JPH04248082A - 給湯装置の給湯温度制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、温水と冷水の混合比
率を変えることによって給湯温度を変えるようにした給
湯装置の給湯温度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の給湯装置の給湯温度制御装置と
しては、従来は温度変化によく追随するワックスの様態
変化を利用して混合弁の状態を制御する、いわゆるワッ
クス式混合弁が一般に用いられていて、その温度設定機
構を電動モータによって駆動している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
ワックス式の混合弁は、温度設定機構部を駆動するため
に、電動モータとその運動を減速して伝達する減速歯車
機構などをワックス式混合弁に加えて必要とするため、
装置が非常にコスト高となる欠点がある。

【０００４】またワックス式混合弁を用いず、単なる三
方向弁をモータ駆動するようにすれば、ワックス式に比
べて装置コストを下げることができるが、動作速度が遅
くて弁制御が難しいという欠点がある。

【０００５】本発明は、そのような従来の欠点を解消し
、動作速度が速くて、しかも装置コストの低い給湯装置
の給湯温度制御装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の給湯装置の給湯温度制御装置は、温水が流
入する温水流入口と冷水が流入する冷水流入口と上記両
流入口から流入した温水と冷水とが流出する流出口とが
形成された弁室内に、表裏両面の一方の面は上記温水流
入口から流入する温水の水圧を受け、他方の面は上記冷
水流入口から流入する冷水の水圧を受ける弁体を配置し
、ソレノイドによって上記弁体を駆動することによって
上記流出口から流出する温水と冷水との混合比を制御す
るようにしたことを特徴とする。

【０００７】なお、上記弁体を上記ソレノイドの駆動力
に抗して付勢する付勢手段が設けられており、上記弁体
は、その表裏両面に受ける水圧間の差圧と上記ソレノイ
ドによる駆動力と上記付勢手段による付勢力とが釣り合
う位置に誘導されるようにしてもよい。

【０００８】また、上記温水流入口に連通する温水管路
は上記冷水流入口に連通する冷水管路から分岐されたも
のであって、上記温水管路の途中には熱交換器が接続さ
れており、上記分岐部と上記温水流入口との間の温水管
路の管路抵抗と上記分岐部と上記冷水流入口との間の冷
水管路の管路抵抗の比を所定の比率にするための絞り部
が上記分岐部と上記冷水流入口との間に設けられていて
もよく、上記絞り部が、上記冷水流入口付近に設けられ
ていてもよい。

【０００９】さらに、上記弁体に生じるハンチングを吸
収するためのダンパが設けられていてもよい。

【００１０】

【作用】温水流入口から流入する温水の水圧と冷水流入
口から流入する冷水の水圧とが、弁体を挟んでその表裏
両側から弁体にかかり、基本的には両水圧が釣り合う状
態で弁体は静止する。そこで、弁体をソレノイドによっ
て駆動することによって、上記両水圧の差圧とソレノイ
ドから弁体に加わる駆動力との釣り合う位置に弁体が誘
導されて温水と冷水の混合比が制御され、流出口から温
水と冷水の混合水が送り出される。

【００１１】

【実施例】図面を参照して実施例を説明する。

【００１２】図２は給湯装置１の全体的構成を略示して
おり、２は、冷水源に接続された冷水管路であり、その
出口側は混合弁１０に接続されていて、その途中には総
流量Ｇを検出するための流量センサ３が接続されている
。

【００１３】流量センサ３より下流側において、温水管
路４が、冷水管路２から分岐して設けられている。９は
その分岐部である。

【００１４】温水管路４の出口側は混合弁１０に接続さ
れ、その途中にガスバーナ、電気ヒータ又は石油バーナ
などを熱源とする熱交換器５が設けられていて、温水管
路４内を通過する水がそこで温められて温水になる。

【００１５】混合弁１０の出口側は、給湯管路６を経由
して外部のコック７に接続されていて、混合弁１０内で
混合された温水と冷水との混合水をコック７から出すこ
とができる。

【００１６】５０は、中央演算装置（ＣＰＵ）などを内
蔵した制御部であり、流量センサ３からの総流量Ｇ検出
信号の他に、分岐部９より上流側において冷水管路２内
の水圧Ｐを検出する水圧センサ５１、冷水管路２内の水
温Ｔｃを検出する水温センサ５２、冷水管路２の出口部
の水圧Ｐｃを検出する水圧センサ５３、温水管路４内の
水温Ｔｈを検出する水温センサ５４、温水管路４の出口
部の水圧Ｐｈを検出する水圧センサ５５、及び給湯管路
６内の水温（給湯温度）Ｔを検出する水温センサ５６の
各センサから出力される検出信号が入力される。

【００１７】また、制御部５０には、コック７から出る
混合水の水温を希望する温度Ｔ０に設定するための設定
部６０から、設定信号が入力され、混合弁１０の電磁コ
イル２１を駆動するための駆動回路に対して、制御部５
０から制御信号が出力される。

【００１８】図１は混合弁１０を示している。冷水管路
２の出口が接続された冷水流入口１２と、温水管路４の
出口が接続された温水流入口１４とは、弁室１１の両側
にあい対向して開口して形成されている。この冷水流入
口１２と温水流入口１４は、断面積Ａが等しく形成され
ている。

【００１９】弁室１１内には、円盤状の弁体１３が、そ
の表側の面は温水流入口１４から流入する温水の水圧Ｐ
ｈを受け、裏側の面は、冷水流入口１２から流入する冷
水の水圧Ｐｃを受けるように配置されている。

【００２０】１５は、給湯管路６の入口が接続された流
出口であり、両流入口１２，１４に対してＴ字状に直角
に弁室１１に接続されていて、両流入口１２，１４から
弁室１１内に流入した冷水と温水とが、流出口１５から
給湯管路６内に流出して混合される。

【００２１】１６は、冷水管路２の出口部分において管
路の内径を小さく絞る絞り部であり、熱交換器５におけ
る温水管路４の管路抵抗に匹敵する管路抵抗を冷水管路
２に与えて、分岐部９から冷水流入口１２までの冷水管
路２の管路抵抗が、分岐部９から温水流入口１４までの
温水管路４の管路抵抗と等しくなるようにしている。

【００２２】弁体１３はソレノイド２０に直結されてい
て、弁面と垂直方向に移動することができるように配置
されている。

【００２３】ソレノイド２０の可動鉄芯２２は、円筒状
の電磁コイル２１内に軸方向に移動自在に配置されてお
り、電磁コイル２１に流される電流の強さに応じた強さ
で軸方向に駆動される。

【００２４】可動鉄芯２２と弁体１３の裏側の面とは、
ロッド２４によって直結されている。したがって、弁体
１３はソレノイド２０の駆動力によって裏側から押され
ている。

【００２５】また逆に、弁体１３は、圧縮コイルバネ１
６によって表側から押されている。１７は、圧縮コイル
バネ１６の座を受けるばね受けであり、コイルバネ１６
が弁体１３に与える付勢力を変えられるように、温水管
路４の出口部に螺合して設けられている。

【００２６】したがって弁体１３は、表側からは温水流
入口１４から流入する温水の水圧Ｐｈとコイルバネ１６
の付勢力ｆとを受け、裏側からは、冷水流入口１２から
流入する冷水の水圧Ｐｃとソレノイド２０による駆動力
Ｆとを受け、これらが釣り合う位置に誘導されてその位
置で静止する。

【００２７】本実施例の場合、温水の水圧Ｐｈと冷水の
水圧Ｐｃとはほぼ等しいので、ソレノイド２０による駆
動力Ｆとコイルバネ１６の付勢力ｆとに差がなければ、
弁体１３は弁室１１のほぼ中央に位置して、冷水と温水
との混合比は１対１となり、ソレノイド２０の駆動力、
即ち電磁力を変えれば、弁体１３が移動して混合比が変
わり、給湯管路６を通ってコック７から出る水の温度Ｔ
を変えることができる。

【００２８】この場合、コイルバネ１６の付勢力ｆは非
常に弱くしておくことができるので、ソレノイド２０の
駆動力Ｆが小さくても、弁体１３を自由に駆動して、混
合比の制御、即ち給湯温度Ｔの制御をすることができる
。

【００２９】可動鉄芯２２は、突端側が閉じられたシリ
ンダ２５によって囲まれており、可動鉄芯２２の外径と
シリンダ２５の内径との間には小さな隙間が形成されて
いる。そして、シリンダ２５内は冷水流入口１２側から
弁室１１に連通し、シリンダ２５の口元はＯリング２６
によってシールされている。

【００３０】したがって、シリンダ２４内で可動鉄芯２
２が動く際には、可動鉄芯２２の外周面とシリンダ２５
の内周面の間を通って可動鉄芯２２の後側に水が出入り
し、これによって、可動鉄芯２２の軸方向の振動を吸収
するダンパが構成されている。そして、可動鉄芯２２に
は弁体１３が直結されているので、このダンパによって
弁体１３のハンチングが吸収される。

【００３１】図３は、上記制御部５０において行われる
制御処理を行うための処理フロー図である。Ｓはステッ
プを示す。

【００３２】ここでは、まず設定部６０における設定温
度Ｔ０を入力し（Ｓ１）、次いで混合弁１０に流入する
温水及び冷水の水温Ｔｈ，Ｔｃと総流量Ｇとを入力する
（Ｓ２）。そして、混合弁１０から流出する混合水の温
度Ｔが設定温度Ｔ０になるように温水と冷水の混合比を
与えるソレノイド２０の駆動力Ｆを算出し、その駆動力
を生じるコイル電流が電磁コイル２１に流されるように
、電磁コイル２１の駆動回路に制御信号を出力する（Ｓ
３）。

【００３３】なお、ソレノイド２０の駆動力Ｆは

【００
３４】

【数１】

【００３５】で与えられる。

【００３６】ただし、Ａ及びｆは、前述のとおり、流入
口面積及びコイルバネの付勢力であり、Ｋは、次式で与
えられる流量抵抗係数である。

【００３７】Ｋ＝（Ｐ−Ｐｈ）／Ｇｈ＝（Ｐ−Ｐｃ）／
Ｇｃただし、Ｇｈ及びＧｃは温水流入口１４及び冷水流
入口１２を流れる温水と冷水の流量である。

【００３８】次いで、現実の給湯温度Ｔと設定温度Ｔ０
とを入力し（Ｓ４，Ｓ５）、その差（Ｔ０−Ｔ）をａと
する（Ｓ６）。

【００３９】そして、ａ＝０ならば最初の設定温度Ｔ０
入力からくり返し（Ｓ７）、ａ＝０でなければ、Ｔ０＝
Ｔ０＋ａとして（Ｓ８）、Ｓ２の検出値入力からくり返
してＳ３による温度変化速度を速め、給湯温度Ｔが早く
設定温度Ｔ０になるようにする。

【００４０】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、温水流入口１４の断面積と冷水流
入口１２の断面積を所定の適当な比を有するように相違
させ、あるいは、分岐部９と冷水流入口１２との間の冷
水管路２の管路抵抗が温水管路４の管路抵抗に対して所
定の適当な比を有するように相違させてもよく、この場
合には、前述の制御式［数１］をそれに合わせて適当な
ものに変えればよい。

【００４１】

【発明の効果】本発明の給湯装置の給湯温度制御装置に
よれば、混合される温水の圧力と冷水の圧力とが弁体の
両側から分かれて弁体にかかるので、駆動力の弱いソレ
ノイドによって弁体を駆動して温水と冷水の混合比を自
由に制御することができ、その結果、動作速度の速い給
湯装置の給湯温度制御装置を低コストで製造することが
できる優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の混合弁の断面図である。

【図２】実施例の給湯装置の全体構成略示図である。

【図３】実施例の制御処理フロー図である。

【符号の説明】

１０　　混合弁 １１　　弁室 １２　　冷水流入口 １３　　弁体 １４　　温水流入口 １５　　流出口 ２０　　ソレノイド

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】温水が流入する温水流入口と冷水が流入す
   る冷水流入口と上記両流入口から流入した温水と冷水と
   が流出する流出口とが形成された弁室内に、表裏両面の
   一方の面は上記温水流入口から流入する温水の水圧を受
   け、他方の面は上記冷水流入口から流入する冷水の水圧
   を受ける弁体を配置し、ソレノイドによって上記弁体を
   駆動することによって上記流出口から流出する温水と冷
   水との混合比を制御するようにしたことを特徴とする給
   湯装置の給湯温度制御装置。
2. 【請求項２】上記弁体を上記ソレノイドの駆動力に抗し
   て付勢する付勢手段が設けられており、上記弁体は、そ
   の表裏両面に受ける水圧間の差圧と上記ソレノイドによ
   る駆動力と上記付勢手段による付勢力とが釣り合う位置
   に誘導される請求項１記載の給湯装置の給湯温度制御装
   置。
3. 【請求項３】上記温水流入口に連通する温水管路は上記
   冷水流入口に連通する冷水管路から分岐されたものであ
   って、上記温水管路の途中には熱交換器が接続されてお
   り、上記分岐部と上記温水流入口との間の温水管路の管
   路抵抗と上記分岐部と上記冷水流入口との間の冷水管路
   の管路抵抗の比を所定の比率にするための絞り部が、上
   記分岐部と上記冷水流入口との間に設けられている請求
   項１又は２記載の給湯装置の給湯温度制御装置。
4. 【請求項４】上記絞り部が、上記冷水流入口付近に設け
   られている請求項３記載の給湯装置の給湯温度制御装置
   。
5. 【請求項５】上記弁体に生じるハンチングを吸収するた
   めのダンパが設けられている請求項１，２，３又は４記
   載の給湯装置の給湯温度制御装置。