湯水混合装置
【課題】原点決め動作の初期に付勢手段の受け部を大きなモータトルクで反対方向に移動し、その後、小さなモータトルクで受け部を最大進出位置又は最大後退位置へ移動させることにより、ねじ部の破損を未然に防止しつつ、ねじ部の固着障害を正確迅速に解消することができる湯水混合装置を提供すること。
【解決手段】制御部７により所要時期に受け部３３が最大進出位置又は最大後退位置となるようにモータ５によりねじ部３２を回転させる原点決め動作を行う際に、この原点決め動作の初期に第１駆動トルクＰ１にてモータ５を駆動して受け部３３を最大進出位置又は最大後退位置とは反対方向に移動し、その後、第１駆動トルクＰ１よりも小さな第２駆動トルクＰ２でモータ５を駆動して受け部３３を最大進出位置又は最大後退位置へ移動させるようにした。
【解決手段】制御部７により所要時期に受け部３３が最大進出位置又は最大後退位置となるようにモータ５によりねじ部３２を回転させる原点決め動作を行う際に、この原点決め動作の初期に第１駆動トルクＰ１にてモータ５を駆動して受け部３３を最大進出位置又は最大後退位置とは反対方向に移動し、その後、第１駆動トルクＰ１よりも小さな第２駆動トルクＰ２でモータ５を駆動して受け部３３を最大進出位置又は最大後退位置へ移動させるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動作開始の原点決め動作が円滑に、且つ、安全に行える湯水混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、湯水混合装置として、給湯器に接続した給湯管及び上水に接続した給水管をそれぞれ連通した混合弁装置と、この混合弁装置の下手側に設けた流量調整弁装置と、更にその下手側に設けた水栓本体とより構成し、しかも、給湯管の中途部と、水栓本体手前の湯水管とは、温度検出器を介設し検出温度のデータと設定温度とを制御部において、比較演算処理して混合弁装置をフィードバック制御して設定温度の混合湯を水栓本体から吐出することができるように構成されたものがある。
【０００３】
そして、混合弁装置の一形態として、湯流入口、水流入口及び混合水流出口を有するケーシングと、各流入口からの湯と水との混合比率を変更すべく、ケーシング内を進退駆動可能な混合弁体と、この混合弁体の両側に配設し混合弁体を互いに逆方向に付勢するコイルバネからなる第１付勢手段及び第２付勢手段とモータの出力部に連設した螺杆と螺合し、この螺杆の正逆回転により進退するバネ受け部とより構成されたものがあり、制御部からの制御指令によりモータを制御することにより混合弁体の位置を変えて湯温の調整をするようにしていた。
【０００４】
具体的には、モータの出力部からの制御された螺杆の回転により螺合したバネ受け部が進退作動し、バネ受け部と当接したコイルバネ等から第２の付勢手段を介して混合弁体の位置を変えるのである。
【０００５】
一方、モータによるバネ受け部の進退位置を正確に制御するためには、所要時期におけるバネ受け部の位置を所定位置として、その時期及び位置状態におけるモータの回転位置を初期位置とするような原点決め動作が必要となる。
【０００６】
そして、かかる原点決め動作としてはバネ受け部を最大進出位置又は最大後退位置まで駆動した位置が選定されることになる。
【０００７】
特許文献１には、湯水混合装置の基本構造とともに、その原点決め動作について開示されている。また、特許文献２には、原点決め動作時に一旦原点方向と逆方向に駆動することにより原点決め動作時のモータ駆動とバネ受け部の摺動が円滑に行われる技術が開示されている。さらに、特許文献３には、モータ駆動トルクを最初は大きく、後に小さくすることにより、バネ受け部の固着障害を可及的に回避しながら円滑に、且つ、正確な原点決め動作が行えるようにした技術が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特許第３７５０１８５号公報
【特許文献２】特許第２６７１８０１号公報
【特許文献３】特許第２７０７７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した構成からなる湯水混合装置の原点決めを行う場合、モータ出力部に連設した螺杆と螺合したバネ受け部の螺合部分がグリスの劣化や微塵の介入や潤滑剤の粘調化等の各種の原因により固着障害を生起する場合があるため、かかる固着障害を予測して、モータの回転トルクを大きくして固着障害を解消することが考えられる。
【００１０】
しかし、そのトルク状態でバネ受け部が最大進出位置又は最大後退位置において移動停止した後も、モータが大きなトルクで駆動すると螺杆とバネ受け部の終端螺合部分が大きなトルクに耐え切れず損傷する虞がある。
【００１１】
他方、特許文献１では、モータの駆動トルクに関する記載はないため、駆動トルクを大とすることにより生起するオーバーラン現象を阻止することはできず上記欠点の解消にはならず、また、特許文献２では、原点決め動作時に一旦、原点方向とは逆に駆動することが開示されてはいるが、モータの駆動トルクについては何ら開示されておらず強い固着障害の螺合部分の固着解消を完全に行うことができない。さらに、特許文献３では、モータの駆動トルクを最初は大きく、後は小さくすることが開示されているが、一方向のみの駆動トルクが大であるため、バネ受け部が極限位置となって移動停止した後に不用意に大きなトルクで駆動した場合はやはり螺合部分が破損する危険を回避することができない虞がある。
【００１２】
この発明は、原点決め動作の初期に付勢手段の受け部を大きなモータトルクで反対方向に移動し、その後、小さなモータトルクで受け部を最大進出位置又は最大後退位置へ移動させることにより、ねじ部の固着障害を正確迅速に、且つ、ねじ部の破損をすることなしに解消することができる湯水混合装置を解決せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、湯流入口と水流入口と混合水流出口とが形成されたケーシングと、前記ケーシング内を直線方向に移動し、前記湯流入口と前記水流入口とから供給された湯と水との混合比率を変更する混合弁体と、この混合弁体を互いに逆方向に付勢する第１及び第２の付勢手段と、モータにより回転するねじ部と、このねじ部の回転により進退する前記第２の付勢手段の受け部と、使用者によって設定された設定温度に応じて前記モータを駆動して前記受け部の位置を変更することにより前記混合弁体の混合比率を調整する制御部と、を備える湯水混合装置であって、前記制御部は、所要時期に前記受け部の移動が機械的に規制された最大進出位置又は最大後退位置となるように前記モータにより前記ねじ部を回転させる原点決め動作を行うものであり、この原点決め動作の初期に第１駆動トルクにて前記モータを駆動して前記受け部を前記最大進出位置又は最大後退位置とは反対方向に移動し、その後、前記第１駆動トルクよりも小さな第２駆動トルクで前記モータを駆動して前記受け部を前記最大進出位置又は最大後退位置へ移動させることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第２の付勢手段の受け部は、前記ねじ部の外周に螺合して移動可能であり、前記制御部は、前記受け部を最大後退位置に移動して前記原点決め動作を行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記モータは、ＤＣブラシレスモータであり、前記制御部は、デューティ比１００％で前記第１駆動トルクを発生させ、１００％未満の所定デューティ比にて第２駆動トルクを発生させることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記制御部は、前記第１駆動トルクの発生時には、前記第２駆動トルクの発生時よりも通電電流を大きくすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、前記制御部は、所要時期に前記受け部の移動が機械的に規制された最大進出位置又は最大後退位置となるように前記モータにより前記ねじ部を回転させる原点決め動作を行うものであり、この原点決め動作の初期に第１駆動トルクにて前記モータを駆動して前記受け部を前記最大進出位置又は最大後退位置とは反対方向に移動し、その後、前記第１駆動トルクよりも小さな第２駆動トルクで前記モータを駆動して前記受け部を前記最大進出位置又は最大後退位置へ移動させるので、受け部を最大進出又は最大後退位置とする原点決め動作の初期に、最大進出又は最大後退位置とは反対方向に大きな第１駆動トルクでモータを駆動するため、ねじ部が受け部と固着していたとしても、その固着状態を解消してねじ部を回転することが可能となる効果がある。さらに、受け部を最大進出位置又は最大後退位置まで移動させる際には小さな第２駆動トルクでモータを駆動するため、ねじ部と受け部の両係合部を破損することを防止する効果がある。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、前記第２の付勢手段の受け部は、前記ねじ部の外周に螺合して移動可能であり、前記制御部は、前記受け部を最大後退位置に移動して前記原点決め動作を行うので、ケーシング内の混合弁体の進退方向の長さを短くすることができ、同装置をコンパクト化することができる。また、原点決め位置である最大後退位置へ受け部を後退方向に移動する際に、第１駆動トルクよりも小さな第２駆動トルクで受け部を最大後退位置へ移動させることにより、ねじ部が受け部をロックすることが無くなる効果がある。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、前記モータは、ＤＣブラシレスモータであり、前記制御部は、デューティ比１００％で前記第１駆動トルクを発生させ、１００％未満の所定デューティ比にて第２駆動トルクを発生させるので、モータの発生トルクを容易に切替えることができ、原点決め動作の制御が簡単に行える効果がある。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、前記制御部は、前記第１駆動トルクの発生時には、前記第２駆動トルクの発生時よりも通電電流を大きくするので、第１駆動トルクを通常モータを駆動して発生するトルクより大きくすることができ、モータの駆動初期における受け部とねじ部の固着を確実に解消することが可能となる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の最良の実施形態に係る湯水混合装置は、湯流入口と水流入口と混合水流出口とが形成されたケーシングと、前記ケーシング内を直線方向に移動し、前記湯流入口と前記水流入口とから供給された湯と水との混合比率を変更する混合弁体と、この混合弁体を互いに逆方向に付勢する第１及び第２の付勢手段と、モータにより回転するねじ部と、このねじ部の回転により進退する前記第２の付勢手段の受け部と、使用者によって設定された設定温度に応じて前記モータを駆動して前記受け部の位置を変更することにより前記混合弁体の混合比率を調整する制御部とを備え、前記制御部は、所要時期に前記受け部が最大進出位置又は最大後退位置となるように前記モータにより前記ねじ部を回転させる原点決め動作を行うものであり、この原点決め動作の初期に第１駆動トルクにて前記モータを駆動して前記受け部を前記最大進出位置又は最大後退位置とは反対方向に移動し、その後、前記第１駆動トルクよりも小さな第２駆動トルクで前記モータを駆動して前記受け部を前記最大進出位置又は最大後退位置へ移動させるようにしている。
【００２２】
したがって、たとえねじ部が受け部と固着していたとしても、受け部を最大進出位置又は最大後退位置とした原点決め動作の初期に、最大進出又は最大後退位置とは反対方向に大きな第１駆動トルクでモータを駆動するため、受け部がねじ部を乗り越えて移動して強く噛み込んで、その後の駆動に不具合を生じさせるおそれなく、固着状態を解消し、そのあとのねじ部の回転を円滑に行える。
【００２３】
さらに、第１駆動トルクでモータを駆動した後に、受け部を最大進出位置又は最大後退位置まで移動させる際には小さな第２駆動トルクでモータを駆動するため、ねじ部と受け部の両係合部を破損することを防止することができる。
【００２４】
また、前記第２の付勢手段の受け部は、前記ねじ部の外周に螺合して移動可能であり、前記制御部は、前記受け部を最大後退位置に移動して前記原点決め動作を行うように構成することができる。
【００２５】
すなわち、一般的に、原点決め動作位置は、通常の温度調節範囲の動作領域外に設定されているが、本実施形態によれば、その位置をねじ部と受け部とが重合した位置とすることができるため、ケーシングにおける混合弁体の移動方向の長さを可及的に短くすることができ、その結果、湯水混合装置のコンパクト化を図ることができる。しかも、原点決め位置への受け部の移動は小さなトルクで行われるため、ねじ部が受け部をロックすることもない。
【００２６】
また、前記モータは、ＤＣブラシレスモータであり、前記制御部は、デューティ比１００％で前記第１駆動トルクを発生させ、１００％未満の所定デューティ比にて第２駆動トルクを発生させることができる。つまり、デューティ制御によりモータの発生トルクを切り替えることができ、制御をより簡単に行える。
【００２７】
また、前記制御部は、前記第１駆動トルクの発生時には、前記第２駆動トルクの発生時よりも通電電流を大きくすることもできる。
【００２８】
すなわち、同じデューティ比、すなわち暗示期間通電したとしても、通電波形の高さで表わされる通電電流は、それが高いほど駆動トルクを大きくすることができるため、第１駆動トルクの発生時には、前記第２駆動トルクの発生時よりも通電電流を大きくすれば、原点決め動作の初期にねじ部が受け部と固着していたとしても、より確実に固着障害を解消することができる。
【００２９】
以下、この発明の一実施形態を、図面に基づきより具体的に説明する。図１は本実施形態に係る湯水混合装置を備えた水栓装置を示す全体の説明図、図２は本実施形態に係る湯水混合装置を示すブロック図、図３は本実施形態における混合弁装置を示す断面図である。
【００３０】
図１において、Ａは本実施形態に係る水栓装置が設けられた洗面台であり、この洗面台Ａには洗面ボールＢが設けられており、この洗面ボールＢの奥縁部に、当該洗面ボールＢに向かって開口した吐水口２１ａを有するスパウトからなる水栓本体２１が立設されている。洗面ボールＢの上部鍔部２２の一側端部には、温度設定や開閉弁の開閉設定の調整をそれぞれ設けることのできる操作部２３が設けられている。そして、洗面台下方で水栓本体２１の基部には、湯水混合装置１が水栓ケーシング２４によりケーシングされて配設されている。
【００３１】
操作部２３は、押し操作及び回動操作可能な操作ハンドルからなり、吐水の開閉と、混合湯温の調整と、三段階の湯量調整とを行うことができるように構成されている。
【００３２】
湯水混合装置１は、図２に示すように、給湯器２５に連通した給湯管２と、上水に連通した給水管３とを有し、各管２，３先端は混合弁装置４に連通されている。混合弁装置４は、内部に混合弁体３４及び弁駆動機構３６を収納したケーシング３０と前記混合弁体３４をスライド駆動させるモータ５とを備えている（図３参照）。
【００３３】
図２に示すように、混合弁装置４の下手側には流量調整装置６が連通連設され、更にその下手側に前記水栓本体２１が連通連設されている。操作部２３は制御部７に接続し、制御部７の出力部は混合弁装置４に付設したモータ５及び流量調整装置６に設けた開閉弁駆動装置８にそれぞれ接続している。
【００３４】
更に、給湯管２の中途部には供給湯温検出器９を介設し、また、流量調整装置６と水栓本体２１との間の吐水管１３の中途部にはサーミスタからなる混合湯温検出器１０を介設しており、供給湯温検出器９と混合湯温検出器１０はそれぞれ制御部７の入力部に接続されている。
【００３５】
なお、流量調整装置６は、上手側に３個の開閉弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び開閉弁駆動機構８ａ，８ｂ，８ｃよりなる開閉弁駆動装置８と、その下手側に設けられた３個の定流量弁１４ａ，１４ｂ，１４ｃよりなる定流量弁装置１５とから構成されており、３個の各開閉弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃと各定流量弁１４ａ，１４ｂ，１４ｃとは、それぞれ１対１で対応して連設されている。すなわち、３個の開閉弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃのうち小流量の開閉弁１１ａの１個のみ開弁しておく場合が最も流量が少ない場合であり、３個開閉弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃを設定流量に応じて適宜選択して開閉弁操作すれば、流量の３段階調整が可能となる。
【００３６】
本発明の湯水混合装置１を使用する場合、水栓本体２１から所望する湯温と湯量による吐水を行なうには、操作部２３による操作で行われ、吐水目的が終了して吐水を中止する場合も操作部２３を操作することにより、制御部７を介して流量調整装置６の開閉弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃを閉弁して水栓本体２１からの吐水を中止することができる。
【００３７】
かかる湯水混合装置１において、本発明は特に混合弁装置４における原点決め動作の制御技術に関するものであり、この混合弁装置４は、次のように構成されている。
【００３８】
すなわち、図３に示すように、筒状のケーシング３０の内部に、雄螺子が形成されたねじ部３２を回転可能に収納し、ねじ部３２基端はケーシング３０の外部に設けたＤＣブラシレスモータよりなるＤＣブラシレスモータ５の連結ロッド３１に連結している。ねじ部３２の外周は、ケーシング３０内で受け部３３と螺合しており、ねじ部３２の正逆回転により、受け部３３がケーシング３０内を左右に移動するように構成している。
【００３９】
更にケーシング３０内において受け部３３の先方には、混合弁体３４が左右摺動自在に収納されており、混合弁体３４と受け部３３との間には巻きバネからなる第２の付勢手段３５が、更に、混合弁体３４とケーシング３０内終端部３０ａとの間には形状記憶合金性の巻きバネからなる第１の付勢手段３７がそれぞれ介在されている。従って、ねじ部３２の正回転によりねじ部３２に螺合した受け部３３は進出（図３における右方向であって第２の付勢手段を押し縮める方向に移動）し、第２の付勢手段３５の付勢力が第１の付勢手段３７の付勢力に勝るため混合弁体３４を進出方向に変位させ、逆回転によりねじ部３２に螺合した受け部３３は後退（図３における左方向であって第２の付勢手段を伸張する方向に移動）し、第１の付勢手段３７の付勢力が第２の付勢手段３５の付勢力に勝っているため混合弁体３４を後退方向に変位させる。
【００４０】
このように混合弁装置４は、ＤＣブラシレスモータ５の作動によりねじ部３２、受け部３３、第２の付勢手段３５、第１の付勢手段３７などを介して混合弁体３４をケーシング３０内において進退摺動させることができる。
【００４１】
他方、ケーシング３０の周壁には湯流入口３８と水流入口３９とが穿設され、給湯器からの給湯管２と上水からの給水管３がそれぞれ連通連結されており、湯流入口３８及び水流入口３９は、混合弁体３４の周面によって開閉自在となるようにレイアウトされている。
【００４２】
混合弁体３４は、両側を開口の筒状に形成されており、湯水流入口３８，３９からの湯水が両端開口部３４ａ，３４ｂを流通するように構成されている。また、混合弁体３４は、長さを少なくとも湯流入口３８と水流入口３９との最大間隔よりも短く形成し、しかも、各流入口３８，３９の一方を閉塞した場合は、他方を開口する長さとし、さらに、混合弁体３４の左右端周面は、各流入口３８，３９に当接自在として各流入口３８，３９の開口比率を変更しうる長さに形成している。
【００４３】
また、ケーシング３０の終端面には、混合水流出口４０が形成されており、ケーシング３０内で混合された混合湯水を外部に吐出するように構成されている。
【００４４】
また、ＤＣブラシレスモータ５は制御部７と接続しており、制御部７では操作部２３により設定された設定温度のデータにより駆動制御されるように構成されている（図３参照）。例えば、設定温度が高い設定温度である場合には、ＤＣブラシレスモータ５を制御してねじ部３２を正転することにより、混合弁体３４を前進させて湯流入口３８を略開放状態とする一方、水流入口３９を略閉塞状態とすれば湯の流入比率が高まり混合湯水の温度が上昇する。他方、設定温度が低い場合には、ねじ部３２を逆転制御することにより、混合弁体３４を後退させて湯流入口３８と水流入口３９との開放比率を水の流入比率が高くなるように調整し、混合湯水の温度を下げることができる。
【００４５】
こうして、本実施形態に係る湯水混合装置１は、使用者によって設定された設定温度に応じて、制御部７からＤＣブラシレスモータ５に制御指令を出力すると、モータ５が駆動して連結ロッド３１先端部のねじ部３２の回転作部を介して受け部３３を進退作動させて受け部３３の位置を変更し、第１の付勢手段３７或は第２の付勢手段３５を介して混合弁体３４を進退作動して変位し、湯と水との混合比率を調整することができる。
【００４６】
この設定温度とモータ５の駆動量との関係は予め決めておくことが可能である。即ち、設定湯温の混合水と接触した場合の形状記憶合金性である第１の付勢手段３７が発生する付勢力はその形状記憶合金の特性として決まっており、その第１の付勢手段３７が設定温度で発生する付勢力と釣り合って混合弁体３４が所定の混合比率となるように第２の付勢手段が混合弁体３４を付勢するようにモータ５を駆動すれば良い。
【００４７】
すなわち、湯水混合装置１の混合弁装置４は、制御部７からの設定温度に基く制御指令によりＤＣブラシレスモータ５が駆動して受け部３３の位置を変更することによって混合弁体３４の混合比率調整の作動を行うように構成されている。
【００４８】
かかる混合弁装置４において、制御部７は所要時期に受け部３３がケーシング３０等に当接して機械的に進退位置が規制された最大進出位置又は最大後退位置となるようにＤＣブラシレスモータ５により、ねじ部３２を回転させる原点決め動作を行わせるものである。
【００４９】
すなわち、混合弁体３４の混合比率を正確に調整するためには、第２の付勢手段の付勢力を正確に調整する必要があり、そのためには、このＤＣブラシレスモータ５による受け部３３の進退位置を正確に制御することが必要であり、そして、受け部３３の進退位置を正確に調整するためには、所要時期に受け部３３の位置をケーシング３０自体、若しくは、ケーシング３０に固定された部材に当接してその移動が規制された所定位置として、その状態におけるＤＣブラシレスモータ５の回転位置を初期位置とする原点決め動作が必要となる。
【００５０】
この原点決め動作としては、受け部３３を進出又は進退方向に移動させてケーシング３０自体、若しくは、ケーシング３０に固定された部材に当接させた最大進出位置又は最大後退位置まで駆動した位置を初期位置として設定することになる。
【００５１】
従って、受け部３３をＤＣブラシレスモータ５により最大進出位置又は最大後退位置まで駆動するようにＤＣブラシレスモータ５の回転作動を行う必要がある。なお、原点位置となる最大進出位置又は最大後退位置を検出するには、受け部３３が移動して最大進出位置又は最大後退位置に到達してケーシング３０自体、若しくは、ケーシング３０に固定された部材に当接してその移動が規制されて停止したときのＤＣブラシレスモータ５の負荷を制御部７が検出するようにしている（モータロック検知）。すなわち、制御部７は、モータロック検知したことを条件に、受け部３３が最大進出位置又は最大後退位置にあると判断し、ＤＣブラシレスモータ５の回転駆動を停止するのである。
【００５２】
しかし、ＤＣブラシレスモータ５の回転作動を行う際に、ねじ部３２がグリス劣化、微塵侵入、潤滑油の粘化等の原因により固着障害を生起している場合があるので、原点決め動作の初期には、ＤＣブラシレスモータ５をある程度大きなトルクである第１駆動トルクで駆動するようにしている。しかも、本実施形態では、受け部３３を最大進出位置又は最大後退位置とは反対方向に移動させるようにしている。なお、本実施形態では、ＤＣブラシレスモータ５を正回転すると受け部３３は進出位置方向へ移動し、一方、ＤＣブラシレスモータ５を逆回転すると受け部３３は後退位置方向へ移動するものとしている。
【００５３】
こうして、大きなトルクでＤＣブラシレスモータ５を駆動することにより、受け部３３とねじ部３２とが固着障害を生じていても、強引に固着部分を剥離して、その後の円滑な螺合の動きを実現できる。
【００５４】
次いで、前記の第１駆動トルクより小さな第２駆動トルクで前記ＤＣブラシレスモータ５を駆動して受け部３３をケーシング３０自体、若しくは、ケーシング３０に固定された部材に当接してその移動が規制された最大進出位置又は最大後退位置に移動させれば、ねじ部３２は固着障害が解消しているので、受け部３３の原点決め動作が円滑に、且つ、ねじ部３２端縁への衝激も可及的に減殺して行うことができる。
【００５５】
図４及び図５に基づき、湯水混合装置１における受け部の最大後退位置を原点決め位置とする一例について説明する。図４（ａ）は所定期間におけるモータの回転方向を示す波形図、図４（ｂ）は所定期間における受け部の進退位置を示す説明図、図４（ｃ）は所定期間におけるモータのデューティ比を示す説明図、図５は混合弁装置の受け部の進退位置を示す説明図、図６はモータのトルクと通電電流との関係を示す説明図である。
【００５６】
図４において、湯水混合装置１を所定期間ｔ０〜ｔ１使用したタイミングで場合に原点決め動作（イニシャライズ）を開始することとする。そして、このタイミングにおける混合弁装置４の受け部３３の進退位置は、例えば、図５（ａ）の端部位置Ｌである。なお、当然ではあるが、このときＤＣブラシレスモータ５は停止状態にある（図４（ａ））。
【００５７】
原点決め動作における初期の期間ｔ１〜ｔ２（図４参照）において、制御部７は、ＤＣブラシレスモータ５をＰＷＭ制御しつつ１００％のデューティ比Ｐ１で駆動させ、大きなトルクである第１駆動トルクを生起させるとともに、モータ回転を所定の回転数だけ正回転（ＣＷ）させる。このとき、混合弁装置４の受け部３３の進出位置は図５（ｂ）に示すように端部位置Ｌ+Ｌｔとなる。
【００５８】
かかる大きなトルクの第１駆動トルクでＤＣブラシレスモータ５を駆動することにより、受け部３３とねじ部３２とが固着障害を生じていても、ねじ部３２を強引に正回転方向に螺動することで解消し、ねじ部３２と受け部３３との円滑な螺合の動きを生起させることができる。
【００５９】
また、このような動きの制御を、本実施形態では、デューティ比を変えてＤＣブラシレスモータ５への発生トルクを切替える、いわゆるデューティ制御で行っているため、極めて容易な制御が可能となっている。
【００６０】
次に、原点決め動作における期間ｔ２〜ｔ３においては、制御部７は、ＤＣブラシレスモータ５をＰＷＭ制御しつつデューティ比が３５％となる程度のデューティ比Ｐ２で逆回転（ＣＣＷ）するように駆動して、第１駆動トルクよりも小さなトルクである第２駆動トルクＰ２を発生させる（図４（ａ），図４（ｃ））。こうして、混合弁装置４の受け部３３が後退移動して、その位置は図５（ｃ）に示すように、最大後退位置であるケーシング３０の左側内壁面に当接してその移動が規制された端部位置Ｌ０となる。かかる小さなトルクである第２駆動トルクＰ２でＤＣブラシレスモータ５を駆動して受け部３３を最大後退位置に後退移動させることにより、受け部３３の原点決め動作を円滑に、且つ、ねじ部３２端縁への衝激も可及的に減殺して行うことができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、ＤＣブラシレスモータ５による発生トルクを、デューティ制御で行うようにしており、図４で示した原点決め動作における初期の期間ｔ１〜ｔ２においても、その後の期間ｔ２〜ｔ３にしても、通電電流は同じであるが、デューティ比を変えて第１駆動トルク、第２駆動トルクを発生させるようにしている。
【００６２】
しかし、同じデューティ比、すなわち同じ期間通電したとしても、通電波形の高さで表わされる通電電流を大きくすれば駆動トルクを大きくすることが可能である。すなわち、図６に示すように、同じデューティ比（１００％）であっても、通電電流Ｉ１（図６（ｂ））に対するトルクＤ１（図６（ａ））よりも、大きな通電電流Ｉ２（図６（ｂ））に対するトルクＤ２（図６（ａ））の方が大きくなる。
【００６３】
そこで、上述した原点決め動作における初期の期間ｔ１〜ｔ２（図４）においては、第１駆動トルクを生起するために１００％のデューティ比Ｐ１であって、なおかつ第２駆動トルクを発生させるときよりも通電電流を大きくすることができる。
【００６４】
このように、第１駆動トルクの発生時には、第２駆動トルクの発生時よりも通電電流を大きくすることにより、より大きな第１駆動トルクを得ることによって、ＤＣブラシレスモータ５の駆動初期における受け部３３とねじ部３２の固着障害を、より確実に解消することができるようになる。
【００６５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述してきた各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００６６】
例えば、本実施形態では、原点位置を、受け部３３の最大後退位置として説明したが、最大進出位置であっても同様な制御を行うことができる。なお、受け部３３の最大進出位置は、図３においてケーシング３０の内周面であって受け部３３の右側端と混合弁体３４の可動範囲の左側端との間にストッパーを凸設しておき、受け部３３を進出させたときにこのストッパーに受け部３３の右側端部が当接してその移動が規制された位置を最大螺動位置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係る湯水混合装置を備えた水栓装置を示す全体の説明図である。
【図２】本発明に係る湯水混合装置を示すブロック図である。
【図３】本発明における混合弁装置を示す断面図である。
【図４】（ａ）は所定期間におけるモータの回転方向を示す波形図、（ｂ）は所定期間における受け部の進退位置を示す説明図、（ｃ）は所定期間におけるモータのデューティ比を示す説明図である。
【図５】混合弁装置の受け部の進退位置を示す説明図である。
【図６】モータのトルクと通電電流との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６８】
Ａ 洗面台
Ｂ 洗面ボール
１ 湯水混合装置
２ 給湯管
３ 給水管
４ 混合弁装置
５ 混合弁駆動装置
６ 流量調整装置
７ 制御部
８ 開閉弁駆動装置
９ 供給湯温検出器
１０ 混合湯温検出器
２１ 水栓本体
２３ 操作部
２５ 給湯器
３０ ケーシング
３１ 連結ロッド
３２ ねじ部
３３ 受け部
３４ 混合弁体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動作開始の原点決め動作が円滑に、且つ、安全に行える湯水混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、湯水混合装置として、給湯器に接続した給湯管及び上水に接続した給水管をそれぞれ連通した混合弁装置と、この混合弁装置の下手側に設けた流量調整弁装置と、更にその下手側に設けた水栓本体とより構成し、しかも、給湯管の中途部と、水栓本体手前の湯水管とは、温度検出器を介設し検出温度のデータと設定温度とを制御部において、比較演算処理して混合弁装置をフィードバック制御して設定温度の混合湯を水栓本体から吐出することができるように構成されたものがある。
【０００３】
そして、混合弁装置の一形態として、湯流入口、水流入口及び混合水流出口を有するケーシングと、各流入口からの湯と水との混合比率を変更すべく、ケーシング内を進退駆動可能な混合弁体と、この混合弁体の両側に配設し混合弁体を互いに逆方向に付勢するコイルバネからなる第１付勢手段及び第２付勢手段とモータの出力部に連設した螺杆と螺合し、この螺杆の正逆回転により進退するバネ受け部とより構成されたものがあり、制御部からの制御指令によりモータを制御することにより混合弁体の位置を変えて湯温の調整をするようにしていた。
【０００４】
具体的には、モータの出力部からの制御された螺杆の回転により螺合したバネ受け部が進退作動し、バネ受け部と当接したコイルバネ等から第２の付勢手段を介して混合弁体の位置を変えるのである。
【０００５】
一方、モータによるバネ受け部の進退位置を正確に制御するためには、所要時期におけるバネ受け部の位置を所定位置として、その時期及び位置状態におけるモータの回転位置を初期位置とするような原点決め動作が必要となる。
【０００６】
そして、かかる原点決め動作としてはバネ受け部を最大進出位置又は最大後退位置まで駆動した位置が選定されることになる。
【０００７】
特許文献１には、湯水混合装置の基本構造とともに、その原点決め動作について開示されている。また、特許文献２には、原点決め動作時に一旦原点方向と逆方向に駆動することにより原点決め動作時のモータ駆動とバネ受け部の摺動が円滑に行われる技術が開示されている。さらに、特許文献３には、モータ駆動トルクを最初は大きく、後に小さくすることにより、バネ受け部の固着障害を可及的に回避しながら円滑に、且つ、正確な原点決め動作が行えるようにした技術が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特許第３７５０１８５号公報
【特許文献２】特許第２６７１８０１号公報
【特許文献３】特許第２７０７７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した構成からなる湯水混合装置の原点決めを行う場合、モータ出力部に連設した螺杆と螺合したバネ受け部の螺合部分がグリスの劣化や微塵の介入や潤滑剤の粘調化等の各種の原因により固着障害を生起する場合があるため、かかる固着障害を予測して、モータの回転トルクを大きくして固着障害を解消することが考えられる。
【００１０】
しかし、そのトルク状態でバネ受け部が最大進出位置又は最大後退位置において移動停止した後も、モータが大きなトルクで駆動すると螺杆とバネ受け部の終端螺合部分が大きなトルクに耐え切れず損傷する虞がある。
【００１１】
他方、特許文献１では、モータの駆動トルクに関する記載はないため、駆動トルクを大とすることにより生起するオーバーラン現象を阻止することはできず上記欠点の解消にはならず、また、特許文献２では、原点決め動作時に一旦、原点方向とは逆に駆動することが開示されてはいるが、モータの駆動トルクについては何ら開示されておらず強い固着障害の螺合部分の固着解消を完全に行うことができない。さらに、特許文献３では、モータの駆動トルクを最初は大きく、後は小さくすることが開示されているが、一方向のみの駆動トルクが大であるため、バネ受け部が極限位置となって移動停止した後に不用意に大きなトルクで駆動した場合はやはり螺合部分が破損する危険を回避することができない虞がある。
【００１２】
この発明は、原点決め動作の初期に付勢手段の受け部を大きなモータトルクで反対方向に移動し、その後、小さなモータトルクで受け部を最大進出位置又は最大後退位置へ移動させることにより、ねじ部の固着障害を正確迅速に、且つ、ねじ部の破損をすることなしに解消することができる湯水混合装置を解決せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、湯流入口と水流入口と混合水流出口とが形成されたケーシングと、前記ケーシング内を直線方向に移動し、前記湯流入口と前記水流入口とから供給された湯と水との混合比率を変更する混合弁体と、この混合弁体を互いに逆方向に付勢する第１及び第２の付勢手段と、モータにより回転するねじ部と、このねじ部の回転により進退する前記第２の付勢手段の受け部と、使用者によって設定された設定温度に応じて前記モータを駆動して前記受け部の位置を変更することにより前記混合弁体の混合比率を調整する制御部と、を備える湯水混合装置であって、前記制御部は、所要時期に前記受け部の移動が機械的に規制された最大進出位置又は最大後退位置となるように前記モータにより前記ねじ部を回転させる原点決め動作を行うものであり、この原点決め動作の初期に第１駆動トルクにて前記モータを駆動して前記受け部を前記最大進出位置又は最大後退位置とは反対方向に移動し、その後、前記第１駆動トルクよりも小さな第２駆動トルクで前記モータを駆動して前記受け部を前記最大進出位置又は最大後退位置へ移動させることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第２の付勢手段の受け部は、前記ねじ部の外周に螺合して移動可能であり、前記制御部は、前記受け部を最大後退位置に移動して前記原点決め動作を行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記モータは、ＤＣブラシレスモータであり、前記制御部は、デューティ比１００％で前記第１駆動トルクを発生させ、１００％未満の所定デューティ比にて第２駆動トルクを発生させることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記制御部は、前記第１駆動トルクの発生時には、前記第２駆動トルクの発生時よりも通電電流を大きくすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、前記制御部は、所要時期に前記受け部の移動が機械的に規制された最大進出位置又は最大後退位置となるように前記モータにより前記ねじ部を回転させる原点決め動作を行うものであり、この原点決め動作の初期に第１駆動トルクにて前記モータを駆動して前記受け部を前記最大進出位置又は最大後退位置とは反対方向に移動し、その後、前記第１駆動トルクよりも小さな第２駆動トルクで前記モータを駆動して前記受け部を前記最大進出位置又は最大後退位置へ移動させるので、受け部を最大進出又は最大後退位置とする原点決め動作の初期に、最大進出又は最大後退位置とは反対方向に大きな第１駆動トルクでモータを駆動するため、ねじ部が受け部と固着していたとしても、その固着状態を解消してねじ部を回転することが可能となる効果がある。さらに、受け部を最大進出位置又は最大後退位置まで移動させる際には小さな第２駆動トルクでモータを駆動するため、ねじ部と受け部の両係合部を破損することを防止する効果がある。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、前記第２の付勢手段の受け部は、前記ねじ部の外周に螺合して移動可能であり、前記制御部は、前記受け部を最大後退位置に移動して前記原点決め動作を行うので、ケーシング内の混合弁体の進退方向の長さを短くすることができ、同装置をコンパクト化することができる。また、原点決め位置である最大後退位置へ受け部を後退方向に移動する際に、第１駆動トルクよりも小さな第２駆動トルクで受け部を最大後退位置へ移動させることにより、ねじ部が受け部をロックすることが無くなる効果がある。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、前記モータは、ＤＣブラシレスモータであり、前記制御部は、デューティ比１００％で前記第１駆動トルクを発生させ、１００％未満の所定デューティ比にて第２駆動トルクを発生させるので、モータの発生トルクを容易に切替えることができ、原点決め動作の制御が簡単に行える効果がある。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、前記制御部は、前記第１駆動トルクの発生時には、前記第２駆動トルクの発生時よりも通電電流を大きくするので、第１駆動トルクを通常モータを駆動して発生するトルクより大きくすることができ、モータの駆動初期における受け部とねじ部の固着を確実に解消することが可能となる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の最良の実施形態に係る湯水混合装置は、湯流入口と水流入口と混合水流出口とが形成されたケーシングと、前記ケーシング内を直線方向に移動し、前記湯流入口と前記水流入口とから供給された湯と水との混合比率を変更する混合弁体と、この混合弁体を互いに逆方向に付勢する第１及び第２の付勢手段と、モータにより回転するねじ部と、このねじ部の回転により進退する前記第２の付勢手段の受け部と、使用者によって設定された設定温度に応じて前記モータを駆動して前記受け部の位置を変更することにより前記混合弁体の混合比率を調整する制御部とを備え、前記制御部は、所要時期に前記受け部が最大進出位置又は最大後退位置となるように前記モータにより前記ねじ部を回転させる原点決め動作を行うものであり、この原点決め動作の初期に第１駆動トルクにて前記モータを駆動して前記受け部を前記最大進出位置又は最大後退位置とは反対方向に移動し、その後、前記第１駆動トルクよりも小さな第２駆動トルクで前記モータを駆動して前記受け部を前記最大進出位置又は最大後退位置へ移動させるようにしている。
【００２２】
したがって、たとえねじ部が受け部と固着していたとしても、受け部を最大進出位置又は最大後退位置とした原点決め動作の初期に、最大進出又は最大後退位置とは反対方向に大きな第１駆動トルクでモータを駆動するため、受け部がねじ部を乗り越えて移動して強く噛み込んで、その後の駆動に不具合を生じさせるおそれなく、固着状態を解消し、そのあとのねじ部の回転を円滑に行える。
【００２３】
さらに、第１駆動トルクでモータを駆動した後に、受け部を最大進出位置又は最大後退位置まで移動させる際には小さな第２駆動トルクでモータを駆動するため、ねじ部と受け部の両係合部を破損することを防止することができる。
【００２４】
また、前記第２の付勢手段の受け部は、前記ねじ部の外周に螺合して移動可能であり、前記制御部は、前記受け部を最大後退位置に移動して前記原点決め動作を行うように構成することができる。
【００２５】
すなわち、一般的に、原点決め動作位置は、通常の温度調節範囲の動作領域外に設定されているが、本実施形態によれば、その位置をねじ部と受け部とが重合した位置とすることができるため、ケーシングにおける混合弁体の移動方向の長さを可及的に短くすることができ、その結果、湯水混合装置のコンパクト化を図ることができる。しかも、原点決め位置への受け部の移動は小さなトルクで行われるため、ねじ部が受け部をロックすることもない。
【００２６】
また、前記モータは、ＤＣブラシレスモータであり、前記制御部は、デューティ比１００％で前記第１駆動トルクを発生させ、１００％未満の所定デューティ比にて第２駆動トルクを発生させることができる。つまり、デューティ制御によりモータの発生トルクを切り替えることができ、制御をより簡単に行える。
【００２７】
また、前記制御部は、前記第１駆動トルクの発生時には、前記第２駆動トルクの発生時よりも通電電流を大きくすることもできる。
【００２８】
すなわち、同じデューティ比、すなわち暗示期間通電したとしても、通電波形の高さで表わされる通電電流は、それが高いほど駆動トルクを大きくすることができるため、第１駆動トルクの発生時には、前記第２駆動トルクの発生時よりも通電電流を大きくすれば、原点決め動作の初期にねじ部が受け部と固着していたとしても、より確実に固着障害を解消することができる。
【００２９】
以下、この発明の一実施形態を、図面に基づきより具体的に説明する。図１は本実施形態に係る湯水混合装置を備えた水栓装置を示す全体の説明図、図２は本実施形態に係る湯水混合装置を示すブロック図、図３は本実施形態における混合弁装置を示す断面図である。
【００３０】
図１において、Ａは本実施形態に係る水栓装置が設けられた洗面台であり、この洗面台Ａには洗面ボールＢが設けられており、この洗面ボールＢの奥縁部に、当該洗面ボールＢに向かって開口した吐水口２１ａを有するスパウトからなる水栓本体２１が立設されている。洗面ボールＢの上部鍔部２２の一側端部には、温度設定や開閉弁の開閉設定の調整をそれぞれ設けることのできる操作部２３が設けられている。そして、洗面台下方で水栓本体２１の基部には、湯水混合装置１が水栓ケーシング２４によりケーシングされて配設されている。
【００３１】
操作部２３は、押し操作及び回動操作可能な操作ハンドルからなり、吐水の開閉と、混合湯温の調整と、三段階の湯量調整とを行うことができるように構成されている。
【００３２】
湯水混合装置１は、図２に示すように、給湯器２５に連通した給湯管２と、上水に連通した給水管３とを有し、各管２，３先端は混合弁装置４に連通されている。混合弁装置４は、内部に混合弁体３４及び弁駆動機構３６を収納したケーシング３０と前記混合弁体３４をスライド駆動させるモータ５とを備えている（図３参照）。
【００３３】
図２に示すように、混合弁装置４の下手側には流量調整装置６が連通連設され、更にその下手側に前記水栓本体２１が連通連設されている。操作部２３は制御部７に接続し、制御部７の出力部は混合弁装置４に付設したモータ５及び流量調整装置６に設けた開閉弁駆動装置８にそれぞれ接続している。
【００３４】
更に、給湯管２の中途部には供給湯温検出器９を介設し、また、流量調整装置６と水栓本体２１との間の吐水管１３の中途部にはサーミスタからなる混合湯温検出器１０を介設しており、供給湯温検出器９と混合湯温検出器１０はそれぞれ制御部７の入力部に接続されている。
【００３５】
なお、流量調整装置６は、上手側に３個の開閉弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び開閉弁駆動機構８ａ，８ｂ，８ｃよりなる開閉弁駆動装置８と、その下手側に設けられた３個の定流量弁１４ａ，１４ｂ，１４ｃよりなる定流量弁装置１５とから構成されており、３個の各開閉弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃと各定流量弁１４ａ，１４ｂ，１４ｃとは、それぞれ１対１で対応して連設されている。すなわち、３個の開閉弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃのうち小流量の開閉弁１１ａの１個のみ開弁しておく場合が最も流量が少ない場合であり、３個開閉弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃを設定流量に応じて適宜選択して開閉弁操作すれば、流量の３段階調整が可能となる。
【００３６】
本発明の湯水混合装置１を使用する場合、水栓本体２１から所望する湯温と湯量による吐水を行なうには、操作部２３による操作で行われ、吐水目的が終了して吐水を中止する場合も操作部２３を操作することにより、制御部７を介して流量調整装置６の開閉弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃを閉弁して水栓本体２１からの吐水を中止することができる。
【００３７】
かかる湯水混合装置１において、本発明は特に混合弁装置４における原点決め動作の制御技術に関するものであり、この混合弁装置４は、次のように構成されている。
【００３８】
すなわち、図３に示すように、筒状のケーシング３０の内部に、雄螺子が形成されたねじ部３２を回転可能に収納し、ねじ部３２基端はケーシング３０の外部に設けたＤＣブラシレスモータよりなるＤＣブラシレスモータ５の連結ロッド３１に連結している。ねじ部３２の外周は、ケーシング３０内で受け部３３と螺合しており、ねじ部３２の正逆回転により、受け部３３がケーシング３０内を左右に移動するように構成している。
【００３９】
更にケーシング３０内において受け部３３の先方には、混合弁体３４が左右摺動自在に収納されており、混合弁体３４と受け部３３との間には巻きバネからなる第２の付勢手段３５が、更に、混合弁体３４とケーシング３０内終端部３０ａとの間には形状記憶合金性の巻きバネからなる第１の付勢手段３７がそれぞれ介在されている。従って、ねじ部３２の正回転によりねじ部３２に螺合した受け部３３は進出（図３における右方向であって第２の付勢手段を押し縮める方向に移動）し、第２の付勢手段３５の付勢力が第１の付勢手段３７の付勢力に勝るため混合弁体３４を進出方向に変位させ、逆回転によりねじ部３２に螺合した受け部３３は後退（図３における左方向であって第２の付勢手段を伸張する方向に移動）し、第１の付勢手段３７の付勢力が第２の付勢手段３５の付勢力に勝っているため混合弁体３４を後退方向に変位させる。
【００４０】
このように混合弁装置４は、ＤＣブラシレスモータ５の作動によりねじ部３２、受け部３３、第２の付勢手段３５、第１の付勢手段３７などを介して混合弁体３４をケーシング３０内において進退摺動させることができる。
【００４１】
他方、ケーシング３０の周壁には湯流入口３８と水流入口３９とが穿設され、給湯器からの給湯管２と上水からの給水管３がそれぞれ連通連結されており、湯流入口３８及び水流入口３９は、混合弁体３４の周面によって開閉自在となるようにレイアウトされている。
【００４２】
混合弁体３４は、両側を開口の筒状に形成されており、湯水流入口３８，３９からの湯水が両端開口部３４ａ，３４ｂを流通するように構成されている。また、混合弁体３４は、長さを少なくとも湯流入口３８と水流入口３９との最大間隔よりも短く形成し、しかも、各流入口３８，３９の一方を閉塞した場合は、他方を開口する長さとし、さらに、混合弁体３４の左右端周面は、各流入口３８，３９に当接自在として各流入口３８，３９の開口比率を変更しうる長さに形成している。
【００４３】
また、ケーシング３０の終端面には、混合水流出口４０が形成されており、ケーシング３０内で混合された混合湯水を外部に吐出するように構成されている。
【００４４】
また、ＤＣブラシレスモータ５は制御部７と接続しており、制御部７では操作部２３により設定された設定温度のデータにより駆動制御されるように構成されている（図３参照）。例えば、設定温度が高い設定温度である場合には、ＤＣブラシレスモータ５を制御してねじ部３２を正転することにより、混合弁体３４を前進させて湯流入口３８を略開放状態とする一方、水流入口３９を略閉塞状態とすれば湯の流入比率が高まり混合湯水の温度が上昇する。他方、設定温度が低い場合には、ねじ部３２を逆転制御することにより、混合弁体３４を後退させて湯流入口３８と水流入口３９との開放比率を水の流入比率が高くなるように調整し、混合湯水の温度を下げることができる。
【００４５】
こうして、本実施形態に係る湯水混合装置１は、使用者によって設定された設定温度に応じて、制御部７からＤＣブラシレスモータ５に制御指令を出力すると、モータ５が駆動して連結ロッド３１先端部のねじ部３２の回転作部を介して受け部３３を進退作動させて受け部３３の位置を変更し、第１の付勢手段３７或は第２の付勢手段３５を介して混合弁体３４を進退作動して変位し、湯と水との混合比率を調整することができる。
【００４６】
この設定温度とモータ５の駆動量との関係は予め決めておくことが可能である。即ち、設定湯温の混合水と接触した場合の形状記憶合金性である第１の付勢手段３７が発生する付勢力はその形状記憶合金の特性として決まっており、その第１の付勢手段３７が設定温度で発生する付勢力と釣り合って混合弁体３４が所定の混合比率となるように第２の付勢手段が混合弁体３４を付勢するようにモータ５を駆動すれば良い。
【００４７】
すなわち、湯水混合装置１の混合弁装置４は、制御部７からの設定温度に基く制御指令によりＤＣブラシレスモータ５が駆動して受け部３３の位置を変更することによって混合弁体３４の混合比率調整の作動を行うように構成されている。
【００４８】
かかる混合弁装置４において、制御部７は所要時期に受け部３３がケーシング３０等に当接して機械的に進退位置が規制された最大進出位置又は最大後退位置となるようにＤＣブラシレスモータ５により、ねじ部３２を回転させる原点決め動作を行わせるものである。
【００４９】
すなわち、混合弁体３４の混合比率を正確に調整するためには、第２の付勢手段の付勢力を正確に調整する必要があり、そのためには、このＤＣブラシレスモータ５による受け部３３の進退位置を正確に制御することが必要であり、そして、受け部３３の進退位置を正確に調整するためには、所要時期に受け部３３の位置をケーシング３０自体、若しくは、ケーシング３０に固定された部材に当接してその移動が規制された所定位置として、その状態におけるＤＣブラシレスモータ５の回転位置を初期位置とする原点決め動作が必要となる。
【００５０】
この原点決め動作としては、受け部３３を進出又は進退方向に移動させてケーシング３０自体、若しくは、ケーシング３０に固定された部材に当接させた最大進出位置又は最大後退位置まで駆動した位置を初期位置として設定することになる。
【００５１】
従って、受け部３３をＤＣブラシレスモータ５により最大進出位置又は最大後退位置まで駆動するようにＤＣブラシレスモータ５の回転作動を行う必要がある。なお、原点位置となる最大進出位置又は最大後退位置を検出するには、受け部３３が移動して最大進出位置又は最大後退位置に到達してケーシング３０自体、若しくは、ケーシング３０に固定された部材に当接してその移動が規制されて停止したときのＤＣブラシレスモータ５の負荷を制御部７が検出するようにしている（モータロック検知）。すなわち、制御部７は、モータロック検知したことを条件に、受け部３３が最大進出位置又は最大後退位置にあると判断し、ＤＣブラシレスモータ５の回転駆動を停止するのである。
【００５２】
しかし、ＤＣブラシレスモータ５の回転作動を行う際に、ねじ部３２がグリス劣化、微塵侵入、潤滑油の粘化等の原因により固着障害を生起している場合があるので、原点決め動作の初期には、ＤＣブラシレスモータ５をある程度大きなトルクである第１駆動トルクで駆動するようにしている。しかも、本実施形態では、受け部３３を最大進出位置又は最大後退位置とは反対方向に移動させるようにしている。なお、本実施形態では、ＤＣブラシレスモータ５を正回転すると受け部３３は進出位置方向へ移動し、一方、ＤＣブラシレスモータ５を逆回転すると受け部３３は後退位置方向へ移動するものとしている。
【００５３】
こうして、大きなトルクでＤＣブラシレスモータ５を駆動することにより、受け部３３とねじ部３２とが固着障害を生じていても、強引に固着部分を剥離して、その後の円滑な螺合の動きを実現できる。
【００５４】
次いで、前記の第１駆動トルクより小さな第２駆動トルクで前記ＤＣブラシレスモータ５を駆動して受け部３３をケーシング３０自体、若しくは、ケーシング３０に固定された部材に当接してその移動が規制された最大進出位置又は最大後退位置に移動させれば、ねじ部３２は固着障害が解消しているので、受け部３３の原点決め動作が円滑に、且つ、ねじ部３２端縁への衝激も可及的に減殺して行うことができる。
【００５５】
図４及び図５に基づき、湯水混合装置１における受け部の最大後退位置を原点決め位置とする一例について説明する。図４（ａ）は所定期間におけるモータの回転方向を示す波形図、図４（ｂ）は所定期間における受け部の進退位置を示す説明図、図４（ｃ）は所定期間におけるモータのデューティ比を示す説明図、図５は混合弁装置の受け部の進退位置を示す説明図、図６はモータのトルクと通電電流との関係を示す説明図である。
【００５６】
図４において、湯水混合装置１を所定期間ｔ０〜ｔ１使用したタイミングで場合に原点決め動作（イニシャライズ）を開始することとする。そして、このタイミングにおける混合弁装置４の受け部３３の進退位置は、例えば、図５（ａ）の端部位置Ｌである。なお、当然ではあるが、このときＤＣブラシレスモータ５は停止状態にある（図４（ａ））。
【００５７】
原点決め動作における初期の期間ｔ１〜ｔ２（図４参照）において、制御部７は、ＤＣブラシレスモータ５をＰＷＭ制御しつつ１００％のデューティ比Ｐ１で駆動させ、大きなトルクである第１駆動トルクを生起させるとともに、モータ回転を所定の回転数だけ正回転（ＣＷ）させる。このとき、混合弁装置４の受け部３３の進出位置は図５（ｂ）に示すように端部位置Ｌ+Ｌｔとなる。
【００５８】
かかる大きなトルクの第１駆動トルクでＤＣブラシレスモータ５を駆動することにより、受け部３３とねじ部３２とが固着障害を生じていても、ねじ部３２を強引に正回転方向に螺動することで解消し、ねじ部３２と受け部３３との円滑な螺合の動きを生起させることができる。
【００５９】
また、このような動きの制御を、本実施形態では、デューティ比を変えてＤＣブラシレスモータ５への発生トルクを切替える、いわゆるデューティ制御で行っているため、極めて容易な制御が可能となっている。
【００６０】
次に、原点決め動作における期間ｔ２〜ｔ３においては、制御部７は、ＤＣブラシレスモータ５をＰＷＭ制御しつつデューティ比が３５％となる程度のデューティ比Ｐ２で逆回転（ＣＣＷ）するように駆動して、第１駆動トルクよりも小さなトルクである第２駆動トルクＰ２を発生させる（図４（ａ），図４（ｃ））。こうして、混合弁装置４の受け部３３が後退移動して、その位置は図５（ｃ）に示すように、最大後退位置であるケーシング３０の左側内壁面に当接してその移動が規制された端部位置Ｌ０となる。かかる小さなトルクである第２駆動トルクＰ２でＤＣブラシレスモータ５を駆動して受け部３３を最大後退位置に後退移動させることにより、受け部３３の原点決め動作を円滑に、且つ、ねじ部３２端縁への衝激も可及的に減殺して行うことができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、ＤＣブラシレスモータ５による発生トルクを、デューティ制御で行うようにしており、図４で示した原点決め動作における初期の期間ｔ１〜ｔ２においても、その後の期間ｔ２〜ｔ３にしても、通電電流は同じであるが、デューティ比を変えて第１駆動トルク、第２駆動トルクを発生させるようにしている。
【００６２】
しかし、同じデューティ比、すなわち同じ期間通電したとしても、通電波形の高さで表わされる通電電流を大きくすれば駆動トルクを大きくすることが可能である。すなわち、図６に示すように、同じデューティ比（１００％）であっても、通電電流Ｉ１（図６（ｂ））に対するトルクＤ１（図６（ａ））よりも、大きな通電電流Ｉ２（図６（ｂ））に対するトルクＤ２（図６（ａ））の方が大きくなる。
【００６３】
そこで、上述した原点決め動作における初期の期間ｔ１〜ｔ２（図４）においては、第１駆動トルクを生起するために１００％のデューティ比Ｐ１であって、なおかつ第２駆動トルクを発生させるときよりも通電電流を大きくすることができる。
【００６４】
このように、第１駆動トルクの発生時には、第２駆動トルクの発生時よりも通電電流を大きくすることにより、より大きな第１駆動トルクを得ることによって、ＤＣブラシレスモータ５の駆動初期における受け部３３とねじ部３２の固着障害を、より確実に解消することができるようになる。
【００６５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述してきた各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００６６】
例えば、本実施形態では、原点位置を、受け部３３の最大後退位置として説明したが、最大進出位置であっても同様な制御を行うことができる。なお、受け部３３の最大進出位置は、図３においてケーシング３０の内周面であって受け部３３の右側端と混合弁体３４の可動範囲の左側端との間にストッパーを凸設しておき、受け部３３を進出させたときにこのストッパーに受け部３３の右側端部が当接してその移動が規制された位置を最大螺動位置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係る湯水混合装置を備えた水栓装置を示す全体の説明図である。
【図２】本発明に係る湯水混合装置を示すブロック図である。
【図３】本発明における混合弁装置を示す断面図である。
【図４】（ａ）は所定期間におけるモータの回転方向を示す波形図、（ｂ）は所定期間における受け部の進退位置を示す説明図、（ｃ）は所定期間におけるモータのデューティ比を示す説明図である。
【図５】混合弁装置の受け部の進退位置を示す説明図である。
【図６】モータのトルクと通電電流との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６８】
Ａ 洗面台
Ｂ 洗面ボール
１ 湯水混合装置
２ 給湯管
３ 給水管
４ 混合弁装置
５ 混合弁駆動装置
６ 流量調整装置
７ 制御部
８ 開閉弁駆動装置
９ 供給湯温検出器
１０ 混合湯温検出器
２１ 水栓本体
２３ 操作部
２５ 給湯器
３０ ケーシング
３１ 連結ロッド
３２ ねじ部
３３ 受け部
３４ 混合弁体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯流入口と水流入口と混合水流出口とが形成されたケーシングと、
前記ケーシング内を直線方向に移動し、前記湯流入口と前記水流入口とから供給された湯と水との混合比率を変更する混合弁体と、
この混合弁体を互いに逆方向に付勢する第１及び第２の付勢手段と、
モータにより回転するねじ部と、
このねじ部の回転により進退する前記第２の付勢手段の受け部と、
使用者によって設定された設定温度に応じて前記モータを駆動して前記受け部の位置を変更することにより前記混合弁体の混合比率を調整する制御部と、
を備える湯水混合装置であって、
前記制御部は、
所要時期に前記受け部の移動が機械的に規制された最大進出位置又は最大後退位置となるように前記モータにより前記ねじ部を回転させる原点決め動作を行うものであり、
この原点決め動作の初期に第１駆動トルクにて前記モータを駆動して前記受け部を前記最大進出位置又は最大後退位置とは反対方向に移動し、その後、前記第１駆動トルクよりも小さな第２駆動トルクで前記モータを駆動して前記受け部を前記最大進出位置又は最大後退位置へ移動させる
ことを特徴とする湯水混合装置。
【請求項２】
前記第２の付勢手段の受け部は、前記ねじ部の外周に螺合して移動可能であり、
前記制御部は、
前記受け部を最大後退位置に移動して前記原点決め動作を行う
ことを特徴とする請求項１記載の湯水混合装置。
【請求項３】
前記モータは、ＤＣブラシレスモータであり、
前記制御部は、
デューティ比１００％で前記第１駆動トルクを発生させ、１００％未満の所定デューティ比にて第２駆動トルクを発生させる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の湯水混合装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第１駆動トルクの発生時には、前記第２駆動トルクの発生時よりも通電電流を大きくする
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の湯水混合装置。
【請求項１】
湯流入口と水流入口と混合水流出口とが形成されたケーシングと、
前記ケーシング内を直線方向に移動し、前記湯流入口と前記水流入口とから供給された湯と水との混合比率を変更する混合弁体と、
この混合弁体を互いに逆方向に付勢する第１及び第２の付勢手段と、
モータにより回転するねじ部と、
このねじ部の回転により進退する前記第２の付勢手段の受け部と、
使用者によって設定された設定温度に応じて前記モータを駆動して前記受け部の位置を変更することにより前記混合弁体の混合比率を調整する制御部と、
を備える湯水混合装置であって、
前記制御部は、
所要時期に前記受け部の移動が機械的に規制された最大進出位置又は最大後退位置となるように前記モータにより前記ねじ部を回転させる原点決め動作を行うものであり、
この原点決め動作の初期に第１駆動トルクにて前記モータを駆動して前記受け部を前記最大進出位置又は最大後退位置とは反対方向に移動し、その後、前記第１駆動トルクよりも小さな第２駆動トルクで前記モータを駆動して前記受け部を前記最大進出位置又は最大後退位置へ移動させる
ことを特徴とする湯水混合装置。
【請求項２】
前記第２の付勢手段の受け部は、前記ねじ部の外周に螺合して移動可能であり、
前記制御部は、
前記受け部を最大後退位置に移動して前記原点決め動作を行う
ことを特徴とする請求項１記載の湯水混合装置。
【請求項３】
前記モータは、ＤＣブラシレスモータであり、
前記制御部は、
デューティ比１００％で前記第１駆動トルクを発生させ、１００％未満の所定デューティ比にて第２駆動トルクを発生させる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の湯水混合装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第１駆動トルクの発生時には、前記第２駆動トルクの発生時よりも通電電流を大きくする
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の湯水混合装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−８４８２７（Ｐ２０１０−８４８２７Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５３０６２（Ｐ２００８−２５３０６２）
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]