JPH0377523B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高温湯と水とを自動的に混合し所望温
度の混合湯を得るための温水混合装置に関するも
のである。

従来例の構成とその問題点 従来この種の湯水混合装置は第１図に示すよう
に湯通路１、水通路２、及び混合通路３を有する
混合弁本体４の中で、湯側弁体５及び水側弁体が
弁軸７に固定され、ネジ送り機構８、減速器９を
介して直流サーボモータ１０で駆動される。混合
湯温は混合湯温検出器１１で検出され、温度設定
器１２の信号と比較され、その誤差信号が増幅回
路１３で増幅され、直流サーボモータ１０（以後
単にモータ１０という）を駆動する。

第２図ａは従来例の温度誤差とモータ速度の関
係である。温度誤差を増幅した値がモータの起動
電圧になる点(1)でモータが回転を始め温度誤差が
大きくなるとそれに比例してモータ速度が増し、
増幅回路の電源電圧等で決まる点(2)で最高速度と
なる。(1)から(2)の間が比例動作域である温度誤差
が負の場合モータの回転方向が逆になり同様の動
作となる。

第２図ｂは従来例の動作の時間的変化を示すも
のである。(3)で温度設定器１２で設定を変更する
とモータ１０は最高速度で回転し(4)で比例動作域
に入るとモータ１０は速度を除々に減じていき、
混合温湯はゆるやかに設定温度に近づき(5)でモー
タが停止する。混合温湯が安定するまでの時間は
温度誤差に対するモータ速度の比例ゲインが大き
いほど短くなるが定常時の安定性のため限度があ
る。

また混合湯の出湯を停止すると混合通路３の流
動が停止しサーミスタ１１近傍の湯温が低下し、
湯側弁体５が全開、水側弁体６は全閉の位置まで
弁が移動する。(6)で出湯を再開すると湯側弁体が
全開になつているので先ず(7)で設定温度よりも高
い混合湯温となつてからモータ１０が回り始め混
合湯温を除々に補正し(8)でモータは停止する。

以上のような動作により、従来例の湯水混合装
置では次のような欠点がある。

１ 設定温度を変更したときの混合湯温の応答性
が悪い。

２ 混合湯温を検出してから始めて弁を駆動する
ためオーバーシユートが発生しやすい。

３ 出湯開始時に高温湯が出る。しかも安定する
までに時間がかかるため危険である。

発明の目的 本発明は、かかる従来の問題を解決するもので
温度設定変更時の応答が速く、かつオーバシユー
トの発生を抑え、危険な高温湯の発生を無くする
ことを目的とする。

発明の構成 この目的を達成するために本発明は、 水通路の開度と湯通路の開度を差動的に調節す
る混合弁と、前記混合弁を駆動する駆動部と、前
記混合弁の弁位置を検出する弁位置検出器と、前
記水通路と湯通路とを合流して混合湯を得る混合
通路と、前記水通路に設けられた水温検出器と、
前記湯通路に設けられた湯温検出器と、前記混合
通路に設けられた混合湯温検出器と、混合湯温を
設定する温度設定器と、前記水温検出器、湯温検
出器及び温度設定器の３つの信号により弁位置を
演算する初期弁位置設定回路と、この初期弁位置
設定回路の信号と前記弁位置検出器の信号とを比
較して前記駆動部を制御する弁駆動回路と、前記
混合湯温検出器と前記温度設定器の信号により温
度誤差が無くなるよう弁位置を補正する信号を前
記弁駆動回路に出力する温度誤差検出回路とから
なる湯水混合装置である。

この構成によつて、湯温検出器と水温検出器の
信号により、設定温度に対応する所定の弁位置へ
すみやかに弁を駆動し、さらに混合湯温検出器の
信号で弁位置を補正するため、設定温度変更時の
応答性が良く、不要なオーバーシユートや高温湯
の発生を抑える作用を有するものである。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例を第３図、第４図、第
５図、第６図を用いて詳しく説明する。なお第１
図と同一部品は同一番号を付している。

第３図において、湯通路１、水通路２、混合通
路３を有する混合弁本体４の中で、湯通路１の開
度を調節する湯側弁体５と水通路２の開度を調節
する水側弁体６とが弁軸７にばね１４で付勢され
止め輪１５に当接されて連結されている。弁体
５，６は弁軸７に対して摺動自由でありばね１４
は、各弁体の全閉当接時の逃げを作る。弁軸７は
ねじ送り機構８、減速機９を介してステツプモー
タ１０（以後単にモータと云う）で直線的に駆動
される。湯通路１の湯温検出器１６と水通路２の
水温検出器１７及び温度設定器１２の信号は初期
位置設定回路１８に導かれる。混合通路３の混合
湯温検出器１１の信号と温度設定器１２の信号は
温度誤差検出回路１９で比較増幅される。リミツ
トスイツチ２０は弁軸に連結されたスイツチレバ
ー２１により湯側弁体が全閉時の弁位置を検出す
る。カウンター２２のリセツト端子には前記リミ
ツトスイツチ２０の信号が、アツプカウント端
子、ダウンカウント端子には弁駆動回路２３のモ
ータ正方向回転及び逆方向回転に対応する駆動パ
ルスが加えられる。カウンタ２２の出力信号は初
期位置設定回路１８の出力信号と比較されて弁駆
動回路２３に加えられ、温度誤差検出回路１９の
出力信号とカウンター２２の出力信号は移動範囲
制限回路２４に導かれ、移動範囲制限回路２４の
出力信号は弁駆動回路２３に導かれる。弁駆動回
路は前記入力信号を受けてステツプモータ１０の
駆動信号を発生する。

第４図は弁位置（弁軸７の軸方向変位）に対す
る湯量と水量の変化を示す、湯及び水の圧力が等
しければ、湯と水の流量比は弁位置でほぼ決まり
混合通路３の先で全体流量を絞つた場合もそれぞ
れの流量の絶対値は変化するがその流量比はほぼ
変らない。したがつて湯温と水温がわかつていれ
ば、必要な混合湯温に対する弁位置は概略決める
ことができる。

次に本実施例の動作を第５図のフローチヤー
ト、第６図の動作特性図を使つて説明する。第５
図において運転を開始するとまずａでモーターを
リミツトスイツチ２０がオンになるまで動かし、
カウンター２２をリセツトしこれを弁位置の基準
位置とする。以後カウンター２２はステツプモー
タの駆動パルスを計数しているので弁の絶対位置
を知ることができる。次に第５図ｂで設定温度、
湯温、水温により混合比を求め第４図に示した弁
初期位置第４図１へステツプモータ１０を最高速
度で駆動し移動する（第５図ｃ）。第５図ｄでは
温度誤差に比例した周波数の補正パルスを発生
し、弁位置を検出するカウンターの値が決められ
た補正動作範囲（第４図２）であれば補正パルス
をモータに加えて補正する。温度誤差が無くなる
と補正パルスの周波数は零であるのでモータは停
止する（ｅ〜ｆ）。ｇでは設定温度、湯温、水温
の変化を検出し変化があればｈへ、変化がなけれ
ばｉへ帰つて動作を繰り返す。

第６図において弁の基準位置が決まつたあとモ
ータは最高速度で弁初期位置(1)まで弁を駆動す
る。t₁からは温度誤差に応じた速度で弁位置を補
正し温度誤差がなくなるとt₂でモータは停止す
る。t₁からt₂の間はゆるやかに弁が動くのでオー
バーシユートの発生はない。弁位置に対する混合
比のバラツキや初期設定の誤差、湯、水の供給圧
力の変化等はこの間のフイードバツク動作により
吸収され正確な混合湯温が得られる訳である。t₃
で設定温度を変更すると再びモータは最高速度
で、新たな弁初期位置(2)まで弁を駆動し以下同様
に温度誤差がなくなるまで補正動作が行なわれ
る。

t₄で出湯を停止すると混合湯温は放熱により低
下し湯側弁体が開、水側弁体が閉の方向へ補正動
作が始まるが、t₅で補正動作範囲を越えるため弁
はそれ以上は動かない。t₆で再び出湯を開始する
と弁位置は初期設定位置(2)から大きく動いてはい
ないので急激に高温湯が出湯されることはなく、
t₇でわずかのオーバーシユートが発生するのみ
で、すみやかに補正される混合湯温は安定する。

発明の効果 以上のように本発明の湯水混合装置によれば、
次の効果が得られる。

(1) 水通路に水温検出器を、湯通路に湯温検出器
を、及び弁位置を検出する弁位置検出器を設
け、温度設定器の設定温度と水温検出器の信号
と、及び湯温検出器の信号とにより初期位置設
定回路で求めた弁初期位置へ予め混合弁を高速
で駆動し、さらに混合通路に設けた混合湯温検
出器と温度設定器の設定信号とにより温度誤差
検出回路で温度誤差が無くなるよう弁位置を補
正するよう構成したので、温度設定変更時の応
答がきわめて速く、かつ定常時の湯温安定性も
良く、所望の混合湯温がすみやかに得られる。

(2) 弁位置検出器を、弁の移動範囲の一端を検出
するリミツトスイツチとモータ駆動パルスを計
数するカウンタとで構成したため、リミツトス
イツチはモータ停止用のリミツトスイツチと共
用でき、構造を複雑化することなく実現でき、
低コストにできる。また、カウンタは、制御回
路をマイクロコンピユータで構成する場合には
ソフトウエアで実現でき特に外部回路を必要と
しないので低コストの機器を提供できる。

(3) 混合湯温検出器による弁位置補正の移動範囲
を、弁初期位置を中心に小さな範囲に制限した
ため、過度変化により必要以上に弁が動くのを
抑え安定した湯温を得ることができる。特に一
時出湯停止後の再出湯で危険な高温湯の発生を
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の湯水混合装置を示す構成図、
第２図は従来例の動作特性図で、第２図ａは温度
誤差対モータ速度の関係を示す特性図、第２図ｂ
は時間に対する設定温度、混合湯温、モータ速度
を示す特性図、第３図は本発明の一実施例を示す
構成図、第４図は本発明の一実施例の弁位置対水
量、湯量の関係を示す特性図、第５図は本発明の
一実施例の動作を示すフローチヤート、第６図は
本発明の一実施例の時間に対する設定温度、混合
湯温、モータ速度、弁位置の動作特性図である。 １……湯通路、２……水通路、３……混合通
路、４……混合弁本体、５……湯側弁体、６……
水側弁体、７……弁軸、１０……ステツプモー
タ、１１……混合湯温検出器、１２……温度設定
器、１６……湯温検出器、１７……水温検出器、
１８……初期位置設定回路、１９……温度誤差検
出回路、２０……リミツトスイツチ、２２……カ
ウンタ、２３……弁駆動回路、２４……移動範囲
制限回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水通路の開度と湯通路の開度を差動的に調節
   する混合弁と、前記混合弁を駆動する駆動部と、
   前記混合弁の弁位置を検出する弁位置検出器と、
   前記水通路と湯通路とを合流して混合湯を得る混
   合通路と、前記水通路に設けられた水温検出器
   と、前記湯通路に設けられた湯温検出器と、前記
   混合通路に設けられた混合湯温検出器と、混合湯
   温を設定する温度設定器と、前記水温検出器、湯
   温検出器及び温度設定器の３つの信号により弁位
   置を演算する初期弁位置設定回路と、この初期弁
   位置設定回路の信号と前記弁位置検出器の信号と
   を比較して前記駆動部を制御する弁駆動回路と、
   前記混合湯温検出器と前記温度設定器の信号によ
   り温度誤差が無くなるよう弁位置を補正する信号
   を前記弁駆動回路に出力する温度誤差検出回路と
   からなる湯水混合装置。 ２ 駆動部がステツプモーターであり、弁位置検
   出器が混合弁の移動範囲の一端を検出するリミツ
   トスイツチと、ステツプモーターに加えられる駆
   動パルスを計数するカウンターとからなる特許請
   求の範囲第１項記載の湯水混合装置。 ３ 温度誤差検出回路による弁位置補正の移動範
   囲を水温検出器、湯温検出器及び温度設定器で決
   められる初期弁位置を中心に混合弁の全移動範囲
   に対して小さく制限する移動範囲制限回路を設け
   た特許請求の範囲第１項記載の湯水混合装置。