JPH0480551A - 給湯器の出湯温度制御装置 - 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】 イ　産業上の利用分野 本発明は、三方弁の開度に応する湯水混合比率を座標上
の位置として記憶し、湯水の見込み制御の弁位置を演算
して、湯温の見込み制御を可能となすガス比例弁型のミ
キシング給湯器の出湯温度制御装置に関するものである
。

口　従来の技術 従来、ガス比例弁型のミキシング給湯器の出湯温度制御
装置としては、各種構成のものがあり、例えば、公知技
術として、被加熱回路とバイパス回路との合流点から分
岐点までの間に、流量比率調整弁を設けると共に、被加
熱回路の特定箇所にこの部分の温度を検知する検知手段
を設け、この検知手段からの出力によって前記流量比率
調整弁を作動させるものがあった。又、特開昭６３−１
６３７３１号公報に記載の如く、出湯温度設定値と入水
温度との差が大きい時は、バイパス制御弁の開度を大き
くして低圧力損失で大水量を得て、差が小さい時は、バ
イパス制御弁の開度を小さくして沸騰を防止するもの等
があった。

ハ　発明が解決しようとする課題 上記先行技術において、前者は、流量比率調整弁の動作
が被加熱回路の現実の加熱状態の出力によって制御され
る、所謂フィードバック制御であるから、所定の制御状
態になるまでに一定の時間を要していた。又、後者にお
いては、加熱制御器が、出湯温度設定器と入水温度検出
器との信号の差と、水量検出器の信号とによって演算さ
れた加熱負荷の値で制御され、更に出湯温度設定器と出
湯温度検出器との偏差信号で補正されて、最終的には出
湯温度設定と等しい出湯温度を得るようになっている。

しかし、その制御動作は前者と同様にフィードバック制
御となっているものである。このように、両者はいずれ
も湯温安定までに時間がかかり、熱交換器の間歇使用に
おいて、燃焼停止後の保有熱で残留水が加熱昇温して異
常高温となり、出湯時に高温湯が吐出する所謂後沸き現
象や、又、再燃焼開始後に熱交換器が所要温度に上昇安
定するまで殆ど昇温せず、冷水に近い状態で流出する所
謂前冷え現象を避けることが出来ないと言う問題があっ
た。

二　課題を解決するための手段 本発明は、上記従来技術の実情に鑑み、湯水混合弁の弁
形状によって決定される湯水混合比率のリフト座標を記
憶させ、給湯器の熱応答遅れを見越して出湯温度の安定
に必要な混合弁位置を選択し、湯温の見込み制御を可能
となすもので、その構成は、ガス比例弁型のミキシング
給湯器において、加熱路とバイパス水路との分岐点又は
合流点に配置される三方弁の開度に応する弁位置を検出
する検出手段と、前記三方弁の開度に応する湯水混合比
率を、座標上の位置として記憶する記憶手段と、出湯温
度設定器及び前記合流点の下流に設けた出湯温度検知器
からの制御信号を入力して、出湯設定温度に最も近い湯
水混合率となる三方弁の座標上の位置を選択する演算手
段と、前記演算手段により選択された座標上の位置に相
当する開度となるように、前記三方弁を制御する駆動手
段とを含むものである。そして、前記三方弁が、入水口
と前記加熱路への出水口と前記バイパス水路への出水口
とを備え、弁室内に前記両出水口への流量を制御する海
路側調整弁と、水路側調整弁と、弁棒とが配設され、前
記弁棒が、前記海路側調整弁及び前記水路側調整弁に対
応する位置に夫々水量調整弁を備え、その昇降作動によ
り前記海路側調整弁及び前記水路側調整弁の開度を夫々
制御可能となすものであり、又、前記駆動手段が前記弁
棒に連結し、その弁棒を昇降作動させる制御用電動機を
備え、前記検出手段が、前記弁棒の昇降作動の上下限位
置及びその中間位置を検出する電気的測定器を備えたも
のであるホ　作用 制御用電動機に連結した三方弁の形状と、三方弁の弁棒
の昇降作動による水量調整弁位置とによって、海路側調
整弁と水路側調整弁との開度が決定されるので、記憶手
段にその開度に応する湯水混合比率を座標上の弁位置と
して記憶させておき、使用開始前の弁位置を電気的測定
器によって検出し、更に、演算手段が出湯温度設定器と
出湯温度検知器とからの制御信号を入力して、出湯設定
温度に最も近い湯水混合率となる三方弁の座標上の位置
を選択する。そして、演算手段が選択した座標上の位置
信号を制御用電動機に出力すると、制御用電動機はその
出力信号により弁棒を昇降作動させるので、その昇降作
動により水量調整弁が開閉して、海路側調整弁及び水路
側調整弁の開度が制御され、出水口から加熱路への流量
と他の出水口からバイパス水路への流量とが制御される
。それによって、三方弁からの流量が出湯設定温度に最
も近い湯水混合率となるので、出湯温度安定化のための
見込み制御が可能となり、出湯温度な至短時間で安定さ
せることが出来る。

へ　実施例 以下、本発明に係る給湯器の出湯温度制御装置の一実施
例を添付図面に基づいて説明する。

第１図はその概略構成図で、１は熱交換器、２はその熱
交換器へ給水する給水路、３及び４は給水路から夫々分
岐する加熱路とバイパス水路である。そして、給水路２
の分岐点には、加熱路３とバイパス水路４とへの流量を
分配する三方弁としての渇水混合弁５が設けられ、又、
加熱路３とバイパス水路４との合流点の下流にはサミス
ターの出湯温度検知器６が設けられている。７はガス流
路で、加熱源としてガスバーナ８が設けられ、このガス
バーナ８の加熱熱量は、第２比例制御弁９の出力によっ
て所定熱量に設定されるが、その出力は出湯温度設定器
１３と出湯温度検知器６とからの制御信号を入力してそ
の差を補正するコントローラ１１からの制御信号によっ
て制御される。又、前記湯水混合弁５には、検出手段を
構成する高温及び低温用のリミットスイッチ１０が付設
され、湯水混合弁５の湯水混合比率で制御出来る湯温の
上下限を、マイクロプロセッサ等から成るコントローラ
１１の演算駆動回路１１ｂに入力する。そして、コント
ローラ１１の記憶回路１１ａは、予め前記湯水混合弁５
の開度に応する湯水混合比率を座標上の位置として記憶
しておく。

更に、検出手段を構成する電気的測定器としてのステッ
ピングモータ１２は、止水時又は間歇使用繰り返し時に
おける使用開始前の渇水混合弁５の弁位置を検出して、
コントローラ１１の演算駆動回路１１ｂに入力する。演
算駆動回路１１ｂは、出湯温度設定器１３と出湯温度検
知器６とからの制御信号を入力して、出湯設定温度に最
も近い湯水混合率となる湯水混合弁５の座標上の位置を
選択し、その選択した位置信号を制御用電動機としての
ステッピングモータ１２に出力する。ステッピングモー
タ１２はその出力信号により湯水混合弁５を駆動して、
加熱路３及びバイパス水路４への流量を制御し、湯水混
合弁からの流量が出湯設定温度に最も近い湯水混合率と
なり、出湯温度の見込み制御が可能となる。

次に、前記湯水混合弁５の構造及び作用について説明す
る。

第２図において、５は湯水混合弁、１０ａ及び１０ｂは
夫々マイクロスイッチから成る高温リミットスイッチ及
び低温リミットスイッチ、１２はステッピングモータで
ある。

２０はケース本体で、その三方には入水口２１と前記加
熱路３への出水口２２と前記バイパス水路４への出水口
２３とが設けられ、夫々流路２１ａ、２２ａ、２３ａを
介して弁室に連通している。弁室には上方に前記出水口
２２への流量を制御する海路側調整弁としての定流弁２
４が、その下方に前記出水口２３への流量を制御する水
路側調整弁としての主弁２５とそれに内設した副弁２６
とが夫々配設され、更にセンターに弁棒２７が垂設され
ている。そして、その弁棒２７には、定流弁２４への流
路を開閉する水量調整弁としての正型弁２７ａと、その
同軸下方に水量調整弁としての副弁２６及び主弁２５に
夫々係止する第１フランジ２７ｂ及び第２フランジ２７
ｃとが夫々設けられ、副弁２６及び主弁２５は夫々弁バ
ネ２６ａ、２５ａによって弁室下方へ付勢されている。

又、弁棒２７の上端部は、弁棒固定金２８を介してモー
タ連結台２９に結合されているので、弁棒２７はステッ
ピングモータ１２により昇降作動する。

上記の如く構成された湯水混合弁５は、次の様に動作す
る。

即ち、第２図（同図中心より右側の断面図）示の如く、
ステッピングモータ１２の駆動により弁棒２７が上昇す
ると、始めに玉型弁２７ａが開いて、入水口２１から流
路２１ａへ流入している水が、定流弁２４を通って出水
口２２から加熱路３へ流入する。したがって、玉型弁２
７ａを制御することによって定流弁２４の最大水量規制
値を変えることが出来る。

続いて、弁棒２７が上昇すると、第１フランジ２７ｂが
副弁２６を押し上げて副弁２６を開放し、流路２１ａへ
流入している水が出水口２３からバイパス水路４へ流入
する。更に弁棒２７が上昇すると、第２フランジ２７ｃ
が主弁２５を押し上げて、流路２１ａへ流入している水
が、主弁２５とケース本体２０との間からも通水して出
水口２３からバイパス水路４へ流入する。このように、
バイパス水路４側は、主弁２５及び副弁２６を用いてモ
ータに水圧の影響を与えないように、ゆるやかな湯水混
合比率により小水量から大水量まで制御出来る。

上記の如く、ステッピングモータ１２の駆動により弁棒
２７が昇降作動させて、玉型弁２７ａ、副弁２６及び主
弁２５の開度を変え、湯水混合率を変化させることが出
来る。その状態を第３図（ａ）〜（ｂ）に示しているが
、第３図（ａ）は加熱路３への出水口２２側の玉型弁２
７ａを最小絞りにし、バイパス水路４への出水口２３側
の副弁２６及び主弁２５を全閉にした状態である。（第
４図の■参照）。第３図（ｂ）は加熱路３への出水口２
２側の玉型弁２７ａを半開にし、バイパス水路４への出
水口２３側の副弁２６及び主弁２５を全閉にした状態で
ある。（第４図の■参照）。第３図（Ｃ）は玉型弁２７
ａを全開にし、副弁２６を全開、主弁２５を全開にした
状態である。（第４図の■参照）。又、第３図（ｄ）は
玉型弁２７ａを全開にし、副弁２６及び主弁２５を両方
を全開にした状態である。（第４図の■参照）。

このように、ステッピングモータ１２の駆動により弁棒
２７が昇降作動して、玉型弁２７ａ、副弁２６及び主弁
２６の開度が変わり、湯水混合率が変化するので、この
弁棒２７のリフト位置と、湯水混合弁５の開度との相関
関係を座標化すると、第４図（ａ・）、（ｂ）示のよう
なグラフが得られる。第４図（ａ）は給水圧１ｋｇ　／
　ｃ　ｍ　”時の水量特性を、第４図（ｂ）は給水圧０
．２ｋｇ／ｃｍ”時の水量特性を表わしている。

この相関関係は湯水混合弁５の形状によって決まるので
、その湯水混合弁５の開度に応する湯水混合比率を座標
上の位置として、予めコントローラ１１の記憶回路１１
ａに記憶させ、前述のように、湯水混合弁５からの流量
が出湯設定温度に最も近い湯水混合比率となるようにし
て、出湯温度の見込み制御を行なうのである。

即ち、後沸き対策としては、加熱路３側への流量を少な
くし、バイパス水路４側への流量を大きくするようにし
てスタンバイすれば良いので、例えば第４図（ｂ）の座
標上のリフト位置５ｍｍ〜６ｍｍが選択される。又、先
冷え対策としては、反対に加熱路３側への流量を大きく
し、バイパス水路４側への流量を少なくするようにして
スタンバイすれば良いので、第４図（ｂ）の座標上のリ
フト位置３ｍｍ前後が選択される。このように、湯水混
合比率が予め記憶され、望ましい湯水混合比率を得る弁
位置を選定して見込み制御が出来るので、湯温変化時に
おける出湯温度の安定が早くなる。

尚、上記実施例において、弁棒２７のリフト位置と、湯
水混合弁５の開度との相関関係を座標化した第４図（ａ
）及び第４図（ｂ）は、例であって、湯水混合弁５内の
各弁の構成によって如何ようにでも設定出来るものであ
る。

又、検出手段として、リミットスイッチと電気的測定器
としてのステッピングモータとを用いているが、検出手
段はこれに限定されるものでは無く、他の電気的測定器
例えば可変抵抗とソレノイドバルブとを組み合せて構成
したものでも良い。

そして、上記実施例は、湯水混合弁５を給水路２の分岐
点に設けたものについて説明したものであるが、出湯口
と、加熱路からの入湯口と、バイパス水路からの入水口
とを備え、海路側調整弁と水路側調整弁との開閉な弁棒
によって制御する三方弁を、加熱路３とバイパス水路４
との合流点（第１図におけるＰ点）に設けたものは、上
記実施例と同様の作用により、加熱路からの流量とバイ
パス水路からの流量とを制御して、三方弁からの湯水流
量を出湯設定温度に最も近い湯水混合率となし、出湯温
度の見込み制御を可能となすものである。

ト　発明の詳細 な説明のように、本発明は、三方弁の開度に応する湯水
混合比率を座標上の位置として記憶し、出湯設定温度に
最も近い湯水混合率となる三方弁の座標上の位置を選択
して制御するようにしているので、湯温の見込み制御を
可能にして、先冷え現象及び後沸き現象を防止すると共
に、出湯温度の安定を早めることが出来る等、その実用
価値は頗る大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る給湯器の出湯温度制御装置の実施
例の概略構成図、第２図はその三方弁の一部断面正面図
、第３図（ａ）〜（ｄ）図は夫々湯水混合弁の作動状態
を示す説明図、第４図（ａ）及び（ｂ）は夫々弁棒のリ
フト位置と湯水混合弁５の開度との相関関係を表す座標
である。 １・・熱交換器、２・・給水路、３・・加熱路、４・・
バイパス水路、５・・湯水混合弁、６・・出湯温度検知
器、７・・ガス流路、８・ガスバーナ、９・・第２比例
制御弁、１ｏ・・リミットスイッチ、１１・・コントロ
ーラ、１１ａ・・記憶回路、ｌｌｂ・・演算駆動回路１
２・・ステッピングモータ、１３・・出湯温度設定器、
２０・・ケース本体、２１・・入水口、２２・・加熱路
への出水口、２３・・バイパス水路への出水口、２１ａ
、２２ａ、２３ａ・・流路、２４・・定流弁、２５・・
主弁、２６・・副弁、２７・・弁棒、２７ａ・弁、２７
ｂ・・第１フランジ、２７ｃ・フランジ、２８・・弁棒
固定金、２９・夕連結金、Ｐ・・合流点。 ・正型 ・第２ ・モー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ガス比例弁型のミキシング給湯器において、加熱路
   とバイパス水路との分岐点又は合流点に配置される三方
   弁の開度に応する弁位置を検出する検出手段と、前記三
   方弁の開度に応ずる湯水混合比率を、座標上の位置とし
   て記憶する記憶手段と、出湯温度設定器及び前記合流点
   の下流に設けた出湯温度検知器からの制御信号を入力し
   て、出湯設定温度に最も近い湯水混合率となる三方弁の
   座標上の位置を選択する演算手段と、前記演算手段によ
   り選択された座標上の位置に相当する開度となるように
   、前記三方弁を制御する駆動手段とを含む給湯器の出湯
   温度制御装置。 ２　前記三方弁が、入水口と前記加熱路への出水口と前
   記バイパス水路への出水口とを備え、弁室内に、前記両
   出水口への流量を制御する湯路側調整弁と、水路側調整
   弁と、弁棒とが配設され、前記弁棒が、前記湯路側調整
   弁及び前記水路側調整弁に対応する位置に夫々水量調整
   弁を備え、その昇降作動により前記湯路側調整弁及び前
   記水路側調整弁の開度を夫々制御可能となすところの請
   求項１に記載の給湯器の出湯温度制御装置。 ３　前記駆動手段が前記弁棒に連結し、その弁棒を昇降
   作動させる制御用電動機を備え、前記検出手段が、前記
   弁棒の昇降作動の上下限の位置及びその中間位置を検出
   する電気的測定器を備えたところの請求項１又は請求項
   ２に記載の給湯器の出湯温度制御装置。