JP3569400B2 - 流量調節装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、流量調節装置、特に、流体が通過する管路での前記流体の流量を調節する流量調節装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来の水量調節装置（９） の説明図である。
同図に示す水量調節装置（９） は、給湯装置（図示せず）に内蔵されており、前記給湯装置の給水管路（図示せず）に備えられた水量調節弁（９ａ）と、この水量調節弁（９ａ）での水量調節動作を制御する制御回路（９ｂ）と、からなる。
【０００３】
前記の水量調節弁（９ａ）には、軸方向に移動可能に保持される弁体（９１）と、弁体（９１）を前記移動させる為の駆動部（９２）と、が具備されている。前記した弁体（９１）の移動によって弁体（９１）と弁口（９５）との間の間隔、即ち、開度が調節され、前記給水管路を通過する水の流量が調節される。
又、水量調節弁（９ａ）に於ける弁体（９１）の上流側の流路には、水の通過により回転する羽根車（９３）が配置されている。そして、前記流路の構成壁には、羽根車（９３）の回転数を検出して信号出力する信号出力部（９４）が装着されている。これら羽根車（９３）と信号出力部（９４）とが、流量センサーを構成する。
【０００４】
このものでは、上記給湯装置の運転スイッチ（図示せず）を「オン」とすると、上記給水管路に備えられた電磁弁（図示せず）が開状態となって、又は、出湯栓（図示せず）が開状態となって、前記給水管路中の水が下流側に向って流れ始める。この状態にて羽根車（９３）が回転することから、前記給水管路を流れる水の流量が検知される。この後、当初に最大開度に待機させていた弁体（９１）を閉方向（弁口（９５）側）に駆動して開度を小さくする。これによって、前記給水管路での水の流量が小さくなって、前記流量センサーでの検知流量が小さくなる。そして、前記検知流量が予め設定された設定流量に一致した時点で、前記駆動を停止する。これによって、前記給水管路での水の流量が前記設定流量に一致したものとなる。
【０００５】
この後、前記給水管路での水圧の変動等によって、前記給水管路での水の流量、即ち、前記検知流量が設定流量に対して相違することとなる場合がある。この場合、弁体（９１）を閉方向又は開方向に駆動して、開度を調節する。この調節により前記検知流量が前記設定流量に一致するようにすると、前記給水管路での水の流量が前記設定流量に対して再び一致したものとなる。
【０００６】
又、前記給水管路にて水が通過している状態で前記設定流量を変更する際にも、前記と同様にして、前記給水管路での水の流量が調節される。
尚、以上の制御は、上記の制御回路（９ｂ）によって実行されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の技術では、上記給水管路での水圧の急変動等によって、水量調節弁（９ａ）内の流路に乱流が生じる場合がある。この場合、前記乱流によって羽根車（９３）の回転が不安定となり、前記乱流の収束によって前記回転が安定するまで時間を要する。これによって、羽根車（９３）を介して検知される上記検知流量が前記給水管路での水の流量と一致した正確な値となるまで、タイムラグを生じる。尚、上記の信号出力部（９４）からの出力パルスのバラツキを平均化して前記流量を演算する機能を上記の制御回路（９ｂ）に有するものでも、前記乱流時の回転のバラツキが通常よりも大幅に大きいことから、前記演算に時間を要するものとなり、前記タイムラグを生じる。
【０００８】
又、前記乱流時には羽根車（９３）の慣性力によって羽根車（９３）の回転が前記流量に対応する回転に対してずれ易いから、この点でも、前記タイムラグを生じるものとなる。
従って、このものでは、水量調節弁（９ａ）での水量制御の応答性がよくないという問題があった。
【０００９】
一方、この従来の技術では、上記電磁弁が開かれて前記給水管路にて水の通過が開始された後に、上記検知流量に基づいて弁体(91)を最大開度から絞ることによって、前記給水管路での水の流量を上記設定流量に一致させている。従って、前記通過が開始された時点から弁体(91)の開度が前記設定流量に対応する開度に絞り込まれるまで時間を要する。
【００１０】
加えて、前記通過が開始された当初でも、水量調節弁（９ａ）内の流路に乱流が生じて羽根車（９３）の回転が不安定となる。これによって、前記検知流量が正確な値となるまで時間を要し、弁体（９１）の絞り込み動作の完了が遅れるものとなる。
従って、このものでは、前記当初に於ける前記給水管路での水の流量が前記設定流量よりも過大となる。これによって、この給湯装置では、加熱量に対する水の供給量が過大となって、この給湯装置から出る湯の温度が設定温度に達するまでの立上り時間が長くなる。
【００１１】
本発明は、流量制御の応答性を向上させた流量調節装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の課題解決手段は、『流体が通過する管路での前記流体の流量を調節する流量調節装置であって、
前記通過させるべき流量を設定する設定手段と、
前記管路内の所定箇所での前記流体の圧力を検知する圧力検知手段と、
前記管路の一部に設けられ且つ前記管路に於ける前記流体の通過開度を調節できる調節手段と、
前記通過開度を検知する開度検知手段と、
前記圧力検知手段の検知圧力及び前記開度検知手段の検知開度に基づいて前記管路を通過する流体の流量を演算する演算手段と、
前記演算された流量が前記設定手段での設定流量となるように、前記調節手段による前記通過開度の調節と前記演算手段による演算とを繰り返すように制御する制御手段と、を具備し、
前記演算手段は、前記検知圧力の基準圧力に対応する前記通過開度と前記流量との関係を記憶する記憶手段と、前記記憶された関係に基づいて任意の前記検知圧力に対応する前記流量と前記通過開度との関係を演算する関係演算手段と、を含み、
前記制御手段は、前記演算された関係に基づいて前記任意の検知圧力での前記設定流量に対応する前記通過開度を演算する開度演算手段を含み、
前記関係演算手段は、次の数式、
Ｑ2 ／Ｑ1 ＝Ｋ（Ｐ2 ／Ｐ1 ）1/2
Ｐ1 ：前記基準圧力
Ｐ2 ：前記任意の検知圧力
Ｑ1 ：前記基準圧力に於ける前記流量
Ｑ2 ：前記任意の検知圧力に於ける前記流量
Ｋ：定数
を含む』ことを特徴とする。
【００１３】
このものでは、前記設定手段によって、前記管路を通過させるべき流量が設定される。又、前記演算手段によって、前記圧力検知手段の検知圧力及び前記開度検知手段の検知開度に基づいて前記管路を通過する流体の流量が演算される。
そして、前記制御手段によって、前記演算された流量が前記設定手段での設定流量となるように、前記調節手段による前記通過開度の調節と前記演算手段による演算とが繰り返される。この制御によって、前記管路を通過する流体の流量が前記設定流量に対して一致するものとなる。
【００１５】
また、前記記憶手段によって、前記検知圧力の基準圧力に対応する前記通過開度と前記流量との関係が記憶されている。そして、前記関係演算手段によって、前記記憶された関係に基づいて任意の前記検知圧力に対応する前記流量と前記通過開度との関係が演算される。この演算された関係に基づいて、前記検知圧力及び前記検知開度に於ける前記管路での流体の流量が演算される。
【００１６】
又、前記開度演算手段によって、前記演算された関係に基づいて、前記任意の検知圧力での前記設定流量に対応する前記通過開度が演算される。この演算された通過開度となるように前記調節手段が調節される。
そして、『前記関係演算手段は、次の数式、
Ｑ2 ／Ｑ1 ＝Ｋ（Ｐ2 ／Ｐ1 ）1/2
Ｐ1 ：前記基準圧力
Ｐ2 ：前記任意の検知圧力
Ｑ1 ：前記基準圧力に於ける前記流量
Ｑ2 ：前記任意の検知圧力に於ける前記流量
Ｋ：定数
を含む』ので、前記基準圧力に対応する前記流量と前記通過開度との関係から、前記数式によって、任意の前記検知圧力に対応する前記流量と前記通過開度との関係が演算される。
【００１７】
請求項２の発明のように、『流体が通過する管路での前記流体の流量を調節する流量調節装置であって、
前記通過させるべき流量を設定する設定手段と、
前記管路内の所定箇所での前記流体の圧力を検知する圧力検知手段と、
前記管路の一部に設けられ且つ前記管路に於ける前記流体の通過開度を調節できる調節手段と、
前記通過開度を検知する開度検知手段と、
前記圧力検知手段の検知圧力及び前記開度検知手段の検知開度に基づいて前記管路を通過する流体の流量を演算する演算手段と、
前記演算された流量が前記設定手段での設定流量となるように、前記調節手段による前記通過開度の調節と前記演算手段による演算とを繰り返すように制御する制御手段と、を具備し、
前記管路の一部を構成するケーシングを更に具備し、
前記調節手段は、前記ケーシング内に形成された弁口と、前記弁口に対応するように前記ケーシングに収容された弁体と、を含み、
前記圧力検知手段は、前記ケーシングの構成壁に装着され且つ前記流体に対して受圧部が接する圧力センサーを含む』ものでもよい。
【００１８】
請求項３の発明のように、請求項２において、『前記弁体は、前記弁口を水密状態に閉塞でき、前記圧力センサーは、前記弁口より上流側に配置される』ものでもよい。このものでは、上記弁体が上記弁口を水密状態に閉塞できるが、上記圧力センサーが前記弁口よりも上流側に配置されているから、前記閉塞された状態に於ける前記圧力センサーでの圧力検知、及び、検知圧力に基づく演算等が正確となる。
【００１９】
請求項４の発明のように、請求項１において、『前記管路の一部に設けられ且つ前記管路にて前記流体を通過又は停止させる管路開閉手段と、前記停止した状態での前記検知圧力を前記通過時の前記検知圧力に換算する換算手段と、前記管路での前記流体の通過開始を指示する指示手段と、を更に具備し、前記制御手段は、前記指示手段での指示に応答して前記換算された検知圧力を前記任意の検知圧力として前記通過開度を演算し、前記演算された通過開度となるように前記調節手段での前記通過開度を調節した後、前記通過開始されるように前記管路開閉手段を制御する機能を更に含む』ものでもよい。
このものでは、前記換算手段によって、前記管路にて流体通過が停止した状態での前記検知圧力が前記通過時の前記検知圧力に換算される。そして、前記指示手段にて前記管路での前記流体の通過開始が指示されると、前記制御手段によって、前記換算された検知圧力を前記任意の検知圧力として前記通過開度が演算され、前記演算された通過開度となるように前記調節手段での前記通過開度が調節され、この調節後に前記通過開始されるように前記管路開閉手段が制御される。
そして、上記管路開閉手段により前記管路にて流体通過が開始された時点で、既に、上記調節手段での通過開度が調節済であるから、従来のような前記通過開始された後に前記通過開度が調節されるものに比べて、前記通過開始時の流量制御の応答性が向上する。加えて、前記調節された通過開度は、上記検知圧力での設定流量に対応する通過開度であるから、前記通過開始された後での前記通過開度の調節が不要となる。そして、この流量調節装置を給湯装置の給水管路に用いた場合には、前記通過開始の当初にて給水量が過大となる不都合が防止され、出湯温度が設定温度に達するまでの立上り時間が短くなる。
【００２０】
請求項５の発明のように、請求項１又は２において、『前記制御手段は、前記演算手段により演算された流量と前記設定流量とを比較し、前記演算された流量が前記設定流量よりも大きい場合には、前記通過開度が小さくなるように前記調節手段を制御し、前記演算された流量が前記設定流量よりも小さい場合には、前記通過開度が大きくなるように前記調節手段を制御する』ものでもよい。
このものでは、前記演算された流量が前記設定流量よりも大きい場合には、前記通過開度が小さくなるように前記調節手段が制御される。これによって、前記管路での流体の流量、即ち、前記演算された流量が小さくなって前記設定流量に近づくものとなる。又、前記演算された流量が前記設定流量よりも小さい場合には、前記通過開度が大きくなるように前記調節手段が制御される。これによって、前記管路での流体の流量、即ち、前記演算された流量が大きくなって前記設定流量に近づくものとなる。
【００２１】
また、請求項６の発明のように、請求項２において、『前記演算手段は、前記検知圧力の基準圧力に対応する前記通過開度と前記流量との関係を記憶する記憶手段と、前記記憶された関係に基づいて任意の前記検知圧力に対応する前記流量と前記通過開度との関係を演算する関係演算手段と、を含み、
前記制御手段は、前記演算された関係に基づいて前記任意の検知圧力での前記設定流量に対応する前記通過開度を演算する開度演算手段を含む』ものでもよい。
【００２２】
また、請求項７の発明のように、請求項２において、『前記演算手段は、前記検知圧力の基準圧力に対応する前記通過開度と前記流量との関係を記憶する記憶手段と、前記記憶された関係に基づいて任意の前記検知圧力に対応する前記流量と前記通過開度との関係を演算する関係演算手段と、を含み、
前記制御手段は、前記演算された関係に基づいて前記任意の検知圧力での前記設定流量に対応する前記通過開度を演算する開度演算手段を含み、
前記関係演算手段は、次の数式、
Ｑ2 ／Ｑ1 ＝Ｋ（Ｐ2 ／Ｐ1 ）1/2
Ｐ1 ：前記基準圧力
Ｐ2 ：前記任意の検知圧力
Ｑ1 ：前記基準圧力に於ける前記流量
Ｑ2 ：前記任意の検知圧力に於ける前記流量
Ｋ：定数
を含む』ものでもよい。
【００２３】
また、請求項８の発明のように、請求項２において、『前記演算手段は、前記検知圧力の基準圧力に対応する前記通過開度と前記流量との関係を記憶する記憶手段と、前記記憶された関係に基づいて任意の前記検知圧力に対応する前記流量と前記通過開度との関係を演算する関係演算手段と、を含み、
前記制御手段は、前記演算された関係に基づいて前記任意の検知圧力での前記設定流量に対応する前記通過開度を演算する開度演算手段を含み、
前記管路の一部に設けられ且つ前記管路にて前記流体を通過又は停止させる管路開閉手段と、前記停止した状態での前記検知圧力を前記通過時の前記検知圧力に換算する換算手段と、前記管路での前記流体の通過開始を指示する指示手段と、を更に具備し、
前記制御手段は、前記指示手段での指示に応答して前記換算された検知圧力を前記任意の検知圧力として前記通過開度を演算し、前記演算された通過開度となるように前記調節手段での前記通過開度を調節した後、前記通過開始されるように前記管路開閉手段を制御する機能を更に含む』ものでもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、上記管路を通過する流体の流量は、上記検知圧力と上記検知開度に基づく演算により求められる。そして、前記検知圧力は、前記管路内で生じる乱流の影響を受けにくい。従って、既述した従来のような羽根車を介して前記流量を直接検知するものに比べて、前記流量の検知に要する時間が大幅に短縮される。これによって、流量制御の応答性が従来のものに比べて向上する。
【００２５】
そして、この流量調節装置を給湯装置の給水管路に用いた場合には、前記流量に基づく燃焼等の制御動作の応答性も向上する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本願発明の実施の形態に於ける給湯装置（１） の説明図であり、図２は、図１の給湯装置（１） に内蔵される水量調節弁（１００） の断面図であり、図３は、図２の水量調節弁（１００） の部分拡大図である。
【００３０】
［給湯装置（１） の構成について］
前記の給湯装置（１） は、図１に示すように、缶体（１０）に収容された熱交換器（１ａ）と、この熱交換器（１ａ）をガス燃焼により加熱するガスバーナ（１ｂ）と、このガスバーナ（１ｂ）に対して前記ガス燃焼用の空気を送り込むファン（１ｃ）と、を具備する構成である。
【００３１】
前記の熱交換器（１ａ）には、水を供給する給水管路（１１）と、前記加熱により昇温された湯を風呂等に導く出湯管路（１２）と、が接続されている。前記の給水管路（１１）には、熱交換器（１ａ）に向って流れる水の流量を調節する為の水量調節弁（１００） と、給水管路（１１）にて水を通過又は停止させる為の水弁（１８）が設けられている。尚、水弁（１８）としては、電磁弁が採用されている。
【００３２】
前記のガスバーナ（１ｂ）には、ガスを供給するガス供給管路（１５）が接続されている。このガス供給管路（１５）には、ガスバーナ（１ｂ）に対するガス供給をオン・オフする為のガス弁（１７）と、ガス供給管路（１５）での通過ガス流量を調節するガス量調節弁（１６）と、が設けられている。尚、ガス弁（１７）としては、電磁弁が採用されている。
【００３３】
又、この給湯装置（１） には、前記の水量調節弁（１００） 、水弁（１８）、ガス量調節弁（１６）、ガス弁（１７）等を制御する為の制御回路（８） と、この給湯装置（１） の作動・非作動を指示する為の運転スイッチ（１９）と、が備えられている。
［水量調節弁（１００） の構成について］
上記の水量調節弁（１００） は、図２に示すように、前記給水管路（１１）の一部を構成するケーシング（２） と、このケーシング（２） の内部の弁口（２４）に対応する弁体（３） と、この弁体（３） を軸方向に駆動できる駆動装置（４） と、ケーシング（２） の構成壁に装着され且つケーシング（２） 内の水圧を検知する水圧センサー（５） と、前記の弁体（３） の開度を間接的に検出する為のポテンションメーター（６） と、ケーシング（２） を通過する水の流量を直接検知する為の流量センサー（７） と、を具備する構成である。
【００３４】
次に、この水量調節弁（１００） の各部の構成について説明する。
＊ケーシング（２） ＊
上記のケーシング（２） は、図１〜図３に示すように、略水平姿勢に配置された略円形断面の主筒部（２２）と、この主筒部（２２）の一方端部の下方側に略鉛直姿勢にて接続され且つ主筒部（２２）に水を流入させる略円形断面の流入筒部（２１）と、前記一方端部に対して軸方向に連設され且つ主筒部（２２）から水を流出させる流出筒部（２３）と、を具備する構成である。
【００３５】
前記の流出筒部（２３）は、主筒部（２２）よりも小径であり、この主筒部（２２）と流出筒部（２３）との境界部の内面には、弁口（２４）が形成されている。
そして、前記の主筒部（２２）の内部には、流出筒部（２３）とは反対側の端部にて水密状態に保持される挿入部材（２ａ）が配置されている。この挿入部材（２ａ）に於ける流出筒部（２３）側の端部には、主筒部（２２）に対して同軸状となる筒部（２６）が形成され、この筒部（２６）によって、後述の弁体（３） が軸方向に移動可能に保持されている。又、この挿入部材（２ａ）には、その断面の中心部を軸方向に貫通するように、後述のスライド部材（４ｂ）及び弁軸（４ｃ）が嵌入されている。
【００３６】
＊弁体（３） ＊
上記の弁体（３） は、弁体（２６）内に同軸状となるように密に収容された筒体であり、軸方向に於ける弁口（２４）側の端部が上記の筒部（２６）から突出している。そして、この突出部に於ける軸方向の一部は、全周に亙って外周側に張り出す形状に形成され、その外面部の略全域には、環状のゴム部（３０）が形成されている。このゴム部（３０）は、弁体（３） の軸方向移動によって弁口（２４）の周縁部に対して全周に亙って当接できる大きさに設定されている。前記当接によって、ゴム部（３０）と前記周縁部とが密に接触することから、弁口（２４）が水密状態に閉塞されて止水される。
【００３７】
＊駆動装置（４） ＊
上記の駆動装置（４） は、主筒部（２２）に於ける流出筒部（２３）とは反対側の端部にネジ止めされたモーター（４０）と、このモーター（４０）の出力軸（図示せず）に一体化され且つ雌ネジが形成された筒体（４ａ）と、この筒体（４ａ）に対してモーター（４０）側の一定範囲が螺合され且つ弁体（３） 側の端部が挿入部材（２ａ）に対して軸方向にのみ相対移動可能に嵌入されるスライド部材（４ｂ）と、このスライド部材（４ｂ）に対して貫通し且つスライド部材（４ｂ）に対して軸方向の相対移動が阻止された状態にて保持される弁軸（４ｃ）と、を具備する構成である。
【００３８】
前記の弁軸（４ｃ）は、弁体（３） に挿入されており、この弁軸（４ｃ）には、弁体（３） が弁口（２４）側に抜けないように弁体（３） に対して係合する環状の係合部（４１）が形成されている。又、弁軸（４ｃ）に於ける筒部（２６）内の部分に外嵌し且つ筒部（２６）の内周部分と弁体（３） の内周部分との間に介在されるバネ（４ｄ）が設けられている。これら係合部（４１）とバネ（４ｄ）とによって、弁体（３） は、弁軸（４ｃ）に対する軸方向の相対移動が阻止された状態に維持されている。
【００３９】
このものでは、モーター（４０）が作動すると、その出力軸が回動して筒体（４ａ）が回動する。このとき、筒体（４ａ）に螺合するスライド部材（４ｂ）は、一定位置に固定された挿入部材（２ａ）に対して軸方向にのみ相対移動可能となっていることから、モーター（４０）の作動によって、スライド部材（４ｂ）が軸方向に移動する。そして、スライド部材（４ｂ）に対する弁軸（４ｃ）の軸方向の相対移動が阻止され、弁軸（４ｃ）に対する弁体（３） の軸方向の相対移動が阻止されているから、モーター（４０）の作動によって、弁体（３） が軸方向に移動するものとなる。この移動によって、弁体（３） と弁口（２４）との間の間隔、つまり、弁体（３） の開度（３００） が調節される。
【００４０】
尚、弁軸（４ｃ）は、弁口（２４）側への移動によって、弁体（３） のゴム部（３０）が弁口（２４）の周縁部に当接できる長さに設定されている。
又、上記のモーター（４０）は、後述の制御回路（８） からの信号によって作動制御されている。
＊水圧センサー（５） ＊
上記の水圧センサー（５） は、上記の主筒部（２２）に於ける流入筒部（２１）の反対側（上方側）の構成壁に装着されている。そして、この水圧センサー（５） には、前記構成壁に形成された透孔（２７）を塞ぐように配置された円板状の受圧部（５１）と、前記の透孔（２７）を介して受圧部（５１）に加わった圧力を電気信号に変換して出力する変換出力部（５２）と、が備えられている。この水圧センサー（５） の検知水圧（５５）は、後述の制御回路（８） に印加されている。
【００４１】
＊ポテンションメーター（６） ＊
上記のポテンションメーター（６） は、上記の筒体（４ａ）の外周面に接触してモーター（４０）の出力軸の回動角度（４４）を検知する構成となっている。
このものでは、上記した駆動装置（４） の構成によって、前記の回動角度（４４）と上記の開度（３００） とが一義的に対応しているから、回動角度（４４）の検知によって、開度（３００） が検知されたものとなる。尚、このポテンションメーター（６） の検知角度（６４）は、後述の制御回路（８） に印加されている。
【００４２】
＊流量センサー（７） ＊
上記の流量センサー（７） は、従来のものと同様であり、上記の流入筒部（２１）内に同軸状に配置された羽根車（７ａ）と、流入筒部（２１）の構成壁の一部に装着され且つ羽根車（７ａ）の回転数を電気信号として出力する出力部（７ｂ）と、からなる。前記の羽根車（７ａ）は、その羽根の各々にマグネットを装備し、前記の出力部（７ｂ）は、その近傍部を前記マグネットの各々が通過した際にパルス信号を発生させて出力する構成が採用されている。尚、この流量センサー（７） の検知流量（７１）は、後述の制御回路（８） に印加される。又、制御回路（８） には、出力部（７ｂ）からの出力パルスのバラツキを平均化して流量演算する機能が備えられている。
【００４３】
［制御回路（８） の構成について］
上記の制御回路（８） は、マイクロコンピューター（８ａ）を備えた構成であり、このマイクロコンピューター（８ａ）には、この給湯装置（１） での水量制御を実行する為の制御プログラムが格納されている。
［給湯装置（１） の使用について］
図４は、図１の制御回路（８） のマイクロコンピューター（８ａ）に格納された制御プログラムのフローチャートであり、図５は、図４の制御プログラムの第１水量制御ルーチンのフローチャートであり、図６は、図４の制御プログラムの第２水量制御ルーチンのフローチャートである。又、図７は、図２の水量調節弁（１００） での回動角度（４４）と流量（７５）との関係を示すグラフである。
【００４４】
図４に基づいて、給湯装置（１） の動作について説明する。
この給湯装置（１） では、上記の運転スイッチ（１９）が「オン」となると、先ず、第１水量制御ルーチンが実行され（ステップ（Ｓ１）（Ｓ２））、上記の水量調節弁（１００） が予め所定開度に待機した状態となる。尚、前記第１水量制御ルーチンの詳細については、後述する。
【００４５】
この後、水弁（１８）が開状態となり、給水管路（１１）での水の通過が開始される（ステップ（Ｓ３））。そして、上記の流量センサー（７） での検知流量（７１）が所定流量に達すると、この給湯装置（１） が燃焼開始する（ステップ（Ｓ４）（Ｓ５））。尚、前記所定流量は、この給湯装置（１） に於いて設定可能な流量の範囲の最小流量に設定されている。
【００４６】
前記のステップ（Ｓ５）では、ファン（１ｃ）が作動してガスバーナ（１ｂ）に燃焼用空気が供給されると共に、ガス量調節弁（１６）の開度が調節され且つガス弁（１７）が開状態となった状態で、点火装置（図示せず）によってガスバーナ（１ｂ）に着火される。これによって、ガスバーナ（１ｂ）にてガス燃焼が開始される。このガス燃焼によって、給水管路（１１）から熱交換器（１ａ）に流入して熱交換器（１ａ）を通過する水が昇温されて湯となる。この湯は、熱交換器（１ａ）から出湯管路（１２）に流出して風呂等に供給される。
【００４７】
この燃焼状態では、第２水量制御ルーチンが実行され（ステップ（Ｓ６））、給水管路（１１）を通過する水の流量が制御されている。この第２水量制御ルーチンは、上記の運転スイッチ（１９）が「オフ」となるまで、繰り返し実行される（ステップ（Ｓ７））。尚、この第２水量制御ルーチンの詳細については、後述する。
そして、前記の運転スイッチ（１９）が「オフ」となると、この給湯装置（１） が燃焼停止する（ステップ（Ｓ７）（Ｓ８））。この燃焼停止に際しては、上記のガス弁（１７）が閉状態なってガスバーナ（１ｂ）での燃焼が消失し、前記閉状態となった後に一定時間が経過した時点で、ファン（１ｃ）が停止する。
【００４８】
又、前記閉状態となった後に、上記の水弁（１８）が閉状態となって、給水管路（１１）での水の流れが停止される（ステップ（Ｓ９））。
この後、上記のモーター（４０）が作動して、水量調節弁（１００） が当初の最大開度に復帰する（ステップ（Ｓ１０） ）。
［第１・第２水量制御ルーチンについて］
次に、上記の第１・第２水量制御ルーチンの各々について詳述する。
【００４９】
＊第１水量制御ルーチン＊
上記の制御回路（８） には、図７に示すような上記の検知水圧（５５）の基準水圧（５４）に対応する上記の回動角度（４４）と水の流量（７５）との関係を記憶する記憶機能部（８０）（図示せず）が備えられている。前記の関係は、上記の水量調節弁（１００） の形状・大きさ等により定まる特有の関係であって、図７の曲線のようになる。又、前記の関係は、実験的に求められている。尚、前記の検知水圧（５５）は、水量調節弁（１００） に水が通過している状態での水圧であり、前記の基準水圧（５４）として、例えば、０．１ＭＰが採用されている。
【００５０】
そして、前記の制御回路（８） には、前記記憶された関係に基づいて、任意の検知水圧（５５）に対応する流量（７５）と回動角度（４４）との関係を演算する関係演算機能部（８１）（図示せず）が備えられている。この関係演算機能部（８１）は、具体的には、数式：Ｑ２ ／Ｑ１ ＝Ｋ（Ｐ２ ／Ｐ１ ）１／２ によって表される演算を実行する構成となっている。ここで、「Ｐ１ 」は、基準水圧（５４）であり、「Ｐ２ 」は、任意の検知水圧（５５）であり、「Ｑ１ 」は、前記の基準水圧（５４）に於ける流量（７５）であり、「Ｑ２ 」は、前記任意の検知水圧（５５）に於ける流量（７５）であり、「Ｋ」は、定数である。
【００５１】
前記の関係演算機能部（８１）での演算によって、図７に示すような任意の検知水圧（５５）（例えば、０．３ＭＰや０．５ＭＰ）に対応する回動角度（４４）と流量（７５）との関係を表す各々の曲線が求められる。
そして、この第１水量制御ルーチンは、上記したように、上記の水弁（１８）が閉状態で、つまり、給水管路（１１）での水の流れが停止した状態で実行される。
【００５２】
そして、上記の関係演算機能部（８１）等での演算は、給水管路（１１）にて水が通過しない状態での検知水圧（５５）に基づくものであるから、前記演算を用いる為、図５に示すように、前記停止した状態に於ける上記の検知水圧（５５）から所定値（５６）を差し引いた値を換算水圧（５７）とし（ステップ（Ｓ１１） ）、この換算水圧（５７）を前記通過時の検知水圧（５５）とみなしている。尚、前記の所定値（５６）は、実験的に求められている。
【００５３】
そして、上記の関係演算機能部（８１）で演算された回動角度（４４）と流量（７５）との関係に基づいて、前記の換算水圧（５７）での設定流量（７４）に対応する回動角度（４４）が演算される（ステップ（Ｓ１２） ）。この演算は、上記の制御回路（８） に備えられた角度演算機能部（８２）（図示せず）によって実行される。尚、前記の設定流量（７４）は、この給湯装置（１） での出湯温度や出湯流量等のファクターに基づいて演算等により設定されている。この為、上記の制御回路（８） には、前記設定を実行する設定機能部（８３）が備えられている。
【００５４】
前記の角度演算機能部（８２）での演算が実行された後、前記演算された回動角度（４４）となるようにモーター（４０）の回動角度（４４）が調節される（ステップ（Ｓ１３） ）。これによって、上記の開度（３００） が調節されたものとなる。
この調節後、上記のように、上記の水弁（１８）が開状態となって、給水管路（１１）での水の通過が開始される。
【００５５】
このものでは、上記したように、前記の水弁（１８）により給水管路（１１）での水の通過が開始された時点で、既に、開度（３００） が角度演算機能部（８２）にて演算された回動角度（４４）に対応する開度に調節されている。これによって、前記開始直後の水量調節のタイムラグが生じない。
従って、従来のような前記開始後に初めて最大開度から絞り込まれるように開度調節されるものに比べて、前記開始時の水量調節の応答性が向上している。
【００５６】
加えて、前記調節された開度（３００） は、上記の角度演算機能部（８２）での演算によって設定流量（７４）に対応する開度となっているから、前記通過開始直後の開度調節が不要となっている。従って、前記開始時の水量調節の応答性が更に向上している。
特に、前記した応答性の向上によって、従来のような前記開始直後に給水管路（１１）での水の流量が過大となる不都合、が防止されている。従って、熱交換器（１ａ）への給水量がガスバーナ（１ｂ）での燃焼量に比べて過大とならず、熱交換器（１ａ）から出る湯の温度が設定温度に達するまでの立上り時間が短くなっている。
【００５７】
又、前記応答性の向上によって、この給湯装置（１） が運転停止直後に再び運転開始した場合の前記立上り時間にて給湯装置（１） から冷水が出る、所謂「冷水サンドイッチ現象」が、抑えられている。
尚、この給湯装置（１） は、運転スイッチ（１９）が「オフ」の状態では、弁体（３） が弁口（２４）を閉塞している。そして、上記の第１水量制御ルーチンでは、前記閉塞した状態から開度調節される。このとき、水圧センサー（５） が弁口（２４）よりも上流側に配置されているから、前記閉塞された状態に於ける水圧検知、及び、検知水圧（５５）に基づく演算等が正確となっている。
【００５８】
＊第２水量制御ルーチン＊
上記の第２水量制御ルーチンは、上記したように、給水管路（１１）にて水が流れている状態で実行される。
この第２水量制御ルーチンでは、図６に示すように、上記の関係演算機能部（８１）にて演算された任意の検知水圧（５５）に対応する流量（７５）と回動角度（４４）との関係に基づいて、検知水圧（５５）及び検知角度（６４）から演算される流量（演算流量（７６））が算出される（ステップ（Ｓ２１） ）。この演算流量（７６）は、現実の流量（７５）に略一致している。尚、上記の制御回路（８） には、前記算出の為の流量算出機能部（８４）が備えられている。
【００５９】
そして、前記の演算流量（７６）と設定流量（７４）とが一致している場合には、この第２水量制御ルーチンが終了し、逆に、給水管路（１１）での圧力変動等によって、演算流量（７６）と設定流量（７４）とが一致しなくなった場合には、次のステップ（Ｓ２３） が実行される（ステップ（Ｓ２２） ）。
ステップ（Ｓ２３） では、演算流量（７６）が設定流量（７４）に比較して大きいか否かが判定される（ステップ（Ｓ２３） ）。
【００６０】
演算流量（７６）が設定流量（７４）よりも大きい場合には、上記のモーター（４０）の動作によって水量調節弁（１００） を絞る（ステップ（Ｓ２４） ）。これによって、上記の流量（７５）が小さくなる。そして、上記したステップ（Ｓ２１） と同様の演算によって演算流量（７６）を算出する（ステップ（Ｓ２５） ）。これらステップ（Ｓ２４）（Ｓ２５）は、前記算出された演算流量（７６）が設定流量（７４）に達するまで繰り返し実行され、演算流量（７６）が設定流量（７４）に達すると、この第２水量制御ルーチンが終了する（ステップ（Ｓ２６） ）。
【００６１】
演算流量（７６）が設定流量（７４）よりも小さい場合には、水量調節弁（１００） を開く（ステップ（Ｓ２８） ）。これによって、流量（７５）が大きくなる。そして、上記したステップ（Ｓ２１） と同様の演算によって演算流量（７６）を算出する（ステップ（Ｓ２９） ）。これらステップ（Ｓ２８）（Ｓ２９）は、前記算出された演算流量（７６）が設定流量（７４）に達するまで繰り返し実行され、演算流量（７６）が設定流量（７４）に達すると、この第２水量制御ルーチンが終了する（ステップ（Ｓ３０） ）。
【００６２】
このものでは、上記したように、給水管路（１１）を通過する水の流量（７５）は、上記の検知水圧（５５）と上記の検知角度（６４）とに基づく演算によって演算流量（７６）として算出される。このとき、検知水圧（５５）は、水量調節弁（１００） のケーシング（２） 内で生じる乱流等の影響を受けにくいから、既述した従来のもののように、羽根車（７ａ）を介して検知された検知流量（７１）に基づいて流量制御するものに比べて、前記の流量（７５）の検知に要する時間が大幅に短縮される。従って、流量（７５）を設定流量（７４）に調節する等の流量制御の応答性が従来のものに比べて向上している。
【００６３】
又、上記した圧力変動等の他にも、設定流量（７４）が変更された場合でも、この第２水量制御ルーチンによって、上記と同様にして、流量制御される。又、この場合でも前記と同様の応答性向上の効果を奏する。
特に、この給湯装置（１） では、流量（７５）に基づく燃焼等の制御動作の応答性も向上している。
【００６４】
尚、以上の水量制御では、水圧センサー（５） 及び流量センサー（７） が常時通電された状態としているが、これを、検知の必要のあるときだけ通電するようにしてもよい。
このものでは、上記の給水管路（１１）が既述特許請求の範囲に記載の「管路」に相当し、上記の水量調節弁（１００） 、制御回路（８） 及び水弁（１８）が既述特許請求の範囲に記載の「流量調節装置」に相当する。又、上記の水弁（１８）が既述特許請求の範囲に記載の「管路開閉手段」に相当し、上記の運転スイッチ（１９）が既述特許請求の範囲に記載の「指示手段」に相当する。
【００６５】
上記の設定機能部（８３）が既述特許請求の範囲に記載の「設定手段」に相当する。又、上記の水圧センサー（５） が既述特許請求の範囲に記載の「圧力センサー」、「圧力検知手段」に相当し、上記の弁口（２４）、弁体（３） 及び駆動装置（４） が既述特許請求の範囲に記載の「調節手段」に相当し、上記のポテンションメーター（６） が既述特許請求の範囲に記載の「開度検知手段」に相当する。
【００６６】
上記の記憶機能部（８０）が既述特許請求の範囲に記載の「記憶手段」に相当し、上記の関係演算機能部（８１）が既述特許請求の範囲に記載の「関係演算手段」に相当し、これら記憶機能部（８０）及び関係演算機能部（８１）と上記の流量算出機能部（８４）とが既述特許請求の範囲に記載の「演算手段」に相当する。
上記の角度演算機能部（８２）が既述特許請求の範囲に記載の「開度演算手段」、「通過開度演算手段」に相当し、上記の角度演算機能部（８２）及び上記のステップ（Ｓ２）（Ｓ３）（Ｓ６）（Ｓ７）が既述特許請求の範囲に記載の「制御手段」に相当する。更に、上記のステップ（Ｓ２）（Ｓ３）が既述特許請求の範囲に記載の「開閉制御手段」に相当する。
［他の実施の形態］
▲１▼．図８は、他の実施の形態に於ける回動角度（４４）と流量（７５）との関係を示すグラフである。
【００６７】
上記の水量制御では、給水管路（１１）に水が通過している状態での検知水圧（５５）に基づいて、設定流量（７４）に対応する回動角度（４４）を演算して、開度調節している。これを、図８に示すように、給水管路（１１）にて水が停止している状態での検知水圧（５５）に対応する回動角度（４４）と水が通過開始したときの流量（７５）との関係を予め定めておいて、前記停止した状態での検知水圧（５５）と設定流量（７４）とに基づいて回動角度（４４）を演算するものでもよい。
【００６８】
この場合、前記演算された回動角度（４４）で前記通過開始したときの流量（７５）は、設定流量（７４）に一致するものでも、一致しないものでもよい。一致しないものであっても、前記通過開始された時点で、既に、開度調節されているから、前記開始後に初めて開度調節されるものに比べて、前記開始直後の水量調節のタイムラグが少なくなる。これによって、前記開始時の水量調節の応答性が向上している。
【００６９】
▲２▼．既述の「流体」は、上記の水に限定されない。例えば、油等の液体やガス等の気体でもよい。
▲３▼．既述の「管路」は、流体が通過する管路であるかぎり、上記の給水管路（１１）に限定されない。例えば、上記のガス供給管路（１５）としてもよい。
▲４▼．既述の「開度検知手段」は、上記のポテンションメーター（６） に限定されない。例えば、制御回路（８） に於けるモーター（４０）に対する回動角度（４４）の指示信号を読み取って回動角度（４４）を検知する構成としてもよい。又、弁体（３） と弁口（２４）との間の間隔（開度（３００） ）を直接的に検知するものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態に於ける給湯装置（１） の説明図
【図２】図１の給湯装置（１） に内蔵される水量調節弁（１００） の断面図
【図３】図２の水量調節弁（１００） の部分拡大図
【図４】図１の制御回路（８） のマイクロコンピューター（８ａ）に格納された制御プログラムのフローチャート
【図５】図４の制御プログラムの第１水量制御ルーチンのフローチャート
【図６】図４の制御プログラムの第２水量制御ルーチンのフローチャート
【図７】図２の水量調節弁（１００） での回動角度（４４）と流量（７５）との関係を示すグラフ
【図８】他の実施の形態での回動角度（４４）と流量（７５）との関係を示すグラフ
【図９】従来の水量調節装置（９） の説明図
【符号の説明】
（１１）・・・給水管路
（１００） ・・・水量調節弁
（８） ・・・制御回路
（１８）・・・水弁
（５） ・・・水圧センサー
（２４）・・・弁口
（３） ・・・弁体
（４） ・・・駆動装置
（６） ・・・ポテンションメーター
（８） ・・・制御回路
【発明の属する技術分野】
この発明は、流量調節装置、特に、流体が通過する管路での前記流体の流量を調節する流量調節装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来の水量調節装置（９） の説明図である。
同図に示す水量調節装置（９） は、給湯装置（図示せず）に内蔵されており、前記給湯装置の給水管路（図示せず）に備えられた水量調節弁（９ａ）と、この水量調節弁（９ａ）での水量調節動作を制御する制御回路（９ｂ）と、からなる。
【０００３】
前記の水量調節弁（９ａ）には、軸方向に移動可能に保持される弁体（９１）と、弁体（９１）を前記移動させる為の駆動部（９２）と、が具備されている。前記した弁体（９１）の移動によって弁体（９１）と弁口（９５）との間の間隔、即ち、開度が調節され、前記給水管路を通過する水の流量が調節される。
又、水量調節弁（９ａ）に於ける弁体（９１）の上流側の流路には、水の通過により回転する羽根車（９３）が配置されている。そして、前記流路の構成壁には、羽根車（９３）の回転数を検出して信号出力する信号出力部（９４）が装着されている。これら羽根車（９３）と信号出力部（９４）とが、流量センサーを構成する。
【０００４】
このものでは、上記給湯装置の運転スイッチ（図示せず）を「オン」とすると、上記給水管路に備えられた電磁弁（図示せず）が開状態となって、又は、出湯栓（図示せず）が開状態となって、前記給水管路中の水が下流側に向って流れ始める。この状態にて羽根車（９３）が回転することから、前記給水管路を流れる水の流量が検知される。この後、当初に最大開度に待機させていた弁体（９１）を閉方向（弁口（９５）側）に駆動して開度を小さくする。これによって、前記給水管路での水の流量が小さくなって、前記流量センサーでの検知流量が小さくなる。そして、前記検知流量が予め設定された設定流量に一致した時点で、前記駆動を停止する。これによって、前記給水管路での水の流量が前記設定流量に一致したものとなる。
【０００５】
この後、前記給水管路での水圧の変動等によって、前記給水管路での水の流量、即ち、前記検知流量が設定流量に対して相違することとなる場合がある。この場合、弁体（９１）を閉方向又は開方向に駆動して、開度を調節する。この調節により前記検知流量が前記設定流量に一致するようにすると、前記給水管路での水の流量が前記設定流量に対して再び一致したものとなる。
【０００６】
又、前記給水管路にて水が通過している状態で前記設定流量を変更する際にも、前記と同様にして、前記給水管路での水の流量が調節される。
尚、以上の制御は、上記の制御回路（９ｂ）によって実行されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の技術では、上記給水管路での水圧の急変動等によって、水量調節弁（９ａ）内の流路に乱流が生じる場合がある。この場合、前記乱流によって羽根車（９３）の回転が不安定となり、前記乱流の収束によって前記回転が安定するまで時間を要する。これによって、羽根車（９３）を介して検知される上記検知流量が前記給水管路での水の流量と一致した正確な値となるまで、タイムラグを生じる。尚、上記の信号出力部（９４）からの出力パルスのバラツキを平均化して前記流量を演算する機能を上記の制御回路（９ｂ）に有するものでも、前記乱流時の回転のバラツキが通常よりも大幅に大きいことから、前記演算に時間を要するものとなり、前記タイムラグを生じる。
【０００８】
又、前記乱流時には羽根車（９３）の慣性力によって羽根車（９３）の回転が前記流量に対応する回転に対してずれ易いから、この点でも、前記タイムラグを生じるものとなる。
従って、このものでは、水量調節弁（９ａ）での水量制御の応答性がよくないという問題があった。
【０００９】
一方、この従来の技術では、上記電磁弁が開かれて前記給水管路にて水の通過が開始された後に、上記検知流量に基づいて弁体(91)を最大開度から絞ることによって、前記給水管路での水の流量を上記設定流量に一致させている。従って、前記通過が開始された時点から弁体(91)の開度が前記設定流量に対応する開度に絞り込まれるまで時間を要する。
【００１０】
加えて、前記通過が開始された当初でも、水量調節弁（９ａ）内の流路に乱流が生じて羽根車（９３）の回転が不安定となる。これによって、前記検知流量が正確な値となるまで時間を要し、弁体（９１）の絞り込み動作の完了が遅れるものとなる。
従って、このものでは、前記当初に於ける前記給水管路での水の流量が前記設定流量よりも過大となる。これによって、この給湯装置では、加熱量に対する水の供給量が過大となって、この給湯装置から出る湯の温度が設定温度に達するまでの立上り時間が長くなる。
【００１１】
本発明は、流量制御の応答性を向上させた流量調節装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の課題解決手段は、『流体が通過する管路での前記流体の流量を調節する流量調節装置であって、
前記通過させるべき流量を設定する設定手段と、
前記管路内の所定箇所での前記流体の圧力を検知する圧力検知手段と、
前記管路の一部に設けられ且つ前記管路に於ける前記流体の通過開度を調節できる調節手段と、
前記通過開度を検知する開度検知手段と、
前記圧力検知手段の検知圧力及び前記開度検知手段の検知開度に基づいて前記管路を通過する流体の流量を演算する演算手段と、
前記演算された流量が前記設定手段での設定流量となるように、前記調節手段による前記通過開度の調節と前記演算手段による演算とを繰り返すように制御する制御手段と、を具備し、
前記演算手段は、前記検知圧力の基準圧力に対応する前記通過開度と前記流量との関係を記憶する記憶手段と、前記記憶された関係に基づいて任意の前記検知圧力に対応する前記流量と前記通過開度との関係を演算する関係演算手段と、を含み、
前記制御手段は、前記演算された関係に基づいて前記任意の検知圧力での前記設定流量に対応する前記通過開度を演算する開度演算手段を含み、
前記関係演算手段は、次の数式、
Ｑ2 ／Ｑ1 ＝Ｋ（Ｐ2 ／Ｐ1 ）1/2
Ｐ1 ：前記基準圧力
Ｐ2 ：前記任意の検知圧力
Ｑ1 ：前記基準圧力に於ける前記流量
Ｑ2 ：前記任意の検知圧力に於ける前記流量
Ｋ：定数
を含む』ことを特徴とする。
【００１３】
このものでは、前記設定手段によって、前記管路を通過させるべき流量が設定される。又、前記演算手段によって、前記圧力検知手段の検知圧力及び前記開度検知手段の検知開度に基づいて前記管路を通過する流体の流量が演算される。
そして、前記制御手段によって、前記演算された流量が前記設定手段での設定流量となるように、前記調節手段による前記通過開度の調節と前記演算手段による演算とが繰り返される。この制御によって、前記管路を通過する流体の流量が前記設定流量に対して一致するものとなる。
【００１５】
また、前記記憶手段によって、前記検知圧力の基準圧力に対応する前記通過開度と前記流量との関係が記憶されている。そして、前記関係演算手段によって、前記記憶された関係に基づいて任意の前記検知圧力に対応する前記流量と前記通過開度との関係が演算される。この演算された関係に基づいて、前記検知圧力及び前記検知開度に於ける前記管路での流体の流量が演算される。
【００１６】
又、前記開度演算手段によって、前記演算された関係に基づいて、前記任意の検知圧力での前記設定流量に対応する前記通過開度が演算される。この演算された通過開度となるように前記調節手段が調節される。
そして、『前記関係演算手段は、次の数式、
Ｑ2 ／Ｑ1 ＝Ｋ（Ｐ2 ／Ｐ1 ）1/2
Ｐ1 ：前記基準圧力
Ｐ2 ：前記任意の検知圧力
Ｑ1 ：前記基準圧力に於ける前記流量
Ｑ2 ：前記任意の検知圧力に於ける前記流量
Ｋ：定数
を含む』ので、前記基準圧力に対応する前記流量と前記通過開度との関係から、前記数式によって、任意の前記検知圧力に対応する前記流量と前記通過開度との関係が演算される。
【００１７】
請求項２の発明のように、『流体が通過する管路での前記流体の流量を調節する流量調節装置であって、
前記通過させるべき流量を設定する設定手段と、
前記管路内の所定箇所での前記流体の圧力を検知する圧力検知手段と、
前記管路の一部に設けられ且つ前記管路に於ける前記流体の通過開度を調節できる調節手段と、
前記通過開度を検知する開度検知手段と、
前記圧力検知手段の検知圧力及び前記開度検知手段の検知開度に基づいて前記管路を通過する流体の流量を演算する演算手段と、
前記演算された流量が前記設定手段での設定流量となるように、前記調節手段による前記通過開度の調節と前記演算手段による演算とを繰り返すように制御する制御手段と、を具備し、
前記管路の一部を構成するケーシングを更に具備し、
前記調節手段は、前記ケーシング内に形成された弁口と、前記弁口に対応するように前記ケーシングに収容された弁体と、を含み、
前記圧力検知手段は、前記ケーシングの構成壁に装着され且つ前記流体に対して受圧部が接する圧力センサーを含む』ものでもよい。
【００１８】
請求項３の発明のように、請求項２において、『前記弁体は、前記弁口を水密状態に閉塞でき、前記圧力センサーは、前記弁口より上流側に配置される』ものでもよい。このものでは、上記弁体が上記弁口を水密状態に閉塞できるが、上記圧力センサーが前記弁口よりも上流側に配置されているから、前記閉塞された状態に於ける前記圧力センサーでの圧力検知、及び、検知圧力に基づく演算等が正確となる。
【００１９】
請求項４の発明のように、請求項１において、『前記管路の一部に設けられ且つ前記管路にて前記流体を通過又は停止させる管路開閉手段と、前記停止した状態での前記検知圧力を前記通過時の前記検知圧力に換算する換算手段と、前記管路での前記流体の通過開始を指示する指示手段と、を更に具備し、前記制御手段は、前記指示手段での指示に応答して前記換算された検知圧力を前記任意の検知圧力として前記通過開度を演算し、前記演算された通過開度となるように前記調節手段での前記通過開度を調節した後、前記通過開始されるように前記管路開閉手段を制御する機能を更に含む』ものでもよい。
このものでは、前記換算手段によって、前記管路にて流体通過が停止した状態での前記検知圧力が前記通過時の前記検知圧力に換算される。そして、前記指示手段にて前記管路での前記流体の通過開始が指示されると、前記制御手段によって、前記換算された検知圧力を前記任意の検知圧力として前記通過開度が演算され、前記演算された通過開度となるように前記調節手段での前記通過開度が調節され、この調節後に前記通過開始されるように前記管路開閉手段が制御される。
そして、上記管路開閉手段により前記管路にて流体通過が開始された時点で、既に、上記調節手段での通過開度が調節済であるから、従来のような前記通過開始された後に前記通過開度が調節されるものに比べて、前記通過開始時の流量制御の応答性が向上する。加えて、前記調節された通過開度は、上記検知圧力での設定流量に対応する通過開度であるから、前記通過開始された後での前記通過開度の調節が不要となる。そして、この流量調節装置を給湯装置の給水管路に用いた場合には、前記通過開始の当初にて給水量が過大となる不都合が防止され、出湯温度が設定温度に達するまでの立上り時間が短くなる。
【００２０】
請求項５の発明のように、請求項１又は２において、『前記制御手段は、前記演算手段により演算された流量と前記設定流量とを比較し、前記演算された流量が前記設定流量よりも大きい場合には、前記通過開度が小さくなるように前記調節手段を制御し、前記演算された流量が前記設定流量よりも小さい場合には、前記通過開度が大きくなるように前記調節手段を制御する』ものでもよい。
このものでは、前記演算された流量が前記設定流量よりも大きい場合には、前記通過開度が小さくなるように前記調節手段が制御される。これによって、前記管路での流体の流量、即ち、前記演算された流量が小さくなって前記設定流量に近づくものとなる。又、前記演算された流量が前記設定流量よりも小さい場合には、前記通過開度が大きくなるように前記調節手段が制御される。これによって、前記管路での流体の流量、即ち、前記演算された流量が大きくなって前記設定流量に近づくものとなる。
【００２１】
また、請求項６の発明のように、請求項２において、『前記演算手段は、前記検知圧力の基準圧力に対応する前記通過開度と前記流量との関係を記憶する記憶手段と、前記記憶された関係に基づいて任意の前記検知圧力に対応する前記流量と前記通過開度との関係を演算する関係演算手段と、を含み、
前記制御手段は、前記演算された関係に基づいて前記任意の検知圧力での前記設定流量に対応する前記通過開度を演算する開度演算手段を含む』ものでもよい。
【００２２】
また、請求項７の発明のように、請求項２において、『前記演算手段は、前記検知圧力の基準圧力に対応する前記通過開度と前記流量との関係を記憶する記憶手段と、前記記憶された関係に基づいて任意の前記検知圧力に対応する前記流量と前記通過開度との関係を演算する関係演算手段と、を含み、
前記制御手段は、前記演算された関係に基づいて前記任意の検知圧力での前記設定流量に対応する前記通過開度を演算する開度演算手段を含み、
前記関係演算手段は、次の数式、
Ｑ2 ／Ｑ1 ＝Ｋ（Ｐ2 ／Ｐ1 ）1/2
Ｐ1 ：前記基準圧力
Ｐ2 ：前記任意の検知圧力
Ｑ1 ：前記基準圧力に於ける前記流量
Ｑ2 ：前記任意の検知圧力に於ける前記流量
Ｋ：定数
を含む』ものでもよい。
【００２３】
また、請求項８の発明のように、請求項２において、『前記演算手段は、前記検知圧力の基準圧力に対応する前記通過開度と前記流量との関係を記憶する記憶手段と、前記記憶された関係に基づいて任意の前記検知圧力に対応する前記流量と前記通過開度との関係を演算する関係演算手段と、を含み、
前記制御手段は、前記演算された関係に基づいて前記任意の検知圧力での前記設定流量に対応する前記通過開度を演算する開度演算手段を含み、
前記管路の一部に設けられ且つ前記管路にて前記流体を通過又は停止させる管路開閉手段と、前記停止した状態での前記検知圧力を前記通過時の前記検知圧力に換算する換算手段と、前記管路での前記流体の通過開始を指示する指示手段と、を更に具備し、
前記制御手段は、前記指示手段での指示に応答して前記換算された検知圧力を前記任意の検知圧力として前記通過開度を演算し、前記演算された通過開度となるように前記調節手段での前記通過開度を調節した後、前記通過開始されるように前記管路開閉手段を制御する機能を更に含む』ものでもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、上記管路を通過する流体の流量は、上記検知圧力と上記検知開度に基づく演算により求められる。そして、前記検知圧力は、前記管路内で生じる乱流の影響を受けにくい。従って、既述した従来のような羽根車を介して前記流量を直接検知するものに比べて、前記流量の検知に要する時間が大幅に短縮される。これによって、流量制御の応答性が従来のものに比べて向上する。
【００２５】
そして、この流量調節装置を給湯装置の給水管路に用いた場合には、前記流量に基づく燃焼等の制御動作の応答性も向上する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本願発明の実施の形態に於ける給湯装置（１） の説明図であり、図２は、図１の給湯装置（１） に内蔵される水量調節弁（１００） の断面図であり、図３は、図２の水量調節弁（１００） の部分拡大図である。
【００３０】
［給湯装置（１） の構成について］
前記の給湯装置（１） は、図１に示すように、缶体（１０）に収容された熱交換器（１ａ）と、この熱交換器（１ａ）をガス燃焼により加熱するガスバーナ（１ｂ）と、このガスバーナ（１ｂ）に対して前記ガス燃焼用の空気を送り込むファン（１ｃ）と、を具備する構成である。
【００３１】
前記の熱交換器（１ａ）には、水を供給する給水管路（１１）と、前記加熱により昇温された湯を風呂等に導く出湯管路（１２）と、が接続されている。前記の給水管路（１１）には、熱交換器（１ａ）に向って流れる水の流量を調節する為の水量調節弁（１００） と、給水管路（１１）にて水を通過又は停止させる為の水弁（１８）が設けられている。尚、水弁（１８）としては、電磁弁が採用されている。
【００３２】
前記のガスバーナ（１ｂ）には、ガスを供給するガス供給管路（１５）が接続されている。このガス供給管路（１５）には、ガスバーナ（１ｂ）に対するガス供給をオン・オフする為のガス弁（１７）と、ガス供給管路（１５）での通過ガス流量を調節するガス量調節弁（１６）と、が設けられている。尚、ガス弁（１７）としては、電磁弁が採用されている。
【００３３】
又、この給湯装置（１） には、前記の水量調節弁（１００） 、水弁（１８）、ガス量調節弁（１６）、ガス弁（１７）等を制御する為の制御回路（８） と、この給湯装置（１） の作動・非作動を指示する為の運転スイッチ（１９）と、が備えられている。
［水量調節弁（１００） の構成について］
上記の水量調節弁（１００） は、図２に示すように、前記給水管路（１１）の一部を構成するケーシング（２） と、このケーシング（２） の内部の弁口（２４）に対応する弁体（３） と、この弁体（３） を軸方向に駆動できる駆動装置（４） と、ケーシング（２） の構成壁に装着され且つケーシング（２） 内の水圧を検知する水圧センサー（５） と、前記の弁体（３） の開度を間接的に検出する為のポテンションメーター（６） と、ケーシング（２） を通過する水の流量を直接検知する為の流量センサー（７） と、を具備する構成である。
【００３４】
次に、この水量調節弁（１００） の各部の構成について説明する。
＊ケーシング（２） ＊
上記のケーシング（２） は、図１〜図３に示すように、略水平姿勢に配置された略円形断面の主筒部（２２）と、この主筒部（２２）の一方端部の下方側に略鉛直姿勢にて接続され且つ主筒部（２２）に水を流入させる略円形断面の流入筒部（２１）と、前記一方端部に対して軸方向に連設され且つ主筒部（２２）から水を流出させる流出筒部（２３）と、を具備する構成である。
【００３５】
前記の流出筒部（２３）は、主筒部（２２）よりも小径であり、この主筒部（２２）と流出筒部（２３）との境界部の内面には、弁口（２４）が形成されている。
そして、前記の主筒部（２２）の内部には、流出筒部（２３）とは反対側の端部にて水密状態に保持される挿入部材（２ａ）が配置されている。この挿入部材（２ａ）に於ける流出筒部（２３）側の端部には、主筒部（２２）に対して同軸状となる筒部（２６）が形成され、この筒部（２６）によって、後述の弁体（３） が軸方向に移動可能に保持されている。又、この挿入部材（２ａ）には、その断面の中心部を軸方向に貫通するように、後述のスライド部材（４ｂ）及び弁軸（４ｃ）が嵌入されている。
【００３６】
＊弁体（３） ＊
上記の弁体（３） は、弁体（２６）内に同軸状となるように密に収容された筒体であり、軸方向に於ける弁口（２４）側の端部が上記の筒部（２６）から突出している。そして、この突出部に於ける軸方向の一部は、全周に亙って外周側に張り出す形状に形成され、その外面部の略全域には、環状のゴム部（３０）が形成されている。このゴム部（３０）は、弁体（３） の軸方向移動によって弁口（２４）の周縁部に対して全周に亙って当接できる大きさに設定されている。前記当接によって、ゴム部（３０）と前記周縁部とが密に接触することから、弁口（２４）が水密状態に閉塞されて止水される。
【００３７】
＊駆動装置（４） ＊
上記の駆動装置（４） は、主筒部（２２）に於ける流出筒部（２３）とは反対側の端部にネジ止めされたモーター（４０）と、このモーター（４０）の出力軸（図示せず）に一体化され且つ雌ネジが形成された筒体（４ａ）と、この筒体（４ａ）に対してモーター（４０）側の一定範囲が螺合され且つ弁体（３） 側の端部が挿入部材（２ａ）に対して軸方向にのみ相対移動可能に嵌入されるスライド部材（４ｂ）と、このスライド部材（４ｂ）に対して貫通し且つスライド部材（４ｂ）に対して軸方向の相対移動が阻止された状態にて保持される弁軸（４ｃ）と、を具備する構成である。
【００３８】
前記の弁軸（４ｃ）は、弁体（３） に挿入されており、この弁軸（４ｃ）には、弁体（３） が弁口（２４）側に抜けないように弁体（３） に対して係合する環状の係合部（４１）が形成されている。又、弁軸（４ｃ）に於ける筒部（２６）内の部分に外嵌し且つ筒部（２６）の内周部分と弁体（３） の内周部分との間に介在されるバネ（４ｄ）が設けられている。これら係合部（４１）とバネ（４ｄ）とによって、弁体（３） は、弁軸（４ｃ）に対する軸方向の相対移動が阻止された状態に維持されている。
【００３９】
このものでは、モーター（４０）が作動すると、その出力軸が回動して筒体（４ａ）が回動する。このとき、筒体（４ａ）に螺合するスライド部材（４ｂ）は、一定位置に固定された挿入部材（２ａ）に対して軸方向にのみ相対移動可能となっていることから、モーター（４０）の作動によって、スライド部材（４ｂ）が軸方向に移動する。そして、スライド部材（４ｂ）に対する弁軸（４ｃ）の軸方向の相対移動が阻止され、弁軸（４ｃ）に対する弁体（３） の軸方向の相対移動が阻止されているから、モーター（４０）の作動によって、弁体（３） が軸方向に移動するものとなる。この移動によって、弁体（３） と弁口（２４）との間の間隔、つまり、弁体（３） の開度（３００） が調節される。
【００４０】
尚、弁軸（４ｃ）は、弁口（２４）側への移動によって、弁体（３） のゴム部（３０）が弁口（２４）の周縁部に当接できる長さに設定されている。
又、上記のモーター（４０）は、後述の制御回路（８） からの信号によって作動制御されている。
＊水圧センサー（５） ＊
上記の水圧センサー（５） は、上記の主筒部（２２）に於ける流入筒部（２１）の反対側（上方側）の構成壁に装着されている。そして、この水圧センサー（５） には、前記構成壁に形成された透孔（２７）を塞ぐように配置された円板状の受圧部（５１）と、前記の透孔（２７）を介して受圧部（５１）に加わった圧力を電気信号に変換して出力する変換出力部（５２）と、が備えられている。この水圧センサー（５） の検知水圧（５５）は、後述の制御回路（８） に印加されている。
【００４１】
＊ポテンションメーター（６） ＊
上記のポテンションメーター（６） は、上記の筒体（４ａ）の外周面に接触してモーター（４０）の出力軸の回動角度（４４）を検知する構成となっている。
このものでは、上記した駆動装置（４） の構成によって、前記の回動角度（４４）と上記の開度（３００） とが一義的に対応しているから、回動角度（４４）の検知によって、開度（３００） が検知されたものとなる。尚、このポテンションメーター（６） の検知角度（６４）は、後述の制御回路（８） に印加されている。
【００４２】
＊流量センサー（７） ＊
上記の流量センサー（７） は、従来のものと同様であり、上記の流入筒部（２１）内に同軸状に配置された羽根車（７ａ）と、流入筒部（２１）の構成壁の一部に装着され且つ羽根車（７ａ）の回転数を電気信号として出力する出力部（７ｂ）と、からなる。前記の羽根車（７ａ）は、その羽根の各々にマグネットを装備し、前記の出力部（７ｂ）は、その近傍部を前記マグネットの各々が通過した際にパルス信号を発生させて出力する構成が採用されている。尚、この流量センサー（７） の検知流量（７１）は、後述の制御回路（８） に印加される。又、制御回路（８） には、出力部（７ｂ）からの出力パルスのバラツキを平均化して流量演算する機能が備えられている。
【００４３】
［制御回路（８） の構成について］
上記の制御回路（８） は、マイクロコンピューター（８ａ）を備えた構成であり、このマイクロコンピューター（８ａ）には、この給湯装置（１） での水量制御を実行する為の制御プログラムが格納されている。
［給湯装置（１） の使用について］
図４は、図１の制御回路（８） のマイクロコンピューター（８ａ）に格納された制御プログラムのフローチャートであり、図５は、図４の制御プログラムの第１水量制御ルーチンのフローチャートであり、図６は、図４の制御プログラムの第２水量制御ルーチンのフローチャートである。又、図７は、図２の水量調節弁（１００） での回動角度（４４）と流量（７５）との関係を示すグラフである。
【００４４】
図４に基づいて、給湯装置（１） の動作について説明する。
この給湯装置（１） では、上記の運転スイッチ（１９）が「オン」となると、先ず、第１水量制御ルーチンが実行され（ステップ（Ｓ１）（Ｓ２））、上記の水量調節弁（１００） が予め所定開度に待機した状態となる。尚、前記第１水量制御ルーチンの詳細については、後述する。
【００４５】
この後、水弁（１８）が開状態となり、給水管路（１１）での水の通過が開始される（ステップ（Ｓ３））。そして、上記の流量センサー（７） での検知流量（７１）が所定流量に達すると、この給湯装置（１） が燃焼開始する（ステップ（Ｓ４）（Ｓ５））。尚、前記所定流量は、この給湯装置（１） に於いて設定可能な流量の範囲の最小流量に設定されている。
【００４６】
前記のステップ（Ｓ５）では、ファン（１ｃ）が作動してガスバーナ（１ｂ）に燃焼用空気が供給されると共に、ガス量調節弁（１６）の開度が調節され且つガス弁（１７）が開状態となった状態で、点火装置（図示せず）によってガスバーナ（１ｂ）に着火される。これによって、ガスバーナ（１ｂ）にてガス燃焼が開始される。このガス燃焼によって、給水管路（１１）から熱交換器（１ａ）に流入して熱交換器（１ａ）を通過する水が昇温されて湯となる。この湯は、熱交換器（１ａ）から出湯管路（１２）に流出して風呂等に供給される。
【００４７】
この燃焼状態では、第２水量制御ルーチンが実行され（ステップ（Ｓ６））、給水管路（１１）を通過する水の流量が制御されている。この第２水量制御ルーチンは、上記の運転スイッチ（１９）が「オフ」となるまで、繰り返し実行される（ステップ（Ｓ７））。尚、この第２水量制御ルーチンの詳細については、後述する。
そして、前記の運転スイッチ（１９）が「オフ」となると、この給湯装置（１） が燃焼停止する（ステップ（Ｓ７）（Ｓ８））。この燃焼停止に際しては、上記のガス弁（１７）が閉状態なってガスバーナ（１ｂ）での燃焼が消失し、前記閉状態となった後に一定時間が経過した時点で、ファン（１ｃ）が停止する。
【００４８】
又、前記閉状態となった後に、上記の水弁（１８）が閉状態となって、給水管路（１１）での水の流れが停止される（ステップ（Ｓ９））。
この後、上記のモーター（４０）が作動して、水量調節弁（１００） が当初の最大開度に復帰する（ステップ（Ｓ１０） ）。
［第１・第２水量制御ルーチンについて］
次に、上記の第１・第２水量制御ルーチンの各々について詳述する。
【００４９】
＊第１水量制御ルーチン＊
上記の制御回路（８） には、図７に示すような上記の検知水圧（５５）の基準水圧（５４）に対応する上記の回動角度（４４）と水の流量（７５）との関係を記憶する記憶機能部（８０）（図示せず）が備えられている。前記の関係は、上記の水量調節弁（１００） の形状・大きさ等により定まる特有の関係であって、図７の曲線のようになる。又、前記の関係は、実験的に求められている。尚、前記の検知水圧（５５）は、水量調節弁（１００） に水が通過している状態での水圧であり、前記の基準水圧（５４）として、例えば、０．１ＭＰが採用されている。
【００５０】
そして、前記の制御回路（８） には、前記記憶された関係に基づいて、任意の検知水圧（５５）に対応する流量（７５）と回動角度（４４）との関係を演算する関係演算機能部（８１）（図示せず）が備えられている。この関係演算機能部（８１）は、具体的には、数式：Ｑ２ ／Ｑ１ ＝Ｋ（Ｐ２ ／Ｐ１ ）１／２ によって表される演算を実行する構成となっている。ここで、「Ｐ１ 」は、基準水圧（５４）であり、「Ｐ２ 」は、任意の検知水圧（５５）であり、「Ｑ１ 」は、前記の基準水圧（５４）に於ける流量（７５）であり、「Ｑ２ 」は、前記任意の検知水圧（５５）に於ける流量（７５）であり、「Ｋ」は、定数である。
【００５１】
前記の関係演算機能部（８１）での演算によって、図７に示すような任意の検知水圧（５５）（例えば、０．３ＭＰや０．５ＭＰ）に対応する回動角度（４４）と流量（７５）との関係を表す各々の曲線が求められる。
そして、この第１水量制御ルーチンは、上記したように、上記の水弁（１８）が閉状態で、つまり、給水管路（１１）での水の流れが停止した状態で実行される。
【００５２】
そして、上記の関係演算機能部（８１）等での演算は、給水管路（１１）にて水が通過しない状態での検知水圧（５５）に基づくものであるから、前記演算を用いる為、図５に示すように、前記停止した状態に於ける上記の検知水圧（５５）から所定値（５６）を差し引いた値を換算水圧（５７）とし（ステップ（Ｓ１１） ）、この換算水圧（５７）を前記通過時の検知水圧（５５）とみなしている。尚、前記の所定値（５６）は、実験的に求められている。
【００５３】
そして、上記の関係演算機能部（８１）で演算された回動角度（４４）と流量（７５）との関係に基づいて、前記の換算水圧（５７）での設定流量（７４）に対応する回動角度（４４）が演算される（ステップ（Ｓ１２） ）。この演算は、上記の制御回路（８） に備えられた角度演算機能部（８２）（図示せず）によって実行される。尚、前記の設定流量（７４）は、この給湯装置（１） での出湯温度や出湯流量等のファクターに基づいて演算等により設定されている。この為、上記の制御回路（８） には、前記設定を実行する設定機能部（８３）が備えられている。
【００５４】
前記の角度演算機能部（８２）での演算が実行された後、前記演算された回動角度（４４）となるようにモーター（４０）の回動角度（４４）が調節される（ステップ（Ｓ１３） ）。これによって、上記の開度（３００） が調節されたものとなる。
この調節後、上記のように、上記の水弁（１８）が開状態となって、給水管路（１１）での水の通過が開始される。
【００５５】
このものでは、上記したように、前記の水弁（１８）により給水管路（１１）での水の通過が開始された時点で、既に、開度（３００） が角度演算機能部（８２）にて演算された回動角度（４４）に対応する開度に調節されている。これによって、前記開始直後の水量調節のタイムラグが生じない。
従って、従来のような前記開始後に初めて最大開度から絞り込まれるように開度調節されるものに比べて、前記開始時の水量調節の応答性が向上している。
【００５６】
加えて、前記調節された開度（３００） は、上記の角度演算機能部（８２）での演算によって設定流量（７４）に対応する開度となっているから、前記通過開始直後の開度調節が不要となっている。従って、前記開始時の水量調節の応答性が更に向上している。
特に、前記した応答性の向上によって、従来のような前記開始直後に給水管路（１１）での水の流量が過大となる不都合、が防止されている。従って、熱交換器（１ａ）への給水量がガスバーナ（１ｂ）での燃焼量に比べて過大とならず、熱交換器（１ａ）から出る湯の温度が設定温度に達するまでの立上り時間が短くなっている。
【００５７】
又、前記応答性の向上によって、この給湯装置（１） が運転停止直後に再び運転開始した場合の前記立上り時間にて給湯装置（１） から冷水が出る、所謂「冷水サンドイッチ現象」が、抑えられている。
尚、この給湯装置（１） は、運転スイッチ（１９）が「オフ」の状態では、弁体（３） が弁口（２４）を閉塞している。そして、上記の第１水量制御ルーチンでは、前記閉塞した状態から開度調節される。このとき、水圧センサー（５） が弁口（２４）よりも上流側に配置されているから、前記閉塞された状態に於ける水圧検知、及び、検知水圧（５５）に基づく演算等が正確となっている。
【００５８】
＊第２水量制御ルーチン＊
上記の第２水量制御ルーチンは、上記したように、給水管路（１１）にて水が流れている状態で実行される。
この第２水量制御ルーチンでは、図６に示すように、上記の関係演算機能部（８１）にて演算された任意の検知水圧（５５）に対応する流量（７５）と回動角度（４４）との関係に基づいて、検知水圧（５５）及び検知角度（６４）から演算される流量（演算流量（７６））が算出される（ステップ（Ｓ２１） ）。この演算流量（７６）は、現実の流量（７５）に略一致している。尚、上記の制御回路（８） には、前記算出の為の流量算出機能部（８４）が備えられている。
【００５９】
そして、前記の演算流量（７６）と設定流量（７４）とが一致している場合には、この第２水量制御ルーチンが終了し、逆に、給水管路（１１）での圧力変動等によって、演算流量（７６）と設定流量（７４）とが一致しなくなった場合には、次のステップ（Ｓ２３） が実行される（ステップ（Ｓ２２） ）。
ステップ（Ｓ２３） では、演算流量（７６）が設定流量（７４）に比較して大きいか否かが判定される（ステップ（Ｓ２３） ）。
【００６０】
演算流量（７６）が設定流量（７４）よりも大きい場合には、上記のモーター（４０）の動作によって水量調節弁（１００） を絞る（ステップ（Ｓ２４） ）。これによって、上記の流量（７５）が小さくなる。そして、上記したステップ（Ｓ２１） と同様の演算によって演算流量（７６）を算出する（ステップ（Ｓ２５） ）。これらステップ（Ｓ２４）（Ｓ２５）は、前記算出された演算流量（７６）が設定流量（７４）に達するまで繰り返し実行され、演算流量（７６）が設定流量（７４）に達すると、この第２水量制御ルーチンが終了する（ステップ（Ｓ２６） ）。
【００６１】
演算流量（７６）が設定流量（７４）よりも小さい場合には、水量調節弁（１００） を開く（ステップ（Ｓ２８） ）。これによって、流量（７５）が大きくなる。そして、上記したステップ（Ｓ２１） と同様の演算によって演算流量（７６）を算出する（ステップ（Ｓ２９） ）。これらステップ（Ｓ２８）（Ｓ２９）は、前記算出された演算流量（７６）が設定流量（７４）に達するまで繰り返し実行され、演算流量（７６）が設定流量（７４）に達すると、この第２水量制御ルーチンが終了する（ステップ（Ｓ３０） ）。
【００６２】
このものでは、上記したように、給水管路（１１）を通過する水の流量（７５）は、上記の検知水圧（５５）と上記の検知角度（６４）とに基づく演算によって演算流量（７６）として算出される。このとき、検知水圧（５５）は、水量調節弁（１００） のケーシング（２） 内で生じる乱流等の影響を受けにくいから、既述した従来のもののように、羽根車（７ａ）を介して検知された検知流量（７１）に基づいて流量制御するものに比べて、前記の流量（７５）の検知に要する時間が大幅に短縮される。従って、流量（７５）を設定流量（７４）に調節する等の流量制御の応答性が従来のものに比べて向上している。
【００６３】
又、上記した圧力変動等の他にも、設定流量（７４）が変更された場合でも、この第２水量制御ルーチンによって、上記と同様にして、流量制御される。又、この場合でも前記と同様の応答性向上の効果を奏する。
特に、この給湯装置（１） では、流量（７５）に基づく燃焼等の制御動作の応答性も向上している。
【００６４】
尚、以上の水量制御では、水圧センサー（５） 及び流量センサー（７） が常時通電された状態としているが、これを、検知の必要のあるときだけ通電するようにしてもよい。
このものでは、上記の給水管路（１１）が既述特許請求の範囲に記載の「管路」に相当し、上記の水量調節弁（１００） 、制御回路（８） 及び水弁（１８）が既述特許請求の範囲に記載の「流量調節装置」に相当する。又、上記の水弁（１８）が既述特許請求の範囲に記載の「管路開閉手段」に相当し、上記の運転スイッチ（１９）が既述特許請求の範囲に記載の「指示手段」に相当する。
【００６５】
上記の設定機能部（８３）が既述特許請求の範囲に記載の「設定手段」に相当する。又、上記の水圧センサー（５） が既述特許請求の範囲に記載の「圧力センサー」、「圧力検知手段」に相当し、上記の弁口（２４）、弁体（３） 及び駆動装置（４） が既述特許請求の範囲に記載の「調節手段」に相当し、上記のポテンションメーター（６） が既述特許請求の範囲に記載の「開度検知手段」に相当する。
【００６６】
上記の記憶機能部（８０）が既述特許請求の範囲に記載の「記憶手段」に相当し、上記の関係演算機能部（８１）が既述特許請求の範囲に記載の「関係演算手段」に相当し、これら記憶機能部（８０）及び関係演算機能部（８１）と上記の流量算出機能部（８４）とが既述特許請求の範囲に記載の「演算手段」に相当する。
上記の角度演算機能部（８２）が既述特許請求の範囲に記載の「開度演算手段」、「通過開度演算手段」に相当し、上記の角度演算機能部（８２）及び上記のステップ（Ｓ２）（Ｓ３）（Ｓ６）（Ｓ７）が既述特許請求の範囲に記載の「制御手段」に相当する。更に、上記のステップ（Ｓ２）（Ｓ３）が既述特許請求の範囲に記載の「開閉制御手段」に相当する。
［他の実施の形態］
▲１▼．図８は、他の実施の形態に於ける回動角度（４４）と流量（７５）との関係を示すグラフである。
【００６７】
上記の水量制御では、給水管路（１１）に水が通過している状態での検知水圧（５５）に基づいて、設定流量（７４）に対応する回動角度（４４）を演算して、開度調節している。これを、図８に示すように、給水管路（１１）にて水が停止している状態での検知水圧（５５）に対応する回動角度（４４）と水が通過開始したときの流量（７５）との関係を予め定めておいて、前記停止した状態での検知水圧（５５）と設定流量（７４）とに基づいて回動角度（４４）を演算するものでもよい。
【００６８】
この場合、前記演算された回動角度（４４）で前記通過開始したときの流量（７５）は、設定流量（７４）に一致するものでも、一致しないものでもよい。一致しないものであっても、前記通過開始された時点で、既に、開度調節されているから、前記開始後に初めて開度調節されるものに比べて、前記開始直後の水量調節のタイムラグが少なくなる。これによって、前記開始時の水量調節の応答性が向上している。
【００６９】
▲２▼．既述の「流体」は、上記の水に限定されない。例えば、油等の液体やガス等の気体でもよい。
▲３▼．既述の「管路」は、流体が通過する管路であるかぎり、上記の給水管路（１１）に限定されない。例えば、上記のガス供給管路（１５）としてもよい。
▲４▼．既述の「開度検知手段」は、上記のポテンションメーター（６） に限定されない。例えば、制御回路（８） に於けるモーター（４０）に対する回動角度（４４）の指示信号を読み取って回動角度（４４）を検知する構成としてもよい。又、弁体（３） と弁口（２４）との間の間隔（開度（３００） ）を直接的に検知するものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態に於ける給湯装置（１） の説明図
【図２】図１の給湯装置（１） に内蔵される水量調節弁（１００） の断面図
【図３】図２の水量調節弁（１００） の部分拡大図
【図４】図１の制御回路（８） のマイクロコンピューター（８ａ）に格納された制御プログラムのフローチャート
【図５】図４の制御プログラムの第１水量制御ルーチンのフローチャート
【図６】図４の制御プログラムの第２水量制御ルーチンのフローチャート
【図７】図２の水量調節弁（１００） での回動角度（４４）と流量（７５）との関係を示すグラフ
【図８】他の実施の形態での回動角度（４４）と流量（７５）との関係を示すグラフ
【図９】従来の水量調節装置（９） の説明図
【符号の説明】
（１１）・・・給水管路
（１００） ・・・水量調節弁
（８） ・・・制御回路
（１８）・・・水弁
（５） ・・・水圧センサー
（２４）・・・弁口
（３） ・・・弁体
（４） ・・・駆動装置
（６） ・・・ポテンションメーター
（８） ・・・制御回路
Claims (8)
- 流体が通過する管路での前記流体の流量を調節する流量調節装置であって、
前記通過させるべき流量を設定する設定手段と、
前記管路内の所定箇所での前記流体の圧力を検知する圧力検知手段と、
前記管路の一部に設けられ且つ前記管路に於ける前記流体の通過開度を調節できる調節手段と、
前記通過開度を検知する開度検知手段と、
前記圧力検知手段の検知圧力及び前記開度検知手段の検知開度に基づいて前記管路を通過する流体の流量を演算する演算手段と、
前記演算された流量が前記設定手段での設定流量となるように、前記調節手段による前記通過開度の調節と前記演算手段による演算とを繰り返すように制御する制御手段と、を具備し、
前記演算手段は、前記検知圧力の基準圧力に対応する前記通過開度と前記流量との関係を記憶する記憶手段と、前記記憶された関係に基づいて任意の前記検知圧力に対応する前記流量と前記通過開度との関係を演算する関係演算手段と、を含み、
前記制御手段は、前記演算された関係に基づいて前記任意の検知圧力での前記設定流量に対応する前記通過開度を演算する開度演算手段を含み、
前記関係演算手段は、次の数式、
Ｑ2 ／Ｑ1 ＝Ｋ（Ｐ2 ／Ｐ1 ）1/2
Ｐ1 ：前記基準圧力
Ｐ2 ：前記任意の検知圧力
Ｑ1 ：前記基準圧力に於ける前記流量
Ｑ2 ：前記任意の検知圧力に於ける前記流量
Ｋ：定数
を含む流量調節装置。 - 流体が通過する管路での前記流体の流量を調節する流量調節装置であって、
前記通過させるべき流量を設定する設定手段と、
前記管路内の所定箇所での前記流体の圧力を検知する圧力検知手段と、
前記管路の一部に設けられ且つ前記管路に於ける前記流体の通過開度を調節できる調節手段と、
前記通過開度を検知する開度検知手段と、
前記圧力検知手段の検知圧力及び前記開度検知手段の検知開度に基づいて前記管路を通過する流体の流量を演算する演算手段と、
前記演算された流量が前記設定手段での設定流量となるように、前記調節手段による前記通過開度の調節と前記演算手段による演算とを繰り返すように制御する制御手段と、を具備し、
前記管路の一部を構成するケーシングを更に具備し、
前記調節手段は、前記ケーシング内に形成された弁口と、前記弁口に対応するように前記ケーシングに収容された弁体と、を含み、
前記圧力検知手段は、前記ケーシングの構成壁に装着され且つ前記流体に対して受圧部が接する圧力センサーを含む流量調節装置。 - 前記弁体は、前記弁口を水密状態に閉塞でき、前記圧力センサーは、前記弁口より上流側に配置される請求項２に記載の流量調節装置。
- 前記管路の一部に設けられ且つ前記管路にて前記流体を通過又は停止させる管路開閉手段と、前記停止した状態での前記検知圧力を前記通過時の前記検知圧力に換算する換算手段と、前記管路での前記流体の通過開始を指示する指示手段と、を更に具備し、
前記制御手段は、前記指示手段での指示に応答して前記換算された検知圧力を前記任意の検知圧力として前記通過開度を演算し、前記演算された通過開度となるように前記調節手段での前記通過開度を調節した後、前記通過開始されるように前記管路開閉手段を制御する機能を更に含む請求項１に記載の流量調節装置。 - 前記制御手段は、前記演算手段により演算された流量と前記設定流量とを比較し、前記演算された流量が前記設定流量よりも大きい場合には、前記通過開度が小さくなるように前記調節手段を制御し、前記演算された流量が前記設定流量よりも小さい場合には、前記通過開度が大きくなるように前記調節手段を制御する請求項１又は２に記載の流量調節装置。
- 前記演算手段は、前記検知圧力の基準圧力に対応する前記通過開度と前記流量との関係を記憶する記憶手段と、前記記憶された関係に基づいて任意の前記検知圧力に対応する前記流量と前記通過開度との関係を演算する関係演算手段と、を含み、
前記制御手段は、前記演算された関係に基づいて前記任意の検知圧力での前記設定流量に対応する前記通過開度を演算する開度演算手段を含む請求項２に記載の流量調節装置。 - 前記演算手段は、前記検知圧力の基準圧力に対応する前記通過開度と前記流量との関係を記憶する記憶手段と、前記記憶された関係に基づいて任意の前記検知圧力に対応する前記流量と前記通過開度との関係を演算する関係演算手段と、を含み、
前記制御手段は、前記演算された関係に基づいて前記任意の検知圧力での前記設定流量に対応する前記通過開度を演算する開度演算手段を含み、
前記関係演算手段は、次の数式、
Ｑ2 ／Ｑ1 ＝Ｋ（Ｐ2 ／Ｐ1 ）1/2
Ｐ1 ：前記基準圧力
Ｐ2 ：前記任意の検知圧力
Ｑ1 ：前記基準圧力に於ける前記流量
Ｑ2 ：前記任意の検知圧力に於ける前記流量
Ｋ：定数
を含む請求項２に記載の流量調節装置。 - 前記演算手段は、前記検知圧力の基準圧力に対応する前記通過開度と前記流量との関係を記憶する記憶手段と、前記記憶された関係に基づいて任意の前記検知圧力に対応する前記流量と前記通過開度との関係を演算する関係演算手段と、を含み、
前記制御手段は、前記演算された関係に基づいて前記任意の検知圧力での前記設定流量に対応する前記通過開度を演算する開度演算手段を含み、
前記管路の一部に設けられ且つ前記管路にて前記流体を通過又は停止させる管路開閉手段と、前記停止した状態での前記検知圧力を前記通過時の前記検知圧力に換算する換算手段と、前記管路での前記流体の通過開始を指示する指示手段と、を更に具備し、
前記制御手段は、前記指示手段での指示に応答して前記換算された検知圧力を前記任意の検知圧力として前記通過開度を演算し、前記演算された通過開度となるように前記調節手段での前記通過開度を調節した後、前記通過開始されるように前記管路開閉手段を制御する機能を更に含む請求項２に記載の流量調節装置。
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