温水器１からの温水の供給をカットして、予期しない高温の混合水の発生を防止するためである。
警報（冷水用サーミスタ異常、温水用サーミスタ異常、給湯用サーミスタ異常、高温出湯異常、リモコン通信異常および混合弁異常を検出した場合に発せられる）の有無を確認し、警報が出ていれば、混合弁３３１を供給熱量最小位置（冷水１００％、温水０％）のポジションへ高速で移動させ、警報が無ければ、ステップ２に進む。何らかの異常が有った場合には、太陽熱温水器１からの温水の供給をカットして、予期しない高温の混合水の発生を防止するためである。
（ステップ２）
混合水用流量センサ３３２の出力をチェックして、混合水が温水供給装置接続ユニット
から給湯器４に流れていなければ、混合弁３３１は初期待機位置（冷水と温水の混合割合
１：１のポジション）を維持して待機する。混合水が流れていれば、ステップ３に進む。
混合水用流量センサ３３２の出力をチェックして、混合水が温水供給装置接続ユニット
から給湯器４に流れていなければ、混合弁３３１は初期待機位置（冷水と温水の混合割合
１：１のポジション）を維持して待機する。混合水が流れていれば、ステップ３に進む。
（ステップ３）
後述する混合水熱量急上昇フラグが立っていれば、混合弁３３１のポジションを供給熱量小方向（冷水の割合を大きくする方向）へ高速で移動し、前記フラグが立っていなければ、ステップ４に進む。
後述する混合水熱量急上昇フラグが立っていれば、混合弁３３１のポジションを供給熱量小方向（冷水の割合を大きくする方向）へ高速で移動し、前記フラグが立っていなければ、ステップ４に進む。
（ステップ４）
供給熱量と目標熱量を比較して、供給熱量が目標熱量を超えていれば、混合弁３３１のポジションを供給熱量小方向（冷水の割合を大きくする方向）へ中速で移動し、供給熱量が目標以下ならば、ステップ５に進む。
供給熱量と目標熱量を比較して、供給熱量が目標熱量を超えていれば、混合弁３３１のポジションを供給熱量小方向（冷水の割合を大きくする方向）へ中速で移動し、供給熱量が目標以下ならば、ステップ５に進む。
（ステップ５）
後述する混合水熱量上昇フラグが立っていれば、混合弁３３１は現状のポジションを維持 して待機する。前記フラグが立っていなければ、ステップ６に進む。
後述する混合水熱量上昇フラグが立っていれば、混合弁３３１は現状のポジションを維持 して待機する。前記フラグが立っていなければ、ステップ６に進む。
（ステップ６）
供給熱量と目標熱量を比較して、供給熱量が目標熱量を下回っていれば、ステップ７に進み、供給熱量が目標熱量以上ならば、混合弁３３１は現状のポジションを維持して待機する。
供給熱量と目標熱量を比較して、供給熱量が目標熱量を下回っていれば、ステップ７に進み、供給熱量が目標熱量以上ならば、混合弁３３１は現状のポジションを維持して待機する。
（ステップ７）
温水熱量が０．２kWを超えていれば、混合弁３３１のポジションを供給熱量大方向（温水の割合を大きくする方向）へ低速で移動し、そうでなければ、混合弁３３１のポジションを待機位置（冷水と温水の割合が等しくなる位置）へ中速で移動する。
温水熱量が０．２kWを超えていれば、混合弁３３１のポジションを供給熱量大方向（温水の割合を大きくする方向）へ低速で移動し、そうでなければ、混合弁３３１のポジションを待機位置（冷水と温水の割合が等しくなる位置）へ中速で移動する。
なお、温水熱量は、「単位時間に、太陽熱温水器１において原水に加えられて、混合弁３３１に温水と共に流入する熱量＝単位時間に、混合弁３３１から給湯器４に向けて、混合水と共に送出される熱量」であり、ここでは給水管２から供給される冷水の熱量を基準（冷水の熱量＝０）とする次の式で算出される。
Ｑhot＝４．２Ｇ（Ｔhot−Ｔcold) （式６）
ただし
Ｑhot：温水熱量（kW）
Ｇ：混合水の流量（リットル／秒）（混合水用流量センサ３３２の検出流量）
Ｔhot：混合水温度（℃）（混合水用サーミスタ３３３の検出温度）
Ｔcold：冷水温度（℃） （冷水用サーミスタ３１３の検出温度）
ただし
Ｑhot：温水熱量（kW）
Ｇ：混合水の流量（リットル／秒）（混合水用流量センサ３３２の検出流量）
Ｔhot：混合水温度（℃）（混合水用サーミスタ３３３の検出温度）
Ｔcold：冷水温度（℃） （冷水用サーミスタ３１３の検出温度）
また、太陽熱温水器１と混合弁３３１の間に温水用流量センサを設けて、太陽熱温水器１から混合弁３３１に流入する温水の流量Ｇ’を検出すれば、温水熱量を下記の（式７）で算出することもできる。この場合、温水熱量算出手段３４９には、混合水用流量センサ３３２及び混合水用サーミスタ３３３に代えて、前記温水流量センサ及び温水用サーミスタ３２２が接続されて、温水熱量検出手段を形成する。
Ｑhot＝４．２Ｇ’（Ｔ’hot−Ｔcold) （式７）
ただし
Ｑhot：温水熱量（kW）
Ｇ’：温水の流量（リットル／秒）（温水流量センサの検出流量）
Ｔ’hot：温水温度（℃）（温水用サーミスタ３２２の検出温度）
Ｔcold：冷水温度（℃） （冷水用サーミスタ３１３の検出温度）
ただし
Ｑhot：温水熱量（kW）
Ｇ’：温水の流量（リットル／秒）（温水流量センサの検出流量）
Ｔ’hot：温水温度（℃）（温水用サーミスタ３２２の検出温度）
Ｔcold：冷水温度（℃） （冷水用サーミスタ３１３の検出温度）
図５は、前述の混合水熱量急上昇フラグおよび混合水熱量上昇フラグの上げ下げを示すフローチャートである。以下にステップ番号を引用して説明する。
（ステップ１１）
混合水用流量センサ３３２の出力をチェックして、混合水が温水供給装置接続ユニット３から給湯器４に流れていなければ、ステップ１２に進み、混合水が流れていれば、ステップ１３に進む。
混合水用流量センサ３３２の出力をチェックして、混合水が温水供給装置接続ユニット３から給湯器４に流れていなければ、ステップ１２に進み、混合水が流れていれば、ステップ１３に進む。
（ステップ１２）
タイマをリセットして０に戻し、その時の混合水熱量の値を温水熱量ログに記録してフローの先頭に戻る。
タイマをリセットして０に戻し、その時の混合水熱量の値を温水熱量ログに記録してフローの先頭に戻る。
（ステップ１３）
前記タイマが２００ｍｓを経過していれば、ステップ１４に進み、経過していなければ、フローチャートの先頭に戻る。混合水熱量急上昇フラグおよび混合水熱量上昇フラグの上げ下げを２００ｍｓごとに行うための処理である。
前記タイマが２００ｍｓを経過していれば、ステップ１４に進み、経過していなければ、フローチャートの先頭に戻る。混合水熱量急上昇フラグおよび混合水熱量上昇フラグの上げ下げを２００ｍｓごとに行うための処理である。
（ステップ１４）
タイマをリセットして０に戻し、ステップ１５に進む。
タイマをリセットして０に戻し、ステップ１５に進む。
（ステップ１５）
この時の温水熱量と温水熱量ログにセットされた温水熱量の差（つまり、２００ｍｓ前の温水熱量）が０．７kWより高ければ（温水熱量の時間変化率が３．５kW／ｓを超えていれば）ステップ１６に進み、そうでなければステップ１７に進む。
この時の温水熱量と温水熱量ログにセットされた温水熱量の差（つまり、２００ｍｓ前の温水熱量）が０．７kWより高ければ（温水熱量の時間変化率が３．５kW／ｓを超えていれば）ステップ１６に進み、そうでなければステップ１７に進む。
（ステップ１６）
混合水熱量急上昇フラグを上げて、ステップ２１に進む。
混合水熱量急上昇フラグを上げて、ステップ２１に進む。
（ステップ１７）
混合水熱量急上昇フラグを下げて、ステップ１８に進む。
混合水熱量急上昇フラグを下げて、ステップ１８に進む。
（ステップ１８）
この時の温水熱量と温水熱量ログにセットされた温水熱量（つまり、２００ｍｓ前の混合水熱量）の差が０．２kWより高ければ（温水熱量の時間変化率が１．０kW／ｓを超えていれば）ステップ１９に進み、そうでなければステップ２０に進む。
この時の温水熱量と温水熱量ログにセットされた温水熱量（つまり、２００ｍｓ前の混合水熱量）の差が０．２kWより高ければ（温水熱量の時間変化率が１．０kW／ｓを超えていれば）ステップ１９に進み、そうでなければステップ２０に進む。
（ステップ１９）
混合水熱量上昇フラグを上げて、ステップ２１に進む。
混合水熱量上昇フラグを上げて、ステップ２１に進む。
（ステップ２０）
混合水熱量上昇フラグを下げて、ステップ２１に進む。
混合水熱量上昇フラグを下げて、ステップ２１に進む。
（ステップ２１）
この時の温水熱量を温水熱量ログにセットする。
この時の温水熱量を温水熱量ログにセットする。
なお、本実施例では温水、冷水および混合水の温度を検出するセンサとしてサーミスタを用いたが、温度センサがサーミスタに限られないのは言うまでもない。
また、制御基板３４は各制御モジュールをハードウェア的に表現して説明したが、制御基板３４は、各制御モジュールを専用のハードウェアで構成した物に限られず、各制御モジュールの機能をソフトウェアで実現した物であってもよい。
また、制御基板３４は各制御モジュールをハードウェア的に表現して説明したが、制御基板３４は、各制御モジュールを専用のハードウェアで構成した物に限られず、各制御モジュールの機能をソフトウェアで実現した物であってもよい。
１ 太陽熱温水器
２ 給水管
３ 温水供給装置接続ユニット
３１１ 冷水用逆止弁
３１２ 減圧弁
３１３ 冷水用サーミスタ
３１４ 高温出湯防止弁
３２１ 温水用逆止弁
３２２ 温水用サーミスタ
３３１ 混合弁
３３２ 混合水用流量センサ
３３３ 混合水用サーミスタ
３３４ ポンプ
３３５ 過圧逃し弁
３４ 制御基板
３４１ 通信傍受手段
３４２ 設定温度検出手段
３４３ 運転状態検出手段
３４４ 機種判別手段
３４５ 動作設定検出手段
３４６ 追加熱量算出手段
３４７ 設定温度記憶手段
３４８ 必要供給熱量算出手段
３４９ 温水熱量算出手段
３５０ 目標熱量制御手段
３５１ 凍結防止ヒータ
３５２ 温度設定スイッチ
４ 給湯器
４１ リモコン端子台
４２ リモコン
５ 蛇口
６ 浴槽
２ 給水管
３ 温水供給装置接続ユニット
３１１ 冷水用逆止弁
３１２ 減圧弁
３１３ 冷水用サーミスタ
３１４ 高温出湯防止弁
３２１ 温水用逆止弁
３２２ 温水用サーミスタ
３３１ 混合弁
３３２ 混合水用流量センサ
３３３ 混合水用サーミスタ
３３４ ポンプ
３３５ 過圧逃し弁
３４ 制御基板
３４１ 通信傍受手段
３４２ 設定温度検出手段
３４３ 運転状態検出手段
３４４ 機種判別手段
３４５ 動作設定検出手段
３４６ 追加熱量算出手段
３４７ 設定温度記憶手段
３４８ 必要供給熱量算出手段
３４９ 温水熱量算出手段
３５０ 目標熱量制御手段
３５１ 凍結防止ヒータ
３５２ 温度設定スイッチ
４ 給湯器
４１ リモコン端子台
４２ リモコン
５ 蛇口
６ 浴槽
Claims (8)
- 上水から供給される原水を加熱して温水を生成する温水供給装置から供給される温水と上水から供給される冷水を混合して必要な混合割合の混合水を送出する混合弁を備え、前記混合水を補助熱源機に供給する温水供給装置接続ユニットにおいて、
単位時間に前記原水に加えられて前記混合弁から前記補助熱源に流出する熱量（以下、「温水熱量」という。）を検出する温水熱量検出手段と、
前記温水熱量が所定の閾値以下の場合に、前記温水と前記冷水の混合割合を略１：１にする制御部
を備えることを特徴とする温水供給装置接続ユニット。 - 上水から供給される原水を加熱して温水を生成する温水供給装置から供給される温水と上水から供給される冷水を混合して必要な混合割合の混合水を送出する混合弁を備え、前記混合水を補助熱源機に供給する温水供給装置接続ユニットにおいて、
単位時間に前記原水に加えられて前記混合弁から前記補助熱源に流出する熱量（以下、「温水熱量」という。）を検出する温水熱量検出手段と、
前記温水熱量の時間変化率が所定の閾値ΔＱ１を超えて、かつΔＱ２以下の場合には、前記温水と前記冷水の混合割合を固定し、前記混合水熱量の時間変化率がΔＱ２を超える場合には、前記温水の混合割合を減らす制御部
を備えることを特徴とする温水供給装置接続ユニット。 - 前記温水熱量検出手段は、
前記混合水の温度（以下、「混合水温度」という。）を検出する混合水温度センサと、
前記冷水の温度（以下、「冷水温度」という。）を検出する冷水温度センサと、
前記混合水の流量（以下、「混合水流量」という。）を検出する混合水流量センサと、
前記混合水温度と前記冷水温度の差に前記混合水流量を乗じて前記温水熱量を算出する温水熱量算出手段
であることを特徴とする請求項１又は２に記載の温水供給装置接続ユニット。 - 前記温水熱量検出手段は、
前記温水の温度（以下、「温水温度」という。）を検出する温水温度センサと、
前記冷水の温度（以下、「冷水温度」という。）を検出する冷水温度センサと、
前記温水の流量（以下、「温水流量」という。）を検出する温水流量センサと、
前記温水温度と前記冷水温度の差に前記温水流量を乗じて前記温水熱量を算出する温水熱量算出手段
であることを特徴とする請求項１又は２に記載の温水供給装置接続ユニット。 - 上水から供給される原水を加熱して温水を生成する温水供給装置から供給される温水と上水から供給される冷水を混合して必要な混合割合の混合水を送出する混合弁を備え、前記混合水を補助熱源機に供給する温水供給装置接続ユニットの制御方法であって、
単位時間に前記原水に加えられて前記混合弁から前記補助熱源に流出する熱量（以下、「温水熱量」という。）を算出し、
前記温水熱量が所定の閾値以下の場合に、前記温水と前記冷水の混合割合を略１：１にする
ことを特徴とする温水供給装置接続ユニットの制御方法。 - 上水から供給される原水を加熱して温水を生成する温水供給装置から供給される温水と上水から供給される冷水を混合して必要な混合割合の混合水を送出する混合弁を備え、前記混合水を補助熱源機に供給する温水供給装置接続ユニットの制御方法であって、
単位時間に前記原水に加えられて前記混合弁から前記補助熱源に流出する熱量（以下、「温水熱量」という。）を算出し、
前記混合水熱量の時間変化率を算出し、
前記混合水熱量の時間変化率が所定の閾値ΔＱ１を超えて、かつΔＱ２以下の場合には、前記温水と前記冷水の混合割合を固定し、
前記混合水熱量の時間変化率がΔＱ２を超える場合には、前記温水の混合割合を減らす
ことを特徴とする温水供給装置接続ユニットの制御方法。 - 混合水温度センサで前記混合水の温度（以下、「混合水温度」という。）を検出し、
冷水温度センサで前記冷水の温度（以下、「冷水温度」という。）を検出し、
混合水流量センサで前記混合水の流量（以下、「混合水流量」という。）を検出し、
前記混合水温度と前記冷水温度の差に前記混合水流量を乗じて前記温水熱量を算出することを特徴とする請求項５又は６に記載の温水供給装置接続ユニットの制御方法。 - 温水温度センサで前記温水の温度（以下、「温水温度」という。）を検出し、
冷水温度センサで前記冷水の温度（以下、「冷水温度」という。）を検出し、
温水流量センサで前記温水の流量（以下、「温水流量」という。）を検出し、
前記温水温度と前記冷水温度の差に前記温水流量を乗じて前記温水熱量を算出することを特徴とする請求項５又は６に記載の温水供給装置接続ユニットの制御方法。
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