(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器の両端に入水側管路と出湯側管路とが接続されるとともに、前記入水側管路に通水量を検出する水量センサを備えた給湯装置において、
少なくとも、湯水が通過する配管経路上にステッピングモータで駆動される流量調節用の弁装置を備えるとともに、この弁装置を制御する制御手段が備えられ、  前記制御手段が、前記水量センサにおいて熱交換器のバーナを燃焼させるのに必要な最低作動通水量以上の通水が検出された場合には、前記ステッピングモータの回転トルクが通水に抗するに十分なトルクとなる速度基準信号を出力する一方、最低作動通水量未満の通水量しか検出されない場合には、前記最低作動通水量以上の通水が検出された場合よりも高い速度基準信号を出力するように構成されていることを特徴とする給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は給湯装置に関し、より詳細には、給湯装置における流量制御を行なう弁装置を駆動するステッピングモータの制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、給湯装置においては、該給湯装置の配管経路内を流れる湯水の流量を調節するために配管経路上に多数の弁装置が用いられており、これら弁装置の駆動状態（開弁状況）を制御するために弁装置の駆動源としてステッピングモータが多用されている。
【０００３】
ここで、給湯装置の概略構成を図１に示す。この図１に示す給湯装置では、熱交換器１の両端に入水側管路２と出湯側管路３とが接続されるとともに、これら入水側管路２と出湯側管路３との間に、上記熱交換器１をバイパスするバイパス管路４が配設されることにより、給湯装置の配管経路が構成されている。
【０００４】
そして、上記バイパス管路４と出湯側管路３には、それぞれ各配管内を流れる湯水の流量調節用の弁装置（バイパス流量調整弁５と過流出サーボ弁６）が設けられており、これらバイパス流量調整弁５および過流出サーボ弁６の動作が給湯装置本体に設けられる制御手段７によって制御されている。
【０００５】
ところで、このような配管経路上に設けられる弁装置は、上述したようにステッピングモータにより駆動されているが、各弁装置のステッピングモータはそれぞれ回転速度が一定速度に固定されている。
【０００６】
たとえば、上記過流出サーボ弁６においては、その回転速度はステッピングモータに連動する弁装置の弁を開閉させることによって出湯側管路３内を流れる湯水の流量制御が可能な速度、換言すれば、出湯側管路３内の通水に抗して弁の開閉が可能なように、ステッピングモータの回転速度は、速さよりもトルクを重視した比較的遅い一定の速度に固定されている（たとえば、実際の給湯装置を例にとれば、弁装置を駆動するステッピングモータに与えられるパルスの周波数は３３３パルス／秒程度に固定されている）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにステッピングモータの回転速度を予め定められた一定の速度に固定して制御する制御方法では以下のような問題があり、その改善が望まれていた。
【０００８】
すなわち、上記過流出サーボ弁６の場合を例にとれば、ステッピングモータの回転速度は、出湯側管路３内を流れる湯水の流量の多寡にかかわらず、常にその流量制御が可能となる一定の速度（回転トルクを重視した比較的遅い速度）に設定されるが、上述した流量制御以外の目的でステッピングモータを駆動する場合（たとえばステッピングモータのポジションリセットや、熱交換器１で加熱された湯水を図外の浴槽へ落とし込むために過流出サーボ弁６を全閉状態にする場合など、ステッピングモータを動作させるにあたってトルクよりも速度が要求される場合）であっても、ステッピングモータは上記流量制御時と同一速度で制御されていたため、ポジションリセットや弁の全閉状態への移行に時間かかるといった問題があった。
【０００９】
またこのことは、モータの異常検出時に行なうポジションリセットに多くの時間（たとえば２５秒程度）を要するので、かかる異常検出動作（ポジションリセット）中に何からの理由でモータを通常動作に復帰させたい場合の発生が考えられ、その場合、モータの復帰動作に複雑な制御処理が必要になるといった制御上の問題も引き起こしていた。
【００１０】
本発明はかかる従来の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、流量制御以外の目的で弁装置を動作させる場合には、弁装置の駆動源として用いられるステッピングモータを高速で駆動させることにより、弁装置の制御を円滑に行なう給湯装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【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に係る給湯装置は、熱交換器の両端に入水側管路と出湯側管路とが接続されるとともに、上記入水側管路に通水量を検出する水量センサを備えた給湯装置において、少なくとも、湯水が通過する配管経路上にステッピングモータで駆動される流量調節用の弁装置を備えるとともに、この弁装置を制御する制御手段が備えられ、上記制御手段が、上記水量センサにおいて熱交換器のバーナを燃焼させるのに必要な最低作動通水量以上の通水が検出された場合には、上記ステッピングモータの回転トルクが通水に抗するに十分なトルクとなる速度基準信号を出力する一方、最低作動通水量未満の通水量しか検出されない場合には、上記最低作動通水量以上の通水が検出された場合よりも高い速度基準信号を出力するように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
すなわち、給湯装置の配管経路上にはステッピングモータで駆動され、該ステッピングモータが給湯装置の制御手段によって制御される弁装置が備えられることがあるが、この給湯装置ではかかる弁装置のステッピングモータに与える速度基準信号を、水量センサの出力が、熱交換器のバーナを燃焼させるのに必要な最低作動通水量以上か、未満か（ＭＯＱオンか、オフか）によって切り替えることにより、モータの回転に所定の回転トルクが要求される流量制御時と、そうでない場合とでステッピングモータの回転速度、ひいては弁装置の開閉速度を切り替えるように構成される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るステッピングモータの制御方法を、給湯装置の弁装置に使用されるステッピングモータの制御に適用した場合を図１および図２に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
なお、この給湯装置は、湯水が通過する配管経路上に配された弁装置の駆動源とされるステッピングモータを、該給湯装置の制御手段によって制御する構成を備えた給湯装置であって、その基本構成は図１に示す上記従来の給湯装置と同様である。したがって、以下の説明において上記従来の給湯装置と同一構成部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２０】
この給湯装置は、熱交換器１と入水側管路２と出湯側管路３とバイパス管路４とバイパス流量調整弁５と過流出サーボ弁６と制御手段７とを主要部として構成されており、上記制御手段７は、給湯装置各部の動作を制御するためのものであって、所定のプログラムに従って動作するマイクロコンピュータで構成されている。
【００２１】
そして、上記制御手段７は、配管経路上の各部に設けられた各種センサ（図示例では入水サーミスタ、水量センサ、缶体サーミスタ、出湯サーミスタを備える）から得られる情報や、図外のリモコンから得られる各種設定情報（たとえば給湯設定温度や給湯量）等に基づいて給湯装置各部の動作制御を行なっている。
【００２２】
ここで、図２に上記制御手段７による上記過流出サーボ弁６（ないしはバイパス流量調整弁５）の制御構成をブロック図で示す。
【００２３】
過流出サーボ弁６は、図２に示すように、制御手段７によって制御されるステッピングモータ６１と、このステッピングモータ６１によって駆動される弁装置本体６２とで構成されている。また、ステッピングモータ６１は、モータ制御部６３とパルスモータ部６４とで構成されており、このパルスモータ部６４と上記弁装置本体６２とが連動するように構成されている。
【００２４】
具体的には、ステッピングモータ６１は、上記制御手段７からデジタルパルス信号として出力される速度基準信号（制御信号）を上記モータ制御部６３で受信する一方で、この受信した速度基準信号に応じて上記モータ制御部６３が上記パルスモータ部６４のステータ（図示せず）に電流を流すことによりモータを駆動している。
【００２５】
ところで、このように構成されてなるステッピングモータ６１の回転速度、すなわちステッピングモータ６１と連動する弁装置本体６２の動作速度は、上記制御手段７から出力される速度基準信号のパルス周波数に比例して増加する。
【００２６】
本発明においては、この速度基準信号を出力する制御手段７において、上記速度基準信号のパルス周波数が、ステッピングモータの動作目的に応じて切り替え可能に構成されている。
【００２７】
すなわち、制御手段７は、上述したように給湯装置各部の動作を制御するものとして所定の制御プログラムに従って動作するマイクロコンピュータで構成されていることから、この制御手段７に記憶させる制御プログラムを制作する段階で、速度基準信号を出力する各場面毎（たとえば、流量制御を目的として速度基準信号を出力するのか、あるいはそれ以外の目的で速度基準信号を出力するのか等）に応じて、出力される速度基準信号のパルス周波数を変更するようにプログラムが設定される。
【００２８】
具体的には、たとえば過流出サーボ弁６の動作制御においては、上記水量センサにおいて熱交換器１のバーナ（図示せず）を燃焼させるのに必要な最低作動通水量以上の通水が検出された場合（ＭＯＱオン時）の流量制御では、パルスモータ部６４の回転トルクが出湯側管路３の通水に抗するに十分なトルクとなる速度基準信号（たとえば、３３３パルス／秒）を出力するように設定する一方、最低作動通水量未満の通水量しか検出されない場合（たとえば、給水を停止してポジションリセットを行なう場合等のＭＯＱオフの時）には、弁装置本体６２を駆動させるのに必要となるトルクが小さくて済むため、この場合に制御手段７から出力される速度基準信号のパルス周波数を上記流量制御時より高く設定する（たとえば、３３３パルス／秒よりも高い値とする）など、ステッピングモータ６１の動作目的に応じて上記制御プログラムが設定される。
【００２９】
つまり、このように制御プログラムを設定することにより、本実施形態では、過流出サーボ弁６の動作制御にあたり、流量制御時のようにトルクが必要な場合と、流量制御以外の目的で動作させる時のようにトルクを問題しない場合（ないしは駆動速度が優先される場合）とで、ステッピングモータ６１に与えられる速度基準信号を切り替えることができる。
【００３０】
したがって、本発明によれば、たとえば給湯装置の過流出サーボ弁などの弁装置をの異常検出動作としてモータのポジションリセットを行なう場合のように、弁装置を流量制御以外の目的で駆動する場合に、その駆動速度を流量制御時より速くすることができる。そのため、モータの駆動に際してトルクよりも速度が要求される場合には速やかに弁装置を駆動させることができ、ステッピングモータをその動作目的に応じて適切に制御することが可能となる。
【００３１】
なお、上述した実施形態はあくまでも、本発明の好適な実施形態を示すものであって、本発明はこれに限定されることなくその発明の範囲内で種々設計変更可能である。
【００３２】
たとえば、上記実施形態では、ステッピングモータに与える速度基準信号の切り替えを、モータの回転時に必要とされる回転トルクの大きさによって切り替える構成を示したが、他の事項を基準に速度基準信号を切り替えることも可能である。また、流量制御時においても、配管経路内の通水流量の多寡に応じて速度基準信号を段階的に切り替えるように構成することも可能である。
【００３３】
また、上記実施形態では、速度基準信号の切り替えが高低二つのパルス周波数の切り替えにより行なわれているが、ステッピングモータの動作目的に応じて複数の速度基準信号を用意しておき、これらの間で多段階に切り替えを行なわせることも可能である。
【００３４】
さらに、上記実施形態では、本発明のステッピングモータの制御方法を給湯装置に適用した場合を示したが、本発明は給湯装置に限られず弁装置をステッピングモータで駆動する装置であれば給湯装置以外の装置にも適用可能である。また、給湯装置に適用する場合でも、その配管経路の構成は図１に示すもの以外でもよく、たとえば給湯暖房システムの配管経路と接続されたものであってもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の給湯装置によれば、給湯装置における弁装置の駆動源として用いられるステッピングモータに速度基準として与えられる信号が、水量センサにおいて熱交換器のバーナを燃焼させるのに必要な最低作動通水量以上の通水が検出された場合（ＭＯＱオンの場合）には、上記ステッピングモータの回転トルクが通水に抗するに十分なトルクとなる速度基準信号とされる一方、最低作動通水量未満の通水量しか検出されない場合（ＭＯＱオフの場合）には、上記最低作動通水量以上の通水が検出された場合よりも高い速度基準信号とされることから、弁装置の使用状態に応じてステッピングモータの回転速度に緩急を付けることができ、その結果、動作目的に応じた適切な回転速度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る給湯装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】同給湯装置の過流出サーボ弁の制御構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１                熱交換器
２                入水側管路
３                出湯側管路
４                バイパス管路
５                バイパス流量調整弁（弁装置）
６                過流出サーボ弁（弁装置）
７                制御手段
６１              ステッピングモータ
６２              弁装置本体
６３              モータ制御部
６４              パルスモータ部
【図１】
0004010069.tif 000002
【図２】
0004010069.tif 000003