JPH02220112A - 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】 産業上の利用分野 本発明はガス給湯器、電気温水器等の給湯熱源からの熱
湯と水を混合して必要とする温度のお湯を出湯する電子
制御による湯水混合装置に関するものである。

従来の技術 従来の湯水混合装置は例えば第７図に示すように水側配
管１４の途中に水側弁１５が取り付けられ、又湯側配管
１６の途中に湯側弁１７が取シ付けられ、水側弁１５は
水側駆動部１８（例えばステフビングモータ）で、又湯
側弁１７は湯側駆動部１９で弁開度量を調節する。水配
管１４と湯配管１６は合流し混合配管２ｏとなる。混合
配管２０の途中に湯温検出手段２１が設けられ、更にシ
ャワー２２等へ接続される。温度検出手段２１の出力信
号は制御部２３に入力され、制御部２３は水側駆動部１
８及び湯側駆動部１９に駆動信号を出力するよう構成さ
れている。次にその動作を説明する。第８図は温度検出
手段２１の出力信号と水側駆動部１８あるいは湯側駆動
部１９の付勢量との関係を示した図、第９図は制御部２
３の作動シーケンスを示すフローチャートである。

まず湯温値を設定した後水側駆動部１８により水側弁１
６初期位置まで開く。次に湯側駆動部１９を介して湯側
弁１７を開き湯と水を混合する。そして温度検出手段２
１により混合湯温を検出し制御部２３で設定温度と比較
する。設定温度と出湯温度との温度偏差が０．６℃の許
容範囲より大きい場合温度偏差の絶対値に比例した速度
で水側弁１６を開方向もしくは閉方向に弁開度調整を行
なう。温度偏差が±０．６℃の許容範囲内に入れば水側
弁１６の駆動を停止するという構成になっていた。（特
開昭６１−１１２８７９号公報） この構成により湯と水が混合され設定された所望の温度
のお湯が出湯口から出てくるようになっていた。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では湯水混合装置が一定
時間使用されないで放置されたのち最初に使用される時
、湯配管内の湯が冷えているので設定温度のお湯が出す
、上記の制御により水側弁がほぼ全閉状態になった状態
で供給湯温が急に上昇する。上記の制御ではこの様な急
変に対応できずシャワー等から急に高温のお湯が出て場
合によっては火傷にまで至るという課題がある。また供
給湯温の急変に対応するため制御ゲインを高めると＃ｌ
制御安定性が低下しハンチング等を起こすという課題が
ある。

本発明はかかる従来の問題を解消するもので、上記のよ
うな場合でも出湯温度のオーバーシュートを最小限に押
え、さらに制御安定性を向上させ精度の高い温度制御を
行なうことを目的とする。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するため、本発明の湯水混合装置は、高
温の湯が供給される給湯口と、水が供給される給水口と
、給湯口に供給された湯と給水口に供給された水を混合
する混合弁と、混合弁を電気的に駆動する混合弁駆動部
と、混合弁の２次側に設けられた出湯状態検出部と、混
合された湯の出湯口と、出湯口から出湯するお湯の温度
を設定する温度設定部と、出湯状態検出部からの出湯状
態信号と温度設定部からの温度設定信号と混合弁の駆動
条件を入力とし混合弁の駆動条件を演算し前記混合弁駆
動部に出力する制御部より構成し、さらに出湯状態検出
部は温度センサと流量センサより構成し、制御部は温度
センサからの検出温度と温度設定部からの設定温度との
温度偏差と流量センサからの流量によって混合弁の駆動
条件を演算し駆動信号を出力する通常制御部と、温度偏
差と前記検出温度の変化率てよって混合弁の駆動条件を
演算し駆動信号を出力する急変制御部と、通常制御部が
作動しているときは検出温度の時系列的変化と前記駆動
条件を演算し、またはさらに温度偏差を追加して演算し
その結果によって作動を急変制御部に切り替え、急変制
御部が作動しているときは検出温度の時系列的変化と温
度偏差を演算しその結果によって作動を通常制御部に作
動を切り替える制御切替部より構成されたものである。

作用 上記構成によって、供給湯温が低く設定温度が出ていな
い時の供給湯温の急変を検出し、混合弁を早期に水側聞
方向に高速で駆動することによりオーバーシュートを最
小限に抑えることができる。

また制御切り替えのデータに温度偏差を追加し温度変化
率が非常に大きい場合は設定温度より検出温度が充分低
い時点で急変制御に切り替え、温度変化率がそれほど大
きくない場合は設定温度に検出温度が近づいて切り換え
るというように切り替えタイミングをさらに微妙にコン
トロールすることができ、急変時の制御をよりー層最適
化できる。

さらに供給湯温急変の検出は温度変化率ではなく時系列
的に温度変化データを複数入力、処理することで急変時
制御に切り換えるのでノイズ等で不用意に急変制御が起
動されることがなく、また供給湯温急変の検出には出湯
温度だけでなくその時の混合弁の駆動データも処理して
いるので温度設定の変更時、出湯開始時等混合弁が作動
したときの出湯温度急変を供給湯温急変と間違えて急変
し制御が起動されることがなく安定した制御性が得られ
る。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図に基づいて説明する。

第１図は本発明実施例の制御ブロック図で１が給湯器が
接続される給湯口、２が給水口、３が湯と水を混合する
混合弁、４が混合弁を駆動して湯と水の混合比率を変化
させる混合弁駆動部で、ステッピングモータを使用しギ
ヤで減速して混合弁軸を回転させる。混合弁は弁体５と
混合弁軸との間にネジを構成し、混合弁軸の回転によっ
て弁が軸方向に動き湯と水の混合比率を変化させるよう
になっている。６は温度センサで混合弁３で混合された
混合湯温を検出する。７は流量センサで流路に回転流を
発生させる固定翼と回転流によって流量に比例した回転
数で回転する磁性体のボールを設け、磁気センサで磁界
の変化を流量に比例した周波数の矩形波信号として出力
するよってなっている。８は出湯口である。９は温度設
定部で出湯口８から出湯させたい湯温を設定する。１０
は制御部で温度センサ６からσ検出温度信号、流量セン
サ７からの検出流量、温度設定部９からの設定温度信号
とその時の混合弁の駆動条件を処理して新たな混合弁の
駆動条件を求め混合弁駆動部に出力する。制御部１０は
通常制御部１１と、供給湯温が急上昇したときに対応し
た駆動条件を出力する急変制御部１２と、通常制御部１
１と急変制御部１２を検出温度信号とその時の混合弁駆
動条件をもとに供給湯温の急変を検出して切り換える制
御切替部１３より構成される。

第２図は本発明筒１の実施例の温度制御処理フローチャ
ートである。温度制御処理は１００ｍ５毎に起動され混
合弁駆動部のステッピングモータへ出力する単位時間あ
たりのパフレス数データＰを出力する。Ｓｌから８６で
温度信号Ｔ１流量信号Ｑ、設定温度Ｓ、駆動条件Ｐを入
力し今回の検出温度Ｔから前回の検出温度Ｔｐを引いて
温度変化率ＤＴＰ、設定温度Ｓから検出温度τを引いて
温度偏差Ｋｎを求めている。Ｓ７から８１２が第１図の
制御切替部１３に相当し、まずＳ７で現在の制御モード
が通常制御か急変制御かチエツクする。

通常制御の場合はＳ８で混合弁駆動パルヌ数データＰに
より混合弁が一定値以上の速度で湯側聞方向に駆動され
ていないかチエツクする。駆動されていない場合はＳ９
で温度変化率ＤＴＰが一定回数連続して一定値以上の値
を示していないかチエツクする。一定回数以上温度変化
率ＤＴＰが一定値を越えていたら供給湯温が急上昇して
いると判断しＳ１０で制御モードを急変制御に切り換え
る。

Ｓ８で混合弁を一定値以上の速度で湯側聞方向へ駆動し
ているときは給湯温度の急変ではなく設定温度変更等で
出湯温度が急変しているので８１０の処理を跳ばず。ま
たＳ９で温度変化率ＤＴＰが大きくない場合もＳ１０の
処理を跳ばす。単発的に大きい値が入ってきた場合につ
いてもノイズ等によるものと判断してＳ１ｏの処理を跳
ばす。Ｓ７で制御モードが急変制御モードであった場合
はＳ１１で温度変化率ＤＴＰが一定回数連続して一定値
以下の値を示していないかチエツクする。−定回数以上
温度変化率ＤＴＰが一定値を下回っていたら供給湯温の
急上昇が終了したと判断し８１２で制御セードを通常制
御に切り換える。Ｓ１３で制御モードによって通常制御
８１４か急変制御Ｓ１５を起動する。

第３図は通常制御での演算を予め行い変換テーブルとし
てマイコンに内蔵した場合の表で、温度偏差Ｉｎ’、検
出流量Ｑ′の時駆動条件Ｐ′が導き出される。当然の事
ながら温度偏差は正負の値を持ち符号により駆動方向が
決まり、絶対値が大きくなると駆動条件も大きくなり、
検出流量が大きくなると駆動条件も大きくなる。

第４図は急変制御での演算を予め行い変換テーブルとし
てマイコンに内蔵した場合の表で、温度偏差Ｋ　ｎ　／
／、温度変化率Ｄ　Ｔ　ｐＨＯ時駆動条件Ｐ／’が導き
出される。温度偏差は正負の値を持つが駆動方向は水開
放側に限定され温度偏差が小さく（検出温度が大きく）
なるにしたがって駆動条件は大きくなシ、温度変化率が
大きくなるにつれ駆動条件も大きくなる。

上記の構成において通常時は制御安定性、制御精度の高
い通常制御、供給湯温の急変時は制御応答性の高い急変
制御により温度制御されるので総合的に安定性、制御精
度、制御応答性の高い温度制御ができる。また制御応答
性は高いが安定性Ｋかける急変制御に切り換える条件で
温度変化率を時系列的に複数回チエツクしているので通
常時ノイズ等で不用意に急変制御が起動され温度制御の
安定性を乱す事なく特徴である制御応答性の高さのみを
引き出すことができる。さらに出湯温度の温度変化率だ
けでなくその時の混合弁の駆動条件も供給湯温急上昇検
出の判断条件にいれることで供給湯温の温度を計るため
の温度センサを追加する事なく出湯温度の温度センサの
みで急変制御の対象条件だけを検出できる。

第５図は本発明筒２の実施例の温度制御処理フローチャ
ートで第２図に示した第１の実施例に８１６．８１７を
追加しＳ９でＤＴＰの連続して大を検出してもＤＴＰの
値が極端に大きく無かったら温度偏差ＩＣｎをチエツク
し急変制御を起動するタイミングを遅らせ、必要以上に
急変制御を起動しないようにし制御安定性を更に高める
とともに、収束性も向上する。

第６図は本発明筒３の実施例の温度制御処理フローチャ
ートで第２図に示した第１の実施例に８１８を追加しＳ
８で混合弁が一定速度以上で湯開放側に駆動されている
のを検出してもＤＴＰの値が極端に大きく無かったら８
１０で急変制御を起動するようにし、温度設定変更時に
供給湯温の急変が重なっても対応できるようにしたもの
である。

発明の効果 以上の実施例の説明よ）明らかなように本発明の湯水混
合装置によれば次の効果が得られる。

（１）通常は安定性を重視した制御則で混合弁を駆動す
るのでノイズ等で出湯温度が不安定になることがなく制
御安定性が高い。

に））　制御安定性が高いので不感帯も小さくでき制御
精度が高い。

（３）供給湯温の変化を正確に判断し急変に対応した制
御則で混合弁を駆動するので制御応答性が高い。

（４）出湯温度センサのみで供給湯温の急変を検出でき
るので温度センサ、温度検出回路等が省略できコストダ
ウンにつながる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の湯水混合装置の温度制御ブロ
ック図、第２図は本発明の第１の実施例の温度制御フロ
ーチャート、第３図は通常制御モードにおける混合弁駆
動条件演算テーブル、第４図は急変制御モードにおける
混合弁駆動条件演算テーブル、第６図は本発明の第２の
実施例の温度制御フローチャート、第６図は本発明の第
３の実施例の温度制御フローチャート、第７図は従来例
のブロック図、第８図は従来例の検出温度と弁の付勢量
の関係を示した図、第９図は従来例の温度制御フローチ
ャートである。 １・・・・・・給湯口、２・・・・・・給水口、３・・
・・・・混合弁、４・・・・・・混せ弁駆動部、６・・
・・・・温度センサ、７・・・・・・流量センサ、８・
・・・・・出湯口、９・・・・・・温度設定部、１０・
・・・・・制御部、１１・・・・・・通常制御部、１２
・・・・・・急変制御部、１３・・・・・・制御切替部
。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名図 第 図 第 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）高温の湯が供給される給湯口と、水が供給される
   給水口と、前記給湯口に供給された湯と前記給水口に供
   給された水を混合する混合弁と、前記混合弁を電気的に
   駆動する混合弁駆動部と、前記混合弁の２次側に設けら
   れた出湯状態検出部と、混合された湯の出湯口と、前記
   出湯口から出湯する湯の温度を設定する温度設定部と、
   前記出湯状態検出部からの出湯状態信号と前記温度設定
   部からの温度設定信号と前記混合弁の駆動条件を入力と
   し前記混合弁の駆動条件を演算し前記混合弁駆動部に出
   力する制御部より構成した湯水混合装置。
2. （２）出湯状態検出部は温度センサと流量センサより構
   成された請求項（１）記載の湯水混合装置。
3. （３）制御部は温度センサからの検出温度と温度設定部
   からの設定温度との温度偏差と流量センサからの流量に
   よって混合弁の駆動条件を演算し駆動信号を出力する通
   常制御部と、前記温度偏差と前記検出温度の変化率によ
   って前記混合弁の駆動条件を演算し駆動信号を出力する
   急変制御部と、前記通常制御部が作動しているときは前
   記検出温度の時系列的変化と前記駆動条件を演算しその
   結果によって作動を前記急変制御部に切り替え、前記急
   変制御部が作動しているときは前記検出温度の時系列的
   変化と前記温度偏差を演算しその結果によって作動を前
   記通常制御部に作動を切り替える制御切替部より構成さ
   れた請求項（２）記載の湯水混合装置。
4. （４）制御部は温度センサからの検出温度と温度設定部
   からの設定温度との温度偏差と流量センサからの流量に
   よって混合弁の駆動条件を演算し駆動信号を出力する通
   常制御部と、前記温度偏差と前記検出温度の変化率によ
   って前記混合弁の駆動条件を演算し駆動信号を出力する
   急変制御部と、前記通常制御部が作動しているときは前
   記検出温度の時系列的変化と前記温度偏差と前記駆動条
   件を演算しその結果によって作動を前記急変制御部に切
   り替え、前記急変制御部が作動しているときは前記検出
   温度の時系列的変化と前記温度偏差を演算しその結果に
   よって作動を前記通常制御部に作動を切り替える制御切
   替部より構成された請求項（２）記載の湯水混合装置。