JPH04372004A - 湯水混合制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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湯水混合制御装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の湯水混合装置は図５に示す
ようなものがあった（例えば、特開平１−３１２２７９
号公報）。図５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
されておる。そして、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、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。

【０００３】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。制御手段１８はコイ
ル１２に電流を流す際に微小交流信号を重畳している（
図６）。これはバイアス手段１０の磁気回路のヒステリ
シス特性や駆動開始時の摺動抵抗を軽減するためである
。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
。

【０００４】

【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、流量調節開閉弁２０を閉止していくと混
合部１９の圧力が変化し自動調圧弁３のバランスがくず
れていく。その場合、自動調圧弁３の制御ゲインが通常
（出湯時）と同じであれば圧力バランスのずれに対して
自動調圧弁３による動作が追随できず出湯温度が大幅に
変化してしまう。このまま停止してしまうと次に出湯す
る際は混合部付近に残留している温度が大幅に変化して
いる湯が出湯してしまい不快かつ危険でもあった。

【０００５】本発明はかかる従来の課題を解消するもの
で、出湯停止時には自動調圧弁の制御ゲインを大きくし
て出湯温度を維持しつつ流量を絞っていくことを目的と
する。

【０００６】

【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、流量調節
開閉弁と、前記流量調節開閉弁を駆動する流量調節開閉
弁駆動手段と、出湯停止信号を発生する停止信号発生手
段と、前記混合弁駆動手段と前記流量調節開閉弁駆動手
段に各々駆動信号を出力する制御手段とからなり、前記
制御手段は前記停止手段からの出湯停止（流量を０）信
号入力時にゲインを変化させる混合弁制御手段を有する
構成としたものである。

【０００７】

【作用】本発明は、上記した構成により、出湯停止時に
混合弁のゲインを変化させて混合湯の温度を維持する。

【０００８】

【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、図１は湯水混合制御装置の断面図で、従来例
の図５と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省
略している。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２
２の力と対向して可変バイアス力を混合弁２３に付与す
る混合弁駆動手段である。混合弁駆動手段２４は、磁性
体からなる第１のプランジャ２５と、前記第１のプラン
ジャ２５の周りに防水および絶縁された第１のコイル２
６を有し、前記第１のコイル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。４３は出湯の停止を制御手段に発する停止信
号発生手段である。

【０００９】流量は混合部１９より下流において流量調
節開閉弁２０により調節する。流量調節開閉弁２０は弁
きょう体２７と、きょう体内に流量を調節する円錐状の
流量制御弁体２８とそれに対応する弁座２９を設けてい
る。流量制御弁体２８と流体の１次圧（ピストン９の圧
力）とバランスをとるため、可撓性受圧体としての溝付
ダイヤフラム３０を流量制御弁体２８と弁きょう体の間
に連結しており、さらに溝３０ａを深くして、流量制御
弁体２８のリフト量にかかわらず、有効受圧面積が前記
弁座２９の口径と常に等しくなるように構成している。 ダイヤフラム３０で１次側と完全に仕切られた背圧室３
１と前記流量制御弁体２８の２次側とは、連通孔３２に
より連通している。流量制御弁体２８は、付勢手段３３
としてのスプリング３４により、弁座２９に当接する方
向に付勢されている。また、第２のコイル３５と、一方
の端面を密閉したパイプ３６があり、第２のコイル３５
への通電量により駆動される第２のプランジャ３７がパ
イプ３６内を摺動する。第２のプランジャ３７はシャフ
ト３８を介して流量制御弁体２８と連動する構成となっ
ている。第２のコイル３５、パイプ３６および第２のプ
ランジャ３７で流量調節開閉弁駆動手段２１を形成して
いる。

【００１０】上記構成で、制御手段１８は第２のコイル
３５への通電量を制御することにより流量を調節するも
ので、流量を０（停止）とするには、制御手段１８は第
２のコイル３５への通電を切ることで、スプリング３４
により付勢された流量制御弁体２８は弁座２９に当接し
、流体は流れなくなる。第２のコイル３５に通電すると
、第２のプランジャ３７を吸引あるいは押しだし、スプ
リング３４の付勢力に対抗して、流量制御弁体２８をリ
フトさせ、流体（混合湯）が流れ始める。つまり、制御
手段１８は第２のコイル３５への通電量を変えることに
より、流量制御弁体２８を任意のリフト量に調節し、流
量を制御するものである。

【００１１】図２は制御手段１８の例である。３９は混
合湯温検出手段１５と混合湯温の設定手段１７の信号を
入力し混合弁２３の駆動量を演算する混合弁制御手段、
４０は前記混合弁制御手段３９の信号により混合弁駆動
手段（第１のコイル）２６の駆動量を設定する第１の駆
動量設定手段、４１は設定手段１７の信号を入力し流量
調節開閉弁２０の駆動量を演算する流量調節開閉弁制御
手段、４２は前記流量調節開閉弁制御手段４１の信号に
より流量調節開閉弁駆動手段２１の駆動量を設定する第
２の駆動量設定手段である。

【００１２】次に本発明の構成の動作を説明する。温度
調節を行なう場合、制御手段１８から第１のコイル２６
に電流を流すと、磁性体からなる第１のプランジャ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３はバランスする。したがって、
第１のコイル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。

【００１３】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第１のコイル
２６に流す電流を可変し混合弁２３を調節する。

【００１４】通常の出湯を行っている場合は以上のよう
な方法で問題は生じないが、停止信号発生手段４３によ
り出湯を停止する信号を制御手段１８が入力した場合は
急速に流量を絞っていくため混合部１３の圧力変化によ
り混合弁２３の動作が追随できず出湯する混合湯の温度
が変化し危険なことがあった。

【００１５】そこで本発明は上記の現象を防ぐために次
のような手段を講じている。通常の出湯時においてはあ
らかじめ設定された温度（もしくは設定手段１７により
設定した温度：以下設定温度とする）に混合湯温検出手
段１５により検出した温度が一致するように混合弁制御
手段３９は駆動量を設定して第１の駆動量設定手段４０
を介して第１のコイル２６を流れる電流を調節している
。これをフローチャートを用いて説明する。図３におい
て温度制御のステップ１００ではまず設定温度と混合湯
温検出手段１５の信号の差を求めてこれを偏差Ｅとする
（ステップ１０１）。このＥを用いて制御量ｆ（Ｅ）を
演算する（ステップ１０２）。ここでｆ（Ｅ）はよく知
られているＰＩＤ制御やファジイ制御等どれを用いても
よく制御則の種類は固定しない。停止処理を行なわない
場合、混合弁制御手段３９はこのｆ（Ｅ）を用いて第１
の駆動量設定手段４０に信号を出し第１のコイル２６に
流す電流を設定し駆動を行なう（ステップ１０３）。 もし、停止時にこの制御量で出湯温度をコントロールす
ると図４（ａ１），（ａ２），（ａ３）のようになる。 時刻ｔ１に停止信号発生手段４３より出湯を停止する信
号を入力すると制御手段１８における流量調節開閉弁制
御手段４１は第２の駆動量設定手段４２を介して第２の
コイル３５の電流を下げ電流調節開閉弁２０を閉じる。 このとき流量を図４の（ａ１）のように絞ってくるので
混合部１３の圧力が増加する。この場合早く混合弁２３
を動作しなければいけないが通常はハンチング等を生じ
ないように混合弁２３の制御量は図４の（ａ２）のよう
にあまり大きくしていない。その結果、出湯温度は図４
の（ａ３）のように設定値から大きくずれてしまう。こ
のため停止間際には不快な温度の湯が出る。さらにこの
温度の湯が混合部１３から先に滞留してしまうため、す
ぐに流量調節開閉弁２０を開き出湯を再開しても、しば
らくは図４の（ａ３）のようにこのずれた温度の混合湯
が出てしまう。図４の（ａ３）では温度が下がり気味の
ため停止時と次の出湯時には不快となるだけですむが、
もし温度が上昇している途中に流量調節開閉弁２０が閉
止してしまえば次に出湯するときに危険な温度の湯を出
湯してしまうことになる。シャワー等に使用する場合は
直接人体に湯がかかるためこのようなことは防がなけれ
ばならない。

【００１６】このため停止信号発生手段４３より出湯を
停止する信号を制御手段１８が入力されると流量調節開
閉弁制御手段４１は第２の駆動量設定手段４２を介して
第２のコイル３５に流れる電流を下げ流量調節開閉弁２
０を閉止する。この時、混合弁制御手段３９も停止信号
発生手段４３の停止信号を入力し停止時の温度制御に入
る。これをフローチャートを用いて説明する。図３にお
いて温度制御のステップ１００で制御量ｆ（Ｅ）を演算
するまでは上記の通常の温度制御と同じである。停止処
理を行なう場合、混合弁制御手段３９はこのｆ（Ｅ）を
定数倍し（ステップ１０５）、これを用いて第１の駆動
量設定手段４０に信号を出し第１のコイル２６に流す電
流を設定し駆動を行なう。停止時にこの制御量で出湯温
度をコントロールすると図４の（ｂ１），（ｂ２），（
ｂ３）のようになる。時刻ｔ１に設定手段１７より出湯
を停止する信号を入力すると制御手段１８における流量
調節開閉弁制御手段４１は第２の駆動量設定手段４２を
介して第２のコイル３５の電流を下げ流量調節開閉弁２
０を閉じる。このとき流量を図４の（ｂ１）のように絞
ってくるので混合部１３の圧力が増加する。この場合早
く混合弁２３を動作しなければいけないので図４の（ｂ
２）のように通常の制御量より大きい値で混合弁を制御
する。その結果出湯温度は設定値からあまりずれること
なく停止まで温度を図４の（ｂ３）のようにほぼ維持し
ておくことができる。このため停止間際には不快な温度
の湯が出ることがなくなる。さらに混合部１３から先に
滞留する湯の温度も設定値近傍のため、すぐに出湯を再
開しても、ずれた温度の混合湯が出てしまうことがなく
安全である。

【００１７】また変化したゲインは例えば流量調節開閉
弁２０が閉止するのに十分な一定時間経過した後変化前
の値に戻しておけば再度出湯を開始した場合もすぐ温度
制御が可能になり安定な混合湯の供給をさらに可能とす
ることができる。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本発明の湯水混合制御装置
によれば、出湯を停止する際混合弁の制御ゲインを変化
するため急速に温度が変わろうとする過渡時の混合湯温
を設定温度近傍に維持することが可能となる。したがっ
て流量の停止・出湯をひんぱんに行うシャワー等に用い
ても不快な温度を感じることが無く、かつ安全な混合湯
温の供給を可能とするため安心して使用することができ
るようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の湯水混合制御装置の一実施例を示す断
面図

【図２】同湯水混合制御装置の制御ブロック図

【図３】
同装置の制御ブロックのフローチャート

【図４】（ａ１
）は従来装置の給湯停止時における流量変化特性図 （ａ２）は従来装置の給湯停止時における駆動量変化特
性図 （ａ３）は従来装置の給湯停止時における混合湯温変化
特性図 （ｂ１）は本発明装置の給湯停止時における流量変化特
性図 （ｂ２）は本発明装置の給湯停止時における駆動量変化
特性図 （ｂ３）は本発明装置の給湯停止時における混合湯温変
化特性図

【図５】従来の湯水混合制御装置の断面図

【符号の説明】

１　　湯流路 ２　　水流路 ３　　自動調圧弁（混合弁） １５　　混合湯温検出手段 １７　　設定手段 １８　　制御手段 １９　　混合部 ２０　　流量調節開閉弁 ２１　　流量調節開閉弁駆動手段 ２４　　混合弁駆動手段 ４３　　停止信号発生手段

Claims (1)

【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、流量調節開閉弁と、前記
   流量調節開閉弁を駆動する流量調節開閉弁駆動手段と、
   出湯停止信号を発生する停止信号発生手段と、前記混合
   弁駆動手段と前記流量調節開閉弁駆動手段に各々駆動信
   号を出力する制御手段とからなり、前記制御手段は前記
   停止手段からの出湯停止（流量を０）信号入力時にゲイ
   ンを変化させる混合弁制御手段を有する湯水混合制御装
   置。