(57)【要約】【課題】吐水流量を小流量の現流量からこれよりも流量の多い目標流量まで流量増大させるに際し、速やかに流量増大を行うことのできる流量調節装置を提供する。【解決手段】流量調節装置を、流路１０に設けられた流量調節弁１２及び流量計１４と流量調節弁１２の開度制御を行う制御部１６とを備えて構成する。その制御部１６は、現流量から目標流量まで流量増大させるに際し、流量計からの新たな検出信号が入力されるまでの間は、予め求めてある目標信号周期Ｔｐに対応して設定してある限度待ち時間Ｔｘ経過するごとに自動的に流量調節弁１２の弁開度を１段階大とする弁開制御を行うとともに、その間に新たな検出信号が入力されたときには、信号入力のタイミングで弁開度を１段階大とした上で再び弁開制御を開始し、そしてこれを繰り返すことで吐水流量を目標流量まで増大させて行く。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
(イ)吐水部への給水の流路に設けられた、弁部及び該弁部の駆動部を備えた流量調節弁と、(ロ)該流路に設けられて流量検出し、検出信号を出力する流量計と、(ハ)該検出信号に基づいて前記駆動部を動作制御し、前記流量調節弁の開度制御を行う制御部と、を有しており、
該制御部は、現流量から該現流量よりも流量の多い目標流量まで流量増大させるに際し、前記流量計からの新たな検出信号が入力されるまでの間は、前記流路を目標流量で水が流れたときの検出信号と検出信号との間の周期として予め求めてある目標信号周期に対応して設定してある限度待ち時間経過するごとに前記流量調節弁の弁開度を１段階大とする弁開制御を実行するとともに、該弁開制御を実行する間に新たな前記検出信号が入力されたときには、信号入力のタイミングで該弁開度を１段階大とした上で再び該弁開制御を開始し、前記限度待ち時間経過ごとの弁開及び前記検出信号の信号入力ごとの弁開の繰返しによって、前記流量が目標流量に到るまで流量増大せしめることを特徴とする流量調節装置。
【請求項２】
請求項１において、前記流量計は水流により羽根車を回転させて流量検出するものであることを特徴とする流量調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は流量調節装置に関し、詳しくは吐水の流量を現流量からこれよりも流量の多い目標流量まで速やかに流量増大することのできる流量調節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吐水部への給水の流路に流量調節弁と流量計とを設け、流量計による検出信号を制御部にフィードバックして、吐水部からの吐水流量を設定した目標の流量とする流量調節装置が公知である。
例えば下記特許文献１にこの種の流量調節装置が開示されている。
【０００３】
この流量調節装置の場合、実際に給水の流路を流れる水の流量を、目標とする吐水部からの吐水流量と比較しながら制御部の制御の下に流量調節弁にて調節することから、水圧の変動等があっても吐水部からの実際の吐水流量を目標とする吐水流量に正しく合致させることができる。
【０００４】
この流量調節装置における上記の流量計としては、水流の作用で羽根車を回転させて流量測定する羽根車式の流量計がコスト的に安価で好適である。
【０００５】
しかしながらこの羽根車式の流量計の場合、流路を流れる給水の流量が小量であるとき、羽根車の回転の速度が遅いことから、羽根車の羽根がセンサ部を通過したときに発せられる検出信号と次の検出信号との間の時間間隔が長く、吐水の流量を現在の小流量からこれよりも流量の多い目標流量まで増大する際に長い時間がかかってしまうといった問題を生ずる。
【０００６】
図５は流路を流れる水の流量と流量計からの検出信号の信号周期、即ち１つの検出信号から次の検出信号までの時間との関係を表している。
図に示しているように流量Ｑが小量であるときには信号周期Ｔは著しく長く、流量Ｑが増大するにつれて信号周期Ｔは短くなって行く。
【０００７】
図から明らかなように、特に流量Ｑが小量のＱ１やＱ２であるときの信号周期Ｔ１，Ｔ２（ここでは例えば２〜４ｓｅｃ（秒）程度）に対して、流量Ｑｐであるときの信号周期Ｔｐ（ここでは例えば１０ｍｓｅｃ（秒）程度）は著しく短く、従って現在の流量がＱ１である状態から例えば目標とする流量Ｑｐまで流量増大させるにあたって、図６に示しているように１つの検出信号から次の検出信号まで待って流量増大し、これを検出信号が来るたびに繰返し行って流量増大させるフィードバック制御を行った場合、目標とする流量Ｑｐに到達するまでに長い時間がかかってしまう。
【０００８】
従って流量調節装置を水栓に適用し、流量調節弁の弁開度の増大によって吐水流量を目標流量まで増大させる際、水栓使用者はその間に長い時間待たなければならず、水栓の使い勝手が悪く、また水栓の使用感を低下させてしまう。
尚このような羽根車式の流量計の場合、流量に対する感度が不十分である点は下記特許文献２にも指摘されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−４９４６２号公報
【特許文献２】特開平５−８８７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は以上のような事情を背景とし、吐水流量を小流量の現流量からこれよりも流量の多い目標流量まで速やかに流量増大させることが可能な流量調節装置を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
而して請求項１のものは、(イ)吐水部への給水の流路に設けられた、弁部及び該弁部の駆動部を備えた流量調節弁と、(ロ)該流路に設けられて流量検出し、検出信号を出力する流量計と、(ハ)該検出信号に基づいて前記駆動部を動作制御し、前記流量調節弁の開度制御を行う制御部と、を有しており、該制御部は、現流量から該現流量よりも流量の多い目標流量まで流量増大させるに際し、前記流量計からの新たな検出信号が入力されるまでの間は、前記流路を目標流量で水が流れたときの検出信号と検出信号との間の周期として予め求めてある目標信号周期に対応して設定してある限度待ち時間経過するごとに前記流量調節弁の弁開度を１段階大とする弁開制御を実行するとともに、該弁開制御を実行する間に新たな前記検出信号が入力されたときには、信号入力のタイミングで該弁開度を１段階大とした上で再び該弁開制御を開始し、前記限度待ち時間経過ごとの弁開及び前記検出信号の信号入力ごとの弁開の繰返しによって、前記流量が目標流量に到るまで流量増大せしめることを特徴とする。
【００１２】
請求項２のものは、請求項１において、前記流量計は水流により羽根車を回転させて流量検出するものであることを特徴とする。
【発明の作用・効果】
【００１３】
以上のように本発明は、吐水流量を現流量から目標流量まで流量増大させるに際し、流量計からの新たな検出信号が入力されるまでの間は、限度待ち時間経過するごとに流量調節弁の弁開度を１段階大とする弁開制御を実行するとともに、その間に新たな検出信号が入力されたときには、信号入力のタイミングで弁開度を１段階大とした上で再び弁開制御を開始し、限度待ち時間経過ごとの弁開及び検出信号の信号入力ごとの弁開の繰返しによって、流量が目標流量に到るまで流量増大せしめるようになしたものである。
【００１４】
上記目標流量時における流量計の１つの検出信号と次の検出信号との間の信号周期即ち上記の目標信号周期は、実際の流量計の特性から予め求めておくことができる。
而してその目標信号周期は、通常、現流量時の信号周期に対して大幅に短いものであり且つその目標信号周期は予め分っているものであり、従って小流量時において１つの検出信号が出てから次の検出信号が出るまで長い時間敢えてこれを待つ必要はなく、そこで本発明では、新たな検出信号が入力されるまでの間は、目標信号周期に対応して設定した限度待ち時間経過するごとに流量調節弁の弁開度を１段階大とする弁開制御を行い、またその間に新たな検出信号が入力されたときには、そのタイミングで弁開度を１段階大とした上で再び弁開制御を開始し、その繰返しで流量増大せしめるようになしたもので、かかる本発明によれば、小流量時の無駄な長い待ち時間を排して、速やかに目標流量まで吐水流量を増大させることができる。
【００１５】
尚、限度待ち時間は必ずしも目標信号周期と等しい時間で設定しなければならないものではない。
流量調節弁や流量計を含む流量調節装置は個々の製品ごとに製造誤差や流量調節特性等にばらつきを有することから、更には流量増大の速度の違い等によって、流量計の流量測定に遅れが出たりすることがある。そこでそのような誤差分を予め見込んでこれを目標信号周期に加える形で限度待ち時間を設定しておくことができる。
【００１６】
本発明は、羽根車式の流量計と同様の問題を有する様々な流量計を用いた流量調節装置に適用することが可能であるが、特に羽根車式の流量計を用いた流量調節装置に適用して好適である（請求項２）。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態の流量調節装置を模式的に示した図である。
【図２】図１の流量調節装置を水栓に適用した場合の具体例を示した図である。
【図３】同実施形態における吐水流量の増大制御の内容をタイムチャートで表した図である。
【図４】同実施形態における吐水流量の増大制御の内容をフローチャートで表した図である。
【図５】（Ａ）吐水流量と流量計の信号周期との関係を示した図である。（Ｂ）吐水流量の変化に対応した信号周期の変化を示した図である。
【図６】比較例における吐水流量の増大制御の内容をタイムチャートで表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、本実施形態の流量調節装置を模式的に表したもので、図中１０は吐水部に向けて給水を行う流路、１２は流路１０に設けられた流量調節弁、１４は同じく流路１０に設けられた流量計で、１６はその流量計１４からの検出信号を受けて流量調節弁１２を動作制御する制御部である。
ここで流量調節弁１２は弁部１８とその駆動部としてのステッピングモータ２０とを有している。
【００１９】
この流量調節弁１２では、ステッピングモータ２０にパルス供給するとステッピングモータ２０がステップ動作して、弁部１８の弁開度をステップ動作分だけ変化させる。
また流量計１４はここでは羽根車式の流量計である。
ここで流量計１４は、各羽根がセンサ部を通過するごとに図３に示す検出信号（パルス信号）を出力する。
【００２０】
図２は、図１の流量調節装置を水栓に適用した場合の具体例を示している。
図２において２２は水栓で、２４は水栓２２における吐水管である。
吐水管２４は、カウンタ上面等横設された取付面２６から起立する形態で設けられている。
吐水管２４は、全体として逆Ｕ字状のグースネック形状をなしており、その先端に吐水口２８が備えられている。
【００２１】
また吐水管２４には、最上位から先端にかけて下向きに下がった形状の先端側部分２４Ａに且つその上面に、流量選択スイッチとしての小流量スイッチ３０と、大流量スイッチ３２とが設けられている。
ここで小流量スイッチ３０，大流量スイッチ３２はそれぞれ非接触式のスイッチ、即ちそこに手をかざすと手を検知して動作する非接触式のスイッチとなしてある。
【００２２】
これら小流量スイッチ３０，大流量スイッチ３２は、それぞれ吐止水スイッチも兼ねており、従って止水状態で小流量スイッチ３０を操作すると、吐水口２８から設定された一定小流量で吐水が行われ、次に再び小流量スイッチ３０を操作すると、そこで止水が行われる。
一方、止水状態で大流量スイッチ３２を操作すると、設定された一定大流量で吐水が行われ、その吐水状態で再び大流量スイッチ３２を操作すると、そこで止水が行われる。
【００２３】
即ちこれら小流量スイッチ３０及び大流量スイッチ３２は、操作している間だけ吐水口２８から吐水を行わせるものではなく、１回の操作ごとに吐水と止水とを行わせ、且つその吐水時には設定された一定流量で吐水口２８から吐水させるものとして構成してある。
【００２４】
尚、この例では小流量スイッチ３０を操作して吐水口２８から一定小流量で吐水させた状態で大流量スイッチ３２を操作すると、吐水流量が一定小流量から一定大流量に流量増大する。
また逆に大流量スイッチ３２を操作し、吐水口２８から一定大流量で吐水させた状態で小流量スイッチ３０を操作すると、吐水流量が一定小流量に流量減少する。
【００２５】
図２において、１０は吐水口２８に向けて給水を行う流路で、この流路１０に流量調節弁１２と、流量計１４とが設けられている。
流量調節弁１２のステッピングモータ２０及び流量計１４は、それぞれ制御部１６に電気的に接続されている。
【００２６】
制御部１６は、流量計１４からの検出信号に基づいて流量調節弁１２、詳しくは駆動部であるステッピングモータ２０を動作制御し、弁部１８の弁開度を増減変化させる。
この制御部１６にはまた小流量スイッチ３０，大流量スイッチ３２が電気的に接続されている。
【００２７】
制御部１６は、止水状態又は一定大流量吐水の下で小流量スイッチ３０からの信号が入力されると、吐水口２８から設定された一定小流量で吐水が行われるように流量調節弁１２の弁部１８の開度を調節せしめる。
また止水状態又は一定小流量吐水の下で大流量スイッチ３２からの信号が入力されると、吐水口２８から設定された一定大流量で吐水が行われるように弁部１８の開度を調節せしめる。
【００２８】
上記のようにこの実施形態では、使用者が小流量スイッチ３０を操作し、吐水口２８から一定小流量で吐水させた状態の下で大流量スイッチ３２を操作すると、そこで吐水口２８からの吐水の流量が設定した一定大流量（目標流量）に増大する。
【００２９】
例えばこの小流量から目標とする一定大流量に流量増大する際、制御部１６は、流量計１４から１つの検出信号が出た後、次の検出信号が出るまで待つことなく、図３に示しているように流量計１４からの新たな検出信号が入力されるまでの間は、予め求めてある目標流量Ｑｐで水が流れたときの信号周期（目標信号周期）Ｔｐに対応して設定した限度待ち時間Ｔｘだけ待ち、そしてその限度待ち時間Ｔｘ経過するごとに、流量調節弁１２の弁開度を設定量だけ１段階増大変化させる弁開制御を行うとともに、その弁開制御を実行する間に新たな検出信号が入力されたときには、信号入力のタイミングで弁開度を１段階大とした上で、再び弁開制御を開始し、その限度待ち時間Ｔｘ経過ごとの弁開及び検出信号の信号入力ごとの弁開の繰返しによって、吐水流量を目標流量に到るまで増大させて行く。
【００３０】
具体的には、ここでは流量変更後に限度待ち時間Ｔｘ経過したところで、先ず流量調節弁１２の弁開度を１段階大として、吐水流量を増大させる（図中左端のＡで表示）。
その後再び限度待ち時間Ｔｘの待ちの動作を行うが、ここではその間に流量計１４からの検出信号βが入力されていることによって、その検出信号βと、その直前の検出信号αとの間の信号周期に基づいて現流量が算出され、そしてその現流量が目標流量のＱｐ未満であることをもって、信号入力のタイミングで再び流量調節弁１２の弁開度を１段階大として吐水流量をそこで更に増大させる（図中Ｂで表示）。
ここから再び限度待ち時間Ｔｘの待ちの動作が行われ、そして限度待ち時間Ｔｘ経過したところで、流量調節弁１２の弁開度を１段階大として、吐水流量を増大させる（図中左右中間のＡで表示）。
【００３１】
この後再び限度待ち時間Ｔｘの待ちの動作が行われて、その間に流量計１４からの新たな検出信号が無いために、限度待ち時間Ｔｘ経過したところで、流量調節弁１２の弁開度が更に１段階大として、吐水流量を増大させる（図中右端のＡの表示）。
その後、限度待ち時間Ｔｘ経過するまでに次の新たな検出信号γが入力することによって、その信号入力のタイミングで流量調節弁１２の弁開度を１段階大として、吐水流量をそこで増大させる（図中Ｃで表示）。
ここではこのＣで表示される流量の増大で、吐水流量が目標流量Ｑｐまで到達している。
【００３２】
尚、ここでは実際には検出信号βが入力された時点で、その最新の検出信号βと、その直前の検出信号αとの間の信号周期に基づいて現流量が算出され、算出された現流量が目標流量Ｑｐ未満であることをもって、吐水流量を増大させる（図中Ｂの表示）。
またその後に検出信号γが入力された時点で、その最新の検出信号γと、その直前の検出信号βとの間の信号周期に基づいて現流量が算出され、そしてその現流量が目標流量Ｑｐ未満であることをもって、吐水流量を増大させる（図中Ｃの表示）。
ここでＴｘはＴｐと等しい時間に設定しておいても良いが、上記のように流量計１４の特性のばらつき等によってＴｘをＴｐと等しくすることが適当でない場合もあり、この場合ＴｘはＴｐに許容誤差分を加えた時間で設定しておくことができる。
【００３３】
図４は、制御部１６における制御の内容を具体的に示している。
図４に示しているように、この例において制御部１６は大流量スイッチ３２の操作により、目標流量から限度待ち時間（Ｔｘ）を設定し（ステップＳ１０）、そしてその後の最初の流量計１４からの検出信号の有無を判断する（ステップＳ１２）。
【００３４】
そしてステップＳ１４において流量変更時から限度待ち時間Ｔｘを越えたか否かが判定され、未だ限度待ち時間Ｔｘに到っていなければ再びステップＳ１２に戻って、更にステップＳ１４とステップＳ１２とが繰返し実行される。
そして流量変更時点から限度待ち時間Ｔｘに到ったところで、ステップＳ１６で現流量をゼロとしてステップＳ２０を実行し、続いてステップＳ２２を実行して流量調節弁１２を設定量だけ１段階開かせる。
【００３５】
以後も同様にしてステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ２０，Ｓ２２を繰返し実行し、限度待ち時間Ｔｘ経過するごとに流量調節弁１２の弁開度を１段階ずつ大とする弁開制御を行うが、その間に流量計１４からの検出信号があったときには、ステップＳ１２に続いてステップＳ１８が実行され、最新の検出信号と前回の検出信号とによる信号周期から現流量が算出され、そして現流量が目標流量よりも小であるときには、最新の検出信号の信号入力のタイミングで流量調節弁１２の弁開度が１段階大きくされる（ステップＳ２０，Ｓ２２）。
そしてその後再び限度待ち時間Ｔｘ経過ごとに、流量調節弁１２の弁開度が１段階ずつ大とされて、吐水流量がこれに応じて増大せしめられる。
これにより流路１０の流量は連続的に増大して行き、これに伴って流量計１４からの検出信号と検出信号との間の時間即ち信号周期が漸次短くなって行く。
【００３６】
流量調節弁の弁開度を１段階ずつ大として吐水流量を増大させて行くと、通常は最後には流量調節弁１２の弁開度の１段階の増大によって吐水流量が目標流量Ｑｐを僅かに超えることとなる。
この場合、ステップＳ２４に続いてステップＳ２６が実行されて流量調節弁１２の弁開度が１段階小さくされ、その結果現流量が目標流量よりも未だ多い場合には、同様のステップが繰り返され、そして最終的に現流量が目標流量に対して少なくも、また多くもなくなったことをもって目標流量に達したものとして、流量調節弁１２の弁開度が維持される（ステップＳ２０，Ｓ２４，Ｓ２８）。
【００３７】
尚、大流量から小流量に吐水流量を変更する場合には、制御部１６は流量計１４からの検出信号即ち現流量に応じて、流量調節弁１２の弁開度を小とする方向に流量調節弁１２をフィードバック制御し、吐水口２８からの吐水流量を目的とする一定小流量に流量に流量減少させる。
【００３８】
以上のような本実施形態によれば、吐水流量を小流量から目標流量まで増大させるに際し、小流量時において１つの検出信号が出てから次の検出信号が出るまで長い時間待つ必要がないため、小流量時の無駄な長い待ち時間を排して、速やかに目標流量まで吐水流量を増大させることができる。
【００３９】
以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示である。
例えば上例では小流量スイッチ３０と大流量スイッチ３２との２つの流量スイッチを設けているが、３つ以上の流量スイッチを設けて、何れかを選択して操作できるようになしておくこと、或いは流量選択の操作部をダイヤル式となして連続的に流量設定を変形できるようになしておくことも可能である。
また上例では流量スイッチを手かざし式の非接触の人体感知センサとしているが、場合によってこれを接触式のスイッチとすることも可能である。
【００４０】
更に上記例示した水栓はあくまで一例であって、本発明は湯水混合水栓に適用し、混合水の流路に流量調節弁と流量計とを設けて混合水の流量調節を行う場合においても適用可能であり、またその他様々な種類、形式の水栓の流量調節装置として適用することが可能である等、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  流路
１２  流量調節弁
１４  流量計
１６  制御部
１８  弁部
２０  ステッピングモータ
Ｑｐ  目標流量
Ｔｐ  目標信号周期
Ｔｘ  限定待ち時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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