JPH03278109A - 湯水混合装置 - 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】

［０００１］

【産業上の利用分野】

本発明は湯と水の混合比率を調節して適温を得る湯水混
合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３に示すようなもの
があった（例えば実開昭５５−５９２２３号公報）。 ［０００３］ 図３において、浸入口１、水入口２及び混合湯出口３を
有する弁框体４の内部には、湯側弁体５及び水側弁体６
が設けられており、湯と水の混合比を調節している。こ
の湯側弁体５及び水側弁体６は軸７に固定して設けられ
ており、この軸７は外部のねじ機構８及び歯車９を介し
てモータ１０により駆動される。混合湯の温度は、温度
検出器１１で検出され、温度設定器１２との温度偏差を
解消するように制御器１３でモータ１０を駆動制御して
混合湯温の調節を行なてついる。 すなわち、温度設定器１２で得たい混合湯温を設定する
と、温度検出器１１で混合湯温を監視しつつ、モータ１
０で適温が得られる位置に湯側弁体５及び水側弁体６を
制御するものである。 ［０００４］

【発明が解決しようとする課題】

従来の湯水混合装置は以上のように構成されていたため
次のような課題を有していた。 （１）混合比を調節する信号は混合が行なわれた後の温
度検出器１１で得られる信号のみであるため、水圧や湯
圧が急変した場合、混合湯温か大きくオーバーシュート
あるいはアンダシュートしてしまい、また元の混合湯温
に戻す整定時間も長くかかっていたため、使い勝手が悪
く危険でもあった。 （２）蛇口などが閉成され混合湯の供給が止まった場合
、温度検出器１１の周囲の温度は自然冷却により冷えて
行くが、これに従い温度設定器１２で指示されている混
合湯温を得ようとして湯側弁体５は開成方向に、水側弁
体６は閉成方向に駆動されるため、給湯を再開した場合
、熱湯が供給されて危険であった。 ［０００５］ 本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、
安定した温度で精度の高い混合湯が供給できる使い勝手
と安全性に侵れな湯水混合装置を提供することを目的と
している。 ［０００６］

【課題を解決するための手段】

この目的を達成するために本発明は、湯と水の混合比率
を調節する比率制御弁と、この比率制御弁を駆動する電
気的駆動手段と、比率制御弁の上流側の経路に設けた少
なくとも湯温を検出する温度検出器と、比率制御弁の下
流側の混合経路に設けた混合湯温検出器と、混合流路に
設けた流量調節手段と、混合湯温を設定する混合湯温設
定器と、温度検出器の信号を利用し、カリ混合湯温検出
器と混合湯温設定器の信号を比較して電気的駆動手段を
制御する比率制御弁制御器とを備えて構成するものであ
る。 ［０００７］

【作用】

上記した構成により本発明の湯水混合装置は、比率制御
弁の上流側の経路に設けた温度検出器で少なくとも湯温
を検出し、供給されてくる温度を早く捉え、この温度信
号を利用して過渡的な混合湯温の変化を減少させるよう
に比率制御弁の電気的駆動装置を制御するとともに、混
合湯温を混合湯温検出器と混合湯温設定器の信号を比較
して比率制御弁を電気的駆動装置を制御して微調整する
ものである。 ［０００８］

【実施例】

以下本発明の実施例を図１、図２を用いて説明する。図
１において浸入口１４、水入口１５、混合湯出口１６、
を有する装置框体１７の内部に、湯量を検出する湯量セ
ンサ１８、湯温を検出する湯温サーミスタ１９、水量を
検出する水量センサ２０、水温を検出する水温サーミス
タ２１、湯と水の混合比率を調節する比率制御弁２２、
混合湯温サーミスタ２３等が設けられている。前記の湯
量センサ１８、湯温サーミスタ１９、水量センサ２０．
水温サーミスタ２１は、この比率制御弁２２の上流側の
経路に設けられている。 ［０００９］ 湯量センサ１８は、流れを旋回させる固定翼車２４、旋
回流により回転される磁性体で構成されたボール２５、
ボールの流出を防ぐ流出防止手段２６、ボールの回転を
検出しパルス信号を発生する磁気抵抗素子２７から成っ
ている。水量センサ２０はこの湯量センサ１８と同一の
構成となっている。また比率制御弁２２は、湯側弁体２
８及び水側弁体２９が弁軸３０に両件端を規制された状
態でばね３１により外側方向に付勢されており、弁軸３
０は外部に設けられた電気的駆動手段であるモータ３２
によりギヤボックス３３を介して駆動される構成となっ
ている。 ［００１０１ 比率制御弁２２は比率制御弁制御器３４により調節制御
される。この比率制御弁制御器３４には、湯量センサ１
８、湯温サーミスタ１９、水量センサ２０、水温サーミ
スタ２１、混合湯温設定器３５及び混合湯温サーミスタ
２３の信号が取り入れられている。そして比率制御弁制
御器３４の内部では、湯量センサ１８、湯温サーミスタ
１９、水量センサ２０、水温サーミスタ２１の信号から
混合湯温の温度演算が行なわれ、得られた混合湯温の演
算値と混合湯温設定器３５での設定値がなくなる混合比
にまで、比率制御弁２２が駆動制御される。 ［００１１］ すなわち式の上で説明すると理論的には混合湯温は次の
ように求まる。 Ｃｙｌ　ｙＭ　ＱＭ　ＴＭ　＝ＣＨ’）’ＨＱＨＴＨ十
ＣＣ７ｃ　Ｑｃ　ＴｃＣ：水の比熱（小文字Ｍ：混合湯
、Ｈ：湯、Ｃ：水）γ：水の比重（同　　　　　　上　
　　　）Ｑ：流　　量（同　　　　　　上　　　　）Ｔ
：温　　度（同　　　　　　　上　　　　）ここでｃ　
　＝ｃ　　＝ｃ　　及びｙ　　＃ｙ　　’＝ｙ　　であ
りまたＱＭ＝ＱＨ＋ＱｃでＭＨＣＭＨＣ あるから （ＱＨ十Ｑ。）ＴＭ＝ＱＨＴＨ＋ＱｏＴ。 、”、ＴＭ：”　ＱＨＴＨ＋　ＱＣＴＣ／　ＱＨ＋　Ｑ
Ｃ故に混合湯温Ｔ　は、湯量Ｑ　　湯温Ｔ　　水量Ｑ　
　水温Ｔ。より演算によＭ　　　　　　　　Ｈ’　　　
　　Ｈ’　　　　　Ｃ’り求めることが可能である。こ
の演算で得られた混合湯温ＴＭと混合湯温設定器３５で
設定した混合湯温Ｔ　との偏差ΔＴ＝ＴＭ８−ＴＭに比
率した駆動スピードＳ でモータ３２は制御され、湯側弁体２８と水側弁体２９
が反比例的に湯側と水側の開度を調節することにより混
合湯温は設定値を得るしくみになっている。しかし、現
実には湯量検出器１８、湯温検出器１９、水量検出器２
０、水温検出器２１は当然の事ながら製造バラツキ、取
付状態また使用状態の違い等による検出誤差を有してい
る。そして演算によってこれらの誤差が加減乗除される
ことにより誤差の幅は更に広がる。この弊害をなくすた
め混合湯温サーミスタ２３で検出される混合湯温信号を
基に比率制御弁２２の混合比率が微調整され、最終的に
望まれる混合湯温の温度誤差を少ないものに修正してい
る。この考え方を表わすものが図２に示す制御ブロック
線図である。また比率制御弁制御器３４は、湯量センサ
１８と水量センサ２０の双方の信号が所定値以下になっ
たらモータ３２への通電を止めて比率制御弁２２の駆動
を止め、いずれかが所定値以上になったら駆動を開始す
る機能、及び混合湯温設定器３５での指示に従って、各
部流量、温度の瞬時値や湯量と湯温を演算した値を直接
取り出し表示させる機能も併せ持っている。なお３６は
流量調節手段であるところの端末蛇口である。 ［００１２］ 次に本実施例の動作を説明する。混合湯温設定器３５で
欲しい混合湯温を設定し、端末蛇口３６を開成すると、
湯、水の双方あるいはいずれか一方が流れ出し、湯量セ
ンサー８、水量センサ２０の少なくとも一方の信号が所
定値を越えた段階でモータ３２に通電が開始される。そ
して湯量センサー８、湯温サーミスター９、水量センサ
２０、水温サーミスタ２１の信号の演算より求められる
混合湯温値Ｔ　と、混合湯温設定器３５で設定した値Ｔ
ＭＳの偏差をなくす混合比に制御弁２２は制御される。 更に混合湯温サーミスタ２３で検出された混合湯温信号
と混合湯温設定器３５で設定した値とが比較されて混合
比率の微調整が比率制御弁２２で行なわれ、真に設定値
と一致した混合湯温に比率調節が行なわれる。この状態
で湯量に影響を及ぼす湯圧、また湯温、水量に影響を及
ぼす水圧、また水温が変らない限り安定した状態で混合
湯の供給が行なわれる。次に仮に湯圧が他の給湯栓など
が閉成されて急に上昇した状態を想定すると、湯圧変動
は直ちに湯量変動として現われるため、湯量センサー８
がこれを検出し、比率制御弁制御器３４に今迄と異なる
レベルの信号を発する。そうすると、演算値ＴＭが異な
ってくるため直ちに適正な混合湯温か得られる混合比率
にまで比率制御弁２２が制御され、混合湯温がオーバシ
ュートすることを防止し、更に混合湯温サーミスタ２３
の信号に基づいて混合湯温の微調整が行なわれる。湯圧
が下ったり、水圧が上昇あるいは下降した場合も同様に
して混合湯温のオーバシュート、アンダシュートを防止
している。湯温や水温が急変しても同様である。 ［００１３］ すなわち本発明は、従来方式のように各種の変動があっ
た場合に混合湯温変動として結果的に現われて来る変動
のみをとらえ制御をかけるのでなく、−早く結果を予測
して制御をかけ、更に混合湯温の微調整に混合湯温サー
ミスタ２３の信号をフィードバックしている点に特徴が
ある。 ［００１４］ 給湯の必要がなくなり蛇口３６を閉成すると湯量センサ
ー８、水量センサ２０のいずれの信号もゼロとなるため
、給湯が停止されたことを比率制御弁制御器３４が検知
しモータ３２の駆動を停止する。このため自然冷却によ
り湯温サーミスり１９の周囲温度が下っても、従来方式
のように比率制御弁２２が湯側を開成し水側を閉成する
動作をすることがなく、給湯の再開時に熱湯が供給され
ることが防止され、またモータ消費電力の低減も図れる
ことになる。 ［００１５］ また給湯が停止されると、比率制御弁２２の湯側弁体２
８と水側弁体２９の間に残された湯と水は、次第に混合
され平均化された温度に比較的早い時間でなってしまう
。このため、湯温サーミスタ１９と水温サーミスタ２１
を、湯側弁体２８と水側弁体２９の下流側で合流点まで
の間に配設すると、湯、水が流れている間は良いが、給
湯が停止されると湯と水の混合された平均的な温度を検
出してしまい、再出湯された場合にこの誤った温度が比
率制御弁制御器３４に伝わり、混合湯温が大きく狂って
しまう。 ［００１６］ ところが、本発明は比率制御弁２２の上流側に湯温サー
ミスタ１９と水温サーミスタ２１を設けているため、こ
のような不正確な温度を検出して、再出湯時に混合湯温
が大きく変動することがなく、安全に快適に混合湯が利
用できる。 ［００１７］ なお、給湯の使用中に湯量、水量、湯温、水温、また湯
量と湯温の演算値等は、混合湯温設定器３５の切り替え
操作で表示して知ることもできる。特に湯量と湯温の積
算演算値は、使用エネルギ量やソーラ機器と接続された
場合取得熱量が分って便利である。 ［００１８］ 上記実施例においては、湯量センサ１８、湯温サーミス
タ１９、水量センサ２０、水温サーミスタ２１を用いて
演算して混合湯温を求める方法を例にとったが、他の方
法であってもよい。湯量センサ１８と水量センサ２０を
なくし、湯温サーミスタ１９と水温サーミスタ２１のみ
で温度の変化を早く捉えて制御に補正をかけても、混合
湯温検出器２３のみに頼る制御方法に比べ、より精度の
高い制御ができる。更に、水温は比較的安定している所
から、湯温のみを検出する方法であってもよい。ただし
、これらの方法の場合でも、湯温や水温といった温度検
出器の位置は、比率制御弁２２の上流側に設けることが
前提である。 ＝８７一 ［００１９］ また、流量調節手段として端末蛇口３６を用いたが、こ
の方法以外にも電磁弁や、電気的に制御される流量弁等
各種の方法が考えられる。 ［００２０］

【発明の効果】

本発明は、少なくとも湯温を検出する温度検出器を比率
制御弁の上流に設け、この温度検出器の信号を利用し、
混合湯温検出器と混合湯温設定器の信号を比較して比率
制御弁制御器で比率制御弁の電気的駆動手段を制御して
いるため、次のような効果を期待できる。 （１）温度検出器が比率制御弁の上流側に配設されてい
るため、流量調節手段で給湯が止められた場合でも、湯
と水が混って平均化された温度を検出するおそれがなく
、制御が適確にかけられ、混合湯温か大きく変動して危
険を生ずることがない。 （２）混合湯温検出器と混合湯温設定器の信号を比較し
て比率制御弁の電気的駆動装置を制御する制御の他、比
率制御弁の上流側に設けた温度検出器の信号を利用した
制御ができるため、過渡的な混合湯温の変動を小さく押
えることができる

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示す断面図

【図２】 同実施例の制御ブロック図

【図３】 従来の湯水混合装置を示す構成図

【符号の説明】

１９　湯温サーミスタ（温度検出器） ２１　水温サーミスタ（温度検出器） ２２　比率制御弁 ２３　混合湯温サーミスタ（混合湯温検出器）モータ （電気的駆動手段） 比率制御弁制御器 混合湯温設定器 端末蛇口（流量調節手段） ２’／８１υ９（９）

【書類名】

【図１】 図面 １温ブーミスタ −水温リーミスタ −ｔ：’ｃ　　　８撃ご　　悴り　　Ｗ　　　弁混含潰
温す−ミスタ ー・モータ しし坪βＶ月卸弁隼り卿りき う昆　ｇ　　　５ｆＡ　　Ｎ　　Ｍ’；Ｌ　　定　器

【
図２】

【図３】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】湯と水の混合比率を調節する比率制御弁と
   、この比率制御弁を駆動する電気的駆動手段と、前記比
   率制御弁の上流側の経路に設けた少なくとも湯温を検出
   する温度検出器と、前記比率制御弁の下流側の混合流路
   に設けた混合湯温検出器と、混合流路に設けた流量調節
   手段と、混合湯温を設定する混合湯温設定器と、前記温
   度検出器の信号を利用し、かつ前記混合湯温検出器と前
   記混合湯温設定器の信号を比較して前記電気的駆動手段
   を制御する比率制御弁制御器とを備えた湯水混合装置。