JP2811935B2 - 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 本発明は湯と水の混合比率を調整し最適な混合湯温を
得ると共に混合流量に変化をつけた湯水混合制御装置に
関するものである。

従来の技術 従来この種の湯水混合装置は第４図に示すようなもの
があった。

第４図において、１は湯流路、２は水流路であり、各
流路に関連して自動調圧弁３が設けられている。自動調
圧弁３は、湯流路１の１次圧力PH1を減圧する湯側弁体
４、湯側弁座５と、水流路２の１次圧力PC1を減圧する
水側弁体６、水側弁座７と、湯側弁体４と水側弁体６を
連結する弁軸８と、湯と水の減圧後の１次圧PH1、PC1の
圧力差で動作するピストン９とで構成されており、湯ま
たは水の圧力が急変してもその圧力で自動調圧弁３が移
動し、湯と水の２次圧PH2とPC2とが常に等しく保たれる
ように作用する。湯と水の混合比はモータ11によって付
勢される湯調弁12を左右に移動させて可変し、混合湯温
を変える。13は湯と水の混合部であり、混合後は流量調
節開閉弁14を介して出湯されるが、その温度は混合湯温
検出手段（例えばサーミスタ）15によって、またその流
量は流量検出手段16によって検出され、設定手段17の値
に一致させるべく制御手段18がモータ11と流量調節開閉
弁14を付勢する。

この湯水混合装置で混合流量に変化をつけた出湯を行
なう場合、設定手段17により設定流量を設定しておきこ
の設定流量を時間的に変化させる。

制御手段18は、流量検出手段16で検出した流量と設定
流量の偏差が零になるよう流量調節開閉弁14を可変し、
出湯流量を変える。

設定流量が時間的に変化するため、制御手段18は偏差
を零にするよう常に流量調節開閉弁14を可変し、その結
果出湯流量は時間的に変化する。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、流量を頻繁に変
えることにより混合部13の圧力が変化するなどして湯水
の混合比率が変わり混合湯温が不安定になることがあ
る。

本発明はかかる従来の課題を解消するもので、流量を
高速に変更する場合、混合弁駆動手段のゲインを変化し
安定な混合湯温を維持することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の湯水混合制御装置
は、湯流路および水流路と、前記湯流路および前記水流
路の流量を調節する混合弁と、前記混合弁を駆動する混
合弁駆動手段と、混合湯温を検出する混合湯温検出手段
と、混合流量を調節する流量調節開閉弁と、前記流量調
節開閉弁を駆動する流量調節開閉弁駆動手段と、混合流
量を検出する流量検出手段と、混合湯温と流量を設定す
る設定手段と、前記混合弁駆動手段の駆動量と前記流量
調節開閉弁駆動手段の駆動量を制御する制御手段とから
なり、前記制御手段は設定手段からの信号により前記流
量調節開閉弁駆動手段の駆動量を継続的に切り替える主
制御手段と、この主制御手段の信号により混合弁駆動手
段の駆動量ゲインを調節するゲイン調節手段を有する構
成としたものである。

作用 以上の構成により、流量調節開閉弁を時間的に切り替
える際、混合弁駆動手段の駆動量ゲインを調節する。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。な
お、第１図は湯水混合装置の断面図で第４図と同一部品
については同一番号を付している。19は付勢手段で、自
動調圧弁３と付勢手段19で混合弁20を形成する。21は前
記付勢手段19の力と対向して可変バイアス力を付与する
混合弁駆動手段である。混合弁駆動手段21は、磁性体か
らなるプランジャ22と、前記プランジャ22の周りに防水
および絶縁されたコイル23を有し、前記コイル23は制御
手段18に接続されている。

混合湯温は混合湯温検出手段15によって検出する。流
量は流量検出手段16で検出する。流量調節開閉弁14は制
御手段18からの信号により流量調節開閉弁駆動手段24を
介して調節される。

第２図は制御手段18の例である。混合湯温検出手段15
と流量検出手段16と設定手段17の信号は主制御手段25に
入り混合弁駆動手段21と流量調節開閉弁駆動手段24の制
御量を各々演算する。

演算結果は一方はゲイン調節手段28を介し第１の駆動
量設定手段29に送られ、ここで設定された駆動量を混合
弁駆動手段23に送り混合弁20を操作する。演算結果のも
う一方は第２の駆動量設定手段26に送られ、ここで設定
された駆動量を流量調節開閉弁駆動手段24に送り、流量
調節開閉弁14を操作する。

さらに流量検出手段16で検出した混合流量とその時の
第２の駆動量設定手段26で設定した駆動量を混合流量別
に第１の記憶手段29−１から第２の記憶手段29−２に記
憶しておく。30はタイマ手段である。31は記憶手段29の
内容を変更する再設定手段である。

次に本発明の構成の動作を説明する。

まず温度調節について説明する。制御手段18からコイ
ル23に電流の流すと、磁性体からなるプランジャ22はフ
レミングの法則により弁軸８にバイアス力を付与する。
このバイアス力と付勢手段19の付勢力がつりあったとこ
ろで自動調圧弁はバランスする。

したがって、コイル23に流す電流を変化することによ
り自動調圧弁３のバランス点を移動することができる。

例えば、電流の小さい場合は付勢手段19の力の方が強
いため湯側弁体４より水側弁体６の方が大きく開き、出
湯温度が低くなる。

電流を大きくすると付勢手段19の力に対向してプラン
ジャ22を押し出すことにより湯側弁体４が開きだし結果
的に出湯温度が高くなる。

このようにして、制御手段18は混合湯温検出手段15の
信号と設定手段17の信号を入力することにより出湯温度
が設定温度になるようにコイル23に流す電流を可変し混
合弁20を調節する。この際、主制御手段25は混合湯温検
出手段15と設定手段17の信号を入力し設定温度と混合湯
温の温度偏差から混合弁駆動手段21の制御量を演算す
る。演算結果はゲイン調節手段28を介し第１の駆動量設
定手段29に送られ、ここで設定された駆動量を混合弁駆
動手段23に送り混合弁20を操作する。通常の温度制御で
はゲイン調節手段28でのゲイン係数は１としておき主制
御手段25の演算結果はそのまま第１の駆動量設定手段29
に送られる。

温度調節された混合湯は混合部13を通過し混合湯温検
出手段15で湯温を検出している。

次に流量調節について説明する。

制御手段18からの駆動量信号により流量調節開閉弁駆
動手段24は流量調節開閉弁14の開度を変え流量の大小を
調節する。このとき、制御手段18は流量検出手段16の信
号と設定手段17の信号を入力することにより混合流量が
設定流量になるように駆動量を調整している。

この際、高速に混合流量を変化する場合、通常の流量
制御のように流量検出手段16で検出した流量信号を基に
駆動量を設定していると、流量検出手段16の検出遅れ等
の原因で流量検出手段16の信号が設定手段17で設定した
流量になったとき、実際の混合流量は検出している流量
と一致していない。

このため高速に流量を変化する際、希望する大流量側
の流量を設定手段17により設定する。制御手段18はこの
設定手段17の入力により最初ゆっくりと混合流量が設定
流量になるよう流量調節開閉弁駆動手段24への駆動量を
変化していく。設定流量と出湯流量が等しくなり安定し
た時点での流量検出手段16の流量信号と第２の駆動量設
定手段26の駆動量を第１の記憶手段29−１に記憶する。
小流量の場合も同様に流量検出手段16の流量信号と第２
の駆動設定手段26の駆動量を第２の記憶手段29−２に記
憶する。

このようにして一度記憶を行なうと以後は流量検出手
段16の信号でなく記憶手段29の信号で駆動量を調節し混
合流量を高速に変化して出湯することができる。

この際、記憶手段29に記憶している駆動量を切り替え
て混合流量を変化するが、その切り替えをする信号はた
とえばタイマ手段30で行なう。また、外部から設定手段
17等を用いて切り替えることも可能である。

記憶手段をさらに増加すると２点以上の流量を変化す
る出湯ができる。

シャワ使用時にこのような高速流量変化の出湯を行な
うと快適である。

上記のようにして混合流量を高速に変化する出湯を行
なう場合、流量調節開閉弁14の開度がひんぱんに変わる
ことにより混合部13の圧力が変動する。これにより自動
調圧弁３のバランス点がずれ湯水の流量比率が変化し混
合湯温が変わる。混合湯温検出手段15がこれを検出し、
制御手段18により混合弁駆動手段21を駆動し混合弁20を
調節する。ここで、高速の圧力変動に対して混合弁20を
通常の温度制御時おけるゲインで動作すると混合湯温検
出手段15の時間遅れ等により混合湯温のハンチングを生
じる。

この現象を防ぐ手段を以下に説明する。高速に流量を
調節する場合は設定手段17からの信号によるか、または
制御手段内部であらかじめ設定したパタンで動作を開始
する。この高速流量調節の開始は主制御手段25で検出が
可能である。主制御手段25が高速流量調節の開始を検出
すると流量調節は上記で説明したように駆動量を時間的
に切り替え所望の動作を行なう。さらに主制御手段25は
高速流量調節を開始するとゲイン調節手段28に信号を送
る。ゲイン調節手段28は主制御手段25からの信号により
通常の温度制御を行なっていたときのゲイン係数の１か
らゲイン係数を小さくする。これにより混合部13の圧力
変化で混合湯温が変動した場合それを修正するため主制
御手段25は混合湯温検出手段15と設定手段17の信号を入
力し設定温度と混合湯温の温度偏差から混合弁駆動手段
21の制御量を演算する。演算結果はゲイン調節手段28を
介し第１の駆動量設定手段29に送られ、ここで設定され
た駆動量を混合弁駆動手段23に送り混合弁20を操作す
る。通常の温度制御に比べてゲイン調節手段28のゲイン
係数は小さくなっているため急に混合弁が動作すること
が無い。したがって、混合湯温が大幅にハンチングを生
じることは無く安全で快適な混合温湯を得ることができ
る。

上記の実施例においてゲイン係数を変化する時、高速
流量調節を行なう場合と通常の温度制御を行なっている
場合の２通りのゲイン係数を切り替えるだけでも温度制
御は可能であるが、高速流量調節における流量変化の同
期を不規則にした場合はこの周期もゲイン調節手段28に
伝え、周期に応じてゲイン係数を変化するとさらに温度
制御の性能は上がり温度偏差を小さくすることができ
る。

例えば、第３図のＸ点で設定手段17から高速流量調節
を行なうよう信号が主制御手段25に入力され、流量調節
の周期が第３図（ｂ）のように不規則だったとする。こ
の周期はタイマ手段30または主制御手段25で計測が可能
である。したがって、計測された周期をゲイン調節手段
28に伝え、ゲイン係数を周期に応じて第３図（ａ）のよ
うに変えることができる。

また、上記のようにして混合流量を高速に変化する出
湯を行なっている場合、外乱（圧力変動や湯流路１また
は水流路２に入ってくる温度の変化等）により記憶手段
29の駆動量で流量調節開閉弁駆動手段24を駆動した時混
合流量がその記憶手段29の記憶している流量とずれる可
能性がある。これを防ぐ手段を以下に説明する。

混合流量を高速に変化して出湯している際、制御手段
18は記憶を行なった流量信号と流動量を用いている。こ
のときタイマ手段30の数えた回数または経過時間等によ
り再設定手段31は高速の流量変化を一旦休止し、ゆっく
りと混合流量が設定流量になるように流量調節開閉弁駆
動手段24への駆動量を変化し、安定した時点での流量検
出手段16の流量信号と駆動量設定手段24の駆動量を記憶
手段29に変更し記憶する。この後、新しく記憶した駆動
量で再度高速の流量変化を行なう。

高速の流量変化を行なっているときでも上記のように
時々記憶手段の内容を変更し付に新しい駆動量を用いる
ため設定流量と出湯流量が大きくずれることは無くな
る。

上記のような対策を行なっても出湯中に外乱（圧力変
動や湯流路１または水流路２に入ってくる温度の変化
等）により記憶手段29の駆動量で流量調節開閉弁駆動手
段24を駆動した時混合流量がその記憶手段29の記憶して
いる流量とずれる場合がある。このときは検出遅れがあ
るが流量検出手段16でこの現象は検出することができ、
出湯を停止したり再度記憶手段に記憶をやりなおすなど
して安全な出湯を行なうことができる。

発明の効果 以上のように本発明の湯水混合制御装置は、湯流路お
よび水流路と、前記湯流路および前記水流路の流量を調
節する混合弁と、前記混合弁を駆動する混合弁駆動手段
と、混合湯温を検出する混合湯温検出手段と、混合流量
を調節する流量調節開閉弁と、前記流量調節開閉弁を駆
動する流量調節開閉弁駆動手段と、混合流量を検出する
流量検出手段と、混合湯温と流量を設定する設定手段
と、前記混合弁駆動手段の駆動量と前記流量調節開閉弁
駆動手段の駆動量を制御する制御手段とからなり、前記
制御手段は設定手段からの信号により前記流量調節開閉
弁駆動手段の駆動量を継続的に切り替える主制御手段
と、この主制御手段の信号により混合弁駆動手段の駆動
量ゲインを調節するゲイン調節手段を有する構成からな
り、高速に流量を変化する際、ゲイン調節手段のゲイン
係数を変化することにより混合弁の制御ゲインを小さく
し、動作を緩やかにすることができる。これにより急に
混合弁が動作することが無く、混合湯温が大幅にハンチ
ングを生じずに安全で快適な混合湯温を得ることができ
る。

また、流量変化の周期に応じてゲイン係数を変化する
とさらに湯温制御の性能は上がり温度偏差を小さくする
ことができる。

これにより、混合湯温が安定しつつ混合流量を変化し
て出湯でき流量変化が自然な感じとなりシャワー使用時
等には快適な湯の供給を可能とする。

【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断面
図、第２図は同装置の制御ブロック図、第３図は同装置
の混合流量の特性図、第４図は従来の湯水混合制御装置
の断面図である。 １……湯流路、２……水流路、14……流量調節開閉弁、
15……混合湯温検出手段、16……流量検出手段、17……
設定手段、18……制御手段、20……混合弁、21……混合
弁駆動手段、24……流量調節開閉弁駆動手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長岡 行夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 城戸内 康夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−3720（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−267803（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−123513（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G05D 23/00 - 23/32

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】湯流路および水流路と、前記湯流路および
   前記水流路の流量を調節する混合弁と、前記混合弁を駆
   動する混合弁駆動手段と、混合湯温を検出する混合湯温
   検出手段と、混合流量を調節する流量調節開閉弁と、前
   記流量調節開閉弁を駆動する流量調節開閉弁駆動手段
   と、混合流量を検出する流量検出手段と、混合湯温と流
   量を設定する設定手段と、前記混合弁駆動手段の駆動量
   と前記流量調節開閉弁駆動手段の駆動量を制御する制御
   手段とからなり、前記制御手段は設定手段からの信号に
   より前記流量調節開閉弁駆動手段の駆動量を継続的に切
   り替える主制御手段と、この主制御手段の信号により混
   合弁駆動手段の駆動量ゲインを調節するゲイン調節手段
   を有する湯水混合制御装置。