JP2817381B2 - 比例制御弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は湯と水の混合比率を調整し最適な混合湯温を
得ると共に混合流量に変化をつけた比例制御弁に関する
ものである。

従来の技術 従来この種の湯水混合装置は第５図に示すようなもの
があった。（例えば、特開平１−312279号公報） 第５図において、１は湯流路、２は水流路であり、各
流路に関連して自動調圧弁３が設けられている。自動調
圧弁３は、湯流路１の１次圧力PH1を減圧する湯側弁体
４、湯側弁座５と、水流路２の１次圧力PC1を減圧する
水側弁体６、水側弁座７と、湯側弁体４と水側弁体６を
連結する弁軸８と、湯と水の減圧後の１次圧PH1,PC1の
圧力差で動作するピストン９とで構成されており、湯ま
たは水の圧力が急変してもその圧力で自動調圧弁３が移
動し、湯と水の２次圧PH2とPC2とが常に等しく保たれる
ように作用する。

さらに弁軸８にバイアス手段10が設けられ、バイアス
手段10は弁軸８の端部に結合されるボビン11とそのボビ
ン11上に巻回され絶縁されたコイル12およびコイル12を
はさむように設けられた永久磁石13を有し、前記コイル
12は可撓部14を介して制御手段18に接続されている。

制御手段18からコイル12に電流を流すと、その電流は
永久磁石13によって発生している磁界を横切るのでフレ
ミングの法則によって弁軸８にバイアス力が付与され
る。このためバイアス力の分だけ自動調圧点がずれ、例
えば湯と水の２次圧PH2とPC2とが2:1の点で常に調圧さ
れるようになり、結果的に出湯温度が高くなる。このよ
うにコイル12への電流を変化することにより混合湯温を
変える。

19は湯と水の混合部であり、混合後は流量調節開閉弁
20を介して出湯されるが、その温度は混合湯温検出手段
（例えばサーミスタ）15によって、またその流量は流量
検出手段16によって検出され、設定手段17の値に一致さ
せるべく制御手段18がバイアス手段10と流量調節開閉弁
駆動手段21を付勢し温度調節を行なう。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、湯側弁体の全開
するコイル電流値がわからず第６図において本来ならコ
イル電流はａ点でよいがａ′点までどんどん増加してい
くことがあった。

本発明はかかる従来の課題を解決するものでコイル電
流（以下駆動電流とする）をパルス状に変化した後の混
合湯温検出装置の信号変化により弁の全開点を検出する
ことを目的とする。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の比例制御弁は、湯
流路および水流路と、前記湯流路および前記水流路の流
量を調節する混合弁と、前記混合弁を駆動する混合弁駆
動手段と、混合湯温を検出する混合湯温検出手段と、前
記混合弁駆動手段の駆動信号を制御する制御手段とから
なり、前記制御手段は一定時間毎に信号を発生するタイ
マ手段とパルス状信号を発生する探索信号発生手段と前
記タイマ手段の信号により駆動信号に探索信号を重畳す
る主制御手段を有し、探索信号を重畳した後の混合湯温
検出手段の信号変化によって駆動信号を制御する構成と
したものである。

作用 以上の構成により、駆動信号をパルス状に変化しその
影響によって混合湯温の変動を調べ弁の全開点を検出す
る。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。な
お、第１図は比例制御弁の断面図で第５図と同一部品に
ついては同一番号を付している。22は付勢手段で、自動
調圧弁３と付勢手段22で混合弁23を形成する。24は前記
付勢手段22の力と対向して可変バイアス力を付与する混
合弁駆動手段である。混合弁駆動手段24は、磁性体から
なるプランジャ25と、前記プランジャ25の周りに防水お
よび絶縁されたコイル26を有し、前記コイル26は制御手
段18に接続されている。

混合湯温は混合湯温検出手段15によって検出する。流
量は流量検出手段16で検出する。

第２図は制御手段18の例である。27は主制御手段で、
28は第１の駆動量設定手段で、29は第２の駆動量設定手
段で、30は交流信号発生手段で、31はタイマ手段で、32
は探索信号発生手段である。

次に本発明の構成の動作を説明する。

制御手段18からコイル26に電流を流すと、磁性体から
なるプランジャ25はフレミングの法則により弁軸８にバ
イアス力を付与する。このバイアス力と付勢手段22の付
勢力がつりあったところで自動調圧弁はバランスする。
したがって、コイル26に流す電流を変化することにより
自動調圧弁３のバランス点を移動することができる。例
えば、電流の小さい場合は付勢手段22の力の方が強いた
め湯側弁体４より水側弁体６の方が大きく開き、出湯温
度が低くなる。電流を大きくすると付勢手段22の力に対
向してプランジャ25を押し出すことにより湯側弁体４が
開きだし結果的に出湯温度が高くなる。

このようにして、制御手段18は混合湯温検出手段15の
信号と設定手段17の信号を入力することにより出湯温度
が設定温度になるようにコイル26に流す電流を可変し混
合弁23を調節する。

出湯開始時で湯流路１の配管内の湯温が設定温度以下
に低下している場合等は湯側弁体５を全開にして早く混
合湯温を設定温度にしなければならない。

この時駆動電流を大きくしていくと第３図において電
流値がａ点（第６図ａ点と同）に達しても混合湯温は設
定手段の指定している値TSに上がっていない。このため
駆動電流はどんどん大きくなりａ′点（第６図ａ′点と
同：駆動手段26の最大電流値）になる。駆動電流がａ′
点に達した後、急に供給湯温が上昇することがある。
（例えば湯流路の低温水がすべて吐出してしまい給湯機
で沸き上げた湯が流れてきた場合等）そうすると湯側弁
体５が全開になっているため混合湯温は急に上昇する。
混合湯温を設定湯温に下がるため駆動電流を下げなけれ
ばならないがａ′点からａ点までは弁軸８は動作せず湯
温はなかなか下がらず危険である。

ａ点は流量や圧力によって変化するため一定値を定め
ておくことはできない。

上記の現象を防ぐ手段を以下に説明する。

主制御手段27は混合湯温検出手段15の信号と設定手段
17の信号を入力することにより出湯温度が設定温度にな
るようにコイル26に流す電流を可変し混合弁23を調節し
ている。その際、タイマ手段31の一定時間毎の信号に応
じて探索信号発生手段32の出すパルス状の信号を主制御
手段27は入力し第１の駆動量設定手段28へ駆動量（コイ
ル電流）をパルス信号の出ている間そのパルス信号の振
幅分だけ減らすよう指示する。（第３図t2点）駆動電流
をパルス状に減らした後、次のタイマ手段の信号がくる
までの間主制御手段は混合湯温検出手段15の信号を検出
し湯温が低下するとその電流値が湯側弁体５の全開とな
る電流値もしくはそれ以下であると判断する。第３図t2
点では駆動電流を減らしたが次のタイマ信号が来た時ま
でに混合湯温は低下しなかった。このため湯側弁体がす
でに全開になっているのに駆動電流をかけすぎていると
判断する。そこでt3点ではt2点で減じた電流値ΔI2とt3
でさらに減少するΔI3の和だけ電流を減ずる。以下同様
にして駆動電流を減らしていく。駆動電流がａ点まで下
がってくるとその次のタイマ信号の来た際駆動電流を減
らすと混合湯温は次のタイマ信号の来る前に低下するこ
とがある。（t7からt8の間）主制御手段27はこれを検出
すると湯側弁体５が全開の位置を維持する最小の電流値
であるとしてt8点ではΔI7を減ずることを行なわない。

供給湯温の変動や圧力の変動がいつ生じるかわからな
いためこの動作は定期的または常に行なう。

湯側弁体５の全開点を維持する最小の電流値で駆動し
ているため湯温をさげようとして駆動電流を下げるとす
ぐに弁軸が動作し混合湯温を変化することができる。

また主制御手段27は交流信号発生手段30を介して第１
の駆動量設定手段28の出力に微小交流信号を重畳してい
る。これにより混合弁駆動手段26の駆動電流に微小交流
信号を重畳することになり混合弁駆動手段26のヒステリ
シス特性や摺動抵抗を少なくすることができる。

また制御手段は第２の駆動量設定手段29を用いて流量
調節開閉弁駆動手段21を駆動し流量の調節を行なう。

次に他の実施例を説明する。供給湯温が十分高く設定
温度を維持する駆動電流値が湯側弁体の全開する点（第
６図ａ点）より小さいところで上記実施例で示した動作
を行なうを混合湯温はタイマ手段の周期で脈動する。定
期的な脈動は人体は感じやすく不快でもあるため主制御
手段27の信号によりタイマ手段32の周期をランダムにす
る。（例えば乱数発生手段等を用いる。）これにより混
合湯温の脈動は不規則になり例えばシャワ等に利用する
と人体に感じにくく不快感が無くなる。

さらに流量検出手段17の信号により（流量に応じて）
タイマ周期を変化すると湯側弁体の全開点を早く検出し
たり脈動を小さくすることが可能になる。

さらに駆動電流の大きさに応じて探索信号ΔＩを変化
すると（第４図）駆動電流の最適値への収束を早くする
ことができる。

さらに流量検出手段17の信号により（流量に応じて）
探索信号ΔＩを変化すると（第４図）上記実施例と同様
に駆動電流の最適値への収束を早くしたり脈動を小さく
することができる。

上記実施例では探索信号のパルス波形として矩形波を
用いたがのこぎり波や三角波でもよい。

通常の使用状態においては水圧変動時には従来と同様
に自動調圧弁３が動作し、湯側弁体４、水側弁体６とピ
ストン９との受圧面積を等しくしておけばその２次圧PH
2とPC2とは付勢手段22と駆動手段24によるバランス点で
の状態を保つ。

発明の効果 以上のように本発明の比例制御弁は、湯流路および水
流路と、前記湯流路および前記水流路の流量を調節する
混合弁と、前記混合弁を駆動する混合弁駆動手段と、混
合湯温を検出する混合湯温検出手段と、前記混合弁駆動
手段の駆動信号を制御する制御手段とからなり、前記制
御手段は一定時間毎に信号を発生するタイマ手段とパル
ス状信号を発生する探索信号発生手段と前記タイマ手段
の信号により駆動信号に探索信号を重畳する主制御手段
を有し、探索信号を重畳した後の混合湯温検出手段の信
号変化によって駆動信号を制御する構成からなり、湯側
弁体の全開点を維持する電流値を最小にしているため次
に弁を動作しようとして駆動電流を下げるとすぐに弁体
が動き速い温度変更やオーバシュート時の過渡変動が小
さくてすみ安全である。

さらに余分な駆動電流を供給しなくてすむため、駆動
回路の負荷を軽減でき信頼性や耐久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の比例制御弁の断面図、第２
図は同比例制御弁の制御ブロック図、第３図は同比例制
御弁の出力特性図、第４図は同比例制御弁の制御手段の
探索信号の特性図、第５図は従来の比例制御弁の断面
図、第６図は同比例制御弁の特性図である。 １……湯流路、２……水流路、15……混合湯温検出手
段、18……制御手段、19……混合部、23……混合部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長岡 行夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 城戸内 康夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−229081（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16K 11/00 - 11/24 F16K 31/00 - 31/11 F24D 17/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】湯流路および水流路と、前記湯流路および
   前記水流路の流量を調節する混合弁と、前記混合弁を駆
   動する混合弁駆動手段と、混合湯温を検出する混合湯温
   検出手段と、前記混合弁駆動手段の駆動信号を制御する
   制御手段とからなり、前記制御手段は一定時間毎に信号
   を発生するタイマ手段とパルス状信号を発生する探索信
   号発生手段と前記タイマ手段の信号により駆動信号に探
   索信号を重畳する主制御手段を有し、探索信号を重畳し
   た後の混合湯温検出手段の信号変化によって駆動信号を
   制御する比例制御弁。
2. 【請求項２】タイマ手段は周期をランダムにする構成と
   した特許請求の範囲第１項記載の比例制御弁。
3. 【請求項３】制御手段は混合流量を検出する流量検出手
   段と前記流量検出手段の信号によって周期を変えるタイ
   マ手段とパルス状信号を発生する探索信号発生手段と前
   記タイマ手段の信号により駆動信号に探索信号を重畳す
   る主制御手段を有し、探索信号を重畳した後の混合湯温
   検出手段の信号変化によって駆動信号を制御する構成と
   した特許請求の範囲第１項記載の比例制御弁。
4. 【請求項４】探索信号発生手段は駆動信号の大きさによ
   ってパルス状信号の振幅を変える構成とした特許請求の
   範囲第１項記載の比例制御弁。
5. 【請求項５】探索信号発生手段は流量信号検出手段の信
   号によってパルス状信号の振幅を変える構成とした特許
   請求の範囲第１項記載の比例制御弁。