JPS63304841A - 湯水混合装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は水と高温の湯とを混合し設定された所望の温度
及び流量の混合湯を得るための湯水混合装置に関する。

（従来の技術及びその問題点） 給水配管からの冷水と給湯配管からの高温湯とを混合し
て所望の温度の温水を得るべく、湯水混合装置が家庭用
やホテルないし公共施設等において広く用いられている
。所望の温度の混合湯を自動的に設定し得るようにする
ために、従来では特開昭６０−３７２３号公報に示され
ているような湯水混合装置が開発されている。この湯水
混合装置は、１つの弁軸に湯流路と水流路の開口部を開
閉する弁体を設け、湯の流出割り合いと水の流出割り合
いとを所定の割り合いに設定するようにし、湯流路と水
流路の全体の流量を一定に設定している。したがって、
吐出混合湯の流出量は混合湯流路に開閉弁を設けること
によって制御する必要があり、湯流路の開口部から僅か
に湯が混合湯流路内に入り込み、正確の温度制御を行な
うことができない。更に、この場合には、混合湯の温度
を検出して設定温度と比較し、弁体を駆動するモータに
フィードバック信号を送るようにしているが、湯流路内
からの高温湯の温度が安定するまでは、このような従来
の技術では、吐出流路からの混合湯の温度が安定せず、
いわゆるハンチングを起してしまうという問題点があっ
た。

また、湯流路と水流路にそれぞれモータにより駆動され
る弁体を設け、これらのモータで湯および水の流量をも
制御するようにした技術が特開昭６１−１］６１８５号
公報に示されている。この場合には、湯流路の開度を制
御することによって混合湯の温度を設定するようにし、
水流路の開度を制御することによって流量を制御するよ
うにしている。つまり、２つの流路の一方の開度・によ
って温度を制御し、他方の開度によって流量を制御する
ようにしており、流量の制御が間接的となり、湯流路内
からの高温湯の温度変化に対して応答性が良好とならな
いという問題点があった。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので
あり、湯流路と水流路とにそれぞれ別々のモータにより
駆動される２つの弁体を設け、それぞれの弁体によって
混合湯の温度と流量とを制御することによって、高い応
答性で高精度に所望の温度の混合湯を得るようにするこ
とを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上述した目的を達成するための本発明は、湯流路に設け
られ湯側モータにより駆動されて前記湯流路の開度を調
整する湯側弁体と、水流路に設けられ水側モータにより
駆動されて前記水流路の開度を調整する水側弁体と、前
記湯流路と前記水流路とに連通された混合湯流路内の混
合湯の温度を検出する混合湯温センサと、前記湯流路内
の湯の温度を検知する湯温センサと、前記水流路内の水
の温度を検知する水温センナと、前記混合湯流路内から
の吐出混合湯の温度を設定する温度設定手段と、前記吐
出混合湯の流量を設定する流量設定手段と、前記水温セ
ンサと前記湯温センサにより検知されたそれぞれの温度
に応じた前記湯側弁体と前記水側弁体の開度比率を前記
温度設定手段からの温度設定信号により維持しつつ前記
流量設定手段からの信号に応じて前記湯側弁体と前記水
側弁体との開度を演算して前記湯側と前記水側のそれぞ
れのモータに駆動信号を送る弁開度演算手段と、タイマ
ーで設定された所定時間内における前記混合湯の温度変
化率が所定の変化率以内か否かを比較して前記温度変化
率が所定値以上の場合に前記湯温センサと前記水温セン
サからの信号を読み込んで前記弁開度演算手段により再
度弁開度を演算させる比較手段とを有する湯水混合装置
であり、更に湯流路に設けられ湯側モータにより駆動さ
れて前記湯流路の開度を調整する湯側弁体と、水流路に
設けられ水側モータにより駆動されて前記水流路の開度
を調整する水側弁体と、前記湯流路と前記水流路とに連
通された混合湯流路内の混合湯の温度を検出する混合湯
温センサと、前記湯流路内の湯の温度を検知する湯温セ
ンサと、前記水流路内の水の温度を検知する水温センサ
と、前記混合湯流路内からの吐出混合湯の温度を設定す
る温度設定手段と、前記吐出混合湯の流量を設定する流
量設定手段と、前記水温センサと前記・湯温センサによ
り検知されたそれぞれの温度に応じた前記湯側弁体と前
記水側弁体の開度比率を前記温度設定手段からの温度設
定信号により維持しつつ前記流量設定手段からの信号に
応じて前記湯側弁体と前記水側弁体との開度を演算して
前記湯側と前記水側のそれぞれのモータに駆動信号を送
る弁開度演算手段と、タイマーで設定された所定時間内
における前記混合湯の温度変化率が所定の変化率以内か
否かを比較して前記温度変イビ小が所定値以上の場合で
あって前記混合湯の温度変化が前記設定温度から遠ざか
るように変化している場合に前記湯温センサと前記水温
センサからの信号を読み込んで前記弁開度演算手段によ
り再度弁開度を演算させる比較手段と、前記温度変化率
が所定値以下の場合に前記混合湯温センサからの検知温
度と前記温度設定手段による設定温度とを比較して前記
弁開度演算手段に補正信号を送る補正手段とを有する湯
水混合装置である。

（作用） 第１図に示すように、混合湯温センサ（６３）によって
所定の設定時間毎に混合湯の温度を検出し、比較手段（
８１）において混合湯の温度変化率が所定値以上となっ
たことを検知した場合には、水温センサ（６１）と湯温
センサ（６２）とからの信号を読み込んで再度弁開度を
演算している。つまり温度変化率が所定値以上の場合に
はフィードフォワード制御がなされ、湯流路内の湯温と
水流路内の水温とに応じて所望の流量と所望の温度に混
合湯が迅速に制御される。また、前記変化率が所定値以
下の場合には、前記信号を読み込むことなく、設定温度
と混合湯温度とを比較して、補正手段（８２）からの信
号により弁開度演算手段（８０）が作動する。これによ
り、両者の温度差をなくすフィードバック制御がなされ
ることになる。したがって、高温湯を供給する温水源か
ら給湯配管により送られる高温湯が配管の流れの中で温
度低下を起し、混合湯を吐出させた当初から安定状態と
なるまでの間に湯の温度が変化しても、その温度変化に
対して迅速に所望の温度に変化させることができる。そ
して、湯の温度が安定した状態となってからフィードバ
ック制御を行なうことから、いわゆるハンチング現象を
起させることなく、安定した温度及び流量の制御を達成
することができる。

また、前記比較手段（８１）によって、前記温度変化率
が所定の変化率以内か否かを比較すると共にこの温度変
化が設定温度から遠ざかるように変化しているか否かを
比較し、遠ざかるように変化している場合にのみ前記フ
ィードフォワード制御を行なうようにした場合には、よ
り制御の応答性を。

向上させることができる。

（実施例） 以下、図示する発明の一実施例に基いて説明する。第１
図は本発明の基本構造を示す図であり、湯流路の開度を
調整する湯側弁体１４１〕と水流路の開度を調整する水
側弁体１４ａとが湯側モータ４０ｂと水側弁体４０ａと
により駆動されるようになっている。これらの開度は流
量設定手段６７と温度設定手段６８からの信号に応じて
、湯温センサ６２と水温センサ６１、及び混合湯温セン
サ６３からの温度信号を検知しつつ所定の開度に制御さ
れる。

この制御装置を説明する前に、湯側モータ４０ｂにより
駆動される湯側弁体手１４ｂと水側モータ４０　ａによ
り駆動される水側弁体１４ａとを有する湯水混合栓につ
いて第５〜８図を参照しつつ説明する。

第５〜７図に示すように、はぼ立方体の形状となった栓
本体ブロック１は金属を素材として鋳造や鍛造により、
はぼ栓本体ブロックに近い形状に成形した後に、機械加
工等を施すことによって形成されており、背面側には給
水配管接続口２と給湯配管接続口３とが突出して設けら
れている。給水配管接続口２には図示しない水を案内す
る給水配管が接続されるようになっており、給湯配管接
続口３には図示しない熱湯を案内する給湯配管が接続さ
れるようになっている。これらの接続口２．３は、第６
図から明らかなように、栓本体ブロック１に対して上下
方向に同一の位置となって、相互に所定の間隔を隔てて
位置している。尚、図示実施例にあっては、第１図にお
いて左側が給湯配管接続口３となっており、反対側に給
水配管２が位置しているが、これらの位置関係を逆に設
定しても良い。

栓本体ブロック１内には水流路４が栓本体ブロック１の
長手方向、つまり第５図において左右の方向に形成され
ており、この水流路４は給水配管接続口２内と連通され
Ｌ字形状に折れ曲った流路５を介して給水配管接続口２
内の流路と連通している。同様に、栓本体ブロック１内
には長手方向に湯流路６が形成されており、この湯流路
６は給湯配管接続口３内と連通されＬ字形状に折れ曲っ
た流路７を介して前記給湯配管接続口３内の流路　　　
゛と連通しているが、湯流路６は水流路４に対してほぼ
平行となり、栓本体ブロック１の背面からは水流路４に
対して離れた位置に形成されているために、流路７の方
が流路５よりも長くなって形成されている。尚、それぞ
れのＬ字形状の流路５．７を形成する際に穿設された部
分を閉じるために、第６図に示すように、プラグ８．９
が栓本体ブロック１に止め付けられている。

栓本体ブロック１の中心部には前後方向に伸びて、前記
それぞれの水流路４と湯流路６の下側に位置させて混合
湯流路１０が第６図に示すように形成されており、この
混合湯流路１０は前記それぞれの水流路４と湯流路６と
に連通されている。

また、この混合湯流路１０は、栓本体ブロック１の下面
に突出して設けられた吐出配管接続口１］内の流路と連
通している。

栓本体ブロック１内には、水流路４に対して同心状態と
なり、この水流路４と連通させて水流路４と混合湯流路
１０との境界部に位置させて弁室１２が形成され、同様
に湯流路６に対して同心状態となり、この湯流路６と連
通させて湯流路６と混合湯流路１０との境界部に位置さ
せて弁室１３が形成されている。一方の弁室１２は栓本
体ブロック１の左側の端部に開口しており、他方の弁室
１３は栓本体ブロック１の右側端部に開口している。ま
た、弁室１２内には水側弁体１４ａが取付けられ、弁室
１３内には湯側弁体１４ｂが取付けられており、これら
の弁体１４ａ、１４ｂはそれぞれ同様な構造となり、相
互に逆向きになっている。

第８図はそれぞれの水側弁体１４ａと湯側弁体１４ｂを
構成する部材を分解して示す図であり、これらは弁室１
２又は１３の内面に形成された雌ねじと螺合する雄ねじ
１５が外周面に形成された円筒体１６を有し、この円筒
体１６に形成されたフランジ部１８の先端側には水密用
のＯリング１９が装着されるようになっている。この円
筒体１６の先端側には六角形の孔３６が形成され、この
孔３６の中には、弁ケース１７の後端部に形成された六
角形の嵌合部３７が嵌合するようになっている。この弁
ケース１７の先端部には、流路５と連通ずる流出用の開
口３８が複数個（図示実施例にあっては４個）形成され
ている。

弁ケース１７の先端内部には、パツキン２０と固定側弁
板２１が嵌合されるようになっている。

パツキン２０は流路４．６と固定側弁板２１との水密性
を図るためのものであり、固定側弁板２１の外周面には
この弁板２１が弁ケース１７内で回動するのを防止する
ために、１つ又は複数の講２２が形成され、講２２に係
合する突起部２３が弁ケース１７の内面に突出して形成
されている。また、固定側弁板２１には、第８図に示す
ように、２つの扇形状の貫通孔２４が形成されている。

弁ケース１７内には小径の段部２５が形成され、この段
部２５と当接すると共に前記固定側弁板２１に隣接する
回動側弁板２６が弁ケース１７内に回動自在に収容され
るようになっている。この回動側弁板２６は、第８図に
示すように、固定側弁板２１に形成された貫通孔２４の
数に対応して２つの切欠き部２７が形成されている。こ
の回動側弁板２６を回動させることによって、固定側弁
板２１に形成された貫通孔２４の開口面積は全開状態か
ら全開状態にまで変化することになる。

前記回動側弁板２６を回転させるために、円筒体１６内
には回動軸２８が装着されるようになっており、更にこ
の回動軸２８と回動側弁板２６との間には連結部材２９
が組込まれるようになっている。連結部材２９の前面に
は前記回動側弁板２６に形成された係合溝３０と係合す
る突起部３１が設けられ、この連結部材２つの後面には
断面四辺形の嵌合突起部３２が設けられている。回動軸
２８の先端部は、前述した弁ケース１７の嵌合部１４に
形成された孔３３に嵌合されるようになっており、回動
軸２８にに形成された孔３９に止め付けられるビン３５
が弁ケース１７の嵌合部３７に形成された切欠き部３７
ａ内に位置するようになっている。この切欠き部３７．
　ａはビン３５が回動軸２８と共に例えば９０度の範囲
等の角度にわたり回動し得るような大きさに形成されて
おり、それ以上ではビン３５が嵌合部３７に当たり、回
動軸２８の最大回動範囲が規制されるようになっている
。

回動軸２８はその後端部が栓本体ブロック１の端面より
も突出する長さを有しており、水側弁体１４ａの回動軸
２８は水側モータ４０ａに減速手段４１を介して連結さ
れ、湯側弁体１４ｂの回動軸２８は湯側モータ４０ｂに
減速手段４１を介して連結されている。水側モータ４０
ａは栓本体ブロック１の左端面に固定された支持板４２
に取付けられるようになっており、湯側モータ４０ｂは
栓本体ブロック１の右端面に固定された支持板４３に収
付けられるようになっている。

減速手段４１は水側モータ４０ａ及び湯側モータ４０ｂ
の主軸４４に固定された小歯車４５と、栓本体ブロック
１の端部及び支持板４２又は４３の間に取付けられた支
持軸４６に固定され前記小歯車４５と噛み合う大歯車４
７とを有し、大歯車４７と一体となった小歯車４８には
、第８図に示すように扇形状となり回動軸２８に取付け
られる歯車４９が噛み合っている。したがって、水側モ
ータ４０ａの回転は減速手段４１を介して水側弁体１４
ａの回動軸２８に伝達され、湯側モータ４０１）の回転
は減速手段４１を介して湯側弁体１４ｂの回動軸２８に
伝達されることになる。

栓本体ブロック１の左右両端部には雄ねじ５０が形成さ
れ、この雄ねじ５０と螺合する雌ねじ５１を有する断面
Ｕ字形状の蓋部材５２が、それぞれモータ４０ａ、４０
ｂと減速手段４１を覆うようにして栓本体ブロック１の
両端部に着脱自在に装着されるようになっている。尚、
符号５３は蓋部材５２の内外の水密性を保つための０リ
ングである。

栓本体ブロック１の両端部に取付けられた水側と湯側と
の２つのモータ４０ａ、４０ｂを駆動するためには、外
部電源を利用することも可能であるが、図示実施例にあ
っては、それぞれの蓋部材５２内に位置させて栓本体ブ
ロック１の両端部には電池５４ａ、５４ｂが着脱自在と
なっており、これらの電池５４ａ、５４ｂはそれぞれモ
ータ４０ａ、４０ｂに電気的に接続されている。

水側と湯側のそれぞれのモータ４０ａ、４０ｂの回転に
よる回動軸２８の回動角度を検知するために、第６図に
示すようにそれぞれの支持軸４６には円板状となり多数
の孔が形成されたディスク５５が固定され、このディス
ク５５の一部を覆うようにフォトインターラブター５６
が栓本体ブロック１に取付けられている。このフォトイ
ンターラブター５６は、図示省略した発光素子つまりフ
ォトダイオードと、受光素子つまりフォトトランジスタ
ーとを有し、ディスク５５と共にロータリエンコーダを
構成する。このエンコーダを用いることによって、それ
ぞれの回動軸２８の回動角度つまり水測と湯側のそれぞ
れの弁体１４ａ、１４ｂにおける開口面積を任意に設定
することができる。

次に、第１〜３図を参照しつつ、前記栓本体ブロック１
内に組込まれた水側モータ４０ａと湯側モータ４０ｂと
を制御する装置について説明する。

栓本体ブロック１の背面側に突出された給水配管接続口
２には、第５．７図に示すように、管内の水の温度を検
出するために水温センサとしての第１サーミスタ６１が
取付けられている。また、給油配管接続口３には、管内
の湯の温度を検出するために湯温センサとしての第２サ
ーミスタ６２が取付けられている。さらに、吐出配管接
続口１］には、管内の混合湯の温度を検出するために混
合湯温センサとしての第３サーミスタ６３が取付けられ
ている。第１図に示すように、これらの温度センサ６１
〜６３からの検出温度の信号は、弁開度演算手段８０に
送られ、この弁開度演算手段８　−０に流量設定手段６
７と温度設定手段６８から送られた設定信号に対応して
水側モータ４０ａと湯側モータ４０ｂが駆動され、第６
図に示す混合湯流路１０から所望の温度と所望の流量の
混合湯が吐出される。

前記弁開度演算手段８０は水温センサ６１と湯温センサ
６２により検知されたそれぞれの温度に応じた湯側弁体
１４ｂと水側弁体１４ａの開度比率を、温度設定手段６
８からの設定温度信号により維持しつつ、流量設定手段
６７からの信号に応じて湯側弁体１４ｂと水側弁体１４
ａとの開度を演算するものである。

混合湯温センサ６３からは比較手段８１に信号が送られ
るようになっている。この比較手段８１はタイマーで設
定された所定時間内における混合湯の温度変化率が所定
の変化率以内か否かを比較してこの温度変化率が所定値
以上の場合に湯温センサ６２と水温センサ６１からの信
号を読み込んで弁開度演算手段８０に対して再度弁開度
を演算させるものであり、この比較手段８１の作動によ
って、前記変化率が所定の変化率以上であれば、制御系
はフィードフォワード制御となる。そして、前記温度変
化率が所定の値以下であれば、前記弁開度演算手段８０
において前記混合湯温センサ６３からの温度信号と前記
温度設定手段からの温度信号とが比較され、制御系はフ
ィードバック制御となる。

比較手段８１の作動については、前述のようにタイマー
で設定された所定時間内における混合湯の温度変化率が
所定の変化率以内か否かを比較して温度変化率が所定値
以上の場合に湯温センサ６２と水温センサ６１からの信
号を読み込んで弁開度演算手段８０により再度弁開度を
演算し、この条件の場合に前述したようにフィードフォ
ワード制御を行なうようにして良いが、更に、前記温度
変化率が所定値以上であるという条件に加え、混合湯の
温度変化が設定温度から遠ざかるように変化している場
合に、湯温センサ６２と水温センサ６１からの信号を読
み込んで弁開度演算手段８０により再度弁開度を演算す
るいわゆるフィードフォワード制御を行なうようにして
も良い。

第２図には、本発明に係る装置の制御部の概略構成図が
示されている。流量設定手段６７と温度設定手段６８と
により第２図に示すように制御器６４が形成されるが、
この設定器６４には、更に図示するように吐出混合湯の
オンオフを行う出湯スイッチ６５と止水スイッチ６６と
が設けられている。流量設定手段としての流量スイッチ
６７と温度設定手段としての温度スイッチ６８は、それ
ぞれ流量或いは温度を複数段階に設定し得るように複数
の押し釦スィッチからなる。設定器６４よりの出湯のオ
ンオフ信号及び温度或いは流量の設定等の信号は、入出
力インターフェース６９を介してＣＰＵ７０へ入力され
る。第１、第２、第３サーミスタ６１，６２．６３の温
度信号も、人出カインターフェース６９を介してＣＰＵ
７０へ入力されるようになっている。入出力インターフ
ェース６９には、湯側弁体１４ｂを駆動する湯側モータ
４０ｂと、水側弁体１４ａを駆動する水側モータ４０ａ
が接続されている。また、入出力インターフェース６つ
には、湯側及び水側弁体１４ａ。

１４ｂの開度位置を検出するフォトインタラプタ５６が
接続されており、弁の開度位置信号を入出力インターフ
ェース６つを介してＣＰＵ７０へ入力している。ＣＰＵ
７０には、プログラムを記憶するＲＯＭ７１と、データ
を記憶するＲＡＭ７２が接続されている。入出力インタ
ーフェース６９゜ＣＰＵ７０、ＲＯＭ７１、ＲＡＭ７２
で弁開度算出手段８０及び比較手段８１を構成している
。

第３図は弁開度算出手段８０、及び比較手段８１の内部
の構成を示す図である。

同図に示すように、出湯スイッチ６５、遅延時間を設定
する第２タイマ部７９を介した止水スイッチ６６、流量
スイッチ６７、温度スイッチ６８と第１、第２サーミス
タ６１．６２には、流量及び温度スイッチ６７．６８と
第１、第２サーミスタ６１．６２よりの信号に基づいて
弁の開度を算出する弁開度算出部７３が接続されている
。

第３サーミスタ６３には、この第３サーミスタ６３によ
り検出される混合湯温が所定時間後に、どのような温度
変化率となったかを算出するために、その所定の遅延時
間を設定する第１タイマ部７４が接続されている。第１
タイマ部７４には、所定時間内の温度変化率が所定値以
下であるか否かの比較を行う比較演算部７５が接続され
ている。

比較演算部７５には、第１サーミスタ６１、第２サーミ
スタ６２に接続され第１、第２サーミスタ６１．６２に
より検出された温度を記憶する温度比較部７８と、第３
サーミスタ６３と、温度スイッチ６８に接続され、第３
サーミスタ６３と温度スイッチ６８よりの信号に基づい
て、弁開度の補正量を算出する補正量算出部７６が接続
されている。温度比較部７８には、弁開度算出部７３が
接続されると共に第１タイマ部７４が接続されている。

補正量算出部７６には、弁開度算出部７３が接続される
と共に第３サーミスタ６３が接続されている。フォトイ
ンタラプタ５６には弁の開度位置を算出する位置算出部
７７が接続されている。

そして、弁開度算出部７３と位置算出部７７は、弁開度
算出部７３及び位置算出部７７よりの信号に基づいて、
前記算出された弁開度位置ヘモータにより弁を駆動する
弁駆動部７８に接続されている。

次に、第４図（Ａ）〜（Ｄ）に示す動作ラローチャート
に基づいて本装置の動作を説明する。

ステップ１ まず、出湯スイッチ６５をオンすると、弁開度算出部７
３が起動する。弁開度算出部７３の起動によって装置は
起動状態となる。

ステップ２ 設定器６４に設けられている流量スイッチ６７により所
望の混合湯の流量を設定する。

ステップ３ 設定器６４に設けられている温度スイッチ６８により所
望の混合湯の温度を設定する。

各土１］通。

第１サーミスタ６１により、給水配管内を流れる水の温
度を測定する。

ステップ５ 第２サーミスタ６２により、給湯配管内を流れる湯の温
度を測定する。そして、ステップ２．３により設定され
た流量及び温度とステップ４．５により測定された水温
及び湯温は、ＲＡＭ７２の所定のアドレスに格納される
。

ステップ６ 弁開度算出部７３は、ＲＡＭ７２に格納されているステ
ップ２．３により設定された流量及び温度とステップ４
．５により測定された水温及び湯温を読み出して、弁の
開度を算出する。

ここで、弁の開度は次式により算出される。

まず、設定温度をＴＯ１設定設定全景Ｏ１水温測定値を
ＴＶ　、湯温測定値をＴＨ、水流量をｑＷ、渦流量ｑｌ
ｌとする。水流量ｑＷと渦流量ｑ１］との和は設定流量
Ｑｏと等しくならなければならないため次式が成り立つ
。

ｑＷ　＋ｑＨ＝ＱＯ（式１） さらに、水と湯を混合して設定温度Ｔｏの混合湯を得る
ためには次式の成立が必要とされる。

（Ｔｏ−ＴＶ）ｑＷ　＝　（ＴＨ−Ｔｏ）ｑＨ（式２）
式２の左辺は温めるために必要とされる熱容量であり、
式２の石片は冷やすために必要とされる熱容量である。

式１と式２より次式が成り立つ。

このように、水流量ｑｗと渦流量ｇＨとが設定温度ＴＯ
１設定流量ＱＯ１水温測定値ＴＷ、湯温設定値ＴＨの四
つの要素により決定される。

弁の開度は水流量ｑｗと渦流量ｇＨとによって算出でき
る。つまり、水温センサ６１と湯温センサ６２とにより
検知されたそれぞれの温度信号に応じた湯側弁体１４ｂ
と水側弁体１４ａとの開度比率を、温度設定手段６７か
らの設定温度信号により維持しつつ、流量設定手段６８
からの信号に応じて湯側弁体１４ｂと水側弁体１４ａと
の開度が算出される。

更に、弁駆動部７８は、前記算出された弁の開度とフォ
トインタラプタ５６によって検出され、位置算出部７５
において算出された弁の開度位置に基づいて、弁開度算
出部７３により算出された弁の開度を得るべくモータに
印加するパルス数を算出する。

サブルーチン１ ステップ７ 弁駆動部７８は、ステップ６により算出されたモータに
印加するパルス数を湯側及び水側モータ４０ａ、４０ｂ
のそれぞれに印加して、弁開度算出部７３により算出さ
れた弁体１４ａ、１４ｂの開度位置を得るための駆動を
行う。

ムヱヱ２溢 弁駆動部７８は、位置算出部７７により算出された現在
の弁体の開度位置と弁開度算出部７３により算出された
達成すべき弁体の開度位置とが一致したかどうかの判断
を行う。弁駆動部７８が前記現在の弁体の開度位置と前
記達成すべき弁体の開度位置とが一致したと判断した場
合には、ステップ９へ進み、一方一致しないと判断した
場合にはステップ７へ戻り、いわゆるフィードバック制
御を行なう。

ステップ９ 湯側及び水側モータ４０ａ、４０ｂは駆動を停止して、
停止した弁体の開度位置を保持する。

フォトインターラック５６は、前記停止した弁の開度位
置を検出して、この位置信号を位置算出部７７へ入力す
る。位置算出部７７は前記入力された位置信号に基いて
弁の開度を算出して、ＲＡＭ７２の所定アドレスに格納
する。

このように、サブルーチン１（ステップ７〜９）におい
ては、ステップ６により算出された弁の開度を得るため
のモータのフィードバック制御が行なわれる。

ステップ１０ 弁開度算出部７３は、流量スイッチ６７、温度スイッチ
６８により流量と温度の両者或いはどちらか一方が再設
定されたことを検出した場合にはステップ２へ戻り、流
量、温度の設定から制御をやり直す。一方、弁開度算出
手段７３は、流量及び温度が再設定されたことを検出し
ない場合にはステップ１］へ進む。

ムヱヱｚ１よ 弁開度算出部７３は、第２タイマ部７９を介して止水ス
イッチ６６がオンされたか否かを検出する。そして、止
水スイッチ６６がオンされたこと−を検出した場合には
ステップ２２へ進み、検出しない場合にはサブルーチン
２へそれぞれ進む。

サブルーチン２ ステップ１２ 第３サーミスタ６３により、混合湯の温度Ｔを測定する
。そして、温度Ｔ１をＲＡＭ７２の所定アドレスに格納
する。

ステップ１３ 第１タイマ部７４が作動を開始する。

ステップ１４ 所定時間〈ΔＳ秒間）待つ。

ステップ１５ 再度、第３サーミスタ６３により、混合湯の温度Ｔ　を
測定する。そして、温度Ｔ２をＲＡＭ７２の所定アドレ
スに格納する。

ステップ１６ 比較演算部７５は、ＲＡＭ７２に゛格納されているステ
ップ１０とステップ１３において測定した混合湯の温度
Ｔ　　、Ｔ　　を読み出して、所定時間（△Ｓ秒）経過
後の温度変化率へＴを、次式により算出する。

へＴ＝二二二」ニュ ΔＳ このように、サブルーチン２（ステップ１２〜１６）に
おいては、混合湯温の温度変化率を算出している。これ
は、混合湯温の温度変化率へＴの大小によって、給湯配
管内を流れる湯及び給水配管内を流れる水の温度変化を
検知しようとするものである。すなわち、以下に述べる
ように、混合湯温の温度変化率へＴの大小により、フィ
ードフォワード制御、或いはフィードバック制御のどち
らを実行するかの判断が行なわれる。

ステップ１７ 次に、比較演算部７５は、ステップ１６により算出され
た混合湯の温度変化率へＴと所定の変化率σＯとを比較
する判断を行なう。比較演算部７５は、混合湯の温度変
化率へＴが、所定の変化率σＯより小さいと判断した場
合にはステップ１つへ進み、一方、所定の変化率６０以
上であると判断した場合にはステップ１８へそれぞれ進
む。

ステップ１８ 温度比較部７８はＲＡＭ７２に記憶されている水温及び
湯温を読み出して、現在の水温及び湯温の測定値と比較
する判断を行なう。温度比較部７８が、水温及び湯温が
変化していないと判断した場合には、サブルーチン２へ
戻り再度温度変化率△Ｔを算出する。

一方、温度比較部７８が、水温及び湯温が変化したと判
断した場合には、ステップ４に戻り、湯温及び水温を再
度測定して、この再測定された湯温及び水温に基いて再
度弁体の開度を算出する制御を行なう。

ここで、ステップ１８においては、ステップ１７により
混合湯の温度変化率へＴが所定の変化率６０以上である
と判断された場合には、水温或いは湯温が変化したこと
が予測される。したがって、この場合にはいわゆるフィ
ードフォワード制御とと呼ばれる制御方式となる。本発
明ではこのフィードフォワード制御を採用するとことに
より、水温或いは湯温の変化に対する応答性が非常に優
れたものとなった。

ステップ１つ 補正量算出部７６は、第３サーミスタ６３により混合湯
の温度Ｔ　を測定させる。この温度Ｔ３をＲＡＭ７２の
所定アドレスに格納する。

ステップ２０ まず、補正量演算部７６はＲＡＭ７２に格納されている
ステップ１９において測定された混合湯の温度Ｔ３と設
定温度Ｔｏとを読み出して、温度Ｔ３と設定温度Ｔｏと
の差分の絶対値１ΔＴ４　ｌを次式により算出する。

１ΔＴ４　１　＝　ｌＴ３−ＴＯ１ 次に、補正量算出部７６は、前記差分の絶対値１ΔＴ４
１と所定の温度誤差許容範囲ＴＯｋとを比較する判断を
行なう。

補正量算出部７６が１Ｔ３−ＴＯＩは所定の温度誤差許
容範囲ＴＯｋより大きいと判断した場合には、ステップ
２１へ進む。

一方、補正量演算部７６が、１Ｔ３−ＴＯＩは所定の温
度誤差許容範囲ＴＯｋ以内であると判断した場合には、
サブルーチン２（ステップ１２）へ戻り、再度所定時間
経過後の温度変化率を算出し、前述のステップを繰り返
す。すなわち、混合湯の温度Ｔ３と設定温度Ｔｏとの差
分の絶対値である１ΔＴ４１　　（＝ｌＴ３−ＴＯｌ　
）が所定の温度誤差許容範囲ＴＯに以内である場合には
、補正量演算部７６は、温度誤差を補正するフィードバ
ック制御を行なわない。これにより、混合湯の温度が設
定温度Ｔｏに近付いているにも拘らず、フィードバック
＄制御をした場合に起り得る混合湯Ｔ３の設定温度Ｔｏ
を中心としてた上下のふらつき、いわゆるハンチングを
防止している。

ステップ２１ 補正量算出部７６は、ステップ２０において算出された
温度Ｔ３と設定温度ＴＯとの差分ΔＴ４　　（＝ＴＯ−
Ｔ３　）に基いて弁の開度の補正量をパルスとして算出
する。その後、サブルーチン１（ステップ７）へ戻り、
前記算出されたパルスに基いてモータの制御を行なう。

すなわち、ステップ２１においては、混合湯温と設定温
度との誤差を無くずためのフィードバック制御がなされ
ている。このフィードバック制御は、ステップ１２〜１
８において行なわれたフィードフォワード制御によって
混合湯の温度が安定したことを確認し、かつステップ２
０において混合湯温Ｔ３と設定温度ＴＯとの差分の絶対
値１ΔＴ４１＝（ｌＴ３−ＴＯＩ）が所定の温度誤差許
容範囲ＴＯにより大きいことを確認した上でなされる。

これにより、混合湯の温度が過渡状態時にフィードバッ
ク制御を行なった場合に起り得るハンチングを防止でき
るものである。

ステップ２２ ステップ１］により、止水スイッチ６６がオンされた場
合には、第２タイマ部７つが作動を開始する。第２タイ
マ部７９の設定時間は、次に述べるステップ２２の制御
終了後に電源がオフされるような時間に設定される。

ステップ２３ 弁開度算出部７３は、弁駆動部７８へ湯側及び水側弁体
１４ａ、１４ｂを閉止する指令を送る。

弁駆動部７８は、位置算出部７７よりの現在の弁開度位
置に基づいて湯側及び水側モータ４０ａ。

４０ｂを駆動して、弁体１４ａ、１４ｂを閉止する制御
を行い、制御を終了させる。

次に、比較手段８１によって、タイマーで設定された所
定時間内における混合湯の温度変化率が所定の変化率以
内か否かを比較して温度変化率が所定値以上の場合であ
って更に混合湯の温度が設定温度から遠ざかるように変
化している場合にのみ前記フィードフォワード制御を行
なうようにする場合について、第４図（Ａ）〜（Ｅ）に
示す動作フローチャートに基づいて、動作を説明する。

尚、ステップ１〜６．１０．１］．２２．２３とサブル
ーチン１．２は、前述した動作と同様であるので、前述
した動作と相違する部分を第４図（Ｅ）に示し、この相
違する部分を中心にして説明する。

ここで、前述したステップ１〜１］までの概略動作を説
明する。

混合湯の温度と流量が設定されると共に水温と湯温とが
測定されて、前記各種入力値に基いて水側と湯側の弁体
１４ａ、１４ｂの必要開度が算出される。水側と湯側の
モータ４０ａ、４０ｂは、前記算出された弁開度を実現
する位置で駆動を停止する。その後、混合湯の温度ある
いは流星が再設定されたか否かの判断がなされて、次に
止水スイッチ６６がオンされたか否かの判断がなされる
（ステップ１］）。そして、止水スイッチ６６がオンさ
れたことを検知しない場合に第４図（Ｅ＞に示すステッ
プ２４へと進む。

ステップ２４ 補正量算出部７６に内蔵された図示しない第３タイマ一
部が作動を開始して、所定時間本装置の動作は停止する
。

ムヱヱズλ至 補正量算出部７６は、所定時間経過後の混合湯の温度Ｔ
５を第３サーミスタにより測定させる。

この温度Ｔ５をＲＡＭ７２の所定アドレスに格納する。

尚、前記所定時間は、混合湯の温度変動が安定した後に
混合湯温を検出することを目的としたものであり、これ
により、ハンチングを防止している。

ステップ２６ まず、補正址演算部７６はＲＡＭ７２に格納されている
ステップ２５において測定された混合湯の温度Ｔ５と設
定温度Ｔｏとを読み出して、温度Ｔ３と設定温度ＴＯと
の差分の絶対値（ΔＴ６　ｌを次式により算出する。

１ΔＴ６１＝ｌＴ５−Ｔｏ　　１ 次に、補正量算出部７６は、前記差分の絶対値１ΔＴ６
　ｌと所定の温度誤差許容範囲ＴＯｋとを比較する判断
を行なう。

補正量算出部７６が１Ｔ５−ＴＯ＋は所定の温度誤差許
容範囲ＴＯｋを外れたと判断した場合には、サブルーチ
ン２へ進む。

一方、補正量演算部７６が、１７５−ＴＯ＋は所定の温
度誤差許容範囲ＴＯｋ以内であると判断した場合には、
ステップ２４へ戻り、所定時間経過後の混合湯の温度を
再測定する。

本ステップにおいては、混合湯の温度Ｔ５が設定温度Ｔ
Ｏを中心とする温度誤差範囲内にあるか否かの判断がな
される。

サブルーチン２ ステップ１２〜１６ 本ステップについては、既に詳細に説明したので、その
詳細な説明は省略するが、本ステップにおいては、所定
時間（６８秒）経過後の温度変化率ΔＴが比較演算部７
５によって算出される。

ステップ２７ 次に、比較演算部７５は、ステップ１６により算出され
た混合湯の温度変化率へＴと所定の変化率σＯとを比較
する判断を行なう。比較演算部７５は、混合湯の温度変
化率へＴが、所定の変化率σＯより小さいと判断した場
合にはステップ２８へ進み、一方、所定の変化率００以
上であると判断した場合にはステップ２つへそれぞれ進
む。

すなわち、本ステップにおいては、混合湯の温度変化率
へＴの傾きが所定の傾きより大きいか否かの判断がなさ
れている。

ステップ２８ 補正量算出部７６は、ＲＡＭ７２に格納されている混合
湯の温度Ｔ２と設定温度ＴＯとを読み出して、温度Ｔ２
と設定温度ＴＯとの差に基づいて弁の開度の補正量をパ
ルスとして算出する。この後、サブルーチン１（ステッ
プ７）へ戻り、前記算出されたパルスに基いてモータの
制御を行なう。

すなわち、本ステップにおいては、混合湯温と、設定温
度との誤差をなくすためのフィードバック制御がなされ
る。

このフィードバック制御は、ステップ２６により混合湯
の温度Ｔ５が設定温度ＴＯを中心とする温度誤差範囲外
にあり、かつ、ステップ２７により混合湯の温度変化率
の傾きが所定の傾きより小さいことを確認した上でなさ
れる。つまり、混合湯の温度が設定温度Ｔｏへ近付く可
能性が少ない場合のみフィードバック制御が行なわれる
。これにより、無駄な制御を省いた効率の良い混合湯の
温度制御が可能となる。

ステップ２つ 比較演算部７５は、ＲＡＭ７２より混合湯の温度ＴＩ　
、Ｔ２を読み出して、温度Ｔ１とＴ２どの高低を比較す
る判断を行なう。

比較演算部７５が温度Ｔ２は温度Ｔ１より高いと判断し
た場合にはステップ３０へ進み、低いと判断した場合に
はステップ３１へ進む。

本ステップにおいては、温度変化率ΔＴの傾きが上向き
か下向きかの判断がなされている。

ステップ３０ 比較演算部７５は、ＲＡＭ７２により混合湯の温度Ｔ２
と設定温度ＴＯとを読み出して、温度Ｔ２と設定温度Ｔ
Ｏとの高低を比較する判断を行なう。比較演算部７５が
、温度Ｔ２は設定温度ＴＯより低いと判断した場合には
、ステップ２４へ戻り、再度混合湯の温度を測定し、一
方、高いと判断した場合にはステップ３２へ進む。

本ステップにおいては、混合湯の温度Ｔ２が設定温度Ｔ
ｏに近付いているか或いは遠ざかっているかの判断がな
されている。

ステップ３１ 比較演算部７５はＲＡＭ？２より混合湯の温度Ｔ２と設
定温度ＴＯとを読み出して、温度Ｔ２と設定温度Ｔｏと
の高低を比較する判断を行なう。

比較演算部７５が、温度Ｔ２は設定温度より高いと判断
した場合には、ステップ２４へ戻り、再度混合湯の温度
を測定し、一方、低いと判断した場合にはステップ３２
へ進む。

本ステップにおいては、ステップ３０と同様に混合湯の
温度Ｔ２が設定温度ＴＯに近付いているか、或いは遠ざ
かっているかの判断がなされている。

尚、ステップ３０．３１においては、混合湯の温度Ｔ２
が所定の温度変化率以上で設定温度ＴＯに近付いている
場合には、混合湯の温度に対して一切の制御を行なわな
い。これによりオーバーシュートとハンチングとの両者
を防止している。

ステップ３２ 温度比較部７８はＲ’ＡＭ７２に記憶されている水温及
び湯温を読み出して、現在の水温及び湯温の測定値と比
較する判断を行なう。温度比較部７８が、水温及び湯温
が変化していないと判断した場合には、ステップ２４へ
戻り再度混合湯の温度を測定する。

一方、温度比較部７８が、水温及び湯温が変化したと判
断した場合には、ステップ４に戻り、湯温及び水温を再
度測定して、この再測定された湯温及び水温に基いて再
度弁体の開度を算出する制御を行なう。

ここで、本ステップ１８においては、ステップ２７によ
り混合湯の温度変化率へＴが所定の変化率σＯ以上であ
ると判断され、かつステップ３０．３１により混合湯の
温度Ｔ２が設定温度Ｔｏより遠ざかっていると判断され
た場合には、水温或いは湯温が変化したことが予測され
ている。したがって、この場合にはいわゆるフィードフ
ォワード制御と呼ばれる制御方式となる。このような条
件のときに、フィードフォワード制御となるようにする
ことにより、水温或いは湯温の変化に対する応答性が非
常に優れたものとなった。

尚、ステップ１８．２１．２２は、止水スイッチ６６が
オンされてもＣＰＵ等に電源が供給され続けるように回
路構成をすれば必要ない。

（発明の効果） このように本発明では、水温、湯温、設定流量、設定温
度により弁の開度を算出して、前記算出された弁の開度
に基いてモータを駆動した後に、混合湯温の所定時間経
過後の温度変化率を算出して、前記算出された温度変化
率の大小によってフィードフォワード制御或いはフィー
ドバック制御の実行が選択されるようになっている。

したがって、混合湯温の温度変化率が高い場合、すなわ
ち、水温、湯温が大きく変化したと予測される場合には
、水温、湯温に変化がないかどうかを比較判断して、そ
の結果水温、湯温が変化した場合には水温、湯温の測定
から制御をやり直すいわゆるフィードフォワード制御が
選択されて実行される。或いは、混合湯温の温度変化率
が所定値以上に高く、かつその温度の変化が設定温度か
ら遠ざかっている場合にのみ、水温、湯温の測定から制
御をやり直すフィードフォワード制御が実行されること
になる。

一方、前記フィードフォワード制御によって混合湯温の
温度変化率が低くなった場合には、設定温度と混合湯の
温度を比較して、温度′差に応じた弁の開度制御をおこ
なうフィードバック制御が選択されて実行される。

、これにより、本発明によれば、フィードフォワード制
御により水温、湯温の変化に対して素早く応答ができる
と共に、温水や水等の温度の変化が少ない安定状態とな
った後に、前記フィードバック制御を実行して設定温度
と混合湯の温度との誤差を補正するようにしたので、吐
出混合温水の温度が大きく変化するといういわゆるハン
チング現象を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構造を示す回路図、第２図は本発
明の一実施例に係る湯水混合装置を示す回路図、第３図
は第２図における弁開度算出手段と比較手段の詳細を示
す回路図、第４図（Ａ）〜（Ｄ＞は本発明の一実施例に
係る混合装置の制御プロセスの一例を示すフローチャー
ト、第４図（Ｅ）は更に他の制御プロセスを示すフロー
チャート、第５図は本発明の湯水混合装置における湯水
混合栓の部分を示す平面側断面図、第６図は第５図にお
けるＶｌ　−Ｖｌ線に沿う断面図、第７図は第５図にお
ける右側描図、第８図は第５〜７図に示された湯水混合
栓における弁体を示す分解斜視図である。 １・・・栓本体ブロック、１４ａ・・・水側弁体、１４
ｂ・・・湯側弁体、４０ａ・・・水側モータ、４０ｂ・
・・湯側モータ、６１・・・水温センサ、６２・・・湯
温センサ、６３・・・混合湯温センサ、６７・・・流量
設定手段、６８・・・温度設定手段、８０・・・弁開度
演算手段、８１・・・比穀手段。 特許出願人　　　　萬自動車工業株式会社代理人弁理士
　　　八　１）幹　雄（ほか１名）Ｌ　　＋　　　　　
　　　　　　　＋　　　　　　　　　　　＋　　Ｊ第４
８（Ａ） 図 （Ｄ） 第４図（Ｅン 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］湯流路に設けられ湯側モータにより駆動されて前
   記湯流路の開度を調整する湯側弁体と、水流路に設けら
   れ水側モータにより駆動されて前記水流路の開度を調整
   する水側弁体と、前記湯流路と前記水流路とに連通され
   た混合湯流路内の混合湯の温度を検出する混合湯温セン
   サと、前記湯流路内の湯の温度を検知する湯温センサと
   、前記水流路内の水の温度を検知する水温センサと、前
   記混合湯流路内からの吐出混合湯の温度を設定する温度
   設定手段と、前記吐出混合湯の流量を設定する流量設定
   手段と、前記水温センサと前記湯温センサにより検知さ
   れたそれぞれの温度に応じた前記湯側弁体と前記水側弁
   体の開度比率を前記温度設定手段からの温度設定信号に
   より維持しつつ前記流量設定手段からの信号に応じて前
   記湯側弁体と前記水側弁体との開度を演算して前記湯側
   と前記水側のそれぞれのモータに駆動信号を送る弁開度
   演算手段と、タイマーで設定された所定時間内における
   前記混合湯の温度変化率が所定の変化率以内か否かを比
   較して前記温度変化率が所定値以上の場合に前記湯温セ
   ンサと前記水温センサからの信号を読み込んで前記弁開
   度演算手段により再度弁開度を演算させる比較手段と、
   前記温度変化率が所定値以下の場合に前記混合湯温セン
   サからの検知温度と前記温度設定手段による設定温度と
   を比較して前記弁開度演算手段に補正信号を送る補正手
   段とを有する湯水混合装置。 ［２］湯流路に設けられ湯側モータにより駆動されて前
   記湯流路の開度を調整する湯側弁体と、水流路に設けら
   れ水側モータにより駆動されて前記水流路の開度を調整
   する水側弁体と、前記湯流路と前記水流路とに連通され
   た混合湯流路内の混合湯の温度を検出する混合湯温セン
   サと、前記湯流路内の湯の温度を検知する湯温センサと
   、前記水流路内の水の温度を検知する水温センサと、前
   記混合湯流路内からの吐出混合湯の温度を設定する温度
   設定手段と、前記吐出混合湯の流量を設定する流量設定
   手段と、前記水温センサと前記湯温センサにより検知さ
   れたそれぞれの温度に応じた前記湯側弁体と前記水側弁
   体の開度比率を前記温度設定手段からの温度設定信号に
   より維持しつつ前記流量設定手段からの信号に応じて前
   記湯側弁体と前記水側弁体との開度を演算して前記湯側
   と前記水側のそれぞれのモータに駆動信号を送る弁開度
   演算手段と、タイマーで設定された所定時間内における
   前記混合湯の温度変化率が所定の変化率以内か否かを比
   較して前記温度変化率が所定値以上の場合であって前記
   混合湯の温度変化が前記設定温度から遠ざかるように変
   化している場合に前記湯温センサと前記水温センサから
   の信号を読み込んで前記弁開度演算手段により再度弁開
   度を演算させる比較手段と、前記温度変化率が所定値以
   下の場合に前記混合湯温センサからの検知温度と前記温
   度設定手段による設定温度とを比較して前記弁開度演算
   手段に補正信号を送る補正手段とを有する湯水混合装置
   。