JPS6319015A - 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、洗面等に使
用する適温湯をつくる湯水混合制御装置に関する。

従来の技術 従来、ワンクスサーモを利用した機械式の自動温調混合
栓はあったが、電子制御式の湯水混合制御装置はなかっ
た。

発明が解決しようとする問題点 ワンクスサーモを利用した機械式の自動温調混合栓は第
５図に示すように、設定流量を変更すると出湯温度に大
きなオーノペーシュートを生じたり、逆にアンダーシー
ートを生じていた。更に設定流３　′・　７ 量を変えると設定温度より定常偏差の生じた湯温になる
。特にシャワーを使用していて設定流量を変更すると突
然オーバーシュートした熱湯を浴びたり、逆に冷たい湯
を浴びたり非常に危険かつ不快感の生じるものであった
。

本発明はかかる点を鑑みてなされたもので、熱い湯を急
に浴びたりという危険性がなく、さらに冷たい湯を浴び
たりという不快感のない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。

問題点を解決するための手段 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、水量及び湯量を調節する水側弁及び湯側弁と、前記
水側弁、湯側弁を駆動する第１及び第２の駆動手段と、
前記水側弁及び湯側弁を取り付け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へ前記湯
側弁を通し供給する熱湯の温度を推定する供給湯温推定
手段と、混合部へ供給される水の温度及び混合湯温を検
出する湯温検出手段と、混合湯温を設定する湯温設定手
段と、前記供給湯温推定手段と前記湯温検出手段と前記
湯温設定手段とから混合比率を演算し求める混合比率演
算手段と、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検出手段と、前記偏差検出手段の
出力信号に比例し前記混合比率演算手段の調節量を求め
る比例演算手段と、前記偏差検出手段の出力する温度偏
差の微分値より混合比率の調節量を求める微分演算手段
と、前記比例演算手段と前記微分演算手段と前記混合比
率演算手段とから前記第１及び第２の駆動手段の付勢量
比率を演算する付勢量比率演算手段と、前記付勢量比率
演算手段から前記第１及び第２の駆動手段の付勢量を決
定する付勢量設定手段とからなる。

作　　用 利用者がシャワー等を使用している時、設定流量を変更
した場合を考える。現在出湯している湯温は設定温度の
ままで水側弁及び湯側弁の弁開度を絞ったり、又開けた
りして流量を調節する。まず供給湯温推定手段と湯温検
出手段と湯温設定手６１・−／ 段とから湯量、水量の混合比率を求める。この混合比率
に設定温度と現在供給している湯温との温度偏差をもと
に最適な混合比率になるように比例演算手段で調節量を
求め、更に微分演算手段より温度偏差の変化に対応した
調節量を求め、以上の調節量と混合比率とから第１及び
第２の駆動手段の付勢量比率を演算する。次に付勢量比
率から付勢量を決定し第１及び第２の駆動手段に出力す
る。

こうして最適な混合比率に保たれたまま流量を調節でき
る。利用者はシャワーを使用している途中設定流量を変
更しても熱いとか冷たい等の不快感を味わうことなく快
適に使用できる。

実施例 以下本発明の一実施例について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断面図である。

まず本発明の詳細な説明する。

第１図で、１は水側配管で、２は湯側配管で熱源からの
高湯水を供給する。３は水側弁で水側配管１の途中にあ
り、４は湯側弁で湯側配管２の途６　へ−７ 中に取り付けられている。水側配管１と湯側配管２の更
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（カラン等）より出湯される。６は第１の駆動手段（
例えばステッピングモーター等）で、７の回転直線運動
変換部を介し水側弁３を駆動し水量を調節する。８は第
２の駆動手段（例エバステッピングモーター等）で、９
の回転直線運動変換部を介し湯側弁４を駆動し湯量を調
節する。１０は湯温検出手段で混合部の湯温を検出し制
御装置１１に入力する。１２は流量検出手段で混合部に
流入し出ていく混合流量を検出し制御装置に入力する。

１３は湯温設定手段で、１４は流量設定手段である。

第２図は制御装置の一実施例である。１５は供給湯温推
定手段で、湯側弁４を通し混合部へ供給する湯温を推定
する。１６は混合比率演算手段で湯温検出手段１０であ
らかじめ求めた供給水温Ｔｗと湯温設定手段１０の湯温
設定値Ｔｓと供給湯温推定手段１５の供給湯温ＴＩ（と
から混合比率を求める。１７は偏差検出手段で湯温検出
手段７　・・−７ １０と湯温設定手段１３とから温度偏差を求める。

１８は比例演算手段で偏差検出手段１７が求めた温度偏
差に比例し混合比率演算手段１６で求めた混合比率の調
節量を求める。１９は微分演算手段で偏差検出手段１７
が求めた温度偏差の微分値より混合比率の調節量を求め
る。２０は付勢量比率演算手段で求めた混合比率を比例
演算手段１８と微分演算手段１９で求めた調節量で補正
し付勢量比率を求める。２１は付勢量設定手段で付勢量
比率演算手段２０で求めた付勢量比率より第１及び第２
の駆動手段６．８の付勢量を決定し出力する。

次に本発明の構成の動作について説明する。

利用者が現在使用中の湯温を変更せずに流量設定手段１
４を操作し流量の増加もしくは減少指示を行なった場合
、まず現在の混合比率ＤＵＯを求める。あらかじめ湯温
検出手段１０で検出した水温Ｔｗと、設定湯温Ｔ、と供
給湯温推定手段１５で推定した供給湯温ＴＨとから混合
比率ＤＵＯを求める。

ＤＵＯ−二ｒｓニエＬ　　・・・・・・・・・（１）Ｈ
−Ｔｓ 第３図のフローチャートのＰｌ、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ６でお
る。

次に設定湯温Ｔｓ　と出湯温度Ｔｏとから温度偏差Ｅｎ
　ｆ求める。この温度偏差Ｅｎに比例した混合比率ＤＵ
Ｏの調節量ＤＵ１’ｔ（２）式より求める。

ＤＵ１０＝Ｃ−Ｅｎ　　　・・・・・・・・・・・・（
２）第３図のフローチャートのＰ４、Ｐ５、Ｐｌである
。

更に、温度偏差Ｅｎの変化勾配（微分値）をもとに混合
比率ＤＵＯの調節量ＤＵＩＩを（３）式より求める。

Ｅｎ ＤＵ１１＝Ｃ・□　　・・・・・・・・・（３）ｊ 第３図のフローチャートのＰ８である。

次に付勢量比率演算手段１９では混合比率ＤＵＯに混合
比率の調節量で補正を行ない付勢量比率ＤＵＺを求める
。

ＤＵ２＝ＤＵＯ＋ＤＵ１０＋ＤＵ１１　　　・・・・・
・（４）第３図のフローチャートのＰ８である。第１及
び第２の駆動手段６．８の付勢量を０１、Ｕ２とする９
へ一／ の関係がある。付勢量設定手段２０で第１及び第２の駆
動手段６．８の付勢量Ｕｌ、Ｕ２’ｔ（５１式よシ決定
し出力する。

このようにして決定した付勢量Ｕ１、Ｕ２で水側弁３、
湯側弁４を駆動し設定流曾になる迄弁を絞り、あるいは
開は続ける。

例えば流量を増加させようとしている時、湯温か下ると
、＠）式より温度偏差をなくそうとして混合比率に比例
した調節量を演算し、さらに（３）式より湯温変化にす
ばやく修正動作を対応させるため温度偏差の微分値をも
とに調節量を演算し、（４）式で最適な付勢量比率を求
める。

流量を変更途中、湯温変化が全くない場合、混合比率の
調節量ＤＵ１０＝Ｏ１ＤＵ１１＝Ｏとなり混合比率ＤＵ
Ｏは付勢量比率ＤＵ２に等しい。しかし少しでも湯温が
変化すれば付勢量比率ＤＵ２が修正され、弁開度をすぐ
に最適比率の位置へすばやく補正し湯温を直ちに設定温
度に修正する。

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１０　・
＼　７ げ、水量、湯量を調節する水側弁、湯側弁と、前記水側
弁、湯側弁を駆動する第１及び第２の駆動手段と、前記
水側弁、湯側弁が取り付けられている水側配管、湯側配
管の下流で合流して混合部をなし、混合部の湯温を設定
する湯温設定手段と、混合部に流入する熱湯の温度を推
定する供給湯温推定手段と、混合部に流入する水の温度
及び混合された湯温を検出する湯温検出手段と、前記供
給湯温推定手段と前記湯温設定手段と前記湯温検出手段
とから混合比率を演算し求める混合比率演算手段と、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
める偏差検出手段と、求めた温度偏差に比例して混合比
率の調節量を求める比例演算手段と、温度偏差の変化勾
配即ち微分値より混合比率の調節量を演算する微分演算
手段と、混合比率と求めた混合比率の調節量とから前記
第１及び第２の駆動手段の付勢量比率を求める付勢量比
率演算手段と、求めた付勢量比率より付勢量を設定する
付勢量設定手段とで構成することにより、利用者が任意
の設定流量値に変更することにより１１　・＼　７ 湯温か変動し始めても速く湯温を修正し熱くなったり、
冷たくなったりという不快感を感じることなく、又定常
偏差を生じることもなく常に安定した湯を供給でき、き
わめて安全かつ使い勝手の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構成図
、第２図は同装置の制御ブロック図、第３図は同装置の
フローチャート図、第４図は同装置による制御結果を示
す図、第５図は従来の湯水混合制御装置による制御結果
を示す図である。 ３・・・・・・水側弁、４・・・・・・湯側弁、６・・
・・・・第１の駆動手段、８・・・・・・第２の駆動手
段、１０・・・・・・湯温検知手段、１３・・・・・・
湯温設定手段、１５・・・・・・供給湯温推定手段、１
６・・・・・・混合比率演算手段、１７・・・・・・偏
差検出手段、１８・・・・・・比例演算手段、１９・・
・・・・微分演算手段、２０・・・・・・付勢量比率演
算手段、２１・・・・・・付勢量設定手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名耶　
５　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水量を調節する水側弁と、湯量を調節する湯側弁と、前
   記水側弁及び前記湯側弁を駆動する第１及び第２の駆動
   手段と、前記水側弁及び前記湯側弁を取り付けている水
   側配管及び湯側配管が更に下流で合流し混合部をなし前
   記湯側弁を通し供給する湯温を推定する供給湯温推定手
   段と、混合部へ供給される水温及び混合湯温を検出する
   湯温検出手段と、混合湯温を設定する湯温設定手段と、
   前記供給湯温推定手段と前記湯温検出手段と前記湯温設
   定手段とから混合比率を演算し求める混合比率演算手段
   と、前記湯温検出手段と前記湯温設定手段とから温度偏
   差を求める偏差検出手段と、前記偏差検出手段で求めた
   温度偏差に比例し前記混合比率演算手段で求めた混合比
   率の調節量を求める比例演算手段と、前記偏差検出手段
   で求めた温度偏差の微分値より混合比率の調節量を求め
   る微分演算手段と、前記混合比率演算手段と前記比例演
   算手段と前記微分演算手段とから前記第１及び第２の駆
   動手段の付勢量比率を演算する付勢量比率演算手段と、
   前記付勢量比率演算手段から前記第１及び第２の駆動手
   段の付勢量を決定する付勢量設定手段とからなる湯水混
   合制御装置。