JPS63118909A - 湯水混合制御装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は高温湯と水とを混合し、シャワーや洗面、又浴
槽への湯張り等に使用する適温湯をつくる電子制御式の
湯水混合装置に関する。

従来の技術 第７図、第８図に従来の湯水混合制御装置針示す。まず
従来例の構成を、図面を用いて説明する。

第７図において１は水側配管、２は湯側配管で各々途中
に水側弁３及び湯側弁４を設けておシ、更に２つの配管
は合流し混合部５を形成している。

水側弁３及び湯側弁４は水側駆動部６（パルスモータ−
等）、湯側駆動部７で付勢される。混合部５から下流に
１本の混合配管８となり電動切換弁９を介しカラン１０
とシャワー１１に流路が分かれる。１２は制御部で１３
の湯温検出手段、１４の流量検出手段からの信号を入力
し水側駆動部６、湯側駆動部７、及び電動切換弁９を調
節する。又制御部１２は第８図に示す操作部を有する。

第８図において１５は停止スイッチで出湯停止動作を行
なう。１６は出湯スイッチで出湯開始指示を行ない、１
７は湯温表示部、１８は流量設定手段、（これは１８　
ａ、＋１８ｂとで設定増減を示す湯量調節スイッチとで
なる）、１９はカランとシャワーとを切り換えるだめの
切換えスイッチ、２０は、湯温設定手段（これば２０ａ
　、２０ｂの湯温設定増もしくは設定域を示す湯温調節
スイッチよりなる）である。

次にこの実施例の動作について第９図のフローチャート
で示す。即ち操作部で湯量調節スイッチ１８ａ、１８ｂ
及び湯温設定スイッチ２０ａ。

２０ｂを操作し出湯量、出湯温度を設定した後出湯スイ
ッチを押すと、制御部１２は切換スイッチ１９からの信
号を判定しカラン１０又はシャワー１１へ出湯し始める
。出湯開始されると混合配管８に取り付けた水温センサ
ー１３及び水量センサー１４より湯温及び水量を検出し
設定温度及び設定流量と比較判定する。そして水側弁３
及び湯側弁４の夫々開度を調整し設定温度、設定流量に
自動制御する。

まず温度制御は設定温度に対する出湯温度の比較判定結
果が次式で表わされる時、 （出湯温度）−（設定温度）＞＋０．５℃（許容誤差）
制御部１２から出湯温度と設定温度との温度差の絶対値
に比例した速度で水側弁３の開度を調節する。文通に次
式の場合も同様である。

（出湯温度）−（設定温度）＜−０，５℃（許容鋼差）
。

常に水温センサー１３で出湯温度を検出し最終的に出湯
温度に対する設定温度との関係が次式になる迄水側弁３
の開度調節を行なう。

−０，５℃≦（出湯温度）−（設定温度）≦＋０．５℃
この範囲に収まると水側弁３の開度は固定される。

次に流量制御は設定流量に対する出湯量の判定結果が次
式 ％式％） （出湯量）−（設定流量）＜−（許容誤差）で表わされ
る時制御部１２から出湯量と設定流量との偏差の絶対値
に比例した速度で湯側弁４の開度が調節される。更に水
量センサ１４で出湯量を検出し制御部１２にフィードバ
ックする。その結果、出湯量が次式 ％式％） で表わされる時、湯側弁４の開度が固定される。

この様に水側弁３と湯側弁４が各々湯温制御と流量制御
とで役割を分担し、停止スイッチが押される迄並行して
行なわれる。

発明が解決しようとする問題点 本発明が解決しようとする技術的課題は、水側弁及び湯
側弁の一方に混合水の湯温制御機能を担当させ、他方に
混合水の流量制御機能を担当させているため、利用者が
流量調節スイッチを操作し設定流量変更を行なった場合
、湯側弁の開度を調節すると湯温変動が生じる。そのた
めに湯温調節を行ない、出湯温度が許容誤差の範囲に戻
ったところで再び流量調節を始める。その度ごとに湯温
変動が生じる。利用者がシャワー等を利用している時に
設定流量変更を行なうと湯温変動を生じるため熱く感じ
たシ、又冷たく感じたり等の非常に不快感を感じる。更
に湯温制御を常に行なわねばならず流量変更にかなシの
時間を要し利用者は湯水混合装置が故障しているのでは
ないかという不安感をもってしまう。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので流量変更して
も速く変化し、かつ湯温変動を感じることなく利用者に
不安感を゛もたせることなく安全で使い勝手の良い湯水
混合制御装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために本発明の湯水混合制御装置
は湯量、水量を調節する湯側弁、水側弁と、水側弁及湯
側弁を付勢する第１及び第２の駆動手段と、湯側弁及び
水側弁が取り付けられた配管が更に下流で合流し混合部
をなし混合部の湯温を設定する湯温設定手段と、混合部
の湯温を検出する湯温検出手段と、前記湯温検出手段と
前記湯温設定手段とから温度偏差を求める偏差演算手段
と、温度偏差と前記第１及び第２の駆動手段との関係を
制御規則として記憶した制御規則記憶手段と、温度偏差
をもとに制御規則を参照し推論処理を行ない前記第１及
び第２の駆動手段の付勢量比率を求める制御推論手段と
、求めた付勢量比率より付勢量を決定し出力する付勢量
演算手段とからなる。

作　　　用 出湯中膜定流量値を増加もしくは減少させると直ちに水
側弁や湯側弁は第１及び第２の駆動手段により付勢され
る。この時出湯温度が設定値よりズレ温度偏差が生じる
と偏差演算手段より求める。

求めた温度偏差で制御規則記憶手段に格納された制御規
則を制御推論手段で参照し推論処理を行ない第１及び第
２の駆動手段の付勢量比率を求める。

得た付勢量比率を付勢量演算手段で付勢量に変換し第１
及び第２の駆動手段に出力する。

このようにして出湯温を監視し生じた温度偏差より推論
処理を行ない最適な付勢量比率を求め同時に水側弁及び
湯側弁を調節することによって、湯温変動を生じること
なく速く流量調節ができシャワー等を利用する時の快適
さ、及び使い勝手が向上した。

実施例 以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の湯水混合制御装置の一実施例である。

まず本発明の詳細な説明する。尚、従来例と同一物にも
同一番号を付した。

１は水側配管、２は湯側配管であり、水側弁３、湯側弁
４は各々水側配管１、湯側配管２の途中にある。水供給
配管１と湯供給配管２は更に下流で合流し混合部をなし
１本の配管となり混合出口５（例えばカラン）へ行く。

２１は第１の駆動手段（例えばステッピングモーター等
）で２２の運動変換部を介し水側弁３を駆動し水量を調
節する。

２３は第２の駆動手段（例えばステッピングモーター等
）で２４の運動変換部を介し湯側弁４を駆動し＠量を調
節する。１３は湯温検出手段で混合部の湯温を検出し制
御装置１２に入力する。１４は流量検出手段で混合流量
を検出する。２０は湯温設定手段、１８は流量設定手段
である。

第２図は制御装置１２の一実施例である。２５は偏差演
算手段で湯温検出手段１３と湯温設定手段２０とが入力
する。偏差演算手段２５の出力は制御推論手段２６へ接
続される。２７は制御規則記憶手段でその出力は制御推
論手段２６に接続されている。制御推論手段２６の出力
は付勢量設定手段２８に入力する。付勢量設定手段２８
の出力より第１及び第２の駆動手段２１．２３に接続さ
れる。

制御推論手段２６は適合度演算手段２６ａと重み付け演
算手段２６ｂと重心演算手段２６ｃとからなり、適合度
演算２６ａには偏差演算手段２５と制御規則記憶手段２
７の条件部記憶手段２７ａとが接続される。適合度演算
手段２６ａの出力と条件部記憶手段２７ａの出力より接
続された出力部記憶手段２７ｂとが重み付け演算手段２
６ｂに接続されている。重み付け演算手段２６ｂの出力
は重心演算手段２６ｃに接続されている。

次に本発明の構成の動作を説明する。湯温設定手段２０
で設定した温度の湯を出湯中、利用者が流血設定手段１
８を操作し使用流量を絞ったり、又増加させた場合を考
える。第４図のフローチャートのｐ、　＋　Ｐ２である
。直ちに水側弁３と湯側弁４の弁開度を第１及び第２の
駆動手段２１．２３で調節し始める。この時混合部の湯
温を湯温検出手段１３で検出し設定温度Ｔ１＋との温度
偏差Ｅｎを偏差演算手段２５から求める。第４図のフロ
ーチャートのＰ：ｌ　＋　Ｐ４　＋　Ｐ５である。得た
温度偏差Ｅｎと制御規則記憶手段２７の条件部記憶手段
２７ａにある制御規則の条件部とから適合度Ｗを求める
。

ここで制御規則は入力信号の温度偏差Ｅｎと第１及び第
２の駆動手段２１．２３の付勢量比率との関係を、制御
変数を用いて記述している。制御規則の例を述べる。「
もし温度偏差Ｅｎが正で中ならば（条件部）、第１及び
第２の駆動手段の付勢量比率は大にせよ（出力部）」と
いう１Ｆ＝ｔｈｅｎ〜形式である。条件部の「正で中」
や出力部のＵ大」という制御変数は第３図Ａ、Ｂに示す
メンバーシップ関数で定義される。以上の様な複数の制
御規則が制御規則記憶手段１７の条件部記憶手段２７ａ
と出力部記憶手段２７ｂに記憶されている。

偏差演算手段１５で求めた温度偏差ＥｎがＥｎ＝θｎφ
とする。この偏差をもとに適合度Ｗを求めた結果が次の
様になったとする。第４図のフローチャートのＰ６であ
る。

（べＴ　ｉｌ　　６） 第１表 次に求めた適合度Ｗを重み付け演算手段１６．ｂで制御
規則の出力部に重み付けを行なう。その結果が例えば第
２表の様になったとする。第４図のフローチャートで示
すとＰ８である。

第２表 次に重心演算手段１６ｃは重み付けした制御規則の出力
部の関数を合成しその重心を求める。この値が入力した
温度偏差Ｅｎ：ｅｎφに対する第１及び第２の駆動手段
２１，２３の付勢量比率である。第４図のフローチャー
トで示すとＰ８になる。

この付勢量比率をもとに付勢量設定手段１８で付勢量に
変換し第１及び第２の駆動手段２１．２３に出力する。

第４図のフローチャートで示すとＰ。

になる。

このように湯温Ｔｏを検出し温度偏差Ｅｎを求め、これ
をもとに制御規則とで推論処理を行ない、第１及び第２
の駆動手段２１．２３の最適な付勢量比率を求めている
。この時の実験結果を第６図に示す。　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　４発明の効果 以上のように本発明の湯水混合制御装置によれば、混合
湯温を設定する湯温設定手段と、湯温検出手段と、前記
湯温検出手段と前記湯温設定手段とから温度偏差を求め
る偏差演算手段と、入力信号の温度偏差に対する水側弁
及び湯側弁を駆動する第１及び第２の駆動手段の付勢量
比率との関係を記述し、た制御規則を記憶する制御規則
記憶手段と、入力信号をもとに制御規則を参照しかつ推
論処理を行ない最適な付勢量比率を求める制御推論手段
と、該付勢量比率より付勢量を決定し第１及び第２の駆
動手段に出力する付勢量設定手段とからなり、ある設定
温度の湯を出湯中利用者が任意の設定流量に変更しても
出湯温度が変動しないように、常に温度偏差を求め制御
規則とから推論し最適な付勢量比率で同時に水側弁と湯
側弁を駆動することによシすばやく流量調節でき、利用
者にとって快適に湯を使用でき安全性及び使い勝手等で
すぐれた効果を得ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の湯水混合制御装置の断面図
、第２図は同装置の制御ブロック図、第３図は同装置の
制御記憶手段に用いるメンバーシップ関数を示す図、第
４図は同装置の制御フローチャート図、第５図は同装置
の制御推論手段の動作図、第６図は同装置による制御結
果図、第７図は従来の湯水混合制御装置図、第８図は同
装置の操作部を示す図、第９図は同装置の制御フローチ
ヤード図である。 ３・・・・・水側弁、４　・湯側弁、１３・・・・・・
湯温検出手段、２０・・・・・湯温設定手段、２１　・
・第１の駆動手段、２３・・・・・・第２の駆動手段、
２５−・・・・・偏差演算手段、２６・・・・制御推論
手段、２７・・・・・・制御規則記憶手段、２８・・・
・・・付勢量設定手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第３図 Ａ シレーＹ 村勢量比傘 第４図 第５図 付勢ｆ比牽 第６図 ７ｆ、７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）水量を調節する水側弁と、湯量を調節する湯側弁
   と、前記水側弁を付勢する第１の駆動手段と、前記湯側
   弁を付勢する第２の駆動手段と、前記水側弁及び湯側弁
   が取り付けられている水側配管及び湯側配管が更に下流
   で合流し混合部をなし混合部の湯温を検出する湯温検出
   手段と混合部の湯温を設定する湯温設定手段と、前記湯
   温検出手段と前記湯温設定手段とから温度偏差を求める
   偏差演算手段と、前記偏差演算手段で求めた温度偏差と
   前記第１及び第２の駆動手段の付勢量比率との関係を制
   御規則として記憶する制御規則記憶手段と、流量設定変
   更時前記偏差演算手段で得た温度偏差をもとに前記制御
   規則記憶手段の制御規則を参照し推論処理を行ない前記
   第１及び第２の駆動手段の付勢量比率を決定する制御推
   論手段と、前記制御推論手段より第１及び第２の駆動手
   段の付勢量を決定する付勢量演算手段とからなる湯水混
   合制御装置。
2. （２）制御規則記憶手段は制御規則の条件部を記憶する
   条件部記憶手段と、制御規則の出力部を記憶する出力部
   記憶手段とからなる特許請求の範囲第１項記載の湯水混
   合制御装置。
3. （３）制御推論手段は前記偏差演算手段で求めた温度偏
   差と、前記条件部記憶手段とから制御規則の条件部の適
   合度を求める適合度演算手段と、前記適合度演算手段で
   求めた適合度と前記出力部記憶手段とから制御規則の出
   力部に重み付けを行なう重み付け演算手段と、前記重み
   付け演算手段の出力信号から前記第１及び第２の駆動手
   段の付勢量比率を求める重心演算手段とからなる特許請
   求の範囲第１項記載の湯水混合制御装置。