JPH064145A - 湯水混合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水圧が変化したときに混合湯温度の変動を抑
える調圧制御において、湯側弁又は水側弁が全開状態に
達したときにも、混合湯温度の変動をより適切に抑える
ことができる湯水混合装置を提供する。 【構成】 給湯路３からの湯の流入量を調節する湯側弁
７と、給水路４からの水の流入量を調節する水側弁８
と、給湯路３又は給水路４の水圧を検出する水圧検出手
段１３，１４と、その検出情報に基づいて混合湯温度の
変動を抑えるべく湯側弁７及び水側弁８を互いに逆方向
に設定操作量だけ開閉操作する制御手段１１を備える湯
水混合装置において、制御手段１１が、開閉操作におい
て湯側弁７又は水側弁８のうちの一方が設定操作量に達
する前に残余操作量を残して全開状態に達したときに、
他方の閉じ方向への設定操作量を残余操作量だけ増加す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯路からの湯の流入
量を調節する湯側弁と、給水路からの水の流入量を調節
する水側弁と、前記給湯路又は前記給水路の水圧を検出
する水圧検出手段と、その検出情報に基づいて混合湯温
度の変動を抑えるべく前記湯側弁及び前記水側弁を互い
に逆方向に設定操作量だけ開閉操作する制御手段を備え
る湯水混合装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる湯水混合装置の従来例として、例
えば、先に出願した特願平３−６４０２号に記載したも
のを挙げることができれる。これは、混合湯温度の検出
値と目標温度との偏差に基づいて湯側弁及び水側弁を開
閉操作するフィードバック制御（以下、温度制御とい
う）において、給湯路又は給水路の水圧の変動に起因す
る混合湯の温度の変動を抑えるべく、上記水圧の変化を
検出し、予測される混合湯温度の変化を前もって打ち消
す方向に湯側弁及び水側弁を操作するフィードフォワー
ド制御（以下、調圧制御という）を付加したものであ
る。

【０００３】上記の温度制御及び調圧制御においては、
流量をできるだけ一定に維持すべく湯側弁と水側弁を互
いに逆方向に同じ操作量だけ開閉する。尚、操作量は、
特開平４−６０３１７号公報に記載しているように、フ
ァジイ推論によって求めている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、湯側弁又は
水側弁が全開に近い状態で使用されているときに水圧が
大きく変動すると、上記調圧制御において湯側弁又は水
側弁が求められた操作量に達する前に全開状態に達して
しまう場合がある。この場合、調圧制御が中途半端で終
わってしまい、その結果、混合湯温度の変動を十分に抑
えることができないことになる。

【０００５】本発明は、かかる実情に鑑みて為されたも
のであって、その目的は、上記のような調圧制御におい
て湯側弁又は水側弁が全開状態に達したときにも、混合
湯温度の変動をより適切に抑えることができる湯水混合
装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による湯水混合装
置は、給湯路からの湯の流入量を調節する湯側弁と、給
水路からの水の流入量を調節する水側弁と、前記給湯路
又は前記給水路の水圧を検出する水圧検出手段と、その
検出情報に基づいて混合湯温度の変動を抑えるべく前記
湯側弁及び前記水側弁を互いに逆方向に設定操作量だけ
開閉操作する制御手段を備えるものであって、その特徴
構成は、前記制御手段が、前記開閉操作において前記湯
側弁又は前記水側弁のうちの一方が前記設定操作量に達
する前に残余操作量を残して全開状態に達したときに、
他方の閉じ方向への設定操作量を前記残余操作量だけ増
加するように構成されている点にある。

【０００７】

【作用】例えば、給水路の水圧が大きく低下したとすれ
ば、その影響で混合湯温度の上昇が予測される。本発明
の湯水混合装置によれば、制御手段は水圧検出手段の検
出情報に基づいて混合湯温度の上昇を抑えるべく水側弁
を開き方向へ、湯側弁を閉じ方向へ設定操作量（例え
ば、水圧の変化率に応じて求められる値）だけ操作す
る。

【０００８】そして、設定操作量に達する前に水側弁が
残余操作量を残して全開状態に達したとする。このとき
制御手段は、湯側弁の閉じ方向への設定操作量を残余操
作量だけ増加する。つまり、水の流入量を増加できなか
った分だけ湯の流入量を減少することにより混合湯温度
の上昇を抑えるのである。但し、これにより混合湯流量
は減少することになる。

【０００９】給湯路の水圧が上昇した場合も上記と同様
に制御する。給水路の水圧が上昇した場合、又は給湯路
の水圧が低下した場合は、上記と逆に混合湯温度の下降
を抑えるべく、水側弁を閉じ方向へ、湯側弁を開き方向
へ設定操作量だけ操作することになる。この場合、湯側
弁が残余操作量を残して全開状態に達すれば、制御手段
は水側弁の閉じ方向への設定操作量を残余操作量だけ増
加する。

【００１０】

【発明の効果】上記のように、本発明の混合装置によれ
ば、調圧制御において湯側弁又は水側弁が全開状態に達
したときにも、混合湯温度の変動をより適切に抑えるこ
とができるようになった。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１に示すように、上水道給水管から各戸に供給
される水道水の一部が給湯器１で高温に加熱され、球体
モータポンプ２にて給湯路３に圧送されている。本実施
例の湯水混合装置は、給湯路３からの湯と給水路４から
の水とを混合して出湯路５へ供給する混合部６を備え、
混合部６には、給湯路３から供給される湯の流入量を調
節する湯側弁７及び給水路４から供給される水の流入量
を調節する水側弁８が設けられている。又、混合湯の温
度を検出する湯温センサ９と混合湯の流量を検出する流
量センサ１０が設けられ、両センサ９，１０の検出情報
はマイクロコンピュータ等で構成される制御手段１１に
入力されている。

【００１２】制御手段１１には、目標流量や目標温度等
を設定するための操作パネル１２が接続されている。目
標流量はアップダウンキー１２ａ及びレベル表示器１２
ｂによって設定される。即ち、レベル表示器１２ｂに表
示された現在の設定レベルがアップダウンキー１２ａを
一回押す毎に一段ずつ増減する。同様に、目標温度はア
ップダウンキー１２ｃ及びレベル表示器１２ｄによって
設定される。又、出湯口を切り換えるためのキー等も設
けられている。

【００１３】制御手段１１は、湯温センサ９が検出する
混合湯温度が目標温度になるように、且つ、流量センサ
１０にて検出された混合湯流量が目標流量となるように
湯側弁７及び水側弁８を操作する温度・流量制御を実行
する。湯側弁７は弁体７ａとそれを駆動するパルスモー
タ７ｂからなり、同様に水側弁８は弁体８ａとパルスモ
ータ８ｂからなる。制御手段１１は、パルスモータ７
ｂ，８ｂを正逆転制御することにより湯側弁７及び水側
弁８の開閉制御を行い、その回転速度を制御することに
より両弁７，８の開閉速度を制御する。

【００１４】上記温度・流量制御は、湯温センサ９の検
出温度と目標温度の偏差が小さくなるように、且つ、流
量センサ１０の検出流量と目標流量の偏差が小さくなる
ようにするフィードバック制御であり、ファジイ推論に
より両弁７，８の操作量を決定している。つまり、各偏
差（及びその変化量）を前件部のファジイ変数とし、操
作量であるパルスモータ７ｂ，８ｂの回転速度（方向及
び速さ）を後件部とするファジイ推論により操作量を算
出している。

【００１５】混合湯温度と目標温度とに基づいて両弁
７，８を互いに逆方向に開閉する操作量の成分（ｆ，−
ｆ）を求め、検出流量と目標流量とに基づいて両弁７，
８を同一方向に開閉する操作量（ｋ）の成分を求め、両
成分を加算したものを、温度・流量制御における最終的
な操作量（ｆ＋ｋ，−ｆ＋ｋ）としている。

【００１６】又、制御手段１１は、給湯路３又は給水路
４の水圧の変動に起因する混合湯の温度の変動を抑える
ように湯側弁７及び水側弁８を操作するフィードフォワ
ード制御（以下、調圧制御という）をも行う。このため
に、給水路４及び給湯路３にはそれぞれの水圧を検出す
る水圧検出手段（以下水圧センサという）１３，１４が
設けられ、これらの検出信号が制御手段１１に入力され
ている。

【００１７】制御手段１１は、水圧センサ１３，１４の
検出情報に基づいて、給湯路３又は給水路４の水圧変動
に起因する混合湯温度の変動を抑えるように湯側弁７と
水側弁８とを互いに逆方向に設定操作量だけ開閉操作す
る。例えば、給水路３の水圧が大きく低下したときは、
その影響による混合湯温度の上昇を抑えるべく湯側弁７
を閉じ方向へ、水側弁８を開き方向へ設定操作量だけ操
作する。

【００１８】実際には、図２の流れ図に示すように、給
水路４の水圧（Ｐｗ）と給湯路３の水圧（Ｐｈ）との比
（Ｒ＝Ｐｗ／Ｐｈ）の変化量（ΔＲ）に基づいて、先ず
ΔＲの符号からパルスモータ７ｂ，８ｂの回転方向、即
ち両弁７，８の開閉方向（互いに逆方向）が決定され
る。次に、圧力比の変化量（ΔＲ）の絶対値（｜ΔＲ
｜）よりファジイ推論により、パルスモータ７ｂ，８ｂ
の設定回転時間（Ｔ）が決定される。回転速度は一定
（３００ｐｐｓ）に維持されるので、この設定回転時間
（設定操作量）は、湯側弁７と水側弁８の開閉移動量に
相当する。圧力比の変化量（ΔＲ）の絶対値が大きいほ
ど設定回転時間を長くするようにファジイ推論のルール
が定められている。

【００１９】最後に、制御手段１１は、上記のようにし
て求めた回転方向及び設定回転時間（Ｔ）に従って、パ
ルスモータ７ｂ，８ｂを回転駆動する。この駆動は、温
度・流量制御に優先して実行される。尚、調圧制御によ
るパルスモータ７ｂ，８ｂの回転速度（３００ｐｐｓ）
は、温度・流量制御による回転速度（最大５０ｐｐｓ）
に比べてかなり速い。水圧の変動による混合湯温度の変
動をいち早く吸収するためである。

【００２０】上記のようにして湯側弁７又は水側弁８が
開閉操作されている途中で、湯側弁７又は水側弁８の一
方が設定操作量に達する前に残余操作量を残して全開状
態に達することがある。つまり、パルスモータ７ｂ，８
ｂの回転時間（ｔ）が設定回転時間（Ｔ）に達する前
に、湯側弁７又は水側弁８の全開状態の検出信号が制御
手段１１に入力される。尚、両弁７，８の全開状態は図
示しないリミットスイッチにより検出される。

【００２１】かかる場合、図２の流れ図の後半部に示す
ように、制御手段１１は、他方の閉じ方向への設定操作
量を残余操作量だけ増加する。即ち、閉じ方向に操作さ
れる弁７（８）のパルスモータモータ７ｂ（８ｂ）の設
定回転時間（Ｔ）に残余回転時間（Ｔ−ｔ）が加えられ
る。例えば、給水路３の水圧が低下したときに、その影
響による混合湯温度の上昇を抑えるべく湯側弁７を閉じ
方向へ、水側弁８を開き方向へ操作しているときに水側
弁８が全開状態に達した場合、湯側弁７の閉じ方向への
設定操作量を残余操作量だけ増加する。つまり、水の流
入量を増加できなかった分だけ湯の流入量を減少するこ
とにより混合湯温度の上昇を抑えるのである。但し、こ
れにより混合湯流量は減少することになる。

【００２２】以下別実施例について列記する。 上記実施例においては、給湯路３と給水路４の両方
に水圧検出手段を設けたが、いずれか一方にのみ設けて
もよい。例えば給湯路３の水圧変動が給水路４の水圧変
動に比べて十分小さい場合には、給水路４のみに設け
て、給水路４の水圧の変化量のみに基づいて調圧制御を
行うようにしてもよい。

【００２３】 上記実施例では、給湯路３の水圧と給
水路４の水圧との比の変化に基づいて求められる湯側弁
７及び水側弁８の設定操作量が操作時間であり、操作速
度を一定としたが、逆に操作時間を一定、操作速度を可
変として、設定操作量としての操作速度を圧力比の変化
から求めるようにしてもよい。

【００２４】 又、上記実施例では給湯路３の水圧と
給水路４の水圧との比の変化量に基づいてファジイ推論
により湯側弁７及び水側弁８の操作量を決定したが、こ
れに限るものではない。例えば、給湯路３の水圧センサ
１３の検出信号と給水路４の水圧センサ１４の検出信号
を入力とする差動増幅回路及びＰＩＤ制御回路によって
操作量に相当する出力信号を得るようにしてもよい。

【００２５】 湯側弁７及び水側弁８は、実施例のよ
うなパルスモータで開閉駆動されるものに限らず、例え
ば、電磁ソレノイドにより駆動されるものであってもよ
く、その（設定）操作量は駆動時間でなく、駆動電流や
デューティ比であってもよい。

【００２６】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】本発明の実施例に係る湯水混合装置の構成図

【図２】調圧制御の流れ図

【符号の説明】

３ 給湯路 ４ 給水路 ７ 湯側弁 ８ 水側弁 １１ 制御手段 １３，１４ 圧力検出手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給湯路（３）からの湯の流入量を調節す
   る湯側弁（７）と、給水路（４）からの水の流入量を調
   節する水側弁（８）と、前記給湯路（３）又は前記給水
   路（４）の水圧を検出する水圧検出手段（１３，１４）
   と、その検出情報に基づいて混合湯温度の変動を抑える
   べく前記湯側弁（７）及び前記水側弁（８）を互いに逆
   方向に設定操作量だけ開閉操作する制御手段（１１）を
   備える湯水混合装置であって、前記制御手段（１１）
   が、前記開閉操作において前記湯側弁（７）又は前記水
   側弁（８）のうちの一方が前記設定操作量に達する前に
   残余操作量を残して全開状態に達したときに、他方の閉
   じ方向への設定操作量を前記残余操作量だけ増加するよ
   うに構成されている湯水混合装置。
2. 【請求項２】 前記設定操作量が、前記給湯路（３）の
   水圧と前記給水路（４）の水圧との比の変化に基づいて
   求められる操作時間である請求項１記載の湯水混合装
   置。