JPS63311021A - 湯水混合制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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して駆動
し又は別々に駆動し渇及び水の混合割合を変えて所望の
温度の温水を得るため帰還制御を行なう湯水混合制御装
置に係り、特に設定温度と供給温度との偏差に基づきバ
ルブの開閉速度を可変決定するバルブ速度演算の改善に
関する。

（従来の技術） この種の帰還制御を実行する湯水混合制御装置は、制御
の応答性の向上を目的として電子制御により実行するも
のか増えている。また、バルブの開閉速度の決定に関し
ても電子制御化の傾向がある。この場合、湯水混合制御
装置は、ノ＜ルブ開閉速度を決定するための複数のゲイ
ンをメモリに記憶させておき、供給された温水温度と設
定温度との偏差に応じて、バルブ開閉速度の変化率が小
さくなるようにメモリから最適のゲインを選定し、バル
ブ開閉速度を決定するようにしていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、実際の使用環境においては、ゲインを決定する
要因は一定していない。すなわち、使用開始時点での初
期立ち上がり、及び配管系統の他の部分での使用に起因
する圧力変動に伴い、設定温度を上回るオーバシュート
や設定温度を下回るアンダシュートが発生する。この対
策として、初期立ち上がり時や圧力変動時に通常よりも
一定程度ゲインを増大させて制御していた。しかし、圧
力変動の程度又は熱源の容量により、初期立ち上がり及
び圧力変動の条件自体が変動するにもかかわらず、ゲイ
ンの変更は一定量でしか行なっていなかったため常に最
適のゲインで制御しているとはいえなかりた。

従って、この発明は、初期立ち上がり時及び圧力変動時
における条件変動に対応してバルブ開閉速度を応答させ
ることのできる湯水混合制御装置を提供することを目的
とする。

（問題点を解決するための手段並びに作用）この目的を
達成するため、この発明によれは、給湯管からの湯量を
調節する給湯バルブ１並びに給水管からの水量を調節す
る給水バルブ２を駆動手段３により連続的に駆動し所望
温度の温水を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１９と、前記設定温度と前記湯水混
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１４．
１５とを備えた湯水混合制御装置において、 前記バルブ速度制御手段１４．１５は、過渡応答の最大
値又は最小値を演算する極値演算手段９．１０．１１と
、この極値検出手段９，１０゜１１の検出した最大値又
は最小値が予め定めた一定値を越える場合には前記湯水
混合バルブのバルブ開閉速度を決定するゲインを変更し
次の過渡応答のためにこの変更したゲインを記憶するゲ
イン演算記憶手段１２．１３とを備えるようにする。

このような構成によれば、前回のゲインの適否を判断し
より望ましいゲインに基づき次の制御が可能となる。

（発明の実施例） 以下、添付図面に従ってこの発明の詳細な説明する。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て調
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され、湯及び水が所定の混合
割合で混合水管４に送り出され、カラン５から所望の温
度の温水が得られるようにしている。混合水管４にはサ
ーミスタなどの湯温検知手段６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
などのバルブ間度検出手段７が装備しである。

これらの配管系統を制御する電気系統は、温度差演算手
段８、正負判定手段９、最大値検出手段１０、最小値検
出手段１１、ゲイン演算記憶手段１２、係数メモリ１３
、速度決定手段１４、及び駆動回路１５を備えている。

温度差演算手段８は、カラン５又は別の操作パネルなど
により設定した所望の設定温度ＴＳ、及び湯温検知手段
６が検出する供給温度ＴＭを入力信号とし、これらの温
度差ΔＴ　（＝Ｔｉｉ　　Ｔｓ　）を演算する。正負判
定手段９は、温度差演算手段８の出力温度差ΔＴの符号
が正が負か、すなわち設定温度Ｔｓと供給温度ＴＭの大
小関係を判定する。ここで、正負判定手段９がΔＴ〉０
と判定すればオーバシュートが生じており、ΔＴ＜Ｏと
判定すればアンダシュートが生じていることがリアルタ
イムで分かる。この正負判定手段９の判定出力の正負に
より、次の最大値検出手段１０及び最小値検出手段１１
のいずれを作動させるかを判定する。すなわち、正負判
定手段９がΔＴ＞Ｏと判定すれば、オーバシュートの最
大値を検出すべく最大値検出手段１０を作動させるよう
に正負判定手段９は指令信号を送出すると共に、温度差
信号ΔＴを最大値検出手段１０に供給する。また、正負
判定手段９かΔＴ＜Ｏと判定すれば、アンダシュートの
最大値を検出すへく最小値検出手段１１を作動させるよ
うに正負判定手段９は指令信号を送出すると共に、温度
差信号ΔＴを最小値検出手段１１に供給する。このよう
に正負判定手段９からの指令信号で作動する２つの検出
手段１０．１１は、例えはクロックタイミングにより前
回の値と今回の値とをレジスタ内に取り込んで比較し、
その内容を保持するか又は更新するかを逐次決定するこ
とにより、最終的にレジスタ内に最大値又は最小値を保
持することができるように構成することができる。

ゲイン演算記憶手段１２は、最大値検出手段１０の検出
した最大値ΔＴ　ｍａｘ又は最小値検出手段１１の検出
した最小値ΔＴ□Ｉｎが所定の温度Ｔｏを越えているか
どうかを判定し、越えている場合にはそのゲインＫが不
適当であるとして、係数メモリ１３から適当な係数を読
み出し、ゲインＫを修正するようにする。また、このゲ
イン演算記憶手段１２は、最大値検出手段１０の検出し
た最大値ΔＴ　ｍａｘ又は最小値検出手段１１の検出し
た最小値ΔＴ　ｍ　ｌ　ｎが所定の温度Ｔ。を越えてし
Ａない場合には、現在のゲイン値を保持記憶するように
する。速度決定手段１４は、このゲイン演算記憶手段１
２の出力するゲイン値Ｋに基づきモータ３の速度Ｖを決
定する。

駆動回路１５は、速度決定手段１４の出力する速度信号
Ｖ及びバルブ開度演算手段１９の与える開度信号に基づ
きモータ３を駆動する。ノ（ルブ開度演算手段１９は、
設定温度Ｔｓを得るに必要なバルブ開度を演算し、バル
ブ開度検知手段７カ号与える現在のバルブ開度と比較し
、モータ３の駆動タイミングを決定する。

次に、この実施例の動作を第２図及び第３図を参照しつ
つ説明する。なお、以下の説明で、例えば（２１ｙ）及
び（２１ｎ）などの符号は第２図における判断ブロック
（２１）における判断カベ、それぞれ肯定的及び否定的
であることを示す。

先ず、制御系統が起動すると（２０）、カラン５の開放
により初期立ち上がりのオーバシュートが生しているか
どうか（ＴＭ　＞Ｔｓ　）か正負判定手段９により判定
される（２１）。すなわち、第３図の曲線６０の部分６
１０発生を検出する。給湯初期の段階で、混合水管４が
冷えていると設定温度Ｔｓと供給温度ＴＭとの差６丁が
大きく、バルブ１，２は急速に高温度側に開放される。

このためオーバシュートか生じやすく、オーバシュート
が生じている（ＴＭ＞ＴＳ）と正負判定手段９が判定し
た場合には（２１ｙ）　、初期立ち上がりにより生ずる
オーバシュートの処理ルーチンに進入する。ここで、先
ずゲイン演算記憶手段１２により通常のゲイン８倍のゲ
インＫ　（Ｋ＝ａＧｏ）が送り出され（２２）、速度決
定手段１４はこれに対応する速度信号ｖ＝　ａ　Ｇｏ　
　（Ｔｉｉ　　Ｔｓ　）を発生する（２３）。また、こ
のとき最大値検出手段１０により、温度差ΔＴの監視が
実行される（２４）。これらの処理（２２）〜（２４）
は温度差ΔＴが反転するまで続行する（２ｓｎ）。すな
わち、オーバシュートが抑制されるまでこれらの処理が
続行する。温度差ΔＴが反転すると（２５ｙ）、最大値
検出手段１０の検出した最大値ΔＴ１が一定値ΔＴｘ以
上であるかどうかをゲイン演算記憶手段１２が判定する
。一定値ΔＴｘを越えている場合には、ゲイン演算記憶
手段１２は、今回のゲイン値ａＧ、）は不適当であった
と判断して、係数メモリ１３から新たな係数値ｂ（ｂ＞
ａ）を読み出しく２６）記憶し、次回のゲイン値を決定
してお（（２７）。この後、ゲインを通常の値に＝Ｇｏ
に戻しく２８）、再度モータ３の速度制御を実行する（
２９）。この後、処理はブロック（２１）に戻る。

以上のような初期立ち上がりのオーバシュート処理のル
ーチンが終了すると、配管系統の他の部分での温水使用
などにより圧力変動があるかどうかが監視される（３０
）。圧力変動がない場合には（３０ｎ）、通常のゲイン
値Ｋ　＝　Ｇ　ｏによる速度制御を実行しく２８．２９
）、処理を終了す圧力変動がある場合には（３０ｙ）、
再度オーバシュートの有無を判定する（３１）。すなわ
ち、第３図の曲線６０の部分６２の検出である。

オーバシュートがある場合には（３１ｙ）、初期立ち上
がりにおけるオーバシュート処理（２２〜２４）と同様
に、ゲインを３倍した後（３２）速度を決定しく３３）
、オーバシュートの最大値Ｔ２を測定する（３４）。こ
の後、温度差ΔＴが正から負に転換したかどうかを監視
しく３５）、これらの処理（３２〜３４）は温度差ΔＴ
が反転するまで続行する（３５１１）。温度差ΔＴが反
転した場合には（３５ｙ）オーバシュートが抑制された
として次の処理へ移行する。すなわち、温度差ΔＴが反
転すると（３５ｙ）、最大値検出手段１０の検出した最
大値ΔＴ２か一定値ΔＴｙ以上であるかどうかをゲイン
演算記憶手段１２が判定する。一定値ΔＴｙを越えてい
る場合には、ゲイン演算記憶手段１２は、今回のゲイン
値ＪＧ０は不適当であったと判断して、係数メモリ１３
から新たな係数値ｋ（ｋ＞ｊ）を読み出しく３６）記憶
し、次回のゲイン値（Ｋ＝ｋＧｏ）を決定しておく　（
３７）。この後、ゲインを通常の値に＝Ｇｏに戻しく２
８）、再度モータ３の速度制御を実行する（２９）。こ
の後、処理はブロック（２１）に戻る。

圧力変動があっても温度差ΔＴが負である場合Ｈ１ｎ）
には、オーバシュートは生じておらずアンダシュートと
判断される（４０）。この後の処理（４１〜４６）はオ
ーバシュートが生じた場合と同様である。ただし、最小
値検出手段１１が作動しアンダシュートの最小値ΔＴゎ
１ｎに基づいてゲインを減少させるように変更する点に
おいて異なる。

すなわち、第３図の曲線６０の部分６３を検出するよう
に動作する。

（発明の効果） この発明によれば、以上のように制御ゲインに対する制
御結果から当該制御の適否を判断し、不適である場合に
ゲインを変更するようにしたことにより、常に適切なゲ
インによるバルブの開閉制御を可能とする学習機能を有
する湯水混合制御装置を得ることができる。

【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図は第１図の制御装置の動作を説明するた
めのフローチャート、第３図はこの発明の実施例にかか
る制御装置の動作を説明するための特性図である。 図面において、１は湯水混合バルブの給湯バルブ、２は
湯水混合バルブの給水バルブ、３は湯水混合バルブの駆
動手段、４は混合木管、６は湯温検知手段、７はバルブ
開度検知手段、８は温度差演算手段、９は極値検出手段
の正負判定手段、１０は極値検出手段の最大値検出手段
、１１は極値検出手段の最小値検出手段、１２はゲイン
演算手段のゲイン演算記憶手段、１３はゲイン演算手段
の係数メモリ、１４はバルブ速度制御手段の速度決定手
段、１９はバルブ開度演算手段である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 給湯管からの湯量を調節する給湯バルブ並びに給水管か
   らの水量を調節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温水を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、前記設定温度と
   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、 前記バルブ速度制御手段は、過渡応答の最大値又は最小
   値を演算する極値検出手段と、この極値検出手段の検出
   した最大値又は最小値が予め定めた一定値を超える場合
   には前記湯水混合バルブのバルブ開閉速度を決定するゲ
   インを変更し次の過渡応答のためにこの変更したゲイン
   を記憶するゲイン演算記憶手段とを備えたことを特徴と
   する湯水混合制御装置。