JPH0540531A - 湯水混合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 給湯路の圧力と給水路の圧力が同時に且つ同
一方向に変化したときの混合湯の温度変動を小さくす
る。 【構成】 給湯路３からの湯と給水路４からの水との混
合比を変更する混合比変更手段７，８と、給湯路３又は
給水路４の圧力を検出する圧力検出手段１２ａ，１２ｂ
と、その検出情報に基づいて混合湯温度の変動を抑える
べく混合比変更手段７，８を制御する制御手段１１を備
える湯水混合装置において、制御手段１１が、給水路４
の圧力と給湯路３の圧力との比の変化量に基づいて混合
比変更手段７，８の操作量を決定するように構成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯路からの湯と給水
路からの水との混合比を変更する混合比変更手段と、前
記給湯路又は前記給水路の圧力を検出する圧力検出手段
と、その検出情報に基づいて混合湯温度の変動を抑える
べく前記混合比変更手段を制御する制御手段を備える湯
水混合装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる湯水混合装置（一般に混合栓と呼
ばれる）の従来例として、例えば、先に出願した特願平
３−６４０２号の明細書及び図面に記載したものが挙げ
られる。これは、それまでのような、混合湯温度の検出
情報に基づいて混合比変更手段を制御するフィードバッ
ク制御（温度制御）だけでは給湯路及び給水路の一次圧
の変動に起因する混合湯の温度の変動を抑えることが難
しいことに鑑み、上記一次圧を検出し、その変化の影響
による混合湯温度の変化を前もって打ち消す方向に混合
比変更手段を制御するフィードフォワード制御（圧力制
御）を加えたものである。

【０００３】尚、上記従来例においては、温度制御及び
圧力制御にファジイ制御を適用している。又、上記温度
制御へのファジイ制御の適用例については特願平２−１
７２０７２号に詳細に説明されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例において
は、給湯路の圧力変化と給水路の圧力変化を各別に検出
し、いずれか一方の圧力変化があればそれに応じて上記
のように混合比変更手段を制御していた。ところが、例
えば、給湯路の圧力と給水路の圧力が同時に上昇した場
合も何れかの圧力変化量が所定値以上であれば圧力制御
を行うので、この場合、圧力制御をせずに温度制御のみ
を行う場合に比べ、却って混合湯の温度の変動が大きく
なることがあった。給湯路の圧力と給水路の圧力が同時
に低下した場合も同様である。

【０００５】本発明は、かかる実情に鑑みて為されたも
のであって、その目的は、給湯路の圧力と給水路の圧力
が同時に且つ同一方向に変化したときの混合湯の温度変
動を小さくすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による湯水混合装
置は、給湯路からの湯と給水路からの水との混合比を変
更する混合比変更手段と、前記給湯路又は前記給水路の
圧力を検出する圧力検出手段と、その検出情報に基づい
て混合湯温度の変動を抑えるべく前記混合比変更手段を
制御する制御手段を備えるものであって、その特徴構成
は、制御手段が、前記給水路の圧力と前記給湯路の圧力
との比の変化量に基づいて前記混合比変更手段の操作量
を決定するように構成されている点にある。

【０００７】

【作用】上記特徴構成において、給水路の圧力と給湯路
の圧力との比（以下、圧力比という）の変化量は正負の
値をとる。例えば、給水路の圧力が変化せずに給湯路の
圧力が上昇すると圧力比は小さくなり、従って圧力比の
変化量は負値になる。逆に給湯路の圧力が下降すると圧
力比は大きくなり、圧力比の変化量は正値になる。制御
手段は、この圧力比の変化量に基づいて混合比変更手段
の操作量を決定する。

【０００８】つまり、圧力比の変化量の正負により混合
比変更手段の操作量の正負が決定され、圧力比の変化量
の大きさにより変更手段の操作量の大きさが決定される
ことになる。例えば、圧力比の変化量が正値であれば混
合比変更手段の操作量は正値（水の流入量を増加し、湯
の流入量を減少する方向の操作量であることを示す）と
なり、変化量の大きさに応じた操作量の大きさが決定さ
れる。操作量の大きさとしては、例えば混合比変更手段
がモータにより開閉駆動される弁の場合、モータの回転
速度又は回転時間が相当する。

【０００９】上記のようにして、圧力比の変化量に基づ
いて決定された混合比変更手段の操作量により混合湯の
温度上昇を抑える制御が行われる。従って、仮に、給水
路の一次圧の低下と同時に給湯路の一次圧も低下し、そ
の圧力比の変化量がほぼゼロであるとすれば、混合比変
更手段の操作量はほぼゼロとなる。この場合、水の流入
量と湯の流入量が共に減少し、その減少の割合がほぼ等
しいので混合湯の温度はほとんど変化しないと考えられ
る。

【００１０】

【発明の効果】本発明の混合装置によれば、上記のよう
に給湯路の圧力と給水路の圧力が同時に且つ同一方向に
変化したときは不必要に混合比変更手段を作動させる無
駄が発生しにくく、かかる場合の混合湯温度の変動を一
層小さくすることができるようになった。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１に示すように、上水道給水管から各戸に供給
される水道水は、一部が給湯器１で高温一定加熱され球
体モータポンプ２で給湯路３に圧送される。他は給水路
４を通ってそのまま湯水混合装置（混合栓）５に供給さ
れる。湯水混合装置５で混合された混合湯は合流管６へ
供給される。

【００１２】湯水混合装置５には、給湯路３から供給さ
れる湯の流入量を調節する湯側弁７及び給水路４から供
給される水の流入量を調節する水側弁８が設けられ、両
弁７，８が湯と水との混合比を調整する混合比変更手段
を構成している。又、混合湯温度を検出するための温度
検出手段（以下、温度センサという）９、混合湯の流量
を検出するための流量検出手段（以下流量センサとい
う）１０、これらの検出情報に基づいて湯側弁７及び水
側弁８の開閉制御を行う制御手段１１が設けられてい
る。

【００１３】給水路４及び給湯路３にはそれぞれの圧力
を検出する圧力検出手段（以下圧力センサという）１２
ａ，１２ｂが設けられ、これらの検出信号も上記制御手
段１１に入力されている。湯側弁７は弁体７ａとそれを
駆動するパルスモータ７ｂからなる。同様に水側弁８は
弁体８ａとパルスモータ８ｂからなる。制御手段１１
は、パルスモータ７ｂ，８ｂを正逆転制御することによ
り湯側弁７及び水側弁８の開閉制御を行い、その回転速
度を制御することにより両弁７，８の開閉速度を制御す
る。

【００１４】制御手段１１は、混合湯の目標温度及び目
標流量を設定するための操作部１３と、その設定値及び
上記各センサの検出情報に基づいて湯側弁７及び水側弁
８の開閉制御、即ちパルスモータ７ｂ，８ｂの駆動制御
を行う制御部１４から構成される。パルスモータ７ｂ，
８ｂの操作量、即ち回転方向及び回転速度は、基本的に
は温度センサ９の検出温度と目標温度の偏差が小さくな
るように、且つ、流量センサ１０の検出流量と目標流量
の偏差が小さくなるように決定される（温度・流量制
御）。

【００１５】そして、圧力センサ１２ａ，１２ｂの検出
情報に基づいて、給湯路３又は給水路４の圧力変動に起
因する混合湯温度の変動を抑えるようにパルスモータ７
ｂ，８ｂの操作量が補正される（圧力制御）。但し、こ
の圧力制御における回転速度は上記温度・流量制御にお
ける回転速度に比べて高速である。

【００１６】温度・流量制御、圧力制御共にファジイ推
論により操作量を決定している。図２の流れ図に示すよ
うに、先ず、温度・流量制御により操作量ｆ，ｋが決定
される（処理（イ））。この処理の詳細については従来
例として前述した先願の明細書・図面に記載されてい
る。

【００１７】尚、操作量ｆは温度制御により、パルスモ
ータ７ｂとパルスモータ８ｂを互いに逆方向に回転駆動
する成分、即ち湯側弁７と水側弁８を背反的に開閉制御
する成分である。操作量ｋは流量制御により、パルスモ
ータ７ｂとパルスモータ８ｂを同一方向に回転駆動する
成分である。又、いずれの操作量もパルスモータに与え
る一秒当たりのパルス数（回転速度に比例する。ＭＡ
Ｘ．５０ｐｐｓ）であらわされ、弁を開く方向を正の値
にとっている。

【００１８】次に、処理（ロ）に示すように、給水路４
の圧力（Ｐｗ）と給湯路３の圧力（Ｐｈ）との比（Ｒ＝
Ｐｗ／Ｐｈ）の変化量（ΔＲ）に基づいて操作量ｒが決
定される。つまり、図３に示すルール、図４に示す前件
部の変数ΔＲのメンバシップ関数、及び図５に示す後件
部の変数ｒのメンバシップ関数に基づきファジイ推論が
行われ、操作量ｒが決定される。

【００１９】この操作量ｒは、上記操作量ｆと同様にパ
ルスモータ７ｂとパルスモータ８ｂを互いに逆方向に回
転駆動する成分であり、操作量ｆ，ｋと同様に弁を開く
方向を正の値にとる。又、図５に示すようにＭＡＸ．９
７６ｐｐｓであり、操作量ｆ，ｋに比べて高速でパルス
モータ７ｂ，８ｂを回転駆動させる操作量である。

【００２０】最後に処理（ハ）に示すように、湯側弁７
のパルスモータ７ｂの操作量（Ｆｈ＝−ｆ＋ｋ−ｒ）及
び水側弁８のパルスモータ８ｂの操作量（Ｆｗ＝ｆ＋ｋ
＋ｒ）が算出され、得られた操作量（回転方向及び回転
速度）に基づいてパルスモータ７ｂ，８ｂを回転駆動す
る。

【００２１】以下別実施例について列記する。 上記実施例では、温度・流量制御により求めた操作
量ｆ，ｋと圧力制御により求めた操作量ｒから湯側弁７
及び水側弁８の最終的な操作量Ｆｈ，Ｆｗを決定した。
そして、各操作量は、パルスモータの回転方向及び回転
速度であった。本発明はこのような態様に限らず、例え
ば図６に示すような態様で実施してもよい。以下、簡単
に説明する。

【００２２】処理（ニ）で上記実施例と同様にして求め
た圧力比の変化量（ΔＲ）の絶対値が所定値（Ｃ）より
大きいときに圧力制御を行い、それ以外のときは上記実
施例と同じ温度・流量制御を行う。処理（ホ）の圧力制
御においては、先ず、ΔＲの符号に応じてパルスモータ
の回転方向が決定される。尚、パルスモータ７ｂとパル
スモータ８ｂの回転方向は互いに逆方向である。

【００２３】次に、圧力比の変化量（ΔＲ）の絶対値よ
りファジイ推論により、パルスモータ７ｂ，８ｂの回転
時間が操作量として決定される。回転速度は一定（３０
０ｐｐｓ）に維持されるので、この操作量は、湯側弁７
と水側弁８を背反的に開閉する開閉移動量に相当する。
圧力比の変化量（ΔＲ）の絶対値が大きいほど回転時間
を長くすることになる。最後に、上記回転方向及び回転
時間に従って、一定速度でパルスモータ７ｂ，８ｂを回
転駆動する。

【００２４】 上記実施例において湯量制御は必ずし
も必要なものではなく、温度センサ９の検出温度と目標
温度の偏差が小さくなるように湯側弁７及び水側弁８の
開閉制御を行う温度制御のみであっても圧力制御を併用
するに際し、本発明を適用することができる。

【００２５】 上記実施例における温度・湯量制御及
び圧力制御は、ファジイ制御に限らず他の制御手段で実
現してもよい。例えば、ＯＰアンプ等を用いてＰＩＤ制
御回路を構成することも考えられる。

【００２６】 混合比変更手段は、上記実施例の構造
に限らず、種々変更できる。例えば、流量制御を行わな
い場合、又は流量制御用の弁が別途設けられている場合
は、湯側弁と水側弁が一体に構成され、常に背反的に開
閉するものであってもよい。

【００２７】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る湯水混合装置の構成図

【図２】湯水混合制御の流れ図

【図３】ファジイ推論のルール

【図４】ファジイ推論の前件部メンバシップ関数

【図５】ファジイ推論の後件部メンバシップ関数

【図６】別実施例に係る湯水混合制御の流れ図

【符号の説明】

３ 給湯路 ４ 給水路 ７，８ 混合比変更手段 １１ 制御手段 １２ａ，１２ｂ 圧力検出手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給湯路（３）からの湯と給水路（４）か
   らの水との混合比を変更する混合比変更手段（７，８）
   と、前記給湯路（３）又は前記給水路（４）の圧力を検
   出する圧力検出手段（１２ａ，１２ｂ）と、その検出情
   報に基づいて混合湯温度の変動を抑えるべく前記混合比
   変更手段（７，８）を制御する制御手段（１１）を備え
   る湯水混合装置であって、前記制御手段（１１）は、前
   記給水路（４）の圧力と前記給湯路（３）の圧力との比
   の変化量に基づいて前記混合比変更手段（７，８）の操
   作量を決定するように構成されている湯水混合装置。