JPH01112092A - 湯水混合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、混合弁を用いて湯水の混合比制御を行う湯水
混合装置に関するものである。

従来の技術 従来この種の湯水混合装置には、第５図及び第６図に示
すようなものがあった。

第５図は湯水混合装置を示すもので、壜入口１、水入口
２及び混合湯出口３を有する弁框体４の内部には、湯側
弁体５及び水側弁体６が設けられており、湯と水の量を
反比例的に制御して混合比を２周節している。

この湯側弁体５及び水側弁体６は、軸７に固定して設け
られており、この軸７は、外部のねじ機構８及び歯車９
を介して直流型のモータ１０により駆動される。

混合湯の温度は、温度検出器１１で検出され、温度設定
器１２との温度偏差を制御装置１３で求め、モータ１０
が温度偏差に応じ正逆転し、温度設定器１２で設定した
混合湯温か得られるように制御が行われていた。

第６図はこの従来例の制御方法の概念を示すものである
。温度偏差がプラス、マイナス側とも大きい領域（Ａ）
においては、モータ回転数は温度偏差に無関係に一定と
なっている。温度偏差が中位の領域（Ｂ）においては、
温度偏差に比例して駆動が行われる。また温度偏差が小
さい、すなわち目標温度に近い領域（Ｃ）においては、
モータ１０の回転は停止される。この制御方法の考え方
は、温度検出器１１で検出する温度が、温度設定器１２
で設定した目標温度に近づくに従って、モータ１０の回
転数を下げ、ゆっくり駆動することにより、目標値前後
で温度がふらつくいわゆるハンティングを防止している
。領域（Ａ）は、所定の駆動力を得るために回転数に上
限を設けるものであり、また領域（Ｃ）は目標値近傍の
゛所定範囲においては、外乱による温度変動を許容し、
制御動作が鋭敏になりすぎてモータ１０が連続的に修正
動作を行うことを防止するためである。この第２図の温
度偏差とモータ回転数の関係は、理想的な状態を示すも
のであり、実際の場合は湯圧と水圧の圧力差や弁位置に
より必要駆動力が違うため、条件により差違を生ずるも
のである。

発明が解決しようとする課題 上述のごとき従来の湯水混合装置によれば次のような課
題を有していた。

（１）　　湯水混合装置の弁框体４へは、湯入口１と水
入口２より湯と水が導入され、かつ混合湯が混合湯出口
３から供給されるため、特に湯の流路に臨む湯側弁体５
や軸７、また混合湯の流路に臨む部品が耐熱性を要求さ
れ、材料選定が限定されたり、高温であるが故にスケー
ルが析出し易く動作不良の原因となることが多かった。

（２）混合湯の供給を停止するために例えば混合湯出口
３の先が閉塞されると、伝熱により水側弁体６や弁框体
４の湯温が上昇し、図示されていないが当然有すべき軸
７のシール部やモータ１０周辺の雰囲気温度が上昇し、
耐久性を劣化させていた。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、
信顛性、耐久性に優れた電気的に制御される混合弁を備
えた湯水混合装置を提供することを目的としている。

課題を解決するた−めの手段 上記の課題を解決するために本発明の湯水混合装置は、
加熱手段と、熱交換器と、この熱交換器の入口側の湯側
流路と、出口側の湯側流路と、熱交換器をバイパスする
水側流路と、入口側湯側流路と水側流路の分岐点に設け
られ、熱交換器の湯側流路接続点よりも下部に設けた電
気的に制御される混合弁と、出口側の湯側流路と水側流
路の合流点以降に設けた温度検出器と、温度設定器と、
この温度設定器と温度検出器の信号を比較して混合弁を
制御する制御装置とを備えて構成するものである。

作用 本発明は上記した構成によって、混合弁は熱交換器の上
流側に臨ませ、かつ熱交換器よりも下部に設置すること
により、給湯の使用中は勿論、停止時においても混合弁
に熱が加わることを防ぎ、スケール付着や熱による各部
の劣化を防止して、信頼性と耐久性を向上させるもので
ある。

実施例 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図において、２１は電気的に制御される混合弁であ
り水道２２から導入された水を、加熱手段であるバーナ
２３と、熱交換器２４から構成される熱源機２５側の湯
側流路２６と、熱交換器２４をバイパスする水側流路２
７に振り分けている。すなわち、混合弁２１は熱交換器
２４への入口側の湯側流路２６と水側流路２７の分岐点
に設けられており、かつ、熱交換器２４の入口側湯側流
路２６の接続点と出口側湯側流路２６の接続点よりも下
部に設けられている。

混合弁２１をこのように設けている意義は、熱交換器２
４の上流側の分岐点に混合弁２１を設けることにより、
いわば合流点に設けていた従来の方式と比べ、常に水が
通過し湯が通ることがないため、スケール付着や材料の
劣化がない点と、熱交換器２４より下部に混合弁２１を
設けることにより、給湯の停止時に入口側の湯側流路２
６や水側流路２７内の温度が上昇しても、温度の高い湯
は比重が軽いことによって上部に上昇する性質を利用し
て、混合弁部２１の温度上昇を防いでいる点にある。熱
交換器２４を経て加熱された湯は、水側流路２７からの
水と合流され混合が行われる。

混合した湯は混合渦流路２８を経て端末の蛇口２９に送
られ、給湯が行われる。混合湯は混合湯流路２８に設け
た温度を検出する検出器であるサーミスタ３０により温
度が検出される。サーミスタ３０の信号は、蛇口２９の
近傍に設けた混合湯温を設定する設定器である温度設定
器３１で設定された信号と共に、制御装置３２に取り込
まれる。

制御装置３２は、サーミスタ３０と温度設定器３１の信
号を比較して混合弁２１を制御する。ここで混合弁２１
は、第４図に示すように構成されている。混合弁２１は
弁部３３と駆動部３４より構成される。弁部３３の内部
には、水道２２からの水を、湯側流路２６と水側流路ｚ
７に振り分ける、湯側弁体３４と水側弁体３５が設けら
れている。

この湯側弁体３４と水側弁体３５は、軸３６により図に
おいて左右に並行移動し、湯側と水側への流量の比率を
反比例的に変えている。軸３６は、外部の駆動部３４の
構成要素であるねじ機構３７とギヤボックス３８を介し
てステップモータ３９により駆動される。４０はマイク
ロスイッチであり、湯側弁体３４と水側弁体３５の位置
検出を行っている。なお、湯側弁体３４と水側弁体３５
は図から明らかなように弁座の上流側に位置しているが
、これは軸３６が折れたような場合に流れを止め危険を
防止するためである。

この湯水混合弁装置は、第３図のブロック線図に示すよ
うに制御される。サーミスタ３０で検出した混合湯温と
、温度設定器３１で設定された混合湯温の差は、制御装
置３２で演算された駆動部３４へ時間当りの駆動パルス
数として信号伝達される。

駆動部３４では、ステップモータ３９が駆動され、結果
的に弁部３３を駆動制御し、混合湯温を設定値に到達す
る迄連続的に駆動を行う。

温度偏差と駆動パルス数（結果的にモータ回転数）の関
係は、第４図に示すような関係になっている。

温度偏差と駆動パルス数の関係は、ゼロ点を中心として
点対称となっているため、温度偏差の絶対値の大きい範
囲から小さい範囲に順に説明する。

制御は、温度偏差にかかわらず混合弁２１の操作量であ
る駆動パルス数を一定とした第■の領域と、温度偏差と
駆動パルス数が比例する第■の領域と、温度偏差と駆動
パルス数の比例定数を第■の領域とは段階的に異ならせ
たｙｔｍの領域と、温度偏差にかかわらず駆動パルス数
をゼロとした第■の領域をもって構成している。また、
温度偏差の小さい範囲から大きい範囲に向っては、第■
の領域を広げた第■゛の領域、また第■の領域をずらし
た第■゛の領域で示すように、温度偏差が大なる状態か
ら少なる状態に向う場合と、その反対に小なる状態から
大なる状態に向う場合とでヒステリシスを持たせている
。

次に本実施例の動作を説明する。

端末の蛇口２９を開成すると給湯が開始され、温度設定
器３１で設定された温度と、サーミスタ３０で検出され
る温度が制御装置３２で比較され、その偏差を解消する
ように混合弁２１が制御される。混合弁２１では、スラ
ンプモータ３９によりギヤボックス３８を介して軸３６
が駆動され、湯側弁体３４と水側弁体３５により、湯側
と水側の分流比が調節される。分流比の調節により湯側
流路２６と水側流路２７の合流した混合湯温か制御され
、サーミスタ３０で混合湯温か検出され、温度偏差が解
消されるまで制御装置３２により混合弁２１が調節され
る。

給湯中は、混合弁２１は常に水が流れるため温度が上昇
することがなく、スケール付着や材料の劣化がない。

また、給湯の停止中においては、入口側の湯側流路２６
や水側流路２７内の水が熱交換器２４からの伝熱により
次第に上昇して行くが、混合弁２１よりも流路の接続点
位置が高いため、昇温された湯は上方に滞留し、混合弁
２１が温度上昇することがないｉ なお、第４図に示す制御特性の意義を簡単に説明してお
く。特に本発明のように熱交換器２４の上流側に混合弁
２１を設けた場合、熱交換器２４の保有水量や自身のた
わみにより、混合弁２１で比率を調節しても熱交換器２
４側の湯側流路２６のレスポンスが水側流路２７よりも
遅れる傾向があり、制御的に発振しやすくなる傾向があ
る。この対策として領域■のように、温度偏差が小さく
なった所で段階的に速度を下げることが有効である。ま
た、ヒステリシスを特性に持たせることは、次のような
点において有効である。例えば、−旦、設定変更した温
度が目標値に到達し、混合湯温か設定値を中心として第
■の領域内に収まっているものとする。ここで、湯と水
の混合が十分に行われていないような場合に、平均温度
的には設定通りの混合湯温が得られてし；ても、サーミ
スタ３０の検出湯温は変動する場合がある。このような
状態では、サーミスタ３０のある局所的温度変動が、第
■の領域を越えたからといって修正動作をかけると、か
えって平均温度的に変動を生じる結果となる。ヒステリ
シスは、これを防止するため設けているものであり、−
旦、目標値に到達した後は領域をずらし、誤動作をなく
している。

また、使用中において故障が発生し、軸３６の折損や止
め輪の離脱等が発生しても、湯側弁体３４や水側弁体３
５が弁座を閉塞する方向に動くため、結果的に流れが止
められ、危険を未然に防ぐことができる。

発明の効果 以上で述べたように本発明によれば次のような効果が得
られる。

（１）　　熱交換器の上流側に混合弁が位置しているた
め、混合弁は常に水が通過するので、弁部やモータ等の
駆動部に熱が加わることがなく材料的な劣化やスケール
付着がなく、伝熱による混合弁部の温度上昇がない。

（２）湯側弁体と水側弁体を、それぞれの弁座よりも上
流側に臨ませているため、弁の破損があっても弁体が弁
座を閉塞でき、危険を未然に防げる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御弁装置の一実施例を用いた給湯シ
ステム図、第２図は同システムに用いた混合弁の断面図
、第３図は同システムに用いた制御方法を示すブロック
線図、第４図は同システムの制御特性図、第５図は従来
の弁装置の構成を示す断面図、第６図は従来の弁装置の
制御特性図である。 ２１・・・・・・混合弁、２３・・・・・・バーナ（加
熱手段）、２４・・・・・・熱交換器、２６・・・・・
・湯側流路、２７・・・・・・水側流路、３０・・・・
・・サーミスタ（温度検出器）、３１・・・・・・温度
設定器、３２・・・・・・制御装置。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名２１−混合
弁 ２３−−バーす ３２−　　割４＃襄置 篤２図 ２乙 第４図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱手段と、熱交換器と、この熱交換器の入口側
   の湯側流路と、出口側の湯側流路と、前記熱交換器をバ
   イパスする水側流路と、前記入口側の湯側流路と前記水
   側流路の分岐点に設けられ、前記熱交換器の入口側の湯
   側流路接続点と出口側湯側流路の接続点よりも下部に設
   置された電気的に制御される混合弁と、前記出口側の湯
   側流路と前記水側流路の合流点以降に設けた温度検出器
   と、温度設定器と、この温度設定器と前記温度検出器の
   信号を比較して前記混合弁を制御する制御装置とを備え
   た湯水混合装置。
2. （２）混合弁の湯側弁体と水側弁体を、それぞれの弁座
   よりも上流側に臨ませた特許請求の範囲第１項記載の湯
   水混合装置。