JPH04251152A - 湯水混合温度制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯装置等の湯水混合
システムに用いられて湯水を混合した混合湯温が設定温
度となるように制御する湯水混合温度制御装置に関する
。

【０００２】

【従来の技術】図４に湯水混合システムの一例として給
湯装置を示す。給湯回路１は、熱交換器２を通る湯供給
路３と、熱交換器２をバイパスする水バイパス路４と、
湯供給路３と水バイパス路４に分岐する前の水流入路５
と、湯供給路３と水バイパス路４が再び合流する湯水混
合路６とから構成されている。湯供給路３の熱交換器入
口側には、熱交換器２に流入する水量ｑｈを検出するた
めの流量検出器７が設けられており、熱交換器出口側に
は熱交換器２で加熱された湯の温度（湯側温度）Ｔｈを
検出するための湯側温度検出器８が設けられている。ま
た、湯水混合路６には、湯供給路３から供給された湯と
水バイパス路４を通過した水の混合湯温Ｔｍを検出する
混合湯温検出器９が設けられている。水バイパス路４に
は、水バイパス路４を流れる水量ｑｃを制御して湯水の
混合比を調節する流量調整弁のような湯水量調節器１０
が設けられており、駆動モータによってバルブ等を駆動
することにより水バイパス路４を流れる水量を制御して
いる。１１は、熱交換器を加熱するためのガスバーナ、
１２はガスバーナの燃焼量を制御するガス比例弁である
。

【０００３】制御装置１３には、流量検出器７の検出流
量ｑｈ、湯側温度検出器８及び混合湯温検出器９の各検
出温度Ｔｈ，Ｔｍが入力されており、ガス比例弁１２及
び湯水量調節器１０は、これらの入力信号に応じて制御
装置１３により制御されている。さらに、制御装置１３
の湯温設定器１４からは、出湯温度（混合湯温）Ｔｍの
設定値Ｔｓを入力することができる。

【０００４】上記のような湯水混合システムにおいて、
使用者が希望する温度の混合湯を出湯させるためには、
混合湯温と設定湯温とを比較して湯水量をフィ−ドバッ
ク制御する方式が知られている。すなわち、湯温設定器
１４から混合湯温Ｔｍの設定値Ｔｓが入力されていると
、制御部１３は、熱交換器２から出湯される湯側温度Ｔ
ｈが設定湯温Ｔｓよりも高温の疑似設定湯温Ｔｐと等し
くなるよう、ガス比例弁１２によってガスバーナ１１の
ガス燃焼量をフィードバック制御する。この時、水バイ
パス路４を通過する水量をｑｃ、水温をＴｃ（一定）と
すると、混合湯温Ｔｍは、 Ｔｍ＝（Ｔｈ・ｑｈ＋Ｔｃ・ｑｃ）／（ｑｈ＋ｑｃ）で
あるから、水バイパス路４を通過する水量ｑｃをｑｃ／
ｑｈ＝（Ｔｈ−Ｔｓ）／（Ｔｓ−Ｔｃ）となるように制
御すれば設定湯温Ｔｓの湯を得ることができる。

【０００５】水バイパス路４を流れる水量ｑｃを上記の
ようにフィードバック制御するため、従来においては、
図５に示すように、設定湯温Ｔｓと混合湯温Ｔｍとの温
度偏差の絶対値｜Ｔｓ−Ｔｍ｜が一定値ΔＴ０よりも小
さい場合には、湯水量調節器を制御スピード（流量調整
弁の駆動モータの操作スピード等） λ＝Ｋｆ（Ｔｓ−Ｔｍ）　　　　　　　　〔但し、Ｋｆ
は定数〕で動かし、温度偏差の絶対値｜Ｔｓ−Ｔｍ｜が
一定値ΔＴ０以上になると、一定の制御スピード±λ０
で動かしている。この結果、混合湯温Ｔｍが設定温度Ｔ
ｓに等しくなると湯水量調節器１０が静止し、設定温度
Ｔｓの湯が出湯されるよう水バイパス路４を流れる水量
ｑｃが制御される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の湯水
混合温度制御方式では、前記混合湯温を主たるフィード
バック情報として用いているため、小流量変化時のよう
に外乱による湯側温度変化が小さい場合には、湯水量の
流量制御により安定した混合湯温が得られる。

【０００７】しかしながら、一旦止水した後に再出湯す
る場合には、熱交換器２内の湯温が止水時に下降してく
るため、図７に示すように、再出湯時に湯側温度Ｔｈは
急激に変化する。この湯側温度Ｔｈの変化量は、止水時
間が長くなるほど大きくなり、フィードバックゲインま
たは前記比例定数Ｋｆの値が小さいと、混合湯温Ｔｍが
湯側温度Ｔｈの変化に追従して変化してしまう。つまり
、再出湯開始直後には、湯水混合路６内の混合湯温Ｔｍ
が設定湯温Ｔｓよりも低下しているので、湯水量調節器
１０は一旦閉側に動き、その後混合湯温Ｔｍの温度上昇
に伴って湯水量調節器１０が開側に動かされる。この結
果、再出湯時に混合湯温Ｔｍを設定湯温Ｔｓに制御する
ことが困難になり、図７に示すように混合湯温Ｔｍのオ
ーバシュートやアンダーシュートが顕著になるという問
題があった。

【０００８】一方、湯側温度Ｔｈが比較的安定している
状態で、再出湯時のオーバーシュートやアンダーシュー
トを小さくするためフィードバックゲインまたは前記係
数Ｋｆの値を大きくし過ぎると、制御スピードλを変化
させてから混合湯温Ｔｍに変化が表われるまでの系の遅
れにより、混合湯温Ｔｍに図６のようなハンチングが発
生し、湯水混合システムの使い勝手が極めて悪くなると
いう問題があった。

【０００９】本発明は、叙上の従来例の問題点に鑑みて
なされたものであり、その目的とするところは、湯側温
度の安定時あるいは急変時のいずれの場合も、安定した
混合湯温の混合湯を供給することができ、使い勝手の良
好な湯水混合温度制御装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の湯水混合温度制
御装置は、高温湯を供給する湯供給部と、水を供給する
水供給部と、湯供給部の湯と水供給部の水を混合する湯
水混合部と、混合湯温の設定値を入力する湯温設定器と
、混合湯温を検出する手段と、湯供給部から供給される
湯の温度を検出する湯側温度検出手段と、湯水の混合比
を調節する湯水量調節手段と、湯供給部の湯と水供給部
の水を混合して設定温度の混合湯を出湯させるように湯
水量調節手段をフィードバック制御する制御部とからな
る湯水混合システムにおいて、前記制御部が、前記湯側
温度検出手段の検出温度の変化速度が大きい場合には前
記湯水量調節手段の制御スピードを大きくし、該変化速
度が小さい場合には湯水量調節手段の制御スピードを小
さくするように、前記湯水量調節手段を制御するもので
あることを特徴としている。

【００１１】この湯水混合温度制御装置における制御部
は、前記湯側温度の変化速度が所定値よりも小さい場合
には制御スピードを前記温度偏差の大きさに比例させ、
前記湯側温度の変化速度が所定値よりも大きい場合には
制御スピードを当該湯側温度の変化速度に比例させて、
湯水量調節手段を制御するものとすることができる。

【００１２】また、前記制御部は、その制御スピードを
前記湯側温度の変化速度及び前記湯温偏差の積の大きさ
に比例させて湯水量調節手段を制御するものとしてもよ
い。

【００１３】

【作用】本発明にあっては、前記湯側温度検出手段の検
出温度の変化速度が大きい場合には湯水量調節器の制御
スピードを大きくし、該変化速度が小さい場合には湯水
量調節器の制御スピードを小さくしているので、湯側温
度に急激な変動が生じても、混合湯温の変動をできるだ
け小さく抑えることができる。この結果、止水後の再出
湯時のように湯側温度が急変する場合には、混合湯温が
設定温度に等しくなるよう大きな制御スピードで湯水量
調節手段を制御することができ、出湯温度（混合湯温）
のオーバシュートやアンダーシュートを抑えた安定な出
湯温度で給湯させることができる。また、湯側温度の安
定時には、制御部による湯水量調節器の制御スピードが
小さくなるので、混合湯温にハンチングが発生しにくく
、湯水混合システムの使い勝手を良好にすることができ
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図に基づいて詳
述する。本発明の湯水混合温度制御装置も、従来例と同
様、例えば図４に示したような湯水混合システムに用い
ることができるので、図４の湯水混合システム及びその
番号を引用して本発明の実施例を説明する。

【００１５】図１は、本発明の一実施例に係る湯水混合
温度制御装置の構成を示すブロック図である。制御部１
３は、疑似湯温設定部１５、湯側制御部１６及び水側制
御部１７から構成されている。疑似湯温設定部１５には
湯温設定器１４が接続されており、湯温設定器１４から
設定湯温Ｔｓが入力されると、疑似湯温設定部１５では
、設定湯温Ｔｓよりも高温の疑似設定湯温Ｔｐ（＞Ｔｓ
）が設定される。

【００１６】湯側制御部１６には疑似湯温設定部１５、
流量検出器７及び湯側温度検出器８が接続されており、
湯側制御部１６はガス比例弁１２に制御信号を出力する
ことによりガスバーナ１１の燃焼量を調整し、疑似設定
湯温Ｔｐと等しくなるよう湯側温度Ｔｈをフィードバッ
ク制御している。すなわち、湯側制御部１６は、流量検
出器７で検出された水量が所定値以上になると、湯側温
度検出器８から入力された湯側温度Ｔｈに基づき、熱交
換器２からの出湯温度（湯側温度）Ｔｈが疑似設定湯温
Ｔｐと等しくなるよう、ガス比例弁１２を制御している
。あるいは、例えば特開昭６１−１０１７４５号公報に
示されるように水温Ｔｃを推定し、流量検出器７から入
力された通過水量ｑｈとに基づきフィードフォワード制
御するようにしてもよい。

【００１７】また、水側制御部１７には湯温設定器１４
、湯側温度検出器８及び混合湯温検出器９が接続されて
おり、水側制御部１７は水バイパス路４に設けられた湯
水量調節器１０に制御信号を出力することにより水バイ
パス路４を通過する水量ｑｈを調整し、設定温度Ｔｓと
等しくなるよう混合温度Ｔｍをフィードバック制御して
いる。

【００１８】水側制御部１７の制御動作を詳しく説明す
ると、水側制御部１７では、湯側温度Ｔｈの変化速度ｄ
Ｔｈ／ｄｔ（湯側温度の時間微分量）を制御情報として
用いており、変化速度ｄＴｈ／ｄｔが所定値Ｖよりも小
さい場合には、 λ＝Ｋａ（Ｔｓ−Ｔｍ）　　　　　　　　　　　　　　
　　　　……■に従って、湯水量調節器の制御スピード
λ（例えば、湯水量調節器である流量調整弁の弁の移動
スピードや弁駆動モータの回転スピード等）　を制御し
、変化速度ｄＴｈ／ｄｔが所定値Ｖ以上の場合には、 λ＝Ｋｂ（ｄＴｈ／ｄｔ）　　　　　　　　　　　　　
　……■に従って、湯水量調節器の制御スピードλを制
御している。

【００１９】従って、湯側温度Ｔｈが比較的安定してい
て、変化速度ｄＴｈ／ｄｔが小さい場合には、■式によ
って混合湯温Ｔｍが制御されるので、Ｋａの値を適当な
大きさに選んであれば、混合湯温Ｔｍがハンチングを起
こさないよう小さな制御スピードで湯水量調節器１０を
制御することができ、安定した混合湯温Ｔｍを得ること
ができる。これに対し、再出湯時のように湯側温度Ｔｈ
が外的な要因によって急激な変化をきたしている場合に
は、■式によって混合湯温Ｔｍが制御され、しかも変化
速度（ｄＴｈ／ｄｔ）の大きさに比例して制御スピード
λが変化するので、図２に示すように、混合湯温Ｔｍの
オーバシュートやアンダーシュートを小さくして混合湯
温Ｔｍを安定させることができる。

【００２０】図３は、本発明の別な実施例の構成を示す
ブロック図である。この実施例では、水側制御部１７は
、湯側温度Ｔｈの変化速度ｄＴｈ／ｄｔの如何にかかわ
らず、 λ＝Ｋｃ（ｄＴｈ／ｄｔ）（Ｔｓ−Ｔｍ）　　　　　　
……■に従って、湯水量調節器１０の制御スピードλを
制御している。

【００２１】この■式によれば、変化速度ｄＴｈ／ｄｔ
が小さい場合には、Ｋｃ（ｄＴｈ／ｄｔ）を係数とみな
すことができ、制御スピードλは（Ｔｓ−Ｔｍ）に従っ
て変化する。また、変化速度Ｔｈ／ｄｔが大きい場合に
は、制御スピードλは■式中の（ｄＴｈ／ｄｔ）の項に
よって優勢に変化させられる。この結果、この実施例で
も、第一の実施例と同様な効果を得ることができ、湯側
温度Ｔｈが比較的安定している時も再出湯時も混合湯温
Ｔｍを安定させることができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、湯側温度の変化速度に
応じて湯水量調節器の制御スピードを変えることができ
る。すなわち、止水後の再出湯時のように湯側温度が急
変する場合には、混合湯温が設定温度に等しくなるよう
大きな制御スピードで湯水量調節手段を制御することが
でき、出湯温度（混合湯温）のオーバシュートやアンダ
ーシュートを抑えた安定な出湯温度で給湯させることが
できる。これに対し、湯側温度の安定時には、制御部に
よる湯水量調節器の制御スピードが小さくなるので、混
合湯温にハンチングが発生しにくく、湯水混合システム
の使い勝手を良好にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】同上の作用説明図である。

【図３】本発明の別な実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図４】湯水混合システムの概略構成図である。

【図５】従来例の湯水混合温度制御方法を説明する図で
ある。

【図６】従来の制御方法による欠点を説明する図である
。

【図７】従来の制御方法による別な欠点を説明する図で
ある。

【符号の説明】

３　　　　湯供給路 ４　　　　水バイパス路 ６　　　　湯水混合路 ８　　　　湯側温度検出器 ９　　　　混合湯温検出器 １０　　湯水量調節器 １３　　制御部 １４　　湯温設定器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　高温湯を供給する湯供給部と、水を供
   給する水供給部と、湯供給部の湯と水供給部の水を混合
   する湯水混合部と、混合湯温の設定値を入力する湯温設
   定器と、混合湯温を検出する手段と、湯供給部から供給
   される湯の温度を検出する湯側温度検出手段と、湯水の
   混合比を調節する湯水量調節手段と、湯供給部の湯と水
   供給部の水を混合して設定温度の混合湯を出湯させるよ
   うに湯水量調節手段をフィードバック制御する制御部と
   からなる湯水混合システムにおいて、前記制御部が、前
   記湯側温度検出手段の検出温度の変化速度が大きい場合
   には前記湯水調節手段の制御スピードを大きくし、該変
   化速度が小さい場合には湯水調節手段の制御スピードを
   小さくするようにしたものであることを特徴とする湯水
   混合温度制御装置。
2. 【請求項２】　　前記制御部が、前記湯側温度の変化速
   度が所定値よりも小さい場合には制御スピードを前記温
   度偏差の大きさに比例させ、前記湯側温度の変化速度が
   所定値よりも大きい場合には制御スピードを当該湯側温
   度の変化速度に比例させて、湯水量調節手段を制御する
   ものであることを特徴とする請求項１に記載の湯水混合
   温度制御装置。
3. 【請求項３】　　前記制御部が、その制御スピードを前
   記湯側温度の変化速度及び前記湯温偏差の積の大きさに
   比例させて湯水量調節手段を制御するものであることを
   特徴とする請求項１に記載の湯水混合温度制御装置。