CN114450537A - 热水混合装置 - Google Patents

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CN114450537A CN202080067679.XA CN202080067679A CN114450537A CN 114450537 A CN114450537 A CN 114450537A CN 202080067679 A CN202080067679 A CN 202080067679A CN 114450537 A CN114450537 A CN 114450537A
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temperature
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水野隆之
小瀬木宪二
镰田安住
永田雅昭
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Lixil Corp
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Abstract

提供一种能够进行稳定的温度控制的热水混合装置。热水混合装置(10)具备：供冷水管(1C)、供热水管(1H)、混合管(1M)、流量调节阀(4C、4H)、温度传感器(3C、3H)、流量传感器(5C、5H)、设定部(70)、以及控制部(80)。在判定为供冷水路的流量调节阀(4C)和供热水路的流量调节阀(4H)中任何一方不能增加流量且比较一方的目标流量和一方中流动的流量判定为一方的目标流量更多的情况下，控制部(80)计算并更新另一方的目标流量以使得变为由设定部(70)设定的混合水的温度，并以更新后的另一方的目标流量为基准控制另一方。

Description

热水混合装置
技术领域
本公开涉及热水混合装置。
背景技术
专利文献1公开了热水混合装置。该热水混合装置将从供冷水源供给的冷水和从供热水源供给的热水混合，从而喷出规定温度以及规定流量的混合水。该热水混合装置在设定流量的冷水或热水不能流动的情况下，通过补正目标流量，能够抑制喷出的混合水温度的变动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开(日本)2015-183986号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在专利文献1的热水混合装置中，在具有供冷水源的压力以及供热水源的压力比规定的压力更低或差压变大等压力变动的情况下，可能目标流量的补正不充分，导致混合水的温度和设定温度的差变大。
本公开鉴于上述情况，目的在于提供一种即使具有压力变动的情况，也能够进行稳定的温度控制的热水混合装置。
用于解决技术问题的手段
本公开的热水混合装置具备：供冷水路，其与供冷水源连接，且在该供冷水路中流动有从所述供冷水源供给的冷水；供热水路，其与供热水源连接，且在该供热水路中流动有从所述供热水源供给的热水；混合水路，其与所述供冷水路以及所述供热水路连接，且在该混合水路中流动有将从所述供冷水路供给的冷水以及从所述供热水路供给的热水混合的混合水；水侧流量调节部，其调节所述供冷水路中具有的冷水的流量；热水侧流量调节部，其调节所述供热水路中具有的热水的流量；冷水侧信息获取部，其获取包含所述供冷水路中具有的冷水的温度以及流量在内的冷水信息；热水侧信息获取部，其获取包含所述供热水路中具有的热水的温度以及流量在内的热水信息；设定部，其设定所述混合水路中具有的混合水的温度以及流量；控制部，其基于所述设定部的设定信息、所述冷水侧信息获取部的冷水信息、以及所述热水侧信息获取部的热水信息，计算所述供冷水路中流动的冷水的目标流量以及所述供热水路中流动的热水的目标流量，并控制所述冷水侧流量调节部以及所述热水侧流量调节部；在判定为所述冷水侧流量调节部和所述热水侧流量调节部中至少任何一方不能增加流量、且比较所述一方的目标流量和所述一方中流动的流量判定为所述一方的目标流量更多的情况下，所述控制部计算并更新另一方的目标流量以使得变为由所述设定部设定的混合水的温度，并以更新后的另一方的目标流量为基准控制另一方。
附图说明
图1是示出实施方式的热水混合装置整体的概略图。
图2是示出实施方式的热水混合装置的温度控制以及流量控制的流程的流程图(flowchart，流程图)。
图3是示出计算图2中的各个目标流量的流程的流程图。
图4是示出将控制信号发送给图2中的各个流量调节阀的流程的流程图。
具体实施方式
接着，使用附图说明实施方式的热水混合装置。热水混合装置10设置于厨房(kitchen，厨房)或浴室。热水混合装置10将规定温度以及流量的混合水向安装于水槽(sink，水槽)或洗涤场所的喷水管供给。如图1所示，热水混合装置10具备供冷水管1C、供热水管1H、以及混合管1M。
供冷水管1C与供冷水源C连接，在内部形成有供冷水路。在供冷水路中流动例如20℃的水。供冷水管1C从上游侧朝向下游侧依次具有止回阀2C、温度传感器(sensor，传感器)3C、流量调节阀4C、以及流量传感器5C。
供热水管1H与燃气(gas，燃气)热水器等供热水源H连接，在内部形成有供热水路。在供热水路中流动例如60℃的热水。供热水管1H与前述的供冷水管1C相同，从上游侧朝向下游侧依次具有止回阀2H、温度传感器3H、流量调节阀4H、以及流量传感器5H。
混合管1M与供冷水管1C以及供热水管1H连接，在内部形成混合水路。在混合水路中流动将从供冷水路供给的冷水、以及从供热水路供给的热水混合而成的混合水。混合管1M从上游侧朝向下游侧依次具有温度传感器3M以及开关阀6M。在混合管1M的下游侧连接有各种未图示的喷水管。
温度传感器3C、3H、3M是热敏电阻(thermistors，热敏电阻)。温度传感器3C、3H、3M检测供冷水管1C的内部所具有的冷水温度、供热水管1H内部所具有的热水温度、以及混合管1M内部所具有的混合水温度。温度传感器3C、3H与冷水侧信息获取部以及热水侧信息获取部的一部分对应。
流量调节阀4C、4H通过步进马达(stepping motor，步进马达)驱动，是通过扩大或缩小供冷水路、以及供热水路的流路来调节开度的阀体。流量调节阀4C、4H调节在供冷水路中流动的冷水的流量QC、以及在供热水路中流动的热水的流量QH。流量调节阀4C、4H与冷水侧流量调节部以及热水侧流量调节部对应。
开关阀6M是电磁阀。开关阀6M开闭混合水路的流路，以使混合水在混合水路中流动或停止。
流量传感器5C、5H是叶轮类型的流量计。在流量传感器5C、5H中，叶轮通过在供冷水路中流动的冷水、以及在供热水路中流动的热水而旋转，基于该旋转数，检测冷水的流量QC、热水的流量QH。流量传感器5C、5H与冷水侧信息获取部以及热水侧信息获取部的一部分对应。
热水混合装置10具备设定部70以及控制部80。设定部70是设置于厨房或浴室的遥控器(remote controller，遥控器)。设定部70具有未图示的各种操作按钮(button，按钮)、和显示混合水路中具有的混合水的温度以及流量的显示面板(panel，面板)。在使用者利用操作按钮输入所需的混合水的温度以及流量的设定值时，设定部70将设定信息发送给控制部80。
控制部80分别与温度传感器3C、3H、3M，流量传感器5C、5H，流量调节阀4C、4H，开关阀6M，以及设定部70有线连接。控制部80分别接收并记录由温度传感器3C、3H检测的温度信息，以及由流量传感器5C、5H检测的流量信息。由温度传感器3C检测的温度信息、以及由流量传感器5C检测的流量信息与冷水信息对应。由温度传感器3H检测的温度信息、以及由流量传感器5H检测的流量信息与热水信息对应。另外，控制部80分别记录流量调节阀4C、4H的开度状态以及开关阀6M的开闭状态。进而，控制部80预先记录相对于供冷水路中流动的冷水、以及供热水路中流动的热水的目标流量，调节流量调节阀4C、4H的开度至何种程度。
控制部80在接收到来自设定部70的喷出开始或喷出停止的设定信息的情况下，将控制信号发送给开关阀6M，从而开闭开关阀6M。控制部80基于设定部70的设定信息，温度传感器3C、3H的温度信息，以及流量传感器5C、5H的流量信息，计算在供冷水路中流动的冷水以及在供热水路中流动的热水的目标流量，并将控制信号发送给流量调节阀4C、4H，从而调节流量调节阀4C、4H的开度。
如图2所示，控制部80控制在混合流路中具有的混合水的温度以及流量。首先，控制部接收从设定部设定的混合水的设定温度TM以及设定流量QM(步骤(step)S1)。设定温度TM以及设定流量QM与设定信息对应。接着，控制部80接收由温度传感器3C、3H检测的当前的供冷水路中具有的冷水温度TC以及供热水路中具有的热水温度TH，和由流量传感器5C、5H检测的当前的供冷水路中具有的冷水的流量QC以及供热水路中具有的热水的流量QH(步骤S2)。接着，控制部80基于设定信息TM、QM，当前的温度信息TC、TH，以及当前的流量信息QC、QH，计算供冷水路中流动的冷水的目标流量QC1，以及供热水路中流动的热水的目标流量QH1(步骤S3)。供冷水路中流动冷水的流量QC与供冷水路的流量调节阀4C中流动的冷水的流量相同。另外，供热水路中流动的热水的流量QH与供热水路的流量调节阀4H中流动的热水的流量相同。该计算方法具体后述。
接着，控制部80基于计算的目标流量QC1、QH1，决定自预先记录的流量调节阀4C、4H起的开度调节量(步骤S4)。在步骤S4中，控制部80以使不与计算出的目标流量QC1、QH1成为相同的流量的方式抑制相对于当前的开度向流动与目标流量QC1、QH1相同的流量的开度的变化量为80％左右，决定流量调节阀4C、4H的调节量。最后，控制部80基于决定的流量调节阀4C、4H的调节量，将控制信号发送给流量调节阀4C、4H(步骤S5)，再回到接收设定信息的步骤S1重复。在步骤S5中，在判定为满足规定条件的情况下，控制部80基于设定信息TM、QM，当前的温度信息TC、TH，以及当前的流量信息QC、QH，再次计算目标流量QC1、QH1。该计算方法的详细后述。从步骤S1到步骤S5的重复次数可以定为规定次数，也可以根据设定信息变更。在从步骤S1到步骤S5的重复次数为最后的情况下，在步骤S4，控制部80决定流量调节阀4C、4H的调节量以使成为与计算的目标流量相同的流量。
如图3所示，控制部80计算供冷水路的流量调节阀4C的目标流量QC1、以及供热水路的流量调节阀4H的目标流量QH1。首先，控制部80判定设定温度TM是否比供热水路的热水温度TH更低(步骤S301)。在步骤S301中，在判定为设定温度TM比供热水路的热水温度TH更高的情况下(判定为“否”的情况)，控制部80将流量调节阀4C的目标流量QC1计算为0(步骤S302)，将流量调节阀4H的目标流量QH1计算为与设定流量QM相同(步骤S303)，从而向决定流量调节阀4C、4H的调节量的步骤S4转移。在步骤S301中，在判定为设定温度TM与供热水路的热水温度TH相等或者设定温度TM比供热水路的热水温度TH更低的情况下(判定为“是”的情况)，控制部80判定设定温度TM是否比供冷水路中具有的冷水温度TC更高(步骤S304)。在步骤S304中，在判定为设定温度TM比冷水温度TC更低的情况下(判定为“否”的情况)，控制部80将流量调节阀4C的目标流量QC1计算为与设定流量QM相同(步骤S305)，将流量调节阀4H的目标流量QH1计算为0(步骤S306)，从而向决定流量调节阀4C、4H的调节量的步骤S4转移。
在步骤S304中，在判定为设定温度TM与冷水温度TC相等或者设定温度TM比冷水温度TC更高的情况下(判定为“是”的情况)，控制部80通过以下示出的式1计算流量调节阀4C的目标流量QC1(步骤S307)，通过以下示出的式2计算流量调节阀4H的目标流量QH1(步骤S308)。
QC1＝(TH－TM)×QM/(TH－TC)…式1
QH1＝QM－QC1…式2
接着，控制部80判定流量调节阀4C的开度是否为最大，且当前的供冷水路中具有的冷水的流量QC是否比流量调节阀4C的目标流量QC1更少(步骤S309)。流量调节阀4C的开度为最大的情况与不能增加供冷水路中流动的冷水的流量QC的情况同义。在步骤S309中，在判定为流量调节阀4C的开度为最大，且冷水的流量QC比目标流量QC1更少的情况下(判定为“是”的情况)，控制部80对流量调节阀4H的目标流量QH1以当前供冷水路中具有的冷水的流量QC为基准，使用以下示出的式3再次计算并更新(步骤S310)。
QH1＝(TM－TC)×QC/(TH－TM)…式3
接着，控制部80基于在步骤S307计算的流量调节阀4C的目标流量QC1、以及在步骤S310再次计算而更新的流量调节阀4H的目标流量QH1，向决定流量调节阀4C、4H的调节量的步骤S4转移。
在步骤S309中，在判定为流量调节阀4C的开度不是最大，或者目标流量QC1与冷水的流量QC相等或者目标流量QC1比冷水的流量QC更少的情况下(判定为“否”的情况)，控制部80判定流量调节阀4H的开度是否为最大，且当前供热水路中具有的热水的流量QH是否比流量调节阀4H的目标流量QH1更少(步骤S311)。流量调节阀4H的开度为最大的情况与不能增加供热水路中流动的热水的流量QH的情况同义。在步骤S311中，在判定为流量调节阀4H的开度为最大，且热水的流量QH比目标流量QH1更少的情况下(判定为“是”的情况)，控制部80对流量调节阀4C的目标流量QC1以当前供热水路中具有的热水的流量QH为基准，使用以下所示的式4再次计算并更新(步骤S312)。
QC1＝(TH－TM)×QH/(TM－TC)…式4
接着，控制部80基于在步骤S308计算的供热水路的目标流量QH1、以及在步骤S312再次计算并更新的供冷水路的目标流量QC1，向决定流量调节阀4C、4H的调节量的步骤S4转移。在步骤S311中，在判定为流量调节阀4H的开度不是最大，或者目标流量QH1与热水的流量QH相等，或者目标流量QH1比热水的流量QH更少的情况下(判定为“否”的情况)，流量调节阀4C、4H能够增加开度。在该情况下，控制部80不更新目标流量QC1、QH1，向决定流量调节阀4C、4H的调节量的步骤S4转移。
如图4所示，在步骤S5中，控制部80再次计算流量调节阀4C的目标流量QC1、或者流量调节阀4H的目标流量QH1。首先，控制部80将控制信号发送给流量调节阀4C、并使用在步骤S4决定的流量调节阀4C的调节量驱动流量调节阀4C(步骤S501)。接着，控制部80判定流量调节阀4C的开度是否最大，且当前供冷水路中具有的冷水的流量QC是否比流量调节阀4C的目标流量QC1更少(步骤S502)。在步骤S502中，在判定为流量调节阀4C的开度为最大，且冷水的流量QC比流量调节阀4C的目标流量QC1更少的情况下(判定为“是”的情况)，控制部80对供热水路的目标流量QH1，以当前供冷水路中的冷水的流量QC为基准，使用以下所示的式5再次计算并更新(步骤S503)。
QH1＝(TM－TC)×QC/(TH－TM)…式5
接着，控制部80对在步骤S4决定的流量调节阀4H的调节量，以在步骤S503再次计算的目标流量QH1为基准再次决定并更新(步骤S504)。接着，控制部80将控制信号发送给流量调节阀4H，并使用在步骤S504决定的流量调节阀4H的调节量驱动流量调节阀4H(步骤S505)。在步骤S502中，在判定为流量调节阀4C的开度为最大，或者目标流量QC1与冷水的流量QC相等，或者目标流量QC1比冷水的流量QC更少的情况下(判定为“否”的情况)，流量调节阀4C能够增加开度。在该情况下，控制部80不需要执行步骤S503以及步骤S504，并向步骤S505转移。在该情况下，流量调节阀4H的调节量直接为在步骤S4决定的调节量。
接着，控制部80判定流量调节阀4H的开度是否为最大，且当前供热水路中具有的热水的流量QH是否比流量调节阀4H的目标流量QH1更少(步骤S506)。在步骤S506中，在判定为流量调节阀4H的开度为最大，且热水的流量QH比目标流量QH1更少的情况下(判定为“是”的情况)，控制部80对流量调节阀4C的目标流量QC1，以当前供热水路中具有的热水的流量QH为基准，使用以下所示的式6再次计算并更新(步骤S507)。
QC1＝(TH－TM)×QH/(TM－TC)…式6
接着，控制部80以在步骤S507中再次计算的流量调节阀4C的目标流量QC1为基准，再次决定并更新在步骤S4决定的供冷水路的流量调节阀4C的调节量(步骤S508)。接着，控制部80将控制信号发送给流量调节阀4C、并使用在步骤S508决定的流量调节阀4C的调节量驱动流量调节阀4C(步骤S509)。在步骤S506中，在判定为流量调节阀4H的开度不是最大，或者目标流量QH1与热水的流量QH相等，或者目标流量QH1比热水的流量QH更少的情况下(判定为“否”的情况)，流量调节阀4H能够增加开度。在该情况下，控制部80不执行步骤S507以及步骤S508，向步骤S509转移。在该情况下，供冷水路的流量调节阀4C的调节量是直接在步骤S4决定的调节量。
接着，说明本实施方式的作用以及效果。本实施方式的热水混合装置10具备：供冷水管1C，其与供冷水源C连接，并在内部形成供从供冷水源C供给的冷水流动的供冷水路；供热水管1H，其与供热水源H连接，并在内部形成供从供热水源H供给的热水流动的供热水路；混合管1M，其与供冷水管1C以及供热水管1H连接，并在内部形成供将从供冷水路供给的冷水以及从供热水路供给的热水混合的混合水流动的混合水路。另外，热水混合装置10具备：流量调节阀4C，其调节供冷水路中具有的冷水的流量；温度传感器3C以及流量传感器5C，其检测供冷水路中具有的冷水温度以及流量。另外，热水混合装置10具备：流量调节阀4H，其调节调节供热水路中具有的热水的流量；温度传感器3H以及流量传感器5C，其检测供热水路中具有的热水温度以及流量。另外，热水混合装置10具备：设定部70，其设定混合水路中具有的混合水的温度以及流量；控制部80，其控制流量调节阀4C、4H。另外，热水混合装置10的控制部80控制为：基于从设定部70的设定温度TM以及设定流量QM、从温度传感器3C获取的供冷水路中具有的冷水的温度TC、从温度传感器3H获取的供热水路中具有的热水的温度TH，计算流量调节阀4C的目标流量QC1以及流量调节阀4H的目标流量QH1，并基于目标流量QC1，QH1，决定流量调节阀4C、4H的调节量。由此，热水混合装置10能够供给使用者所需的温度以及流量的混合水。
在判定为流量调节阀4C不能增加流量，且比较流量调节阀4C的目标流量QC1和供冷水路中流动的冷水的流量QC判定为目标流量QC1更多的情况下，热水混合装置10的控制部80以使得变为由设定部70设定的混合水温度TM，以当前供冷水路中流动的冷水的流量QC为基准，计算并更新流量调节阀4H的目标流量QH1，并以更新后的目标流量QH1为基准控制流量调节阀4H。另外，在判定为流量调节阀4H不能增加流量，且比较流量调节阀4H的目标流量QH1和供热水路中流动的热水的流量QH后判定为目标流量QH1更多的情况下，控制部80以使得变为由设定部70设定的混合水温度TM，以当前供热水路中流动的热水的流量QH为基准，计算并更新流量调节阀4C的目标流量QC1，并以更新后的目标流量QC1为基准，控制流量调节阀4C。在存在供冷水源C的压力以及供热水源H的压力比规定的压力更低，或者差压变大等压力变动的情况下，即使使流量调节阀4C、4H的开度调到最大，也不能使流量增加到其目标流量，但热水混合装置10使设定温度TM优先于混合水的设定流量QM，更新目标流量来控制流量调节阀4C、4H。由此，热水混合装置10能够进行稳定的温度控制。
另外，热水混合装置10的控制部80分别记录流量调节阀4C、4H的开度，并通过判定开度是否为最大，而判定是否为不能增加流量的状态。由此，热水混合装置10即使不必驱动流量调节阀4C、4H来检测没有流量传感器5C、5H的流量信息的变动，也能够迅速地判定处于不能增加流量的状态。由此，热水混合装置10能够进一步进行稳定的温度控制。
本公开不限于通过上述记载以及附图所说明的实施方式，下述的实施方式也包含于发明的技术范围内。
(1)本实施方式的热水混合装置10在混合管1M中具有开关阀6M，但也可以在混合管1M中没有开关阀。在该情况下，供冷水管1C和供热水管1H可以具有开关阀，流量调节阀4C、4H也可以具有关闭各个流路的作为开关阀功能。
(2)本实施方式的供冷水管1C以及供热水管1H具有流量传感器5C、5H，但也可以省略流量传感器5C、5H任何一方，而混合管1M具有流量传感器。例如，在供热水管1H中没有流量传感器5H的情况下，供热水路的热水的流量QH通过从由混合管1M的流量传感器检测的混合水的流量，减去由供冷水管1C的流量传感器5C检测的冷水的流量QC来计算。
(3)本实施方式的控制部80与流量传感器5C、5H和设定部70等有线连接，但也可以一部分或者全部无线电连接。
(4)本实施方式的控制部80分别记录流量调节阀4C、4H的开度，但也可以不记录开度。在该情况下，为了判定是否处于流量调节阀4C、4H不能增加流量的状态，控制部80驱动流量调节阀4C、4H，检测流量传感器5C、5H的流量信息的变动。
附图标记说明
10：热水混合装置；
1C：供冷水管(供冷水路)；
1H：供热水管(供热水路)；
1M：混合管(混合水路)；
3C：温度传感器(冷水侧信息获取部的一部分)；
3H：温度传感器(热水侧信息获取部的一部分)；
4C：流量调节阀(冷水侧流量调节部)；
4H：流量调节阀(热水侧流量调节部)；
5C：流量传感器(冷水侧信息获取部的一部分)；
5H：流量传感器(热水侧信息获取部的一部分)；
70：设定部；
80：控制部；
QM：设定流量(设定信息的一部分)；
TM：设定温度(设定信息的一部分)；
QC：供冷水路的冷水的流量(冷水信息的一部分)；
TC：供冷水路的冷水温度(冷水信息的一部分)；
QH：供热水路的热水的流量(热水信息的一部分)；
TH：供热水路的热水温度(热水信息的一部分)；
QC1：供冷水路中流动的冷水的目标流量；
QH1：供热水路中流动热水的目标流量。

Claims (2)

1.一种热水混合装置，其具备：
供冷水路，其与供冷水源连接，且在该供冷水路中流动有从所述供冷水源供给的冷水；
供热水路，其与供热水源连接，且在该供热水路中流动有从所述供热水源供给的热水；
混合水路，其与所述供冷水路以及所述供热水路连接，且在该混合水路中流动有将从所述供冷水路供给的冷水以及从所述供热水路供给的热水混合的混合水；
冷水侧流量调节部，其调节所述供冷水路中具有的冷水的流量；
热水侧流量调节部，其调节所述供热水路中具有的热水的流量；
冷水侧信息获取部，其获取包含所述供冷水路中具有的冷水的温度以及流量在内的冷水信息；
热水侧信息获取部，其获取包含所述供热水路中具有的热水的温度以及流量在内的热水信息；
设定部，其设定所述混合水路中具有的混合水的温度以及流量；
控制部，其基于所述设定部的设定信息、所述冷水侧信息获取部的冷水信息、以及所述热水侧信息获取部的热水信息，计算所述供冷水路中流动的冷水的目标流量以及所述供热水路中流动的热水的目标流量，并控制所述冷水侧流量调节部以及所述热水侧流量调节部；
在判定为所述冷水侧流量调节部和所述热水侧流量调节部中至少任何一方不能增加流量、且比较所述一方的目标流量和所述一方中流动的流量、判定为所述一方的目标流量更多的情况下，所述控制部计算并更新另一方的目标流量以使得变为由所述设定部设定的混合水的温度，并以更新后的另一方的目标流量为基准控制另一方。
2.如权利要求1所述的热水混合装置，其中，
所述控制部分别记录所述冷水侧流量调节部以及所述热水侧流量调节部的开度，判定是否处于不能增加流量的状态。
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