JPH11194835A - 湯水混合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非通水時に混合弁を駆動した際に発生する駆
動音や再出湯時に不意に高温の湯が供給されるのは防止
でき、かつ給湯を再開したときに湯温のオーバーシュー
トやアンダーシュートを防止し、更には混合弁駆動頻度
を低減することで耐久性を向上させた湯水混合装置を提
供することを目的とする。 【解決手段】 混合弁の弁体を駆動する駆動部は湯の温
度、水の温度および設定温度のうち、いずれかが変化す
ると弁体を駆動する弁体駆動可能範囲と、湯の温度、水
の温度および設定温度のうち、いずれかが変化しても弁
体を駆動しない弁体駆動停止範囲とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は湯水混合装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、湯水混合装置においては、混合湯
の供給が停止された際には非通水であるにもかかわら
ず、再出湯時に迅速に所望の設定温度になるように混合
弁を予め所定開度になるように駆動するものが知られて
いる。

【０００３】また、混合湯の供給が停止された際の非通
水時には自然放熱冷却により、混合弁の弁体が水側流路
を閉成し、湯側流路を開成して、再出湯時に不意に高温
の湯が供給されるために、非通水時には混合弁の駆動を
停止するものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記混合湯の
供給が停止された際に混合弁を予め所定開度になるよう
に駆動するものにおいては、混合弁を駆動した際に発生
する駆動音を使用者が不快に感じたり、常時駆動するこ
とで混合弁の耐久性が損なわれる。また、非通水時には
混合弁の駆動を停止するものにおいては、給湯を再開し
たときに湯温のオーバーシュートやアンダーシュートが
発生する。

【０００５】従って本発明の目的は、非通水時に混合弁
を駆動した際に発生する駆動音や再出湯時に不意に高温
の湯が供給されるのは防止でき、かつ給湯を再開したと
きに湯温のオーバーシュートやアンダーシュートを防止
し、更には混合弁駆動頻度を低減することで耐久性を向
上させた湯水混合装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段及びその作用・効果】加熱
手段により加熱された湯と給水源から供給された水とを
混合し、弁体開度を変化させて混合湯を設定された湯温
になるように調節する湯水混合装置であって、前記湯の
温度、水の温度及び設定温度から前記弁体の目標開度を
演算する演算部と、前記演算部で演算された開度になる
ように前記弁体を駆動する駆動部と、を備えるととも
に、前記駆動部は前記湯の温度、水の温度および設定温
度のうち、いずれかが変化すると前記弁体を駆動する弁
体駆動可能範囲と、前記湯の温度、水の温度および設定
温度のうち、いずれかが変化しても前記弁体を駆動しな
い弁体駆動停止範囲と、を備えることを特徴とする。

【０００７】従って、湯の温度、水の温度および設定温
度が変化しても湯温のオーバーシュートやアンダーシュ
ート等の出湯性能にそれほど影響のない場合には混合弁
の弁体を駆動することがなく、弁体の駆動音を最小限に
抑えることができ、弁体の耐久性が向上する。

【０００８】また、本発明の好適な実施形態として、前
記弁体駆動停止範囲は、前記演算部で演算された現在の
目標開度と、前記湯の温度、水の温度および設定温度の
うち、いずれかが変化した場合の目標開度との偏差が、
所定量以下の範囲であることとしたので、現在の混合弁
開度と、次に駆動すべき混合弁開度との差が所定量以下
の場合は混合弁の弁体を駆動せず、そのままの開度を保
持できる。

【０００９】さらに、混合湯の対象箇所への供給時と非
供給時とでは、供給時は安定した出湯温度を保持するた
めに前記湯の温度、水の温度および設定温度の小さな変
動にも敏感に反応するような細かな混合弁の開度調整が
必要であるが、非供給時は出湯温度の保持の必要はな
く、再出湯時の温度変動を小さくするように混合弁の開
度調整を行えばよい。

【００１０】そこで、本発明では、前記弁体駆動停止範
囲は、前記混合湯の対象箇所への供給時と非供給時とで
異なる範囲とする。さらに、前記混合湯の供給時の前記
弁体駆動停止範囲は、前記混合湯の非供給時の前記弁体
駆動停止範囲よりも小さくしたので、常に安定した出湯
温度が得られる上に弁体の駆動音を最小限に抑えること
ができる。

【００１１】ここで、加熱手段が所定箇所へ給湯する給
湯用熱交換器と、浴槽水を追焚する追焚用熱交換器を同
一の加熱部により加熱する構成する場合には、追焚運転
中は熱交換器内部の湯温変動の方が、前記湯の温度、水
の温度および設定温度の変動より大きくなる。即ち、追
焚運転中は熱交換器内部の湯温検出感度が悪くなる。

【００１２】そこで、本発明の別の好適な実施形態とし
て、前記加熱手段は所定箇所へ給湯する給湯用熱交換器
と、浴槽水を追焚する追焚用熱交換器を同一の加熱部に
より加熱する構成であって、前記弁体駆動停止範囲は、
前記加熱部が前記追焚による加熱中か否かで異なる範囲
であることとした。さらに、前記追焚による加熱中の前
記弁体駆動停止範囲は非追焚中の前記弁体駆動停止範囲
よりも小さくしたので、熱交換器内部の湯温変化に応じ
た適正な混合弁の開度を演算することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面により詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明の湯水混合装置の一実施形
態が適用される給湯機のブロック図である。

【００１５】上記給湯機は、図１に示すように、加熱部
としてバーナ１７、バーナ１７に接続される給燃料管１
９、給燃料管１９に設けられた燃料供給量調整用の比例
弁２１及び燃料の供給を開始／停止するための電磁弁２
３、バーナ１７に対して必要な空気を送り込むためのフ
ァン２５を備える。上記給湯機はまた、バーナ１７に対
向して配置された熱交換器７、その上流側に連通する給
水管１、その下流側に連通する給湯管９、熱交換器７を
介さずに、給水管１から給湯管９に水を供給するバイパ
ス管１１が設けられている。そして、バイパス管１１と
給湯管９との接続部には、弁体開度を変化させることに
より湯側と水側の分配比を変化させ、混合湯温を調節す
る混合弁３１、混合弁３１の弁体を駆動するステッピン
グモータ等の混合弁駆動モータ３３が設けられている。
また給水管１には、入水温度Ｔｃを測る入水温度センサ
３及び給水流量Ｑを測る流量センサ５、給湯管９の熱交
換器７の出口側には出湯温度Ｔｈを測る出湯温度センサ
１３、混合弁３１の下流側には混合温度Ｔｍを測る混合
温度センサ１５を備え、給湯管９端部には給湯栓４９が
備えられている。

【００１６】更に、上記給湯機は、浴槽４５の浴槽水を
循環加熱するための風呂経路４７、風呂経路４７の中途
には、浴槽水の温度を検出する浴槽水温度センサ４１、
浴槽水を循環するポンプ４３を備える。なお、熱交換器
７は、給湯栓４９から給湯するための給湯用熱交換器
と、浴槽４５の浴槽水を追焚する追焚用熱交換器から構
成されている。

【００１７】またリモコン２９には、給湯栓４９からの
給湯される湯温の設定温度Ｔｓを設定する温度設定部２
７、浴槽４５内の浴槽水の追焚運転をオン操作する追焚
スイッチ２８を備えている。

【００１８】上記給湯機は更に、各センサ３、５、１
３、１５および温度設定部２７からの検出信号（Ｔｃ、
Ｑ、Ｔｈ、Ｔｍ、Ｔｓ）に基づき、混合弁駆動モータ３
３、比例弁２１、電磁弁２３等の制御を行うコントロー
ル部５０をも備える。

【００１９】上記構成により、リモコン２９に備えられ
た運転スイッチ（図示しない）がオン操作された状態
で、給湯栓４９が開かれ、流量センサ５により給水流量
Ｑが所定流量以上になると比例弁２１、電磁弁２３が開
状態になりバーナ１７により給水管１の水が（給湯用）
熱交換器７にて加熱される。加熱された湯と、バイパス
管１１の水を混合して、混合温度センサ１５の混合温度
Ｔｍがリモコン２９の温度設定部２７で設定された温度
Ｔｓになるように弁体の目標開度（または、混合弁３１
の目標位置、目標角度でもよい）を演算して、混合弁３
１の湯側と水側の分配比を調節して、給湯栓４９から設
定温度Ｔｓの湯が供給する。一方、リモコン２９の追焚
スイッチ２８がオン操作されるとポンプ４３が作動し、
浴槽４５内の浴槽水はバーナ１７により（追焚用）熱交
換器７にて加熱され、浴槽４５へ循環される。浴槽水温
度センサ４１が所定温度になるか、所定時間経過すると
ポンプ４３は停止し、追焚運転は終了する。

【００２０】次に、上記構成の給湯機における混合弁３
１の一般的な動作を図２のブロック図を用いて説明す
る。

【００２１】目標分配比演算部５１は、入水温度センサ
３が検出した入水温度Ｔｃ、出湯温度センサ１３が検出
した熱交温度Ｔｈ、混合温度センサ１５が検出した混合
温度Ｔｍ、温度設定部２７により設定された設定温度Ｔ
ｓから、混合弁３１の湯側と水側の目標分配比Ｒ１を次
式により演算する。 目標分配比Ｒ１＝（Ｔｓ−Ｔｃ）／（Ｔｈ−Ｔｃ） または、次式で表されるように、積分演算、比例演算を
行って、目標分配比Ｒ１を演算してもよい。但し、ｆＰ
Ｉ項は混合弁３１に通水中のみ演算するものとする。 目標分配比Ｒ１＝（Ｔｓ−Ｔｃ）／（Ｔｈ−Ｔｃ）＋ｆ
ＰＩ（目標分配比Ｒ１−実分配比） 但し、実分配比は（Ｔｍ−Ｔｃ）／（Ｔｈ−Ｔｃ）で表
される。

【００２２】目標分配比演算部５１で演算された目標分
配比Ｒ１は、混合弁駆動部５４に送信される。

【００２３】混合弁駆動部５４は、選択手段５３で選択
された目標分配比になるように混合弁駆動モータ３３に
指示し、混合弁３１に信号を送る。

【００２４】次に、実際の混合弁３１の弁駆動動作につ
いて図３を用いて説明する。

【００２５】使用者によりリモコン２９に備えられた運
転スイッチ（図示しない）をオン操作し、温度設定部２
７により温度が設定されると、流量センサ５の信号によ
り通水中か否かを判断する（ステップＳ１）。通水中で
あると判断した場合には、ΔＴを０．５℃と設定し（ス
テップＳ２）、目標分配比演算部５１により現在の目標
分配比Ｒ１を演算する（ステップＳ３）。ここで、入水
温度Ｔｃ、設定温度Ｔｓ、出湯温度Ｔｈのいずれかが変
化した場合、目標分配比演算部５１により次の目標分配
比Ｒ１´を演算する（ステップＳ４）。

【００２６】またステップＳ１で通水中でないと判断さ
れた場合には、追焚運転中（追焚スイッチ２８オン中）
か否かを判断する（ステップＳ８）。追焚運転中であれ
ば、ΔＴを２℃と設定し（ステップＳ９）、追焚運転中
でなければΔＴを５℃と設定する（ステップＳ１０）。

【００２７】ステップＳ４で次の目標分配比Ｒ１´が演
算されると、次式により閾値εが演算される。 ε＝ｆ｛ΔＴ／（Ｔｈｓ−Ｔｃ）｝ 但し、Ｔｈｓは熱交目標温度であり、（Ｔｓ−Ｔｃ）／
０．４＋Ｔｃで表される。（但し、Ｔｈｓ≧８０℃の時
は、Ｔｈｓ＝８０℃）

【００２８】さらに、現在の目標分配比Ｒ１と次の目標
分配比Ｒ１´の偏差がステップＳ５で求めた閾値εを越
えているか否かを判断し（ステップＳ６）、越えていれ
ば次の目標分配比Ｒ１´になるように、混合弁駆動モー
タ３３を駆動させ、混合弁３１を制御する（ステップＳ
７）。ステップＳ６で閾値εを越えていなければ、混合
弁駆動モータ３３を現在の目標分配比Ｒ１の弁位置で停
止させたままとする（ステップＳ１１）。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態の湯水混合装置が適用される給湯機
のブロック図。

【図２】混合弁の制御ブロック図。

【図３】混合弁の動作フローチャート。

【符号の説明】

３１…混合弁 ５１…第１目標分配比演算部 ５４…混合弁駆動部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱手段により加熱された湯と給水源か
   ら供給された水とを混合し、弁体開度を変化させて混合
   湯を設定された湯温になるように調節する湯水混合装置
   であって、 前記湯の温度、水の温度及び設定温度から前記弁体の目
   標開度を演算する演算部と、前記演算部で演算された開
   度になるように前記弁体を駆動する駆動部と、を備える
   とともに、前記駆動部は前記湯の温度、水の温度および
   設定温度のうち、いずれかが変化すると前記弁体を駆動
   する弁体駆動可能範囲と、前記湯の温度、水の温度およ
   び設定温度のうち、いずれかが変化しても前記弁体を駆
   動しない弁体駆動停止範囲と、 を備えることを特徴とする湯水混合装置。
2. 【請求項２】 前記弁体駆動停止範囲は、前記演算部で
   演算された現在の目標開度と、前記湯の温度、水の温度
   および設定温度のうち、いずれかが変化した場合の目標
   開度との偏差が、所定量以下の範囲であることを特徴と
   する請求項１記載の湯水混合装置。
3. 【請求項３】 前記弁体駆動停止範囲は、前記混合湯の
   対象箇所への供給時と非供給時とで異なる範囲とするこ
   とを特徴とする請求項１、２記載の湯水混合装置。
4. 【請求項４】 前記混合湯の供給時の前記弁体駆動停止
   範囲は、前記混合湯の非供給時の前記弁体駆動停止範囲
   よりも小さいことを特徴とする請求項３記載の湯水混合
   装置。
5. 【請求項５】 前記加熱手段は所定箇所へ給湯する給湯
   用熱交換器と、浴槽水を追焚する追焚用熱交換器を同一
   の加熱部により加熱する構成であって、 前記弁体駆動停止範囲は、前記加熱部が前記追焚による
   加熱中か否かで異なる範囲であることを特徴とする請求
   項１、２記載の湯水混合装置。
6. 【請求項６】 前記追焚による加熱中の前記弁体駆動停
   止範囲は非追焚中の前記弁体駆動停止範囲よりも小さい
   ことを特徴とする請求項５記載の湯水混合装置。