JPH0718508B2 - 湯水混合装置 - 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節して適温を得る湯水混
合装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来この種の湯水混合装置には、第１図に示すようなも
のがあった。

第１図において湯入口１、水入口２及び混合湯出口３を
有する弁框体４の内部には、湯側弁体５及び水側弁体６
が一体的に設けられており、湯と水の混合比率を調節し
ている。この湯側弁体５及び水側弁体６は、一端が止め
輪７で規制されバネ８で付勢されたワックスサーモ９に
取り付けられて設けられている。ワックスサーモ９は混
合湯温に応じピストン10が伸縮して湯側弁体５及び水側
弁体６の位置を変える。混合湯温の設定は温度設定つま
み11によつて行なわれるが、予め組立段階で混合湯温と
初期位置の関係が設定されており、手で温度設定つまみ
11を回し混合湯温レベルを選定することができる。通常
の動作時は湯側弁体５と水側弁体６を経て来た湯と水は
混合され、ワックスサーモ９の感温部を経て混合湯出口
から温度設定つまみ11で設定された混合湯温で給湯対象
に給湯される。水圧、湯圧の変動や給湯湯量の変動に伴
ない湯と水の混合比率がそれ迄の値と異なって来ると、
混合湯温の変動としてワックスサーモ９が変化を捉え、
湯水の混合比率を修正して設定値にほぼ等しい混合湯を
供給する。混合湯温を変更したい時は前述のように温度
設定つまみ11を回し設定値を変更することにより混合湯
温レベルを変更することが可能である。

従来の湯水混合装置は以上述べたように構成されてお
り、混合湯温の設定は温度設定つまみ11を直接手で操作
する必要があり、湯水混合装置として設置場所が限定さ
れ、操作も温度設定つまみ11が経年変化で固くなったり
して操作感が良くないという問題点を有していた。ま
た、各部の微細なガタや水圧、湯圧のレベルにより異な
って来るワックスサーモ９のピストン10にかかる荷重の
違いや湯と水の混合が不十分なことにより、温度設定つ
まみ11で設定した温度から３〜４℃ずれて給湯される、
いわゆる定常温度偏差を生じる問題点があった。

なお湯水混合装置としては上記のものの外に、モータで
弁を駆動する型式のものもあったが、このモータ駆動方
式の湯水混合装置はサーミスタ等の温度検出器で混合湯
温を検出し、温度設定器で設定された混合湯温の得られ
る位置に弁をモータで駆動するため、前述のような問題
点は解消できた。しかし、水圧変動、湯圧変動や混合湯
量の急激な変動に伴ない混合湯温が設定値をはずれた場
合は、温度検出器で検出した混合湯温を温度設定器の設
定温度と比較し演算処理してモータを駆動する迄の時間
がかかり、モータの慣性による時間遅れ等があるため、
混合湯温変動を検出して直接弁体を駆動する前述のワッ
クスサーモ方式に比較して過渡的な温度変動が大きく混
合湯温が熱くなりすぎたり冷くなりすぎるという問題点
を有していた。

発明の目的 本発明はこのような従来の問題点を解消するものであ
り、遠隔制御が可能で操作性が良く、混合湯温の安定性
に優れた湯水混合装置を提供することを目的とする。

発明の構成 この目的を達成するために本発明は、湯と水の混合比率
を調節する混合弁体と、温度に応じて変化する変位を利
用してこの混合弁体を駆動する混合湯流路に設けた感温
体と、混合弁体と感温体の位置調節を行う電気的駆動手
段と、混合湯温の検出を行う混合湯温検出器と、混合湯
温の設定を行なう混合湯温設定器と、この混合湯温設定
器と混合湯温検出器の信号に基づいて電気的駆動手段を
制御し混合弁体と感温体の位置調節を行う制御器をもっ
て湯水混合装置を構成し、混合湯温設定器から電気的駆
動手段に信号を送ることにより遠隔制御を可能にすると
共に、過渡的温度変動の低減と定常温度偏差の解消を感
温体と電気的駆動手段の制御により混合弁体を調節して
実現するものである。

実施例の説明 以下本発明の実施例を第２図、第３図を用いて説明す
る。第２図は本発明の実施例の湯水混合装置を用いた給
湯装置の系統図を示すが、給水管12より給水された水は
ボイラー13で加熱昇温されて給湯管14を経て混合弁15に
湯として供給される。混合弁15には給湯管14の他給水管
16も接続されており、ここで湯水は混合されて混合湯管
17を通って蛇口18あるいは蛇口19に混合湯が供給され
る。

蛇口18、19の近傍には混合湯温設定器20、21が設けられ
ており、ここでの設定信号に従って制御器22を経て混合
弁15は駆動制御される。

なお混合湯温設定器20と混合湯温設定器21の間には優
先、従属の関係が予め定められており、この混合湯温設
定器21が優先、混合湯温設定器20が従属となっている。
混合弁15は第３図に示すように構成されている。給湯管
14と給水管16から供給される湯と水は、湯側弁座23と水
側弁座24との距離を、湯側弁体25、水側弁体26を有した
混合弁体27によって反比例的に代えて混合比率を調節し
ている。混合弁体27は湯と水が周囲から内側に流入する
筒状弁体となっている。また混合弁体27はスプリング28
にて図において右側方向に付勢されており、混合湯流路
29に設けた感温体であるワックスサーモ30に外筒31を介
して当接されている。このワックスサーモ30は温度に応
じてピストン32が伸縮し、外周部で固定された外筒31を
介して混合弁体27を駆動する。またワックスサーモ30は
感温部に螺旋状のフイン33を有しており、フイン33には
多数の細孔34があけられていて、流れを旋回させるとと
もに、その一部が細孔を通って流れることにより、熱伝
達の促進と混合の促進を図っているものである。ワック
スサーモ30のピストン32は、外周部に設けた雌ねじ35の
内部をローレット部で嵌合された軸36の回転によって進
退する遊動型の雄ねじ37に当接されており、軸36は外部
に設けた電気的駆動手段であるモータ38により減速機構
39を介して駆動される。結果的にワックスサーモ30と混
合弁体27はモータ38によって駆動され、位置検出を行な
うモータ38に設けられたポテンショメータ40により位置
確認がなされ位置調節が行なわれる。電気的駆動手段と
してはソレノイド等も考えられるが、モータの方が動作
が緩慢でウォータハンマが起りにくい。なお41は湯側弁
座23を付勢する付勢スプリングであり、混合弁体27が湯
側弁座23に当接してもまだワックスサーモ30が伸びよう
とする場合の逃げであり各部が破損することを防止して
いる。また41は混合湯温検出器であり混合湯流路42に設
けられている。

次に本実施例の動作を示す。仮に混合湯温設定器20で欲
しい温度を指示し、蛇口18を開成した状態を想定する。
混合湯温設定器20の設定信号は制御器22に送られ、予め
記憶されている位置までモータ38がポテンショメータ40
で位置を確認しつつ、ワックスサーモ30及び混合弁体27
を移動させる。この動作により大よそ混合湯温設定器20
での設定値に近い混合湯温が得られる。ワックスサーモ
30は更に微妙な温度の高低をとらえて伸縮し設定値の湯
水の混合比率に混合弁体27を調節する。ここでワックス
サーモ30のピストン32にかかる荷重の大小や各部のガタ
などにより定常温度偏差を生じた場合には、混合湯温検
出器41と混合湯温設定器20との信号比較により所定量だ
けモータ38を駆動して混合弁体27の位置をフィードバッ
クを制御し、混合比率を修正して定常温度偏差を解消す
る。ここでもし混合湯温設定器21と蛇口19が操作され給
湯が開始されると、混合湯温設定器20に対して優先とな
っているため、混合湯温設定器21の設定値になるように
混合比率が修正調節される。

また、蛇口18、19の開度を調節したり一方を開成したり
閉成したりすることにより混合弁15からの混合湯温量は
急変する。これに伴ない湯量と水量の混合比率が変化し
混合湯温は上昇、あるいは下降を始める。同様に湯圧、
水圧が元圧の変動に伴い変化した場合も混合湯温は変化
を開始する。これらの場合、混合湯温の変化は直ちにワ
ックスサーモ30で捉えられ、ワックスサーモ30が膨張、
収縮することによりピストン32が伸縮し、混合湯温を元
の設定値どおりの温度に引き戻す。この場合温度変化は
直ちにワックスサーモ30で駆動される混合弁体27の動き
として現われ混合比率を修正するため、応答性が速く混
合湯の上昇や下降のレベルが小さくて済む。またワック
スサーモ30はバイメタル等他の感温体よりも駆動力が大
きく取れるため混合弁体27の摺動抵抗が増しても安定し
て動作が行えるものである。蛇口18、19の双方が締めら
れて給湯が停止した場合は、混合湯温設定器20、21を
「オフ」にすると自動的にモータ38が回転し湯側弁座23
に湯側弁体25が当接して湯側を閉成する。

これは通常、給湯停止後放置しておくと自然冷却により
ワックスサーモ30が収縮し、湯側を開成し水側を閉成す
る動作をするが、再給湯時に一時的に熱い湯が出て危険
であるため、これを防止する目的で設けられているもの
であり、上部の制御は制御器22により行われる。この場
合も混合弁体27の位置はポテンショメータ40の出力とし
て検出され確実に閉止を行なっている。なお万が一、制
御器22やモータ38が故障してもワックスサーモ30で混合
湯温の調節が行われ、逆の場合も同様に制御器22とモー
タ38で制御が行われるため熱湯が供給されることがな
い。また混合湯温検出器41の信号を利用して、使用者が
給湯温度を知ることが可能であり、例えば混合湯温設定
器20、21に表示されることにより利便性を増すことが可
能である。

本実施例の効果としては、制御器22は混合湯温設定器2
0、21の設定値に従って予め定めた位置に電気的駆動手
段であるモータ38及びポテンショメータ40によって混合
弁体27と感温体30を移動させて臨ませるため、混合湯温
の設定変更が行われると直ちに最高速度で予め定めた位
置に混合弁体27が移動し、大よそ設定値に近い混合湯温
に混合比率を持って行き、その後ワックスサーモ30及び
混合湯温検出器41で検出される混合湯温信号に基づき混
合湯温の微調整が行われるため、目標値に到達する迄の
所定時間が少なくて済む点で挙げられる。

なお制御器22による制御手段としては、本実施例の他、
温度設定変更後、混合湯温検出器41で検出される温度と
混合湯温設定器20、21で設定した温度の温度偏差に比例
させた速度でモータ39を駆動する方法他各種の手段が考
えられる。またモータ38はステップモータを使用し、ポ
テンショメータ40の位置確認作用を駆動ステップ数から
割り出す方法等もある。

発明の効果 本発明は感温体の位置変化を利用して混合弁体を駆動す
ると共に、電気的駆動手段を用いて混合弁体を感温体を
駆動し、混合湯温設定器の信号に基づいて混合弁体と感
温体を移動し、混合湯温の調整や外乱による混合湯温の
修正を感温体を利用して行うと共に、混合湯温検出器と
混合湯温設定器の信号に基づいて混合湯温の微調整を行
い定常温度偏差を解消しているものであり次のような効
果を有する。

（１） 混合湯温の設定が混合湯温設定器から電気的駆
動手段へ遠隔操作が可能であり設置の自由度が増すと共
に、混合湯温設定器の操作も電気的に成し得るため操作
性が良い。

（２） 湯圧、水圧変動や混合湯量の急変に伴う混合湯
温の変動を感温体が捉え直接混合弁体を駆動するため応
答が速く、混合湯温の上昇や下降のレベルが小さく済
む。

（３） 混合湯温設定器と混合湯温検出器の信号に基づ
いて電気的駆動手段を介し混合湯温の微調整を行ってい
るため混合湯温の定常温度偏差が防止できる。

（４） 電気的操作が可能となるため複数箇所に分岐し
て使用することや、安全策として給湯停止時は湯側を閉
成する制御、また混合湯温検出器の信号を利用した温度
表示等が容易にできる。

（５） 万が一電気的駆動部あるいは感温体が故障して
も、片一方でも混合湯温の調節はある程度可能なため熱
湯が供給されるようなことはなく、また故障しないまで
も比較的短期間で発生するワックスの流出等感温体の経
年変化に伴なう混合湯温の狂いを、混合湯温検出器の信
号を利用して修正できるため、確実に設定温度が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の湯水混合装置を示す断面図、第２図は本
発明の一実施例の湯水混合装置を給湯装置に用いた構成
図、第３図は同断面図である。 20、21……混合湯温設定器、22……制御器、27……混合
弁体、29……混合湯流路、30……ワックスサーモ（感温
体）、38……モータ（電気的駆動手段）、41……混合湯
温検出器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】湯と水の混合比率を調節する混合弁体と、
   温度に応じて変化する変位を利用してこの混合弁体を駆
   動する混合湯流路に設けた感温体と、前記混合弁体と前
   記感温体を移動させる電気的駆動手段と、混合湯流路に
   設けた混合湯温検出器と、混合湯温の設定を行う混合湯
   温設定器と、この混合湯温設定器と前記混合湯温検出器
   の信号に基づいて前記電気的駆動手段を制御し前記混合
   弁体の位置調節を行う制御器とを備えた湯水混合装置。
2. 【請求項２】制御器は混合湯温設定器の設定値に従って
   予め定めた位置に電気的駆動手段によって混合弁体を臨
   ませるとともに、混合湯温設定器と混合湯温検出器の信
   号を比較して電気的駆動手段を制御し混合弁体の位置を
   微調節する特許請求の範囲第１項記載の湯水混合装置。