JPH0241509A - カスケード型温度調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は入浴時のシャワーまたは手洗い用等の湯の温度
を調節するカスケード型温度ｙＡ節装置に関する。

従来の技術 従来の技術として特開昭６１−１０６１５５号公報があ
げられる。この公報には温水噴射制御系統において温水
を混合作成する部材としてミキシングバルブが開示され
ている。

発明が解決しようとする課題 従来の技術として例示した特開昭６１−’１０６１５５
号に示される技術ではミキシングバルブの回転弁を回転
させることにより温水の混合を行っている。

この技術は回転弁を回転させて湯温を低温から高温へ段
階的に上昇させていくものである。従って一定温度の湯
の安定供給をさせるため回転弁を速やかに適宜方向へ回
動させるというようなことはできないものであった。

又従来一定湯温維持のためにとられている機構として、
ミキシングバルブに内蔵されるコイル状バイメタルで、
側部に複数個の穴を開けた円筒でなる弁体を回転させ、
この穴で円筒の湯口と水口との開口面積を変化させる構
造のものがある。この構造のものではミキシングバルブ
を構成する筐体内に設けられる混合室に、流入する湯と
水との量を弁体で加減し混合させ、混合室内の湯温をミ
キシングバルブの目盛で指示した湯温と同一に保つよう
にしている。

上記のミキシングバルブは温度を検出する部材がバイメ
タルであるから湯源温度が変動してもミキシングバルブ
の設定温度と混合温度との差の温度が小さければバイメ
タルの変形が小さく、弁体の摩擦、ガタ等により温度追
従できない。そのため混合湯の温度管理の精度が悪く、
湯温変動、圧力変動に左右されて混合湯の温度が安定し
ないという欠点がある。

また円筒でなる弁体をコイル状バイメタルで回動させる
構成であるから、バイメタル自身の駆動力には限度があ
り、該円筒にゴミが付着して回動が重くなり充分回動し
なくなったり、さらにゴミにより円筒が全く動かなくな
ったりする。また。

円筒の湯口や水口が目詰りを起こすなどの故障が生じや
すく保守労力が多く掛るという欠点がある。

課題を解決するための手段 本発明は従来技術の欠点を解決し、所望の正確な安定し
た温度の混合湯を得るカスケード型湯温度調節装置を提
供することを目的としている。

即ち本発明は、一段側モーターバルブ２は水を受ける水
口４と湯を受ける湯口５と混合湯を吐出する混合湯口７
とを有する三方弁３と、三方弁３の開閉を行う一段側ギ
ヤードモーター１０とでなり、該混合湯口７に繋がる管
路４１に一段側温度センサ１１を設け、一段側温度セン
サ１１で得た検出信号で一段側ギヤードモーター１０を
制御し、二段側モーターバルブ２６の三方弁２７の湯口
３９に前記混合湯口７から吐出する混合湯を導入し、二
段側モーターバルブ２６の三方弁２７の水口２８に前記
の水を導入し、該三方弁２７の混合湯口３０からは混合
湯を吐出し、該三方弁２７の開閉は二段側ギヤードモー
ター３１で成し、該三方弁２７の混合湯口３０に繋がる
二次管路４２に二段側温度センサ３２を設け、二段側温
度センサ３２で得た検出信号で二段側ギヤードモーター
３１を制御してなるカスケード型温度調節装置である。

実施例 本発明の実施例を添付図面に基いて詳述する。

第一図は装置の配管系統と電気的構成を示している。既
設の設備に準備された湯と水を各々一段側モーターバル
ブ２に配管接続して取り入れる。

一段側モーターバルブ２は三方弁３を有してなり、三方
弁３の水口４には水用逆止弁１を介して水を得、湯口５
には湯用逆止弁６を介して湯を得る。

三方弁３の混合湯口７からは混合湯を吐出し、第二図に
示す三方弁３の弁体８の軸芯９は、一段側ギヤードモー
ター１０に直結される。

次に一段側モーターバルブ２を制御する電気的構成を述
べると、一段側モーターバルブ２の混合湯口７には熱電
対でなり温度の検出を行う一段側温度センサ１１が設け
られ、該一段側温度センサ１１は一段側検出部１２へ接
続される。

一段側検出部１２は半固定温度設定器１３で作った混合
湯温に値する信号を得て該信号をもとに基準電圧を作る
基準電圧発生回路１４と、前記一段側温度センサ１１か
ら得る信号を増幅するセンサ増幅回路１５と、基準電圧
発生回路１４の出力信号とセンサ増幅回路１５の出力信
号とを比較する比較回路１６とからなる。

一段側モーター駆動部１７には比較回路１６の出力信号
を増幅する増幅回路１８と、増幅回路１８の出力信号の
大きさのみを取り込む絶対値回路１９とがあり、絶対値
回路１９から出る二出力のうちの一方は電圧の大きさに
比例した周波数を発生するＶ−Ｆ変換回路２０に接続さ
れ、前記二出力のうちの他方は一段側ギヤードモーター
１０の回転方向を指示するモーター回転方向指示回路２
１に接続される。Ｖ−Ｆ変換回路２０には最大周波数を
決める周波数設定ツマミ２２が付随しておリ、Ｖ−Ｆ変
換回路２０の出力即ちパルスの立ち上り信号はパルス幅
設定ツマミ２３で設定された幅のパルスを出力するパル
ス幅設定回路２４に接続される。パルス幅設定回路２４
の出力信号とモーター回転方向指示回路２１の出力信号
は一段側モーターバルブ２を制御するモーターバルブ駆
動回路２５に接続され、モーターバルブ駆動回路２５の
出力は一段側モーターバルブ２を構成する一段側ギヤー
ドモーター１０に接続される。

次に二段側モーターバルブ２６に関する構成を述べる。

既設の設備に準備された水と、一段側モーターバルブ２
の混合湯口７から出る混合湯は二段側モーターバルブ２
６に配管接続される。二段側モーターバルブ２６は三方
弁２７を有してなり、三方弁２７の水口２８には上限圧
力を所定圧に制限する水用減圧弁２９を介して前記の水
を得、湯口５には前記の混合湯を得る。該三方弁２７の
混合湯口３０からは混合湯（以下二次混合湯という）を
吐出し、弁体（図示省略）の軸芯（図示省略）は二段側
ギヤードモーター３１に直結される。

次に二段側モーターバルブ２６を制御する電気的構成を
述べる。

二段側モーターバルブ２６の混合湯口３０には熱電対で
なる二段側温度センサ３２が設けられ、該二段側温度セ
ンサ３２の信号と二次混合湯の温度を所望温度に設定す
る二段側温度設定器３３の信号とは二段側検出部３４へ
接続される。

二段側検出部３４は一段側検出部１２と構成が同じであ
るので説明を省略する。二段側検出部３４の出力は二段
側モーター駆動部３５へ接続される。該二段側モーター
駆動部３５も一段側モーターＩＩ動部１７と構成が同じ
であるので説明を省略する。

二段側モーター邸動部３５の出力は二段側モーターバル
ブ２６を構成する二段側ギヤードモーター３１に接続さ
れる。

二段側モーターバルブ２６の三方弁２７の混合湯口３０
に接続した二次管路４２の途中には止水弁３６を設け、
さらに止水弁３６の延長配管の端部にはシャワーノズル
３７が設けられる。

尚第一図に示す３８は一段側モーターバルブ２を制御す
る一段側モーターバルブ制御部であり、３９は二段側モ
ーターバルブ２６の三方弁２７の湯口であり、４０は二
段側モーターバルブ２６を制御する二段側モーターバル
ブ制御部であり、４１は一段側モーターバルブ２の三方
弁３の混合湯口７に繋がる管路であり、４３は逆止弁で
ある。

作用 本発明のカスケード型温度調節装置を用いて浴用シャワ
ーに適温の湯を供給する際の作用を以下に述べる。

本発明装置に供給する水を一段側モーターバルブ２の水
口４へ入れ、供給する湯を一段側モーターバルブ２の湯
口５へ入れる。一段側モーターバルブ２では、水口４か
ら流入する水と湯口５から流入する湯の双方を同時に通
過させ混合湯口７へ至らせ、混合湯口７から混合湯を取
り出す。混合湯口７に繋がる管路４１の孔内にある一段
側温度センサ１１で混合湯の温度を検出し、その検出し
た信号を一段側モーターバルブ制御部３８に入力する。

一段側モーターバルブ制御部３８で所定の電気的処理を
施した後肢信号を一段側モーターバルブ２に帰還する。

一段側温度センサ１１、一段側モーターバルブ制御部３
８及び一段側モーターバルブ２を用いて混合湯の温度を
フィードバック制御している。

次に一段側検出部１２の作用を述べる。

一段側温度設定器１３で所定の温度を設定すると、温度
設定器１３から基準電圧発生回路１４に設定温度に対応
した所定の基準電圧が付与される。

その付与電圧に従って基準電圧発生回路１４に発生した
基準電圧と、一段側温度センサ１１で検出しセンサ増幅
回路１５で増幅した電圧とを比較回路１６で比較し、基
準電圧と検出電圧との差の電圧を比較回路１６から出力
する。

次に一段側モーター駆動部１７の作用を述べる。

比較回路１６から得る電圧を増幅回路１８で増幅し、絶
対値回路１９では増幅回路１８から得る入力信号がプラ
ス電位の場合はそのまま次段へ送リマイナス電位の場合
は当該信号を反転させて次段へ送り、モーター回転方向
指示回路２１で電位がプラスであるかマイナスであるか
を検出しプラス電位の場合は一段側ギヤードモーター１
０を正転させマイナスの場合は逆転させる信号を作る。

Ｖ−Ｆ変換回路２ｏで絶対値回路１９から得る信号の大
きさに比例した周波数の信号を発生し、パルス幅設定回
路２４で該周波数信号の立ち上りに同期してパルス幅可
変の矩形パルスを発生させる。

モーターバルブ駆動回路２５はモーター回転方向指示回
路２１の出力とパルス幅設定回路２４の出力を得て一段
側ギヤードモーター１０を作動させる。

一段個ギヤードモーター１０に掛る電圧の周波数と期間
について述べると、比較回路１６からの出力電圧が大き
い程一段側ギヤードモーター１０の通算通電期間は第四
図に示す如く大きく一段側ギヤードモーター１０は頻繁
に回転をなし、一定時間内での回転数は多い。逆に比較
回路１６からの出力電圧が小さい程一段側ギヤードモー
ターの通算通電期間は第五図に示す如く小さく一段側ギ
ヤードモーター１０は僅かの回数しか回転をなさず、一
定時間内での合計回転数は少ない。また比較回路１６か
らの出力電圧が零の時は一段側ギヤードモーター１０へ
電圧は全く掛らず回転しない。

Ｖ−Ｆ変換回路２０の周波数を周波数設定ツマミ２２で
設定する。周波数を低くすればパルスの数が減り一段側
ギヤートモーター１０への通算した電圧通電期間が減少
し応答速度は遅くなり、周波数を高くすればパルスの数
が増え一段側ギヤードモーター１０への通算電圧通電期
間が増大し応答速度は速くなる。

パルス幅設定回路２４のパルス幅設定ツマミ２３を回し
て、パルス幅を広げると一段側ギヤードモーター１０へ
の一パルスの電圧通電期間が長くなり一段側モーターバ
ルブ２の応答の精度と分解能は悪くなり、逆にパルス幅
を狭くすると一段側ギヤードモーター１０への一パルス
の電圧通電期間が短くなり一段側モーターバルブ２の応
答の精度と分解能は良くなる。

一段側モーターバルブ２の制御に於いては、前記周波数
を低くし、前記パルス幅を広げることにより、−パルス
で回る一段何ギヤードモーター１０の合計回転数を多く
し、一段側モーターバルブ２の応答速度を速くし、迅速
かつ粗い温度調節を行う。この場合、応答の分解能は悪
くなるが、一段側モーターバルブ２ではこの分解能の悪
化を周波数の低めの設定により阻止するよう補っている
。

次に水源の水圧変動及び湯温の湯圧変動に対する一段側
モーターバルブ２の作用について述べる。

水源からの供給圧力が平常圧から零もしくは零近くに大
きく変化した場合、基準電圧と一段側温度センサ１１の
検出電圧との間に大きく差を生じる。この電位差が大き
いゆえにパルス幅設定回路２４から出力されるパルスの
周波数は高くなり、一段側ギヤードモーター１０の通電
期間は密となり、一段側モーターバルブ２の湯口５が閉
じるように迅速に一段側ギヤードモーター１０が作動す
る。

湯温からの供給圧力が平常圧から零もしくは零近くに大
きく変化した場合も制御系は前述の作動に準じた作動を
なし、一段側ギヤードモーター１０を迅速に動かす。但
しモーター回転方向指示回路２１からの信号は異なって
おり一段側ギヤートモーター１０の回転方向は前述の水
圧減少の時とは逆の方向となり、一段側モーターバルブ
２の水口４が閉じるように作動する。

水圧及び湯圧の変動が僅かの場合は、基準電圧と検出電
圧との差は小さく、そのゆえにパルス幅設定回路２４か
ら出力されるパルスの周波数は低く一段側ギヤードモー
ター１０の通電期間は疎となり一段側モーターバルブ２
は緩慢に作動する。

次に水源の水温の変化及び湯温の湯温の変化に対する本
装置の温度調節作用を述べる。

水温又は湯温が下がり、一段側温度設定器１３で温度を
半固定的に設定した設定温度より混合湯の検出温度が低
い時は一段側モーターバルブ２の湯口５の開度が増し水
口４の開度が減るよう弁体８が作動する。又、水温又は
湯温が上り設定温度より混合湯の検出温度が高い時は一
段側モーターバルブ２の水口４の開度が増し湯口５の開
度が減るよう弁体８が作動する。

次に二段側モーターバルブ２６の制御について詳述する
。

施設に存する前記の水を二段側モーターバルブ２６の水
口２８へ入れ、一段側モーターバルブ２で作った混合湯
を二段側モーターバルブ２６の湯口３９へ入れる。二段
側モーターバルブ２６では水口２８から流入する水と湯
口３９から流入する混合湯の双方を同時に通過させ混合
湯口３０へ至らせ、混合湯口３０からは新たな混合湯即
ち二次混合湯を取り出す。混合湯口３０に繋がる二次管
路４２の孔内にある二段側温度センサ３２で二次混合湯
の温度を検出しその検出した信号を二段側モーターバル
ブ制御部４０に入力する。二段側モーターバルブ制御部
４ｏで所定の電気的処理を施した後、該信号を二段側モ
ーターバルブ２６に帰還する。二段側温度センサ３２．
二段側モーターバルブ制御部４０及び二段側モーターバ
ルブ２６を用いて二次混合湯の温度をフィードバック制
御している。

二段側温度設定器３３で随意に所望の温度を設定すると
、この二段側温度設定器３３の信号と、二段側温度セン
サ３２で検出した信号とを得て二段側検出部３４が比較
信号を起し、この比較信号が二段側モーター駆動部３５
へ至り、この比較信号をもとに二段側モーター駆動部３
５は二段側モーターバルブ２６を作動させる。二段側検
出部３４の作用は一段側検出部１２の作用と同様である
ので説明を省略する。また、二段側モーター味動部３５
の作用は一段側モーター駆動部１７の作用と同様である
ので説明を省略する。

但し、一段側モーター駆動部１７の周波数設定ツマミ２
２．パルス幅設定ツマミ２３．二段側モーター駆動部３
５の周波数設定ツマミ（図示省略）及びパルス幅設定ツ
マミ（図示省略）については以下の様に設定する。

一段側モーター旺動部１７における一段側ギヤードモー
ター１０への加電電圧の原波形は第四図に示すように周
波数を低く設定し、パルス幅を広く設定し、−パルスで
回動する一段側ギヤードモーター１０の合計回転数を多
くし一段側モーターバルブ２の応答速度を速くしている
。この場合、応答の分解能は悪いが、一段側モーターバ
ルブ２ではこの分解能の悪化を周波数の低めの設定によ
り阻止するよう補っている。一段側モーターバルブ２で
は迅速かつ粗い温度調節を行っている。

また、二段側モーター駆動部３５における二段側ギヤー
ドモーター３１への加電電圧の原波形を第六図に示して
いるが、二段側モーターバルブ２６の応答の分解能を高
くする為にパルス幅を狭く設定している。こうすると二
段側モーターバルブ２６の応答速度が低下するので、こ
の低下を阻止する為に周波数を高く設定している。二段
側モーターバルブ２６では細かく正確な温度調節をおこ
なう。

発明の効果 本発明は一段側モーターバルブで湯と水を混合し、さら
に一段側モーターバルブの混合湯口と二段側モーターバ
ルブの湯口とを接続して二段側モーターバルブで前記の
混合した湯に再度水を混合する構成であるから、混合湯
は二度にわたって作られ、また混合湯の温度は二度にわ
たって制御される。

上記構成において供給源の湯温、水温、湯圧及び水圧が
変動しても、先は一段側モーターバルブで水と冴を混合
して粗く温度制御し大きな温度変動及び圧力変動を吸収
して湯温を速やかに安定させ、二段側モーターバルブで
前記の安定した温度の混合湯に水を再度混合し精密にか
つ正確に温度制御する。さらに一段側モーターバルブと
二段側モーターバルブは同時に作動するものであるから
。

使用湯の温度は変動が少なく、速やかに混合湯を設定温
度に至らしめ落ちつくものである。従って安定した湯温
のシャワーを快適に受けることができる。

また、−度湯に水を加えて作った混合湯にさらに水を加
えて適温の二次混合湯を作りそれを使用するものである
から、装置の誤動作による熱湯吐出の危険性は極めて低
く、安心して温湯を使用できるものである。

特に寝たきり老人等の入浴時には介助者がシャワーを用
いるので、使用の都度確認を要し介助者にとってはその
介助労力が嵩み、また知覚麻痺者等にシャワーを掛ける
に於いては使用中の温度上昇により熱傷を被った事例も
あり危険性が大であった。しかし本発明を用いる事によ
り前記熱傷を被る等の事故を防止でき、安心して温湯を
使用できるものである。

【図面の簡単な説明】

添付の図面は本発明の実施例を示しており、第１図は配
管系統と電気的構成部のブロック図、第２図は一段側モ
ーターバルブの三方弁の断面図、第３図は一段側モータ
ーバルブ制御部のブロック図、第４図と第５図は一段側
モーター駆動部のパルス幅設定回路の出力波形の図、第
６図は二段側モーター駆動部のパルス＃設定回路の出力
波形の図、第７図は脅源の湯温を示す図、第８図は一段
側モーター駆動部のパルス幅設定回路の出力波形の図、
第９図は一段側モーターバルブの三方弁の混合湯口から
得る混合湯の湯温を示す図、第１０図は二段側モーター
那動部のパルス幅設定回路の出力波形の図、第１１図は
二段側モーターバルブの三方弁の混合湯口から得る二次
混合湯の湯温を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一段側モーターバルブ２は水を受ける水口４と湯を受け
   る湯口５と混合湯を吐出する混合湯口７とを有する三方
   弁３と、三方弁３の開閉を行う一段側ギヤードモーター
   １０とでなり、該混合湯口７に繋がる管路４１に一段側
   温度センサ１１を設け、一段側温度センサ１１で得た検
   出信号で一段側ギヤードモーター１０を制御し、二段側
   モーターバルブ２６の三方弁２７の湯口３９に前記混合
   湯口７から吐出する混合湯を導入し、二段側モーターバ
   ルブ２６の三方弁２７の水口２８に前記の水を導入し、
   該三方弁２７の混合湯口３０からは混合湯を吐出し、該
   三方弁２７の開閉は二段側ギヤードモーター３１で成し
   、該三方弁２７の混合湯口３０に繋がる二次管路４２に
   二段側温度センサ３２を設け、二段側温度センサ３２で
   得た検出信号で二段側ギヤードモーター３１を制御して
   なるカスケード型温度調節装置。