JP2016217641A - 湯水混合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御動作の無駄を抑制する、湯水混合装置を提供する。
【解決手段】湯水混合装置１において、混合水路１６には、温度センサ１６２と流量センサ１６３が配置される。湯水調節部１５は、温度センサ１６２の測定値を用いたフィードバック制御を行なう制御部１７に接続される。制御部１７は、流量センサ１６３の測定値が所定の値以下になった場合、フィードバック制御を停止させると共に、湯水調節部１５における水と湯のそれぞれの混合量を保持させる保持モード１７１を有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、湯水混合装置に関する。より詳細には、給水源からの水と給湯源からの湯を混合することで所望の温度の混合水を吐出する湯水混合装置に関する。

従来、混合水路の温度を用いたフィードバック制御により、混合水の温度を制御する湯水混合装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開平２−０３９２１１号公報

特許文献１に記載の湯水混合装置では、ユーザーが微小な混合水の流量を指定したときも、フィードバック制御が行われる。

ここで、ユーザーが指定した所望の流量が所定の値以下の微小な値であると、混合水路を流れる混合水の温度を所望の温度にするために、湯水調節部において水と湯の混合量の調節可能な精度を越えた精密な調節の精度が必要となる。

このような場合、フィードバック制御を行なっても、混合水の温度が所望の温度となり難いため、制御動作が無駄になる虞があった。また、流量が少ないと、流量が確定されるまでに時間がかかり、この結果、調整弁の制御の応答速度も急激に遅くなって温度制御の精度が低下してしまい、予期しない温度の湯が吐出してしまう虞があった。

本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、制御動作の無駄を抑制し、温度制御を良好に保つことができる、湯水混合装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は、以下のような構成とする。

給水源に接続され水が流れる給水路と、給湯源に接続され湯が流れる給湯路と、前記給水路を流れてきた水と前記給湯路を流れてきた湯を混合する湯水調節部と、前記湯水調節部に接続され混合水が流れる混合水路と、を備え、前記混合水路には、温度センサと流量センサが配置され、前記湯水調節部は、前記温度センサの測定値を用いたフィードバック制御を行なう制御部に接続され、前記制御部は、前記流量センサの測定値が所定の値以下になった場合、前記フィードバック制御を停止させると共に、前記湯水調節部における水と湯のそれぞれの混合量を保持させる保持モードを有することを特徴とする。

給水源に接続され水が流れる給水路と、給湯源に接続され湯が流れる給湯路と、前記給水路を流れてきた水と前記給湯路を流れてきた湯を混合する湯水調節部と、前記湯水調節部に接続され混合水が流れる混合水路と、を備え、前記混合水路には温度センサ、前記給水路には第１流量センサ、前記給湯路には第２流量センサが配置され、前記湯水調節部は、前記温度センサの測定値を用いたフィードバック制御を行なう制御部に接続され、前記制御部は、前記第１流量センサと前記第２流量センサの測定値を足した算出値が所定の値以下になった場合、前記フィードバック制御を停止させると共に、前記湯水調節部における水と湯のそれぞれの混合量を保持させる保持モードを有することを特徴とする。

本発明の湯水混合装置では、混合水路の混合水の流量が所定の値以下のとき、フィードバック制御が停止し、保持モードが開始されるので、無駄な制御動作を抑制できると共に、温度制御を良好に保つことができる。

図１は本実施形態の湯水混合装置の概略図である。 図２は本実施形態の湯水混合装置における温度制御のフローチャートである。 図３は本実施形態の湯水混合装置に水栓器具を接続したときの概略図である。 図４は本実施形態の湯水混合装置の変形例の概略図である。 図５は本実施形態の湯水混合装置の変形例における温度制御のフローチャートである。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。

本実施形態の湯水混合装置１では、給水源１１から供給される水と給湯源１２から供給される湯とを混合させて、所定の温度の混合水を吐出させる。湯水混合装置１は、図１に示すように、給水源１１に接続され水が流れる給水路１３と、給湯源１２に接続され湯が流れる給湯路１４と、を備える。

給水源１１は、例えば水道や貯水タンクといったものが考えられるが、給水路１３への水の供給手段は特に限定されない。

給湯源１２は、一般的に市場に流通している、例えば電気給湯器やガス給湯器や貯湯タンクといったものが用いられるが、限定されない。給湯源１２では、給湯源１２に供給された水をガスによる燃焼や電熱ヒータの加熱により、任意の設定温度にまで上昇させる。そして、この任意の設定温度にまで上昇した湯が給湯路１４に供給される。

湯水混合装置１は、図１に示すように、給水路１３を流れてきた水と給湯路１４を流れてきた湯を混合する湯水調節部１５を備える。

湯水調節部１５は、水側調節弁１５１と湯側調節弁１５２を有する。水側調節弁１５１は、給水路１３と接続され、給水路１３から流れてくる水の流量を調節する。湯側調節弁１５２は、給湯路１４と接続され、給湯路１４から流れてくる湯の流量を調節する。

水側調節弁１５１と湯側調節弁１５２は、ステッピングモータのステップ位置により弁の開度を調節できるように設けられる。水側調節弁１５１と湯側調節弁１５２には、一般に市場に流通している電動弁が適宜利用可能である。

湯水混合装置１は、図１に示すように、湯水調節部１５に接続され混合水が流れる混合水路１６を備える。

湯水混合装置１は、混合水路１６を流れる混合水の止水と通水を切換える止水切換部１６１を備える。止水切換部１６１により、混合水の供給を開始したり停止したりすることができる。止水切換部１６１は、弁の開閉を切換えることができる電磁弁により形成される。止水切換部１６１には、一般に市場に流通している電磁弁が適宜利用可能である。

本実施形態の湯水混合装置１において、図１に示すように、混合水路１６には温度センサ１６２が配置され、混合水の温度を測定する。なお、温度センサ１６２は、市場に一般に流通している温度センサ１６２が適宜用いられ、例えばサーミスタが考えられるが、限定されない。

また、本実施形態の湯水混合装置１では、混合水路１６に流量センサ１６３が配置される。この流量センサ１６３により、給水路１３を流れてきた水と給湯路１４を流れてきた湯とが合流した混合水の流量を測定する。

流量センサ１６３は、市場に一般に流通している流量センサが用いられるが、その中でも羽根車式であることが好ましい。この羽根車式の流量センサは、羽根車の回転数に応じたパルスを出力するものであり、流量が少なければパルス幅周期が大となり、流量が多いときはパルス幅周期が小となるものである。

ここで、湯水混合装置１は、図１に示すように、湯水調節部１５、止水切換部１６１、温度センサ１６２、流量センサ１６３、と電気的に接続される制御部１７を備える。制御部１７は、マイクロコンピュータを備える。

制御部１７は、ユーザーが所望する混合水の所望の温度と温度センサ１６２で測定された混合水の温度との差を算出し、ユーザーが所望する混合水の流量と流量センサ１６３で測定された流量との差を算出する。制御部１７は、それらの算出値に基づいてフィードバック制御を行なうフィードバックモードを有する。そして、そのフィードバック制御により、湯水調節部１５の水側調節弁１５１と湯側調節弁１５２の開度を調節し、混合水を所望の温度に制御している。

なお、フィードバックモードでは、ユーザーが所望する混合水の所望の温度と温度センサ１６２で測定された混合水の温度との差と、ユーザーが所望する混合水の流量とを用いて混合水の温度を制御してもよく、制御の方法は限定されない。

フィードバック制御としては、本実施形態では、いわゆるＰＩＤ制御が用いられるが、Ｐ制御、ＰＩ制御であってもよく、そのフィードバック制御の種類は限定されない。

本実施形態の制御部１７は、流量センサ１６３で測定される混合水の流量が所定の値以下になった場合、フィードバック制御を停止させ、湯水調節部１５における水と湯の混合量を保持させる保持モード１７１を有する。

なお、保持モード１７１における前記所定の値は、本実施形態では、１．０［Ｌ／ｍｉｎ］となるが、その値は限定されない。

混合水の流量が所定の値以下になる原因として、例えばユーザーが混合水の所望の流量を微小な値に設定することが考えられる。以下にその場合の湯水混合装置１の温度制御について記載する。

ユーザーが混合水の流量を所定の値以下となる微小な流量に設定し、その流量を維持したまま混合水の温度を変えるとき、湯水調節部１５には精密な水と湯の混合量の調節が必要となる。すなわち、本実施形態の湯水調節部１５では、水側調節弁１５１と湯側調節弁１５２のそれぞれの弁の開度を微小な量調節する必要がある。

しかし、その微小な調節量に必要とされる精度が湯水調節部１５の調節可能な精度を上回っていると、水と湯の流量を正確に調節できないので、湯水調節部１５は混合水を所望の温度に調節できない。そして、混合水の温度は所望の温度ではないので、またフィードバック制御による湯水調節部１５による水と湯の調節が行われることになる。

このように、混合水の流量が所定の値以下になると、湯水調節部１５は目標とする混合水の温度に対して、オーバーシュートやアンダーシュートをしてしまい易くなる。これは、湯水混合装置１において、フィードバック制御が、混合水を所望の温度に制御できないにも関わらず、湯水調節部１５における水側調節弁１５１および湯側調節弁１５２を駆動させ続けることを意味する。

このため、混合水の流量が所定の値以下のとき、フィードバック制御を行なうと、湯水混合装置１の温度制御に無駄が生じてしまう。また、混合水の流量が所定の値以下になると、流量が確定されるまでに時間がかかり、水側調節弁１５１および湯側調節弁１５２の制御の応答速度も急激に遅くなってしまう。この結果、温度制御の精度が低下してしまい、予期しない温度の湯が吐出してしまう虞がある。

この無駄と温度制御の低下を抑制するために、制御部１７において、流量センサ１６３の測定値が所定の値以下になると保持モード１７１を開始させ、湯水調節部１５の水と湯のそれぞれの混合量を保持させる。本実施形態の湯水混合装置１では、水側調節弁１５１および湯側調節弁１５２の開度を保持モード１７１開始直前の開度で保持させる。

このような保持モード１７１を有する湯水混合装置１において、温度制御のフローチャートは、図２に示すようになる。ステップ１において温度制御が開始され、ステップ２において混合水路１６に配置された流量センサ１６３の測定値から混合水の流量を制御部１７が取得する。

ここで、ステップ３において制御部１７が取得した混合水路１６の流量が所定の値以下かどうかを判別する。混合水路１６の流量が所定の値以下のとき、ステップ４において上記した保持モード１７１が開始され、湯水調節部１５における水側調節弁１５１と湯側調節弁１５２の開度は直前の状態が保持される。混合水路１６の流量が所定の値を超えるとき、ステップ５においてフィードバックモードが開始され、温度センサ１６２の測定値に基づいてフィードバック制御が行われる。

そして、ステップ６において、制御部１７が混合水の吐水を終了させる指示を受信しているか否かを判別する。もし、指示を受信しているならば、ステップ７に移行することで温度制御は終了し、指示を受信していないならばステップ２に移行する。

また混合水の流量が所定の値以下になる他例として、図３に示すように混合水路１６の下流に、吐水と止水とを切り替えるシャワー２１が接続された場合がある。以下にその場合の湯水混合装置１の温度制御について記載する。

本実施形態のシャワー２１には、シャワーヘッド２１２に吐水と止水とを切り替える操作部２１１が設けられる。また、シャワー２１は、操作部２１１と連動して動き、シャワーヘッド２１２内の流路を開閉する止水弁（図示せず）を有する。

シャワー２１では、ユーザーが操作部２１１を一度押すことにより止水弁が流路を閉塞することでシャワー２１の吐水が止まる。そして、シャワー２１では、ユーザーが操作部２１１をもう一度押すことにより止水弁が流路を開放することで止水が解除される。

ここで、ユーザーが操作部２１１を押しシャワー２１を止水したとき、混合水の流量が急激に変化してしまうので、フィードバック制御が水と湯の混合量を変えてしまう。このとき、混合水の温度が、それまでユーザーが快適に感じていた温度から変化してしまい、ユーザーが不快に感じる温度になってしまう虞がある。

そのため、シャワー２１において操作部２１１を押して、シャワー２１を止水したときは、保持モード１７１を開始させ、ユーザーが快適に感じていた混合水の温度となる水と湯の流量を保持することが好ましい。

上記した湯水混合装置１の温度制御では、混合水路１６の流量が所定の値以下のとき、保持モード１７１が開始される。ここで、水または湯の流量に対し精密な調節が必要な場合、保持モード１７１により混合水の温度に基づくフィードバック制御を停止させることで、湯水調節部１５をいたずらに稼働させないので、制御動作の無駄や温度制御の精度低下を抑制できる。すなわち、本実施形態の湯水調節部１５は、保持モード１７１を備えることで、水側調節弁１５１および湯側調節弁１５２の無駄な動作や温度制御の精度低下を抑制することができる。

また、湯水混合装置１において、混合水路１６の下流に手元操作機能付のシャワー２１が接続されているとき、操作部２１１でシャワー２１を止水すると、保持モード１７１が開始される。これにより、操作部２１１でシャワー２１を止水した際には、フィードバック制御の制御が行われず、無駄な制御動作を抑制でき、また、温度制御の精度低下を抑制できる。従って、ユーザーが操作部２１１でシャワー２１を止水から吐水に切り替えたとしても、シャワー２１から異常な温度の混合水が吐出されることを抑制できる。

＜変形例＞
以下に、本実施形態の制御部１７で行われる温度制御の変形例について記載する。ここで、変形例は、上記した実施形態とは異なり、図４に示すように、給水路１３に第１流量センサ１３１および給湯路１４に第２流量センサ１４１が配置される。

図５に示す本変形例のフローチャートは、上記した実施形態のフローチャートとほとんど同じであるが、ステップ９，１０，１１が相違している。本変形例では、温度制御のフローチャートのステップ９において、第１流量センサ１３１の測定値と第２流量センサ１４１の測定値を取得する。そして、ステップ１０において、取得した第１流量センサ１３１の測定値と第２流量センサ１４１の測定値を加算した算出値を求める。

ここで、ステップ１１において、前記算出値が前記所定の値以下かどうかを判別し、所定の値以下の場合、ステップ１２に移行し保持モード１７１が開始され、所定の値以上のときステップ１３に移行しフィードバックモードが開始される。このように、本変形例では、第１流量センサ１３１と第２流量センサ１４１を用いて、上記した実施形態と同様のことを行なっている。

これによれば、混合水の温度に基づくフィードバック制御において、水または湯の流量を変化させ難いときに、湯水調節部１５をいたずらに稼働させないので、制御動作の無駄を抑制でき、また、温度制御の精度低下を抑制できる。

本実施形態の湯水混合装置１は、以下に示す構成を備える。

湯水混合装置１は、給水源１１に接続され水が流れる給水路１３と、給湯源１２に接続され湯が流れる給湯路１４と、を備える。湯水混合装置１は、給水路１３を流れてきた水と給湯路１４を流れてきた湯を混合する湯水調節部１５と、湯水調節部１５に接続され混合水が流れる混合水路１６と、を備える。混合水路１６には、温度センサ１６２と流量センサ１６３が配置される。湯水調節部１５は、温度センサ１６２の測定値を用いたフィードバック制御を行なう制御部１７に接続される。制御部１７は、流量センサ１６３の測定値が所定の値以下になった場合、フィードバック制御を停止させる。湯水調節部１５における水と湯のそれぞれの混合量を保持させる保持モード１７１を有することを特徴とする。

これにより、湯水混合装置１の温度制御における制御動作の無駄を抑制することができ、また、温度制御の精度低下を抑制できる。

湯水混合装置１は、給水源１１に接続され水が流れる給水路１３と、給湯源１２に接続され湯が流れる給湯路１４と、を備える。湯水混合装置１は、給水路１３を流れてきた水と給湯路１４を流れてきた湯を混合する湯水調節部１５と、湯水調節部１５に接続され混合水が流れる混合水路１６と、を備える。混合水路１６には温度センサ１６２、給水路１３には第１流量センサ１３１、給湯路１４には第２流量センサ１４１が配置される。湯水調節部１５は、温度センサ１６２の測定値を用いたフィードバック制御を行なう制御部１７に接続される。制御部１７は、第１流量センサ１３１と第２流量センサ１４１の測定値を足した算出値が所定の値以下になった場合、フィードバック制御を停止させる。停止に加えて、制御部１７は、湯水調節部１５における水と湯のそれぞれの混合量を保持させる保持モード１７１を有することを特徴とする。

これにより、湯水混合装置１の温度制御における制御動作の無駄を抑制することができ、また、温度制御の精度低下を抑制できる。

また、混合水路１６の下流にはシャワー２１が接続される。シャワー２１のシャワーヘッド２１２には、吐水と止水とを切り替える操作部２１１が設けられることが好ましい。

このような急激な流量変化が起こる場合でも、温度制御の低下を抑制することができる。

１ 湯水混合装置
１１ 給水源
１２ 給湯源
１３ 給水路
１３１ 第１流量センサ
１４ 給湯路
１４１ 第２流量センサ
１５ 湯水調節部
１６ 混合水路
１６２ 温度センサ
１６３ 流量センサ
１７ 制御部
１７１ 保持モード

Claims (3)

1. 給水源に接続され水が流れる給水路と、給湯源に接続され湯が流れる給湯路と、前記給水路を流れてきた水と前記給湯路を流れてきた湯を混合する湯水調節部と、前記湯水調節部に接続され混合水が流れる混合水路と、を備え、
   前記混合水路には、温度センサと流量センサが配置され、
   前記湯水調節部は、前記温度センサの測定値を用いたフィードバック制御を行なう制御部に接続され、
   前記制御部は、前記流量センサの測定値が所定の値以下になった場合、前記フィードバック制御を停止させると共に、前記湯水調節部における水と湯のそれぞれの混合量を保持させる保持モードを有することを特徴とする湯水混合装置。
2. 給水源に接続され水が流れる給水路と、給湯源に接続され湯が流れる給湯路と、前記給水路を流れてきた水と前記給湯路を流れてきた湯を混合する湯水調節部と、前記湯水調節部に接続され混合水が流れる混合水路と、を備え、
   前記混合水路には温度センサ、前記給水路には第１流量センサ、前記給湯路には第２流量センサが配置され、
   前記湯水調節部は、前記温度センサの測定値を用いたフィードバック制御を行なう制御部に接続され、
   前記制御部は、前記第１流量センサと前記第２流量センサの測定値を足した算出値が所定の値以下になった場合、前記フィードバック制御を停止させると共に、前記湯水調節部における水と湯のそれぞれの混合量を保持させる保持モードを有することを特徴とする湯水混合装置。
3. 前記混合水路の下流にはシャワーが接続され、
   前記シャワーのシャワーヘッドには、吐水と止水とを切り替える操作部が設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の湯水混合装置。

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