JPH076584B2 - 湯水混合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は熱湯と冷水とを任意の温度に自動混合させると
ともに、前記自動混合された混合水の給水量も併せて自
動調節可能とした湯水混合装置に関する。

〔従来の技術〕

従来から、湯用バルブと水用バルブとを適宜調節して所
望温度の温水を得るようにした湯水混合装置は周知であ
る。この種の混合装置は手動操作を伴うため、適温水を
出湯させるのに時間を要するとともに、適温水を得るま
でに相当量の湯・水が不必要に垂れ流しとなるため不経
済であった。

このため、前記湯・水を自動混合させる装置として、例
えば、熱湯流路と冷水流路及び両流路にそれぞれ連通す
る混合水流路を備えたケース内に、封入されたワックス
（感熱剤）の熱膨張，収縮によって出没口から出没する
軸杆を備えた感温体と、前記感温体の作動によって混合
水の温度を設定温度に維持する制御弁と、この制御弁を
直線方向に移動させて出湯する混合水の温度を設定する
ための操作部とを具備する、所謂、自動温度調節機能を
内蔵した湯水混合バルブが市販されている。この湯水混
合バルブは、操作部の所望の出湯温度の位置に設定する
ことにより、湯用及び水用のバルブ操作を行うことなく
適温の温水が得られ至便である反面、ワックスは熱湯あ
るいは冷水によって膨張・収縮を繰返すものの、その応
答速度が比較的遅く、この結果、湯温の温度を頻繁に変
化させると、温度変化への追随が鈍くなり、時として熱
湯や冷水が吐水されるおそれがあり、又、例えば、夏期
時に炊事や洗濯等に水道水のみを使用しようとした場
合、前記ワックスが収縮しても杆を収縮に伴って完全に
追随動作させることが難しく、この結果、熱湯流路を完
全に閉鎖させることが困難となって、熱湯が無駄に吐水
されるおそれがあった。更に、混合水の給水量は使用者
が使用の都度蛇口を操作していたので非常に面倒であっ
た。

〔発明が解決するための課題〕

前記の各問題点を解消するために、最近、電子式の湯水
混合装置が開発されている。この混合装置としては、例
えば、第10図で示すように、給湯機１と接続した給湯管
２と、給水源３と接続した給水管４とを湯水混合弁５に
連結し、前記湯水混合弁５にて混合した湯・水の混合水
を、混合水管６を介して吐水管７から出湯量を調節して
吐水させる流量調節弁８と、前記混合管６内に設置した
混合水温検出センサ９とを備え、出湯に際しては、操作
部10にて出湯温度を設定すると、混合水温検出センサ９
により検出された出湯温度と、あらかじめ設定した出湯
温度との偏差を制御部13にて選定し、その選定された出
力信号を湯水混合弁５駆動用の電動機11に送出し、この
電動機11により前記湯水混合弁５の弁体の開閉度を設定
することによって、湯・水の混合割合を操作部10により
設定した出湯温度となるように調節し、この混合水を、
更に、操作部10から流量調節弁８駆動用の電動機12への
指令により弁体を駆動して出湯流量が設定される前記流
量調節弁８を経てカラン７から吐出させる湯水混合装置
14がよく知られている。

そして、前記混合弁５及び流量調節弁８の図示しない弁
体を駆動させる電動機11,12は、一般に弁本体の外側に
取付けられて前記混合弁5,流量調節弁８内の各弁体を回
動させ、熱湯や混合水の流路の開閉を行っている。

然るに、前記電動機11,12は通電部分が湯・水に触れる
ことのないよう各弁5,8の弁本体外側に取付けられてい
る関係上、湯水混合弁5,流量調節弁８内の弁体と駆動連
結される回転軸は、弁本体の壁体Ｏリングやパッキン等
のシール部材を介して水密に嵌挿されている。このた
め、弁体の駆動に際してはシール部材のシール圧に抗し
て回転軸を駆動させなければならないので、電動機は起
動トルクの大きなものを使用する必要があった。

特に、湯・水の混合割合や出湯流量を微調整する場合、
前記シール圧との関係から弁体を短時間で微小角度回動
させるとき、良好に作動させることが難しく、所定温度
及び流量の混合水を得るのに時間がかかる場合があっ
た。

又、電動機11,12の回転軸を挿通させるシール部材は前
記回転軸の回動毎に生ずる摺動摩擦により疲労したり、
湯・水による冷熱サイクルによって経年の間に劣化が生
じたりすると、シール部材の水密構造が緩み漏水現象を
起す問題があった。

更に、湯水混合装置の使用中に停電事故が生じた場合、
電動機11,12を駆動させることができなくなり、湯水混
合弁５や流量調節弁８の各弁体は、前記各弁5,8の弁口
を開放位置に保持させたままとなっているので、給湯機
１内の熱湯や給水源からの冷水が不必要に流出するのを
防ぐために、混合水の吐水管７に蛇口を特別に設ける
か、止水栓を止める等の必要があった。しかも、前記停
電時、給水のみを必要とする場合でも、湯水混合弁５が
開放されたままとなっているので、前記混合弁５にて設
定された温度の混合水が吐水されることとなり不便であ
った。

本発明は前記の問題点に鑑み、湯水混合弁と流量調節弁
の各弁体を駆動させる弁駆動部を特別なシール部材を用
いることなく前記各弁内に取込み、しかも、各弁駆動部
内の空所と各流体の流入口側との圧力（水圧）をほぼ一
定となして、湯水混合弁及び流量調節弁の開口範囲を大
きな駆動トルクを要することなく、迅速に調整可能とな
し、所定温度及び流量の混合水を任意に得ることができ
るようにして湯水混合装置を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の湯水混合装置は、熱湯と給水を所定温度に混合
する湯水混合弁と、前記混合された混合水を任意の流量
で吐水させる流量調節弁とからなり、前記湯水混合及び
流量調節の各弁の弁駆動部は、駆動軸を直線移動させる
リニアソレノイドを用い、このリニアソレノイドからな
る弁駆動部は、前記駆動軸を下方に突設したプランジャ
と、このプランジャを昇降案内する案内筒と、この案内
筒の下側に非磁性体の連結筒を介して固着した固定鉄心
と、前記案内筒及び固定鉄心にまたがって巻装したコイ
ルとを備え、かつ、前記コイル以外の部位には流体が流
入するように構成し、前記弁駆動部の下側には、湯水混
合弁においては、混合弁部が弁駆動部と直線状に取付け
られており、前記混合弁部は、片側に熱湯と冷水が個別
に流入する流入口が、反対側には湯水の混合水を流出さ
せる流出口をそれぞれ開口した弁本体と、この弁本体内
に設けられて各流入口と流出口とを連通させる湯水の混
合室と、弁駆動部の駆動軸と当接して共動するスプール
に取付けられて前記混合室内を昇降して湯混合室中央の
弁口を開閉させる弁体と、この弁体の下部に連接されて
内部に冷水の流通路を有する緩衝ピストンと、更に、弁
体と弁本体の底面との間に介挿されて弁体を駆動軸側に
押圧付勢させて弁口を閉鎖させる圧縮ばねとによって構
成されている。又、流量調節弁側の弁駆動部の下側に
は、湯水混合弁により適温に混合された吐水流量を設定
する弁部本体がが前記弁駆動部と直線状に取付けられて
いる。前記弁部本体には、片側に混合水の流入口が、反
対側には流出口がそれぞれ開口され、弁部本体の内部に
は混合水の流入口と流出口とを連通させる弁室を備え、
この弁室には、弁駆動部の駆動軸と当接して共動する弁
杆に取付けられて前記弁室内を昇降して該弁室中央の弁
口を開閉させる調節弁と、この調節弁の下側にばね受座
を介して弁杆に螺着した緩衝ピストンと、更に、ばね受
座と弁部本体の底面との間に介挿されて、調節弁を常時
駆動軸側に押圧付勢させて弁室の弁口を閉鎖させる圧縮
ばねとが内設されている。そして、湯水混合弁と流量調
節弁は、更に、各弁駆動部を駆動制御する制御装置と電
気的に接続されて湯水混合装置を構成するもので、その
作用は次に示すとおりである。

〔作用〕

本発明は、湯水混合装置の各弁駆動部に通電を行った場
合、あらかじ設定した混合水の出湯温度及び出湯流量に
応じて制御装置からの指令により、各弁駆動部に通電さ
れる電流値を制御させ、この通電電流に比例した吸引力
によってプランジャが固定鉄心側に移動し、湯水混合弁
及び流量調節弁の各弁口を前記設定値に応じた開口度で
開口し、熱湯と冷水とを設定温度に混合させ、かつ、前
記混合された混合水を設定した流量で吐水できるように
構成されているので、熱湯と冷水との混合水をあらかじ
め設定した温度及び流量でもって自動的に吐水させるこ
とができる。しかも、出湯温度等の設定値を変更した場
合、制御装置からの指令により直ちに弁駆動部への通電
量が変更されて各弁の弁口の開口度を、変更した出湯温
度及び流量が得られる面積に修正し、かつ、前記弁口の
開口度の変更に際しては、弁駆動部内に設けた空所に熱
湯あるいは混合水があらかじめ流入していることによ
り、弁駆動部内と流体の流入口側とがほぼ同圧となって
いるため、弁駆動部のプランジャは特別大きな駆動トル
クを要することなく、弁駆動部のコイルに通電される電
流値に応じて固定鉄心側に迅速・確実に移動させること
が可能となる。従って、弁駆動部の小形・軽量化がはか
れ、これによって小電力での駆動が可能となり、しか
も、停電時においては弁駆動部のコイルへの通電が断れ
るので、プランジャは吸引力の解消によって、直ちに原
位置に戻り弁口が弁体によって閉鎖されるため、熱湯の
不必要な流出が阻止でき、更に、各弁駆動部のプランジ
ャは、熱湯又は混合水中に浸漬されているので、シール
部材が不要となり、これにより、弁駆動部の構造が簡素
化でき、プランジャを円滑・良好に駆動させることがで
きる。

〔実 施 例〕

以下、本発明の実施例を第１図ないし第３図により説明
する。

第１図は本発明に係わる湯水混合装置の使用状態を概略
的に示す構成図で、第10図に記載した符号と同一符号は
同一部品を示す。

第１図において、15は給水管で、その配管途中で二方向
に分岐されて一方は給湯機１に、他方は湯水混合弁16に
それぞれ連結し、17は給湯機１と湯水混合弁16とを連結
する給湯管、18は湯水混合弁16の流出口側と出湯管18a
の間に配管した混合水管で、その配管途中には混合水の
温度を検出する混合水温検出センサ（以下、温度検出セ
ンサという）19と流量調節弁65とが取付けられており、
前記温度検出センサ19の検出信号は制御装置20に送出さ
れる。又、21は給湯管17の配管途中に設けた熱湯温度検
出センサ（以下、熱湯検出センサという）で、その検出
信号も制御装置20に送出される。なお、第１図中・22は
減圧弁,23は安全弁,24は排水ドレン,23は止水コックで
ある。

次に、本発明の湯水混合装置Ｘの一方を構成する湯水混
合弁16の構造を第２図により説明する。

第２図において、26は湯水混合弁16の弁駆動部を示し、
41は同じく湯水混合弁16の混合弁部を示すもので、両部
材26,41は縦方向の中央部に断熱材42を介して締付ボル
ト（第６図参照）43により締着すると、縦方向に直線状
となして一体的に連結固定される。

前記湯水混合弁16の弁駆動部26は、第２図で示すよう
に、通電電流に比例して吸引力を任意に変更可能とした
リニアソレノイドを使用し、このリニアソレノイドは、
固定鉄心27の貫通孔28aに軸受を介して遊嵌する駆動軸2
8を下方に突出させたプランジャ29と、該プランジャ29
を上下動可能に収容案内する磁性体の案内筒30と、該案
内筒30と固定鉄心27とを同一軸線上の位置で連結固定す
る真鍮等の非磁性体金属からなる連結筒31と、前記案内
筒30と固定鉄心27の外側において、高さ方向の中心を連
結筒31の軸方向における中心位置とほぼ合致させた状態
で前記両部材30,27間にまたがって巻装したコイル32
と、このコイル32の外側に遊嵌した金属性のケース33
と、更に、前記ケース33の上部開口端に締付ねじ33aを
用いて被着したケース33のキャップを兼ねる補助鉄心34
とによって構成されている。そして、前記固定鉄心27と
プランジャ29には、熱湯を案内筒30内に充満させるため
の透孔35が、それぞれ連通可能に穿孔されており、又、
固定鉄心27とプランジャ29の下端及びプランジャ29の上
端と補助鉄心34との間には、非磁性金属からなるスペー
サ36がそれぞれ介在されてある。更に、案内筒30の上端
とケース33との境界にはＯリンング37を水密に挟着させ
て、熱湯がコイル32側に漏出するのを阻止している。

つづいて、混合弁部41の構成を第２図によって説明す
る。

混合弁部41は、一方に給湯管17と連結する流入口44と給
水管15と連結する流入口45を有し、他方には、湯・水の
混合水管18と連結する流出口46を設けた弁本体47と、こ
の弁本体47に設けられて流入口44,45と流出口46とを連
通させる混合室48と、上端を固定鉄心27側に突出させて
駆動軸28の下方端と当接させ、胴央部に混合室48の弁口
49を開閉させる例えば、耐久性に優れたセラミック製又
は耐熱性のゴム等からなる弁体50を嵌着し、下端には内
部に径大な空所51を設けてその側方と下方端に径小の開
口a,bを設けた緩衝ピストン52を螺着して、前記混合室4
8に駆動軸28と共動移動可能に遊嵌したスプール53と、
弁本体47の下部開口端に螺着されて前記緩衝ピストン52
の下方端を嵌合案内する凹穴54を穿設した閉ナット55
と、前記閉ナット55の内方端と弁体50との間に介挿され
て該弁体50を常時弁口49を閉鎖する方向に押圧付勢する
圧縮ばね56とによって構成されており、この混合弁部41
上に断熱材42を介して前記弁駆動部26を直線上に乗載固
定すると、スプール53は圧縮ばね56に付勢されて弁口49
を弁体50により閉鎖した状態で、かつ、第２図に示すよ
うに、前記弁口49の閉鎖時は流入口44と流出口46との連
通を阻止し、流入口45と流出口46は常時連通させて、駆
動軸28と同一軸線上の位置で当接するようになってい
る。

なお、第２図中、60はスプール53を手動操作するための
操作杆で、先端に半円状の係止段部61を有して、混合水
流出口46の上部側から弁本体47の壁体を水密に貫通させ
て混合室48内に突出させ、前記操作杆60の係止段部61
を、スプール53の胴央にその軸方向に沿ってコ字状に切
除した係合凹部62と係合させて、操作杆60を回動する
と、スプール53は圧縮ばね56の力に抗して前記操作杆60
の半径寸法の範囲内で降下して弁口49を手動で開放する
ことができるように設けられている。

次に湯水混合装置Ｘのもう一方を構成する流量調節弁65
の構造を第４図によって説明する。

第４図において、66は流量調節弁65の弁駆動部を示し、
67は同じく流量調節弁65の弁部本体を示し、前記弁駆動
部66と弁部本体67は湯水混合弁16と同様に、締付ボルト
（図示せず）によって縦方向に直線状をなして一体的に
連結固定されている。そして、前記流量調節弁65の弁駆
動部66は湯水混合弁16の弁駆動部26と同一構造を採用し
ているので、弁駆動部26の構造に従って概略を説明す
る。

第４図で示すように、弁駆動部66は、通電電流に比例し
て吸引力を任意に変更可能としたリニアソレノイドから
なり、その構造は、固定鉄心68の貫通孔に軸受を介して
遊嵌する駆動軸69を備えたプランジャ70と、該プランジ
ャ70を上下動可能に案内する磁性体の案内筒71と、該案
内筒71と固定鉄心68とを連結固定する真鍮等の非磁性体
金属からなる連結筒72と、前記案内筒71と固定鉄心68と
にまたがって巻装したコイル73と、このコイル73の外側
に遊嵌した金属性のケース74と、前記ケース74の上部開
口端に締付ねじ75を用いて被着したケース74のキャップ
を兼用する補助鉄心76とによって構成され、又、前記固
定鉄心68とプランジャ70には、混合水を案内筒71内に充
満させるための透孔77が穿孔されており、更に、固定鉄
心68とプランジャ70及びプランジャ70と補助鉄心76との
間には、非磁性体のスペーサ78がそれぞれ介在されてい
る。又、案内筒71の上端とケース74との境界にはＯリン
グ79が嵌着され、混合水がコイル73側に漏出するのを阻
止する。

つづいて、弁部本体67の構成を同じく第４図により説明
する。

弁部本体67は一方に混合水管18と連結する混合水の流入
口80を、反対側には出湯管18と連結する流出口81とを連
通させる弁室82が設けられ、この弁室82には、弁駆動部
66の駆動軸69と当接して弁室82内を昇降する弁杆83と、
この弁杆83の下側に取付けられて弁室82中央の弁口84を
開閉させる硬質ゴム等からなるやや弾力性を備えた調節
弁85と、この調節弁85の下側に該調節弁85を前記弁杆83
との間で挟持するばね受座86と、下方端側に開口する空
所87を内部に備えるとともに、該空所87と連通する小孔
88を側方に開口させて前記ばね受座86と調節弁85とを貫
通して弁杆83に螺着した緩衝ピストン89とを備え、弁部
本体67の下方端に螺着されて前記緩衝ピストン89の下部
を嵌合案内する嵌合穴90を穿設した閉ナット91と、前記
ばね受座86との間に介挿した圧縮ばね92により、常時は
弁杆83を弁駆動部67側に押圧付勢させて弁口84を調節弁
85にて閉鎖した状態で駆動軸69と同一軸線上の位置で当
接保持させている。93は補助ばねである。

なお、湯水混合弁16のスプール53と流量調節弁65の弁杆
83は、弁駆動部26,66に熱湯あるいは混合水が流入でき
きる微小な間隙を保って、それぞれ混合室48及び弁室82
上部の軸受ｃに嵌支持されている。又、86aはばね受座8
6に設けた混合水の流通孔である。

次に、湯水混合弁16及び流量調節弁65の弁駆動部26,66
に設けた各プランジャ29,70の移動範囲を制御する制御
装置20の概要を第９図によって説明する。

前記制御装置20は商用電源を所定の電圧に降圧し全波整
流を行って定電圧化した２種類の定電圧電源Vcc,Vddを
出力する電源回路101と、ワンチップ４ビットマイクロ
コンピュータ（以下、マイコンという）102からなり、
前記マイコン102の入力端I₁には湯水混合装置Ｘの運転
スイッチ103が、入力端I₂には湯水混合弁16を緊急時閉
鎖させる緊急停止スイッチ104が、入力端I₃には湯温と
流量とを切換設定するための設定切換スイッチ105が、
入力端I₄には湯温及び流量の上昇設定用の押釦スイッチ
106が、入力端I₅には湯温及び流量を降下設定用の押釦
スイッチ107が、入力端I₆には温度検出センサ19が、入
力端I₇には熱湯検出センサ21が、それぞれ前記電源回路
101の一方の定電圧電源Vddと通電接続させた状態で接続
されており、所要の入力信号をマイコン102に入力す
る。

又、前記マイコン102の出力端O₁には遮断回路108が、出
力端O₂には直流電圧可変回路109を介して電流検出回路1
10が、出力端O₃には直流電圧可変回路109と接続する電
流制限回路111が、出力端O₄には直流電圧可変回路112
が、出力端O₅には湯水混合装置Ｘの運転表示部113がそ
れぞれ接続されており、電源回路101の一方から出力す
る定電圧電源Vccは、緊急遮断回路108→直流電圧可変回
路109→電流検出回路110→を経て湯水混合弁16の弁駆動
部26のコイル32と、直流電圧可変回路112を経て流量調
節弁65の弁駆動部66のコイル73とに供給され、他方の定
電圧電源Vddは前記マイコン102の入力端I₁〜I₇に接続さ
れる各部材をはじめ、マイコン102自体及びマイコン102
の各出力端O₁〜O₅側に接続した各回路にその動作用電源
として供給される。なお、湯水混合弁16の弁駆動部26の
コイル32に供給される電流を監視するために、電流検出
回路110は直流電圧可変回路109から供給される電流に相
当する信号をマイコン102に入力端I₈を経て送出してい
る。

そして、前記マイコン102には内部のROM等に概略次に示
すプログラムが設定されている。

（１） 運転スイッチ103のオン・オフによってコイル3
2,73を通電させたり、通電を解除させる機能 （２） 湯水混合弁16を手動で停止させる機能（緊急停
止スイッチ104を投入し、熱湯の流入を阻止させる。こ
の場合、冷水は給水される。） （３） 混合水の出湯温度と出湯水量を標準位置に自動
設定する機能（運転スイッチ103の投入時） （４） 混合水の出湯温度あるいは出湯水量を変更した
場合、前記変更した値と標準設定値とを比較し、前記比
較した値に相当する出力信号を直流電圧可変回路109,11
2に出力する機能 （５） 電流検出回路110からマイコン102に入力するコ
イル32に供給される電流に相当する値と、出湯温度を設
定した設定値とを比較し、電流制限回路111に、前記コ
イル32に供給される電流が一定となるように指令を出力
する機能 （６） 熱湯検出センサ21にて検出した給湯管17内の湯
温があらかじめ設定した設定値（約85℃）より降下した
場合、その降下分に相当する出力信号を電流制限回路11
1に出力する機能 （７） 温度検出センサ19によって混合水の温度が、設
定された出湯温度以上、例えば、設定温度を約10％オー
バーした場合、異常と判断し、遮断回路108に停止信号
を出力し、直流電圧可変回路109への通電を停止させる
機能 （８） 運転スイッチ103をオフしたとき、流量調節弁6
5の弁駆動部66のコイル73への通電量を順次低減させる
指令信号を出力する機能 （９） 湯水混合装置Ｘの運転中を表示させる機能等が
プログラムされている。

又、第１図において、94は制御装置20の操作パネルに設
けた混合水の出湯温度表示目盛を示し、95は同じく混合
水の出湯水量を示す表示目盛で、これら各表示目盛94,9
5の「中」の位置で示される値が、標準設定値としてあ
らかじめマイコン102にプログラム設定されている。

次に動作について説明する。

湯水混合装置Ｘの使用に当っては、コンセント96を図示
しない電源に差込み、つづいて、制御装置20の操作パネ
ルに設けた運転スイッチ103の投入により制御装置20の
運転表示部113が点灯表示されるとともに、湯水混合弁1
6及び流量調節弁65はマイコン102から指令信号によって
直ちに駆動制御される。

即ち、マイコン102には運転スイッチ103の投入により、
湯水混合弁16と流量調節弁65を標準状態（例えば、湯・
水を約38℃となるように混合し、この混合水の中程度の
流量で出湯管18aから吐水させる。）で運転するように
プログラムが設定されているので、出湯管18aからは、
標準温度の混合水が標準的な流量でもって出湯される。

前記標準状態における湯水混合弁16と流量調節弁65の動
作について説明すると、先づ湯水混合弁16においては、
混合水管18内の混合水の水温を温度検出センサ19が検出
し、その検出信号をマイコン102にに送出する。マイコ
ン102は前記検出信号にて入力された混合水の温度に相
当する値と事前に設定した標準設定値とを比較し、その
比較値が標準設定値よりり低い場合は、出力端O₂から直
流電圧可変回路109に電圧を昇圧（前記比較値が高いと
き降圧）させる指令信号が順次出力され、前記回路109
の電圧を徐々に昇圧し、これに伴い電流検出回路110に
流れる電流値をマイコン102が監視しながら弁駆動部26
のコイル32に通電を行う。

コイル32に通電が行われると、第８図のように、弁駆動
部26の案内筒30からプランジャ29を経て固定鉄心27に流
れる磁束（実線の矢印）により、前記プランジャ29は固
定鉄心27側に１点鎖線で示すように徐々に吸引される。
この場合、プランジャ29がコイル32への通電によって急
速に固定鉄心27側に吸引されないのは、前記プランジャ
29の上部にケース33のキャップを兼ねた補助鉄心34が設
けてあるためである。即ち、コイル32への通電により発
生した磁束は前記のように、案内筒30からプランジャ29
に流れ、該プランジャ29を流れる磁束は固定鉄心27側と
補助鉄心34側とに分流する。従って、プランジャ29が固
定鉄心27側に吸引される場合は、補助鉄心34側に作用す
る吸引力に勝るときであり、前記補助鉄心34側にもプラ
ンジャ29を吸引する力が作用している限り、プランジャ
29は固定鉄心27側に急速に吸引されることはない。即
ち、プランジャ29に作用する吸引力が補助鉄心34側に比
べて固定鉄心27側にやや強く作用させるために、プラン
ジャ29が作動する前のプランジャ29の下端と、固定鉄心
27上端面との間の空隙Ｇをコイル32の高さ方向の中心と
コイル32下端との間のほぼ中間位置に設定してある。こ
のため、コイル32に通電が行われると、プランジャ29は
補助鉄心34側の吸引力を振り切る状態で固定鉄心27側に
通電電流に比例した吸引力によって移動する。

前記プランジヤ29が固定鉄心27側に移動すると、駆動軸
28も同時に降下し、弁本体47の混合室48内に遊嵌したス
プール53を圧縮ばね56の力に抗して押し下げる。このた
め、スプール53に嵌着した弁体50は下方に降下して弁口
49を開口する。弁口19が開口されると、給湯管17→熱湯
流入口44を経て混合室48の弁口49上部から弁駆動部26内
の空所に流入している熱湯はもとより、給湯管17から流
入口44に流入する熱湯は、弁口49下側の混合室48に流入
し、この混合室48内に既に流入している冷水と混合さ
れ、弁本体47の混合水流出口46より混合水管18→流量調
節弁65を経て出湯管18aか混合水となって出湯される。
前記弁本体47から混合水管18に流入する混合水の温度
は、温度検出センサ19により常時検出されてその検出信
号がマイコン102に入力される。そして、前記混合水の
温度が設定温度に達していない場合は、前記検出信号の
値と標準設定温度の値とをマイコン102が比較し、その
出力端O₂から直流電圧可変回路109に、混合水の温度と
標準設定温度との差に相当する電圧の指令信号を順次出
力し、弁駆動部26のコイル32に供給される電圧を昇圧さ
せ、前記コイル32に通電される電流値を増大させる。こ
の結果、プランジャ29は更に固定鉄心27側に吸引（移
動）されて、第３図に示すように、スプール53を駆動軸
28により押し下げて弁口49の開口度を拡開し、熱湯の混
合室48に流入する割合を増す。このため、熱湯の冷水に
対する混合割合が増大し、混合水の出湯温度を順次高く
する。

混合水管18に流れる混合水の温度があらかじめ設定した
標準温度に達すると、電流検出回路からマイコン102の
入力端I₈に、弁駆動部26のコイル32に通電される電流値
に相当する検出信号が入力され、マイコン102は前記入
力信号に基づき、その出力端O₃から電流制限回路111
に、コイル32への通電電流を一定に維持する指令信号を
出力し、直流電圧可変回路109は前記指令によってコイ
ル32への供給電圧を一定に保持させる。従って、コイル
32には混合水の標準温度を維持するに必要な電流が供給
され、弁口49の開口度を一定に保ち、熱湯を標準温度の
混合水が得られる流量だけ確実に流すことができる。

次に、前記湯水混合弁16によって標準温度に混合された
混合水を標準状態の通水量で出湯管18aから出湯させる
流量調節弁65の動作について説明する。

流量調節弁65は前記運転スイッチ103を投入すると、マ
イコン102の出力端O₄から直流電圧可変回路112に、混合
水を標準的な通水量で出湯させる指令信号（弁駆動部66
のコイル73への供給電圧を昇圧させる信号）が出力され
て、前記直流電圧可変回路112の電圧を徐々に昇圧しな
がら弁駆動部66のコイル73に通電を行う。

前記コイル73に通電されると、湯水混合弁16の弁駆動部
26に通電された場合と同様（第８図参照）に、プランジ
ヤ70は固定鉄心68側に徐々に吸引される。この場合、プ
ランジャ70が固定鉄心68側に急速に吸引されないのは、
前記弁駆動部26のコイル32に通電を行った場合と同様で
あるので説明は省略する。

前記プランジャ70が固定鉄心68側に移動すると、駆動軸
69も同時に降下し、弁本体67の弁室82に昇降可能に挿入
した弁杆83を押下げ、弁杆83とばね受座86との間に挟着
した調節弁85を、圧縮ばね92及び補助ばね93の力に抗し
て下方に徐々に降下させて弁口84を開口する。弁口84の
開口により混合水管18内に滞留していた冷水及び湯水混
合弁16の動作によりまだ標準温度に達していない湯・水
の混合水は、順次、流入口80→弁室82→流出口81を通っ
て出湯管18aから吐水される（弁駆動部66内に流入して
いる水も弁室82に流下し混合水管18からから流入する冷
水等とともに吐水される）。なお、流量調節弁65は、そ
の通電開始時、コイル73に供給される電流値がが低く、
しかも、調節弁85自体が２個の圧縮ばね92,93の付勢力
による抵抗が強いため、弁口84を一気に標準状態の流量
が得られるまで開口することはない。

マイコン102の出力端O₄から順次出力される直流電圧可
変回路112へ昇圧指令によって該回路112の通電電圧が、
調節弁85を、混合水が標準的な通水量で出湯できる位置
まで移動させるべく順次昇圧されると、弁駆動部66のコ
イル73に流れる電流値が増大し、これによって、弁部本
体67の弁口84は前記調節弁85が徐々に降下されるに従っ
て開口度が順次拡開され、弁室82に流入する混合水の流
量を順次増大させて出湯管18aから出湯させる。

そして、直流電圧可変回路112に、マイコン102から前記
弁口84を、混合水が標準的な流量で出湯させることがで
きる開口度を維持するに相当する電圧の指令信号が出力
されると、コイル73にそれに相当する電流が通電されて
プランジヤ70を更に固定鉄心68側に吸引（移動）させ、
弁杆83を駆動軸69により押下げ、第５図のように、弁口
84を混合水が標準的な流量で出湯させることができる面
積まで順次開口させ、以後出湯水量を変更するまで弁口
84を開口度を一定に保って標準的な出湯量が確実に得ら
れる状態に維持する。即ち、コイル73への通電量この時
点で、マイコン102からの指令信号によって定電流制御
され、弁口84の開口度を一定に保ち、出湯管18aから一
定（標準）流量の混合水を出湯させることができる。前
記流量調節弁65は湯水混合弁16によって混合水の温度が
標準的な設定温度に達した時点で、前記混合水を標準的
な出湯量で出湯すべく弁口84の開口度が、制御装置20に
て設定されるようになっている。

なお、給湯機１からの出湯量が増大し、混合弁部41に流
入する熱湯の温度が処定値（約85℃）より降下した場
合、熱湯検出センサ21が降下した温度を検出し、その降
下検出信号をマイコン102の入力端I₇を送出する。マイ
コン102は前記降下検出信号に基づき、その出力端O₃か
ら降下温度に相当する出力信号を電流制限回路111に順
次送出し、弁駆動部26のコイル32に通電される電圧を昇
圧すべく指令を直流電圧可変回路109に送出し、コイル3
2への通電電圧を混合水の温度が設定温度に維持できる
まで昇圧させる。この結果、コイル32に流れる電流値は
高くなり、プランジヤ29を更に固定鉄心27側に吸引させ
てスプール53を押し下げ、弁口度を更に拡開し、給湯機
１からの通水量の増加をはかり、混合水の温度を標準的
な設定温度に維持させる。この場合、流量調節弁65は標
準状態を維持しているので、混合水の出湯量は変化しな
い。

次に、湯水混合弁16及び流量調節弁65において、弁駆動
部26,66のプランジャ29,70がコイル32,73に通電される
電流値によって固定鉄心27,68側に吸引されたり、原位
置側に戻ろうとする際、弁駆動部26,66内の空所には、
固定鉄心27,68やプランジヤ29,70に設けた透孔35,77を
通って熱湯や混合水が流入しているため、前記弁駆動部
26,66内の空所と給湯管17や混合水管18内の圧力は同圧
になっているで、プランジヤ29,70はコイル32,73への通
電量が可変された場合の吸引力の増減に伴う移動が、圧
力差によって生ずる抵抗をほとんど受けることがないた
め、小電力で円滑に、かつ、確実に行うことができる。

又、湯水混合弁16において、前記プランジヤ29の移動に
伴って共動移動するスプール53には、内部に空所51を設
けた緩衝ピストン52が付設されているため、スプール53
が降下すると、前記緩衝ピストン52は、空所51や閉ナッ
ト55の凹穴54に流入している水を小径な開口a,bから混
合室48内に排出しながらゆっくりと下降することとなる
ため、スプール53の急速な降下が、前記緩衝ピストン52
が空所51から水を排出させることによって生ずる降下速
度の鈍化及びそれに伴って発生する緩衝効果により抑制
される。

一方、流量調節弁65においても、プランジヤ70の降下に
伴い、駆動軸69と当接する弁杆83も同時に降下する。こ
の際、該弁杆83に螺合させてばね受座86内に突出する緩
衝ピストン89は、前記弁杆83の降下により、小孔88から
空所87内の水を弁室82内に排出しながらゆっくりと下降
させることができので、圧縮ばね92,補助ばね93の抵抗
力を受けることと相まって、弁口84を徐々に開口させる
ことが可能となり、これによって、弁口84の急速な開口
度に伴う混合水の急激な出湯を抑制することができる。

つづいて、混合水の出湯温度を標準設定温度から上昇さ
せたり、降下させたりする場合は、制御装置20の湯温・
流量設定切換換イッチ105を湯温側に切換え、次に、湯
温・流量上昇用の押釦スイッチ106を適宜操作し、出湯
温度目盛94を見ながら温度表示位置を「高」側の所定温
度位置まで移動させる。すると、出湯温度の変更指令が
マイコン102の入力端I₂,I₃に送出され、マイコン102の
出力端O₂から電流電圧可変回路109に標準温度の設定値
と前記変更した温度の設定値とを比較した値に相当する
指令信号が出力され、直流電圧可変回路109の電圧値を
順次変更した温度が得られる電圧となるよう昇圧され
る。このため、湯水混合弁16の弁駆動部26のコイル32に
通電される電流容量が増え、プランジヤ29を更に押下げ
て弁口49を拡開させる。この結果、混合水管18に流入す
る混合水の温度は、前記弁口49の拡開により熱湯の供給
量が増えるため、順次上昇して出湯管18aから出湯され
る。混合水の出湯温度が温度検出センサ19にて検出さ
れ、その検出温度が変更した温度に達すると、弁口49は
その開口度を維持して熱湯を混合室48に流入させる。混
合水の出湯温度を逆に標準設定より低くする場合は、前
記上昇時とは逆に、湯温・流量降下用の押釦スイッチ10
7を操作して所望温度に降下させる。この結果、マイコ
ン102からの指令によってコイル32への通電量が抑制さ
れ、弁口49はその開口度がせばめられて、熱湯の混合室
48への流入を抑制して、混合水の温度を変更した設定値
まで引下げる。

次に、出湯管18aから出湯される混合水の流量を変更す
る場合について説明する。

流量の変更に際しては、混合水の湯温を変更する場合と
同様に、湯温・流量設定切換スイッチ105を流量側に切
換え、流量の増，減に応じて湯温・流量上昇用あるいは
降下用のいづれか一方の押釦スイッチ106,107を操作
し、マイコン102からの指令にて、流量調節弁65の弁駆
動部66のコイル通電電流を増，減させ、これによって、
弁口84の開口度を新たに設定した流量が得られるように
自動的に変更し、混合水を変更した流量で出湯管18aか
ら定量出湯させる。

前記の混合水の温度及び出湯流量の変更は、すべて混合
水の出湯中において任意に行うことができる。

次に混合水の出湯を停止する場合は、運転スイッチ103
をオフすると、湯水混合弁16の弁駆動部26のコイル32へ
の通電が断れるため、プランジヤ29は固定鉄心27側への
吸引力が解消される。すると、スプール53を常時押し上
げる方向に付勢している圧縮ばね56の力により、スプー
ル53は弁50が弁口49を閉鎖するとともに、プランジヤ29
を原位置に押し戻す。これにより、弁口49は閉鎖されて
熱湯が混合室48に流入するのを防ぐ、一方、冷水はその
流入口45が第２図のように、混合室48を介して流出口46
と連通しているので、混合水管18側に流入する。

一方、流量調節弁65は、運転スイッチ103をオフする
と、マイコン102に設定したプログラムにより、直ちに
弁駆動部66のコイル73への通電を断つことなく、通電量
を徐々に低減しながら断つように設定されているので、
プランジヤ70はその吸引力の低下に伴い、圧縮ばね92と
補助ばね93の付勢力によって徐々に上昇して弁口84の開
口度を調節弁85にゆっくりと狭めながら閉鎖する。従っ
て、弁口84が完全に閉鎖されるまでは混合水管18から流
入する冷水が流通して出湯管18aから吐水されることと
なる。

前記流量調節弁65の弁口を一気に閉鎖しないのは、混合
水管18に冷水が通水されており、この状態で通水を一気
に断つと、混合水管の中でウォーターハンマー現象が生
じやしく、これを防ぐために、弁口84をゆるやかに閉鎖
するものである。

なお、混合水の出湯中に、何らかの事情で、設定温度よ
り例えば、約10％以上の混合水が温度検出センサ19にて
検出された場合は、マイコン102の出力端O₁から直ちに
湯水混合弁16を閉鎖させる指令信号が緊急遮断回路108
に送出されて、弁駆動部26への通電を断ち、湯水混合弁
16の弁口49を閉鎖する。この場合、冷水は吐水を続け、
熱湯の吐水により、万一、火傷を負った場合、前記冷水
により冷やすことができるようになっている。

又、混合水の出湯中、冷水のみを必要とする場合は、緊
急停止スイッチ104を投入ることにより、前記同様、湯
水混合弁16は閉鎖され、冷水のみが吐水されるようにな
っている。

前記の状態から再度湯水混合装置Ｘを作動させて混合水
を使用する場合は、運転スイッチ103を一旦オフさせた
あと、再びオン動作させることにより、混合水を容易に
出湯させることができる。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明したように説明したので、次に示す効
果を有する。

本発明は、給湯機の出湯管との間に混合水管を配管
し、この混合水管の給湯機側には湯・水を所望温度に自
動混合させる湯水混合弁を設置し、又、出湯管には湯・
水の混合水を所望の流量で出湯させる流量調節弁を設置
して湯水混合装置を構成したので、混合水の利用者は所
望温度の混合水を任意の流量で出湯させて使用すること
ができ利便である。

本発明の湯水混合装置に使用する湯水混合弁及び流
量調節弁は、ともに弁駆動部が弁口を開閉するスプール
及び弁杆に対して駆動軸を介して同一鉛直線上の位置で
当接し、かつ、これらスプール及び弁杆を前記駆動軸を
挿着したプランジヤにより、これらプランジヤを固定鉄
心に対して直線移動させて吸引するように構成したの
で、湯水混合弁及び流量調節弁の駆動軸は、その駆動力
を直接的に、かつ、大きな摺動抵抗を受けることなく、
スプール及び弁杆に伝達することができるため、弁口の
開口度を正確に、しかも、迅速に設定することが可能と
なり、湯・水の混合はもとより、混合水の出湯を円滑・
良好に行うことができる。その上、湯水混合弁と流量調
節弁はともに混合水を生成する混合室と、混合水を定量
流出する弁室の構造が一部異なるのみで、大部分の構成
は同一構造で製作することが可能なため、使用部品及び
組立工数の低減が容易に行い得、湯水混合装置の製造コ
ストを著しく低減することができる。

又、本発明の湯水混合装置を構成する湯水混合弁及
び流量調節弁の弁駆動部は、それぞれ通電部を除いて熱
湯あるいは混合水が流入する構造となっているので、即
ち、弁駆動部は流体の通水路と連通させて同一圧力を保
つように構成されているので、弁口の開閉は小さな力で
迅速・確実に行うことができるため利便である。

更に、本発明は、混合水の使用中に設定温度以上の
混合水が出湯した場合、制御装置からの指令にて湯水混
合弁の弁口を閉鎖して設定温度以上の混合水が出湯する
のを確実に阻止する。この場合、湯水混合弁の冷水の流
入口と流出口は常時連通する構造となっているので、設
定温度以上の混合水の出湯により、万一火傷を負うよう
な場合、前記混合水の出湯を直ちに停止させても前記の
ように、冷水のみは常時吐水できる構造となっているた
め、この結果、冷水を良好に利用することができるの
で、例えば、洗髪中とか洗顔中に設定温度以上の混合水
が出湯しても、直ちに冷水のみが自動的に吐水されて設
定温度以上の混合水が出湯することによる弊害が確実に
回避でき、混合水を完全に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の湯水混合装置の一実施例を示す概略構
成図、第２図は本発明の湯水混合装置に使用する湯水混
合弁の縦断正面図、第３図は湯水混合弁の使用状態を示
す縦断面図、第４図は湯水混合装置の流量調節用に使用
する流量調節弁の縦断正面図、第５図は、流量調節弁の
使用状態を示す縦断面図、第６図は湯水混合弁の平面
図、第７図は第２図のＡ−Ａ線における断面図、第８図
は弁駆動部における磁束の流れを示す説明図、第９図は
制御装置の概略構成を示すブロック図、第10図は従来の
湯水混合装置の一実施例を示す構成図である。 16……湯水混合弁、26,66……弁駆動部、29,70……プラ
ンジヤ、41……混合弁部、49,84……弁口、53……スプ
ール、56,92……圧縮ばね、65……流量調節弁、67……
弁部本体、83……弁杆、85……調節弁、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−107683（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】給水管と出湯管との間に配管接続した混合
   水管の前記給水管側に湯水混合弁を、出管側には流量調
   節弁をそれぞれ設置し、前記湯水混合弁は、一方に給湯
   機側と連通する熱湯の流入口及び給水管と連通する冷水
   の流入口とを個別に備え、他方には前記混合水管と連通
   して混合水を流出する流出口を備えた弁本体と、この弁
   本体内に形成されて前記各流入口と流出口とを連通させ
   る混合室と、前記混合室に開口した弁口を開閉する弁体
   を備えたスプールを、圧縮ばねにより弁体を弁口側に付
   勢して前記混合室内に冷水の流入口と混合水の流出口と
   を常時連通可能となして上下動可能に遊嵌して形成した
   混合弁部と、前記スプールの鉛直線上において、通電電
   流に比例してプランジヤの吸引力を可変し、かつ、通電
   部を除いて熱湯の流入を可能となして、前記プランジヤ
   に突設した駆動軸と前記スプールとを同一線上の位置で
   当接させて形成した弁駆動部とによって構成し、前記流
   量調節弁は、一方に、混合水管と連通して混合水の流入
   口を有し、他方には出湯管と連通して混合水を吐出する
   流出口を備えた弁部本体と、前記弁部本体内に形成され
   て前記流入口と流出口を連通させる弁室と、この弁室内
   の弁口を開閉する調節弁と、圧縮ばねにより弁口側に付
   勢した状態で前記弁室内に遊嵌した弁杆と、前記弁杆の
   鉛直線上において、通電電流に比例してプランジヤの吸
   引力を可変させ、かつ、通電部を除いて混合水の流入を
   可能となして、前記プランジヤに突設した駆動軸と弁杆
   とを同一鉛直線上の位置で当接させて形成した弁駆動部
   とによって構成し、更に、前記湯水混合弁と流量調節弁
   とを、それぞれの弁駆動部のコイルに通電される電流を
   混合水の出湯温度及び出湯流量に対応して制御し、か
   つ、混合水が設定温度から一定温度上昇したとき湯水混
   合弁への通電を停止させる制御装置に接続し、前記各弁
   駆動部を、通電電流に比例してプランジヤの吸引力を可
   変できるように駆動制御して、湯水混合弁及び流量調節
   弁の各弁口の開口度を混合水の出湯温度及び出湯流量に
   応じて可調整できるようにしたことを特徴とする湯水混
   合装置。