JPH073645B2 - 冷温水吐出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は吐出部から高温の湯と低温の湯を交互に吐出さ
せてマッサージ効果を得る冷・温水吐出装置に関する。

（従来の技術） 従来、この種の冷・温水吐出装置として特開昭60−1641
70号公報のものが知られている。

上記公報のものは湯と水の混合比を調節する混合弁と、
この混合弁を駆動する駆動装置と、混合湯の温度を検出
する温度検出器と、混合湯温を設定する温度設定器と、
信号発生部を有する混合湯温制御器からなり、信号発生
部により温度設定器の温度設定信号を所定範囲内で時間
的に変化させることにより混合湯温を時間的に変化させ
るものである。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の冷・温水吐出装置では、取り付け環境による
変化や違い（例えば、季節、気温、寒冷地、設置場所
等）により、吐出温度が信号発生部からの信号通りには
変化せずに低温湯、高温湯の温度振れ幅の上限、下限が
変動して突然熱すぎる湯が吐出されるなどの恐れがあ
り、火傷等の事故が発生する危険があった。

また、低温湯、高温湯（以下、冷・温水という）を所定
の周期で交互に吐出させる場合、冷・温水の温度及び周
期をバルブ（混合弁）の駆動スピードにより制御するこ
とになるが、このバルブのスピードは検出温度と設定温
度との差及びゲインにより決定され、水及び湯の温度や
圧力等によって最適なゲインが異なるため、ゲインが一
定では取り付け環境によっては最も遅い周期にレベルダ
ウンした信号しか出力できない場合もあり、冷・温水吐
出周期を短くし、かつ安定した出湯温のカーブを得るこ
とが困難であるなどの問題がある。

本発明は従来技術が有する上記問題点に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、冷・温水の温度振れ
幅の上限、下限が正確に制御できて火傷等の危険がなく
安全で、しかも、水温・湯温の変化や、水圧・湯圧の変
化への対応が容易で、安定した出湯カーブを得ることが
できるようにすることにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明の冷・温水吐出装置で
は、湯と水の混合比を調節するバルブと、このバルブを
駆動する駆動手段と、上記バルブの二次側に設けられて
混合水の温度を検出する混合水温度検出手段と、低温湯
吐出用及び高温湯吐出用夫々の設定温度及び目標周期を
記憶する記憶手段と、設定温度を低温湯吐出用の目標温
度と高温湯吐出用の目標温度に交互に切換え設定する手
段であって、混合水温度検出手段が検出する混合水温度
を今回設定された一方の目標温度と比較して混合水温度
がその目標温度に達すると設定温度をもう一方の目標温
度に切換え設定する冷・温水切換手段と、低温湯と高温
湯の吐出周期の各周期においてタイマーで測定した冷・
温水切換手段の前回切換え周期の周期長さの目標周期及
び前回周期のゲインから今回周期の駆動速度算出要素と
してのゲインを演算し設定するゲイン設定手段と、低温
湯と高温湯の吐出周期の各周期において混合水温度と目
標温度との差及び上記ゲイン設定手段が設定したゲイン
とにより上記駆動装置の今回周期における駆動速度を算
出し、算出結果に応じた制御信号を送出する駆動速度設
定手段とを備えるものである。

（作用） 上記のように構成した冷・温水吐出装置にあっては、混
合湯温度が低温湯用目標温度に達すると設定温度が高温
湯用目標表温度に、高温湯用目標温度に達すると設定温
度が低温湯用目標温度に夫々確実に切り換わる。そして
冷・温水吐出周期の各周期において、タイマーで測定し
た冷・温水切換手段の前回切換え周期の長さと目標周期
及びゲインから今回の周期の最適なゲインが決定され、
低温湯若しくは高温湯の目標温度と検出温度との差及び
上記決定されたゲインに基づいて今回周期における駆動
手段の駆動速度、即ちバルブの駆動スピードが制御され
る。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明する。

この実施例はバルブの駆動手段としてモーターを用いる
ものである。従って、以下の説明では駆動手段をモータ
ーと言い換え、駆動手段の駆動速度をモーターの回転速
度と言い換えて説明する。

第２図において（Ａ）は湯水混合栓で、本体（１）内に
湯流路（２）、水流路（３）、混合水流路（４）が内設
されており、上記湯流路（２）と水流路（３）がバルブ
（５）を介して混合水流路（４）に連絡している。

そして、上記湯流路（２）は給湯源である給湯機（６）
の出湯側に連絡する給湯管（７）に、水流路（３）は給
水源である水道等の給水配管（８）に夫々接続され、混
合水流路（４）にはサーミスタ式の温度センサー（９）
を備えたセサーユニット（10）を介してシャワー（11）
を接続する。

バルブ（５）は本体（１）に回転不能に固定された固定
ディスク（5a）と、該固定ディスク（5a）に水密かつ摺
動自在に重ね合わせられた可動ディスク（5b）とにより
構成され、上記可動ディスク（5b）がモーター（12）に
より正逆回転するようになっている。

固定ディスク（5a）と可動ディスク（5b）はセラミック
製で、固定ディスク（5a）には湯流路（２）に連絡する
湯孔（13）、水流路（３）に連絡する水孔（14）、混合
水流路（４）に連絡する混合水孔（15）が、夫々固定デ
ィスク（5a）を厚さ方向に貫通して開穿され、可動ディ
スク（5b）には湯孔（13）、水孔（14）と混合水孔（1
5）との連絡を制御する混合室（16）が固定ディスク（5
a）との摺接面に凹設されている。

上記湯孔（13）、水孔（14）、混合水孔（15）及び混合
室（16）は、可動ディスク（5b）がバルブ閉止位置にあ
るときには混合室（16）が湯孔（13）、水孔（14）のい
ずれにも整合せず両孔（13）（14）と混合水孔（15）と
の連絡を断つが、可動ディスク（5b）の正方向の回転に
伴ない、混合室（16）が先ず水孔（14）と整合して、水
孔（14）を混合水孔（15）に連絡せしめ、可動ディスク
（5b）の回転が進み混合室（16）と水孔（14）との整合
面積が増大して水孔（14）が全開した後、混合室（16）
が湯孔（13）とも整合を開始して水孔（14）、湯孔（1
3）の双方を混合水孔（15）に連絡せしめ、更に混合室
（16）と湯孔（13）との整合面積の増大に反比例して混
合室（16）と水孔（14）との整合面積が減少し、最後に
は混合室（16）と水孔（14）との整合がなくなり湯孔
（13）のみと整合してこれを全開させるようにその形状
と配置が例えば図示の如く決定されている。

かくして、この湯水混合栓（Ａ）はモーター（12）を駆
動して、混合室（16）が水孔（14）、湯孔（13）双方に
整合している状態で可動ディスク（5b）を正逆交互に回
転させることにより低温湯と高温湯を交互にシャワー
（11）へ供給することができる。

上記モーター（12）はマイクロコンピューター（Ｂ）に
よって制御される。

マイクロコンピューター（Ｂ）は、主にマイクロプロセ
ッサー（17）と、メモリー（18）と、インターフェース
（19）とから構成されている。

マイクロコンピューター（Ｂ）のインターフェース（1
9）には、低温湯吐出用及び高温湯吐出用の設定温度
と、冷・温水の目標周期が夫々コントローラー（Ｃ）の
冷・温水設定部（20）と周期設定部（21）からアナログ
信号とし送出されA/D変換器（22）（23）を介してディ
ジタル信号として入力されメモリー（18）に記憶される
と共に湯水混合栓（Ａ）の混合水流路（４）を流れる混
合水の温度が温度センサー（９）でアナログ信号として
検出されA/D変換器（24）を介してディジタル信号とし
て入力される。

そして、マイクロコンピューター（Ｂ）は上記インター
フェース（19）に入力された外部データーに基づきメモ
リー（18）のROMに記憶させたプログラムに従った処理
を行い、モーター（12）に制御信号を送出してモーター
（12）の駆動を制御する。

ROMに記憶させたプログラムをフローチャートで示すと
第６図、第７図のようになる。またそのプログラムに従
ってモーター（12）を作動させた場合の冷・温水温度と
周期を時間との関係において示すと第８図の実線のよう
になる。

ここで、第６図、第７図に従って本冷・温水マッサージ
シャワー装置の作用の説明を、一例として冷温水温度を
低温湯30℃、高温湯40℃に設定した場合について説明す
る。尚、図中の〜はフローチャートの各ステップを
示す。

プロゲラムがスタートすると、マイクロコンピューター
（Ｂ）は先ず、ステップでタイマーをクリアーすると
共に冷温水の周期を低温湯からスタートするようにイニ
シャル処理する。続いて、モーター（12）を駆動してバ
ルブ（５）を開け、ステップで温度センサー（９）か
ら混合水流路（４）を流れる水の検出温度を入力すると
マイクロコンピューター（Ｂ）はステップで冷・温切
換制御を実行する。

上記冷・温切換制御は冷温切換プログラム（第７図）に
より実行される。

冷温切換プログラムによりマイクロコンプューター
（Ｂ）は、ステップ（4-1）で低温湯を吐出すべき状態
（冷状態という）か高温湯を吐出すべき状態（温状態と
いう）かを確かめ、冷状態の場合（前記ステップで冷
状態から始まるようにイニシャルされているため判断は
当然冷状態となる）には、ステップ（4-2）で目標温度
の低温湯、即ち30℃の混合水を吐出する方向（正転方
向）に向かって可動ディスク（5b）を回転させるように
モーター（12）を駆動する。続いてステップ（4-3）で
目標温度に達したかどうか（実際には目標温度T_Sと温度
センサー（９）による検出温度T_Mとの差が0.5℃以下に
なったかどうか）を確認し、目標温度に達したときには
ステップ（4-4）で温状態か冷状態かを確認し、温状態
になっていないのでステップ（4-5）で温状態にする。
即ち目標温度を低温湯吐出用の30℃から高温湯吐出用の
40℃に切換え、ステップ（4-6）で40℃の混合水を吐出
する方向（正転方向）にバルブ（５）の可動ディスク
（5b）を回転させるようにモーター（12）を駆動する。

続いてステップ（4-7）で冷状態になっているか否かを
確認するが前記ステップ（4-5）で温状態に切換えてあ
るので、このステップ（4-7）での判断は冷状態ではな
く、ステップ（4-8）では引き続き可動ディスク（5b）
を40℃の混合水を吐出する方向へ回転させるようにモー
ター（12）を駆動する。

そして、ステップ（4-9）で目標温度40℃に達したかど
うかを確認し、40℃に達した場合、ステップ（4-10）で
未だ温状態かどうかを確認して温状態の場合（ステップ
（4-5）で温状態に切換えてから再度の切換は行なって
いないのでステップ（4-10）では温状態が確認される）
には、ステップ（4-11）で冷状態に切換える。即ち目標
温度を高温湯吐出用の40℃から低温湯吐出用の30℃に切
換え、ステップ（4-12）で30℃の混合水を吐出する方向
（逆転方向）にバルブ（５）の可動ディスク（5b）を回
転するようにモーター（12）を駆動する。

次にステップ（4-13）ではタイマーで切換周期を取込
み、ステップ（4-14）でタイマーをクリアーし、ステッ
プ（4-15）でステップ（4-13）で取込んだ周期CYCLEと
予め記憶された目標周期Ｔと、ゲインＫにより次周期の
ゲインＫを算出 する。

そして、再びステップ（4-1）に戻り上述の各ステップ
（4-1）−（4-15）を繰り返えす。

上記ステップ（4-15）で次回ゲインＫの算出要素となる
ゲインＫは、この冷温切換プログラムのスタート時にお
いては予め決められた定数が用いられるが、冷温水吐出
周期の２回目からは、前回同期のステップ（4-15）で算
出されたゲインＫが用いられる。

一方、全体のプログラムにおいては、ステップで冷・
温水の低温湯、高温湯吐出時の実際の温度と目標温度と
の差を算出 し、ステップで上記ステップで算出した目標温度と
の差△Ｔとステップ（4-15）で算出したゲインＫとによ
りバルブ（５）のスピードｖを算出ｖ＝△Ｔ×Kc、それ
によりモーター（12）の駆動速度を制御する。

以上のようにこの冷・温水吐出装置では、初期の温度、
周期を確認した後、サイクル吐出のゲイン設定をタイマ
ーで測定した冷、温水切換手段の前回切換え周期から算
出しながら、当初長めであった周期から徐々に目標周期
に近付けていく。

尚、本実施例ではシャワー装置において説明したが、局
部洗浄装置等に使用するも任意である。

（効果） 本発明は上記のように高温湯用の設定温度と低温湯用の
設定温度が固定されており、混合湯の温度が一方の設定
温度に達すると必ず他方の設定温度に切換わるため、冷
・温水の温度振れ幅の上限、下限が正確に制御され、温
度振れ幅の上限を越える高温の湯が突然吐出されるよう
なことはない。従って、火傷等の事故が発生する恐れが
なく安全である。

また、低温湯と高温湯の吐出周期の各周期においてタイ
マーで測定した冷・温水切換手段の前回切換え周期の周
期長さと目標周期及び前回周期のゲインから、駆動装置
の今回周期における駆動速度算出要素としてのゲインを
演算し設定して駆動装置の駆動速度を制御するので、ど
の様な条件でも目標周期で安定した冷・温水が得られ、
あらゆる設置環境に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明冷・温水吐出装置を明示するための全体
構成図、第２図は実施例を説明するプロック図、第３図
は湯水混合栓の具体的構造の一例を示す断面図、第４図
は第３図のIV−IV線断面図、第５図は第３図のＶ−Ｖ線
拡大断面図、第６図、第７図はマイクロコンピューター
のソフトウェアーを説明するフローチャート、第８図は
冷・温水温度と周期を時間の経過との関係において説明
する説明図であり、本発明装置により制御した冷・温水
周期を実線で、固定されたゲインに基づいて制御した場
合の冷・温水周期を鎖線で示す。 A:湯水混合栓、5:バルブ 9:温度センサー、11:シャワー 12:モーター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 恵司 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−121842（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−101212（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−202351（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−160117（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−153504（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】湯と水の混合比を調節するバルブと、この
   バルブを駆動する駆動手段と、上記バルブの二次側に設
   けられて混合水の温度を検出する混合水温度検出手段
   と、低温湯吐出用及び高温湯吐出用夫々の設定温度及び
   目標周期を記憶する記憶手段と、設定温度を低温湯吐出
   用の目標温度と高温湯吐出用の目標温度に交互に切換え
   設定する手段であって、混合水温度検出手段が検出する
   混合水温度を今回設定された一方の目標温度と比較して
   混合水温度がその目標温度に達すると設定温度をもう一
   方の目標温度に切換え設定する冷・温水切換手段と、低
   温湯と高温湯の吐出周期の各周期においてタイマーで測
   定した冷・温水切換手段の前回切換え周期の周期長さと
   目標周期及び前回周期のゲインから今回周期の駆動速度
   算出要素としてのゲインを演算し設定するゲイン設定手
   段と、低温湯と高温湯の吐出周期の各周期において混合
   水温度と目標温度との差及び上記ゲイン設定手段が設定
   したゲインとにより上記駆動装置の今回周期における駆
   動速度を算出し、算出結果に応じた制御信号を送出する
   駆動速度設定手段とを備えることを特徴とする冷・温水
   吐出装置。