JP3067146B2 - 湯水混合制御装置 - 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
得ると共に混合湯温に変化をつけた湯水混合制御装置に
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６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６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の端部に結合されたボビン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によって検知され、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。

この湯水混合装置で混合湯温に変化をつけた出湯を行
なう場合、設定手段17により設定湯温を設定しておきこ
の設定温度を時間的に変化させる。

制御手段18は、混合湯温検出手段15で検出した混合湯
温と設定温度の温度偏差が零になるようコイル12への電
流を調節して自動調節弁３を可変し、混合温度を変え
る。

設定温度が時間的に変化するため、制御手段18は温度
偏差を零にするよう常に自動調圧弁３を可変し、その結
果出湯温度は時間的に変化する。

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、混合湯温検出手
段の時間遅れなどにより高速で温度変更を行なうことが
できなかった。

本発明はかかる従来の課題を解消するもので、高速に
温度変更を行う場合、その操作の直前で設定した混合湯
温とその混合湯温を供給しているときの駆動量をあらか
じめ記憶しておく。そして高速に温度変更をする場合、
この記憶した駆動量を時間的に切り替えることにより混
合弁を操作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湯水混合制御装置
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、前記混合弁駆動手段の駆動量を制御す
る制御手段と、混合湯温を検出する混合湯温検出手段
と、前記混合湯温検出手段の温度信号と前記混合弁駆動
手段への駆動量を一対として記憶する記憶手段とからな
り、前記制御手段は前記混合湯温検出手段の検出遅れよ
り十分長い時間をかけて水流路から供給される水温およ
び湯流路から供給される湯温における前記混合弁駆動手
段の駆動量を確定するため前記設定手段で設定された混
合湯温になる混合弁駆動手段の駆動量を前記混合湯温検
出手段を用いて前記記憶手段に記憶した後に前記複数の
記憶手段の記憶している駆動量を前記混合湯温検出手段
の検出遅れより高速な時間を含めた時間間隔で切り替え
る主制御手段と、前記記憶手段の内容を変更する再設定
手段を有する構成としたものである。

作用 以上の構成により、高速に温度変更を行う場合、その
操作の直前で、設定した混合湯温と混合弁駆動手段の駆
動量を混合湯温検出手段の検出遅れより十分長い時間を
かけて確定し記憶手段に記憶を行い、この複数の記憶手
段の記憶している駆動量を混合湯温検出手段の検出遅れ
より高速な時間を含めた時間間隔で切り替えて混合弁を
駆動し、高速に温度変更を行なう。さらに記憶手段の内
容を時々再設定しなおす。

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図は湯水混合装置の断面図で第６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。流量調節開閉弁20は制
御手段18からの信号により流量調節開閉弁駆動手段21を
介して調節される。

第２図は制御手段18の例である。混合湯温検出手段15
と設定手段17の信号は主制御手段27に入り制御量を演算
する。演算結果は駆動量設定手段28に送られ、ここで設
定された駆動量でコイル26を操作する。さらに混合湯温
検出手段15で検出した混合湯温とその時の駆動量設定手
段28で設定した駆動量を混合湯温別に第１の記憶手段29
−１から第Ｎの記憶手段29−Ｎに記憶しておく。30はタ
イマ手段である。31は記憶手段29の内容を変更する再設
定手段である。

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。温度調節された混合湯は混合部19を
通過し混合湯温検出手段15で湯温を検出している。

この際、高速に混合湯温を変化する場合、通常の湯温
制御のように混合湯温検出手段15で検出した混合湯温信
号を基に制御量を設定していると、混合湯温検出手段15
の検出遅れ等の原因で混合湯温検出手段15の信号が設定
手段17で設定した温度になったとき、実際の混合湯温は
検出している温度と一致していない。例えば、設定温度
を現在の混合湯温より高くした場合、混合湯温検出手段
15の信号が設定手段17で設定した温度になったときは、
実際の混合湯温は設定温度より高温になっている。逆に
設定温度を現在の混合湯温より低くした場合、混合湯温
検出手段15の信号が設定手段17で設定した温度になった
ときは、実際の混合湯温は設定温度より低温になってい
る。

したがって上記の現象を防ぐ手段を以下に説明する。
まず高速に湯温を変化する際、希望する高温側の湯温
（第３図ｐ点）を設定手段17により設定する。制御手段
18はこの設定手段17の入力により最初ゆっくりと混合湯
温が設定温度になるようコイル電流を変化していく。
（第３図（ａ）領域）設定温度と出湯温度が等しくなり
安定した時点（第３図ｙ点）での混合湯温検出手段15の
温度信号と駆動量設定手段28の駆動量を第１の記憶手段
29−１に記憶する。同様に低温側の湯温（第３図ｑ点）
を設定手段17により設定する。制御手段18はこの設定手
段17の入力によりゆっくりと混合湯温が設定温度になる
ようコイル電流を変化していく。（第３図（ｂ）領域）
設定温度と出湯温度が等しくなり安定した時点（第３図
ｚ点）での混合湯温検出手段15の温度信号と駆動量設定
手段28の駆動量を第２の記憶手段29−２に記憶する。

このようにして一度記憶を行なうと以後は混合湯温検
出手段15の信号でなく記憶手段29の信号で駆動量を調節
し混合湯温を高速に変化して出湯することができる。
（第３図（ｃ）領域） この際、記憶手段29に記憶している駆動量を切り替え
て混合湯温を変化するが、この切り替えをする信号はた
とえばタイマ手段30で行なう。また、外部から設定手段
17等を用いて切り替えることも可能である。

記憶手段での記憶量をさらに増加すると２点以上の温
度を変化する出湯ができる。例えば第４図（ａ）領域の
ようにして４点（p,q,r,s点）の温度と駆動量を記憶し
ておくと第４図（ｂ）領域のように高速で微妙に温度の
変化する混合湯温出湯が可能になる。

これにより多点の温度設定にでき、その温度を調整す
ることにより湯温のゆらぎ効果を得ることも容易でで
き、心地よい湯質の混合湯を利用者に供給することが可
能になる。

シャワ使用時にこのような高速温度変化の出湯を行な
うと快適である。

また、上記のようにして混合湯温を高速に変化する出
湯を行なっている場合、外乱（圧力変動や湯流路１また
は水流路２に入ってくる温度の変化等）により記憶手段
29の駆動量でコイル26を駆動した時混合湯温がその記憶
手段29の記憶している温度とずれる可能性がある。

これを防ぐ手段を以下に説明する。

混合湯温を高速に変化して出湯している際、制御手段
18は記憶を行なった温度信号と駆動量を用いている。こ
のときタイマ手段30の数えた回数または通過時間等によ
り再設定手段31は高速の温度変化を一端休止し、第３図
（ａ）領域および（ｂ）領域のようにゆっくりと混合湯
温が設定温度になるようコイル電流を変化し、安定した
時点での混合湯温検出手段15の温度信号と駆動量設定手
段28の駆動量を記憶手段29に変更し記憶する。（第５図
（ａ）Tminの間）この後、新しく記憶した駆動量で再度
高速の温度変化を行なう。

高速の温度変化を行なっているときでも上記のように
時々記憶手段の内容を変更し常に新しい駆動量を用いる
ため設定温度と出湯温度が大きくずれることは無くな
る。

この記憶手段の内容の変更は高速に温度変化をしてい
る際、不定期に行なうとシャワ使用時等には温度変化が
自然な感じになり快適である。（第５図（ａ））また、
再設定手段により記憶手段の内容を変化するのに要する
最短時間をTmin（第５図）とすると、この時間以上であ
れば任意の時間で記憶手段の変更が可能である。そこで
第５図（ｂ）のように不定期に記憶手段の内容の変更す
るとともに変更している時間もTmin以上の長い時間で不
規則にするとさらに温度変化がさらに自然な感じになり
快適である。

また高速温度変化と記憶手段の内容の変更を定期的に
行なってもよい。（第５図（ｃ）） 上記のような対策を行なっても出湯中に外乱（圧力変
動や湯流路１または水流路２に入ってくる温度の変化
等）により記憶手段29の駆動量でコイル26を駆動した時
混合湯温がその記憶手段29の記憶している温度とずれる
場合がある。例えば第３図のｐ点の温度より高温になっ
たりｑ点の温度より低温になる場合である。このときは
検出遅れがあるが混合湯温検出手段15でこの現象は検出
することができ、出湯を停止したり再度記憶手段に記憶
をやりなおす（第３図（ａ）領域）などして安全な出湯
を行なうことができる。

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19と可変バイアス手段20によるバラ
ンス点での状態を保つ。

さらに、調圧弁と湯調弁とを１つにできるため形を小
さく構成することができる。

発明の効果 以上のように本発明の湯水混合制御装置は、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、前記混合弁駆動手段の駆動量を制御する制御手段
と、前記湯温を検出する混合湯温検出手段と、前記混合
湯温検出手段の温度信号と前記混合弁駆動手段への駆動
量を一対として記憶する記憶手段とからなり、前記制御
手段は前記混合湯温検出手段の検出遅れより十分長い時
間をかけて水流路から供給される水温および湯流路から
供給される湯温における前記混合弁駆動手段の駆動量を
確定するため前記設定手段で設定された混合湯温になる
混合弁駆動手段の駆動量を前記混合湯温検出手段を用い
て前記記憶手段に記憶した後に前記複数の記憶手段の記
憶している駆動量を前記混合湯温検出手段の検出遅れよ
り高速な時間を含めた時間間隔で切り替える主制御手段
と、前記記憶手段の内容を変更する再設定手段を有する
構成からなり、混合湯温を変化して出湯する際、その前
に混合湯温検出手段の検出遅れより十分長い時間をかけ
混合湯温検出手段を用いて、使用とする現在の水流路か
ら供給される水温および湯流路から供給される湯温にお
ける混合弁駆動手段の駆動量を確実に決定しそれを確実
に記憶手段に記憶し、この記憶手段の記憶している駆動
量により混合弁を制御するため混合湯温検出手段の温度
検出遅れ等が生じず希望の温度変化を高速にかつ安全に
供給することができる。また記憶手段の内容を時々変更
しているため外乱等による影響を受けにくくなるととも
に記憶手段への変更時間を不規則にすることにより温度
変化が自然な感じとなりシャワー使用時等には快適な湯
の供給を可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の湯水混合制御装置の断面
図、第２図は同湯水混合装置の制御ブロック図、第３
図，第４図，第５図はそれぞれ同装置の混合湯温の特性
図、第６図は従来の湯水混合制御装置の断面図である。 １……湯流路、２……水流路、15……混合湯温検出手
段、18……制御手段、24……駆動手段。

───────────────────────────────────────────────────── 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 昭64−79519（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−72527（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−200142（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−123946（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭62−2191（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 31/00 - 31/11 F16K 37/00 F24D 17/00

Claims (1)

(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、前記混合弁駆動手段の駆動量
   を制御する制御手段と、混合湯温を検出する混合湯温検
   出手段と、混合湯温を少なくとも２つ以上設定する設定
   手段と、前記混合湯温検出手段の温度信号と前記混合弁
   駆動手段への駆動量を一対として記憶する複数の記憶手
   段とからなり、前記制御手段は前記混合湯温検出手段の
   検出遅れより十分長い時間をかけて水流路から供給され
   る水温および湯流路から供給される湯温における前記混
   合弁駆動手段の駆動量を確定するため前記設定手段で設
   定された混合湯温になる混合弁駆動手段の駆動量を前記
   混合湯温検出手段を用いて前記記憶手段に記憶した後に
   前記複数の記憶手段の記憶している駆動量を前記混合湯
   温検出手段の検出遅れより高速な時間を含めた時間間隔
   で切り替える主制御手段と、前記記憶手段の内容を変更
   する再設定手段を有する湯水混合制御装置。