JPH01118035A

JPH01118035A - 湯水混合装置

Info

Publication number: JPH01118035A
Application number: JP27718487A
Authority: JP
Inventors: Osamu Tsutsui; 修筒井; Hisato Haraga; 久人原賀; Hirobumi Takeuchi; 博文竹内; Shingo Tanaka; 田中　真吾; Shinji Shibata; 信次柴田
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1987-10-30
Filing date: 1987-10-30
Publication date: 1989-05-10
Anticipated expiration: 2012-07-23
Also published as: JP2633589B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、混合湯水の温度を制御する湯水混合装置にお
いて、応答性を向上し、適温の混合湯水を、常時迅速に
得ることができる湯水混合装置に関する。

（ロ）従来の技術従来の湯水混合装置の混合温度一定コントロールは、第
９図に示すように、湯水混合バルブｌの後に温度センサ
２を設け、この温度センサ２による検出温度と設定温度
との差、即ち、温度偏差に基づいて、フィードバック信
号を制御器３に取り入れ、湯水混合バルブｌのモータ駆
動を、例えば、ＰＩＤ制御により実施し、温度一定コン
トロールを行っている。

そして、かかるＰＩＤ制御において、湯水混合バルブの
開閉速度Ｖは、以下の式で表されることになる。なお、
積分項を省略している。

Ｖ＝　Ｋｐ　（（Ｔｓ−Ｔｎｅｗ）−（Ｔｎｅｗ−Ｔｏ
ｌｄ）／Δｔ・Ｋｄ）式中、ｖ８湯水混合パルプの駆動モータ速度（”　／５ｅｃ）
Ｋｐ：比例ゲイン（”　／ｓｅｃ／　’Ｃ）Ｔｓ：設定
温度（℃）Ｔｎｅｗ：現在出湯温度（１） Δｔ：　微分項サンプリング周期（ｓｅｃ）Ｔｏｌｄ：
　Δを以前の出湯温度（”Ｃ）Ｋｄ：　微分ゲイン（’
　／ｓｅｅ／　’ｃ）かかる式において、Ｋｐ　（Ｔｓ
−Ｔｎｅｗ）は、温度偏差Ｔｓ−Ｔｎｅｗに基づいて比
例制御を行うものであり、Ｋｐ　・（Ｔｎｅｗ−Ｔｏｌ
ｄ）　／Δｔ−Ｋｄは、比例制御のような入力信号の現
在値ばかりでなく、その時間的変化も考慮して出力信号
のオーバーシュートを少なくしようとする微分制御を示
す。

なお、第１０図において、４は制御器３を操作するため
の操作盤、５は湯水混合バルブ１の下流側に配設し、吐
出金具流路６とシャワー流路７に選択的に混合湯水を供
給する流量調節・止水・切換バルブである。

（ハ）発明が解決しようとする問題点しかし、かかる従来の湯水混合装置においては、ＰＩＤ
制御の微分制御における温度分解能は、８ビツトのマイ
コンを使用した場合、０．５℃とかなり粗く、従って、
微分制御を行っても応答性を未だ十分に改善することが
できず、オーバーシュートやアンダーシュートを効果的
に防止することができず、そのため、収束までに要する
時間も効果的に短縮することができなかった。

なお、１０ビツトのマイコンを使用すれば、温度分解能
は、０．１℃とかなり細かくなり、応答性を改善するこ
とができるが、特殊仕様となり、また分解能が高いＡ／
　Ｄコンバーターを必要とするので、全体の装置が極め
て高価なものになる。

本発明は、上記問題点を解決することができる湯水混合
制御装置を提供することを目的とする。

（ニ）問題点を解決するための手段本発明は、給湯管からの湯量を調節する給湯バルブ並び
に給水管からの水量を調節する給水バルブを駆動手段に
より連続的に駆動し、所望温度の温水を混合湯水流路に
おいて得るようにした湯水混合バルブと、設定温度と湯
水混合流路内の混合湯水の測定温度との温度偏差に基づ
き、前記湯水混合バルブの開閉速度を演算する制御器と
を備えた湯水混合制御装置において、温度分解能を、使
用温度域では密にするとともに、同使用温度域外の温度
域では粗としたことを特徴とする湯水混合装置に係るも
のである。

（ホ）作用及び効果上記した構成により、本発明は、以下の効果を奏する。

即ち、温度分解能を全温度域にわたって密とせず、使用
温度域のみ密にするとともに、同使用温度域外では粗と
したので、８ビツトのマイコンを用いても、使用温度域
ではきめこまかな微分制御を行うことができ、装置コス
トを上げることなく、制御機能を高めることができる。

（へ）実施例以下、添付図に示す実施例に基づいて、本発明を具体的
に説明する。

第１図に、本発明に係る湯水混合装置Ａの概念的全体構
成を示しており、図中、１０．１１は給湯管と給水管で
あり、両管１０．１１には、それぞれ給湯バルブ１２と
給水バルブ１３とが設けられている。

そして、両管１０，１１間には、モータ等のバルブ駆動
装置１４が介設されており、同バルブ駆動装置１４によ
って給湯パルプ１２と給水バルブ１３を駆動・開閉して
、下流側に位置する混合湯水流路１５に混合湯水を流す
ことができるとともに、バルブ開閉度を変えることによ
って湯と水の混合比を変え、温度調節を行うことができ
る。

なお、上記構成において、給湯バルブ１２と給水バルブ
１３及びバルブ駆動装置１４とによって、湯水混合バル
ブＢが形成されることになる。

また、混合湯水流路１５の下流側は、それぞれ吐出金具
流路１６とシャワー流路１７とに分岐しており、分岐部
には、切換バルブ兼用の流量調整バルブ１８゜１９が設
けられており、両流Ｎ調整バルブ１８．１９は、モータ
等のバルブ駆動装置２０によって駆動され、混合湯水の
シャワーもしくは吐出金具への選択・流ｉＨＩ整・止水
を行うことができる。

即ち、流Ｎ調節バルブ１８．１９及びバルブ駆動装置２
０によって、流量調整・上水・切換バルブＣが形成され
ることになる。

さらに、第１図において、２１は混合湯水流路１５に設
けた温度センサであり、混合湯水流路１５内を流れる混
合湯水の温度を検出し、その検出出力に基づいて、後述
する如く、制御器２３は適当な操作出力を発生して温度
調節パルプＢを駆動し、同駆動によって、混合湯水の温
度調節を図ることができる。

また、２２は混合湯水流路１５内を流れる混合湯水の流
量を検出し、その検出出力に基づいて、制御器２３に適
当な操作出力を発生して湯水混合バルブＢを駆動し、同
駆動によって、混合湯水の温度調節を図ることができる
ものである。

また、制御器２３は、その内部に、ＰＩＤ制御で制御さ
れる湯水混合バルブ開閉速度制御手段と、同湯水混合パ
ルプ開閉速度制御手段からの制御信号によって、駆動手
段である湯水混合バルブ２を駆動するための駆動回路と
を具備している。

さらに、本実施例において、第１図に示すように、制御
器２３と温度センサ２１との間には、後述するように、
内部に引き算掛は算回路Ｒ及び比較選択回路３０を具備
する分解能制御手段２４がバイパス回路として介設され
ている。

そして、かかる分解能制御手段２４は、第２図に示す如
く、全温度域を０℃〜１００℃とすると、３５°Ｃから
４５℃の使用温度域Ｘにおいては温度分解能を密（例え
ば、０．１℃）にしており、一方、その両側の位置する
他の温度域Ｙ、Ｚでは、温度分解能を粗（例えば、０．
７℃）にしている。

これによって、微分制御において、使用温度域Ｘにおい
ては、温度分解能を高めて微分制御を行ることができる
。

なお、使用温度域Ｘは、必ずしも、本実施例のように、
例えば、３５℃〜４５℃と一定範囲に固定する必要はな
く、設定温度をパラメータとして設定する・こともでき
る。

次に、温度分解能制御手段２４を形成する引き算掛は算
回路Ｒ及び比較選択回路３０の構成を、第３図に示す。

図示するように、温度検出センサ２１からの温度センサ
データＤは、引き算掛は算回路Ｒからなる温度分解能制
御手段２４及び比較選択回路３０を介して制御器２３に
送られることになる。

また、第４図に、混合湯水回路１５内を流れる混合湯水
の温度と、温度センサデータＤとの関係を示す。

図中、横軸は混合湯水の温度であり、縦軸はかかる混合
湯水の温度に対応する温度データ出力を示す。

そして、横軸におけるｔ、−ｔ２は使用温度域であり、
ｔ。は最低温度（例えば、０℃）であり、ｔ　ｍａｘは
最高温度（例えば１００℃）であり、ｔは測定温度であ
る。

つぎに、第５図及び第６図を参照して、上記温度分解能
制御手段２４による制御動作を説明する。

まず、第５図に示すように、温度センサ２１によって温
度センサデータＤを得る（５０）。

ついで、同温度センサデータＤを引き算回路で処理して
、使用温度域Ｘの下限温度データＤ１を引き、Ｄ−ＤＩ
→Ｄ３とする（５１）。

そして、同引き算回路で得た温度センサデータＤ３を温
度データＤｏ　と比較して、最低温度データＤ。より小
さい場合は（５２）、Ｄ３−’Ｄ（１とみなしく５３）
　、一方、温度データＤ３が、温度データＤｏより大き
い場合は、Ｄ３を以下のように掛は算回路で処理する。

即ち、Ｄ３　ｘα→Ｄ４として温度データＤ４を得る（
５４）、なお、α−（Ｄｍａｘ−Ｄｏ）／（Ｄ２−　Ｄ
＋）とする。

その後、温度データＤ４を、最高温度データＤＩＩＩａ
χと比較しく５５）、温度データＤ４が大きい場合はＤ
４−＝Ｄｍａｘとみなす（５６）。

一方、温度データＤ４が小さい場合は、そのままＤ４と
して次に出力し、（Ｄ　ｏ　＋　Ｄ　４＋　Ｄ　ｍａｘ
）→Ｄ５とみなしく５７）、比較選択回路３０に送る（
５８）。

そして、第３図及び第６図に示すように、温度比較選択
回路３０に入った温度センサデータＤと、温度データＤ
５を以下のように処理する。

即ち、温度データＤ５・Ｄｏ若しくはＤ５・Ｄｍａｘが
ある場合は（５９）、Ｄ−ＤＢとみなすとともに選択符
号Ｃ−Ｏとして（６０）、制御器２３に送る（６１）。

一方、温度データＤ５・Ｄ＋１若しくはＤｓ＝Ｄｍａｘ
でない場合は（５日）、Ｄｓ−Ｄｓとみなすとともに選
択符号Ｃ−１として（６２）、制御器２３に送る（６１
）。

このように、上記引き算掛は算回路Ｒと比較選択回路３
０を用いることによって、使用温度域における分解能を
密にすることができる。

ついで、上記構成を有する湯水混合装置Ａによる混合湯
水の温度制御を、第７図を参照して説明する。

まず、操作盤２５上の開始・停止ボタンａを押して、制
御器２３．操作盤２５及び湯水混合バルブＢ及び各種セ
ンサ等を作動可能状態にする（１０１）。

操作盤２５上の温度設定ボタンｂを押して、設定温度Ｔ
ｓを、所望の温度に設定する（１０２）。

温度センサ２１によって混合湯水の温度Ｔｍを測定する
（１０３）。

後述するＰＩＤ制御を行うべく、比例ゲインＫｐ及び微
分ゲインＫｄを設定する（１０４）　。

測定温度Ｔｍと設定温度Ｔｓとの温度偏差ΔＴと、比例
ゲインＫｐ及び微分ゲインＫｄに基づき、ＰＩＤ制御を
行う（１０５）。

この際、微分制御を上述した如く、分解能制御手段２４
を用いて行うことができるので、使用温度域Ｘにおいて
は温度分解能を高めて微分制御を行うことができ、比例
制御を有効に補完して、オーバーシュートやアンダーシ
ュートを効果的に防止することができるとともに、収束
時間を可及的に短縮することができる。

また、ＰＩＤ制御における微分制御の温度分解能を全温
度域にわたって密とせず、使用温度域のみ密にするとと
もに、同使用温度域外では粗としたので、８ビツトのマ
イコンを用いても、使用温度域ではきめこまかな微分制
御を行うことができ、装置コストを上げることな（、温
度制御を行うことができる。

また、給水・給湯圧力の変動等外乱があった場合、温度
設定値が変更された場合にも、同様の制御により混合湯
温か設定値に収束される。

その後、出湯を停止して（１０６）終了する（１０７）
とともに、出湯を停止しない場合は、さらに、上記動作
を繰り返す。

なお、上記実施例において、分解能制御手段２４は、上
記引き算掛は算回路としたが、これに何ら限定されるも
のではなく、例えば、第８図に示すようなトランジスタ
４０を組み込んだ回路において、同トランジスタ４０の
特性曲線Ｃ（第９図）を利用したものが考えられる。な
お、第８図において、４１は増幅器である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る湯水混合装置の概念的構成説明図
、第２図は分解能制御手段による分解能制御状態の説明
図、第３図は分解能制御手段の一具体例の構成説明図、
第４図は同分解能制御手段に用いる混合湯水の温度と、
温度センサデータとの関係を示すグラフ、第５図及び第
６図は同分解能制御手段による制御動作のフローチャー
ト、第７図は本発明に係る湯水混合制御装置における温
度制御動作のためのフローチャート、第８図は分解能制
御手段の他の実施例の構成説明図、第９図は同分解能制
御手段に用いるトランジスタの特性曲線を示す線図、第
１０図は従来の湯水混合装置の概念的構成説明図である
。図中、Ｂ：湯水混合バルブ

Claims

【特許請求の範囲】１、給湯管からの湯量を調節する給湯バルブ並びに給水
管からの水量を調節する給水バルブを駆動手段により連
続的に駆動し、所望温度の温水を混合湯水流路において
得るようにした湯水混合バルブと、設定温度と湯水混合
流路内の混合湯水の測定温度との温度偏差に基づき、前
記湯水混合バルブの開閉速度を演算する制御器とを備え
た湯水混合制御装置において、温度分解能を、使用温度域では密にするとともに、同使
用温度域外の温度域では粗としたことを特徴とする湯水
混合装置。