(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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風呂混合弁と、前記風呂混合弁の下流側に配設された注湯弁と、制御装置とを備え、前記風呂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する構成とし、前記弁体の位置検出手段の原点位置を、前記流量可変領域で、前記弁体の水側からの流量が略最小の位置とすることを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
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風呂混合弁と、制御装置とを備え、前記制御装置は試運転モードを含み、前記風呂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する構成とし、前記弁体の位置検出手段の原点位置を、前記弁体の水側からの流量が略最大の位置とすることを特徴とする給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混合弁を備えた給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
この給湯装置は、図６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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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）。
【０００８】
次に、従来の風呂混合弁を図７に示す。図７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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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６の制御装置１６に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００９−１１５３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
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つの弁が必要となり、弁体位置を検出する位置検出手段も２つ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。
【００１４】
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において、その弁体位置制御の精度を向上させた給湯
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】
【００１５】
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風呂混合弁と、前記風呂混合弁の下流側に配設された注湯弁と、制御装置とを備え、前記風呂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する構成とし、前記弁体の位置検出手段の原点位置を、前記流量可変領域で、前記弁体の水側からの流量が略最小の位置とすることを特徴とするものである。
【００１６】
これにより、高温の湯が出湯されるのを防止でき、更に弁体の位置検出手段の原点を流量可変領域の流量が略最小になる位置に設けたことで、風呂混合弁の下流側に配設された注湯弁が故障した場合でも、風呂混合弁の開度を流量が最小の位置にすることで、水の浴槽への無駄な流出を最小限に抑えることができ、給湯装置の信頼性を向上できる。
【００１７】
また、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風呂混合弁と、制御装置とを備え、前記制御装置は試運転モードを含み、前記風呂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する構成とし、前記弁体の位置検出手段の原点位置を、前記弁体の水側からの流量が略最大の位置とすることを特徴とするものである。
【００１８】
これにより、弁体の水側最大位置を高い精度で検出することが可能となり、試運転時に貯湯槽の湯を使わずに最短時間で所定の水を浴槽に注水することができ、無駄が少なく短時間で試運転を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
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において、その弁体位置制御の精度を向上させた給湯装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１の給湯装置の構成図
【図２】同風呂混合弁の構成図
【図３】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）の関係と原点検出位置を示す図
【図４】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
【図５】本発明の実施の形態１の給湯装置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）の関係と他の原点検出位置を示す図
【図６】従来の給湯装置の構成図
【図７】従来の風呂混合弁の構成図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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風呂混合弁と、前記風呂混合弁の下流側に配設された注湯弁と、制御装置とを備え、前記風呂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する構成とし、前記弁体の位置検出手段の原点位置を、前記流量可変領域で、前記弁体の水側からの流量が略最小の位置とすることを特徴とする給湯装置である。
【００２２】
これにより、高温の湯が出湯されるのを防止でき、更に弁体の位置検出手段の原点を流量可変領域の流量が略最小になる位置に設けたことで、風呂混合弁の下流側に配設された注湯弁が故障した場合でも、風呂混合弁の開度を流量が最小の位置にすることで、水の浴槽への無駄な流出を最小限に抑えることができ、給湯装置の信頼性を向上できる。
【００２３】
第２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風呂混合弁と、制御装置とを備え、前記制御装置は試運転モードを含み、前記風呂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する構成とし、前記弁体の位置検出手段の原点位置を、前記弁体の水側からの流量が略最大の位置とすることを特徴とする給湯装置である。
【００２４】
これにより、弁体の水側最大位置を高い精度で検出することが可能となり、試運転時に貯湯槽の湯を使わずに最短時間で所定の水を浴槽に注水することができ、無駄が少なく短時間で試運転を行うことが可能となる。
【００２５】
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。
【００２６】
（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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
出力ギア２９には、弁体１８の原点位置を示す磁石３０が埋め込まれており、弁体１８の回転位置は、出力ギア２９を通じてホールＩＣ３１によって検出可能となっている。
【００３７】
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。
【００３８】
次に、動作、作用を説明する。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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と弁体位置検出手段の原点位置を示す図である。
【００４３】
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。
【００４４】
なお、開口面積が弁体湯側開口部３５および弁体水側開口部３６より小さい流量規制孔３７を設け、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の開口幅より長くしていることで、弁体１８を回転させても、最初は流路面積が流量規制孔３７のみで一定で、かつ、水流量が最小一定である領域を確保している。
【００４５】
そして、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）。
【００４６】
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。
【００４７】
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２
２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。
【００４８】
また、弁体位置検出手段の原点位置（磁石３０）は、混合比率０％（水のみ）で最小の流路面積の流量可変領域の位置（図示３８の位置＝水側流量最小の範囲）に設けており、弁体の回転角度を、常にこの原点からのモータ駆動パルス数で判断するため、ホールＩＣ３１で検出するこの原点位置が最も正確な位置となる。
【００４９】
また、この原点位置は、風呂混合弁の制御状態としては、最も高い温度の湯が出る混合比率１００％（湯側全開）状態から一番離れた位置となる。
【００５０】
ここで、注湯弁１０が「開」故障した場合を想定したとき、安全な低い温度でかつ浴槽への注水を最小にするためには、風呂混合弁５の弁体１８を流量最小である弁体原点位置（図示３８の位置）まで駆動すればよい。なお、この弁体位置検出手段の原点位置は最小の流路面積近傍であれば、上記効果を発揮できる。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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り、前述した注湯弁「開」故障の場合において流量調整弁を最小流量にして、かつ風呂混合弁を水側全開に調整する必要があるため、弁体の位置検出も風呂混合弁と流量調整弁１２の二つの制御量を調節する必要があるが、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。
【００５４】
図５は、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と他の弁体位置検出手段の原点位置を示す図である。
【００５５】
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。
【００５６】
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）。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
また、弁体位置検出手段の原点位置（磁石３０）は混合比率０％（水のみ）で、かつ、弁体水側開口部３６と水側開口部２２のオーバーラップ面積が最大の流路面積の流量可変領域の位置（図示３９の位置＝水側流量最大位置、水側全開位置）に設けており、弁体の回転角度は常にこの原点からのモータ駆動パルス数で判断しており、ホールＩＣ３１で検出するこの原点位置が最も正確な位置となる。
【００６０】
ここで、試運転時の動作を想定したとき、貯湯槽１の湯を無駄に使わず、かつ短時間で浴槽１２に水を張るには、風呂混合弁５の弁体１８を水側最大である弁体原点位置（図示３９の位置）まで駆動すればよい。なお、この弁体位置検出手段の原点位置は水側流量最大位置近傍であれば、上記効果を発揮できる。
【００６１】
このように水量と混合比率の二つの制御量を、一つの弁体位置検出手段で制御が可能であり、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。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
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。
【符号の説明】
【００６３】
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  水側流量最小位置
３９  水側流量最大位置
【図１】
0005974270.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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