JP2009079360A - 水栓装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吐水開始後、早期に所望温度の湯水を吐出させることができる水栓装置を提供する。
【解決手段】本発明は、供給された湯及び水を混合して吐水口（２ａ）から吐出させる水栓装置（１）であって、給湯管（４）から供給された湯及び給水管（６）から供給された水を、温度設定に従って混合する湯水混合弁（８）と、この湯水混合弁と吐水口を接続する湯水管路（１２ａ）に設けられた湯水用開閉弁（１２）と、給湯管と吐水口を直接接続する湯バイパス管路（１０ａ）に設けられた湯用開閉弁（１０）と、給湯管から供給される湯の温度を検出する湯温センサ（１６）と、この湯温センサによって検出された温度に基づいて、温度設定通りの湯水が早期に吐出されるように、吐水中に湯用開閉弁を切り替える制御手段（２４）と、を有することを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は水栓装置に関し、特に、供給された湯及び水を混合して吐水口から吐出させる水栓装置に関する。

登録実用新案第２５５４４６４号公報（特許文献１）には、水栓装置が記載されている。この水栓装置は、給水管及び給湯管に接続された湯水混合弁と、給水管から供給された水を直接吐水させる給水弁と、給湯管から供給された湯を直接吐水させる給湯弁と、混合弁によって混合された湯水を吐水させる給湯水弁とを有する。さらに、水栓装置には制御回路が備えられており、この制御回路は、使用者の操作に応じて給水弁、給湯弁、又は給湯水弁の何れかを選択してこれを開放させ、使用者が希望する温度の水を吐水させる。

登録実用新案第２５５４４６４号公報

しかしながら、給湯管を介して供給される湯は吐水開始直後から高温で供給されるのではなく、吐水開始初期においては、給湯管内に滞留していた温度の低い残水が給湯管から供給されることになる。また、吐水開始により点火され、吐水開始後に加熱が開始されるタイプの給湯装置が使用されている場合には、給湯管から供給される湯の温度が所定の温度に上昇するまでの時間は更に長くなる。

このため、登録実用新案第２５５４４６４号公報記載の水栓装置において、給湯水弁が開放された直後は、給湯管を介して供給された温度の低い湯に、給水管を介して供給された水が混合されて吐水されることになる。ここで、一般に、混合弁は、設定温度よりも低い温度の湯が供給された場合にも、水の混合割合がゼロにはならないように構成されている。従って、混合弁に設定温度よりも低い温度の湯が供給されている間は、使用者が希望する温度よりも低い温度の湯に、さらに水が混合された湯水が吐出されるという問題がある。

さらに、混合弁に供給される湯の温度が設定温度まで上昇した時点においても、混合弁では強制的に少量の水が混合されてしまうため、吐出される湯水の温度は、設定温度よりも低くなってしまうという問題がある。従って、吐出される湯水の温度が設定温度に達するまでには更に時間を要することになる。

また、一般に、混合弁は流路抵抗が大きいため、これを通過する湯の流量は比較的小さくなる。このため、給湯管内に滞留していた残水が全て排出され、給湯管から混合弁に供給される湯の温度が十分に上昇するまでの時間はさらに長くなるという問題がある。

従って、本発明は、吐水開始後、早期に所望温度の湯水を吐出させることができる水栓装置を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明は、供給された湯及び水を混合して吐水口から吐出させる水栓装置であって、給湯管から供給された湯及び給水管から供給された水を、温度設定に従って混合する湯水混合弁と、この湯水混合弁と吐水口を接続する湯水管路に設けられた湯水用開閉弁と、給湯管と吐水口を直接接続する湯バイパス管路と、このバイパス管路に設けられた湯用開閉弁と、給湯管から供給される湯の温度を検出する湯温センサと、この湯温センサによって検出された温度に基づいて、温度設定通りの湯水が早期に吐出されるように、吐水中に湯用開閉弁を切り替える制御手段と、を有することを特徴としている。

このように構成された本発明においては、給湯管から供給された湯及び給水管から供給された水が、湯水混合弁によって温度設定に従って混合される。混合された湯水は、湯水管路、湯水用開閉弁を介して吐水口から吐出される。さらに、湯用開閉弁は、給湯管から供給された湯を、湯バイパス管路を介して吐水口から直接吐出させる。制御手段は、湯温センサによって検出された湯の温度に基づいて、温度設定通りの湯水が早期に吐出されるように、吐水中に湯用開閉弁を切り替える。

このように構成された本発明によれば、湯温センサによって検出された湯の温度に基づいて、吐水中に湯用開閉弁を切り替えるので、温度設定通りの湯水を早期に吐出させることができる。

本発明において、好ましくは、制御手段は、湯温センサによって検出された温度が、温度設定された温度よりも低い場合には、湯用開閉弁を開放させると共に、湯水用開閉弁を閉鎖させ、湯温センサによって検出された温度が所定の切替温度まで上昇した後、湯用開閉弁を閉鎖させると共に、湯水用開閉弁を開放させる。

このように構成された本発明においては、吐水開始時において、湯温センサによる検出温度が設定温度よりも低い場合には、制御手段は、湯用開閉弁を開放させ、湯水用開閉弁を閉鎖させる。制御手段は、検出温度が所定の切替温度まで上昇した後、湯用開閉弁を閉鎖させ、湯水用開閉弁を開放させる。

このように構成された本発明によれば、吐水開始時に給湯管に滞留していた湯が湯バイパス管路を通って大流量で排出されるので、給湯管から供給される湯の温度が早期に上昇し、温度設定通りの湯水を早期に吐出させることができる。

本発明において、好ましくは、制御手段は、湯温センサによって検出された温度が、温度設定された温度よりも低い場合には、湯用開閉弁及び湯水用開閉弁を開放させ、湯温センサによって検出された温度が所定の切替温度まで上昇した後、湯用開閉弁を閉鎖させる。

このように構成された本発明においては、吐水開始時において、湯温センサによる検出温度が設定温度よりも低い場合には、制御手段は、湯用開閉弁及び湯水用開閉弁を開放させる。制御手段は、検出温度が所定の切替温度まで上昇した後、湯用開閉弁を閉鎖させる。

このように構成された本発明によれば、吐水開始時に給湯管に滞留していた湯が湯バイパス管路及び湯水管路を通って大流量で排出されるので、給湯管から供給される湯の温度が早期に上昇し、温度設定通りの湯水を早期に吐出させることができる。

本発明において、好ましくは、さらに、給水管と吐水口を直接接続する水バイパス管路と、この水バイパス管路に設けられた水用開閉弁と、を有し、制御手段は、水用開閉弁のみを開放させる水吐水モードの吐水と、湯用開閉弁のみを開放させる湯吐水モードの吐水と、供給される水の温度よりも高く設定される所定の最低混合温度以上で、供給される湯の温度よりも低く設定される所定の最高混合温度以下の湯水が吐出されるように、湯温センサによって検出された温度が所定の切替温度まで上昇した後、湯水用開閉弁のみを開放させる湯水吐水モードの吐水と、を実行可能である。

このように構成された本発明においては、水吐水モードにおいては給水管からの水が直接吐出され、湯吐水モードにおいては給湯管からの湯が直接吐出される。湯水吐水モードにおいては、水温よりも高く設定された最低混合温度以上で、湯温よりも低く設定された最高混合温度以下の湯水が吐出される。

このように構成された本発明によれば、湯水吐水モードにおいて吐出される湯水の温度を狭い範囲に限定しておくことにより、湯水混合弁の設計を容易にすることができる。

本発明において、好ましくは、湯水混合弁は、モータ駆動により吐出される湯水の温度が可変される。
このように構成された本発明によれば、湯水吐水モードにおいて吐出される湯水の温度を狭い範囲に限定しておくことにより、小出力のモータで湯水混合弁の設定温度を急速に変更することができる。

本発明において、好ましくは、湯水混合弁は、湯及び水の混合比を変化させる主弁体と、この主弁体を駆動するバイアスバネ及び形状記憶合金バネと、を有し、その設定温度が、モータ駆動により可変される。
このように構成された本発明によれば、給水圧や給湯圧の変化にも形状記憶合金バネが迅速に反応するので、吐出される湯水の温度を安定させることができる。

本発明の水栓装置によれば、吐水開始後、早期に所望温度の湯水を吐出させることができる。

次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
まず、図１乃至図３を参照して、本発明の第１実施形態による水栓装置を説明する。図１は、本実施形態による水栓装置の全体構成を示すブロック図である。図２は、本実施形態の水栓装置に使用されている湯水混合弁の構造を模式的に示す断面図である。また、図３は、本実施形態による水栓装置の制御のフローチャートである。

図１に示すように、本発明の第１実施形態による水栓装置１は、吐水口２ａが設けられた水栓本体２と、給湯管４と、給水管６と、これらの管に接続された湯水混合弁８と、を有する。また、水栓装置１は、給湯管４と吐水口２ａを直接接続する湯バイパス管路１０ａに設けられた湯用開閉弁１０と、湯水混合弁８と吐水口２ａを接続する湯水管路１２ａに設けられた湯水用開閉弁１２と、給水管６と吐水口２ａを直接接続する水バイパス管路１４ａに設けられた水用開閉弁１４と、を有する。

さらに、水栓装置１は、給湯管４に設けられ、供給される湯の温度を検出する湯温センサである給湯サーミスター１６と、給水管６に設けられ、供給される水の温度を検出する水温センサである給水サーミスター１８と、吐水口２ａから吐出される湯水の温度を検出する吐水温センサである吐水サーミスター２０と、を有する。また、吐水サーミスター２０の上流側には、吐水口２ａから吐出される湯水の流量を調整する流調弁２２が設けられている。さらに、水栓装置１は、制御手段であるコントローラ２４を有し、コントローラ２４は、使用者による操作、給湯サーミスター１６、給水サーミスター１８、及び吐水サーミスター２０の検出信号に基づいて、湯水混合弁８、湯用開閉弁１０、湯水用開閉弁１２、及び水用開閉弁１４を制御するように構成されている。

本実施形態の水栓装置１は、使用者による操作部２ｂの操作に基づいて、コントローラ２４が湯水混合弁８、湯用開閉弁１０、湯水用開閉弁１２、及び水用開閉弁１４を制御して、使用者が希望する温度の湯水を早期に吐水させるように構成されている。

水栓本体２は、洗面ボウル（図示せず）等に隣接して設けられる水栓金具であり、その先端部に吐水口２ａが形成されている。また、水栓本体２のベース部には操作部２ｂが設けられている。操作部２ｂには、吐水、止水を切り替えるための出／止スイッチ２６と、高温の湯を吐出させるための高温スイッチ２８ａと、適温の湯水を吐出させるための適温スイッチ２８ｂと、水を吐出させるための水スイッチ２８ｃが設けられている。さらに、操作部２ｂには、適温スイッチ２８ｂが押されたときに吐出される湯水の温度を設定するための温度設定スイッチ３０ａ、３０ｂと、設定されている温度を表示する温度表示部３０ｃが設けられている。

ここで、温度設定スイッチ３０ａ、３０ｂは、給水管６から供給される水の温度よりも高い最低混合温度から、給湯管４から供給される湯の温度よりも低い最高混合温度の範囲で１゜Ｃステップで温度設定可能に構成されている。本実施形態においては、最低混合温度は通常の水道水温度よりも高い３５℃であり、最高混合温度は家庭用給湯器で設定される高温水温度である６０℃よりも低い４５℃に設定されている。なお、この最低混合温度，最高混合温度は水栓装置が設置される場所に応じて、所定温度に初期設定可能に構成するのがよい。

給湯管４は湯水混合弁８に接続され、給湯器から供給された高温の湯を湯水混合弁８に流入させる。給水管６は湯水混合弁８に接続され、水道水を湯水混合弁８に流入させる。

湯水混合弁８は、給湯管４及び給水管６から流入した湯及び水を温度設定に従って混合し、湯水管路１２ａに流出させるように構成されている。湯水混合弁８の構成の詳細は後述する。

湯用開閉弁１０は、給湯管４と吐水口２ａを直接接続する湯バイパス管路１０ａに設けられた電磁弁であり、コントローラ２４により給湯管４から供給された湯を吐水口２ａから直接吐出させ、又は停止させるように切り替えられる。

湯水用開閉弁１２は、湯水混合弁８と吐水口２ａを接続する湯水管路１２ａに設けられた電磁弁であり、コントローラ２４により湯水混合弁８から流出した湯水を吐水口２ａから吐出させ、又は停止させるように切り替えられる。

水用開閉弁１４は、給水管６と吐水口２ａを直接接続する水バイパス管路１４ａに設けられた電磁弁であり、コントローラ２４により給水管６から供給された水を吐水口２ａから直接吐出させ、又は停止させるように切り替えられる。

湯バイパス管路１０ａ、湯水管路１２ａ及び水バイパス管路１４ａは、合流され、流調弁２２に接続されている。
給湯サーミスター１６は、給湯管４に設けられ、供給された湯の温度を検出するように構成されている。供給された湯の温度は、コントローラ２４に入力される。

給水サーミスター１８は、給水管６に設けられ、供給された水の温度を検出するように構成されている。供給された水の温度は、コントローラ２４に入力される。

吐水サーミスター２０は、流調弁２２と吐水口２ａの間の管路に設けられ、吐水口２ａから吐出される湯水の温度を検出するように構成されている。吐水される湯水の温度は、コントローラ２４に入力される。

流調弁２２は、湯バイパス管路１０ａ、湯水管路１２ａ及び水バイパス管路１４ａの合流部の下流側に設けられている。流調弁２２は、流調用モータ２２ａを備え、この流調用モータ２２ａをコントローラ２４が駆動することにより、吐水口２ａからの吐水流量が調整される。

コントローラ２４は、操作部２ｂから入力された信号、及び給湯サーミスター１６、給水サーミスター１８、及び吐水サーミスター２０から入力された温度に基づいて、湯水混合弁８、湯用開閉弁１０、湯水用開閉弁１２、水用開閉弁１４、及び流調弁２２を制御するように構成されている。具体的には、コントローラ２４は、マイクロプロセッサ、メモリ、及びこれに記憶されたプログラム等（以上図示せず）により構成されている。コントローラ２４による制御は、後述する。

次に、図２を参照して、湯水混合弁８の構成を説明する。
図２に示すように、湯水混合弁８は、温度設定を変更するためのモータ８ａを備えており、さらに、混合弁本体３２と、この混合弁本体３２の内部に摺動可能に配置された主弁体３４と、この主弁体３４に付勢力を加えるバイアスバネ３６と、主弁体３４にバイアスバネ３６とは反対の方向に付勢力を加える形状記憶合金バネ３８と、を有する。さらに、湯水混合弁８は、設定温度に応じて混合弁本体３２内で摺動されるバネ押さえ４０と、このバネ押さえ４０を移動させるための送りねじ４２を有し、送りねじ４２はモータ８ａの出力軸に直結されている。

また、図２に示すように、混合弁本体３２には給湯管４及び給水管６が接続されており、混合弁本体３２内で主弁体３４が摺動されることにより、混合弁本体３２に流入する湯と水の割合が変化する。湯水混合弁８は、混合弁本体３２内に流入した湯と水は混合され、形状記憶合金バネ３８の内部を通って流出されるように構成されている。バイアスバネ３６は、主弁体３４が湯の流入量を増大させ、水の流入量を減少させる方向に移動されるように、主弁体に付勢力を加えている。また、形状記憶合金バネ３８は、逆に、主弁体３４が湯の流入量を減少させ、水の流入量を増大させる方向に移動されるように、主弁体に付勢力を加えている。

さらに、形状記憶合金バネ３８は、温度が高くなると発生する付勢力が増大されるように構成されている。このため、混合された湯水の温度が高くなると、伸張して、湯の流入量を減じ、水の流入量を増大させ、混合された湯水の温度を低下させる。逆に、混合された湯水の温度が低くなると、縮小して、湯の流入量を増大させ、水の流入量を減じて、混合された湯水の温度を上昇させる。これにより、湯水混合弁８から流出する湯水の温度が設定温度に維持される。

また、バネ押さえ４０が送りねじ４２によって移動され、図２における右方向に移動されると、湯の流入量が増加し、水の流入量が減少するので、湯水の温度は上昇する。逆に、バネ押さえ４０が左方向に移動されると、水の流入量が増加し、湯の流入量が減少するので、湯水の温度は低下する。従って、モータ８ａによって送りねじ４２を回転させることにより、設定温度が変更される。

次に、図３Ａ乃至図３Ｃを参照して、コントローラ２４によって実行される制御フローを説明する。
図３Ａは、湯水を吐出させる際のメインルーチンであり、図３Ｂは水道水、図３Ｃは湯を夫々吐出させるための処理ルーチンである。

水栓装置１の電源投入後、図３ＡのステップＳ１においては、出／止スイッチ２６（図１）が使用者により操作されたか否かが判断される。出／止スイッチ２６が操作されている場合にはステップＳ２に進み、操作されていない場合にはステップＳ１の処理が繰り返される。ステップＳ２においては、コントローラ２４に内蔵された吐水時間タイマー（図示せず）のカウントが開始される。次いで、ステップＳ３においては、吐水すべき温度が判断される。即ち、操作部２ｂの高温スイッチ２８ａ、適温スイッチ２８ｂ、水スイッチ２８ｃのうち、どのスイッチが押されていたかが判断される。水スイッチ２８ｃが押され、水吐水モードにされていた場合には、図３Ｂに示すフローチャートが実行され、高温スイッチ２８ａが押され、湯吐水モードにされていた場合には、図３Ｃに示すフローチャートが実行される。また、適温スイッチ２８ｂが押され、湯水吐水モードにされていた場合には、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４においては、給湯サーミスター１６からコントローラ２４に入力された温度が判断される。即ち、切替温度である湯水混合弁８の設定温度Ｔと、給湯サーミスター１６によって検出された給湯管４内の湯の温度Ｔｈが比較される。なお、本実施形態においては、湯水混合弁８の設定温度Ｔは、温度設定スイッチ３０ａ、３０ｂを操作することにより、３５〜４５゜Ｃの範囲で設定することができる。

温度設定スイッチ３０ａ、３０ｂが操作された場合には、コントローラ２４は湯水混合弁８のモータ８ａに信号を送り、これを起動させる。モータ８ａが起動されると送りねじ４２（図２）が回転され、バネ押さえ４０が摺動される。これにより、バイアスバネ３６による付勢力が変化して、設定温度Ｔが変更される。また、流量調整スイッチ（図示せず）が操作された場合には、コントローラ２４は流調弁２２の流調弁モータ２２ａに信号を送ってこれを回転させ、流量を変更する。

湯水混合弁８の設定温度Ｔが給湯管４内の湯の温度Ｔｈよりも高い場合にはステップＳ５に進み、湯水混合弁８の設定温度Ｔが給湯管４内の湯の温度Ｔｈよりも低い場合にはステップＳ１２に進む。ここで、前回の給湯から或る程度時間が経過している場合には、給湯管４内に滞留している湯の温度は低下しているため、給湯管４内の湯の温度Ｔｈは、湯水混合弁８の設定温度Ｔよりも低くなっている。この場合には、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、コントローラ２４は湯用開閉弁１０に信号を送り、これを開放させる。湯用開閉弁１０が開放されると、給湯管４から供給された湯は、湯バイパス管路１０ａ、湯用開閉弁１０、流調弁２２を通って吐水口２ａから吐出される。なお、この時点においては、給湯管４から流入する湯の温度Ｔｈは、湯水混合弁８の設定温度Ｔよりも低いため、湯水混合弁８を介さずに湯が吐出されても、使用者の意に反して高温の湯が吐出されるという不都合はない。

次に、ステップＳ６では、ステップＳ２において積算が開始された吐水時間タイマーの積算時間Ｔｃｏｕｎｔが、所定の吐水時間Ｔｓｅｔに達しているか否かが判断される。この吐水時間Ｔｓｅｔは、誤操作等により吐水が長時間継続されるのを防止するためのものであり、本実施形態においては、吐水時間Ｔｓｅｔは２分に設定されている。積算時間Ｔｃｏｕｎｔが、吐水時間Ｔｓｅｔに達していない場合にはステップＳ７に進み、吐水時間Ｔｓｅｔに達するとステップＳ１０に進む。

ステップＳ７においては、使用者により止水操作がなされたか否かが判断される。即ち、吐水開始後、使用者により再び出／止スイッチ２６が押されたか否かが判断される。止水操作がなされていない場合には、ステップＳ４に戻る。ここで、止水操作がなされず、湯の温度Ｔｈが設定温度Ｔよりも低く、積算時間Ｔｃｏｕｎｔが吐水時間Ｔｓｅｔに達していない場合には、ステップＳ４乃至ステップＳ７の処理が繰り返される。

ステップＳ４乃至ステップＳ７の処理が繰り返されている間に、使用者により止水操作がなされた場合には、ステップＳ８に進む。ステップＳ８においては湯用開閉弁１０が閉鎖されて吐水が停止される。次いで、ステップＳ９において吐水時間タイマーが停止されると共に積算時間Ｔｃｏｕｎｔがリセットされ、ステップＳ１に戻る。

一方、ステップＳ４乃至ステップＳ７の処理が繰り返されている間に、吐水時間タイマーの積算時間Ｔｃｏｕｎｔが吐水時間Ｔｓｅｔに達した場合には、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０においては、誤操作等により大量に湯水が浪費されるのを防止するため、湯用開閉弁１０が閉鎖される。次いで、ステップＳ１１において吐水時間タイマーが停止されると共に積算時間Ｔｃｏｕｎｔがリセットされ、ステップＳ１に戻る。

さらに、ステップＳ４乃至ステップＳ７の処理が繰り返されている間に、給湯管４から供給される湯の温度Ｔｈが、湯水混合弁８の設定温度Ｔよりも高くなると、ステップＳ１２に進む。なお、吐水開始後、供給される湯の温度Ｔｈが設定温度Ｔに達するまでの時間は、湯用開閉弁１０が開放され湯が給湯管４から吐水口２ａに直接流されているため、湯が湯水混合弁８を介して吐出される場合よりも短くなる。即ち、湯が吐水口２ａへ直接流れることにより、大流量の湯が給湯管４から供給されることになり、給湯管４内に滞留していた残水は早急に吐水口２ａから流出される。このため、残水に続く給湯器からの高温の湯が、早期に水栓装置１に到達する。これにより、湯水混合弁８を使用して適温の湯水を吐出させることができるようになる。

ステップＳ１２においては、湯水用開閉弁１２が開放され、次いで、ステップＳ１３において湯用開閉弁１０が閉鎖される。これにより、吐水口２ａからの吐水状態が維持されたまま、湯水が流れる経路が切り替えられる。即ち、給湯管４から供給された湯は湯水混合弁８を通って吐出されるように切り替えられる。給湯管４から湯水混合弁８に流入した湯は、ここで給水管６から供給された水と混合され、設定温度Ｔに調整される。湯水混合弁８において設定温度Ｔに調整された湯水は、湯水用開閉弁１２、流調弁２２を通って吐水口２ａから吐出される。ここで、湯水混合弁８に供給される湯及び水の温度や、供給圧力が変化した場合にも、湯水混合弁８に内蔵された形状記憶合金バネ３８の作用により、湯と水の混合比が適宜変更され、設定温度Ｔが維持される。

次に、ステップＳ１４では、ステップＳ２において積算が開始された吐水時間タイマーの積算時間Ｔｃｏｕｎｔが、所定の吐水時間Ｔｓｅｔに達しているか否かが判断される。積算時間Ｔｃｏｕｎｔが、吐水時間Ｔｓｅｔに達していない場合にはステップＳ１５に進み、吐水時間Ｔｓｅｔに達するとステップＳ１８に進む。さらに、ステップＳ１５においては、使用者により止水操作がなされたか否かが判断される。止水操作がなされていない場合には、ステップＳ１４に戻る。ここで、止水操作がなされず、積算時間Ｔｃｏｕｎｔが吐水時間Ｔｓｅｔに達していない場合には、ステップＳ１４及びステップＳ１５の処理が繰り返される。

ステップＳ１４及びステップＳ１５の処理が繰り返されている間に、使用者により止水操作がなされた場合には、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６においては湯水用開閉弁１２が閉鎖され、ステップＳ１７において吐水時間タイマーが停止されると共に積算時間Ｔｃｏｕｎｔがリセットされ、ステップＳ１に戻る。

また、ステップＳ１４及びステップＳ１５の処理が繰り返されている間に、吐水時間タイマーの積算時間Ｔｃｏｕｎｔが吐水時間Ｔｓｅｔに達した場合には、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８においては湯水用開閉弁１２が閉鎖され、ステップＳ１９において吐水時間タイマーが停止されると共に積算時間Ｔｃｏｕｎｔがリセットされ、ステップＳ１に戻る。

一方、ステップＳ３において、水スイッチ２８ｃが押されていた場合には、図３Ｂに示すフローチャートのステップＳ２１に進む。ステップＳ２１においては、水用開閉弁１４が開放される。これにより、給水管６から供給された水道水は、水バイパス管路１４ａ、水用開閉弁１４を通って吐水口２ａから吐出される。次に、ステップＳ２２では、図３ＡのステップＳ２において積算が開始された吐水時間タイマーの積算時間Ｔｃｏｕｎｔが、所定の吐水時間Ｔｓｅｔに達しているか否かが判断される。積算時間Ｔｃｏｕｎｔが、吐水時間Ｔｓｅｔに達していない場合にはステップＳ２３に進み、吐水時間Ｔｓｅｔに達するとステップＳ２６に進む。

ステップＳ２３においては、使用者により止水操作がなされたか否かが判断される。止水操作がなされていない場合には、ステップＳ２２に戻る。ここで、止水操作がなされず、積算時間Ｔｃｏｕｎｔが吐水時間Ｔｓｅｔに達していない場合には、ステップＳ２２及びステップＳ２３の処理が繰り返される。

ステップＳ２２及びステップＳ２３の処理が繰り返されている間に、使用者により止水操作がなされた場合には、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２４においては水用開閉弁１４が閉鎖されて吐水が停止される。次いで、ステップＳ２５において吐水時間タイマーが停止されると共に積算時間Ｔｃｏｕｎｔがリセットされ、図３ＡのステップＳ１に戻る。

一方、ステップＳ２２及びステップＳ２３の処理が繰り返されている間に、吐水時間タイマーの積算時間Ｔｃｏｕｎｔが吐水時間Ｔｓｅｔに達した場合には、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６においては、誤操作等により大量に水が浪費されるのを防止するため、水用開閉弁１４が閉鎖される。次いで、ステップＳ２７において吐水時間タイマーが停止されると共に積算時間Ｔｃｏｕｎｔがリセットされ、図３ＡのステップＳ１に戻る。

また、図３ＡのステップＳ３において、高温スイッチ２８ａが押されていた場合には、図３Ｃに示すフローチャートのステップＳ３１に進む。図３Ｃのフローチャートにおける処理は、湯用開閉弁１０が開放されて、給湯管４から供給された湯が湯バイパス管路１０ａを通って吐水口２ａから吐出される点を除き、図３Ｂに示すフローチャートと同様であるので、説明を省略する。

本発明の第１実施形態の水栓装置によれば、湯温センサによって検出された湯の温度に基づいて、吐水中に湯用開閉弁を切り替えるので、温度設定通りの湯水を早期に吐出させることができる。

また、本実施形態の水栓装置によれば、吐水開始時に給湯管に滞留していた湯が湯バイパス管路を通って大流量で排出されるので、給湯管から供給される湯の温度が早期に上昇し、温度設定通りの湯水を早期に吐出させることができる。

さらに、本実施形態の水栓装置によれば、水吐水モード、湯吐水モード、及び湯水吐水モードを備えており、湯水吐水モードは給水管から供給される水の温度よりも高い温度に設定された最低混合温度である３５゜Ｃから、給湯管から供給される湯の温度よりも低い温度に設定された最高混合温度である４５゜Ｃまでの限られた温度範囲の湯水を吐水するようになっている。このように、湯水混合弁によって温度を調整すべき範囲は、予め限定されている。これにより、湯水混合弁の主弁体のストロークを短く設計することも可能になり、湯水混合弁の設計を容易にすると共に、湯水混合弁を小型化することができる。また、主弁体のストロークを短くすることにより、温度設定を変更するために要するモータの出力を低く抑えることができ、小型の駆動用モータによっても温度設定を急速に変更することができる。

また、本実施形態の水栓装置によれば、湯水混合弁が、主弁体と、この主弁体を駆動するバイアスバネ及び形状記憶合金バネによって構成されているので、給水圧や給湯圧の変化にも形状記憶合金バネが迅速に反応し、吐出される湯水の温度を安定させることができる。

次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態による水栓装置を説明する。本実施形態の水栓装置は、コントローラによる制御フローが、上述した第１実施形態とは異なる。従って、ここでは、本発明の第２実施形態の、第１実施形態とは異なる点のみを説明する。図４は、本発明の第２実施形態による水栓装置の制御のフローチャートである。

図４のステップＳ１０１乃至Ｓ１０３は、上述した第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
ステップＳ１０４においては、切替温度である湯水混合弁８の設定温度Ｔと、給湯サーミスター１６によって検出された給湯管４内の湯の温度Ｔｈが比較される。湯水混合弁８の設定温度Ｔが給湯管４内の湯の温度Ｔｈよりも高い場合にはステップＳ１０５に進み、湯水混合弁８の設定温度Ｔが給湯管４内の湯の温度Ｔｈよりも低い場合にはステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１０５において、コントローラ２４は、湯用開閉弁１０及び湯水用開閉弁１２に信号を送り、これらを開放させる。給湯管４から供給された湯の一部は、湯バイパス管路１０ａ、湯用開閉弁１０、流調弁２２を通って吐水口２ａから吐出される。また、供給された湯の他の一部は、湯水混合弁８、湯水管路１２ａ、湯水用開閉弁１２、流調弁２２を通って吐水口２ａから吐出される。ここで、湯水混合弁８に流入する湯の温度Ｔｈは設定温度Ｔよりも低いため、湯水混合弁８において湯に混合される水の量は最小にされる。

次に、ステップＳ１０６では、ステップＳ１０２において積算が開始された吐水時間タイマーの積算時間Ｔｃｏｕｎｔが、所定の吐水時間Ｔｓｅｔに達しているか否かが判断される。積算時間Ｔｃｏｕｎｔが、吐水時間Ｔｓｅｔに達していない場合にはステップＳ１０７に進み、吐水時間Ｔｓｅｔに達するとステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１０７においては、使用者により止水操作がなされたか否かが判断され、止水操作がなされていない場合には、ステップＳ１０４に戻る。止水操作がなされず、湯の温度Ｔｈが設定温度Ｔよりも低く、積算時間Ｔｃｏｕｎｔが吐水時間Ｔｓｅｔに達していない場合には、ステップＳ１０４乃至ステップＳ１０７の処理が繰り返される。

ステップＳ１０４乃至ステップＳ１０７の処理が繰り返されている間に、使用者により止水操作がなされた場合には、ステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８においては湯用開閉弁１０及び湯水用開閉弁１２が閉鎖されて吐水が停止される。次いで、ステップＳ１０９において吐水時間タイマーが停止されると共に積算時間Ｔｃｏｕｎｔがリセットされ、ステップＳ１０１に戻る。

一方、ステップＳ１０４乃至ステップＳ１０７の処理が繰り返されている間に、吐水時間タイマーの積算時間Ｔｃｏｕｎｔが吐水時間Ｔｓｅｔに達した場合には、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０においては、湯用開閉弁１０及び湯水用開閉弁１２が閉鎖される。次いで、ステップＳ１１１において吐水時間タイマーが停止されると共に積算時間Ｔｃｏｕｎｔがリセットされ、ステップＳ１０１に戻る。

さらに、ステップＳ１０４乃至ステップＳ１０７の処理が繰り返されている間に、給湯管４から供給される湯の温度Ｔｈが、湯水混合弁８の設定温度Ｔよりも高くなると、ステップＳ１１２に進む。なお、吐水開始後、供給される湯の温度Ｔｈが設定温度Ｔに達するまでの時間は、湯用開閉弁１０に加え、湯水用開閉弁１２も開放されているため、給湯管４から流れる流量がさらに多くなるため、第１実施形態の場合よりも更に短くなる。

ステップＳ１１２においては、湯水用開閉弁１２の開放処理がなされるが、ステップＳ１１２の処理に先立って、湯水用開閉弁１２が開放されていた（Ｓ１０５が実行されていた）場合には、湯水用開閉弁１２の状態に変化はない。次いで、ステップＳ１１３において湯用開閉弁１０が閉鎖される。これにより、吐水口２ａからの吐水状態が維持されたまま、湯バイパス管路１０ａを介した吐水が停止される。ここで、本実施形態においては、湯用開閉弁１０及び湯水用開閉弁１２が開放された状態から、湯用開閉弁１０が閉鎖されるだけであるので、開閉弁の切替時における流量の突変が抑制される。

以下、ステップＳ１１４乃至Ｓ１１９における処理は、図３ＡのステップＳ１４乃至Ｓ１９における処理と同様であるため説明を省略する。また、ステップＳ１０３において、水スイッチ２８ｃが押されていたと判定された場合の処理、及び高温スイッチ２８ａが押されていたと判定された場合の処理も第１実施形態における図３Ｂ、図３Ｃと夫々同様であるので説明を省略する。

本発明の第２実施形態の水栓装置によれば、吐水開始時に給湯管に滞留していた湯が湯バイパス管路に加え、湯水管路からも排出されるので、給湯管から供給される湯の温度が早期に上昇し、温度設定通りの湯水を早期に吐出させることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態においては、給湯管から供給された湯の温度が、所定の切替温度である設定温度Ｔに到達したとき、湯用開閉弁を閉鎖させていたが、切替温度や、切り替えのタイミングを適宜変更することができる。即ち、設定温度で湯水混合弁に流入した湯には小流量の水が混合されるので、このことを加味して切替温度を変更しても良い。また、温度が検出された湯が開閉弁や湯水混合弁に流入するまでにはタイムラグがあるため、この点を加味して切り替えのタイミングを設定することもできる。

また、上述した実施形態においては、湯水混合弁として、形状記憶合金により主弁体が駆動されるＳＭＡサーモタイプの混合弁が使用されていたが、変形例として、図５に示すような、主弁体をモータで直接駆動するタイプの混合弁を使用することもできる。

図５に示すように、直接駆動タイプの湯水混合弁５０は、温度を調整するためのモータ５０ａを備えており、さらに、混合弁本体５２と、この混合弁本体５２の内部に摺動可能に配置された主弁体５４と、この主弁体５４を駆動するための送りねじ５６と、を有する。また、送りねじ５６はモータ５０ａの出力軸に直結されている。

さらに、図５に示すように、混合弁本体５２には給湯管４及び給水管６が接続されており、モータ５０ａにより混合弁本体５２内で主弁体５４が摺動されると、混合弁本体５２に流入する湯と水の割合が変化する。主弁体５４の位置は、吐水サーミスター２０（図１）によって検出された湯水の温度に基づいてモータ５０ａを駆動して、フィードバック制御される。或いは、給湯サーミスター１６及び給水サーミスター１８によって検出された湯の温度、水の温度に基づいて、適切な位置に移動させても良い。

本発明の第１実施形態による水栓装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態による水栓装置に使用されている湯水混合弁の構造を模式的に示す断面図である。 水栓装置の制御のフローチャートであって、湯水を吐出させる際のメインルーチンを示す。 水栓装置の制御のフローチャートであって、水道水を吐出させるための処理ルーチンである。 水栓装置の制御のフローチャートであって、湯を吐出させるための処理ルーチンである。 本発明の第２実施形態による水栓装置の制御のフローチャートである。 変形例による湯水混合弁の断面図である。

符号の説明

１ 本発明の第１実施形態による水栓装置
２ 水栓本体
２ａ 吐水口
２ｂ 操作部
４ 給湯管
６ 給水管
８ 湯水混合弁
８ａ モータ
１０ 湯用開閉弁
１０ａ 湯バイパス管路
１２ 湯水用開閉弁
１２ａ 湯水管路
１４ 水用開閉弁
１４ａ 水バイパス管路
１６ 給湯サーミスター（湯温センサ）
１８ 給水サーミスター
２０ 吐水サーミスター
２２ 流調弁
２２ａ 流調弁モータ
２４ コントローラ（制御手段）
２６ 出／止スイッチ
２８ａ 高温スイッチ
２８ｂ 適温スイッチ
２８ｃ 水スイッチ
３０ａ、３０ｂ 温度設定スイッチ
３０ｃ 温度表示部
３２ 混合弁本体
３４ 主弁体
３６ バイアスバネ
３８ 形状記憶合金バネ
４０ バネ押さえ
４２ 送りねじ
５０ 湯水混合弁
５０ａ モータ
５２ 混合弁本体
５４ 主弁体
５６ 送りねじ

Claims (6)

1. 供給された湯及び水を混合して吐水口から吐出させる水栓装置であって、
   給湯管から供給された湯及び給水管から供給された水を、温度設定に従って混合する湯水混合弁と、
   この湯水混合弁と上記吐水口を接続する湯水管路に設けられた湯水用開閉弁と、
   上記給湯管と上記吐水口を直接接続する湯バイパス管路と、
   この湯バイパス管路に設けられた湯用開閉弁と、
   上記給湯管から供給される湯の温度を検出する湯温センサと、
   この湯温センサによって検出された温度に基づいて、上記温度設定通りの湯水が早期に吐出されるように、吐水中に上記湯用開閉弁を切り替える制御手段と、
   を有することを特徴とする水栓装置。
2. 上記制御手段は、上記湯温センサによって検出された温度が、上記温度設定された温度よりも低い場合には、上記湯用開閉弁を開放させると共に、上記湯水用開閉弁を閉鎖させ、上記湯温センサによって検出された温度が所定の切替温度まで上昇した後、上記湯用開閉弁を閉鎖させると共に、上記湯水用開閉弁を開放させる請求項１記載の水栓装置。
3. 上記制御手段は、上記湯温センサによって検出された温度が、上記温度設定された温度よりも低い場合には、上記湯用開閉弁及び上記湯水用開閉弁を開放させ、上記湯温センサによって検出された温度が所定の切替温度まで上昇した後、上記湯用開閉弁を閉鎖させる請求項１記載の水栓装置。
4. さらに、上記給水管と上記吐水口を直接接続する水バイパス管路と、この水バイパス管路に設けられた水用開閉弁と、を有し、上記制御手段は、上記水用開閉弁のみを開放させる水吐水モードの吐水と、上記湯用開閉弁のみを開放させる湯吐水モードの吐水と、供給される水の温度よりも高く設定される所定の最低混合温度以上で、供給される湯の温度よりも低く設定される所定の最高混合温度以下の湯水が吐出されるように、上記湯温センサによって検出された温度が所定の切替温度まで上昇した後、上記湯水用開閉弁のみを開放させる湯水吐水モードの吐水と、を実行可能である請求項１乃至３の何れか１項記載の水栓装置。
5. 上記湯水混合弁は、モータ駆動により吐出される湯水の温度が可変される請求項４記載の水栓装置。
6. 上記湯水混合弁は、湯及び水の混合比を変化させる主弁体と、この主弁体を駆動するバイアスバネ及び形状記憶合金バネと、を有し、その設定温度が、モータ駆動により可変される請求項１乃至５の何れか１項に記載の水栓装置。

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