JP6138718B2

JP6138718B2 - 混合水栓用制御ユニットおよび混合水栓用温度調節装置

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Publication number: JP6138718B2
Application number: JP2014068521A
Authority: JP
Inventors: 衛橋本
Original assignee: Lixil Corp
Current assignee: Lixil Corp
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2034-03-28
Also published as: JP2015190204A

Description

本発明は、混合水栓から吐出させる湯水の温度を調節する装置に関する。

従来、台所や洗面所等においてシングルレバー水栓等の混合水栓が設けられている。この混合水栓のレバーを操作することにより、湯と水の切り替えや湯温の調整を簡単に行うことができる。近年ではこのような混合水栓の使い勝手をより向上させるために、レバーの操作角度や操作方向を検出して吐水流量や吐水温度を電気的に制御するいわゆる電子制御水栓も提案されている（例えば特許文献１参照）。レバーの操作量が同じであっても、給水温度や給湯温度、あるいは給水圧力や給湯圧力によって吐水温度が変化するため、電気的制御によりその吐水温度の安定化を図るものである。

特開平５−３３１８８８号公報

ところで、近年の市場においては、このような水栓についても設置空間に合ったデザインが重要視される。すなわち、混合水栓としてある程度の機能が満たされると、ユーザの好みにあったデザインの水栓が採用されることが多い。このため、住宅設備メーカでは、混合水栓として様々な形状や大きさの製品をラインアップしている。

しかしながら、混合水栓の形状や大きさのバリエーションが増えるほど、その内部構造も変わらずを得ず、吐水温度とレバーの操作量との対応関係が混合水栓の種類によって異なるようになる。上述した電子制御水栓として構成しようとすると、混合水栓の種類に応じてそれらの対応関係に適合した制御設計が必要となる。そのことが電子制御水栓として限られたデザインの選択をユーザに強いることとなり、それが電子制御水栓の普及を阻害する要因にもなっていた。

本発明は、このような課題に鑑みてなされ、その目的の一つは、混合水栓の種類によらず吐水温度を電子制御により適正かつ簡易に調整可能な装置を提供することにある。

本発明のある態様の混合水栓用制御ユニット（以下、単に「制御ユニット」ともいう）は、湯用導入路と、水用導入路と、湯用導入路に導入された湯と水用導入路に導入された水との混合比を調整するために作動可能な湯水混合機構と、混合後の湯水を導出するための湯水導出路と、湯水混合機構を作動させるために外部から操作される操作部と、を備える混合水栓に接続される。この制御ユニットは、その混合水栓から流出させる湯水の温度を調節するものである。

この制御ユニットは、給湯管を介して供給される湯と、給水管を介して供給される水とを設定された混合比にて混合して導出する電気駆動の混合弁と、混合弁を駆動制御する制御部と、混合弁の湯水導出口に接続された上流側通路と、その上流側通路から分岐した第１下流側通路および第２下流側通路を有し、第１下流側通路が湯用導入路に接続され、第２下流側通路が水用導入路に接続される分岐配管と、第１下流側通路を流れる湯水の流量又は圧力を検出する第１センサと、第２下流側通路を流れる湯水の流量又は圧力を検出する第２センサと、混合弁から導出された湯水の温度を検出する温度センサと、を備える。

制御部は、第１センサの検出値と第２センサの検出値とに基づいて、第１下流側通路を流れる湯水と第２下流側通路を流れる湯水との流量比を算出し、算出された流量比に基づいて操作部の操作量に対応する目標温度を設定し、温度センサにより検出された湯水の温度が目標温度に近づくように混合弁を駆動制御する。

ここで、「湯用導入路」および「水用導入路」は、当該制御ユニットが既存の混合水栓にも適用可能であることを表現した便宜上の定義に過ぎず、この態様では「水用導入路」であっても当該制御ユニットにより調温された湯水が導入される。すなわち、既存の混合水栓では湯と水とをその混合水栓の内部で混合するため、湯を導入するための「湯用導入路」と、水を導入するための「水用導入路」とが個別に設けられる。このような既存の混合水栓に対しても当該制御ユニットが適用可能であることを意味する。もちろん、当該制御ユニットとの組合せを前提として混合水栓が組み付けられてもよく、その場合には、「湯用導入路」を「第１湯水導入路」と読み換え、「水用導入路」を「第２湯水導入路」と読み換えることができる。

なお、ここでいう「湯水」は、湯と水の混合状態によっては「水」の状態も含む。「第１センサ」および「第２センサ」は、湯水の流量を検出する流量センサであってもよいし、湯水の圧力を検出する圧力センサであってもよい。後者の場合、通路の特定箇所に縮流部を設けてその前後差圧を検出するものでもよい。縮流部の断面積と前後差圧とが分かれば、その通路を流れる湯水の流量を算出することができる。また、「配管」は、湯水を通過させるものであればよく、管形状の部材のみならず、ブロック状の部材に形成された通路（管路）を含む。「操作部」は、レバーやハンドルであってもよい。「操作部」は、高温側および低温側の操作方向が定められたものでもよい。

この態様によると、混合水栓の操作部の操作量そのものを検出して温度調節のための電子制御（以下「調温制御」ともいう）がなされるのではなく、混合水栓の外部に設置された第１，第２センサの検出値に基づいて２つの導入路の流量比が算出され、その流量比に基づく調温制御がなされる。すなわち、混合弁にて調温されて上流側通路に流出した湯水は、一方で第１下流側通路を通って湯用導入路に導かれ、他方で第２下流側通路を通って水用導入路に導かれる。このため、湯用導入路を流れる湯水の流量は、第１下流側通路に対応づけられた第１センサの検出値に基づいて算出することができる。また、水用導入路を流れる湯水の流量は、第２下流側通路に対応づけられた第２センサの検出値に基づいて算出することができる。そのため、これら第１，第２センサの出力値に基づいて湯用導入路と水用導入路との流量比を算出することができる。第１下流側通路と第２下流側通路とは、混合弁にて混合された湯水が分岐して導入されるために水圧が同じになっていることから、この流量比は混合水栓における湯水混合機構による混合比に対応する。このため、この流量比からユーザによる操作部の操作量を逆算（推定）することができる。

このため、その流量比に基づいて設定された目標温度は、ユーザの意思を反映するものとなる。この態様では、温度センサにより検出される実際の温度（「実温度」ともいう）が目標温度に近づくように混合弁が駆動制御される。この調温制御は、目標温度と実温度との偏差に基づくフィードバック制御であってよい。この態様によると、混合水栓の上流側にある２つの通路の流量比に基づいて操作部の操作量が推定される形で調温制御が行われるため、その調温制御は混合水栓の大きさや形状の違いによる影響を受けない。このため、この態様によれば、混合水栓の種類によらず吐水温度を適正かつ簡易に調整することが可能となる。このことは、当該制御ユニットが混合水栓のデザインを特に規制しないことを意味し、電子制御水栓の普及にもつながる。

具体的には、制御部は、流量比を複数段階の流量比範囲に分け、各流量比範囲に異なる目標温度が対応づけられた目標温度設定基準を保持し、算出された流量比に対応する目標温度を、目標温度設定基準に基づいて設定してもよい。ここでいう「目標温度設定基準」は、制御部が用いる制御マップであってもよいし、制御プログラムそのものであってもよい。湯温を感知するユーザの感度はそれほど高いものではないため、調温制御を段階的なものとして簡易化したものである。これにより、必要な調温性能を満足しつつ、処理負荷を低減することができ、また制御の安定化を図ることができる。

本発明の別の態様は、混合水栓用温度調節装置（以下、単に「温度調節装置」ともいう）である。この温度調節装置は、第１湯水導入路と、第２湯水導入路と、第１湯水導入路に導入された湯水と第２湯水導入路に導入された湯水との混合比を調整するために作動する湯水混合機構と、混合後の湯水を導出する湯水導出路と、高温側および低温側の操作方向が定められ、湯水混合機構を作動させるために外部から操作される操作部と、を有する混合水栓と、給湯管を介して供給される湯と、給水管を介して供給される水とを設定された混合比にて混合して導出する電気駆動の混合弁と、混合弁を駆動制御する制御部と、混合弁の湯水導出口に接続された上流側通路と、その上流側通路から分岐した第１下流側通路および第２下流側通路を有し、第１下流側通路が第１湯水導入路に接続され、第２下流側通路が第２湯水導入路に接続される分岐配管と、第１下流側通路を流れる湯水の流量又は圧力を検出する第１センサと、第２下流側通路を流れる湯水の流量又は圧力を検出する第２センサと、混合弁から導出された湯水の温度を検出する温度センサと、を備える。

ここでいう「湯水」、「配管」、「操作部」、「第１センサ」および「第２センサ」については、上述のとおりである。調温制御は、目標温度と実温度との偏差に基づくフィードバック制御であってよい。この態様によると、混合水栓の操作部の操作量そのものを検出して調温制御がなされるのではなく、混合水栓の外部に設置された第１，第２センサの検出値に基づいて２つの湯水導入路の流量比が算出され、その流量比に基づく調温制御がなされる。すなわち、第１，第２センサの出力値に基づいて第１湯水導入路と第２湯水導入路との流量比を算出することができる。この流量比は混合水栓における湯水混合機構による混合比に対応するため、この流量比からユーザによる操作部の操作量を逆算（推定）することができる。

この態様によると、混合水栓の上流側にある２つの通路の流量比に基づいて操作部の操作量が推定される形で調温制御が行われるため、その調温制御は混合水栓の大きさや形状の違いによる影響を受けない。このため、混合水栓の種類によらず吐水温度を適正かつ簡易に調整することが可能となる。このことは、当該温度調節装置に様々なデザインの混合水栓を適用できることを意味し、電子制御水栓の普及にもつながる。

本発明によれば、混合水栓の種類によらず吐水温度を電子制御により適正かつ簡易に調整可能な装置を提供することができる。

第１実施形態に係る温度調節装置を模式的に示す図である。混合水栓の主要部の構成を模式的に示す図である。混合弁の具体的構造を模式的に示す部分断面図である。操作レバーの操作と温度設定との関係を示す図である。調温制御における基本的な処理過程を示すフローチャートである。図５のＳ１１０における調温制御処理を示すフローチャートである。第２実施形態に係る温度調節装置を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る温度調節装置を模式的に示す図である。
温度調節装置１は、混合水栓１０と、その混合水栓１０の吐水温度を調節するための制御ユニット１２を備える。制御ユニット１２は、給湯器１４から供給される湯と、上水道から供給される水とを混合して適温の湯水とし、混合水栓１０へ供給するものである。制御ユニット１２は、また、外部端末１６と無線通信可能に構成されている。外部端末１６は、タブレット端末など種々の端末であってよい。

混合水栓１０は、本実施形態ではシングルレバー水栓からなり、水栓本体２０と操作レバー２２を有する。混合水栓１０は、本実施形態が適用されない一般的な水栓としても使用することができる。その場合に備え、水栓本体２０には、湯を導入するための湯用導入路２４と、水を導入するための水用導入路２６とが設けられる。このような一般的な使用形態も想定し、以下では便宜上「湯用導入路」、「水用導入路」と表現するが、本実施形態では湯用導入路２４および水用導入路２６のいずれにも同じ湯水が導入される。このため、湯用導入路２４は「第１湯水導入路」、水用導入路２６は「第２湯水導入路」として機能する。操作レバー２２を上下方向に操作することにより、混合水栓１０からの吐水流量を調節することができる。また、操作レバー２２をユーザからみて左右方向に操作することにより、混合水栓１０からの吐水温度を調節することができる。混合水栓１０の構成および動作の詳細については後述する。

制御ユニット１２には、給湯器１４から給湯管３０を介して湯が導入され、上水道から給水管３２を介して水が導入される。給湯管３０には、制御ユニット１２への給湯を許容又は遮断するための止水栓３４が設けられている。給水管３２には、制御ユニット１２への給水を許容又は遮断するための止水栓３６が設けられている。これらの止水栓３４，３６は、通常は開かれた状態にある。給湯器１４は、即時式給湯方式や貯湯式給湯方式などいずれの方式を採用するものでもよいが、その給湯方式そのものは公知であるため、詳細な説明を省略する。

制御ユニット１２は、給湯管３０を介して供給される湯と、給水管３２を介して供給される水とを混合して適温の湯水とする混合弁４０と、その混合弁４０を駆動制御する制御部４２を備える。混合弁４０は、内部通路が形成されたボディ４４と、ボディ４４に収容された弁体４６と、弁体４６を駆動するモータ４８を備える。ボディ４４には、給湯管３０に連通する湯導入口４５と、給水管３２に連通する水導入口４７と、湯水を導出する湯水導出口５０が設けられる。制御部４２が、モータ４８の駆動を制御する。モータ４８の駆動により弁体４６を作動させることにより、湯導入口４５と水導入口４７との開口比率を変化させ、それにより湯と水との混合比が調整される。混合後の湯水は、湯水導出口５０から導出される。この混合弁４０の構成および動作の詳細については後述する。

混合弁４０の下流側には分岐配管５２が接続されている。分岐配管５２は、湯水導出口５０に接続された上流側通路５４と、その上流側通路５４の下流側で分岐した下流側通路５６，５８を有する。下流側通路５６は「第１下流側通路」として機能し、湯用導入路２４に接続されている。一方、下流側通路５８は「第２下流側通路」として機能し、水用導入路２６に接続されている。下流側通路５６には流量センサ６０が設けられ、下流側通路５８には流量センサ６２が設けられている。流量センサ６０は「第１センサ」として機能し、下流側通路５６を流れる湯水の流量Ｑ１を検出する。一方、流量センサ６２は「第２センサ」として機能し、下流側通路５８を流れる湯水の流量Ｑ２を検出する。

上流側通路５４には温度センサ６４が設けられている。温度センサ６４は「第１温度センサ」として機能し、上流側通路５４を流れる湯水の温度Ｔ１を検出する。一方、給湯管３０における混合弁４０と止水栓３４との間には温度センサ６６が設けられている。温度センサ６６は「第２温度センサ」として機能し、給湯管３０を介して供給される湯の温度Ｔ２を検出する。給水管３２における混合弁４０と止水栓３６との間には温度センサ６８が設けられている。温度センサ６８は「第３温度センサ」として機能し、給水管３２を介して供給される水の温度Ｔ３を検出する。

制御部４２は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ、入出力インターフェース等を備える。制御部４２は、各種センサにて検出された情報に基づいて混合弁４０から流出させる湯水の目標温度を設定し、温度センサ６４により検出された実温度とその目標温度との偏差に基づくフィードバック制御を実行する。それにより、混合水栓１０にて操作レバー２２の操作量に応じた吐水温度が得られるようにする。この具体的制御の詳細については後述する。

図２は、混合水栓１０の主要部の構成を模式的に示す図である。図２（ａ）は混合水栓１０の全体図であり、図２（ｂ）は湯水混合機構の構成を示す分解図である。図２（ｃ）および（ｄ）は湯水混合機構の動作を示す説明図である。

図２（ａ）に示すように、水栓本体２０は、台所や洗面所等の取付面に対して立設されるボディ７０と、ボディ７０から一方向に延出する吐出管７２を備える。ボディ７０には、上述した湯用導入路２４および水用導入路２６のほか、湯水導出路２７が上下に延在し、互いに平行に設けられている。吐出管７２の内部には湯水吐出路２９が形成されている。湯水吐出路２９は、ボディ７０内で湯水導出路２７と連通している。ボディ７０の上部には、固定ディスク７４および可動ディスク７６が配設されている。これらのディスクおよび操作レバー２２が、「湯水混合機構」を構成する。

図２（ｂ）に示すように、固定ディスク７４には、湯流入孔８０、水流入孔８２および湯水流出孔８４が軸線方向に貫通形成されている。湯流入孔８０は湯用導入路２４に連通し、水流入孔８２は水用導入路２６に連通し、湯水流出孔８４は湯水導出路２７に連通する。なお、ボディ７０と固定ディスク７４との間には、図示略のシール部材が介装され、固定ディスク７４の下方における各孔間のシールが確保される。

可動ディスク７６には、その中央を軸線方向に貫通するように非円形の湯水導出孔８６が形成されている。可動ディスク７６は、固定ディスク７４に上方から組み付けられる。可動ディスク７６は、固定ディスク７４の径方向に摺動可能であり、また自軸周りに回動可能に支持されている。すなわち、可動ディスク７６が固定ディスク７４の径方向（図中Ａ方向）に変位することにより、湯流入孔８０および水流入孔８２のそれぞれと湯水導出孔８６との連通又は非連通状態を実現することができ、また連通部の開口面積を変化させることができる。可動ディスク７６における湯水導出孔８６の内方に湯水を混合するための混合空間８８が形成される。

また、湯流入孔８０および水流入孔８２のそれぞれと湯水導出孔８６とを連通させた状態で可動ディスク７６を軸線周り（図中Ｂ方向）に回動させることで、湯流入孔８０と水流入孔８２との開口面積の比率（「開口比率」ともいう）を変化させることができる。すなわち、可動ディスク７６の回動角度によって、湯流入孔８０と湯水導出孔８６とがオーバラップする面積と、水流入孔８２と湯水導出孔８６とがオーバラップする面積との比が変化する。それにより、湯流入孔８０と水流入孔８２のそれぞれから混合空間８８へ流入する湯水の混合比を変化させることが可能となる。なお、可動ディスク７６の上方には図示しないシール部材を介して隔壁が設けられており、湯水の外部漏れは防止されている。

可動ディスク７６の径方向（Ａ方向）への移動は、操作レバー２２との間に設けられるリンク機構により実現される。すなわち、操作レバー２２を上下に操作することにより、可動ディスク７６を径方向に変位させ、湯水の吐出量を調整することができる。一方、可動ディスク７６の回動は、操作レバー２２との間に設けられる回動機構により実現される。すなわち、操作レバー２２を平面視にみて左右方向に操作することにより、可動ディスク７６を軸線周りに回動させ、湯水の混合比を調整することができる。なお、これらの機構および動作については、例えば特開２０１１−１７６２号公報にも記載のように公知であるため、その詳細な説明を省略する。

操作レバー２２を下げきった状態では、湯用導入路２４および水用導入路２６を介した湯水の導入がなされず、止水された状態となる。この状態から操作レバー２２を引き上げると、可動ディスク７６が変位し、湯流入孔８０および水流入孔８２のそれぞれと湯水導出孔８６とが連通し、図２（ｃ）に示すように、混合空間８８に湯水が導入される。すなわち、湯用導入路２４に導入された湯水は、湯流入孔８０を経て混合空間８８に導かれる（一点鎖線矢印参照）。また、水用導入路２６に導入された湯水は、水流入孔８２を経て混合空間８８に導かれる（実線矢印参照）。これらの湯水は、混合空間８８にて混合され、湯水導出孔８６から導出される。この湯水は、湯水流出孔８４を経て湯水導出路２７に導かれ、湯水吐出路２９を経て吐出される。

混合空間８８における湯水の混合比は、可動ディスク７６の回動角度によって調整される。図２（ｃ）は可動ディスク７６が中立位置にある状態を示す。この状態では、湯用導入路２４を介して導入される湯水と、水用導入路２６を介して導入される湯水との混合比が１となり、両者が均等に混合される。一方、図２（ｄ）は可動ディスク７６が中立位置から一方向に回動された状態を示す。この状態では、水用導入路２６を介して導入される湯水の比率が大きくなる。このようにして湯水の混合比を変化させることができる。

図３は、混合弁４０の具体的構造を模式的に示す部分断面図である。
混合弁４０は、段付円筒状のボディ４４の一端側に湯水導出口５０が設けられ、他端側にモータ４８が設けられている。ボディ４４の側部には、湯導入口４５と水導入口４７が間をあけて設けられている。ボディ４４の内部には、湯水混合室９０が形成されている。ボディ４４における湯導入口４５と水導入口４７との間の隔壁を軸線方向に貫通するようにガイド部９２が形成されている。そのガイド部９２を貫通するように弁体４６が配設されている。弁体４６は、円筒状をなし、ガイド部９２に沿って軸線方向に摺動可能に支持されている。

ボディ４４の他端開口部を閉止するように荷重調整部材９４が配設されている。荷重調整部材９４の外周には雄ねじ部９６が周設されている。一方、ボディ４４の他端開口部には雌ねじ部９８が形成されている。荷重調整部材９４は、雄ねじ部９６を雌ねじ部９８に螺合させるようにしてボディ４４に取り付けられている。荷重調整部材９４は、図示しない作動変換機構を介してモータ４８の回転軸と接続されている。この作動変換機構は、モータ４８の回転運動を荷重調整部材９４の回転および並進運動に変換するものである。荷重調整部材９４は、モータ４８の駆動により軸線方向に変位することができる。

ボディ４４の底部と弁体４６との間には、感温コイルばね１００が介装されている。一方、弁体４６と荷重調整部材９４との間には、バイアスばね１０２が設けられている。感温コイルばね１００は、形状記憶合金ばねからなり、湯水混合室９０内の湯水の温度に応じてそのばね定数がリニアに変化する特性を有する。すなわち、弁体４６は、湯水混合室９０にて混合された湯水の温度に対応した感温コイルばね１００の付勢力と、バイアスばね１０２の付勢力とがつり合う位置に駆動され、それにより湯水が設定温度となるよう湯と水との混合比が調整される。

図３には弁体４６が中立位置にある状態が示されている。この状態では、湯導入口４５と水導入口４７の開口面積の比率が等しくなる。弁体４６が中立位置から一方に移動すると、湯導入口４５および水導入口４７の一方の開口面積のほうが大きくなり、弁体４６が中立位置から他方に移動すると、湯導入口４５および水導入口４７の他方の開口面積のほうが大きくなる。すなわち、混合弁４０は、湯導入口４５と水導入口４７とが同時に閉状態とはならない構成とされている。

本実施形態では、給湯器１４から供給される湯温も考慮し、この中立位置での湯水混合室９０内の湯水の温度が４０℃程度となるよう感温コイルばね１００およびバイアスばね１０２の各荷重が設定されている。そして、操作レバー２２の操作によりユーザが要求する温度に応じて荷重調整部材９４の位置が調整される。それにより、弁体４６が変位して湯と水の混合比を変化させ、ユーザの要求温度に近づけられるようにされている。

すなわち、荷重調整部材９４により設定された温度に見合うバイアスばね１０２の付勢力に対して湯水の実温度が低い場合には、感温コイルばね１００の付勢力の方が小さくなる。その結果、弁体４６が中立位置から図中右方に移動し、湯導入口４５の開口面積を大きくし、水導入口４７の開口面積を小さくする。それにより、湯水混合室９０内の湯水の温度を高めることができる。逆に、湯水の実温度が高い場合には、感温コイルばね１００の付勢力の方が大きくなる。その結果、弁体４６が中立位置から図中左方に移動し、湯導入口４５の開口面積を小さくし、水導入口４７の開口面積を大きくする。それにより、湯水混合室９０内の湯水の温度を低下させることができる。このようにして、混合後の湯水の温度を設定温度に保つことができる。なお、この設定温度については、荷重調整部材９４を駆動することにより事後的に変更することができる。

図４は、操作レバー２２の操作と温度設定との関係を示す図である。図４（ａ）は、混合水栓１０を平面視でみた場合の操作レバー２２の左右方向の操作角度と湯水の温度範囲との関係を示す。図４（ｂ）は、湯水混合比と操作レバー２２の操作角度との関係を示す。図４（ｃ）は、湯水混合比と設定温度との関係を示す。なお、ここでいう「操作角度」は、ユーザが混合水栓１０の正面にて操作レバー２２を操作する状態を想定とし、操作レバー２２の回動支点Ｏを通る前後方向を操作角度の基準角度（０度）と仮定する。この基準角度から操作レバー２２を水平方向右側へ操作すると操作角度はプラスになり、逆に水平方向左側へ操作すると操作角度はマイナスになると仮定する。この場合、操作レバー２２は、±４５度の範囲で操作することができる。

図４（ａ）に示すように、本実施形態では、操作角度が＋１５度〜＋４５度の操作範囲を水とし、−１５度〜＋１５度の操作範囲を３０℃の湯水、−３０度〜−１５度の操作範囲を３５℃の湯水、−４５度〜−３０度の操作範囲を４０℃度の湯水として設定する。すなわち、後述する演算処理により操作レバー２２の操作範囲が特定された場合には、その特定された操作範囲に対応する温度を目標温度として調温制御を実行することになる。

図４（ｂ）に示すように、操作レバー２２の操作角度に応じて、湯用導入路２４を流れる湯水の流量（便宜上「湯側流量」という）と、水用導入路２６を流れる湯水（便宜上「水側流量」という）との流量比（湯側流量／水側流量）が変化する。このため、その流量比から操作レバー２２の操作角度を逆算（推定）することができる。このことは、その流量比からユーザが要求する湯水の温度を推定できることを意味する。

そこで、図４（ｃ）に示すように、湯水の流量比からユーザが要求する設定温度を特定する。図示の例では、流量比が０〜０．５の範囲を水温とし、流量比が０．５〜２の範囲を３０℃とし、流量比が２〜５の範囲を３５℃とし、流量比が５以上の範囲を４０℃としている。この図４（ｃ）に示される関係は、調温制御において制御マップとして使用される。

なお、制御部４２は、調温制御と並行して混合水栓１０による吐水流量を逐次記憶更新し、１日の積算流量、瞬間流量などの情報を外部端末１６に対して出力可能とされている。また、調温制御による目標温度や実温度などの情報を外部端末１６に対して出力することもできる。逆に、外部端末１６から制御部４２に向けて設定温度の変更要求を送信することができ、制御部４２がその要求に基づく調温制御を実行することもできる。すなわち、外部端末１６により制御ユニット１２を遠隔制御できるようにする。例えば、操作レバー２２により設定可能な湯水の上限温度を４０℃程度とする一方、外部端末１６からの指示による場合のみ、その上限温度を５０℃や６０℃に設定できるようにしてもよい。それにより、混合水栓を普通に使用するにあたっては高温の出湯がなされないよう規制することができる。

図５は、調温制御における基本的な処理過程を示すフローチャートである。
制御部４２は、所定の制御周期にて本図の処理を繰り返し実行する。すなわち、調温制御が未だ開始されていなければ（Ｓ１００のＮ）、ユーザによる操作レバー２２の操作がなされたか否かを湯水の流量検知がなされたか否かによって判定する。すなわち、流量センサ６０，６２による検出がなされているか否かにより判定する。このとき、流量検知があれば（Ｓ１０２のＹ）、温度センサ６６により検出された湯温Ｔ２および温度センサ６８により検出された水温Ｔ３を取得し（Ｓ１０４）、調温可能であるか否かを判定する（Ｓ１０６）。例えば、給湯器１４側の事情で十分な給湯がなされていないなど、湯温Ｔ２が予め定める基準値よりも低い場合、調温制御ができないと判定する。また、外部環境等の事情で水温が想定以上に高いなど、水温Ｔ３が予め定める基準値よりも高い場合、事実上調温制御ができないと判定する。

調温可能であると判定された場合には（Ｓ１０８のＹ）、調温制御処理を実行する（Ｓ１１０）。調温不可であると判定された場合には（Ｓ１０８のＮ）、Ｓ１１０の処理をスキップする。既に調温制御中である場合には（Ｓ１００のＹ）、調温制御処理を継続する（Ｓ１１０）。

一方、流量検知がない場合には（Ｓ１０２のＮ）、通信情報処理を実行する。すなわち、外部端末１６からの要求があれば、それにしたがって外部端末１６に対して各種情報を送信する。また、外部端末１６から設定温度を変更するなどの制御要求があった場合、それにしたがって混合弁４０の駆動制御を実行する。

図６は、図５のＳ１１０における調温制御処理を示すフローチャートである。
制御部４２は、まず、流量センサ６０が検出した流量Ｑ１と、流量センサ６２が検出した流量Ｑ２を取得し（Ｓ１２０）、流量比Ｑｒ（＝Ｑ１／Ｑ２）を算出する（Ｓ１２２）。そして、算出された流量比Ｑｒに基づいて図４（ｃ）に示した制御マップを参照し、その設定温度を目標温度Ｔsetとして設定する（Ｓ１２４）。その一方で、温度センサ６４により検出された湯水の実温度Ｔ１を取得する（Ｓ１２６）。そして、目標温度Ｔsetと実温度Ｔ１との偏差ΔＴ（＝Ｔset−Ｔ1）を算出し（Ｓ１２８）、その偏差ΔＴに基づくフィードバック制御を実行する。すなわち、偏差ΔＴに基づいて制御出力値を演算し（Ｓ１３０）、混合弁４０の駆動回路に対して制御指令を出力する（Ｓ１３２）。

以上に説明したように、本実施形態によれば、混合水栓１０の上流側にある下流側通路５６，５８の流量比に基づいて操作レバー２２の操作量が推定される形で調温制御が行われるため、その調温制御は混合水栓１０の大きさや形状の違いによる影響を受けない。このため、混合水栓の種類によらずその吐水温度を適正かつ簡易に調整することが可能となる。このことは、温度調節装置１に様々なデザインの混合水栓を適用できることを意味し、電子制御水栓の普及にもつながる。

また、制御ユニット１２を混合水栓の種別によらず適用できるため、例えば台所や洗面所等に既に設置された混合水栓に対して制御ユニット１２を組み付けることができる。このため、既存の混合水栓が電子制御水栓でなかった場合、これを電子制御水栓にリフォームすることができる。

［第２実施形態］
本実施形態は、フットペダルによる流量調整が可能とされた点を除き、第１実施形態と同様の構成を有する。このため、以下において第１実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付すなどして、その説明を省略する。図７は、第２実施形態に係る温度調節装置を模式的に示す図である。

本実施形態の温度調節装置２０１は、制御ユニット２１２における混合弁４０と温度センサ６４との間に電磁弁２４０が設けられる。この電磁弁２４０は、供給電流値に応じて開度が調整される比例弁からなり、フットペダル２５０の操作によってその開度が調整可能とされている。フットペダル２５０と電磁弁２４０とは無線通信が可能とされている。電磁弁２４０が全開状態とされた場合には、第１実施形態とほぼ同じ構成となる。

本実施形態によれば、ユーザが手を使わずに混合水栓１０による吐水量を変更することができる。このような構成においても、混合水栓１０の上流側にある下流側通路５６，５８の流量比に基づいて操作レバー２２の操作量が推定される形で調温制御が行われる。このため、その制御手法は第１実施形態と同様であり、同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。

上記実施形態では、混合水栓１０をシングルレバー水栓として構成する例を示した。変形例においては、混合水栓を２ハンドル水栓として構成してもよい。そして、湯用のハンドル側に湯用導入路２４（第１湯水導入路）を設け、水用のハンドル側に水用導入路２６（第２湯水導入路）を設けてもよい。このように混合水栓の形態そのものを変更しても、上記実施形態においては湯水の混合を混合水栓の上流側で行い、またその上流側の流量比に基づいて調温制御を実行するため、何ら影響はない。

上記実施形態では、下流側通路５６に流量センサ６０を設ける一方、下流側通路５８に流量センサ６２を設け、下流側通路５６を流れる湯水と下流側通路５８を流れる湯水との流量比を算出する構成を示した。変形例においては、流量センサ６０，６２に代えてそれぞれ圧力センサを設けてもよい。そして、下流側通路５６，５８のそれぞれの特定箇所に縮流部を設けてその前後差圧を検出するようにしてもよい。縮流部の断面積と前後差圧とが分かれば、その通路を流れる湯水の流量を算出することができる。

上記実施形態では述べなかったが、混合水栓１０からの湯水の吐水又は止水を切り替え可能な電磁弁を別途設けてもよい。その場合、その電磁弁をフットペダル等により制御できるようにしてもよい。

上記実施形態では述べなかったが、上記制御ユニットは給湯器に対して給湯温度変更をさせるようにしてもよい。図５のフローチャートでは、調温可能であるか否かを判定する過程（Ｓ１０６）において、給湯器１４側の事情で十分な給湯がなされていないなど、湯温Ｔ２が予め定める基準値よりも低い場合、調温制御ができないと判定するようにしたが、給湯器１４に対して給湯温度を上げるように通信する制御を行えば調温可能にさせることが可能である。

上記実施形態では、調温制御における制御マップを段階的に変化させるものにしたが、連続的に変化させるように制御してもよい。

上記実施形態では述べなかったが、上記制御ユニットを台所や洗面所のみならず、浴槽内の混合水栓に適用してもよい。

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

１温度調節装置、１０混合水栓、１２制御ユニット、１６外部端末、２０水栓本体、２２操作レバー、２４湯用導入路、２６水用導入路、２７湯水導出路、２９湯水吐出路、３０給湯管、３２給水管、４０混合弁、４２制御部、４４ボディ、４５湯導入口、４６弁体、４７水導入口、４８モータ、５０湯水導出口、５２分岐配管、５４上流側通路、５６，５８下流側通路、６０，６２流量センサ、６４，６６，６８温度センサ、７０ボディ、７２吐出管、７４固定ディスク、７６可動ディスク、８０湯流入孔、８２水流入孔、８４湯水流出孔、８６湯水導出孔、８８混合空間、９０湯水混合室、９４荷重調整部材、２０１温度調節装置、２１２制御ユニット、２４０電磁弁、２５０フットペダル。

Claims

湯用導入路と、水用導入路と、前記湯用導入路に導入された湯と前記水用導入路に導入された水との混合比を調整するために作動可能な湯水混合機構と、混合後の湯水を導出するための湯水導出路と、前記湯水混合機構を作動させるために外部から操作される操作部と、を備える混合水栓に接続され、その混合水栓から流出させる湯水の温度を調節するための混合水栓用制御ユニットであって、
給湯管を介して供給される湯と、給水管を介して供給される水とを設定された混合比にて混合して導出する電気駆動の混合弁と、
前記混合弁を駆動制御する制御部と、
前記混合弁の湯水導出口に接続された上流側通路と、その上流側通路から分岐した第１下流側通路および第２下流側通路を有し、前記第１下流側通路が前記湯用導入路に接続され、前記第２下流側通路が前記水用導入路に接続される分岐配管と、
前記第１下流側通路を流れる湯水の流量又は圧力を検出する第１センサと、
前記第２下流側通路を流れる湯水の流量又は圧力を検出する第２センサと、
前記混合弁から導出された湯水の温度を検出する温度センサと、
を備え、
前記制御部は、
前記第１センサの検出値と前記第２センサの検出値とに基づいて、前記第１下流側通路を流れる湯水と前記第２下流側通路を流れる湯水との流量比を算出し、
算出された流量比に基づいて前記操作部の操作量に対応する目標温度を設定し、
前記温度センサにより検出された湯水の温度が前記目標温度に近づくように前記混合弁を駆動制御することを特徴とする混合水栓用制御ユニット。
前記制御部は、
前記流量比を複数段階の流量比範囲に分け、各流量比範囲に異なる目標温度が対応づけられた目標温度設定基準を保持し、
算出された流量比に対応する目標温度を、前記目標温度設定基準に基づいて設定することを特徴とする請求項１に記載の混合水栓用制御ユニット。
第１湯水導入路と、第２湯水導入路と、前記第１湯水導入路に導入された湯水と前記第２湯水導入路に導入された湯水との混合比を調整するために作動する湯水混合機構と、混合後の湯水を導出する湯水導出路と、前記湯水混合機構を作動させるために外部から操作される操作部と、を有する混合水栓と、
給湯管を介して供給される湯と、給水管を介して供給される水とを設定された混合比にて混合して導出する電気駆動の混合弁と、
前記混合弁を駆動制御する制御部と、
前記混合弁の湯水導出口に接続された上流側通路と、その上流側通路から分岐した第１下流側通路および第２下流側通路を有し、前記第１下流側通路が前記第１湯水導入路に接続され、前記第２下流側通路が前記第２湯水導入路に接続される分岐配管と、
前記第１下流側通路を流れる湯水の流量又は圧力を検出する第１センサと、
前記第２下流側通路を流れる湯水の流量又は圧力を検出する第２センサと、
前記混合弁から導出された湯水の温度を検出する温度センサと、
を備え、
前記制御部は、
前記第１センサの検出値と前記第２センサの検出値とに基づいて、前記第１下流側通路を流れる湯水と前記第２下流側通路を流れる湯水との流量比を算出し、
算出された流量比に基づいて前記操作部の操作量に対応する目標温度を設定し、
前記温度センサにより検出された湯水の温度が前記目標温度に近づくように前記混合弁を駆動制御することを特徴とする混合水栓用温度調節装置。