DE68921448T2 - Warmwasserversorgungssystem. - Google Patents

Description

TECHNISCHES GEBIET
• Die Erfindung betrifft ein Warmwasserversorgungssystem zum Zuführen von warmem Wasser zu Leitungshahnen in Badräumen, wie solchen für Badewannen, Waschbecken und Duschen.
HINTERGRUNDBILDENDER STAND DER TECHNIK
• Im Stand der Technik wurde ein Warmwasserversorgungssystem geschaffen, das Wasser mischt, wie es von einer Heißwasser- und einer Kaltwasserquelle her strömt, um das Mischwasser mit gewünschter Temperatur durch einen Auslaß auszugeben. Das System verwendet ein Mischventil, das innerhalb einer Mischkammer verstellbar ist, die in Flüssigkeitsverbindung mit der Heißwasser- und der Warmwasserquelle steht. Das Mischventil ist funktionsmäßig mit einein Handgriff oder einer Steuerung verbunden, um dadurch so angetrieben zu werden, daß es sich in eine geeignete Position innerhalb der Mischkammer verstellt, um heißes und kaltes Wasser in geeignetem Verhältnis zu mischen, um das Wasser mit einer Temperatur auszugeben, wie sie am Handgriff oder der Steuerung ausgewählt wurde. Das Mischventil ist vorzugsweise von temperaturempfindlichem Typ, um eine Selbsteinstellung der Temperatur des ausgegebenen Wassers auf gesteuerte Weise auszuführen. Eine derartige Steuerung ist wesentlich und gegenüber einer Regelung von Vorteil, um das System zu Beginn des Ausgebens heißen Wassers auf ausfallsichere Weise zu betreiben, da sie sicher das Ausgeben von Wasser mit einer Temperatur über der beabsichtigten verhindern kann, was andernfalls eine Verbrühung hervorrufen könnte. Anders gesagt, wird, wenn eine Regelung dazu verwendet wird, die Wassertemperatur zu Beginn der Ausgabe heißen Wassers einzustellen, während die Temperatur des ausgegebenen Wassers überwacht wird, kein heißes Wasser ausgegeben, so daß das System die Temperatur des restlichen Wassers in der Mischkammer überwachen würde, die manchmal sehr niedrig ist, da das Wasser nach der vorigen Warmwasserzufuhr abgekühlt werden kann. Demgemäß würde das System bei Regelung so reagieren, daß es heißes Wasser mit hoher Temperatur mit übermäßigem Anteil im Versuch, diese niedrige Temperatur zu kompensieren, stark fließen lassen würde. Jedoch wäre das Ergebnis das, daß eine übermäßige Menge heißen Wassers mit einer Temperatur über der beabsichtigten ausgegeben würde, was vom Benutzer nicht erwartet wird und für ihn sehr gefährlich ist. Daher sollte Regelung zu Beginn der Ausgabe heißen Wassers vermieden werden, um Verbrühung oder eine andere Gefahr, wie sie von Wasser mit unerwartet hoher Temperatur herrührt, zu vermeiden, obwohl Regelung für die Temperatureinstellung wirkungsvoll ist, während heißes Wasser konstant ausgegeben wird.
• Angesichts des Vorstehenden ist eine Steuerung zu Beginn der Ausgabe heißen Wassers bevorzugt, um das System betriebssicher zu machen. Tatsächlich wurde Steuerung auch wegen ihrer einfachen Struktur und kleineren Kostenansprüchen angenommen. Wie vorstehend beschrieben, verwendet das bekannte Warmwasserversorgungssystem mit Temperatursteuerung im allgemeinen ein Mischventil mit Selbsteinstellvermögen, ansprechend auf die Temperatur des ausgegebenen Wassers. Ein derartiges Mischventil beinhaltet z. B. ein sogenanntes Thermowachs mit starker Wärmeausdehnungseigenschaft, durch das die Ventilposition unabhängig vom Handgriff und der Steuerung selbst eingestellt wird. Obwohl eine Temperatursteuerung unter Verwendung eines Mischventils vom Selbsteinstelltyp im allgemeinen annehmbar ist, kann sie zur Schwierigkeit führen, daß die Temperatur des ausgegebenen Wassers gegenüber der vom Benutzer ausgewählten Temperatur abhängig von einem speziellen Installationsort in kritischer Weise abweicht oder gegenüber dieser verschoben ist. Die Nicht-Übereinstimmung zwischen der tatsächlichen Wassertemperatur und der vom Benutzer beabsichtigten Temperatur rührt von der Tatsache her, daß die Temperatur und der Druck des heißen Wassers wie auch des kalten Wassers, wie sie dem System von einzelnen Quellen zugeführt werden, abhängig von verschiedenen Installationsorten schwanken können. Um für eine Kompensation derartiger schwankender Bedingungen, wie sie einem speziellen Installationsort zugeordnet sind, zu sorgen, muß das bekannte System bei seiner Erstinstallation eine mechanische Einstellung der Position des Mischventils unter Verwendung einer speziellen Spanneinrichtung oder von Werkzeugen erfahren. Jedoch wird eine solche Einstellung im allgemeinen von einer erfahrenen Person vorgenommen, die die mechanische Struktur des Systems gut versteht, aber sie ist insbesondere für eine Person, die die Struktur des Systems nicht kennt, beschwerlich.
• In "PATENT ABSTRACTS OF JAPAN", Vol. 12, No. 416 (M-759), 4. November 1988 & JP-A-63-153 364 (MATSUSHITA ELECTRIC IND. CO. LTD.), 25. Juni 1988, ist eine Anordnung zum Mischen heißen Wassers mit kaltem Wasser zum Zuführen von Wasser mit gewünschter Temperatur offenbart, wobei die Anordnung dergestalt ist, daß die Zufuhr heißen Wassers hoher Temperatur beim Neustarten der Zufuhr heißen Wassers verhindert wird und die Zeit zum Erreichen der gewünschten Temperatur verkürzt ist. Bei dieser Anordnung werden die Strömungsraten heißen Wassers und kalten Wassers, die durch einen Einlaß 38 für heißes Wasser und einen Einlaß 39 für kaltes Wasser eintreten, dadurch bestimmt, daß der Öffnungsgrad der Strömungskanäle 42, 43 des heißen Wassers und des kalten Wassers durch Betrieb von Ventilkörpern 44, 45 reguliert wird. Die Ventilkörper 44, 45 werden durch eine Signalabweichung zwischen den Signalen eines Temperaturdetektors 55 und eines Temperaturstellers 57 eingestellt. Eine Vorhersageeinstellschaltung 61 stellt das Ausmaß der Ansteuerung eines Motors 54 sofort auf einen Zielwert, der vom Temperatursteller 57 abhängig von der Beziehung zwischen der Mischwarmwassertemperatur und dem Öffnungsgrad eines Mischventils, wie in einer Speicherschaltung 60 abgespeichert, geändert wird, und sie weist einer Treibersteuerschaltung 55 das erforderliche Ansteuerausmaß an, um den Öffnungsgrad des Mischventils 53 vorzugsweise auf das Signal des Temperaturdetektors 55 hin einzustellen.
• Die vorstehende Schwierigkeit ist bei der Erfindung beseitigt, die ein verbessertes Warmwasserversorgungssystem schafft, das dazu in der Lage ist, verschiedene Zustände leicht zu kompensieren, wie sie sich an verschiedenen Installationsorten zeigen, um die Temperatur des ausgegebenen warmen Wassers direkt mit der vom Benutzer gewählten Temperatur zur Übereinstimmung zu bringen. Das erfindungsgemäße Warmwasserversorgungssystem weist eine Mischkammer mit Heißwasser- und Kaltwassereinlässen auf, die so ausgebildet sind, daß sie jeweils mit einer Warmwasser- bzw. Kaltwasserquelle verbunden werden, und mit einem Auslaß zum Ausgeben des gemischten Wassers. Ein Mischventil ist funktionsmäßig mit einem Elektromotor verbunden, um dadurch so angetrieben zu werden, daß es sich innerhalb der Mischkammer verstellt, um das Mischungsverhältnis des Volumens warmen Wassers zu dem kalten Wassers, wie über die jeweiligen Einlässe eingespeist, zu verändern. Das System beinhaltet auch eine Steuerung mit einem Eingabeabschnitt zum Einstellen oder Auswählen der Temperatur des Wassers, das von der Mischkammer durch den Auslaß ausgegeben werden soll. Die Steuerung arbeitet so, daß sie den Motor abhängig von einer vorgegebenen Beziehung zwischen einer an der Steuerung festgelegten Temperaturskala und der Position des Mischventils innerhalb der Mischkammer steuert, um das Mischventil in eine geeignete Position zu verstellen, um das Wasser mit der am Eingabeabschnitt ausgewählten Temperatur auszugeben. Das Mischventil weist ein temperaturempfindliches Stellglied auf, das die Position des Mischventils unabhängig von der Steuerung auf die Temperatur des ausgegebenen Wassers hin einstellt, um eine Selbsteinstellung der Wassertemperatur auf die an der Steuerung ausgewählte Temperatur vorzunehmen. Im System ist auch eine Anfangstemperatur-Kompensationseinrichtung enthalten, die bei der Erstinstallation des Systems aktiviert werden kann, um mögliche Schwankungen hinsichtlich der Temperatur und des Drucks der Heiß- und Kaltwasserquelle zu kompensieren, wie sie am speziellen Installationsort vorhanden sind. Die Anfangstemperatur-Kompensationseinrichtung weist einen Temperatursensor zum Messen der Temperatur des von der Mischkammer ausgegebenen Wassers; einen Motortreiber zum Verstellen des Mischventils auf eine Bezugsposition innerhalb der Mischkammer; einen Abweichungsdetektor, der die Abweichung zwischen der Temperatur des durch das in der Bezugsposition stehende Mischventil ausgegebenen Wassers und der an der Steuerung spezifizierten Temperatur, die der Bezugsposition des Mischventils entsprechen soll, auf. Die so ermittelte Abweichung wird verarbeitet, um einen Versatzwert zu erhalten, der dem Verschiebeausmaß des Mischventils entspricht, wie es dazu erforderlich ist, die Abweichung innerhalb eines annehmbaren Niveaus zu halten, wobei der Versatzwert in einem Speicher abgespeichert wird. Auf Grund des Versatzwerts stellt die Kompensationseinrichtung die Beziehung zwischen der Temperaturskala an der Steuerung und der Position des Mischventils innerhalb der Mischkammer wieder her, um die an der Steuerung wählbare Temperatur genau der Position des Mischventils zum Ausgeben des Wassers mit einer Temperatur, die so nahe wie möglich an der an der Steuerung ausgewählten Temperatur liegt, zuzuordnen. Wenn die vorstehend genannte Anfangskompensation einmal abgeschlossen ist, um den Versatzwert im Speicher abzuspeichern, kann das System das Verschiebeausmaß des Mischventils unter Verwendung des Versatzwerts in genauer Zuordnung zur vom Benutzer ausgewählten Temperatur einstellen, um dadurch zu gewährleisten, daß Wasser mit der gewünschten Temperatur ausgegeben wird, ohne daß die vorstehend genannte Initialisierung bei jedem Betrieb erforderlich ist.
• Demgemäß ist es eine Hauptaufgabe der Erfindung, ein Warmwasserversorgungssystem zu schaffen, das dazu in der Lage ist, Schwankungen hinsichtlich der Temperatur und des Drucks, wie sie an verschiedenen Installationsorten anstehen, zu kompensieren, und das daher dazu in der Lage ist, mit Erfolg für spezielle Installationsorte eingestellt werden zu können, wobei jedoch die Temperatur des Wassers durch ein Selbsteinstell-Mischventil zu Beginn der Ausgabe von Wasser gesteuert wird, um eine unbeabsichtigte Ausgabe von Wasser mit einer Temperatur über derjenigen, wie sie vom Benutzer erwartet wird, zu verhindern.
• Die Steuerung beinhaltet einen variablen Widerstand mit einer Handverstelleinrichtung, durch deren Handhabung der oben angegebene Versatzwert bestimmt und als elektrischer Widerstand abgespeichert wird. In der Steuerung ist auch eine Anzeige mit einer Führungsanzeigeeinrichtung enthalten, die neben der Handverstelleinrichtung für den variablen Widerstand angeordnet ist und die Handhabungsrichtung der Handverstelleinrichtung beim Festlegen des Versatzwerts anzeigt. Mit Hilfe der Führungsanzeigeeinrichtung kann der Benutzer die Initialisierung beim Bestimmen eines geeigneten Versatzwerts, der die speziellen Schwankungen, wie sie sich am Installationsort zeigen, kompensieren kann, leicht ausführen.
• Es ist daher eine andere Aufgabe der Erfindung, ein Warmwasserversorgungssystem zu schaffen, bei dem der Initialisierungsvorgang leicht unter Bezugnahme auf die Führungsanzeigeeinrichtung vorgenommen werden kann, die die Handhabungsrichtung der Handverstelleinrichtung zum Bestimmen des Versatzwerts anzeigt.
• Im System ist ein Modusauswahlumschalter vorhanden, um das System selektiv in einem normalen Betriebsmodus zum Einstellen der Wassertemperatur durch Verschieben der Position des Mischventils auf Grundlage der überwachten Wassertemperatur, und im Anfangskompensationsmodus zu betreiben, um den vorstehend genannten Initialisierungsvorgang auszuführen.
• Nachdem das System mit der Zufuhr von Wasser im normalen Betriebsmodus begonnen hat, um konstant Wasser auszugeben, können zweckmäßige Temperaturregelungen auf rückgekoppelte Weise dadurch erfolgen, daß die Temperatur des ausgegebenen Wassers überwacht wird. Als ein System zum Bewirken einer solchen Regelung beinhaltet die Steuerung eine Treiberschaltung, die so konzipiert ist, daß sie den Motor oder das Mischventil schneller antreibt, wenn die Differenz zwischen der überwachten Wassertemperatur und der an der Steuerung ausgewählten Temperatur größer als ein vorgegebener Wert ist, als dann, wenn die Temperatur kleiner als der vorgegebene Wert ist. Demgemäß gewährleistet das System eine Feineinstellung für die Wassertemperatur, wenn die Temperatur, die geändert werden soll, nicht sehr weit von der zuvor ausgewählten Temperatur entfernt liegt, wodurch ein Überschwingungs- oder Unterschwingungszustand beim Ausgeben von Wasser mit übermäßig hoher oder niedriger Temperatur vermieden wird. Wenn dagegen die beabsichtigte Temperatur weit von der zuvor ausgewählten Temperatur entfernt ist, kann das System schnell zum Ändern der Wassertemperatur reagieren, ohne daß eine wesentliche Verzögerung verursacht wird.
• Es ist daher eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Warmwasserversorgungssystem zu schaffen, das die Wassertemperatur selektiv schnell und langsam auf zweckdienliche Weise ändern kann.
• Eine andere zweckdienliche Einstellung der Wassertemperatur ist eine verzögerte Temperaturänderung, wie sie erfolgt, wenn erkannt wird, daß die Differenz zwischen der überwachten Wassertemperatur und der ausgewählten Temperatur einen kritischen Wert überschreitet. Zu diesem Zweck beinhaltet die Steuerung eine Einrichtung zum Einstellen des Mischventils so, daß es sich auf verzögerte Weise oder mit verzögertem Zeitintervall in der Richtung zum Verringern der Temperaturdifferenz verstellt, wenn die Temperaturdifferenz den kritischen Wert übersteigt. Dieses Merkmal ist alleine oder in Verbindung mit der vorstehend genannten langsamen Temperatureinstellung dafür zuständig, daß nicht hinnehmbares Über- oder Unterschwingen gut verhindert werden, was demgemäß eine weitere Aufgabe der Erfindung darstellt.
• Ferner beinhaltet die Steuerung eine Milderungseinrichtung, die so arbeitet, daß sie das auszugebende Wasser auf einer Temperatur hält, die mit einem geeigneten Ausmaß tiefer als die ausgewählte Temperatur ist, und zwar innerhalb einer begrenzten Zeitspanne nach dem Start der Zufuhr des Wassers, was eine Sicherung gegen das Ausgeben von Wasser hoher Temperatur ganz am Beginn der Wasserausgabe darstellt, das andernfalls die Haut des Benutzers reizen könnte oder Verbrühung hervorrufen könnte. Dies ist speziell von Nutzen und bequem, wenn der Benutzer eine Dusche nimmt, was daher eine weitere Aufgabe der Erfindung ist.
• Der Motor, der so betrieben wird, daß er die Position des Mischventils zum Einstellen der Wassertemperatur verstellt, ist vorzugsweise ein Schrittmotor, dessen Drehzahl durch das Wechseln von Erregungsmodi desselben eingestellt wird, so daß die Temperatureinstellung wahlweise in schnellen und langsamen Modi erfolgen kann, abhängig von der Differenz zwischen der überwachten Wassertemperatur und der gewählten Temperatur. Um den Schrittmotor zuverlässig gemäß dem Steuerungsausgangssignal von der Steuerung einzustellen, verwendet das System einen Positionssensor, der ein Bezugssignal liefert, wenn er erkennt, daß sich das Mischventil in einer Bezugsposition befindet, und es steuert den Schrittmotor so, daß er das Mischventil verstellt, bis das Bezugssignal erkannt wird, und zwar jedesmal dann, wenn die Wasserzuführung beendet wird. So kann das Mischventil am Ende der Wasserzuführung selbst dann genau in die Bezugsposition zurückgestellt werden, wenn ein Störsignal oder ein anderer Grund auftritt, der den Schrittmotor fehlerhaft betreiben kann, so daß die Temperatureinstellung beim nächsten Betriebsvorgang durch Verstellen des Mischventils ausgehend von der Bezugsposition erfolgt. Durch Definieren der Bezugsposition so, daß sie einer häufig ausgewählten Temperatur oder dem Mittelpunkt des durch die Steuerung zugänglichen Temperaturbereichs entspricht, kann die Temperatureinstellung innerhalb eines minimalen Verschiebewegs des Mischventils und mit kleinerer Wahrscheinlichkeit, daß sie unter einem Störsignal leidet, erfolgen, wodurch schnelle und zuverlässige Temperatureinstellung sichergestellt ist.
• Es ist daher eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Warmwasserversorgungssystem zu schaffen, das dazu in der Lage ist, eine schnelle und zuverlässige Temperatureinstellung herbeizuführen.
• Diese und noch andere Aufgaben und Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die einen Baderaum, an den das erfindungsgemäße Warmwasserversorgungssystem angepaßt ist, und eine im System verwendete Hauptsteuerung veranschaulicht;
• Fig. 2 ist ein Blockdiagramm des Warmwasserversorgungssystems gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
• Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine Haupteinheit des vorstehend genannten Systems;
• Fig. 4 ist eine Seitenansicht der vorstehend genannte Einheit;
• Fig. 5 ist eine Vorderansicht der vorstehend genannten Einheit;
• Fig. 6 ist eine Seitenansicht eines Teils der vorstehend genannten Einheit;
• Fig. 7 ist eine schematische Ansicht einer Mischkammer mit einem durch einen Elektromotor angetriebenen Mischventil, wie in der vorstehend genannten Einheit enthalten;
• Fig. 8 ist ein Signalverlaufdiagramm eines Signals, wie es von einem Positionssensor für das Mischventil übertragen wird;
• Fig. 9 ist ein Schaltungsblockdiagramm der vorstehend genannten Einheit;
• Fig. 10 ist eine Vorderansicht einer Schalttafel der Hauptsteuerung;
• Fig. 11 bis 13 sind Vorderansichten von Schalttafeln von Endstellensteuerungen, die jeweils für eine Badewanne, ein Waschbecken und eine Dusche vorhanden sind;
• Fig. 14 ist ein Flußdiagramm, das einen Anfangskompensationsmodus des Systems veranschaulicht;
• Fig. 15 und 16 sind Flußdiagramme, die jeweils Temperatureinstellvorgänge des Systems in einem normalen Betriebsmodus veranschaulichen;
• Fig. 17A und 17B sind Signalverlaufdiagramme, die jeweils verschiedene Erregungsmodi zum Steuern des Motors veranschaulichen;
• Fig. 18 ist eine graphische Wiedergabe der Wassertemperatur abhängig von der Zeit, wie bei einem zyklischen Temperatureinstellvorgang zu sehen, mit verschiedenen Erregungsmodi für den Motor; und
• Fig. 19 ist eine graphische Wiedergabe einer Temperatur- Zeit-Kurve, wie beim vorliegenden System erhalten.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
• Fig. 1 zeigt einen Baderaum, der mit Wasserhahnen 3A, 3B und 3C für eine Badewanne [A], ein Waschbecken [B] und eine Dusche [C] versehen ist, an die das erfindungsgemäße Heizsystem angepaßt ist. Wie in Fig. 2 dargestellt, weist das System eine Haupteinheit 10 auf, die so ausgebildet ist, daß sie mit einer Warmwasserquelle 1 (d.h. einer Wasserbeheizeinrichtung), einer Kaltwasserquelle 2 und den Wasserhahnen 3A, 3B und 3C über einen Strömungseinstellabschnitt 40 verbunden werden kann. Die Haupteinheit 10, die neben dem Baderaum liegen kann, weist einen Mischabschnitt 20 mit einer Mischkammer 21 zum Mischen heißen und kalten Wassers von der Heiß- und Kaltwasserquelle 1 und 2 auf, um Wasser gewünschter Temperatur zu erzielen. Das Mischwasser wird durch den Strömungssteuerabschnitt 40 geführt und schließlich selektiv über die Hahnen 3A, 3B und 3C ausgegeben. Die Haupteinheit 10 ist über eine Steuerleitung 4 jeweils mit einer entfernt vom Baderaum liegenden Hauptsteuerung 6 und einzelnen Endstellensteuerungen 7A, 7B und 7C verbunden, die neben der Badewanne [A], dem Waschbecken [B] und der Dusche [C] liegen, so daß der Benutzer an einer der Steuerungen verschiedene Anweisungen einstellen kann, um das System gemäß der an den einzelnen Steuerungen dargestellten Information einzustellen. Die Daten und Anweisungen werden im Zeitmultiplex über die Leitung 4 zwischen den Steuerungen 6, 7A bis 7C und der Haupteinheit 10 übertragen.
• Wie in Fig. 7 dargestellt, ist die Mischkammer 21 mit Einlässen 22 und 23 versehen, die so ausgebildet sind, daß sie mit der Warm- bzw. Kaltwasserquelle 1 bzw. 2 verbunden werden können und sie ist mit einem Auslaß 24 versehen, der so ausgebildet ist, daß er über den Strömungssteuerabschnitt 40 mit den Hahnen, 3A, 3B und 3C verbunden werden kann. Die Kammer 21 weist ein Mischventil 15 in Form eines Hohlzylinders auf, der an einem Ende geschlossen und am anderen Ende offen ist. Das Ventil 15 verfügt über ein Paar Stutzen 16 und 17, die einander diametral gegenüberstehen und in Längsrichtung gegeneinander so versetzt sind, daß sie in flüssigkeitsleitender Verbindung mit dem Warm- bzw. Kaltwassereinlaß 22 bzw. 23 stehen. Das Ventil 15 ist funktionsmäßig mit einem Temperatureinstellmechanismus 30 verbunden, der einen Schrittmotor 31 beinhaltet, um das Ventil 15 in axialer Richtung zu verstellen, um das Öffnungsausmaß der Stutzen 16 und 17 zu verändern, um das Verhältnis von warmem und kaltem Wasser einzustellen, um dadurch Wasser mit einer Temperatur auszugeben, die eine Funktion der Ventilposition innerhalb der Kammer 21 ist. Der Mechanismus 30 beinhaltet einen Dreh/Schiebe-Wandler 32 mit einer Drehwelle 33, die sich bis außerhalb der Kammer 21 erstreckt, um über ein Getriebe 34 mit einer Motorausgangswelle 35 in Eingriff zu stehen, und er weist einen Plunger 36 auf, der mit dem Ventil 15 innerhalb der Kammer 21 verbunden ist, um das Ventil 15 axial zu verstellen. Der Motor 31 wird durch eine Steuerschaltung 50 in der Haupteinheit 10 so gesteuert, daß er die Position des Ventils 15 abhängig von einer beabsichtigten Temperatur verändert, wie sie vom Benutzer entweder an der Hauptsteuerung 6 oder einer der entsprechenden Endstellensteuerungen 7A, 7B oder 7C ausgewählt wird.
• Das Ventil 15 ist an der Verbindung mit dem Plunger 36 mit einem temperaturempfindlichen Stellglied 18 in Form eines abgedichteten Gehäuses ausgebildet, das ein Thermowachs enthält, in das das Ende des Plungers 36 eingetaucht ist. Das Thermowachs verfügt über die Eigenschaft hoher Wärmeausdehnung und es expandiert und kontrahiert, wenn es erwärmt und abgekühlt wird, so daß sich das Stellglied 18 zusammen mit dem Ventil 15 relativ zum Plunger 36 mit begrenztem Ausmaß auf die Umgebungstemperatur hin verstellen kann. Auf diese Weise kann das Ventil 15 seine Position unabhängig vom Schrittmotor 31 oder der Einstellung von den Steuerungen selbst einstellen, um eine automatische Temperatureinstellung des Wassers auf gesteuerte Weise zu erzielen, d.h. nicht gestützt auf eine Regelung. Eine derartige Steuerung ist zu Beginn der Ausgabe von Wasser wesentlich und wichtig, um Gefahr durch heißes Wasser zu verhindern, wie zuvor in Zusammenhang mit den Schwierigkeiten im Stand der Technik erörtert, und sie ist beim vorliegenden System eingebaut, um zu Beginn der Ausgabe von Wasser die Regelung zu überspielen, die ebenfalls im System verwendet wird, um vielseitige und empfindliche Temperatureinstellungen von konstant ausgegebenem Wasser vorzunehmen.
• Zur Regelung beinhaltet das System einen Temperatursensor 25, der die Temperatur des durch den Auslaß 24 ausgegebenen Wassers überwacht und der ein Sensorsignal Vs1 an die Steuerschaltung 50 überträgt, das die überwachte Temperatur anzeigt. Der Mechanismus 30 empfängt ein Steuersignal Vd&sub1; von der Steuerschaltung 50, um den Motor 31 zu betreiben, und er überträgt auch ein Positionssignal Vp1 an die Steuereinheit 50, das die Position des Ventils 15 anzeigt. Das Positionssignal Vp1 wird von einem Positionssensor 27 ausgegeben, der, wie in Fig. 7 dargestellt, eine Scheibe 37, die um die Motorausgangswelle 35 herum aufgesetzt ist, und ein Paar Lichtschranken 39 auf. Die Motorausgangswelle 35 liegt in Form einer Hülse vor, die einen gezackten Teil der Drehwelle 33 des Getriebes 34 zur Kopplung mit dieser aufnimmt, so daß sich die Scheibe 37 zusammen mit der Drehwelle 33 und daher synchron mit dem Ventil 15 verdreht. Die Scheibe 37 ist mit in Umfangsrichtung beabstandeten Kerben 38 versehen, so daß die Lichtschranke 39 die Winkelverstellung der Kerben 38 oder der Wellen 33 und 35 untersuchen, um die Position des Ventils 15 innerhalb der Mischkammer 21 zu erfassen. Die zu erfassenden Ventilpositionen sind diejenigen, die dem oberen und unteren Ende des verfügbaren Temperaturbereichs entsprechen, und eine Mittelposition, die beim vorliegenden System als Bezugsposition definiert ist. Auf die Erfassung der Ventilposition hin überträgt der Mechanismus 30 das Positionssignal Vp1, das Signale VP1A und Vp1B umfaßt, wie in Fig. 8 dargestellt, an die Steuerschaltung 50 zurück.
• Es wird erneut auf Fig. 2 Bezug genommen, gemäß der der Strömungssteuerabschnitt 40 folgendes aufweist: ein Strömungssteuerventil 41, einen Strömungssteuermechanismus 41 mit einem Gleichstrommotor, der das Strömungssteuerventil 41 antreibt, um die Strömungsrate des Wassers gemäß einer Anweisung von der Steuerschaltung 50 zu verändern, und Sperrventile 43A, 43B und 43C, die jeweils den Hahnen 3A, 3B bzw. 3C zugeordnet sind. Zwischen dem Sperrventil 43A und dem Hahn 3A ist auch ein Strömungssensor 44 vorhanden, um das Volumen an Wasser zu überwachen, das der Badewanne [A] zugeführt wurde. Ein anderer Strömungssensor 45 und ein Pegelsensor 46 sind jeweils vorhanden, um das Volumen des aus der Badewanne ausgegebenen Wassers und den Pegel des Wassers innerhalb der Badewanne zu überwachen. Die Betriebsabläufe des Strömungssteuerabschnitts 40 werden ebenfalls durch die Steuerschaltung 50 gesteuert. In der Figur sind Va, Vb und Vc Steuersignale von der Steuerschaltung 50 zum Öffnen und Schließen der jeweiligen Sperrventile 43A, 43B und 43C; Vs2 bis Vs4 sind Sensorausgangssignale, wie sie von den jeweiligen Sensoren 44, 45 bzw. 46 an die Steuerschaltung 50 übertragen werden; Vd&sub2; ist ein Treibersignal zum Betreiben des Gleichstrommotors im Mechanismus 42 und Vp2 ist ein Signal, das den Zustand des Gleichstrommotors zeigt und das der Steuerschaltung 50 zugeführt wird.
• Fig. 9 zeigt ein Blockdiagramm der Hauptsteuerung 6, der einzelnen Endstellensteuerungen 7A, 7B und 7C sowie der Steuerschaltung 50. Die Hauptsteuerung 6 weist folgendes auf: eine CPU 60, die für das Einstellen, Anzeigen und Übertragen verschiedener Daten zuständig ist; einen Schalter 61 zum Auswählen der Betriebsmodi des Systems; eine Wählscheibe 62 zum Ändern verschiedener Einstellungen des Systems; eine Anzeige 63 zum Anzeigen der Einstellungen und Zustände des Systems und eine Uhranzeige 64 mit einem Timer. Eine Übertragungsschaltung 66 ist vorhanden, um mit der CPU 60 zum Senden und Empfangen von Daten im Zeitmultiplex von der Steuerschaltung 50 und zu dieser sowie von den Endstellensteuerungen 7A, 7B und 7C und zu diesen zusammenzuwirken.
• Die Hauptsteuerung 6 beinhaltet auch einen Spannungsschalter 67 zum Aktivieren des gesamten Systems; eine Spannungsquelle 68A, die eine Systemspannung (+ 24 V) liefert; eine zusätzliche stabilisierte Spannungsquelle 68B, die eine Eingangswechselspannung gleichrichtet und glättet, wie sie über einen Transformator 68C zugeführt wird, um eine Schaltungsspannung (+ 5 V) für die CPU 60 zu erzeugen; eine Hilfsspannungsquelle 68D mit Pufferbatterie zum Zuführen von Spannung an die CPU 60, wenn von einem Spannungsausfallsensor 68E ein Spannungsausfall erkannt wird. Ferner sind in der Hauptsteuerung 6 ein Tongenerator 65 zum Ausgeben von Bestätigungstönen bei der Einstellung sowie von Warntönen beim Auftreten eines Fehlers und eine Schnittstelle 69 zur Kopplung mit einer Telefonsteuerung 9 vorhanden, durch die das System mit einer Telefonleitung verbunden ist, um ferngesteuert zu werden.
• Jede der Endstellensteuerungen 7A, 7B und 7C verfügt über denselben Aufbau mit einer CPU 70, die für die Datenanzeige und -übertragung zuständig ist; einer Übertragungsschaltung 71 zum Senden und Empfangen eines Signals über die Leitung 4; einer Spannungsquelle 72, die eine Schaltungsspannung (+ 5 V) durch Verarbeiten des über die Leitung 4 übertragenen Signals liefert; einem Bedienschalter 73 zum Einstellen der Temperatur des auszugebenden Wassers wie auch der Wasserströmungsrate; einer Anzeige 74 zum Angeben der Wassertemperatur, des Systemzustands und anomaler Betriebsmodi des Systems; und einem Tongenerator 75, der Töne ausgibt, wenn der Bedienungsschalter 73 gehandhabt wird, und der auch beim Erkennen eines anomalen Zustands einen Warnton ausgibt.
• Die Steuerschaltung 50 weist folgendes auf: eine CPU 51 zur Datenübertragung, Wassertemperatureinstellung, Wasserströmungseinstellung, Systemausfallerkennung und Systemausfallanzeige. Zu diesem Zweck beinhaltet die Schaltung 50 einen Treiber 52 zum Betätigen jeweiliger Magnetspulen für die Sperrventile 43A, 43B und 43C, einen Treiber 53 für den Schrittmotor 31 und einen Treiber 54 für den Gleichstrommotor im Strömungssteuermechanismus 42. Jeder Treiber wird von einer Steuerspannung (+ 24 V) mit Energie versorgt, die von einer Steuerungsspannungsquelle 55 geliefert wird, während die CPU 51 mit einer Schaltungsspannung ( + 5 V) versorgt wird, die von einer stabilisierten Spannungsquelle 56 erhalten wird. In der Schaltung 50 ist auch folgendes enthalten: eine Übertragungsschaltung 57 zum Senden und Empfangen des Zeitmultiplexsignals über die Leitung 4; eine Betriebsschaltung 58 zum Überprüfen einer Schwankung zwischen den Temperaturen des Wassers wie sie jeweils durch Thermistoren 25A und 25B gemessen werden, wie auch einer Abweichung zwischen der Temperatur des ausgegebenen Wassers und der vom Benutzer ausgewählten Temperatur; eine Ablaufsteuerschaltung 59 zum Betätigen des Ablaufventils 57 der Badewanne und eine automatische Abschaltstufe 80, die eine Fehlfunktion der CPU 11 durch einen Watchdogtimer erkennt und den Spulentreiber 52 betätigt, um die Sperrventile 43A, 43B und 43C beim Erkennen einer solchen Fehlfunktion zu schließen. In Fig. 9 ist ein Positionssensor 49 dargestellt, der dazu dient, die Betriebsposition der Gleichstrommotor-Ausgangswelle des Mechanismus 42 als Funktion des Öffnungsgrads des Strömungssteuerventils 41 zu erfassen, in entsprechender Beziehung mit zwischen dem Positionssensor 27 und dem Temperatursteuermechanismus 30.
• Beim vorliegenden System ist die CPU 51 so konzipiert, daß sie den Mechanismus 30 so steuert, daß die Wassertemperatur während einer begrenzten Zeitspanne nach dem Beginn des Ausgebens von Wasser auf einer Temperatur gehalten wird, die unter gebührender Berücksichtigung eines Überschwingens, wie es durch die Regelung im System möglich ist, auf einer Temperatur unter der gewählten Temperatur, z. B. - 6 ºC zu halten, wodurch verhindert wird, daß Wasser mit einer höheren Temperatur als erwartet über die Mahnen 7A, 7B oder 7C ausgegeben wird. Auch wird der Schrittmotor 31 von der CPU 51 gesteuert, daß er seine Drehzahl abhängig von der Differenz zwischen der Temperatur des ausgegebenen Wassers und der gewählten Temperatur verändert. Wenn die Temperatur des ausgegebenen Wassers ungefähr die ausgewählte Temperatur erreicht, wird der Schrittmotor 31 mit einem Halbschrittmodus betrieben (d.h. mit einem Teiler-8-Mikroschrittantrieb beim Ausführungsbeispiel), damit er sich mit langsamer Geschwindigkeit dreht, und er wird andernfalls mit einem Vollschrittmodus (d.h. mit einem Teiler-4-Mikroschrittantrieb) angetrieben, um sich mit hoher Drehzahl zu drehen. Auf diese Weise wird die Motordrehzahl abhängig von der Differenz zwischen der Temperatur des ausgegebenen Wassers und der beabsichtigten Temperatur verändert, um dadurch ein Überschwingen oder Unterschwingen der Temperatur zu verhindern, während schnelle Einstellung der Wassertemperatur gewährleistet ist. Ferner ist die CPU 51 so aufgebaut, daß sie den Mechanismus 30 auf solche Weise betätigt, daß, jedesmal dann, wenn das Ausgeben von Wasser beendet wird, das Mischventil 15 verstellt, bis der Positionssensor 27 das Bezugspositionssignal überträgt, das anzeigt, daß sich das Ventil 15 tatsächlich in der Bezugsposition befindet, d.h. derjenigen Position, die dem Mittelpunkt zwischen dem oberen und unteren Ende des beim vorliegenden System zugänglichen Temperaturbereichs befindet, wodurch das Ventil 15 selbst dann genau in der Bezugsposition gehalten werden kann, wenn ein Störsignal oder ein anderer Grund vorliegt, der den Motor 31 mit unerwartetem Ausmaß betreiben würde, und es steht dazu bereit, seine Position zum Mischen von Wasser mit der gewünschten Temperatur beim nächsten Ausgabebetrieb des Wassers einzustellen. Durch Festlegen der Bezugsposition so, daß sie dem Mittelpunkt des Temperaturbereichs entspricht, wird erwartet, daß der Verschiebeweg der Ventilposition minimal gehalten wird und dadurch eine schnelle und zuverlässige Einstellung der Wassertemperatur gewährleistet wird. Es wird hierbei darauf hingewiesen, daß die Betriebsschaltung 58 bestimmt, ob die Differenz zwischen der vom Sensor 25 gemessenen Wassertemperatur und der ausgewählten Temperatur einen vorgegebenen kritischen Wert überschreitet und sie die Information hinsichtlich der Temperaturdifferenz an die CPU 51 überträgt, die ihrerseits den Motor 31 auf verzögerte Weise steuert, um die Temperaturdifferenz zu verringern, wenn ermittelt wird, daß der kritische Wert überschritten ist.
• Wie in Fig. 10 dargestellt, die die Fronttafel der Hauptsteuerung 6 veranschaulicht, beinhaltet der Schalter 61 folgendes: Uhrsteuerschalter 61A bis 61D für aktuelle Zeit- und Timereinstellungen; einen Ventilsteuerschalter 61E zum Öffnen und Schließen des Ablaufventils 47, einen Wasserversorgung-Steuerschalter 61F zum Zuführen eines festgelegten Volumens an Wasser durch den Badewannenhahn 3A; einen Reservierungsschalter 61G für eine zeitplanmäßige Füllung der Badewanne mit Wasser zu einem gewünschten Zeitpunkt und einen Modusauswahlschalter 61H für eine Auswahl zwischen einem normalen Betriebsmodus und einem Anfangskompensationsmodus.
• Es ist auch dargestellt, daß der Einstellknopf 62 folgendes aufweist: einen Einstellknopf 62A zum Einstellen der Standardtemperatur des über die Hahnen 3A und 3B für die Badewanne und das Waschbecken auszugebenden Wassers innerhalb eines Temperaturbereichs von 38 bis 45 ºC mit einem Zuwachs von 1 ºC; einen Einstellknopf 62B zum Einstellen der Standardtemperatur des über den Duschhahn 3C auszugebenden Wassers innerhalb eines Temperaturbereichs von 35 bis 42 ºC mit einem Zuwachs von 1 ºC; einen Einstellknopf 62C zum Einstellen des in die Badewanne einzufüllenden Standardvolumens innerhalb eines Bereichs von 150 bis 350 Liter mit einem Zuwachs von 10 Liter; einen Einstellknopf 62D zum Einstellen einer Standardströmungsrate und einen Korrektureinstellknopf 62E für Korrekturen der Standardtemperaturen des Wassers wie durch die Einstellknöpfe 62A und 62B festgelegt, und zwar angesichts möglicher Schwankungen der Temperatur und des Drucks der Warm- und Kaltwasserquellen, wie sie an Installationsorten zur Verfügung stehen und auch angesichts von Schwankungen der Betriebseigenschaften des Mischabschnitts 20. Die Standardtemperatur des über den Waschbeckenhahn 3B ausgegebenen Wassers wird so gewählt, daß sie der Temperatur des Wassers entspricht, das über den Duschhahn 3C ausgegeben wird. Es ist hierbei zu beachten, daß der Korrektureinstellknopf 62E im Anfangskompensationsmodus zum Einstellen des Systems auf einen speziellen Installationsort gehandhabt wird. In diesem Modus wird das Mischventil 15 auf der Bezugsposition gehalten, um die Abweichung zwischen der vorgegebenen Temperatur, wie sie der Bezugsposition des Ventils entspricht, und der Temperatur des tatsächlich ausgegebenen Wassers festzustellen. Der Korrektureinstellknopf 62E ist funktionsmäßig mit einem variablen Widerstand verbunden, der einen Versatzwert abspeichert, der den Verschiebeweg des Ventils 15 oder der Winkelverstellung des Motors 31 entspricht, wie erforderlich, um die so erkannte Temperaturabweichung unter einem annehmbaren Wert zu halten. Daher kann das System durch Handhaben des Einstellknopfs 62E zum Erzielen eines zweckmäßigen Versatzwerts so initialisiert werden, daß eine Abweichung kompensiert wird und die Temperaturskala des Systems wieder mit der tatsächlich gemessenen Wassertemperatur in Übereinstimmung steht und zwar auf Grundlage des im Widerstand abgespeicherten Versatzwerts, wodurch gewährleistet ist, daß im normalen Betriebsmodus Wasser mit einer Temperatur erzeugt wird, die im wesentlichen der ausgewählten Temperatur entspricht.
• Ferner beinhaltet die Anzeige 63 der Steuerung 6 folgendes:
• eine LED (Licht emittierende Diode) 63A zum Anzeigen des Zustands des Ablaufventils 47 [die LED ist eingeschaltet, wenn das Ablaufventil 47 geschlossen ist, und sie blinkt wiederholt auf, wenn das Ventil 47 offen ist]; eine LED 63B zum Anzeigen des Wasserzuführmodus [die LED ist eingeschaltet, wenn normale Wasserversorgung ausgewählt ist, sie blinkt wiederholt mit 1 Hz, wenn timergesteuerte Wasserversorgung ausgewählt ist, und sie blinkt wiederholt mit 2 Hz, wenn die Wasserversorgung zeitmäßig über eine Telefonleitung geplant ist]; eine LED 63C zum Anzeigen des Reservierungsstatus [die LED ist eingeschaltet, wenn reservierte Wasserversorgung eingestellt ist, und sie ist ausgeschaltet, wenn Reservierung aufgehoben ist] und LEDs 63D und 63E, die neben dem Korrektureinstellknopf 62E liegen, um Anzeigen zu erzeugen, mittels deren Hilfe der Benutzer die Anfangskompensation des Systems ausführen kann [die mittlere LED 63E ist eingeschaltet, wenn der Einstellknopf 62 auf die korrekte Position eingestellt ist, und die anderen zwei LEDs 63D mit Pfeilform sind eingeschaltet, bis der Korrektureinstellknopf 62E in die korrekte Position verdreht ist, um die Richtung anzuzeigen, in der der Einstellknopf verdreht werden muß]. Die Uhranzeige 64 ist in Form einer LCD-Segmentanzeige vorhanden, die, beim Auftreten von Systemmängeln, Fehlercodes anzeigen kann, die spezielle Fehlerereignisse bezeichnen.
• Fig. 11 zeigt die Fronttafel der Endstellensteuerung 7C für die Badewanne. Wie aus der Figur erkennbar, beinhaltet der Betriebsschalter 73 das folgende: einen EIN/AUS-Schalter 73A zum Starten und Stoppen der Zufuhr von Wasser durch den Badewannenhahn 3A; einen Auswahlschalter 73B zum selektiven Zuführen warmen Wassers mit beabsichtigter Temperatur oder kalten Wassers im wesentlichen direkt aus der Kaltwasserquelle; einen Schalter 73C zum Zuführen warmen Wassers im wesentlichen direkt von der Warmwasserquelle; einen Temperatureinstellschalter 730 zum Auswählen der Temperatur des Wassers in aufsteigender und absteigender Weise unter Verwendung von mit H und L gekennzeichneten Knöpfen; einen Strömungsvolumen-Einstellschalter 73E zum Einstellen des Strömungsvolumens pro Zeiteinheit in aufsteigender und absteigender Weise unter Verwendung von mit L und S markierten Knöpfen; und einen Ablaufschalter 73F zum Öffnen und Schließen des Ablaufventils 47. Es ist auch dargestellt, daß die Anzeige 74 folgendes aufweist: eine LCD-Segmentanzeige 74A, die normalerweise die ausgewählte Temperatur zeigt und umschaltet, um spezielle Fehlercodes beim Auftreten von Systemmängeln anzuzeigen; LEDs 74B zum Anzeigen des Betriebs des Schalters 73B und eine LED 74C zum Anzeigen des Zustands des Ablaufventils 47.
• Fig. 12 zeigt die Fronttafel der Endstellensteuerung 7B für den Waschbeckenhahn 3B, die nach Struktur und Betrieb im wesentlichen identisch mit der Endstellensteuerung 7A ist, mit der Ausnahme, daß der Ablaufschalter und die zugehörige LED entfernt sind und daß ein Duschsteuerschalter 63G hinzugefügt ist, um den Duschhahn 3C auch an der Steuerung 7B einzustellen.
• Fig. 13 zeigt die Fronttafel der Endstellensteuerung 7C für den Duschhahn 3C. Es ist dargestellt, daß der Schalter 73 der Steuerung 7C folgendes zusätzlich zu einem EIN/AUS- Schalter 73A zum Starten und Stoppen der Wasserversorgung aufweist: einen Zyklusschalter 73H zum Auswählen eines zyklischen Betriebs zum Ausgeben von Wasser, dessen Temperatur sich zyklisch ändert; einen Temperaturdifferenz-Einstellschalter 73I zum Auswählen der Temperaturdifferenz, innerhalb der die Temperatur beim vorstehend genannten zyklischen Betrieb schwankt, innerhalb drei voreingestellter Werte; und einen Periodeauswahlschalter 73J zum Verändern der Periode oder des Zyklus des vorstehend genannten zyklischen Betriebs. Es ist auch dargestellt, daß die Anzeige 74 folgendes aufweist: eine LED 74H, die einschaltet, wenn der zyklische Betrieb ausgewählt ist; LEDs 74I zum Anzeigen der Temperaturdifferenzen (Groß, Mittel und Klein), wie sie vom Schalter 73I ausgewählt werden; und LEDs 74J zum Anzeigen der Periode (Schnell, Mittel und Langsam), wie durch den Schalter 73J ausgewählt.
• Im Betrieb, wenn das System erstmals installiert wird, wird durch den Schalter 61H in der Hauptsteuerung 60 dafür gesorgt, daß es im Anfangskompensationsmodus arbeitet, um die vorstehend genannte Initialisierung durch Handhabung des Korrektureinstellknopfs 62E unter Zuhilfenahme der die Richtung anzeigenden und den Übereinstimmungspunkt anzeigenden LEDs 630 und 63E auszuführen, um das System auf die Bedingungen des speziellen Installationsorts auf Grundlage des Versatzwertes einzustellen, der die Schwankungen hinsichtlich der Temperatur und des Drucks der Warm- und Kaltwasserquelle, wie sie am Installationsort zur Verfügung stehen, kompensiert. Wenn die Initialisierung einmal abgeschlossen ist, ist der Versatzwert permanent als spezieller Widerstandswert im variablen Widerstand abgespeichert, so daß das System im normalen Betriebsmodus auf Grundlage des Versatzwerts widerspruchsfreie Temperaturregelung ausführen kann und keine weitere Initialisierung erfordert, solange sich nicht die Bedingungen am Installationsort wesentlich ändern. Wie im Flußdiagramm von Fig. 14 dargestellt, beginnt die Initialisierungsfolge mit der Handumschaltung des Modusschalters 61H in den Anfangskompensationsmodus, um das Mischventil 15 so zu betreiben, daß es sich in die Bezugsposition verstellt, und damit das Strömungssteuerventil 41 geöffnet wird. Dann wird ein 3-Sekunden-Timer rückgesetzt und beginnt mit dem Zählen, um zu untersuchen, ob die Abweichung zwischen der Temperatur des ausgegebenen Wassers und der Bezugstemperatur, z. B. 42 ºC entsprechend der Bezugsposition des Ventils 15 nach Ablauf von 3 Sekunden kleiner oder größer als 1 ºC ist. Wenn sich herausstellt, daß die Abweichung größer als 1 ºC ist, geht die Folge zu einem Schritt zum Verstellen der Position des Ventils 15 weiter, bis die sich ergebende Temperaturabweichung nach drei Minuten innerhalb von 1 ºC liegt. Danach wird das Strömungssteuerventil 41 geschlossen und der Verschiebeweg des Mischventils 15 ab der Bezugsposition wird in einen entsprechenden Temperaturversatzwert Toff umgesetzt. Gleichzeitig wird das Mischventil 15 so betrieben, daß es sich in eine Position bewegt, in der es zum Ausgeben von Wasser mit der Duschtemperatur bereit ist, die um 6 ºC unter der Bezugstemperatur (42 ºC) liegt. Der nächste Schritt dient dazu, die Temperaturskala an der Steuerung wieder mit der Wassertemperatur dadurch zur Übereinstimmung zu bringen, daß der Korrektureinstellknopf 62E betätigt wird, um den Widerstandswert des variablen Widerstands einzustellen. Zu diesem Zweck wird der Widerstandswert des variablen Widerstands durch Analog/Digital-Umsetzung in entsprechende diskrete Temperaturwerte Tres umgesetzt und von der CPU 60 der Hauptsteuerung 6 bestätigt. Der Temperaturwert Tres wird dann in der CPU 60 mit dem Temperaturversatzwert Toff verglichen. Wenn Tres größer als Toff ist, wird die LED 63D eingeschaltet, um die Richtung anzuzeigen, in der der Einstellknopf 62E verdreht werden muß, um die Werte Tres und Toff zur Übereinstimmung zu bringen. Wenn dagegen Tres kleiner als Toff ist, wird die andere LED 63D eingeschaltet, um die Gegenrichtung für die Verdrehung des Einstellknopfs 62E zum Herstellen der Übereinstimmung zwischen den Werten anzuzeigen. Wenn diese Werte Tres und Toff zur Übereinstimmung gebracht sind, wird die LED 63E eingeschaltet, um dem Benutzer mitzuteilen, daß die Initialisierung abgeschlossen ist und keine weitere Einstellung des Einstellknopfs 62E erforderlich ist. Mit Abschluß der vorstehend angegebenen Initialisierungsfolge ist der so bestimmte Temperaturversatzwert Toff im variablen Widerstand abgespeichert, so daß die Steuerschaltung 50 Schwankungen am Installationsort auf Grundlage des Versatzwerts Toff kompensiert, um widerspruchsfreie Temperatureinstellung sicherzustellen.
• Im normalen Betriebsmodus werden die Einstellungen an jeder Endstellensteuerung 7A, 7B und 7C durch einzelne Schalter an die Steuerschaltung 50 übertragen, um die Grundeinstellungen in der Hauptsteuerung 6 zu überspielen, um gewünschte Einstellungen der Temperatur und der Strömungsrate des ausgegebenen Wassers vorzunehmen. Wenn die Temperatureinstellung gegenüber der an der Hauptsteuerung 6 festgelegten Temperatur geändert ist, reagiert die Anzeige 74 an der entsprechenden Endstellensteuerung so, daß sie die geänderte Wassertemperatur anzeigt.
• Es wird hierbei erneut darauf hingewiesen, daß unmittelbar bei Beginn des Ausgebens von Wasser das Mischventil 15 so arbeitet, daß es seine Position auf die Temperatur des ausgegebenen Wassers hin selbst einstellt, um durch Steuerung für automatische Temperatureinstellung zuständig zu sein, anstatt daß Regelung unter Verwendung des Temperatursensors 25 ausgeführt wird, wodurch eine versehentliche Ausgabe von Wasser mit einer höheren Temperatur als erwartet verhindert wird. Wenn das System beim konstanten Ausgeben von Wasser in einen Stationärzustand gelangt, übernimmt die Regelung den Einstellvorgang, um für vielseitige und empfindliche Temperatureinstellung zu sorgen, wie vorstehend erörtert und wie es nachfolgend erörtert wird.
• Zum Steuern des Schrittmotors 31, der das Mischventil 15 betreibt, um dessen Position abhängig von einer Anweisung von der Steuerschaltung 50 zu ändern, wird der Motortreiber 53 durch einen Treiber-IC (TA8524H, wie von Toshiba Corp. erhältlich) gebildet, der verschiedene Erregungsmodi auswählen kann, um den Motor mit derselben Taktrate zu betreiben. So wird die Motordrehzahl geeignet dadurch eingestellt, daß die Erregungsmodi abhängig von gewünschten Temperatureinstellvorgängen geändert werden. Die Fig. 17A ud 17B veranschaulichen ein Beispiel zum Ausführen des zyklischen Betriebs, bei dem die Erregungsmodi geändert werden, um Wasser zuzuführen, dessen Temperatur sich zyklisch ändert, z. B. mit einem Zyklus von 10 Sekunden, wie in Fig. 18 dargestellt. In den Figuren steht CLK für ein Taktsignal, VA für ein Treibersignal der Phase A, VB für ein Treibersignal der Phase B, und (a) bis (f) sind jeweils Zeitabschnitte, in denen die Erregungsmodi mit derselben Taktrate zwischen Vollschritt (Teiler-4-Mikroschritt)-Betrieb und Halbschritt (Teiler-8- Mikroschritt)-Betrieb gemäß dem in der Tabelle von Fig. 18 dargestellten Zeitplan geändert werden, um die veranschaulichte Temperatur-Zeit-Kurve zu erhalten. Die vorstehend genannte Drehzahlsteuerung des Schrittmotors 31 durch Ändern der Erregungsmodi mit festgelegter Taktrate ist dahingehend vorteilhaft, daß der Schrittmotor 31 ohne Resonanzpunkt oder Nachlaufgrenze arbeitet, was möglich wäre, wenn der Motor dadurch betrieben würde, daß die Taktrate verändert wird, und was einen Fehler der Motordrehzahlregelung verursachen würde.
• Wie vorstehend erörtert, ist der Schrittmotor 31 so ausgebildet, daß er seine Drehzahl abhängig von der Differenz zwischen einer zuvor ausgewählten Wassertemperatur und einer beabsichtigten Sollwassertemperatur ändert. Das heißt, daß der Motor 31 dann, wenn es beabsichtigt ist, die zuvor gewählte Wassertemperatur leicht zu ändern, im Halbschritt (Teiler-8-Mikroschritt)-Betrieb gedreht wird, um das Ventil 15 und damit die Temperatur mit einer solchen Rate zu verschieben, die ausreichend klein (z. B. 2 ºC/Sekunde) dafür ist, daß Über- und Unterschwingen verhindert wird. Andererseits wird der Motor, wenn es beabsichtigt ist, die zuvor gewählte Wassertemperatur stärker zu ändern, im Vollschritt (Teiler-4-Mikroschritt)-Betrieb gedreht, um das Ventil 15 und die Temperatur mit schneller Rate (z. B. 4 ºC/Sekunde) für schnelle Temperatureinstellung zu verschieben. Durch bessere Nutzung einer solchen schnellen Temperatureinstellung ist es möglich, einen großen Temperaturbereich auszuwählen, innerhalb dessen die Wassertemperatur zyklisch schwankt, wenn das System im vorstehend genannten zyklischen Betrieb für Duschzwecke betrieben wird.
• Auch wird der Motor 31 so betrieben, daß er das Ventil 15 auf die Bezugsposition zurückstellt, und zwar durch Überwachen des Bezugssignals vom Positionssensor 27 jedesmal dann, wenn das System die Versorgung mit Wasser beendet, so daß das Ventil 15 genau selbst dann in die Bezugsposition zurückgeführt werden kann, wenn Störsignale oder andere Gründe existieren, die dafür sorgen würden, daß der Motor 31 mehr oder weniger als beabsichtigt dreht. Daher kann die nächste Temperatureinstellung dadurch erfolgen, daß das Ventil 15 ausgehend von der genauen Bezugsposition verstellt wird, was zu erhöhter Zuverlässigkeit der Temperatureinstellung beiträgt. Die Bezugsposition des Ventils 15 ist so festgelegt, daß sie dem Mittelpunkt (z.B. 42 ºC) innerhalb des Temperaturbereichs (38 bis 45 ºC) entspricht. Es wird erwartet, daß der mittlere Temperaturpunkt beim tatsächlichen Gebrauch am häufigsten eingestellt wird, so daß das Verschiebeausmaß des Ventils 15 minimal gehalten werden kann, um die Zeit zu verringern, die für die beabsichtigte Temperatureinstellung erforderlich ist. Um den vorstehenden Betrieb des Rückführens des Ventils 15 zur Bezugsposition zu überprüfen, überwacht das System das Positionssignal vom Positionssensor 27 innerhalb einer begrenzten Zeitspanne (z. B. 5 Sekunden) ab dem Start des Antriebs des Ventils 15 zur Bezugsposition, und es wird ein Warnsignal ausgegeben, wenn das Positionssignal nicht innerhalb des begrenzten Zeitintervalls empfangen wird. Bei einem solchen Vorfall geht das System in einen Erkennungsmodus für anomale Zustände über, um nach dem Grund zu suchen.
• Im Zustand mit stationärer Wasserversorgung überwacht das System die Wassertemperatur durch den Sensor 25, um die Temperatur auf geregelte Weise gestützt auf die überwachte Temperatur einzustellen, wie in Fig. 15 dargestellt. Wenn eine Temperaturänderung eingegeben wird oder die Wasserversorgung beginnen kann, beginnt ein 3-Sekunden-Verzögerungstimer mit dem Zählen der Zeit, und er wird nach jeweils drei verstrichenen Sekunden rückgesetzt, um die Temperatur des ausgegebenen Wassers nach dem Verstreichen von drei Sekunden ab dem Start des Ausgebens mit der gewählten Temperatur zu vergleichen. Wenn die Differenz zwischen den Temperaturen kleiner als 1 ºC ist, kehrt die Folge zum Neustarten des Verzögerungstimers zurück. Wenn dagegen die Temperaturdifferenz nicht kleiner als 1 ºC ist, kompensiert das System die Temperaturdifferenz durch Verschieben der Position des Ventils 15. Derartige Abläufe werden wiederholt ausgeführt, solange nicht das System angewiesen wird, die Wasserzufuhr zu beenden, so daß die Wassertemperatur über die gesamte Zeitspanne der Wasserversorgung automatisch eingestellt wird. Da die Temperaturkompensation durch die Regelung unter Verwendung des Verzögerungstimers auf verzögerte Weise erfolgt, kann das System im wesentlichen ohne Regelschwingung der Temperatur selbst dann arbeiten, wenn das Mischventil 15 seine Position auf die Wassertemperatur hin selbst einstellt, um eine Temperaturregelung hinsichtlich Über- und Unterschwingen hervorzurufen. Dies ist insbesondere wichtig, um das Ausgeben von Wasser zu verhindern, dessen Temperatur unerwartet höher als beabsichtigt ist, um dadurch ein Verbrühen zu vermeiden.
• Ferner arbeitet das System, wie es im Flußdiagramm von Fig. 16 dargestellt ist, mit jedem Beginn des Zuführens von Wasser so, daß es das Mischventil 15 ausgehend von der Bezugsposition mit höherer Rate in eine Position verstellt, bei der das Wasser mit der Duschtemperatur ausgegeben wird, die um 6 ºC unter der an der Steuerung ausgewählten Temperatur liegt. Dies erfolgt vorzugsweise innerhalb eines begrenzten Zeitintervalls ab dem Beginn des Zuführens des Wassers, wo ein mögliches Überschwingen erwartet werden kann, wodurch eine mäßige Temperatureinstellung des Wassers herbeigeführt wird, wie in Fig. 19 dargestellt, und dadurch wirkungsvoll das Ausgeben von Wasser mit unerwartet hoher Temperatur verhindert wird. So kann sich der Benutzer an bequemem Baden oder Duschen erfreuen.

Claims (10)

1. Warmwasserversorgungssystem mit einer Einrichtung (6, 15, 21, 25) zum thermostatischen Regeln der Temperatur von Wasser, das an einem Wasserauslaß (3) ausgelassen wird, und die vom Benutzer auf eine gewählte Temperatur einstellbar ist, gekennzeichnet durch eine weitere vom Benutzer einstellbare Einrichtung (62e), mittels der der Benutzer, wenn das System erstinstalliert wird, das Temperaturregelsystem so einstellen kann, daß Variationen des Wasserdrucks und der Wassertemperatur, wie sie am speziellen Installationsort vorliegen, kompensiert sind.

2. Warmwasserversorgungssystem mit:

- einem Warm- und einem Kaltwassereinlaß, die so ausgebildet sind, daß sie mit einer Warm- bzw. Kaltwasser-Versorgungseinrichtung (1, 2) verbunden werden können;

- einem Auslaß (3);

- einer Mischkammer (21), die in flüssigkeitsleitender Verbindung mit dem Warm- und dem Kaltwassereinlaß (1, 2) wie auch dem Auslaß (3) steht;

- einem Mischventil (15), das funktionsmäßig mit einem Elektromotor (31) verbunden ist, um durch diesen innerhalb der Mischkammer (21) so verstellt werden zu können, daß das Mischverhältnis des Volumens des warmen Wassers zu dem des kalten Wassers, wie vom Warm- und Kaltwassereinlaß gespeist, verändert wird, um das Wasser durch den Auslaß (3) auszulassen;

- einer Regelungseinrichtung (6) mit einer Eingabeeinrichtung zum Auswählen der Temperatur des Wassers, das aus der Mischkammer (21) durch den Auslaß (3) ausgelassen werden soll, und die den Motor (31) abhängig von einer vorgegebenen Beziehung zwischen einer in der Regelungseinrichtung (6) festgelegten Temperaturskala und der Position des Mischventils (15) in der Mischkammer (21) ansteuert, um das Mischventil (15) in eine geeignete Position zu stellen, um das Wasser mit der an der Eingabeeinrichtung ausgewählten Temperatur auszugeben;

- wobei das Mischventil (15) ein temperaturempfindliches Stellglied (25) aufweist, das die Position des Mischventils (15) unabhängig von der Regelung durch die Regelungseinrichtung (6) auf die Temperatur des Wassers hin einstellt, das durch den Auslaß ausgelassen wird, um für eine Selbsteinstellung der Wassertemperatur auf die ausgewählte Temperatur zu sorgen;

dadurch gekennzeichnet, daß das System ferner eine Anfangskompensationseinrichtung beinhaltet, die folgendes aufweist:

- eine Temperatursensoreinrichtung (25) zum Messen der Temperatur des aus der Mischkammer (21) ausgelassenen Wassers;

- eine Positioniereinrichtung (27) zum Antreiben des Motors (31) zum Verstellen des Mischventils (15) in eine Bezugsposition;

- eine Abweichungserfassungseinrichtung, die die Abweichung zwischen der Temperatur des vom in der Bezugsposition stehenden Mischventil (15) ausgelassenen Wassers und der an der Regelungseinrichtung (6) spezifizierten Temperatur, die der Bezugsposition des Mischventils (15) entsprechen soll, erfaßt;

- eine Versatzeinrichtung zum Bestimmen und Abspeichern eines Versatzwerts, der dem Verstellweg des Mischventils (15) entspricht, wie er dazu erforderlich ist, die genannte Abweichung innerhalb eines akzeptierbaren Bereichs zu halten;

- eine Kompensationseinrichtung zum Neueinstellen, auf Grundlage des Versatzwerts, der Beziehung zwischen der Temperaturskala an der Regelungseinrichtung (6) und der Position des Mischventils (15) innerhalb der Mischkammer (21), um die an der Regelungseinrichtung (6) auswählbare Temperatur exakt derjenigen Position des Mischventils (15) zuzuordnen, bei der das Wasser mit einer Temperatur ausgelassen wird, die so dicht wie möglich an der an der Regelungseinrichtung (6) auswählbaren Temperatur liegt.

3. Warmwasserversorgungssystem nach Anspruch 2, bei dem die Versatzeinrichtung einen einstellbaren Widerstand mit einer Handverstelleinrichtung aufweist, mit denen der Versatzwert bestimmt und abgespeichert werden kann, und die ferner eine benachbart zur Handverstelleinrichtung positionierte Führungsanzeigeeinrichtung aufweist, die die Handhabungsrichtung der Handverstelleinrichtung zum Verändern des Versatzwerts in der Richtung zum Verringern der Abweichung auf den akzeptierbaren Bereich anzeigt.

4. Warmwasserversorgungssystem nach Anspruch 2, ferner mit einer Modusauswahl-Umschalteinrichtung zum wahlweisen Betreiben des Systems in einem normalen Betriebsmodus zum Einstellen der Position des Mischventils zum Bewirken der Temperaturregelung des ausgelassenen Wassers, und in einem Erstkompensationsmodus zum Bestimmen des Versatzwerts und zum Neueinstellen der Beziehung zwischen der Temperaturskala an der Regelungseinrichtung und der Position des Mischventils.

5. Warmwasserversorgungssystem nach Anspruch 2, bei dem die Regelungseinrichtung eine Treiberschaltung zum Betreiben des Motors beinhaltet, um dadurch die Position des Mischventils zu verstellen, die so arbeitet, daß sie dann, wenn die Temperatur des ausgelassenen Wassers entfernt von der an der Regelungseinrichtung ausgewählten Temperatur ist, den Motor schneller antreibt als dann, wenn die Wassertemperatur dicht bei der ausgewählten Temperatur liegt.

6. Warmwasserversorgungssystem nach Anspruch 5, bei dem der Motor ein Schrittmotor ist, dessen Drehzahl durch Ändern von Erregungsmodi desselben verändert wird.

7. Warmwasserversorgungssystem nach Anspruch 6, das ferner folgendes aufweist:

- eine Positionssensoreinrichtung, die ein Bezugssignal liefert, wenn sich das Mischventil in der Bezugsposition befindet;

- eine Treibereinrichtung, die beim Abschluß des Auslassens von Wasser aus der Mischkammer den Motor so betreibt, daß das Mischventil verstellt wird, bis die Positionssensoreinrichtung das Bezugssignal liefert, um dadurch das Mischventil in die Bezugsposition zurückzustellen, damit die Temperaturregelung des anschließend auszulassenden Wassers dadurch ausgeführt wird, daß das Mischventil gegenüber der Bezugsposition verstellt wird.

8. Warmwasserversorgungssystem nach Anspruch 7, bei dem die Bezugsposition als diejenige Position des Mischventils bestimmt ist, die im wesentlichen dem Mittelpunkt des an der Regelungseinrichtung auswählbaren Temperaturbereichs entspricht.

9. Warmwasserversorgungssystem nach Anspruch 2, ferner mit einer verzögerten Temperaturregelungseinrichtung, die beim Erfassen, daß die Differenz zwischen der Temperatur des ausgelassenen Wassers und der an der Regelungseinrichtung ausgewählten Temperatur größer als ein vorgegebener Bezugswert ist, das Mischventil so einstellt, daß es auf verzögerte Weise in der Richtung zum Verringern der Temperaturdifferenz verstellt wird.

10. Warmwasserversorgungssystem nach Anspruch 1, ferner mit einer Milderungseinrichtung zum Halten des auszulassenden Wassers auf einer Temperatur unter der an der Regelungseinrichtung ausgewählten Temperatur, und zwar innerhalb einer begrenzten Zeitspanne ab dem Beginn des Auslassens von Wasser.