(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される水と湯を混合し混合水を生成する湯水調節部と、混合水の温度を測定する温度センサと、前記温度センサの測定値に基づいて前記湯水調節部を制御し混合水を設定温度にする制御部と、を備え、
前記湯水調節部は、前記制御部から送信される指示により駆動するモーター部と、前記モーター部の駆動により開度が変わり混合する水の量と湯の量を調節する弁体と、を有し、
前記制御部は、フィードバック制御により前記湯水調節部を制御するコントロールモードを有し、
前記コントロールモードは、前記フィードバック制御により演算されたモーター部の駆動量を第１駆動指令として湯水調節部に送信し、
前記第１駆動指令送信前の弁体の開度および前記第１駆動指令の駆動量通りにモーター部が動いた場合に想定される前記弁体の開度から求まる混合水の温度の推定変化量と、前記第１駆動指令送信前後に前記温度センサで測定された混合水の温度から求まる温度変化量と、を比較し、
前記温度変化量が前記推定変化量よりも小さい場合、前記第１駆動指令で指示された駆動量よりも所定量大きい追加駆動を指示する第２駆動指令を前記モーター部に送信するように構成されることを特徴とする湯水混合装置。
【請求項２】
前記コントロールモードは、前記第２駆動指令により追加駆動をさせた前記モーター部に、混合水を前記設定温度にする開度に前記弁体を戻す復帰駆動を指示する第３駆動指令を送信するように構成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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湯水混合装置に関する。より詳細には、フィードバック制御により混合水の温度を調節する湯水混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、給水路の水と給湯路の湯を混合し混合水を生成する湯水調節部と、湯水調節部の制御を行なう制御部と、を備えた湯水混合装置が知られる（例えば特許文献１参照）。ここで、制御部では、ユーザーが設定した設定温度（以下、設定温度とする。）と混合水の温度との差に基づいてフィードバック制御が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−３９２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の湯水調節部には電動弁が用いられ、混合水の温度を設定温度に調節する際、モーター部の駆動により弁体の開度を変えて目標とする弁体の開度とする。しかし、湯水調節部の開度を変えた際、目標とする弁体の開度から実際の弁体の開度がずれてしまう場合があった。
【０００５】
このずれを解消するには、モーター部を微小に駆動させることで、弁体を微小に動かす必要があるが、湯水調節部内で開度を変化させる際に生じる反力により、弁体の開度を目標とする弁体の開度とすることが困難であった。
【０００６】
本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、目標とする弁体の開度からのずれを解消できる、湯水混合装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、以下のような構成とする。
【０００８】
本発明の湯水混合装置は、供給される水と湯を混合し混合水を生成する湯水調節部と、混合水の温度を測定する温度センサと、前記温度センサの測定値に基づいて前記湯水調節部を制御し混合水を設定温度にする制御部と、を備え、前記湯水調節部は、前記制御部から送信される指示により駆動するモーター部と、前記モーター部の駆動により開度が変わり混合する水の量と湯の量を調節する弁体と、を有し、前記制御部は、フィードバック制御により前記湯水調節部を制御するコントロールモードを有し、前記コントロールモードは、前記フィードバック制御により演算されたモーター部の駆動量を第１駆動指令として湯水調節部に送信し、前記第１駆動指令送信前の弁体の開度および前記第１駆動指令の駆動量通りにモーター部が動いた場合に想定される前記弁体の開度から求まる混合水の温度の推定変化量と、前記第１駆動指令送信前後に前記温度センサで測定された混合水の温度から求まる温度変化量と、を比較し、前記温度変化量が前記推定変化量よりも小さい場合、前記第１駆動指令で指示された駆動量よりも所定量大きい追加駆動を指示する第２駆動指令を前記モーター部に送信するように構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の湯水混合装置では、フィードバック制御により制御された弁体の開度が目標とする弁体の開度からずれてしまっても、そのずれが容易に解消される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１Ａは本発明の実施形態の湯水混合装置を備えた水栓装置のブロック図である。図１Ｂは本発明の実施形態の流量制御弁の概略断面図である。
【図２】図２は本発明の実施形態の湯水混合装置の制御部のブロック図である。
【図３】図３は本発明の実施形態の温度制御プロセスを表したフローチャートである。
【図４】図４は本発明の実施形態のコントロールモードを表したフローチャートである。
【図５】図５は本発明の実施形態のシフトクラスを表したフローチャートである。
【図６】図６Ａはシフトクラスの変形例を表したフローチャートである。図６Ｂはリターンクラスを表したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。
【００１２】
本実施形態の水栓装置１は、例えば浴室に設置される電子水栓に利用され、シャワーやカランから吐出される混合水を生成する。
【００１３】
水栓装置１は、図１Ａに示すように、給水源１１に接続され水が流れる給水路１１１を備える。
【００１４】
給水源１１は、例えば水道や貯水タンクといったものが考えられる。なお、給水路１１１へ水を供給する手段は上記した例に限定されない。
【００１５】
水栓装置１は、給湯源１２に接続され湯が流れる給湯路１２１を備える。
【００１６】
給湯源１２は、一般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といったものが用いられる。給湯源１２では、給湯源１２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１２１に供給される。
【００１７】
水栓装置１には、図１Ａに示すように、給水路１１１を流れてきた水と給湯路１２１を流れてきた湯を混合する湯水混合装置１３が設けられる。湯水混合装置１３は、流量制御弁２１を有する湯水調節部２を備える。ここで、本実施形態の流量制御弁２１は、円筒弁により構成される。
【００１８】
流量制御弁２１は、図１Ｂに示すように、モーター部２１１と、弁体２１２と、を有する。ここで、モーター部２１１と弁体２１２とは機械的に連結される。モーター部２１１は、モーターと減速機とで設けられるが、減速機はなくてもよく、その構成は限定されない。
【００１９】
モーターは、ハウジング、ハウジング内に収容されるローター部およびローター部を回転自在に支持する軸受を有する。ローター部は、シャフト、ローター、整流子、ワッシャおよびブッシュ等で構成される。モーターには、ステッピングモーターが好適に用いられる。
【００２０】
本実施形態の弁体２１２は、図１Ｂに示すように、伝達機構２１３、弁２１４を有する。伝達機構２１３は、モーター部２１１の回転力を弁２１５に伝達する。弁２１４は、伝達機構２１３に機械的に連結される第１円筒体２１４ａと、第１円筒体２１４ａを回転自在に収容する第２円筒体２１４ｂと、を有する。
【００２１】
第１円筒体２１４ａと第２円筒体２１４ｂとは、同一軸上に配置される。第１円筒体２１４ａと第２円筒体２１４ｂとは中空であり、内部に空間を有する。第２円筒体２１４ｂは、その内部の空間に第１円筒体２１４ａを僅かな隙間を介して収容する。
【００２２】
流量制御弁２１では、給水路１１１と給湯路１２１とが弁体２１２の第２円筒体２１４ｂに接続される。第２円筒体２１４ｂは、給水路１１１と連通する第１接続開口４１と、給湯路１２１と連通する第２接続開口４２と、を有する。
【００２３】
第１円筒体２１４ａは、第１接続開口４１と軸方向における位置が同じ第１調節開口５１と、第２接続開口４２と軸方向における位置が同じ第２調節開口５２と、を有する。
【００２４】
第１接続開口４１、第２接続開口４２、第１調節開口５１および第２調節開口５２の形状は、例えば矩形状、三角形状、円状等といった形状が考えられるが、その形状は限定されない。
【００２５】
流量制御弁２１では、流れてくる水と湯を弁体２１２の開度を変化させることでその混合比を変えて、混合水の温度を調節する。すなわち、混合水の温度は、流量制御弁２１の弁体２１２の開度により決定される。
【００２６】
流量制御弁２１では、モーターの回転力が減速機を介して伝達機構２１３に伝達される。流量制御弁２１では、伝達機構２１３により弁２１４に回転力が伝達される。流量制御弁２１では、伝達された回転力により第１円筒体２１４ａが回転する。第１円筒体２１４ａが回転しているとき、第２円筒体２１４ｂは第１円筒体２１４ａと共に回転せず静止している。
【００２７】
第１円筒体２１４ａが回転することにより、第１接続開口４１と第１調節開口５１とが連通する面積が増減する。これにより、給水路１１１から第１円筒体２１４ａの内部の空間に流入する水の流量が変化する。また、第１円筒体２１４ａが回転することにより、第２接続開口４２と第２調節開口５２とが連通する面積が増減する。これにより、給湯路１２１から第１円筒体２１４ａの内部の空間に流入する湯の流量が変化する。
【００２８】
このように、本実施形態の流量制御弁２１では、流入する水と湯との混合割合を変えて、任意の温度の混合水が生成される。
【００２９】
また、弁体２１２は、第１円筒体２１４ａと第２円筒体２１４ｂとの間の隙間を埋めるためのシーリング材を有することが好ましい。シーリング材は、第１円筒体２１４ａが第２円筒体２１４ｂ内で回転自在となるように、第１円筒体２１４ａと第２円筒体２１４ｂとに挟まれる。シーリング材は、合成樹脂、シリコンゴム、ＥＰＤＭといった弾性部材で形成されることが好ましい。なお、シーリング材の材質は上記したものに限定されない。
【００３０】
流量制御弁２１には、一般に市場に流通している電動弁が適宜利用可能である。
【００３１】
上記したように調節される混合水の温度と流量制御弁２１の弁体２１２の開度との関係は、実験や検査を予め行うことで設定された検量線により表される。なお、混合水の温度と流量制御弁２１の弁体２１２の開度との関係は、例えばいわゆる強化学習や遺伝的アルゴリズムといった学習機能により求められてもよい。
【００３２】
なお、湯水調節部２では、流量制御弁２１として、水側調節弁および湯側調節弁の二つの流量制御弁が使用されてもよい。ここで、水側調節弁は、給水路１１１と接続され、給水路１１１から流れてくる水の流量を調節する。また、湯側調節弁は、給湯路１２１と接続され、給湯路１２１から流れてくる湯の流量を調節する。
【００３３】
このような流量制御弁２１には、円筒弁、絞り弁が好適に用いられるが、弁の種類は特に限定されない。
【００３４】
湯水混合装置１３では、給水源１１から供給される水と給湯源１２から供給される湯とを湯水調節部２で混合させて、ユーザーが設定した設定温度Ｔｓの混合水を生成する。
【００３５】
水栓装置１は、図１Ａに示すように、湯水調節部２に接続される混合水路１４を備える。混合水路１４には、湯水調節部２で水と湯を混合して生成された混合水が流れる。混合水路１４には、混合水が吐出される吐出部が接続される。吐出部は、例えばシャワー、カラン等である。
【００３６】
水栓装置１には、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が設けられる。止水切換部１５は、アクチュエーターと、弁体と、を有する。アクチュエーターは、電磁石により構成され直線運動を行う。弁体は、アクチュエーターの運動を伝達する伝達機構、伝達機構に繋がる弁および弁を収容する管部を有する。弁体には、玉型弁が好適に用いられるが、弁の種類は特に限定されない。
【００３７】
止水切換部１５には、一般に市場に流通している電磁弁が適宜利用可能である。止水切換部１５により、吐出部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。
【００３８】
湯水混合装置１３は、混合水の温度を測定するための温度センサ１３２を有する。本実施形態の水栓装置１では、図１Ａに示すように、混合水路１４に温度センサ１３２が配置される。温度センサ１３２は、混合水の温度を測定する。なお、温度センサ１３２は、市場に一般に流通している温度センサが適宜用いられる。温度センサには、例えばサーミスタが用いられるが、温度センサの種類は限定されない。
【００３９】
湯水混合装置１３は、混合水の流量を測定するための流量センサ１３３を有する。本実施形態の水栓装置１では、混合水路１４に流量センサ１３３が配置される。流量センサ１３３は、混合水路１４を流れる混合水の流量を測定する。流量センサ１３３は、市場に一般に流通している流量センサが用いられる。流量センサには、例えば羽根車式の流量センサが用いられるが、流量センサの種類は限定されない。
【００４０】
湯水混合装置１３は、図１Ａに示すように、湯水調節部２、止水切換部１５、温度センサ１３２および流量センサ１３３と電気的に接続される制御部１３１を備える。また、制御部１３１は、図２に示すように、受信部１３１ａ、メモリ１３１ｂ、マイクロコンピューター１３１ｃおよび送信部１３１ｄを備える。
【００４１】
受信部１３１ａでは、温度センサ１３２や流量センサ１３３の測定値、ユーザーが設定した温度・流量の設定値等を受信し、電気的に接続されたメモリ１３１ｂに測定値・設定値を送る。
【００４２】
メモリ１３１ｂは、ＲＡＭまたはＲＯＭであり、受信部１３１ａから送られてきた測定値・設定値を格納する。また、メモリ１３１ｂは、マイクロコンピューター１３１ｃで演算されたその結果を必要であれば格納する。
【００４３】
マイクロコンピューター１３１ｃは、メモリ１３１ｂと電気的に接続され、メモリ１３１ｂに格納された測定値・設定値を取得し、内蔵されたプログラムに沿って演算を行う。また、マイクロコンピューター１３１ｃは、内蔵されたプログラムに沿って行われた演算の結果を必要であればメモリ１３１ｂに送る。本実施形態のマイクロコンピューター１３１ｃには、上記した混合水の温度と流量制御弁２１の弁体２１２の開度との関係を表した検量線に相当するテーブルがプログラムとして内蔵される。
【００４４】
送信部１３１ｄは、マイクロコンピューター１３１ｃから送られてきた演算結果を湯水調節部２、止水切換部１５等に送る。
【００４５】
制御部１３１は、湯水調節部２におけるモーター部２１１の駆動量を制御する。湯水混合装置１３では、制御部１３１から送信される指示により、モーター部２１１が駆動し弁体２１２の開度を変化させる。これにより、混合する水と湯の量が変化し混合水の温度および流量が制御できる。
【００４６】
本実施形態の制御部１３１は、図３に示すような温度制御プロセス３により混合水の温度を制御する。温度制御プロセス３は、混合水をユーザーが設定した設定温度Ｔｓとするマイクロコンピューター１３１ｃに内蔵されたプログラムである。
【００４７】
本実施形態の制御部１３１における温度制御プロセス３は、コントロールモード３１を有する。湯水混合装置１３では、制御部１３１がユーザーからの混合水の吐水を終了する停止指令を受信するまで、コントロールモード３１が行なわれることにより、混合水の温度が制御される。
【００４８】
コントロールモード３１は、図４に示すように、弁体２１２の開度を混合水が設定温度Ｔｓとなる開度にするためのモーター部２１１の駆動量を演算する、フィードバック制御で構成されるプログラムである。コントロールモード３１は、マイクロコンピューター１３１ｃに内蔵されている。ここで、コントロールモード３１の演算結果は、送信部１３１ｄによりモーター部２１１に対して送信され、モーター部２１１を駆動させる。このモーター部２１１に送られる指令を第１駆動指令とする。
【００４９】
コントロールモード３１では、第１駆動指令を送信部１３１ｄがモーター部２１１に送信する前において、湯水調節部２の弁体２１２の開度（以下、第１開度Ｏ１とする）をメモリ１３１ｂから取得する。本実施形態の第１開度Ｏ１は、前回の温度制御プロセス３における湯水調節部２の弁体２１２の開度となる。なお、湯水調節部２の弁体２１２の開度は、前回の開度が無い場合、混合水の温度からマイクロコンピューター１３１ｃにより求めてもよい。すなわち、第１開度Ｏ１は、上記した検量線から求められる。
【００５０】
本実施形態のマイクロコンピューター１３１ｃでは、フィードバック制御であるコントロールモード３１に基づいて第１駆動指令が演算される。フィードバック制御としては、本実施形態では、いわゆるＰＩＤ制御が用いられるが、Ｐ制御、ＰＩ制御であってもよく、そのフィードバック制御の種類は限定されない。
【００５１】
コントロールモード３１では、ユーザーが設定した混合水の設定温度Ｔｓと温度センサ１３２で測定された混合水の温度（以下、第１温度Ｔ１とする）をメモリ１３１ｂから取得する。そして、コントロールモード３１では、設定温度Ｔｓに対応した湯水調節部２の弁体２１２の開度である設定開度（以下、第２開度Ｏ２とする）をマイクロコンピューター１３１ｃにより求める。すなわち、第２開度Ｏ２は検量線から求められる。
【００５２】
コントロールモード３１では、第２開度Ｏ２と第１開度Ｏ１との差がマイクロコンピューター１３１ｃにより算出（以下、算出値Ｓとする）される。コントロールモード３１では、算出値Ｓに基づいてマイクロコンピューター１３１ｃによりフィードバック制御が行われる。フィードバック制御では、演算結果として湯水調節部２の弁体２１２の開度を第２開度Ｏ２とするためのモーター部２１１の駆動量Ｄｒがマイクロコンピューター１３１ｃにより求められる。
【００５３】
コントロールモード３１では、モーター部２１１の駆動量Ｄｒに基づく第１駆動指令がマイクロコンピューター１３１ｃにより作られる。コントロールモード３１では、第１駆動指令が送信部１３１ｄにより湯水調節部２に送信され、モーター部２１１が駆動される。このように、湯水調節部２の弁体２１２の開度が調節されることで、混合水の温度が制御される。
【００５４】
コントロールモード３１は、シフトクラス３１１を有する。シフトクラス３１１は、図５に示すように、コントロールモード３１による制御結果に基づいて、モーター部２１１の追加駆動が必要か否かを判定するプログラムである。シフトクラス３１１は、マイクロコンピューター１３１ｃに内蔵されている。
【００５５】
シフトクラス３１１では、追加駆動が必要と判定した場合、追加駆動の指示が送信部１３１ｄによりモーター部２１１に対して送信される。ここで、モーター部２１１に対して送信され、モーター部２１１を追加駆動量Ｄａだけ動かす追加駆動の指示を第２駆動指令とする。
【００５６】
シフトクラス３１１では、追加駆動が必要かどうかを判定するために、まず混合水の実際の温度変化量がマイクロコンピューター１３１ｃにより算出される。
【００５７】
シフトクラス３１１では、第１駆動指令が送信部１３１ｄによりモーター部２１１に送信される前に、温度センサ１３２で測定された混合水の温度である第１温度Ｔ１がメモリ１３１ｂから取得される。シフトクラス３１１では、第１駆動指令がモーター部２１１に送信部１３１ｄにより送信された後に、温度センサ１３２で測定された混合水の温度（以下、第２温度Ｔ２とする）がメモリ１３１ｂから取得される。シフトクラス３１１では、それらの第１温度Ｔ１，第２温度Ｔ２の差の絶対値である温度変化量Ｔがマイクロコンピューター１３１ｃにより算出される。
【００５８】
シフトクラス３１１では、追加駆動が必要かどうかを判定するために、次に混合水の計算上の温度変化量がマイクロコンピューター１３１ｃにより推定される。
【００５９】
シフトクラス３１１では、第１駆動指令が送信部１３１ｄによりモーター部２１１に送信される前の弁体２１２の開度である第１開度Ｏ１がメモリ１３１ｂから取得される。また、シフトクラス３１１では、モーター部２１１が第１駆動指令通り駆動量Ｄｒ動いた場合に想定される弁体２１２の開度である第２開度Ｏ２がメモリ１３１ｂから取得される。
【００６０】
シフトクラス３１１では、第１開度Ｏ１に対応する混合水の温度である推定温度Ｔｅ１が、マイクロコンピューター１３１ｃにより求められる。すなわち、推定温度Ｔｅ１は、検量線から求められる。さらに、シフトクラス３１１では、第２開度Ｏ２に対応する混合水の温度である推定温度Ｔｅ２（ここで、推定温度Ｔｅ２＝設定温度Ｔｓ）が、マイクロコンピューター１３１ｃにより求められる。すなわち、推定温度Ｔｅ２は、検量線から求められる。そして、シフトクラス３１１では、それらの推定温度Ｔｅ１，Ｔｅ２の差の絶対値である推定変化量Ｔｅがマイクロコンピューター１３１ｃにより算出される。
【００６１】
シフトクラス３１１では、温度変化量Ｔと推定変化量Ｔｅとがマイクロコンピューター１３１ｃにより比較される。ここで、シフトクラス３１１では、温度変化量Ｔが推定変化量Ｔｅより小さい場合に、第２駆動指令が送信部１３１ｄによりモーター部２１１に送信される。
【００６２】
温度変化量Ｔが推定変化量Ｔｅより小さい場合というのは、モーター部２１１がコントロールモード３１で演算された駆動量Ｄｒだけ駆動せず、湯水調節部２の弁体２１２の開度が第２開度Ｏ２とならなかった場合である。
【００６３】
本実施形態の流量制御弁２１は上記したように円筒弁となっている。流量制御弁２１では、第１円筒体２１４ａが第２円筒体２１４ｂ内に回転自在に収容される。そして、第１円筒体２１４ａと第２円筒体２１４ｂとの間には、僅かな隙間が形成される。すなわち、第１円筒体２１４ａは、第２円筒体２１４ｂの内面を摺動する。そのため、第１円筒体２１４ａが回転する際、その回転に対する反力が第２円筒体２１４ｂに発生する。
【００６４】
従って、モーター部２１１から弁体２１２に伝達され第１円筒体２１４ａを回転させる回転力が、第２円筒体２１４ｂに発生する反力より小さい力となると、第１円筒体２１４ａが逆回転方向に押し戻されてしまう。このようにして、湯水調節部２の弁体２１２の開度が第１駆動指令で指示された第２開度Ｏ２とならず、温度変化量Ｔが推定変化量Ｔｅより小さくなる。
【００６５】
また、弁体２１２がシーリング材を有している場合、シーリング材を介して第２円筒体２１４ｂに第１円筒体２１４ａの回転に対する反力が発生する。さらに、その反力に加えて、第１円筒体２１４ａの回転に対する反力がシーリング材に発生する。そのため、弁体２１２がシーリング材を有している場合は、第１円筒体２１４ａの回転に対する反力が大きくなる。このように、湯水調節部２の弁体２１２の開度が第１駆動指令で指示された第２開度Ｏ２とならず、温度変化量Ｔが推定変化量Ｔｅより小さくなる。
【００６６】
なお、湯水調節部２で発生する反力は上記したものに限定されない。
【００６７】
上記した現象は、特にモーター部２１１に対し微小な駆動量が第１駆動指令により指示されたときに起こり易い。ここで、微小な駆動量は、例えばステッピングモーターであると１〜３ステップの駆動量となっている。
【００６８】
シフトクラス３１１では、モーター部２１１が第１駆動指令で指示された駆動量Ｄｒ動いていないと判定されると、追加駆動量Ｄａを指示する第２駆動指令が送信部１３１ｄによりモーター部２１１に送信される。ここで、第２駆動指令は、第１駆動指令で指示された微小な駆動量Ｄｒよりも所定量大きな駆動指令である。これにより、反力よりも大きな回転力が第１円筒体２１４ａに生じる。
【００６９】
追加駆動量Ｄａでモーター部２１１が駆動したときの弁体２１２の開度は、混合水の温度を設定温度Ｔｓにする開度からずれた開度（以下、第３開度Ｏ３とする）となる。ここで、第３開度Ｏ３は、温度センサ１３２で測定した混合水の温度からマイクロコンピューター１３１ｃにより求められる。すなわち、第３開度Ｏ３は検量線に当てはめて求められる。
【００７０】
シフトクラス３１１において追加駆動量Ｄａの駆動量は、例えばステッピングモーターであると１０〜２０ステップとなっている。
【００７１】
湯水混合装置１３では、弁体２１２が第３開度Ｏ３になった後、次回のコントロールモード３１の制御により、設定温度Ｔｓとなる開度（第２開度Ｏ２）に弁体２１２の開度が戻される。このようにして、本実施形態の湯水混合装置１３では、微小な温度調整を容易に行えるようにしている。
【００７２】
なお、本実施形態の湯水混合装置１３では、温度変化量Ｔと推定変化量Ｔｅとを比較して第２駆動指令を行うかどうかの判定をしたが、第２温度Ｔ２と推定温度Ｔｅ２を比較して判定を行ってもよい。このとき、第２温度Ｔ２と推定温度Ｔｅ２との差の絶対値が、所定の閾値より小さい場合に第２駆動指令が送信部１３１ｄによりモーター部２１１に送信される。
【００７３】
このようなシフトクラス３１１を有する湯水混合装置１３において、温度制御プロセス３の全体を通して表したフローチャートは、図３，図４に示すようになる。
【００７４】
ステップ１において温度制御プロセス３が開始され、ステップ２においてコントロールモード３１のサブルーチンへと移行する。
【００７５】
ステップ２−１においてコントロールモード３１が開始され、ステップ２−２，ステップ２−３，ステップ２−４，ステップ２−５を経て、ステップ２−６でフィードバック制御による演算が行われる。この演算により、弁体２１２を第２開度Ｏ２にするためのモーター部２１１の駆動量Ｄｒが求められる。そして、ステップ２−７，ステップ２−８を経てステップ２−９に移行し、シフトクラス３１１が実行される。
【００７６】
サブルーチンであるシフトクラス３１１は、図５に示すようなフローチャートとなっている。
【００７７】
ステップ２−９−１でシフトクラス３１１が開始され、ステップ２−９−２，ステップ２−９−３，ステップ２−９―４，ステップ２−９−５，ステップ２−９−６を経て、ステップ２−９−７で温度変化量Ｔと推定変化量Ｔｅとが比較される。ここで、温度変化量Ｔが推定変化量Ｔｅより小さい場合はステップ２−９−８へ移行し、温度変化量Ｔが推定変化量Ｔｅ以上の場合はステップ２−９−１０へ移行する。
【００７８】
ステップ２−９−８では、制御部１３１が、第１駆動指令の駆動量より所定量大きい追加駆動量Ｄａの指示である第２駆動指令を湯水調節部２に送信し、ステップ２−９−９，ステップ２−９−１０を経てシフトクラス３１１が終了する。シフトクラス３１１が終了すると、コントロールモード３１のステップ２−１０への移行を経て温度制御プロセス３のステップ３に移行する。
【００７９】
ステップ３では、図３に示すように、ユーザーからの吐水終了の信号を制御部１３１が受信したか否かを判定する。制御部１３１が吐水終了の信号を受信するとステップ４に移行することで温度制御プロセス３が終了し、それ以外の場合はステップ２へと移行する。
【００８０】
以上が、本実施形態の温度制御プロセス３となっている。
【００８１】
上記した湯水混合装置１３では、フィードバック制御の演算結果である第１駆動指令を湯水調節部２に送り、モーター部２１１が駆動した後、目標とする弁体２１２の開度から実際の弁体２１２の開度がずれてしまう場合がある。このずれは微小であることが多いため、ずれを解消するにはモーター部２１１に対して微小な駆動が要求される。
【００８２】
モーター部２１１に対し第１駆動指令により指示される微小な駆動量は、モーター部２１１の第１円筒体２１４ａの回転力が第２円筒体２１４ｂから受ける反力より小さい。このとき、第１円筒体２１４ａが第２円筒体２１４ｂの反力により押し戻されてしまい、湯水調節部２の弁体２１２の開度をユーザーの設定温度Ｔｓにするための開度にできない。これにより、混合水の温度が設定温度Ｔｓとならない。
【００８３】
そのため、湯水混合装置１３では、シフトクラス３１１において、モーター部２１１がコントロールモード３１で演算された駆動量Ｄｒ動いているかどうかを判定する。モーター部２１１が想定通りに動いていないと判定されると、追加駆動量Ｄａがモーターに指示され、反力よりも大きな回転力を第１円筒体２１４ａに生じさせる。このように、湯水混合装置１３では、一度弁体２１２の開度を第２開度Ｏ２よりもずれた第３開度Ｏ３とする。そして、第３開度Ｏ３から第２開度Ｏ２にコントロールモード３１のフィードバック制御により戻すことで、湯水調節部２の開度を容易に第２開度Ｏ２とすることができる。
【００８４】
このような湯水混合装置１３を備えた水栓装置１では、微小な温度調整が必要とされる場合でも、容易にユーザーが設定した温度の混合水を生成できる。
【００８５】
温度制御プロセス３の変形例として、図６Ａに示すように、シフトクラス３１１におけるステップ２−９−９の後にサブルーチンであるリターンクラス３１２を設ける。
【００８６】
リターンクラス３１２は、図６Ｂに示すように、弁体２１２の開度を第３開度Ｏ３から設定温度Ｔｓとするための弁体２１２の開度である第２開度Ｏ２に戻すためのプログラムで構成される。リターンクラス３１２は、マイクロコンピューター１３１ｃに内蔵されている。リターンクラス３１２では、第２駆動指令により追加駆動量Ｄａ動き第３開度Ｏ３となったモーター部２１１に対し、第２開度Ｏ２に戻す復帰駆動を指示する第３駆動指令が送信部１３１ｄにより送信される。
【００８７】
ここで、モーター部２１１の駆動量と弁体２１２の開度の変化量との関係は、実験や検査を予め行うことで設定された検量線で表すことができる。本実施形態のマイクロコンピューター１３１ｃには、モーター部２１１の駆動量と弁体２１２の開度の変化量との関係を表した検量線に相当するテーブルがプログラムとして内蔵される。本実施形態の復帰駆動量Ｄｂは、例えば、第３開度Ｏ３と第２開度Ｏ２との差である開度の変化量に基づいて、マイクロコンピューター１３１ｃにより求められる。すなわち、復帰駆動量Ｄｂは検量線により求められる。
【００８８】
リターンクラス３１２について、図６Ｂのフローチャートに基づいて説明する。
【００８９】
リターンクラス３１２では、ステップ２−９−１０−１から開始される。そして、ステップ２−９−１０−２では、第２開度Ｏ２、第３開度Ｏ３が取得される。
【００９０】
ステップ２−９−１０−３では、第２開度Ｏ２と第３開度Ｏ３との差から、湯水調節部２の弁体２１２の開度を第３開度Ｏ３から第２開度Ｏ２にする復帰駆動量Ｄｂが検量線により求められる。ステップ２−９−１０−４では、復帰駆動量Ｄｂをモーター部２１１に実行させる第３駆動指令がモーター部２１１に送信される。そして、ステップ２−９−１０−５では、弁体２１２の移動が実行される。そして、ステップ２−９−１０−６に移行することでリターンクラス３１２が終了し、シフトクラス３１１へと戻る。
【００９１】
このような湯水混合装置１３の変形例では、湯水調節部２の弁体２１２の開度が迅速に混合水を設定温度Ｔｓとする第２開度Ｏ２とすることができる。
【００９２】
本実施形態の湯水混合装置１３は、以下の構成を備える。
【００９３】
湯水混合装置１３は、供給される水と湯を混合し混合水を生成する湯水調節部２と、混合水の温度を測定する温度センサ１３２と、を備える。湯水混合装置１３は、温度センサ１３２の測定値に基づいて湯水調節部２を制御し混合水を設定温度Ｔｓにする制御部１３１を備える。湯水調節部２は、制御部１３１から送信される指示により駆動するモーター部２１１と、モーター部２１１の駆動により開度が変わり混合する水の量と湯の量を調節する弁体２１２と、を有する。制御部１３１は、フィードバック制御により湯水調節部２を制御するコントロールモード３１を有する。コントロールモード３１は、フィードバック制御により演算されたモーター部２１１の駆動量を第１駆動指令として湯水調節部２に送信する。コントロールモード３１は、第１駆動指令送信前の弁体２１２の開度および第１駆動指令の駆動量通りにモーター部２１１が動いた場合に想定される弁体２１２の開度から求まる混合水の温度の推定変化量Ｔｅを求める。コントロールモード３１は、第１駆動指令送信前後に温度センサ１３２で測定された混合水の温度から求まる温度変化量Ｔを求める。コントロールモード３１は、推定変化量Ｔｅと温度変化量Ｔを比較する。コントロールモード３１は、温度変化量Ｔが推定変化量Ｔｅよりも小さい場合、第１駆動指令で指示された駆動量Ｄｒよりも所定量大きい追加駆動を指示する第２駆動指令をモーター部２１１に送信するように構成されることを特徴とする。
【００９４】
これにより、微小な温度調整が必要とされる場合でも、湯水混合装置１３は容易にユーザーが設定した温度の混合水を生成できる。
【００９５】
コントロールモード３１は、第２駆動指令により追加駆動をさせたモーター部２１１に、混合水を設定温度Ｔｓにする開度に弁体２１２を戻す復帰駆動を指示する第３駆動指令を送信するように構成されることが好ましい。
【００９６】
これにより、湯水調節部２の弁体２１２の開度が迅速に混合水を設定温度Ｔｓとする第２開度Ｏ２となる。
【符号の説明】
【００９７】
１      水栓装置
１１    給水源
１１１  給水路
１２    給湯源
１２１  給湯路
１３    湯水混合装置
１３１  制御部
１３２  温度センサ
１４    混合水路
２      湯水調節部
２１１  モーター部
２１２  弁体
３      温度制御プロセス
３１    コントロールモード
３１１  シフトクラス
３１２  リターンクラス
【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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