JPH01179835A - 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方法に関す
る。

（ロ）　従来の技術 従来、湯水混合装置の温度コントロールは、給湯部と給
水部に連通した湯水混合弁の下流に温度センサーを設け
、同センサーの温度検出値にもとづき湯水混合弁の開度
をフィードバック制御することにより混合水の温度を一
定に保つように構成されている。

（ハ）　発明が解決しようとする問題点しかしながら、
温度センサーの温度検出値と、温度設定値との偏差と湯
水混合弁の開閉操作量との関係、すなわちゲインを大き
くして、制御動作を速めようとすると、混合水の温度に
オーバーシュート及びアンダーシュートが繰返し起きる
ハンチングが発生して設定温度に収束しなくなり、同ハ
ンチングを防止するためにゲインを小さくずれは制御動
作が遅くなり、設定温度への収束も遅くなるという欠点
があった。

そこで、ハンチングを起さない範囲で、ハンチング発生
限界近くまでゲインを高めて制御するのか理想的である
か、実際には給湯、給水部にも温度及び圧力の変動等の
外乱があるなめ、現状では、ハンチングを起さない限界
よりも、がなり小さいゲインで制御が行われている。

（ニ）　問題点を解決するための手段 本発明では、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、同
混合流路に設けた温度センサーの検出値と、予め設定し
た混合水温度の目標値にもとづき、温度調整弁の操作量
を制御すべく構成した湯水混合装置において、予め設定
した一定時間内に、温度センサーの検出値か目標値とク
ロスする回数を積算し、この積算回数にもとづき上記偏
差から操作量への変換中に介在するゲインを増減する温
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、ゲイン過大が原因のハンチング周波
数かゲインの増大に伴って単調に増大することに着目し
、一定時間内に温度センサーからの検出値が目標値とク
ロスする回数を積算してハンチングの程度を検知して、
同積算回数が予め設定した上限回数よりも多い場合はゲ
インを小さくし、下限回数よりも少い場合はゲインを大
きくするようにゲイン制御を行うことで、ハンチングを
許容範囲内に抑制すると共に、ゲインを限界近くまで大
きくして制御の応答速度を速めることが可能である。

（へ）　実施例 本発明の実施例を図面にもとつき詳説ずれは、第１図は
、本発明による湯水混合装置における温度制御装置の実
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（１）（２）にそれぞれ設げた
温度調整弁（ｖ）内の流量調整弁（３）（４）は、制御
装置（Ｃ）で制御されな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、水側の流量調整弁（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）ｆ４）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
温度め混合水を、ステッピングモーター及び一対の流量
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。

制御装置（Ｃ）は第２図で示すように、マイクロプロセ
ッサ−（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。

＝　５　＝ まな、制御装置（Ｃ）には、第１図に示すように、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）
に入力し、メモリー（８）に記憶させておいたプログラ
ムに従って、同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。

たたし、ｙは、流量調整弁（３０４）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。

Ｋｐは演算上のゲインであり、同ゲイン（にｐ）、温度
センサー（Ｓ）の出力特性、入力インターフェース（９
）のＡ／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。

ｄ↑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本発明では、制
御プログラム中に、第３図のフローチャートで示すゲイ
ン制御用のルーチンを設けて、予め設定した時間（■１
）内に、第４図で示すように、温度センサー（Ｓ）の検
出値（Ｄ１）が目標値（Ｄ）をクロスした回数を積算し
てハンチングの程度を検知し、この積算回数（Ｎ）が、
予め設定した上限回数（Ｎ１）と等しいか又は多い場合
、前記のゲイン（Ｋｐ）を１段階小さくする、ゲインの
制御を行っており、かかるゲイン制御動作を繰返し行う
ことで、ハンチングを許容範囲内に抑制しながら、ゲイ
ン（Ｋｐ）を限界の近くまで大きくして制御の応答を速
めることを可能としている。

なお、上記実施例では、制御のための演算処理をマイク
ロプロセッサ−を用い、ＰＩＤ制御方式にもとづいて行
うようにしているが、アナログ制御回路でも、温度セン
サーからの検出出力を、リファレンス電圧を目標値に対
応させたコンパレーターに入力して、検出出力が目標値
とクロスしたとき信号を発生させ、同信号をモノマルチ
バイブレータ−などで波形整形して、一定時間ごとにリ
セットされる積分回路に入力し、同回路の出力電圧を積
分回路と同期させてクランプすることで前記の積算クロ
ス回数に対応した電圧を得ることかでき、この電圧を用
いて制御回路のゲインを制御することで前記実施例と同
様の作用効果を得ることかできる。

また、制御方式がＰ制御又はＰＤ制御の場合もゲインの
制御によりハンチングを抑制することができるのである
から、この場合も前記同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による温度制御装置を有する湯水混合
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、制御動作のフローチャート。 第４図は、ハンチング状態における温度の検出値と目標
値と時間との関係を示すグラフ。 （Ｄ）：検出値 （ＤＩ）：目標値 （Ｋｐ）　ニゲイン （Ｓ）：温度センサー （Ｖ）：温度調整弁 （１）：偏差 （ｙ）：操作量 （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、同混合流路（７）に設けた温度センサー
   （Ｓ）の検出値（Ｄ）と、予め設定した混合水温度の目
   標値（Ｄ１）にもとづき、温度調整弁（Ｖ）の操作量（
   ｙ）を制御すべく構成した湯水混合装置において、予め
   設定した一定時間内に、温度センサー（Ｓ）の検出値（
   Ｄ）が目標値（Ｄ１）とクロスする回数を積算し、この
   積算回数（Ｎ）にもとづき上記偏差（ｚ）から操作量（
   ｙ）への変換中に介在するゲイン（Ｋｐ）を増減する温
   度制御装置を有することを特徴とする湯水混合装置。