WO2015122153A1

WO2015122153A1 - 湯水混合装置

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Publication number: WO2015122153A1
Application number: PCT/JP2015/000503
Authority: WO
Inventors: 朋弘穐田; 大樹松崎; 竜也高岡; 伊藤　良泰; 尚紀柴田
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2014-02-12
Filing date: 2015-02-04
Publication date: 2015-08-20
Also published as: EP3106764B1; US10191500B2; CN105992915A; JP6304623B2; JP2015152196A; EP3106764A4; EP3106764A1; US20170052550A1

Abstract

　本発明の課題は、流量センサ（２１）の計測精度の低下を防止できる湯水混合装置（１）を提供することである。本発明に係る湯水混合装置（１）では、給湯路（１１）および給水路（１２）のうち流量が多い方の流路に流量センサ（２１）が配設され、給湯路（１１）と給水路（１２）と混合水路（１４）のうち少なくとも二つの流路に少なくとも第一の温度センサ（２３１）、第２の温度センサ（２３２）がそれぞれ配設され、湯水調節部（１３）は、流量が多い方の流路に配設される流量センサ（２１）と、混合水路流量センサ（２２）と、少なくとも第１の温度センサ（２３１）、第２の温度センサ（２３２）の計測値を用いて湯と水の混合量を調節する。

Description

湯水混合装置

　本発明は、湯水混合装置に関し、特に浴室用の電子制御式湯水混合装置に関する。

　従来、給湯路と給水路と混合水路に温度センサと流量センサを備えた湯水混合装置が文献１（「日本国公開特許公報特開平３－１９８１１４号公報」）に記載されている。

　湯水混合装置では、所望の温度と流量の混合水になるよう制御するために、給湯路と給水路と混合水路の全てに配設された温度センサと、給湯路と給水路に配設された流量センサと、を用いていた。

　ここで、流量センサは、流量が計測範囲の下限に近いと、流水を検出し難くなるため、流量センサの計測精度が低下してしまう。

　そのため、従来の湯水混合装置では、給湯路または給水路の流量が少なくなると、所望の温度と流量の混合水を得ることが困難になるという問題があった。

　本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、流量センサの計測精度の低下を防止することを目的とする。

　本発明に係る一の形態の湯水混合装置は、給湯源と接続され前記給湯源で設定される設定温度の湯が流れる給湯路と、給水源と接続され所定温度の水が流れる給水路と、を備える。また、前記湯水混合装置は、前記給湯路を流れてきた湯と前記給水路を流れてきた水を混合し所望の温度と流量の混合水を生成する湯水調節部を備える。そして、前記湯水混合装置は、前記湯水調節部に接続され混合水が流れる混合水路と、混合水の止水と通水を切換える止水切換部と、を備える。前記混合水路には、混合水の流量を計測する混合水路流量センサが配設される。前記給湯路および前記給水路のうち流量が多い方の流路に前記給湯路の湯または前記給水路の水の流量を計測する流量センサが配設される。前記給湯路と前記給水路と前記混合水路のうち少なくとも二つの流路に少なくとも第１の温度センサ、第２の温度センサがそれぞれ配設される。前記湯水調節部は、前記給湯路および前記給水路のうち流量が多い方の流路に配設される前記流量センサと、前記混合水路流量センサと、前記少なくとも第１の温度センサ、第２の温度センサの計測値を用いて湯と水の量を調節するように構成される。

実施形態１の湯水混合装置の概念図である。実施形態１の湯水混合装置の変形例の概念図である。実施形態１の湯水混合装置の斜視図である。実施形態１の吐水装置の斜視図である。実施形態１の湯水混合装置を設置した吐水装置の上カバーを外したときの平面図である。実施形態２の湯水混合装置の概念図である。実施形態３の湯水混合装置を設置した吐水装置のブロック図である。実施形態３の湯水混合装置を設置した吐水装置の湯温特性を示した説明図である。実施形態４の湯水混合装置を設置した吐水装置のブロック図である。実施形態４の湯水混合装置を設置した吐水装置における、計量吐水と通常吐水の単位時間当たり流量特性を示した説明図である。実施形態４の湯水混合装置を設置した吐水装置における、シャワーからの吐水の単位時間当たり流量特性を示した説明図である。

　（実施形態１）
　本実施形態の湯水混合装置について、図１ないし図５に基づいて説明する。

　湯水混合装置１では、給湯源５１から供給される任意の温度に設定された湯と、給水源５２から供給される所定温度の水と、を混合させて、所望の温度の混合水を得ることを目的としている。

　湯水混合装置１は、例えば家庭用の浴室に設置されるシャワーやカランに、所望の温度の混合水を供給するために用いられる。

　湯水混合装置１は、図１に示すように、給湯源５１と接続され給湯源５１で設定された設定温度の湯が流れる給湯路１１と、給水源５２から供給される所定温度の水が流れる給水路１２と、を備える。

　給湯源５１には、一般的に市場に流通している、例えば電気給湯器やガス給湯器や貯湯タンクや瞬間湯沸かし器といった装置が用いられるが、限定されない。給湯源５１では、給湯源５１に供給された水をガスによる燃焼や電熱ヒータの加熱により、任意の設定温度にまで上昇させる。そして、この任意の設定温度にまで上昇した湯が給湯路１１に供給される。

　給水源５２には、例えば水道や貯水タンクといった装置が考えられるが、給水路１２への水の供給手段は特に限定されない。

　湯水混合装置１は、給湯路１１を流れてきた湯と給水路１２を流れてきた水を混合し所望の温度と流量の混合水を生成する湯水調節部１３を備える。湯水調節部１３は、例えば給水側調節弁１３２と給湯側調節弁１３１を有することが考えられる。

　給水側調節弁１３２は、給水路１２と接続され、給水路１２から流れてくる水の流量を調節する。給湯側調節弁１３１は、給湯路１１と接続され、給湯路１１から流れてくる湯の流量を調節する。

　給水側調節弁１３２と給湯側調節弁１３１は、電動機（モータ）により弁の開度を調節できる電動弁であることが好ましい。給水側調節弁１３２と給湯側調節弁１３１は、一般に市場に流通している電動弁が適宜用いられる。

　なお、湯水調節部１３の構成として二つの電動弁により混合水の流量と温度を調節する構成を例示したが、湯水調節部１３の構成は上記した構成に限定されない。

　湯水混合装置１は、湯水調節部１３に接続され混合水が流れる混合水路１４を備える。

　湯水混合装置１は、混合水路１４を流れる混合水の止水と通水を切換える止水切換部１５を備える。止水切換部１５により、シャワーやカランへの混合水の供給を開始したり停止したりすることができる。

　なお、例えば給水側調節弁１３２の故障により水が流れなくなり、混合水路１４に高温の湯が流れてしまった場合、混合水路１４を止水切換部１５により止水状態にし、高温の湯が流れないようにしてもよい。

　止水切換部１５は、弁の開閉を切換えることができる電磁弁を備える。止水切換部１５は、一般に市場に流通している電磁弁が適宜用いられる。

　湯水混合装置１は、マイクロコンピュータから構成される制御部１８（図５参照）を有する。制御部１８は、湯水調節部１３、止水切換部１５、後述する流量センサ２１、混合水路流量センサ２２および温度センサ２３、と電気的に接続される。

　制御部１８は、流量センサ２１、混合水路流量センサ２２および温度センサ２３の計測値とユーザーが所望する混合水の想定温度と流量から、湯水調節部１３の給水側調節弁１３２および給湯側調節弁１３１の開度を制御する。給水側調節弁１３２および給湯側調節弁１３１の開度の制御には、例えばフィードバック制御が用いられる。

　また、制御部１８は、流量センサ２１、混合水路流量センサ２２および温度センサ２３の計測値やユーザーの操作により、止水切換部１５の弁の開閉を切換える制御を行う。

　給湯路１１を流れる湯の温度は給湯源５１の設定温度とほぼ等しい温度であり、給水路１２を流れる水の温度は外気温度等に対応した所定温度（常温）である。そして、湯と水を混合させることにより、混合水が生成される。

　ここで、湯水混合装置１は、浴室、台所、洗面所といった一般の家庭での使用を主に想定している。

　このとき、例えば平均気温が高い地域の場合に湯水混合装置１が出荷されるとき、その地域では水の温度が高いので、約５０℃～７０℃という低い温度範囲内で、工場出荷時に給湯源５１の設定温度が設定される。

　また、例えば平均気温が低い地域に湯水混合装置１が出荷されるとき、その地域では水の所定温度が低いので、約８０℃～９０℃という高い温度範囲内で、工場出荷時に給湯源５１の設定温度が設定される。

　混合水の温度には、混合水の用途に応じてある範囲内の想定温度が定められる。想定温度は、例えば浴室の浴槽の湯張りであれば４３℃～４５℃、浴室のシャワーであれば４０℃～４３℃、といったように定められる。

　上記したように決められる湯の温度および水の温度の差と、混合水の想定温度と、により、給湯路１１を流れる湯の給湯側想定流量と、給水路１２を流れる水の給水側想定流量と、が決定される。

　湯の設定温度と混合水の設定温度の差が小さいと、湯を冷やすために少量の水で済むため、給湯側想定流量が多量になり給水側想定流量が少量になる。例えば、混合水の設定温度が４０℃、水の温度が２０℃であるとき、給湯源５１の設定温度が５０℃であると、湯を多量に流し水を少量流すことになる。

　また、湯の設定温度と混合水の設定温度の差が大きいと、湯を冷やすために多量の水が必要となるため、給湯側想定流量が少量になり給水側想定流量が多量になる。例えば混合水の設定温度が４０℃、水の温度が２０℃であるとき、給湯源５１の設定温度が９０℃であると、湯を少量流し水を多量に流すことになる。

　このように、給湯源５１の設定温度と給水源５２の所定温度と混合水の設定温度のこれら３つの温度から給湯側想定流量と給水側想定流量が決められる。

　そして、本実施形態では、給湯側想定流量と給水側想定流量とのうち流量が多い方の流路に流量センサ２１が配設され、混合水路１４に混合水路流量センサ２２が配設される。

　流量センサ２１、混合水路流量センサ２２は、市場に一般に流通しているセンサが適宜用いられ、例えば羽根車式流量センサ、差圧式流量センサ、といったセンサが考えられるが、限定されない。

　流量センサ２１、混合水路流量センサ２２は、流量が計測範囲の下限に近いと、流水の移動が少なくなり流水を検出し難くなるため、流量センサ２１、混合水路流量センサ２２の計測精度が低下してしまう。

　そこで、本実施形態の湯水混合装置１では、給湯側想定流量と給水側想定流量の流量が多い方の流路に流量センサ２１が配設される。そして、湯の流量と水の流量が合わさる混合水路１４に、混合水の流量を計測する混合水路流量センサ２２が配設される。

　流量センサ２１が配設されない給湯路１１または給水路１２の一方の流量は、混合水路流量センサ２２の計測値から給湯路１１または給水路１２の他方に配設された流量センサ２１の計測値を引くことにより求める。

　湯水混合装置１では、混合水路流量センサ２２の計測値と、給湯路１１または給水路１２に配設された流量センサ２１の計測値と、利用者が設定した所望の流量とを基にして、給水側調節弁１３２および給湯側調節弁１３１の開度を制御する。これにより、利用者が設定した所望の流量で所望の温度の混合水を得ることができる。

　なお、給湯側想定流量および給水側想定流量のうち流量が多い方が決まらない場合は、給湯路１１と給水路１２の両方に流量センサ２１を配設してもよい。ここで、実際に測定した給湯路１１の流量センサ２１の値と、給水路１２の流量センサ２１の値を比較する。そして、このうち流量の多い方の流量センサ２１の計測値と、混合水路流量センサ２２の計測値を用いて制御する。

　本実施形態の湯水混合装置１では、図１および図２に示すように、給湯路１１と給水路１２と混合水路１４のうち二つの流路に温度センサ２３が配設される場合を考える。温度センサ２３は、市場に一般に流通しているセンサが適宜用いられ、例えばサーミスタが考えられるが、限定されない。

　ここで、湯水混合装置１は、本実施形態では、温度センサ２３である第１の温度センサ２３１、第２の温度センサ２３２、第３の温度センサ２３３を有する。

　なお、温度センサ２３の数量は２個以上であればよく、その数は限定されない。

　そして、本実施形態では、第１の温度センサ２３１は給湯路１１に配設され、第２の温度センサ２３２は給水路１２に配設され、第３の温度センサ２３３は混合水路１４に配設される。

　まず、給湯路１１あるいは給水路１２のどちらか一方と混合水路１４に温度センサ２３が配設される場合を考える。この場合は、混合水路１４の温度センサ２３の計測値と所望の混合水の温度を基にして、フィードバック制御により給水側調節弁１３２および給湯側調節弁１３１の開度を制御する。これにより、所望の温度の混合水を得ることができる。

　そして、温度センサ２３が配設されない給湯路１１あるいは給水路１２の他方の温度は、給湯路１１の湯と給水路１２の水が混合され混合水になったとしても熱量は保存されるという熱量保存の法則から算出する。

　例として、図１に示すように、給湯路１１に流量センサ２１と第１の温度センサ２３１が配設され、給水路１２に流量センサ２１と第２の温度センサ２３２が配設されない場合を考える。混合水路１４には、第３の温度センサ２３３と混合水路流量センサ２２が配設される。このとき、湯水混合装置１には、流量を計測するセンサが２個、温度を計測するセンサが２個、配設される。

　Ｖ１を給湯路１１の流量、Ｖ２を給水路１２の流量、Ｖ３を混合水路１４の流量、Ｔ１を給湯路１１の温度、Ｔ２を給水路１２の温度、Ｔ３を混合水路１４の温度、ｃを水の比熱とする。このとき、以下の式が成立する。

　ｃＶ１（Ｔ１－Ｔ３）＝ｃＶ２（Ｔ３－Ｔ２）
　Ｖ３＝Ｖ１＋Ｖ２

　給水路１２の温度は、以下のように算出することができる。

　Ｔ２＝（Ｖ１Ｔ１－Ｖ３Ｔ３）／Ｖ２

　次に、図２に示すように、給湯路１１に第１の温度センサ２３１と給水路１２に第２の温度センサ２３２が配設される場合を考える。この場合では、混合水路１４には、混合水路流量センサ２２が配設されるのみで、第３の温度センサ２３３が配設されない。このとき、湯水混合装置１には、流量を計測するセンサが２個、温度を計測するセンサが２個、配設される。

　混合水の温度は熱量保存の法則から算出する。このとき、混合水路１４の温度は以下のように算出することができる。

　Ｔ３＝（Ｖ１Ｔ１＋Ｖ２Ｔ２）／Ｖ３

　この混合水路１４の温度の算出値を基にして、フィードバック制御により給水側調節弁１３２および給湯側調節弁１３１の開度を制御する。

　流量センサ２１は流量が多い流路に配設されているので計測値の精度は高く、その計測値から求まる流量が少ない流路の算出値も精度が高くなる。よって給水側調節弁１３２および給湯側調節弁１３１の開度の制御も精度が高くなり、安定した温度制御を行なうことができる。

　また、第１の温度センサ２３１が給湯路１１、第２の温度センサ２３２が給水路１２、に配設されている場合、給水路１２と給湯路１１のそれぞれの温度変化勾配を求めることができる。湯水混合装置１では、この温度変化勾配から現在よりも先の給水路１２と給湯路１１のそれぞれの温度を予測することができる。

　そして、予測された給水路１２と給湯路１１の温度と、給水路１２と給湯路１１と混合水路１４の流量から混合水の温度を算出するようにしてもよい。

　その算出された予測温度を基に混合水路１４の温度を所望の温度とするための制御を行う。これにより、先回りをして湯と水の量を湯水調節部１３で調節することができる。

　従って、水または湯に温度変化が生じたとしても、混合水の所望の温度からのオーバーシュートやアンダーシュートを抑制することができる。

　実施形態１の湯水混合装置１では、流量が多い流路の流量が流量センサ２１により計測されるので、流量センサ２１の計測精度の低下を防止することができる。

　また、流量が少ない流路の流量は、混合水路流量センサ２２の計測値から給湯路１１あるいは給水路１２のうち流量が多い方の流路に配設された流量センサ２１の計測値を引いて算出する。流量センサ２１は流量が少ないと計測精度が低くなるので、流量の少ない流路の流量は算出値によって流量センサ２１で計測するよりも精度の高い値を得ることができる。

　そして、混合水路１４に第３の温度センサ２３３が配設されない場合でも、流量と温度の値から混合水路１４の温度を高い精度で算出することができる。従って、温度の算出値を基にしたフィードバック制御は、混合水路１４に温度センサ２３が配設されたフィードバック制御と同等の精度で混合水の温度を制御することができる。

　上記した構成の湯水混合装置１を、浴室に設置され、カランやシャワーを備えた吐水装置３に取付けた例を以下に示す。

　湯水混合装置１には上流側から順に、図３に示すように、給水路１２および給湯路１１と、湯水調節部１３と、止水切換部１５と、混合水路１４と、バッファータンク１６と、流路切換部１７と、が配設される。

　バッファータンク１６は、湯水調節部１３から流れてくる混合水を一時的に溜めておく。これにより、給水路１２の水の温度と給湯路１１の湯の温度に急激な温度変化が生じても、カランやシャワーから吐水される混合水の温度変化を緩和することができる。

　流路切換部１７は、シャワーとカランを切替える。流路切換部１７は、一般に市場に流通している電動弁で構成される。

　吐水装置３は、図４に示すように、前面に混合水の所望の温度や流量を決める操作部３１と、操作部３１以外を覆う化粧ケース３２と、を備える。

　操作部３１は、設定した温度を表示し、カラン側から吐出するかシャワー側から吐出するかを表示する表示部３１１を有する。

　吐水装置３では、図５に示すように、操作部３１の裏側に制御部１８が設置される。

　吐水装置３は、湯水混合装置１および制御部１８が収納される収納ケースを化粧ケース３２によって覆う、二重構造であるのが好ましい。

　吐水装置３の上端部には、湯水混合装置１が設置される。そして、給湯路１１が給湯管に接続され、給水路１２が給水管に接続され、混合水路１４に設けられた流路切換部１７がカランとシャワーに接続される。

　また、湯水調節部１３と止水切換部１５と流路切換部１７と流量センサ２１と混合水路流量センサ２２と温度センサ２３とが、制御部１８に電気的に接続される。

　（実施形態２）
　本実施形態の湯水混合装置１について、図６に基づいて説明する。

　本実施形態の湯水混合装置１は、実施形態１の湯水混合装置１の変形例であり、その特徴は、湯水混合装置１における温度センサ２３の配置に関する。

　本実施形態の湯水混合装置１では、第１の温度センサ２３１が給湯路１１、第２の温度センサ２３２が給水路１２、第３の温度センサ２３３が混合水路１４、に配設される場合を考える。ここで、湯水混合装置１では、流量を計測するセンサが２個、温度を計測するセンサが３個、配設される。

　このとき、混合水路１４の第３の温度センサ２３３の計測値を基にして、フィードバック制御により給水側調節弁１３２および給湯側調節弁１３１の開度を制御し、混合水の温度を所望の温度にする。

　さらに、湯水混合装置１では、第１の温度センサ２３１が給湯路１１に、第２の温度センサ２３２が給水路１２に、配設されている。従って、湯水混合装置１では、給水路１２と給湯路１１のそれぞれの温度変化勾配から現在よりも先の給水路１２と給湯路１１のそれぞれの温度を予測することができる。

　上記した構成の湯水混合装置１では、混合水路１４の第３の温度センサ２３３の計測値を基にしたフィードバック制御と、給水路１２と給湯路１１の予測温度に基づいたフィードフォワード制御と、を組み合わせている。

　実施形態２の湯水混合装置１では、混合水路１４の温度センサ２３の計測値を基にしたフィードバック制御だけの場合より、混合水の所望の温度からのオーバーシュートやアンダーシュートを抑制することができる。

　（実施形態３）
　ところで、浴室における吐水装置は、通常、湯水混合装置を備えるとともに、カランとシャワーとに切り換えて吐水することができるようになっている。

　しかし、使用者が吐水口から吐水した混合水を使う場合、得てして混合水を出しっぱなしにしてしまうことがある。

　ここで、吐水装置は、カラン側での混合水の吐水について、吐水時間もしくは吐水量を測定して、この測定値が予め定めた値に達すれば止水する定量吐水を行う。さらに、吐水装置は、カラン側での混合水の吐水について、止水操作がなされるまで連続的に吐水を行う連続吐水を行う。

　これらの定量吐水と連続吐水とを切り換えることができる吐水装置が文献２（「日本国公開実用新案実開平６－８４８８号公報」）に記載されている。

　文献２の吐水装置は、水平回転自在に設けたカランの向きを検知して、この向きの検知方向に応じて定量吐水と連続吐水とを切り換える装置である。そして、吐水装置では、浴槽側に吐水口を向けた場合は定量吐水を、洗い場側に吐水口を向けた場合は連続吐水を行う。

　ここで、洗い場側で洗面器に混合水を満たす場合などのように洗い場側でも定量吐水を行いたい場合もあるが、上記の装置ではこれに応ずることができない。もちろん、洗い場側に吐水する場合も、必要に応じて定量吐水を行うことができるようにすることで、上記の点に応ずることができる。

　しかし、洗面器に貯めた混合水を使って洗面を行う場合、一般に低めの温度の混合水を用いるために、洗顔に際しては、連続吐水と定量吐水との切り換えに加えて、混合水の温度の調節操作も必要となり、吐水操作が複雑になってしまうという課題があった。

　本実施形態の吐水装置は上記課題に鑑みて為されたものであり、吐水口から吐水した混合水を使った洗顔を行う場合の吐水操作を簡便にすることを目的とする。

　本実施形態の湯水混合装置１を用いた吐水装置３について、図７および図８に基づいて説明する。

　本実施形態の湯水混合装置１は、実施形態１および実施形態２の湯水混合装置１の変形例であり、その特徴は、制御部１８Ａによるカラン４１やシャワー４２からの吐水の温度制御に関する。

　湯水混合装置１は、上記した湯水混合型の電子水栓式吐水装置に設置される。吐水装置３では、湯水混合装置１の混合水路１４が流路切換部１７を介してカラン４１とシャワー４２とに接続される。

　また、給湯路１１および給水路１２には、手動開閉型の止水弁３３、逆止弁３４、水抜き栓３６とが設けられる。

　給水路１２に設けた止水弁３３とシャワー４２との間を直接つなぐ配管は、停電時の非常吐水用であり、その途中には手動開閉型の止水弁３３を備える。

　また、混合水路１４には、カラン４１側の流路またはシャワー４２側の流路に切り換える流路切換部１７が設けられる。そして、流路切換部１７とシャワー４２との間には、所定温度以上の混合水の通過を阻止するハイカット弁３５が設けられる。

　そして、混合水路１４には、止水切換部１５と混合水路流量センサ２２とが設けられる。

　本実施形態では、図７に示すように、給湯路１１に流量センサ２１が設けられるが、給水路１２でもよく、特に流量センサ２１は流量が多い流路に配置される。

　給湯路１１と給水路１２と混合水路１４には、本実施形態では、図７に示すように、夫々に温度センサ２３が設けられるが、給湯路１１と給水路１２と混合水路１４のうちの少なくとも２つの流路に設けられればよい。

　ここで、湯水調節部１３、止水切換部１５および流路切換部１７は、制御部１８Ａによって各動作が制御される。

　制御部１８Ａには、図７に示すように、給湯路１１を流れる湯の温度を測定する第１の温度センサ２３１、給水路１２を流れる水の温度を測定する第２の温度センサ２３２、が電気的に接続される。さらに、制御部１８Ａには、混合水路１４を流れる混合水の温度を測定する第３の温度センサ２３３が電気的に接続される。

　このため、制御部１８Ａは、給水路１２を通じて供給される水の温度、給湯路１１を通じて供給される湯の温度、混合水路１４を通じて吐出される混合水の温度を認識することができる。

　さらに、制御部１８Ａには、給湯路１１または給水路１２の一方を流れる水または湯の流量を測定する流量センサ２１、吐出される混合水の流量を測定する混合水路流量センサ２２、が電気的に接続される。

　このため、制御部１８Ａは、給水路１２を通じて供給される水の流量、給湯路１１を通じて供給される湯の流量、混合水路１４を通じて吐出される混合水の流量を認識することができる。

　そして、制御部１８Ａには、電源回路１９、設定した混合水の温度の表示やカラン４１側から吐出するかシャワー４２側から吐出するかの表示を行う表示部３１１を備えた操作部３１、が電気的に接続される。

　この吐水装置３では、操作部３１に対して吐水操作がなされたときは、操作部３１で選択された温度の混合水が、操作部３１で選択されたカラン４１もしくはシャワー４２から吐水される。このとき、制御部１８Ａは、止水切換部１５の弁を開くことで吐水を開始させるとともに、カラン４１とシャワー４２のどちらから吐出するかの選択に応じて流路切換部１７の切換を行う。

　また、制御部１８Ａは、給湯路１１の第１の温度センサ２３１、給水路１２の第２の温度センサ２３２の測定値から湯水調節部１３を制御して、水の流量と湯の流量を調整する。これにより、制御部１８Ａは、操作部３１において設定された温度の混合水とする。そして、制御部１８Ａは、混合水路１４の温度センサ２３の測定値から混合水の温度のフィードバック制御を行う。

　操作部３１に対して止水操作がなされたときには、制御部１８Ａは止水切換部１５を閉じて止水を行う。

　ここで、使用者が操作部３１においてカラン４１からの連続吐水を指示した場合、使用者によって止水切換部１５の開閉が行われる。ここで、連続吐水とは、使用者により止水操作がなされるまで連続的に吐水させることをいう。

　また、使用者が操作部３１においてカラン４１からの定量吐水を指示した場合、制御部１８Ａによって止水切換部１５の開閉制御が行われる。制御部１８Ａは、混合水路流量センサ２２によって吐出する混合水の量を測定し、測定値が予め設定した量（例えば洗面器を満たすことができる量）に達すれば、止水切換部１５を閉じる。

　なお、この定量吐水では、止水切換部１５を開いている時間ではなく、流量を測定して制御部１８Ａが制御している。そのため、予め設定した量が３リットルであるとき、水圧が異なる環境においても、３リットルだけ吐出した時点で止水される。

　また、シャワー４２を使ったり、カラン４１からの混合水で身体を洗ったりする場合、４０℃程度の混合水が用いられる。これに対して、洗面器に満たした混合水で洗顔を行う場合、体温よりやや低い３２～３４℃の混合水が用いられる。

　このため、本実施形態の吐水装置３では、カラン４１からの定量吐水が指示された場合、操作部３１で設定した混合水の温度が所定温度ＴＳ（例えば上記の３２～３４℃）を越えていても、所定温度ＴＳの混合水の定量吐水を行わせる。

　これにより、連続吐水を行うとき、吐水装置３から吐出される混合水の温度は、制御部１８Ａが湯水調節部１３を制御することで、図８にＫ１で示すように、操作部３１で指示した設定温度に応じた温度となる。

　ここで、図８について記載する。図８において、横軸は混合水を温度センサ２３で測定した温度であり、縦軸は操作部３１で使用者が設定した混合水の設定温度である。

　しかし、定量吐水を行うとき、吐水装置３では、カラン４１から吐出される混合水の温度が所定温度ＴＳ以上にあがることがないように、制御部１８Ａが湯水調節部１３を制御する。図８中のＫ２がこの場合の混合水の温度を示している。

　設定温度が所定温度ＴＳよりも低い場合には、設定温度通りの混合水を吐出するが、設定温度が所定温度ＴＳより高い場合には、吐出する混合水の温度を所定温度ＴＳに制限する。なお、所定温度ＴＳは一定温度であってもよいし、一定範囲の温度であってもよい。

　ここで、図８中のＴＭは設定可能最小温度である。

　操作部３１における混合水の温度設定や、吐出先の選択（カラン４１かシャワー４２）、連続吐水か定量吐水かの選択は、どのような方式で指示してもよい。

　例えば、混合水の温度設定部、吐出先選択部、連続吐水定量吐水選択部の３つを個別に有する操作部３１のほか、混合水の温度設定部と吐出先選択部とに加えてカラン４１からの定量吐水専用の指示部を設けた操作部３１等である。

　この他、設定温度通りの混合水の定量吐水を行うことができるようにしたり、シャワー４２からの吐水にも定量吐水を行うことができるようにしてもよい。

　実施形態３の湯水混合装置１を備えた吐水装置３では、定量吐水をおこなうときには、混合水を出しっぱなしにしてしまうことがなくて、無駄を無くすことができる。

　さらに、定量吐水をおこなうときには、混合水の温度を所定温度ＴＳ以下に抑えるため、通常用いる温度の混合水よりも低いことが好ましい洗顔用の混合水を、別途温度調節操作をすることなく得ることができる。このため、洗顔時の吐水操作を簡便にすることができる。

　（実施形態４）
　ところで、吐水装置において、吐出量の調節は、一般に止水切換部の開口量を手動調節することで行う。しかし、この場合、単位時間当たりの吐出流量を使用者が望む流量に調節するのに手間がかかる。また、必要以上の流量の水を吐出させてしまうことが多々あるために、節水の点でも問題がある。

　このとき、止水切換部を電動で単位時間当たりの流量を調節可能な構成とし、別途電動型流量調節弁を付加することで、プリセットされた開口量にワンタッチで設定できるので、上記問題は少なくなる。

　しかし、吐水装置に供給される市井水の給水圧は、地域や使用環境等でかなりばらつきがあり、この影響を受けて、実際の吐出量にもばらつきが生じる。

　吐水装置に流量計を設け、検出された流量で流量調節のフィードバック制御を行うことで、給水圧のばらつきの影響を受け難くなった吐水装置が文献３（「日本国公開特許公報特開２０１０－２２９７６５号公報」）に記載されている。しかし、吐水装置３からの吐出量を最大にすることができなくなるという課題があった。

　本実施形態の湯水混合装置を用いた吐水装置は、上記課題に鑑みて為されたものであり、吐出量の調節を容易にしかつ節水を行うことを目的とする。

　本実施形態の湯水混合装置１を用いた吐水装置３について、図９ないし図１１に基づいて説明する。

　本実施形態の湯水混合装置１は、実施形態１ないし実施形態３の湯水混合装置１の変形例であり、その特徴は、制御部１８Ｂによるカラン４１やシャワー４２からの吐出量の制御に関する。

　本実施形態の吐水装置３では、操作部３１で選択された流量に吐出量を調節する際、制御部１８Ｂは次の２種の動作を使用者からの指示に応じて行う。

　１つは、操作部３１で設定された流量レベルに対応して予め設定されている開口量に湯水調節部１３を調整して吐水する通常吐水モードである。他の１つは、操作部３１で設定された流量レベルに対応して予め設定されている単位時間当たり流量に調整して吐水する計量吐水モードである。

　この２つのモードは、操作部３１において使用者が選択することで切換可能とする。

　後者の計量吐水モードは、混合水路流量センサ２２で単位時間当たりの吐出量を測定して湯水調節部１３をフィードバック制御するモードである。

　そして、計量吐水モードでは、通常吐水モードに比して、図１０に示すように、単位時間当たりの実流量を少なめに設定している。

　ここで、図１０について記載する。図１０において、横軸は操作部３１における流量設定レベル、縦軸は実際に流れる単位時間当たりの実流量である。

　図１０に示されているように、本実施形態の吐水装置３における流量設定に対する混合水の実流量は、通常吐水モードでは図中Ｎ１となる。それに対して、計量吐水モードでは、制御部１８Ｂがほぼ２０％の節水となる図中Ｎ２となるように混合水の流量を制御する。

　なお、通常吐水モードでの単位時間当たり流量は、給水圧に応じて変動する。

　吐水装置３において、計量吐水モードに設定され、さらに吐出先にシャワー４２が選択されている場合、制御部１８Ｂは、予め設定した単位時間当たり流量以上にならないように湯水調節部１３を制御する。

　通常吐水モードのときは、図１１にＭ１で示すように、流量レベルを変更して湯水調節部１３の開口量を増やすにつれて単位時間当たり混合水の流量も増加する。

　ここで、図１１について記載する。図１１において、横軸は操作部３１における流量設定レベル、縦軸は実際に流れる単位時間当たりのシャワー流量である。

　しかし、計量吐水モードのときは、図１１にＭ２で示すように、上述の節水を行うと共に、所定流量（例えば８リットル／ｍｉｎ）を越える単位時間当たり流量とならないよう制御部１８Ｂにより混合水の流量が制御される。

　これにより、シャワー４２を浴びる際の単位時間当たり水量には、快適な水量が存在しているが、この快適な水量を給水圧にかかわらず保持することができるとともに、節水を図ることができる。

　単位時間当たり流量が所定流量以上となることがないようにする流量制限については、シャワー４２からの吐出のときだけでなく、カラン４１からの吐出のときにも適用することができる。また、シャワー４２からの吐出のときと、カラン４１からの吐出のときとで、流量制限値を異ならせてもよい。

　更には、通常吐水モードに対する計量吐水モードの節水率を、シャワー４２からの吐出の際と、カラン４１からの吐出の際とで異ならせてもよい。流路切換部１７で切り替えることができる吐出先がシャワー４２やカラン４１以外にも存在する場合は、その吐出先からの吐出についても同様である。

　吐水装置３では、計量吐水モードで吐水を行うとき、吐水を開始してから混合水路流量センサ２２が流量測定値を出力するまでタイムラグが存在する。このために本実施形態の吐水装置３の制御部１８Ｂでは、湯水調節部１３の開口面積を以下に記載するようにセットして計量吐水モードでの吐水を開始する。

　まず、計量吐水モードで流量のフィードバック制御を行って吐水しているときの操作部３１で設定された流量レベルに対する湯水調節部１３の開口面積に応じた値を記憶しておく。

　そして、次の計量吐水モードでの吐水の開始時、湯水調節部１３の開口面積を記憶した値にセットした状態で吐水を始め、その後、混合水路流量センサ２２からのフィードバック制御に移行する。

　このために、操作部３１で設定した流量レベルにほぼ応じた単位時間当たり流量の吐水が最初からなされる。

　実施形態１の湯水混合装置１を備えた吐水装置３は、通常吐水モードにおいて、給水圧に応じた最大水量まで単位時間当たりの吐出流量を上げることができる。

　さらに、吐水装置３は、計量吐水モードにおいて、給水圧のばらつきに関係なく使用者が望む単位時間当たり流量の吐水を簡便に行うことができる上に節水を図ることができる。

　以上述べた実施形態から明らかなように、本発明に係る第１の形態の湯水混合装置１は、給湯源５１と接続され給湯源５１で設定される設定温度の湯が流れる給湯路１１と、水が流れる給水路１２と、を備える。湯水混合装置１は、給湯路１１を流れてきた湯と給水路１２を流れてきた水を混合し所望の温度と流量の混合水を生成する湯水調節部１３を備える。湯水混合装置１は、湯水調節部１３に接続され混合水が流れる混合水路１４と、混合水の止水と通水を切換える止水切換部１５と、を備える。混合水路１４には、混合水の流量を計測する混合水路流量センサ２２が配設される。湯水混合装置１では、給湯路１１および給水路１２のうち流量が多い方の流路には、給湯路１１の湯または給水路１２の水の流量を計測する流量センサ２１が配設される。湯水混合装置１では、給湯路１１と給水路１２と混合水路１４のうち少なくとも二つの流路に少なくとも第１の温度センサ２３１、第２の温度センサ２３２がそれぞれ配設される。湯水調節部１３は、給湯路１１および給水路１２のうち流量が多い方の流路に配設される流量センサ２１と、混合水路流量センサ２２と、少なくとも第１の温度センサ２３１、第２の温度センサ２３２の計測値を用いて湯と水の混合量を調節する。

　第１の形態によれば、流量が多い流路の流量が流量センサ２１により計測されるので、流量センサ２１の計測精度の低下を防止することができ、安定した温度制御をすることができる。

　また、本発明に係る第１の形態の湯水混合装置１は、次の特徴を有することが好ましい。湯水混合装置１では、給湯源５１の設定温度および給水源５２の所定温度により決まる、給湯側想定流量と給水側想定流量のうち流量が多い方の流路に流量センサ２１が配設される。

　これにより、給湯路１１および給水路１２の両方に流量センサ２１を配設しなくとも、給湯路１１および給水路１２のうち流量が多い方の流路を決定することができる。

　また、本発明に係る第１の形態の湯水混合装置１は、次の特徴を有することが好ましい。湯水混合装置１では、第１の温度センサ２３１が給湯路１１に配設され、第２の温度センサ２３２が給水路１２に配設される。

　これにより、給水路１２と給湯路１１のそれぞれの温度変化勾配から現在よりも先の給水路１２と給湯路１１のそれぞれの温度を予測できる。従って、水または湯に温度変化が生じたとしても、混合水の所望の温度からのオーバーシュートやアンダーシュートを抑制することができる。

　また、本発明に係る第２の形態の湯水混合装置１では、第１の温度センサ２３１が給湯路１１に配設され、第２の温度センサ２３２が給水路１２に配設され、混合水路１４に第３の温度センサ２３３が配設される。

　第２の実施形態によれば、混合水路１４の第３の温度センサ２３３の計測値を基にしたフィードバック制御と、給水路１２と給湯路１１の予測温度に基づいたフィードフォワード制御と、を組み合わることができる。

　従って、混合水路１４の第３の温度センサ２３３の計測値を基にしたフィードバック制御だけの場合より、混合水の所望の温度からのオーバーシュートやアンダーシュートを抑制することができる。

　また、本発明に係る第３の形態の湯水混合装置１を備えた吐水装置３は、供給される水と湯を混合して設定温度に従った温度の混合水を、吐水口かシャワー４２かの選択されたいずれか一方の吐水先から吐出する。吐水装置３は、吐水と止水とを行う止水切換部１５と、水と湯の混合比を調整する湯水調節部１３と、混合された混合水の流量を測定する混合水路流量センサ２２と、を備える。また、吐水装置３は、混合水の吐水と止水の指示と温度設定と吐水先選択のための操作部３１を備える。吐水装置３は、操作部３１で設定された混合水の温度に応じて湯水調節部１３を制御するとともに操作部３１で選択された吐水先に流路切換を行う制御部１８Ａを備える。制御部１８Ａは、操作部３１から止水指示を受けて止水を行う連続吐水と、混合水路流量センサ２２で測定された流量が所定量に達した時点で止水を行う定量吐水の２つのモードを備える。制御部１８Ａは、定量吐水のモードでは操作部３１で設定された混合水の温度が所定温度ＴＳよりも高いとき、吐出する混合水の温度を所定温度ＴＳに抑制する構成である。

　第３の形態によれば、吐水口から吐水した混合水を使った洗顔を行う場合の吐水操作を簡便な操作とすることができる。

　また、本発明に係る第４の形態の湯水混合装置１を備えた吐水装置３は、吐出流量を測定する混合水路流量センサ２２と、吐出流量を調整する湯水調節部１３と、を備える。また、吐水装置３は、操作部３１で指定した単位時間当たり流量となるように湯水調節部１３を制御する制御部１８Ｂを備える。また、吐水装置３は、操作部３１で設定された流量レベルに対応して予め設定されている開口量に湯水調節部１３を調整して吐水する通常吐水モードを有する。さらに、吐水装置３は、操作部３１で設定された流量レベルに対応して予め設定されている単位時間当たり流量に調整して吐水する計量吐水モードを有する。制御部１８Ｂは、通常吐水モードと計量吐水モードとを切換自在である。計量吐水モードでは、混合水路流量センサ２２で測定した単位時間当たり流量をフィードバックして吐出量を調整する。吐水装置３において、上記計量吐水モードでは、操作部３１で設定された流量レベルに対する実際の単位時間当たり吐出流量を通常吐水モードよりも少なくする。

　第４の形態によれば、吐出量の調節を容易にしかつ節水を行うことができる。

　また、本発明に係る第４の形態の湯水混合装置１を備えた吐水装置３は次の特徴を有することが好ましい。制御部１８Ｂは、計量吐水モードのとき、予め設定した所定流量以下に単位時間当たり流量を制限する。

　これにより、快適な水量を給水圧にかかわらず保持することができるとともに、節水を図ることができる。

　また、本発明に係る第４の形態の湯水混合装置１を備えた吐水装置３は次の特徴を有することが好ましい。制御部１８Ｂは、計量吐水モードのとき、操作部３１で設定された流量レベルで吐水する際の湯水調節部１３の開口面積に応じた値を記憶する。そして、制御部１８Ｂは、次の計量吐水モードでの吐水開始時の湯水調節部１３の開口面積を上記記憶値に応じた開口面積とする。

　これにより、操作部３１で設定した流量レベルにほぼ応じた単位時間当たり流量の吐水が最初からなされることができる。

Claims

　給湯源と接続され前記給湯源で設定される設定温度の湯が流れる給湯路と、
　給水源と接続され所定温度の水が流れる給水路と、
　前記給湯路を流れてきた湯と前記給水路を流れてきた水を混合し所望の温度と流量の混合水を生成する湯水調節部と、
　前記湯水調節部に接続され混合水が流れる混合水路と、
　混合水の止水と通水を切換える止水切換部と、を備え、
　前記混合水路には、混合水の流量を計測する混合水路流量センサが配設され、
　前記給湯路および前記給水路のうち流量が多い方の流路には、前記給湯路の湯または前記給水路の水の流量を計測する流量センサが配設され、
　前記給湯路と前記給水路と前記混合水路のうち少なくとも二つの流路に少なくとも第１の温度センサ、第２の温度センサがそれぞれ配設され、
　前記湯水調節部は、前記給湯路および前記給水路のうち流量が多い方の流路に配設される前記流量センサと、前記混合水路流量センサと、前記少なくとも第１の温度センサ、第２の温度センサの計測値を用いて湯と水の量を調節することを特徴とする湯水混合装置。
　前記給湯源の設定温度および前記給水源の所定温度により決まる、給湯側想定流量および給水側想定流量のうち流量が多い方の流路に前記流量センサが配設されることを特徴とする請求項１に記載の湯水混合装置。
　前記第１の温度センサが前記給湯路に配設され、前記第２の温度センサが前記給水路に配設されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の湯水混合装置。
　前記第１の温度センサが前記給湯路に配設され、前記第２の温度センサが前記給水路に配設され、前記混合水路に第３の温度センサが配設されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の湯水混合装置。