JPS6394315A - 湯水混合装置の制御方法 - 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】 （産業上の利用分計） この発明は湯水混合装置の制御方法、特に、電動モータ
により給湯バルブと給水バルブとを連動しであるいは前
記各々のバルブを別個に駆動し、これらバルブのバルブ
開度比を調節して出湯温度の制御を行う湯水混合装置の
制御方法に関する。

（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″に導く、
この種の湯水混合装置は、給湯バルブと給水バルブとに
歯車機構等の伝達機構を介して連結した電動モータを設
け、この電動モータを混合水管内の出湯温度と設定され
た設定温度との偏差に基づき通電して給湯バルブと給水
バルブとを駆動し、これらバルブの開度比すなわち混合
水管内に流入する湯と水の混合割合を調節して出湯温度
の制御を行う。

ところで、近年、上述のような湯水混合装置は、制御応
答性の向上を目的として、給湯バルブと給水バルブ（以
下、バルブと総称する）の開閉速度をも電子制御するも
のが提案されている。このバルブの開閉速度が可変な湯
水混合装置は、前記偏差に応じてバルブの開閉速度を特
定するデータを制御特性としてＲＯＭ等の記憶装置に記
憶させ、通常、バルブの開閉速度を偏差に対し比例的に
制御し、出湯温度のハンチングを防止しつつ出湯温度が
設定温度へ到達するのに要する時間（以下、到達時間と
略称す）の短縮を図っている。

（この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あっては、各バルブと電動モ
ータとの間に介在する伝達機構に歯車のバックラッシュ
等の機械的なガタがあり、また、バルブの開閉速度が偏
差に対し比例的に制御されて低偏差時にバルブの開閉速
度が小さくなるため、低偏差時に電動モータを逆転させ
てバルブの開度比を調節する場合、電動モータが上記ガ
タの区間を回転するのに要する時間が長くなり、到達時
間も長くなって低偏差時における制御応答性が低下する
という問題点があった。特に、上記ガタの大きさは、個
々の伝達機構によって異なるため一義的に対処すること
ができず、この問題点を解決することはきわめて困難で
あった。

この発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、
上記ガタの区間を電動モータにバルブを駆動することが
できない小さなトルクを発生する弱電流を通電して電動
モータを高速で回転させるとともに、この後に、電動モ
ータにバルブを駆動可能なトルクを発生する電流を通電
してバルブを駆動するようにした湯水混合装置の制御方
法を提供し、出湯温度のハンチングを生じさせること無
く到達時間の短縮を図り、特に低偏差時における制御応
答性を向上させることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） この発明にかかる湯水混合装置の制御方法は、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て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前記混合水管内で混合
するとともに、前記給湯バルブと前記給水バルブとを駆
動する電動モータ、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開度を検出する開度検知器および
前記混合水管内の出湯温度を検出する湯温検知器を設け
、 該湯温検知器により検出された出湯温度と設定された設
定温度との偏差および前記開度検知器により検出された
バルブの開度に基づき前記電動モータに通電して前記給
湯バルブと前記給水バルブとの開度比を制御する湯水混
合装置において、前記給湯バルブと前記給水バルブとの
駆動方向が直前の駆動時の駆動方向と同一か否かを判別
する第１段階と、 前記給湯バルブと前記給水バルブとの駆動方向が直前の
駆動時の駆動方向と異なる時に前記電動モータへ直前の
駆動時と異なる方向に起動電流値以上で負荷電流値より
小さい弱電流を通電し、該電動モータへ通電する弱電流
の電流値を漸増する第２段階と、 前記給湯バルブおよび前記給水バルブが動作した時前記
電動モータへの弱電流の通電を停止するとともに、該弱
電流と同方向の前記バルブを駆動可能なトルクを発生す
る大電流を通電する第３段階と、 を備えることが要旨である。

（作用） この発明にかかる湯水混合装置によれば、バルブを直前
の動作時と逆方向に動作する時すなわち電動モータが逆
方向に回転する時、電動モータには無負荷起動トルクを
生じる電流値から漸増する弱電流が通電され、この弱電
流によって電動モータは伝達機構のガタの区間を高速で
回転する。この後、電動モータによってバルブが動作を
開始すると、電動モータへの上記弱電流の通電が停止さ
れる。したがって、ガタの区間を回動するのに要する時
間が短くなり、その制御応答性が向上する。また、電動
モータへ通電する弱電流をバルブが動作を開始するまで
漸増させるため、個々の伝達機構によってガタの大きさ
が異なっても全ての伝達機構についてガタの区間は高速
で回転させることができる。

そして、電動モータがガタの区間を回転した後、電動モ
ータにはバルブを駆動することができる大きな電流が通
電され、電動モータはバルブの開度比が制御目標値とな
るように所定の開閉速度で駆動する。このため、バルブ
の開度比を正確に制御目標値に制御でき、出湯温度のハ
ンチングが防止される。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図から第７図はこの発明の一実施例にかかる湯水混
合装置の制御方法が適用される湯水混合装置の一例を表
し、第１図が全体構成の概略図、第２図が要部断面図、
第３図が一部を断面した第２図のＩＩ矢視図、第４図が
第２図のＹ−Ｙ矢視図、第５図が電気回路図、第６図が
フローチャート、第７図が直流モータの特性図である。

第１図において、（１１）は給湯バルブと給水バルブに
相当する温度調整弁であり、温度調整弁（１１）はカラ
ン（３８）が取り付けられた壁面によって画成されるＩ
ｆｌ　（３９）付の設置室（４０）内に配設されている
。この温度調整弁（１１）は、混合水管（３８ａ）を介
してカラン（３８）に連結され、また、図示しない給湯
管および給水管が接続されている。

温度調整弁（１１）は、第２図から第４図に示すように
、中空状の本体（１）の下端開口に底蓋（１７）が螺着
され、内部に弁室（１ａ）が画成されている。弁室（ｌ
ａ）は、上部が本体（１）と一体の隔壁（１ｂ）により
遮蔽され、内部に、この隔壁（１ｂ）と底蓋（１７）と
の間で有底円筒状のカートリッジケース（１８）と内蓋
（１９）とが挟着されている。カートリッジケース（１
８）は、上面に突設された突子（２１）が本体（１）に
形成された凹孔（２２）に嵌合し、本体（１）との相対
回転を禁止されている。これらカートリッジケース（１
８）および本体（１）の隔壁（１ｂ）には、給湯管の湯
通路（１３ａ）と連絡した湯用通孔（１４）、給水管の
水通路（１３ｂ）と連絡した水用通孔（１５）および混
合水管（３８ａ）と連絡した混合水用通路（１６）が形
成されている。

カートリッジケース（１８）の内部には、その上方に固
定板（８）と可動板（９）とが重ね合せ設けられている
。固定板（８）は、カートリッジケース（１８）に圧接
して回転を禁止され、前述したカートリッジケース（１
８）の通孔（１４）　（１５）　（ｌｅ）に開口する漏
入口（４）、水入口（５）および混合水出口（７）が形
成されている。前記可動板（９）は、その下面に駆動軸
（２５）の上端と噛合する波状保合部（９ａ）が形成さ
れ、駆動軸（２５）が下端を駆動器（２３）の出力軸（
２４）に連結されて駆動器（２３）により駆動される。

この可動板（９）は、漏入口（４）と水入口（５）の混
合水出口（７）への開口比すなわち湯と水の混合割合を
調節する。

駆動器（２３）は、モータ（２３ａ）と、モータ（２３
ａ）の回転を減速して駆動軸（２５）に伝達する伝達機
構（２３ｂ）と、を備えている。モータ（２３ａ）は、
第１図に示すように、操作器（３７）と接続した制御装
置（３６）に結線され、制御装置（３６）によって通電
される。伝達機構（２３ｂ）には、伝達機構（２３ｂ）
を構成する回転板等の回転位置を検出して可動板（９）
の回動位置を検出する位置検出器（２３ｃ）が設けられ
ている。この位置検出器（２３ｃ）は、第１図に示すよ
うに制御装置（３６）に結線されている。

また、本体（１）の上部にはセンサ用のケーシング（２
７）が固着され、このケーシング（２７）に前述の混合
水管（３８ａ）が接続されている。第３図に示すように
ケーシング（２７）内にはスリーブ（２９）が螺着し、
内部に下方を開口した収納室（２７ａ　）を画成してい
る。収納室（２７ａ）は開口（２７ｂ）　と混合水管（
３８ａ）に接続する出口（２８）との間に連通状に設け
られ、この間は一体的に流量センサ（１２）を構成して
いる。流量センサ（１２）は、スリーブ（２９）に軸支
されスリーブ（２９）内を出口（２８）に向かって流れ
る渇水を受けて回転する羽根車（３０）と、羽根車（３
０）の回転軸（３１）に一体的に設けられた磁石（３２
）と、磁石（３２）の磁界を検出することで羽根車（３
０）の回転を検出する磁気検出器（３３）と、を備えて
いる。

第１図に示すように、この流量センサ（１２）は、磁気
検出器（３３）が制御装置（３６）に結線され、羽根車
（３０）の回転すなわち流量を表す信号を出力する。

なお、第３図において、（ｌｃ）はケーシング（２７）
と本体（１）の接合部、（３４）はスリーブ（２９）の
外周に形成された周流路、（２９ａ）はスリーブ（２９
）に形成されて周流路（３４）に開口する流出孔である
。

さらに、ケーシング（２７）には、サーミスタ等から成
り周流路（３４）内の混合水の温度を検出する温度セン
サ（３５）が設けられている。この温度センサ（３５）
は、制御装置（３６）に結線され、周流路（３４）内の
渇水の温度（出湯温度）を表す信号を出力する。

制御装置（３６）は、ワンチップマイコン　（５１）を
有し、前述のように、各センサ（１２）　（３５）、位
置検出器（２３ｃ）および操作器（３７）がワンチップ
マイコン（５１）にＡ／Ｄコンバータ（５２）等を介し
接続されている。このワンチップマイコン（５１）は、
ＲＯＭ　等に記憶されたプログラムに従い操作器（３７
）の操作信号および各センサ（１２）　（３５）の出力
信号を処理し、出力端子（Ｂｌ）　（Ｂ２）　（Ｂｓ）
　（Ｂ４）　（ＢＳ）から信号を出力する。このワンチ
ップマイコン（５１）は２つの出力端子（Ｂｌ）　（８
２）がスイッチ回路（５３）に接続され、また、他の３
つの出力端子（Ｂ３）　（Ｂ４）　（８Ｂ）がそれぞれ
カウンタ（５４）の入力端子（１１）　（１２）とリセ
ット端子（Ｒ）とに接続されている。カウンタ（５４）
は入力端子（ＩＩ）（Ｉ２）にワンチップマイコン（５
１）の端子（Ｂ３）（Ｂ４）から入力するパルス信号を
それぞれ計数するとともに計数したパルス信号数をアナ
ログ変換し、出力端子（ｏ＋）　（０２）からそれぞれ
オペアンプ（５５）　（５６）および抵抗（５７）　（
５８）等によって構成される定電流回路（５９）　Ｃ６
０）を介しスイッチ回路（５３）に出力する。スイッチ
回路（５３）は、電源（＋）と接地との間にモータ（２
３ａ　）を中心にブリッジ型に結線された４つのパワー
トランジスタ（Ｔｒｙ）　（Ｔｒ２）（Ｔｒ３）　（Ｔ
ｒ４）を備えている。このスイッチ回路（５３）は、電
源（◆）側の２つのトランジスタ（Ｔｒｙ）（Ｔｒ２）
のベースがワンチップマイコン（５１）の出力端子ＣＢ
＋）　（Ｂ２）にそれぞれ接続され、また、接地側の２
つのトランジスタ（Ｔｒｓ）　（Ｔｒ４）のベースが定
電流回路（５９）　（６０）を介しカウンタ（５４）に
接続され、モータ（２３ａ）への電流の通電・遮断とと
もに通電方向の切換を行う。

次に、この実施例の作用を説明する。

この湯水混合装置は、第６図のフローチャートに示す一
連の処理をワンチップマイコン（５１）で実行して出湯
温度の制御を行う。

まず、ステップＰ１において、前回偏差（ΔＴＯＬＤ）
が０か否かを判断し、前回偏差（ΔＴＯＬＤ）がＯであ
ればステップＰ２で前回偏差（ΔＴＯＬＤ）に所定値（
ΔＴｏ）を設定して再度一連の処理を繰り返し、また、
前回偏差（ΔＴＯＬＤ）が０でなければステップＰ３へ
進む。この前回偏差（ΔＴＯＬＤ）は、後述するように
前回処理時における偏差を表示するもので、初期化によ
って０に設定される０次のステップＰ、では、温度セン
サ（３５）の出力信号に基づいて出湯温度と設定温度と
の偏差（ΔＴ）が０か否かを判断し、偏差（ΔＴ）がＯ
であれば再度一連の処理を繰り返し行い、また、偏差（
ΔＴ）がＯでなければステップＰ４の処理を行う、ステ
ップＰ４においては、偏差（ΔＴ）と前回偏差（ΔＴＯ
ＬＤ）との積（ΔＴ×ΔＴＯＬＤ）の正負を判別し、積
（ΔＴ×ΔＴＯＬＤ）が正であれば再度一連の処理を繰
り返し実行し、また、積（ΔＴ　Ｘ　ＴＯＬＤ）が負で
あればステップＰ、に進む。すなわち、このステップＰ
４では、偏差（ΔＴ）が前回偏差（ΔＴＯＬＤ）　と同
一符号か否かを判断し、偏差（ΔＴ）が前回偏差（ΔＴ
ＯＬＤ）と異なる場合にステップＰ、の処理を行う。ス
テップＰ６においては、偏差（ΔＴ）が正か否かすなわ
ち温度調整弁（１１）の駆動方向（モータ（２３ａ）の
回転方向）を判別し、偏差（ΔＴ）が正であればステッ
プＰ６からステップＰ１゜の処理を行い、偏差（６丁）
が負であればステップＰ６°からステップＰ　１０’の
処理を行う。

ステップＰ６においては、ワンチップマイコン（５１）
の出力端子（Ｂ１）からトランジスタ（Ｔｒｙ）へ低電
位信号を出力してトランジスタ（Ｔｒｙ）をＯＮさせ、
続くステップＰ７で出力端子（Ｂ３）から１つのパルス
信号をカウンタ（５４）へ出力する。このステップｐｔ
の処理によりカウンタ（５４）はパルス信号を計数して
計数したパルス信号に対応した電流を出力するため、ト
ランジスタ（Ｔｒｓ）のエミッタコレクタ間に流れる電
流値がカウンタ（５４）により計数されたパルス信号数
に対応した値となる。次に、ステップＰＩ！ｌにおいて
は、位置検出器（２３ｃ）の出力信号からモータ（２３
ａ）が回転したか否かを検出し、モータ（２３ａ）が回
転していなければ再度ステップＰ７の処理を行い、また
、モータ（２３ａ）が回転しているとステップＰ９へ進
む。したがって第７図に示すようにモータ（２３ａ）へ
通電される電流値は無負荷起動電流（ｉ、）からモータ
（２３ａ）が起動する負荷電流値（１２）まで漸増し、
モータ（２３ａ　）が機構のガタ区間を高速で回転する
。なお、第７図から明らかなように、無負荷起動電流（
１１）とは無負荷のモータ（２３ａ）が回転を開始する
電流、負荷電流値（１２）とは、モータ（２３ａ）が可
動板（９）を駆動するトルクを発生する電流を言う。

この結果、機構のガタ区間が個々の伝達機構（２３ｂ）
によって異なってもガタ区間を回転する時間が短縮され
、制御応答性を向上させることができる。続いて、ステ
ップＰ９ではモータ（２３ａ）が停止したか否かを判断
し、モータ（２３ａ）が停止しているとステップＰ１゜
でトランジスタ（Ｔｒｙ）をＯＦＦする。なお、ステッ
プＰ、°からステップＰＩＧ°の処理は、モータ（２３
ａ）の回転方向が異なるのみで他は同一であり、その説
明を省略する。

次のステップｐＨにおいては、出力端子（Ｂｓ）からカ
ウンタ（５４）ヘリセット信号を出力し、続くステップ
ＰＩ２で前回偏差（ΔＴＯＬＩｌ＋）に今回処理の偏差
（ΔＴ）を設定する。

以下、この一連の処理を繰り返し実行する。そして、こ
の後、偏差（ΔＴ）に応じた大電流（例えば、第７図中
の（ｉ３）をモータ（２３ａ）に通電し、温度調整弁（
１１）の可動板（９）を偏差に応じた速度で駆動する。

したがって、湯と水の混合割合を正確に制御することが
でき、出湯温度のハンチングが防止される。

（発明の効果） 以上説明してきたように、この発明によれば、各バルブ
と電動モータとの間に介在する伝達機構に発生する機械
的なガタの区間を電動モータにバルブを駆動することが
できない小さなトルクを発生する弱電流を通電して電動
モータを高速で回転させるとともに、この後に電動モー
タにバルブを駆動可能なトルクを発生する電流を通電し
てバルブを駆動するようにしたので、出湯温度のパンチ
ングを生じさせることなく出湯温度が設定温度へ到達す
るのに要する時間の短縮を図ることが出来、特に低偏差
時における温度制御の応答性を向上させることが出来る
。

【図面の簡単な説明】

第１図から第７図はこの発明の一実施例が適用される湯
水混合装置を示し、第１図が全体概略図、第２図が要部
断面図、第３図が一部を断面した第２図のＩＩ矢視図、
第４図が一部拡大断面図、第５図が電気回路図、第６図
がフローチャート、第７図が直流モータの特性図である
。 ９・・・可動板 １１・・・温度調節弁（給湯バルブと給水バルブとに相
当） １２・・・流量センサ １３ａ・・・湯通路（給湯管） １３ｂ・・・水通路（給水管） ２３ａ・・・電動モータ ２３ｂ・・・位置検出器（開度検知器）２３ｃ・・・伝
達機構 ３５・・・温度センサ ３６・・・制御装置 ３７・・・操作器 ３８ａ・・・混合水管 ５１・・・ワンチップマイコン

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て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前記混合水管
   内で混合するとともに、前記給湯バルブと前記給水バル
   ブとを駆動する電動モータ、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開度を検出する開度検知
   器および前記混合水管内の出湯温度を検出する湯温検知
   器を設け、 該湯温検知器により検出された出湯温度と設定された設
   定温度との偏差および前記開度検知器により検出された
   バルブの開度に基づき前記電動モータに通電して前記給
   湯バルブと前記給水バルブとの開度比を制御する渇水混
   合装置において、前記給湯バルブと前記給水バルブとの
   駆動方向が直前の駆動時の駆動方向と同一か否かを判別
   する第１段階と、 前記給湯バルブと前記給水バルブとの駆動方向が直前の
   駆動時の駆動方向と異なる時に前記電動モータへ直前の
   駆動時と異なる方向に起動電流値以上で負荷電流値より
   小さい弱電流を通電し、該電動モータへ通電する弱電流
   の電流値を漸増する第２段階と、 前記給湯バルブおよび前記給水バルブが動作した時前記
   電動モータへの弱電流の通電を停止するとともに、前記
   電動モータへ該弱電流と同方向の前記バルブを駆動可能
   なトルクを発生する大電流を通電する第３段階と、 を備えることを特徴とする湯水混合装置の制御方法。