JP2973855B2

JP2973855B2 - 湯水混合装置

Info

Publication number: JP2973855B2
Application number: JP7035188A
Authority: JP
Inventors: 博明 ▲よし▼田; 白井　　滋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-02-23
Filing date: 1995-02-23
Publication date: 1999-11-08
Anticipated expiration: 2014-11-08
Also published as: JPH08226565A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流量制御および流量混
合たとえば湯と水を混合して適温の給湯をすることが可
能な湯水混合装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の湯水混合装置（例えば特
公平６−９２８２３号公報）を、図７に示す。同図にお
いて、１ａは熱交換器などにより加熱された湯を供給す
る給湯管、２ａは給水管であり、供給量をそれぞれバル
ブ１、２で調節している。バルブ１、２は、それぞれモ
ータなどの駆動手段３により連動して開閉され、湯およ
び水が所定の混合割合で混合水管４に送り出され、カラ
ン５から所望の温度の温水が得られるようにしている。
混合水管４にはサーミスタ６が設けられており、設定温
度Ｔｓに対する混合湯温Ｔｍを監視している。駆動手段
３、またはバルブ１、２には、バルブ開度検出手段７が
設けてある。

【０００３】これら配管系統を制御する電気系統は、温
度差演算手段８、正負判定手段９、極大値検出手段１
０、極小値検出手段１１、ゲイン演算記憶手段１２、係
数メモリ１３、速度設定手段１４からなるバルブ速度制
御手段、および、駆動回路１５ａを備えている。

【０００４】温度差演算手段８により設定温度Ｔｓと混
合湯温Ｔｍの温度差ΔＴ（＝Ｔｍ−Ｔｓ）が演算された
後、正負判定手段９は温度差ΔＴの正負、すなわち設定
温度Ｔｓと混合湯温Ｔｍの大小関係を判定する。ここで
正負判定手段９は、ΔＴ＞０であればオーバーシュート
が、またΔＴ＜０であればアンダーシュートが発生して
いると判定し、ΔＴ＞０のときには極大値検出手段１０
を、ΔＴ＜０のときには極小値検出手段１１を作動させ
るとともに、温度差ΔＴを極大値検出手段１０、また
は、極小値検出手段１１に出力する。ゲイン演算記憶手
段１２は、極大値検出手段１０の検出した極大値、また
は、極小値検出手段１１の検出した極小値が所定の温度
Ｔｏを越えているかどうかを判定し、越えている場合に
はそのゲイン値Ｋが不適切であるとして、係数メモリ１
３から小さいゲイン値Ｋを読み出し、修正する。また、
極大値、または、極小値が、所定の温度Ｔｏを越えてい
ない場合にはゲイン値Ｋを保持することによって、オー
バーシュート、または、アンダーシュートを低減するも
のである。なお、速度設定手段１４は、このゲイン演算
記憶手段１２の出力するゲイン値Ｋに基づき駆動手段３
の速度ｖを設定するものであり、バルブ開度演算手段１
５ｂは、設定温度Ｔｓを得るに必要なバルブ開度を演算
し、バルブ開度検出手段７が与える現在のバルブ開度と
比較し、駆動手段３の駆動タイミングを決定するもので
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
ような従来の湯水混合装置では、行き過ぎ制御によるオ
ーバーシュートおよびアンダーシュートを低減するため
にゲイン値Ｋが小さな値となったときに、温度偏差ΔＴ
が大きいと混合湯温が設定温度に収束するまでに時間が
長くなってしまうという課題があった。また同様に、ゲ
イン値Ｋが小さな値のときに、外乱等により小さな温度
偏差が生じると、混合湯温が設定温度に収束するまでに
時間がかかってしまうという課題があった。さらに、所
定の湯量でのみ（特に低湯量時）オーバーシュートおよ
びアンダーシュートが発生する場合には、湯量設定が変
更された後にゲイン値Ｋを設定し直すため、設定修正直
後にはオーバーシュートおよびアンダーシュートが低減
されないという課題があった。加えて、圧力変動が頻繁
に発生する場合には、湯量設定変更時と同様に圧力変動
が起こった後にゲイン値Ｋを設定し直すため、設定修正
直後にはオーバーシュートおよびアンダーシュートが低
減されないという課題があった。

【０００６】本発明は上記課題を解決するものであり、
設定温度と混合湯温の温度偏差の絶対値が所定の偏差下
限設定値と所定の偏差上限設定値で定められた範囲内で
あるとき、混合弁付勢量設定手段によって比例演算され
た付勢量から所定の値を差し引いて混合弁の付勢量とす
るので、行き過ぎ制御によるオーバーシュートおよびア
ンダーシュートを低減できるとともに、設定温度と混合
温度との温度偏差が大きい場合でも収束時間を短くでき
る湯水混合装置を提供することを第１の目的としてい
る。

【０００７】第２の目的は、湯量設定手段によって設定
された湯量が所定の湯量設定以下であり、かつ設定温度
と混合湯温の温度偏差の絶対値が所定の偏差下限設定値
と所定の偏差上限設定値で定められた範囲内であると
き、混合弁付勢量設定手段によって比例演算された付勢
量から所定の値を差し引いて混合弁の付勢量とすること
によって、低流量時における行き過ぎ制御によるオーバ
ーシュートおよびアンダーシュートを低減できるととも
に、低流量時以外での混合湯温の収束時間を遅延しない
湯水混合装置を提供することにある。

【０００８】第３の目的は、設定温度と混合湯温の温度
偏差の絶対値が所定の偏差下限設定値と所定の偏差上限
設定値で定められた範囲内であるとき、混合弁付勢量設
定手段によって比例演算された付勢量に優先して、混合
弁の付勢量を演算された付勢量以下の所定の値とするの
で、行き過ぎ制御によるオーバーシュートおよびアンダ
ーシュートを低減できるとともに、設定温度と混合湯温
との温度偏差が大きい場合でも収束時間を短縮できる湯
水混合装置を提供することにある。

【０００９】第４の目的は、湯量設定手段によって設定
された湯量が所定の湯量設定以下であり、かつ設定温度
と混合湯温の温度偏差の絶対値が所定の偏差下限設定値
と所定の偏差上限設定値で定められた範囲内であると
き、混合弁付勢量設定手段によって比例演算された付勢
量に優先して、混合弁の付勢量を演算された付勢量以下
の所定の値とすることによって、低流量時における行き
過ぎ制御によるオーバーシュートおよびアンダーシュー
トを低減できるとともに、低流量時以外での混合湯温の
収束時間を遅延しない湯水混合装置を提供することにあ
る。

【００１０】第５の目的は、湯温検出手段から検出され
た混合湯温が湯温設定手段によって設定された設定温度
よりも高いときに、付勢量補正手段による補正を禁止す
ることによって、混合湯温が設定温度よりも高いという
危険側の収束時間を短縮するとともに、危険側のオーバ
ーシュートを低減し、より安全性の高い湯水混合装置を
提供することにある。

【００１１】第６の目的は、混合弁の上流側に湯側と水
側の差圧を所定の範囲内とする差圧弁を設け、圧力差に
よる影響を低減することによって、行き過ぎ制御による
オーバーシュートおよびアンダーシュートのない湯水混
合装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために本発明の湯水混合装置は、湯と水の混合比を調
節する混合弁と、混合弁を駆動する混合弁駆動手段と、
混合弁の下流側に設けられた湯温検出手段と、混合湯温
を設定する湯温設定手段と、湯温設定手段によって設定
された設定温度と湯温検出手段から検出された混合湯温
の温度偏差を算出する偏差検出手段と、偏差検出手段の
算出した温度偏差に応じて混合弁の付勢量を比例演算す
る混合弁付勢量設定手段と、設定温度と混合湯温の温度
偏差の絶対値が所定の偏差下限設定値と所定の偏差上限
設定値で定められた範囲内であるとき、混合弁付勢量設
定手段によって比例演算された付勢量から所定の値を差
し引いて混合弁の付勢量とする付勢量補正手段から構成
したものである。

【００１３】上記第２の目的を達成するために本発明の
湯水混合装置は、湯と水の混合比を調節する混合弁と、
混合弁を駆動する混合弁駆動手段と、流量調節を行う流
量調節弁と、流量調節弁を駆動する流量調節弁駆動手段
と、混合弁の下流側に設けられた湯温検出手段と、混合
湯温を設定する湯温設定手段と、混合湯量を設定する湯
量設定手段と、湯温設定手段によって設定された設定温
度と湯温検出手段から検出された混合湯温の温度偏差を
算出する偏差検出手段と、偏差検出手段の算出した温度
偏差に応じて混合弁の付勢量を比例演算する混合弁付勢
量設定手段と、湯量設定手段によって設定された湯量が
所定の湯量設定以下であり、かつ設定温度と混合湯温の
温度偏差の絶対値が所定の偏差下限設定値と所定の偏差
上限設定値で定められた範囲内であるとき、混合弁付勢
量設定手段によって比例演算された付勢量から所定の値
を差し引いて混合弁の付勢量とする付勢量補正手段から
構成したものである。

【００１４】上記第３の目的を達成するために本発明の
湯水混合装置は、湯と水の混合比を調節する混合弁と、
混合弁を駆動する混合弁駆動手段と、混合弁の下流側に
設けられた湯温検出手段と、混合湯温を設定する湯温設
定手段と、湯温設定手段によって設定された設定温度と
湯温検出手段から検出された混合湯温の温度偏差を算出
する偏差検出手段と、偏差検出手段の算出した温度偏差
に応じて混合弁の付勢量を比例演算する混合弁付勢量設
定手段と、設定温度と混合湯温の温度偏差の絶対値が所
定の偏差下限設定値と所定の偏差上限設定値で定められ
た範囲内であるとき、混合弁付勢量設定手段によって比
例演算された付勢量に優先して、混合弁の付勢量を演算
された付勢量以下の所定の値とする付勢量補正手段から
構成したものである。

【００１５】上記第４の目的を達成するために本発明の
湯水混合装置は、湯と水の混合比を調節する混合弁と、
混合弁を駆動する混合弁駆動手段と、流量調節を行う流
量調節弁と、流量調節弁を駆動する流量調節弁駆動手段
と、混合弁の下流側に設けられた湯温検出手段と、混合
湯温を設定する湯温設定手段と、混合湯量を設定する湯
量設定手段と、湯温設定手段によって設定された設定温
度と湯温検出手段から検出された混合湯温の温度偏差を
算出する偏差検出手段と、偏差検出手段の算出した温度
偏差に応じて混合弁の付勢量を比例演算する混合弁付勢
量設定手段と、湯量設定手段によって設定された湯量が
所定の湯量設定以下であり、かつ設定温度と混合湯温の
温度偏差の絶対値が所定の偏差下限設定値と所定の偏差
上限設定値で定められた範囲内であるとき、混合弁付勢
量設定手段によって比例演算された付勢量に優先して、
混合弁の付勢量を演算された付勢量以下の所定の値とす
る付勢量補正手段から構成したものである。

【００１６】上記第５の目的を達成するために本発明の
湯水混合装置は、湯温検出手段から検出された混合湯温
が湯温設定手段によって設定された設定温度よりも高い
ときに、付勢量補正手段による補正を禁止する補正禁止
手段を設けたものである。

【００１７】上記第６の目的を達成するために本発明の
湯水混合装置は、混合弁の上流側に湯側と水側の差圧を
所定の範囲内とする差圧弁を設けたものである。

【００１８】

【作用】本発明の湯水混合装置は上記した構成により、
設定温度と混合湯温の温度偏差の絶対値が所定の偏差下
限設定値と所定の偏差上限設定値で定められた範囲内で
あるとき、混合弁付勢量設定手段によって比例演算され
た付勢量から所定の値を差し引いて混合弁の付勢量とす
るので、行き過ぎ制御によるオーバーシュートおよびア
ンダーシュートを低減できるものである。

【００１９】また本発明の湯水混合装置は上記した構成
により、湯量設定手段によって設定された湯量が所定の
湯量以下であり、かつ設定温度と混合湯温の温度偏差の
絶対値が所定の偏差下限設定値と所定の偏差上限設定値
で定められた範囲内であるとき、混合弁付勢量設定手段
によって比例演算された付勢量から所定の値を差し引い
て混合弁の付勢量とすることによって、低流量時におけ
る行き過ぎ制御によるオーバーシュートおよびアンダー
シュートを低減できるとともに、低流量時の以外での混
合湯温の収束時間を遅延しないものである。

【００２０】さらに本発明の湯水混合装置は上記した構
成により、設定温度と混合湯温の温度偏差の絶対値が所
定の偏差下限設定値と所定の偏差上限設定値で定められ
た範囲内であるとき、混合弁付勢量設定手段によって比
例演算された付勢量に優先して、混合弁の付勢量を演算
された付勢量以下の所定の値とするので、行き過ぎ制御
によるオーバーシュートおよびアンダーシュートを低減
できるとともに、設定温度と混合湯温との温度偏差が大
きい場合でも収束時間を短縮できるものである。

【００２１】加えて本発明の湯水混合装置は上記した構
成により、湯量設定手段によって設定された湯量が所定
の湯量以下であり、かつ設定温度と混合湯温の温度偏差
の絶対値が所定の偏差下限設定値と所定の偏差上限設定
値で定められた範囲内であるとき、混合弁付勢量設定手
段によって比例演算された付勢量に優先して、混合弁の
付勢量を演算された付勢量以下の所定の値とすることに
よって、低流量時における行き過ぎ制御によるオーバー
シュートおよびアンダーシュートを低減できるととも
に、低流量時の以外での混合湯温の収束時間を遅延しな
いものである。

【００２２】また本発明の湯水混合装置は上記した構成
により、湯温検出手段から検出された混合湯温が湯温設
定手段によって設定された設定温度よりも高いときに、
付勢量補正手段による補正を禁止するので、混合湯温が
設定温度よりも高いという危険側の収束時間を短縮する
ことができるとともに、危険側のオーバーシュートを低
減できるものである。

【００２３】加えて本発明の湯水混合装置は上記した構
成により、湯側と水側の圧力差を所定の範囲内とし、圧
力差による影響を低減できるので、行き過ぎ制御による
オーバーシュートおよびアンダーシュートの発生しない
ものである。

【００２４】

【実施例】以下本発明の実施例を図面にもとづいて説明
する。

【００２５】図１は本発明の第１の実施例を示す構成図
である。図１において１６は、給湯管１７を介して温水
を供給する給湯機であり、給湯管１７は混合弁１８に連
通している。混合弁１８には、給湯管１７と、給水管１
９からそれぞれ湯と水が供給される。混合弁１８は、混
合弁１８の外部に設けられた混合弁駆動手段であるステ
ッピングモータ２０により駆動されることによって、湯
と水の混合比率を調節する。２１は混合弁１８の下流側
に設けられ、混合湯温Ｔを検出する湯温検出手段であ
る。２２は混合弁１８により混合された湯の流量を調節
する流量調節弁であり、止水機能も兼ね備えている。流
量調節弁２２の駆動は、流量調節弁２２外部に設けられ
た流量調節弁駆動手段であるステッピングモ−タ２３に
より行われている。温度調節および流量調節を行われた
混合湯は、出湯口２４から吐出される。

【００２６】２５は操作部であり、使用者が湯温を設定
する湯温設定手段２６と、混合湯量を設定するととも
に、出湯の開始および停止を設定する湯量調節手段２７
が設けられている。２８は湯温検出手段２１からの検出
される混合湯温Ｔと、湯温設定手段２６によって設定さ
れる設定温度Ｔｓの温度偏差ΔＴ（＝Ｔ−Ｔｓ）を検出
する偏差検出手段である。混合弁付勢量設定手段２９は
偏差検出手段２８の検出した温度偏差ΔＴに基づいて混
合弁の付勢量と付勢方向を演算、設定し、付勢量補正手
段３０に混合弁付勢量を出力する。混合弁付勢量設定手
段２９から付勢量の入力を受けると付勢量補正手段３０
は、偏差検出手段２８で検出された温度偏差ΔＴの絶対
値を算出し、その絶対値が偏差下限設定値ΔＴｍｉｎと
偏差上限設定値ΔＴｍａｘで定められた範囲内であるか
どうかを確認するとともに、湯量設定手段２７によって
設定された湯量設定が所定の設定Ｑｍｉｎ以下であるか
を確認する。ここで偏差下限設定値ΔＴｍｉｎは、温度
偏差ΔＴがそれ以下となったときに、補正なしの比例制
御を行っても、行き過ぎ制御によるオーバーシュートお
よびアンダーシュートが起こらない温度偏差ΔＴの下限
値である。また偏差上限設定値ΔＴｍａｘとは温度偏差
ΔＴがそれ以上となったときに、補正なしの比例制御を
行っても、行き過ぎ制御によるオーバーシュートおよび
アンダーシュートが起こらない温度偏差ΔＴの上限値で
ある。すなわち温度偏差ΔＴの絶対値｜ΔＴ｜が、偏差
下限設定値ΔＴｍｉｎと偏差上限設定値ΔＴｍａｘで設
定された範囲内にあるときには、補正なしの比例制御を
行うと、行き過ぎ制御によるオーバーシュートおよびア
ンダーシュートが起こってしまう。従って、温度偏差Δ
Ｔの絶対値｜ΔＴ｜が、偏差下限設定値ΔＴｍｉｎと偏
差上限設定値ΔＴｍａｘの範囲内にあり、かつ、設定湯
量が所定の設定Ｑｍｉｎ以下である条件を満たしたと
き、付勢量補正手段３０は混合弁付勢量設定手段２９に
よって比例演算された付勢量から所定の値ａを差し引い
て混合弁の付勢量として、ステッピングモ−タ２０の駆
動制御を行う混合弁制御手段３１に混合弁付勢量と付勢
方向を出力する。３２は、湯量設定手段２７からの入力
信号に応じてステッピングモ−タ２３の駆動制御を行う
流量調節弁制御手段であり、流量調節弁２２の弁開度を
調節し、湯量を調節する。

【００２７】以上の構成において本実施例の動作を図２
のフローチャートを参照して説明する。操作部２５によ
り出湯開始が選択されると、初期流量設定が自動的に選
択されるとともに、流量調節弁制御手段３２によって流
量調節弁２２が開成され、出湯が開始される。出湯中、
混合湯温Ｔは湯温検出手段２１によって検出され、偏差
検出手段２８において湯温設定手段２６により設定され
た設定温度Ｔｓとの温度偏差ΔＴが求められる。このと
きの温度偏差ΔＴは、（式１）に従って求められる。

【００２８】（式１） ΔＴ＝Ｔ−Ｔｓ混合弁付勢量設定手段２９は偏差検出手段２８により求
められた温度偏差ΔＴとゲイン値Ｋから（式２）に基づ
き、混合弁１８の付勢量を設定し、付勢量補正手段３０
に付勢量θを出力する。

【００２９】（式２） θ＝Ｋ・ΔＴなお、ゲイン値Ｋは混合弁１８の特性に応じて決定され
る定数であり、混合弁１８により異なる。また、混合弁
付勢量設定手段２９は、ステッピングモータ２０の付勢
方向すなわち回転方向をΔＴ＞０のときには正転、ΔＴ
＜０のときには逆転として出力する。

【００３０】付勢量補正手段３０は、設定された混合弁
１８の付勢量θが入力されると、まず偏差検出手段２８
より温度偏差ΔＴの絶対値｜ΔＴ｜を算出し、偏差下限
設定値ΔＴｍｉｎと偏差上限設定値ΔＴｍａｘの範囲内
にあることを確認する。次に付勢量補正手段３０は、湯
量設定手段２７によって設定された湯量設定が所定の設
定Ｑｍｉｎ以下であるかを確認する。温度偏差ΔＴの絶
対値｜ΔＴ｜が、偏差下限設定値ΔＴｍｉｎと偏差上限
設定値ΔＴｍａｘの範囲内にあり、かつ、設定湯量が所
定の設定Ｑｍｉｎ以下であるとき、付勢量補正手段３０
は（式３）に示す比例演算された付勢量から所定の値ａ
（但し０＜ａ＜Ｋ・ΔＴｍｉｎ）を差し引いた値を混合
弁１８の付勢量θとして、付勢方向とともに混合弁制御
手段３１に出力する。

【００３１】（式３） θ＝Ｋ・｜ΔＴ｜−ａ温度偏差ΔＴの絶対値｜ΔＴ｜が、偏差下限設定値ΔＴ
ｍｉｎと偏差上限設定値ΔＴｍａｘの範囲内にあり、か
つ、設定湯量が所定の設定Ｑｍｉｎ以下であるという条
件を満たさない場合、付勢量補正手段３０は（式２）に
示す比例演算された混合弁１８の付勢量θを混合弁制御
手段３１に出力する。

【００３２】混合弁制御手段３１は、ステッピングモー
タ２０を温度偏差ΔＴが正であれば正転側に、負であれ
ば逆転側に付勢量θほど回転駆動し、混合弁１８によっ
て湯と水の混合比率が変更される。このように混合湯温
Ｔが設定温度Ｔｓとなるように、フィ−ドバック制御が
行なわれている。

【００３３】出湯開始からの混合湯温Ｔの変化を図３に
示す。図３において、縦軸は混合湯温Ｔ、横軸は経過時
間ｔを表している。偏差下限設定値ΔＴｍｉｎと偏差上
限設定値ΔＴｍａｘは、温度表示のため偏差下限設定温
度（Ｔｓ−ΔＴｍｉｎ）および（Ｔｓ＋ΔＴｍｉｎ）と
偏差上限設定温度（Ｔｓ−ΔＴｍａｘ）および（Ｔｓ＋
ΔＴｍａｘ）としており、設定される範囲が設定温度Ｔ
ｓの上下にあるのは、付勢量補正手段３０において温度
偏差ΔＴの絶対値｜ΔＴ｜と比較しているためである。

【００３４】湯量設定がＱｍｉｎ以下で出湯が開始（ｔ
＝０）されると、図２に示すように温度偏差ΔＴが小さ
くなるようにフィードバック制御が行われる。出湯開始
後、混合湯温Ｔが偏差上限設定温度（Ｔｓ−ΔＴｍａ
ｘ）よりも低いｔ＝ｘまでは、（式２）に示す付勢量θ
によって混合弁１８は駆動され、急激に混合比率を変更
する。混合湯温Ｔが偏差下限設定温度（Ｔｓ−ΔＴｍｉ
ｎ）と偏差上限設定温度（Ｔｓ−ΔＴｍａｘ）の範囲内
にあるｔ＝ｘからｔ＝ｙまでの時間、行き過ぎ制御によ
るオーバーシュートを防止するため、混合弁１８は（式
３）に示す付勢量θによって比較的緩やかに駆動され
る。混合湯温Ｔが偏差下限設定温度（Ｔ−ΔＴｍｉｎ）
よりも高いｔ＝ｙ以降では、行き過ぎ制御によるオーバ
ーシュートの危険がないので、（式２）に示す付勢量θ
によって混合弁１８を駆動し、混合湯温Ｔが設定温度Ｔ
ｓに収束する時間を短くできる。また、圧力変動などに
よる外乱によってオーバーシュートが発生した場合、す
なわち混合湯温Ｔが設定温度Ｔｓよりも高いときには、
混合湯温Ｔが偏差上限設定温度を（Ｔｓ＋ΔＴｍａｘ）
と偏差下限設定温度（Ｔｓ＋ΔＴｍｉｎ）の範囲内にあ
る時間、行き過ぎ制御によるアンダーシュートを防止す
るため、混合弁１８は（式３）に示す付勢量θによって
比較的緩やかに駆動される。混合湯温Ｔが偏差下限設定
温度（Ｔ＋ΔＴｍｉｎ）よりも低くなると、行き過ぎ制
御によるアンダーシュートの危険がないので、（式２）
に示す付勢量θによって混合弁１８を駆動し、混合湯温
Ｔが設定温度Ｔｓに収束する時間の短くできる。点線で
示したように行き過ぎ制御によるオーバーシュートおよ
びアンダーシュートを抑制するためにゲイン値Ｋを低減
する従来の湯水混合装置の場合と比較し、設定温度Ｔｓ
への収束時間が短いことがわかる。

【００３５】なお、湯量設定Ｑｍｉｎ、偏差下限設定値
ΔＴｍｉｎ、偏差上限設定値ΔＴｍａｘは比例定数Ｋと
同様、混合弁１８の特性に応じて決定される定数であ
り、混合弁１８により異なる。すべての流量設定におい
て付勢量補正手段３０による補正がが必要な場合には、
付勢量補正手段３０において流量設定の判定をする必要
はない。

【００３６】また、（式２）に温度偏差ΔＴの微分項お
よび積分項のいずれか、または両者を加えても、同様の
制御を行うことが可能である。

【００３７】以上述べたように本実施例によれば、設定
温度Ｔｓと混合湯温Ｔの温度偏差ΔＴの絶対値｜ΔＴ｜
が所定の偏差下限設定値ΔＴｍｉｎと所定の偏差上限設
定値ΔＴｍａｘで定められた範囲内であるとき、混合弁
付勢量設定手段２９によって比例演算された付勢量から
所定の値を差し引いて混合弁の付勢量とする付勢量補正
手段３０を設けているので、行き過ぎ制御によるオーバ
ーシュートおよびアンダーシュートを低減できるもので
ある。

【００３８】また、温度偏差ΔＴの絶対値｜ΔＴ｜が、
偏差下限設定値ΔＴｍｉｎよりも低く、または、偏差上
限設定値ΔＴｍａｘより高く、行き過ぎ制御が起こる危
険のないときには、通常の比例制御をおこなっているの
で、設定温度Ｔｓへの収束時間を短くできる。

【００３９】さらに、湯量設定手段によって設定された
湯量が所定の設定Ｑｍｉｎ以下であるときにのみ、混合
弁１８の付勢量θから所定の値を差し引く補正を行って
いるので、低流量時にのみ行き過ぎ制御が起こる場合に
おいても、オーバーシュートおよびアンダーシュートが
低減できるとともに、低流量時以外での設定温度Ｔｓへ
の収束時間を遅延することがない。

【００４０】図４は本発明の第２の実施例を示す構成図
であり、第１の実施例との相違点のみ説明し、その他は
同一番号を付して説明を省略する。

【００４１】３３は混合弁１８の上流側に設けられた差
圧弁であり、給湯管１７および給水管１９に連通し、混
合弁上流側での湯側圧力と水側圧力の圧力差を所定の範
囲内に調節する。

【００４２】混合弁付勢量設定手段２９から付勢量の入
力を受けると付勢量補正手段３４は、偏差検出手段２８
で検出された温度偏差ΔＴの絶対値を算出し、その絶対
値が偏差下限設定値ΔＴｍｉｎと偏差上限設定値ΔＴｍ
ａｘで定められた範囲内であるかどうかを確認するとと
もに、湯量設定手段２７によって設定された湯量設定が
所定の設定Ｑｍｉｎ以下であるかを確認する。温度偏差
ΔＴの絶対値｜ΔＴ｜が、偏差下限設定値ΔＴｍｉｎと
偏差上限設定値ΔＴｍａｘの範囲内にあり、かつ、設定
湯量が所定の設定Ｑｍｉｎ以下である条件を満たしたと
き、付勢量補正手段３４は補正禁止手段である偏差正負
判定手段３５において、温度偏差ΔＴの正負を判定を行
う。温度偏差ΔＴが負である場合に、付勢量補正手段３
４は混合弁付勢量設定手段２９によって比例演算された
付勢量に優先して、混合弁１８の付勢量θを所定の値ｂ
とした後、ステッピングモ−タ２０の駆動制御を行う混
合弁制御手段３１に混合弁付勢量を出力する。

【００４３】以上の構成において本実施例の動作を図５
のフローチャートを参照して、第一の実施例との相違点
のみ説明する。付勢量補正手段３４は、設定された混合
弁１８の付勢量θが入力されると、まず偏差検出手段２
８より温度偏差ΔＴの絶対値｜ΔＴ｜を算出し、偏差下
限設定値ΔＴｍｉｎと偏差上限設定値ΔＴｍａｘの範囲
内にあることを確認する。次に付勢量補正手段３４は、
湯量設定手段２７によって設定された湯量設定が所定の
設定Ｑｍｉｎ以下であるかを確認する。さらに付勢量補
正手段３４は偏差正負判定手段３５において、温度偏差
ΔＴの正負を判定を行う。温度偏差ΔＴの絶対値｜ΔＴ
｜が、偏差下限設定値ΔＴｍｉｎと偏差上限設定値ΔＴ
ｍａｘの範囲内にあり、かつ、設定湯量が所定の設定Ｑ
ｍｉｎ以下であり、かつ、温度偏差ΔＴが負である場合
に、付勢量補正手段３４は混合弁付勢量設定手段２９に
よって比例演算された付勢量に優先して、混合弁１８の
付勢量θを（式４）に示すように所定の値ｂとして、混
合弁制御手段３１に出力する。

【００４４】（式４） θ＝ｂ温度偏差ΔＴの絶対値｜ΔＴ｜が、偏差下限設定値ΔＴ
ｍｉｎと偏差上限設定値ΔＴｍａｘの範囲内にあり、か
つ、温度偏差ΔＴが負であり、かつ、設定湯量が所定の
設定Ｑｍｉｎ以下であるという条件を満たさない場合、
付勢量補正手段３４は（式２）に示す比例演算された混
合弁１８の付勢量θを混合弁制御手段３１に出力する。

【００４５】本実施例における混合湯温Ｔの変化の一例
を図６に示す。図６において、縦軸は混合湯温Ｔ、横軸
は経過時間ｔを表している。偏差下限設定値ΔＴｍｉｎ
と偏差上限設定値ΔＴｍａｘは、温度表示のため偏差下
限設定温度（Ｔｓ−ΔＴｍｉｎ）と偏差上限設定温度
（Ｔｓ−ΔＴｍａｘ）としてあり、湯量設定はＱｍｉｎ
以下で出湯が行われている。

【００４６】出湯中は、図５に示すように温度偏差ΔＴ
が小さくなるようにフィードバック制御が行われる。偏
差下限設定温度（Ｔｓ−ΔＴｍｉｎ）と偏差上限設定温
度（Ｔｓ−ΔＴｍａｘ）で設定される範囲が設定温度Ｔ
ｓよりも高温側には設けられていないので、外乱により
オーバーシュートが起こった場合には、補正のない比例
制御により早急に設定温度Ｔｓ付近へ低下される。この
とき差圧弁３３がないと行き過ぎ制御により若干のアン
ダーシュートが発生するが、差圧弁３３より湯側圧力と
水側圧力の差圧が所定の範囲内とされているので、アン
ダーシュートは使用者の感じない程度に抑えられてい
る。点線で示した従来の湯水混合装置のようにゲイン値
Ｋを低減した場合と比較し、危険側の混合湯温である時
間が短くなっているので、安全性が向上されている。

【００４７】以上述べたように本実施例によれば、使用
者が設定温度Ｔｓを低減した場合や給湯温度変動などの
外乱によって混合湯温Ｔが設定温度Ｔｓより高くなった
場合、すなわち混合湯温Ｔが危険側にあるときには補正
なしの比例制御により混合湯温Ｔを早急に設定温度Ｔｓ
付近へ低下させるので、安全性が向上できる。

【００４８】また、設定温度Ｔｓと混合湯温Ｔの温度偏
差ΔＴの絶対値｜ΔＴ｜が、偏差下限設定値ΔＴｍｉｎ
と偏差上限設定値ΔＴｍａｘの範囲内にあり、かつ、設
定湯量が所定の設定Ｑｍｉｎ以下であり、かつ、温度偏
差ΔＴが負であるとき、混合弁１８の付勢量θを所定の
値ｂとする付勢量補正手段３４を設けているので、行き
過ぎ制御によるオーバーシュートを低減できるものであ
る。

【００４９】さらに、差圧弁３３により混合弁１８の上
流側での湯側圧力と水側圧力を所定の範囲内とすること
で混合弁１８の湯水混合比ゲインが改善されるため、低
流量時において行き過ぎ制御によるオーバーシュートが
確実にない湯水混合装置を提供できるものである。

【００５０】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の湯水混合装
置は、湯と水の混合比を調節する混合弁と、混合弁を駆
動する混合弁駆動手段と、混合弁の下流側に設けられた
湯温検出手段と、混合湯温を設定する湯温設定手段と、
湯温設定手段によって設定された設定温度と湯温検出手
段から検出された混合湯温の温度偏差を算出する偏差検
出手段と、偏差検出手段の算出した温度偏差に応じて混
合弁の付勢量を比例演算する混合弁付勢量設定手段と、
設定温度と混合湯温の温度偏差の絶対値が所定の偏差下
限設定値と所定の偏差上限設定値で定められた範囲内で
あるとき、混合弁付勢量設定手段によって比例演算され
た付勢量から所定の値を差し引いて混合弁の付勢量とす
る付勢量補正手段を備えているので、行き過ぎ制御によ
るオーバーシュートおよびアンダーシュートを低減でき
るとともに、設定温度と混合温度との温度偏差が大きい
場合でも収束時間の短くなるという効果が得られる。

【００５１】また本発明の湯水混合装置は、湯量設定手
段によって設定された湯量が所定の湯量設定以下であ
り、かつ設定温度と混合湯温の温度偏差の絶対値が所定
の偏差下限設定値と所定の偏差上限設定値で定められた
範囲内であるとき、混合弁付勢量設定手段によって比例
演算された付勢量から所定の値を差し引いて混合弁の付
勢量とする付勢量補正手段を設けているので、低流量時
における行き過ぎ制御によるオーバーシュートおよびア
ンダーシュートを低減できるとともに、低流量時の以外
での混合湯温の収束時間を遅延しないという効果が得ら
れる。

【００５２】さらに本発明の湯水混合装置は、設定温度
と混合湯温の温度偏差の絶対値が所定の偏差下限設定値
と所定の偏差上限設定値で定められた範囲内であると
き、混合弁付勢量設定手段によって比例演算された付勢
量に優先して、混合弁の付勢量を演算された付勢量以下
の所定の値とする付勢量補正手段を設けているので、混
合弁の混合比ゲインが大きい場合でも、行き過ぎ制御に
よるオーバーシュートおよびアンダーシュートを低減で
きるとともに、設定温度と混合湯温との温度偏差が大き
い場合でも収束時間も短縮できるという効果が得られ
る。

【００５３】加えて本発明の湯水混合装置は、湯量設定
手段によって設定された湯量が所定の湯量設定以下であ
り、かつ設定温度と混合湯温の温度偏差の絶対値が所定
の偏差下限設定値と所定の偏差上限設定値で定められた
範囲内であるとき、混合弁付勢量設定手段によって比例
演算された付勢量に優先して、混合弁の付勢量を演算さ
れた付勢量以下の所定の値とする付勢量補正手段を設け
ているので、混合弁の混合比ゲインが大きい場合でも、
低流量時における行き過ぎ制御によるオーバーシュート
およびアンダーシュートを低減できるとともに、低流量
時の以外での混合湯温の収束時間を遅延しないという効
果が得られる。

【００５４】また本発明の湯水混合装置は、湯温検出手
段から検出された混合湯温が湯温設定手段によって設定
された設定温度よりも高いときに、付勢量補正手段によ
る補正を禁止する補正禁止手段を設けているので、混合
湯温が設定温度よりも高いという危険側の収束時間をさ
らに短縮するとともに、危険側のオーバーシュートを低
減し、より安全性を向上できるという効果が得られる。

【００５５】さらに本発明の湯水混合装置は、混合弁の
上流側に湯側と水側の差圧を所定の範囲内とする差圧弁
を設け、圧力差による影響を低減しているので、行き過
ぎ制御によるオーバーシュートおよびアンダーシュート
が発生しないという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す湯水混合装置の構
成図

【図２】同湯水混合装置の制御動作のフローチャート

【図３】同湯水混合装置による結果を示す図

【図４】本発明の第２の実施例を示す湯水混合装置の構
成図

【図５】同湯水混合装置の制御動作のフローチャート

【図６】同湯水混合装置による結果を示す図

【図７】従来の湯水混合装置の構成図

【符号の説明】

１８混合弁２０ステッピングモータ（混合弁駆動手段）２１湯温検出手段２２流量調節弁２３ステッピングモータ（流量調節弁駆動手段）２６湯温設定手段２７湯量設定手段２８偏差検出手段２９混合弁付勢量設定手段３０付勢量補正手段３３差圧弁３４付勢量補正手段３５偏差正負判定手段（補正禁止手段）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】湯と水の混合比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、前記混合弁の下流
側に設けられた湯温検出手段と、混合湯温を設定する湯
温設定手段と、前記湯温設定手段によって設定された設
定温度と前記湯温検出手段から検出された混合湯温の温
度偏差を算出する偏差検出手段と、前記偏差検出手段の
算出した温度偏差に応じて前記混合弁の付勢量を比例演
算する混合弁付勢量設定手段と、設定温度と混合湯温の
温度偏差の絶対値が所定の偏差下限設定値と所定の偏差
上限設定値で定められた範囲内であるとき、前記混合弁
付勢量設定手段によって比例演算された付勢量から所定
の値を差し引いて前記混合弁の付勢量とする付勢量補正
手段からなる湯水混合装置。
【請求項２】湯と水の混合比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、流量調節を行う流
量調節弁と、前記流量調節弁を駆動する流量調節弁駆動
手段と、前記混合弁の下流側に設けられた湯温検出手段
と、混合湯温を設定する湯温設定手段と、混合湯量を設
定する湯量設定手段と、前記湯温設定手段によって設定
された設定温度と前記湯温検出手段から検出された混合
湯温の温度偏差を算出する偏差検出手段と、前記偏差検
出手段の算出した温度偏差に応じて前記混合弁の付勢量
を比例演算する混合弁付勢量設定手段と、前記湯量設定
手段によって設定された湯量が所定の湯量設定以下であ
り、かつ設定温度と混合湯温の温度偏差の絶対値が所定
の偏差下限設定値と所定の偏差上限設定値で定められた
範囲内であるとき、前記混合弁付勢量設定手段によって
比例演算された付勢量から所定の値を差し引いて前記混
合弁の付勢量とする付勢量補正手段からなる湯水混合装
置。
【請求項３】湯と水の混合比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、前記混合弁の下流
側に設けられた湯温検出手段と、混合湯温を設定する湯
温設定手段と、前記湯温設定手段によって設定された設
定温度と前記湯温検出手段から検出された混合湯温の温
度偏差を算出する偏差検出手段と、前記偏差検出手段の
算出した温度偏差に応じて前記混合弁の付勢量を比例演
算する混合弁付勢量設定手段と、設定温度と混合湯温の
温度偏差の絶対値が所定の偏差下限設定値と所定の偏差
上限設定値で定められた範囲内であるとき、前記混合弁
付勢量設定手段によって比例演算された付勢量に優先し
て、前記混合弁の付勢量を演算された付勢量以下の所定
の値とする付勢量補正手段からなる湯水混合装置。
【請求項４】湯と水の混合比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、流量調節を行う流
量調節弁と、前記流量調節弁を駆動する流量調節弁駆動
手段と、前記混合弁の下流側に設けられた湯温検出手段
と、混合湯温を設定する湯温設定手段と、混合湯量を設
定する湯量設定手段と、前記湯温設定手段によって設定
された設定温度と前記湯温検出手段から検出された混合
湯温の温度偏差を算出する偏差検出手段と、前記偏差検
出手段の算出した温度偏差に応じて前記混合弁の付勢量
を比例演算する混合弁付勢量設定手段と、前記湯量設定
手段によって設定された湯量が所定の湯量設定以下であ
り、かつ設定温度と混合湯温の温度偏差の絶対値が所定
の偏差下限設定値と所定の偏差上限設定値で定められた
範囲内であるとき、前記混合弁付勢量設定手段によって
比例演算された付勢量に優先して、前記混合弁の付勢量
を演算された付勢量以下の所定の値とする付勢量補正手
段からなる湯水混合装置。
【請求項５】湯温検出手段から検出された混合湯温が前
記湯温設定手段によって設定された設定温度よりも高い
ときに、付勢量補正手段による補正を禁止する補正禁止
手段を設けた請求項１〜４のいずれか１項に記載の湯水
混合装置。
【請求項６】混合弁の上流側に湯側と水側の差圧を所定
の範囲内とする差圧弁を設けた請求項１〜５のいずれか
１項に記載の湯水混合装置。