JPH01159544A - 湯水混合制御装置 - Google Patents

湯水混合制御装置

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JPH01159544A
JPH01159544A JP62319434A JP31943487A JPH01159544A JP H01159544 A JPH01159544 A JP H01159544A JP 62319434 A JP62319434 A JP 62319434A JP 31943487 A JP31943487 A JP 31943487A JP H01159544 A JPH01159544 A JP H01159544A
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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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】 産業上の利用分野 本発明は高温湯と水とを混合し、シャワーや洗面、又浴
槽への湯張シ等に使用する適温湯をつくる電子制御式の
湯水混合装置に関するものである。
従来の技術 従来の湯水混合制御装置は、例えば特開昭６１−１１８
１８５号公報に示されている様に、第７図及び第８図の
ような構造になっていた。
第５図において１は水側配管、２は湯側配管で各々途中
に水側弁３及び湯側弁４を設けておシ、更に２つの配管
は合流し混合部５を形成している。
水側弁３及び湯側弁４は水側駆動部６（パルスモータ−
等）、湯側駆動部７で付勢される。混合部６から下流に
１本の混合配管８となシミ動勢換弁９を介しカラン１ｏ
とシャワー１１に流路が分かれる。１２は制御部で１３
の湯温検出手段、１４の流量検出手段からの信号を入力
し水側駆動部ｅ、湯側、駆動部７、及び電動切換弁９を
調節する。又制御部１２は第６図に示す操作部を有する
。
第６図において１５は停止スイッチで出湯停止動作を行
なう。１６は出湯スイッチで出湯開始指示を行ない、１
７は湯温表示部、１８は流量設定手段（これは１８ａ　
、　１ｓｂとで設定増減を示す湯量調節スイッチとでな
る）、１９はカランとシャワーとを切シ換えるための切
換えスイッチ、には湯温設定手段（これは２０ａ　、　
２ｏｂの湯温設定増もしくは設定域を示す湯温調節スイ
ッチよりなる）である。
次にこの実施例の動作について第７図のフローチャート
で示す。即ち操作部で湯量調節スイッチ１８ａ　、　１
　ｓｂ及び湯温設定スイッチ２０ａ。
２ｏｂを操作し出湯量、出湯温度を設定した後出湯スイ
ッチを押すと、制御部１２は切換スイッチ１９からの信
号を判定しカラン１ｏ又はシャワー１１へ出湯し始める
。出湯開始されると混合配管８に取り付けた水温センサ
ー１３及び水量センサー１４より湯温及び水量を検出し
設定温度及び設定流量と比較判定する。そして水側弁３
及び湯側弁４の夫々開度を調整し設定温度、設定流量に
自動制御する。
まず温度制御は設定温度に対する出湯温度の比較判定結
果が次式で表わされる時、 （出湯温度）−（設定温度）＞＋Ｏ，Ｓ℃（許容誤差）
制御部１２から出湯温度と設定温度との温度差の絶対値
に比例した速度で水側弁３の開度を調節する。文通に次
式の場合も同様である。
（出湯温度）−（設定温度）＜−０，５°Ｃ（許容誤差
）常に水温センサー１３で出湯温度を検出し最終的に出
湯温度に対する設定温度との関係が次式になる迄水側弁
３の開度調節を行なう。
−〇、６℃≦（出湯温度）−（設定温度）≦＋０．６℃
この範囲に収まると水側弁３の開度は固定される。
次に流量制御は設定流量に対する出湯量の判定結果が次
式 ％式％） で表わされる時、制御部１２から出湯量と設定流量との
偏差の絶対値に比例した速度で湯側弁４の開度が調節さ
れる。更に水量センサー１４で出湯量を検出し制御部１
２にフィードバックする。
その結果、出湯量が次式 ％式％） で表わされる時、湯側弁４の開度が固定される。
この様に水側弁３と湯側弁４が各々湯温制御と流量制御
とで役割を分担し、停止スイッチが押される迄並行して
行々われる。
又、第６図に示すように水側駆動部６及び湯側駆動部７
の付勢量と温度偏差との関係を示す。設定温度近傍では
不感帯を設け、次第に温度偏差が大きくなるのに従い付
勢量は比例して増大し、かつ同時に、温度偏差の変化勾
配に比例した付勢量が出力される。更に温度偏差が大き
くなると最大付勢量一定となる。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、−度給湯し、しば
らくの間使用しなかった場合、湯側弁４に接続された湯
側配管２中の湯温は低下し設定温度より少し高い温度に
なっていることがある。この様な場合の供給湯温の変化
を示したのが第４図である。設定温度近傍の湯が出湯さ
れつくすと急峻に供給湯温が変化する。この様な場合水
側弁３及び湯側弁４は供給湯温が低い場合の適した位置
から、供給湯温が急峻に変化したために、即次の適した
弁位置に移動する必要がある。ここで弁は、温度偏差の
変化勾配に比例した付勢量で調節されるが、水側弁３及
び湯側弁４は積分特性をもっために瞬時に最適な弁開度
の位置に移動できず時間がかかる。そのために出湯温度
に大きなオーバーシュートを生じ、特に利用者がシャワ
ー等を使い始めた場合突然のオーバーシュートによりヤ
ケドを負ったシ非常に危険であシ、使い勝手が悪かった
。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、供給湯温が
突然ステップ的に変動しても人体に影響のない湯温に制
御する湯水混合制御装置を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明の湯水混合制御装
置は、高温湯と水との混合比率を調節する混合手段と、
供給湯混推定手段と、湯温設定手段と、混合湯温検出手
段と、混合比率を求める混合比率演算手段と、温度偏差
を求める偏差演算手段と、温度偏差で混合比率を補正す
る混合比率補正手段と、補正した混合比率で前記混合手
段を調節する第１の付勢量設定手段と、前記偏差演算手
段又は混合湯温検出手段の出力信号の出力勾配を求める
勾配検出手段と、温度偏差と前記混合手段の調節量との
関係を制御規則として記憶する制御規則記憶手段と、温
度偏差をもとに制御規則を参照し、前記混合手段の調節
量を決定する制御推論手段と、前記混合手段の付勢量を
設定した第２の付勢量設定手段と、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流量設定手段との出力を比較する流
量判定手段と、前記流量判定手段の出力信号で前記第１
の付勢量設定手段と後記第１の切換手段の出力を切シか
え前記混合手段へ出力する第１の切換手段と、前記勾配
検出手段及び前記偏差演算手段の出力信号で前記制御推
論手段と前記第２の付勢量設定手段とを切シかえる第２
の切換手段とからなるものである。
作　　用 上記構成において、給湯開始時供給湯混推定手段で求め
た供給湯温と湯温設定手段で設定した設定温度と混合湯
温検出手段で求めた供給水温とから混合比率を求め、設
定湯温と混合湯温とより求めた温度偏差から混合比率補
正手段で混合比率を補正し、補正した混合比率から第１
の付勢量設定手段で混合手段の付勢量を決定し混合手段
を調節する。流量検出手段で検出した混合流量が設定流
量に達すると第２の切換手段を切シかえる。次に求めた
温度偏差をもとに制御規則を参照し推論処理を行ない混
合手段の付勢量を決定し出力する。
この時供給湯温が急峻に変化した場合、混合湯温か急峻
に変化しようとするのを勾配検出手段で混合湯温もしく
は温度偏差の変化勾配で検出し直ちに第１の切換手段を
操作し制御推論手段から第２の付勢量設定手段に切りか
える。混合湯温の変化勾配が逆になり、かつ設定温度近
傍に戻ってきたことを偏差演算手段及び勾配検出手段と
から検出して第１の切換手段を操作し制御推論手段に切
シかえる。
このことにより一度給湯した後しばらく放置して再び使
用するような場合、即ち配管途中の供給湯温が設定温度
よりは高いやや低下している場合、やや冷えた湯が出湯
しつくすと急峻に供給湯温か変化する。この様な場合勾
配検出手段で検出し、第２の付勢量設定手段に切りかえ
混合手段を全速力で調節することにより混合湯温か急峻
に変化するのを抑制する。
実施例 本発明の構成を図面を用いて説明する。第１図において
第６図と同一構成要素には同一番号を付した。
第１図で２１は混合手段で、混合後の湯温を２２の混合
湯温検出手段、又混合後の流量を２３の流量検出手段で
検出する。第２図は制御装置１２の一実施例である。混
合手段２１は湯量及び水量を調節する湯側弁あるいは水
側弁を１つの駆動手段（例えばモーター等）で、あるい
は２つの駆動手段で付勢する場合を含む。
２４は供給湯混推定手段で、供給湯温を推定する。２５
は混合比率演算手段で、混合比率を求める。２６は偏差
演算手段で、温度偏差を求める。
２７は混合比率補正手段で、温度偏差より混合比率を補
正する。補正した混合比率をもとに２８の第１の付勢量
設定手段で混合手段２１の調節量を決定し出力する。流
量設定手段１８と流量検出手段２３の出力を２９の流量
判定手段で比較し設定流量に達していれば第１の切換手
段３０を操作する。３１は制御規則記憶手段で、温度偏
差信号と混合手段の調節量との関係を制御規則として記
憶する。３２は制御推論手段で温度偏差と制御規則とか
ら推論処理を行ない混合手段２１の調節量を決定する。
３３は第２の付勢量設定手段で、混合手段２１の調節量
を設定する。３４は勾配検出手段で、混合湯温又は温度
偏差の急峻な変化勾配を検出する。勾配検出手段３４の
出力信号をもとに第２の切換手段３５を操作し制御推論
手段３２から第２の付勢量設定手段３３に切りかえ混合
手段２１を調節する。
次に本発明の構成の動作を説明する。第３図は本発明の
装置の動作を示すフローチャートである。
まず供給湯温と供給水温と設定温度とから混合比率を求
め、第１の付勢量設定手段２８で混合手段２１の調節量
を設定し出力する。出湯温度を混合湯温検出手段２２で
検出し設定温度とから温度偏差を求め混合比率を補正す
る。次に、混合流量を検出し設定流量とで比較し、設定
流量に達したならば第１の切換手段３ｏを操作する。以
上が第３図のＰ１〜Ｐ１１迄である。次に求めた温度偏
差をもとに制御推論手段３２で制御規則記憶手段３１０
制御規則を参照し推論処理を行ない混合手段２１の調節
量を決定し第１及び第２の切換手段３０゜３５を介し混
合手段２１を付勢する。第３図のＰ１２〜Ｐ１４である
・ ところが、やや冷えた湯が出湯されつくし高温湯が供給
され始めた場合の供給湯温の変化は急峻である。この様
な場合勾配検出手段３４で検出し、その出力信号で第２
の切換手段３５を操作し制御推論手段３２から第２０付
勢量設定手段３３に切りかえる。この第２の付勢量設定
手段３３で設定された付勢量により混合手段２１を全速
力で調節する。これによりすばやく混合比率が調節され
混合湯温か設定温度に収束し始める。温度偏差が次第に
小さくなり設定温度近傍に戻ってきたのを勾配検出手段
３４でまず勾配の向きを求め、次に偏差演算手段２６の
出力より偏差の絶対値を判定する。以上の方法により混
合湯温か設定温度の近傍に戻ってきたのを検出し第２の
切換手段３６を操作し、第２の付勢量設定手段３３から
制御推論手段３２に切りかえる。第３図のＰｌ、〜Ｐ１
９である。
このように供給湯温が急峻に変化しても混合手段２１の
付勢量を切りかえることにより出湯温度が急峻に変化す
るのを防ぎ、かつ安定的に制御できる。
発明の効果 以上のように本発明の湯水混合制御装置によれば、供給
湯温と供給水温と設定温度とから混合比７率を求め、混
合湯温検出手段と湯温設定手段とから求めた温度偏差を
もとに混合比率を補正しつつ混合手段を調節し、流量検
出手段で得た混合流量が設定流量に達すると第１の切換
手段を切シかえ、求めた温度偏差をもとに制御推論手段
で制御規則を参照し推論処理を行ない混合手段を調節し
つつ、混合湯温又は温度偏差の出力の急峻な傾きを勾配
検出手段で検出すると第２の切換手段を制御推論手段か
ら第２０付勢量設定手段に切りかえて混合手段を調節す
ることによって、やや低下した温度の湯が出湯されつく
して急峻に変化しても混合手段の調節量を切シかえるこ
とによりすばやく混合手段を付勢し混合湯温の変化を抑
制し安定した温度の混合湯を供給することができ人体を
危険な状態に陥しいれることなく安全性のすぐれた効果
を有する。
【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システ
ム図、第２図は同装置の制御ブロック図、第３図は同装
置のフローチャート図、第４図は同装置による時間と湯
温の関係を示す特性図、第５動作を示すフローチャート
図である。 １８・・・・・・湯量設定手段、２ｏ・・・・・・湯温
設定手段、２１・・・・・・混合手段、２２・・・・・
・混合湯温検出手段、２３・・・・・・流量検出手段、
２４・・・・・・供給湯混推定手段、２５・・・・・・
混合比率演算手段、２６・・・・・・偏差演算手段、２
７・・・・・・混合比率補正手段、２８・・・・・・第
１の付勢量設定手段、２９・・・・・・流量判定手段、
３０・・・・・・第１の切換手段、３１・・・・・・制
御規則記憶手段、３２・・・・・・制御推論手段、３３
・・・・・・第２の付勢量設定手段、３４・・・・・・
勾配検出手段、３６・・・・・・第２の切換手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名／８
−一湯！設定÷段 ２０−　湯混設足÷３ ２２−２毘△湯１跡已毛段 ２３−一流量狭わ子１段 第　１２ 第３図 第４図 時閉 第５図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 高温湯と水との混合比率を調節する混合手段と、供給湯
    温を推定する供給湯混推定手段と、混合湯温を設定する
    湯温設定手段と、混合湯温を検出する混合湯温検出手段
    と、前記供給湯温推定手段と前記湯温設定手段と前記混
    合湯温検出手段とから混合比率を求める混合比率演算手
    段と、前記湯温設定手段と前記混合湯温検出手段とから
    温度偏差を求める偏差演算手段と、前記偏差演算手段の
    出力より混合比率を補正する混合比率補正手段と、前記
    混合比率補正手段の出力より前記混合手段の調節量を設
    定する第１の付勢量設定手段と、前記偏差演算手段又は
    前記混合湯温検出手段の出力勾配を検出する勾配検出手
    段と、前記偏差演算手段の出力信号と前記混合手段の調
    節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、前記偏差演算手段の出力信号より制御規則を参照
    し、前記混合手段の調節量を決定する制御推論手段と、
    前記混合手段の付勢量を設定した第２の付勢量設定手段
    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流量設定手
    段の出力を比較する流量判定手段と、前記流量判定手段
    の出力信号で前記第１の付勢量設定手段と後記第１の切
    換手段の出力を切りかえ前記混合手段へ出力する第１の
    切換手段と、前記勾配検出手段及び前記偏差演算手段の
    出力信号で前記制御推論手段と前記第２の付勢量設定手
    段とを切りかえる第２の切換手段とからなる湯水混合制
    御装置。
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