JP5961815B2

JP5961815B2 - 給湯装置

Info

Publication number: JP5961815B2
Application number: JP2012010652A
Authority: JP
Inventors: 藤本　孝信; 孝信藤本; 柳澤　忠; 忠柳澤; 舩橋　裕之; 裕之舩橋; 和雄内谷; 北西　博; 博北西; 裕史柴田; 義隆吹田; 道乾
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2012-01-23
Publication date: 2016-08-02
Anticipated expiration: 2032-01-23
Also published as: JP2013148313A

Description

本発明は、混合弁を備えた給湯装置に関するものである。

従来、この種の給湯装置は、以下に記載されているようなものが一般的であった。

この給湯装置は、図７に示されているように、貯湯槽１とヒートポンプ熱源２を備え、給水源から供給された水は給水管３を通り、貯湯槽１の下部と給湯混合弁４と風呂混合弁５に分岐され、貯湯槽１の下部から入水された水は貯湯槽１に貯まる。

貯湯槽１の下部とヒートポンプ熱源２とは沸き上げポンプ６を介してヒートポンプ往き配管７で接続されている。ヒートポンプ熱源２の内には圧縮機８が内蔵され、ヒートポンプ熱源２に入水された湯水を熱交換して温度を上げてヒートポンプ戻り配管９を通って、貯湯槽１の上部に戻るようになっている。

貯湯槽１の上部に貯えられた湯と給水管３から分岐された水は風呂混合弁５で混合され、注湯弁１０および流量調整弁１２を通り、風呂アダプター１１より浴槽１３に出湯される。

注湯弁１０を開閉することにより、浴槽１３への出湯を開閉することができ、流量調整弁１２によって浴槽１３への出湯流量をコントロールすることができる。

また、貯湯槽１の上部に貯えられた湯と給水管３から分岐された水は給湯混合弁４で混合され、出湯流量センサ１５を通り蛇口１５から出湯される。給湯混合弁４と風呂混合弁５の混合比率は制御装置１６によりコントロールできる（例えば、特許文献１参照）。

次に、従来の風呂混合弁を図８に示す。図８に示すように、ボディ１７に開けられた穴から弁体１８の駆動軸が突き出るように設置されており、弁体１８の駆動軸には摺動Ｏリング１９が２個組み込まれており、ボディ１７内の湯水が外部に流出しないようにシールされている。

弁体１８はソケット２０によって上下方向の動きが規制されている。ソケット２０とボディ１７の間は固定Ｏリング２１によってシールされている。ボディ１７には水側開口部２２と湯側開口部２３が開いており、そこから流入した湯水は弁体開口部２４を通って混合された後、出湯口２５から出湯される。

ボディ１７の上にはモータユニット２６が設置され、モータユニット２６の中のモータ２７の回転軸にはピニオン２８が接続され、モータ２７のトルクを出力ギア２９に伝達し、出力ギア２９に接続された弁体１８を回転駆動することができる。

出力ギア２９には磁石３０が埋め込まれており、出力ギアの回転位置はホールＩＣ３１によって検出可能となっている。ホールＩＣ３１の信号およびモータ２７の電力はリード線３２を通り、端子３３に接続されている。端子３３は図７の制御装置１６に接続される。

特開２００９−１１５３９５号公報

しかしながら、従来の給湯装置の構成では、貯湯槽からの湯と水とを混合し、かつ、出湯流量を調整して浴槽に供給する場合は、前記貯湯槽からの湯と水とを混合する混合弁と、混合された湯水の出湯流量を調整する流量調整弁と２つの弁が必要となるため、コストアップになるという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、貯湯槽からの湯と水との混合と、出湯流量の調整との両機能を有する混合弁を備えた給湯装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の給湯装置は、高温湯を貯える貯湯槽と、水と前記貯湯槽からの湯とを混合する混合弁と、前記混合弁の下流側に配設された開閉手段と、制御装置とを備え、前記混合弁は弁体に複数の開口部を有し、前記弁体が水側から駆動したとき、水のみの流量が変動する流量可変領域が一定区間存在した後、湯と水とが混
合する混合領域が一定区間存在し、かつ、前記流量可変領域において、前記複数の開口部にて形成される流路面積が略一定なる区間が存在し、前記流路面積が略一定なる区間にて、前記開閉手段を開閉させる構成としたことを特徴とするものである。

これにより、貯湯槽からの湯と水との混合と、出湯流量の調整を単一の混合弁で行うことによって、コンパクトな給湯装置となり、消費電力も低下し、さらに駆動装置が減るために制御系も簡素化できる。

本発明によれば、貯湯槽からの湯と水との混合と、出湯流量の調整との両機能を有する混合弁を備えた給湯装置を提供できる。

本発明の実施の形態１の給湯装置の構成図同風呂混合弁の構成図同風呂混合弁の弁体の回転角度と混合比率および流路面積（開口面積）の関係を示す図従来の風呂混合弁の弁体の回転角度と混合比率および流路面積（開口面積）の関係の関係を示す図同他の風呂混合弁の構成図同他の風呂混合弁の弁体の回転角度と混合比率および流路面積（開口面積）の関係を示す図従来の給湯装置の構成図従来の風呂混合弁の構成図

第１の発明は、高温湯を貯える貯湯槽と、水と前記貯湯槽からの湯とを混合する混合弁と、前記混合弁の下流側に配設された開閉手段と、制御装置とを備え、前記混合弁は弁体に複数の開口部を有し、前記弁体が水側から駆動したとき、水のみの流量が変動する流量可変領域が一定区間存在した後、湯と水とが混合する混合領域が一定区間存在し、かつ、前記流量可変領域において、前記複数の開口部にて形成される流路面積が略一定なる区間が存在し、前記流路面積が略一定なる区間にて、前記開閉手段を開閉させる構成としたことを特徴とする給湯装置である。

また、流量可変領域を水側全開の領域から更に同方向に弁体を駆動させた箇所に設けたことにより、高温の湯が出湯されるのを防止でき、給湯装置の使用性を向上できる。

これにより、注湯流量が正確に規制することが可能となり、注湯流量を検知する流量センサの判定を正しく行うことが可能となる。

また、前記流量可変領域の一部に流路面積が一定となる領域を設け、前記流路面積が一定となる領域にて開閉手段を開閉することにより、開閉手段を安定的に開閉することが可能となり、ウォーターハンマーを防止することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の給湯装置の構成図を示す。

給湯装置は、図１に示されているように、貯湯槽１とヒートポンプ熱源２を備え、給水源から供給された水は給水管３を通り、貯湯槽１の下部と給湯混合弁４と風呂混合弁５に分岐され、貯湯槽１の下部から入水された水は貯湯槽１に貯まる。

貯湯槽１の下部とヒートポンプ熱源２とは沸き上げポンプ６を介してヒートポンプ往き配管７で接続されている。

ヒートポンプ熱源２の内には圧縮機８が内設され、ヒートポンプ熱源２に入水された湯水を熱交換して温度を上げてヒートポンプ戻り配管９を通って、貯湯槽１の上部に戻るようになっている。

貯湯槽１の上部に貯えられた湯と給水管３から分岐された水は風呂混合弁５で混合され、注湯弁１０および流量センサ３４を通り、風呂アダプター１１より浴槽１３に出湯される。注湯弁１０を開閉することにより、浴槽１３への出湯を開閉することができる。

また、貯湯槽１の上部に貯えられた湯と給水管３から分岐された水は給湯混合弁４で混合され、出湯流量センサ１７を通り蛇口１５から出湯される。給湯混合弁４と風呂混合弁５の混合比率は、制御装置１６によりコントロールできる。

次に、本発明の実施の形態１の給湯装置で使用している風呂混合弁の構成図を図２に示す。

図２に示すように、ボディ１７に開けられた穴から弁体１８の駆動軸が突き出るように設置されており、弁体１８の駆動軸には摺動Ｏリング１９が２個組み込まれており、ボディ１７内の湯水が外部に流出しないようにシールされている。

弁体１８はソケット２０によって上下方向の動きが規制されている。ソケット２０とボディ１７の間は固定Ｏリング２１によってシールされている。ボディ１７には水側開口部２２と湯側開口部２３が開いており、そこから流入した湯水は弁体湯側開口部３５と弁体水側開口部３６を通って混合された後、出湯口２５から出湯される。

ボディ１７の上にはモータユニット２６が設置され、モータユニット２６の中のモータ２７の回転軸時にはピニオン２８が接続され、モータ２７のトルクを出力ギア２９に伝達し、出力ギア２９に接続された弁体１８を回転駆動することができる。

出力ギア２９には磁石３０が埋め込まれており、出力ギアの回転位置はホールＩＣ３１によって検出可能となっている。ホールＩＣ３１の信号およびモータ２７の電力はリード線３２を通り、端子３３に接続されている。端子３３は図１の制御装置１６に接続される。

次に動作、作用を説明する。注湯弁１０を開弁すると、風呂混合弁５で混合された湯水を浴槽１３に出湯させることができ、注湯弁１０を閉弁すると浴槽１３への出湯を遮断することができる。

ここで注湯弁１０を開弁および閉弁するときには急激な圧力変化が生じるため、ウォーターハンマーが生じて配管等が振動し、大きな音が発生すると同時に配管等の緩みが発生
して、長年使用すると水漏れ等の不具合が生じる可能性がある。

そのため、従来の技術では、注湯弁１０の下流に流量調整弁１２を配置し、注湯弁１０の開閉時に流量を絞ることで、前記ウォーターハンマーの発生を防止しているが、本発明では、風呂混合弁５の弁体に２個以上の開口部を設けて、混合領域と流量可変領域の２つの領域を有し、従来の技術の風呂混合弁５と流量調整弁１２の２種類の弁の役割を１つの弁で行うものである。

図３に、本発明の実施の形態１の風呂混合弁５の弁体の回転角度と混合比率および流路面積の関係を示す。

風呂混合弁５の弁体１８を回転させることにより、混合比率は０％（水のみ）のままで、弁体水側開口部３６とボディ１７の水側開口部２２のオーバーラップ面積である流路面積が徐々に増加していくが、混合比率は０％（水のみ）のままである。

さらに弁体１８を回転させていくと、混合比率が０％（水のみ）のままで水の流量が最大となる（水側全開）。

さらに、弁体１８を回転させていくと、弁体湯側開口部３５とボディ１７の湯側開口部２３がオーバーラップしていき、貯湯槽１からの湯が混合されていき、混合比率が増加していく。

さらに弁体１８を回転させていくと、弁体水側開口部３６とボディ１７の水側開口部２２のオーバーラップがなくなり、弁体湯側開口部３５とボディ１７の湯側開口部２３のオーバーラップ面積が最大となり、混合比率が１００％（湯側全開）になる。前記水側全開から湯側全開までの間の流路面積はほぼ一定である。

図４に、従来の技術の風呂混合弁の弁体の回転角度と混合比率および流路面積の関係を示す。

図４からわかるように弁体の駆動領域全体で混合比率が０％（水側全開）から１００％（湯側全開）まで制御できるが、流路面積（出湯流量）は一定である。

したがって、出湯流量をコントロールする場合、流量調整弁１２のように風呂混合弁とは別の流量制御機構が必要となるが、本発明の風呂混合弁５を使用すれば、前述のように流量調節と湯水の混合を一つの弁で制御することができるため、従来の技術のような別の流量制御機構が不要となり、省電力で制御系も簡素化することが可能であり、コンパクトで安価な給湯装置を提供することが可能である。

図３の風呂混合弁５の弁体の回転角度と混合比率および流路面積の関係からわかるように、流量可変領域を水側全開の領域から、更に同方向に弁体を駆動させた箇所に設けている。

流量可変領域を、湯側全開の領域から更に同方向に駆動させた箇所に設けると、流量可変領域で制御しようとすると、貯湯槽１の上部の高温の湯が出湯されてしまう恐れがある。

このため、本発明の風呂混合弁５は、流量可変領域を水側全開の領域から更に同方向に弁体１８を駆動させた箇所に設けることにより、高温の湯が出湯されることがなく、使用性を向上させて制御することが可能である。

図５に他の風呂混合弁５の構成図を示す。図５に示すように、前記弁体湯側開口部３５と弁体水側開口部３６の間に、流量規制孔３７が配設されている。

動作、作用を説明すると、流量規制孔３７と弁体湯側開口部３５および弁体水側開口部３６との間の距離を、水側開口部２２と湯側開口部２３の開口幅より大きくとると、弁体１８を回転させても、一定の流路面積が常に開く領域を確保することができる。

図６に、この風呂混合弁５の弁体の回転角度と混合比率および流路面積の関係を示す。図６から判るように流路面積が一定の領域３８があり、その領域を超えて弁体回転角度を増すと流路面積（出湯流量）が増大していき、さらに弁体回転角度を増すと混合領域になる。

このように流路面積が一定になる領域を設けたことにより、あらかじめ出湯流量が判るため、図１の流量センサ３４の検出データと照らし合わせて、流量センサ３４が正常に作動していることを判定することが可能となる。

一方、流路面積が一定になる領域を設けない場合、弁体１８の停止バラツキにより、流路面積が増減して流量の変動が生じてしまい、正確な流量を流量センサ３４で検出することが出来ず、流量センサ３４の正確な検証ができない。

そこで、流量可変領域の一部に流路面積が一定の領域３８を設け、前記領域にて図１の注湯弁１０を開閉することにより、一定流量での注湯弁１０の開閉が可能となる。

一般的に使用されている風呂用の注湯弁１０は、パイロット式のものが多く、前記パイロット式の注湯弁１０は低水圧では開弁しにくいという特徴を持っている。

また、高水圧では注湯弁１０の開閉弁時に、ウォーターハンマーが生じ、配管振動や音の発生などが発生する。注湯弁１０の開弁、閉弁時には上流に一定の流路面積を有したオリフィス等を設けると、注湯弁１０の開閉弁が安定し、ウォーターハンマーを防ぐことが可能である。

よって、流量可変領域の一部に流路面積が一定の領域３８を設け、前記領域にて注湯弁１０を開閉することにより、注湯弁１０の開閉が安定し、ウォーターハンマーを防ぐことが可能である。

以上のように、本発明にかかる給湯装置は、貯湯槽からの湯と水との混合と、出湯流量の調整との両機能を有する混合弁を備えた給湯装置を提供できることより、電気温水器やヒートポンプ給湯機に適用できる。

１貯湯槽
３給水管
４給湯混合弁
５風呂混合弁
１０注湯弁（開閉手段）
１６制御装置
２２水側開口部
２３湯側開口部
２４弁体開口部
２５出湯口
２６モータユニット
２７モータ
３４流量センサ
３５弁体湯側開口部
３６弁体水側開口部
３７流量規制孔
３８流路面積が一定の領域

Claims

高温湯を貯える貯湯槽と、水と前記貯湯槽からの湯とを混合する混合弁と、前記混合弁の下流側に配設された開閉手段と、制御装置とを備え、前記混合弁は弁体に複数の開口部を有し、前記弁体が水側から駆動したとき、水のみの流量が変動する流量可変領域が一定区間存在した後、湯と水とが混合する混合領域が一定区間存在し、かつ、前記流量可変領域において、前記複数の開口部にて形成される流路面積が略一定なる区間が存在し、前記流路面積が略一定なる区間にて、前記開閉手段を開閉させる構成としたことを特徴とする給湯装置。