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
[0003]
Such a solar hot water supply system is intended to obtain an energy saving merit by reducing the combustion amount of the
[0004]
Specifically, when the hot water temperature of the solar water is higher than the preset hot water temperature of the
[0005]
The
[0006]
The mixed water mixed and adjusted by the hot water /
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this solar hot water supply system, the temperature of the mixed water from the
[0008]
For this reason, when the hot
[0009]
As described above, factors that cause a sudden change in the temperature of the mixed water in the hot water /
[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
[0011]
For example, when the solar hot water in the
[0012]
In the initial stage of operation, since the low temperature solar hot water (20 ° C.) in the solar
[0013]
However, as described above, since the combustion control of the
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]
*
“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]
*
The
[0030]
When the circulation pump 54 is driven to circulate the liquid medium in the
[0031]
*
The
[0032]
The
[0033]
The hot
[0034]
* Hot
As shown in FIG. 1, the hot-
[0035]
The solar
[0036]
In the
[0037]
In the
[0038]
The hot and
[0039]
The
[0040]
The
[0041]
* About operation of hot
Next, in the hot water /
Below, it demonstrates along the flowchart of FIG. 2 which showed the specific operation | movement of this hot
[0042]
When hot water supply to the
When the water flow is confirmed, in step S2, in the mixing
[0043]
Subsequently, in step S3, the mixed water
[0044]
Next, in step S4, operation control of the hot and
[0045]
In the next step S5, as in step S2, the mixing
[0046]
In step S7, the temperature
[0047]
In subsequent step S8, the
[0048]
If it is determined by the
[0049]
Next, in step S10, the mixed water
[0050]
When the mixed water
[0051]
If the mixed water
In step 12, the temperature
[0052]
Next, in
[0053]
On the other hand, when the
While the solar hot water supply system is in operation, the hot water /
[0054]
As described above, the hot water /
[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 /
[0056]
FIG. 3 is a graph showing the temperature change of the mixed water or the like flowing out from the hot water /
[0057]
In the initial stage of operation, as in the conventional example, the hot water /
[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
[0059]
Thereby, as shown in FIG. 3, the hot water temperature from the
[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
[0061]
In the above example, step S9 for controlling the operation of the hot water /
[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 /
[0063]
Further, the presence / absence of water flow and the flow rate of the
[0064]
In the above-described example, the
[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)
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.
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.
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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