JPH0689904B2 - 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、給湯バルブと給水バルブとを連動させても
しくは別々に駆動することで湯と水の混合割合を変化さ
せ所望の温度の湯水を得るようにした湯水混合制御装置
に係り、特に設定温度と給湯温度との偏差に基づいて前
記各バルブの開閉速度（単位時間当たりの開度変化量）
を可変することのできる湯水混合制御装置の改良に関す
る。

（従来の技術） 従来、この種の湯水混合制御装置は、設定温度（所望の
湯温）と実際の給湯温度との温度差に予め設定した固定
のゲインを乗じて得た信号もしくは値に基づいて、バル
ブの開閉速度を制御する構成である。

この固定ゲインは、給湯温度が短時間でかつハンチング
等を生ずることなく安定に設定温度へ到達できるよう選
定するものである。給水管等から供給される入水の圧
力，入水の温度、ならびに、熱交換器等から供給される
湯水の温度等が一定であれば大きなゲインを設定するこ
とが可能である。しかし、実際には給水圧力の変動，例
えば夏場・冬場での入水温度の変動，熱交換器の熱量変
更や熱量バラツキ等に対して設計上予め許容する変動幅
内では最悪の条件においても少なくともハンチングを生
じないよう前述の固定ゲインを設定している。

（発明が解決しようとする課題） このため実際の使用条件下において、予め設定された固
定ゲインが必ずしも最適であるとは言えなかった。

また、夏場・冬場の入水温度の変動に対してゲインを変
更することができなかった。また、ガス給湯機等を用い
て温水を給湯バルブの１次側へ供給するものにあって
は、例えば使用するガス種の変更に伴ってガス給湯機側
の熱量が変更になっても、前述のゲインを変更すること
ができなかった。

この発明はこのような課題を解決するためなされたもの
で、テスト給水を行なうことによって、バルブの開閉速
度を決定するゲインを設定し直すことのできる湯水混合
制御装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 前記課題を解決するためこの発明に係る湯水混合制御装
置は、テストスイッチの操作により湯水混合バルブの開
度を予め設定した第１及び第２の位置に設定するテスト
開度演算手段と、第１及び第２の開度で混合水管に得ら
れる供給温水温度をそれぞれ検出し、第１の開度での供
給水温度と第２の開度での供給水温度との温度差を演算
するテスト温度演算手段と、このテスト温度演算手段か
ら出力される温度差に基づいて温度差に対応して予め設
定したゲインをバルブ速度制御手段へ供給するゲイン設
定手段を備えたことを特徴とする。

（作用） テストスイッチが操作されるとテスト開度演算手段は予
め設定した第１の開度指令を出力した後に、第２の開度
指令を出力する。

これによって、湯水混合バルブは第１の開度状態に制御
され、次に第２の開度状態に制御される。

テスト温度演算手段は、第１の開度状態における供給水
温度と第２の開度状態における供給水温度の温度差を演
算して出力する。

ゲイン設定手段は、テスト温度演算手段から出力された
温度差に基づいて、温度差に対応して予め設定したゲイ
ンをバルブ速度制御手段へ供給する。

これによって、テストスイッチが操作された時点での、
使用条件に即したゲインが設定される。

例えば第１の開度条件では水側のバルブ開度を大，湯側
のバルブ開度を小（水の混合比を大）とし、第２の開度
条件では水側の開度を小、湯側の開度を大（湯の混合比
を大）とすれば、水道管等から供給される水の温度が低
くなっているもしくは水側の給水圧力が高くなっている
場合は、第１の開度と第２の開度との温度差は小さくな
る。逆に、給水温度や給水圧力が変動していなくても、
例えばガス給湯機等の熱量が増加している場合は、第１
の開度と第２の開度との温度差は大きくなる。

このように２種類の開度条件における温度差を求めるこ
とで、湯水混合制御装置に供給（入力）される湯側なら
びに水側の温度，給水圧力等の条件を総合的に把握する
ことができる。

よって、２種類の開度条件における温度差に基づいてバ
ルブ開閉速度を決めるゲインを設定し直すことで、テス
トスイッチが操作された時点での湯ならびに水側の供給
（入力）条件に適したゲインが設定され、実際の使用条
件下に即したバルブ開閉速度制御が可能となって、出湯
開始から短時間でかつ安定に所望の温度の湯を供給でき
る。

（実施例） 以下、添付図面に従ってこの発明の実施例を説明する。
なお、各図面において同一の符号は同様の対象を示すも
のとする。

第１図はこの発明の実施例に係る湯水混合制御装置を示
す系統図である。同図の配管系統によれば、熱交換器な
どにより加熱された湯を供給する給湯管1a及び給水管2a
を備えており、供給量をそれぞれバルブ１、２で調節し
ている。バルブ１、２はそれぞれモータなどの駆動手段
３により連動して開閉する湯水混合バルブ４を構成して
いる。この湯水混合バルブ４を介して湯及び水を所定の
混合割合で混合水管５に送り出し、カラン６からの所望
の温度の温水が得られるようにしている。混合水管５に
はサーミスタなどの温度検知手段７が装備してあり、設
定温度Tsに対する供給温度Tmを監視する。また、駆動手
段３、又はバルブ１若しくは２には、ポテンショメータ
などのバルブ開度検知手段８が装備してある。

このような配管系統を制御する制御系統は、操作パネル
10、テスト開度指令手段13、バルブ開度演算手段14、温
度演算手段15、ゲインメモリ16、バルブ速度制御手段1
7、駆動回路18及び主制御回路20を備えている。以下、
これらを説明する。

操作パネル10は、テストスイッチ11、温度設定スイッチ
12、電源スイッチなど各種の操作スイッチを備えてい
る。テストスイッチ11は、スイッチ操作によりその配管
系統に適当なバルブ速度制御用のゲインを予め設定する
ものである。温度設定スイッチ12は、例えばカラン６で
得ようとする所定の温度を設定するためのものである。

テスト開度指令手段13は、テストスイッチ11の操作に基
づき、湯水混合バルブ４の開度を先ずθ＝θ１に設定す
るように指令し、次にθ＝θ２に設定するように指令す
る。ここで、開度θ1,θ２は、例えばそれぞれ湯側及び
水側に対応するものとすることが望ましい。このような
開度指令信号θ1,θ２を発生させるタイミングは主制御
回路20が与える。バルブ開度演算手段14は、通常は温度
設定スイッチ12による設定温度信号Tsに基づき、この設
定温度を達成するに必要なバルブ開度を演算し、湯水混
合バルブ４がこの開度を達成したことをバルブ開度検知
手段８が検知するまで駆動回路18を作動させる。また、
テストスイッチ11を操作した際には、テスト開度指令手
段13の供給する開度信号θ１、θ２に基づき、湯水混合
バルブ４がこの開度θ1,θ２を達成したことをバルブ開
度検知手段８がそれぞれ検知するまで駆動回路18を作動
させる。このようにテストスイッチ11を操作した場合
と、操作しない場合との演算内容の切換えは、主制御回
路20の指令に基づいて行なう。

温度演算手段15は、温度設定スイッチ12から供給される
設定温度信号Tsおよび混合水管５に配置された温度検知
手段７で検知した供給水温度Tmに基づいて、温度差ΔＴ
＝Ts−Tmを演算する。

通常の場合、この温度差信号ΔＴはゲインメモリ16を単
に通過してバルブ速度制御手段17へ入力される。

テストスイッチ11が操作された場合、温度差信号ΔＴは
ゲインメモリ16に対するアドレス信号として機能し、各
温度差毎に対応した予め格納されたゲイン値がゲインメ
モリ16から読み出されて、バルブ速度制御手段17へ供給
される。

このようにテストスイッチ11が操作された場合と、操作
されない場合との制御内容の切換えは、主制御回路20の
指令に基づいて行なう。

ゲインメモリ16は、テストスイッチ11の操作に基づいて
得られた第１の開度状態と第２の開度状態での供給水温
度の温度差信号ΔＴに対応して、予め設定したゲインを
記憶させたものであり、例えばROM等を用いて構成して
いる。

したがって、温度差ΔＴ毎に適切なゲインを予め設定し
てゲインメモリ16へ記憶させておくことで、テストスイ
ッチ11が操作された時点での湯ならびに水側の供給（入
力）条件に適したゲインを設定することができる。

バルブ速度制御手段17は、湯水混合バルブ４の開閉速度
ｖを指定するものであり、温度演算手段15及びゲインメ
モリ16の出力ΔＴ＝（Ts−Tm）,Gに基づいてｖ＝Ｇ（Ts
−Tm）を演算出力する。ここで、Ｇはゲイン値であり、
テストスイッチ11の操作によりゲインメモリ16から読み
出した値であるが、一度定めた後は再度テストスイッチ
11の操作があるまで前回の値を保持する。このようなバ
ルブ速度演算手段17の総合的な制御は主制御回路20が実
行する。駆動回路18は、このようなバルブ速度制御手段
17の指定する速度ｖで、またバルブ開度演算手段14の指
定する開度θまで湯水混合バルブ４を開くように、湯水
混合バルブ４のモータ３を駆動する。

次に、第２図及び第３図のフローチャートを参照しつつ
この発明の実施例の動作を説明する。なお、以下の説明
で（30）〜（50）の番号はフローチャート中の各ブロッ
ク番号に対応する。また、（37y）及び（37n）などの符
号は判断ブロック（37）における判断がそれぞれ肯定的
及び否定的であることを示すものとする。

システムがスタートすると（30）、主制御回路20のレジ
スタなどが初期設定（31）、操作パネル10の温度設定ス
イッチ12による温度設定（32）を受け付けるようにな
る。温度設定スイッチ12により温度設定がされると、温
度演算手段15は温度差ΔＴを演算し、バルブ速度制御手
段17は自己が記憶した前回のゲイン値Ｇをゲイン値とし
て設定し（33）、これに基づいて速度信号ｖを送出す
る。このとき、テストスイッチ11が操作されているかど
うかを監視するため、その系統に最適のゲイン値を与え
るための最適値制御のサブルーチン（40）に移行する
が、スイッチがオン状態になければ（41n）直ちにメイ
ンルーチンに戻る（50）。ここで、給湯を開始し（3
4）、バルブ開度演算手段14及び温度演算手段15によ
り、カラン６からの供給水温度Tmが設定温度Tsとなるよ
うに、温度制御並びに開度制御を実行（35,36）。この
温度制御（35）及び開度制御（36）は温度検出手段７に
より検出する供給水温度Tmが設定温度Tsに一致するまで
持続する（37）。この後、制御系統全体の動作を停止さ
せる主スイッチ（図示せず）がオフとならない限り、給
湯（34）に伴って以上の制御が実行される（38,39）。

テストスイッチ11を操作すると、以上の過程の最適値制
御ルーチン（41）に移行し、テスト開度指令手段13はθ
＝θ１とするように開度指令信号を送出する（42）。こ
の結果、開度演算手段14は、開度検知手段８の検知信号
θｍが開度指令手段13の出力信号θ１に一致するかどう
かを監視（43）。一致した場合（43y）にはそのときの
温度T1を温度検出手段７を介して温度演算手段15が読み
取る（44）。次に、テスト開度指令手段13はθ＝θ２と
するように開度指令信号を送出する（45）。この結果、
開度演算手段14は、開度検知手段８の検知信号θｍが開
度指令手段13の出力信号θ２に一致するかどうかを監視
する（46）。一致した場合（46y）にはそのときの温度T
2を温度検出手段７を介して温度演算手段15が読み取る
（47）。温度演算手段15は、この読み取った温度T1,T2
に基づき温度差ΔＴ＝T1−T2を演算する（48）。この温
度差信号ΔＴをアドレス信号として温度演算手段15はゲ
インメモリ16をアドレスし、予め記憶させてあるゲイン
値の内当該温度差に対応するゲイン値Ｇを最適のゲイン
値Ｇとして速度制御手段17に送出する（49）。バルブ速
度制御手段17は、このゲイン値Ｇの値を次にテストスイ
ッチ11が操作される間で記憶し、適宜速度信号ｖ＝Ｇ
（Ts−Tm）を延出出力する。この後、メインルーチンに
戻り（50）前述の温度制御（35）並びに開度制御（36）
を実行する。

このようなテストスイッチ11の操作は、配管系統の条件
が大きく変化するとき、例えば系統の設置時、熱源の交
換時、季節の変わり目、配管の変更時などに行なえばよ
い。

なお、以上の実施例においては、バルブ開度演算手段1
4、温度演算手段15、及びバルブ速度制御手段17がテス
ト制御に伴うバルブ開度演算機能、温度演算機能、及び
バルブ速度制御機能を併有するものとしたが、独立の構
成要素とすることもできる。

（発明の効果） 以上説明したようにこの発明に係る湯水混合装置は、テ
ストスイッチの操作によって湯水混合バルブの開度を２
種類に変化させ、各開度状態における供給温度の差に基
づいて、バルブ開閉速度を決定するためのゲインを設定
し直す構成としたので、テストスイッチが操作された時
点での湯ならびに水側の供給（入力）条件に適したゲイ
ンが設定され、実際の使用条件下に即したバルブ開閉速
度制御が可能となって、出湯開始から短時間でかつ安定
に所望の温度の湯を供給できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例にかかる湯水混合制御装置の
系統図、第２図はこの発明の実施例にかかる第１図の装
置の主動作を説明するためのフローチャート、第３図は
この発明の実施例にかかる第１図の装置で最適のゲイン
値を定めるための動作を説明するフローチャートであ
る。 図面において、１は給湯バルブ、２は給水バルブ、３は
駆動手段、４は湯水混合バルブ、５は混合水管、６はカ
ラン、７は温度検出手段、８はバルブ開度検知手段、10
は操作パネル、11はテストスイッチ、12は温度設定スイ
ッチ、13はテスト開度演算手段を構成するテスト開度指
令手段、14はテスト開度演算手段を含むバルブ開度演算
手段、15はテスト温度演算手段並びにゲイン設定手段を
含む温度演算手段、16はゲイン設定手段を構成するゲイ
ンメモリ、17はバルブ速度制御手段、18は駆動回路、20
は主制御回路である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 真吾 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】給湯管からの湯量を調整する給湯バルブ並
   びに給水管からの水量を調整する給水バルブを駆動手段
   により連続的に駆動し所望温度の湯水を混合水管で得る
   ようにした湯水混合バルブと、設定温度に従って前記湯
   水混合バルブのバルブ開度を演算するバルブ開度演算手
   段と、前記設定温度を前記湯水混合バルブの供給温度と
   の差に基づき前記湯水混合バルブのバルブ開閉速度を演
   算するバルブ速度制御手段とを備えた湯水混合制御装置
   において、 テストスイッチの操作により前記湯水混合バルブの開度
   を予め設定した第１及び第２の位置に設定するテスト開
   度演算手段と、前記第１及び第２の開度で前記混合水管
   に得られる供給温水温度をそれぞれ検出し、前記第１の
   開度での供給水温度と前記第２の開度での供給水温度と
   の温度差を演算するテスト温度演算手段と、このテスト
   温度演算手段から出力される前記温度差に基づいて温度
   差に対応して予め設定したゲインを前記バルブ速度制御
   手段へ供給するゲイン設定手段を備えたことを特徴とす
   る湯水混合制御装置。