JPH07104733B2 - 湯水混合装置 - Google Patents
湯水混合装置Info
- Publication number
- JPH07104733B2 JPH07104733B2 JP29509090A JP29509090A JPH07104733B2 JP H07104733 B2 JPH07104733 B2 JP H07104733B2 JP 29509090 A JP29509090 A JP 29509090A JP 29509090 A JP29509090 A JP 29509090A JP H07104733 B2 JPH07104733 B2 JP H07104733B2
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- hot water
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- hot
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- Multiple-Way Valves (AREA)
- Domestic Hot-Water Supply Systems And Details Of Heating Systems (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、湯と水との混合比率を調節して適温の湯を得
る湯水混合装置に関する。
る湯水混合装置に関する。
従来、1本の軸に湯用弁体と水曜弁体とを設けて成る1
軸方式の湯水混合弁は、例えば特開昭60−249782号公報
に記載されているように、水入口と連通する水用弁座
と、湯入口と連通する湯用弁座とが混合室に対向して開
口されており、水用弁座に係合する水用弁体と、湯用弁
座に係合する湯用弁体とが1本の弁軸に摺動可能に配設
され、両弁体の対向する内端をストッパにより位置規制
されるとともに、ばねで両弁体が対向する方向に付勢さ
れている。
軸方式の湯水混合弁は、例えば特開昭60−249782号公報
に記載されているように、水入口と連通する水用弁座
と、湯入口と連通する湯用弁座とが混合室に対向して開
口されており、水用弁座に係合する水用弁体と、湯用弁
座に係合する湯用弁体とが1本の弁軸に摺動可能に配設
され、両弁体の対向する内端をストッパにより位置規制
されるとともに、ばねで両弁体が対向する方向に付勢さ
れている。
弁軸の一端はカム等を介してステッピングモータにより
押圧され、弁軸が軸方向に移動されて、水用弁体と湯用
弁体のそれぞれの開度を調節し、給湯温度を低くする時
は、水用弁体の開度を大にし、湯用弁体の開度を小とし
て湯量QHを減少させる一方水量QCを増大させて湯温を低
下させており、給湯温度を高くする時は、水用弁体の開
度を小にし、湯用弁体の開度を大として湯量QHを増大さ
せる一方水量QCを減少させて湯温を上昇させるようにし
て、湯と水との混合比率b(b=QC/QH)を調節して適
温の湯を得るものである。
押圧され、弁軸が軸方向に移動されて、水用弁体と湯用
弁体のそれぞれの開度を調節し、給湯温度を低くする時
は、水用弁体の開度を大にし、湯用弁体の開度を小とし
て湯量QHを減少させる一方水量QCを増大させて湯温を低
下させており、給湯温度を高くする時は、水用弁体の開
度を小にし、湯用弁体の開度を大として湯量QHを増大さ
せる一方水量QCを減少させて湯温を上昇させるようにし
て、湯と水との混合比率b(b=QC/QH)を調節して適
温の湯を得るものである。
しかしながら、上記従来の1軸方式の湯水混合弁におい
ては、水用弁体と湯用弁体を開度を調節して所定の混合
比を得るためにステッピングモータによる動作量が適当
に定められており、湯温がハンチングしたり、安定する
までに時間がかかる等の問題があった。
ては、水用弁体と湯用弁体を開度を調節して所定の混合
比を得るためにステッピングモータによる動作量が適当
に定められており、湯温がハンチングしたり、安定する
までに時間がかかる等の問題があった。
また、ステッピングモータの動作量(即ち駆動軸の回転
角)θと、湯と水の割合比率bとの関係を、b=k×θ
(kは湯水の圧力に依存する係数)の線形にしているか
ら、湯水の圧力pが変化するとステッピングモータの動
作量θの変化量Δθが変化するという問題があった。
角)θと、湯と水の割合比率bとの関係を、b=k×θ
(kは湯水の圧力に依存する係数)の線形にしているか
ら、湯水の圧力pが変化するとステッピングモータの動
作量θの変化量Δθが変化するという問題があった。
これらの問題を解決するために、湯と水の混合比率b
と、ステッピングモータの動作量θとの間に、Kを湯及
び水の圧力により定まる係数、aを混合装置により定ま
る定数とする時に、b=K×aθの関係を有する湯水混
合装置が提案されている(第4図参照)。
と、ステッピングモータの動作量θとの間に、Kを湯及
び水の圧力により定まる係数、aを混合装置により定ま
る定数とする時に、b=K×aθの関係を有する湯水混
合装置が提案されている(第4図参照)。
なお、混合装置がb=K×aθの関係を備えるために
は、弁の開閉動作方向が逆であるから、水側の弁と湯側
の弁がそれぞれ動作量θの指数関数で示される水量QCと
湯量QHの特性を備えていれば良いものである。即ち、水
側の弁は、QC=KCAC θ 湯側の弁は、QH=KH×▲A−θ H▼ となるようにすれば良い。
は、弁の開閉動作方向が逆であるから、水側の弁と湯側
の弁がそれぞれ動作量θの指数関数で示される水量QCと
湯量QHの特性を備えていれば良いものである。即ち、水
側の弁は、QC=KCAC θ 湯側の弁は、QH=KH×▲A−θ H▼ となるようにすれば良い。
但し、KCは水の圧力で定まる係数、KHは湯の圧力で定ま
る係数、ACは水側の弁により定まる定数、AHは湯側の弁
により定まる定数である。
る係数、ACは水側の弁により定まる定数、AHは湯側の弁
により定まる定数である。
上記特性により、b=QC/QH=(KC×AC θ)/(KH×▲
A−θ H▼) =(KC/KH)×(AC×AH)θ =K×aθ となる。但し、K=(KC/KH),a=(AC×AH)である。
A−θ H▼) =(KC/KH)×(AC×AH)θ =K×aθ となる。但し、K=(KC/KH),a=(AC×AH)である。
そして、水側の弁が上述の特性を備えるためには、水用
弁座18の半径をRC、水用弁体17の全閉位置から開方向に
移動した距離をx、水用弁体17の全閉位置から距離xの
位置における半径をrCとすると、水量QCは水用弁座18と
水用弁体17との間に形成される開口面積DC=πRC 2−πr
C 2に比例するから、 QC=G×DC=G×πRC 2−πrC 2)=KC×AC θ とすれば良い。
弁座18の半径をRC、水用弁体17の全閉位置から開方向に
移動した距離をx、水用弁体17の全閉位置から距離xの
位置における半径をrCとすると、水量QCは水用弁座18と
水用弁体17との間に形成される開口面積DC=πRC 2−πr
C 2に比例するから、 QC=G×DC=G×πRC 2−πrC 2)=KC×AC θ とすれば良い。
なお、動作量θ即ち弁軸6の回転角と、水用弁体17の移
動距離xとは比例関係にあるから、θ=f・xとする
と、 QC=G×(πRC 2−πrC 2)=KC×AC θ KC×▲Af・x C▼ したがって、 πrC 2=πRC 2−(KC/G)×▲Af・x C▼ 即ち、rc={RC 2−(KC/πG)×▲Af・x C▼}1/2 で示される形状に水用弁体17を形成すればよいものであ
る。
動距離xとは比例関係にあるから、θ=f・xとする
と、 QC=G×(πRC 2−πrC 2)=KC×AC θ KC×▲Af・x C▼ したがって、 πrC 2=πRC 2−(KC/G)×▲Af・x C▼ 即ち、rc={RC 2−(KC/πG)×▲Af・x C▼}1/2 で示される形状に水用弁体17を形成すればよいものであ
る。
同様にして湯側の弁は、 rH={RH 2−(KH/πG)×▲Af・x H▼}1/2 で示される形状に湯用弁体7を形成すればよいものであ
る。
る。
但し、RHは湯用弁座8の半径、rCは湯用弁体17の全閉位
置から距離xの位置における半径であり、同軸であるか
ら、動作量θと移動距離xは水側の弁と等しいものであ
る。
置から距離xの位置における半径であり、同軸であるか
ら、動作量θと移動距離xは水側の弁と等しいものであ
る。
ところが、この様な指数関数特性においては、動作量θ
はセンター位置(動作量θ=θ0)、即ち湯量を水量と
が等量で混合される位置付近において使用されることが
多いものであるが、このセンター位置付近においては、
第5図の流量Q−動作量θ特性図に示すように、水量及
び湯量の低下が著しく、圧力P−流量Q特性が悪化する
恐れがあるという問題があった。
はセンター位置(動作量θ=θ0)、即ち湯量を水量と
が等量で混合される位置付近において使用されることが
多いものであるが、このセンター位置付近においては、
第5図の流量Q−動作量θ特性図に示すように、水量及
び湯量の低下が著しく、圧力P−流量Q特性が悪化する
恐れがあるという問題があった。
この問題を解決して圧力P−流量Q特性を向上させよう
とすると、湯水混合装置の形状が大きくならざるを得な
いという問題があった。
とすると、湯水混合装置の形状が大きくならざるを得な
いという問題があった。
本発明の目的は、流量−動作量特性を低下させることな
く、圧力−流量特性を向上させ、湯量と水量とを等量で
混合するセンター位置付近における混合水流量を増大さ
せることのできる湯水混合装置を提供することである。
く、圧力−流量特性を向上させ、湯量と水量とを等量で
混合するセンター位置付近における混合水流量を増大さ
せることのできる湯水混合装置を提供することである。
上記目的を達成するために本発明の湯水混合装置は、ス
テッピングモータ等の駆動源の回転力がカム等で伝達さ
れて軸方向に移動する1本の弁軸と、弁軸に設けられた
水用弁体及び湯用弁体と、混合室に開口された水用弁座
及び湯用弁座とを備え、水用弁体及び湯用弁体を移動さ
せて水用弁座及び湯用弁座の開度を生後することによ
り、混合室に流入する水量と湯量とを調節して出湯温度
を制御する1軸方式の湯水混合装置において、湯量QHと
水量QCを混合した時の混合比率b(b=QC/QH)と、駆
動源の駆動軸の回転角である動作量θとの間に、Kを湯
及び水の圧力により定まる係数、aを混合装置により定
まる定数として、b=K×aθの関係を有し、湯量と水
量とが等しくなる付近の動作量θの範囲における定数a2
と、該範囲外の動作量θにおける定数a1、a3とにおい
て、a1>a2,a3>a2が成立するものである。
テッピングモータ等の駆動源の回転力がカム等で伝達さ
れて軸方向に移動する1本の弁軸と、弁軸に設けられた
水用弁体及び湯用弁体と、混合室に開口された水用弁座
及び湯用弁座とを備え、水用弁体及び湯用弁体を移動さ
せて水用弁座及び湯用弁座の開度を生後することによ
り、混合室に流入する水量と湯量とを調節して出湯温度
を制御する1軸方式の湯水混合装置において、湯量QHと
水量QCを混合した時の混合比率b(b=QC/QH)と、駆
動源の駆動軸の回転角である動作量θとの間に、Kを湯
及び水の圧力により定まる係数、aを混合装置により定
まる定数として、b=K×aθの関係を有し、湯量と水
量とが等しくなる付近の動作量θの範囲における定数a2
と、該範囲外の動作量θにおける定数a1、a3とにおい
て、a1>a2,a3>a2が成立するものである。
上記のとおり構成された本発明の湯水混合装置において
は、混合比率bと動作量θの特性が、Kを湯及び水の圧
力により定まる係数、aを混合装置により定まる定数と
して、b=K×aθの関係を有し、湯量と水量とが等し
くなる付近の動作量θの範囲における定数a2と、該範囲
外の動作量θにおける定数a1、a3とにおいて、a1>a2,a
3>a2が成立する、即ち、動作量θの変化範囲において
その制御特性が複数の関数から成ることにより、水及び
湯の流量Qと動作量θとの特性が、混合比率bと動作量
θの複数の特性の変化に応じて変動し、十分な混合水の
流量を確保することができ、圧力P−流量Q特性を向上
させ、安定した十分な流量Qを得るものである。
は、混合比率bと動作量θの特性が、Kを湯及び水の圧
力により定まる係数、aを混合装置により定まる定数と
して、b=K×aθの関係を有し、湯量と水量とが等し
くなる付近の動作量θの範囲における定数a2と、該範囲
外の動作量θにおける定数a1、a3とにおいて、a1>a2,a
3>a2が成立する、即ち、動作量θの変化範囲において
その制御特性が複数の関数から成ることにより、水及び
湯の流量Qと動作量θとの特性が、混合比率bと動作量
θの複数の特性の変化に応じて変動し、十分な混合水の
流量を確保することができ、圧力P−流量Q特性を向上
させ、安定した十分な流量Qを得るものである。
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図において、湯は湯入口1から逆止弁2を経て圧力
バランサ3に流入し、圧力バランサ3から湯水混合弁5
の湯流路4に流入する。
バランサ3に流入し、圧力バランサ3から湯水混合弁5
の湯流路4に流入する。
水は水入口11から逆止弁12を経て圧力バランサ3に流入
し、圧力バランサ3から湯水混合弁5の水流路14に流入
する。
し、圧力バランサ3から湯水混合弁5の水流路14に流入
する。
湯水混合弁5には、湯流路4に連通して混合室9に開口
する湯用弁座8と、水流路14に連通して混合室9に開口
する水用弁座18とが設けられており、弁軸6に対向して
取り付けられた湯用弁座8に係合する湯用弁体7と、水
用弁座18に係合する水用弁体17とが混合室9内に設置さ
れている。
する湯用弁座8と、水流路14に連通して混合室9に開口
する水用弁座18とが設けられており、弁軸6に対向して
取り付けられた湯用弁座8に係合する湯用弁体7と、水
用弁座18に係合する水用弁体17とが混合室9内に設置さ
れている。
弁軸6は湯水混合弁5の外部に設置されたステッピング
モータ10の駆動軸の回転により、カム、歯車等(図示せ
ず)を介して、軸方向に移動されて湯用弁体7の湯用弁
座8に対する開度、及び水用弁体17の水用弁座18に対す
る開度を調節して、湯用弁体7の開度が大きくなる時は
水用弁体17の開度を小さくし、湯用弁体7の開度が小さ
くなる時は水用弁体17の開度を大きくしている。
モータ10の駆動軸の回転により、カム、歯車等(図示せ
ず)を介して、軸方向に移動されて湯用弁体7の湯用弁
座8に対する開度、及び水用弁体17の水用弁座18に対す
る開度を調節して、湯用弁体7の開度が大きくなる時は
水用弁体17の開度を小さくし、湯用弁体7の開度が小さ
くなる時は水用弁体17の開度を大きくしている。
混合室9で混合された湯は流量センサ20、ステッピング
モータ22により駆動される流量調整止水弁21を経てシャ
ワー、或いはその他の給湯栓に出湯される。
モータ22により駆動される流量調整止水弁21を経てシャ
ワー、或いはその他の給湯栓に出湯される。
また、湯水混合弁5の湯流路4には入湯サーミスタ23が
設置されて入湯温度THを検出し、水流路14には入水サー
ミスタ24が設置されて入水温度TCを検出するとともに、
混合室5の出口側流路には出湯サーミスタ25が設置され
て出湯温度即ち現在混合湯温TMを検出し、これらの温度
検出信号及び流量センサ20から検出信号はコトローラ
(図示せず)に入力され、コントローラからの出力信号
によりステッピングモータ10、22の動作量が制御され
る。
設置されて入湯温度THを検出し、水流路14には入水サー
ミスタ24が設置されて入水温度TCを検出するとともに、
混合室5の出口側流路には出湯サーミスタ25が設置され
て出湯温度即ち現在混合湯温TMを検出し、これらの温度
検出信号及び流量センサ20から検出信号はコトローラ
(図示せず)に入力され、コントローラからの出力信号
によりステッピングモータ10、22の動作量が制御され
る。
ここで、湯量QHと水量QCを混合した時の混合比率b(b
=QC/QH)と、ステッピングモータ10の駆動軸の回転角
である動作量θの間に、動作量θの変化に応じて次の
(1)〜(3)の関係式 b=K×a1 θ(θ≦θ1) (1) b=K×a2 θ(θ1≦θ≦θ2) (2) b=K×a3 θ(θ2≦θ) (3) が成立する複数指数関数型制御特性に基づいて動作量θ
の制御を行う。
=QC/QH)と、ステッピングモータ10の駆動軸の回転角
である動作量θの間に、動作量θの変化に応じて次の
(1)〜(3)の関係式 b=K×a1 θ(θ≦θ1) (1) b=K×a2 θ(θ1≦θ≦θ2) (2) b=K×a3 θ(θ2≦θ) (3) が成立する複数指数関数型制御特性に基づいて動作量θ
の制御を行う。
但し、Kは湯及び水の圧力により定まる係数、a1,a2,a3
は混合装置により定まる定数であり、a1>a2,a3>a2が
成立する(第2図参照)。
は混合装置により定まる定数であり、a1>a2,a3>a2が
成立する(第2図参照)。
この複数指数関数型制御特性が第2図に示されており、
範囲Iにおいては、動作量θがθ≦θ1で(1)式が成
立し、範囲IIにおいては、動作量θがθ1≦θ≦θ2で
(2)式が成立し、範囲IIIにおいては、動作量θがθ
2≦θで(3)式が成立する混合比率b−動作量θ特性
となっている。
範囲Iにおいては、動作量θがθ≦θ1で(1)式が成
立し、範囲IIにおいては、動作量θがθ1≦θ≦θ2で
(2)式が成立し、範囲IIIにおいては、動作量θがθ
2≦θで(3)式が成立する混合比率b−動作量θ特性
となっている。
上記特性の制御において、混合される湯量QH及び水量QC
と動作量θとの関係が第3図に示されており、図から明
らかなように、センター位置(θ=θ0,但しθ1≦θ0
≦θ2)を含む範囲IIにおける湯量QH及び水量QCを増大
させ、圧力P−混合水流量Q特性を向上させることがで
きる。
と動作量θとの関係が第3図に示されており、図から明
らかなように、センター位置(θ=θ0,但しθ1≦θ0
≦θ2)を含む範囲IIにおける湯量QH及び水量QCを増大
させ、圧力P−混合水流量Q特性を向上させることがで
きる。
なお、この実施例で採用した指数関数型制御特性におい
ては、湯水の圧力に関係なく、設定される目標混合湯温
と、検出される現在混合湯温、湯温、水温とから駆動軸
の回転角の変動量が求められるから、駆動源の駆動量の
設定が容易になり、且つ安定した制御を行うことができ
るとともに、目標混合湯温にするために必要な駆動軸の
回転角が正確に求められるから、ハンチングしないレベ
ルで最大の速度をもって目標混合湯温に収束させること
ができる。
ては、湯水の圧力に関係なく、設定される目標混合湯温
と、検出される現在混合湯温、湯温、水温とから駆動軸
の回転角の変動量が求められるから、駆動源の駆動量の
設定が容易になり、且つ安定した制御を行うことができ
るとともに、目標混合湯温にするために必要な駆動軸の
回転角が正確に求められるから、ハンチングしないレベ
ルで最大の速度をもって目標混合湯温に収束させること
ができる。
本発明は上述のとおり構成されているから、以下に述べ
るとおりの効果を奏する。
るとおりの効果を奏する。
混合比率と動作量の特性が、Kを湯及び水の圧力により
定まる係数、aを混合装置により定まる定数として、b
=K×aθの関係を有し、湯量と水量とが等しくなる付
近の動作量θの範囲における定数a2と、該範囲外の動作
量θにおける定数a1、a3とにおいて、a1>a2,a3>a2が
成立する、即ち、動作量の変化範囲において複数の関数
から成ることにより、水及び湯の流量と動作量との特性
が、混合比率と動作量の複数の特性の変化に応じて変動
し、使用頻度の高いセンター位置(湯量と水量とが等し
くなる動作量位置)付近における湯量と水量が増大し、
十分な混合水の圧力と流量を確保することができ、圧力
と流量の特性を向上させ、安定した十分な流量を得るこ
とができる。
定まる係数、aを混合装置により定まる定数として、b
=K×aθの関係を有し、湯量と水量とが等しくなる付
近の動作量θの範囲における定数a2と、該範囲外の動作
量θにおける定数a1、a3とにおいて、a1>a2,a3>a2が
成立する、即ち、動作量の変化範囲において複数の関数
から成ることにより、水及び湯の流量と動作量との特性
が、混合比率と動作量の複数の特性の変化に応じて変動
し、使用頻度の高いセンター位置(湯量と水量とが等し
くなる動作量位置)付近における湯量と水量が増大し、
十分な混合水の圧力と流量を確保することができ、圧力
と流量の特性を向上させ、安定した十分な流量を得るこ
とができる。
第1図は本発明を適用する湯水混合装置の概略断面図、
第2図は本発明による制御特性図、第3図は同じく流量
と動作量の特性図、第4図は従来の制御特性図、第5図
はその流量と動作量の特性図である。 4……湯流路、6……弁軸、 7……湯用弁体、8……湯用弁座、 9……混合室、14……水流路、 17……水用弁体、18……水用弁座。
第2図は本発明による制御特性図、第3図は同じく流量
と動作量の特性図、第4図は従来の制御特性図、第5図
はその流量と動作量の特性図である。 4……湯流路、6……弁軸、 7……湯用弁体、8……湯用弁座、 9……混合室、14……水流路、 17……水用弁体、18……水用弁座。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神馬 幸弘 兵庫県神戸市中央区明石町32番地 株式会 社ノーリツ内 (72)発明者 宮本 典弘 兵庫県神戸市中央区明石町32番地 株式会 社ノーリツ内 (56)参考文献 特開 昭62−267801(JP,A) 特開 昭62−267802(JP,A)
Claims (1)
- 【請求項1】ステッピングモータ等の駆動源の回転力が
伝達されて軸方向に移動する1本の弁軸と、弁軸に設け
られた水用弁体及び湯用弁体と、混合室に開口された水
用弁座及び湯用弁座とを備え、水用弁体及び湯用弁体を
移動させて水用弁座及び湯用弁座の開度を制御すること
により、混合室に流入する水量と湯量とを調節して出湯
温度を制御する1軸方式の湯水混合装置において、湯と
水の混合比率bと、駆動源の駆動軸の回転角である動作
量θとの間に、Kを湯及び水の圧力により定まる係数、
aを混合装置により定まる定数として、b=K×aθの
関係を有し、湯量と水量とが等しくなる付近の動作量θ
の範囲における定数a2と、該範囲外の動作量θにおける
定数a1、a3とにおいて、a1>a2,a3>a2が成立すること
を特徴とする湯水混合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29509090A JPH07104733B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 湯水混合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29509090A JPH07104733B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 湯水混合装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04167110A JPH04167110A (ja) | 1992-06-15 |
| JPH07104733B2 true JPH07104733B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=17816178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29509090A Expired - Fee Related JPH07104733B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 湯水混合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07104733B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102287552B (zh) * | 2011-08-03 | 2013-03-20 | 陈丽君 | 小体积智能水龙头 |
-
1990
- 1990-10-31 JP JP29509090A patent/JPH07104733B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04167110A (ja) | 1992-06-15 |
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