JPH056229A - 湯水混合水栓装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一次圧の変動による混合湯温度の急激な変動
を、機械的調圧機構を用いずに補償する湯水混合水栓装
置を提供する。 【構成】 給湯路３からの湯と給水路４からの水との混
合比を調節する混合比調整手段７，８と、前記給湯路３
又は前記給水路４の圧力を検出する圧力検出手段１２
と、混合湯温度を検出する温度検出手段９とを備え、前
記温度検出手段９による検出温度に基づいて混合湯温度
が目標温度となるように前記混合比調整手段７，８を調
整する第一制御部１４ａと、前記圧力検出手段１２によ
る検出圧力の変動量が所定値より大なるときにその変動
量に基づいて混合湯温度が目標温度となるように前記混
合比調整手段７，８を調整する第二制御部１４ｂとから
なる制御手段１１を設けてある湯水混合水栓装置であっ
て、前記第二制御部１４ｂを、前記検出温度の微分値が
零となる時点まで、圧力変動によって生じる温度変化を
解消する側に前記混合比調整手段７，８を調整するよう
に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯路からの湯と給水
路からの水との混合比を調節する混合比調整手段と、前
記給湯路又は前記給水路の圧力を検出する圧力検出手段
と、混合湯温度を検出する温度検出手段とを備え、前記
温度検出手段による検出温度に基づいて混合湯温度が目
標温度となるように前記混合比調整手段を調整する第一
制御部と、前記圧力検出手段による検出圧力の変動量が
所定値より大なるときにその変動量に基づいて混合湯温
度が目標温度となるように前記混合比調整手段を調整す
る第二制御部とからなる制御手段を設けてある湯水混合
水栓装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の湯水混合水栓装置では、
混合湯温度を検出する温度検出手段と、その検出温度に
基づいて混合湯温度が目標温度となるように前記混合比
調整手段を調整する第一制御部と、一次圧変動に起因す
る混合湯温度の変動を回避すべく供給湯量及び供給水量
の比率を一定に維持する機械式の調圧機構を設けて構成
したものから、その機械式の調圧機構を除去すべく、一
次圧変動を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段
による検出圧力の変動量が所定値より大なるときにその
変動量に基づいて混合湯温度が目標温度となるように前
記混合比調整手段を調整する第二制御部とをさらに設け
て急激な混合湯温度の変化を回避するように構成してあ
った。詳述すると、図８及び図９に示すように、前記第
二制御部を、圧力の変化量を前件部とするメンバシップ
関数で求まる駆動速度で、給湯路及び給水路に設けた供
給量を調節するバルブを一定時間駆動するように構成し
たり、同じく圧力の変化量を前件部とするメンバシップ
関数で求まる駆動時間で、給湯路及び給水路に設けた供
給量を調節するバルブを一定速度の下駆動するように構
成してあった。ここに、前記メンバシップ関数は一次圧
変動に伴って変動する温度の目標温度に対する変動幅が
小となるように、温度検出手段による検出遅れに起因す
る過補正の防止に留意して決定されていた（特願平３−
０４６２号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
技術では、一次圧変動に伴って変動する温度の目標温度
に対する変動幅は小となるが、目標温度に復帰するまで
に時間がかかるという欠点があった。第二制御部により
混合比調整手段を設定量だけ高速で調整した後は、第一
制御部がそれより低速で混合湯温度が目標温度となるよ
うに前記混合比調整手段を調整していたからである。さ
らには、メンバシップ関数は一次圧の一定の基準値に対
する偏差に応じて調整されるので、一次圧がその基準値
と異なる基準値から変動する場合には目標温度への調整
特性は必ずしも適切なものとはならず、一次圧変動に伴
って変動する混合湯温度の目標温度に対する変動幅が大
となる虞もある。本発明の目的は、上述した従来欠点を
解消する点にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明による湯水混合水栓装置の特徴構成は、前記
第二制御部を、前記検出温度の微分値が零となる時点ま
で、圧力変動によって生じる温度変化を解消する側に前
記混合比調整手段を調整するように構成してあることに
ある。前記第二制御部を、前記検出温度の微分値が零と
なる時点まで、圧力変動によって生じる温度変化を解消
する側に前記混合比調整手段を調整し、その後前記圧力
変動によって生じる温度変化を解消する側とは反対側に
前記混合比調整手段を調整するように構成してあること
が好ましい。前記微分値を検出温度の二次微分値とする
ことが好ましい。

【０００５】

【作用】一次圧の変動量が所定値内であれば、第一制御
部が温度検出手段による検出温度に基づき混合比調整手
段を調節制御して、混合湯温度の急激な変動を回避しな
がら目標温度に維持する。一次圧の変動量が所定値以上
であれば、混合湯温度の急激な変動の生じることを見越
して、第二制御部が前記検出温度の微分値が零となる時
点まで、圧力変動によって生じる温度変化を解消する側
に前記混合比調整手段を調節制御することで混合湯温度
の急激な変動を回避する。つまり、温度検出手段の応答
遅れがあるため、検出温度の微分値が零となる時点では
すでに目標温度に復帰する側に混合湯温度が変化しつつ
あると想定して、過補正を禁止するのである。例えば、
給水路の一次圧が一定のときに給湯路の一次圧の下方へ
の変動量が所定値より大となる場合には、第二制御部
は、圧力変動によって生じる温度変化を解消する側、即
ち給水路の供給量を調節するバルブを絞って給水量を減
少させるとともに給湯路の供給量を調節するバルブを開
放して給湯量を増加させる側に制御しつつ、温度検出手
段による検出温度の微分値が零となる時点でその制御を
停止する。その後は、第一制御部が温度検出手段による
検出温度に基づき混合比調整手段を調節制御して、混合
湯温度の急激な変動を回避しながら目標温度に近づける
のである。又、第二制御部を、検出温度の微分値が零と
なる時点から後に、圧力変動によって生じる温度変化を
解消する側とは反対の側、上述の例では、給水路の供給
量を調節するバルブを開放して給水量を増加させるとと
もに給湯路の供給量を調節するバルブを絞って給湯量を
減少させる側に戻す制御を行うことで、第一制御部の温
度検出手段による検出温度に基づく混合比調整手段の調
節制御よりも高速に目標温度に復帰させることができ
る。さらには、第二制御部による圧力変動によって生じ
る温度変化を解消する側への調節制御の停止時期を検出
温度の二次微分値が零となる時点とすることで、温度検
出手段の応答遅れがあっても、混合湯温度が目標温度に
復帰する側に変化するよりも以前に停止することでより
確実に過補正を回避できる。

【０００６】

【発明の効果】従って、本発明による湯水混合水栓装置
では、温度検出手段に検出応答遅れがあっても、一次圧
の変動に起因する混合湯温度の目標温度からの変動幅を
少に抑えることができるようになった。又、その際に、
一次圧の変動に起因する混合湯温度の変動から目標温度
への復帰時間も大幅に短縮することができるようになっ
た。

【０００７】

【実施例】以下実施例を説明する。図１に示すように、
上水道給水管から各戸に供給される水道水は、一部が給
湯器１で高温加熱され球体モータポンプ２で給湯路３に
圧送され、他は給水路４を介してそのまま複数の湯水混
合水栓装置５に供給される。湯水混合水栓装置５は、給
水路４から供給される水と給湯路３から供給される湯を
混合させる合流管６と、合流管６への給湯量を調節する
湯側弁７と、給水量を調節する水側弁８と、湯水混合さ
れた混合湯温度を検出するため合流管６端部に設けた温
度検出手段９と、同じく湯水混合された混合湯量を検出
するため合流管６端部に設けた流量検出手段１０と、検
出温度から混合湯温度を目標混合湯温度に調節し且つ検
出流量を目標流量に調節すべく前記湯側弁７と水側弁８
を設定速度で開閉調節する制御手段を備えて構成してあ
る。即ち、前記湯側弁７と水側弁８とで給湯路３からの
湯と給水路４からの水との混合比を調整する混合比調整
手段１５を構成してある。給水路４及び給湯路３と合流
管６の接続箇所にはそれぞれの圧力を検出する圧力検出
手段１２（１２ａ，１２ｂ）を設けてある。湯側弁７及
び水側弁８は、それぞれ弁体７ａ，８ａと、弁体７ａ，
８ａを駆動して開度を調節するパルスモータ７ｂ，８ｂ
で構成してあり、制御手段１１によるモータ駆動速度調
節により弁体７ａ，８ａの開度及び開閉速度を調節す
る。制御手段１１は、合流管６から流出する温度及び流
量を目標温度及び目標流量として可変設定自在の操作部
１３と、操作部１３の設定入力と検出温度及び検出流量
に基づき所定の演算を行い湯側弁７及び水側弁８の開度
を第一設定速度で制御を行う第一制御部１４ａと、検出
圧力に基づいて第一設定速度より高速の第二設定速度で
目標流量、温度に速やかに復帰させる第二制御部１４ｂ
とで構成してある。詳述すると、前記第二制御部１４ｂ
を、前記検出温度の微分値が零となる時点まで、圧力変
動によって生じる温度変化を解消する側に前記混合比調
整手段１５を調整し、その後前記圧力変動によって生じ
る温度変化を解消する側とは反対側に前記混合比調整手
段１５を調整するように構成してある。

【０００８】以下に制御手段１１による湯側弁７及び水
側弁８の制御を、図２から図３に示すフローチャートに
基づき説明する。先ず、操作部１３から混合湯の目標温
度や目標流量等の設定データを入力して、それらに対応
して所定の表示をすべく制御信号を出力する＜＃１＞。
設定データに基づきシャワー、カラン、風呂の何れか
（図示せず）に混合湯を供給すべく流路設定をする＜＃
２＞。温度検出手段９の検出温度、流量検出手段１０の
検出流量を入力し＜＃３＞、さらに、圧力検出手段１２
ａ，１２ｂの検出圧力を入力して＜＃４＞、給水路４又
は給湯路３の圧力変動を演算する＜＃５＞。本メインル
ーチンは５０ｍｓｅｃ．インタバルでループするように
構成してあり、同インタバルで検出圧力を入力して、今
回の入力データと２００ｍｓｅｃ．前の入力データとの
間で変化率を演算する。給水路４又は給湯路３の何れか
の圧力変動が所定値（約０．２Ｋｇ／ｃｍ² ）以下であ
り且つ後述の圧力制御中でなければ＜＃６＞、第一制御
部１４ａにより温度流量制御を行い＜＃７＞、所定値以
下であっても圧力制御中であれば、或いは所定値以上で
一次圧が変動していると判断した場合には＜＃６＞、第
二制御部１４ｂによる圧力制御を行う＜＃８＞。第一制
御部１４ａによる温度流量制御は、検出温度の目標温度
からの偏差、検出流量の目標流量からの偏差に基づき予
め設定されたファジィルール（図示せず）に基づき決定
された緩やかな第一設定速度（約５０ｐｐｓ）で湯側弁
７と水側弁８のパルスモータ７ｂ，８ｂを駆動して目標
温度及び目標流量になるように調節する。例えば、目標
温度に対して検出温度が高ければ、湯側弁７の開度を小
に水側弁８の開度を大に相反する方向に緩やかに駆動し
て、温度や流量が目標値を通り越す過調整とならないよ
うに、偏差が小になる方向に制御する。第二制御部１４
ｂによる圧力制御は、圧力の変動方向が混合湯の温度が
上がる方向に変動したのか温度が下がる方向に変動した
のかを判断して、湯側弁７及び水側弁８の開閉方向を圧
力変動によって生じる温度変化を解消する側に決定す
る。即ち、混合湯の温度が上がる方向に変動しているな
らば、湯側弁７を閉じる方向に且つ水側弁８を開放する
方向に決定し、混合湯の温度が下がる方向に変動してい
るならば、湯側弁７を開放する方向に且つ水側弁８を閉
じる方向に決定する＜＃１１＞。ステップ＜＃１１＞で
決定された方向へ、高速の第二設定速度（約２５０ｐｐ
ｓ）で湯側弁７と水側弁８のパルスモータ７ｂ，８ｂを
駆動する＜＃１２＞。ステップ＜＃３＞で入力された検
出温度から、圧力変動によって生じる温度変化方向が反
転する時点、即ち温度微分値が零を示す時点まで駆動す
る＜＃１２＞，＜＃１３＞。その後、ステップ＜＃１１
＞で決定された方向とは逆の方向に第三設定速度（約５
００ｐｐｓ）で約２５０ｍｓｅｃ．の間駆動して、温度
検出手段９に用いられている温度センサの応答遅れによ
る過剰制御を補正する＜＃１４＞。

【０００９】図４に示すような一次圧の変動が生じたと
きに、上述の制御手順により図５に示すような湯側弁７
と水側弁８の開度制御の結果、図６に示すような制御特
性を得ることができ、図７に示すような従来の制御の結
果得られる制御特性に比べて、変動時間が極めて短くな
った。

【００１０】以下に別実施例を説明する。先の実施例に
おける温度検出手段、流量検出手段、圧力検出手段に用
いる素子は特に限定するものではなく適宜設定すればよ
い。湯側弁７と水側弁８の開閉にパルスモータ７ｂ，８
ｂを用いているが、これに限定するものでは無く任意で
ある。パルスモータ７ｂ，８ｂの駆動速度はこれに限定
するものではなく、適用される水栓等に応じて適宜設定
すればよい。先の実施例において、ステップ＜＃１４＞
では設定時間だけ駆動しているが、これに限定するもの
ではなく検出温度の微分値が再度零を示す時点まで駆動
するように構成してもよい。この場合、温度が上昇する
方向への制御時は、高温により火傷しないようにステッ
プ＜＃１４＞のように設定時間だけ駆動することが望ま
しい。先の実施例のステップ＜＃１２＞，＜＃１３＞及
び上述の実施例で用いている検出温度の微分値の代わり
に検出温度の二次微分値を用いてもよい。

【００１１】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】湯水混合水栓装置の構成図

【図２】フローチャート

【図３】フローチャート

【図４】圧力変動特性図

【図５】弁開度制御特性図

【図６】混合湯温度制御特性図

【図７】従来例の混合湯温度制御特性図

【図８】従来例の圧力制御のフローチャート

【図９】従来例の圧力制御に用いるモータ駆動速度を決
定するメンバシップ関数

【符号の説明】

３ 給湯路 ４ 給水路 ７，８ 混合比調整手段 ９ 温度検出手段 １１ 制御手段 １２ 圧力検出手段 １４ａ 第一制御部 １４ｂ 第二制御部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給湯路（３）からの湯と給水路（４）か
   らの水との混合比を調節する混合比調整手段（７),
   （８）と、前記給湯路（３）又は前記給水路（４）の圧
   力を検出する圧力検出手段（１２）と、混合湯温度を検
   出する温度検出手段（９）とを備え、前記温度検出手段
   （９）による検出温度に基づいて混合湯温度が目標温度
   となるように前記混合比調整手段（７),（８）を調整す
   る第一制御部（１４ａ）と、前記圧力検出手段（１２）
   による検出圧力の変動量が所定値より大なるときにその
   変動量に基づいて混合湯温度が目標温度となるように前
   記混合比調整手段（７),（８）を調整する第二制御部
   （１４ｂ）とからなる制御手段（１１）を設けてある湯
   水混合水栓装置であって、前記第二制御部（１４ｂ）
   を、前記検出温度の微分値が零となる時点まで、圧力変
   動によって生じる温度変化を解消する側に前記混合比調
   整手段（７),（８）を調整するように構成してある湯水
   混合水栓装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の第二制御部（１４ｂ）
   を、前記検出温度の微分値が零となる時点まで、圧力変
   動によって生じる温度変化を解消する側に前記混合比調
   整手段（７),（８）を調整し、その後前記圧力変動によ
   って生じる温度変化を解消する側とは反対側に前記混合
   比調整手段（７),（８）を調整するように構成してある
   湯水混合水栓装置。
3. 【請求項３】 前記微分値を検出温度の二次微分値とす
   る請求項１又は２記載の湯水混合水栓装置。
4. 【請求項４】 給湯路（３）からの湯と給水路（４）か
   らの水との混合比を調節する混合比調整手段（７),
   （８）と、前記給湯路（３）又は前記給水路（４）の圧
   力を検出する圧力検出手段（１２）と、混合湯温度を検
   出する温度検出手段（９）とを備え、前記温度検出手段
   （９）による検出温度に基づいて混合湯温度が目標温度
   となるように前記混合比調整手段（７),（８）を調整す
   る第一制御部（１４ａ）と、前記圧力検出手段（１２）
   による検出圧力の変動量が所定値より大なるときにその
   変動量に基づいて混合湯温度が目標温度となるように前
   記混合比調整手段（７),（８）を調整する第二制御部
   （１４ｂ）とからなる制御手段（１１）を設けてある湯
   水混合水栓装置であって、前記第二制御部（１４ｂ）
   を、前記検出温度の二次微分値が零となる時点から一次
   微分値が零となる時点の間まで、圧力変動によって生じ
   る温度変化を解消する側に前記混合比調整手段（７),
   （８）を調整するように構成してある湯水混合水栓装
   置。