JPH0221820B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はシヤワーから高温の湯と低温の湯を交
互に吐出させてマツサージ効果を得る冷・温水マ
ツサージシヤワー装置に関する。

（発明の背景及び従来の技術） 従来、冷温水マツサージシヤワー装置として、
給湯機の出湯温度を高、低交互に切換えて、この
給湯機から出湯する湯を直接シヤワーに供給する
方式のもの、給湯機から供給される高温の湯を湯
水混合栓で水と混合して所定温度の混合湯とし、
この湯と給水源から供給される水とを、流入側を
交互に切換可能なバルブを介して交互にシヤワー
に供給する方式のものが知られている。

然る処、本願発明者等は上記いずれの方式とも
異なる新規な方式の冷温水シヤワー装置を開発し
た。

即ち、該装置とは、給湯機から供給される一定
温度の湯を湯水混合栓で高温の混合湯と低温の混
合湯に交互に切換え調整してシヤワーに供給する
方式の冷温水マツサージシヤワー装置、具体的に
は温水混合栓のバルブをモーターによつて駆動
し、バルブが設定された高温湯を吐出せしめる位
置と、低温湯を吐出せしめる位置との間を、設定
された周期で往復するように制御する冷・温水マ
ツサージシヤワー装置である。

而して、この冷・温水マツサージシヤワー装置
は、低温湯高温湯（以下冷・温水と云う）の温度
及び周期（冷・温水周期と云う）をバルブのスピ
ードにより制御するが、このバルブのスピードは
実温度と目標温度との差及びゲインにより決定さ
れる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記冷・温水マツサージシヤワー装
置はゲインが一定では冷・温水吐出周期を短かく
かつ安定させることができないという問題があ
る。

その原因は、水、湯の温度や圧力によつて最適
なゲインが異なるためである。

そこで、本願発明者等はまず冷・温水吐出周期
の各周期において、前回の周期と実温度と目標温
度との差及びゲインから今回の周期の最適なゲイ
ンを決定し、そのゲインに基づいて各周期毎にバ
ルブのスピードを制御することを着想した。

そして、斯る制御により上記問題点は概ね解決
することができたが、初期に冷・温水周期が長く
なるという問題が残り完全に満足できるものとは
ならなかつた。

而して本発明が解決しようとする問題点は、湯
水混合栓のバルブをモーターによつて駆動し、バ
ルブが設定された高温湯を吐出せしめる位置と、
低温湯を吐出せしめる位置との間を、設定された
周期で往復するように制御する冷・温水マツサー
ジシヤワー装置において時間管理を行い低温湯用
又は高温湯用の目標温度に達しなくても所定の時
間が経過したら目標温度を低温湯用から高温湯用
あるいはその逆に切換えて半周期をあまり長くな
い時間でおさえるようにすることである。

（問題を解決するための手段） 上記問題点を解決するために本発明が講ずる技
術的手段は、冷・温水マツサージシヤワー装置を
一次側を給水源及び給湯源に連絡し、二次側をシ
ヤワーに連絡して設けられると共に、制御信号に
応じて回転速度を可変するモーターを備え、該モ
ーターによりバルブを駆動して湯水の混合比を制
御する湯水混合栓と、湯水混合栓の二次側に設け
た混合水温度検出手段と、冷・温水スタートタイ
マーと、半周期時間用カウントダウンタイマー
と、周期取込用カウントアツプタイマーと、コン
トローラーで設定した冷・温水の低温湯吐出用及
び高温湯吐出用夫々の目標温度と冷・温水吐出の
目標周期とを記憶する記憶手段と、目標温度を低
温湯吐出用の目標温度と高温湯吐出用の目標温度
に交互に切換え設定する手段であつて、混合水温
度検出手段が検出する混合水温度を今回設定され
た一方の目標温度と比較して混合水温度がその目
標温度に達するか若しくは予め設定された時間が
経過すると目標温度をもう一方の目標温度に切換
え設定する冷・温水切換え手段と、低温湯と高温
湯の吐出周期の各周期において、前回の周期、混
合水温度と目標温度との差及びゲインとにより上
記モーターの回転速度を算出し、算出結果に応じ
たモーター制御信号を送出するモーター速度設定
手段と、低温湯と高温湯の吐出周期の前回周期、
目標周期、前回温度幅、目標温度幅、及び前回周
期におけるモーター速度算出に際し算出要素とし
て取り込まれたゲインから今回周期のモーター速
度算出要素としての最適ゲインを算出するゲイン
設定手段とで構成するものである。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明す
る。

第２図においてＡは湯水混合栓で、本体１内に
湯流路２、水流路３、混合水流路４が内設されて
おり、上記湯流路２と水流路３がバルブ５を介し
て混合水流路４に連絡している。

そして、上記湯流路２は給湯源である給湯機６
の出湯側に連絡する給湯管７に、水流路３は給水
源である水道等の給水配管８に夫々接続され、混
合水流路４にはサーミスタ式の温度センサー９を
備えたセンサーユニツト１０を介してシヤワー１
１を接続する。

バルブ５は本体１に回転不能に固定された固定
デスク５ａと、該固定デスク５ａに水密かつ摺動
自在に重ね合わせられた可動デスク５ｂとにより
構成され、上記可動デスク５ｂがモーター１２に
より正逆回転するようになつている。

固定デスク５ａと可動デスク５ｂはセラミツク
製又は樹脂成形品又は金属の表面を樹脂（例えば
四フツ化樹脂）でライニングしたもので、固定デ
スク５ａには湯流路２に連絡する湯孔１３、水流
路３に連絡する水孔１４、混合水流路４に連絡す
る混合水孔１５が、夫々固定デスク５ａを厚さ方
向に貫通して開穿され、可動デスク５ｂには湯孔
１３、水孔１４と混合水孔１５との連絡を制御す
る混合室１６が固定デスク５ａとの摺接面に凹設
されている。

上記湯孔１３、水孔１４、混合水孔１５及び混
合室１６、可動デスク５ｂがバルブ閉止位置にあ
るときには混合室１６が湯孔１３、水孔１４のい
ずれにも整合せず両孔１３，１４と混合水孔１５
との連絡を断つが、可動デスク５ｂの正方向の回
転に伴ない、混合室１６が先ず水孔１４と整合し
て水孔１４を混合水孔１５に連絡せしめ、可動デ
スク５ｂの回転が進み混合室１６と、水孔１４と
の整合面積が増大して水孔１４が全開した後、混
合室１６が湯孔１３とも整合を開始して水孔１
４、湯孔１３の双方を混合水孔１５に連絡せし
め、更に混合室１６と湯孔１３との整合面積の増
大に反比例して混合室１６と水孔１４との整合面
積が減少し、最後には混合室１６と水孔１４との
整合がなくなり湯孔１３のみと整合してこれを全
開させるようにその形状と配置が決定されてい
る。例えば第５図はその際の混合状態を示す。

かくしてこの湯水混合栓Ａはモーター１２を駆
動して、混合室１６が水孔１４、湯孔１３双方に
整合している状態で可動デスク５ｂを正逆交互に
回転させることにより低温湯と高温湯を交互にシ
ヤワー１１へ供給することができる。

上記モーター１２はマイクロコンピユータＢに
よつて制御される。

マイクロコンピユーターＢは、主にマイクロプ
ロセツサー１７と、メモリー１８と、インターフ
エース１９とから構成されている。

マイクロコンピユーターＢのインターフエース
１９には、低温湯吐出用及び高温湯吐出用の設定
温度と、冷・温水の目標周期が夫々コントローラ
ーＣの冷・温水設定部２０と周期設定部２１から
にアナログ信号として送出されＡ／Ｄ変換器２
２，２３を介してデジタル信号として入力されメ
モリー１８に記憶されると共に湯水混合栓Ａの混
合水流路４を流れる混合水の温度が温度センサー
９でアナログ信号として検出されＡ／Ｄ変換器２
４を介してデジタル信号として入力される。

また、マイクロコンピユーターＢのインターフ
エース１９には冷温水スタート用のタイマー２
５、冷温水周期取込用カウントアツプタイマー２
６、半周期時間セツト用カウントダウンタイマー
２７の３つのタイマーからの信号が入力される。
上記各タイマー２５，２６，２７はコントローラ
ーＣ内に組み込まれる。

そしてマイクロコンピユータＢは上記インター
フエース１９に入力された外部データに基づきメ
モリー１８のROMに記憶させたプログラムに従
つた処理を行い、モーター１２に制御信号を送出
してモーター１２の駆動を制御する。

ROMに記憶させたプログラムをフローチヤー
トで示すと第６図、第７図のようになる。

ここで、第６図、第７図に従つて本冷・温水マ
ツサージシヤワー装置の作用の説明を、一例とし
て冷・温水温度を低温湯30℃、高温湯40℃に設定
した場合について説明する。尚、図中〜はフ
ローチヤートの各ステツプを示す。

プログラムがスタートすると、マイクロコンピ
ユーターＢはステツプでイニシヤル処理を行
う。即ち、冷・温水の周期を低温湯、換言すれば
冷からスタートするようにし、各タイマー２５，
２６，２７をクリアーする。

続いて、モーター１２を駆動してバルブ５を開
け、ステツプで温度センサー９から混合水流路
４を流れる水の検出温度を入力するとマイクロコ
ンピユーターＢはステツプで冷・温切換制御を
実行する。

上記冷・温切換制御は冷・温切換プログラム
（第７図）により実行される。

冷・温切換プログラムにより、マイクロコンピ
ユーターＢは、ステツプ 4a で低温湯を吐出す
べき状態（冷状態という）か高温湯を吐出すべき
状態（温状態という）かを確かめ、冷状態の場合
（前記ステツプで冷状態から始まるようにイニ
シヤルされていためこのステツプでは冷状態と判
断される）には、ステツプ 4b で低温湯用目標
温度、即ち30℃の混合水を吐出する方向（正転方
向）に可動デスク５ｂを回転させるようにモータ
ー１２を駆動する。続いてステツプ 4c で目標温
度に達したかどうか（実際には目標温度Tsと温
度センサー９よる検出温度T_Mとの差が0.5℃以下
になつたかどうか）を確認し、目標温度に達した
ときにはスツテプ 4d で温状態か冷状態かを確
認し、未だ温状態になつていないときにはステツ
プ 4e で温状態にする。即ち目標温度を低温湯吐
出用の30℃から高温湯吐出用の40℃に切換える。
そしてステツプ 4f で冷温水スタートタイマー２
５がタイムアツプしたか否かを確認し、タイムア
ツプした場合にはステツプ 4g で実際の冷温度
を取込み、ステツプ 4h でこれが冷状態の目標
温度に達しているか、即ち目標温度30℃と実際の
冷温度との差が0.5℃以下の範囲内にあるか確認
する。そして、取込んだ実際の冷温度が上記範囲
内にあるときにはステツプ 4i で取込み冷温度例
えば29.6℃を30℃に修正してステツプ 4j で半周
期の時間を半周期時間用カウントダウンタイマー
２７にセツトし、ステツプ 4k で可動デスク５
ｂを40℃の混合水を吐出する方向（正転方向）に
回転させるようにモーター１２を駆動する。また
上記ステツプ 4h で目標温度である30℃と実際
の冷温度との差が0.5℃以下の範囲内にないと確
認されたときには、ステツプ 4i を飛び越してス
テツプ 4j に移行し半周期時間用カウントダウン
タイマー２７をセツトする。

一方、前記ステツプ 4f で冷温水スタートタイ
マーがタイムアツプしていないと確認されたとき
にはステツプ 4g 〜 4j を飛び越してステツプ
4k に移行し、可動デスク５ｂを40℃の混合水を
吐出する方向に回転させるべくモーター１２を駆
動する。

続いてステツプ 4a に戻り冷状態か温状態か
を確認するが前記ステツプ 4e で温状態にされて
いるためステツプ 4l で可動板５ｂを40℃の混合
水を吐出する方向に回転させるように引き続きモ
ーター１２を駆動する。

そして、再びステツプ 4c で目標温度に達した
か、即ち目標温度40℃と温度センサー９が検出す
る混合水温度との温度差が0.5℃以下に達したか
否かを確認し、達しない場合にはステツプ 4m
で半周期時間用カウントダウンタイマー２７が０
になつたか否か、即ちカウントダウンタイマー２
７でセツトした半周期時間をオーバーしたか否か
を確認する。

混合水温度が上記目標温度に達した場合及び目
標温度に達しなくても半周期時間をオーバーした
場合には再びステツプ 4d で、温状態か否かを
確認し、温状態の場合には（前記ステツプ 4e で
温状態に切換えられているので、ステツプ 4d
では温状態が確認される）ステツプ 4n で冷状
態に切換える。即ち冷・温水の目標温度を40℃か
ら30℃に切換える。

続いてステツプ 4o で温状態の実温度を取り
込み、ステツプ 4p で上記実温度が温状態の目
標温度40℃に対し温度差0.5℃以下の範囲まで近
づいたかどうかを確認し、近づいているときには
ステツプ 4Q で取り込み温度、例えば39.6℃を
40℃に修正する。また、取り込み実温度が目標温
度に未だ近づいていないときには上記ステツプ
4Q を飛び込してステツプ 4r で半周期時間タイ
マーをセツトする。

続いて、ステツプ 4s で可動板５ｂを30℃の混
合水を吐出する方向（逆転方向）に回転させるよ
うにモーター１２を駆動し、ステツプ 4t で冷温
水周期取込用カウントアツプタイマー２６から１
周期の時間を取込み、ステツプ 4u でこのタイ
マー２６をクリアーすると共にステツプ 4v で
今回周期の最適ゲインを算出する。

即ち、ステツプ 4v では、夫々コントローラ
ーＣの設定部２０，２１で設定された低温湯吐出
用及び高温湯吐出用の目標温度Ts、目標周期Ｔ、
ステツプ 4g で取込んだ冷温度TCOLD、ステツ
プ 4o で取込んだ温温度THOT及び前回周期の
ゲインＫに基づいて次式 前回周期CYCLE／目標周期Ｔ×目標温度幅（40
−30）／今回温度幅（THOT−TCOLD）×前回ゲインＫ により今回周期の最適ゲインＫを算出する。

そして、この冷温切換プログラムは再びステツ
プ 4v に戻り上述の各ステツプ 4v − 4v を繰
り返えす。

上記ステツプ 4v で今回周期のゲインの算出
要素となるゲインＫは、冷・温切換プログラムの
スタート時においては予め決められた定数が用い
られるが、冷・温水吐出周期の２回目からはステ
ツプ4vで算出された前回周期のゲインＫが用い
られる。

一方、第６図の全体プログラムにおいてはステ
ツプに引き続き、ステツプで目標温度Tsと
温度センサー９が検出する実際の吐出温度T_Mと
の差ΔTを次式 ΔT＝Ts−（T_M＋T_D・dT_M／dt） により算出する。尚T_Dは定数である。

続いてステツプで、上記ステツプで算出し
た目標温度と実際の吐出温度との差ΔT、ステツ
プ4vで算出した今回周期の最適ゲインＫとに基
づき次式 Ｖ＝ΔT×Ｋ によりバルブ５の回転速度を算出し、それに基づ
いてステツプでモーター１２に必要な制御信号
を送出し今回周期のモーター１２の駆動を制御す
る。

上記プログラムに従つてモーター１２の駆動を
制御した場合の冷・温水温度及び冷・温水周期を
時間の経過との関係において示すと第８図のよう
になる。

この第８図から分かるように冷・温水吐出の初
期においては、冷温水温度が目標温度に達しなく
ても所定時間で次の周期に移行し、初期周期が長
くならない。

（効果） 本発明は上記のようにモーターの駆動を前回周
期のゲインに基づいて制御するばかりでなく時間
管理による制御も併用したので、冷・温水周期を
あまり長くない時間でおさえて次の周期に移行す
るので、初期の周期が短かくなり快適な冷・温水
シヤワーが得られる。

また、ゲイン算出の要素に温度幅の項を入れた
ので、時間管理を行うことにより最適なゲインが
すぐには得られなくなるという問題を解決し、短
時間で最適ゲインが得られる。

従つて、どのような水、湯の条件でも、冷・温
水シヤワー吐出の初期から目標の周期で安定した
冷・温水が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明、冷・温水マツサージシヤワー
装置を明示するための全体構成図、第２図は実施
例を説明するブロツク図、第３図は湯水混合栓の
具体的構造の一例を示す断面図、第４図は第３図
の−線断面図、第５図は第３図の−線拡
大断面図、第６図、第７図はマイクロコンピユー
タのソフトウエアーを説明するフローチヤート、
第８図は冷・温水温度と周期を時間の経過との関
係において説明する説明図である。 Ａ：湯水混合栓、Ｂ：マイクロコンピユータ、
Ｃ：コントローラー、５：バルブ、９：温度セン
サー、１１：シヤワー、１２：モーター、２５：
冷温水開始タイマー、２６：周期取込用カウント
アツプタイマー、２７：半周期時間用カウントダ
ウンタイマー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一次側を給水源、及び給湯源に連絡し、二次
   側をシヤワーに連絡して設けられると共に制御信
   号に応じて回転速度を可変するモーターを備え、
   該モーターによりバルブを駆動して湯水の混合比
   を制御する湯水混合栓と、湯水混合線の二次側に
   設けた混合水温度検出手段と、冷温水スタートタ
   イマーと、半周期時間用カウントダウンタイマー
   と、周期取込用カウントアツプタイマーと、コン
   トローラーで設定した、冷・温水の低温湯吐出用
   及び高温湯吐出用夫々の目標温度と、冷・温水吐
   出の目標周期とを記憶する記憶手段と、目標温度
   を低温湯吐出用の目標温度と高温湯吐出用の目標
   温度に交互に切替設定する手段であつて、混合水
   温度検出手段が検出する混合水温度を今回設定さ
   れた一方の目標温度と比較して混合水温度がその
   目標温度に達するか若しくは予め設定された時間
   が経過すると目標温度をもう一方の目標温度に切
   替え設定する冷・温水切替手段と、低温湯と高温
   湯の吐出周期の各周期において、前回の周期混合
   水温度と目標温度との差及びゲインとにより上記
   モーターの回転速度を算出し、算出結果に応じた
   モーター制御信号を送出するモーター速度設定手
   段と、低温湯と高温湯の吐出周期の前回周期、目
   標周期、前回温度幅、目標温度幅、及び前回周期
   におけるモーター速度算出に際し算出要素として
   取り込まれたゲインから今回周期のモーター速度
   算出要素としての最適ゲインを算出するゲイン設
   定手段とからなる冷・温水マツサージシヤワー装
   置。