JPH01174828A - 湯水混合装置 - Google Patents

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 この発明は、湯水混合装置における温度制御装置に関す
る。

（ロ）　従来の技術 従来、マイクロプロセッサ−を用いた湯水混合装置の混
合水温制御では、混合流路に設けた温度センサーの検出
値をマイクロプロセッサ−に入力して、同プロセッサー
で混合水温のＰＩＤ制御等に必要な検出値の目標値から
の偏差と、検出値の時間に関する微分値を算出し、両方
の値から温度調整弁の操作量を算出することが行われて
いた。

（ハ）　発明が解決しようとする問題点しかしながら、
上記の従来技術では、マイクロプロセッサ−に検出値の
微分を行わせているために、同微分値を算出するのに少
くとも２回のサンプリングを要し、また、微分演算のた
めに制御プログラムが長くなるため、検出値のサンプリ
ングインターバルが長くなり、微分値の算出に時間がか
かり、更に制御装置の応答を遅くしていた。

（ニ）　問題点を解決するための手段 この発明では、湯側流路と水側流路とを、湯水混合比率
を可変とした温度調整弁を介して混合流路と連通させ、
混合流路に温度センサーを設けると共に、同センサーに
アナログ微分回路を接続して、同回路で導出した温度セ
ンサーの検出値の時間に関する微分値と検出値とをマイ
クロプロセッサ−に入力して混合水温を制御する温度制
御装置を有することを特徴とする湯水混合装置を提供す
るものである。

（ホ）　作用・効果 この発明によれば、制御のための演算中、最も時間を要
する微分値の算出を、マイクロプロセッサ−からトレー
ドオフしてアナログ微分回路で行わせたことで、同算出
時間は同回路のスルレートにだけに依存することになり
、同スルーレートは、約１５ｖ／μＳ程度を得ることは
容易であるから、微分値算出に要する時間が極めて短く
なり、また、制御プログラムも微分演算を要しないので
短くなることから制御装置の応答を更に速くすることが
できる。

（へ）　実施例 本発明の実施例を図面にもとづき詳説すれば、第１図は
、本発明による湯水混合装置における温度制御方法の実
施例を示しており、図中（１）（２）は湯側流路と水側
流路である。両方の流路（１０２）にそれぞれ設けた温
度調整弁ｍ内の流ｉ調整弁（３）（４）は、制御装置（
Ｃ）で制御されたステッピングモーター（６）と連動連
結しており、湯側の流動調整弁（３）の開度を大きくす
ると、水側の流ｉ調整弁（４）の開度が小さくなるよう
に構成されている。

両方の流量調整弁（３）（４）の下流側は、混合流路（
７）に連通しており、同流路（７）中で湯水混合が行わ
れるものであり、ステッピングモーター（６）の作動を
、後述の制御装置（Ｃ）で制御して、予め設定した一定
温度の混合水を、ステッピングモーター及び一対の流ｉ
調整弁からなる切換弁（１４）を介してシャワー（１５
）又はカラン（１６）から吐出する。

混合流路（７）には、サーミスタ等の温度センサー　（
Ｓ）を設けており、同センサー（Ｓ）の検出出力を制御
装置（Ｃ）に入力するようにしている。

制御装ｗ　（Ｃ）は第２図で示すように、マイクログセ
ッサー（５）、メモリー（８）、入出力インターフェー
ス（９）（１０）で構成されている。

また、制御装置（Ｃ）には、表示部と設定部とを兼ねた
制御パネル（１１）が接続されており、同パネル（１１
）に設けた設定器（１２）で混合水温度の目標値を設定
する。

そして、温度センサー（Ｓ）からの検出値を入力インタ
ーフェース（９）を介してマイクロプロセッサ−（５）
に入力すると共に、温度センサ（Ｓ）に第３図で示すよ
うなアナログ微分回路（Ａ）を接続し、同微分回路（Ａ
）を入力インターフェース（９）を介してマイクロプロ
セッサ−（５）と接続している。

そして、メモリー（８）に記憶させておいた制御プログ
ラムに従ってミアナログ微分回路（八）からの微分値と
検出値と前記の目標値とを比較演算処理して、同演算処
理の結果にもとづき、出力インターフェース（１０）及
びドライバー（１３）を介してステッピングモーター（
６）を駆動するように構成している。

なお、上記の演算処理は、次式にもとづいて行われる。

ただし、ｙは、流量調整弁（３）（４）に加える操作量
であり、ステッピングモーター（６）を駆動するパルス
数と対応している。

にｐは演算上のゲインであり、同ゲイン（にｐ）は、温
度センサー（Ｓ）の出力特性、入力インターフェース（
９）の＾／Ｄ変換特性、ステッピングモーター（６）の
１パルス当りの回動角度、流量調整弁（３）（４）の単
位回動角度当りの流量変化率とで定まるトータルゲイン
とモノトナスに対応させている。

Ｚは、前記目標値から温度センサー（Ｓ）の検出値を差
引いた偏差であり、入力インターフェース（９）でのサ
ンプリングインターバル及びＡ／Ｄ変換によって時間的
及び数値的に離散値となっているが、サンプリング周波
数と＾／Ｄ変換の分解能を充分大きくとっているので連
続量として取扱っても差支えない。

Ｔｉ、　Ｔｄはそれぞれ積分及び微分期間である。

ｄｔは、微分時間であり、前記サンプリングインターバ
ルと同時間か、又はその整数倍を用いている。

かかる湯水混合装置の温度制御において上記のように温
度センサー（Ｓ）の検出値をアナログ微分回路（八）に
て微分演算させるようにしたことで、同演算をマイクロ
プロセッサ−（５）で行わせる場合に比べて、同演算時
間を大幅に短縮することができる。

すなわち、第３図の部分回路図及び第４図のグラフで示
すように温度センサー（Ｓ）からのアナログ状の検出値
（ロ）は、オペアンプ（１７）の反転入力端子（１８）
にコンデンサー（１９）を介して入力され、同アンプ（
１７）の出力が抵抗（２０）を介して上記反転入力端子
（１８）にフィードバックされている。従って、反転入
力端子（１８）と非反転入力端子（２１）との間にイマ
ジナリ−ショートが成立し、反転入力端子（１８）への
入力すなわち検出値（Ｄ）に変動がなければ、出力端子
電圧（２２）がグラウンドと同電圧、すなわち０出力を
保持し、反転入力端子（１８）への入力電圧が上下変動
してコンデンサー（１９）を充放電させたときだけ、時
間に関する入力電圧の上下変動に対応して、絶対値で電
源電圧（＋ＶＨ−Ｖ）よりも僅かに低い＋、−の出力電
圧が発生する。

上記のようにアナログ微分回路（Ａ）で温度センサー（
Ｓ）からの検出値（Ｄ）を処理することで第４図で示す
ように、同検出値（Ｄ）の時間に関する上下傾向、すな
わち同検出値（Ｄ）の時間に関する微分演算が行われた
ことになり、検出値（Ｄ）の上下傾向に合わせての＋、
−出力と、検出値（Ｄ）が変動しないときの０出力と合
わせてトライステートの出力を得ることができ、この微
分値（ｄＤ／ｄｔ）を前記の偏差の微分値（ｄｚ／ｄｔ
）とみなして、これを前述の式に代入して演算を行うこ
とでＰＩＤ制御を行うことができる。

また、アナログ微分回路（Ａ）のスルレートに関与する
因子は、オペアンプ（１７）のスルーレートとコンデン
サ（１９）と抵抗（２０）だけであり、通常のオペアン
プを用いても１５ｖ／μＳ程度のスルーレートを得るこ
とは容易であり、高周波用のオペアンプを用いれば、同
回路（Ａ）のスルーレートを更に大きくすることができ
る。

上記のように温度センサーからの検出値をアナログ微分
回路で微分演算させるようにしたことで、同演算に要す
る時間を大幅に短縮してリアルタイムで微分値を得るこ
とができ、しかも、マイクロプロセッサ−の制御プログ
ラムに微分演算のルーチンを要しないことから同プログ
ラムのサイクルタイムも短縮され高速の制御を可能とす
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による湯水混合装置の構成を示す説明
図。 第２図は、制御装置の構成を示すブロック図。 第３図は、アナログ微分回路の回路図。 第４図は、温度センサーの検出値と、アナログ微分回路
から出力される微分値と時間との関係を示すグラフ。 （八）：アナログ微分回路 （Ｄ）：温度センサーの検出値 （Ｓ）：温度センサー （Ｖ）：温度調整弁 （１）：湯側流路 （２）：水側流路 （７）：混合流路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）湯側流路（１）と水側流路（２）とを、湯水混合比
   率を可変とした温度調整弁（Ｖ）を介して混合流路（７
   ）と連通させ、混合流路（７）に温度センサー（Ｓ）を
   設けると共に、同センサー（Ｓ）にアナログ微分回路（
   Ａ）を接続して、同回路（Ａ）で導出した温度センサー
   （Ｓ）の検出値（Ｄ）の時間に関する微分値（ｄＤ／ｄ
   ｔ）と検出値（Ｄ）とをマイクロプロセッサー（５）に
   入力して混合水温を制御する温度制御装置を有すること
   を特徴とする湯水混合装置。