JPH0510472A - 流量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流量調節弁がロックした場合に、ギャドモー
タを通電するモータドライバの保護を簡単な構成によっ
て図る。 【構成】 弁体４４を駆動するためのギャドモータ４０
Ａを通電するモータドライバ３２ａに、ギャドモータ４
０Ａへの通電電流を検出するための抵抗器３３が設けら
れ、検出された電流値が所定値になったときギャドモー
タ４０Ａへの通電を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯器等において、水
回路の流量を調節するために設けられる流量調節弁を駆
動制御するための流量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】給湯器等では、熱交換器を通過する水の
流量を制限したり、湯張り給湯回路に設けられた水電磁
弁の開閉動作時に生じる水撃を緩和するために、流量を
調節するための流量調節弁が設けられており、水回路に
別途設けられた流量センサの検知流量等に基づいて流量
調節弁の開度が変更され、流量が調節される。こうした
流量調節弁は、上水道等の供給圧力が高い場合でも、確
実に作動させるために、弁体をギャドモータによって駆
動するものが多い。また、弁体が駆動されて最大開度あ
るいは最小開度になったとき、弁体あるいは弁体の駆動
部がハウジング等にロックしてしまうことがないように
するために、弁体の移動可能な限界位置を検出するため
に、例えば、ホールＩＣ等の限界位置検出部材が設けら
れ、限界位置が検知された場合には、流量の制御状態と
は関係なく、強制的に弁体の駆動が停止される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、弁体の
限界位置を限界位置検出部材によって検出するもので
は、弁開度が大きい側と小さい側とにそれぞれ検出部材
が必要であるため流量調節弁あるいはそれを駆動するた
めのギャドモータの構造が複雑になるとともに、各部材
による検出情報をマイコン等の制御手段に入力するため
には、複数の入力ポートが必要となるため、流量制御を
他の燃焼制御等とともにマイコンによって行う給湯器等
においては、マイコンが小型の場合には、ポートの数が
限られることから、制御のための入力ポートの確保が困
難になり、マイコンの大型化を強いられるなどの不都合
がある。また、限界位置検出部材に故障が発生した場合
には、限界位置が検出されないためにギャドモータがい
つまでも通電されることになり、モータドライバが発熱
し破損する虞がある。

【０００４】本発明は、流量調節弁の構造を複雑にする
ことなく流量調節弁の開度限界を検出し、ギャドモータ
を通電するモータドライバの保護を図ることを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、水回路中に配
された流量調節弁を制御する流量制御装置において、前
記流量調節弁は、前記水回路内に配された弁体と該弁体
を駆動するためのギャドモータとからなり、該ギャドモ
ータを通電するための通電回路には、前記ギャドモータ
への電流値を検出するための電流検出手段が設けられ、
検出された電流値が所定値になったとき前記ギャドモー
タへの通電を停止することを技術的手段とする。

【０００６】

【作用】本発明では、ギャドモータが通電されると、弁
体が駆動されて、水回路を通過する水の流量が調節され
る。流量調節弁の弁体を駆動するギャドモータの通電回
路には、通電電流を検出する電流検出手段が設けられ、
ギャドモータの通電中には、ギャドモータを流れる電流
値が検出される。ギャドモータの通電中に、弁体が開度
限界に達し、それ以上開度変更ができなくなった場合に
は、例えば、ギャドモータの回転が停止し、それによっ
てギャドモータの通電電流が増加する。このときの通電
電流値は、弁体の移動中にギャドモータを流れる電流値
と比べて著しく大きいため、弁体の移動時に流れる電流
値より大きな電流値を所定電流値として設定しておき、
弁体の移動停止時に電流検出手段によって検出された電
流値が所定電流値を越えた場合には、ギャドモータの通
電が停止され、それ以上通電が行われることがない。あ
るいは、弁体を駆動するギャドモータに一定以上のトル
クが必要になったときに、弁体とギャドモータとの連結
を解除するクラッチ等が設けられた場合には、連結の解
除によってギャドモータの負荷がなくなり、電流値が著
しく低下する。この場合に、低下した電流値を検知し
て、ギャドモータへの通電を停止することができる。

【０００７】

【発明の効果】本発明では、弁体が限界開度に達したこ
とが、ギャドモータの電流値によって検出されるため、
弁体が限界位置に達したまま、いつまでもギャドモータ
への通電が行われることがない。従って、簡単な構成に
よってギャドモータを通電するためのドライバを保護で
きる。また、ギャドモータの電流を検出する場合、ギャ
ドモータの通電方向が逆であってもよいため、電流検出
手段のための入力ポートは、ひとつあればよい。従っ
て、マイコンの負担が小さくなり、比較的小型のマイコ
ンであっても、流量制御を他の制御とともに容易に行う
ことができる。

【０００８】

【実施例】次に本発明を実施例に基づいて説明する。図
２は、本発明の流量制御装置を用いたガス給湯器１を示
すもので、燃焼ケース２内の下部には、複数の小バーナ
からなるバーナ３が配され、その上方には、水回路の一
部をなす熱交換器１０が配されている。バーナ３には、
燃料供給管４から供給される燃料ガスが、各小バーナに
対応した燃料噴出口を有するマニホールド５を介して供
給され、また、燃焼ケース２の下方に設けられた送風機
６によって燃焼用空気が供給される。水回路において、
熱交換器１０へ水を導く給水管１１には、給水温サーミ
スタ１２、流量センサ１３が設けられ、熱交換器１０か
ら湯水が流出する出湯管１４には、出湯温サーミスタ１
５、さらにその下流には、熱交換器１０を通過する湯水
の流量を調節するための湯量サーボ４０がそれぞれ設け
られている。

【０００９】湯量サーボ４０は、図３に示すとおり、送
りねじ機構４１によってハウジング４２に支持された回
動軸４３の先端にテーパ形状の弁体４４を備えた弁部材
４５を固定して、弁体４４を湯水が通過するための流路
４６内に配し、回動軸４３の駆動板４３ａをギャドモー
タ４０Ａの出力軸に連結したもので、ギャドモータ４０
Ａが回転すると、前述の送りねじ機構４１によって弁部
材４５が移動し、それとともに弁体４４が流路４６内を
移動して流入路４６ａと流出路４６ｂとの開度を調節
し、それにより通過流量を調節する。

【００１０】出湯管１４は、湯量サーボ４０の下流で分
岐して、一方は図示しない幾つかの給湯口と接続された
給湯管１７となり、他方は浴槽と接続された湯張り管１
８となっている。給湯管１７には、給水温サーミスタ１
２の下流で給水管１１から分岐したバイパス管１９が接
続されており、バイパス管１９には、給水管１１と給湯
管１７との連通を制御するバイパス電磁弁２０と、バイ
パス管１９を通過する水流を検知するための水流スイッ
チ２１が設けられている。出湯管１４と給湯管１７との
接続部には、バイパス電磁弁２０が開状態の場合に、バ
イパス管１９を通過する水が湯張り管１８へ流入しない
ようにするための逆止弁２２が設けられ、また給湯管１
７には、バーナ３の残火等の異常により発生する高圧か
ら熱交換器１０を保護するための圧力逃し弁２３が逆止
弁２２と一体作動するように設けられている。湯張り管
１８には、湯張り制御を行うための湯張り電磁弁２４
と、浴槽側からの湯水の逆流を防止するための逆止弁２
５が設けられ、また、湯張り管１８には、上水道の断水
等によって負圧が発生した場合に作動して出湯管１４を
大気に開放する負圧作動弁（バキュームブレーカ）２６
が設けられている。なお、２７は、異物等の混入を防ぐ
ためのフィルタである。

【００１１】以上の構成からなる本実施例のガス給湯器
１は、給湯器ケース１Ａ内に設けられた制御装置３０に
よって制御される。制御装置３０は、図１に示すとお
り、マイクロコンピュータ３１と駆動回路３２とからな
り、温度設定その他の運転指示を与えるためのメーンリ
モコン３０Ａおよび風呂リモコン３０Ｂを備え、各リモ
コンの操作に応じて、給湯運転および湯張り運転を行
い、各運転において、バーナ３の燃焼制御と、熱交換器
１０を含む水回路における流量制御とを行う。

【００１２】燃焼制御は、給湯管１７に設けられた給湯
口において、給湯栓が開かれた場合、あるいは、リモコ
ンにおいて湯張り運転の指示が行われて、湯張り電磁弁
２４が開いた場合に、流量センサ１３によって通水が検
知されると、燃料供給管４に設けられた各ガス弁、送風
機６および点火装置が所定のシーケンスでそれぞれ作動
を開始して点火動作が行われ、着火が検知されると、リ
モコンによる設定温度および各サーミスタの検知温度に
基づいてバーナ３の燃焼量が決定されて燃焼が継続さ
れ、通水の停止が検知されると、所定の消火動作が行わ
れる。

【００１３】流量制御は、出湯管１４に設けられた湯量
サーボ４０を駆動して、バーナ３の加熱能力に応じた湯
量に制限するとともに、湯張り運転においては、湯張り
電磁弁２４の開閉動作の際の水撃を緩和するために、湯
張り電磁弁２４の開閉動作に対して所定のシーケンスで
湯量サーボ４０を駆動して流量を制限する。

【００１４】この流量制御は、流量センサ１３の検知流
量に基づいて、湯量サーボ４０の開度が制御されるもの
であるため、例えば、上水道の水圧の低下等があって流
量が少ない場合などには、それ以上開度が変更できない
限界までギャドモータ４０Ａが駆動される場合が生じ
る。こうした場合には、回動軸４３あるいは弁部材４５
がハウジング４２にロックし、ギャドモータ４０Ａが回
転しなくなるため、ギャドモータ４０Ａの通電電流が著
しく増加する。このような場合に、ギャドモータ４０Ａ
を通電するためのモータドライバ３２ａを保護するため
に、ここでは、流量制御においてギャドモータ４０Ａが
通電されるとき、ギャドモータ４０Ａの通電に係わる電
流値を検出し、その電流値が所定の値になったときに、
ギャドモータ４０Ａへの通電を停止する保護制御動作を
流量制御と同時に行うようにしている。

【００１５】以下、ギャドモータ４０Ａの通電に係わる
電流値を検出するための構成および動作について説明す
る。駆動回路３２において、ギャドモータ４０Ａを通電
するためのモータドライバ３２ａにはギャドモータ４０
Ａへの通電方向を変更できるように複数のスイッチング
素子が組み込まれたモータ駆動専用のＩＣが用いられて
おり、その端子３２ｂには、図に示すとおり、駆動用電
源から１２Ｖの直流電圧が供給されており、マイコン３
１から正転信号あるいは逆転信号が送出されると、それ
に応じた電流方向でギャドモータ４０Ａを通電する。ギ
ャドモータ４０Ａに通電された電流は、通電方向に関係
なく端子３２ｃから接地極Ｅへ流れるが、ここでは、ギ
ャドモータ４０Ａへの通電電流値に比例した電流値を検
出するために、端子３２ｃと接地極Ｅとの間に抵抗器３
３を設けている。この抵抗器３３の抵抗値は、ギャドモ
ータ４０Ａへの通電に影響が少ないように、非常に小さ
な値（例えば１Ω〜１０Ω）が設定されている。

【００１６】一方、マイコン３１には、湯量サーボ４０
の制御に関して、モータドライバ３２ａに対して正転信
号あるいは逆転信号をそれぞれ送出するための出力ポー
ト３１ａ、３１ｂと、ギャドモータ４０Ａの電流値を監
視するためのアナログ入力ポート３１ｃとが設けられて
おり、アナログ入力ポート３１ｃにおけるギャドモータ
４０Ａへの通電電流値の監視は、マイコン３１の出力ポ
ート３１ａ、３１ｂからギャドモータ４０Ａへの通電信
号が送出されるときに行われる。マイコン３１では、ギ
ャドモータ４０Ａと抵抗器３３によって分圧された電圧
がアナログ入力ポート３１ｃに現れるため、その電圧値
に基づいて、ギャドモータ４０Ａに通電された電流値を
検出し、その電流値が、湯量サーボ４０がロックしたこ
とを示す所定の電流値以上になったことが判別される
と、モータドライバ３２ａへの駆動信号を停止する。こ
こでは、湯量サーボ４０がロックしていない通常時にギ
ャドモータ４０Ａを流れる電流値が１００〜２００ｍＡ
であることから、湯量サーボ４０のロックを判別するた
めの電流値は５００ｍＡに設定されている。この結果、
モータドライバを保護するための保護制御では、５００
ｍＡ以上に相当する電圧がアナログ入力ポート３１ｃを
介して検出された場合には、湯量サーボ４０がロックし
てギャドモータ４０Ａが回転不能になったと判別して、
湯量サーボ４０の駆動停止のための制御を行い、正転信
号あるいは逆転信号の各通電信号を停止する。

【００１７】次に、本発明の第２実施例を図４に基づい
て説明する。第２実施例では、モータドライバ３２ａか
らギャドモータ４０Ａへ通電される電流値を直接検出す
るために、ギャドモータ４０Ａの通電回路内に抵抗器３
４を挿入しており、ギャドモータ４０Ａと抵抗器３４に
よって分圧された電圧を、抵抗器およびツェナーダイオ
ードからなる減衰回路３５を介してアナログ入力ポート
３１ｃで検出している。この場合、検出される電圧は、
正常作動時およびロック時とも、ギャドモータ４０Ａへ
の通電方向に応じて異なるため、ギャドモータ４０Ａの
正転駆動時と逆転駆動時では、湯量サーボ４０のロック
を判別するための基準の電圧値を変更する必要がある。
なお、上記の減衰回路３５において、ツェナーダイオー
ド３５ａの代わりに抵抗器を用いてもよい。

【００１８】次に上記の各実施例におけるマイコン３１
によるギャドモータ４０Ａの通電制御について、図５に
基づいて説明する。流量制御において、流量センサ１３
による検知流量が、目標流量と異なる場合に、ギャドモ
ータ４０Ａの通電指示が与えられると、マイコン３１か
ら駆動回路３２に対して、正転信号あるいは逆転信号が
送出され、ギャドモータ４０Ａの通電が開始される（ス
テップ１）。通電が継続する間にも、流量センサ１３に
よる流量検知が行われ、目標流量か否かが判別される。
湯量サーボ４０が正常に作動して流量が変更されて、目
標流量になったことが判別されると（ステップ２におい
てＹＥＳ）、マイコン３１から駆動回路３２への制御信
号が停止し、ギャドモータ４０Ａの通電が停止する（ス
テップ３）。

【００１９】一方、ギャドモータ４０Ａが駆動されたに
も拘らず、目標流量になったことが判別されない場合に
は、湯量サーボ４０では、ギャドモータ４０Ａはいつま
でも通電される。ギャドモータ４０Ａが通電され続けた
結果、送りねじ機構４１が移動不能になると、駆動回路
３２からギャドモータ４０Ａに流れる電流が著しく増加
することになる。このため、目標流量になったことが判
別されない場合には（ステップ２においてＮＯ）、ギャ
ドモータ４０Ａに通電された電流値が検出され、制限電
流値を越えたか否かが判別される（ステップ４）。制限
電流値を越えていない場合には（ステップ４においてＮ
Ｏ）、ステップ２へ移行して、再び目標流量になったか
否かを判別する。

【００２０】制限電流値を越えた場合には（ステップ４
においてＹＥＳ）、制限電流値を越えている時間の経過
時間を計時し、制限電流値を越えた時間が、所定時間
（例えば、１０〜３０秒）を越えたか否かを判別する。
これは、ギャドモータ４０Ａへの通電電流値を検出する
ための各抵抗器よる電圧信号の代わりに、外部からの雑
音が電圧値の検出信号としてマイコン３１に検知されて
しまった場合に、誤って制限電流値を越えたと判別しな
いようにするために行うものである。制限電流値を越え
た時間が、所定時間以内である場合には（ステップ５に
おいてＮＯ）、ステップ４において、再び制限電流値を
越えたか否かを判別する。

【００２１】制限電流値を越えた時間が、所定時間継続
している場合には（ステップ５においてＹＥＳ）、湯量
サーボ４０において、弁体４４が移動しなくなってい
て、湯量サーボ４０がロック状態になっていると判断さ
れるため、湯量サーボ４０の駆動エラーとして判別し、
マイコン３１から駆動回路３２への駆動信号を停止し
て、ギャドモータ４０Ａの通電を停止する（ステップ
６）。

【００２２】以上の各実施例では、いずれもギャドモー
タと弁部材とを直接連結した湯量サーボ４０について示
したが、ギャドモータと弁部材との間にクラッチを設け
て、ロック時の通電電流を大きくしないようにクラッチ
を介して連結した場合でも、同様の制御によって通電を
停止することによってモータドライバを保護できる。こ
の場合、用いることができるクラッチとしては、トルク
の伝達部に機械的な接触がなく、励磁コイルへの通電電
流に応じた一定以下のトルクのみが伝達され、それ以上
のトルクが伝達されないヒステリシスクラッチや、伝達
部に一定以上のトルクが加わった場合に、伝達部の連結
が自動的に解除され、一旦回転が停止すると伝達部が自
動復帰するメカニックを有するクラッチがある。前者の
クラッチを用いた場合には、湯量サーボがロックして
も、ギャドモータはクラッチにより伝達可能な上限のト
ルクを発生するように回転するため、ロック時のギャド
モータへの通電電流値は、上記の第１、２実施例の場合
と比べて小さくなる。従って、ロックを判別するための
基準の電流値は、上記の実施例の場合より小さな値、例
えば４００ｍＡに設定しておけばよい。また後者のクラ
ッチを用いた場合には、湯量サーボがロックすると、ギ
ャドモータへの通電電流が増加する前に伝達部が解除さ
れてギャドモータが空回りするため、ロックを判別する
ための基準の電流値は、上記の各実施例の場合とは異な
り、ギャドモータの空回りに相当するほぼ０ｍＡに低下
した電流値を設定しておくとよい。

【００２３】以上のとおり、本発明では、湯量サーボの
ロックを通電電流値によって検出し、ロック後のギャド
モータへの通電を停止するため、モータドライバの過熱
等を防止できる。また、湯量サーボのロックを検出する
ための入力ポートは一つでよいため、マイコンの容量の
負担が小さく、給湯器においては、一つのマイコンによ
って、湯量サーボのロック検出を燃焼制御等の他の制御
とともに行うことができる。

【００２４】上記の実施例では、ガス給湯器における湯
量調節における実施例を示したが、石油バーナを備えた
給湯器や、電気加熱によるものでもよい。また、加熱手
段を備えない給水設備における流量調節においても利用
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すガス給湯器におけるギャ
ドモータの制御のための第１の実施例の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】本発明の実施例を示すガス給湯器の構成を示す
概略構成図である。

【図３】本発明の実施例のガス給湯器における湯量サー
ボの構造を示す断面図である。

【図４】本発明の実施例を示すガス給湯器におけるギャ
ドモータの制御のための第２の実施例の構成を示すブロ
ック図である。

【図５】本発明の実施例を示すガス湯沸器におけるマイ
コンによるギャドモータの通電制御を説明するための流
れ図である。

【符号の説明】

１４ 出湯管（水回路） ３０ 制御装置（流量制御装置） ３２ａ モータドライバ（通電回路） ３３ 抵抗器（電流検出手段） ４０ 湯量サーボ（流量調節弁） ４０Ａ ギャドモータ ４４ 弁体

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 水回路中に配された流量調節弁を制御す
   る流量制御装置において、 前記流量調節弁は、前記水回路内に配された弁体と該弁
   体を駆動するためのギャドモータとからなり、該ギャド
   モータを通電するための通電回路には、前記ギャドモー
   タへの電流値を検出するための電流検出手段が設けら
   れ、検出された電流値が所定値になったとき前記ギャド
   モータへの通電を停止することを特徴とする流量制御装
   置。