JP2707594B2 - 湯水混合制御装置 - Google Patents

湯水混合制御装置

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JP2707594B2 JP11392188A JP11392188A JP2707594B2 JP 2707594 B2 JP2707594 B2 JP 2707594B2 JP 11392188 A JP11392188 A JP 11392188A JP 11392188 A JP11392188 A JP 11392188A JP 2707594 B2 JP2707594 B2 JP 2707594B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は湯と水とを混合し、シャワーあるいは洗面
もしくは浴槽への湯張り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 従来の湯水混合制御装置は例えば特開昭61−112879号
公報に示される様に第4図の構成になっていた。まず従
来の構成を第4図より説明する。
第4図で水側配管1の途中に水側弁2が取り付けら
れ、又湯側配管3の途中に湯側弁4とが取りつけられ、
水側弁2は水側駆動部5(例えばステッピングモーター
など)で、又湯側弁4は湯側駆動部6で弁開度量を調節
する。水側配管1と湯側配管3とは合流し混合配管7と
なる。混合配管7の途中に湯温検出手段8が設けられ、
更にシャワー9等へ接続される。湯温検出手段8の出力
信号は制御部10に入力され、又水側駆動部5及び湯側駆
動部6に駆動信号を出力する。
次に従来例の構成の動作を説明する。第5図は湯温検
出手段8の出力信号と水側駆動弁5あるいは湯側駆動部
6の付勢量との関係を示す。第6図は制御部の動作を示
すフローチャートである。
まず湯温値を設定した後水側駆動部5により水側弁2
を初期位置迄開く。次に湯側駆動部6を介し湯側弁4を
開き湯と水とを混合する。そして湯温検出手段8により
混合湯温を検出し制御部10で設定温度と比較する。設定
温度と出湯温度との温度偏差が0.5℃の許容範囲値より
大きい場合、温度偏差の絶対値に比例した速度で水側弁
2を開方向もしくは閉方向に弁開度調節を行なう。温度
偏差が±0.5℃の許容範囲内に入れば水側弁2の駆動を
停止する。
発明が解決しようとする課題 一度給湯した後次使用する迄の時間が長いと湯側配管
3中の湯温が設定温度近傍迄低下する。例えば設定温度
が40℃で、湯側配管3中の湯温が本来80℃位であるのが
40℃だったとする。給湯開始後、出湯温度が設定値に達
した時湯側弁4は全開で、水側弁2は全閉である。この
状態で湯側配管3中の低温湯が出つくすと本来の80℃の
湯が供給され始める。水側弁2は全閉で、湯側弁4が全
開であるめに設定温度よりはるかに高い温度の湯がで
る。湯温検出手段8で出湯温度が設定温度より高くなっ
たのを検出すると第5図の特性図に従い水側弁2は開方
向へ、又湯側弁4は閉方向に駆動される。従って設定温
度の湯をつくる弁位置に達する迄にかなりの高いオーバ
ーシュートを生じる。
又、水側弁2の全閉位置は締切精度をよくするために
多少の遊びをとってあり、開け始めて水が出る迄多少遅
れがある。このためますますオーバーシュートが大きく
なる。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、大きいオ
ーバーシュートを生じることなく、素速く設定温度に整
定させる湯水混合制御装置を提供するものである。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の湯水混合制御装置
は、湯水量の混合比率を調節する混合手段と、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、温度偏差を求める偏差演算手段と、死水の出
湯完了を検出する死水完了検出手段と、定常状態を検出
する定常状態検出手段と、死水出湯完了後の温度偏差と
前記混合手段の付勢量との関係を制御規則として記憶す
る第1の制御規則記憶手段と、定常状態での温度偏差と
前記混合手段の付勢量との関係を制御規則として記憶す
る第2の制御規則記憶手段と、前記第1の制御規則記憶
手段あるいは前記第2の制御規則記憶手段とを切りかえ
る切換手段と、温度偏差信号と第1の制御規則又は第2
の制御規則とから前記混合手段の付勢量を推論し求める
制御推論手段と、前記混合手段の開度量を求める開度検
出手段と、湯温設定値により前記混合手段の開度制限値
を設定する開度制限値設定手段と、前記混合手段の開度
量が制限値に達したか否かを判定する開度判定手段と、
前記混合手段の開度量が開度制限値に達すると前記制御
推論手段の出力に優先して前記混合手段を停止させる付
勢量設定手段とからなる。
作用 上記構成により、開度検出手段で検出した混合手段の
位置が開度制限手段の設定値に達すると例え混合湯温が
設定温度に達していなくとも混合手段をその位置で停止
させる。混合手段に供給される低温湯が出つくしたのを
検出すると第1の制御規則を選択し混合手段を定常時よ
り高い付勢量で駆動し、かつ混合手段の位置が設定値即
ち最適弁位置近くに位置していて最適弁位置への移動時
間が短くなることにより、設定温度より大きくオーバー
シュートするのを防ぐ。
実施例 以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。第
1図においてい第4図に示す従来例と同相当物には同一
符号を付しその説明を省略する。
第1図で、混合手段11は湯量と水量の混合比率を調節
する。ここで混合手段11は湯量を調節する湯側弁及び水
量を調節する水側弁が一軸上に固定され、一つの駆動手
段(例えばステッピングモーターなど)で付勢する方
式、あるいは水側弁及び湯側弁を各々に対応した2つの
駆動手段で付勢する方式からなる。流量調節手段12は混
合手段11で作られた湯をシャワー9もしくはカラン13に
流路を切りかえたり、給湯開始もしくは停止したり、あ
るいは操作部14で設定した流量値になるように流量検出
手段15の信号をもとに流量調節を行なう。
第2図は制御部10の具体構成を示している。湯温設定
手段16は偏差演算手段17と開度制限値設定手段18に出力
される。偏差演算手段17は湯温検出手段8と湯温設定手
段16との出力信号から温度偏差を求める。偏差演算手段
17の出力部は死水完了検出手段19及び定常状態検出手段
20及び制御推論手段21に入力される。第1の制御規則記
憶手段22は混合手段11へ供給される湯温が急激に高く変
化する場合の制御に関する制御規則を記憶し、又第2の
制御規則記憶手段23は混合手段11へ供給される湯温が安
定した場合の制御に関する制御規則を記憶している。切
換手段24は死水完了検出手段19及び定常状態検出手段20
の出力信号で第1もしくは第2の制御規則記憶手段22,2
3に切りかえ、その出力は制御推論手段21に接続され
る。制御推論手段21は温度偏差信号と第1もしくは第2
の制御規則とから推論し混合手段11の付勢量を求める。
一方開度制限値設定手段18は湯温設定手段16の設定信号
に応じ混合手段11の開度制限値を設定する。即ち例えば
湯温設定手段16の設定温度に応じて予め定められている
開度制限値を選択する。開度量検出手段25は混合手段11
の開度量(湯側開度量もしくは水側開度量)を検出す
る。開度量検出手段25は例えば混合手段11で湯温調節す
る際に駆動手段のパルス数をカウントするとか、あるい
は混合手段11の湯側弁や水側弁の弁軸にエンコーダなど
を設け開度量を検出するという方式がある。開度量判定
手段26は混合手段11の開度量が開度制限値に達したか否
かを判定する。開度制限値に達した場合付勢量設定手段
27より制御推論手段21の信号より優先して混合手段11を
停止させる。
次に上記構成による本実施例の動作を第3図のフロー
チャートを用いて説明する。利用者が操作部14より給湯
指示を出す。この時利用者が設定した湯温設定値より混
合手段11の開度制限値を設定する。次に出湯温度と設定
温度とから温度偏差を求める。(第3図のP1,P2,P3,P4,
P5に相当する。)次に出湯温度が設定温度に達している
かどうか判定する。もし設定温度に出湯温度が達してい
るならば定常状態と判定し、同時に出湯温度に急激な変
化がないかチェックする。この場合切換手段24は第2の
制御規則記憶手段23をセレクトし求めた温度偏差とから
制御推論手段21で推論し混合手段11の付勢量を求める。
ここで制御規則は温度偏差やあるいは偏差の変化分と混
合手段11の操作量との関係を記述している。一方湯温調
節しつつも開度量検出手段25で混合手段11の開度量を検
出する。開度量(湯側開度量あるいは水側開度量)が開
度制限値に達する迄前述の動作を行ない、開度制限値に
達したならば混合手段11を停止させる。(第4図のP6,P
7,P8,P9,P10,P11に相当する。)この様な状態で混合手
段11に接続されている湯側配管3中の低温湯が出つく
し、本来の供給湯温の湯が混合手段11に供給され始める
と出湯温度が急に高くなり始める。この湯温変化を死水
完了検出手段19で検出すると切換手段24を介し第1の制
御規則記憶手段22に切りかえる。第1の制御規則は温度
偏差あるいは温度偏差とその変化分と混合手段11の付勢
量との関係を記述している。第1の制御規則と温度偏差
とが制御推論手段21で推論し混合手段11に出力するが、
定常時の付勢量に比べ大きな付勢量で混合手段11を駆動
する。こうして急激な湯温変化の場合でも最適な弁位置
に近い位置、即ち前記開度制限値設定手段18で予め弁位
置を最適弁位置近くに位置させて混合手段11の弁移動量
少なくしていることと、通常より大きな付勢力で混合手
段11を駆動することの両作用で早く最適な弁位置に到達
でき、出湯温度に大きなオーバーシュートを生じない。
そして設定温度近傍で安定したならば第1の制御規則に
切りかえる。第3図のフローチャートのP12,P13,P14
相当する。
発明の効果 以上のように本発明の湯水混合制御装置は、混合手段
の開度量を検出し開度制限値に達した時湯温検出手段で
検出した湯温が湯温設定手段での設定値に到達していて
も、又達していなくとも混合手段を停止させ、出湯温度
の急峻な変化を検出すると直ちに第2の制御規則から第
1の制御規則に切りかえ定常より大きな付勢量で混合手
段を最適な弁位置に駆動することと、開度制限値設定手
段で予め弁位置を最適弁位置近くに位置させて混合手段
の弁移動量を少なくしていることの両作用で、混合手段
へ供給される湯の温度が設定温度あるいは環境温度程度
に低下し、この低温湯が出つくすと急激な湯温変動が生
じかかるのを防ぎ出湯温度に大きなオーバーシュートを
生じることなく、極めて安全性が向上する。
【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システ
ム図、第2図は同装置の制御ブロック図、第3図は同装
置の動作を示すフローチャート図、第4図は従来の湯水
混合制御装置のシステム図、第5図は同装置の制御部の
出湯温度と水側駆動部(又は湯側駆動部)の付勢量との
関係を示す特性図、第6図は同装置の動作を示すフロー
チャート図である。 8……湯温検出手段、11……混合手段、16……湯温設定
手段、17……偏差演算手段、18……開度制限値設定手
段、19……死水完了検出手段、20……定常状態検出手
段、21……制御推論手段、22……第1の制御規則記憶手
段、23……第2の制御規則記憶手段、24……切換手段、
25……開度量検出手段、26……開度量判定手段、27……
付勢量設定手段。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】湯と水との混合比率を調節する混合手段
    と、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、前記湯温検出手段と前記湯温設
    定手段との出力信号より温度偏差を求める偏差演算手段
    と、前記偏差演算手段の出力信号で前記混合手段に供給
    される湯温が低いか否かを判定しあるいは変化勾配が大
    きいか否かを検出する死水完了検出手段と、前記偏差演
    算手段の出力信号で前記混合手段に供給する湯温が安定
    したか否かを判定する定常状態検出手段と、前記死水完
    了検出手段で前記混合手段へ供給される湯温の変化を検
    出した場合の温度偏差と前記混合手段の付勢量との関係
    を制御規則として記憶する第1の制御規則記憶手段と、
    前記定常状態検出手段の出力信号で前記混合手段へ供給
    される湯温の安定状態を検出した場合の温度偏差と前記
    混合手段の付勢量との関係を制御規則として記憶する第
    2の制御規則記憶手段と、前記死水完了検出手段あるい
    は前記定常状態検出手段の出力信号で前記第1の制御規
    則記憶手段あるいは前記第2の制御規則記憶手段に切り
    かえる切換手段と、前記偏差演算手段と前記第1の制御
    規則記憶手段あるいは前記第2の制御規則記憶手段との
    出力信号から前記混合手段の付勢量を推論する制御推論
    手段と、前記混合手段の開度量を求める開度量検出手段
    と、前記湯温設定手段の設定値により前記混合手段の開
    度制限値を設定する開度制限値設定手段と、前記開度量
    検出手段と前記開度制限値設定手段との出力信号より前
    記混合手段の開度量が制限値に達したか否かを判定する
    開度量判定手段と、前記開度量判定手段により前記混合
    手段の開度量が制限値に達したのを検出すると前記制御
    推論手段の出力信号より優先して前記混合手段に停止信
    号を出力する付勢量設定手段とからなる湯水混合制御装
    置。
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