JP2002106965A

JP2002106965A - 湯水混合装置の制御方法

Info

Publication number: JP2002106965A
Application number: JP2000297632A
Authority: JP
Inventors: Tomio Miyake; 富雄三宅; Takao Morigaki; 貴夫森垣
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2002-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】混合される水と湯との供給圧バランスについ
ての圧力条件が変動することになる２種以上の運転モー
ドを有する場合においても、その運転モードに応じて的
確な混合制御を行い得る湯水混合装置の制御方法を提供
する。【解決手段】給水管からの水を加熱手段で加熱し加熱
後の湯を出湯管を通して混合制御弁に供給すると同時
に、給水管から分岐した水バイパス管を通して水を混合
制御弁に供給する。出湯管から分岐させて循環ポンプを
介装した循環加熱回路を形成し、追い焚き運転時の熱交
換加熱用の熱源湯を供給する。給湯単独運転（モード
１）と、給湯・追い焚き同時運転（モード２）との混合
制御弁用モータ位置に対する混合比の関係（弁制御特
性）を予め調べて記憶させ、現在のモードの検出に基づ
いて現在モードの弁制御特性から目標混合比に対応する
モータ位置を割り出す。モード１からモード２への切換
時にはモータ位置をθ_Ｑからθ_Ｑ＋ _Ｆに変更して目標混
合比ρ_ｔを維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、給水された水を加
熱した後の湯と、非加熱状態の給水の一部とを用い両者
を所定比率で混合することにより設定温度の湯を得るた
めに用いられる湯水混合装置の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の湯水混合装置の制御
方法として、図６に示す給湯装置に適用されるものが知
られている。この給湯装置では、給水管１１により給水
された水を熱交換器６１において燃焼バーナ６２からの
燃焼熱により加熱し、この熱交換器６１から出湯管１２
により出湯される加熱後の湯と、上記給水管１１から分
岐した水バイパス管１３から供給される水とを上記出湯
管１２と水バイパス管１３との合流点に配設した混合制
御弁８により所定の混合比（水流量／湯流量）で混合し
て給湯管に流すようになっている。

【０００３】そして、上記混合比は混合制御弁８の駆動
用ステッピングモータの駆動制御により変更調整される
ようになっており、この混合比を変更制御することによ
り混合後の給湯が設定温度になるようにしている。具体
的には、給水管１１の水側温度Ｔcと、出湯管１２から
の湯側温度Ｔhとを検出し、両検出温度と予め定められ
た設定温度とに基づいて目標混合比を定め、まずはこの
目標混合比を実現する上記ステッピングモータのフィー
ドフォワード（ＦＦ）制御値（ＦＦステップ位置）を割
り出してステッピングモータに出力する。次に、実際の
混合比を混合後の検出給湯温度Ｔmを加味して求め、こ
の実際の混合比が上記目標混合比になるようにフィード
バック（ＦＢ）制御により上記ステッピングモータを駆
動制御する。このような制御においては、水バイパス管
１３からの水と出湯管１２からの湯との両供給圧が同圧
であることを前提として、混合制御弁の弁位置を制御す
るＦＦステップ位置と、このステップ位置による混合比
との一義的に定まる関係（基準の弁制御特性）に基づい
て上記ＦＦステップ位置を割り出してＦＦ制御を行うよ
うにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上流側から
混合制御弁に供給される水と湯との両供給圧の内、いず
れか一方でも変動すれば、上記弁制御特性も変動してし
まうことになる。それにも拘わらず、上記基準の弁制御
特性に基づくステップ位置によりＦＦ制御を行うと、実
現される混合比と目標混合比とのずれ量が増大し、混合
制御弁で混合された湯の温度が設定温度から大きくずれ
て給湯性能の悪化を招いてしまう上に、そのずれ量の補
正をＦＢ制御により徐々に行わなければならないため制
御の追随性が悪化してしまうことになる。

【０００５】上記の如き圧力条件が変動するような例と
しては、上記図６の混合制御弁８よりも上流側位置の出
湯管１２に分岐回路や循環回路等が付加され、出湯管１
２内の湯を全て混合制御弁８に供給している運転状態か
ら上記分岐回路や循環回路にも出湯管１２内の湯の一部
を同時に流すという運転状態に切換えた場合に上記圧力
条件の変動が生じる。つまり、それまで水と湯との両供
給圧が同圧であったのが、湯側の供給圧が変動してしま
う結果、同圧を前提とする基準の弁制御特性からその弁
制御特性がシフトしまい、同じステップ位置であっても
実際の混合比は変動してしまうことになる。

【０００６】また、このような圧力条件の変動に基づく
不都合は、上記混合制御弁による混合を行う他に、給水
管１１から水バイパス管１３への分岐点位置に分配制御
弁を設け水バイパス管１３と出湯管１２との合流点位置
において水と湯と合流させて混合させる場合にも生じる
と考えられる。すなわち、この場合には、上記分配制御
弁の下流側の圧力バランスの変動により実際の分配比の
変動が生じると考えられる。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、混合される水
と湯との供給圧バランスについての圧力条件が変動する
ことになる２種以上の運転モードを有する場合において
も、その運転モードに応じて的確な混合制御を行い得る
湯水混合装置の制御方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、水と湯とを混合比可変に混
合し混合後の湯を下流側に流す混合制御弁を備え、この
混合制御弁に対する水と湯との両供給圧の圧力バランス
が変動することになる複数種類の運転モードにより運転
される上流側の湯水供給装置から上記混合制御弁に対し
水と湯とが個別に供給されるように構成された湯水混合
装置を対象として、上記混合制御弁を目標混合比になる
ように駆動制御することにより混合後の湯の温度を設定
温度にする湯水混合装置の制御方法を対象として以下の
特定事項を備えるものである。すなわち、上記複数種類
の運転モード毎に、その運転モードにおける上記混合制
御弁の駆動制御量と、この駆動制御量での混合比との関
係である弁制御特性を予め記憶しておき、現在の運転モ
ードを検出して検出された運転モードに対応する弁制御
特性を抽出し、この抽出した弁制御特性から目標混合比
に対応する駆動制御量を割り出し、この割り出した駆動
制御量に基づいて上記混合制御弁の駆動制御を行うよう
にすることを特定事項とするものである。

【０００９】この請求項１によれば、それまでの運転モ
ードが他の運転モードに切換えられて混合制御弁に供給
される水と湯との供給圧バランスが変動することになっ
たとしても、その切換後の運転モードが現在の運転モー
ドとして検出され、その切換後の運転モードに対応する
弁制御特性に基づいて目標混合比に対応する駆動制御量
が割り出されてこの駆動制御量により駆動制御される
ことになる。このため、供給圧バランスが変動すること
になったとしても、混合制御弁による混合比が目標混合
比を維持するよう迅速に変更され、供給圧バランスの変
動に追随性よく追随して変動後の供給圧バランスの圧力
条件下で確実に目標混合比での水と湯とを混合させるこ
とが可能になる。これにより、混合後の湯の温度を運転
モードの切換前後においても確実に設定温度に維持させ
ることが可能になる。

【００１０】上記請求項１の混合制御弁の駆動制御とし
て、割り出した駆動制御量に基づくフィードフォワード
制御量に対し、混合制御弁に供給される水側温度及び湯
側温度の両検出値と、混合後の実際の湯の温度の検出値
とに基づいて実際の混合比を演算し、演算された実際の
混合比と目標混合比との偏差に応じて求めたフィードバ
ック制御量を加えて目標駆動制御量を求め、この目標駆
動制御により駆動制御を行うようにしてもよい（請求項
２）。この場合には、運転モードが切換えられても、よ
り的確に目標混合比による混合を実現し得ることにな
る。

【００１１】請求項３に係る発明は、供給された水を分
配比可変に２方向に分配する分配制御弁を備え、分配後
の一側を加熱手段に導いて加熱した後の湯と、分配後の
他側の水とを合流させて混合するように構成され、上記
分配制御弁の下流側であって上記湯と水とが合流される
までの間にその水と湯との両供給圧の圧力バランスが変
動することになる複数種類の運転モードにより運転され
る湯水混合装置を対象として、上記分配制御弁を目標分
配比になるように駆動制御することにより混合後の湯の
温度を設定温度にする湯水混合装置の制御方法を対象と
して以下の特定事項を備えるものである。すなわち、上
記複数種類の運転モード毎に、その運転モードにおける
上記分配制御弁の駆動制御量と、この駆動制御量での分
配比との関係である弁制御特性を予め記憶しておき、現
在の運転モードを検出して検出された運転モードに対応
する弁制御特性を抽出し、この抽出した弁制御特性から
目標分配比に対応する駆動制御量を割り出し、この割り
出した駆動制御量に基づいて上記分配制御弁の駆動制御
を行うようにすることを特定事項とするものである。

【００１２】この請求項３によれば、それまでの運転モ
ードが他の運転モードに切換えられて分配制御弁の下流
側で分岐されて水と湯との合流位置に対する供給圧バラ
ンスが変動することになったとしても、その切換後の運
転モードが現在の運転モードとして検出され、その切換
後の運転モードに対応する弁制御特性に基づいて目標分
配比に対応する駆動制御量が割り出されてこの駆動制御
量により駆動制御されることになる。このため、供給圧
バランスが変動することになったとしても、分配制御弁
による分配比が目標分配比を維持するよう迅速に変更さ
れ、供給圧バランスの変動に追随性よく追随してその変
動後の供給圧バランスの圧力条件下で確実に目標分配比
での水と湯との分配が可能になる。これにより、混合後
の湯の温度を運転モードの切換前後においても確実に設
定温度に維持させることが可能になる。

【００１３】上記請求項３の混合制御弁の駆動制御とし
て、割り出した駆動制御量に基づくＦＦ制御量に対し、
合流される水側温度及び湯側温度の両検出値と、混合後
の実際の湯の温度の検出値とに基づいて実際の分配比を
演算し、演算された実際の分配比と目標分配比との偏差
に応じて求めたＦＢ制御量を加えて目標駆動制御量を求
め、この目標駆動制御量により駆動制御を行うようにし
てもよい（請求項４）。この場合には、運転モードが切
換えられても、より的確に目標分配比による分配を実現
して合流させて混合した湯の温度をより確実に設定温度
に維持し得ることになる。

【００１４】なお、上記請求項１又は請求項３におい
て、駆動制御により水の流量のみを変更調整することに
よって（請求項５）、より簡易な制御を実現し得ること
になる。一方、上記請求項１又は請求項３において、駆
動制御により水の流量及び湯の流量の双方を個別に変更
調整することによって（請求項６）、より精密な制御を
実現し得ることになる。

【００１５】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１又は請
求項２に係る湯水混合装置の制御方法によれば、それま
での運転モードが他の運転モードに切換えられて混合制
御弁に供給される水と湯との供給圧バランスが変動する
ことになったとしても、混合制御弁による混合比が目標
混合比を維持するよう迅速に変更することができ、供給
圧バランスの変動に追随性よく追随して変動後の圧力条
件下で確実に目標混合比での水と湯との混合を実現させ
ることができる。これにより、混合後の湯の温度を運転
モードの切換前後においても確実に設定温度に維持させ
ることができる。

【００１６】特に、請求項２によれば、運転モードが切
換えられても、目標混合比の変動をより的確に防止して
目標混合比による水と湯との混合を実現させることがで
きるようになる。

【００１７】また、請求項３又は請求項４に係る湯水混
合装置の制御方法によれば、それまでの運転モードが他
の運転モードに切換えられて分配制御弁の下流側で分岐
されて水と湯との合流位置に対する供給圧バランスが変
動することになったとしても、分配制御弁による分配比
が目標分配比を維持するよう迅速に変更することがで
き、供給圧バランスの変動に追随性よく追随して変動後
の供給圧バランスの圧力条件下で確実に目標分配比での
水と湯との分配を実現させることができる。これによ
り、混合後の湯の温度を運転モードの切換前後において
も確実に設定温度に維持させることができる。

【００１８】特に、請求項４によれば、運転モードが切
換えられても、目標分配比の変動をより的確に防止して
目標分配比による水と湯との混合を実現させることがで
きるようになる。

【００１９】さらに、請求項５によれば、請求項１又は
請求項３の湯水混合装置の制御方法において、より簡易
な制御を実現することができる。加えて、請求項６によ
れば、上記請求項１又は請求項３の湯水混合装置の制御
方法において、より精密な制御を実現することができ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２１】＜第１実施形態＞図１は、本発明の第１実
施形態に係る制御方法が適用される湯水混合装置を含む
湯水供給装置としての風呂追い焚き機能付き給湯装置を
示す。上記給湯装置は、給湯回路２と、循環加熱回路３
と、追い焚き循環回路４と、風呂注湯回路５とを備えて
いる。そして、上記給湯回路２、循環加熱回路３及び風
呂注湯回路５が主熱交換器６１と燃焼バーナ６２とで構
成される加熱手段６により熱交換加熱され、上記追い焚
き循環回路４が上記循環加熱回路３内の湯を熱源とする
副熱交換器７により熱交換加熱されるようになってい
る。

【００２２】上記給湯回路２は、水道管と接続され水道
水（以下、単に「水」という）を上記主熱交換器６１に
供給する給水管１１と、上記主熱交換器６１で加熱され
た湯を出湯する湯供給管としての出湯管１２と、この出
湯管１２から湯の供給を受ける混合制御弁８と、上記給
水管１１の途中の分岐点１１ａから分岐して水を上記混
合制御弁８に供給する水供給管としての水バイパス管１
３と、上記混合制御弁８により混合されて温度調整され
た湯を図示省略のカラン等へ給湯する給湯管１４とを備
えている。上記出湯管１２の途中には上記副熱交換器７
が介装され、この副熱交換器７と上記混合制御弁８との
間の出湯管１２上の分岐点１２ａから後述の循環戻し管
３１が分岐してその下流端が上記分岐点１１ａよりも下
流側の合流点１１ｂで給水管１１に合流されている。

【００２３】そして、上記給水管１１には、上記分岐点
１１ａよりも上流側位置での水温（水側温度）Ｔcを検
出する第１給水温度センサ１５と、上記合流点１１ｂよ
りも下流側位置での水温を検出する第２給水温度センサ
１６と、給水流量を検出する給水流量センサ１７とが設
けられている。また、上記出湯管１２には、主熱交換器
６１の直下流位置で副熱交換器７に流入する湯温を検出
する第１出湯温度センサ１８と、上記副熱交換器７より
下流側位置で混合制御弁８に供給される湯温（湯側温
度）Ｔhを検出する第２出湯温度センサ１９と、上記分
岐点１２ａの混合制御弁８側位置で出湯管１２内の逆流
を阻止する逆止弁２０とが設けられている。さらに、上
記給湯管１４には、混合制御弁８の下流側位置でその混
合制御弁８により混合された後の湯温（混合温度）Ｔm
を検出する給湯温度センサ２１と、給湯量制御弁２２と
が設けられている。

【００２４】ここで、上記混合制御弁８は弁駆動用のス
テッピングモータにより駆動され、この駆動により弁位
置が変更されて出湯管１２からの湯と水バイパス管１３
からの水との各流量が個別に変更調整される結果、上記
湯と水とが所定の目標混合比で混合されるようになって
いる。そして、上記ステッピングモータは後述のコント
ローラにより駆動制御されるようになっている。なお、
上記混合制御弁８としては、上記ステッピングモータに
よる弁位置の変更によって上記湯と水との双方の流入流
量が変更される構造のものや、湯側が弁開放されて上記
ステッピングモータによる弁位置の変更によって水の流
入流量が変更される構造のもののいずれを用いてもよ
い。

【００２５】上記循環加熱回路３は、上述の循環戻し管
３１と、この循環戻し管３１の上流端側であって上記分
岐点１２ａ寄りの位置で給水管１１側から出湯管１２側
への逆流を阻止する逆止弁３２と、上記副熱交換器７か
ら出た湯を分岐点１２ａから給水管１１との合流点１１
ｂを通して加熱のために主熱交換器６１に戻すよう強制
循環させる循環ポンプ３３とを備えたものである。すな
わち、上記循環加熱回路３は、追い焚き循環回路４の風
呂追い焚き運転時に上記循環ポンプ３３を作動（ＯＮ）
させることにより、上記副熱交換器７での熱交換加熱に
より低温となった湯を循環戻し管３１、合流点１１ｂ及
び給水管１１の主熱交換器側部分を通して主熱交換器６
１に戻し、この主熱交換器６１での加熱により高温とな
った湯を出湯管１２を通して上記副熱交換器７に対し追
い焚き加熱用の熱源として供給するように構成されてい
る。

【００２６】上記追い焚き循環回路４は、図示省略の浴
槽内の湯水を風呂循環ポンプ４１の作動により上記副熱
交換器７に供給する風呂往き管４２と、副熱交換器７で
の熱交換加熱により昇温された湯水を上記浴槽に戻す風
呂戻り管４３と、上記副熱交換器７をバイパスするバイ
パス管４４及び三方切換弁４５とを備えている。この追
い焚き循環回路４は、上記循環ポンプ４１と風呂往き管
４２と風呂戻り管４３とにより、上記浴槽と副熱交換器
７との間で浴槽湯水の循環を行いながら上記主熱交換器
６１により加熱された湯を熱源とする熱交換加熱により
追い焚きを行うようになっている。

【００２７】上記風呂往き管４２には、上記循環ポンプ
３１に加え、圧力検出により浴槽内の水位を検出する水
位検出センサ４６、水流スイッチ４７及び風呂温度セン
サ４８がそれぞれ介装されている。

【００２８】なお、上記バイパス管４４は、上流端が副
熱交換器７の手前位置の風呂往き管４２から分岐され、
下流端が上記三方切換弁４５を介して上記風呂戻り管４
３の副熱交換器７下流側位置に接続されている。そし
て、上記三方切換弁４５は、通常の風呂追い焚き運転状
態においてはバイパス管４４側を遮断して上・下流側の
風呂戻り管４３を連通させた状態に維持され、所定の運
転状態においてのみバイパス管４４と風呂戻り管４３と
を連通させるよう切換制御が行われるようになってい
る。

【００２９】上記風呂注湯回路５は、上記給湯量制御弁
２２よりも下流側位置の給湯管１４から分岐して上記風
呂往き管４２に接続された注湯管５１と、この注湯管５
１に介装された注湯制御弁５２及び注湯流量センサ５３
とを備えたものである。そして、この風呂注湯回路５
は、給湯管１４からの湯を注湯管５１、風呂往き管４２
及び風呂戻り管４３を通して浴槽に注湯して湯張りする
ようになっている。

【００３０】以上の風呂追い焚き機能付き給湯装置はＭ
ＰＵやメモリー等を備えたコントローラ９により作動制
御されるようになっており、このコントローラ９は図示
省略の各種のリモコン（リモートコントローラ）を介し
てユーザによる各種指令の入力設定や状態表示が行われ
るようになっている。そして、上記コントローラ９は、
給湯回路２による給湯運転を行う給湯制御手段、循環加
熱回路３及び追い焚き循環回路４による風呂追い焚き運
転等を行う風呂制御手段、及び、上記給湯運転及び風呂
追い焚き運転の各制御と並行処理により混合制御弁８の
制御を行う混合制御手段等の各種制御手段を備えてい
る。

【００３１】上記給湯制御手段による給湯制御において
は、ユーザがカランを開いて給水流量センサ１７が最低
作動水量以上の流量を検出することにより、燃焼バーナ
６２の燃焼作動が開始される。そして、第１給水温度セ
ンサ１５からの水側温度、給水流量センサ１７からの給
水流量及び上記リモコンに入力設定された設定温度等の
情報に基づいて出湯管１２に対し比較的高温の所定の出
湯温度の湯が出湯されるように上記燃焼バーナ６２の燃
焼制御が行われる。この際、給湯量制御弁２２が所定開
度とされる一方、混合制御手段による混合制御弁８の制
御によって水バイパス管１３からの水と、出湯管１２か
らの湯とが所定の混合比で混合され、給湯温度センサ２
１からの実際の給湯温度（混合温度）Ｔmが上記設定温
度になるようにされる。そして、使用者がカランを閉じ
て上記給水流量センサ１７が最低作動水量より低い流量
を検出することにより、上記燃焼バーナ６１の燃焼が停
止されて給湯運転が停止される。この給湯運転が単独で
実行されている状態（給湯単独運転状態）では、混合制
御弁８に供給される水バイパス管１３からの水と、出湯
管１２からの湯との供給圧は共に給水管１１の供給圧と
同じであり、互いに同圧となる。このため、上記の混合
制御弁８の制御は基準の弁制御特性に基づいて行われる
ことになる。

【００３２】上記風呂制御手段では注湯制御や追い焚き
制御が行われ、注湯制御においては、例えばユーザによ
り上記リモコンに浴槽への湯張りのための注湯指令が入
力されると、注湯制御弁５２の開作動により給湯回路２
と浴槽とが連通され上記燃焼バーナ６２の燃焼作動が開
始される。これにより、主熱交換器６１で加熱された所
定温度の湯水が出湯管１２、給湯管及び注湯管５１を通
して風呂往き管４２及び風呂戻り管４３に供給されて浴
槽内に注湯されることになる。この際の注湯量が注湯流
量センサ５３により検出され、水位センサ４６により浴
槽の浴槽水位として所定水位を検出することにより注湯
制御が終了される。この際の混合制御手段による混合制
御弁８の制御は上記の給湯運転の場合と同様にして行わ
れる。

【００３３】また、上記リモコンに追い焚き指令が入力
されると追い焚き制御が行われることになり、まず風呂
循環ポンプ４１がＯＮ作動され、それに伴い水流スイッ
チ４７がＯＮされると、循環ポンプ３３がＯＮ作動され
た後に燃焼バーナ６２の燃焼作動が開始されることにな
る。これにより、上記燃焼バーナ６２の燃焼熱を受けて
主熱交換器６１において加熱された湯が副熱交換器７に
熱源として供給され、風呂往き管４２を通して供給され
た浴槽内の湯水が上記副熱交換器７で熱交換加熱されて
追い焚きされ、追い焚きされた湯水が風呂戻り管４３を
通して上記浴槽に戻されて循環される。そして、風呂温
度センサ４８からの検出温度に基づいて浴槽内の湯水の
温度が浴槽設定温度になれば、上記燃焼バーナ６２の燃
焼作動と、循環ポンプ３３及び風呂循環ポンプ４１の各
作動が停止されて風呂追い焚き運転が停止されることに
なる。なお、このような風呂追い焚き運転が上記の給湯
運転の停止中に行われる場合には、上記混合制御手段に
よる混合制御弁８の制御は停止される。

【００３４】この風呂追い焚き運転は、上記リモコンに
よる追い焚き指令の入力に基づく実行に加え、自動運転
スイッチがＯＮ操作されている場合には上記風呂温度セ
ンサ４８の検出温度に基づき上記浴槽設定温度を維持す
るように間欠的に実行される。従って、給湯運転中に上
記の自動運転に基づく風呂追い焚き運転が開始された
り、あるいはユーザによる追い焚き指令の入力に基づく
風呂追い焚き運転中に給湯運転が開始されたりする場合
には、給湯運転と風呂追い焚き運転とが同時に実行され
る給湯・風呂同時運転状態となる。このような場合に
は、混合制御弁８に対し出湯管１２を通して供給される
湯の供給圧は循環ポンプ３３がＯＮ作動されているため
上記の給湯単独運転状態の供給圧から変動し、水バイパ
ス管１３からの水供給圧とは互いに異なるものとなる。
このため、混合制御手段による混合制御弁８の制御も後
述の如く給湯単独運転状態の場合とは異なる制御特性に
より行われることになる。

【００３５】上記混合制御手段９（図２参照）は、目標
混合比演算部９１と、給湯単独運転状態をモード１とし
給湯・風呂同時運転状態をモード２とする２種類の運転
モードの内、現在の運転モードがいずれかを判別・検出
するモード検出部９２と、複数の弁制御特性を記憶する
特性記憶部９３と、混合制御弁８の駆動用ステッピング
モータ８１を駆動制御する弁制御部９４とを備えてい
る。そして、上記混合制御手段９は、混合制御弁８の制
御により水バイパス管１３からの水と出湯管１２からの
湯とを混合して設定温度Ｔsの湯が給湯されるように給
湯温度の制御を行うようになっている。

【００３６】上記目標混合比演算部９１は、第１給水温
度センサ１５からの水側温度Ｔc、第２出湯温度センサ
１９からの湯側温度Ｔh及びリモコン９０に設定された
設定温度Ｔsに基づいて下記の（１）式に基づいて目標
混合比ρ_ＦＦ（水流量／湯流量）を演算するものであ
る。

【００３７】 ρ_ＦＦ＝（Ｔh−Ｔs）／（Ｔs−Ｔc） …（１）上記モード検出部９２は、上記の給湯制御手段や追い焚
き制御手段から運転情報の出力を受けて現在の運転モー
ドがモード１かモード２かを判別・検出するようになっ
ている。

【００３８】上記特性記憶部９３は、上記ステッピング
モータ８１のモータ位置（ステップ位置：駆動制御量）
と、このステップ位置による混合比との関係（弁制御特
性）を上記モード１及びモード２の各ケースについて予
め試験等により求め、モード１用とモード２用との２種
類の弁制御特性を予め記憶保持したものである。つま
り、混合制御弁８の上流側に作用する水供給圧と湯供給
圧とが同圧の圧力条件下での弁制御特性がモード１用と
して、上記水供給圧と湯供給圧とが互いに異なる圧力条
件下での弁制御特性がモード２用としてそれぞれ記憶設
定されている。

【００３９】一例として図３に示すように上記モード１
用弁制御特性（同図の点線参照）と、モード２用弁制御
特性（同図の実線参照）とがモータ位置（単位：ステッ
プ）と混合比ρとの関係により特定されている。例え
ば、目標混合比がρ_ｔでその時の運転モードがモード１
の場合であればＦＦステップ位置としてθ_Ｑが弁制御部
９４に出力され（Ａ点参照）、その状態から運転モード
がモード２に切換わればＦＦステップ位置としてθ
_Ｑ＋Ｆが上記弁制御部９４に出力される（Ｂ点参照）こ
とになる。

【００４０】上記弁制御手段９４は、上記弁制御特性か
ら得られたＦＦステップ位置（ＦＦ制御量）に基づいて
ステッピングモータ８１をまずＦＦ制御し、以後、実際
の混合比の検出により得られた補正ステップ量（ＦＢ制
御量）に基づいてＦＢ制御を加味し目標ステップ位置
（目標駆動制御量）になるように混合制御弁８の制御を
継続するようになっている。

【００４１】以下、図４に基づいて上記混合制御手段９
による混合制御弁８の制御を説明する。まず上記目標混
合比演算部９１において設定温度Ｔs、水側温度Ｔc及び
湯側温度Ｔhに基づいて目標混合比ρ_ＦＦを上記（１）
により演算する（Ｓ１）。次に、モード検出部９２にお
いて現在の運転モードを検出し（Ｓ２）、現在の運転モ
ードにおける上記目標混合比ρ_ＦＦに対応するＦＦステ
ップ位置θ_ＦＦを上記特性記憶部９３に記憶された弁制
御特性から割り出す（Ｓ３）。そして、このＦＦステッ
プ位置θ_ＦＦに基づいてステッピングモータ８１をＦＦ
制御する。

【００４２】次に、給湯温度センサ２１からの検出湯温
（混合温度）Ｔm、上記水側温度Ｔc及び湯側温度Ｔhに
基づいて現在の混合比（現在混合比）ρ_Ｏを次の（２）
式により演算する（Ｓ４）。

【００４３】 ρ_Ｏ＝（Ｔh−Ｔm）／（Ｔm−Ｔc） …（２）これにより、得られた現在混合比ρ_Ｏと目標混合比ρ
_ＦＦとの比較により混合比偏差Δρを次の（３）式によ
り求める（Ｓ５）。

【００４４】

【数１】そして、この混合比偏差Δρに基づいて補正ステップ量
θ_ＦＢを求め（Ｓ６）、この補正ステップ量θ_ＦＢを上
記目標ステップ位置θ_ＦＦに加味して目標ステップ位置
θ_ＦＦとし、以後、この目標ステップ位置θ_ＦＦによる
ステッピングモータ８１の駆動制御を弁制御部９４によ
り繰り返す（Ｓ７）。

【００４５】この制御過程で運転モードが切換えられる
と、それがモード検出部９２により検出され、上記目標
混合比ρ_ＦＦに対応するＦＦステップ位置θ_ＦＦを割り
出すための特性記憶部９３の弁制御特性が切換後の運転
モード用のものに切換えられ、割り出されるＦＦステッ
プ位置θ_ＦＦが切換えられる。例えばモード１からモー
ド２に切換えられた場合には上記ＦＦステップ位置θ
_ＦＦの値としてそれまでのθ_Ｑ（図３参照）からθ
_Ｑ＋Ｆに切換えられることになり、逆にモード２からモ
ード１に切換えられた場合には上記ＦＦステップ位置θ
_ＦＦの値として上記とは逆にそれまでのθ_Ｑ＋Ｆからθ
_Ｑに切換えられることになる。

【００４６】以上の第１実施形態によれば、給湯単独運
転状態はもとより、給湯・追い焚き同時運転状態におい
ても目標混合比を達成する混合制御弁８の駆動制御を簡
易にかつ的確に行うことができる。すなわち、混合制御
弁８に供給される水と湯との両供給圧のバランスが変化
するような湯水混合装置に対しても、従来と同じ混合制
御弁８を用いてその制御により対処することができる。
特に、給湯単独運転状態と、給湯・追い焚き同時運転と
の間の相互の運転状態の切換時においても、オーバーシ
ュートすることなく混合制御弁８による水と湯との混合
比を目標混合比に追随性よく維持させることができ、そ
の結果、混合後の給湯温度を設定温度に確実に維持させ
ることができる。例えば、基準の弁制御特性のみによる
混合制御弁８の駆動制御を行う従来の場合には、給湯単
独運転で図３のＡ点でのステップ位置θ_Ｑに基づいてス
テッピングモータの制御を行っている間に給湯・追い焚
き同時運転状態に切換えられられても、そのまま上記ス
テップ位置θ_Ｑでの制御が持続されるため、目標混合比
がρ_ｔからρ_Ｗに一時的に大変動（オーバーシュート）
してしまい、その結果、混合後の給湯温度が設定温度か
ら一時的に大きく変動して給湯温度に関する性能が悪化
してしまうことになる。この場合、上記変動分がＦＢ制
御により補正されることになるとはいえ、その補正に大
きな時間経過を要することになる。このような不都合を
上記第１実施形態では全て解消することができる。

【００４７】＜第２実施形態＞図５は本発明の第２実施
形態が適用される給湯装置を示す。この第２実施形態は
第１実施形態の混合制御弁８の代わりに分配制御弁８′
を用い、第１実施形態の混合制御手段９の制御対象を上
記分配制御弁８′を駆動するためのステッピングモータ
とした点において第１実施形態と相違する。その他の構
成要素は第１実施形態のものと同様構成であるため、同
一構成要素には同一符号を付してその詳細な説明は省略
する。

【００４８】上記分配制御弁８′は、給水管１１から水
バイパス管１３が分岐する分岐点位置に介装されたもの
であり、給水管１１の上流側から供給される水を主熱交
換器６１側と、水バイパス管１３側とに所定の分配比で
分配するようになっている。そして、水バイパス管１３
側に分配した水を下流端である出湯管１２との合流点１
２ｂに供給する一方、主熱交換器６１側に分配した水を
その主熱交換器６１で加熱し、加熱後の湯を出湯管１２
を通して上記合流点１２ｂに供給し、この合流点１２ｂ
において上記水と湯とを合流・混合して合流点１２ｂよ
りも下流側の給湯管１４に給湯するようになっている。

【００４９】上記分配制御弁８′は、弁駆動用のステッ
ピングモータにより駆動され、この駆動により弁位置が
変更調整されて給水管１１の上流側から供給される水が
水バイパス管１３側と主熱交換器６１側への給水管１１
とに目標分配比で分配される結果、上記合流点１２ｂに
おいて湯と水とが所定の目標混合比で混合されるように
なっている。なお、上記分配制御弁８′としては、第１
実施形態の混合制御弁８と同様に、上記ステッピングモ
ータによる弁位置の変更によって上記湯側（主熱交換器
６１側）と水側（水バイパス管１３側）との双方の分流
流量が変更される構造のものや、湯側（主熱交換器側）
が弁開放されて上記ステッピングモータによる弁位置の
変更によって水側への分配流量が変更される構造のもの
のいずれを用いてもよい。後者の構造の場合には、上記
分配制御弁８′の代わりに流量制御弁を水バイパス管１
３の上流端位置もしく途中位置に介装させるようにして
もよく、この場合においても同様の作用・効果を得るこ
とができる。

【００５０】そして、上記ステッピングモータは第１実
施形態と同じコントローラにより駆動制御されるように
なっている。この際、第１実施形態の混合制御手段９に
おける「混合比」、「目標混合比」、「現在混合比」、
「混合比偏差」を「分配比」、「目標分配比」、「現在
分配比」、「分配比偏差」と読み替えて上記ステッピン
グモータの制御に適用すればよい。

【００５１】以上の第２実施形態の場合にも第１実施形
態と同様の作用・効果が得られることになる。

【００５２】なお、この第２実施形態においては上記合
流点１２ｂに湯と水との混合・撹拌のための装置を介装
させるようにしてもよい。これにより、給湯管１４への
給湯を均一に撹拌された状態で行うことができるように
なる。

【００５３】＜他の実施形態＞なお、本発明は上記第１
及び第２実施形態に限定されるものではなく、以下に示
す如く、種々の実施形態を包含するものである。

【００５４】（適用対象の湯水供給装置について）上記
第１及び第２実施形態では、追い焚き機能付き給湯装置
に適用して運転モードを給湯単独運転状態と給湯・追い
焚き同時運転の２種類としているが、これに限らず、暖
房機能付き給湯装置、あるいは、暖房機能及び追い焚き
機能付き給湯装置に本発明を適用するようにしてもよ
い。

【００５５】暖房機能付き給湯装置としては、上記実施
形態の追い焚き回路４の代わりに温水が暖房端末との間
で循環供給される暖房回路を給湯回路２及び循環加熱回
路３に併設し、上記暖房回路を副熱交換器７に通して出
湯管１２からの湯を熱源として熱交換加熱させるように
すればよい。この場合には、給湯単独運転状態をモード
１とし給湯・暖房同時運転状態をモード２として上記の
第１もしくは第２実施形態を適用すればよい。

【００５６】また、上記暖房機能及び追い焚き機能付き
給湯装置の場合には、第１もしくは第２実施形態の出湯
管１２に副熱交換器７と同様な他の副熱交換器をさらに
介装し、この追加した副熱交換器に上記と同様な暖房回
路を通すようにすればよい。この場合には、給湯単独運
転状態をモード１とし、給湯・追い焚き同時運転状態を
モード２とし、給湯・暖房同時運転状態をモード３と
し、給湯・追い焚き・暖房同時運転状態をモード４とし
て、モード１〜４における４種類の弁制御特性を予め調
べて特性記憶部９３に記憶設定するようにすればよい。

【００５７】さらに、上記第１もしくは第２実施形態で
は、加熱手段として主熱交換器６１と燃焼バーナ６２を
用いたものを示したが、これに限らず、例えば電気ヒー
タ等を用いもよく、また、貯湯室を有する缶体と、この
貯湯室内の水を加熱するための燃焼バーナ、電気ヒー
タ、太陽熱利用もしくはコージェネレーション（熱電併
給）システムの排熱利用に係る加熱用の熱交換器等との
組み合わせからなる貯湯式の加熱缶体を用いてもよい。

【００５８】（モード検出部について）上記第１もしく
は第２実施形態では、現在の運転モードの検出をコント
ローラの他の給湯制御手段等からの制御情報を出力を受
けて行っているが、これに限らず、リモコン９０からの
入力指令情報、あるいは、循環戻し管３１内の圧力変動
の検出もしくは出湯管１２と水バイパス管１３との差圧
変動の検出に基づいて現在の運転状態の判別・検出を行
うようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態が適用される給湯装置を
示す模式図である。

【図２】混合制御手段を示すブロック図である。

【図３】各弁制御特性を混合比とステッピングモータの
ステップ位置との関係で示す関係図である。

【図４】混合制御手段による制御内容を示す制御流れ図
である。

【図５】第２実施形態が適用される給湯装置を示す模式
図である。

【図６】従来の湯水混合装置を示す模式図である。

【符号の説明】

６加熱手段８混合制御弁８′ 分配制御弁９混合制御手段１１給水管１２出湯管１３水バイパス管３１循環戻し管８１ステッピングモータ（混合制御弁の駆動制
御対象）９１目標混合比演算部（目標分配比演算部）９２モード検出部９３特性記憶部９４弁制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水と湯とを混合比可変に混合し混合後の
湯を下流側に流す混合制御弁を備え、この混合制御弁に
対する水と湯との両供給圧の圧力バランスが変動するこ
とになる複数種類の運転モードにより運転される上流側
の湯水供給装置から上記混合制御弁に対し水と湯とが個
別に供給されるように構成された湯水混合装置を対象と
して、上記混合制御弁を目標混合比になるように駆動制
御することにより混合後の湯の温度を設定温度にする湯
水混合装置の制御方法であって、上記複数種類の運転モード毎に、その運転モードにおけ
る上記混合制御弁の駆動制御量と、この駆動制御量での
混合比との関係である弁制御特性を予め記憶しておき、現在の運転モードを検出して検出された運転モードに対
応する弁制御特性を抽出し、この抽出した弁制御特性か
ら目標混合比に対応する駆動制御量を割り出し、この割り出した駆動制御量に基づいて上記混合制御弁の
駆動制御を行うようにすることを特徴とする湯水混合装
置の制御方法。
【請求項２】請求項１記載の湯水混合装置の制御方法
であって、割り出した駆動制御量に基づくフィードフォワード制御
量に対し、混合制御弁に供給される水側温度及び湯側温
度の両検出値と、混合後の実際の湯の温度の検出値とに
基づいて実際の混合比を演算し、演算された実際の混合
比と目標混合比との偏差に応じて求めたフィードバック
制御量を加えて目標駆動制御量を求め、この目標駆動制
御により駆動制御を行うようにする、湯水混合装置の制
御方法。
【請求項３】供給された水を分配比可変に２方向に分
配する分配制御弁を備え、分配後の一側を加熱手段に導
いて加熱した後の湯と、分配後の他側の水とを合流させ
て混合するように構成され、上記分配制御弁の下流側で
あって上記湯と水とが合流されるまでの間にその水と湯
との両供給圧の圧力バランスが変動することになる複数
種類の運転モードにより運転される湯水混合装置を対象
として、上記分配制御弁を目標分配比になるように駆動
制御することにより混合後の湯の温度を設定温度にする
湯水混合装置の制御方法であって、上記複数種類の運転モード毎に、その運転モードにおけ
る上記分配制御弁の駆動制御量と、この駆動制御量での
分配比との関係である弁制御特性を予め記憶しておき、現在の運転モードを検出して検出された運転モードに対
応する弁制御特性を抽出し、この抽出した弁制御特性か
ら目標分配比に対応する駆動制御量を割り出し、この割り出した駆動制御量に基づいて上記分配制御弁の
駆動制御を行うようにすることを特徴とする湯水混合装
置の制御方法。
【請求項４】請求項３記載の湯水混合装置の制御方法
であって、割り出した駆動制御量に基づくフィードフォワード制御
量に対し、合流される水側温度及び湯側温度の両検出値
と、混合後の実際の湯の温度の検出値とに基づいて実際
の分配比を演算し、演算された実際の分配比と目標分配
比との偏差に応じて求めたフィードバック制御量を加え
て目標駆動制御量を求め、この目標駆動制御量により駆
動制御を行うようにする、湯水混合装置の制御方法。
【請求項５】請求項１又は請求項３記載の湯水混合装
置の制御方法であって、駆動制御により水の流量のみを変更調整する、湯水混合
装置の制御方法。
【請求項６】請求項１又は請求項３記載の湯水混合装
置の制御方法であって、駆動制御により水の流量及び湯の流量の双方を個別に変
更調整する、湯水混合装置の制御方法。