(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合弁駆動手段を介して湯流路および水流路の流量を調節するようにした混合弁と、前記混合弁より下流側に接続したダイヤフラムをもつ止水弁、およびこの止水弁のさらに下流側に接続され、流量調節開閉弁駆動手段により駆動される流量制御弁体を有する流量調節開閉弁と、前記混合弁駆動手段と流量調節開閉弁駆動手段の駆動量をそれぞれ制御する制御手段と、流量を設定する設定手段とを具備し、前記流量制御弁体の２次側圧力をこの流量制御弁体の背圧部並びに止水弁のダイヤフラム背圧部に導くように構成し、前記設定手段からの出湯停止の信号入力時、流量制御弁体の駆動量が所定値以下になり、前記ダイヤフラムの一次側と背圧室の圧力差が止水弁を閉止する値になるまでの所定時間、前記制御手段は、混合弁駆動手段が混合弁の駆動量を停止動作途中の位置で保持するようにしたことを特徴とする湯水混合制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は湯と水の混合比率を調整し最適な混合湯温を得る湯水混合制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の湯水混合装置には図５に示すようなものがあった。（例えば、特開平１−３１２２７９号公報）図５において、１は湯流路、２は水流路であり、各流路に関連して自動調圧弁３が設けられている。自動調圧弁３は、湯流路１の１次圧力ＰＨ１を減圧する湯側弁体４、湯側弁座５と、水流路２の１次圧力ＰＣ１を減圧する水側弁体６及び水側弁座７と、湯側弁体４と水側弁体６とを連結する弁軸８と、湯と水の減圧後の１次圧ＰＨ１及びＰＣ１の圧力差で動作するピストン９とで構成されている。そして、湯または水の圧力が急変してもその圧力で自動調圧弁３が移動し、湯と水の２次圧ＰＨ２とＰＣ２とが常に等しく保たれるように作用する。さらに弁軸８にバイアス手段１０が設けられ、バイアス手段１０は弁軸８の端部に結合され、ボビン１１とそのボビン１１上に巻回され絶縁されたコイル１２およびコイル１２をはさむように設けられた永久磁石１３を有し、コイル１２は可撓部１４を介して制御手段１８に接続されている。
【０００３】
制御手段１８からコイル１２に電流を流すと、その電流は永久磁石１３によって発生している磁界を横切るのでフレミングの法則によって弁軸８にバイアス力が付与される。このためバイアス力の分だけ自動調圧点がずれ、例えば湯と水の２次圧ＰＨ２とＰＣ２とが２：１の点で常に調圧されるようになり、結果的に出湯温度が高くなる。このようにコイル１２への電流を変化することにより混合湯温を変える。制御手段１８はコイル１２に電流を流す際に微少交流信号を重畳している。これはバイアス手段１０の磁気回路のヒステリシス特性や駆動開始時の摺動抵抗を軽減するためである。１９は湯と水の混合部であり、混合後は流量調節開閉弁２０を介して出湯されるが、その温度は混合湯温検出手段（例えばサーミスタ）１５によって、またその流量は流量検出手段１６によって検出され、設定手段１７の値に一致させるべく制御手段１８がバイアス手段１０と流量調節開閉弁駆動手段２１を付勢し温度調節を行なう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような構成では、流量調節開閉弁の開閉機能がパイロット式の電磁弁のような場合、流量調節開閉弁駆動手段が閉止信号を送出してもパイロット弁が閉止するまでは時間がかかっていた。このため、出湯停止時、バイアス手段の駆動量をすぐに無くしてしまうと自動調圧弁は水側弁体と水側弁座の間が大きくなり停止信号を送出して実際にパイロット弁が閉止するまでの間に混合部１９に水が流入してしまう。したがって、次回出湯を開始する際はこの水が最初に吐出されることになりシャワー等を使用している場合は大変不快であった。
【０００５】
本発明はかかる従来の課題を解消するもので出湯停止動作時は流量調節開閉弁駆動手段の信号が一定値以下になった後止水するまでの間は混合弁の駆動量を維持し混合室内の湯温を大きく変化させない。そして次回出湯開始時の混合湯温の安定性を良くすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の湯水混合制御装置は、混合弁駆動手段を介して湯流路および水流路の流量を調節するようにした混合弁と、前記混合弁より下流側に接続したダイヤフラムをもつ止水弁、およびこの止水弁のさらに下流側に接続され、流量調節開閉弁駆動手段により駆動される流量制御弁体を有する流量調節開閉弁と、前記混合弁駆動手段と流量調節開閉弁駆動手段の駆動量をそれぞれ制御する制御手段と、流量を設定する設定手段とを具備し、前記流量制御弁体の２次側圧力をこの流量制御弁体の背圧部並びに止水弁のダイヤフラム背圧部に導くように構成し、前記設定手段からの出湯停止の信号入力時、流量制御弁体の駆動量が所定値以下になり、前記ダイヤフラムの一次側と背圧室の圧力差が止水弁を閉止する値になるまでの所定時間、前記制御手段は、混合弁駆動手段が混合弁の駆動量を停止動作途中の位置で保持するようにしたものである。
【０００７】
【作用】
本発明は上記した構成により、出湯停止時に混合弁の駆動量を一定時間維持することにより混合室内の温度を大きく変化させず、次回出湯開始時の混合湯温の安定性をよくするものである。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は湯水混合制御装置の断面図で、従来例の図８と同一部分には同一符合を付して詳細な説明を省略する。
【０００９】
図１において、２２は付勢手段で、自動調圧弁３と付勢手段２２で混合弁２３を形成する。２４は付勢手段２２の力と対向して可変バイアス力を混合弁２３に付与する混合弁駆動手段である。混合弁駆動手段２４は、磁性体からなる第１のプランジャ２５と、第１のプランジャ２５の周りに防水および絶縁された第１のコイル２６を有し、第１のコイル２６は制御手段１８に接続されている。混合湯温は混合湯温検出手段１５によって検出する。
【００１０】
流量は混合部１９より下流において流量調節開閉弁２０により調節する。流量調節開閉弁２０には弁きょう体２７と、この弁きょう体２７内に流量を調節する円錐状の流量制御弁体２８とそれに対応する弁座２９を設けている。流量制御弁体２８と流体の１次圧（混合部１９の圧力）とバランスをとるため、可撓性受圧体としての溝付第１のダイヤフラム３０を流量制御弁体２８と弁きょう体２７の間に連結しており、さらに溝３０ａを深くして、流量制御弁体２８のリフト量にかかわらず、有効受圧面積が前記弁座２９の口径と常に等しくなるように構成している。第１のダイヤフラム３０で１次側と完全に仕切られた第１の背圧室３１と流量制御弁体２８の２次側とは、連通孔３２により連通している。
【００１１】
第１の背圧室３１と連通孔４５で連通した第２の背圧室４２には止水弁４０があり、その構成は第２のダイヤフラム４１を設け、第２のダイヤフラムがその１次側と微少に連通しながら仕切られ背圧室４２との圧力差により第１の弁座４３に直接当接したり離脱したりするもので、第２のダイヤフラム４１が止水弁４０となっている。第２のダイヤフラム４１には第１の弁座４３に当接する方向に付勢する第１のスプリング４４を設けている。止水弁４０を開閉するために、連通孔４５を開閉するパイロット弁４６があり、このパイロット弁４６はシャフト３８を介して第２のプランジャ３７と連結している。
【００１２】
流量制御弁体２８は、付勢手段としてのスプリング３４により、弁座２９に当接する方向に付勢されている。また、第２のコイル３５と、一方の端面を密閉したパイプ３６があり、第２のコイル３５への通電量により駆動される第２のプランジャ３７がパイプ３６内を摺動する。第２のプランジャ３７はシャフト３８を介して流量制御弁体２８と連動する構成となっている。第２のコイル３５、パイプ３６および第２のプランジャ３７で流量調節開閉弁駆動手段２１を形成している。上記構成において、制御手段１８は第２のコイル３５への通電量を制御することにより流量を調節するもので、出湯を停止するには、制御手段１８は第２のコイル３５への通電を切ることで、スプリング３４により付勢された流量制御弁体２８は弁座２９に当接し、流体は流れなくなる。同時にパイロット弁４６が連通孔４５を閉成する。それにより第２のダイヤフラム４０を挟む１次側と、第２の背圧室４２の圧力差がなくなり、受圧面積の差で止水弁４０が閉じるものである。第２のコイル３５に通電すると、第２のプランジャ３７を吸引あるいは押しだし、パイロット弁４６が連通孔４５を開成する。そして、第２のダイヤフラム４１を挟む１次側と第２の背圧室４２の圧力差により、第１のスプリング４４に抗して第２のダイヤフラム４１、つまり止水弁４０がリフトして出湯が開始される。さらに第２のコイル３５への電流を増加するとスプリング３４の付勢力に対抗して、流量制御弁体２８をリフトし、流体（混合湯）が流れ始める。つまり、制御手段１８は第２のコイル３５への通電量を変えることにより、流量制御弁体２８を任意のリフト量に調節し、流量を制御する。
【００１３】
図２は制御手段１８の例である。５０は混合湯温検出手段１５と設定手段１７の信号を入力し混合弁２３の駆動量を演算する混合弁制御手段、５１は混合弁制御手段５０の信号により混合弁駆動手段（第１のコイル）２６の駆動量を設定する第１の駆動量設定手段、５２は設定手段１７の信号を入力し流量調節開閉弁２０の駆動量を演算する流量調節開閉弁制御手段、５３は前記流量調節開閉弁制御手段５２の信号により流量調節開閉弁駆動手段２１の駆動量を設定する第２の駆動量設定手段、５４は第２の駆動量設定手段５３の信号があらかじめ定めた値以下になると時間計測を開始するタイマ手段である。
【００１４】
次に本発明の構成の動作を説明する。温度調節を行なう場合、制御手段１８から第１のコイル２６に電流を流すと、磁性体からなる第１のプランジャ２５はフレミングの法則により弁軸８にバイアス力を付与する。このバイアス力と付勢手段２２の付勢力がつりあったところで自動調圧弁３はバランスする。したがって、第１のコイル２６に流す電流を変化することにより自動調圧弁３のバランス点を移動することができる。例えば、電流の小さい場合は付勢手段２２の力の方が強いため湯側弁体４より水側弁体６の方が大きく開き、混合湯温が低くなる。電流を大きくすると付勢手段２２の力に対向してプランジャ２５を押し出すことにより湯側弁体４が開きだし結果的に混合湯温が高くなる。このようにして、制御手段１８は混合湯温検出手段１５の信号と設定手段１７の信号を入力することにより混合湯温が設定温度になるように混合弁制御手段４０、第１の駆動量設定手段４１により第１のコイル２６に流す電流を可変し混合弁２３を調節する。
【００１５】
通常の出湯を行っている場合は以上のような方法で特に問題は生じないが、設定手段１７により出湯を停止する場合は流量調節開閉弁２０を閉止していくと流量制御弁体２８は弁座２９に当接し、流体は流れなくなる。しかし混合部１９の圧力などにより流量制御弁体２８と弁座２９の間より混合湯が少しもれている。ここでパイロット弁４６が連通孔４５を閉成し第２のダイヤフラム４０を挟む１次側と、第２の背圧室４２の圧力差がなくなり、受圧面積の差で止水弁４０が閉じるものである。止水弁４０が閉止してはじめて流体が流れなくなる。この場合第２の背圧室４２の圧力が圧力差がなくなるまでは完全に閉止しないため流量調節開閉弁２０からのもれが継続している。
【００１６】
したがって、第２のコイルへの駆動電流を切ってすぐに混合弁制御手段５０が第１のコイルへの通電を停止すると、混合弁は付勢手段２２により水側弁体６と水側弁座７の間が広がり混合室１９はほぼ水温近くまで低下してしまう。この状態で次に出湯する際は混合部１９付近に残留している低温の湯が出湯してしまう。
【００１７】
そこで本発明は上記の現象を防ぐために次のような手段を講じている。通常の出湯時においてはあらかじめ設定された温度（もしくは設定手段１７により設定した温度：以下設定温度とする）に混合湯温検出手段１５により検出した温度が一致するように混合弁制御手段５０は駆動量を設定して第１の駆動量設定手段５１を介して第１のコイル２６を流れる電流を調節している。これを図３のフローチャートと図４の出力特性図を用いて説明する。図３においてステップ１００の温度制御ではまずステップ１０２において設定温度と混合湯温検出手段１５の信号の差を求めてこれを偏差Ｅとする。この偏差Ｅを用いて制御量ｆ（Ｅ）をステップ１０３で演算する。ここでｆ（Ｅ）はよく知られているＰＩＤ制御やファジィ制御等どれを用いてもよく制御別の種類は特に限定するものではない。停止処理を行なわない場合、混合弁制御手段５０はこのｆ（Ｅ）を用いて第１の駆動量設定手段５１に信号を出し第１のコイル２６に流す電流を設定し駆動を行なう。この温度制御は一定のサンプリング周期で繰り返し行なっている。
【００１８】
停止時は設定手段１７より出湯を停止する信号を制御手段１８が入力すると（図４における時刻ｔ１）、流量調節開閉弁制御手段５２は第２の駆動量設定手段５３を介して第２のコイル３５に流れる電流を下げ流量調節開閉弁２０を閉止する。この時、混合弁制御手段５０も設定手段１７の停止信号を入力し停止時の温度制御に入る。これをフローチャートを用いて説明する。図３においてステップ１００の温度制御で停止処理を設定手段１７からの信号により判断すると（ステップ１０４）、この停止処理が１回目かの判断を行なう。もしステップ１０５の１回目であればまだ停止処理に入っていないためこの状態の駆動量ｆ（Ｅ）を記憶（Ｍ）（ステップ１０６）する。そしてステップ１０７で流量調節開閉弁の駆動量を第２の駆動量設定手段５３の信号から入力し流量調節開閉弁の駆動量（ＱＩとおく）がほぼ閉止する駆動量としてあらかじめ定めた値ｘになっているか否かを調べる。駆動量が大きい場合はステップ１０８の温度偏差を求めるステップ１０９の制御量ｆ（Ｅ）を演算し、混合弁制御手段５０はこの制御量ｆ（Ｅ）を用いて第１の」駆動量設定手段５１に信号を出し第１のコイル２６に流す電流を設定し駆動を行なう。時刻ｔ２において第２のコイルへの電流ＱＩがｘ以下になるとタイマ手段５４を介して混合弁制御手段５０はそれを検出し混合弁２３の駆動量を一定に保持し温度制御を行わない。そして、時刻ｔ３においてステップ１１０で流量調節開閉弁の駆動量ＱＩが０になり流量制御弁28は弁座２９に当接しほぼ混合湯が流れなくなることでステップ１１１でタイマ手段５４は時間計測を開始する。ステップ１１２で時間がパイロット弁４６が連通孔４５を閉成し閉止弁４０が閉止するのに必要な時間としてあらかじめ定めた値Ｔ以上になると（時刻ｔ５）タイマ手段５４が混合弁制御手段５０に信号を出力する。パイロット弁４６が閉成することにより止水００００弁４０が閉止し流体が完全に流れなくなるため混合弁制御手段５０はこの信号により混合弁２３の制御量ｆ（Ｅ）を０とし、第１のコイルの駆動量を０とする。この結果流量制御弁28は弁座２９に当接して流量が少なくなるまで混合湯温を制御し、さらにパイロット弁４６が閉成することにより止水弁４０が閉止するまでの時間（図４においてｔ３からｔ４）は最低混合弁駆動量を維持することにより流量制御弁２８からの微小な漏れによる混合湯の流出時間内はほぼ温度制御を行えている位置に混合弁２３を止めておける。したがって、時刻ｔ３において流量調節開閉弁の駆動量を図４（ｅ）のように０にするのと同時に混合弁駆動量を図４（ｄ）の破線のように０にしてしまうと流量制御弁２８からのもれにより混合部１９内の温度が図４（ｂ）の破線のように極端に水温近くまで下がってしまうが、混合弁駆動量をｔ５まで維持するとこの現象は防止される。混合湯温検出手段１５による湯温も図４（ａ）のようにほぼ設定温度近傍に維持できる。
【００１９】
出湯を停止した後、再度出湯を開始する信号を設定手段１７から制御手段１８へ入力すると（図４時刻ｔ６）混合弁制御手段５０は温度制御においてステップ１１４の出湯開始の判断を行い、ステップ１１５において出湯開始の最初に混合弁駆動手段２４の駆動量を前回停止処理を行なう流量が多量のときの駆動量に設定する。そして混合弁３に駆動量が伝達されてから流量調節開閉弁２０を開く。
【００２０】
最初押し出されてくる混合部の温度が設定温度近くのため出湯直後の温度の不快感はない。さらに出湯を開始した直後は混合部１９の流速が遅く混合湯温検出手段１５の応答もなまっているため混合湯温検出手段１５の応答速度を加味し出湯を開始した後一定時間は混合弁２３の駆動量を停止処理を行なう前の値で固定しておく。そしてステップ１０１であらかじめ設定した時間を経過した後は通常の温度制御を行なえばよい。これにより混合湯温検出手段１５が安定してから温度制御に入るため出湯温度がハンチング等を生じることが無く安全な出湯を開始できる。さらに停止時には第１のコイル２６に通電しないためコイルの発熱をおさえ、節電もできる。
【００２１】
以上の処理を行なわないと混合湯温等は図４の破線で示すようになる。まず出湯停止時において時刻ｔ３において流量調節開閉弁の駆動量が０になるとすぐに図４（ｃ）のように混合弁駆動量を０とする。ここで図４（ｃ）に示すように閉止弁４０がまだ完全に閉止していないため流量がわずかながら存在している。この状態で混合弁２３の駆動量を無くしてしまうと、付勢手段２２により水側の開度が大きくなり時刻ｔ４までの間は混合部に流れ込むのはほとんど水となる。したがって混合部１９の温度は図４（ｂ）のように低温になってしまう。混合湯温検出手段１５は混合部１９の下流にあるため図４（ａ）のように一見ほぼ設定温度を維持しているように見える。しかし、この状態で再度出湯を開始する信号を設定手段１７から制御手段１８へ入力すると流量調節開閉弁２０が開成し、図４（ａ）のように混合部１９に滞留していたほぼ水温に近い湯が押し出されて吐出する。吐出された混合湯温が低温で不快なだけでなく、この温度を混合湯温検出手段１５が検出し混合弁制御手段５０において設定温度になるよう第１のコイルの駆動量を演算して出力する。したがって温度を上げるよう駆動量を増加してしまうため実際には図４（ａ）のようにオーバーシュートを発生してしまう。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように本発明の湯水混合制御装置によれば、出湯停止時に止水弁が閉止するまでの時間は混合弁の駆動量を停止動作途中の位置で保持しておくため、すぐに混合弁駆動量を０にしてしまう場合に比べて混合部が水温近くまで低下することがなくなる。このため次回に出湯を開始した場合でも低温の湯が出ることがなくなり、設定温度近傍の湯を最初から得ることができる。
【００２３】
したがって流量の停止・出湯をひんぱんに行うシャワー等に用いても不快な温度を感じることが無く、かつ安全な混合湯温の供給を可能とするため安心して器具を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における湯水混合制御装置の断面図
【図２】同装置の制御ブロック図
【図３】同装置の制御ブロックのフローチャート
【図４】（ａ）同装置における出湯停止および開始時の混合湯温の図
（ｂ）同装置における出湯停止および開始時の混合室温度の図
（ｃ）同装置における出湯停止および開始時の混合弁駆動量の図
（ｄ）同装置における出湯停止および開始時の流量調節開閉弁駆動量の図
（ｅ）同装置における出湯停止および開始時の流量の図
【図５】従来の湯水混合制御装置の断面図
【符号の説明】
１  湯流路
２  水流路
１７  設定手段
１８  制御手段
２０  流量調節開閉弁
２１  流量調節開閉弁駆動手段
２４  混合弁駆動手段
【図１】
0003655926.tif 000002
【図２】
0003655926.tif 000003
【図３】
0003655926.tif 000004
【図４】
0003655926.tif 000005
【図５】
0003655926.tif 000006