JPH11184532A - 流量調節弁の流量制御方法および流量調節弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入水圧の変動にかかわらず常に良好な流量制
御を行い得る流量調節弁の流量制御技術を提供する。 【解決手段】 流量調節弁の流量と弁位置との特性を対
数に換算することにより図２(a) の特性が得られる。こ
の特性では弁位置と流量（対数）との関係が直線近似と
して得られる。また、流量調節弁への入水圧の相違は上
記特性の傾きとして得られる。そのため、本発明では、
その際の弁開度の単位変化量あたりの流量（ΔＬｏｇ
（流量））からこの特性の傾きを求め、この傾きに基づ
いて弁の位置制御を行なう。また、その際にこの傾きを
求める間隔（制御周期）ｔを短くすることで、入水圧変
動等にも対処可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は流量調節弁の流量
制御方法および流量調節弁装置に関し、より詳細には、
給湯器の出湯管に設けられる出湯流量調節弁の流量制御
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の給湯器においていは、通常、熱交
換器に接続された出湯管の出湯経路上に流量調節弁（出
湯流量調節弁）が設けられている。この出湯流量調節弁
は、給湯カラン等を開いて給湯器に給湯運転を開始させ
た際に、上記給湯カラン等からの出湯流量が熱交換器の
能力を越えているような場合（つまり、給湯カラン等で
設定された流量では設定温度の湯を供給できない場合な
ど）に、上記出湯管内の流量を絞ることにより給湯カラ
ン等からの出湯流量を抑えて、熱交換器の能力範囲内で
の給湯運転を確保するものである。

【０００３】この出湯流量調節弁の駆動手段としては、
弁の開閉動作を給湯器の制御部から電気的に制御可能な
ようにＤＣギヤードモータが従来より用いられている。
そして、給湯運転開始当初は上記出湯流量調節弁は開弁
状態とされ、その後は、上記給湯カラン等からの出湯流
量が熱交換器の能力を越えないように、給湯運転の状況
（上記設定温度や出湯流量）に応じて、上記制御部によ
って弁の開度調節が行なわれている。

【０００４】ところで、上述したような給湯運転の状況
に応じた出湯流量調節弁の開度調節（流量制御）を行な
う場合の弁の位置（弁の開度）と出湯流量との関係を図
４に示す。この図４からも明らかなように、この弁の位
置と出湯流量との関係は比例関係になく（つまり直線的
でなく）、図示の如き曲線を描いて変動するため、この
種の出湯流量調節弁においては、このような弁の位置と
出湯流量との曲線的な変化に対応した弁の位置制御を行
なう必要がある。

【０００５】しかも、このような弁の位置と出湯流量と
の関係は、たとえば図４の点線で示すように、出湯流量
調節弁への入水圧（換言すれば、水源から熱交換器に供
給される水の水圧）変化を考慮する必要がある。つま
り、図４の点線に示すように、上記出湯流量調節弁への
入水圧が高い時と低い時とでは、たとえ弁の位置を一定
にしても出湯流量は一定しない。そのため、この種の出
湯流量調節弁において正確な出湯流量の制御を行なおう
とすると、このような入水圧の変動に応じた弁の位置制
御が必要であるが、一般的な給湯器においては水圧を検
知できるセンサを備えていないため、通常は図４の実線
に示すように、代表的（平均的）な入水圧を想定して、
かかる入水圧における弁位置と流量との関係に基づいて
出湯流量調節弁の弁位置制御を行なっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに代表的な水圧値に基づく弁の位置制御では、正確か
つ迅速に出湯流量の制御を行なえないという問題があっ
た。

【０００７】すなわち、このような弁の位置制御では、
たとえば入水圧が低下したような場合においても平均的
な水圧値に応じた弁の位置制御が行なわれるため、この
状態で熱交換器の能力を越えた給湯運転がなされると、
適正な出湯流量への絞り込みが十分でなく、また、逆に
入水圧が高い場合には適正な出湯流量を越えて出湯流量
の絞り込みが行なわれる。そして、このような絞り込み
量の過不足は、入水圧変動の状況によって左右されるた
め、入水圧変動の状況によっては応答が早くなり出湯流
量調節弁にハンチングを生じさせたり、あるいは応答が
遅れて適正な出湯流量への収束に時間がかかるという問
題があった。

【０００８】しかも、このような問題は出湯流量調節弁
の流量制御を代表的な水圧値に基づいて行なうことに起
因して生じるものであるため、出湯流量調節弁の駆動源
として、ＤＣギヤードモータ以外のたとえばステッピン
グモータ等を用いた場合でも解消されるものではなかっ
た。

【０００９】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的とするところは、このような入水
圧の変動状況にかかわらず、常に良好な出湯流量を得る
ことができる流量調節弁の流量制御技術を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１に記載された流量調節弁の流量制
御方法は、流量調節弁の流量を対数に換算して行う制御
であって、弁開度の単位変化量あたりの流量（ΔＬｏｇ
（Ｑ））を求めるステップと、現在の流量（Ｌｏｇ（Ｑ
ａ））から目標流量（Ｌｏｇ（Ｑｏ））までの流量差を
上記単位変化量あたりの流量（ΔＬｏｇ（Ｑ））で除し
て、弁の開度を上記目標流量に設定するのに必要となる
必要開度変更量（Ｓｎ）を求めるステップと、この必要
開度変更量（Ｓｎ）に基づいて弁の駆動手段に駆動信号
を与えるステップとを含むことを特徴とする。

【００１１】すなわち、従来の流量調節弁における弁の
開度制御が、上述したように弁の位置（弁の開度）と流
量との曲線的な特性（図４参照）に基づいて行なわれて
いたのに対して、この請求項１の発明は、この図４に示
す流量を対数に換算することにより、弁の位置と流量
（対数）との特性を、図２(a) に示すような直線に近似
した（以下においては単に直線と称する）関係として把
握できることに着目したものであり、かかる直線的な特
性に基づいて流量調節弁の流量制御を行なうものであ
る。そしてこの場合、流量調節弁への入水圧の相違は、
単に図２(a) における図中の直線の傾きとして現される
（図２(a) の点線参照）。そのため、この請求項１の発
明では、弁開度の単位変化量あたりの流量（ΔＬｏｇ
（Ｑ））を求めることによりこの直線の傾き、すなわ
ち、入水圧の相違に応じた弁位置と流量（対数）との特
性を検出し、この求められた特性に応じて弁の位置制御
を行なうものである。

【００１２】そして、本発明の請求項２に記載された流
量調節弁の流量制御方法は、上記単位変化量あたりの流
量（ΔＬｏｇ（Ｑ））を、所定周期毎に演算し、順次更
新しながら上記必要開度変更量（Ｓｎ）を求めることを
特徴とする。すなわち、この請求項２の方法によれば、
上記特性の傾きを所定周期毎に演算して修正しながら流
量制御が行なわれるので、特に給湯器の出湯流量調節弁
のように水道水の水圧変動によって入水圧が左右される
ような場合においても、常に正確な流量調節を行なうこ
とができる。しかも、このような制御方法を採用するこ
とによって、上記図２(a) に示したように、弁の開度の
大きい大流量側（図２(a) の向かって左側）と弁の開度
の小さい小流量側（図２(a) の向かって右側）とでは同
一直線で上記特性を現すことができないが、かかる場合
においてもこのように制御することにり問題なく流量制
御を行なうことができる。

【００１３】また、本発明の請求項３に記載された流量
調節弁装置は、上記流量制御装置を実現した装置の一例
であって、少なくとも、ステッピングモータで駆動され
る流量調節弁と、この流量調節弁の流量を検出する流量
検出手段と、この流量検出手段での検出結果等を記憶す
る記憶手段と、上記流量検出手段の検出結果等と上記ス
テッピングモータの位置情報を取り込んで上記ステッピ
ングモータの動作制御を行なう制御部とを備えた装置で
あって、上記制御部が、上記流量検出手段で今回検出さ
れた流量（Ｑａ）とこの検出に先立って検出され上記記
憶手段に記憶された前回の流量（Ｑｂ）とをそれぞれ対
数に換算してこれらの差を求め、この差を前回の流量検
出から今回の流量検出までの間に上記ステッピングモー
タが動作した動作ステップ数（Ｓｘ）で除して、上記ス
テッピングモータが１ステップ動作した際の流量変化
（ΔＬｏｇ（Ｑ））を演算するステップし、上記流量調
節弁の目標流量（Ｑｏ）と上記今回検出された流量（Ｑ
ａ）とをそれぞれ対数に換算してこれらの差を求め、こ
の差を上記流量変化分（ΔＬｏｇ（Ｑ））で除して、上
記ステッピングモータを現在位置から上記目標流量（Ｑ
ｏ）に設定するのに必要な位置までの必要ステップ数
（Ｓｎ）を演算し、上記ステッピングモータの現在のス
テップ数（Ｓａ）に上記必要ステップ数（Ｓｎ）を加算
して目標ステップ数（Ｓｏ）を演算し、この目標ステッ
プ数（Ｓｏ）に対応する駆動信号を上記ステッピングモ
ータに与える制御構成を備えたことを特徴とする。

【００１４】すなわち、この請求項３の発明は、流量調
節弁の駆動機構として特にステッピングモータを採用し
たものである。ステッピングモータを用いる場合、弁の
開度はモータの動作ステップ数によって決定され、しか
もこのステッピングモータの位置情報はステッピングモ
ータが備える回転検出器により制御部に与えられるた
め、弁の開度を制御部が容易に把握できるという利点が
ある。そして、上記流量調節弁の流量制御にあたり、ま
ず、以下の数式１により１ステップ当たりの流量変化
（ΔＬｏｇ（Ｑ））、つまり上記図２(a) の特性の傾き
を求めている。

【００１５】

【数１】

【００１６】そして、次に流量調節弁を目標流量（Ｑ
ｏ）に収束させるために必要となる必要ステップ数（Ｓ
ｎ）を上記１ステップ当たりの流量変化（ΔＬｏｇ
（Ｑ））から以下の数式２により求める。

【００１７】

【数２】

【００１８】そして、必要ステップ数（Ｓｎ）が求めら
れると、この必要ステップ数（Ｓｎ）から目標となるス
テップ位置を以下の数式３により求めて、ステッピング
モータがこの目標位置となるように駆動信号を発信す
る。

【００１９】

【数３】

【００２０】そして、本発明の請求項４に記載された流
量調節弁装置は、上記制御部が、上記流量検出手段の検
出結果と上記ステッピングモータの位置情報を所定周期
毎に取り込み、流量調節弁の流量が上記目標流量に収束
していないと判断した場合に、その都度上記流量変化
（ΔＬｏｇ（Ｑ））の演算を行い、その結果に基づいて
必要ステップ数（Ｓｎ）および目標ステップ数（Ｓｏ）
を演算して、この目標ステップ数（Ｓｏ）に対応する駆
動信号を上記ステッピングモータに与える制御構成を備
えたことを特徴とする。

【００２１】つまり、この請求項４の発明は、上記流量
調節弁が目標流量に向けて制御が開始された後において
も、所定周期毎に流量調節弁の流量と上記ステッピング
モータの位置情報の取り込みを行ない、流量調節弁が未
だ目標流量に収束していない場合には、最新の入水圧に
基づいて流量制御を行なうように構成されている。した
がって、たとえば、流量調節弁への入水圧が変動してい
るような場合においても適宜入水圧の応じた弁の位置制
御を行なうことができる。

【００２２】また、本発明の請求項５に記載された流量
調節弁装置は、上記制御部が、演算した上記流量変化
（ΔＬｏｇ（Ｑ））を上記記憶手段に記憶させ、制御開
始当初はこの記憶された流量変化（ΔＬｏｇ（Ｑ））を
用いて上記必要ステップ数（Ｓｎ）および目標ステップ
数（Ｓｏ）を演算して、この目標ステップ数（Ｓｏ）に
対応する駆動信号を上記ステッピングモータに与える制
御構成を備えたことを特徴とする。

【００２３】すなわち、この請求項５の発明は、制御が
流量制御を開始する当初は上記数式１による上記流量変
化（ΔＬｏｇ（Ｑ））の演算をするための前回流量（Ｑ
ｂ）が測定されていないため、これに代えて過去の上記
流量変化（ΔＬｏｇ（Ｑ））を暫定的に用いて制御を開
始させるものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。まず、本発明に係る流量調節弁の流
量制御方法および流量調節弁装置を、給湯器の出湯流量
調節弁の流量制御に用いた場合を以下に説明する。図１
は、かかる給湯器の概略構成図である。

【００２５】この給湯器１は、給湯器各部の動作を制御
する制御部（制御手段）２を内部に備えており、この制
御部２においてたとえば図外リモコンにより設定された
給湯温度、給湯流量にしたがって給湯器１の各部（後述
する出湯流量調節弁を含む）の動作が制御されている。
具体的には、この制御部２はマイクロコンピュータで構
成され、給湯器各部を制御する制御プログラムを備える
とともに、後述する出湯流量調節弁の流量制御に必要な
各種データを記憶する記憶部（記憶手段）３を備えてい
る。

【００２６】そして、この給湯器１は、熱交換器４を備
えるとともに、この熱交換器４を加熱するバーナ５を備
えている。熱交換器４には、入水管６と出湯管７とが接
続されており、入水管６は市水道に連結されるととも
に、出湯管７は後述する給湯カラン等に接続される。そ
して、この入水管６と出湯管７との間にはバイパス管８
が配設されている。このバイパス管８は給湯温度の微調
整などに用いられるもので、該バイパス管８に設けられ
るバイパス流量調節弁９の開き具合によって入水管６か
ら出湯管７への通水量の調節が行なわれている。このバ
イパス流量調節弁９の開度調節は、上記制御部２からの
指令に基づいて弁駆動機構を構成するサーボモータ９ａ
を制御することにより行なわれる。

【００２７】また、入水管６には、図に示すように市水
道から熱交換器４に供給される通水の流量を検出する入
水流量センサ１０が設けられるとともに、入水温度を検
出する入水温度センサ１１が配されている。なお、入水
流量センサ１０として図示例ではいわゆるタービン式の
センサが用いられており、したがって入水流量センサ１
０の内部には通水を検知するためのロータ１０ａが配さ
れている（他の流量センサでも同様）。また、入水温度
センサ１１としてはたとえばサーミスタ式のセンサが好
適に用いられる（他の温度センサにおいても同様）。

【００２８】一方、出湯管７には、熱交換器４で加熱さ
れた湯水の温度検出用に缶体温度センサ１２が設けられ
るとともに、その先端付近に、出湯管７からの出湯流量
を調節するための出湯流量調節弁１３が設けられる。な
お、この出湯流量調節弁１３は、上記制御部２からの駆
動信号に基づいて弁の開度を設定するためのステッピン
グモータ（弁駆動機構）１３ａを備えている。また、こ
の出湯流量調節弁１３の下流側には、上記バイパス管８
によって温度調節された後の出湯温度を検出する出湯温
度センサ１４が設けられる。また、図に示す１５は、バ
イパス管８から供給される水と熱交換器４からの湯とを
攪拌混合するための湯水攪拌機構を示している。そし
て、この湯水攪拌機構１５を経た湯水は、たとえば出湯
管７に連結された給湯カラン１６から外部に供給される
ように構成されている。

【００２９】また、上記熱交換器４を加熱するバーナ５
は、図示例ではガスを燃料とするガスバーナであり、燃
料となるガスはガス管１７を介して供給されている。そ
して、ガス管１７には、ガス供給を遮断可能な元ガス電
磁弁１８が設けられ、この元ガス電磁弁１８の下流側に
は更にバーナ５に供給する二次ガス圧を調整するための
ガス比例弁１９が設けられている。また、バーナ５に
は、複数の燃焼管５１が配され、この燃焼管５１の燃焼
本数をバーナ５での目標燃焼量に応じて切り替えて運転
可能なように能力切替弁２０（図示例のバーナ５では能
力切替弁２０は３個）が設けられている。

【００３０】そして、これら能力切替弁２０と上記ガス
比例弁１９の動作制御によって、バーナ５での燃焼量が
上記制御部２で指令される目標燃焼量となるように制御
されている。なお、図に示す２１は缶体２２に設けられ
た燃焼用空気の送風ファンを示しており、また、２３は
点火プラグを、２４は立消え安全装置を、２５はバーナ
温度センサを示している。また、２６は上記送風ファン
２１の回転数検出用のセンサを示している。

【００３１】しかして、このように構成された給湯器１
において、上記出湯流量調節弁１３は、上述したように
熱交換器４の能力を越えた給湯運転時に出湯管７の流量
を絞るように動作する。すなわち、熱交換器４の能力は
バーナ５の燃焼性能によって決定されるが、かかるバー
ナ５の燃焼量は、給湯器１の設定温度および出湯流量
（具体的には熱交換器４からの出湯流量）によって決定
される。そのため、たとえば設定温度が高温でしかも出
湯流量が多い場合などに、バーナ５の目標燃焼量がバー
ナの性能を越える場合があるが、出湯流量調節弁１３
は、このような場合に弁を絞って出湯管７内の流量を抑
えることにより、熱交換器４内の流量を抑えてバーナ５
の燃焼性能の範囲内、つまり熱交換器４の能力範囲内で
給湯運転が行なえるよう流量調節を行なうものである。

【００３２】そこで、次にこの出湯流量調節弁１３にお
ける流量調節動作を図３のフローチャートに基づいて説
明する。

【００３３】すなわち、まず、上述したように熱交換器
４の能力を越えて給湯運転が行なわれると、上記制御部
２が一定の制御周期（所定周期）ｔ毎に流量調節弁１３
の流量および弁の開度情報の取り込みを行なう（図３ス
テップＳ１およびＳ２）。具体的には、流量調節弁１３
の流量は上記入水流量センサ（流量検出手段）１０の検
出値として得られ、また、弁の開度情報は弁駆動機構と
してステッピングモータ１３ａを用いるので、当該ステ
ッピングモータに備えられた回転検出器から出力される
信号によりステッピングモータの現在ステップ位置（Ｓ
ａ）として与えられる。また、上記制御周期ｔは、上記
制御部２として用いるマイクロコンピュータによって決
定されるが、たとえば３００ｍ秒毎等とされる（図２
(b) 参照）。

【００３４】そして、この制御周期ｔ毎に測定される流
量が、上記熱交換器４の能力により決定される目標流量
（Ｑｏ）と一致しているか否か、つまり今回検出された
流量（Ｑａ）が目標流量（Ｑｏ）に収束しているか否か
が判断される（図３ステップＳ３）。その結果、収束し
ていると判断された場合には、続く図３ステップＳ４に
移行してステッピングモータ１３ａの動作停止（つまり
弁の動作停止）が指令されるとともに、後述する方法で
演算された前回の１ステップ当たりの流量変化ΔＬｏｇ
（Ｑ）が記憶部３に記憶される（図３ステップＳ５参
照）。

【００３５】一方、図３ステップＳ３において流量が収
束していないと判断された場合には、図３ステップＳ６
に移行して、ステッピングモータ１３ａが駆動している
か否かが判断される。すなわち、ここで流量が収束して
いないにもかかわらずステッピングモータ１３ａが駆動
していない（つりま、流量制御動作が行なわれていな
い）と判断される場合としては、熱交換器４の能力を越
えた給湯運転が行なわれた当初、つまり、上記流量調節
弁１３での流量制御が必要となった時点であり、一方、
ステッピングモータ１３ａが駆動中と判断される場合と
しては、上記流量調節が開始されたが未だ目標流量（Ｑ
ｏ）に収束していない場合、つまり、流量制御の途中で
ある。

【００３６】そこで、説明の便宜上、上記ステッピング
モータ１３ａが駆動中であると判断された場合から説明
すると、この場合、続く図３ステップＳ７により、ステ
ッピングモータ１３ａの１ステップ当たりの流量変化Δ
Ｑが演算される。つまり、このステップでは上記数式１
に示すように、上記入水流量センサ１０で検出された流
量（Ｑａ）と、上記制御周期ｔによって前回検出された
流量（Ｑｂ）とを共に対数に換算して減算して得たもの
を、その間のステッピングモータ１３ａの駆動ステップ
数（Ｓｘ）で除することにより、１ステップ当たりの流
量変化ΔＬｏｇ（Ｑ）が求められる。なお、この数式１
により求められる流量変化ΔＬｏｇ（Ｑ）は、上述した
ように、図２(a) に示す弁位置と流量（対数）との特性
の傾きを示すものであり、本発明ではこの傾きを得るこ
とにより流量調節弁１３への入水圧変動の検出を行なっ
ている。

【００３７】そして、続く図３ステップＳ８において、
この弁位置と流量（対数）との特性の傾きに基づいて流
量が収束するのに必要なステッピングモータ１３ａの必
要ステップ数（Ｓｎ）が演算される。つまり、このステ
ップでは上記数式２に示すように、目標流量（Ｑｏ）と
今回検出された流量（Ｑａ）とを共に対数に換算して減
算して得たものを、上記数式１により求めた１ステップ
当たりの流量変化ΔＬｏｇ（Ｑ）で除することにより、
出湯流量を目標流量（Ｑｏ）に収束させるために必要と
なる必要ステップ数（Ｓｎ）が求められる。

【００３８】そして、続く図３ステップＳ９において、
上記数式２により求められた必要ステップ数（Ｓｎ）に
基づいて、流量調節弁１３の弁位置を目標流量（Ｑｏ）
に対応した位置に設定するための目標ステップ数（Ｓ
ｏ）が求められる。つまり、このステップでは、上記数
式３に示すように、現在のステップ数（Ｓａ）に上記数
式２により求められた必要ステップ数（Ｓｎ）が加算さ
れ、ステッピングモータ１３ａの最終的な目標ステップ
数（Ｓｏ）が演算される。

【００３９】しかして、続く図３ステップＳ１０におい
て、上記数式３により求められた目標ステップ数（Ｓ
ｏ）に対応したモータ駆動信号（駆動信号）がステッピ
ングモータ１３ａに与えられ、ステッピングモータ１３
ａがこの目標ステップ数（Ｓｏ）に向けて動作を開始
し、これに伴って上記出湯流量調節弁１３が目標流量
（Ｑｏ）に向けて駆動される。

【００４０】そして、その後は、出湯流量調節弁１３の
流量が目標流量Ｑｏに収束するまで上記制御周期ｔにし
たがって上記図３ステップＳ１乃至Ｓ３およびＳ６乃至
Ｓ１０の動作が繰り返され、流量が収束した時点で上記
図３ステップＳ４に移行してステッピングモータ１３ａ
の駆動が停止される。なおその際、図３ステップＳ５に
示すように、停止する直前に図３ステップＳ７で求めら
れた１ステップ当たりの流量変化ΔＬｏｇ（Ｑ）が上記
記憶部３に記憶される。

【００４１】一方、上記図３ステップＳ６において、ス
テッピングモータ１３ａが駆動していない判断された場
合、つまり流量制御開始時においては、上記数式１にお
ける前回の流量（Ｑｂ）が得られていないため、数式１
による演算に代えて、上記図３ステップＳ５において記
憶部３に記憶させた流量変化ΔＬｏｇ（Ｑ）を用いて図
３ステップＳ８以降のステップが行なわれる。

【００４２】このように、本発明では、図２(a) に示す
弁位置と流量（対数）の特性が広範囲にわたって直線性
示すことを利用して、数式１で１ステップ当たりの流量
変化ΔＬｏｇ（Ｑ）を求め、数式２で目標流量（Ｑｏ）
に収束までに必要な必要ステップ数（Ｓｎ）を求め、数
式３で目標流量（Ｑｏ）に応じた目標ステップ数（Ｓ
ｏ）を算出する制御方法を採用することにより、迅速か
つ正確に出湯流量を目標流量（Ｑｏ）に収束させること
ができる。

【００４３】しかも、この場合、上記特性の非直線部分
については、ステッピングモータ１３ａの駆動速度には
限界があるため、１制御周期ｔが上述したように短時間
であれば、その間におけるステッピングモータ１３ａの
動作量からすると上記特性は直線であるとして制御を行
なっても支障なく、迅速かつ正確な流量制御の妨げとな
ることはない。

【００４４】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れることなく、本発明の範囲内で適宜設計変更可能であ
る。すなわち、たとえば、上記実施形態では、出湯流量
調節弁１３の弁駆動機構としてステッピングモータ１３
ａを採用したが、もちろん他の駆動手段を用いることも
可能である。ただしその場合、弁の開度を検出するため
に他のセンサを採用することが必要である。

【００４５】また、上記実施形態では本発明を給湯器の
出湯流量調節弁１３に採用したが、本発明はこれに限定
されることなく他の用途の流量調節弁の流量制御に採用
することができる。特に、本発明では、流量調節弁への
入水圧の変動にかかわらず迅速かつ正確な流量調節が行
なえるので、入水圧変動の激しい部分に使用される流量
調節弁の制御に広範囲に応用可能である。

【００４６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
流量調節弁の流量制御に際して当該流量調節弁の流量を
対数に換算して制御を行なうので、弁の開度と流量（対
数）との特性を直線近似したものとして把握でき、しか
も、この場合流量調節弁への入水圧変化は当該特性の傾
きとして把握できるので、この傾きを弁開度の単位変化
量あたりの流量（ΔＬｏｇ（Ｑ））として求めることに
より入水圧の変動にかかわらず迅速かつ正確な流量制御
を行なうことができる。したがって、たとえば、給湯器
の出湯流量調節弁のごとく入水圧変動がある流量調節弁
の制御に最適であり、良好な出湯性能を得ることができ
る。

【００４７】しかも、流量調節弁の弁駆動機構にステッ
ピングモータを採用することにより、弁の開度を簡単か
つ正確に把握できるとともに、弁の動作制御を確実に行
なえるので、より高精度な流量制御を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る流量調節弁の流量制御方法を出湯
流量調節弁に適用した給湯器の概略構成図である。

【図２】同流量調節弁の流量制御方法の原理を説明する
ための説明図であり、図２(a)は流量調節弁の流量を対
数に換算して弁の位置との関係を示す特性図であり、図
２(b) は同制御方法の制御周期を説明するタイムチャー
トである。

【図３】同流量調節弁の流量制御方法を給湯器の出湯流
量調節弁に適用した場合の制御動作を説明するフローチ
ャートである。

【図４】流量調節弁における弁位置と流量との関係示す
特性図である。

【符号の説明】

１ 給湯器 ２ 制御部（制御手段） ３ 記憶部（記憶手段） ４ 熱交換器 ６ 入水管 ７ 出湯管 ８ バイパス管 １０ 入水流量センサ（流量検出手段） １３ 出湯流量調節弁（流量調節弁） １３ａ ステッピングモータ（弁駆動手段） Ｑ 流量調節弁の流量 Ｑａ 今回検出された流量 Ｑｂ 前回検出された流量 Ｑｏ 目標流量 Ｓａ ステッピングモータの現在のステッ
プ数 Ｓｎ 必要ステップ数 Ｓｏ 目標ステップ数 Ｓｘ ステッピングモータのステップ数の
変化分 ｔ 制御周期（所定周期）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流量調節弁の流量を対数に換算して行う
   制御であって、 弁開度の単位変化量あたりの流量（ΔＬｏｇ（Ｑ））を
   求めるステップと、 現在の流量（Ｌｏｇ（Ｑａ））から目標流量（Ｌｏｇ
   （Ｑｏ））までの流量差を前記単位変化量あたりの流量
   （ΔＬｏｇ（Ｑ））で除して、弁の開度を前記目標流量
   に設定するのに必要となる必要開度変更量（Ｓｎ）を求
   めるステップと、 この必要開度変更量（Ｓｎ）に基づいて弁の駆動手段に
   駆動信号を与えるステップとを含むことを特徴とする流
   量調節弁の流量制御方法。
2. 【請求項２】 前記単位変化量あたりの流量（ΔＬｏｇ
   （Ｑ））を、所定周期毎に演算し、順次更新しながら前
   記必要開度変更量（Ｓｎ）を求めることを特徴とする請
   求項１に記載の流量調節弁の流量制御方法。
3. 【請求項３】 少なくとも、ステッピングモータで駆動
   される流量調節弁と、この流量調節弁の流量を検出する
   流量検出手段と、この流量検出手段での検出結果等を記
   憶する記憶手段と、前記流量検出手段の検出結果等と前
   記ステッピングモータの位置情報を取り込んで前記ステ
   ッピングモータの動作制御を行なう制御部とを備えた装
   置であって、前記制御部が、 前記流量検出手段で今回検出された流量（Ｑａ）とこの
   検出に先立って検出され前記記憶手段に記憶された前回
   の流量（Ｑｂ）とをそれぞれ対数に換算してこれらの差
   を求め、この差を前回の流量検出から今回の流量検出ま
   での間に前記ステッピングモータが動作した動作ステッ
   プ数（Ｓｘ）で除して、前記ステッピングモータが１ス
   テップ動作した際の流量変化（ΔＬｏｇ（Ｑ））を演算
   するステップし、 前記流量調節弁の目標流量（Ｑｏ）と前記今回検出され
   た流量（Ｑａ）とをそれぞれ対数に換算してこれらの差
   を求め、この差を前記流量変化分（ΔＬｏｇ（Ｑ））で
   除して、前記ステッピングモータを現在位置から前記目
   標流量（Ｑｏ）に設定するのに必要な位置までの必要ス
   テップ数（Ｓｎ）を演算し、 前記ステッピングモータの現在のステップ数（Ｓａ）に
   前記必要ステップ数（Ｓｎ）を加算して目標ステップ数
   （Ｓｏ）を演算し、 この目標ステップ数（Ｓｏ）に対応する駆動信号を前記
   ステッピングモータに与える制御構成を備えたことを特
   徴とする流量調節弁装置。
4. 【請求項４】 前記制御部が、前記流量検出手段の検出
   結果と前記ステッピングモータの位置情報を所定周期毎
   に取り込み、流量調節弁の流量が前記目標流量に収束し
   ていないと判断した場合に、その都度前記流量変化（Δ
   Ｌｏｇ（Ｑ））の演算を行い、その結果に基づいて必要
   ステップ数（Ｓｎ）および目標ステップ数（Ｓｏ）を演
   算して、この目標ステップ数（Ｓｏ）に対応する駆動信
   号を前記ステッピングモータに与える制御構成を備えた
   ことを特徴とする請求項３に記載の流量調節弁装置。
5. 【請求項５】 前記制御部が、演算した前記流量変化
   （ΔＬｏｇ（Ｑ））を前記記憶手段に記憶させ、制御開
   始当初はこの記憶された流量変化（ΔＬｏｇ（Ｑ））を
   用いて前記必要ステップ数（Ｓｎ）および目標ステップ
   数（Ｓｏ）を演算して、この目標ステップ数（Ｓｏ）に
   対応する駆動信号を前記ステッピングモータに与える制
   御構成を備えたことを特徴とする請求項３または請求項
   ４に記載の流量調節弁装置。