JP3376603B2 - 液体の混合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体を混合する液体の
混合装置に関し、詳しくは、液体の混合比を調節する装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の液体の混合装置として、
例えば、特開昭５６−１２９９１９号公報の給湯装置が
知られている。すなわち、従来の給湯装置は、高温水を
流通させる高温水側管路に流量調節弁を設けると共に、
低温水を流通させる低温水側管路にも流量調節弁を設
け、両管路を接続した混合管路から混合湯を一定の流量
で吐出するものである。そして、混合湯を一定の流量に
維持しつつ、混合湯の温度を変えるには、両流量調節弁
を同時に流量制御することにより行なっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の給湯装
置では、混合湯の温度を変更するには、高温水側及び低
温水側の流量調節弁を同時に制御しなければならず、制
御が複雑になるという問題があった。

【０００４】本発明は、上記従来の技術の問題点を解決
するものであり、第１の流体と第２の流体との混合比を
調節するのに、簡単な構成で実現することができる液体
の混合装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた本発明は、第１の管路を流通する高温液体
と、第２の管路を流通する低温液体とを混合し、該混合
した混合液体を混合管路を通じて吐出する液体の混合装
置において、第１の管路または第２の管路のうち一方の
管路に設けられ、電気的な駆動信号により液体の流量を
変更する駆動部を有する流量調節弁と、上記両管路のう
ち他方の管路に設けられ、該管路の下流側の圧力を設定
圧力に向かうように調圧する圧力調節弁と、上記流量調
節弁の駆動部に制御信号を送ることにより該流量調節弁
を流れる液体の流量を調節する流量調節手段と、を備
え、上記混合管路から吐出される混合液体の最大流量の
範囲内にて、上記流量調節弁で流す流体の流量により、
高温液体と低温液体との混合比を調節するように構成し
たこと、を備えたことを特徴とする。

【０００６】また、請求項２の発明は、第１の管路を流
通する高温液体と、第２の管路を流通すると共に上記高
温液体と同一の種類でかつ該高温液体より低い温度の低
温液体とを混合し、該混合した混合液体を混合管路を通
じて吐出する液体の混合装置において、第１の管路また
は第２の管路のうち一方の管路に設けられ、電気的な駆
動信号により流量を変更する駆動部を有する流量調節弁
と、上記両管路のうち他方の管路に設けられ、該管路の
下流側の圧力を設定圧力に向かうように調圧する圧力調
節弁と、上記混合液体の目標温度を設定する目標温度設
定手段と、この目標温度設定手段により設定した目標温
度に応じて、上記流量調節弁の駆動部に制御信号を送る
ことにより、該流量調節弁を流れる液体の流量を調節す
る流量制御手段と、を備えたことを特徴とする。

【０００７】さらに、請求項３の発明は、請求項１また
は請求項２に記載した発明において、圧力調節弁に、設
定圧力を変更可能な圧力設定部を備えた構成である。

【０００８】また、請求項４の発明は、請求項３に対し
て、上記圧力調節弁の圧力設定部は、電気的な駆動信号
により設定圧力を変更する駆動部を有すると共に、混合
液体の目標流量を設定する混合液体流量設定手段と、上
記混合液体流量設定手段により設定された目標流量に応
じて、圧力調節弁の駆動部に制御信号を送ることにより
上記設定圧力を制御する流量制御手段と、を備えた構成
である。

【０００９】

【作用】本発明の請求項１に係る液体の混合装置では、
第１の管路を流通する高温液体と、第２の管路を流通す
る低温液体との混合比を調節して、混合管路を通じて混
合液体を吐出する。

【００１０】上記混合比への調節は、流量制御手段から
流量調節弁の駆動部へ制御信号を送ることにより行なわ
れる。すなわち、混合液体は、混合管路から吐出される
ときに、混合管路の流路抵抗で定まる所定圧に調圧され
ている。いま、流量調節手段が流量調節弁に対して流量
を増加または減少させる制御を行なうと、その流量調節
弁から流れる液体が混合管路内の混合液体の圧力を変化
させる。この圧力変化は、他方の管路における圧力調節
弁の下流側の圧力変化となって現われる。圧力調節弁
は、下流側の圧力を設定圧力に向かうようにその流量を
調節する弁であるから、流量調節弁の制御により増減し
た圧力を補償するように、その流量を増減する。したが
って、混合液体は、混合管路の流路抵抗で定まる所定圧
に基づいてその流量を一定に維持されながら、流量調節
弁に対する流量制御だけで混合比が調節されることにな
る。

【００１１】また、請求項２の発明は、目標温度設定手
段により設定される目標温度に応じて、流量調節弁の駆
動部に制御信号を送ることにより、流量調節弁を流れる
流量を調節することにより、温度制御を行なったもので
ある。

【００１２】請求項３の発明は、混合液体の混合比の制
御に加えて、圧力調節弁の設定圧力を変更して混合液体
の流量も変更するものである。混合液体の最大流量は、
圧力調節弁の設定圧力で規定される最大流量で定まり、
流量調節弁と圧力調節弁とによる混合比の制御は、この
最大流量の範囲内で行なわれる。よって、圧力調節弁の
設定圧力を変更することにより、混合液体の流量を変更
することができる。

【００１３】請求項４の発明は、圧力調節弁の設定圧力
を電気的に行なって混合液体の流量を調節する。すなわ
ち、混合液体流量設定手段にて混合液体の目標流量を設
定すると、流量制御手段は、該目標流量に応じた設定圧
力を定める制御信号を圧力調節弁の駆動部に送る。これ
により、圧力調節弁の設定圧力が変更され、混合液体
は、目標流量に向かうようにその流量を増減される。

【００１４】

【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の好適な実施例について説
明する。

【００１５】図１は本実施例に係る浴室や台所等に用い
る給湯装置を示す概略構成図である。本給湯装置１は、
低温水を流通させる低温水側管路５Ｃと、高温水を流通
させる高温水側管路５Ｈと、両管路を接続し、かつ上記
低温水と高温水とを混合した混合湯を流通させる混合管
路５Ｍとを備えている。

【００１６】低温水側管路５Ｃには、第１逆止弁１０及
び電気的制御信号により流量の調節を行なう流量調節弁
１００が設けられており、また、上記高温水側管路５Ｈ
には、第２逆止弁２０及び電気制御信号により設定圧力
の調節を行なえる圧力調節弁２００が設けられており、
さらに、混合管路５Ｍには、開閉弁３００が設けられて
いる。なお、上記流量調節弁１００は、ステッピングモ
ータ等からなる制御部１００Ｍを備えており、この制御
部１００Ｍに制御信号を送ることにより低温水の流量調
節が可能である。また、圧力調節弁２００は、ステッピ
ングモータ等からなる制御部２００Ｍを備えており、こ
の制御部２００Ｍに設定圧力についての目標値に基づく
制御信号を送ることにより設定圧力の変更が可能であ
る。

【００１７】また、給湯装置１には、混合湯の温度を制
御するための制御手段が設けられている。すなわち、制
御手段は、混合管路５Ｍに設けられ、混合湯の温度を検
出する温度センサ５０と、目標温度を設定するための目
標温度設定器６０と、流量センサ７０と、上記温度セン
サ５０及び流量センサ７０からの検出信号、目標温度設
定器６０からの目標温度信号を入力信号とする電子制御
装置８０とを備えている。

【００１８】電子制御装置８０は、マイクロコンピュー
タ等から構成され、周知のＣＰＵ８１、ＲＯＭ８３、Ｒ
ＡＭ８５、バックアップＲＡＭ８７を中心に論理演算回
路として構成され、これらとコモンバス９１を介して相
互に接続された入出力ポート８９により外部との入出力
を行なう。この入出力ポート８９には、温度センサ５０
等が接続されると共に、流量調節弁１００の制御部１０
０Ｍ及び圧力調節弁２００の制御部２００Ｍに制御信号
を送るモータ駆動部９３，９５が接続されている。

【００１９】上記電子制御装置８０は、上記温度検出信
号及び目標温度信号とを読み込んで、所定のプログラム
にしたがって流量調節弁１００に対して流量制御を実行
するものであり、つまり、目標温度に、混合湯の温度が
一致するように流量調節弁１００を流量制御し、低温水
の流量だけを変更する制御を実行する。

【００２０】すなわち、低温水の流量をＱC とし、高温
水の流量をＱH とし、混合湯に基づく温度センサ５０の
検出温度をＴ、その流量をＱとし、さらに、目標温度設
定器６０における目標温度をＴS 、圧力調節弁２００の
設定圧力をＰS とすると、電子制御装置８０は、検出温
度Ｔが目標温度ＴS になるように流量ＱC を増減する。
このとき、圧力調節弁２００は、混合管路５Ｍ内の圧力
を設定圧力ＰS に保つように、流量ＱH を増減するた
め、混合流量Ｑは一定に保たれる。

【００２１】次に、上記給湯装置１の動作について、混
合湯を吐出していない状態から、所定流量ＱY で混合湯
を吐出させ、さらに、混合比の変更による温度制御をし
た後に、止水するまでの一連の動作によって説明する。
なお、圧力調節弁２００の設定圧力は、ＰSYに、目標温
度設定器６０の目標温度は、ＴS に設定されているもの
とする。

【００２２】まず、電子制御装置８０から流量調節弁１
００に対して制御信号を送って、該流量調節弁１００の
開度を大きくした後、開閉弁３００を全開状態にする。
この状態において、流量調節弁１００を通った低温水
は、混合管路５Ｍを通じて吐出される。このとき、混合
管路５Ｍの圧力は、混合管路５Ｍの流路抵抗で定まる所
定圧に調圧され、圧力調節弁２００の下流側に加わる。
ここで、混合管路５Ｍの圧力が上記設定圧力ＰSYを上回
っていると、圧力調節弁２００から高温水は流れない。

【００２３】電子制御装置８０は、温度センサ５０から
入力された検出温度Ｔが目標温度ＴS より低い場合に
は、流量調節弁１００に対して流量を減少させる制御を
行なう。これにより、流量調節弁１００から流れる低温
水が混合管路５Ｍ内の混合湯の圧力を変化させる。この
圧力変化は、他方の高温水側管路５Ｈにおける圧力調節
弁２００の下流側の圧力変化となって現われる。圧力調
節弁２００は、下流側の圧力を設定圧力ＰSYに向かうよ
うにその流量を調節する弁であるから、流量調節弁１０
０の制御により減少した圧力を補償するように、その流
量を増加する。

【００２４】この関係を図２を用いて説明する。図２は
縦軸に低温水の流量ＱC を、横軸に高温水の流量ＱH を
示す。ここで、圧力調節弁２００の設定圧力がＰSYであ
ると、流量ＱC と流量ＱH の関係は、直線ＡY で表わさ
れる。すなわち、流量調節弁１００が全開状態にある場
合には、流量調節弁１００の圧力が、圧力調節弁２００
に設定圧力ＰSY以上で加わり、圧力調節弁２００は閉止
状態になり、このときの流量調節弁１００の流量ＱCYM
が混合湯ＱY の流量となる。ここで、検出温度Ｔが目標
温度ＴS より低いと、流量調節弁１００を徐々に閉じ
て、その流量を△Ｑだけ減少させ、さらに減少分の流量
△Ｑが混合湯の圧力を低下させ、さらに圧力調節弁２０
０の下流側の圧力を低下させる。圧力調節弁２００は、
下流側の圧力が設定圧力ＰSYより低下すると、設定圧力
ＰSYを維持するように、下流側の減少分に相当する流量
を△Ｑだけ増大させる。この関係を式で示すと、流量Ｑ
Y は、（ＱC −△Ｑ）＋（ＱH ＋△Ｑ）であり一定の流
量のままである。一方、検出温度Ｔが目標温度ＴS より
高いと、流量調節弁１００の開度を大きくして低温水を
増量することにより、圧力調節弁２００を介した高温水
は、上述と同様な圧力調節弁２００の作用により自動的
に減少する。そして、電子制御装置８０は、検出温度Ｔ
が目標温度ＴS に達するように制御を実行する。

【００２５】このような混合湯の温度制御ができる範囲
は、圧力調節弁２００が全閉の状態のとき最低温度であ
り、一方、圧力調節弁２００が全開のとき最高温度であ
る。また、混合湯の流量制御ができる範囲は、下流側の
設定圧力ＰSYの設定可能な範囲である。

【００２６】なお、混合湯を止めるには、開閉弁３００
を全閉にする。このとき、開閉弁３００を全閉にして混
合湯が止められると、混合管路５Ｍから低温水側管路５
Ｃ及び高温水側管路５Ｈへの圧力が大きくなるが、低温
水側管路５Ｃ及び高温水側管路５Ｈには、第１逆止弁１
０及び第２逆止弁２０が設けられているので、流量調節
弁１００及び圧力調節弁２００を介して上流側へ逆流す
ることを防止することができる。

【００２７】上記実施例によれば、混合湯の流量Ｑは、
ＱC ＋ＱH に等しくかつ一定の流量である関係を維持し
つつ、混合比の制御で温度制御を行なうことができる
が、このとき、流量調節弁１００を制御するだけで行な
うことができるので、制御が簡単になるという効果があ
る。

【００２８】また、混合湯の流量Ｑは、電子制御装置８
０から圧力調節弁２００へ制御信号を送って、設定圧力
ＰS を変更することにより行なえる。圧力調節弁２００
の設定圧力ＰS の変更により混合湯の流量を変更できる
のは、以下の理由による。上述したように、流量調節弁
１００が全閉状態にある場合には、圧力調節弁２００だ
けから高温水が流れるから、圧力調節弁２００の設定圧
力ＰS にて定まる最大流量が混合湯の流量である。した
がって、圧力調節弁２００の設定圧力をＰS をＰSX、Ｐ
SY、ＰSZのように変更すると、圧力調節弁２００から流
れることができる最大流量は、ＱHXM 、ＱHYM 、ＱHZM
…と変更される（図２）。この最大流量の範囲内におい
て、上述のように高温水と低温水との混合比を変えるこ
とができる。よって、設定圧力ＰS の変更により、圧力
調節弁２００から流出する最大流量、つまり、混合比の
制御ができる流量範囲を変更することができる。電子制
御装置８０は、圧力調節弁２００に制御信号を送って設
定圧力ＰS を変更する制御を行なう。

【００２９】次に、給湯装置１による実際の混合湯の温
度制御について図３に示すフローチャートを用いて説明
する。いま、給湯装置１のスタートスイッチ（図示省
略）をオンすると、電子制御装置８０が起動する。電子
制御装置８０が起動すると、ＲＯＭ８３に記憶された所
定のプログラムが実行される。まず、初期値のリセット
等の初期化処理や、開閉弁３００を全閉にする処理の後
に、ステップ１１０を実行する。ステップ１１０では、
目標設定圧力ＰSMが求められる。この目標設定圧力ＰSM
は、混合湯として吐出させたい初期の流量に対応する値
であり、例えば、予め決めた値や開閉弁３００の開度を
測定するセンサ等の値に基づいて求められる値である。
続くステップ１１５にて、現在の設定圧力ＰS と上記目
標設定圧力ＰSMとの偏差△ＰS が演算され、さらにステ
ップ１２０にて、次式（１）にて混合比制御回数ＣＴ１
の演算が実行される。 ＣＴ１＝ＩＮＴ｛（ＰSM−ＰS ）／△ＰSK｝ …（１） ここで、△ＰSKは、所定値の変更圧力を示し、ＩＮＴは
演算値から正の整数値を取り出す関数を示す。よって、
混合比制御回数ＣＴ１は、圧力調節弁２００の設定圧力
ＰS を所定変更圧力△ＰSK毎に多段階で増減制御する回
数を意味することになる。

【００３０】続くステップ１２５にて、カウンタＣＴと
混合比制御回数ＣＴ１の大小判定により、混合比制御回
数ＣＴ１だけ以下の処理が実行されたか否かの判定が行
なわれる。最初の処理では、否定判定されるから、ステ
ップＳ１３０へ進む。

【００３１】ステップ１３０では、流量調節弁１００の
制御部１００Ｍに対して、その低温水の流量ＱC を変更
する信号を送る。このとき、変更する流量を△ＱCKとす
ると、△ＱCKは、圧力調節弁２００の設定圧力がＰS1
のときに流れる最大流量ＱH1Mの１／２に設定する。

【００３２】続くステップＳ１３５では、圧力調節弁２
００の制御部２００Ｍに対して、その設定圧力ＰS を上
述した△ＰSKだけ変更する制御信号が送られる。続くス
テップＳ１４０では、所定時間遅延する待機処理を行な
う。これにより、圧力調節弁２００の圧力調節機能に基
づいて、低温水に高温水が混合して所定温度の混合湯が
吐水する。次のステップＳ１４５にて、カウンタＣＴが
インクリメントされて、ステップＳ１２５に戻る。そし
て、ステップＳ１２５からステップ１４５までの処理を
繰り返し実行し、カウンタＣＴが混合比制御回数ＣＴ１
を越えたときに、ステップＳ１５０へ進み、カウンタＣ
Ｔをリセットした後、本処理を終了する。こうした一連
の処理により吐水開始時における温度制御が実行され
る。

【００３３】一方、吐水開始後の定常状態における吐水
温度の制御は、図４のフローチャートで示す処理が実行
される。まず、ステップＳ２０５にて、目標温度設定器
６０に設定されている目標温度ＴS が読み込まれ、続く
ステップＳ２１０にて温度センサ５０の検出温度Ｔが読
み込まれる。ステップＳ２１５にて、目標温度ＴS と検
出温度Ｔとの温度差△Ｔが演算され、この温度差△Ｔが
所定温度△ＴK 以上であると、ステップＳ２２０にて流
量調節弁１００の制御部１００Ｍに対して上記流量ＱC
を増減する指令が行なわれる。一方、ステップ２１５に
て、温度差△Ｔが所定温度△ＴK 以下であると流量調節
弁１００に対する制御が実行されない。すなわち、図４
のフローチャートの制御により、混合湯の温度が目標温
度ＴSになるように流量調節弁１００に対するフィード
バック制御が実行される。

【００３４】こうした給湯装置１による混合湯の温度制
御について、開閉弁３００の全閉状態から全開にし、目
標温度ＴS の混合湯を吐水する場合について図５を用い
て説明する。ここで、図５において、縦軸に低温水の流
量ＱC を、横軸に高温水の流量ＱHを示す。また、破線
Ａ1 ，Ａ2 ，Ａ3 は、低温水の流量ＱC と高温水の流量
ＱHとが取り得る流量の関係を示し、実線の折れ線は、
開閉弁３００の全閉状態から目標温度ＴS になるまでの
低温水及び高温水の流量を示す。

【００３５】この例では、混合比制御回数ＣＴ１が３回
の場合について、つまり、圧力調節弁２００の設定圧力
ＰS がＰS1，ＰS2，ＰS3の３回にわたって切り換えられ
る場合について説明する。

【００３６】まず、全閉状態、つまり、低温水及び高温
水が流れない状態から（ａ0 ）、流量調節弁１００を開
制御して低温水を流量△ＱCKだけ流す（ａ1 ）。このと
き、圧力調節弁２００は、設定圧力ＰS がＰS1に設定さ
れているから、その圧力調節機能により高温水が流量△
ＱHKだけ流れる（ｂ1 ）。そして、両流量を合わせた流
量Ｑ1 にて低温水と高温水とが混合されて混合湯が吐水
する。

【００３７】続いて、流量Ｑ1 の状態から、圧力調節弁
２００の設定圧力ＰS がＰS2に切り換わり、さらに、流
量調節弁１００の流量ＱC が△ＱCKだけ増大すると（ａ
2 ）、高温水が△ＱHKだけ増量される（ｂ2 ）。これに
より、流量Ｑ2 の混合湯が吐水する。同様に、設定圧力
ＰS がＰS3に切り換わって、低温水及び高温水が流量△
ＱCK及び△ＱHKつづ増量して、全開の流量ＱM にまで達
する。

【００３８】その後、図４に示す説明したように、流量
調節弁１００に対する開閉制御が実行されて、つまり、
目標温度ＴS となるようにフィードバック制御が実行さ
れ、開閉弁３００の全開状態における流量ＱM （ＱHM，
ＱCM）にて目標温度ＴS の混合湯が吐出することにな
る。

【００３９】したがって、このような開閉弁３００を開
けたときから、目標温度ＴS に達するまでに、低温水だ
けが吐水されるのではなく、目標温度ＴS に近い温度の
混合湯が徐々に吐水される。よって、開閉弁３００を開
いた当初に、まったく温度調節のなされていない低温水
が吐水するような不具合がない。

【００４０】なお、上記実施例では、設定圧力ＰS を徐
々に変化させて、吐水開始時から適温の混合湯を吐水さ
せたが、設定圧力ＰS を一定とし、開閉弁３００の開度
Ｖを徐々に開く制御を行なっても、上述の実施例と同様
な混合湯の温度制御ができる。

【００４１】次に、上記実施例の給湯装置１に係る流量
調節弁１００の一例として、好適に実施することができ
るダイヤフラム形の流量調節弁について説明する。図６
に示す流量調節弁１００は、低温水側管路５Ｃに接続さ
れた主弁機構１１０とこの主弁機構１１０を制御するパ
イロット弁機構１８０とを備えている。

【００４２】上記主弁機構１１０は、主流路１２０を設
けた弁本体１１２を備えている。上記主流路１２０は、
流入口１２２を含む一次側流路１２４と、流出口１２５
を含む二次側流路１２６とを備えており、一次側流路１
２４と二次側流路１２６との間に主弁１３０が着座する
ための主弁座１１４が設けられている。

【００４３】上記主弁１３０は、主弁用ダイヤフラム１
３３と、この主弁用ダイヤフラム１３３の中央部に支持
された主弁体１３４とを備えている。上記主弁用ダイヤ
フラム１３３は、その外周縁部にて、弁本体１１２の内
周部に形成された段部１１５と、弁本体１１２に形成さ
れた上部開口１１６を閉じる蓋体１４０の突出端部１４
１との間で挟持されることにより弁本体１１２に装着さ
れている。このように弁本体１１２に装着された主弁１
３０により一次側流路１２４が区画され、該一次側流路
１２４の一部が背圧室１２７となっている。

【００４４】上記主弁体１３４は、鍔部１３７及びその
中央下部から突出した突出部１３８からなる基部１３５
と、この基部１３５の突出部１３８の外周に螺着されて
上記主弁用ダイヤフラム１３３を鍔部１３７の下面との
間で挟持する締付具１３９とを備えている。

【００４５】また、主弁体１３４の締付具１３９の先端
には、二次側ダイヤフラム１５０がその中央部にて押え
部材１５１を介してネジ１５３により固定されている。
また、二次側ダイヤフラム１５０の周縁部は、弁本体１
１２の段部１１８と下部開口１１７に螺着された円板状
の締付具１６０により挟持されることにより弁本体１１
２に装着されている。この二次側ダイヤフラム１５０
は、上記主弁用ダイヤフラム１３３と同心状に対向配設
されると共に、その受圧面積が主弁座１１４の流路開口
のシート径とほぼ同径に形成されている。

【００４６】上記流量調節弁１００の一次側流路１２
４、背圧室１２７及び二次側流路１２６は、小流路によ
りそれぞれ接続されている。すなわち、上記主弁体１３
４の基部１３５及び主弁用ダイヤフラム１３３の外周部
には、一次側流路１２４と背圧室１２７とを連通する小
流路１７０が形成されている。また、主弁体１３４の基
部１３５の突出部１３８には、軸方向の中心に穿設さ
れ、さらに径方向に穿設されたパイロット流路１７２が
形成されており、このパイロット流路１７２により、背
圧室１２７と二次側流路１２６とが接続されている。

【００４７】なお、上記パイロット流路１７２の背圧室
１２７側であって、主弁体１３４の中央上面部には、パ
イロット弁座１８２が形成されている。

【００４８】上記パイロット弁機構１８０は、上記パイ
ロット弁座１８２の流路開口の開度を制御することによ
り、背圧室１２７の圧力を制御するものである。すなわ
ち、パイロット弁機構１８０は、蓋体１４０の上部に装
着されたケーシング１８４内に収納されたステッピング
モータ１９０を備えている。このステッピングモータ１
９０の駆動軸１９１は、ケーシング１８４内のスライド
室１９４に収納されたスライド機構１９２を介してパイ
ロット弁体１９６に接続されている。

【００４９】上記スライド機構１９２は、駆動軸１９１
の先端部に取り付けられ、外周部にネジを形成したネジ
部１９３と、ネジ部１９３のネジに螺合するネジを内周
に有し、かつ外周部に軸方向へ案内するための案内部
（図示省略）を有するスライド部材１９５とを備えてお
り、このスライド部材１９５の先端に、該スライド部材
１９５と一体的に移動する上記パイロット弁体１９６が
固定されている。このパイロット弁体１９６の先端に
は、ゴム製の着座部１９７が形成されており、この着座
部１９７がパイロット弁座１８２に着座する。

【００５０】また、スライド部材１９５の先端及びパイ
ロット弁体１９６との間には、ゴム製のベローズ１９８
の中央部が挟持されており、このベローズ１９８の周縁
部は、弁本体１１２側に固定されている。このベローズ
１９８により、背圧室１２７とスライド室１９４及びス
テッピングモータ１９０側とがシールされている。な
お、上記ベローズ１９８の代わりに、ダイヤフラムを用
いてもよい。

【００５１】こうしたパイロット弁機構１８０の構成に
より、ステッピングモータ１９０の駆動軸１９１が正転
または逆転すると、駆動軸１９１と一体のネジ部１９３
がスライド部材１９５内を回転する。ネジ部１９３の回
転により、スライド部材１９５が軸方向へ進退する。ス
ライド部材１９５の進退に伴って、パイロット弁体１９
６がパイロット弁座１８２に対して閉じまたは開き方向
へ移動する。これにより、パイロット弁座１８２の流路
開口の開度を変更する。

【００５２】次に、こうした動作を行なうパイロット弁
機構１８０を備えた流量調節弁１００の動作について説
明する。図６において、流量調節弁１００は、主弁用ダ
イヤフラム１３３に支持された主弁体１３４が主流路１
２０に対してその開度を変更することにより、つまり、
主弁１３０の開度を変更することにより主流路１２０の
流量を調節する。上記主弁１３０の開度は、主弁用ダイ
ヤフラム１３３及び主弁体１３４の両面に加わる力、す
なわち、背圧室１２７の圧力による閉じ方向（下向き方
向）の力と主流路１２０を流れる高温水から受ける開き
方向（上向き方向）への力とのつり合いで定まる。ここ
で、一次側流路１２４から主弁１３０に加えられる開き
方向の力は、一次側流路１２４の供給圧に依拠しほぼ一
定の値であるから、主弁１３０の開度は、背圧室１２７
の圧力による閉じ方向の力に応じて変更される。背圧室
１２７の圧力は、パイロット弁機構１８０のステッピン
グモータ１９０の駆動によって、スライド機構１９２を
介してパイロット弁体１９６がパイロット弁座１８２に
対して進退して、パイロット弁座１８２の流路開口に対
する開度を変更することにより制御される。

【００５３】まず、図６に示すように、パイロット弁体
１９６がパイロット弁座１８２の流路開口を閉じている
状態から、パイロット弁体１９６を後退させてパイロッ
ト弁座１８２の流路開口を開いて、主流路１２０の流量
が増大する場合について説明する。

【００５４】いま、ステッピングモータ１９０に電子制
御装置８０から信号が送られて駆動軸１９１及びネジ部
１９３が回転すると、スライド部材１９５が図示上方へ
移動し、これと一体のパイロット弁体１９６がパイロッ
ト弁座１８２から後退して、パイロット弁座１８２の流
路開口の開度が大きくなる。パイロット弁座１８２の流
路開口の開度が大きくなると、背圧室１２７の高温水が
パイロット流路１７２を介して二次側流路１２６に流
れ、背圧室１２７の圧力が低下する。これにより、主弁
１３０が主流路１２０の流路開口の開度を大きくする図
示上方向へ移動し、主流路１２０の流量が大きくなる。

【００５５】そして、主弁１３０の図示上方向への移動
によって、主弁体１３４に一体に設けたパイロット弁座
１８２もパイロット弁体１９６側へ移動して、パイロッ
ト弁座１８２の流路開口の開度が小さくなる。これによ
り、背圧室１２７からパイロット流路１７２を通じた二
次側流路１２６側への流量が減少して、背圧室１２７の
圧力が高くなる。そして、主弁１３０は、背圧室１２７
の圧力による下向き力と一次側流路１２４の圧力による
上向き力とがつり合う位置にて、停止してその開度を維
持する。よって、この主弁１３０の開度によって主流路
１２０の流量が定まる。

【００５６】一方、パイロット弁体１９６を、パイロッ
ト弁座１８２の流路開口に対して閉じる方向へ移動し
て、主流路１２０の流量を減少させる場合について説明
する。ステッピングモータ１９０の駆動軸１９１を上述
と反対方向へ駆動すると、スライド機構１９２の動作に
より、パイロット弁体１９６がパイロット弁座１８２側
へ進出して、パイロット弁座１８２の流路開口の開度が
小さくなる。これにより、背圧室１２７からパイロット
流路１７２を通じて二次側流路１２６への流量が減少す
る。一方、一次側流路１２４の高温水が小流路１７０を
介して背圧室１２７に流入しているので、背圧室１２７
の圧力が上昇する。よって、主弁１３０が閉じ方向へ移
動して、主流路１２０の流量が小さくなる。

【００５７】なお、二次側流路１２６の圧力は、主弁用
ダイヤフラム１３３及び二次側ダイヤフラム１５０の両
方に対して加わるが、主弁用ダイヤフラム１３３と二次
側ダイヤフラム１５０の受圧面は、互いに対向しかつ同
じ面積に形成されているので、二次側流路１２６の圧力
は、主弁用ダイヤフラム１３３及び二次側ダイヤフラム
１５０に対して方向が反対で同一の大きさで加わる。一
方、主弁用ダイヤフラム１３３と二次側ダイヤフラム１
５０とは、主弁体１３４の突出部１３８等により相互に
連結されているので、主弁用ダイヤフラム１３３及び二
次側ダイヤフラム１５０に加わる力は相殺される。よっ
て、二次側流路１２６の圧力が変動しても、主弁１３０
の開度は変動しない。

【００５８】上記流量調節弁１００によれば、ステッピ
ングモータ１９０の駆動軸１９１の回転駆動力は、スラ
イド機構１９２によりパイロット弁体１９６をパイロッ
ト弁座１８２に対して微小な移動量で進退させることが
できる。このようなパイロット弁機構１８０の微少な移
動量による調節機能より、主弁１３０を微小な開度範囲
で調節することができる。したがって、流量調節弁１０
０は、細かい範囲での流量設定が可能になり、流量調節
弁１００を用いた給湯装置１に対して、その混合比の制
御を高い精度で行なうことができる。

【００５９】次に、上記実施例の給湯装置１に係る圧力
調節弁２００の一例として、設定圧力ＰS をモータによ
り可変できる圧力設定部２５０を有する圧力調節弁につ
いて説明する。

【００６０】図７において、圧力調節弁２００は、流路
２２０を設けた弁本体２１０を備えている。上記流路２
２０は、流入口２２２を含む一次側流路２２４と、流出
口２２５を含む二次側流路２２６とを備えており、一次
側流路２２４と二次側流路２２６との間に弁体２３０が
着座するための弁座２１４が設けられている。

【００６１】上記弁体２３０は、ダイヤフラム２３３
と、このダイヤフラム２３３の中央部に支持された弁体
部２３４とを備えている。上記ダイヤフラム２３３は、
その外周縁部にて、弁本体２１０の内壁部で支持されて
いる。また、上記弁体部２３４は、上記ダイヤフラム２
３３に固定された支持基部２３７と、この支持基部２３
７の中央下端から突出した支柱部２３８と、この支柱部
２３８に固定された支持リング部２３９と、支柱部２３
８の下端に設けられた弁部２４０とを備えている。上記
支持リング部２３９は、溝部に保持されたＯリング２３
９ａによりシールされると共に、弁本体２１０の嵌合支
持部２１５に摺動自在に支持されている。また、弁部２
４０は、弁体部２３４の軸方向への移動により弁座２１
４に着座または離反して、流路２２０を開閉するように
構成されている。

【００６２】一方、上記圧力設定部２５０は、ケーシン
グ２５１内に収納されたステッピングモータ２６０を備
えている。このステッピングモータ２６０の駆動軸２６
１は、ケーシング２５１内のスライド室２６３に収納さ
れたスライド機構２７０を介して押圧板２７１を軸方向
へ可動させるように連携している。この押圧板２７１の
下面と上記ダイヤフラム２３３との間には、ばね２８０
が架設されている。

【００６３】次に、上記圧力調節弁２００の動作につい
て説明する。上記弁体２３０の開度は、ダイヤフラム２
３３及び弁体部２３４の両面に加わる力、すなわち、ば
ね２８０による開き方向（下向き方向）の力と、二次側
流路２２６の圧力から受ける閉じ方向（上向き方向）へ
の力とのつり合いで定まる。

【００６４】すなわち、二次側流路２２６の圧力が増加
して、つまり、ダイヤフラム２３３に対する二次側流路
２２６から受ける力がばね２８０の下向き方向への力よ
り大きくなると、弁体２３０は、ばね２８０に抗してつ
り合う位置まで上方へ移動する。このとき、弁体２３０
と一体の弁部２４０が弁座２１４側へ移動して、その開
度を小さくして流路２２０の流量を減らす。逆に、二次
側流路２２の圧力が低下して、つまり、ダイヤフラム２
３３に対する二次側流路２２６から受ける力がばね２８
０の下向き方向への力より小さくなると、弁体２３０
は、ばね２８０の付勢力によってつり合う下方の位置ま
で移動する。このとき、弁体２３０と一体の弁部２４０
が弁座２１４から離れて、その開度を大きくして流路２
２０の流量が増大する。

【００６５】すなわち、圧力調節弁２００は、二次側流
路２２６の圧力を設定圧力ＰS に維持するように、弁体
２３０の開度を増減して流路２２０の流量を変更するこ
とになる。

【００６６】なお、圧力設定部２５０のばね２８０によ
る設定圧力ＰS の変更は、ステッピングモータ２６０を
駆動することにより行なえる。すなわち、ステッピング
モータ２６０の駆動軸２６１が正転または逆転すると、
スライド機構２７０を介して、押圧板２７１が移動し
て、ばね２８０を軸方向へ移動させることができ、これ
により、ダイヤフラム２３３に加わるばね力を調節する
ことができる。

【００６７】本発明は上記実施例に限られるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にお
いて実施することが可能であり、例えば次のような変形
も可能である。

【００６８】（１） 上記圧力調節弁２００は、モータ
の駆動により設定圧力を変更可能な圧力設定部を有して
構成したが、これに限らず、手動操作によりばね力を変
更可能な操作部を有する圧力設定部を有する構成であっ
てもよい。

【００６９】（２） 上記実施例では、低温水側管路及
び高温水側管路における逆流を防止する手段として、逆
止弁を用いたが、これに限らず、図６に示すダイヤフラ
ム式の流量調節弁のように全閉機構を有する流量調節弁
ではこれを省略することができ、また、逆止弁の代わり
に開閉弁を用いてもよい。なお、混合管路５Ｍに設けた
開閉弁３００は、電磁式の開閉弁の他に、手動式の開閉
弁や、流量調節弁であってもよく、いずれにしても混合
管路５Ｍからの混合湯を止めたり、流量調節ができる手
段であればよい。

【００７０】（３） 上記実施例では、混合管路５Ｍに
設けた温度センサ５０により流量調節弁１００の流量を
制御するフィードバック制御を行なったが、これに限ら
ず、各種の変化量を用いて、フィードフォワード制御を
付加したり、またはフィードフォワード制御を単独で行
なってもよい。すなわち、流量調節弁１００を通過する
低温水及び圧力調節弁２００を通過する高温水の温度及
び流量を測定し、該測定した変化量を用いて流量調節弁
をフィードフォワード制御してもよい。この制御によれ
ば、応答性を早めることができる。なお、上記フィード
フォワード制御では、混合湯の流量は一定であり、一方
の管路の流量が定まれば、他方の管路の流量が定まるか
ら、必要に応じて、一方の流量の測定を省略することが
できる。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
の液体の混合装置によれば、高温液体と低温液体との混
合比を制御するに際して、１個の流量調節弁の流量制御
のみで行なうことができるので、混合比制御が簡単にな
る。

【００７２】また、請求項２の発明では、目標温度制御
手段により設定された目標温度に応じて、流量調節弁の
流量制御のみで混合液体の温度が調節できるので、混合
液体の温度制御が簡単になる。

【００７３】さらに、請求項３及び４の発明は、請求項
１または２の効果による混合液体の混合比の制御に加え
て、混合液体の流量の変更を簡単な構成で実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る給湯装置を示す概略構
成図。

【図２】同実施例に係る給湯装置における低温水と高温
水との流量の関係を示すグラフ。

【図３】同実施例の混合湯の制御処理を示すフローチャ
ート。

【図４】同実施例の混合湯の制御処理を示すフローチャ
ート。

【図５】同実施例に係る給湯装置における低温水と高温
水との流量の関係を示すグラフ。

【図６】同実施例に用いられる流量調節弁を示す断面
図。

【図７】同実施例に用いられる圧力調節弁を示す断面
図。

【符号の説明】

１…給湯装置 ５Ｃ…低温水側管路 ５Ｈ…高温水側管路 ５Ｍ…混合管路 １０…第１逆止弁 ２０…第２逆止弁 ５０…温度センサ ６０…目標温度設定器 ８０…電子制御装置 １００…流量調節弁 １００Ｍ…制御部 １８０…パイロット弁機構 ２００…圧力調節弁 ２００Ｍ…制御部 ２６０…ステッピングモータ ２５０…圧力設定部 ２８０…ばね ３００…開閉弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05D 23/13 F16K 11/00 F24D 17/00 G05D 7/06

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の管路を流通する高温液体と、第２
   の管路を流通する低温液体とを混合し、該混合した混合
   液体を混合管路を通じて吐出する液体の混合装置におい
   て、 第１の管路または第２の管路のうち一方の管路に設けら
   れ、電気的な駆動信号により液体の流量を変更する駆動
   部を有する流量調節弁と、 上記両管路のうち他方の管路に設けられ、該管路の下流
   側の圧力を設定圧力に向かうように調圧する圧力調節弁
   と、 上記流量調節弁の駆動部に制御信号を送ることにより該
   流量調節弁を流れる液体の流量を調節する流量調節手段
   と、 を備え、 上記混合管路から吐出される混合液体の最大流量の範囲
   内にて、上記流量調節弁で流す流体の流量により、高温
   液体と低温液体との混合比を調節するように構成したこ
   と、 を特徴とする液体の混合装置。
2. 【請求項２】 第１の管路を流通する高温液体と、第２
   の管路を流通すると共に上記高温液体と同一の種類でか
   つ該高温液体より低い温度の低温液体とを混合し、該混
   合した混合液体を混合管路を通じて吐出する液体の混合
   装置において、 第１の管路または第２の管路のうち一方の管路に設けら
   れ、電気的な駆動信号により流量を変更する駆動部を有
   する流量調節弁と、 上記両管路のうち他方の管路に設けられ、該管路の下流
   側の圧力を設定圧力に向かうように調圧する圧力調節弁
   と、 上記混合液体の目標温度を設定する目標温度設定手段
   と、 この目標温度設定手段により設定した目標温度に応じ
   て、上記流量調節弁の駆動部に制御信号を送ることによ
   り、該流量調節弁を流れる液体の流量を調節する流量制
   御手段と、 を備えたことを特徴とする液体の混合装置。
3. 【請求項３】 上記圧力調節弁は、上記設定圧力を変更
   可能な圧力設定部を有する請求項１または請求項２に記
   載した液体の混合装置。
4. 【請求項４】 上記圧力調節弁の圧力設定部は、電気的
   な駆動信号により設定圧力を変更する駆動部を有すると
   共に、 混合液体の目標流量を設定する混合液体流量設定手段
   と、 上記混合液体流量設定手段により設定された目標流量に
   応じて、圧力調節弁の駆動部に制御信号を送ることによ
   り上記設定圧力を制御する流量制御手段と、 を備えた請求項３に記載した液体の混合装置。