JP2831504B2 - シャワー装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシャワー装置に関し、更
に詳しくは、サーモワックス型の調整機能を有する電動
混合弁を備えたシャワー装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シャワーノズルへの給湯管路上に、電気
温水器等の給湯手段からの温湯と、水道水等の冷水を混
合する電動混合弁を配設し、設定温度に基づく温度制御
信号によってその混合弁を制御して、シャワーノズルか
ら湯温を制御する方式のシャワー装置において、従来、
電動混合弁としてサーモワックス型のものを使用したも
のがある。

【０００３】サーモワックス型の電動混合弁は、温度制
御信号による弁位置の制御に加え、弁内の出湯路上に配
設されたサーモワックスの伸縮作用によっても弁位置を
変化させることで、給湯手段からの供給湯温に応じて出
湯温度を調節する機能を持っており、その構造例を図１
０に断面図で示す。

【０００４】第１と第２の入口１１と１２とが、弁体１
３を介して出口１４（紙面に直交する方向に伸びる）に
連通しており、弁体１３の位置に応じた混合割合で第１
と第２の入口１１と１２からの流体を混合して、出口１
４に導くことができるようになっている。第１の入口１
１には例えば電気温水器等の給湯手段からの給湯配管
が、また第２の入口１２には水道管等に連通する給水配
管がそれぞれ接続され、出口１４にはシャワーノズルへ
の給湯管が接続される。

【０００５】弁体１３は支持金具１５等を介してピスト
ン１６に係合しており、このピストン１６は、温度制御
信号によって制御される電動機１７の駆動により上下に
変位して弁体１３の位置を変化させ、第１の入口１１か
らの温湯と第２の入口１２からの冷水の混合割合を決定
するようになっている。

【０００６】この弁体１３とピストン１６の間にはサー
モワックス（エレメント）１８が配設されており、混合
後の流体はサーモワックス１８に接しながら出口１４か
ら出ていく。サーモワックス１８は、これに接する流体
温度が高い場合には膨張し、逆に低い場合には収縮する
機能を持ち、給湯手段からの供給湯温が低い場合にはサ
ーモワックス１８が収縮して弁体１３を上昇させ、第２
の入口１２からの冷水の混合率を低くするともとに、供
給湯温が高くなるとサーモワックス１８が膨張して弁体
１３を下げ、第１の入口１１からの温湯の混合率を高く
し、供給湯温が定常状態となってバランスの取れたとこ
ろでその伸縮が停止して、出口１４からの出湯温度を安
定化させるように構成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
なサーモワックス型の電動混合弁を備えたシャワー装置
においては、図１１（Ａ）〜（Ｃ）にシャワー出湯温度
の経時的変化をグラフで示すように、シャワー出湯を開
始した直後（Ａ）、あるいは出湯停止後ある程度以上時
間が経過した後に出湯したとき（Ｂ）、もしくは給湯手
段からの供給湯温が低温から高温に変化したとき（Ｃ）
に、それぞれ一時的にシャワーの出湯温度が高くなる、
いわゆる湯温のオーバーシュート現象が生じることがあ
る。

【０００８】これは、給湯手段からの供給湯温が高くな
るのと、サーモワックスが膨張するのとの間に時間のず
れがあり、サーモワックスの膨張が湯温の変化に対して
遅れて追随することが原因である。すなわち、例えばシ
ャワー出湯を開始した直後等においてはシャワー配管内
での湯温が低下しており、電動混合弁内のサーモワック
スも冷えて収縮し、給湯配管からの温湯の混合率が定常
状態よりも高くなっている。この状態で、この電動混合
弁内に急に湯温の高い温湯が流入しても、サーモワック
スの上記した膨張の時間遅れにより温湯の混合率が定常
状態に戻されるまでにある時間を要するからである。

【０００９】このようなオーバーシュート現象により、
シャワー使用者は一時的に設定温度よりも熱い湯を浴び
ることになり、不快感を持つ原因ともなっている。本発
明の目的は、このような湯温のオーバーシュート現象を
無くし、出湯開始時に、もしくは、給湯手段から供給さ
れる湯温が急激に変化したときに、使用者に不快感を与
えることのないシャワー装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの構成を図１および図２に示す基本概念図を参照しつ
つ説明すると、第１の発明は、図１に示すように、サー
モワックス型の電動混合弁ａを備えたシャワー装置にお
いて、シャワー出湯が開始されたことを検出する出湯開
始検出手段ｂと、出湯開始後の時間を計測する計時手段
ｃと、温度制御信号変更手段ｄを有し、出湯開始後所定
時間が経過するまでの間は、電動混合弁ａに供給される
温度制御信号が、本来の設定温度に対して所定温度だけ
低い温度に対応する大きさに変更されるように構成され
ていることによって特徴付けられる。

【００１１】また、第２の発明では、図２に示すよう
に、電動混合弁ａに供給される湯温を検出する温度セン
サｅと、その温度センサｅの出力が急激に増大しつつあ
るか否かを判定する判定手段ｆと、その増大判定後の時
間を計測する計時手段ｃ′、および温度制御信号変更手
段ｄを有し、上記供給温湯の温度が急激に上昇し始めた
場合に、その時点から所定時間が経過するまでの間は、
電動混合弁ａに供給される温度制御信号が、本来の設定
温度に対して所定温度だけ低い温度に対応する大きさに
変更されるよう構成されていることによって特徴付けら
れる。

【００１２】

【作用】出湯開始時、ないしは給湯手段からの供給湯温
が急激に上昇し始めたときに、電動混合弁ａへの温度制
御信号を、自動的に設定温度より所定温度だけ低くい温
度に対応する値に変更することで、サーモワックスの膨
張の時間遅れに起因する出湯温度のオーバーシュートが
生じても、温度制御信号の変更量をこのオーバーシュー
ト量にほぼ匹敵する量としておくことにより、過渡期に
おける出湯温度の最高温度を本来の設定温度近傍の温度
とすることができる。オーバーシュート現象の期間をあ
らかじめ調べておき、計時手段ｃもしくはｃ′の出力に
より、出湯開始後もしくは給湯温度の急激な上昇開始時
点からその期間に相当する時間の経過した時点で、温度
制御信号を本来の値に戻せば、電動混合弁ａからの出湯
温度は設定温度を越えることなく、低温から徐々にその
設定温度に到達する。

【００１３】

【実施例】図３は本発明実施例の全体構成図で、ハンド
シャワーの他にボディーの各部にそれぞれシャワーを噴
射するための複数のシャワーノズルを備えたボディーシ
ャワー装置に本発明を適用した場合の例を示している。

【００１４】電気温水器等の給湯装置（図示せず）に接
続される給湯配管１と、水道管等に直接接続される給水
配管２は、それぞれ逆止弁１ａおよび１ｂを介して電動
混合弁３の２つの入口に接続されている。

【００１５】この電動混合弁３は、図１０に例示した構
造を持つ公知のサーモワックス型のもので、その出口に
は各シャワーノズルに連通する給湯管４が接続されてい
る。この給湯管４は複数の支流管５ａ・・５ｂに分岐し
て、ハントシャワーノズルをはじめとする複数のシャワ
ーノズル７ａ・・７ｆに連通しているが、各支流管にはそ
れぞれ電動二方弁６ａ・・６ｄが配設されており、この電
動二方弁６ａ・・６ｄの開閉により各シャワーノズル７ａ
・・７ｆからの出湯／停止、あるいはシャワー強度の制御
が行われる。

【００１６】電動混合弁３は、制御回路８からの温度制
御信号によってそのアクチュエータである電動機（図１
０参照，図中１７で図示）が駆動制御され、給湯配管１
からの温湯と給水管２からの冷水の混合率が変化するよ
うになっている。また、各電動二方弁６ａ・・６ｄは、同
じく制御回路８からの制御信号によってその各弁の開度
が制御されるようになっている。

【００１７】制御回路８は例えばマイクロコンピュータ
を主体とし、上記した各弁の他にリモートコントロール
用の操作パネル９が接続されており、この操作パネル９
により、シャワー温度の設定や各シャワーノズル７ａ・・
７ｆからの出湯／停止、あるいは強度を選択し得るよう
に構成されている。図４は操作パネル９の要部正面図で
あり、各シャワーノズル７ａ・・７ｆのオン・オフスイッ
チ群９１と、シャワー強度調節スイッチ９２、およびシ
ャワー温度設定スイッチ９３等が配設されている。

【００１８】なお、図３において１０はサーミスタであ
って、このサーミスタ１０による給湯配管４内の湯温検
出信号は、シャワー温度が別途設定されている適温範囲
内に収まっているか否かの判定に供されるが、本発明に
は関与しないのでその詳細な説明は省略する。

【００１９】さて、図５は制御回路８内のＲＯＭに書き
込まれたプログラムのうち、温度制御に関する部分のル
ーチンを示すフローチャートである。電動混合弁３に供
給すべき温度制御信号は、定常的には操作パネル９の温
度設定スイッチ９３による設定値となるが、電動二方弁
６ａ・・６ｄの全てが閉じられている状態では、実際に電
動混合弁３に供給される温度制御信号はその設定温度よ
りも所定温度α°Ｃ、例えば１〜２°Ｃだけ低くい値に
設定される。この状態で電動二方弁６ａ・・６ｄのうちの
少なくとも一つが開かれると、その開かれた時点から計
時が開始され、あらかじめ設定された時間Ｔ（例えば２
〜５秒間）が経過した後に、温度制御信号は本来の設定
温度に戻される。

【００２０】ここでα°Ｃは、電動混合弁３のオーバー
シュート量（温度）にほぼ等しくなるよう、また、時間
Ｔはそのオーバーシュートの継続時間にほぼ等しくなる
ように、それぞれ実験により調査して設定しておく。

【００２１】図６は以上の本発明実施例によるシャワー
出湯温度の時間的変化を示すグラフであり、以下、この
図を参照しつつ本発明実施例の作用を述べる。電動混合
弁３は、そのサーモワックスの前記した作用により、シ
ャワー出湯当初は給湯配管１内の湯温が外気温の影響等
によって低く、従って給湯配管１からの流入する温湯の
混合率を高くする状態となっているが、やがて給湯配管
１からの湯温が上昇し始めるとこれに追随してこの温湯
の混合率を低くすべく膨張するが、サーモワックスの膨
張の時間遅れによる出湯温度のオーバーシュートが生じ
る。しかし、この状態で供給されている温度制御信号
は、操作パネル９の温度設定スイッチ９３による本来の
設定信号よりもα°Ｃだけ低いから、オーバーシュート
現象が生じてもその最高シャワー温度は図６に示すよう
に本来の設定温度近傍となる。そして、シャワー出湯開
始後時間Ｔが経過した時点で、温度制御信号が本来の設
定温度に戻されたとき、オーバーシュート現象は収まっ
ているから、シャワー温度は設定温度に正しく一致する
ことになる。従って、各シャワーノズル７ａ・・７ｆから
のシャワー温度は、出湯開始後に設定温度を越えること
なく、次第に設定温度に近づいていくことになり、使用
者が出湯開始後に一時的に熱いシャワーを浴びる不具合
は生じない。

【００２２】なお、オーバーシュート量に相当するα°
Ｃ、およびその継続時間に相当する時間Ｔは、以上のよ
うに前もって実験により設定するほか、例えば図３に示
すサーミスタ１０等の湯温監視用温度センサを利用し
て、制御回路８内のマイクロコンピュータが刻々とその
データを取り込み、そのデータに基づいてα°Ｃおよび
時間Ｔを演算によって決定するよう構成してもよい。

【００２３】次に、シャワー使用中に、給湯配管１内に
供給される給湯装置からの温湯の温度、すなわち給湯温
度が何らかの原因で急激に上昇した場合におけるシャワ
ー出湯温度のオーバーシュートを防止する実施例につい
て説明する。

【００２４】この場合のハード構成としては、図７にそ
の要部構成図を示すように、図３に示した構成において
その給湯配管１内に温度センサ７１を追加し、その出力
を制御回路８に導く点のほかは、図３の構成と同様でよ
い。

【００２５】また、制御回路８内のＲＯＭには、図５に
示したルーチンに代えて、図８にそのフローチャートを
示すようなルーチンをプログラムしておく。すなわち、
給湯配管１からの給湯温度が急激に上昇し始めたことを
温度センサの出力から判定し、その時点で電動混合弁３
に供給すべき温度制御信号を、温度設定スイッチ９３に
よる設定温度よりもβ°Ｃだけ低い値に設定する。そし
て、その時点から時間Ｔ′が経過した後には、温度制御
信号を再び本来の設定信号に応じた値に戻す。

【００２６】このような制御により、図９にそのシャワ
ー出湯温度の時間的変化を示すように、給湯温度の上昇
時に、電動混合弁３のサーモワックスの膨張の時間遅れ
に起因するオーバーシュートがあっても、そのオーバー
シュート分は温度制御信号の低下分β°Ｃと相殺されて
設定温度を越えることがなく、やがてサーモワックスが
給湯温度の上昇量に対応するだけ膨張して定常状態とな
る時間Ｔ′が経過した時点では、温度制御信号は本来の
設定温度に対応する値に戻されているから、オーバーシ
ュートが収まった状態でもシャワー出湯温度は設定温度
に正しく一致することになる。

【００２７】ここで、給湯配管１からの給湯温度が急激
に上昇し始めたことを判定する手法としてはいくつかの
手法が考えられるが、例えば割り込み処理により、給湯
配管１内の温度センサ７１の出力を所定の微小時間ごと
にサンプリングし、そのデータが何回か連続して規定量
以上上昇した時点で、急激な温度上昇を開始した、と判
定する等の方法を採用することができる。

【００２８】なお、この図７ないし図９に示した実施例
と、前記の図３ないし図６に示した実施例とを併用し得
ることは勿論で、この場合、シャワー出湯開始時および
給湯温度変化時の双方におけるシャワー温度のオーバー
シュートを抑制することが可能となる。

【００２９】また、以上の各実施例においては、シャワ
ー温度を設定するための温度設定スイッチを持つシャワ
ー装置について述べたが、本発明はこれに限定されず、
設定温度が一定のものにも適用することができることは
言うまでもなく、オーバーシュートを防止するときに限
ってその設定温度を所定温度だけ下げるように構成すれ
ばよい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
サーモワックス型の電動混合弁を用いて温湯と水を混合
してシャワーノズルに供給するシャワー装置において、
シャワー出湯の開始直後、あるいは電動混合弁への給湯
温度が急激に上昇したときに、電動混合弁に供給する温
度制御信号を、所定の時間にわたって本来の設定温度よ
りも所定温度だけ低い値に自動的に設定するから、サー
モワックスの応答遅れに起因する出湯温度のオーバーシ
ュートが相殺され、従来のようにシャワー温度が一時的
に設定温度を越えて使用者に不快感を与えることがな
く、刺激の少ないスムーズなシャワー入浴が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の本発明の構成を示す基本概念図

【図２】 第２の本発明の構成を示す基本概念図

【図３】 本発明の第１実施例の全体構成図

【図４】 その操作パネル９の要部正面図

【図５】 同じくその制御回路８内のＲＯＭに書き込ま
れたプログラムのうち、温度制御に関する部分のルーチ
ンを示すフローチャート

【図６】 本発明の第１実施例によるシャワー出湯温度
の時間的変化を示すグラフ

【図７】 本発明の第２実施例の要部構成図

【図８】 その制御回路８内のＲＯＭに書き込まれたプ
ログラムのうち、温度制御に関する部分のルーチンを示
すフローチャート

【図９】 本発明の第２実施例によるシャワー出湯温度
の時間的変化を示すグラフ

【図１０】サーモワックス型電動混合弁の構造例を示す
断面図

【図１１】サーモワックス型電動混合弁を用いた従来の
シャワー装置によるシャワー出湯温度の時間的変化を示
すグラフ

【符号の説明】

１・・・・給湯配管 ２・・・・給水配管 ３・・・・電動混合弁 ４・・・・給湯管 ６ａ・・６ｄ・・・・電動二方弁 ７ａ・・７ｆ・・・・シャワーノズル ８・・・・制御回路 ９・・・・操作パネル ９３・・・・温度設定スイッチ ７１・・・・温度センサ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温湯および冷水の供給管がそれぞれ接続
   される第１と第２の入口と、この各入口に対して弁を介
   して連通し、かつ、シャワーノズルへの給湯管が接続さ
   れる出口を有し、設定温度に応じて大きさが決定される
   温度制御信号に基づいて、上記弁が動作して上記各入口
   からの湯水の混合率が決定されるとともに、上記弁に配
   設されたサーモワックスの湯水温度による伸縮により上
   記混合率が供給湯水の温度応じて調整されるよう構成さ
   れてなる電動混合弁を有するシャワー装置において、シ
   ャワー出湯が開始されたことを検出する出湯開始検出手
   段と、出湯開始後の時間を計測する計時手段と、温度制
   御信号変更手段を有し、出湯開始後所定時間が経過する
   までの間は、上記電動混合弁に供給される温度制御信号
   が、上記設定温度に対して所定温度だけ低い温度に対応
   する大きさに変更されるよう構成されていることを特徴
   とするシャワー装置。
2. 【請求項２】 上記出湯開始検出手段に代えて、上記電
   動混合弁に供給される温湯の温度を検出する温度センサ
   と、その温度センサの出力の大きさが急激に増大しつつ
   あるか否かを判定する判定手段を設けるとともに、その
   増大判定後の時間を計測する計時手段を有し、上記供給
   温湯の温度が急激に上昇し始めた場合に、その時点から
   所定時間が経過するまでの間は、上記電動混合弁に供給
   される温度制御信号が、上記設定温度に対して所定温度
   だけ低い温度に対応する大きさに変更されるよう構成さ
   れていることを特徴とするシャワー装置。