JPH01295084A - Automatic valve - Google Patents

Automatic valve

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JPH01295084A
JPH01295084A JP12290888A JP12290888A JPH01295084A JP H01295084 A JPH01295084 A JP H01295084A JP 12290888 A JP12290888 A JP 12290888A JP 12290888 A JP12290888 A JP 12290888A JP H01295084 A JPH01295084 A JP H01295084A
Authority
JP
Japan
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valve
plunger
pulses
flow rate
hot water
Prior art date
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Pending
Application number
JP12290888A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Tsutsui
修 筒井
Takao Yoshida
孝雄 吉田
Hidehiko Kuwabara
桑原 英彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toto Ltd
Original Assignee
Toto Ltd
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Publication date
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Publication of JPH01295084A publication Critical patent/JPH01295084A/en
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Abstract

PURPOSE:To surely close a valve unit, even when a difference is generated in calculation, by outputting to a piezoelectric actuator a number of pulses in a closing direction excessively above the required number of pulses by the calculation required for closing the valve unit. CONSTITUTION:An automatic valve is provided with a plunger P, clamping piezoelectric elements (e), (f) and stroke piezoelectric elements (g), (h). A valve unit 11 of the automatic value is actuated by a piezoelectric actuator moving the plunger P with a pulse-state control output from a control unit (c). When a valve opening signal is input to the control unit (c), a number of pulses excessively above the number of pulses, actuating the valve unit 11 from its position in the point of time inputting a valve closing signal to the closing position, is output.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この発明は、自動弁に関する。[Detailed description of the invention] (b) Industrial application field The present invention relates to automatic valves.

(ロ) 従来の技術 従来、パルス状の制御出力により、圧電素子に伸縮作動
を繰り返させてプランジャを移動させるように構成した
圧電アクチュエータがあり、同アクチュエータは、スト
ローク用の圧電素子の一端を固定し、他端にクランプ用
の圧電素子を連設して、クランプ用の圧電素子でプラン
ジャをクランプし、クランプされたプランジャをストロ
ーク用の圧電素子で移動させ、次いで、クランプ用の圧
電素子のクランプを解除してストローク用の圧電素子を
復位させることを繰り返す事によって、プランジャを移
動させるように構成されている。
(b) Conventional technology Conventionally, there has been a piezoelectric actuator configured to move a plunger by repeatedly expanding and contracting a piezoelectric element using a pulse-like control output. A piezoelectric element for clamping is connected to the other end, the plunger is clamped by the piezoelectric element for clamping, the clamped plunger is moved by the piezoelectric element for stroke, and then the piezoelectric element for clamping is moved by the piezoelectric element for clamping. The plunger is moved by repeatedly releasing the stroke piezoelectric element and restoring the stroke piezoelectric element.

そして、同プランジャのストロークは、制御出力の電圧
とパルス数に比例することから、同制御出力の電圧を一
定にし、出力パルス数を制御することにより、プランジ
ャを所要の距離だけ移動させることで、直接的なプラン
ジャの位置検出を省略して、いわゆるオープンループ制
御を可能としている。
Since the stroke of the plunger is proportional to the voltage and number of pulses of the control output, by keeping the voltage of the control output constant and controlling the number of output pulses, the plunger can be moved the required distance. By omitting direct plunger position detection, so-called open-loop control is possible.

(ハ) 発明が解決しようとする課題 しかしながら、オープンルーズによるプランジャの作動
制御では、制御動作の起点となるプランジャの位置は、
制御装置から圧電アクチュエータに出力されたパルス数
をカウントして得た計算上の位置であり、作動方向の違
いによる負荷及び作動特性の差異、制御出力電圧のフレ
、クランプ時のプランジャの滑り等により、計算上のプ
ランジャ位置と、実際のプランジャ位置とがずれること
かあり、このずれが累積して正確な作動ができなくなる
という欠点があった。
(C) Problems to be Solved by the Invention However, in open-loose plunger operation control, the position of the plunger that is the starting point of the control operation is
This is a calculated position obtained by counting the number of pulses output from the control device to the piezoelectric actuator, and may vary due to differences in load and operating characteristics due to differences in operating direction, fluctuations in control output voltage, slippage of plunger during clamping, etc. However, there is a problem that the calculated plunger position and the actual plunger position may deviate, and this deviation accumulates, making it impossible to operate accurately.

そして、かかる圧電アクチュエータを湯水混合装置の自
動弁に用いた場合、正確な出湯温度及び出湯流量の制御
ができず、甚しい場合は、制御装置に出湯停止の信号、
すなわち閉弁信号を入力しても、自動弁が完全に閉止せ
ず、出湯を完全に停止させることができないことがあっ
た。
When such a piezoelectric actuator is used in an automatic valve of a hot water mixing device, it is not possible to accurately control the hot water temperature and the hot water flow rate, and in severe cases, a signal to stop the hot water tap may be sent to the control device.
That is, even if a valve closing signal is input, the automatic valve may not close completely, and the hot water may not be completely stopped.

また、かかる事態を回避するため、マイクロスイッチや
ポールICを用いた位置検出手段を特別に設ける必要を
生じ、装置の高価格化を招いていた。
Furthermore, in order to avoid such a situation, it is necessary to specially provide a position detection means using a microswitch or a pole IC, leading to an increase in the price of the device.

(ニ) 課題を解決するための手段 この発明では、プランジャと、クランプ用の圧電素子と
、ストローク用の圧電素子とを具備して、制御装置から
のパルス状の制御出力でプランジャを移動させる圧電ア
クチュエータにより弁体を作動させるようにした自動弁
において、制御装置に閉弁信号が入力したときは、同閉
弁信号入力時点の弁体の位置から弁体を閉止位置まで作
動させるパルス数よりも過剰のパルス数の閉止方向の制
御出力を行う制御装置を備えたことを特徴とする自動弁
を提供せんとするものである。
(d) Means for Solving the Problems The present invention provides a piezoelectric device that is provided with a plunger, a piezoelectric element for clamping, and a piezoelectric element for stroke, and that moves the plunger using a pulse-like control output from a control device. In an automatic valve whose valve body is actuated by an actuator, when a valve closing signal is input to the control device, the number of pulses required to operate the valve body from the position of the valve body at the time the valve closing signal is input to the closed position is It is an object of the present invention to provide an automatic valve characterized by being equipped with a control device that outputs an excessive number of pulses in the closing direction.

(ホ)作用 この発明では、制御装置に閉弁信号が入力すると、同人
力時点までに、圧電アクチュエータに出力されたパルス
数をカウントして算出した計算上のプランジャの位置か
ら、弁体を閉弁させるに要する計算上の所要パルス数よ
りも過剰の閉止方向のパルス数を圧電アクチュエータに
出力するの“で、計算上のプランジャ位置と実際のプラ
ンジャ位置にずれがあっても、弁体を確実に閉弁させる
ことができる。
(e) Operation In this invention, when a valve closing signal is input to the control device, the valve body is closed from the calculated plunger position calculated by counting the number of pulses output to the piezoelectric actuator up to the point in time when the valve closing signal is input to the control device. By outputting an excess number of pulses in the closing direction to the piezoelectric actuator than the calculated number of pulses required to open the valve, even if there is a discrepancy between the calculated plunger position and the actual plunger position, the valve body can be held securely. The valve can be closed.

そして、上記のように確実な閉弁が行われたプランジャ
の位置を起点として、制御装置のパルスカウント数を較
正することにより、自動弁の閉止のたびにパルスカウン
ト数が較正されて、計算上のプランジャ位置と実際のプ
ランジャ位置とのずれがlA積するのを防止することが
でき、弁体に正確な作動性わせることができる。
Then, by calibrating the pulse count number of the control device starting from the position of the plunger where the valve has been reliably closed as described above, the pulse count number is calibrated every time the automatic valve closes. The difference between the plunger position and the actual plunger position can be prevented from accumulating by 1A, and the valve body can be made to operate accurately.

なお、弁体が閉弁したあとに出力された過剰のパルスに
よるプランジャの駆動は、クランプ用の圧電素子のクラ
ンプ力を調整してプランジャに滑りを起させることで吸
収することができる。
Note that driving of the plunger due to excessive pulses output after the valve body closes can be absorbed by adjusting the clamping force of the piezoelectric element for clamping to cause the plunger to slip.

(へ)効果 上記のように、自動弁が閉弁するたびごとに、計算上の
プランジャ位置を実際のプランジャ位置に較正するので
、計算上のプランジャ位置と実際のプランジャ位置との
ずれが累積せず、正確な自動弁の作動が行われ、湯水混
合装置等の自動弁に適用した場合、出湯温度及び流量を
正確に制御することができる。
(F) Effect As mentioned above, the calculated plunger position is calibrated to the actual plunger position each time the automatic valve closes, so the deviation between the calculated plunger position and the actual plunger position does not accumulate. First, the automatic valve operates accurately, and when applied to an automatic valve such as a hot water mixing device, the hot water temperature and flow rate can be accurately controlled.

(ト)  実施例 本発明の実施例を図面にもとづき詳説すれば、第1図は
本発明に係わる圧電アクチュエータの駆動方法を適用し
た湯水混合装置(B)を示しており、自動弁としての湯
側及び水側流量調整弁m)[V2)の流入口には、それ
ぞれ給湯管と給水管とを連通させ、各弁(Vl)(V2
)の流出口を対向状態に配置して互いに連通させて、給
湯管と給水管とから供給された湯と水との流量比及び流
量の和を、湯側及び水側流量調整弁(V1HV2)で調
整して、設定された温度と流量とを保持するようにして
いる。
(G) Embodiment An embodiment of the present invention will be described in detail based on the drawings. Fig. 1 shows a hot water mixing device (B) to which the piezoelectric actuator driving method according to the present invention is applied, and the hot water mixing device (B) as an automatic valve. A hot water supply pipe and a water supply pipe are connected to the inlets of the side and water side flow rate adjustment valves m) [V2), respectively, and each valve (Vl) (V2
) are arranged to face each other and communicate with each other, and the flow rate ratio and the sum of the flow rates of hot water and water supplied from the hot water supply pipe and the water supply pipe are controlled by the hot water side and water side flow rate regulating valves (V1HV2). The temperature and flow rate are adjusted to maintain the set temperature and flow rate.

湯側と水側流量調整弁(1,11)(V2)は、通過す
る流体が湯と水とで異なるだけで、他は略同−構成であ
り、下記のように構成されている。
The hot water side and water side flow rate regulating valves (1, 11) (V2) have substantially the same configuration except that the fluids that pass therethrough are different for hot water and hot water, and are configured as follows.

すなわち、本体(1)の−側方に流入管f2)+2)を
、他方に流出管(3)を形成し、流出管(3)を流入管
(2)(2)との交差部の内部に延出させて、間管(3
)の端面に主弁Fi(4)(4)を形成し、同主弁座(
4)(4)の外周を囲繞した流入管(2)(2)の上端
面にダイヤフラム(5)+5)を張設し、同ダイヤフラ
ム(5)(5)の中央にパイロット弁a (6)(6)
、同周縁部にオリフィス(7)(7)を設けて、それぞ
れ流出管(3)と流入管(2)(2)とに連通させ、ダ
イヤプラム(5)+5)の上方をアクチュエータ取付基
台<8)(8)で閉塞して、同基台(8) [8)とダ
イヤフラムf505)との間に圧力室(gH9)を形成
している。
That is, an inflow pipe f2)+2) is formed on the - side of the main body (1) and an outflow pipe (3) is formed on the other side, and the outflow pipe (3) is formed inside the intersection with the inflow pipe (2) (2). Extend it to the middle tube (3
The main valve Fi (4) (4) is formed on the end face of the main valve seat (
4) A diaphragm (5) + 5) is stretched over the upper end surface of the inflow pipe (2) (2) surrounding the outer periphery of (4), and a pilot valve a (6) is installed in the center of the diaphragm (5) (5). (6)
, orifices (7) (7) are provided on the same peripheral edge to communicate with the outflow pipe (3) and inflow pipe (2) (2), respectively, and the upper part of the diaphragm (5) + 5) is connected to the actuator mounting base. <8) (8) is closed to form a pressure chamber (gH9) between the base (8) [8) and the diaphragm f505).

アクチュエータ取付基台(8)(8)の上面には、後述
の圧電アクチュエータ([)1)(D2)が配設されて
おり、同アクチュエータ+DI)(02)の筒状プラン
ジャ(P)(P)から延出した弁体(11)+11)と
、前記パイロット弁座(6)(6)との接離によりダイ
ヤプラム(5)(5)を作動させることで、主弁鹿(4
)(4)とダイヤフラム(5)(5)下面とを接離させ
て湯側及び水側流量調整弁(VIHV2)の開閉を行う
ように構成している。
Piezoelectric actuators ([) 1) (D2), which will be described later, are installed on the top surface of the actuator mounting base (8) (8), and the cylindrical plungers (P) (P) of the actuator + DI) (02) are installed. ) The valve body (11) + 11) extending from the pilot valve seat (6) (6) comes into contact with and separates from the pilot valve seat (6) (6) to operate the diaphragm (5) (5).
) (4) and the lower surface of the diaphragm (5) (5) are brought into contact with and separated from each other to open and close the hot water side and water side flow rate regulating valves (VIHV2).

湯側及び水側流量調整弁mHV2)に設けた圧電アクチ
ュエータf01)(02)は、第1図で示すように、前
後壁(a)(b)を具備する筒状ケーシング(d)内に
、同心円的にかつ軸線に沿って進退自在に筒状プランジ
ャfP)を取付け、さらに、筒状プランジャ(2)の外
周面上に同心円的に、4個の圧電素子(e)(f)((
1)(h)からなる圧電組織組立体を配設することによ
って構成している。
As shown in FIG. 1, the piezoelectric actuators f01) (02) provided in the hot water side and water side flow rate regulating valves mHV2) are housed in a cylindrical casing (d) having front and rear walls (a) and (b). A cylindrical plunger (fP) is mounted concentrically and movably back and forth along the axis, and four piezoelectric elements (e), (f) ((
1) It is constructed by arranging a piezoelectric tissue assembly consisting of (h).

そして、圧電素子(c+)(h)は保持具(C)の先端
に取付けられている。
The piezoelectric element (c+) (h) is attached to the tip of the holder (C).

また、(iHj)はその基端を圧電素子(q)(h)に
固着するとともにその先端を前後壁(a)(b)に向け
て伸延する片持ち梁状の弾性ブリッジである。
Further, (iHj) is a cantilever-like elastic bridge whose base end is fixed to the piezoelectric elements (q) and (h) and whose tip end extends toward the front and rear walls (a) and (b).

そして、同弾性ブリッジ(iNj)の先端は、その外周
面に圧電素子(e) (f)を取付けるととらに、その
内周面に、ブレーキシュー(k)(、llりを固着して
いる。
The tip of the elastic bridge (iNj) has piezoelectric elements (e) (f) attached to its outer circumferential surface, and brake shoes (k) (, ll) fixed to its inner circumferential surface. .

そして、この圧電素子(eHf)(g)(h)のうち圧
電素子(e)(f)はクランプ部材として機能するもの
であり、電源をオンしな際に、圧電素子((1)(h)
はオフした際に縮むように構成されている。
Of these piezoelectric elements (eHf) (g) and (h), piezoelectric elements (e) and (f) function as clamp members, and when the power is not turned on, the piezoelectric elements ((1) (h) )
is configured to retract when turned off.

即ち、圧電素子(elf)は、通電状態では縮んでその
内径が縮径する方向に作用して筒状プランジャ(P)の
クランプ力を増大するとともに、通電していない状態で
は伸びて内径が拡径する方向に作用して筒状プランジャ
(P)のクランプ力を低減する。
That is, when the piezoelectric element (ELF) is energized, it contracts and acts in a direction to reduce its inner diameter, increasing the clamping force of the cylindrical plunger (P), and when it is not energized, it stretches and expands its inner diameter. It acts in the radial direction to reduce the clamping force of the cylindrical plunger (P).

一方、圧電素子(g)(h)は、通電していない状態で
は筒状1ランジヤ(P)上を軸線方向に縮んだ状態にあ
り、通電状態では、筒状プランジャ(P)上を伸び、そ
の軸線方向の全長を長くすることになる。
On the other hand, the piezoelectric elements (g) and (h) are contracted in the axial direction on the cylindrical plunger (P) when not energized, and extend on the cylindrical plunger (P) when energized. The total length in the axial direction is increased.

そして、筒状プランジャ(P)は、かかる4つの圧電素
子(e)(f) (c+)(h)を後述する制御装置(
C)によって制御することにより、軸線方向に移動する
ことができる。
The cylindrical plunger (P) controls the four piezoelectric elements (e), (f), (c+), and (h) by a control device (to be described later).
C), it can be moved in the axial direction.

次に、かかる構成を有するアクチュエータによる筒状プ
ランジャCP)及びそれに一部挿入付勢された弁体(1
1)の移動について、第2図〜第・1図を参照して説明
する。
Next, a cylindrical plunger CP) using an actuator having such a configuration and a valve body (1
The movement 1) will be explained with reference to FIGS. 2 to 1.

後述する制御装置(C)から、駆動プログラムに従って
、圧電素子f8)に電圧が印加されると、第2図に示す
ように、縮径する方向に作用することにより筒状プラン
ジャ(P)のクランプ力を増大させるとともに、圧電素
子(f)の電圧を解除して拡径させて圧電素子(f)に
よる筒状プランジャ(P)のクランプ力を低減する。
When a voltage is applied to the piezoelectric element f8) from a control device (C), which will be described later, according to a drive program, the cylindrical plunger (P) is clamped by acting in the direction of diameter reduction, as shown in FIG. While increasing the force, the voltage of the piezoelectric element (f) is released to expand the diameter of the piezoelectric element (f), thereby reducing the clamping force of the cylindrical plunger (P) by the piezoelectric element (f).

次に、第3図に示すように、圧電素子(q)(h)に電
圧を印加して伸長せしめると、圧電素子f8)け)が矢
印方向に移動し、これに伴って圧電素子(e)のクラン
プ力の方が圧電素子(f)のクランプ力よりも大きいの
で、圧電素子(f)のクランプ部で滑って筒状プランジ
ャ(P)も矢印方向に移動する。
Next, as shown in FIG. 3, when a voltage is applied to the piezoelectric elements (q) and (h) to cause them to expand, the piezoelectric elements (f8) and (h) move in the direction of the arrow, and along with this, the piezoelectric elements (e) ) is larger than the clamping force of the piezoelectric element (f), the cylindrical plunger (P) also moves in the direction of the arrow by slipping on the clamping portion of the piezoelectric element (f).

その後、第4図に示すように、圧電素子(f)に電圧を
印加して筒状プランジャ(P)のクランプ力を増大させ
、ついで圧電素子fe)の印加電圧を解除して拡径方向
に作用せしめて、筒状プランジャ(P)のクランプ力を
低減すると共に、圧電素子fq)(h)の印加電圧を解
除すると、圧電素子(g)(h)は矢印方向に短縮し、
筒状プランジャ(P)はさらに矢印方向に移動する。
Thereafter, as shown in Fig. 4, a voltage is applied to the piezoelectric element (f) to increase the clamping force of the cylindrical plunger (P), and then the voltage applied to the piezoelectric element fe) is released to move the cylindrical plunger (fe) in the direction of diameter expansion. When the clamping force of the cylindrical plunger (P) is reduced and the voltage applied to the piezoelectric element fq) (h) is released, the piezoelectric element (g) (h) shortens in the direction of the arrow.
The cylindrical plunger (P) further moves in the direction of the arrow.

その後、上記動作を繰り返すことにより、筒状プランジ
ャ(P)をμmオーダ或はサブμmオーダのストローク
で尺とり生状に移動することができ、筒状1ランジヤ(
P)先端の弁体(11)に連結、接続した各種作動装置
を精密に動作させることができることになる。
Thereafter, by repeating the above operation, the cylindrical plunger (P) can be moved in a linear manner with a stroke on the μm order or sub-μm order, and the cylindrical plunger (P)
P) Various operating devices connected to the valve body (11) at the tip can be operated precisely.

また、第5図と第6図に、上記湯水混合装置(B)を洗
面台の自動水栓(50)に用いた場合を示しており、(
51)は手感知スイッチ、(52)は0N10FFボタ
ン、(54)は吐出口、(55)(56)は操作部(Q
)に設けた温度設定、及び流量設定ボタンである。
Moreover, FIGS. 5 and 6 show the case where the hot water mixing device (B) is used in an automatic faucet (50) of a wash basin.
51) is the hand detection switch, (52) is the 0N10FF button, (54) is the discharge port, (55) and (56) are the operation unit (Q
) are temperature setting and flow rate setting buttons.

(53)は温度センサで、同センサ(53)で混合湯水
の温度を検出して、制御装置(C)を介して、湯側及び
水側流量調整弁(VIHV2)に配設した圧電アクチュ
エータ(01)(D2)の筒状プランジャ(P)fP)
を進退作動させて上記の流量比及び吐出量を調整するも
のであり、各流量調整弁(V1HV2)の筒状グランジ
ャ(PNP)の作動が制御装置での演算により連携して
行われる。
(53) is a temperature sensor, which detects the temperature of mixed hot water and controls the piezoelectric actuators ( 01) (D2) cylindrical plunger (P)fP)
The above-mentioned flow rate ratio and discharge amount are adjusted by advancing and retracting the valves, and the operation of the cylindrical granger (PNP) of each flow rate regulating valve (V1HV2) is performed in cooperation with the calculation by the control device.

次に、上記圧電アクチュエータ(DI)(02)を制御
する制御装置(C)について説明する。
Next, a control device (C) that controls the piezoelectric actuator (DI) (02) will be explained.

同制御装置(C)は第7図で示すように、マイク17プ
ロセツサ(15)と、温度センサ(53)、温度設定ボ
タン(55)、流量設定ボタン(56)、0N10FF
ボタン(52)及び、手感知スイッチ(51)と接続し
た入力インターフェース(18)、アクチュエータ制御
及び駆動プログラムを記憶したメモリ(19)及び圧電
アクチュエータCDIHD2)と接続した出力インター
フェース(20)とで構成されており、 0N10FF
ボタン(52)が押されれたり、手感知スイッチ(51
)が手を感知したりすると、制御装置(C)から圧電ア
クチュエータ(Ql)(02)に開弁の制御出力かなさ
れるものであり、次いで、流量設定ボタン(56)を押
し続けている間は同制御出力を継続させ、同ボタン(5
6)を離すと同制御出力が止まるようにしている。従つ
て、同ボタン(56)を押圧する時間によって、自動水
栓(50)の流量を調整できるものである。
As shown in Fig. 7, the control device (C) includes a microphone 17 processor (15), a temperature sensor (53), a temperature setting button (55), a flow rate setting button (56), an 0N10FF
It consists of a button (52), an input interface (18) connected to a hand-sensitive switch (51), a memory (19) storing actuator control and drive programs, and an output interface (20) connected to a piezoelectric actuator CDIHD2). 0N10FF
If the button (52) is pressed or the hand sensing switch (51)
) senses a hand, the control device (C) sends a valve opening control output to the piezoelectric actuator (Ql) (02), and then, while the flow rate setting button (56) is held down, continues the same control output, and presses the same button (5).
6), the control output stops when released. Therefore, the flow rate of the automatic water faucet (50) can be adjusted depending on how long the button (56) is pressed.

また、吐出水の温度を温度センサ(53)で検知して制
御装f(C)に入力し、同センサ(53)の検出結果に
もとづいて混合湯水の温度が、温度設定ボタン(55)
で設定された所望の温度になるように湯側及び水側流量
調整弁m)(V2)流量比を演算して各弁(Vl)(V
2)に出力する。
In addition, the temperature of the discharged water is detected by a temperature sensor (53) and inputted to the control device f (C), and the temperature of the mixed hot water is determined based on the detection result of the sensor (53) by pressing the temperature setting button (55).
Calculate the flow rate ratio of the hot water side and water side flow rate adjustment valves m) (V2) so that the desired temperature set in
2) Output.

また、吐水中に0N10FFボタン(52)が押された
り手悉知スイッチ(51)が手を感知しなくなると、同
制御装置(C)に各圧電素子(e) (f)(g)fh
)に閉止方向のパルス状制御出力がなされて各流量調整
弁m)(V2)が自動的に閉弁する。
Additionally, if the 0N10FF button (52) is pressed while water is being spouted or the hand control switch (51) no longer senses a hand, the control device (C) will activate each piezoelectric element (e) (f) (g) fh.
) is provided with a pulse-like control output in the closing direction, and each flow rate regulating valve m) (V2) is automatically closed.

特に、上記の制御プログラム中に、手感知スイッチ(5
1)及び0N10FFスイツチ(52)からの入力を監
i見するルーチンを設けており、同スイッチ(52)が
ら閉弁信号が制御装置fc)に入力すると、同人力時点
までに、圧電アクチュエータに出力されたパルス数をカ
ウントして得た計算上のプランジャ位置から、湯側及び
水側流量調整弁(Vl)(V2)を閉弁させるのに必要
な計算上のパルス数を算出し、この計算上の必要パルス
数に、計算上のプランジャ位置と実際のプランジャ位置
とのずれを想定して、適宜設定した追加パルス数を加え
て圧電アクチュエータの各圧電素子(e)(f)(c+
)(h)に出力するようにしている。
In particular, during the above control program, a hand-sensing switch (5
1) and the 0N10FF switch (52), and when a valve closing signal is input from the switch (52) to the control device fc), it is output to the piezoelectric actuator by the same time. From the calculated plunger position obtained by counting the number of pulses, calculate the calculated number of pulses required to close the hot water side and water side flow rate adjustment valves (Vl) (V2), and perform this calculation. To the above required number of pulses, assuming the deviation between the calculated plunger position and the actual plunger position, add the appropriate number of additional pulses to each piezoelectric element (e) (f) (c+) of the piezoelectric actuator.
)(h).

上記のように、圧電アクチュエータに過剰のパルス数が
出力されるので、湯側及び水側流量調整弁(Vl)(V
2)が閉弁した後も、過剰のパルスが同アクチュエータ
に入力することになり、弁体(11)(11)は閉弁し
た後も閉止方向に駆動されることになるが、クランプ用
の圧電素子(elf)への制御出力電圧を加減すること
で、筒状プランジャ(P)とブレーキシュー(k)(,
1! )との間に滑りを発生させて過剰のパルスによる
駆動を吸収させることができ、過大な力による弁体の押
圧を防げ、弁体の損傷を回避することができる。
As mentioned above, an excessive number of pulses are output to the piezoelectric actuator, so the hot water side and water side flow rate adjustment valves (Vl) (V
Even after the valve 2) is closed, excessive pulses will be input to the same actuator, and the valve body (11) (11) will be driven in the closing direction even after the valve is closed. By adjusting the control output voltage to the piezoelectric element (ELF), the cylindrical plunger (P) and the brake shoe (k) (,
1! ) can absorb the drive caused by excessive pulses, preventing the valve body from being pressed by excessive force, and avoiding damage to the valve body.

このようにして、制御装置(C)に閉弁信号が入力する
たびごとに、湯側及び水側流量調整弁(vl)(■2)
の弁体(11)(11)を確実に閉弁位置につかせ、し
かるのち、この閉弁位置を起点として、制御装置fc)
か記憶した筒状プランジャ(P)の位置を較正すること
により、計算上のプランジャ位置と、実際のプランジャ
位置とのずれを解消し、同ずれの累積を防止して、湯側
及び水側流量調整弁(vl)(v2)に正確な作動を行
わせることができる。
In this way, each time the valve closing signal is input to the control device (C), the hot water side and water side flow rate regulating valves (vl) (■2)
The valve bodies (11) (11) of (11) are securely placed in the valve closing position, and then, using this valve closing position as a starting point, the control device fc)
By calibrating the memorized position of the cylindrical plunger (P), the discrepancy between the calculated plunger position and the actual plunger position is eliminated, the accumulation of the same discrepancy is prevented, and the hot water and water side flow rates are adjusted. The regulating valves (vl) (v2) can be operated accurately.

また、吐出水の温度と流量は、湯側と水側の流量の比と
和とで定まるものであるから、予め、設定温度と設定流
量に対する湯側と水側流量調整弁(VIHV2)の開度
を数式化するか、又は数表化してメモリ(19)に記憶
させておき、温度設定ボタン(55)及びm M 設定
ボタン(56)からの入力があると、マイクロプロセ・
ソサ(15)が上記数式にもとづき演算又は数表をアク
セスして、これにもとづいて直ちに湯側と水側流量調整
弁(VIHV2)を作動させ、設定温度及び流量に近づ
くと、温度センサ(53)の検出値にもとづいて各弁(
VIHV2)を制御するようにすることができ、従来の
ように最初から温度センサ(53)からの検出値の入力
を待って各流量調整弁m)(V2)の制御を行うものに
比べて極めて短時間で設定温度という設定流量の混合湯
水を吐出することができる。
In addition, since the temperature and flow rate of the discharged water are determined by the ratio and sum of the flow rates on the hot water side and the water side, the openings of the hot water side and water side flow rate regulating valves (VIHV2) are determined in advance for the set temperature and set flow rate. The temperature is expressed as a mathematical expression or a numerical table and stored in the memory (19), and when input is received from the temperature setting button (55) and m M setting button (56), the microprocessor
The saucer (15) accesses the calculation or numerical table based on the above formula, immediately operates the hot water side and water side flow rate adjustment valve (VIHV2) based on this, and when the set temperature and flow rate are approached, the temperature sensor (53) ) based on the detected value of each valve (
VIHV2), which is extremely efficient compared to the conventional method, which waits for the input of the detected value from the temperature sensor (53) from the beginning and then controls each flow rate regulating valve m) (V2). Mixed hot water at a set flow rate at a set temperature can be discharged in a short time.

また、湯水混合装置(B)に供給される湯及び水の温度
及び圧力は、同装置(B)の設置状況及び季節等により
変動するものであるが、前記の演算又は数表のアクセス
による制御動作の過程を、メモリ(1つ)にデータとし
て記憶させておき、同データを、予めメモリ(19)に
記憶させておいた学習プログラムで処理して、次回の吐
出水の温度及び流量制御に際し、前記の数式または数表
を補正して、更に迅速かつ正確な吐出水の温度及び流量
の制御を行わせるようにすることもできる。
In addition, the temperature and pressure of hot water and water supplied to the hot water mixing device (B) vary depending on the installation status of the device (B) and the season, but they can be controlled by the above-mentioned calculation or access to the numerical table. The process of operation is stored as data in the memory (1), and this data is processed by a learning program stored in the memory (19) in advance to control the temperature and flow rate of the discharged water next time. The above formula or table can also be modified to provide more rapid and accurate control of the temperature and flow rate of the discharge water.

本発明の実施例は上記のように構成されており、制御装
置に閉弁信号が入力するごとに圧電アクチュエータに計
算上の必要パルス数よりも多いパルス数の閉止方向の制
御出力を行うことにより、オープンルーズの制御であっ
ても、弁体の閉止を確実にすると共に、閉弁位置を確定
させ、この位置を起点として計算上のプランジャ位置を
較正することにより、計算上のプランジャ位置と実際の
プランジャ位置とのずれの累積を防止して、同プランジ
ャによって作動する自動弁の開閉作動を正確にするとい
う効果がある。
The embodiment of the present invention is configured as described above, and each time a valve closing signal is input to the control device, a control output in the closing direction is performed to the piezoelectric actuator with a number of pulses greater than the calculated required number of pulses. , Even in open-loose control, the valve body is ensured to close, the valve closing position is determined, and the calculated plunger position is calibrated using this position as a starting point, so that the calculated plunger position and the actual position can be This has the effect of preventing the accumulation of deviations from the plunger position and making the opening/closing operation of the automatic valve operated by the plunger more accurate.

また、かかる自動弁を湯水混合装置に適用した温合には
、正確な吐水水の温度制御と流量制御とを行うことがで
きるものであり、更に、設定温度と設定流量に対する湯
側及び水側流量調整弁の開度との関係を予め数式又は数
表化して記憶させておき、温度及び流量設定の入力があ
ると直ちにこれにもとづいて各弁を作動させることで、
吐出水が設定温度及び?L量に達する時間を大幅に短縮
することができ、これを学習プログラムによって補正す
るようにすれば、更に迅速かつ正確な温度及び流量の制
御が可能になる。
In addition, when applying this automatic valve to a hot water mixing device, it is possible to accurately control the temperature and flow rate of discharged water, and furthermore, it is possible to accurately control the temperature and flow rate of the discharged water. By storing the relationship between the opening degree of the flow rate adjustment valve in a mathematical formula or table in advance, and immediately operating each valve based on the temperature and flow rate setting input,
Is the discharge water at the set temperature? The time required to reach the L amount can be significantly shortened, and if this is corrected by a learning program, it becomes possible to control the temperature and flow rate more quickly and accurately.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明に係わる圧電アクチュエータの駆動方
法を適用した湯水混合装置の断面説明図。 第2図〜第11図は、圧電アクチュエータの作動順序を
示す説明図。 第5図は、上記湯水混合装置を適用しな自動水栓の断面
説明図。 第6図は、操作部の正面図。 第7図は、制御装置の構成を示すブロック図。 fDI)(02) :圧電アクチュエータ(C):制御
装置 (P)二部状プランジャ (e)(f)((1)(h) :圧電素子(11):弁
体 特許出願人  東陶機器株式会社 代  理  人      松  尾    憲  一
部第5図 −に −OLO
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of a hot water mixing device to which the piezoelectric actuator driving method according to the present invention is applied. FIG. 2 to FIG. 11 are explanatory diagrams showing the order of operation of the piezoelectric actuator. FIG. 5 is a cross-sectional explanatory diagram of an automatic faucet to which the hot water mixing device is applied. FIG. 6 is a front view of the operating section. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the control device. fDI) (02): Piezoelectric actuator (C): Control device (P) Two-part plunger (e) (f) ((1) (h): Piezoelectric element (11): Valve body Patent applicant Toto Kiki Co., Ltd. Company Agent Ken Matsuo Part 5-OLO

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1)プランジャ(P)と、クランプ用の圧電素子(e)
(f)と、ストローク用の圧電素子(g)(h)とを具
備して、制御装置(C)からのパルス状の制御出力でプ
ランジャ(P)を移動させる圧電アクチュエータにより
弁体(11)を作動させるようにした自動弁において、
制御装置(C)に閉弁信号が入力したときは、同閉弁信
号入力時点の弁体(11)の位置から弁体(11)を閉
止位置まで作動させるパルス数よりも過剰のパルス数の
閉止方向の制御出力を行う制御装置を備えたことを特徴
とする自動弁。
1) Plunger (P) and piezoelectric element for clamp (e)
(f) and piezoelectric elements (g) and (h) for stroke, the valve body (11) is operated by a piezoelectric actuator that moves the plunger (P) with a pulse-like control output from the control device (C). In an automatic valve designed to operate,
When a valve closing signal is input to the control device (C), the number of pulses exceeding the number of pulses to operate the valve body (11) from the position of the valve body (11) to the closing position at the time when the valve closing signal is input is An automatic valve characterized by being equipped with a control device that performs a control output in the closing direction.
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