JPS6394314A - 湯水混合装置 - 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） この発明は給湯バルブと給水バルブとを連動して駆動、
あるいは前記各々のバルブを別個に駆動することにより
湯と水の混合割合を変えて出湯温度の帰還制御を行う湯
水混合装置に係り、特に、検知された出湯温度と設定さ
れた設定温度との偏差に応じた開閉速度でバルブを駆動
する湯水混合装置に関する。

（従来の技術） 湯水混合装置は、周知のように、給湯バルブが設けられ
た給湯管と給水バルブが設けられた給水管とを混合水管
に接続し、該混合水管内で給湯バルブを通過した湯と給
水バルブを通過した水とを混合してカラン等へ導く。

このような湯水混合装置は、一般に、混合水管に該混合
水管内の出湯温度を検出する温度センサを設け、該温度
センサの出力信号に基づき出湯温度と設定された設定温
度との偏差に応じ給湯バルブと給水バルブとを駆動し、
湯水の混合割合を調節して出湯温度の帰還制御を行う。

近年、上述のような帰還制御を行う湯水混合装置は、制
御応答性の向上を目的として、そのバルブのバルブ開閉
速度をも電子制御するものが提案されている。このバル
ブ開閉速度を可変な湯水混合装置は、出湯温度と設定温
度との偏差に応じて特定されるバルブ開閉速度を制御特
性としてＲＯＭ等の記憶装置に記憶させ、バルブ開閉速
度の変化率が小さくなるような制御特性を選択して該特
性に従い前記偏差に応じてバルブ開閉速度を決定するよ
う構成されている。このような湯水混合装置は、通常、
バルブの開閉速度の利得の低いものを１つだけ限定した
制御特性を選択し、この制御特性に従い決定されるバル
ブ開閉速度で給湯バルブおよび給水バルブを駆動して出
湯温度の制御を行う。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述のような湯水混合装置にあっては、
混合水管に設けられた温度センサの出力信号に基づいて
制御を行うため、カランからの出湯を停止して混合水管
内に残留した湯水が冷え偏差が大きくなった出湯停止時
には給湯バルブのバルブ開度が大きくなる（通常、全開
）が、そのバルブ開閉速度の制御特性の選択制御をバル
ブ開閉速度の変化率が小さくなるように行っているため
、上記出湯停止時にあっても必ずしも大きな利得の制御
特性が選択されるとは限らなかった。この結果、再度カ
ランからの出湯を開始した時（コールドスタート時）に
あっても大きなバルブ開閉速度を得ることができないこ
とがあり、混合水管内に残留した水が流出した後に全開
状態の給湯バルブを経て混合水管内に出湯される高温の
湯に水を速やかに混合することができず、この出湯温度
を設定温度へ到達させるのに多大の時間を要するという
問題点があった。

一方、上述のような問題点を解決するには、前記制御特
性の利得の傾きを高偏差域において大きな開閉速度が得
られるように変えることも考えられるが、利得の傾きを
変えて高偏差域に大きな開閉速度を得られるようにする
と設定温度に近い低偏差域における開閉速度も必然的に
大きくなり、出湯温度が設定温度に対して変動するいわ
ゆるハンチングが生じやすくなるという新たな問題点が
生じる。

この発明は、上記各問題点を鑑みてなされたもので、コ
ールドスタート時等のバルブ開度および偏差が大きい時
には該偏差に応じて大きな利得の制御特性を選択してバ
ルブを大きな開閉速度で駆動するが、後に偏差の正負が
反転した時には小さな利得の制御特性を選択してバルブ
の開閉速度を小さくする湯水混合装置を提供し、設定湯
温への到達時間の短縮とともにハンチングの発生を防止
することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） この発明は、第１図の構成図に表されるように、給湯バ
ルブａが設けられた給湯管すと給水バルブＣが設けられ
た給水管ｄとを混合水管ｅに接続し、該混合水管ｅで前
記給湯バルブａを通過した湯と前記給水バルブＣを通過
した水とを混合して前記混合水管ｅに供給するとともに
、前記混合水管ｅに該混合水管ｅ内の出湯温度を検出す
る湯温検知手段ｆを設け、該湯温検知手段ｆにより検知
された出湯温度と設定された設定温度との偏差を偏差算
出手段ｇによって算出し、該偏差算出手段ｇにより演算
された偏差に基づき前記給湯バルブａと前記給水バルブ
Ｃとを駆動して湯と水との混合割合を制御する湯水混合
装置において、 利得が異なる複数の偏差−バルブ開閉速度制御特性を記
憶した記憶手段りと、 前記給湯バルブａまたは前記給水バルブＣの少なくとも
一方のバルブ開度を検出するバルブ開度検知手段ｉと、 該バルブ開度検知手段ｉにより検出されたバルブ開度が
所定値を超え、かつ前記偏差算出手段ｇにより演算され
た偏差の絶対値が所定値を超える時前記記憶手段りから
利得の大きい１つの偏差バルブ開閉速度制御特性を選択
し、前記偏差の正負が反転した時に利得の小さい他の１
つの偏差−バルブ開閉速度制ｇ＃特性を選択する特性選
択手段ｊと、 該特性選択手段ｊにより選択された偏差−バルブ開閉速
度制御特性に従い前記偏差に基づいてバルブ開閉速度を
決定する速度決定手段にと、該速度決定手段ｋにより決
定されたバルブ開閉速度で前記給湯バルブａと前記給水
バルブＣとを駆動する駆動手段文と、 を備えることを特徴とする。

（作用） この発明にかかる湯水混合装置によれば、混合水管内に
残留した湯水が冷えて偏差が大きく給湯バルブのバルブ
開度が大きくなった出湯停止時等において、大きな利得
の偏差−バルブ開閉速度制御特性が選択される。このた
め、後のコールドスタート時において、バルブが大きな
開閉速度で駆動される。したがって、湯と水の混合割合
を速やかに調節することができ、出湯温度が設定温度に
速やかに到達する。そして、この後、偏差の正負が反転
すると、小さな利得の偏差−バルブ開閉速度制御特性が
選択されてバルブの開閉速度が小さくなる。このため、
ハンチングを防止して出湯温度を速やかに設定温度へ収
束させることができるようになる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図から第５図はこの発明の一実施例にかかる湯水混
合装置を表し、第２図が全体概略図、第３図がフローチ
ャート、第４図がタイミングチャート、第５図がデータ
テーブルである。

第２図において、（１１）は比較的高温の湯が供給され
る給湯管、（１２）は比較的低温の水が供給される給水
管、（１３）は給湯管（１１）内の湯の流量を調節する
給湯バルブ、（１４）は給水管（１２）内の水の流量を
調節する給水バルブ、（１５）は給湯バルブ（１３）を
経た湯と給水バルブ（１４）を経た水とを混合してカラ
ン（１６）へ導く混合水管、（１７）は給湯バルブ（１
３）のバルブ開度を検出するポテンシオメータ（バルブ
開度検知手段）　、　（１８）は混合水管（１５）内の
出湯温度を検出する温度センサ（湯温検知手段）、（１
９）は設定温度（ｔｓ）の設定並びに装置の駆動・伴出
等の指令を行う操作器、（２０）はＣＰＵおよびＲＯＭ
等を有したワンチップマイコンから構成されて操作器（
１９）の操作、ポテンシオメータ（１７）および温度セ
ンサ（１８）等の出力信号に基づいた制御を行う制御器
、（２１）は駆動回路およびモータ等を有し制御器（２
０）の出力信号に基づいてバルブ（１３）。

（１４）を駆動する駆動器である。制御器（２０）のワ
ンチップマイコンのＲＯＭには、第５図に示すように出
湯温度（１）と設定温度（ｔｓ）との偏差（Δｔ）に応
じてバルブの開閉速度（Ｒ）を特定可能な２種の偏差−
バルブ開閉速度制御特性（Ａ）、（Ｂ）が記憶されてい
る。なお、言うまでも無いが、制御特性は３種以上をＲ
ＯＭに記憶させることも可使である。この制御器（２０
）は、偏差算出手段（ｇ）、記憶手段（ｈ）、特性選択
手段Ｕ）および速度決定手段（ｋ）に相当し、駆動器（
２１）は駆動手段（！ｌ）に相当する。

この湯水混合装置は、第３図のフローチャートに示す一
連の処理を実行して出湯温度の制御を行う。

まず、ステップＰＩにおいて、小さな利得の偏差−バル
ブ開閉速度制御特性（Ｂ）を初期設定し、次に、ステッ
プＰ２において、ポテンシオメータ（１７）の出力信号
に基づいて給湯バルブ（１３）のへルーｌｉｔ度（Ｑ）
を判別する。このステップＰ２では、給湯バルブ（１３
）が全開、換言すれば、バルブ開度（Ｑ）が所定開度を
超えると判断されるとステップＰ３へ進み、給湯バルブ
（１３）が全開でないと判断されるとステップＰ５へ進
む、ステップＰ３においては、温度センサ（１８）の出
力信号に基づき出湯温度（１）が設定温度（ｔｓ）を超
えているか否かを判別し、出湯温度（１）が設定温度（
ｔｓ）以下であると判断されるとステップＰ５へ進み、
また、出湯温度（１）が設定温度（ｔｓ）を超えている
と判断されるとステップＰ４へ進んで大きな利得の偏差
−バルブ開閉速度制御特性（Ａ）を選択する。このステ
ップＰ４の処理により、給湯バルブ（１３）が全開で偏
差も大きいコールドスタート時等に大きなバルブ開閉速
度が設定され、バルブ（１３）、　（１４）が駆動器（
２１）により高速で駆動される。したがって、出湯温度
（１）を速やかに設定温度（ｔｓ）に到達させることが
可能となり、高温の湯が長時間にわたって出湯されるこ
とも無くなる。

ステップＰ５においては、大きな利得の偏差−バルブ開
閉速度制御特性（Ａ）が選択されているか否かを判別し
、小さな利得の制御特性（Ｂ）が選択されていると判断
されると前述したステップＰ２からの一連の処理を再度
行い、また、大きな利得の制御特性（Ａ）が選択される
と判断されるとステップＰ６の処理を行う、ステップＰ
６では、設定温度（ｔｓ）が出湯温度（１）を超えてい
るか否か、換言すれば出湯温度（１）が設定温度に到達
して偏差の正負が反転したか否かを判別し、出湯温度（
１）が設定温度（ｔｓ）を超えていると判断されるとス
テップＰ２からの一連の処理を再び実行し、また、設定
温度（ｔｓ）が出湯温度（１）を超えていると判断され
るとステップＰ７の処理を行う。

ステップＰ７においては、小さな利得の偏差−バルブ開
閉速度制御特性（Ｂ）を選択する。すなわち、出湯温度
（１）が設定温度（ｔｓ）に到達して偏差の正負が反転
すると、ステップＰ７の処理によって小さな利得の制御
特性（Ｂ）が選択され、この制御特性（Ｂ）に従い偏差
に基づいてバルブ（１３）。

（１４）の開閉速度が決定される。したがって、第４図
に示すように、出湯温度（１）が設定温度（ｔｓ）に到
達した時Ｔ１からこのバルブ（１３）、（１４）の開閉
速度は小さくなり、ハンチングを防止して出湯温度（１
）を速やかに設定温度（ｔｓ）に収束させることができ
る。ただし、第４図は設定温度（ｔｓ）を４０［°Ｃ〕
に設定した場合を表す、なお、上記実施例では偏差の正
負が最初に反転した時（Ｔ２）に小さな利得の制御特性
を選択するが、後に偏差が反転した時（Ｔ２）において
のみ小さな利得の制ｇ＃特性を選択するようにしてもよ
く、また、３種以上の制御特性を記憶させた場合、上記
出湯温度（１）が設定温度（ｔｓ）に到達した時（Ｔ＋
）の後の再び出湯温度（１）が設定温度（ｔｓ）に到達
した時（Ｔ２）にさらに小さな利得の制御特性を選択す
るように構成してもよい。

（発明の効果） 以上説明してきたように、この発明にかかる湯水混合装
置によれば、バルブが全開状態にあるコールドスタート
時等および偏差が大きい時にはその偏差に応じて大きな
利得の制御特性を選択してバルブを大きな開閉速度で駆
動し、後に偏差の正負が反転した時には小さな利得の制
御特性を選択してバルブの開閉速度を小さくするように
したので、ハンチングを生じさせること無く出湯温度を
目標温度へ速やかに収束させることができるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の湯水混合装置の構成図である。第２
図から第５図はこの発明の一実施例にかかる湯水混合装
置を表し、第２図が概略全体図、第３図がフローチャー
ト、第４図がタイミングチャート、第５図が制御のデー
タテーブルである。 １１・・・給湯管（ｂ）、　　１２・・・給水管（ｄ）
１３・・・給湯バルブ（ａ）　　１４・・・給水バルブ
（Ｃ）１５・・・混合水管（ｅ） １７・・・ポテンシオメータ（バルブ開度検知手段（ｉ
））１８・・・温度センサ（温度検知手段（ｆ））ｌ８
・・・操作器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 給湯バルブが設けられた給湯管と給水バルブが設けられ
   た給水管とを混合水管に接続し、該混合水管で前記給湯
   バルブを通過した湯と前記給水バルブを通過した水とを
   混合して前記混合水管に供給するとともに、 前記混合水管に該混合水管内の出湯温度を検出する湯温
   検知手段を設け、該湯温検知手段により検知された出湯
   温度と設定された設定温度との偏差を偏差算出手段によ
   って算出し、 該偏差算出手段により演算された偏差に基づき前記給湯
   バルブと前記給水バルブとを駆動して湯と水との混合割
   合を制御する湯水混合装置において、 利得が異なる複数の偏差−バルブ開閉速度制御特性を記
   憶した記憶手段と、 前記給湯バルブまたは前記給水バルブの少なくとも一方
   のバルブ開度を検出するバルブ開度検知手段と、 該バルブ開度検知手段により検出されたバルブ開度が所
   定値を超え、かつ前記偏差算出手段により演算された偏
   差の絶対値が所定値を超える時前記記憶手段から利得の
   大きい１つの偏差バルブ開閉速度制御特性を選択し、前
   記偏差の正負が反転した時に利得の小さい他の１つの偏
   差−バルブ開閉速度制御特性を選択する特性選択手段と
   、該特性選択手段により選択された偏差−バルブ開閉速
   度制御特性に従い前記偏差に基づいてバルブ開閉速度を
   決定する速度決定手段と、 該速度決定手段により決定されたバルブ開閉速度で前記
   給湯バルブと前記給水バルブとを駆動する駆動手段と、 を備えることを特徴とする湯水混合装置。