(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給湯路で供給される湯と給水路で供給される水とを混合して所定温度の混合水を生成する自動温度調節機能を備えた湯水混合装置であって、
測定された湯及び水の流量と測定された湯及び水の温度から湯と水の混合比率を決定して湯と水の混合部を制御する制御回路を備え、
流量測定用の流量センサから送られてくるパルスの周期を基に流量を演算している前記制御回路は、前回のパルスの周期を経過しても今回のパルスの周期が確定されないとき、前回のパルス周期よりも長いパルス周期を仮の値として流量を演算することを所定の時間毎に繰り返し、
前記制御回路は、パルス周期がパルス周期の起点から所定時間経過すると、パルス周期の測定をリセットし、パルス周期の起点をパルスのオン起点とパルスのオフ起点とで切り換え可能である
ことを特徴とする湯水混合装置。
【請求項２】
前回のパルスの周期が確定したときから、前回のパルスの周期に所定時間を加えた時間が経過したときまでの時間を今回のパルス周期の仮の値として流量を演算する
ことを特徴とする請求項１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、湯と水とを混合することで、設定された水温の混合水を吐出する自動温度調節機能を備えた湯水混合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
風呂場やキッチンにおいて多用されている湯水混合栓では、自動温度調節機能は一般に形状記憶合金（ＳＭＡ）コイルによって実現されているが、より正確な温度調節や多機能化の点から、いわゆるマイコン制御の湯水混合栓が提案されている。
【０００３】
この湯水混合栓では、湯の温度を測定する湯温度センサ、水の温度を測定する水温度センサ、混合後の混合水の温度を測定する混合水温度センサ、湯の流量を検出する湯流量センサ、水の流量を検出する水流量センサ、混合水の流量を検出する混合水流量センサ、湯と水の混合比率を調整する電動ミキシング弁、混合水の吐水／止水を行う電動弁を備える。そして、電動ミキシング弁及び電動弁を制御するマイクロコンピュータからなる制御回路が、上記の各温度センサ及び各流量センサの出力値と利用者から指示された設定水温とに基づいた演算結果から電動ミキシング弁を制御し、且つ利用者からの吐水／止水の指示に応じて上記電動弁を制御する。なお、上記の各流量センサのうち、いずれか一つ、例えば水流量センサは、混合水流量から湯流量を減算することで水流量を得られるために省略されることがある。
【０００４】
上記の流量センサには、主に羽根車式のものが用いられる。羽根車の回転数に応じたパルスを流量センサが出力する時、流量が少なければパルス周期が大となり、流量が多い時はパルス周期が小となることから、例えば
流量（リットル／分）＝１／（ｋ×パルス周期（ｍｓｅｃ）×１／１０００）
で流量を演算することができる（ｋは定数）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１９８１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
急激な温度変化に対応するには、流量センサによって流量が変化したことをすばやく検知することが必要である。しかし、流量に応じて変化するパルス周期（もしくはパルス幅）を利用して流量を算出する場合、時間軸上で変化する値を用いて流量を決定していることから、流量が急激に低下した時の応答性に問題がある。つまり、羽根車の回転が急激に遅くなった場合、羽根車の回転に応じて出力されるパルス幅（オン時間もしくはオフ時間）も長くなる。このためにパルス周期もしくはパルス幅が確定されるまでに時間がかかり、この結果、温度及び流量に応じた電動ミキシング弁や電動弁の制御の応答速度も急激に遅くなってしまい、これに伴い温度制御の精度が低下してしまう。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、パルス周期もしくはパルス幅を基に流量を求めているにもかかわらず、流量の減少をすばやく検知できて、温度制御を良好に保つことができる湯水混合装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる湯水混合装置は、給湯路で供給される湯と給水路で供給される水とを混合して所定温度の混合水を生成する自動温度調節機能を備えた湯水混合装置であって、測定された湯と水と混合水の少なくとも一つの流量と測定された湯及び水の温度とから湯と水の混合比率を決定して湯と水の混合部を制御する制御回路を備え、流量測定用の流量センサから送られてくるパルスの周期もしくはパルス幅を基に流量を演算している前記制御回路は、前回のパルスの周期もしくはパルス幅の時間を経過しても今回のパルスの周期もしくはパルス幅が確定されないとき、前回のパルス周期もしくはパルス幅よりも長いパルス周期もしくはパルス幅を仮の値として流量を演算することを所定の時間毎に繰り返すことに特徴を有している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、流量が急激に少なくなったために、流量演算の基となるパルス周期もしくはパルス幅の確定に時間がかかるとき、仮のパルス周期もしくはパルス幅で流量を演算することから、温度制御を良好に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態の一例のブロック図である。
【図２】同上のパルス周期の仮の値の確定について示すタイムチャートである。
【図３】同上のパルスのオン及びオフの確定並びにパルス周期確定の起点の切り換えについて示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、給湯路で供給される湯と給水路で供給される水とを混合して所定温度の混合水を生成する自動温度調節機能を備えた湯水混合装置である。測定された湯と水と混合水の少なくとも一つの流量と測定された湯及び水の温度とから湯と水の混合比率を決定して湯と水の混合部を制御する制御回路を備えている。そして流量測定用の流量センサから送られてくるパルスの周期もしくはパルス幅を基に流量を演算している前記制御回路は、前回のパルスの周期もしくはパルス幅の時間を経過しても今回のパルスの周期もしくはパルス幅が確定されないとき、前回のパルス周期もしくはパルス幅よりも長いパルス周期もしくはパルス幅を仮の値として流量を演算することを所定の時間毎に繰り返す。
【００１２】
この場合、前回のパルスの周期もしくはパルス幅が確定したときから、前回のパルスの周期もしくはパルス幅の時間に所定時間を加えた時間が経過したときまでの時間を今回のパルス周期もしくはパルス幅の仮の値として流量を演算することが好ましい。
【００１３】
前記制御回路は、パルス周期を基に流量を演算するものであるとともに、パルス周期の測定開始タイミングに応じて、パルス周期の起点をパルスのオン起点とパルスのオフ起点とに切り換えるものが好ましい。
【００１４】
以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳述すると、図１は本発明に係る湯水混合装置の一例を示すブロック図である。図中１は給湯路、２は給水路であり、これらの供給路１，２は、混合部である電動ミキシング弁４を介して混合水路３に接続されている。そして混合水路３は電磁弁５と切換弁６とを介して、シャワー７とカラン８とに接続されている。
【００１５】
給湯路１中には湯の流量を測定する流量センサ１１と、湯の温度を測定するサーミスタ１２とが配置されており、給水路２中には水の温度を測定するサーミスタ２２が配置されている。そして混合水路３中には混合水の流量を測定する流量センサ３１と、混合水の温度を測定するサーミスタ３２とが配置されている。なお、流量センサは、混合水路３中に流量センサ３１を有する場合は、給湯路１中と給水路２中には設けなくてもよく、また、給湯路１中と給水路中２に設けた場合には、混合水路３中には設けなくてもよい。流量センサを設けていない水路の流量は、他の流量や電動ミキシング弁４の湯水混合比等から算出することができる。
【００１６】
上記の各流量センサ１１，３１及びサーミスタ１２，２２，３２の測定値は、ＡＤコンバータを介してマイクロコンピュータからなる制御回路９に入力される。また、上記の電動ミキシング弁４は、制御回路９によって湯と水との混合比率が調整され、電磁弁５は制御回路９によって開閉されて混合水の吐水／止水とを行い、制御回路９による切換弁６の切り換えでシャワー位置とカラン位置とが切り替えられる。電動ミキシング弁４には一般にステッピングモータを動力源とするものが利用される。
【００１７】
上記の流量センサ１１，３１は、共に羽根車式のもので、羽根車の回転数に応じたパルスを出力する。このために流量が少なければパルス周期は大となり、流量が多ければパルス周期は小となる。制御回路８は、流量（リットル／分）＝１／（ｋ×パルス周期（ｍｓｅｃ）×１／１０００）で流量を演算する（ｋは定数）。なお、水の流量は、混合水流量から湯流量を減算することで求めている。
【００１８】
制御回路８に対して、ある温度の混合水の吐出の指示を行った時、制御回路８は、水の温度と湯の温度と現在の水の流量と湯の流量から電動ミキシング弁４における湯と水との混合比率を調整する。
【００１９】
上述のように、制御回路８は、流量センサ１１，３１から送られてくるパルス周期を基に流量を求めているが、この点について詳しく説明すると、電動弁５を開いて混合水を流すようにした時、図２に示すように、流量センサ１１（あるいは流量センサ３１）からのパルスの立ち上がり（Ｌｏｗ（Ｌ）からＨｉｇｈ（Ｈ））を検知した時点ｔ０からパルス周期の測定を始める。そして立ち下がり（Ｈｉｇｈ（Ｈ）からＬｏｗ（Ｌ））を経て再度立ち上がりを検知した時（ｔ１）、パルス周期がＴ１であったと確定して、この値を基に流量の演算を行う。その後、次の立ち下がりを経て次の立ち上がりを微小時間内に検知したならば、上記ｔ１時点から次の立ち上がり検知時点までを新たなパルス周期として確定して、流量の演算を行う。
【００２０】
ここにおいて、例えば給湯路１に湯を供給している湯供給手段からの湯供給が急に途絶えた場合、パルス周期はそれまでのパルス周期Ｔ１よりも極めて長いものとなる。そして、立ち下がりを経て次の立ち上がりまでパルス周期が確定しないということは、次の制御サイクルでの電動ミキシング弁４による湯と水のとの混合比率を現状に合わせることができない事態を招くことになる。
【００２１】
このために、ここでは前回のパルス周期Ｔ１に所定時間Ｔｓ（図示例では１０ｍｓ）を加えた時間が経過しても次のパルス周期が確定しない時には、制御回路９は前回のパルス周期Ｔ１が確定した時点ｔ１からその時点ｔ２までの時間（パルス周期測定時間）＝Ｔ１＋Ｔｓを仮のパルス周期Ｔ２’として、このパルス周期Ｔ２’で仮の流量を演算する。そしてこの仮の流量と温度センサ１２，２２，３２で計測された温度から電動ミキシング弁４を制御する。
【００２２】
上記仮確定を行った時点ｔ２から更に所定時間Ｔｓを経過しても次のパルス周期が確定しない時（次の立ち上がりがない時）は、制御回路９はその時点ｔ３までのパルス周期測定時間＝Ｔ１＋２Ｔｓを仮のパルス周期Ｔ２’’として、このパルス周期Ｔ２’’で仮の流量を演算する。
【００２３】
また、上記仮確定を行った時点ｔ３から更に所定時間Ｔｓを経過しても次のパルス周期が確定しない時（次の立ち上がりがない時）は、制御回路９はその時点ｔ４までのパルス周期測定時間＝Ｔ１＋３Ｔｓを仮のパルス周期Ｔ２’’’として、このパルス周期Ｔ２’’’で仮の流量を演算する。
【００２４】
上記動作を、次の立ち上がりが検出された時点ｔｋまで繰り返すとともに、前の立ち上がりが検出された時点ｔ１から時点ｔｋまでの時間をパルス周期Ｔ２として、時点ｔｋでの流量をパルス周期Ｔ２から演算する。
【００２５】
仮のパルス周期の値は、パルス周期測定時間でなくてもよい。前回の測定されたパルス周期Ｔ１よりも長く、且つ繰り返すたびに長くなる値であればよい。また、上記の繰り返しの時間間隔も、一定の時間Ｔｓ毎とすることに限定されるものではない。
【００２６】
なお、時点ｔ１から例えば１０００ｍｓ経過した時点でも次の立ち上がりが検出されない時には、制御回路９は次の立ち上がりが検出されるまで流量をゼロとみなすようにしている。
【００２７】
上記の例では、パルスの立ち上がりから立ち下がりを経て次の立ち上がりまでをパルス周期としているが、制御回路９が最初に検出したのがパルスの立ち下がりであれば、この立ち下がりから立ち上がりを経て次の立ち下がりがあるまでをパルス周期としてもよい。
【００２８】
更には立ち上がりを起点（オン起点）としたパルス周期の確定と、立ち下がりを起点（オフ起点）としたパルス周期の確定とを状況に応じて切り換えるようにしてもよい。例えば、立ち上がりを起点としてパルス周期を確定するようにしている時に、上記の１０００ｍｓが経過しても次の立ち下がりが検出されない時、制御回路９は流量をゼロする。同時にパルス周期の測定をリセットし、次の立ち下がりが検出されたならば、制御回路９はこの立ち下がりがあった時点からパルス周期の測定を開始し、次の立ち下がりが検出された時点までをパルス周期とする。パルス周期を基に流量を演算している場合、このような切り換えを行うことは、応答性の向上に寄与する。
【００２９】
ところで、パルスの立ち上がり及び立ち下がりの検出であるが、ノイズによる誤判定を避けるために、次のようにすることが好ましい。すなわち、パルスがオン（Ｈｉｇｈ（Ｈ））であるかオフ（Ｌｏｗ（Ｌ））であるかは、例えば図３に示すように、１００μｓ毎の割り込みタイマに同期してスキャンし、複数回（図示例では３回）連続でＨもしくはＬが検出されればＨもしくはＬを確定するのである。
【００３０】
また図３ではＨ（立ち上がり）を基準にパルス周期を確定している状態から、１０００ｍｓ以上のパルス周期未確定（前述の仮確定はこの間も行う）があった後のＬ（立ち下がり）を基準としたパルス周期の確定への上記切り換えについても示している。
【００３１】
以上の説明ではパルス周期を基に流量を演算していたが、パルス幅（パルスのオン（Ｈ）時間またはパルスのオフ（Ｌ）時間）から流量を演算してもよいのはもちろんである。パルス幅をパルスのオン（Ｈ）時間とするか、パルスのオフ（Ｌ）時間とするかを上記のパルス周期を基にした場合と同様に切り換えることも好ましい。更には、パルスのオン（Ｈ）時間とパルスのオフ（Ｌ）時間とからそれぞれ流量を演算するときは、電動ミキシング弁４の制御サイクルが短くなるために、応答性が更に良くなる。
【符号の説明】
【００３２】
１  給湯路
２  給水路
３  混合水路
４  電動ミキシング弁
５  電磁弁
９  制御回路
１１  流量センサ
１２  温度センサ
２２  温度センサ
３１  流量センサ
３２  温度センサ
【図１】
0006528313.tif 000002
【図２】
0006528313.tif 000003
【図３】
0006528313.tif 000004