JPH06250745A - 湯水混合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 手動ハンドル３００の操作を終了したときの
湯水混合物温度ＴＣを目標温度として制御する。 【構成】 回転検出機構２００からの回転信号と予荷重
調節モータ１０５への駆動信号に基づいて、手動ハンド
ル３００の操作の有無を判定し（ステップＳ４００ない
しＳ４２０）、操作が有りと判定したときは、フィード
バック制御を中止する（ステップＳ４３０）。手動ハン
ドル３００の操作が終了すると（ステップＳ４４０）、
湯水混合物温度ＴＣを読み込み（ステップＳ４６０）、
読み込んだ湯水混合物温度ＴＣを目標温度ＴＰとし（ス
テップＳ４７０）、新たな目標温度ＴＰでフィードバッ
ク制御を再開する（ステップＳ４９０）。この処理によ
り、所望の温度を容易に目標温度ＴＰに設定することが
でき、その温度で吐水することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、湯水混合装置に関し、
詳しくは湯水混合物の温度を電子制御する湯水混合装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の湯水混合装置としては、
湯と水の混合比を決定する可動弁体を温度によって形状
が変化する形状記憶合金を用いて付勢することにより、
湯水混合物の温度を一定に制御する自動温度調節式湯水
混合栓が提案されている（実公昭６１−４４０６２）。
これは、形状記憶合金が、特定の温度下で一定の形状に
セットしておくと、その他の温度下で物理的に形状を変
化させても当初のセット温度を与えることにより、再び
セット時の形状に復元するという特徴を利用したもので
ある。

【０００３】この混合栓では、可動弁体の一方をコイル
状形状記憶合金で付勢し、他方をコイルスプリングで付
勢するように構成されており、コイル状形状記憶合金は
湯水混合物に直接接触するよう配置されている。また、
コイル状形状記憶合金は、一定温度で一定コイル長にな
るとされており、このコイル状形状記憶合金は、湯水混
合物の温度の変化により、次のように作動するとされて
いる。

【０００４】湯水混合物の温度が設定温度で定常状態に
あるとき、可動弁体はコイル状形状記憶合金とコイルス
プリングとの釣り合いの位置で停止している。定常状態
にあった湯水混合物の温度が外乱等により変化して一定
の温度になると、コイル状形状記憶合金は、その温度で
セットされた一定のコイル長に復元しようとして、形状
復元力を発生する。この形状復元力は、定常状態にあっ
たコイルスプリングとの釣り合いを崩して、可動弁体を
コイルスプリング側またはコイル状形状記憶合金側へ駆
動する。ここで、コイル状形状記憶合金に対して、設定
温度近傍で、連続的にコイル長をセットすれば、湯水混
合物の温度が設定温度近傍での変化に対して、コイル状
形状記憶合金は、温度変化に伴ってコイル長を変化さ
せ、連続的な形状復元力を発生する。従って、可動弁体
が湯水混合物の温度変化に対応して変位し、湯水の割合
を変化させるので、湯水混合物の温度を設定温度に保持
することができる。

【０００５】この湯水混合装置において、湯水混合物の
設定温度の変更は、コイルスプリングのばね受けに連結
している回転ノブを回転操作することによりコイルスプ
リングの付勢量を変更し、コイル状形状記憶合金とコイ
ルスプリングとの新たな釣り合いの位置とすることによ
り行なう。

【０００６】また、この種の湯水混合装置としては、湯
水の混合比を増減する可動弁体を、ワックスサーモを用
いて付勢することにより湯水混合物の温度を一定に制御
する湯水混合装置が提案されている（特開昭６１−３１
７８４）。これは、ワックスサーモが、温度変化に対し
てその体積を変化させることに基づく。すなわち、ワッ
クスサーモの温度変化による体積変化を、可動弁体の変
位可能方向への直線変化とすることにより、湯水混合物
の温度に応じて可動弁体を変位させることができる。こ
の湯水混合装置では、湯水混合物の設定温度の変更は、
ワックスサーモに連結された回転ノブを回転操作するこ
とにより、ワックスサーモの位置を変位させて行なう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
湯水混合装置では、回転ノブを回転操作し、コイルスプ
リングの付勢量やワックスサーモの位置を調節して湯水
混合物を所望の温度としても、給水圧力の変化や給湯温
度の変化等の外乱によりコイル状形状記憶合金とコイル
スプリングとの釣り合いや、ワックスサーモと弾性体と
の釣り合いが変わり、湯水混合物の温度が変化して、所
望の温度で保持することができないという問題があっ
た。

【０００８】一方、目標温度を設定して、湯水の混合比
を湯水混合物の温度に基づいてフィードバック制御する
従来の湯水混合装置では、目標温度を正確に設定するに
は、スイッチ操作により「４０℃」のように温度を設定
する構成が考えられるが、スイッチ操作による目標温度
の設定では不便な場合がある。例えば、シャワーを使用
する場合の所望の温度は、使用時の季節，天候，使用
者，使用者の健康状態によって微妙に異なるものなの
で、所望の温度とするために何度もスイッチ操作を行な
う必要がある。また、スイッチ操作で所望の温度を設定
しても、フィードバック制御に用いられる温度センサの
感度や測定誤差によりその温度にならない場合もあり、
この場合にもスイッチ操作を繰り返す必要がある。この
ように、スイッチ操作によっては、所望の吐水温度を得
ることは、必ずしも容易ではない。なお、これらの問題
は、形状記憶合金やワックスサーモなどの感温素子を用
いた湯水混合装置に限られるものではなく、感温素子を
用いずに温度制御する湯水混合装置の場合にも言えるこ
とである。

【０００９】本発明の湯水混合装置は、こうした問題を
解決し、湯水混合物の温度を容易に所望の温度とし、そ
の温度で安定して保持することを目的としてなされ、次
の構成を採った。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の湯水混合装置
は、図１（ａ）に例示するように、湯水を混合する湯水
混合弁ＭＶと、前記混合弁ＭＶの湯水の混合の割合を調
整する混合割合調整手段Ｍ１と、前記混合弁ＭＶから流
出する湯水混合物の温度を検出する温度検出手段Ｍ２
と、前記温度検出手段Ｍ２により検出された温度と目標
温度とに偏差が存在する場合には、該偏差を打ち消す側
に前記混合割合調整手段Ｍ１を制御する混合割合制御手
段Ｍ３と、前記混合割合調整手段Ｍ１に直結され、前記
湯水の混合の割合を手動で操作する操作部ＯＰと、該操
作部ＯＰを操作したとき、前記混合割合制御手段Ｍ３に
よる制御を停止し、該停止中に前記温度検出手段Ｍ２に
より検出された湯水混合物の温度を目標温度に設定する
目標温度設定手段Ｍ４とを備えたことを要旨とする。

【００１１】また、本発明の第２の湯水混合装置は、図
１（ｂ）に例示するように、湯水の混合比を調節する可
動弁体を有する湯水混合弁ＮＶと、前記混合弁ＮＶから
流出する湯水混合物の温度上昇に伴い湯の割合を減少さ
せる方向に前記可動弁体を付勢する感温付勢手段Ｓ１
と、前記可動弁体を前記感温付勢手段Ｓ１とは反対方向
に付勢する弾性体ＳＰと、前記湯水混合物の温度を検出
する温度検出手段Ｎ１と、操作部を操作することによっ
て、前記感温付勢手段Ｓ１および前記弾性体ＳＰの少な
くとも一方の付勢量を調節する付勢量調節手段Ｎ２と、
前記温度検出手段Ｎ１により検出された温度と目標温度
とに偏差が存在する場合には、該偏差を打ち消す側に前
記付勢量調節手段Ｎ２を制御する付勢量制御手段Ｎ３
と、前記付勢量調節手段Ｎ２の操作部を操作して付勢量
が調節されたとき、前記付勢量制御手段Ｎ３による制御
を停止し、該停止中に前記温度検出手段Ｎ１により検出
された湯水混合物の温度を目標温度に設定する目標温度
設定手段Ｎ４とを備えたことを要旨とする。

【００１２】ここで、前記第２の湯水混合装置におい
て、感温付勢手段Ｓ１は、所定の温度範囲において温度
に応じてばね定数が変化する材料からなるばねである構
成とすることもできる。

【００１３】

【作用】以上のように構成された本発明の湯水混合装置
は、混合割合調整手段Ｍ１に直結された操作部ＯＰを操
作したとき、混合割合制御手段Ｍ３によるフィードバッ
ク制御を停止し、該停止中に温度検出手段Ｍ２により検
出された湯水混合物の温度を、目標温度設定手段Ｍ４
が、目標温度として設定する。目標温度が設定された後
は、温度検出手段Ｍ２により検出された湯水混合物の温
度と目標温度との間に偏差を生じる場合には、混合割合
制御手段Ｍ３は該偏差を打ち消す側に混合割合調整手段
Ｍ１を制御して、湯水混合物の温度を目標温度とする。
このことより、湯水混合物の温度を、操作部ＯＰを操作
したときの湯水混合物の温度に保持することができる。

【００１４】また、本発明の第２の湯水混合装置は、付
勢量調節手段Ｎ２の操作部を操作して付勢量が調節され
たとき、付勢量制御手段Ｎ３によるフィードバック制御
を停止し、該停止中に温度検出手段Ｎ１により検出され
た湯水混合物の温度を、目標温度設定手段Ｎ４が、目標
温度として設定する。目標温度が設定された後は、感温
付勢手段Ｓ１が、湯水混合物の温度に応じて湯水の混合
比を調節する可動弁体を付勢し、湯水混合物の温度を目
標温度へと制御する。感温付勢手段Ｓ１による温度制御
のみでは、温度検出手段Ｎ１により検出された湯水混合
物の温度と目標温度との間に偏差を生じる場合には、付
勢量制御手段Ｎ３は該偏差を打ち消す側に付勢量調節手
段Ｎ２を制御して、湯水混合物の温度を目標温度とす
る。

【００１５】

【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の好適な実施例について説
明する。図２は本発明の一実施例である湯水混合装置の
模式図であり、図３はこの湯水混合装置の斜視図であ
る。

【００１６】湯水混合装置１０は、水道管から水が給水
される給水用脚金具１１と、図示しない給湯機から湯が
給湯される給湯用脚金具１２と、湯水の混合を行なう弁
ユニット１５と、湯水の混合比を電気的に制御する制御
ユニット１８とから構成されている。弁ユニット１５
は、機能的には、給水用脚金具１１から給水される水お
よび給湯用脚金具１２から給水される湯を混合する湯水
混合弁６０と、湯水混合弁６０に組み込まれた可動弁体
７０の位置を調節する予荷重調節機構１００と、湯水混
合物温度ＴＣを検出する温度センサ１１０と、シャワー
１３０またはカラン１４０からの混合湯水の選択および
止水をする切換え／止水弁１２０とを有する。これらの
具体的な構成については後述する。また、制御ユニット
１８は、目標温度ＴＰを表示する液晶表示部（ＬＣＤ）
１６０と、目標温度ＴＰの設定および吐水の選択等の操
作を行なうパネル操作部１７０と、温度センサ１１０に
よって検出される温度信号とパネル操作部１７０からの
信号を入力して予荷重調節機構１００と切換え／止水弁
１２０とＬＣＤ１６０へ出力信号を出力する電子制御装
置１５０とを有する。更に、湯水混合装置１０は電池１
８０に接続されており、各部に必要な電源を供給する構
成となっている。

【００１７】制御ユニット１８を構成するパネル操作部
１７０は、図３に示すように、ＬＣＤ１６０に表示され
る目標温度ＴＰをデクリメントするスイッチ１７１と、
目標温度ＴＰをインクリメントするスイッチ１７２と、
シャワー１３０からの吐水を選択するシャワー選択スイ
ッチ１７５と、カラン１４０からの吐水を選択するカラ
ン選択スイッチ１７６と、止水を選択する止水スイッチ
１７７から構成されている。

【００１８】次に、給水用脚金具１１の拡大断面図であ
る図４を用いて給水用脚金具１１の構造について説明す
る。給水用脚金具１１は、同図に示すように、水道管に
接続される入口２１と湯水混合弁６０に接続される出口
２９とが形成されたハウジング２０を有し、ハウジング
２０には、止水弁２２と圧力制御弁３０が組み込まれて
いる。

【００１９】止水弁２２は、ハウジング２０に液密に締
結されたキャップ２７と、キャップ２７とハウジング２
０にガイドされた弁体２３と、ストレーナ２８とを有す
る。弁体２３は、ハウジング２０とのガイド部２４と端
部２６とを有しており、ガイド部２４には通水時に水の
通路となる開口部２５が設けてある。ガイド部２４はハ
ウジング２０とねじで噛み合っており、弁体２３を回転
させることにより弁体２３が回転軸方向に変位する構造
になっている。従って、弁体２３を回転させて、端部２
６とハウジング２０を着脱させることにより、止水また
は通水する。通水時には、端部２６とハウジング２０と
の隙間から流入した水が開口部２５を通り、ストレーナ
２８によりゴミを除去した後に圧力制御弁３０に流れ込
む。

【００２０】圧力制御弁３０は、弁ユニット１５に供給
する水側圧力を制御する弁であり、ハウジング２０内部
に環状に形成された弁座３１、この弁座３１と協動して
水の流れを制御する弁部材３２、弁部材３２を摺動可能
に収納するガイド部材３５、弁部材３２に固定された弁
軸４０、弁軸４０の末端が組み付けられる金属ベローズ
４５等から構成されている。弁部材３２は、ナット３４
により弁軸４０が固定される本体部３２Ａと、弁座３１
と反対方向に延長する円筒形のスカート３３とを有し、
このスカート３３はハウジング２０に液密に締結された
ガイド部材３５のボア３６内に若干のクリアランスをも
って収納されている。従って、弁部材３２とスカート３
３とガイド部材３５とで形成された二次圧力室３７内に
は弁座３１下流の給水二次圧力Ｐ２が導入される。

【００２１】弁軸４０には、弁部材３２と反対側の端に
ばね受け４１が設けられており、ハウジング２０には、
ばね受け４１に対峙してキャップ４２が液密に締結され
ている。ばね受け４１とキャップ４２との間には金属ベ
ローズ４５が液密に配置してあり、背圧室４６を形成し
ている。金属ベローズ４５は一定のばね定数を有するば
ねで、有効受圧面積は弁座３１の有効面積に等しくなる
ように設定されている。背圧室４６には、給湯用脚金具
１２に接続されている圧力導入管５８により給湯機から
の給湯圧力Ｐ３が導入されている。

【００２２】こうして構成された圧力制御弁３０は次の
ように作動する。弁部材３２は、給水一次圧力Ｐ１によ
り開弁方向に作用する力と二次圧力室３７の給水二次圧
力Ｐ２により閉弁方向に作用する力とを受ける。ばね受
け４１は、給水一次圧力Ｐ１により閉弁方向に作用する
力と、金属ベローズ４５により開弁方向に作用するばね
力と、背圧室４６内の給湯圧力Ｐ３により開弁方向に作
用する力とを受ける。弁部材３２とばね受け４１は弁軸
４０によって結合しているので、弁部材３２の給水一次
圧力Ｐ１による開弁方向に作用する力とばね受け４１の
給水一次圧力Ｐ１による閉弁方向に作用する力とはほぼ
釣り合い、二次圧力室３７の給水二次圧力Ｐ２による閉
弁方向に作用する力に対して、金属ベローズ４５による
開弁方向に作用するばね力と背圧室４６内の給湯圧力Ｐ
３による開弁方向に作用する力との合力が釣り合う。従
って、給水二次圧力Ｐ２は金属ベローズ４５のばね力だ
け給湯圧力Ｐ３より高くなり、水道管からの給水一次圧
力Ｐ１および給湯機からの給湯圧力Ｐ３が変動しても、
給水二次圧力Ｐ２と給湯圧力Ｐ３との差圧は一定とな
る。

【００２３】尚、給湯用脚金具１２の構成は特に図示し
ないが、給水用脚金具１１に組み込まれた止水弁２２と
同様の止水弁５２が組み込まれている。

【００２４】次に、弁ユニット１５の拡大断面図である
図５を用いて、弁ユニット１５の構造について説明す
る。弁ユニット１５は同図に示すように、ハウジング６
１を有し、これに、湯水混合弁６０，予荷重調節機構１
００，温度センサ１１０および切換え／止水弁１２０が
組み込まれている。ハウジング６１には、水入口８５と
湯入口９５が形成されており、水入口８５には給水用脚
金具１１の出口２９が接続され、湯入口９５には給湯用
脚金具１２の出口５９が接続される。

【００２５】湯水混合弁６０は、水入口８５および湯入
口９５に夫々連通する環状通路８６および９６と、可動
弁体７０を軸方向摺動自在に収容する弁室６３と、湯水
混合室６４を有する。弁室６３は、湯水混合弁６０の軸
線に垂直な水側弁座８７および湯側弁座９７と、軸方向
のボア６２によって画定されている。可動弁体７０は、
円筒部７１と半径方向のウェブ７２とを有する。円筒部
７１の外径とボア６２の内径との間には微小なクリアラ
ンスが設けてある。可動弁体７０のウェブ７２には複数
の開口７３が設けてあり、湯入口９５から弁室６３内に
流入した湯は、開口７３を通って湯水混合室６４に流れ
込み、水と混合される。水と湯との混合の割合は、可動
弁体７０が軸方向に変位することによって変化する。
尚、可動弁体７０が水側弁座８７と係合する位置まで変
位して水を遮断すれば湯のみが流れ出ることになり、可
動弁体７０が湯側弁座９７と係合する位置まで変位して
湯を遮断すれば水のみが流れ出ることになる。

【００２６】可動弁体７０は、湯水混合室６４内に配置
された感温コイルスプリング８０と弁室６３内に配置さ
れた第２コイルスプリング９０の力の釣り合いによって
位置決めされる構造となっている。このため、感温コイ
ルスプリング８０の一端は止め輪７４によりハウジング
６１に固定されたばね受け７５に支承され、他端は可動
弁体７０に固定されたばね受け７６に支承されている。
また、第２コイルスプリング９０の一端は可動弁体７０
と連動するばね受け７７に支承され、他端は予荷重調節
機構１００の可動ばね受け１０２に支承されている。組
立の便宜のため、ばね受け７６はウェブ７２を貫通し、
ばね受け７７と螺合する構造になっている。

【００２７】感温コイルスプリング８０は温度に応じて
ばね定数が変化する金属によって形成されており、第２
コイルスプリング９０は温度に関して一定のばね定数を
有する通常のばね材料によって形成されている。温度に
応じてばね定数が変化する金属材料としては、ニッケル
・チタン合金からなる形状記憶合金（ＳＭＡ）の範疇に
属する合金が知られている。この種のＳＭＡは温度に応
じて弾性係数が変化し、その結果、ＳＭＡからなる感温
コイルスプリング８０のばね定数が温度に応じて変化す
る。ＳＭＡからなる所望の温度特性を有する温度応答性
の感温コイルスプリング８０は、種々の供給者から入手
することができる。例えば、関東特殊製鋼株式会社の
「ＫＴＳ−ＳＭアロイ」がある。

【００２８】また、予荷重調節機構１００に消費される
電池１８０のエネルギを節減するために、感温コイルス
プリング８０のばね定数と予荷重は、そのばね力（発生
荷重）が充分小さくなるように設定する必要がある。一
方、感温コイルスプリング８０は、水のみを吐出すべき
低温条件下（この時には、第２コイルスプリング９０に
加える予荷重はゼロにすることができ、可動弁体７０は
感温コイルスプリング８０のばね力のみによって湯側弁
座９７に押圧される）においては、湯の流入を遮断する
に充分な力で可動弁体７０を湯側弁座９７に押圧するば
ね力を発生する必要がある。このため、感温コイルスプ
リング８０のばね定数と予荷重は、低温時（例えば、給
水温度が５℃の時）に発生するばね力が５００ｇ以下、
好ましくは３００ｇ以下になるように設定する。

【００２９】予荷重調節モータ１０５の回転軸は両側に
延出されており、その一方、出力軸１０３には、予荷重
調節機構１００のウォーム１０４が取り付けられてい
る。このウォーム１０４を介して、第２コイルスプリン
グ９０の予荷重は調整される。このため、ハウジング６
１に液密に締結された端部部材１０１には、可動ばね受
け１０２が軸方向変位自在、かつ回転不能にスプライン
嵌合してあり、この可動ばね受け１０２の内ねじには予
荷重調節モータ１０５の出力軸１０３に形成されたウォ
ーム１０４が噛み合っている。また、予荷重調節モータ
１０５の出力軸１０３はＯリング１０６によって軸封さ
れている。

【００３０】こうして構成された予荷重調節機構１００
は、予荷重調節モータ１０５を所定方向に回転させて、
可動ばね受け１０２を図５右方に変位させることによ
り、第２コイルスプリング９０の予荷重を増大させ、予
荷重調節モータ１０５を反対方向に回転させて、可動ば
ね受け１０２を左方に変位させることにより、第２コイ
ルスプリング９０の予荷重を減少させる。

【００３１】予荷重調節モータ１０５の他方の軸２１０
は、回転検出機構２００を貫通し、その軸端には手動ハ
ンドル３００が、ハンドル本体中央部に設けられた部材
３１０で固定されている。従って、使用者がハンドル３
００を回転させることにより、軸２１０が回転し、予荷
重調節モータ１０５の一方の出力軸１０３が回転する。
この結果、可動ばね受け１０２の位置が変位し、第２コ
イルスプリング９０の予荷重を変更することができる。
回転検出機構２００は、手動ハンドル３００を操作して
軸２１０、ひいては出力軸１０３が回転していることを
検出するものであり、正逆いずれの回転に対してもパル
ス信号を出力する。

【００３２】温度センサ１１０は、その感温部が湯水混
合弁６０から流出する混合湯水が直接接触するように、
湯水混合弁６０の出口であるばね受け７５の下流側に配
置され、ハウジング６１に液密に締結されている。

【００３３】切換え／止水弁１２０は温度センサ１１０
の下流側に配置されており、ハウジング６１に固定され
た固定ディスク１２１と、この固定ディスク１２１に擦
り合わさった状態で回転する回転ディスク１２５と、こ
の回転ディスク１２５を回転駆動する切換え／止水モー
タ１２７とを有する。固定ディスク１２１は、図６に示
すように２つの吐水ポート１２２および１２３を有し、
一方の吐水ポート１２２は接続金具１３１とシャワーホ
ース１３２（図３参照）を介してシャワー１３０に接続
され、他方の吐水ポート１２３は接続金具１４１と図示
しないスイベル継手を介してカラン１４０に接続されて
いる。回転ディスク１２５は、図７に示すように湯水混
合弁６０の湯水混合室６４に連通する唯一の吐水ポート
１２６を有する。切換え／止水モータ１２７を回転させ
て回転ディスク１２５の吐水ポート１２６を固定ディス
ク１２１の吐水ポート１２２に整合させると、混合湯水
はシャワー１３０に供給され、吐水ポート１２６を固定
ディスク１２１の吐水ポート１２３に整合させると混合
湯水はカラン１４０に供給され、吐水ポート１２６を固
定ディスク１２１のいずれの吐水ポート１２２および１
２３からもオフセットさせると止水される。

【００３４】制御ユニット１８を構成する電子制御装置
１５０は、図８に示すようにマイクロコンピュータを中
心とする論理演算回路として構成される。詳しくは、予
め設定された制御プログラムに従って出湯を制御するた
めの各種演算処理を実行するＣＰＵ１５０ａ、ＣＰＵ１
５０ａで各種演算処理を実行するのに必要な制御プログ
ラムや制御データ等が予め格納されたＲＯＭ１５０ｂ、
同じくＣＰＵ１５０ａで各種演算処理を実行するのに必
要な各種データが一時的に読み書きされるＲＡＭ１５０
ｃ、電源オフ時においてもデータを保持可能なバックア
ップＲＡＭ１５０ｄ、パネル操作部１７０からのスイッ
チ信号を入力するスイッチ入力回路１５０ｅ、温度セン
サ１１０からの信号を入力する温度センサ入力回路１５
０ｆ、ＣＰＵ１５０ａでの演算結果に応じて予荷重調節
モータ１０５に駆動信号を出力するモータ駆動回路１５
０ｇ、パネル操作部１７０の吐水選択スイッチ１７５，
１７６や止水スイッチ１７７の入力に応じて切換え／止
水モータ１２７に駆動信号を出力するモータ駆動回路１
５０ｈおよびＬＣＤ１６０に表示信号を出力するＬＣＤ
駆動回路１５０ｉ，電池１８０に接続された定電圧回路
１５０ｊ，回転検出機構２００からの回転信号を入力す
る回転信号入力回路等を備える。これらの素子・回路は
バス１５０ｘで相互に接続されている。

【００３５】次に、こうして構成された湯水混合装置１
０の動作を図９，図１０，図１１に示すフローチャート
に基づいて説明する。

【００３６】図９は、出湯を開始するときに実行される
出湯開始時処理ルーチンを示す。このルーチンは、パネ
ル操作部１７０のシャワー選択スイッチ１７５またはカ
ラン選択スイッチ１７６が押され、スイッチ信号がスイ
ッチ入力回路１５０ｅを介して入力されることにより実
行される。

【００３７】先ず、混合湯水の目標温度ＴＰとしてＲＯ
Ｍ１５０ｂに格納されたデフォルト値ＴＤ（例えば、４
０℃）と、バックアップＲＡＭ１５０ｄに格納された現
在の予荷重調節量である現予荷重調節量ＦＤとを読み込
む処理を実行し（ステップＳ１００，Ｓ１１０）、デフ
ォルト値ＴＤをＬＣＤ１６０に表示する（ステップＳ１
２０）。次いで、湯水混合物温度ＴＣと予荷重調節量Ｆ
Ｓとの関係を表わす図示しないマップにより、デフォル
ト値ＴＤに対応した予荷重調節量ＦＳを求める（ステッ
プＳ１３０）。求めた予荷重調節量ＦＳと現予荷重調節
量ＦＤとの差を実予荷重調節量ΔＦにセットし（ステッ
プＳ１４０）、現予荷重調節量ＦＤを実予荷重調節量Δ
Ｆだけ増加させる（ステップＳ１５０）。すなわち、予
荷重調節モータ１０５を実予荷重調節量ΔＦに対応した
分だけ駆動させることにより、ウォーム１０４が回転
し、可動ばね受け１０２が軸方向位置を変え、第２コイ
ルスプリング９０の予荷重量が調節される。

【００３８】ここで、デフォルト値ＴＤは何度に設定さ
れていてもよいが、出湯開始時に熱水または冷水がシャ
ワー等から出湯するのを防止するために、通常使用する
湯水混合物温度ＴＣとすることが望ましい。また、デフ
ォルト値ＴＤがない構成でもよいが、この場合、出湯を
終了する時に通常使用する湯水混合物温度ＴＣとなるよ
う可動弁体７０を調節する構成とすることが望ましい。
この場合は、ステップＳ１００ないしＳ１５０は不要で
ある。

【００３９】次に、シャワー選択スイッチ１７５とカラ
ン選択スイッチ１７６とのどちらのスイッチが押された
かを判定する（ステップＳ１６０）。スイッチの判定に
従い、切換え／止水モータ１２７を駆動して、押された
スイッチの側の吐水ポートに回転ディスク１２５の吐水
ポート１２６を整合する（ステップＳ１７０，Ｓ１８
０）。吐水ポート１２２または１２３と回転ディスク１
２５の吐水ポート１２６が整合されることにより、シャ
ワー１３０またはカラン１４０から出湯が開始され、本
ルーチンを終了する。

【００４０】次に、目標温度の設定が変更されたときの
処理を、図１０に示す目標温度変更時処理ルーチンを用
いて説明する。このルーチンは、混合湯水の目標温度Ｔ
Ｐを設定するためのスイッチ１７１または１７２が押さ
れたときに実行される。

【００４１】先ず、設定された目標温度ＴＰと現予荷重
調節量ＦＤとを読み込む処理を実行し（ステップＳ２０
０，２１０）、湯水混合物温度ＴＣと予荷重調節量ＦＳ
との関係を表わす前記のマップにより目標温度ＴＰに対
応した予荷重調節量ＦＳを求める（ステップＳ２２
０）。次いで、求めた予荷重調節量ＦＳと現予荷重調節
量ＦＤとの差を実予荷重調節量ΔＦにセットし（ステッ
プＳ２３０）、現予荷重調節量ＦＤを実予荷重調節量Δ
Ｆだけ増加させて（ステップＳ２４０）、本ルーチンを
終了する。

【００４２】以上、説明した図９および図１０の処理に
より、目標温度ＴＰを設定するためのスイッチ１７１，
１７２によって、設定された温度で混合湯水が吐水され
る。このときの出湯温度の調整はＳＭＡを用いた感温コ
イルスプリング８０により行なわれる。次に、この動作
について説明する。

【００４３】湯水混合物温度ＴＣが目標温度ＴＰとなっ
て、給湯機からの給湯温度、水道水温または流量等の条
件が定常状態にある時には、可動弁体７０は、湯水混合
室６４内の混合湯水により感温コイルスプリング８０に
発生するばね力と第２コイルスプリング９０のばね力
（予荷重）との釣り合いにより位置が決定され、静止し
ている。この状態から、給湯機からの給湯温度、水道水
温または流量等の条件が外乱により変動すると、この変
動に応じて湯水混合室６４内の湯水混合物温度ＴＣが目
標温度ＴＰからずれて温度偏差ΔＴを生じる。感温コイ
ルスプリング８０は、この温度変化に応じてばね定数を
変化させ、その結果、感温コイルスプリング８０のばね
力が変化する。得られる湯水混合物温度ＴＣが目標温度
ＴＰより高い場合には、感温コイルスプリング８０のば
ね力が増大し、第２コイルスプリング９０の予荷重を増
加させながら可動弁体７０を図５左方に変位させるの
で、湯の割合が減少し、湯水混合物温度ＴＣが低下す
る。反対に、湯水混合物温度ＴＣが目標温度ＴＰより低
い場合には、感温コイルスプリング８０のばね力が減少
し、第２コイルスプリング９０の作用により可動弁体７
０が図５右方に変位するのを許容するので、水の割合が
減少し、湯水混合物温度ＴＣが上昇する。こうした感温
コイルスプリング８０の作用により湯水混合物温度ＴＣ
は目標温度ＴＰに保持される。

【００４４】出湯開始時処理ルーチンにより出湯が開始
された後または目標温度変更時処理ルーチンにより目標
温度ＴＰが変更された後は、図１１に示すフィードバッ
ク制御ルーチンにより、湯水混合物温度ＴＣが制御され
る。本ルーチンは所定時間毎、例えば１００ｍｓ毎に実
行される。

【００４５】本ルーチンでは、先ず、目標温度ＴＰと温
度センサ１１０により検出される湯水混合物温度ＴＣを
読み込む処理を実行し（ステップＳ３００）、目標温度
ＴＰと湯水混合物温度ＴＣの差を温度偏差ΔＴとして算
出する（ステップＳ３１０）。算出された温度偏差ΔＴ
の絶対値を閾値ＴＲ１と比較し（ステップＳ３２０）、
温度偏差ΔＴの絶対値が閾値ＴＲ１以上のときは、フィ
ードバック制御を行なう領域にないとして本ルーチンを
終了する。

【００４６】ここで、閾値ＴＲ１は、フィードバック制
御の開始を判定する値であって、出湯開始時処理ルーチ
ンまたは目標温度変更時処理ルーチンにより初期設定さ
れた位置で可動弁体７０が定常状態になったときの目標
温度ＴＰと湯水混合物温度ＴＣとの偏差よりは大きい値
として定められている。この偏差は、感温コイルスプリ
ング８０および第２コイルスプリング９０の製品毎のバ
ラツキや、経年変化による感温コイルスプリング８０の
ばね定数の変化等により定まる。従って、閾値ＴＲ１
は、この偏差に若干の余裕を加えた値とするのが好まし
い。

【００４７】温度偏差ΔＴの絶対値が閾値ＴＲ１以上の
ときは、まだ給湯管等の死水の吐水中か予荷重調節モー
タ１０５の作動中である。このときにフィードバック制
御を行なうと、死水吐水等が完了すれば適正な予荷重調
節量ＦＳであるものを、過渡期の湯水混合物温度ＴＣに
より不適正な予荷重調節量ＦＳとしてしまい、かえっ
て、湯水混合物温度ＴＣを目標温度ＴＰとするのが遅れ
ることになる。従って、この場合にはフィードバック制
御を行なわないのである。

【００４８】一方、温度偏差ΔＴの絶対値が閾値ＴＲ１
より小さいときは（ステップＳ３２０）、次に、温度偏
差ΔＴの絶対値と閾値ＴＲ２とを比較する（ステップＳ
３３０）。温度偏差ΔＴの絶対値が閾値ＴＲ２より大き
いときは、温度偏差ΔＴに比例定数Ｋを乗じて実予荷重
調節量ΔＦを算出し（ステップＳ３４０）、現予荷重調
節量ＦＤを実予荷重調節量ΔＦだけ増加する（ステップ
Ｓ３５０）。温度偏差ΔＴの絶対値が閾値ＴＲ２以下の
ときは、フィードバック制御を行なう領域にないとし
て、本ルーチンを終了する。ここで、閾値ＴＲ２は、湯
水混合物温度ＴＣが目標温度ＴＰから許容される温度偏
差の最大値（許容温度偏差）であり、予荷重調節モータ
１０５を駆動制御できる最小値および感温コイルスプリ
ング８０の特性等により定められる。

【００４９】実施例では、温度偏差ΔＴと実予荷重調節
量ΔＦとの関係を比例定数Ｋにより算出したが、温度偏
差ΔＴにより比例定数Ｋの値が異なる構成でもよく、温
度偏差ΔＴに無関係に一定値の実予荷重調節量ΔＦを設
定する構成、一定範囲内の温度偏差ΔＴには第１の実予
荷重調節量ΔＦ１で、それ以上の温度偏差ΔＴには第２
の実予荷重調節量ΔＦ２とする構成等も好適である。

【００５０】次に、手動ハンドル３００を回転させて、
所望の混合湯温度とするときの処理について図１２の手
動操作処理ルーチンを用いて説明する。本ルーチンは所
定時間毎に、例えば１００ｍｓ毎に実行される。

【００５１】本ルーチンが実行されると、まず、回転信
号入力回路１５０ｋを介して入力される回転検出機構２
００からの回転信号があるか否かを判定する（ステップ
Ｓ４００）。回転検出機構２００からの回転信号がない
場合は、軸２１０が回転していないときで、予荷重の変
更がなく、本ルーチンの処理の必要はないと判断して、
本ルーチンを終了する。回転検出機構２００からの回転
信号がある場合は、予荷重調節モータ１０５の駆動中か
否かを判定する（ステップＳ４１０）。予荷重調節モー
タ１０５が駆動中のときは、回転検出機構２００からの
回転信号により求められる軸２１０の回転速度が、予荷
重調節モータ１０５で駆動している回転速度と一致する
か否かを判定する（ステップＳ４２０）。この二つの回
転速度が一致する場合は、そのまま予荷重調節モータ１
０５の駆動制御を継続して（ステップＳ５００）、本ル
ーチンを終了する。

【００５２】一方、ステップＳ４１０で予荷重調節モー
タ１０５が駆動していない場合、またはステップＳ４２
０で回転検出機構２００によって検出される軸２１０の
回転速度と予荷重調節モータ１０５で駆動している回転
速度とが一致しない場合は、フィードバック制御を中止
する（ステップＳ４３０）。次に、軸２１０の回転が止
まり、回転検出機構２００からの回転信号がなくなるま
で待機し（ステップＳ４４０）、さらに所定時間ＴＳを
経過した後に（ステップＳ４５０）、湯水混合物温度Ｔ
Ｃを読み込む処理を実行する（ステップＳ４６０）。こ
こで、所定時間ＴＳは、湯水混合物温度ＴＣが安定する
までの時間であり、感温コイルスプリング８０の応答性
や湯水混合装置１０の内容量等によって定められる。

【００５３】次に、目標温度ＴＰに湯水混合物温度ＴＣ
をセットし（ステップＳ４７０）、ＬＣＤ１６０に目標
温度ＴＰを表示し（ステップＳ４８０）、新たな目標温
度ＴＰでフィードバック制御を再び開始する（ステップ
Ｓ４９０）。

【００５４】以上、説明した実施例の湯水混合装置によ
れば、手動ハンドル３００を操作しながら混合湯水に直
接触れて、所望の温度となったときに手動ハンドル３０
０の操作を終了することにより、その温度を目標温度Ｔ
Ｐに設定することができる。従って、使用時の天候、季
節、使用者の健康状態等により所望の温度が微妙に異な
る場合にも所望の目標温度ＴＰの混合湯水を吐水するこ
とができる。

【００５５】もとより、ばね定数が温度によって変化す
るＳＭＡを材料とした感温コイルスプリング８０を用い
たので、外乱等により湯水混合物温度ＴＣが変化して
も、感温コイルスプリング８０のばね定数が温度に応じ
て変化することにより可動弁体７０を温度変化を打ち消
す側に変位させて、湯水混合物温度ＴＣを目標温度ＴＰ
とすることができる。また、感温コイルスプリング８０
は熱容量の小さいＳＭＡを材料とし、混合湯水に直接接
触する構成としたので、湯水混合物温度ＴＣの変化に素
早く応じることができる。

【００５６】また、目標温度を設定した後に、外乱等に
より湯水混合物温度ＴＣと目標温度ＴＰに温度偏差ΔＴ
が生じ、感温コイルスプリング８０による温度制御だけ
では温度偏差ΔＴを解消することができないときには、
フィードバック制御を行なうことにより温度偏差ΔＴを
解消するので、湯水混合物温度ＴＣを常に目標温度ＴＰ
に制御することができる。

【００５７】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、例えば、ＳＭＡに代えてワックスサーモを用いて温
度制御を行なう構成、ＳＭＡなどの感温素子を用いずに
フィードバック制御により温度制御を行なう構成、本実
施例においてパネル操作部およびＬＣＤがない構成、目
標温度変更時処理ルーチンがない構成など、本発明の要
旨を逸脱しない範囲内において、種々なる態様で実施し
得ることは勿論である。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の湯水混合装
置では、混合割合調整手段の操作部を操作して湯水の混
合の割合を調整したときの湯水混合物の温度を目標温度
に設定するので、目標温度を所望の温度に容易に設定
し、その温度で湯水混合物を吐水することができる。も
とより、湯水混合物の温度と目標温度に偏差を生じる場
合には、混合割合制御手段が、偏差を打ち消す側に混合
割合調整手段を制御するので、湯水混合物の温度を目標
温度で保持することができる。

【００５９】本発明の第２の湯水混合装置では、付勢量
調節手段の操作部を操作して付勢量が調節されてたとき
の湯水混合物の温度を目標温度に設定するので、目標温
度を所望の温度に容易に設定し、その温度で湯水混合物
を吐水することができる。また、外乱に対して、感温付
勢手段が湯水混合物の温度変化に抗する方向に作用する
ので、湯水混合物の温度を目標温度に保持することがで
きる。さらに、目標温度からずれた温度で感温付勢手段
と弾性体が釣り合うことにより、湯水混合物の温度と目
標温度に偏差を生じた場合には、付勢量制御手段が偏差
を打ち消す側に付勢量調節手段を制御するので、湯水混
合物の温度を目標温度で保持することができる。もとよ
り、所定の温度範囲内において温度に応じてばね定数が
変化する材料からなるばねを用いて湯水混合物の温度を
制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の湯水混合装置の基本的構成を例示する
ブロック図である。

【図２】本発明の湯水混合装置１０を例示する模式図で
ある。

【図３】図２に示した湯水混合装置１０の斜視図であ
る。

【図４】湯水混合装置１０を構成する給水用脚金具１１
の断面図である。

【図５】湯水混合装置１０を構成する弁ユニット１５の
拡大断面図である。

【図６】切換え／止水弁１２０に組み込まれた固定ディ
スク１２１の構造図である。

【図７】切換え／止水弁１２０に組み込まれた回転ディ
スク１２５の構造図である。

【図８】ＣＰＵ１５０ａを中心とした制御系の電気的な
構成を例示するブロック図である。

【図９】電子制御装置１５０により実行される出湯開始
時処理ルーチンを示すフローチャートである。

【図１０】電子制御装置１５０により実行される目標温
度変更時処理ルーチンを示すフローチャートである。

【図１１】電子制御装置１５０により実行されるフィー
ドバック制御ルーチンを示すフローチャートである。

【図１２】電子制御装置１５０により実行される手動操
作処理ルーチンを示すフローチャートである。

【符号の説明】

Ｍ１…混合割合調整手段 Ｍ２…温度検出手段 Ｍ３…混合割合制御手段 Ｍ４…目標温度設定手段 ＭＶ…湯水混合弁 ＯＰ…操作部 Ｎ１…温度検出手段 Ｎ２…付勢量調節手段 Ｎ３…付勢量制御手段 Ｎ４…目標温度設定手段 ＮＶ…湯水混合弁 Ｓ１…感温付勢手段 ＳＰ…弾性体 １０…湯水混合装置 １１…給水用脚金具 １２…給湯用脚金具 １５…弁ユニット １８…制御ユニット ２０…ハウジング ２１…入口 ２２…止水弁 ２３…弁体 ２４…ガイド部 ２５…開口部 ２６…端部 ２７…キャップ ２８…ストレーナ ２９…出口 ３０…圧力制御弁 ３１…弁座 ３２…弁部材 ３３…スカート ３４…ナット ３５…ガイド部材 ３６…ボア ３７…二次圧力室 ４０…弁軸 ４１…ばね受け ４２…キャップ ４５…金属ベローズ ４６…背圧室 ５２…止水弁 ５８…圧力導入管 ５９…出口 ６０…湯水混合弁 ６１…ハウジング ６２…ボア ６３…弁室 ６４…湯水混合室 ７０…可動弁体 ７１…円筒部 ７２…ウェブ ７３…開口 ７４…輪 ７５，７６，７７…ばね受け ８０…感温コイルスプリング ８５…水入口 ８６，９６…環状通路 ８７…水側弁座 ９０…第２コイルスプリング ９５…湯入口 ９７…湯側弁座 １００…予荷重調節機構 １０１…端部部材 １０２…可動ばね受け １０３…出力軸 １０４…ウォーム １０５…予荷重調節モータ １０６…Ｏリング １１０…温度センサ １２０…切換え／止水弁 １２１…固定ディスク １２２，１２３，１２６…吐水ポート １２５…回転ディスク １２７…切換え／止水モータ １３０…シャワー １３１…接続金具 １３２…シャワーホース １４０…カラン １４１…接続金具 １５０…電子制御装置 １５０ａ…ＣＰＵ １５０ｂ…ＲＯＭ １５０ｃ…ＲＡＭ １５０ｄ…バックアップＲＡＭ １５０ｅ…スイッチ入力回路 １５０ｆ…温度センサ入力回路 １５０ｇ…モータ駆動回路 １５０ｈ…モータ駆動回路 １５０ｉ…ＬＣＤ駆動回路 １５０ｊ…定電圧回路 １５０ｋ…回転信号入力回路 １５０ｘ…バス １６０…ＬＣＤ １７０…パネル操作部 １７１，１７２…スイッチ １７５…シャワー選択スイッチ １７６…カラン選択スイッチ １７７…止水スイッチ １８０…電池 ２００…回転検出機構 ２１０…軸 ３００…手動ハンドル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 湯水を混合する湯水混合弁と、 前記混合弁の湯水の混合の割合を調整する混合割合調整
   手段と、 前記混合弁から流出する湯水混合物の温度を検出する温
   度検出手段と、 前記温度検出手段により検出された温度と目標温度とに
   偏差が存在する場合には、該偏差を打ち消す側に前記混
   合割合調整手段を制御する混合割合制御手段と、 前記混合割合調整手段に直結され、前記湯水の混合の割
   合を手動で操作する操作部と、 該操作部を操作したとき、前記混合割合制御手段による
   制御を停止し、該停止中に前記温度検出手段により検出
   された湯水混合物の温度を目標温度に設定する目標温度
   設定手段とを備えた湯水混合装置。
2. 【請求項２】 湯水の混合の割合を調節する可動弁体を
   有する湯水混合弁と、 前記混合弁から流出する湯水混合物の温度上昇に伴い湯
   の割合を減少させる方向に前記可動弁体を付勢する感温
   付勢手段と、 前記可動弁体を前記感温付勢手段とは反対方向に付勢す
   る弾性体と、 前記湯水混合物の温度を検出する温度検出手段と、 操作部を操作することによって、前記感温付勢手段およ
   び前記弾性体の少なくとも一方の付勢量を調節する付勢
   量調節手段と、 前記温度検出手段により検出された温度と目標温度とに
   偏差が存在する場合には、該偏差を打ち消す側に前記付
   勢量調節手段を制御する付勢量制御手段と、 前記付勢量調節手段の操作部を操作して付勢量が調節さ
   れたとき、前記付勢量制御手段による制御を停止し、該
   停止中に前記温度検出手段により検出された湯水混合物
   の温度を目標温度に設定する目標温度設定手段とを備え
   た湯水混合装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の湯水混合装置であって、 感温付勢手段は、所定の温度範囲において温度に応じて
   ばね定数が変化する材料からなるばねである湯水混合装
   置。