JP2685829B2 - 湯水混合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、湯水混合装置に関する。

（ロ）従来の技術 従来、給湯と給水をうけて、それぞれ設定された温度
の高温水と低温水とを、所定の周期で交互に吐出するよ
うにした湯水混合装置があり、高温水と低温水の温度及
び高温水吐出と低温水吐出の切換周期を、使用者が任意
に設定しうるように構成されている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 ところが、一般に湯水混合によって得られる混合湯水
の温度は、供給される給湯及び給水温度の間の範囲を越
えることが出来ないのであるが、使用者が高温水と低温
水の温度を任意に設定しうるようにしたために、誤って
高（低）温水の温度を、給湯（水）温度よりも高（低）
く設定すると、湯水混合装置から吐出される高（低）温
水の温度がいつまでたっても設定温度に達せず、そのた
めに、高温水と低温水の切換えが行われなくなったり、
切換えの周期が狂ったりするという問題があった。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明では、給湯と給水をうけて、吐出する混合湯水
の温度を、高、低設定温度の間で連続的かつ、周期的に
変化させるようにした湯水混合装置において、一定時間
内に、高温水と低温水の温度が設定温度に達しない場
合、高温水と低温水の設定温度を給湯温度と給水温度の
間に設定し直すことを特徴とする湯水混合装置を提供せ
んとするものである。

（ホ）作用・効果 本発明によれば、高温水と低温水の温度が、一定時間
内に設定温度に達しない場合、例えば誤って高（低）温
水の温度を、給湯（水）温度よりも高（低）く設定され
たものとして、高温水と低温水の設定温度を給湯温度と
給水温度の間に設定し直すので、上記の誤った設定が是
正されて、正常な周期で高温水と低温水とを交互に吐出
させる事ができる。

この設定し直された温度と、使用者が最初に設定した
温度との間に差異があるが、給湯と給水の温度から得ら
れる使用者が最初に設定した温度に最も近い温度であ
り、高温水と低温水の切換えが所定の周期で行われるよ
うになり、使用者が設定した温度と多少の差異はあるも
のの、いわば、次善の設定条件で高温水と低温水とを交
互に吐出させることができる。

（ヘ）実施例 以下、添付図に示す実施例に基づいて、本発明を詳説
する。

第１図〜第４図に本発明に係る弁軸位置検出機構を具
備した湯水混合装置（Ａ）を示す。

まず、湯水混合装置（Ａ）の全体構成について説明す
ると、第１図及び第２図において、（11）（12）は給水
管と給湯管であり、これら給水・給湯管（11）（12）
は、後述するマイクロプロセッサ等の制御装置（Ｃ）に
よって制御される湯水混合栓（Ｂ）の流入側開口（14）
（15）とシールリング（16）（17）を介して連通連結し
ている。

また、湯水混合栓（Ｂ）は、筒状弁体（13）と、同筒
状弁体（13）の弁軸（13a）に減速機構（13b）を介して
連結したステッピングモータ等からなる駆動モータ（13
c）から構成される。

なお、かかる給水・給湯管（11）（12）は、その中途
部にストレーナ付逆止弁（19）（20）を配設している。

さらに、湯水混合栓（Ｂ）の下方には、その流出側開
口部（21）に連通連結し、浴槽用吐水口金具（30）や、
洗面用吐水口金具（31）やシャワーヘッド（32）に混合
後の叶出水を供給するＵ字状の連絡配管（22）が配設さ
れている。

また、同連絡配管（22）の下流側には、第１図及び第
４図に示すように、整流器（23），水量センサ（24）及
び温度センサ（25）が順次設けられている。

また、同連絡配管（22）は、第２図に示すように、そ
の下流側端を、三方に分岐して、それぞれ浴槽用分岐配
管（26），洗面用分岐配管（27）及びシャワー分岐配管
（28）と連絡している。

そして、浴槽用分岐配管（26）の中途には電磁弁（2
9）が取付けられており、また、その下端は、第５図に
示すように、浴室壁面等に取付けた浴槽用吐水口金具
（30）に連通連結している。

一方、洗面用分岐配管（27）及びシャワー分岐配管
（28）は、それぞれ第５図に示すように、洗面用吐水口
金具（31）とシャワーヘッド（32）に連通連結してい
る。

また、連絡配管（22）と、上記浴槽用分岐配管（2
6），洗面用分岐配管（27）及びシャワー分岐配管（2
8）との連絡部には、第１図、第２図及び第５図に示す
ように、四方弁からなる自動切換弁（Ｄ）が配設されて
おり、連絡配管（22）を、浴槽用分岐配管（26），洗面
用分岐配管（27）又はシャワー分岐配管（28）のいずれ
かと選択的に連通させることができる。

なお、自動切換弁（Ｄ）は、上記した湯水混合栓
（Ｂ）と同様に、筒状弁体（33）と、同筒状弁体（33）
の弁軸（33a）に後述する減速機構（33b）を介して連結
したステッピングモータ等からなる駆動モータ（33c）
とから構成され、後述する如く、制御装置（Ｃ）によっ
て制御される。

なお、第５図に上記湯水混合装置（Ａ）の概念的制御
回路を示しており、同図するごとく、湯水混合栓（Ｂ）
と、電磁弁（29）と、自動切換弁（Ｄ）とは、制御装置
（Ｃ）によって作動されることになり、湯水混合装置
（Ａ）の自動化が可能となる。

上記プログラムは、第６図のフローチャートで示すよ
うに、湯水混合装置（Ａ）の使用を開始する（100）
と、同プログラムがスタートし、制御装置（Ｃ）をイニ
シャライズする。

このイニシャライズ（101）は、制御装置（Ｃ）中に
設けた設定周期の半周期タイマー（T1）と、切換えに要
した実時間を検知するためのタイマー（T2）とをリセッ
トし、駆動モータ（13c）に出力して筒状弁体（13）を
水吐出側に駆動する。

次に、半周期よりも長時間が設定された切換時間上限
タイマー（T3）をセット（102）する。

次いで、連絡配管（22）を流れる水の温度を温度セン
サ（25）で検出し、同検出値（Tm）と低温設定値（Ts）
とを比較して、同検出値が設定温度に達していなけれ
ば、（103）で示す式にもとづいて温度のPD制御（104）
を行い、可及的速かに吐出水の温度を設定値に収斂させ
る制御動作を繰り返し行う。

また、同式中、νは駆動モータ（13c）の回転速度、k
dは微分ゲイン、dT/dtは温度変化の時間に対する微分で
ある。

この制御動作中（104）、切換時間上限タイマー（T
3）がタイムアップ（105）すると、実時間タイマー（T
2）がタイムアップするたびにカウンターに１を加え（1
06）、これが一定の値と等しいか、または大きい場合
（107）、設定温度を湯水混合装置（Ａ）に供給される
給湯と給水の温度近くに設定し直す（108）。

すなわち、一回の水温制御動作からだけでは、周期が
長くなるのが水温によるものかまたはゲイン（kp）によ
るものかが判断できないため、ゲイン（kp）が大きくな
る。そこで、カウンターで制御動作の回数を数えて、制
御動作の回数が予め設定した回数（ａ）に達しても高温
側検出値（Tsh）が設定温度に達しない場合は、給湯の
温度が原因で検出値（Tm）が設定温度（Tsh）に達しな
いものと判断することができる。

なお、新たに設定し直す温度設定値には、上記の制御
動作中、吐出水が到達した設定値に最も近い値を用いる
ことができる。

次いで、（109）で示す式にもとづいて、交互に吐出
される高温水及び低温水の温度をそれぞれ設定値に一致
させ、かつ、高温水及び低温水吐出の切換周期を設定周
期に一致させるためのPD制御のゲイン（kp）の修正を行
う。

また、上記制御動作中吐出水の温度が設定温度に達す
る（111）か、または、実時間タイマー（T2）の計時に
１を加えた値が、一定の値よりも小さい場合（112）、
設定温度の再設定を行わず、PD制御のゲイン（kp）の修
正にジャンプする。

そして、高温水吐出と低温水吐出の切換（111）を行
い、（102）のステップに戻り、前記の制御動作を繰り
返す。

上記の制御動作の結果、吐出される混合湯水の温度は
第７図で示すように、誤った設定によって乱れた周期で
高・低温水の切換が行われていたものが、温度設定をし
なおすことで、設定し直された高・低温水の温度設定値
の間を、設定された周期で、高・低温水を交互に吐出す
ることになる。

上記の制御の結果、第７図で示すように、湯水混合装
置（Ａ）から吐出を開始すると、まず、低温水から吐出
を開始するが、吐出水の温度が給水温度よりも低く設定
されているため、吐出水の温度が設定温度に達せず、切
換時間上限タイマー（T3）に設定した時間が経過する
と、低温水の設定温度をそれまでに吐出水が到達した最
低の温度に設定し直してから高温水吐出に切換えられ
る。

また、高温水の場合も、吐出水の温度が給湯温度より
も高く設定されているため、吐出水の温度が設定温度に
達せず、切換時間上限タイマー（T3）に設定した時間が
経過すると、高温水の設定温度を、それまでに吐出水が
到達した最高の温度に設定し直してから２回目の低温水
吐出に切換えられる。

２回目以降の高・低温水吐出は、すでに設定温度が設
定し直されているので、切換周期は不定であるが、設定
し直された温度の高・低温水を交互に吐出する。

かかる不定な切換周期は、高・低温水の吐出を数回繰
返す間に収斂して、設定された温度と周期で高温水と低
温水とを交互に吐出するようになる。

本発明の実施例は上記のように構成されており、一般
に湯水混合によって得られる混合湯水の温度は、供給さ
れる給湯及び給水温度の間の範囲を越えることが出来な
いので、温度設定値の一方でも上記範囲外にあると、正
常な温度制御及び切換周期の制御を行うことができない
のであるが、本発明では、上記のように、所定時間内に
吐出水の温度が温度設定値に到達しないとき、設定温度
を設定し直すことで、給湯温度と給水温度とから得られ
る設定温度に最も近い温度の高、低温水を、設定された
周期で交互に吐出させることができるようになり、使用
者の設定温度とは多少の差異はあるが、次善の温度制御
と高低温水吐出の切換周期の制御を行う事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係わる湯水混合装置の正面断面説明
図。 第２図は、湯水混合栓の平面断面説明図。 第３図は、第１図I-I断面図。 第４図は、第１図II-II断面図。 第５図は、本発明湯水栓を用いたシャワー装置の概念的
説明図。 第６図は、制御動作のフローチャート。 第７図は、吐出水温度制御状態を示すグラフ。 （Ａ）：湯水混合装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川村 良樹 神奈川県茅ケ崎市本村２丁目８番１号 東陶機器株式会社茅ケ崎工場内

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】給湯と給水をうけて、吐出する混合湯水の
   温度を、高、低設定温度の間で連続的かつ、周期的に変
   化させるようにした湯水混合装置（Ａ）において、一定
   時間内に、高温水と低温水の温度が設定温度に達しない
   場合、高温水と低温水の設定温度を給湯温度と給水温度
   の間に設定し直すことを特徴とする湯水混合装置。