JP2748527B2 - 湯水混合制御装置 - Google Patents

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の出力信号を水側駆動部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℃の許容範囲内に入いれば水側弁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
開であるた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20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。

利用者がシャワー等を利用し設定温度近傍の湯が出て
いる時に、突然前述のような高い温度の湯が出てくると
非常に危険であり、火傷をしたりなど人体生命に多大な
影響をもたらす。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 本発明は上記問題点を解決するために湯水量の混合比
率を調整する混合手段と、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、偏差の変化勾配を検出する偏
差変化勾配検出手段と、前記混合手段に供給される湯温
が安定したか否かを判定する定常状態検出手段と、前記
混合手段への付勢量と温度偏差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、第２の制御規則
記憶手段と、第１あるいは第２の制御規則記憶手段を切
りかえる切換手段と、温度偏差信号と前記第１あるいは
第２の制御規則記憶手段の出力信号とから前記混合手段
の付勢量を求める制御推論手段と、混合流量を検出する
流量検出手段と、前記混合手段の位置を検出する位置検
出手段と、前記混合手段の開度を求める開度演算手段
と、混合流量と開度量とから供給流量を求める供給湯量
演算手段と、死水が出つくしたか否かを判定すると共に
再出湯開始後死水状態を検出して学習した死水量だけ排
出したのを検出したら第１の制御規則記憶手段への切換
え信号を切換手段に出力する死水量判定手段と、死水量
を学習し、学習した記憶値を前記死水量判定手段の判定
値として使用するために記憶する死水量記憶手段とから
なる。

作用 本発明は湯水混合制御装置は上記構成により、混合手
段に接続された湯側配管中の死水量を学習し記憶するこ
とによって湯を使用した後、長時間経過して再使用する
場合、まず混合手段は死水を早く出湯しつくす様に湯側
を全開にし、更に出湯量が学習した死水量近傍に達する
と第１の制御規則と温度偏差とから推論し最適な操作量
を求め、混合手段を最適な混合比率の位置へ駆動するこ
とにより出湯温度のオーバーシュートを防止している。

実施例 以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。まず本
発明の構成より説明する。

第１図は本発明の湯水混合制御装置のシステム図であ
る。第４図と同相当物には同一番号を付している。11は
混合手段で湯水量の混合比率を調節する。混合手段11は
水量、湯量を調節する水側弁、湯側弁が一軸上に配置さ
れ１つの駆動手段（例えばステッピングモーター）で混
合比率を調節する場合、及び水側弁及び湯側弁が各々独
立した駆動手段で駆動され混合比率を調節する場合も含
む。12は流量検出手段で混合流量を検出する。13は流量
調節手段で混合湯の出湯及び停止あるいは流量調節を行
なう。流量調節手段13は流路切換機能もありシャワー９
あるいはカラン14に流路を切りかえることができる。16
は操作手段で、利用者による混合湯をカラン14もしくは
シャワー９からの出湯指示あるいは混合湯温の設定指示
や混合流量の設定指示などを制御部10に出力する。

制御部10に関し第２図に本発明の一実施例を示す。17
は湯温設定手段で混合湯温を設定し、その出力部は湯温
検出手段８と共に偏差演算手段18に入力される。偏差演
算手段18では温度偏差を求める。19は偏差変化勾配検出
手段で検出した温度偏差より変化勾配を求める。20は定
常状態検出手段で温度偏差信号から混合手段11に安定的
に高温の湯を供給されているか否かを判定する。21は位
置検出手段で混合手段11の位置を検出する。例えば混合
手段11がステッピングモーターで駆動されている場合ス
テッピングモーターに印加されたパルス数によって位置
を検出したり、あるいは混合手段11の湯水量を調節する
湯側弁あるいは水側弁を取り付けている弁軸にポテンシ
ョメーターなどを設け抵抗値もしくは電圧レベルから位
置を検出する。22は開度演算手段で位置検出手段21より
得た信号で湯側開度量を求める。23は供給湯量演算手段
で求めた湯側開度量と流量検出手段12の信号とから湯側
配管３中の湯量を求める。24は死水量判定手段で偏差変
化勾配検出手段19と供給湯量演算手段23とから湯側配管
３中の低温湯の湯量を求め死水量記憶手段25に出力する
と共に、学習し求めた低温湯量だけ湯側配管３中の低温
湯が出つくしたか否かを判定し切換手段26に出力する。
次に第１の制御規則記憶手段27と第２の制御規則記憶手
段28とが切換手段26に接続され定常状態検出手段20と死
水量判定手段25との信号によって切りかえられる。29は
制御推論手段で温度偏差信号と第１あるいは第２の制御
規則記憶手段27、28の制御規則とからファジィ推論し混
合手段11の操作量を求め出力する。

次に本発明の構成の動作を説明する。第３図に動作フ
ローチャートを示す。

出湯開始指示が操作手段16から出力されたならば、ま
ず給湯機から混合手段11迄の湯側配管３中の湯量を学習
し求める。まず混合手段11の現在の位置を位置検出手段
21によって求める。次に開度演算手段22によって湯側開
度量を求める。又、流量検出手段12によって求めた混合
流量Q_Oと湯側開度C_H及び全開度量Ｌとから供給湯量Q_Hを
次式から求める。Q_H＝（L_H/L）・Q_O 出湯開始より前述の式から求めた湯量を積算する。長
時間湯を使用しなかった場合混合手段11により湯水量の
混合比率を調節しても出湯温度は設定温度に達せず、か
つ温度偏差の変化勾配は平坦であり、このことにより湯
側配管３中の湯温は本来の給湯機から送られる温度では
なく低温状態であることがわかる。以上の方法により湯
側配管３中の湯温が低温状態であることを検出し、かつ
供給湯量を積算する。

湯側配管３中の低温湯が出つくすと本来の高温湯が送
られてくる。即ち湯温検出手段８により検出した湯温信
号が偏差変化勾配検出手段19を介し変化勾配として検出
する。この湯温変化を検出すると湯側配管３中の湯量、
即ち死水量が求まるので記憶する。従って死水量判定手
段24によって記憶している死水量だけの低温湯が出つく
したならば切換手段26を介し第１の制御規則に切りかえ
る。さらに温度偏差信号と第１の制御規則とから推論し
混合手段11の操作量を求め出力する。

設定温度に出湯温度が達したならば定常状態検出手段
20の信号により第２の制御規則に切りかえる。混合手段
11への供給湯温が本来の温度に戻ったならば第２の制御
規則で混合手段11の操作量を求め常に設定温度を維持す
るように混合比率を調節する。

このようにして湯側配管３中の混合手段11迄の湯量を
求めることにより死水量を学習完了したならば、再出湯
開始時温度偏差の変化勾配が平坦な死水状態を検出した
場合（第３図の「死水か」判定）混合手段11の湯側を大
きく開け求めた量だけ速く死水、即ち低温湯を出湯させ
本来の高温湯を供給できるようにすると共に本来の高温
湯が出湯され始めたことを湯温変化で検出したら死水出
湯完了と判断し（第３図の「死水出湯完了」判定）、第
１の制御規則で混合手段１を制御する。よって再出湯開
始時も大きいオーバーシュートを生じることなく、素速
く設定温度の湯に制御できる。従って利用者は速く適温
の湯を使用できる。

発明の効果 以上のように本発明はまず混合手段の現在の位置を検
出し流量検出手段が求めた混合湯量とから湯側配管中の
流量を求め本来の高温湯が供給されてくる迄積算しこの
学習した結果を記憶することによって、湯を長時間経過
した後再び使用する場合混合手段の湯側を大きく開け学
習した湯量だけ速く出湯させ、出湯しつくしたのを偏差
の変化勾配より検出し第１の制御規則記憶手段の第１の
制御規則と偏差演算手段で求めた温度偏差信号とから混
合手段の操作量を推論し前記混合手段による混合比率を
調整しその後第２の制御規則記憶手段に切りかえて混合
比率を調節することによって、出湯開始時死水状態であ
ることを検出したならば学習した湯量だけ速く出湯させ
利用者が所望する温度の湯を速く供給することができ、
かつ死水出湯後も混合湯温にオーバーシュートを生じる
ことなくきわめて使い勝手が向上している。

【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システ
ム図、第２図は同装置の制御部のブロック図、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
湯水混合装置のシステム図、第５図は第４図の装置の特
性図、第６図は第４図の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、12……流量検出
手段、17……湯温設定手段、18……偏差演算手段、19…
…偏差変化勾配検出手段、20……定常状態検出手段、21
……位置検出手段、22……開度演算手段、23……供給湯
量演算手段、24……死水量判定手段、25……死水量記憶
手段、26……切換手段、27……第１の制御規則記憶手
段、28……第２の制御規則記憶手段、29……制御推論手
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
   定手段とから温度偏差を求める偏差演算手段と、前記偏
   差演算手段より温度偏差の変化勾配を求める偏差変化勾
   配検出手段と、前記混合手段に供給される湯温が安定し
   たか否かを判定する定常状態検出手段と、前記混合手段
   に供給される湯温の変化勾配が大きい場合の温度偏差と
   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、前記混合手段へ供給され
   る湯温が安定している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
   憶手段に切り換える切換手段と、前記偏差演算手段及び
   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とから前記混合手段の付勢量を
   推論する制御推論手段と、前記混合手段から出湯される
   混合流量を検出する流量検出手段と、前記混合手段の位
   置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段の出力
   信号より前記混合手段の湯側開度を求める開度演算手段
   と、前記流量検出手段と前記開度演算手段との出力信号
   から供給湯量を求める供給湯量演算手段と、前記偏差変
   化勾配検出手段と前記供給湯量演算手段とから湯側配管
   中の死水が出湯しつくしたか否かを判定すると共に再出
   湯開始時死水状態を検出した後、学習した死水量だけ排
   出したか否かを判定し、この死水量の排出が完了したと
   判定した時、前記切換手段に前記第１の制御規則記憶手
   段に切り換える信号を出力する死水量判定手段と、前記
   死水量判定手段で得た死水量を学習し、この学習した記
   憶値を前記死水量判定手段の判定値として出湯したか否
   かを判定するために記憶する死水量記憶手段とからなる
   湯水混合制御装置。