JP2699523B2 - 湯水混合制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は湯と水とを混合し、シャワー、洗面にあるい
は浴槽への湯張りに使用する適温湯をつくる湯水混合制
御装置に関するものである。

従来の技術 従来のこの種の湯水混合制御装置は例えば特開昭61−
116185号公報に示される様に第７図の構成になってい
た。まず第７図より従来の構成を説明する。

第７図で水側配管１と湯側配管２の途中に水側弁３と
湯側弁４とが設けられ、水側駆動部５（例えばモーター
等）及び湯側駆動部６とで弁開度を調節する。水側配管
１と湯側配管２とは合流し混合配管７をなし、その途中
に湯温検出手段８や流量検出手段９が設けられている。
更に下流に切換弁10が取り付けられカラン11やシャワー
12に流路を切りかえ出湯する。制御部13は温度検出手段
８や流量検出手段９の信号を入力し温度設定値、流量設
定値になるように水側弁３、湯側弁４、切換弁10に調節
信号を出力する。次に従来の構成の動作を第８図のフロ
ーチャートを用いて説明する。

給湯開始時切換弁10をカラン11もしくはシャワー12側
に切りかえる。流量検出手段９で混合流量を検出し制御
部13に入力する。制御部で流量設定値と比較する。もし
（出湯量−設定流量）＜−（許容誤差）ならば｜設定流
量−出湯量｜に比例した速度で湯側弁４の開度を増加す
る方向に調節する。また、（出湯量−設定流量）＞＋
（許容誤差）ならば｜設定流量−出湯量｜に比例した速
度で湯側弁３の開度を減少する方向に調節する。以上の
制御動作を行ない｜出湯量−設定流量｜の値が（許容誤
差）の範囲内に入ったならば設定流量に出湯量が達した
と判定し湯側弁４の開度を固定する。

発明が解決しようとする課題 しかしこのような湯水混合制御装置では流量設定値を
変更した時速く設定値に到達させようとすると、｜設定
流量−出湯量｜で求まった偏差に対し比例ゲインを大き
くせねばならない。しかし高水圧地域では設定流量近傍
でハンチングしやすくなる。逆に比例ゲインを小さくす
ると流量設定に達する迄に長い時間がかかり、利用者に
とっては所望の流量になかなか達せず非常に使い勝手が
悪い。本発明はかかる点に鑑みてなされたもので素早く
かつハンチングせずに設定流量に調節できる湯水混合制
御装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するために湯水量の混合比
率を調節する混合手段と、混合流量の出湯、停止及び調
節する流量調節手段、混合流量を検出する流量検出手段
と、混合流量を設定する流量設定手段と、流量偏差を求
める偏差演算手段と、流量偏差と流量調節手段の付勢量
との関係を制御規則として記憶する制御規則記憶手段
と、流量偏差と制御規則とから推論し前記流量調節手段
の付勢量を求める制御推論手段と、前記流量設定値と比
較される値を設定する流量設定比較値設定手段と、流量
設定値が流量設定比較値以下に下げられた否かを判定す
る判定手段と、前記判定手段の出力値で前記制御推論手
段で求めた付勢量の振幅を縮めて出力する付勢振幅演算
手段とからなる。

又別の構成として混合比率を調節する混合手段と、混
合流量を調節する流量調節手段と、混合流量を設定、検
出する流量設定手段、流量検出手段と、流量偏差を求め
る偏差演算手段と、流量偏差と前記流量調節手段の付勢
量との関係を制御規則として記憶する制御規則記憶手段
と、制御規則と流量偏差とから推論し前記流量調節手段
の付勢量を求める制御推論手段と、流量偏差値と比較さ
れる値を設定する偏差値設定手段と、求めた流量偏差の
符号が反転し前記比較値を越えたか否かを判定する判定
手段と、前記判定手段の出力信号で前記制御推論手段の
付勢量を縮める付勢振幅演算手段とからなる。

作用 本発明の湯水混合制御装置は上記構成により、出湯量
を絞って混合湯を使用したい場合流量誤差と制御規則と
から推論し流量調節分の付勢量（この場合パルスのデュ
ーティで与える）の振幅値を更に縮めて出力することに
より設定流量近傍でハンチングすることなく素速く整定
させることができる。

又、低水圧地域では低流量設定値の場合リンチングし
やすかったが次第に高水圧地域になる程比較的大きな流
量設定値でもハンチングしやすくなるが、出湯量の設定
値を越え偏差の符号が反転しかつ求めた偏差がある偏差
設定値より大きくなるとその時点より流量設定値にかか
わらず制御推論手段で求めた付勢量の振幅を縮め出力す
ることにより一度設定値をわずかな量だけ越えても直ち
に設定値に整定させることができる。

実施例 以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の湯水混合制御装置のシステム図であ
る。第７図と同相当物には同一番号を付している。14は
混合手段で湯水量の混合比率を調節する。混合手段14は
水量、湯量を調節する水側弁、湯側弁が一軸上に配置さ
れ１つの駆動手段（例えばモーター）で相対的に混合比
率が調整される場合及び各々独立して混合比率が調節さ
れる場合も含む。15は流量調節手段で混合流量を出湯も
しくは停止あるいは流量調節する手段である。16は操作
手段でカラン11もしくはシャワー12に給湯開始指示、も
しくは出湯停止指示、あるいは湯温設定、流量設定など
を行なう。制御部13に関し第２図に本発明の一実施例を
示す。17は流量設定手段で流量値を設定する。18は偏差
演算手段で流量検出手段９と流量設定手段17とが接続さ
れ流量偏差を求める。19は制御規則記憶手段で流量偏差
に対する流量調節手段15の付勢量との関係を制御規則と
して記憶している。20は制御推論手段で偏差演算手段18
と制御規則記憶手段19とが接続され流量調節手段15の付
勢量を求める（この場合パルスのデューティ比率で出力
される）。21は流量設定比較値設定手段で流量設定手段
21の設定値と比較される値が設定される。22は判定手段
で流量設定手段17と流量設定比較値設定手段21の出力部
が接続され、流量設定値が比較値以下に下げられたか否
かを判定しその結果より係数を決定する（ここで係数は
設定流量に対し非線型に変化する）。23は付勢振幅演算
手段で判定手段で求めた係数を制御推論手段20で求めた
付勢量（この場合パルスデューティの振幅値に対して）
に掛け小さくし流量調節手段15に対し出力する。

次にこの一実施例の作用について説明する。第４図に
その動作フローチャート、第６図にタイミング図を示
す。

まず操作手段16でカラン11（もしくはシャワー12）よ
り出湯指示を行ない任意の流量設定を流量設定手段17を
介して行なう。そして流量検出手段９で検出した流量と
流量設定値とから流量誤差を求め、制御規則とで制御推
論手段20で付勢量を求める。一方流量設定値が流量比較
値以上だった場合、判定手段で係数はＲ＝１となり前述
の付勢量がそのまま流量調節手段15に出力される。流量
調節手段15の弁開度が大きくなると、流量調節手段15の
配設されている流路の上流、下流間の差圧が小さくなり
弁感度が小さくなり係数は大きくなる。

次に利用者が出湯量を絞って使おうとして流量設定値
を例えば最低値迄下げたとする。この時流量調節手段15
の付勢量は次のようになる。新流量設定値と現在の出湯
量から流量誤差が求められ、次に制御規則とで推論し付
勢量（パルスのデューティ比率）で求まる。一方、新流
量設定値が流量設定値より小さかった場合判定手段で新
しい係数が求まる。新しい係数が前述の付勢量に掛けた
後流量設定手段15に出力される。

こうすると流量調節手段15は流量を減少させる場合弁
感度は上がるが小さな付勢量で駆動されるのでハンチン
グすることなく素速く新しい流量設定値に調節される。

次に湯水混合制御装置の他の実施例について説明す
る。第３図に他の実施例を示す。第１図、第２図と同相
当物には同一番号を付している。24は、偏差値設定手段
で偏差演算手段18の出力値と比較される値が設定され
る。25は判定手段で偏差演算手段18と偏差値設定手段24
との出力部が接続され、求めた偏差信号が設定値と比較
され係数を設定する。

次にこの実施例の動作について説明する。第５図はそ
の動作を示すフローチャートである。

まず利用者が出湯開始の指示を行ない流量設定を行な
う。次に流量偏差が求められ制御規則とから推論され付
勢量（パルスのデューティ比率）が求まる。一方求めた
流量偏差が偏差設定値を越えていない場合、係数はＲ＝
１となり前述求めた付勢量そのままの値で流量調節手段
15が駆動される。

又利用者が流量設定値を下げ流量を絞って使用しよう
とする。この場合も同様に制御推論手段20で付勢量が求
められ、更に偏差設定値と比較され新しい係数を求め
る。もしここで係数が例えばＲ＝１のままで求められた
付勢量で流量調節手段15が付勢されたとする。ところが
高水圧地域であったために、設定流量値を越え絞りすぎ
たとする。この時、流量偏差が偏差設定値を越えたなら
ば直ちに新しい小さな係数が選択され新しい付勢量を求
め出力される。今度は流量調節手段15はスローに流量設
定値迄修正する。

第６図にタイミング図を示す。当初（Ａ）のように大
きなデューティ比率で付勢していたのが、設定値に近づ
くにつれ（Ｂ）のような小さなデューティ比率を付勢さ
れる。ところが（Ｂ）のデューティ比率で付勢していた
時、設定値より絞りすぎたとする。この場合直ちに新係
数により（Ｃ）のようなパルスレベルでかつデューティ
となり素速く設定流量値に戻す。

発明の効果 以上のように本発明は混合手段でつくられた混合湯を
流量調節手段により流量調節する際、求めた流量偏差よ
りまず付勢量を求め次に流量設定値がある所定値以下に
下げられたか否かを判定し下げられていた場合判定手段
で小さい係数が選択され前記付勢量を縮小しその出力値
で前記流量調節手段を付勢することにより、例え小さな
流量設定値に変更されても素速く所望の設定流量に到達
させることが出来、ハンチングしたり又仲々設定流量に
達せず利用者をいらいらさせたりせずに使い勝手を向上
させている。

さらに本発明は、混合手段でつくられた混合湯を流量
調節する時、制御推論手段で求めた比較的小さい付勢量
で、即ち小さいデューティ比率のパルスで流量調節手段
を付勢して、流量設定値をある設定値だけオーバーもし
くはアンダーシュートした場合直ちに判定手段で最適な
係数が選択され付勢量が縮められ新しい付勢量で流量調
節手段が付勢されることにより、高水圧地域で混合湯を
所望の流量に絞っても素速くかつ利用者をいらいらさせ
ることなく整定させ使い勝手を向上させている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の湯水混合制御装置のシステ
ム図、第２図は同装置の制御部のブロック図、第３図は
同装置の他の実施例の制御部のブロック図、第４図は第
１図の装置の動作を示すフローチャート図、第５図は第
３図の装置の動作を示すフローチャート図、第６図は同
装置の出力波形を示す図、第７図は従来の湯水混合制御
装置のシステム図、第８図は同装置の動作を示すフロー
チャート図である。 ９……流量検出手段、14……混合手段、15……流量調節
手段、17……流量設定手段、18……偏差演算手段、19…
…制御規則記憶手段、20……制御推論手段、21……流量
設定比較値設定手段、22……判定手段、23……付勢振幅
演算手段、24……偏差値設定手段、25……判定手段。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】湯と水の混合比率を調節する混合手段と、
   前記混合手段でつくった混合湯の給湯開始又は停止更に
   流量調節を行なう流量調節手段と、混合湯の流量を検出
   する流量検出手段と、混合湯の流量を設定する流量設定
   手段と、前記流量設定手段と前記流量検出手段とから流
   量偏差を求める偏差演算手段と、流量偏差と前記流量調
   節手段の付勢量との関係を制御規則として記憶する制御
   規則記憶手段と、求めた流量偏差と制御規則とで推論し
   前記流量調節手段の付勢量を求める制御推論手段と、前
   記流量設定手段の出力信号と比較される値を設定する流
   量設定比較値設定手段と、前記流量設定手段と前記流量
   設定比較値手段設定との出力信号を比較し流量設定が比
   較値以下に下げられた否かを判定する判定手段と、前記
   制御推論手段で求めた付勢量を前記判定手段で求めた信
   号で付勢量振幅を求め前記流量調節手段に出力する付勢
   振幅演算手段とからなる湯水混合制御装置。
2. 【請求項２】湯と水の混合比率を調節する混合手段と、
   前記混合手段でつくった混合湯の給湯開始又は停止更に
   流量調節を行なう流量調節手段と、混合流量を検出する
   流量検出手段と、混合流量を設定する流量設定手段と、
   前記流量検出手段と前記流量設定手段とから流量偏差を
   求める偏差演算手段と、流量偏差と前記流量調節手段の
   付勢量との関係を制御規則として記憶する制御規則記憶
   手段と、求めた流量偏差と制御規則とから推論し前記流
   量調節手段の付勢量を求める制御推論手段と、前記偏差
   演算手段の出力信号と比較される値を設定する偏差値設
   定手段と、前記偏差演算手段と前記偏差値設定手段との
   出力信号を比較し偏差符号が反転し設定値を越えたか否
   かを判定する判定手段と、前記制御推論手段で求めた付
   勢量を前記判定手段の結果で縮めて前記流量調節手段に
   出力する湯水混合制御装置。