WO1994012920A1

WO1994012920A1 - Hot water/cold water mixing apparatus and hot water/cold water mixing method

Info

Publication number: WO1994012920A1
Application number: PCT/JP1993/001712
Authority: WO
Inventors: Toshio Eki; Toshiharu Ohtsuka
Original assignee: Toto Ltd.
Priority date: 1992-11-25
Filing date: 1993-11-22
Publication date: 1994-06-09
Also published as: TW237395B; US5511723A; KR950700565A; EP0624836A4; EP0624836A1; CA2128725A1

Description

明細書湯水混合装置および湯水混合方法

【技術分野】

本発明は、湯水混合装置に関し、詳しくは、温度によってばね定数が変化する素材からなるばねを用いて、可動弁体を付勢して湯水の混合を行なう湯水混合装置に関する。

【背景技術】

湯と水の混合比を左右する可動弁体を、温度によって形状が変化する形状記億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 6 1— 4 4 0 6 2 ) 。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有し、従来の感温素子、例えば、ワックスサーモ等より熱容量が小さく、温度変化に対して敏感に作動することを利用したものである。

この混合栓では、可動弁体の一方を、コイル状形状記憧合金で付勢し、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。

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、コィ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ょうとして、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、湯水混合物が設定温度近傍で変化すると、コィ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、連蜣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。

しかしながら、従来の形状記憶合金を用いた湯水混合装置では、湯水混合物の設定温度の変更は、弁体を付勢するばねに手動で予荷重を加えることにより行なわれるため、リモコン装置などを用いて外部からの設定により所望の出湯温度を得ることができないという問題があった。また、形状記憶合金による温度制御のみでは、所望の出湯温度からずれた温度で形状 β憧合金の形状復元力とコイルスプリングの弾力が釣り合ったときは、定常温度偏差を生じて所望の出湯温度とすることができないという問題があつた。

こうした形状記憧合金を用いた混合水栓以外に、湯と水の混合比を左右する可動弁体を、感温素子（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と共に、湯水混合物の温度と目標温度とに生じた定常温度偏差をフィ一ドバック制御により解消する湯水混合装置が提案されている（特開昭 6 1— 3 1 7 8 4 ) 。この定常温度偏差は、ワックスサーモによる温度制御が目標温度からずれた温度を中心として作動したときや、ヮックスサ一モの経年変化による体積変化率の差、ヮックスサーモの体積変化によって生じる荷重が作用する各部材の経年変化等により生じる。また、この湯水混合装置では、フィードバック制御によるハンチングを防止するために、モータによる可動弁体の駆動速度をヮックスサーモによる可動弁体の駆動速度より遅く設定している。

しかし、このヮックスサーモを用いた湯水混合装置に適用したフィードバック制御を形状記憶合金を用いた湯水混合装置に適用した場合には、形状記憶合金の温度特性とヮックスサーモの温度特性とが異なることにより、目標温度によってはハンチングを起こして制御できない場合があるという問題があった。特に、形状記憶合金は、その組成が 0 . 1 %異なるだけで、形状記憧効果を示す温度（マルテンサイト変態温度）が 1 0て程度も変化する素材であるので、合金ィンゴットが異なることによるマルテンサイト変態温度の相違により、目標温度に制御できない場合があった。同一の合金ィンゴットから製造された形状記憶合金でも、ロット間による相違により同様の問題が生じる。

更に、季節が変わることによって給水温度や給水圧力等が変化する場合、経年変化によって形状記憶合金のばね定数が変化する場合等には、前述のフィードバック制御では目標温度に制御できない場合があるという問題もあった。

湯水混合装置は、出湯開始時には、給湯機から水栓までの配管に停滞した水を排水する、いわゆる死水吐水を行なう必要がある。従って、死水吐水時には、所望の温度の湯水混合物を出湯することはできない。この死水吐水時にフィードバック制御等の温度制御を行なうと、湯側の開度が大きくなり、死水吐水が完了した直後には、熱湯が出湯するというおそれがあった。これを防止するために、供給湯温度が一定値以上に達するまで混合弁の駆動を強制的に禁止する湯水混合制御装置（特開昭 6 1— 1 2 5 5 3 2 ) 、出湯開始時から一定時間混合弁の駆動を強制的に禁止する湯水混合制御装置（特開昭 6 1— 1 2 5 5 3 3 ) が提案されている。

しかしながら、従来の湯水混合装置では、出湯開始時の死水吐水のために供給湯温度が一定値以上に達するまで可動弁体の駆動を強制的に禁止するには、供給湯管路に温度センサが必要であるという問題があった。加えて、出湯開始時から所定時間混合弁の駆動を禁止する場^には、湯水の混合比および湯水混合物の流量により死水吐水時間が異なるので、熱水が出湯するのを防止するため、混合弁の駆動禁止時間を長めに設定しなければならず、目標温度への制御が遅れるという問題があつた。

本発明の湯水混合装置は、湯水混合物の温度を目標温度で安定して保持することを第 1 の目的とする。また、製品間の温度特性のばらつきをなくし、季節変化および経年変化に対しても、湯水混合物の温度を目標温度で安定して保持することを第 2の目的とする。さらに、早期に死水吐水を完了し、目標温度で安定して保持することを第 3の目的とする。

[発明の開示】上述の課題を解決するため、本発明の第 1の構成による湯水混合装置は、図 1 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 M V 1 と、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り、前記混合弁 M V 1 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第 1のばね S P 1 1 と、前記可動弁体を前記方向とは反対方向に付勢する第 2のばね S P 1 2と、前記第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を讕節可能な予荷重調節手段 M 1 1 と、前記湯水混合物の温度を検出する温度検出手段 M 1 2と、前記予荷重翻節手段 M 1 1 を制御して、前記予荷重を湯水混合物の目標温度に対応した初期値に設定する初期予荷重設定手段 M 1 3と、該設定の後に、前記温度検出手段 M 1 2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予荷重調節手段 M l 1 を制御する電子制御手段 M 1 4とを備えている。

ここで、前記第 1 の構成による湯水混合装置において、予荷重翻節手段は、第 1 もしくは第 2のばねの有効長を変更する手段である構成とすることもできる。また、予荷重調節手段は、可動弁体を、第 1 もしくは第 2のばねの付勢方向に電磁誘導により付勢する手段である構成とすることもできる。さらに、予荷重調節手段は、第 1 のばねの温度を湯の温度とは別に制御する発熟手段である構成とすることもできる。

この第 1 の構成による湯水混合装置は、出湯が開始されると、初期予荷重設定手段 M 1 3は、予荷重調整手段 M 1 1 を制御して、湯水混合物の目標温度に対応した初期値に可動弁体の位置を設定する。また、第 1のばね S P 1 1 は、湯水混合物の温度に応じてばね定数を変化させ、湯水の混合比を讕節する可動弁体を付勢して、湯水混合物の温度を目標温度へと制御する。第 1 のばね S P 1 1による温度制御のみでは、温度検出手段 M 1 2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、電子制御手段 M 1 4は該偏差を打ち消す側に予荷重調節手段 M l 1 を制御して、湯水混合物の温度を目標温度とする。

したがって、本発明の第 1 の構成による湯水混合装匱によれば、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。また、目標温度からずれた温度で第 1 のばね S P 1 1 と第 2のばね S P 1 2のばね力が約り合うことにより、湯水混合物の温度と目標温度に偏差を生じた場合には、偏差を打ち消す側に予荷重調節手段 M 1 1 を制御するので、湯水混合物の温度を目標温度とすることができる。更に、第 1 のばね S P 1 1 に温度ヒステリシス，経年変化によるばね定数の差，口ット間の特性誤差がある場合にも、これらに起因して湯水混合物の温度と目標温度に偏差を生じる場合があるが、この場合にも偏差を打ち消す側に予荷重調節手段 M 1 1 を制御するので、湯水混合物の温度を目標温度とすることができる。

本発明の第 2の構成による湯水混合装置は、図 2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 M V 2と、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り、前記混合弁 M V 2から流出する湯水混合物の温度上昇に伴い湯の割合を滅少させる方向に前記可動弁体を付勢する第 1 のばね S P 2 1 と、前記可動弁体を前記方向とは反対方向に付勢する第 2 のばね S P 2 2と、前記第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を調節可能な予荷重調節手段 M 2 1 と、前記湯水混合物の温度を検出する温度検出手段 M 2 2と、前記温度検出手段 M 2 2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予荷重調節手段 M 2 1 をフィードバック制御する予荷重制御手段 M 2 3と、該フィ一ドバック制御のゲインを湯水の混合状態に基づいて決定する制御ゲイン決定手段 M 2 とを備えている。

ここで、前記第 2の構成による湯水混合装置において、前記制御ゲイン決定手段 M 2 4は、前記ゲインを湯水混合物の温度に基づいて決定する手段である構成とすることもできる。また、前記制御ゲイン決定手段 M 2 4は、前記ゲインを湯水混合物の温度における前記第 1 のばねのばね定数の変化率に基づいて決定する手段である構成とすることもできる。さらに、前記制御ゲイン決定手段 M 2 4は、前記第 1 のばねのばね定数の変化率が変化しない頟域に該検出温度があるときは制御ゲインを第 1の値とし、該変化率が変化する領域に該検出温度があるときは制御ゲインを該第 1 の値より小さな第 2の値とする手段である構成とすることもできる。

この第 2の構成による湯水混合装置では、第 1 のばね S P 2 1 が湯水混合物の温度に応じてばね定数を変化させ、湯水の混合比を調節する可動弁体を付勢して、湯水混合物の温度を目標温度へと制御する。第 1のばね S P 2 1 による温度制御のみでは温度検出手段 M 2 2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、制御ゲイン決定手段 M 2 4が湯水の混合状態に基づいてフィードバック制御のゲインを決定し、予荷重制御手段 M 2 3が該偏差を打ち消す側に予荷重讕節手段 M 2 1 を制御して、湯水混合物の温度を目標温度とする。

したがって、本発明の第 2の構成による湯水混合装置によれば、フィードバック制御の制御ゲインを湯水の混合状態に基づいて決定するするので、広い温度範囲でハンチングすることなく目標温度に制御することができる。もとより、第 2 の構成による湯水混合装置では、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おり、これによる湯水混合物の温度の制御も行なわれる。また、目標温度からずれた温度で第 1のばね S P 2 1 と第 2のばね S P 2 2のばね力が約り合うことにより、湯水混合物の温度と目標温度に偏差を生じた場合には、偏差を打ち消す側に予荷重調節手段 M 2 1 を制御するので、湯水混合物の温度を目標温度とすることができる。

本発明の第 3の構成による湯水混合装置は、図 3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 M V 3と、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り、前記混合弁 M V 3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第 1 のばね S P 3 1 と、前記可動弁体を前記方向とは反対方向に付勢する第 2 のばね S P 3 2と、前記第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を調節可能な予荷重調節手段 M 3 1 と、前記湯水混合物の温度を検出する温度検出手段 M 3 2と、前記予荷重調節手段 M 3 1を制御して、前記予荷重を湯水混合物の目標温度に対応した初期値に設定する初期予荷重設定手段 M 3 3と、該設定の後、前記温度検出手段 M 3 2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、該偏差の大きさに基づいてフィードバック制御を実施するか否かを判定する制御実施判定手段 M 3 4と、前記制御実施判定手段 M 3 4によりフィードバック制御の実施と判定されたときに、該偏差を打ち消す側に前記予荷重調節手段 M 3 1 を制御する予荷重制御手段 M 3 5とを備えている。

ここで、前記第 3の構成による湯水混合装置において、前記制御実施判定手段 M 3 4は、該偏差が所定範囲内にあるときにはフィードバック制御を実施すると判定し、該偏差が所定範囲外にあるときにはフィードバック制御を実施しないと判定する構成とすることもできる。また、前記制御実施判定手段は、該偏差が第 1 の所定範囲内にあるときにはフィードバック制御を実施しないと判定し、該偏差が前記第 1 の所定範囲外にあり前記第 1 の所定範囲より大きな第 2の所定範囲内にあるときにはフィードバック制御を実施すると判定し、該偏差が前記第 2の所定範囲外にあるときにはフィ一ドバック制御を実施しないと判定する手段である構成とすることもできる。

この第 3の構成による湯水混合装置は、出湯が開始されると、初期予荷重設定手段 M 3 3は、予荷重調節手段 M 3 1を制御して、湯水混合物の目標温度に対応した初期値に可動弁体の位置を設定する。また、第 1のばね S P 3 1 は、湯水混合物の温度に応じてばね定数を変化させ、湯水の混合比を翻節する可動弁体を付勢して、湯水混合物の温度を目標温度へと制御する。温度検出手段 M 3 2により検出された湯水混合物の温度と目標温度とに偏差が存在する場合で、該偏差が所定範囲内にあるときは、予荷重制御手段 M 3 5は、該偏差を打ち消す側に予荷重調節手段 M 3 1 を制御して、湯水混合物の温度を目標温度とする。

したがって、第 3の構成による湯水混合装置によれば、出湯開始時には、予め目標温度に対応した予荷重を設定し、湯水混合物の温度と目標温度との偏差が所定範囲内になるまでフィードバヅク制御を実施しないので、死水吐水が完了した直後に熱湯が出湯することがなく、早期に湯水混合物の温度を目標温度とすることができる。また、死水吐水時には、第 1のばね S P 3 1のばね定数が変化し、可動弁体を付勢して湯の割合を増加するので、早期に死水吐水を完了することができる。もとより、第 3の構成による湯水混合装置では、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おり、これによる湯水混合物の温度の制御も行なわれる。また、目標温度からずれた温度で第 1 のばね S P 3 1 と第 2のばね S P 3 2のばね力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、偏差を打ち消す側に予荷重調節手段 M 3 1 を制御するので、湯水混合物の温度を目標温度とすることができる。本発明の第 4の構成による湯水混合装置は、図 4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 M V 4と、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り、前記混合弁 M V 4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第 1 のばね S P 1 と、前記可動弁体を前記方向とは反対方向に付勢する第 2 のばね S P 4 2と、前記第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を調節可能な予荷重調節手段 M 4 1 と、前記湯水混合物の温度を検出する温度検出手段 M 4 2と、湯水混合物の目標温度と前記予荷重との関係を記億する予荷重記憶手段 M 4 3と、前記予荷重調節手段 M 4 1 を制御して、前記予荷重記億手段 M 4 3 により記憶された関係に従って、予荷重を目標温度に対応した初期値に設定する予荷重設定手段 M 4 4と、該設定の後に、前記温度検出手段 M 4 2により検出された湯水混合物の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予荷重調節手段 M 4 1 を制御する予荷重制御手段 M 4 5と、前記温度検出手段 M 4 2により検出された湯水混合物の温度と目標温度との偏差が所定の状態となったときの該目標温度と前記予荷重との関係を用いて、前記予荷重記憶手段 M 4 3により記僮された関係を更新する更新手段 M 4 6とを俯えている。この第 4の構成による湯水混合装置は、出湯開始時に、予荷重設定手段 M 4 4 が、予荷重調節手段 M 4 1 を制御して、予荷重記億手段 M 4 3により記憶された湯水混合物の目標温度と予荷重との関係に従って、予荷重を目標温度に対応した初期値に設定する。出湯中は、第 1のばね S P 4 1 が、湯水混合物の温度に応じてばね定数を変化させ、湯水の混合比を調節する可動弁体を付勢して、湯水混合物の温度を目標温度へと制御する。温度検出手段 M 4 2により検出された湯水混合物の温度と目標温度とに偏差が存在する場合には、予荷重制御手段 M 4 5が、該偏差を打ち消す側に予荷重調節手段 M 4 1 を制御して、湯水混合物の温度を目標温度とする。更新手段 M 4 6は、温度検出手段 M 4 2により検出された温度と目標温度との偏差が所定の状態となったときの目標温度と予荷重との関係を用いて、予荷重記憶手段 M 4 3により記憧された関係を更新する。

したがって、第 4の構成による湯水混合装置によれば、湯水混合物の温度と目標温度との偏差が所定の状態となったときの目標温度と予荷重との関係を用いて、予荷重記憶手段 M 4 3により記億された関係を更新し、更新された関係に従って予荷重設定手段 M 4 4により予荷重を目標温度に対応した初期値に設定するので，第 1 のばね S P 4 1 のばね特性に製品によるばらつきが生じる場合でも、その第 1 のばね S P 4 1のばね特性に対して適正な初期値とすることができる。また、季節により給水温度 ·給湯温度等の給水状態が変化する場合、第 1のばね S P 4 1 または第 2のばね S P 4 2のばね定数が経年変化した場合でも、季節変化または経年変化にかかわらず、常に適正な初期値とすることができる。もとより、第 4の構成による湯水混合装置では、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おり、これによる湯水混合物の温度の制御も行なわれる。また、目標温度からずれた温度で第 1のばねと第 2のばねのばね力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、偏差を打ち消す側に予荷重襲節手段 M 4 1 を制御するので、湯水混合物の温度を目標温度とすることができる。

本発明の第 5の構成による湯水混合装置は、図 5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 M V 5と、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り、前記混合弁 M V 5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第 1 のばね S P 5 1 と、前記可動弁体を前記方向とは反対方向に付勢する第 2 のばね S P 5 2と、前記第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を調節可能な予荷重調節手段 M 5 1 と、湯水混合物の目標温度と前記予荷重との関係を複数記憶する複数予荷重記億手段 M 5 2と、所定データの入力に基づいて、前記複数予荷重記億手段 M 5 2により記憧された複数の目標温度と予荷重との関係のうち、一つの関係を選択する予荷重選択手段 M 5 3と、前記予荷重調節手段 M 5 1 を制御して、前記予荷重選択手段 M 5 3により選択された関係に従って、予荷重を目標温度に対応した初期値に設定する予荷重設定手段 M 5 4とを備えている。ここで、前記第 5の構成による湯水混合装置において、湯水混合物の温度を検出する温度検出手段と、前記予荷重設定手段 M 5 4により初期値が設定された後に、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予荷重調節手段 M 5 1 を制御する予荷重制御手段とを備えた構成とすることもできる。この第 5の構成による湯水混合装置は、出湯開始時に、予荷重設定手段 M 5 4 が、予荷重調節手段 M 5 1 を制御して、複数予荷重記僮手段 M 5 2により記億された複数の目標温度と予荷重との関係のうち、予荷重選択手段 M 5 3により選択された一つの関係に従って、予荷重を目標温度に対応した初期値に設定する。出湯中は、第 1 のばね S P 5 1が、湯水混合物の温度に応じてばね定数を変化させ，湯水の混合比を調節する可動弁体を付勢して、湯水混合物の温度を目標温度へと制御する。

したがって、第 5の構成による湯水混合装置によれば、予荷重設定手段 M 5 4 により予荷重を目標温度に対応した初期値に設定する際に用いられる目標温度と予荷重との関係を、所定データを入力し、複数予荷重記憧手段 M 5 2に記億された複数の関係のうちから、一つの関係を選択するので、容易に給水温度および給湯温度等に応じた初期値とすることができ、湯水混合物の温度を早期に目標温度とすることができる。また、第 5の構成による湯水混合装置において、予荷重制御手段を備えたときには、初期値で設定した予荷重では湯水混合物の温度と目標温度とに偏差を生じる場合にも、湯水混合物の温度を目標温度とすることができる。もとより、第 5の構成による湯水混合装置では、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おり、これによる湯水混合物の温度の制御も行なわれる。

本発明の第 1 の湯水混合方法は、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第 1のばねで、可動弁体を有する湯水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該可動弁体を付勢し、第 2のばねで、前記可動弁体を前記方向とは反対方向に付勢し、該可動弁体の位置により湯水の混合比を調節する湯水混合方法であって、前記第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を調節して、該予荷重を湯水混合物の目標温度に対応した初期値に設定し、該設定の後に、湯水混合物の温度を検出し、該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第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を調節することを要旨とする。

この第 1 の湯水混合方法は、まず、第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を調節して、 '予荷重を湯水混合物の目標温度に対応した初期値に設定する。予荷重を初期値に設定した後に、湯水混合物の温度を検出する。この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、第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を偏差を打ち消す側に調節する。

したがって、第 1 の湯水混合方法によれば、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。また、目標温度からずれた温度で第 1のばねと第 2のばねのばね力が約り合うことにより、湯水混合物の温度と目標温度に偏差を生じた場合には、第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を偏差を打ち消す側に調節するので、湯水混合物の温度を目標温度とすることができる。更に、第 1のばねの温度ヒステリシス，経年変化によるばね定数の差，ロット間の特性誤差等に起因して湯水混合物の温度と目標温度に偏差を生じる場合があるが、この場合にも第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を偏差を打ち消す側に調節するので、湯水混合物の温度を目標温度とすることができる。

本発明の第 2の湯水混合方法は、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第 1のばねで、可動弁体を有する湯水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滅少させる方向に該可動弁体を付勢し、第 2のばねで、前記可動弁体を前記方向とは反対方向に付勢し、該可動弁体の位置により湯水の混合比を調節する湯水混合方法であつて、前記湯水混合物の温度を検出し、該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、湯水の混合状態に基づいてフィードバック制御のゲインを決定し、該ゲインを用いて前記偏差を打ち消す側に前記第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重をフィードバック制御することを要旨とする。

この第 2の湯水混合方法では、出湯を開始した後に、まず、湯水混合物の温度を検出する。この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、湯水の混合状態に基づいてフィードバック制御のゲインを決定し、このゲインを用いて偏差を打ち消す側に第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重をフィ一ドバック制御する。

したがって、本発明の第 2の湯水混合方法によれば、フィードバック制御のゲィンを湯水の混合状態に基づいて決定するするので、広い温度範¾で-ハンチングすることなく目標温度に制御することができる。もとより、第 2の湯水混合方法では、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おり、これによる湯水混合物の温度の制御も行なわれる。また、目標温度からずれた温度で第 1 のばねと第 2のばねのばね力が約り合うことにより. 湯水混合物の温度と目標温度に偏差を生じた場合には、偏差を打ち消す側に第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重をフィ一ドバック制御するので、湯水混合物の温度を目標温度とすることができる。

本発明の第 3の湯水混合方法は、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第 1のばねで、可動弁体を有する湯水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該可動弁体を付勢し、第 2のばねで、前記可動弁体を前記方向とは反対方向に付勢し、該可動弁体の位置により湯水の混合比を調節する湯水混合方法であって、前記第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を調節して、該予荷重を湯水混合物の目標温度に対応した初期値に設定し、該設定の後、前記湯水混合物の温度を検出し、該検出された温度と目標温度とに偏差が存在する場合に、該偏差の大きさに基づいてフィードバック制御を実施するか否かを判定し、該判定がフィードバック制御の実施のときに、該偏差を打ち消す側に前記第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を制御することを要旨とする。

この第 3の湯水混合方法では、第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を調節して、予荷重を湯水混合物の目標温度に対応した初期値に設定する。予荷重を初期値に設定した後、湯水混合物の温度を検出する。この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、偏差の大きさに基づいてフィードバック制御を実施するか否かを判定する。この判定がフィードバック制御の実施のときには、この偏差を打ち消す側に第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を制御する。

したがって、第 3の湯水混合方法によれば、出湯開始時には、予め目標温度に対応した予荷重を設定し、湯水混合物の温度と目標温度との偏差が所定範囲内になるまでフィードバック制御を実施しないので、死水吐水が完了した直後に熱湯が出湯することがなく、早期に湯水混合物の温度を目標温度とすることができる。また、死水吐水時には、第 1 のばねのばね定数が変化し、可動弁体を付勢して湯の割合を増加するので、早期に死水吐水を完了することができる。もとより、第 3の湯水混合方法では、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おり、これによる湯水混合物の温度の制御も行なわれる。また、目標温度からずれた温度で第 1のばねと第 2のばねのばね力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、偏差を打ち消す側に第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を制御するので, 湯水混合物の温度を目標温度とすることができる。

本発明の第 4の湯水混合方法は、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第 1のばねで、可動弁体を有する湯水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該可動弁体を付勢し、第 2のばねで、前記可動弁体を前記方向とは反対方向に付勢し、該可動弁体の位置により湯水の混合比を調節する湯水混合方法であって、湯水混合物の目標温度と前記予荷重との関係を記億し、前記第 1および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を調節して、前記記億した関係に従って、予荷重を目標温度に対応した初期値に設定し、該設定の後に、前記湯水混合物の温度を検出し、該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第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を制御し、前記検出された温度と目標温度との偏差が所定の状態のときには、該目標温度と前記予荷重との関係を用いて、前記記憶した関係を更新することを要旨とする。

この第 4の湯水混合方法は、湯水混合物の目標温度と予荷重との関係を記憶する。出湯開始時には、第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を調節して、記憶した関係に従って、予荷重を目標温度に対応した初期値に設定する。予荷重を初期値に設定した後には、まず、湯水混合物の温度を検出する。この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、この偏差を打ち消す側に第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を制御し、前記検出された温度と目標温度との偏差が所定の状態のときには、この目標温度と予荷重との関係を用いて、記憶した関係を更新する。

したがって、第 4の湯水混合方法によれば、湯水混合物の温度と目標温度との偏差が所定の状態となったときの目標温度と予荷重との関係を用いて、記憶された関係を更新し、更新された関係に従って予荷重を目標温度に対応した初期値に設定するので、第 1 のばねのばね特性に製品によるばらつきが生じる場合でも、その第 1 のばねのばね特性に対して適正な初期値とすることができる。また、季節により給水温度 ·給湯温度等の給水状態が変化する場合、第 1 のばねまたは第 2のばねのばね定数が経年変化した場合でも、季節変化または経年変化にかかわらず、常に適正な初期値とすることができる。もとより、第 4の湯水混合方法では、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おり、これによる湯水混合物の温度の制御も行なわれる。更に、目標温度からずれた温度で第 1 のばねと第 2のばねのばね力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、偏差を打ち消す側に第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を制御するので、湯水混合物の温度を目標温度とすることができる。

本発明の第 5の湯水混合方法は、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第 1のばねで、可動弁体を有する湯水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該可動弁体を付勢し、第 2のばねで、前記可動弁体を前記方向とは反対方向に付勢し、該可動弁体の位置により湯水の混合比を調節する湯水混台方法であって、湯水混合物の目標温度と前記予荷重との関係を複数記億し、所定データの入力に基づいて、前記記憶した複数の目標温度と予荷重との関係のうち、一つの関係を選択し、該選択した関係に従って、前記第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を調節して、予荷重を目標温度に対応した初期値に設定することを要旨とする。

この第 5の湯水混合方法は、湯水混合物の目標温度と予荷重との関係を複数記憶し、所定データの入力に基づいて、記億した複数の目標温度と予荷重との関係のうち、一つの関係を選択する。出湯開始時には、この選択した関係に従って、第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を調節して、予荷重を目標温度に対応した初期値に設定する。

したがって、第 5の湯水混合方法によれば、予荷重を目標温度に対応した初期値に設定する際に用いられる目標温度と予荷重との関係を、所定データを入力し、記憶した複数の関係のうちから、一つの関係を選択するので、容易に給水温度および給湯温度等に応じた初期値とすることができ、湯水混合物の温度を早期に目標温度とすることができる。もとより、第 5の湯水混合方法では、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おり、これによる湯水混合物の温度の制御も行なわれる。

【図面の簡単な説明】

図 1 は、本発明の第 1の構成による湯水混合装置の基本的構造を例示するプロック図、

図 2は、本発明の第 2の構成による湯水混合装置の基本的構造を例示するプロック図、

図 3は、本発明の第 3の構成による湯水混合装置の基本的構造を例示するプロック図、

図 4は、本発明の第 4の構成による湯水混合装置の基本的構造を例示するプロック図、

図 5は、本発明の第 5の構成による湯水混合装置の基本的構造を例示するプロック図、

図 6は、本発明の一実施例の湯水混合装置 1 0を例示する模式図、

図 7は、図 6に示した湯水混合装置 1 0の斜視図、

図 8は、湯水混合装置 1 0を構成する給水用脚金具 1 1の断面図、

図 9は、湯水混合装置 1 0を構成する弁ュニット 1 5の拡大断面図、

図 1 0は、切換え/止水弁 1 2 0に組み込まれた固定ディスク 1 2 1の構造図、図 1 1 は、切換え/止水弁 1 2 0に組み込まれた回転ディスク 1 2 5の構造図、図 1 2は、 C P U 1 5 0 aを中心とした制御系の電気的な構成を例示するプロック図、

図 1 3は、電子制御装置 1 5 0により実行される初期予荷重調整ルーチンを例示するフローチャート、

図 1 4は、感温コィルスプリング 8 0のばね定数 B K ·ばね定数の変化率 Δ Β K ·制御ゲイン Kと温度 Tとの関係を例示するグラフ、図 1 5は、電子制御装置 1 5 0により実行される出湯開始時処理ルーチンを例示するフローチヤ一ト、

図 1 6は、電子制御装置 1 5 0により実行される目標温度変更時処理ルーチンを例示するフローチャート、

図 1 7は、電子制御装置 1 5 0により実行されるフィ一ドバック制御ルーチンを例示するフローチャート、

図 1 8は、電子制御装置 1 5 0により実行されるフィードバック制御ルーチンの変形例を示すフローチャート、

図 2 0は、電子制御装置 1 5 0により実行されるフィードバック制御ルーチンを変形例を示すフローチヤ一ト、

図 2 0は、本発明の第 2実施例の湯水混合装置の電子制御装置 1 5 0により実行される初期値選定ルーチンを例示するフローチャート、

図 2 1 は、本発明の第 3実旌例の湯水混合装置の予荷重調節機構 2 0 0の概略を例示する模式図、

図 2 2は、本発明の第 4実施例の湯水混合装置の予荷重調節機構 3 0 0の概略を例示する模式図である。

【発明を実施するための最良の形態】

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 6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 7はこの湯水混合装置の斜視図である。

湯水混合装置 1 0は、水道管から水が給水される給水用脚金具 1 1 と、図示しない給湯機から湯が給湯される給湯用脚金具 1 2と、湯水の混合を行なう弁ュニット 1 5と、湯水の混合比を電気的に制御する制御ュ-ット 1 8 とから構成されている。弁ュニット 1 5は、機能的には、給水用脚金具 1 1から給水される水および給湯用脚金具 1 2から給水される湯を混合する湯水混合弁 6 0と、湯水混合弁 6 0に組み込まれた可動弁体 7 0の位置を賙節する予荷重調節機構 1 0 0と、湯水混合物温度 T Cを検出する温度センサ 1 1 0と、シャワー 1 3 0またはカラン 1 4 0からの混合湯水の選択および止水をする切換え Z止水弁 1 2 0 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、制御ュ-ット 1 8は、目標温度 T Pを表示する液晶表示部（L C D ) 1 6 0と、目標温度 T P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 1 7 0と、温度センサ 1 1 0によつて検出される温度信号とパネル操作部 1 7 0からの信号を入力して予荷重調節機構 1 0 0と切換え/止水弁 1 2 0と L C D 1 6 0へ出力信号を出力する電子制御装置 1 5 0とを有する。更に、湯水混合装置 1 0は電池 1 8 0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。

制御ュ-ット 1 8を構成するパネル操作部 1 7 0は、図 7に示すように、 L C D 1 6 0に表示される目標温度 T Pをデクリメントするスィッチ 1 7 1 と、目標温度 T Pをィンクリメントするスィッチ 1 7 2と、シャワー 1 3 0からの吐水を選択するシャヮー選択スィツチ 1 7 5と、カラン 1 4 0からの吐水を選択する力ラン選択スィツチ 1 7 6と、止水を選択する止水スィツチ 1 7 7から構成されている。

次に、給水用脚金具 1 1 の拡大断面図である図 8を用いて給水用脚金具 1 1の構造について説明する。給水用脚金具 1 1 は、同図に示すように、水道管に接続される入口 2 1 と湯水混合弁 6 0に接続される出口 2 9とが形成されたハウジング 2 0を有し、ハウジング 2 0には、止水弁 2 2と圧力制御弁 3 0が組み込まれている。

止水弁 2 2は、ハウジング 2 0に液密に締結されたキャップ 2 7と、キャップ 2 7とハウジング 2 0にガイドされた弁体 2 3と、ストレーナ 2 8とを有する。弁体 2 3は、ハウジング 2 0とのガイド部 2 4と端部 2 6とを有しており、ガイド部 2 4には通水時に水の通路となる開口部 2 5が設けてある。ガイド部 2 4はハウジング 2 0とねじで喻み合っており、弁体 2 3を回転させることにより弁体 2 3が回転軸方向に変位する構造になっている。従って、弁体 2 3を回転させて、端部 2 6とハウジング 2 0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 2 6とハウジング 2 0との隙間から流入した水が開口部 2 5を通り、ストレーナ 2 8によりゴミを除去した後に圧力制御弁 3 0に流れ込む。

圧力制御弁 3 0は、弁ュニット 1 5に供給する水側圧力を制御する弁であり、ハウジング 2 0内部に環状に形成された弁座 3 1、この弁座 3 1 と協動して水の流れを制御する弁部材 3 2、弁部材 3 2を摺動可能に収納するガイド部材 3 5、弁部材 3 2に固定された弁軸 4 0、弁軸 4 0の末端が組み付けられる金属べローズ 4 5等から構成されている。弁部材 3 2は、ナツト 3 4により弁軸 4 0が固定される本体部 3 2 Aと、弁座 3 1 と反対方向に延長する円筒形のスカート 3 3とを有し、このスカート 3 3はハウジング 2 0に液密に締結されたガイド部材 3 5 のボア 3 6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 3 2とスカート 3 3とガイド部材 3 5とで形成された二次圧力室 3 7内には弁座 3 1 下流の給水二次圧力 P 2が導入される。

弁軸 4 0には、弁部材 3 2と反対側の端にばね受け 4 1が設けられており、ハウジング 2 0には、ばね受け 4 1 に対畤してキヤップ 4 2が液密に締結されている。ばね受け 4 1 とキャップ 4 2との間には金属べローズ 4 5が液密に配置してあり、背圧室 4 6を形成している。金属べローズ 4 5は一定のばね定数を有するばねで、有効受圧面積は弁座 3 1 の有効面積に等しくなるように設定されている c 背圧室 4 6には、給湯用脚金具 1 2に接铰されている圧力導入管 5 8により給湯機からの給湯圧力 P 3が導入されている。

こうして構成された圧力制御弁 3 0は次のように作動する。弁部材 3 2は、給水一次圧力 P 1 により開弁方向に作用する力と二次圧力室 3 7の給水二次圧力 P 2により閉弁方向に作用する力とを受ける。ばね受け 4 1 は、給水一次圧力 P 1 により閉弁方向に作用する力と、金属べローズ 4 5により開弁方向に作用するばね力と、背圧室 4 6内の給湯圧力 P 3により開弁方向に作用する力とを受ける。弁部材 3 2とばね受け 4 1 は弁軸 4 0によって結合しているので、弁部材 3 2の給水一次圧力 P 1 による開弁方向に作用する力とばね受け 4 1 の給水一次圧力 P 1 による閉弁方向に作用する力とはほぼ約り合い、二次圧力室 3 7の給水二次圧力 P 2による閉弁方向に作用する力に対して、金属べローズ 4 5による開弁方向に作用するばね力と背圧室 4 6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約り合う。従って、給水二次圧力 P 2は金属べローズ 4 5のばね力だけ給湯圧力 P 3より高くなり、水道管からの給水一次圧力 P 1 および給湯機からの給湯圧力 P 3が変動しても、給水二次圧力 P 2と給湯圧力 P 3 との差圧は一定となる。

尚、給湯用脚金具 1 2の構成は特に図示しないが、給水用脚金具 1 1 に組み込まれた止水弁 2 2と同様の止水弁 5 2が組み込まれている。

次に、弁ュュット 1 5の拡大断面図である図 9を用いて、弁ュュット 1 5の構造について説明する。弁ュ-ット 1 5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 6 0，予荷重調節機構 1 0 0，温度センサ 1 1 0および切換え/止水弁 1 2 0が組み込まれている。ハウジング 6 1 には、水入口 8 5と湯入口 9 5が形成されており、水入口 8 5には給水用脚金具 1 1 の出口 2 9が接続され、湯入口 9 5には給湯用脚金具 1 2の出口 5 9が接接される。

湯水混合弁 6 0は、水入口 8 5および湯入口 9 5に夫々連通する環状通路 8 6 および 9 6と、可動弁体 7 0を軸方向摺動自在に収容する弁室 6 3と、湯水混合室 6 4を有する。弁室 6 3は、湯水混合弁 6 0の軸線に垂直な水側弁座 8 7および湯側弁座 9 7と、軸方向のボア 6 2によって画定されている。可動弁体 7 0は、円筒部 7 1 と半径方向のゥ -ブ 7 2とを有する。円筒部 7 1の外径とポア 6 2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 7 0のゥ -ブ 7 2には複数の開口 7 3が設けてあり、湯入口 9 5から弁室 6 3内に流入した湯は、開口 7 3を通って湯水混合室 6 4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 7 0が軸方向に変位することによって変化する。尚、可動弁体 7 0が水側弁座 8 7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 7 0が湯側弁座 9 7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。

可動弁体 7 0は、湯水混合室 6 4内に配置された感温コイルスプリング 8 0と弁室 6 3内に配置された第 2コイルスプリング 9 0の力の約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 8 0の一端は止め輪 7 4によりハウジング 6 1 に固定されたばね受け 7 5に支承され、他端は可動弁体 7 0に固定されたばね受け 7 6に支承されている。また、第 2コイルスプリング 9 0の一端は可動弁体 7 0 と連動するばね受け 7 7に支承され、他端は予荷重調節機構 1 0 0の可動ばね受け 1 0 2に支承されている。組立の便宜のため、ばね受け 7 6はゥ -ブ7 2を貫通し、ばね受け 7 7と螺合する構造になつている。感温コィルスプリング 8 0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 9 0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、ュッケル · チタン合金からなる形状記憧合金（ S M A ) の範噠に属する合金が知られている。この種の S M Aは温度に応じて弾性係数が変化し、その結果、 S M Aからなる感温コィルスプリング 8 0のばね定数が温度応じて変化する。 S M Aからなる所望の温度特性を有する温度応答性の感温コィルスプリング 8 0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「K T S— S Mァロイ」がある。

また、予荷重調節機構 1 0 0に消黄される電池 1 8 0のエネルギを節減するために、感温コイルスプリング 8 0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 8 0 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 9 0に加える予荷重はゼロにすることができ、可動弁体 7 0は感温コィルスプリング 8 0のばね力のみによって湯側弁座 9 7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 7 0を湯側弁座 9 7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 8 0のばね定数と予荷重は、低温時 (例えば、給水温度 T wが 5 'Cの時）に発生するばね力が 5 0 0 g以下、好ましくは 3 0 0 8Γ以下になるように設定する。

予荷重調節機構 1 0 0は、予荷重調節モータ 1 0 5をいずれかの方向に回転させることにより、第 2 コイルスプリング 9 0の予荷重を可変可能に構成されている。このため、ハウジング 6 1 に液密に締結された端部部材 1 0 1には、可動ばね受け 1 0 2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 1 0 2の内ねじには予荷重調節モータ 1 0 5の出力軸 1 0 3に形成されたウォーム 1 0 4が *み合っている。また、予荷重襲節モータ 1 0 5の出力軸 1 0 3は 0 リング 1 0 6によって軸封されている。

こうして構成された予荷重襲節機構 1 0 0は、予荷重調節モータ 1 0 5を所定方向に回転させて、可動ばね受け 1 0 2を図 9右方に変位させることにより、第 2 コイルスプリング 9 0の予荷重を増大させ、予荷重調節モータ 1 0 5を反対方向に回転させて、可動ばね受け 1 02を左方に変位させることにより、第 2コィルスプリング 90の予荷重を減少させる。

温度センサ 1 1 0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。

切換え/止水弁 1 20は温度センサ 1 1 0の下流側に配置されており、ハウジング 6 1に固定された固定ディスク 12 1 と、この固定ディスク 121に擦り合わさつた状態で回転する回転ディスク 1 25と、この回転ディスク 125を回転駆動する切換え Z止水モータ 127とを有する。固定ディスク 121は、図 1 0 に示すように 2つの吐水ポート 1 22および 123を有し、一方の吐水ポート 1 22は接続金具 13 1とシャワーホース 1 32 (図 7参照）を介してシャワー 1 30に接続され、他方の吐水ポート 123は接蜣金具 141と図示しないスィべ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 1 1 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 12 6を有する。切換え Z止水モータ 1 27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 12 1の吐水ポート 122に整合させると、混合湯水はシャワー 1 30に供給され、吐水ポート 126を固定ディスク 1 21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 1 26を固定デイスク 121のいずれの吐水ポート 122および 123からもオフセットさせると止水される。

制御ュニット 1 8を構成する電子制御装置 150は、図 12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 CPU 1 50 a、 C P U 1 50 aで各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムゃ制御データ等が予め格納された ROM 150 b、同じく C PU 1 50 a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害きされる R AM 1 50 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 RAM 1 50 d > 温度センサ 1 10からの信号を入力する温度センサ入力回路 1 50 e、パネル操作部 1 70からのスィッチ信号を入力するスイッチ入力回路 1 50 f 、 C P U 1 5 0 aでの演算結果に応じて予荷重調節モータ 1 05に駆動信号を出力するモータ駆動回路 1 50 gr、パネル操作部 1 70の吐水選択スィツチ 1 7 5， 1 76または止水スィツチ 1 77の入力に応じて切換え止水モータ 1 27に駆動信号を出力するモータ駆動回路 1 50 hおよび L C D 1 60に表示信号を出力する L C D駆動回路 1 50 i 等を備えている。また、電子制御装置 1 50は、電池 1 8 0に接続された定電圧回路 1 50 j を備えている。

こうして構成された湯水混合装置 1 0の作動を以下に説明する。まず、図 1 3 の初期予荷重調整ルーチンについて説明する。このルーチンは、新たに湯水混合装置 1 0を設置した時または長期間使用しなかった湯水混合装置 1 0の使用を再開する時に実行される。

まず、感温コィルスプリング 80のばね特性を表わす特性値 T 1 および 0 を使用者が入力する（ステップ S 1 00 ) 。ここで、特性値 T 1 は、温度上昇により感温コイルスプリング 80のばね定数 B Kが変化し始めるときの温度であり、特性値 0 は、温度上昇に比例してばね定数が変化する領域においてばね定数 B Kの変化が略一定であるときの傾きである。

感温コイルスプリング 80のばね定数 B Kは、図 1 4 ( a ) に示すように、温度 Tが T 1以下の領域（区間 U 1 ) では一定値 B K 2を、 T 4以上の領域（区間 U 5 ) では一定値 B K 1 を示し、 T 1から T 4の領域（区間 U 2， U 3 , U 4 ) では湯水混合物温度 T Cに応じて変化する。特に T 2から T 3の頟域（区間 U 3 ) では変化率厶 B Kが一定となり、傾き 0の比例関係が成立する。丁 1から丁 2の領域（区間 U 2 ) または T 3から T 4の領域（区間 U 4) では、湯水混合物温度 T Cに応じてばね定数 B Kは変化するが、その変化率 ΔΒ Kは一定でなく、区間 U 3の変化率 ΔΒ Kに比べて小さい。

従って、こうした感温コイルスプリング 80のばね特性は、温度 T l ， Τ 2 , Τ 3 , Τ 4および傾き 0 をパラメータとして表わすことができる。このパラメ一タのうち温度 T 1 と傾き 0 を用いて感温コイルスプリング 80のばね特性を区分することができ、区分された感温コイルスプリング 80を湯水混合装置 1 0として使用する際に、温度 T 1 と傾き 0 (特性値 Τ 1 ， Θ ) を入力することによりそのばね特性を決定することができる。次に、湯水混合物温度 T Cを目標温度 T Pに保持するフィードバック制御における制御ゲイン Kのパターンを、特性値 T 1 ， Θ と制御ゲイン Kのパターンとの関係を示す図示しないマップにより決定する（ステップ S 1 1 0 ) 。制御ゲイン Kは、実施例の湯水混合装置 1 0では、感温コィルスプリング 80のばね定数の変化率 ΔΒ Kが湯水混合物温度 T Cに伴って変化することにより、目標温度 T P によっては所望する制御ができない場合を生じることがあるため、ばね定数の変化率 ΔΒ Kに基づいて制御ゲイン Kを決定する構成とした。変化率 ΔΒ K ·制御ゲイン Kと温度との関係の一例を図 1 4 ( b ) および（ c ) に示す。

実施例では、制御ゲイン Kを以下のようにばね定数の変化率 ΔΒ Kに基づいて設定する。ばね定数 B Kと温度 Tが比例関係にある傾域である区間 U 3では所定値 K 1 とし、ばね定数 B Kと温度 Tが比例関係になく変化率 ΔΒ Kが変化する頟域である区間 U 2および U 4では所定値 K 1 より小さい所定値 K 2とする。また, ばね定数 B Kが変化しない領域である区間 U 1および U 5では区間 U 3と同じ所定値 K 1 とする。

このように制御ゲイン Kを設定することにより、目標温度 T Pが区間 U 2または U 4にある場合にもハンチングすることなく湯水混合物温度 T Cを目標温度 T Pで制御することができる。これは、次の理由による。区間 U 2または U 4のばね定数の変化率 ΔΒ Kは区間 U 3の変化率 ΔΒ Kに比べて小さいので、同一の温度変化に対してばね定数 B Kの変化による作用（温度変化に抗する作用）は、区間 U 3より区間 U 2または U 4の方が小さい。ここで、同一の予荷重調節モータ 1 05の駆動量（実予荷重調節量 A F ) を作用させると、湯水混合物温度 T Cの温度変化は、ばね定数 B Kの変化による作用が小さい分だけ区間 U 3より区間 U 2または U 4の方が大きくなる。従って、区間 U 3で適正な制御が可能であった制御ゲイン Kの所定値 K 1 を区間 U 2または U 4で用いると、制御ゲイン Kに基づいて算出される実予荷重調節量 A Fが適正な値より大きくなり、目標温度 T P 付近を中心としてハンチングする場合を生じる。この結果、区間 U 2または U 4 においても適正な制御をするためには、制御ゲイン Kを小さくして温度偏差 ΔΤ に対する実予荷重調節量 AFを小さくすることが好ましい。

また、区間 U 1 または U 5では、ばね定数 B Kが変化しない領域なので、感温コイルスプリング 80による温度制御はなく、フィードバック制御のみによって温度制御される。従って、本実施例では区間 U 1および U 5での制御ゲイン Kを区間 U 3と同じ所定値 K 1 としたが、区間 U 3と同じ所定値 K 1でなくてもよく. より大きな値でも小さな値でも構わない。

本実施例では、制御ゲイン Kをばね定数の変化率 ΔΒ Kに基づいて所定値 K 1 K 2としたが、制御ゲイン Kを変化率 ΔΒ Kに比例定数を乗じて算出する構成、制御ゲイン Kを制御ゲイン Kとばね定数の変化率 ΔΒ Kと湯水混合物温度 T Cとの三元マツプから求める構成等も好適である。

こうして制御ゲイン Kのパターンを決定した後、 ROM 150 bに予め格納されている予荷重讕節量 F Sの所定値 FMを読み込み、予荷重が所定値 FMとなるよう予荷重調節モータ 105を駆動する（ステップ S 120) 。この所定値 FM は、感温コイルスプリング 80に製品ばらつきがあつたとしても、湯側開度と水側開度がほぼ同一となる予荷重である。次に、切換え/止水弁 120をカラン側に駆動し（ステップ S 130) 、湯水混合物温度 TCが一定になるまで吐水する (ステップ S 1 40) 。この処理（ステップ S 1 30, S 140) により、給水管および給湯管に滞水した死水を吐水する。死水吐水が終了すると予荷重を値 0 とする（ステップ S 1 50) 。すなわち、湯側全閉として水のみの吐水とする。次に、温度センサ 1 1 0によって測定された給水温度 Twを読み込む処理を実行し（ステップ S 160) 、給水温度 Twに値 1を加えた値として目標温度 TPを算出する（ステップ S 170 ) 。

次に、算出した目標温度 TPを L CD 160に表示し（ステップ S 180) 、温度センサ 1 1 0によって測定された湯水混合物温度 TCの読み込む処理を実行する（ステップ S 1 90) 。目標温度 T Pから読み込んだ湯水混合物温度 T Cを減じて温度偏差 ΔΤを計算し（ステップ S 200) 、温度偏差 ΔΤを所定の偏差に相当する ¾値 T r e f と比較する（ステップ S 210) 。ここで、 K値 T r e f は、湯水混合物温度 TCが目標温度 TPから杵容される温度偏差の最大値（許容温度偏差）である。この ¾値 T r e f は、予荷重讕節モータ 1 05を駆動制御できる最小値および感温コィルスプリング 80の特性等により定められる。

温度偏差 ΔΤが閻値 T r e f より大きいときは、特性値 T 1 , 0を入力することにより決定された制御ゲイン Kのパターン（ばね定数の変化率 ΔΒ Κと制御ゲイン Κとの関係）から求めた制御ゲイン Κを温度偏差 ΔΤに乗じて実予荷重調節量 AFを算出し（ステップ S 220 ) 、現在の予荷重調節量である現予荷重調節量 F Dを実予荷重襲節量 Δ Fだけ増加して（ステップ S 230) 、ステップ S 1 90に戻る。この閉ループは（ステップ S 190ないし S 230) 、温度偏差 Δ Tの絶対値が ¾値 T r e f 以下になるまで螃けられる。

温度偏差 ΔΤが K値 T r e f以下になると、目標温度 T Pと現予荷重調節量 F Dの値をバックアップ RAM I 50 dに格納する（ステップ S 240) 。バックアップ RAM 1 50 dには湯水混合物温度 T Cと予荷重調節量 F Sとの関係を表わすマップとして予め領域が確保されており、目標温度 TPと現予荷重讕節量 F Dとの値を湯水混合物温度 T Cと予荷重讕節量 F Sとの関係を表わすデータとして格納する。

次に、目標温度 T Pをィンクリメントし（ステップ S 250) 、目標温度 T P を値 60と比較する（ステップ S 260) _o 目標温度 TPが値 60以下のときはステップ S 1 80に戻り、ステップ S 1 80ないし S 260のループを線り返す。目標温度 TPが値 6 1になると、初期予荷重の調整が終了したとして本ルーチンを終了する。ここで、初期予荷重の調整を 6 O'Cで終了したが、調整の終点は使用温度によって定めればよく、何度であっても構わない。

実施例では、目標温度 TPを給水温度 Twからィンクリメントして初期予荷重を調整したが、湯水混合物温度 TCと予荷重調節量 F Sの関係を表わせばよいので、給湯温度 T hから目標温度 T Pをデクリメントして初期予荷重を調整する構成でもよく、所定の温度範囲のみ、例えば 35てから 45ての温度範囲のみ、目標温度 TPをインクリメントまたはデクリメントして初期予荷重を調整する構成でもよい。また、目標温度 T Pの増加量を目標温度 TPに基づいて決定する構成、例えば、 35°Cから 45'Cの温度範囲は目標温度 TPを値 1ずつ増加し、それ以外の温度範囲では値 2ずつ増加する構成等も好適である。

このルーチンを実行することにより、感温コィルスプリング 80のばね特性が若干相違していても、ばね特性に適合した制御ゲイン Kのパターンを選択するので、適正なフィードバック制御をすることができる。また、湯水混合物温度 TC と予荷重調節量 F Sとの関係を表わすマップを、湯水混合装置 10が設置された後、実際に湯水を混合することにより設定するので、きわめて適合性を有するマップとすることができ、本ルーチン終了後は早期に湯水混合物温度 T Cを目標温度 TPとすることができる。

次に、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図 1 5に基づいて説明する。このルーチンは、パネル操作部 1 70のシャヮー選択スィッチ 1 75またはカラン選択スィツチ 1 76が押され、スィツチ信号がスィツチ入力回路 150 f を介して入力されることにより実行される。

先ず、混合湯水の目標温度 TPとして ROM 150 bに格納されたデフォルト値 TD (例えば、 40て）と、バックアップ RAM 150 dに格納された現予荷重調節量 F Dとを読み込む処理を実行し（ステップ S 300, S 310) 、デフオルト値 TDを LCD 160に表示する（ステップ S 320 ) 。次いで、図 1 3 に示した初期予荷重調整ルーチンによりバックアップ RAM I 50 dに格納された湯水混合物温度 T Cと予荷重調節量 F Sとの関係を表わす図示しないマツブにより、デフォルト値 TDに対応した予荷重調節量 F Sを求める（ステップ S 33 0) 。求めた予荷重調節量 F Sと現予荷重調節量 F Dとの差を実予荷重調節量厶 Fにセットし（ステップ S 340 ) 、現予荷重調節量 F Dを実予荷重調節量 Δ F だけ増加させる（ステップ S 350) 。

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ヮ一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 T C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、出湯を終了する時に通常使用する湯水混合物温度 T Cとなるよう可動弁体 70を調節する構成も望ましい。この場合は、ステップ S 300ないし S 35 0は不要である。

次に、シャヮ一選択スィツチ 1 75とカラン選択スィツチ 1 76とのどちらのスイツチが押されたかを判定する（ステップ S 360) 。スィッチの判定に従い、切換え Z止水モータ 1 27を駆動して、押されたスイツ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 S 370, S 380 ) ₀ 吐水ポート 1 22または 1 23と回転ディスク 1 25の吐水ポート 1 26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。

次に、目標温度の設定が変更されたときの処理を、図 16に示す目標温度変更時処理ルーチンにより説明する。このルーチンは、混合湯水の目標温度 TPを設定するためのスィツチ 17 1または 172が押されたときに実行される。

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 S 400, S 410) 、湯水混合物温度 T Cと予荷重藹節量 F Sとの関係を表わす前記のマップにより目標温度 TPに対応した予荷重譏節量 F Sを求める（ステップ S 420) 。次いで、求めた予荷重調節量 F Sと現予荷重調節量 FDとの差を実予荷重調節量 AFにセットし（ステップ S 430) 、現予荷重調節量 FDを実予荷重調節量厶 Fだけ増加させて（ステップ S 440) 、本ルーチンを終了する。

以上、説明した図 1 5および図 16の処理により、目標温度 TPを設定するためのスィッチ 1 71， 172によって、設定された温度で混合湯水が吐水される _c このときの出湯温度の覉整は SM A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。

湯水混合物温度 T Cが目標温度 TPとなって、耠湯機からの給湯温度 T h、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ィルスプリング 80に発生するばね力と第 2コィルスプリング 90のばね力（予荷重）との約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 T h、水道水温または流量等の条件が外乱により変動すると、この変動に応じて潙水混合室 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 ΔΤ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 T Cが目標温度 T P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の予荷重を增加させながら可動弁体 70を図 9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 T Cが低下する。反対に、湯水混合物温度 T Cが目標温度 T P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 70が図 9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 T C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。

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 T Pが変更された後は、図 17に示すブイ一ドバック制御処理ルーチンにより、湯水混合物温度 T Cが制御される。本ルーチンは所定時間毎、例えば 1 O Om s毎に実行される。

本ルーチンでは、先ず、目標温度 TPと温度センサ 1 1 0により検出される湯水混合物温度 T Cを読み込む処理を実行し（ステップ S 500) 、目標温度 T P と湯水混合物温度 T Cの差を温度偏差 ΔΤとして算出する（ステップ S 51 0) _c 算出された温度偏差 ΔΤの絶対値を S値 TR 1と比較し（ステップ S 520) 、温度偏差 ΔΤの絶対値が 83値 TR 1より大きいときは、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、 S値 TR 1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 T C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、 19値 TR 1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。

温度偏差 ΔΤの絶対値が S値 TR 1より大きいときは、まだ給湯管等の死水の吐水中か予荷重調節モータ 1 05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 F Sであるものを、過渡期の湯水混合物温度 T Cにより不適正な予荷重調節量 F S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。従つて、この場合にはフイードバック制御を行なわないのである。

一方、温度偏差 ΔΤの絶対値が K値 TR 1以下のときは（ステップ S 520) 、温度偏差 ΔΤの絶対値と 19値 T r e f とを比較する（ステップ S 530) 。温度偏差 ΔΤの絶対値が國値 T r e f より大きいときは、特性値 T 1， 0を入力することにより決定された制御ゲイン Kのパターン（ばね定数の変化率 ΔΒ Kと制御ゲイン Kとの関係）から求めた制御ゲイン Kを温度偏差 ΔΤに乗じて実予荷重調節量 AFを算出し（ステップ S 540) 、現予荷重調節量 FDを実予荷重調節量 AFだけ増加する（ステップ S 550) 。温度偏差 ΔΤの絶対値が ¾値 T r e f 以下のときは、従来の湯水混合物温度 TCと予荷重翻節量 F Sとの関係に代えて，目標温度 T Pと現予荷重靉節量 F Dの値を新たな湯水混合物温度 TCと予荷重調節量 F Sとの関係としてバツクアップ RAM 150 dに格納する（ステップ S 5 60) 。従って、バックアップ RAM 1 50 dに記億された湯水混合物温度 T C と予荷重調節量 F Sとの関係は、湯水混合装置 1 0を使用する毎に、その一部が更新されることになる。

このフィードバック制御ルーチンを実行することにより、出湯開始時には、湯水混合装置 1 0は次のように作動する。出湯が開始されると、湯水混合物温度 T Cと目標温度 TPとに生じる温度偏差 ΔΤが K値 T R 1より小さくなるまで、初期設定による予荷重（湯水混合物温度 T C温度と予荷重節量 F Sとの関係を表わすマップにより求めた予荷重）を保持する。出湯開始直後は給湯機から湯水混合装置 10までの配管に停滞した水が流出するので、湯水混合物温度 T Cは目標温度 T Pよりかなり低い値となる。このとき感温コイルスプリング 80は、この低い温度に応じてばね定数を変化させ、可動弁体 70を変位させて湯の割合を增加する。従って、湯の割合が大きいことにより死水吐水を早く完了させることができる。

給湯機からの湯が湯水混合装置 1 0に到達すると、湯水混合物温度 TCは急激に上昇する。この温度変化に対して感温コイルスプリング 80は俊敏にばね定数を変化させ、可動弁体 70を変位して湯の割合を減じる。感温コイルスプリング 80は混合湯水に直接接触しており、熱容量の小さい SMAを材料としているので、応答遅れはほとんどなく、オーバーシュートすることはない。温度偏差 Δ T が閾値 T R 1より小さくなると、フィードバック制御が開始され、感温コイルスプリング 80による温度制御では解消できない温度偏差 ΔΤを解消し、湯水混合物温度 T Cを目標温度 TPに保持する。以上、説明した実施例の湯水混合装置 1 0によれば、ばね定数が温度によって変化する S M Aを材料とした感温コイルスプリング 8 0を用いたので、外乱等により湯水混合物温度 T Cが変化しても、感温コイルスプリング 8 0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 7 0を温度変化を打ち消す側に変位させて、湯水混合物温度 T Cを目標温度 T Pとすることができる。また、感温コィルスプリング 8 0は熱容量の小さい S M A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 T Cの変化に素早く応じることができる。従つて、湯水混合物温度 T Cを目標温度 T Pに保持することができる。

出力湯中に、外乱等により湯水混合物温度 T Cと目標温度 T Pとに温度偏差 Δ Tが生じ、感温コィルスプリング 8 0による温度制御だけでは温度偏差 Δ Τ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 Δ Τを解消するので、湯水混合物温度 T Cを常に目標温度 T Pに制御することができる。ばね定数の変化率 Δ Β Kに応じて制御ゲイン Kを変更してフィードバック制御を行なうので、ばね定数の変化率 Δ Β Kが一定でない温度範囲に目標温度 T Pを設定してもハンチングすることがなく、制御範囲を広くすることができる。

出湯開始時または目標温度 T Pの変更時には、デフォルト値 T Dまたは目標温度 T Pに対応した予荷重調節量 F Sを求めて、可動弁体 7 0の位置を決定するので、出湯開始時または目標温度 T Pの変更時から早期に湯水混合物温度 T Cをデフォルト値 T Dまたは目標温度 T Pとすることができる。また、温度偏差丁が閾値 T R 1 より小さくなるまでフィードバック制御を実施しないので、死水吐水時の湯水混合物温度 T Cを検出することにより予荷重調節機構 1 0 0が第 2コィルスプリング 9 0の予荷重を変更することがなく、死水吐水が完了したときに熱湯が出湯することもない。更に、死水吐水時は、感温コイルスプリング 8 0のばね定数 B Kが変化し、可動弁体 7 0を付勢して湯の割合を増加するので、早期に死水吐水を完了することができる。

また、感温コイルスプリング 8 0のばね特性を区分し、湯水混合装置 1 0として使用する際に、特性値 T 1 ， 0 を入力することにより制御ゲイン Kのパターンを決定してフィードバック制御するので、感温コイルスプリング 8 0に製品ばらつきが生じる場合でも適正に温度制御することができる。

湯水混合物温度 T C と予荷重調節量 F Sの関係を表わすマツプを湯水混合装置 1 0を設置してから作成するので、設置条件に応じた湯水混合物温度 T Cと予荷重調節量 F S との関係を求めることができ、出湯開始時および目標温度変更時に早期に湯水混合物温度 T Cを目標温度 T Pとすることができる。更に、フィードバック制御中に湯水混合物温度 T Cが目標温度 T P となって安定したときに、そのときの目標温度 T Pと現予荷重調節量 F Dとを新たな湯水混合物温度 T Cと予荷重調節量 F Sの関係としてバックアップ R A M I 5 0 dに格納するので、季節による給水温度 T wの変化により湯水混合物温度 T Cと予荷重調節量 F S との関係を更新することができる。また、感温コイルスプリング 8 0のばね定数の経年変化等により湯水混合物温度 T C と予荷重翻節量 F Sとの関係を更新することができる。従って、季節による給水温度 T wの変化やばね定数の経年変化等などが生じても、適正な初期値となるため、早期に湯水混合物温度 T Cを目標温度 T P とすることができる。

なお、実施例の湯水混合装置 1 0では、図 1 7に示したフィードバック制御ル一チンのステップ S 5 3 0で温度偏差 Δ Τの絶対値が閾値 T r e f 以下のときには、目標温度 T Pと現予荷重讕節量 F Dの値を新たな湯水混合物温度 T Cと予荷重調節量 F S との関係としてバックアップ R A M I 5 0 dに格納したが、図 1 8 に示すフィードバック制御ルーチンのようにバックアップ R A M 1 5 0 dに格納せずにルーチンを終了する構成でも差し支えない。図 1 8に示したフィードバック制御ルーチンでは、図 1 7に示したフィードバック制御ルーチンと同じ処理をするステップには同じステツブ番号を付した。

また、図 1 7に示したフィードバック制御ルーチンや図 1 8に示したフィードバック制御ルーチンでは、給水管等の死水の吐水ゃ予荷重調節モータ 1 0 5の差動中等におけるフィードバック制御を回避するため、温度偏差 Δ Τの絶対値が國値 T R 1 より大きいときにはフィードバック制御しない構成としたが、図 1 9に示したフィードバック制御ルーチンのように、出湯開始または目標温度の変更から所定時間経過するまでフィードバック制御しない構成も好適である。

図 1 7のフィードバック制御ルーチンに代えて、図 1 9に示したフィードバック制御ルーチンを湯水混合装置 1 0が実行すると、湯水混合装置 10は、以下のように動作する。

先ず、出湯開始から 5秒間経過したか否か、および、目標温度 TPの変更から 3秒間経過したか否かを判定し（ステップ S 600, S 6 10) 、出湯開始から 5秒間経過していないとき、または、目標温度 T Pの変更から 3秒間経過していないときは本ルーチンを終了する。ここで、出湯開始から 5秒間経過した後にのみフィードバック制御を実行するのは、出湯直後の湯水混合物温度 T Cが安定していないことによる。すなわち、前回の出湯停止からの時間経過により、配管内の湯が所定の温度となっていないため、出湯直後は目標温度 T Pよりかなり低い温度の混合湯水となり、給湯機からの湯が出始めると急激に温度上昇するからである。従って、本実施例の 5秒間である出湯開始からフィードバック制御を開始するまでの時間は、湯の供給源である給湯機と湯水混合装置 1 0との ffi離等により定まる値であるので、給湯機からの配管状況等により定めればよい。また、目標温度 TPの変更から 3秒間経過した後にのみフィードバック制御を実行するのは、目標温度 T Pの変更直後の湯水混合物温度 T Cは過渡期にあり、安定するのに一定の時間が必要だからである。従って、本実施例では 3秒間としたが、この 3秒間は湯水混合装置 10の容量，温度センサ 1 10の位置等により決まる値であるので、湯水混合装置 1 0の特性により定めればよい。

次に、目標温度 TPと温度センサ 1 1 0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 S 620) 、目標温度 TPと湯水混合物温度 T Cの差を温度偏差 ΔΤにセットする（ステップ S 630) 。セットされた温度偏差 ΔΤの絶対値を ¾値 T r e f と比較し（ステップ S 640) 、温度偏差 ΔΤ の絶対値が ¾値 T r e f より小さいときは本ルーチンを終了する。

温度偏差 ΔΤの絶対値が K値 T r e f より大きいときは、ばね定数の変化率 Δ B Kと制御ゲイン Kとの関係より制御ゲイン Kを求め（ステップ S 650) 、温度偏差 ΔΤに制御ゲイン Kを乗じて実予荷重調節量 AFを算出し（ステップ S 6 60) 、現予荷重調節量 F Dを実予荷重調節量 AFだけ増加させて（ステップ S 670 ) 、本ルーチンを終了する。

次に、本発明の第 2の実施例について説明する。第 2実施例の湯水混合装置は、第 1実施例と同一のハードウエア構成を備え、図 1 5の出湯開始時処理ルーチン，図 1 6の目標温度変更時処理ルーチンおよび図 1 7のフィードバック制御ルーチンも同一である。第 2実施例では第 1実施例の初期予荷重調整ルーチン（図 1 3) に代えて、図 20の初期値逮定ルーチンが実行される。以下に、初期値選定ルーチンについて説明する。なお、本ルーチンは、新たに湯水混合装置 1 0を設置した時または長期間使用しなかった湯水混合装置 1 0の使用を再開する時に実行される。

まず、感温コイルスプリング 80のばね特性を表わす特性値 T 1および 0を使用者が入力することにより（ステップ S 700) 、制御ゲイン Kのパターンが決定される（ステップ S 71 0) 。この処理については詳細に前述したので、ここでは省略する。

次に給水温度 Twと給湯温度 T hを使用者が入力する（ステップ S 720) 。使用者は、 L C D 160に表示される「高」 · 「中」 · 「低」の 3種類から選択することにより給水温度 Twを入力する。「高」を選択すると夏期の給水温度 T wとして 25'Cが設定され、「中」が逮択されると春期または秋期の給水温度 T wとして 1 5 'Cが設定され、「低」が選択されると冬期の給水温度 Twとして 5 。Cが設定される。「高」 · 「中」 · 「低」の変更は、パネル操作部 1 70のスィツチ 1 71， 1 72等により行なうことができ、スィッチ 171を操作する毎に、 LCD 160の表示が「高」から Γ中」へ、「中」から「低」へと変化し、スィツチ 1 72を操作する毎に、 LCD 160の表示が「低」から「中」へ、「中」から「高」へと変化する。 L CD 160の表示が所望の表示のときに、スィッチ 1 77を操作することにより給水温度 Twを決定する。

給湯温度 T hも同様に「高」 · 「中」 · 「低」により入力するが、「高」が選択されると給湯温度 T hが 9 O'Cに設定され、「中」が選択されると給湯温度 T hが 75 °Cに設定され、「低 J が選択されると給湯温度 T hが 6 O'Cに設定される。

次に、入力された給水温度 Twおよび給湯温度 T hの組み合わせにより、湯水混合物温度 T Cと予荷重調節量 F Sとの関係を表わす図示しないマツプを選定する（ステップ S 730) 。このマップは、予め ROM 1 50 bに給水温度 Twと給湯温度 T hの組み合わせの数だけ格納されている。選定されたマッブはバックアップ RAM I 50 dの所定の場所に複写される（ステップ S 740) 。

第 2実施例では、給水温度 Twおよび給湯温度 T hを、それぞれ「高」 · 「中」 • 「低」の 3種類に区分し、その組み合わせの数の湯水混合物温度 T Cと予荷重調節量 F Sとの関係を表わすマップを用意したが、給水温度 Twおよび給湯温度 T hの区分数はいくつでも構わない。また、直接、温度を入力する構成でもよい。給水温度 Twおよび給湯温度 T hの「高」 · 「中」 · 「低」を、給水温度 Twでは 25て · 1 5て · 5て、給湯温度 T hでは 90 * 75 *C · 60てとしたが、使用される場所および給湯機の性能等により決定すればよく、その数値はいくつであっても構わない。実施例では、この組み合わせを所定データとしたが、給湯機の種類の指定等であっても構わない。

以上、説明した第 2実施例の湯水混合装置 10によれば、予め ROM 150 b に湯水混合物温度 T Cと予荷重調節量 F Sとの関係を表わすマツブを複数用意しておき、給水温度 Twと給湯温度 T hを入力することによって使用するマップを決定するので、初期値の設定を簡易 ·迅速に行なうことができ、湯水混合装置 1 0を設置した季節の給水温度 Twおよび実際に湯水混合装置 1 0に給湯される給湯温度 Thに応じた初期値とすることができる。

また、フィードバック制御を行なうので、初期値で設定した予荷重では湯水混合物温度 T Cと目標温度 T Pとに温度偏差 ΔΤを生じる場合にも、湯水混合物温度 TCを目標温度 TPとすることができる。なお、その他の効果については第 1 実施例と同一である。

次に、本発明の第 3の実施例について説明する。第 3実施例の湯水混合装置は、図 9に示す第 1実施例の弁ュニット 15において、その予荷重調節機構 100に代えて、以下に説明する予荷重調節機構 200を備えた構成である。また、第 3 実施例の作動については第 1実施例の出湯開始時処理ルーチン（図 1 5) ，目標温度変更時処理ルーチン（図 16) およびフィードバック制御ルーチン（図 17) と同一である。以下に図 21を用いて第 3実施例の予荷重調節機構 200の構成および作動を説明する。

図 2 1は第 3実施例の予荷重襲節機構 200の概略を示した模式図である。予荷重調節機構 2 0 0は、フェライトを材料とした可動弁体 7 0とコイル 2 1 0とから構成されている。可動弁体 7 0は、ハウジング 6 1 のボア 6 2との接触摩擦力を小さくするため、ボア 6 2との接触面をフッ素樹脂で被覆されている。コィル 2 1 0は、可動弁体 7 0の軸方向に軸を持ち、可動弁体 7 0を芯とするように配置されている。コイル 2 1 0は電子制御装置 1 5 0に接続されており、電流を流すことにより、可動弁体 7 0をコイル 2 1 0内に吸い込む方向、即ち、図 2 1 右方の力を生じさせる。これによつて、可動弁体 7 0は、感温コイルスプリング 8 0と第 2 コイルスプリング 9 0によるばね力の约り合いの位置から、磁界による力を含めた新たな約り合いの位置に変位する。従って、コイル 2 1 0に流す電流を変化させることにより、可動弁体 7 0を所望の位置に制御することができる。以上説明した第 3実施例の湯水混合装置によれば、電磁誘導により可動弁体 7 0を駆動するので、弁ユニット 1 5の水密性を高く保持することができる。また、予荷重量の調節にモータを使用しないので、シンブルな構造となり、信頼性を高めることができる。

第 3実施例では、電力の節減のため、出湯前の可動弁体 7 0の位置が通常使用される温度（例えば 4 0 'C ) となる湯水混合比の位置で停止するように、感温コィルスプリング 8 0および第 2 コイルスプリング 9 0を調整する構成も好適である。この場合、図 9の出湯開始時処理ルーチンにおいて、混合湯水温度 T Cをデフォルト値 T Dになるように予荷重を調節するステツブ S 1 0 0ないし S 1 5 0 は不要となる。また、可動弁体 7 0の軸方向に磁界を発生させればよいから、可動弁体 7 0を芯とするようにコイル 2 1 0を配置しなくても、複数のコイルを可動弁体 7 0の軸方向に平行に配置する構成も可能である。更に、可動弁体 7 0の全体をフライト等の材料としなくても、可動弁体 7 0の一部、例えば、ばね受け 7 6 ， 7 7のみをフユライト等とする構成も好適である。

次に、本発明の第 4の実施例について説明する。第 4実施例の湯水混合装置は、図 9に示す第 1実施例の弁ュ- V ト 1 5において、その予荷重調節機構 1 0 0に代えて、以下に説明する予荷重調節機構 3 0 0を備えた構成である。また、第 4 実施例の作動については第 1実施例の出湯開始時処理ルーチン（図 1 5 ) ，目標温度変更時処理ルーチン（図 1 6 ) およびフィードバック制御ルーチン（図 1 7 ) と同一である。以下に図 2 2を用いて第 4実施例の予荷重調節機構 3 0 0の構成および作動を説明する。

図 2 2は第 4実施例の予荷重調節機構 3 0 0の概略を示す模式図である。この予荷重調節機構 3 0 0では、可動弁体 7 0を一方向に付勢する感温コイルスプリング 8 0の近傍に、電子制御装置 1 5 0からの信号により温度制御が可能な発熱体 3 0 2を設けている。この発熱体 3 0 2は、感温コイルスプリング 8 0の近傍の混合湯水温度 T Cを上昇させるので、混合湯水温度 T Cの温度上昇に応じて感温コイルスプリング 8 0のばね定数を変化させる。ばね定数が変化することにより、感温コイルスプリング 8 0 と第 2コイルスプリング 9 0 とのばね力の釣り合いが崩れ、可動弁体 7 0は新たな約り合いの位置まで変位する。感温コイルスブリング 8 0のばね定数は、感温コィルスプリング 8 0の近傍の温度により決まり、感温コイルスプリング 8 0の近傍の温度は、発熱体 3 0 2が発する熱量と，発熱体 3 0 2が発する熱量に接触する前の混合湯水温度 T Cと，混合湯水の流量とにより決まる。従って、混合湯水の流量が一定の場合、発熱体 3 0 2が発する熱量を変化することにより、可動弁体 7 0を駆動し、混合湯水温度 T Cを制御することができる。

以上説明した第 4実施例の湯水混合装置によれば、予荷重調節機構 3 0 0に可動部分がないので、弁ュニット 1 5の水密性を高く保持することができる。また、予荷重量の調節にモータを使用しないので、シンブルな構造となり、信頼性を高めることができる。

第 4実施例では、発熱体 3 0 2を感温コィルスプリング 8 0の近傍に設置したが、発熱体 3 0 2が感温コイルスプリング 8 0に接触する構成、感温コイルスプリング 8 0に直接通電して感温コィルスプリング 8 0の温度を変化させる構成でもよい。また、第 2 コイルスプリング 9 0が感温コイルスプリング 8 0と同一の S M Aからなり、発熱体 3 0 2が第 2 コイルスプリング 9 0を混合湯水温度 T C とは無関係に温度制御する構成も好適である。

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、第 2実施例において湯水混合物の温度を用いてフィードバック制御しない構成、湯水混合物の温度と目標温度との偏差を予測して更新する構成等、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。

Claims

請求の範囲

1 . 湯水の混合比を調節する可動弁体を有する湯水混合弁と、

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り、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第 1 のばねと、

前記可動弁体を前記方向とは反対方向に付勢する第 2のばねと、

前記第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を調節可能な予荷重調節手段と、

前記湯水混合物の温度を検出する温度検出手段と、

前記予荷重調節手段を制御して、前記予荷重を湯水混合物の目標温度に対応した初期値に設定する初期予荷重設定手段と、

該設定の後に、前 3己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予荷重調節手段を制御する電子制御手段と

を備えた湯水混合装置。

2 . 予荷重調節手段は、第 1 もしくは第 2のばねの有効長を変更する手段である請求項 1記載の湯水混合装置。

3 . 予荷重調節手段は、可動弁体を、第 1 もしくは第 2のばねの付勢方向に電磁誘導により付勢する手段である請求項 1記載の湯水混合装置。

4 . 予荷重調節手段は、第 1 のばねの温度を湯の温度とは別に制御する発熱手段である請求項 1記載の湯水混合装置。

5 . 湯水の混合比を調節する可動弁体を有する湯水混合弁と、

前記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予荷重調節手段をフィードパック制御する予荷重制御手段と、

該フィードバック制御のゲインを湯水の混合状態に基づいて決定する制御ゲイン決定手段と

を備えた湯水混合装置。

6 . 前記制御ゲイン決定手段は、前記ゲインを湯水混合物の温度に基づいて決定する手段である請求項 5記載の湯水混合装置。

7 . 前記制御ゲイン決定手段は、前記ゲインを湯水混合物の温度における前記第 1 のばねのばね定数の変化率に基づいて決定する手段である請求項 5記載の湯水混合装置。

8 . 請求項 5記載の湯水混合装置であって、

制御ゲイン決定手段は、前記第 1 のばねのばね定数の変化率が変化しない領域に該検出温度があるときは制御ゲインを第 1 の値とし、該変化率が変化する領域に該検出温度があるときは制御ゲインを該第 1の値より小さな第 2の値とする手段である湯水混合装置。

9 . 湯水の混合比を調節する可動弁体を有する湯水混合弁と、

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り、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台を減少させる方向に前記可動弁体を付勢する第 1 のばねと、前記可動弁体を前記方向とは反対方向に付勢する第 2のばねと、

前記湯水混合物の温度を検出する温度検出手段と、

該設定の後、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、該偏差の大きさに基づいてフィードバック制御を実施するか否かを判定する制御実施判定手段と、

前記制御実施判定手段によりフィードバック制御の実施と判定されたときに、該偏差を打ち消す側に前記予荷重調節手段を制御する予荷重制御手段と

を備えた湯水混合装置。

1 0 . 請求項 9記載の湯水混合装置であって、

制御実施判定手段は、該偏差が所定範囲内にあるときにはフィードバック制御を実施すると判定し、該偏差が所定範囲外にあるときにはフィードバツク制御を実施しないと判定する手段である湯水混合装置。

1 1 . 請求項 9記載の湯水混合装置であって、

制御実施判定手段は、該偏差が第 1の所定範囲内にあるときにはフィードバック制御を実施しないと判定し、該偏差が前記第 1 の所定範囲外にあり前記第 1 の所定範囲より大きな第 2の所定範囲内にあるときにはフィードバツク制御を実施すると判定し、該偏差が前記第 2の所定範囲外にあるときにはフィードバック制御を実施しないと判定する手段である湯水混合装置。

1 2 . 湯水の混合比を調節する可動弁体を有する湯水混合弁と、

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り、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第 1 のばねと、前記可動弁体を前記方向とは反対方向に付勢する第 2のばねと、

前記湯水混合物の温度を検出する温度検出手段と、

湯水混合物の目標温度と前記予荷重との関係を記億する予荷重記憶手段と、前記予荷重調節手段を制御して、前記予荷重 3己億手段により記憧された閲係に従って、予荷重を目標温度に対応した初期値に設定する予荷重設定手段と、該設定の後に、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予荷重調節手段を制御する予荷重制御手段と、

前記温度検出手段により検出された湯水混合物の温度と目標温度との偏差が所定の状態となったときの該目標温度と前記予荷重との関係を用いて、前記予荷重記憶手段により目己億された関係を更新する更新手段と

を備えた湯水混合装置。

1 3 . 湯水の混合比を襲節する可動弁体を有する湯水混合弁と、

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り、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第 1のばねと、

湯水混合物の目標温度と前記予荷重との関係を複数記憧する複数予荷重記憶手段と、

所定データの入力に基づいて、前記複数予荷重記憶手段により記憶された複数の目標温度と予荷重との関係のうち、一つの関係を選択する予荷重選択手段と、前記予荷重調節手段を制御して、前記予荷重選択手段により選択された関係に従って、予荷重を目標温度に対応した初期値に設定する予荷重設定手段とを備えた湯水混合装置。

1 4 . 前記請求項 1 3記載の湯水混合装置であって、

前記湯水混合物の温度を検出する温度検出手段と、

前記予荷重設定手段により初期値が設定された後に、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予荷重調節手段を制御する予荷重制御手段と

を備えた湯水混合装置。

1 5 . 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第 1 のばねで、可動弁体を有する湯水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該可動弁体を付勢し、

第 2のばねで、前記可動弁体を前記方向とは反対方向に付勢し、

該可動弁体の位置により湯水の混合比を調節する湯水混合方法であつて、前記第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を調節して、該予荷重を湯水混合物の目標温度に対応した初期値に設定し、

該設定の後に、湯水混合物の温度を検出し、

該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第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を調節する

湯水の混合方法。

1 6 . 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第 1 のばねで、可動弁体を有する湯水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該可動弁体を付勢し、

該可動弁体の位置により湯水の混合比を讕節する湯水混合方法であって、前記湯水混合物の温度を検出し、

該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、湯水の混合状態に基づいてフィ一ドバック制御のゲインを決定し、

該ゲインを用いて前己偏差を打ち消す側に前記第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重をフィ一ドバック制御する

湯水の混合方法。

1 7 . 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第 1 のばねで、可動弁体を有する湯水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該可動弁体を付勢し、

該設定の後、前記湯水混合物の温度を検出し、

該検出された温度と目標温度とに偏差が存在する場合に、該偏差の大きさに基づいてフィ一ドバック制御を実施するか否かを判定し、

該判定がフィードバック制御の実施のときに、該偏差を打ち消す側に前記第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を制御する

湯水の混合方法。

1 8 . 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第 1 のばねで、可動弁体を有する湯水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該可動弁体を付勢し、

第 2のばねで、前 3己可動弁体を前記方向とは反対方向に付勢し、

該可動弁体の位置により湯水の混合比を調節する湯水混合方法であって、湯水混合物の目標温度と前記予荷重との関係を記憶し、

前記第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を調節して、前記記億した関係に従って、予荷重を目標温度に対応した初期値に設定し、

該設定の後に、前記湯水混合物の温度を検出し、

該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第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を制御し、

前記検出された温度と目標温度との偏差が所定の状態のときには、該目標温度と前記予荷重との関係を用いて、前記記億した関係を更新する

湯水の混合方法。

1 9 . 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第

1 のばねで、可動弁体を有する湯水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該可動弁体を付勢し、

該可動弁体の位置により湯水の混合比を調節する湯水混合方法であって、湯水混合物の目標温度と前記予荷重との関係を複数記億し、

所定データの入力に基づいて、前記記憶した複数の目標温度と予荷重との関係のうち、一つの関係を選択し、

該選択した関係に従って、前記第 1 および第 2のばねの少なくとも一方の予荷重を調節して、予荷重を目標温度に対応した初期値に設定する

湯水の混合方法。