JP4542878B2 - 温水供給装置接続ユニット - Google Patents

Description

本発明は、太陽熱温水器等の温水供給装置から供給される温水を冷水と混合して、補助熱源機に送出する温水供給装置接続ユニット、特に温水供給装置から供給される温水の有効利用と補助熱源機に送出する混合水の温度調整に関する。

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、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給湯器用温水供給装置接続ユニットが開示されている
特許第３２１９３６４号

特許文献１に記載された給湯器用温水供給装置接続ユニットは、給湯器から流出する温水と等しい温度の混合水を給湯器に供給するので、給湯器での加温が不要（つまり、燃料を焚かない）であり、省エネ性に優れているが、混合水の温度をフィードバックして温水と冷水の混合比を調整するので、混合水の温度の変化と混合比を調整の間にタイムラグがあり、そのため、混合水の温度が安定しないという問題があった。特に、給湯開始直後は配管内の比較的低温の温水が流れ、その後に太陽熱温水器本体の高温の温水が流れるが、このような急激な温度変化に給湯器用温水供給装置接続ユニットおよび給湯器による温度調節機能が追い付かないので、使用者がやけどを負う等の危険があった。

また、給湯器の湯温設定器の設定温度に等しい温度に調整された混合水が給湯器へ供給されるため、給湯器により更に加熱されて高温の温水を供給する危険性を孕んでいた。さらに、温水供給装置接続ユニットに接続される給湯器は、当該温水供給装置接続ユニットに接続されることを前提に設計されたものである必要があったので、既設の給湯器と温水供給装置接続ユニットを自由に組み合わせることができない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、温水供給装置が供給する温水を有効に利用して、燃料、電力の節減を図るとともに、補助熱源機による給湯温度を安定化できる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。また、温水供給装置および補助熱源機の機種を問わずに自由に組み合わせることができる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。

本発明の温水供給装置接続ユニットの第１の構成は、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おいて、前記温水の温度を検出する温水温度センサと、前記冷水の温度を検出する冷水温度センサと、前記混合水の温度を検出する混合水温度センサと、前記混合弁から送出する前記混合水の流量を検出する混合水流量センサと、前記温水温度センサの検出温度と前記冷水温度センサの検出温度と前記混合水温度センサの検出温度と前記混合水流量センサの検出流量に基づいて前記温水と前記上水の混合割合を調節して、前記混合水が前記補助熱源機に供給する熱量が要求される目標熱量になるように制御する制御部を備えたことを特徴とする。

この構成により、温水供給装置から供給される温水の温度と、上水から供給される冷水の温度と、前記温水と前記冷水を混合した混合水の流量に基づいて、前記混合水が補助熱源機に供給する熱量を求め、前記熱量が要求される目標熱量になるように、温水と上水の混合割合を調節する。これにより、温水供給装置接続ユニットは補助熱源機が必要とする熱量を過不足なく供給することができる。また、温水及び冷水の温度変化、混合水の流量変化に対して迅速なフィードバックが可能となるので、補助熱源機に供給する混合水の温度が安定する。なお、ここで、温水供給装置とは、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等の排熱を利用する温水器などである。また、補助熱源機とは、太陽熱温水器等から供給される温水を更に加熱して所定の温度に調整する装置であって、具体的には、ガス給湯器、石油給湯器、電熱給湯器等の中から任意に選ぶことができる。

本発明の温水供給装置接続ユニットの第２の構成は、前記第１の構成において、前記制御部は、前記補助熱源機から外部に送出される温水の温度であって使用者が設定する温度（以下、「設定温度」という。）と前記混合水流量センサの検出流量及び前記冷水温度センサの検出温度に基づいて、前記補助熱源機に供給すべき熱量（以下、「追加熱量」という。）を算出する追加熱量算出手段と、前記補助熱源機が供給することが可能な最低熱量（以下、「最低供給熱量」という。）を前記追加熱量から減算することにより、前記補助熱源機に供給すべき必要供給熱量を算出する必要供給熱量算出手段と、前記温水温度センサの検出温度と前記冷水温度センサの検出温度と前記混合水温度センサの検出温度と前記混合水流量センサの検出流量に基づいて、前記混合水が前記補助熱源機に供給する熱量が前記必要供給熱量となるように前記温水と前記上水の混合割合を調節する目標熱量制御手段を
備えたことを特徴とする。

この構成により、補助熱源機の設定温度と混合水流量及び冷水温度に基づいて、補助熱源機に供給すべき追加熱量を算出し、補助熱源機の最低供給熱量を前記追加熱量から減算して必要供給熱量を算出し、混合水が前記補助熱源機に供給する熱量が前記必要供給熱量となるように温水と上水の混合割合を調節する。これにより、混合水が補助熱源機に供給する熱量は、常に追加熱量に対して補助熱源機の最低供給熱量の分だけ小さいので、補助熱源機を最低供給熱量近傍で燃焼させて正確な温度調節を行える。このため、太陽熱等を最大限に利用しつつ、正確な温度調節が可能になる。

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２の構成において、前記制御部は、前記補助熱源機から外部に送出される温水の温度であって使用者が設定する温度（以下、「設定温度」という。）と前記混合水流量センサの検出流量及び前記冷水温度センサの検出温度に基づいて、前記補助熱源機に供給すべき熱量（以下、「追加熱量」という。）を算出する追加熱量算出手段と、前記追加熱量に所定の消耗熱量を加算することにより、前記補助熱源機に供給すべき熱量（以下、「必要供給熱量」という。）を算出する必要供給熱量算出手段と、前記温水温度センサの検出温度と前記冷水温度センサの検出温度と前記混合水温度センサの検出温度と前記混合水流量センサの検出流量に基づいて、前記混合水が前記補助熱源機に供給する熱量が前記必要供給熱量となるように前記温水と前記上水の混合割合を調節する目標熱量制御手段を備えたことを特徴とする。

この構成により、追加熱量に所定の消耗熱量を加算した必要供給熱量に等しい熱量が、温水供給装置接続ユニットから補助熱源機に供給される。これにより、補助熱源機で燃料を焚くことなしに、設定温度の温水を外部に供給することができる。ここで、所定の消耗熱量とは、（停止状態の）補助熱源機の内部で放熱されて、混合水が失う熱量をいう。

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２の構成において、前記制御部は、前記補助熱源機のリモコン端子に接続されて、前記リモコンの操作信号を傍受する通信傍受手段と、前記リモコンの操作信号に基づいて前記補助熱源機の設定温度を検出する設定温度検出手段を備えることを特徴とする。

この構成により、通信傍受手段が傍受する補助熱源機のリモコンの操作信号から検出した前記補助熱源機の前記設定温度に基づいて、前記追加熱量を算出することができる。これにより、設定温度をマニュアル入力する必要がなくなり、温水供給装置接続ユニットの操作性が向上する。また、通信傍受手段は補助熱源機のリモコンの操作信号を傍受するものなので、補助熱源機のリモコンを通信傍受手段の仕様に合わせて設計する必要がなく、補助熱源機あるいはリモコンの機種に関わらず、通信傍受手段とリモコンを接続して、設定温度を検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５の構成は、前記第４の構成において、前記制御部は、前記リモコンの操作信号の形式に基づいて前記補助熱源機の機種を判別する機種判別手段を備え、前記目標熱量制御手段は前記補助熱源機の機種に応じた制御目標を設定することを特徴とする。

この構成により、通信傍受手段が傍受する補助熱源機のリモコンの操作信号から判別した前記補助熱源機の機種に応じた制御目標を設定することができる。これにより、機種に応じた制御目標の選択が自動化される。

本発明の温水供給装置接続ユニットの第６の構成は、前記第５の構成において、前記目標熱量制御手段は、前記リモコンの操作信号の形式が、前記機種判別手段が記憶する何れの機種にも該当しないと前記機種判別手段が判定した場合に、前記混合水の温度が前記制御部に予め設定された温度になるように前記混合弁の制御を行うことを特徴とする。

この構成により、前記機種判別手段が補助熱源機の機種を判別できない場合に、前記混合弁から送出される混合水の温度が制御部に予め設定された温度になるように前記混合弁の制御を行う。これにより、本発明の温水供給装置接続ユニットは補助熱源機の機種を問わず接続することができる。また、補助熱源機の機種の判別が不可能な状態においても、制御不能に陥ることがない。

本発明の温水供給装置接続ユニットの第７の構成は、前記第２の構成において、前記制御部は、前記補助熱源機のリモコン端子に接続されて、前記リモコンの操作信号を傍受する通信傍受手段と、前記リモコンの操作信号に基づいて前記補助熱源機の設定温度を検出する設定温度検出手段と、前記リモコンの操作信号から前記補助熱源機が運転状態にあるか停止状態にあるかを検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段が、前記補助熱源機が運転状態から停止状態に変化したことを検出した時に、その直前の前記補助熱源機の設定温度を記憶する設定温度記憶手段を備え、前記運転状態検出手段が、前記補助熱源機が停止状態にあることを検出した場合に、前記追加熱量算出手段は、前記設定温度記憶手段に記憶された設定温度、又はその温度に所定のロス温度を加算した温度と前記混合水流量センサの検出流量及び前記冷水温度センサの検出温度に基づいて前記追加熱量を算出し、前記必要供給熱量算出手段は、前記最低供給熱量を０として必要供給熱量を算出することを特徴とする。

この構成により、通信傍受手段で傍受される前記補助熱源機のリモコンの操作信号から前記補助熱源機が運転状態にあるか停止状態にあるかを検出し、前記補助熱源機が停止状態にあることを検出した場合には、前記設定温度記憶手段に記憶された停止直前の設定温度に基づいて、必要供給熱量を算出する。これにより、補助熱源機が停止状態にあっても、停止直前の設定温度で制御されるので、予期しない高温の給湯がなされる心配がなくなる。また、補助熱源機が停止したまま（補助熱源機による加温なしで）、設定温度の温水を供給することができる。

本発明の温水供給装置接続ユニットの第８の構成は、前記第２の構成において、前記制御部は、温度設定スイッチを備え、前記温度設定スイッチは、前記混合水が供給する熱量が前記必要供給熱量となるように前記温水と前記上水の混合割合を調節する第１の制御モード、前記混合水が供給する熱量が前記制御部に予め設定された温度に相当する熱量から前記最低供給熱量を減算した熱量になるように前記温水と前記上水の混合割合を調節する第２の制御モード、前記混合水が供給する熱量が前記制御部に予め設定された温度に相当する熱量になるように前記温水と前記上水の混合割合を調節する第３の制御モード、前記混合水が供給する熱量が前記追加熱量になるように前記温水と前記上水の混合割合を調節する第４の制御モード、の何れかを選択して実行することを特徴とする。

この構成により、温度設定スイッチの操作により第１ないし第４の制御モードを自由に選べるので、使用目的に応じた最適な制御が行える。

本発明の温水供給装置接続ユニットの第９の構成は、前記第２の構成において、前記制御部は、前記補助熱源機のリモコン端子に接続されて、前記リモコンの操作信号を傍受する通信傍受手段と、前記リモコンの操作信号に基づいて前記補助熱源機の設定温度を検出する設定温度検出手段を備え、前記目標熱量制御手段は、前記補助熱源機の設定温度が所定の閾値より高い場合は、前記混合弁から送出される前記混合水の温度が前記設定温度または前記設定温度に所定のロス温度を加算した温度になるように前記温水と前記上水の混合割合を調節する制御を行い、前記補助熱源機の設定温度が前記閾値より低い場合は、前記温水温度センサの検出温度と前記冷水温度センサの検出温度と前記混合水温度センサの検出温度と前記混合水流量センサの検出流量に基づいて、前記混合水が前記補助熱源機に供給する熱量が前記必要供給熱量となるように前記温水と前記上水の混合割合を調節する制御を行うことを特徴とする。

この構成により、前記設定温度が所定の閾値より高い場合は、混合水の温度が前記設定温度または前記設定温度に所定のロス温度を加算した温度になるように前記混合弁の混合割合を調節する制御を行い、前記設定温度が前記閾値より低い場合は、前記混合水が前記補助熱源機に供給する熱量が前記必要供給熱量となるように前記温水と前記上水の混合割合を調節する制御を行う。これにより、補助熱源機の設定温度が正確な温度調整の必要性が低い高温領域に有るときは、補助熱源機を消火して燃料を節約する制御を行う一方、正確な温度調整が求められる低温領域においては、補助熱源機を燃焼させて正確な温度調整を行うので、省エネ性と正確な温度調整を両立することができる。

本発明の温水供給装置接続ユニットの第１０の構成は、前記第２の構成において、前記制御部は、前記補助熱源機のリモコン端子に接続されて、前記リモコンの操作信号を傍受する通信傍受手段と、前記通信傍受手段で傍受される前記リモコンの操作信号から、前記給湯器の動作を「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」の何れかに設定する信号（以下、「動作設定信号」という。）を検出する動作設定検出手段を備え、前記目標熱量制御手段は前記動作設定検出手段で検出した前記動作設定信号に応じた制御目標を設定することを特徴とする。

この構成により、目標熱量制御手段は動作設定検出手段で検出した動作設定信号に応じた制御目標を設定するので、補助熱源機の動作設定に応じて、合目的的な制御を行うことができる。

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、給湯器の設定温度に応じた最適な温度の混合水を給湯器に供給できるので、安定した温度での給湯が可能になる。また、給湯器の形式、機種、状態に応じた制御目標を選択できるので、給湯器の機種等を問わずに使用できる。このように、本発明は温水供給装置接続ユニットの実用性を向上する効果がある。

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、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。

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。

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及び目標熱量制御手段３４９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（燃焼）状態にあるか、停止（消化）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から供給される冷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３４９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。

目標熱量制御手段３４９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の混合比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３４９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３４９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の設定毎に場合分けして説明する。温度設定スイッチ３５２は
「０」から「９」までの１０通りの設定をすることができ、大きく、次の４通りの制御モードに分けられる。

（第１の制御モード）前記混合水が供給する熱量が前記必要供給熱量となるように前記温水と前記上水の混合割合を調節する制御モードであり、温度設定スイッチ３５２を「０」に設定した場合がこれに該当する。

（第２の制御モード）前記混合水が供給する熱量が前記制御部に予め設定された温度に相当する熱量から前記最低供給熱量を減算した熱量になるように前記温水と前記上水の混合割合を調節する制御モードであり、温度設定スイッチ３５２を「１」〜「４」に設定した場合がこれに該当する。

（第３の制御モード）前記混合水が供給する熱量が前記制御部に予め設定された温度に相当する熱量になるように前記温水と前記上水の混合割合を調節する制御モードであり、温度設定スイッチ３５２を「５」〜「７」に設定した場合がこれに該当する。

（第４の制御モード）前記混合水が供給する熱量が前記追加熱量になるように前記温水と前記上水の混合割合を調節する制御モードであり、温度設定スイッチ３５２を「８」または「９」に設定した場合がこれに該当する。

（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。

なお、機種判別手段３４４が給湯器４の機種を判別できない場合、つまり機種判別手段３４４が読み込んだリモコン４２の操作信号のサイズやフォーマットが、機種判別手段３４４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のいずれとも合致しない場合は、設定温度検出手段３４２が設定温度を検出できないので、温度設定スイッチ３５２を「５」に設定した場合と同じ制御に切り替えられる。つまり混合水の温度が目標熱量制御手段３４９に予め設定された温度（＝３６℃）になるような制御がなされる。

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)の発熱量を意味する。したがって、この目標温度の元では、給湯器４が給水管２から供給される冷水に追加すべき熱量（追加熱量）がおよび温水供給装置接続ユニット３が前記冷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。

Ｑ_add＝４．２Ｇ（Ｔ_set−Ｔ_cold) （式１）
Ｑ_nec＝Ｑ_add−７．０ （式２）
ただし
Ｔ_set：設定温度（℃）
Ｔ_cold：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）
Ｑ_add：追加熱量（kW）
Ｑ_nec：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、混合水温度を設定温度から４号相当分の温度だけ低温になるよう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を焚かないで、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。

Ｑ_nec＝４．２Ｇ（Ｔ_set＋０．５−Ｔ_cold) （式３）
ただし
Ｔ_set：設定温度（℃）
Ｔ_cold：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）
Ｑ_nec：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（９０００kcal/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。

Ｑ_nec＝Ｑ_add−１０．５ （式４）
ただし
Ｑ_add：追加熱量（kW）
Ｑ_nec：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。

Ｑ_nec＝４．２Ｇ（Ｔ_set−７−Ｔ_cold) （式５）
ただし
Ｔ_set：設定温度（℃）
Ｔ_cold：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）
Ｑ_nec：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。

（温度設定スイッチ３５２を「１」、「２」に設定する場合）
温度設定スイッチ３５２を「１」に設定すると、リモコン４２の操作信号に関係なく、混合水温度の制御目標は、「４０℃−４号」になり、「２」に設定すると、混合水温度の制御目標は、「４２℃−４号」になる。これらはガス給湯器用の制御目標である。「４０℃−４号」および「４２℃−４号」に相当する追加熱量は下式で与えられる。なお、このときの必要供給熱量は前述の（式２）で与えられる。

Ｑ_add＝４．２Ｇ（４０−Ｔ_cold) （式６）
Ｑ_add＝４．２Ｇ（４２−Ｔ_cold) （式７）
ただし
Ｔ_cold：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）
Ｑ_add：追加熱量（kW）

（温度設定スイッチ３５２を「３」、「４」に設定する場合）
温度設定スイッチ３５２を「３」に設定すると、リモコン４２の操作信号に関係なく、混合水温度の制御目標は、「４０℃−１０．５kW」になり、「４」に設定すると、混合水温度の制御目標は、「４２℃−１０．５kW」になる。これらは石油給湯器用の制御目標である。「４０℃−１０．５kW」および「４２℃−１０．５kW」に相当する追加熱量は（式６）および（式７）で与えられ、必要供給熱量は（式４）で与えられる。

（温度設定スイッチ３５２を「５」、「６」、「７」に設定する場合）
温度設定スイッチ３５２を「５」に設定すると、リモコン４２の操作信号に関係なく、混合水温度の制御目標は、３６℃になり、「６」に設定すると、混合水温度の制御目標は、４０℃になる。「７」に設定すると、混合水温度の制御目標は、４４℃になる。このときの追加熱量および必要供給熱量は下式で与えられる。

（３６℃） Ｑ_add＝Ｑ_nec＝４．２Ｇ（３６−Ｔ_cold) （式８）
（４０℃） Ｑ_add＝Ｑ_nec＝４．２Ｇ（４０−Ｔ_cold) （式９）
（４４℃） Ｑ_add＝Ｑ_nec＝４．２Ｇ（４４−Ｔ_cold) （式１０）
ただし
Ｔ_cold：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）
Ｑ_add：追加熱量（kW）

（温度設定スイッチ３５２を「８」、「９」に設定する場合）
温度設定スイッチ３５２を「８、９」に設定すると、リモコン４２の操作信号に応じて、表２に示すような混合水温度の制御目標が設定される。ただし、給湯開始時は温度設定スイッチ３５２が「０」の場合と同じ制御目標が設定され（低温モード）、太陽熱温水器１から供給される温水の温度が設定温度より１０℃以上高い状態を１０秒間連続して検知すると、表２に示す制御目標（高温モード）に切り替えられる。
また、高温モード運転中に混合水温度が設定温度より低い状態を１０秒間連続して検知すると、低温モードに切り替えられる。

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３４９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。

（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３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が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）
後述する温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。

（ステップ５）
後述する温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。

（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。

なお、温水熱量は、「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）とする次の式で定義される。

Ｑ_hot＝４．２Ｇ（Ｔ_hot−Ｔ_cold) （式１１）
ただし
Ｑ_hot：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）
Ｔ_hot：混合水温度（℃）（混合水用サーミスタ３３３の検出温度）
Ｔ_cold：冷水温度（℃） （冷水用サーミスタ３１３の検出温度）

図５は、前述の温水熱量急上昇フラグおよび温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。

（ステップ１２）
タイマをリセットして０に戻し、その時の温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。温水熱量急上昇フラグおよび温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。

（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（つまり、２００ｍｓ前の温水熱量）の差が０．７kWより高ければ（つまり２００ｍｓ当たりの温水熱量の増加が０．７kW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）
温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）
温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度熱量（つまり、２００ｍｓ前の温水熱量）の差が０．２kWより高ければ（つまり２００ｍｓ当たりの温水熱量の増加が０．２kW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）
温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）
温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。

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。

本発明の実施例を示す給湯システムの構成図である。 制御基板の入出力を説明する模式図である。 制御基板の構成を示すブロック図である。 混合弁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。 温水熱量急上昇フラグおよび温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。

符号の説明

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 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 (9)

1. 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、
   前記温水の温度を検出する温水温度センサと、
   前記冷水の温度を検出する冷水温度センサと、
   前記混合水の温度を検出する混合水温度センサと、
   前記混合弁から送出する前記混合水の流量を検出する混合水流量センサと、
   前記温水温度センサの検出温度と前記冷水温度センサの検出温度と前記混合水温度センサの検出温度と前記混合水流量センサの検出流量に基づいて前記温水と前記上水の混合割合を調節して、前記混合水が前記補助熱源機に供給する熱量が要求される目標熱量になるように制御する制御部を備え、
   前記制御部は、
   前記補助熱源機から外部に送出される温水の温度であって使用者が設定する温度（以下、「設定温度」という。）と前記混合水流量センサの検出流量及び前記冷水温度センサの検出温度に基づいて、前記補助熱源機に供給すべき熱量（以下、「追加熱量」という。）を算出する追加熱量算出手段と、
   前記補助熱源機が供給することが可能な最低熱量（以下、「最低供給熱量」という。）を前記追加熱量から減算することにより、前記補助熱源機に供給すべき必要供給熱量を算出する必要供給熱量算出手段と、
   前記温水温度センサの検出温度と前記冷水温度センサの検出温度と前記混合水温度センサの検出温度と前記混合水流量センサの検出流量に基づいて、前記混合水が前記補助熱源機に供給する熱量が前記必要供給熱量となるように前記温水と前記上水の混合割合を調節する目標熱量制御手段を備えたことを特徴とする温水供給装置接続ユニット。
2. 前記必要供給熱量算出手段は、前記追加熱量に所定の消耗熱量を加算することにより、前記補助熱源機に供給すべき熱量である必要供給熱量を算出するものであり、
   前記目標熱量制御手段は、前記温水温度センサの検出温度と前記冷水温度センサの検出温度と前記混合水温度センサの検出温度と前記混合水流量センサの検出流量に基づいて、前記混合水が前記補助熱源機に供給する熱量が前記必要供給熱量となるように前記温水と前記上水の混合割合を調節するものであることを特徴とする請求項１に記載の温水供給装置接続ユニット。
3. 前記制御部は、
   前記補助熱源機のリモコン端子に接続されて、前記リモコンの操作信号を傍受する通信傍受手段と、
   前記リモコンの操作信号に基づいて前記補助熱源機の設定温度を検出する設定温度検出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の温水供給装置接続ユニット。
4. 前記制御部は、
   前記リモコンの操作信号の形式に基づいて前記補助熱源機の機種を判別する機種判別手段を備え、
   前記目標熱量制御手段は前記補助熱源機の機種に応じた制御目標を設定することを特徴とする請求項３に記載の温水供給装置接続ユニット。
5. 前記目標熱量制御手段は、
   前記リモコンの操作信号の形式が、前記機種判別手段が記憶する何れの機種にも該当しないと前記機種判別手段が判定した場合に、前記混合水の温度が前記制御部に予め設定された温度になるように前記混合弁の制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の温水供給装置接続ユニット。
6. 前記制御部は、
   前記補助熱源機のリモコン端子に接続されて、前記リモコンの操作信号を傍受する通信傍受手段と、
   前記リモコンの操作信号に基づいて前記補助熱源機の設定温度を検出する設定温度検出手段と、
   前記リモコンの操作信号から前記補助熱源機が運転状態にあるか停止状態にあるかを検出する運転状態検出手段と、
   前記運転状態検出手段が、前記補助熱源機が運転状態から停止状態に変化したことを検出した時に、その直前の前記補助熱源機の設定温度を記憶する設定温度記憶手段を備え、
   前記運転状態検出手段が、前記補助熱源機が停止状態にあることを検出した場合に、
   前記追加熱量算出手段は、前記設定温度記憶手段に記憶された設定温度、又はその温度に所定のロス温度を加算した温度と前記混合水流量センサの検出流量及び前記冷水温度センサの検出温度に基づいて前記追加熱量を算出し、
   前記必要供給熱量算出手段は、前記最低供給熱量を０として必要供給熱量を算出することを特徴とする請求項１に記載の温水供給装置接続ユニット。
7. 前記制御部は、温度設定スイッチを備え、
   前記温度設定スイッチは、
   前記混合水が供給する熱量が前記必要供給熱量となるように前記温水と前記上水の混合割合を調節する第１の制御モード、
   前記混合水が供給する熱量が前記制御部に予め設定された温度に相当する熱量から前記最低供給熱量を減算した熱量になるように前記温水と前記上水の混合割合を調節する第２の制御モード、
   前記混合水が供給する熱量が前記制御部に予め設定された温度に相当する熱量になるように前記温水と前記上水の混合割合を調節する第３の制御モード、
   前記混合水が供給する熱量が前記追加熱量になるように前記温水と前記上水の混合割合を調節する第４の制御モード、
   の何れかを選択して実行すること
   を特徴とする請求項１に記載の温水供給装置接続ユニット。
8. 前記制御部は
   前記補助熱源機のリモコン端子に接続されて、前記リモコンの操作信号を傍受する通信傍受手段と、
   前記リモコンの操作信号に基づいて前記補助熱源機の設定温度を検出する設定温度検出手段を備え、
   前記目標熱量制御手段は、
   前記補助熱源機の設定温度が所定の閾値より高い場合は、前記混合弁から送出される前記混合水の温度が前記設定温度または前記設定温度に所定のロス温度を加算した温度になるように前記温水と前記上水の混合割合を調節する制御を行い、
   前記補助熱源機の設定温度が前記閾値より低い場合は、前記温水温度センサの検出温度と前記冷水温度センサの検出温度と前記混合水温度センサの検出温度と前記混合水流量センサの検出流量に基づいて、前記混合水が前記補助熱源機に供給する熱量が前記必要供給熱量となるように前記温水と前記上水の混合割合を調節する制御を行うこと
   を特徴とする請求項１に記載の温水供給装置接続ユニット。
9. 前記制御部は、
   前記補助熱源機のリモコン端子に接続されて、前記リモコンの操作信号を傍受する通信傍受手段と、
   前記通信傍受手段で傍受される前記リモコンの操作信号から、前記給湯器の動作を「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」の何れかに設定する信号（以下、「動作設定信号」という。）を検出する動作設定検出手段を備え、
   前記目標熱量制御手段は前記動作設定検出手段で検出した前記動作設定信号に応じた制御目標を設定すること
   を特徴とする請求項１に記載の温水供給装置接続ユニット。

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