JP2525914B2 - 給湯装置における電動混合弁の制御装置 - Google Patents

給湯装置における電動混合弁の制御装置

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JP2525914B2
JP2525914B2 JP1330377A JP33037789A JP2525914B2 JP 2525914 B2 JP2525914 B2 JP 2525914B2 JP 1330377 A JP1330377 A JP 1330377A JP 33037789 A JP33037789 A JP 33037789A JP 2525914 B2 JP2525914 B2 JP 2525914B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、給湯装置における電動混合弁の制御装置に
関するものである。
(従来の技術) 一般に、浴槽やシャワーなどに給湯する場合、使用者
が給水配管を経て供給される水道水の給水バルブと給湯
配管を経て供給される温水の給湯バルブをそれぞれ調節
し、適温になるように制御していた。
これに対し、給水配管に連なる給水口と給湯配管に連
なる給湯口を開閉する弁体を感熱素子および駆動モータ
によって制御し、この駆動モータの回転角度、具体的に
は弁体の開度をポテンショメータで検出できるように構
成し、遠隔操作装置の希望湯温を設定する操作スイッチ
により弁体の開度特性に基づいて駆動モータを回転制御
し、もって、操作スイッチからの出力とポテンショメー
タからの出力が一致すると駆動モータの回転制御を停止
し、所望の弁体開度、すなわち、給水口と給湯口に連通
する出湯口からの混合温水の湯温を制御するように構成
した電動混合弁が一部採用され始めている。
(発明が解決しようとする課題) ところで、このような電動混合弁においては、その給
湯口に供給される温水の湯温が一定であっても給水口に
供給される水道水の水温は季節によって一定しないこと
から、これら水道水と温水を混合して得られる温水の湯
温は電動混合弁の感熱素子などの影響により希望湯温に
対して若干上下に変動することになる。すなわち、外気
温の高い夏季に湯温が上昇し、外気温の低い冬季に湯温
が低下するという好ましくない問題がある。特に、シャ
ワーに温水を供給する場合には、1℃の変化が大きな影
響を与えるものである。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、
季節の変化などに基づく水温変動に関係なく希望湯温の
温水を確実に供給することのできる給湯装置における電
動混合弁の制御装置を提供するものである。
(課題を解決するための手段) 本発明は、給水配管に連なる給水口、給湯配管に連な
る給湯口およびこれらの給水口と給湯口に連通する出湯
口を有し、感熱素子および駆動モータによって給水口お
よび給湯口を開閉制御する弁体を備えた電動混合弁と、
給水配管の水温を検出する温度センサと、希望湯温を設
定する操作スイッチを備えた遠隔操作装置と、電動混合
弁に設けられた駆動モータの回転角度を検出する検出装
置と、これらの検出装置からの回転角度情報、温度セン
サからの水温情報および遠隔操作装置からの前記操作ス
イッチの情報が入力され、これらの情報に基づいて演算
処理し、電動混合弁の駆動モータに出力する制御装置と
よりなり、制御湯温Aが、次式 A=W+k1−k2X 〔式中、Wは希望湯温(℃)を表し、Xは給水温度
(℃)を表し、k1は希望温度Wと給水温度0℃における
混合湯温Hとの差W−Hを表し、k2は給水温度0℃にお
ける混合湯温Y0と給水温度Xtにおける混合湯温Ytとの差
を給水温度Xtで徐したもの(Y0−Yt)/Xtを表す〕で示
される関係となるように、制御装置にて制御温度Aと回
転角度情報からの出力とを比較して駆動モータを回転制
御するように構成したことを特徴としたものである。
(作用) 給水配管を介して供給される水道水の水温は温度セン
サによって検出される。そして、電気温水器などから供
給される給湯温度が一定の場合、温度センサからの検出
結果と、電動混合弁に設けられた弁体の開度特性と、希
望湯温を設定する遠隔操作装置の操作スイッチからの操
作情報に基づいて、弁体の開度に相当する制御湯温を制
御装置によって演算処理する。さらに、電動混合弁の実
際の弁体開度、すなわち、駆動モータの回転角度をポテ
ンショメータなどの検出装置にて検出し、この出力値
と、制御湯温の演算結果とを比較し、その結果によって
電動混合弁の弁体開度を駆動モータで回転制御する。具
体的には、制御湯温の演算結果に対して検出装置からの
出力値が同じならば電動混合弁の回転制御を停止し、検
出装置からの出力値が大きければ検出装置の出力値を下
げる方向に駆動モータを回転制御し、一方、検出装置か
らの出力値が小さければ検出装置の出力値を上げる方向
に駆動モータを回転制御する。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図において、1は給湯装置であり、この給湯装置
1は円筒状密閉型貯湯タンク2と、この貯湯タンク2の
下方に配設された電気ヒータ3とよりなり、通常夜間電
力を用いて設定温度(80℃)まで沸き上げるように構成
されている。そして貯湯タンク2の下方鏡板には給水口
4が、その上方鏡板には給湯口5がそれぞれ形成され、
給水口4には水道水を供給する給水配管6が接続され、
一方、給湯口5には設定温度の温水を供給する給湯配管
7が接続されている。
さらに、前述の給水配管6には水道水の水温を検出す
る温度センサ8が配設されるとともに、分岐給水配管6a
が分岐接続されており、この分岐給水配管6aおよび前述
の給湯配管7は、電動混合弁9の給水口9aおよび給湯口
9bにそれぞれ配管接続されている。電動混合弁9は、給
水口9aより供給された水道水と給湯口9bから供給された
温水を混合し、その混合温水を出湯口9cより出湯するも
ので、詳細には図示しないが、ワックスが封入された感
熱素子および駆動モータ10によって前述した給湯口9bお
よび給水口9aを開閉制御する弁体を備えている。なお、
この電動混合弁9の構造は従来公知であり、その構造に
関する詳細な説明は省略する。
また、電動混合弁9の出湯口9cには出湯配管11が接続
されており、この出湯配管11は複数本に分岐され、その
各分岐出湯配管11a…には出湯温水の流量を制御する電
動開閉弁12…がそれぞれ配設されている。そして、各分
岐出湯配管11a…の先端は浴室13に導かれており、浴室1
3に位置する使用者の部位に応じて温水を噴射すること
ができるように構成されている。
さらに、この浴室13には遠隔操作装置14が設けられて
おり、この遠隔操作装置14には出湯する温水の希望湯温
やその流量、さらには、どの部位に噴射するかを設定す
る操作スイッチ14a…が配設されており、使用者が設定
した操作スイッチ14a…からの操作情報は後述するマイ
コンなどの制御装置15に出力されるようになっている。
この制御装置15は、前述した温度センサ8、遠隔操作
装置14などからの操作情報に基づいて電動混合弁9の駆
動モータ10を回転制御するもので、この駆動モータ10の
回転角度情報はポテンショメータ10aなどの検出装置を
介して制御装置15にフィードバックされるようになって
いる。そして、これらの温度センサ8、操作装置14、駆
動モータ10および検出装置(ポテンショメータ)10aと
制御装置15との関係は第2図に示されている。
次に、電動混合弁9の混合湯温特性について第3図に
より説明する。第3図には、給湯する湯水の湯温が80℃
で一定の場合、制御湯温40℃で温度制御を一定とした
時、給水温度が変化すると実測の混合湯温がどのように
変化するかを実線で示している。この特性曲線から制御
湯温40℃一定で温度制御した場合、実測値の混合湯温を
H、水温をXとすると、以下の近似式が得られる。
制御湯温40℃で一定制御の場合の混合湯温Hの実測値
は、 H=38+1/10・X 同様に、図示を省略するが、制御湯温42℃で一定制御
の場合の混合湯温Hの実測値の近似式は、 H=40+1/10・X また、制御湯温38℃で一定制御の場合の混合湯温Hの
実測値の近似式は、 H=36+1/10・X であり、以上から、制御湯温A℃で一定制御の場合の混
合湯温Hの実測値は、 H=A−2+1/10・X と表すことができる。
上記の式を変換すると、 A=H+2−1/10・X となり、ここで実測の混合湯温Hを希望湯温と言い換え
ると、希望湯温40℃で水温が0℃の場合、制御湯温A
は、 A=40+2−1/10・0=42℃ であり、同様に、希望湯温40℃で水温が10℃の場合、制
御湯温Aは、 A=40+2−1/10・10=41℃ また、希望湯温40℃で水温が20℃の場合、制御湯温A
は、 A=40+2−1/10・20=40℃ さらに、希望湯温40℃で水温が30℃の場合、制御湯温
Aは、 A=40+2−1/10・30=39℃ となり、以上の結果を図示すると第3図の破線のように
なる。すなわち、希望湯温が40℃の場合には、実際に
は、42−1/10・Xの式に基づいて弁体を制御すればよい
ことになる。同様に、希望湯温を42℃とするためには、
44−1/10・Xの式に基づいて、希望湯温を38℃とするた
めには、40−1/10・Xの式に基づいてそれぞれ弁体を制
御すればよい(第3図一点鎖線および二点鎖線のグラフ
参照)。
そして、このように希望湯温をつぎつぎに変化させて
実際に弁体を制御しなければならない制御湯温Aを求め
ると、希望湯温をW、給水水温をXとすれば、次の式が
得られる。
A=W+2−1/10・X ……(2) この(2)式においては、希望温度Wと給水温度0℃
における混合温度Hとの差(k1)を2(℃)とし、第3
図に示す制御湯温のグラフの直線の勾配(k2)を1/10と
したものであるが、この関係を更に一般式にて示すと次
式のようになる(第3図三点鎖線のグラフ参照)。
A=W+k1−k2X ……(3) 式中、k1は希望温度Wと給水温度0℃における混合湯
温Hとの差W−Hを表し、k2は給水温度0℃における混
合湯温Y0と給水温度Xtにおける混合湯温Ytとの差を給水
温度Xtで徐したもの(Y0−Yt)/Xtを表す。
したがって、遠隔操作装置14から希望湯温Wの操作ス
イッチ14aを操作し、制御装置15に入力すると、制御装
置15ではこの(2),(3)式に基づいて制御湯温Aを
演算し、この演算結果と現在の混合湯温、すなわち、弁
体開度に対応する駆動モータ10の回転角度をポテンショ
メータ10aより求めて比較し、制御湯温Aに対応する弁
体開度となるように駆動モータ10を回転制御するもので
ある。
このような制御を第4図に示すフローチャートにした
がって説明すると、先ずステップでは水道水の水温を
温度センサ8から求め、ステップでは遠隔操作装置14
の希望湯温を設定する操作スイッチ14aから入力された
希望湯温Wを求める。これらの結果から、ステップで
は(2),(3)式に基づいて制御湯温Aを演算した
後、この演算結果と、混合温水の湯温に対応する現在の
弁体開度、すなわち、駆動モータ10の回転角度を検出す
るポテンショメータ10aの出力値が一致するか否かを判
断する(ステップ)。この結果、両者が一致すれば、
駆動モータ10への出力を停止する。(ステップ)。
一方、両者が一致しない場合には、ステップにてポ
テンショメータ10aの出力値が制御湯温Aに対応する演
算結果よりも大きいかを判別し、大きい場合にはステッ
プでポテンショメータ10aの出力値が低下する方向に
駆動モータ10を回転制御し、一方、大きくない場合には
ステップでポテンショメータ10aの出力値が上昇する
方向に駆動モータ10を回転制御する。
なお、本実施例においては、給水水温から制御湯温A
を演算しているが、簡易的に、水温が5℃以下の場合に
は制御湯温AをW+2、水温が6〜15℃の場合にはW+
1、水温が16〜25℃の場合にはW、水温が26℃以上の場
合にはW−1と設定することもできる。
本実施例においては、給湯装置を電気温水器で例示し
たが、電気温水器に限定されるものではなく、石油やガ
スを利用して水道水を加熱し、温水を供給するものであ
ってもよい。
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、混合温水の湯温が希望
湯温と一致するように電動混合弁の特性に基づいて制御
することから、混合湯温と希望湯温との誤差は可及的に
減少し、水温変動に関係なく希望湯温の温水を確実に供
給することができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の給湯装置における電動混合弁の制御装置
の実施例を例示するもので、第1図は給湯装置を含む給
湯配管系統全体を示す概略図、第2図は制御装置と電動
混合弁や遠隔操作装置などとの関係を示すブロック図、
第3図は電動混合弁の混合湯温特性を制御湯温特性とと
もに示す線図、第4図は制御装置の処理の流れを示すフ
ローチャートである。 1……給湯装置、2……貯湯タンク 6……給水配管、7……給湯配管 8……温度センサ、9……電動混合弁 10……駆動モータ、10a……ポテンショメータ 11……出湯配管、14……遠隔操作装置 14a……操作スイッチ 15……制御装置

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】給水配管に連なる給水口、給湯配管に連な
    る給湯口およびこれらの給水口と給湯口に連通する出湯
    口を有し、感熱素子および駆動モータによって給水口お
    よび給湯口を開閉制御する弁体を備えた電動混合弁と、
    給水配管の水温を検出する温度センサと、希望湯温を設
    定する操作スイッチを備えた遠隔操作装置と、電動混合
    弁に設けられた駆動モータの回転角度を検出する検出装
    置と、これらの検出装置からの回転角度情報、温度セン
    サからの水温情報および遠隔操作からの前記操作スイッ
    チの情報が入力され、これらの情報に基づいて演算処理
    し、電動混合弁の駆動モータに出力する制御装置とより
    なり、制御湯温Aが、次式 A=W+k1−k2X 〔式中、Wは希望湯温(℃)を表し、Xは給水温度
    (℃)を表し、k1は希望温度Wと給水温度0℃における
    混合湯温Hとの差W−Hを表し、k2は給水温度0℃にお
    ける混合湯温Y0と給水温度Xtにおける混合湯温Ytとの差
    を給水温度Xtで除したもの(Y0−Yt)/Xtを表す〕で示
    される関係となるように、制御装置にて制御温度Aと回
    転角度情報からの出力とを比較して駆動モータを回転制
    御するように構成したことを特徴とする給湯装置におけ
    る電動混合弁の制御装置。
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JPS603723A (ja) * 1983-06-22 1985-01-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 湯水混合装置
JPH01159545A (ja) * 1987-12-15 1989-06-22 Toto Ltd 湯水混合装置
JPH01276317A (ja) * 1988-04-28 1989-11-06 Inax Corp 温水の温度制御方法

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