(57)【要約】【課題】所定の温度の混合水を迅速に吐出することができる、湯水混合装置を提供する。【解決手段】湯水混合装置における湯水調節部には、混合水を所定の温度とする制御部が接続される。制御部では、第１温度センサ、第２温度センサの測定値および第１流量センサ、第２流量センサの測定値から混合水の推定温度Ｔｐ３が算出される。制御部は、所定の温度Ｔｍと推定温度Ｔｐ３との差に基づいたフィードバック制御である第１制御モード１７１と、給水路および給湯路の温度と流量に基づいたフィードフォワード制御である第２制御モード１７２と、を有する。湯水混合装置は、推定温度Ｔｐ３と所定の温度Ｔｍとの差が、所定の範囲Ｒａ内の場合は第１制御モード１７１で制御し、所定の範囲Ｒａ外の場合は第２制御モード１７２で制御するものであることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水源に接続され水が流れる給水路と、給湯源に接続され湯が流れる給湯路と、前記給水路を流れてきた水と前記給湯路を流れてきた湯とを混合する湯水調節部と、前記湯水調節部に接続され混合水が流れる混合水路と、を備え、
前記給水路および前記給湯路にはそれぞれ第１温度センサ、第２温度センサが配置され、
前記給水路、前記給湯路および前記混合水路の内の２つの流路にはそれぞれ第１流量センサ、第２流量センサが配置され、
前記湯水調節部には、前記給水路から流れてきた水の量と前記給湯路から流れてきた湯の量を制御し混合水を所定の温度とする制御部が接続され、
前記制御部では、前記第１温度センサ、前記第２温度センサの測定値および前記第１流量センサ、前記第２流量センサの測定値から混合水の推定温度が算出され、
前記制御部は、前記所定の温度と前記推定温度との差に基づいたフィードバック制御である第１制御モードと、前記給水路および前記給湯路の温度と流量に基づいたフィードフォワード制御である第２制御モードと、を有し、
前記推定温度と前記所定の温度との差が、所定の範囲内の場合は前記第１制御モードで制御し、前記所定の範囲外の場合は前記第２制御モードで制御するものであることを特徴とする湯水混合装置。
【請求項２】
給水源に接続され水が流れる給水路と、給湯源に接続され湯が流れる給湯路と、前記給水路を流れてきた水と前記給湯路を流れてきた湯とを混合する湯水調節部と、前記湯水調節部に接続され混合水が流れる混合水路と、を備え、
前記給湯路、前記給水路および前記混合水路にはそれぞれ第１温度センサ、第２温度センサ、第３温度センサが配置され、
前記給水路、前記給湯路および前記混合水路の内の２つの流路にはそれぞれ第１流量センサ、第２流量センサが配置され、
前記湯水調節部には、前記給水路から流れてきた水の量と前記給湯路から流れてきた湯の量を制御し混合水を所定の温度とする制御部が接続され、
前記制御部では、前記第１温度センサ、前記第２温度センサの測定値および前記第１流量センサ、前記第２流量センサの測定値から混合水の推定温度が算出され、
前記制御部は、前記所定の温度と前記推定温度との差に基づいたフィードバック制御である第１制御モードと、前記給水路および前記給湯路の温度と流量に基づいたフィードフォワード制御である第２制御モードと、を有し、
前記推定温度と前記第３温度センサの測定値との差が、所定の範囲内の場合は前記第１制御モードで制御し、前記所定の範囲外の場合は前記第２制御モードで制御するものであることを特徴とする湯水混合装置。
【請求項３】
給水源に接続され水が流れる給水路と、給湯源に接続され湯が流れる給湯路と、前記給水路を流れてきた水と前記給湯路を流れてきた湯とを混合する湯水調節部と、前記湯水調節部に接続され混合水が流れる混合水路と、を備え、
前記給水路および前記給湯路にはそれぞれ第１温度センサ、第２温度センサが配置され、
前記給水路、前記給湯路および前記混合水路の内の２つの流路にはそれぞれ第１流量センサ、第２流量センサが配置され、
前記湯水調節部には、前記給水路から流れてきた水の量と前記給湯路から流れてきた湯の量を制御し混合水を所定の温度とする制御部が接続され、
前記制御部では、前記第１温度センサ、前記第２温度センサの測定値および前記第１流量センサ、前記第２流量センサの測定値から混合水の推定温度が算出され、
前記制御部は、前記所定の温度と前記推定温度との差に基づいたフィードバック制御である第１制御モードと、前記給水路および前記給湯路の温度と流量に基づいたフィードフォワード制御である第２制御モードと、を有し、
混合水の前記推定温度の規定時間当たりの変化量が、閾値未満の場合は前記第１制御モードで制御し、前記閾値以上の場合は前記第２制御モードで制御することを特徴とする湯水混合装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１流量センサまたは前記第２流量センサの測定値が所定値未満の場合、前記第１制御モードで制御するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の湯水混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湯水混合装置に関する。より詳細には、２つの制御モードを組み合わせて混合水の温度を制御する湯水混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フィードバック制御を用いて、給湯源からの湯と給水源からの水とを混合する湯水調節部を制御し、混合水の温度を所定の温度にする湯水混合装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−０３９２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている湯水混合装置では、混合水路に設置された温度センサの測定値と所定の温度との差に基づいてフィードバック制御を行っている。
【０００５】
しかし、このフィードバック制御では、混合水の測定値を制御部にフィードバックさせた後、湯水調節部の弁が調節されるので、湯水調節部の制御に遅れが生じてしまい易かった。
【０００６】
本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、迅速に所定の温度の混合水になるよう、湯水調節部の開度を調節できる、湯水混合装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、以下のような構成とする。
【０００８】
給水源に接続され水が流れる給水路と、給湯源に接続され湯が流れる給湯路と、前記給水路を流れてきた水と前記給湯路を流れてきた湯とを混合する湯水調節部と、前記湯水調節部に接続され混合水が流れる混合水路と、を備え、前記給水路および前記給湯路にはそれぞれ第１温度センサ、第２温度センサが配置され、前記給水路、前記給湯路および前記混合水路の内の２つの流路にはそれぞれ第１流量センサ、第２流量センサが配置され、前記湯水調節部には、前記給水路から流れてきた水の量と前記給湯路から流れてきた湯の量を制御し混合水を所定の温度とする制御部が接続され、前記制御部では、前記第１温度センサ、前記第２温度センサの測定値および前記第１流量センサ、前記第２流量センサの測定値から混合水の推定温度が算出され、前記制御部は、前記所定の温度と前記推定温度との差に基づいたフィードバック制御である第１制御モードと、前記給水路および前記給湯路の温度と流量に基づいたフィードフォワード制御である第２制御モードと、を有し、前記推定温度と前記所定の温度との差が、所定の範囲内の場合は前記第１制御モードで制御し、前記所定の範囲外の場合は前記第２制御モードで制御するものであることを特徴とする。
【０００９】
給水源に接続され水が流れる給水路と、給湯源に接続され湯が流れる給湯路と、前記給水路を流れてきた水と前記給湯路を流れてきた湯とを混合する湯水調節部と、前記湯水調節部に接続され混合水が流れる混合水路と、を備え、前記給湯路、前記給水路および前記混合水路にはそれぞれ第１温度センサ、第２温度センサ、第３温度センサが配置され、前記給水路、前記給湯路および前記混合水路の内の２つの流路にはそれぞれ第１流量センサ、第２流量センサが配置され、前記湯水調節部には、前記給水路から流れてきた水の量と前記給湯路から流れてきた湯の量を制御し混合水を所定の温度とする制御部が接続され、前記制御部では、前記第１温度センサ、前記第２温度センサの測定値および前記第１流量センサ、前記第２流量センサの測定値から混合水の推定温度が算出され、前記制御部は、前記所定の温度と前記推定温度との差に基づいたフィードバック制御である第１制御モードと、前記給水路および前記給湯路の温度と流量に基づいたフィードフォワード制御である第２制御モードと、を有し、前記推定温度と前記第３温度センサの測定値との差が、所定の範囲内の場合は前記第１制御モードで制御し、前記所定の範囲外の場合は前記第２制御モードで制御するものであることを特徴とする。
【００１０】
給水源に接続され水が流れる給水路と、給湯源に接続され湯が流れる給湯路と、前記給水路を流れてきた水と前記給湯路を流れてきた湯とを混合する湯水調節部と、前記湯水調節部に接続され混合水が流れる混合水路と、を備え、前記給水路および前記給湯路にはそれぞれ第１温度センサ、第２温度センサが配置され、前記給水路、前記給湯路および前記混合水路の内の２つの流路にはそれぞれ第１流量センサ、第２流量センサが配置され、前記湯水調節部には、前記給水路から流れてきた水の量と前記給湯路から流れてきた湯の量を制御し混合水を所定の温度とする制御部が接続され、前記制御部では、前記第１温度センサ、前記第２温度センサの測定値および前記第１流量センサ、前記第２流量センサの測定値から混合水の推定温度が算出され、前記制御部は、前記所定の温度と前記推定温度との差に基づいたフィードバック制御である第１制御モードと、前記給水路および前記給湯路の温度と流量に基づいたフィードフォワード制御である第２制御モードと、を有し、混合水の前記推定温度の規定時間当たりの変化量が、閾値未満の場合は前記第１制御モードで制御し、前記閾値以上の場合は前記第２制御モードで制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の湯水混合装置では、制御の遅れが抑制されているので、混合水の温度を迅速に所定の温度にすることができる。
【００１２】
また、本発明の湯水混合装置では、第１制御モードと第２制御モードの切り替えの条件が実際の測定値に基づいていることで、より湯水混合装置の実際の状況に則した制御モードを用いることができる。
【００１３】
また、本発明の湯水混合装置では、切り替えの条件が混合水の推定温度の規定時間の変化量に基づいていることで、湯水調節部の弁の開度を、発生が予測されるオーバーシュートやアンダーシュートの影響を抑制する開度にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本実施形態の湯水混合装置の概略図である。
【図２】図２は本実施形態の湯水混合装置の温度制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について添付した図面に基づいて説明する。
【００１６】
湯水混合装置１では、図１に示すように、給水源１１から供給される水と、給湯源１２から供給される湯と、を混合させて、所定の温度Ｔｍの混合水を得ることを目的としている。湯水混合装置１は、例えば家庭用の浴室に設置されるシャワーやカラン、台所の蛇口に設けられる。
【００１７】
湯水混合装置１は、図１に示すように、給水源１１に接続され水が流れる給水路１３と、給湯源１２に接続され湯が流れる給湯路１４と、を備える。
【００１８】
給水源１１は、例えば水道や貯水タンクといったものが考えられるが、給水路１３への水の供給手段は特に限定されない。
【００１９】
給湯源１２は、一般的に市場に流通している、例えば電気給湯器やガス給湯器や貯湯タンクといったものが用いられるが、限定されない。給湯源１２では、給湯源１２に供給された水をガスによる燃焼や電熱ヒータの加熱により、任意の設定温度にまで上昇させる。そして、この任意の設定温度にまで上昇した湯が給湯路１４に供給される。
【００２０】
湯水混合装置１は、図１に示すように、給水路１３を流れてきた水と給湯路１４を流れてきた湯を混合する湯水調節部１５を備える。
【００２１】
湯水調節部１５は、水側調節弁１５１と湯側調節弁１５２を有する。水側調節弁１５１は、給水路１３と接続され、給水路１３から流れてくる水の流量を調節する。湯側調節弁１５２は、給湯路１４と接続され、給湯路１４から流れてくる湯の流量を調節する。
【００２２】
水側調節弁１５１と湯側調節弁１５２は、ステッピングモータのステップ位置により弁の開度を調節できるように設けられる。水側調節弁１５１と湯側調節弁１５２には、一般に市場に流通している電動弁が適宜利用可能である。
【００２３】
湯水混合装置１は、図１に示すように、湯水調節部１５に接続され混合水が流れる混合水路１８を備える。
【００２４】
湯水混合装置１は、混合水路１８を流れる混合水の止水と通水を切換える止水切換部１６を備える。止水切換部１６により、シャワーやカランへの混合水の供給を開始したり停止したりすることができる。止水切換部１６は、弁の開閉を切換えることができる電磁弁により形成される。止水切換部１６は、一般に市場に流通している電磁弁が適宜利用可能である。
【００２５】
本実施形態の湯水混合装置１において、図１に示すように、給水路１３、給湯路１４および混合水路１８のそれぞれに第１温度センサ２０、第２温度センサ２１、第３温度センサ２２が配置される。ここで、第１温度センサ２０は給水路１３に配置され、水の温度を測定する。そして、第２温度センサ２１は給湯路１４に配置され、湯の温度を測定する。また、第３温度センサ２２は混合水路１８に配置され、混合水の温度を測定する。
【００２６】
なお、第１温度センサ２０、第２温度センサ２１および第３温度センサ２２は、市場に一般に流通している温度センサが適宜用いられ、例えばサーミスタが考えられるが、限定されない。
【００２７】
また、湯水混合装置１において、給水路１３、給湯路１４および混合水路１８の内の２つの流路に第１流量センサ３０、第２流量センサ３１が配置される。本実施形態の湯水混合装置１では、図１に示すように、第１流量センサ３０は給湯路１４に配置され、第２流量センサ３１は混合水路１８に配置される。このとき、残りの給水路１３の流量は、第２流量センサ３１の測定値から第１流量センサ３０の測定値を引くことにより求めることができる。
【００２８】
第１流量センサ３０および第２流量センサ３１は、市場に一般に流通している流量センサが用いられるが、その中でも羽根車式であることが好ましい。この羽根車式の流量センサは、羽根車の回転数に応じたパルスを出力するものであり、流量が少なければパルス幅周期が大となり、流量が多いときはパルス周期が小となるものである。
【００２９】
なお、第１流量センサ３０と第２流量センサ３１が配置される場所は限定されず、流量センサが配置されない場所は、第１流量センサ３０と第２流量センサ３１の測定値により求められる。
【００３０】
ここで、湯水混合装置１は、図１に示すように、湯水調節部１５、止水切換部１６、第１温度センサ２０、第２温度センサ２１、第３温度センサ２２、第１流量センサ３０、第２流量センサ３１、と電気的に接続される制御部１７を備える。制御部１７は、マイクロコンピュータから構成される。制御部１７は、流量センサ及び温度センサの測定値とユーザーが所望する混合水の所定の温度から、湯水調節部１５の水側調節弁１５１と湯側調節弁１５２の開度を制御することで、所定の温度の混合水を得る。
【００３１】
本実施形態の制御部１７は、混合水の温度を推定し、その推定温度Ｔｐ３が所定の温度Ｔｍと離れた値か、推定温度Ｔｐ３が所定の温度Ｔｍと近い値かで制御モードを切り替えている。このとき、制御部１７は、所定の温度Ｔｍから離れているときにおける最適な制御、所定の温度Ｔｍに近いときにおける最適な制御を用いている。本実施系形態の湯水混合装置１では、これらの２つの最適な制御を切り替えることで、混合水の温度を所定の温度Ｔｍに制御する。
【００３２】
以下に、制御部１７が行う温度制御を図２に基づいて説明する。
【００３３】
混合水の温度制御は、図２に示すように、ステップ１において、制御部１７が止水切換部１６に対して開の信号を送ることにより開始される。
【００３４】
次にステップ２において、制御部１７は、第１温度センサ２０で測定した水の温度Ｔ１［℃］を取得し、第２温度センサ２１で測定した湯の温度Ｔ２［℃］を取得する。
【００３５】
さらに、制御部１７は、水の流量Ｑ１［Ｌ／ｍｉｎ］、湯の流量Ｑ２［Ｌ／ｍｉｎ］を取得する。ここで、本実施形態の湯水混合装置１では、流量センサは、給水路１３には配置されていない。そのため、第２流量センサ３１の測定値Ｖ２［Ｌ／ｍｉｎ］から第１流量センサ３０の測定値Ｖ１［Ｌ／ｍｉｎ］を引くことにより、水の流量Ｑ１を取得する。そして、湯の流量Ｑ２は、第２流量センサ３１の測定値Ｖ２になる。
【００３６】
そして、ステップ３において、上記した給水路１３および給湯路１４のそれぞれの温度および流量から、次式のように混合水の推定温度Ｔｐ３を求める。
【００３７】
【数１】
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【００３８】
この求められた推定温度Ｔｐ３と所定の温度Ｔｍとの差Ｒｅが、所定の範囲Ｒａ内かどうかで、本実施形態の温度制御ではステップ４において、第１制御モード１７１または第２制御モード１７２に移行する。所定の範囲Ｒａは−５［℃］≦Ｒａ≦＋５［℃］であることが好ましいが、所定の範囲Ｒａの数値は限定されるものではない。
【００３９】
本実施形態の温度制御では、図２に示すように、差Ｒｅが所定の範囲Ｒａ内のときステップ５に移行し、所定の温度Ｔｍと推定温度Ｔｐ３が近いので、精緻な制御を行なえるフィードバック制御である第１制御モード１７１を用いる。
【００４０】
そして、差Ｒｅが所定の範囲Ｒａ外のときステップ５に移行し、所定の温度Ｔｍと推定温度Ｔｐ３が離れているので、速応性の高い制御を行なえるフィードフォワード制御である第２制御モード１７２を用いる。
【００４１】
まず、Ｔｐ３とＴｍとの差が所定の範囲Ｒａ内のときに行われるフィードバック制御である第１制御モード１７１について記載する。
【００４２】
本実施形態の第１制御モード１７１では、湯水調節部１５の開度を調節し、湯・水の流量を制御することで、第３温度センサ２２で測定される混合水の温度Ｔ３［℃］を所定の温度Ｔｍとする。湯・水の温度から湯・水の流量を制御するフィードバック制御について以下に例示する。
【００４３】
混合水の温度Ｔ３と湯水調節部１５の開度との関係式およびユーザーが指定した所定の流量に基づいて、混合水を推定温度Ｔｐ３とする水の流量Ｑｃ１と湯の流量Ｑｈ１を算出する。さらに、同様にして、混合水を推定温度Ｔｍとする水の流量Ｑｃ２と湯の流量Ｑｈ２を算出する。ここで、水の流量Ｑｃ１と湯の流量Ｑｈ１は推定温度Ｔｐ３に基づいているが、実際の第３温度センサ２２が測定した混合水の温度Ｔ３に基づいて算出されてもよい。
【００４４】
流量Ｑｃ２と流量Ｑｃ１との差と流量Ｑｈ２と流量Ｑｈ１との差に対して、それぞれフィードバック制御を適用することにより、混合水が所定の温度になるように水と湯の流量が制御される。
【００４５】
上記した例では水側調節弁１５１と湯側調節弁１５２とが独立して駆動する例を示した。なお、水側調節弁１５１と湯側調節弁１５２とが連動して駆動する構成の湯水調節部１５に対して流量を制御するフィードバック制御を用いてもよく、その湯水調節部１５の構造は限定されない。
【００４６】
また、フィードバック制御としては、本実施形態ではＰＩＤ制御が用いられるが、Ｐ制御、ＰＩ制御であってもよく、そのフィードバック制御の種類は限定されない。
【００４７】
制御部１７は、目標とする流量が決まると、その流量の湯・水が流れるように湯水調節部１５の弁を目標の開度Ｏｍに移動させる信号を出力する。そして、水側調節弁１５１と湯側調節弁１５２とが目標の開度Ｏｍに移動することで、第１制御モード１７１が終了し、ステップ７に移行する。
【００４８】
上記したように、推定温度Ｔｐ３と所定の温度Ｔｍとの差Ｒｅが所定の範囲Ｒａ内であると、精緻な制御が必要となる。そのため、この第１制御モード１７１には、フィードバック制御が用いられる。
【００４９】
次に、Ｔｐ３とＴｍとの差が所定の範囲Ｒａ外のときに行われる第２制御モード１７２について記載する。第２制御モード１７２では、第１制御モード１７１と同じ変数が用いられるときは、その変数は第１制御モード１７２の場合と同じように用いられる。
【００５０】
制御部１７は、混合水の温度Ｔ３と湯水調節部１５の開度との関係式から、混合水の温度Ｔ３を推定温度Ｔｍとする目標の開度Ｏｍである、水側調節弁１５１の開度Ｏｐ１と湯側調節弁１５２の開度Ｏｐ２を算出する。
【００５１】
制御部１７は、目標とする開度が決まると、その流量の湯・水が流れるように湯水調節部１５の弁を目標の開度Ｏｍに移動させる信号を出力する。そして、水側調節弁１５１と湯側調節弁１５２とが目標の開度Ｏｍに移動することで、第２制御モード１７２が終了し、ステップ７に移行する。
【００５２】
上記した第２制御モード１７２は、推定温度Ｔｐ３と所定の温度Ｔｍとの差Ｒｅが所定の範囲Ｒａ外であるため、迅速な制御が必要となる。そのため、この第２制御モード１７２には、上記したようなフィードフォワード制御が用いられる。なお、フィードフォワード制御の方法は上記したものに限定されない。
【００５３】
ステップ７では、温度制御終了の信号が制御部１７に送られてきたかどうかを判別し、終了ではない場合はステップ２へ移行し、終了の場合はステップ８に移行する。このように、温度制御が終了するまで、上記した第１制御モード１７１と第２制御モード１７２により、水の流量と湯の流量が制御されることで、ユーザーは所定の温度Ｔｍの混合水を得ることができる。
【００５４】
ここで、上記した温度制御において、第２制御モード１７２では第１流量センサ３０、第２流量センサ３１の測定値が用いられている。この第１流量センサ３０および第２流量センサ３１に一般的に用いられる羽根車式の流量センサは、羽根車の回転数に応じたパルスを出力するものであり、流量が少なければパルス周期は大となり、流量が多ければパルス周期は小となる。
【００５５】
そのため、例えば２箇所（例えば風呂とキッチン等）での同時吐水によって、湯水混合装置１を流れる湯、水、混合水の量が急激に少なくなった場合、パルス周期が急激に大となる。このとき、第１流量センサ３０、第２流量センサ３１の測定精度が低下してしまうので、第２制御モード１７２の制御の精度が低下してしまう。
【００５６】
従って、湯水混合装置１の制御部１７は、第１流量センサ３０または第２流量センサ３１の測定値が所定値未満の場合、推定温度Ｔｐ３と所定の温度Ｔｍとの差Ｒｅが所定の範囲Ｒａ外であっても、第１制御モード１７１で制御することが好ましい。これにより、湯水混合装置１から吐出される混合水の温度Ｔ３の精度の低下を抑制できる。
【００５７】
上記した構成の湯水混合装置１では、精緻な制御が必要な場合はフィードバック制御を用い、迅速な制御が必要な場合はフィードフォワード制御を用いている。そのため、制御混合水路１８の温度Ｔ３に基づくフィードバック制御のみ用いた場合のように、制御に遅れが生じ難く、迅速に湯水調節部１５の開度を調節することができる。
【００５８】
また、所定の温度Ｔｍと推定温度Ｔｐ３との差が所定の範囲Ｒａ内である場合は、フィードバック制御である第１制御モード１７１が用いられるので、所定の温度Ｔｍ付近で精緻な制御を行うことができる。さらに、所定の温度Ｔｍと推定温度Ｔｐ３との差が所定の範囲Ｒａ外である場合は、フィードフォワード制御である第２制御モード１７２が用いられるので、所定の温度Ｔｍから離れた点では速応性が高い制御を行うことができる。
【００５９】
本実施形態のフィードフォワード制御である第２制御モード１７２では、混合水路１８より上流側に位置する給水路１３および給湯路１５の温度・流量に基づいて制御が行われている。そのため、混合水路１８の温度を基にしたフィードバック制御よりも、先んじて湯水調節部１５の開度を調節することができる。従って、本実施形態の湯水混合装置１では、混合水の温度を素早く所定の範囲Ｒａ内にすることができるので、迅速に混合水の温度を所定の温度Ｔｍにすることができる。
【００６０】
また、第１流量センサ３０および第２流量センサ３１に一般的に用いられる羽根車式の流量センサの場合、応答速度は速いが、検知速度が低いという特徴がある。そのため、本実施形態の湯水混合装置１では、第１流量センサ３０または第２流量センサ３１の測定値が所定値未満の場合、第１制御モード１７１のみで湯水調節部１５を制御することが好ましい。これにより、湯水混合装置１の所定の温度Ｔｍにするための温度制御の精度低下を抑制できる。
【００６１】
ここで、上記した実施形態の変形例について記載する。
【００６２】
変形例１の湯水混合装置１では、フィードバック制御である第１制御モード１７１とフィードフォワード制御である第２制御モード１７２を切り替える条件が異なる。
【００６３】
その条件は、推定温度Ｔｐ３と第３温度センサ２２で測定した混合水の温度Ｔ３との差で判断する。すなわち、推定温度と第３温度センサ２２の測定値との差が、所定の範囲Ｒｂ内の場合は第１制御モード１７１で制御し、所定の範囲Ｒｂ外の場合は第２制御モード１７２で制御する。
【００６４】
ここで、所定の範囲Ｒｂは−５［℃］≦Ｒｂ≦＋５［℃］であることが好ましいが、特にその数値は限定されるものではない。
【００６５】
このように、切り替えの条件が実際の測定値に基づくことで、湯水混合装置１では、より湯水混合装置１の実際の状況に則した制御モードを用いることができる。さらに、給水源１１または給湯源１２の温度変化によるオーバーシュートやアンダーシュートの発生を、推定温度Ｔｐ３と第３温度センサ２２の測定値Ｔｓとの差から検知できる。従って、変形例１の湯水混合装置１では、湯水調節部１５の弁の開度をそのオーバーシュートやアンダーシュートの影響を抑制するような開度にすることができる。
【００６６】
変形例２の湯水混合装置１では、フィードバック制御である第１制御モード１７１とフィードフォワード制御である第２制御モード１７２を切り替える条件が異なる。その条件は、推定温度Ｔｐ３の規定時間ｔｍ当たりの変化量Ｖｐで判断する。すなわち、推定温度の規定時間ｔｍ当たりの変化量Ｖｐが、閾値Ｒｃ以下の場合は第１制御モード１７１となり、閾値Ｒｃ以上の場合は第２制御モード１７２となる。
【００６７】
推定温度の規定時間ｔｍ当たりの変化量Ｖｐは、以下の式で求まる。ここで、規定時間ｔｍの始点をｔａ、そのときの推定温度をＴａ３、規定時間ｔｍの終点をｔｂ、そのときの推定温度をＴｂ３とする。
【００６８】
【数２】
2016186764.tif 000004
【００６９】
このＶｐが閾値Ｒｃ以下であれば、温度変化が緩やかな状態なので、精緻な制御を行う第１制御モード１７１が用いられる。またＶｐが閾値Ｒｃ以上であれば、温度変化が急な状態なので、速応性が高い第２制御モード１７２が用いられる。
【００７０】
本実施形態の湯水混合装置１は、規定時間ｔｍは１［ｓ］、その規定時間ｔｍの変化量Ｖｐの閾値Ｒｃは５［℃／ｓ］であるが、規定時間ｔｍおよび閾値Ｒｃの値は特に限定されるものではない。
【００７１】
このように、切り替えの条件が規定時間ｔｍの変化量Ｖｐに基づくことで、オーバーシュートやアンダーシュートを予測できる。従って、変形例２の湯水混合装置１では、湯水調節部１５の弁の開度を発生が予測されるオーバーシュートやアンダーシュートの影響を抑制するような開度にすることができる。
【００７２】
本実施形態の湯水混合装置１は、以下に記載する構成を備える。
【００７３】
湯水混合装置１は、給湯源１２に接続され湯が流れる給湯路１４と、給水源１１に接続され水が流れる給水路１３と、を備える。湯水混合装置１は、給湯路１４を流れてきた湯と給水路１３を流れてきた水を混合する湯水調節部１５と、湯水調節部１５に接続され混合水が流れる混合水路１８と、を備える。給湯路１４および給水路１３にはそれぞれ第１温度センサ２０、第２温度センサ２１が配置される。給湯路１４、給水路１３および混合水路１８の内の２つの流路にはそれぞれ第１流量センサ３０、第２流量センサ３１が配置される。湯水調節部１５には、給湯路１４から流れてきた湯の量と給水路１３から流れてきた水の量を制御し混合水を所定の温度Ｔｍとする制御部１７が接続される。制御部１７では、第１温度センサ２０、第２温度センサ２１の測定値および第１流量センサ３０、第２流量センサ３１の測定値から混合水の推定温度Ｔｐ３が算出される。制御部１７は、所定の温度Ｔｍと推定温度Ｔｐ３との差に基づいたフィードバック制御である第１制御モード１７１と、給水路１３および給湯路１４の温度と流量に基づいたフィードフォワード制御である第２制御モード１７２と、を有する。湯水混合装置１は、推定温度Ｔｐ３と所定の温度Ｔｍとの差が、所定の範囲Ｒａ内の場合は第１制御モード１７１で制御し、所定の範囲Ｒａ外の場合は第２制御モード１７２で制御するものであることを特徴とする。
【００７４】
これにより、制御に遅れが生じ難く、迅速に湯水調節部１５の開度を調節することができる。
【００７５】
また、本実施形態の湯水混合装置１の変形例１は、以下に記載する構成を備える。
【００７６】
湯水混合装置１は、給湯源１２に接続され湯が流れる給湯路１４と、給水源１１に接続され水が流れる給水路１３と、を備える。湯水混合装置１は、給湯路１４を流れてきた湯と給水路１３を流れてきた水を混合する湯水調節部１５と、湯水調節部１５に接続され混合水が流れる混合水路１８と、を備える。給湯路１４、給水路１３および混合水路１８にはそれぞれ第１温度センサ２０、第２温度センサ２１、第３温度センサ２２が配置される。給湯路１４、給水路１３および混合水路１８の内の２つの流路にはそれぞれ第１流量センサ３０、第２流量センサ３１が配置される。湯水調節部１５には、給湯路１４から流れてきた湯の量と給水路１３から流れてきた水の量を制御し混合水を所定の温度Ｔｍとする制御部１７が接続される。制御部１７では、第１温度センサ２０、第２温度センサ２１の測定値および第１流量センサ３０、第２流量センサ３１の測定値から混合水の推定温度Ｔｐ３が算出される。制御部１７は、所定の温度Ｔｍと推定温度Ｔｐ３との差に基づいたフィードバック制御である第１制御モード１７１と、給水路１３および給湯路１４の温度と流量に基づいたフィードフォワード制御である第２制御モード１７２と、を有する。湯水混合装置１では、推定温度Ｔｐ３と第３温度センサ２２の測定値との差が、所定の範囲Ｒｂ内の場合は第１制御モード１７１で制御し、所定の範囲Ｒｂ外の場合は第２制御モード１７２で制御するものであることを特徴とする。
【００７７】
これにより、湯水混合装置１の実際の状況に則した制御モードの切り替えを行うことができる。
【００７８】
また、本実施形態の湯水混合装置１の変形例２は、以下に記載する構成を備える。
【００７９】
湯水混合装置１は、給湯源１２に接続され湯が流れる給湯路１４と、給水源１１に接続され水が流れる給水路１３と、を備える。湯水混合装置１は、給湯路１４を流れてきた湯と給水路１３を流れてきた水を混合する湯水調節部１５と、湯水調節部１５に接続され混合水が流れる混合水路１８と、を備える。給湯路１４および給水路１３にはそれぞれ第１温度センサ２０、第２温度センサ２１が配置される。給湯路１４、給水路１３および混合水路１８の内の２つの流路にはそれぞれ第１流量センサ３０、第２流量センサ３１が配置される。湯水調節部１５には、給湯路１４から流れてきた湯の量と給水路１３から流れてきた水の量を制御し混合水を所定の温度Ｔｍとする制御部１７が接続される。制御部１７では、第１温度センサ２０、第２温度センサ２１の測定値および第１流量センサ３０、第２流量センサ３１の測定値から混合水の推定温度Ｔｐ３が算出される。制御部１７は、所定の温度Ｔｍと推定温度Ｔｐ３との差に基づいたフィードバック制御である第１制御モード１７１と、給水路１３および給湯路１４の温度と流量に基づいたフィードフォワード制御である第２制御モード１７２と、を有する。湯水混合装置１は、混合水の推定温度Ｔｐ３の規定時間当たりの変化量が、閾値Ｒｃ未満の場合は第１制御モード１７１で制御し、閾値Ｒｃ以上の場合は第２制御モード１７２で制御するものであることを特徴とする。
【００８０】
これにより、切り替えの条件が混合水の推定温度の規定時間の変化量に基づいていることで、湯水調節部の弁の開度を発生が予測されるオーバーシュートやアンダーシュートの影響を抑制する開度にすることができる。
【００８１】
また、制御部１７は、第１流量センサ３０または第２流量センサ３１の測定値が所定値未満の場合、第１制御モード１７１で制御するものであることが好ましい。
【００８２】
これにより、湯水混合装置１の温度制御の精度の低下を抑制できる。
【符号の説明】
【００８３】
１    湯水混合装置
１３  給水路
１４  給湯路
１５  湯水調節部
１７  制御部
１８  混合水路
１７１  第１制御モード
１７２  第２制御モード
２０  第１温度センサ
２１  第２温度センサ
３０  第１流量センサ
３１  第２流量センサ
Ｔｍ  所定の温度
Ｔｐ３  推定温度
Ｒａ  所定の範囲
【図１】
2016186764.tif 000005
【図２】
2016186764.tif 000006