JP2003185254A - 給湯器用湯水混合ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィードフォワード制御量たる指示混合割合
を示す信号に基づいて温水通路(14)の温水と冷水通路(1
5)の冷水の混合割合を調節する湯水混合器(20)を、具備
する給湯器用湯水混合ユニット(1)に於いて、混合水の
温度がハンチングする現象を迅速に解消できるようにす
る。 【解決手段】 前記湯水混合器(20)による温水と冷水の
実混合割合を判定する実混合割合判定手段と、前記実混
合割合に於ける冷水の値が前記指示混合割合に於ける冷
水の値より大きい場合には冷水過多信号を、小さい場合
には冷水不足信号を夫々出力する過不足判定手段と、前
記冷水過多信号が出力された場合は演算用補正係数Ｋを
増加又は減少させる一方、前記冷水不足信号が出力され
た場合は前記演算補正係数Ｋを減少又は増加させる補正
係数調節手段と、を具備し、前記実混合割合を前記指示
混合割合に一致させるように、前記フィードフォワード
制御量を前記演算用補正係数Ｋで補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば太陽熱温水
器等の自然エネルギーを利用した温水供給装置や、各種
廃熱を利用した温水供給装置を給湯器に接続する為の給
湯器用湯水混合ユニットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】太陽熱温水器は、天候等により目的温度
の温水が取り出せない為に、該太陽熱温水器の下流側に
給湯器を補助熱源として接続した給湯システムが知られ
ている。

【０００３】図６は、この種の給湯システムの概略図で
あり、太陽熱温水器(5)から引き出された上流側温水通
路(56)は、本発明の対象たる給湯器用湯水混合ユニット
(1)の温水通路(14)に接続されていると共に、該温水通
路(14)には湯温センサ(19)と温水量調節弁(25)がこの順
序で上流側から配設されている。一方、上水道からの冷
水が流れる給水通路(10)は給湯器用湯水混合ユニット
(1)の冷水通路(15)に接続されていると共に、該冷水通
路(15)には給水温センサ(23)と冷水量調節弁(24)がこの
順序で上流側から配設されており、該冷水量調節弁(24)
と上記温水量調節弁(25)によって湯水混合器(20)が構成
されている。又、上記合流点から下流側に延長された混
合水通路(29)には、混合水温センサ(33)が配設されてい
る。そして、該混合水温センサ(33)と上記湯温センサ(1
9)及び給湯温センサ(23)の出力が印加される制御装置(1
1)によって上記湯水混合器(20)が動作制御されるように
なっている。

【０００４】そして、上記動作制御時には、湯水混合器
(20)を構成する冷水量調節弁(24)や温水量調節弁(25)が
次のような動作を実行する。即ち、フィードフォワード
制御によって温水量調節弁(25)と冷水量調節弁(24)が暫
定開度に設定されると共に、該暫定開度がフィードバッ
ク制御によって補正される。この補正時のフィードバッ
ク制御量が不足していると、この不足量を修正する為の
フィードバック制御が再び繰り返され、該フィードバッ
ク制御の繰り返しによって混合水の温度が次第に給湯設
定温度に収束してゆく。これにより、湯水混合器(20)か
ら流出する給湯設定温度の混合水は、消火状態に維持さ
れた給湯器(7)から出湯蛇口(85)に供給される。

【０００５】一方、上記給湯用湯水混合ユニット(1)で
は、太陽熱温水器(5)から引き出された上流側温水通路
(56)と上水道からの給水通路(10)の水圧差が変動する
と、温水量調節弁(25)と冷水量調節弁(24)の開度比率に
対する上記温水と冷水の混合割合が著しく変化する。従
って、かかる場合は、フィードフォワード制御によって
設定された冷水量調節弁(24)と温水量調節弁(25)の開度
比率がフィードバック制御によって過剰補正されて大き
くオーバーシュートする現象が発生し、これにより、冷
水量調節弁(24)と温水量調節弁(25)の開度の増減が繰り
返されて混合水温度が周期的に変動するハンチング現象
が発生する。

【０００６】そこで、上記従来の給湯用湯水混合ユニッ
ト(1)では、上記ハンチング現象が発生していると判断
される場合は、湯水混合器(20)に入力するフィードバッ
ク制御量を正常時よりも圧縮し、これにより、フィード
バック制御の感度を鈍くしてハンチング現象を低減又は
解消させている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のものでは、フィードフォワード制御量を微調整する
ための小さなフィードバック制御量のみを圧縮すること
により、ハンチング現象の低減等を図っているから、混
合水の温度が迅速に給湯設定温度に収束せず、制御の応
答性が悪いという問題があった。

【０００８】本発明はかかる点に鑑みて成されたもの
で、『温水供給装置からの温水が流れる温水通路(14)と
上水道からの冷水が流れる冷水通路(15)の合流点から下
流側に延長され且つ給湯器の水入口に配管接続される混
合水通路(29)とを有する通水路と、前記冷水と前記温水
を混合する割合として演算されたフィードフォワード制
御量又はこれにフィードバック制御量を加算した値とし
ての指示混合割合を示す信号を出力する混合器制御手段
と、前記指示混合割合を示す信号に基づいて前記冷水通
路(15)と前記温水通路(14)の開度を調節することによっ
て、前記混合水通路(29)を流れる混合水の温度が給湯設
定温度になるように前記冷水と前記温水の混合割合を調
節する湯水混合器(20)を、具備する給湯器用湯水混合ユ
ニット(1)』に於いて、開度比率に対する温水と冷水の
混合割合が変化した場合でも、混合水の温度がハンチン
グする現象を迅速に解消できるようにすることを課題と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】[１項]上記課題を解決す
るための本発明の技術的手段は、『前記指示混合割合を
示す信号に基づいて動作する前記湯水混合器(20)によっ
て実際に混合された前記温水と前記冷水の実混合割合を
判定する実混合割合判定手段と、前記実混合割合に於け
る冷水の値が前記指示混合割合に於ける冷水の値より大
きい場合には冷水過多信号を、小さい場合には冷水不足
信号を夫々出力する過不足判定手段と、前記過不足判定
手段から前記冷水過多信号が出力された場合は演算用補
正係数Ｋを増加又は減少させる一方、前記冷水不足信号
が出力された場合は前記演算補正係数Ｋを減少又は増加
させる補正係数調節手段と、を具備し、前記実混合割合
を前記指示混合割合に近付けるように、前記フィードフ
ォワード制御量を前記演算用補正係数Ｋで補正する』こ
とである。

【００１０】上記技術的手段は次のように作用する。湯
水混合器(20)は温水と冷水を混合すべき割合としての指
示混合割合に基づいて温水通路(14)と冷水通路(15)の開
度を調節し、これにより、前記温水と冷水とを混合した
混合水の温度を給湯設定温度に一致させるように動作す
る。

【００１１】一方、実混合割合判定手段は、前記指示混
合割合を示す信号に基づいて動作する湯水混合器(20)に
よって実際に混合された温水と冷水の実混合割合を判定
する。又、実混合割合判定手段によって判定された実混
合割合の冷水の値（混合された温水に対する冷水の割
合）が指示混合割合の冷水の値より大きい場合は、冷水
過多信号が過不足判定手段から出力される。又、前記実
混合割合の冷水の値が指示混合割合の値より小さい場合
は冷水不足信号が過不足判定手段から出力される。

【００１２】すると、上記過不足判定手段からの信号が
補正係数調節手段に入力される。そして、補正係数調節
手段は、上記冷水過多信号を受けた場合は演算用補正係
数Ｋを増加又は減少させる一方、冷水不足信号を受けた
場合は、これとは逆に前記演算用補正係数Ｋを減少又は
増加させる。これにより、混合しようとする冷水割合よ
りも、実際の混合水中の冷水割合が少ない場合は、演算
用補正係数Ｋが増加又は減少する一方、前記冷水割合が
逆の関係になっている場合は、演算用補正係数Ｋも前記
とは逆方向に変化する。

【００１３】そこで、実混合割合を指示混合割合に近付
けるように、前記フィードフォワード制御量を演算用補
正係数Ｋで補正する。即ち、フィードフォワード制御量
に演算用補正係数Ｋを乗除等の演算を施すことによって
指示混合割合と実混合割合の差を減少させてゆくのであ
る。

【００１４】このように、上記技術的手段によれば、指
示混合割合に対する実混合割合の比率や差等の偏差に応
じてフィードフォワード制御量が補正されるから、微調
整用のフィードバック制御量を補正する場合に比べて温
水と冷水の実混合割合と指示混合割合が迅速に一致す
る。

【００１５】[２項]前記１項に於いて、『前記実混合割
合は、該実混合割合を判定するときの設定時間内での平
均値であり、前記フィードバック制御量は、該フィード
バック制御量を判定するときの設定時間内での平均値で
ある』ものでは、太陽熱温水器(5)等の温水供給装置や
上水道等の給水圧が一時的に変動した場合でも、湯水混
合器(20)が過敏に反応するような不都合がない。

【００１６】[３項]前記１項又は２項に於いて、『前記
冷水通路(15)の途中であって前記湯水混合器(20)の上流
側に位置する部分と、前記混合水通路(29)とを繋ぐバイ
パス通路(28)と、前記バイパス通路(28)を閉状態に維持
する安全弁を設け、前記演算用補正係数Ｋが、正常範囲
から外れている場合は前記安全弁を開弁させる』もので
は、太陽熱温水器(5)等の温水供給装置側と上水道側と
の給水圧差が大きい不正常状態に陥ると、前記バイパス
通路(28)の安全弁が開弁され、これにより、冷水通路(1
5)から混合水通路(29)に多量の冷水が流入する。これに
より、温度低下された混合水通路の水が給湯器側に供給
され、該水が給湯器の本来的な機能によって給湯設定温
度まで加熱昇温される。

【００１７】[４項]前記１項又は２項に於いて、『前記
温水通路(14)を開状態に維持する安全弁を設け、前記演
算用補正係数Ｋが、正常範囲から外れている場合は前記
安全弁を閉弁させる』ものでは、太陽熱温水器(5)等の
温水供給装置側と上水道側との給水圧差が大きい不正常
状態に陥ると、安全弁が温水通路(14)を遮断する。これ
により、温水供給装置からの温水が冷水通路からの冷水
に混合されることなく、該冷水のみが給湯器側へ供給さ
れる。従って、以後は、給湯器の本来的な機能によっ
て、前記冷水が給湯設定温度まで加熱昇温されて適正な
給湯動作が行える。

【００１８】

【発明の効果】本発明は次の特有の効果を有する。微調
整用のフィードバック制御量を補正する場合に比べて温
水と冷水の実混合割合が指示混合割合に迅速に収束す
る。従って、給水圧変動等によって温水通路(14)と冷水
通路(15)の開度比率に対する温水と冷水の混合割合が変
化した場合でも、混合水のハンチング現象を迅速に解消
することができる。２項のものでは、太陽熱温水器(5)
等の温水供給装置や上水道等の給水圧が一時的に変動し
た場合でも、湯水混合器(20)が過敏に反応するような不
都合がない。３項及び４項のものでは、混合水通路(29)
から給湯器に供給される水の温度が高温にならないか
ら、該給湯器から高温水が流出せず、安全な給湯動作が
確保できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、上記した本発明の実施の形
態を説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る給湯
器用湯水混合ユニット(1)を用いた給湯システムの概念
図であり、太陽熱温水器(5)は給湯器用湯水混合ユニッ
ト(1)を介して給湯器(7)に配管接続されている。以下、
各部の詳細を説明する。

【００２０】[太陽熱温水器(5)について]太陽熱温水器
(5)は、太陽熱を吸収する集熱器(50)と貯湯タンク(51)
内とを循環するように形成された蓄熱配管(52)を具備し
ており、該蓄熱配管(52)には膨張タンク(53)と循環ポン
プ(54)が配設されている。又、貯湯タンク(51)の底部に
は上水道からの冷水を供給するソーラ用給水管(55)と水
抜栓(57)を具備する水抜通路(58)が接続されていると共
に、貯湯タンク(51)の頂部からは上流側温水通路(56)が
引き出されている。

【００２１】[給湯器(7)について]給湯器(7)は、図示し
ないガスバーナで加熱される熱交換器が内蔵された給湯
器本体(70)と、該給湯器本体(70)に電気接続された給湯
器用リモコン(71)を備えていると共に、該給湯器用リモ
コン(71)には、運転スイッチ(72)と、浴槽(81)に湯張り
する際に操作する湯張りスイッチ(73)と給湯温度設定器
(75)と、更に、給湯器の運転状態等を表示する表示部(7
4)が設けられている。又、給湯器本体(70)と浴槽(81)と
の間は、湯張り及び追焚きに使用される往き管(82)と戻
り管(83)で接続されていると共に、給湯器本体(70)から
引き出された給湯通路(84)には出湯蛇口(85)が設けられ
ている。

【００２２】[給湯器用湯水混合ユニット(1)について]
本発明の対象たる給湯器用湯水混合ユニット(1)には、
上記太陽熱温水器(5)からの温水が流れる上流側温水通
路(56)が接続される温水配管接続口(16)と、既述ソーラ
用給水管(55)から分岐した給水通路(10)が接続される給
水配管接続口(17)と、更に、給湯器本体(70)の水入口(7
7)に接続される給湯器接続口(18)が設けられている。

【００２３】上記温水配管接続口(16)の下流側に形成さ
れた温水通路(14)には、バキュームブレーカ(12)と、逆
止弁(13)と、更に、湯温センサ(19)が、この順序で上流
側から配設されている。又、温水通路(14)の上流端近傍
には、通路の滞留水を排水させる機能を具備する水抜栓
(21)が設けられていると共に、該水抜栓(21)には、通水
内の塵芥を除去する第１の除塵フィルタ(38)が内臓され
ている。

【００２４】一方、冷水通路(15)には、逆止弁(22)と給
水温センサ(23)と更に湯水混合器(20)がこの順序で配設
されていると共に、該湯水混合器(20)は、温水通路(14)
と冷水通路(15)の合流点に配設された温水量調節弁(25)
とその上流側に於ける冷水通路(15)内に配設された冷水
量調節弁(24)とから構成されている。そして、上記冷水
量調節弁(24)と温水量調節弁(25)は、これらに対応する
ステッピングモータ(240)(250)の回転によって先端の弁
体(241)(251)を弁口(26)(27)に接離させ、これによっ
て、弁口(26)(27)の開度を変化させて流量調節するよう
に構成されている。又、上記冷水通路(15)に於ける給水
温センサ(23)と湯水混合器(20)の間から引き出されたバ
イパス通路(28)は前記合流点の下流側に位置する混合水
通路(29)に接続されている。そして、このバイパス通路
(28)には、該バイパス通路(28)を開閉する為の既述安全
弁たる常開電磁弁(31)が設けられていると共に、上記混
合水通路(29)には混合水の流量を計測する流量センサ(3
2)と混合水温センサ(33)と過昇温検知センサ(34)と更に
水抜き栓(35)が設けられており、該水抜き栓(35)は上記
混合水通路(29)等の水圧が過剰上昇したときに開弁して
圧力を開放する逃がし弁機能を兼備している。又、冷水
通路(15)の上流端近傍には、該通路を水抜きする為の水
抜栓(30)が配設されていると共に、該水抜栓(30)には通
水内の塵芥を除去する為の第２の除塵フィルタ(39)が内
臓されている。

【００２５】そして、既述湯温センサ(19)，給水温セン
サ(23)，湯水混合器(20)，常開電磁弁(31)，流量センサ
(32)，混合水温センサ(33)及び過昇温検知センサ(34)
等の電気部品は制御装置(11)に電気接続されており、該
制御装置(11)によって、湯水混合器(20)の動作が制御さ
れるようになっている。又、上記制御装置(11)に内臓さ
れたマイクロコンピュータには、図３に示すモータ制御
テーブルが格納されている。

【００２６】同図は、温水通路(14)を流れる温水に対し
て冷水通路(15)を流れる冷水を混合する割合を指示混合
割合（後述の式の右辺に現れる「ＦＦＸ+ＦＢＸ
Ｔ」）にする為に用いられる換算値ＱSと、該換算値Ｑs
に温水量調節弁(25)と冷水量調節弁(24)の開度比を設定
するのに必要なステッピングモータ(240)(250)のステッ
プ数ＰW，ＰSの関係を実験から求めて記録したものであ
る。そして、このモータ制御テーブルには、混合水の流
量（流量センサ(32)の検知流量）の大きさ別に区分して
上記ステップ数ＰW，ＰS等が記録されている。即ち、図
３の[１]は、混合水通路(29)を流れる混合水の流量が５
リットル／分未満の場合の制御に使用する換算値ＱSと
これに対応するステッピングモータ(240)(250)のステッ
プ数ＰW，Ｐsの関係を記載たもので、同図の[２]は上記
流量が５リットル／分〜７リットル／分の場合を、更
に、同図の[ｉ]は上記流量がｉリットル／分〜（ｉ+
２）リットル／分の場合を、夫々、記載したものであ
る。

【００２７】このように、混合水の流量の大きさに区分
して上記モータ制御テーブルを用意するのは、温水通路
(14)や冷水通路(15)は配管長さや屈曲回数等が相違する
ことから、温水量調節弁(25)の開度に対する冷水量調節
弁(24)の開度の割合が一定であっても、混合水通路(29)
を流れる混合水の流量が変化した場合には上記温水と冷
水の混合割合が変化するからである。

【００２８】次に、温水通路(14)と冷水通路(15)を流れ
る温水と冷水を湯水混合器(20)で混合させることによっ
て給湯設定温度の混合水を得る為の制御を、流量センサ
(32)の検知流量がｉリットル〜（ｉ+２）リットルの場
合を例に採って説明する。

【００２９】先ず、流量センサ(32)の検知流量がｉリッ
トル／分〜（ｉ+２）リットル／分の範囲である場合
は、制御装置(11)内のマイクロコンピュータで図３の
[ｉ]のモータ制御テーブルが選択される。

【００３０】一方、給湯温度設定器(75)で設定された給
湯設定温度Ｔsetの混合水を得る為に温水通路(14)と冷
水通路(15)の温水と冷水を混合しなければならない指示
混合割合に対応する換算値ＱSがマイクロコンピュータ
によって求められる。そして、該換算値ＱSが図３の
[ｉ]のモータ制御テーブルに於いて上下に隣接する２つ
のＱsn_-1〜ＱSnの間の値であるとすれば、このモータ制
御テーブルからＱsn_-1，ＱSn，ＰWin, ＰWin_-1 ，Ｐsi
n, Ｐsin_-1が読み出される。

【００３１】図４は、上記Ｑsn_-1，ＱSn，ＰWin, ＰWin
_-1等から、上記換算値ＱSに対応する既述指示混合割合
の混合水を得る為に冷水量調節弁(24)用のステッピング
モータ(240)に与える必要のあるステップ数Ｐwiを求め
る為のグラフである。

【００３２】図４のグラフ上の[Ｑsn_-1，ＰWin_-1]で特
定される点Ａと、[Ｑsn，ＰWin]で特定される点Ｂを繋
ぐ直線の方程式「Ｐw＝（（ＰWin-ＰWin_-1）／（Ｑsn-
Ｑsn_-1））（Ｑ-Ｑsn_-1）+ＰWin_-1が制御装置(11)のマ
イクロコンピュータで求められる。そして、上記方程式
を用いて、換算値ＱSに対応するステップ数Ｐwiが求め
られる。

【００３３】 即ち、Ｐwi＝（（ＰWin-ＰWin_-1）／（Ｑsn-Ｑsn_-1））（Ｑs-Ｑsn_-1）+ＰWin _-1 ・・・ が演算によって求められる。

【００３４】そして、上記式で求められたＰwiに対応
する数の制御パルスが冷水量調節弁(24)用のステッピン
グモータ(240)に与えられる。

【００３５】図５は、上記Ｑsn_-1，ＱSn，Ｐsin, Ｐsin
_-1等から、上記換算値ＱSの混合水を得る為に温水量調
節弁(25)用のステッピングモータ(250)に与える必要の
あるステップ数Ｐsiを求める為の説明グラフである。

【００３６】図５のグラフ上の[Ｑsn_-1，Ｐsin_-1]で特
定される点Ｃと、[Ｑsn，Ｐsin]で特定される点Ｄを繋
ぐ直線の方程式「Ｐs＝（（Ｐsin-Ｐsin_-1）／（Ｑsn-
Ｑsn_-1））（Ｑ-Ｑsn_-1）+Ｐsin_-1が制御装置(11)のマ
イクロコンピュータで求められる。そして、上記方程式
を用いて、換算値ＱSに対応するステップ数Ｐsiが求め
られる。

【００３７】 即ち、Ｐsi＝（（Ｐsin-Ｐsin_-1）／（Ｑsn-Ｑsn_-1））（Ｑs-Ｑsn_-1）+Ｐsin _-1 ・・・ が演算によって求められる。

【００３８】そして、上記の演算式で求められたＰsi
に対応する数の制御パルスが温水量調節弁(25)用のステ
ッピングモータ(250)に与えられる。これにより、冷水
量調節弁(24)と温水量調節弁(25)が上記ＰwiとＰsiに対
応する開度に調節され、これにより、冷水量調節弁(24)
の開度と温水量調節弁(25)の開度の割合に応じて温水と
冷水が混合される。

【００３９】[給湯動作の実際]次に、上記給湯システム
の動作を説明する。給湯器用湯水混合ユニット(1)に組
み込まれた制御装置(11)には、図２のフローチャートに
示す内容の制御動作を実行するマイクロコンピュータが
格納されており、以下、本実施の形態に係る給湯システ
ムの動作を図２のフローチャートに従って説明する。

【００４０】電源接続されると、先ず、ステップ(ST1)
で初期設定作業を実行する。即ち、除塵フィルタ(38)の
目詰まり度合い（通水抵抗）と除塵フィルタ(39)の目詰
まり度合い（通水抵抗）に相関を有する後述の演算用補
正係数Ｋを「１」にセットする。又、湯水混合器(20)を
フィードバック制御する際に使用する補正混合割合累積
値ＦＢＸＴを「０」にセットする。

【００４１】そして、混合水通路(29)が通水停止状態に
ある場合（出湯蛇口(85)が閉じられ且つ湯張りスイッチ
(73)が投入されていない場合）は、これを流量センサ(3
2)の出力から判断し、給湯温度設定器(75)で設定された
給湯設定温度Ｔsetにほぼ等しい温度の混合水が後述の
給湯動作開始時（出湯蛇口(85)の開放時等）に迅速に湯
水混合器(20)で混合できるように、該湯水混合器(20)の
冷水量調節弁(24)や温水量調節弁(25)をフィードフォワ
ード制御等をしながら出湯開始時まで待機する待機ルー
チンを実行する（ステップ(ST3)〜ステップ(ST6)）。

【００４２】即ち、温水通路(14)を流れる温水と冷水通
路(15)を流れる冷水を混合して給湯設定温度Ｔsetの混
合水を得る為に必要な理論上の理論混合割合ＦＦＸ（本
実施の形態では温水に対する冷水の混合割合）をステッ
プ(ST3)で演算する。具体的には、上記ＦＦＸを次の演
算式で求める。

【００４３】湯温センサ(19)の検知温度をＴS，給湯温
度設定器(75)でセットされた温度をＴset，給水温セン
サ(23)の検知温度をＴinとすると、 ＦＦＸ＝（ＴS−Ｔset）／（Ｔset−Ｔin） ・・・ 次に、ステップ(ST4)で、上記理論混合割合ＦＦＸとフ
ィードバック制御量としての補正混合割合累積値ＦＢＸ
Ｔを加算し、該加算値に演算用補正係数Ｋを掛けた値を
換算値ＱSとして記憶する。そして、ステップ(ST5)で、
温水通路(14)の温水と冷水通路(15)の冷水の混合割合を
上記換算値ＱSに対応する既述指示混合割合に出来るよ
うに、冷水量調節弁(24)の開度に対応するステッピング
モータ(240)のステップ数Ｐwiと、温水量調節弁(25)の
開度に対応するステッピングモータ(250)のステップ数
Ｐsiを、既述した図３のモータ制御テーブ等から既述手
法によって求める。

【００４４】次に、冷水量調節弁(24)用のステッピング
モータ(240)にステップ数Ｐwiに対応する数の制御パル
スを与えると共に、温水量調節弁(25)用のステッピング
モータ(250)にステップ数Ｐsiに対応する数の制御パル
スを与える。これにより、冷水量調節弁(24)と温水量調
節弁(25)の開度を、給湯設定温度Ｔsetの混合水を得る
為に必要な待機開度に維持する。

【００４５】ステップ(ST3)〜ステップ(ST6)の待機ルー
チンを実行しているときに出湯蛇口(85)の開放等によっ
て給湯動作が開始すると、このときに混合水通路(29)に
流れる混合水の流量が流量センサ(32)で検知されて常開
電磁弁(31)が閉状態に維持される（ステップ(ST2)，(ST
7-1)）。

【００４６】すると、冷水量調節弁(24)と温水量調節弁
(25)は、既述ステップ(ST3)〜ステップ(ST6)の待機ルー
チンの実行時に既述待機開度に設定されているから、湯
水混合器(20)からは、給湯温度設定器(75)で設定された
給湯設定温度Ｔsetの温度（通信ケーブル(79)を介して
制御装置(11)で監視されている。）にほぼ一致する温度
の混合水が直ちに流出するが、該混合水の温度を検知す
る混合水温センサ(33)の検知温度と上記給湯設定温度Ｔ
setの誤差が生じている場合があるので、該誤差を補正
すべくステップ(ST7-1)〜(ST12)の補正制御が実行され
る。

【００４７】このため、先ず、ステップ(ST7-2)で式
の理論混合割合ＦＦＸを演算し、その後、ステップ(ST
8)で、上記誤差を補正する為のフィードバック制御量Ｆ
ＢＸを、混合水温センサ(33)の検知温度を監視しながら
フィードバック制御することによって求める。尚、この
フィードバック制御量ＦＢＸとして設定時間内（例え
ば、０．２秒程度）での平均値を採用すれば、温水通路
(14)や冷水通路(15)の瞬間的な圧力変動によって左右さ
れない、信頼性の高い値を求めることができる。

【００４８】次に、既述ステップ(ST1)で「０」にセッ
トした補正混合割合累積値ＦＢＸＴの更新を行う（ステ
ップ(ST9)）。即ち、ステップ(ST9)において、ＦＢＸＴ
＝ＦＢＸＴ+ＦＢＸを実行する。

【００４９】その後、ステップ(ST10)で、ＦＦＸ（ステ
ップ(ST7-1)で演算された既述式）の値に補正混合割
合累積値ＦＢＸＴを加算すると共に、該加算値（既述発
明特定事項として記載した「指示混合割合」に対応す
る。）に対して演算用補正係数Ｋ（ステップ(ST1)で
「１」に初期設定されている。）を掛けて換算値ＱSを
求める。

【００５０】 即ち、換算値ＱS＝Ｋ（ＦＦＸ+ＦＢＸＴ） ・・・ を演算する。

【００５１】次に、ステップ(ST11)で、温水通路(14)の
温水と冷水通路(15)の冷水の混合割合を上記ＱSに対応
する既述指示混合割合に出来るように、冷水量調節弁(2
4)の開度に対応するステッピングモータ(240)のステッ
プ数Ｐwiと、温水量調節弁(25)の開度に対応するステッ
ピングモータ(250)のステップ数Ｐsiを、既述した図３
のモータ制御テーブル等から既述手法によって求める。

【００５２】その後、ステップ(ST12)で、冷水量調節弁
(24)用のステッピングモータ(240)に対してステップ数
Ｐwiに対応する数の制御パルスを与えると共に、温水量
調節弁(25)用のステッピングモータ(250)に対してステ
ップ数Ｐsiに対応する数の制御パルスを与え、これによ
り、上記指示混合割合の温水が湯水混合器(20)で混合で
きるように該湯水混合器(20)に指示する。尚、本実施の
形態では、上記ステップ(ST11)を実行するマイクロコン
ピュータ内の機能部が既述した混合器制御手段に対応す
る。

【００５３】次に、前記湯水混合器(20)から流出する混
合水中の温水（温水通路(14)からの温水）と冷水（冷水
通路(15)からの冷水）の実際の混合割合を判定する実混
合割合判定手段としてのステップ(ST13)が実行される。
即ち、混合水温センサ(33)の検知温度Ｔout，湯温セン
サ(19)の検知温度Ｔs，及び給水温センサ(23)の検知温
度Ｔinを利用して、 実混合割合Ｑx＝（Ｔs-Ｔout）／（Ｔout-Ｔin） ・・・ を演算する。

【００５４】尚、実混合割合Ｑxとして設定時間内（例
えば、０．２秒程度）での平均値を採用すれば、温水通
路(14)や冷水通路(15)の瞬間的な圧力変動によって左右
されない、信頼性の高い値を求めることができる。

【００５５】すると、上記実混合割合Ｑxは、冷水通路
(15)から湯水混合器(20)に流入する冷水と該湯水混合器
(20)から流出する混合水の温度差（式の分母）が小さ
くなるに従って増大する一方、温水通路(14)から湯水混
合器(20)に流入する温水と該湯水混合器(20)から流出す
る混合水の温度差（式の分子）が小さくなるに従って
減少する。従って、上記実混合割合Ｑxは、湯水混合器
(20)に流入する、温水通路(14)からの温水に対する冷水
通路(15)からの冷水の、実際の混合割合を示している。

【００５６】そこで、上記換算値ＱSに対する既述実混
合割合Ｑｘの比をステップ(ST14)で求め、これを、 測定補正係数Ｋx＝ＱS／Ｑx ・・・ とすれば、該測定補正係数Ｋxは、実混合割合Ｑx（実際
に混合された温水に対する冷水の割合）が換算値ＱS
（温水と冷水を混合して給湯設定温度Ｔsetの混合水を
得る為に湯水混合器(20)に指示する値）よりも大きい場
合（Ｑx＞ＱSの場合）には１より小さくなると共に、実
際に混合された温水に対する冷水の割合が減少するに従
って増加する。即ち、上水道に繋がる給水通路(10)の給
水圧が低下するに従って上記冷水の実際の混合割合が減
少し、これにより、上記測定補正係数Ｋxが大きくなる
のである。又、これとは逆に、太陽熱温水器(5)から引
き出された上流側温水通路(56)の給水圧が低下するに従
って温水の実際の混合割合が減少し、これにより、上記
測定補正係数Ｋxが小さくなる。

【００５７】そして、ステップ(ST15)で、上記測定補正
係数Ｋxから演算用補正係数Ｋを減算した値が許容誤差
としての０．０２より大きいことが確認された場合に
は、ステップ(ST16)で演算用補正係数Ｋ＝Ｋ+０．００
２を実行し、これにより、演算用補正係数Ｋを増加させ
る。すると、該演算用補正係数Ｋが大きい程、温水の混
合割合が増加傾向にあることを判断することができる。
即ち、上流側温水通路(56)の給水圧上昇若しくは給水
通路(10)の給水圧低下によって、又は、前者の給水圧
上昇量よりも後者の給水圧上昇量が小さくなっているこ
とによって、あるいは、前者の給水圧低下量よりも後
者の給水圧減少量が大きくなっていることによって、温
水の混合割合が増加していることを判断することができ
る。一方、ステップ(ST17)で、演算用補正係数Ｋから上
記測定補正係数Ｋxを減算した値が許容誤差としての
０．０２より大きい場合には、演算用補正係数Ｋ＝Ｋ-
０．００２を実行し、これにより、演算用補正係数Ｋを
減少させる。すると、該演算用補正係数Ｋが小さい程、
冷水の混合割合が増加傾向にあることを判断することが
できる。即ち、上流側温水通路(56)の給水圧低下若し
くは給水通路(10)の給水圧上昇によって、又は、前者
の給水圧低下量よりも後者の給水圧低下量が小さくなっ
ていることによって、あるいは、前者の給水圧上昇量
よりも後者の給水圧上昇量が大きくなっていることによ
って、冷水の混合割合が増加していることを判断するこ
とができる。

【００５８】このように、給水通路(10)の給水圧変化と
上流側温水通路(56)の給水圧変化の相関を示す演算用補
正係数Ｋの内容がステップ(ST15)〜ステップ(ST18)の実
行時に適宜更新される。

【００５９】このように、測定補正係数Ｋxよりも演算
用補正係数Ｋが小さい場合は、該演算用補正係数Ｋが増
大せしめられ（ステップ(ST15)(ST16)参照）、逆に、測
定補正係数Ｋxよりも演算用補正係数Ｋが大きい場合
は、該演算用補正係数Ｋが減少せしめられる（ステップ
(ST17)(ST18)参照）ように制御される。従って、これら
両係数は最終的に一致する。

【００６０】従って、上記のように更新された演算用補
正係数Ｋを用いてステップ(ST10)の制御をすると、該ス
テップ(ST10)の指示混合割合たる「ＦＦＸ+ＦＢＸＴ」
と実混合割合Ｑｘが等しくなる。このことを具体例を示
しながら説明すると、ステップ(ST10)で演算される「Ｆ
ＦＸ+ＦＢＸＴ」の値を「１／２」，ステップ(ST10)を実
行したときのＫの値を「１」，これらの値を用いて湯水
混合器(20)を制御した結果得られるステップ(ST13)の実
混合割合Ｑxを「２／３」とした場合、Ｑs＝１／２，Ｋx
＝（１／２）／（２／３）＝３／４となる。又、上記し
たように、最終的にはＫはＫxに一致するから、前記Ｋ
の最終更新値は３／４の値になる。従って、上記演算用
補正係数Ｋの最終内が求められた後のステップ(ST10)の
実行時には上記（１／２）に前記（３／４）を掛けた値
がＱsになる。そして、このＱsを用いて湯水混合器(20)
を制御すれば、実混合割合Ｑxも（３／４）倍になる。
即ち、実混合割合Ｑx＝（２／３）×（３／４）＝１／
２（上記「ＦＦＸ+ＦＢＸＴ」の値に等しい。）にな
る。よって、指示混合割合たる「ＦＦＸ+ＦＢＸＴ」と
実混合割合Ｑｘが等しくなる。

【００６１】このように、次にステップ(ST10)の制御を
実行するときには、上記更新された演算用補正係数Ｋを
利用して既述式の演算がされ、これにより、フィード
バック制御量たる補正混合割合累積値ＦＢＸＴだけでな
く、更に、フィードフォワード制御量たる理論混合割合
ＦＦＸも、上記演算用補正係数Ｋによって補正され、該
補正された値が換算値ＱSとして採用される。従って、
フィードバック制御量だけを補正する既述従来のものに
比べ、実混合割合Ｓxが指示混合割合たる「ＦＦＸ+ＦＢ
ＸＴ」に速やかに近付く。即ち、混合水の温度のハンチ
ングを迅速に低減または解消させることができる。

【００６２】尚、本実施の形態では、上記ステップ(ST1
4)で測定補正係数Ｋxを求めた後に、ステップ(ST15)(ST
17)で測定補正係数Ｋxと演算用補正係数Ｋの大小関係を
判断するマイクロコンピュータ内の機能部が既述発明特
定事項たる過不足判定手段に対応している。

【００６３】又、ステップ(ST15)(ST17)に続けて演算用
補正係数Ｋの値を増減させるステップ(ST16)(ST18)を実
行するマイクロコンピュータの機能部が、既述した補正
係数調節手段に対応する。

【００６４】[その他] 温水供給装置としては、自然エネルギーを利用する既
述太陽熱温水器(5)以外に、各種廃熱を利用した温水供
給装置を適用することができる。

【００６５】図２のステップ(ST16)(ST18)に続けて演
算用補正係数Ｋの大きさを判断するステップを設け、前
記演算用補正係数Ｋが正常範囲（例えば０．１〜１０）
から外れている場合は、安全弁たる常開電磁弁(31)を開
弁させるようにしてもよい。

【００６６】このようにすると、太陽熱温水器(5)側と
給水回路(10)側の給水圧差が大きくなった不正常時に
は、バイパス通路(28)から大量の冷水が混合水通路(29)
に供給され、これにより、危険な高温水が給湯器用湯水
混合ユニット(1)から給湯器(7)に供給されてしまう不都
合がない。

【００６７】バイパス通路(28)を設けずに、非通電状
態で閉状態を維持する安全弁たる常閉電磁弁を温水通路
(14)に配設し、前記演算用補正係数Ｋが正常範囲（例え
ば０．１〜１０）から外れている場合は、安全弁たる常
閉電磁弁を閉弁させるようにしてもよい。

【００６８】このようにすると、太陽熱温水器(5)側と
給水回路(10)側の給水圧差が大きくなった不正常時には
温水通路(14)が遮断され、これにより、危険な高温水が
給湯器用湯水混合ユニット(1)から給湯器(7)に供給され
てしまう不都合がない。

【００６９】図２のステップ(ST16)では演算用補正係
数Ｋ＝Ｋ−０．００２を演算する一方、ステップ(ST18)
では演算用補正係数Ｋ＝Ｋ+０．００２を演算してもよ
い。この場合、ステップ(ST10)では、Ｑs＝（ＦＦＸ＋
ＦＢＸＴ）／Ｋの演算を行う。

【００７０】図２のステップ(ＳＴ10)では、補正混合
割合累積値ＦＢＸＴに演算用補正係数Ｋを掛け算した
が、例えば、フィードバック制御を行わない形式のもの
では、演算用補正係数Ｋを理論混合割合ＦＦＸに掛け算
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る給湯器用湯水混合ユ
ニット(1)を組み込んだ給湯システムの概念図

【図２】給湯器用湯水混合ユニット(1)の制御動作を説
明するフローチャート

【図３】換算値ＱSと、該換算値ＱSに応じてステッピン
グモータ(240)及びステッピングモータ(250)に与えなけ
ればならない制御用のステップ数ＰW，Ｐsの関係を示す
テーブル

【図４】Ｑsn_-1，ＱSn，ＰWin, ＰWin_-1等から、換算値
ＱSの混合水を得る為に冷水量調節弁(24)のステッピン
グモータ(240)に与える必要のあるステップ数Ｐwiを求
める為の説明グラフである。

【図５】Ｑsn_-1，ＱSn，Ｐsin, Ｐsin_-1等から、換算値
ＱSの混合水を得る為に温水量調節弁(25)のステッピン
グモータ(250)に与える必要のあるステップ数Ｐsiを求
める為の説明グラフである。

【図６】従来例の説明図

【符号の説明】

(1)・・・給湯器用湯水混合ユニット (5)・・・太陽熱温水器 (7)・・・給湯器 (14)・・・温水通路 (15)・・・冷水通路 (20)・・・湯水混合器 (29)・・・混合水通路 (38)・・・除塵フィルタ (39)・・・除塵フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H323 AA31 BB03 BB06 CA05 DA06 DB15 EE16 FF01 FF10 HH02 JJ06 KK02 KK09 LL19 MM06 SS02 TT09 TT20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温水供給装置からの温水が流れる温水通
   路(14)と上水道からの冷水が流れる冷水通路(15)の合流
   点から下流側に延長され且つ給湯器の水入口に配管接続
   される混合水通路(29)とを有する通水路と、 前記冷水と前記温水を混合する割合として演算されたフ
   ィードフォワード制御量又はこれにフィードバック制御
   量を加算した値としての指示混合割合を示す信号を出力
   する混合器制御手段と、 前記指示混合割合を示す信号に基づいて前記冷水通路(1
   5)と前記温水通路(14)の開度を調節することによって、
   前記混合水通路(29)を流れる混合水の温度が給湯設定温
   度になるように前記冷水と前記温水の混合割合を調節す
   る湯水混合器(20)を、具備する給湯器用湯水混合ユニッ
   ト(1)に於いて、 前記指示混合割合を示す信号に基づいて動作する前記湯
   水混合器(20)によって実際に混合された前記温水と前記
   冷水の実混合割合を判定する実混合割合判定手段と、 前記実混合割合に於ける冷水の値が前記指示混合割合に
   於ける冷水の値より大きい場合には冷水過多信号を、小
   さい場合には冷水不足信号を夫々出力する過不足判定手
   段と、 前記過不足判定手段から前記冷水過多信号が出力された
   場合は演算用補正係数Ｋを増加又は減少させる一方、前
   記冷水不足信号が出力された場合は前記演算補正係数Ｋ
   を減少又は増加させる補正係数調節手段と、を具備し、 前記実混合割合を前記指示混合割合に近付けるように、
   前記フィードフォワード制御量を前記演算用補正係数Ｋ
   で補正する、給湯器用湯水混合装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の給湯器用湯水混合ユニ
   ットに於いて、 前記実混合割合は、該実混合割合を判定するときの設定
   時間内での平均値であり、 前記フィードバック制御量は、該フィードバック制御量
   を判定するときの設定時間内での平均値である、給湯器
   用湯水混合ユニット。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の給湯器用
   湯水混合ユニットに於いて、 前記冷水通路(15)の途中であって前記湯水混合器(20)の
   上流側に位置する部分と、前記混合水通路(29)とを繋ぐ
   バイパス通路(28)と、 前記バイパス通路(28)を閉状態に維持する安全弁を設
   け、 前記演算用補正係数Ｋが、正常範囲から外れている場合
   は前記安全弁を開弁させる、給湯器用湯水混合ユニッ
   ト。
4. 【請求項４】 請求項１又は請求項２に記載の給湯器用
   湯水混合ユニットに於いて、 前記温水通路(14)を開状態に維持する安全弁を設け、 前記演算用補正係数Ｋが、正常範囲から外れている場合
   は前記安全弁を閉弁させる、給湯器用湯水混合ユニッ
   ト。