(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により設定開度に制御され、上流側から導入された作動流体の流量を調整して下流側へ導出する制御弁であって、
上流側から作動流体を導入する導入ポートと、下流側へ作動流体を導出する導出ポートと、前記導入ポートと前記導出ポートとを連通する弁孔とを有するボディと、
前記ボディに取り付けられたモータと、
前記弁孔に接離して弁部の開度を調整する弁体と、
前記弁体を軸線方向に支持する作動ロッドと、
前記モータと前記作動ロッドとの間に設けられ、前記モータの回転力を前記作動ロッドの軸線方向の並進力に変換し、前記作動ロッドを介して前記弁体に開閉方向の駆動力を伝達する駆動力伝達機構と、
前記弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材と、
を備え、
前記駆動力伝達機構は、前記モータの回転運動を前記作動ロッドの並進運動に変換するねじ機構を含み、
前記弁体の開弁時に前記モータへの通電が遮断された場合、前記ねじ機構が、前記付勢部材の付勢力を前記弁体および前記作動ロッドを介して受けることにより、前記作動ロッドの閉弁方向への移動を許容する方向に自律的に動作するよう、セルフロックをしない程度に前記ねじ機構のリード角が大きく設定されていることを特徴とする制御弁。
【請求項２】
前記駆動力伝達機構は、前記モータと前記ねじ機構との間に設けられ、前記モータの回転力を前記ねじ機構に伝達するウォームギヤをさらに含み、
前記弁体の開弁時に前記モータへの通電が遮断された場合、前記ウォームギヤが前記ねじ機構の自律的な動作による回転力を逆に受けることにより、前記作動ロッドの閉弁方向への移動を許容する方向に自律的に動作するよう、セルフロックをしない程度に前記ウォームギヤのリード角が大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の制御弁。
【請求項３】
貯湯式給湯装置の貯湯タンクと給水設備とをつなぐ流体通路に設けられ、前記貯湯タンクから前記給水設備へ供給される湯水の流量を調整することを特徴とする請求項１または２に記載の制御弁。
【請求項４】
一次側から二次側へ流れる作動流体の流れを制御する制御弁ユニットであって、
一次側から作動流体を導入する導入ポートと、二次側へ作動流体を導出する導出ポートとをつなぐ流体通路が形成された共用のボディと、
前記流体通路に設けられて通電により設定開度に制御され、一次側から二次側へ流れる作動流体の流量を制御する制御弁と、
前記流体通路における前記制御弁の下流側に設けられた第１逆止弁と、
前記流体通路における前記第１逆止弁のさらに下流側に設けられた第２逆止弁と、
一次側の圧力低下に応動して前記流体通路における前記第１逆止弁と前記第２逆止弁との間の空間を大気に開放する大気開放弁と、
を備え、
前記制御弁は、
前記ボディに取り付けられたモータと、
前記流体通路に設けられた弁孔に接離して弁部の開度を調整する弁体と、
前記弁体を軸線方向に支持する作動ロッドと、
前記モータと前記作動ロッドとの間に設けられ、前記モータの回転力を前記作動ロッドの軸線方向の並進力に変換し、前記作動ロッドを介して前記弁体に開閉方向の駆動力を伝達する駆動力伝達機構と、
前記弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材と、
を備え、
前記駆動力伝達機構は、前記モータの回転運動を前記作動ロッドの並進運動に変換するねじ機構を含み、
前記弁体の開弁時に前記モータへの通電が遮断された場合、前記ねじ機構が、前記付勢部材の付勢力を前記弁体および前記作動ロッドを介して受けることにより、前記作動ロッドの閉弁方向への移動を許容する方向に自律的に動作するよう、セルフロックをしない程度に前記ねじ機構のリード角が大きく設定されていることを特徴とする制御弁ユニット。
【請求項５】
給湯管から浴槽への配管の途中に設けられ、前記給湯管から前記浴槽へ流す湯水の流量を制御することを特徴とする請求項４に記載の制御弁ユニット。
【請求項６】
給湯装置から給水設備へつながる流体通路に、前記給湯装置から前記給水設備へ供給される湯水の流量を調整する制御弁が設けられる給湯システムにおいて、
前記制御弁は、
上流側から湯水を導入する導入ポートと、下流側へ湯水を導出する導出ポートと、前記導入ポートと前記導出ポートとを連通する弁孔とを有するボディと、
前記ボディに取り付けられたモータと、
前記弁孔に接離して弁部の開度を調整する弁体と、
前記弁体を軸線方向に支持する作動ロッドと、
前記モータと前記作動ロッドとの間に設けられ、前記モータの回転力を前記作動ロッドの軸線方向の並進力に変換し、前記作動ロッドを介して前記弁体に開閉方向の駆動力を伝達する駆動力伝達機構と、
前記弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材と、
を備え、
前記駆動力伝達機構は、前記モータの回転運動を前記作動ロッドの並進運動に変換するねじ機構を含み、
前記弁体の開弁時に前記モータへの通電が遮断された場合、前記ねじ機構が、前記付勢部材の付勢力を前記弁体および前記作動ロッドを介して受けることにより、前記作動ロッドの閉弁方向への移動を許容する方向に自律的に動作するよう、セルフロックをしない程度に前記ねじ機構のリード角が大きく設定されていることを特徴とする給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は制御弁に関し、特に給湯システムに好適な制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境にやさしく光熱費も比較的低く抑えられる等の理由から貯湯式給湯装置が普及しつつある。この貯湯式給湯装置は、例えば自然冷媒である二酸化炭素等を使ったヒートポンプシステムによって大気中の熱を汲み上げ、給湯に必要な熱エネルギーとして利用するものであり、熱源としてのヒートポンプユニットと貯湯タンクにて構成される（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
貯湯タンクの下部には給水管が接続され、上水道から低温水が供給される。この低温水は、ヒートポンプユニットに送られて熱交換がなされ、高温の湯となって貯湯タンクの上部に戻される。その結果、貯湯タンクには上部に高温の湯水（高温水）、中間部に中間温度の湯水（中温水）、下部に低温の湯水（低温水）が存在する温度成層が形成される。貯湯タンクの高温層には給湯管が接続され、下流側で給水管と合流する。給湯管と給水管との合流部には混合弁が設けられ、給湯管を流れる高温水と給水管を流れる低温水との混合比を調整し、浴槽やカラン等の給水設備へ流す湯水の温度調整を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３２９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような給湯装置には一般に、作動停止時に貯湯タンクから浴槽へ湯水が供給され続けることを防止するために、混合弁の下流側に常閉型の電磁弁が設けられる。給湯装置の作動停止により通電が絶たれると、電磁弁が閉じることで配管内の通路を遮断するものである。この電磁弁は、例えば停電時等に湯水の流通を遮断するフェイルセーフ機能も発揮する。
【０００６】
ところで、このような給湯装置においては、作動が停止されても混合弁と電磁弁との間の空間に湯水が溜められた状態で残存する。このため、例えば入浴中に湯温の低下を感じて足し湯等を行う場合、その空間に溜められた冷めた湯水が最初に浴槽に流れ込むため、入浴者を不快にさせる可能性があった。このため、例えば電磁弁の前後にさらに流量調整用の比例弁を設けることも考えられるが、コスト面から好ましくない。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、非作動時における作動流体の遮断機能を確保するとともに、作動時には作動流体の流量調整が可能な制御弁を簡易かつ低コストに実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の制御弁は、通電により設定開度に制御され、上流側から導入された作動流体の流量を調整して下流側へ導出する制御弁であって、上流側から作動流体を導入する導入ポートと、下流側へ作動流体を導出する導出ポートと、導入ポートと導出ポートとを連通する弁孔とを有するボディと、ボディに取り付けられたモータと、弁孔に接離して弁部の開度を調整する弁体と、弁体を軸線方向に支持する作動ロッドと、モータと作動ロッドとの間に設けられ、モータの回転力を作動ロッドの軸線方向の並進力に変換し、作動ロッドを介して弁体に開閉方向の駆動力を伝達する駆動力伝達機構と、弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材と、を備える。駆動力伝達機構は、弁体の開弁時にモータへの通電が遮断された場合、付勢部材の付勢力を弁体および作動ロッドを介して受けることにより、作動ロッドの閉弁方向への移動を許容する方向に動作する。
【０００９】
この態様によると、モータの駆動により弁部の開度を任意に調整することができる。一方、モータ駆動の制御弁であるため、通電が絶たれるとモータの駆動力も絶たれるところ、付勢部材の付勢力によって駆動力伝達機構が作動ロッドの閉弁方向への移動を許容する方向に動作するため、弁部の閉弁動作を確保することができる。つまり、モータ駆動式の制御弁でありながら、非作動時（非通電時）の閉弁確保と作動時（通電時）の弁開度調整の双方を実現することができる。すなわち、この態様によれば、非作動時における作動流体の遮断機能を確保するとともに、作動時には作動流体の流量調整が可能な制御弁を簡易かつ低コストに実現することができる。
【００１０】
本発明の別の態様は、制御弁ユニットである。この制御弁ユニットは、一次側から二次側へ流れる作動流体の流れを制御する制御弁ユニットであって、一次側から作動流体を導入する導入ポートと、二次側へ作動流体を導出する導出ポートとをつなぐ流体通路が形成された共用のボディと、流体通路に設けられて通電により設定開度に制御され、一次側から二次側へ流れる作動流体の流量を制御する制御弁と、流体通路における制御弁の下流側に設けられた第１逆止弁と、流体通路における第１逆止弁のさらに下流側に設けられた第２逆止弁と、一次側の圧力低下に応動して流体通路における第１逆止弁と第２逆止弁との間の空間を大気に開放する大気開放弁と、を備える。制御弁は、ボディに取り付けられたモータと、流体通路に設けられた弁孔に接離して弁部の開度を調整する弁体と、弁体を軸線方向に支持する作動ロッドと、モータと作動ロッドとの間に設けられ、モータの回転力を作動ロッドの軸線方向の並進力に変換し、作動ロッドを介して弁体に開閉方向の駆動力を伝達する駆動力伝達機構と、弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材と、を備える。駆動力伝達機構は、弁体の開弁時にモータへの通電が遮断された場合、付勢部材の付勢力を弁体および作動ロッドを介して受けることにより、作動ロッドの閉弁方向への移動を許容する方向に動作する。
【００１１】
この態様によると、制御弁ユニットに含まれるモータ駆動の制御弁により一次側から二次側へ流れる作動流体の流量が調整される。モータ駆動であるため、通電が絶たれるとその駆動力も絶たれるところ、付勢部材の付勢力によって駆動力伝達機構が作動ロッドの閉弁方向への移動を許容する方向に動作するため、弁部の閉弁動作を確保することができる。すなわち、この態様によれば、非作動時における作動流体の遮断機能を確保するとともに、作動時には作動流体の流量調整が可能な制御弁を含む制御弁ユニットを簡易かつ低コストに実現することができる。
【００１２】
本発明のさらに別の態様は、給湯システムである。この給湯システムは、給湯装置から給水設備へつながる流体通路に、給湯装置から給水設備へ供給される湯水の流量を調整する制御弁が設けられる給湯システムにおいて、制御弁は、上流側から湯水を導入する導入ポートと、下流側へ湯水を導出する導出ポートと、導入ポートと導出ポートとを連通する弁孔とを有するボディと、ボディに取り付けられたモータと、弁孔に接離して弁部の開度を調整する弁体と、弁体を軸線方向に支持する作動ロッドと、モータと作動ロッドとの間に設けられ、モータの回転力を作動ロッドの軸線方向の並進力に変換し、作動ロッドを介して弁体に開閉方向の駆動力を伝達する駆動力伝達機構と、弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材と、を備える。駆動力伝達機構は、弁体の開弁時にモータへの通電が遮断された場合、付勢部材の付勢力を弁体および作動ロッドを介して受けることにより、作動ロッドの閉弁方向への移動を許容する方向に動作する。
【００１３】
この態様によると、モータ駆動の制御弁により給湯装置から給水設備へ供給される湯水の流量が調整される。一方、その制御弁がモータ駆動であるため、通電が絶たれるとその駆動力も絶たれるところ、付勢部材の付勢力によって駆動力伝達機構が作動ロッドの閉弁方向への移動を許容する方向に動作するため、弁部の閉弁動作を確保することができる。すなわち、この態様によれば、給湯装置の非作動時における給水設備への湯水の遮断機能を確保するとともに、給湯装置の作動時には湯水の流量調整が可能となる。このため、例えば給水設備としての浴槽に足し湯等を行う場合、仮に制御弁の上流側に冷めた湯水が溜められていたとしても、その足し湯等の当初において流量を小さくするよう調整することで湯温の急低下を防止でき、入浴者に不快感を与えることを防止または抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、非作動時における作動流体の遮断機能を確保するとともに、作動時には作動流体の流量調整が可能な制御弁を簡易かつ低コストに実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係る貯湯式給湯装置の構成を表すシステム図である。
【図２】制御弁ユニットの全体構成を表す断面図である。
【図３】制御弁ユニットの動作を表す説明図である。
【図４】制御弁ユニットの動作を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。  
図１は、実施形態に係る貯湯式給湯装置の構成を表すシステム図である。本実施形態の給湯装置は、貯湯ユニット１０とヒートポンプユニット１２を備える。貯湯ユニット１０は、貯湯タンク１４のほか、湯水を循環または供給するための配管、湯水の流れを制御する制御弁、湯水の温度や流量を検出するためのセンサ等を備える。給湯装置は、貯湯ユニット１０にて適温に調整された湯水を、浴槽１３やカラン１５等の給水設備に供給する。
【００１７】
上水道から供給される低温水は、給水管１６によって貯湯ユニット１０に供給される。給水管１６は、貯湯ユニット１０内にて分岐し、その一方である第１給水管１８が貯湯タンク１４の下部に接続されている。貯湯タンク１４とヒートポンプユニット１２との間には沸上循環回路が形成されている。すなわち、貯湯タンク１４の下部に接続された導出管２０がヒートポンプユニット１２に接続され、ヒートポンプユニット１２に接続された戻り管２２が貯湯タンク１４の上部に接続されている。なお、カラン１５には、給水管１６を介して給湯装置とは別系統で低温水が供給される。
【００１８】
このような構成により、貯湯タンク１４には上部に高温水、中間部に中温水、下部に低温水が存在する温度成層が形成される。貯湯タンク１４の下部に溜まった冷温水は、ヒートポンプユニット１２にて熱交換されて高温水となって貯湯タンク１４に戻される。導出管２０には、このような沸上循環回路における湯水の循環を促進するためのポンプ２４が設けられている。
【００１９】
一方、貯湯タンク１４の上部には、高温水を導出する給湯管２５が接続されている。給湯管２５は、第１給湯管２６と第２給湯管２７に分岐し、給水管１６から分岐した他方である第２給水管２８とそれぞれ接続されている。各給湯管を流れる高温水と第２給水管２８を流れる低温水とはそれらの配管の接続部（合流部）において混合される。第１給湯管２６の高温水と第２給水管２８の冷温水との混合によって適温となった湯水は、配管３０を介して台所等のカラン１５に供給される。第１給湯管２６と第２給水管２８との接続点には制御弁ユニット３２が設けられている。一方、第２給湯管２７の高温水と第２給水管２８の冷温水との混合によって適温となった湯水は、配管３１を介して浴槽１３に供給される。第２給湯管２７と第２給水管２８との接続点には制御弁ユニット３３が設けられている。また、制御弁ユニット３３の下流側には、配管３１における湯水の流れを制御する制御弁ユニット３５が設けられている。
【００２０】
制御弁ユニット３２は、共用のボディに混合弁３４、第１逆止弁３６および第２逆止弁３８を一体に組み付けた複合弁である。混合弁３４は、第１給湯管２６を介して供給された高温水と、第２給水管２８を介して供給された低温水との混合比を調整し、配管３０に適温の湯水を導出する。配管３０には上流側から温度センサ４０、流量センサ４２が設けられている。図示しない制御部は、温度センサ４０の温度を取得し、使用者が図示しないリモートコントローラにて設定した給湯温度となるよう混合弁３４の開度を制御する。一方、第１逆止弁３６は、給湯が停止されたときに合流部の湯水が第２給水管２８に逆流することを防止する。第２逆止弁３８は、給湯が停止されたときに合流部の湯水が第１給湯管２６に逆流することを防止する。
【００２１】
制御弁ユニット３３は、共用のボディに混合弁４４、第１逆止弁４６および第２逆止弁４８を一体に組み付けた複合弁である。混合弁４４は、第２給湯管２７を介して供給された高温水と、第２給水管２８を介して供給された低温水との混合比を調整し、配管３１に適温の湯水を導出する。第１逆止弁４６は、給湯が停止されたときに合流部の湯水が第２給水管２８に逆流することを防止する。第２逆止弁４８は、給湯が停止されたときに合流部の湯水が第２給湯管２７に逆流することを防止する。
【００２２】
制御弁ユニット３５は、共用のボディに制御弁５０、第１逆止弁５２、第２逆止弁５４および大気開放弁５６を一体に組み付けた複合弁である。制御弁５０は、モータ駆動の比例弁であり、配管３１の開度を制御することにより浴槽１３へ供給される湯水の流量を調整する。制御弁５０の下流側に第１逆止弁５２、第２逆止弁５４が順次設けられ、浴槽１３から貯湯タンク１４側への湯水の逆流を段階的に防止する。大気開放弁５６は、上流側（一次側）の圧力低下に応動して第１逆止弁５２と第２逆止弁５４との間の空間を大気に開放する。
【００２３】
すなわち、例えば浴槽１３が貯湯ユニット１０よりも高い位置に設置されるような場合、浴槽１３の側に配置された第２逆止弁５４が異物の噛み込みなどにより水密不良となっていた場合には、浴槽１３内の汚水がその水頭圧により第２逆止弁５４を介して大気開放弁５６まで逆流してくる。このような場合であっても、その汚水は大気開放弁５６によって大気に放出されるため、浴槽１３内の汚水が貯湯ユニット１０ひいては上水道の方まで逆流することを防止することができる。
【００２４】
なお、制御弁ユニット３５の入口近傍には流量センサ５８が設けられ、配管３１における制御弁ユニット３５の上流側には温度センサ６０が設けられている。図示しない制御部は、温度センサ６０の温度を取得し、使用者が図示しないリモートコントローラにて設定した給湯温度となるよう混合弁４４の開度を制御する。
【００２５】
一方、ヒートポンプユニット１２は、冷媒として二酸化炭素を用いる冷凍サイクルを備える。この冷凍サイクルは圧縮機、熱交換器、膨張弁、蒸発器を含む冷媒循環回路を備えるが、それらの構成および動作については公知であるため、その詳細な説明を省略する。上述の沸上循環回路を流れる低温水は、その熱交換器を経る際に沸き上げられて高温水となる。
【００２６】
次に、制御弁ユニット３５の具体的構成について説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に部材の位置関係を表現することがある。  
図２は、制御弁ユニット３５の全体構成を表す断面図である。制御弁ユニット３５は、樹脂材を成形して得られた共用のボディ７０に制御弁５０、第１逆止弁５２、第２逆止弁５４、大気開放弁５６および流量センサ５８を一体に組み付けて構成される。ボディ７０は、円筒状の本体７２の一方の側部に連設された導入管部７４と、本体７２の下方に連設された導出管部７６とを有する。本体７２の他方の側部には、大気開放弁５６のボディ７８が一体に設けられている。導入管部７４は本体７２に対して直角に接続され、導出管部７６は、本体７２に同軸状に接続されている。導入管部７４の開口端部は上流側から湯水を導入する導入ポートとして機能し、導出管部７６の開口端部は下流側へ湯水を導出する導出ポートとして機能する。
【００２７】
本体７２と導出管部７６との接続部には、半径方向内向きにやや突出したフランジ部が設けられ、その内周部により弁孔８０が形成されている。そして、弁孔８０の下流側開口端部に弁座８２が形成されている。また、そのフランジ部の上面から本体７２の内方に向けて同心状に延出する円ボス部８４が設けられ、その内周部により弁孔８６が形成されている。そして、弁孔８６の上流側開口端部に弁座８８が形成されている。円ボス部８４の側部が導入管部７４の軸線上に位置するため、導入管部７４に導入された湯水は、円ボス部８４の周囲を回り込むようにして本体７２に流入する。本体７２の上端開口部は、制御弁５０が組み付けられることにより封止されている。
【００２８】
導入管部７４には流量センサ５８が配設されている。流量センサ５８は、着磁された複数枚の羽根を有する羽根車９０と、この羽根車９０に近接して導入管部７４に埋設された磁気センサ９２と、上流側に配置されて通過する湯水に渦流を生起させる整流器９４を含んで構成されるが、このようなセンサ自体は公知であるため、その詳細な説明については省略する。流量センサ５８のやや上流側には、異物の流入を抑制するためのストレーナ９６が配設されている。
【００２９】
制御弁５０は、弁本体１００と駆動ユニット１０２とを一体に組み付けて構成されている。弁本体１００は、ボディ７０の上端開口部を封止するように組み付けられた段付円筒状のボディ１０４と、ボディ１０４に支持された弁体１０６を備える。ボディ１０４は、その下半部がＯリング１０８を介して本体７２に組み付けられ、その内周面が弁体１０６を摺動可能に支持するガイド孔１０７を形成する。
【００３０】
弁体１０６は、段付円筒状をなし、その下端部の外周面にはリング状の弾性体（例えばゴム）からなる弁部材１０９が嵌着されている。その弁部材１０９が弁座８８に接離することにより制御弁５０の開度を調整する。また、ボディ１０４と弁体１０６を軸線方向に貫通するように長尺状の作動ロッド１３４が設けられており、その下端部にて弁体１０６を下方から支持している。弁体１０６は、その上端部がガイド孔１０７に摺動可能に支持されている。弁体１０６の摺動面には、シール部材としてのＯリング１１０が嵌着されている。弁体１０６の下端部には、弁孔８６に摺動しつつ支持される複数の脚部が延設されている。弁体１０６は、その下端部の複数の脚部が弁孔８６に沿って摺動し、上端部がガイド孔１０７に沿って摺動することにより、軸線方向に安定に動作することができる。
【００３１】
ボディ１０４と弁体１０６とに囲まれた空間により背圧室１１２が形成されている。弁体１０６と作動ロッド１３４の間に所定のクリアランスが存在するため、弁孔８６の下流側圧力がそのクリアランスを介して背圧室１１２に導入される。本実施形態では、弁孔８６の有効径Ａとガイド孔１０７の有効径Ｂとを等しく設定することにより、弁体１０６に作用する流体圧力の影響をキャンセルしている。弁体１０６とボディ１０４との間には、弁体１０６を閉弁方向に付勢するスプリング１１４（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００３２】
駆動ユニット１０２は、モータ１３０およびウォームギヤ１３２を備える。ウォームギヤ１３２は、モータ１３０の出力軸に設けられたウォーム１３６と、そのウォーム１３６と噛合するウォームホイール１３８から構成される。作動ロッド１３４は、その上端部がウォームホイール１３８に固定されてその回転軸をなしている。ボディ１０４と作動ロッド１３４との間には、シール用の一対のＯリング１４０が介装されている。また、ボディ１０４の上半部を覆うようにハウジング１４２が取り付けられている。モータ１３０およびウォームギヤ１３２は、ハウジング１４２とボディ１０４とに囲まれる空間に収容されている。
【００３３】
ウォームホイール１３８は、その上端面に上部ストッパ１４３が突設され、下端面には、下部ストッパ（図には現れていない）が形成されている。ウォームホイール１３８の上部ストッパ１４３は、ハウジング１４２の内側に突設されたストッパ１４５と協働して、ウォームホイール１３８が回動できる可動範囲の一方、つまり弁体１０６のリフト上限を規制する。ウォームホイール１３８の下部ストッパは、ボディ１０４の内側に突設されたストッパ１４４と協働して、ウォームホイール１３８が回動できる可動範囲の他方、つまり弁体１０６のリフト下限を規制する。
【００３４】
ウォームホイール１３８の下半部には小径の雄ねじ部１４６が形成されており、ボディ１０４に突設された雌ねじ部１４８と螺合している。ウォームホイール１３８の回転運動は、これら雄ねじ部１４６と雌ねじ部１４８によるねじ機構により並進運動に変換される。すなわち、モータ１３０の駆動によりウォームホイール１３８が回動すると、そのウォームホイール１３８とともに作動ロッド１３４が軸線方向に並進する。
【００３５】
弁体１０６は、作動ロッド１３４の下端部に設けられたストッパ１５０にて下方から支持される一方、スプリング１１４によって下方に付勢されている。一方、作動ロッド１３４の上端部にもストッパ１５２が設けられており、そのストッパ１５２がウォームホイール１３８の上面に係止されることで、作動ロッド１３４の下方への変位が規制される。このため、弁体１０６が弁座８８から離間した開弁状態においては、弁体１０６と作動ロッド１３４とが突っ張った状態で一体変位するが、弁体１０６が弁座８８に着座した閉弁状態になると、弁体１０６と作動ロッド１３４とは相対変位可能となる。
【００３６】
第１逆止弁５２および第２逆止弁５４は、導出管部７６に組み込まれる逆止弁ユニットとして構成されている。すなわち、この逆止弁ユニットは、段付円筒状のボディ２００に第１弁体２０２及び第２弁体２０４を同軸状に組み付けて構成されている。ボディ２００は、導出管部７６にＯリング２０６を介して圧入されている。ボディ２００の上流側開口端部と下流側開口端部には、円ボス状の軸受部２０８，２１０が設けられている。第１弁体２０２は、軸受部２０８に摺動可能に支持され、弁座８２に下流側から着脱して第１逆止弁５２を開閉する。第１弁体２０２と軸受部２０８との間には、第１弁体２０２を閉弁方向に付勢するスプリング２１２が介装されている。軸受部２０８には、その上流側と下流側とを連通させる連通孔２１４が設けられている。
【００３７】
第２弁体２０４は、第１弁体２０２と同様の構成を有する。ボディ２００の上半部は縮径されており、その内周部により弁孔２１６が形成されている。そして、弁孔２１６の下流側開口端部により弁座２１８が形成されている。第２弁体２０４は、軸受部２１０に摺動可能に支持され、弁座２１８に下流側から着脱して第２逆止弁５４を開閉する。第２弁体２０４と軸受部２１０との間には、第２弁体２０４を閉弁方向に付勢するスプリング２２０が介装されている。軸受部２１０には、その上流側と下流側とを連通させる連通孔２２２が設けられている。なお、通常の流量制御時における不要な圧力損失を抑制するために、各スプリング２１２，２２０のばね荷重は比較的小さく設定されている。
【００３８】
大気開放弁５６は、ボディ７０の導入管部７４とは反対側に設けられている。大気開放弁５６のボディ７８は、ボディ７０と一体成形された本体１５４と、本体１５４を側方から封止するハウジング１５６とをＯリング１５８およびダイヤフラム１６０を介して組み付けることにより構成される。ボディ７８は、ダイヤフラム１６０により感圧室１６２と開放室１６４に区画されている。感圧室１６２は、検圧通路１６６および小孔１６８を介して本体７２に連通し、導入管部７４から導入される湯水の一次圧を導入する。
【００３９】
開放室１６４は、一方でやや小径の接続通路１７０を介して導出管部７６に連通し、他方で排出通路１７２を介して大気に開放されている。接続通路１７０は、導出管部７６における弁孔８０よりも下流側であり、かつ弁孔２１６よりも上流側の位置に連通している。開放室１６４と接続通路１７０との間の段部には、弁座１７４が形成されている。
【００４０】
開放室１６４には、ダイヤフラム１６０の片側面に支持されるように弁体１７６が配設されている。すなわち、ダイヤフラム１６０の内側の中央部は、弁体１７６の対向端面に形成された凸部と嵌合するよう凹設され、弁体１７６を開放室１６４の中央に位置決めしている。弁体１７６の弁座１７４との対向面にはリング状の弾性体（例えばゴム）からなる弁部材１７８が嵌着されており、その弁部材１７８が弁座１７４に着脱して大気開放弁５６を開閉する。弁体１７６とボディ７８との間には、弁体１７６を開弁方向に付勢するスプリング１８０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００４１】
以上の構成において、ウォームギヤ１３２（ウォーム１３６およびウォームホイール１３８）と、ねじ機構（雄ねじ部１４６および雌ねじ部１４８）は、モータ１３０の非作動時にそれぞれセルフロックをしないようリード角が設定されている。すなわち、仮にモータ１３０の駆動が停止されたときに弁体１０６が開弁状態にあったとしても、スプリング１１４の付勢力により弁体１０６が自律的に閉弁方向に動作して制御弁５０の閉弁を確保できるよう、ウォームギヤ１３２およびねじ機構のリード角が大きく設定されている。
【００４２】
すなわち、一般に、ウォームギヤにはセルフロックと呼ばれる現象が生じる。このセルフロックは、ウォームホイール側からウォームを回転させることができない状態を意味し、ウォームホイールとウォームとの噛合部の各歯面に作用する力の大きさに応じて発生する。例えば、モータの停止時にウォームギヤの駆動対象の停止位置を保持する場合などにこの現象が利用されたりする。この歯面に作用する力の大きさは、リード角に応じて変化することが知られている。セルフロックを生じさせるためには、リード角を小さくするのがよいとされている。ねじ機構についても同様である。
【００４３】
本実施形態では、この技術を逆に利用し、ウォームギヤ１３２のリード角およびねじ機構のリード各を大きくすることで各機構の噛合効率を向上させている。なお、本実施形態ではさらに、ウォームギヤ１３２として多条ウォームギヤを用い、ねじ機構に多条ねじを用いることでそれらの噛合効率をさらに向上させている。それにより、弁体１０６の開弁時にモータ１３０への通電が遮断された場合、ウォームギヤ１３２とねじ機構による駆動力伝達機構が、スプリング１１４の付勢力を弁体１０６および作動ロッド１３４を介して逆に受け、作動ロッド１３４の閉弁方向への移動を許容するよう自律的に動作するようにされている。すなわち、モータ１３０への通電が停止されたときに、スプリング１１４の付勢力により弁体１０６が自律的に閉弁方向に動作して制御弁５０の閉弁を確保できるようにしている。
【００４４】
次に、図２〜図４に基づいて制御弁ユニット３５の動作について説明する。図３および図４は、制御弁ユニット３５の動作を表す説明図である。  
給湯装置の作動時においてはモータ１３０への通電がなされ、図３に示すように、制御弁５０が全開状態に維持される。すなわち、モータ１３０が一方向に回転駆動されると、その回転駆動力がウォームギヤ１３２およびねじ機構により並進力に変換され、作動ロッド１３４ひいては弁体１０６に伝達される。
【００４５】
このとき、ウォームホイール１３８が回転し、作動ロッド１３４とともに弁体１０６が引き上げられ、制御弁５０が開弁する。ウォームホイール１３８がその上死点まで上昇して上部ストッパ１４３がハウジング１４２のストッパ１４５に当接すると、ウォームホイール１３８の回転が強制的に停止され、作動ロッド１３４ひいては弁体１０６の上昇が停止される。ただし、本実施形態においては上述のように、モータ１３０への通電を停止すると、弁体１０６が自律的に閉弁方向に動作してしまうことになる。このため、給湯装置の作動中は制御弁５０の全開状態を維持するために必要な保持電流を常にモータ１３０に供給する。なお、この保持電流は、弁体１０６を開弁方向に引き上げる際に供給する駆動電流よりも小さい値であってもよい。
【００４６】
このとき、上流側から導入管部７４に湯水が導入され、その水圧により第１逆止弁５２および第２逆止弁５４が開弁状態となる。一方、このような通水時においては、導入管部７４から導入される一次圧のほうが導出管部７６から導出される二次圧よりも高くなるため、大気開放弁５６は閉弁状態を維持する。
【００４７】
一方、給湯装置の作動を停止させる際には、図示の状態からモータ１３０が逆転駆動される。それにより、ウォームホイール１３８が逆回転し、作動ロッド１３４が降下する。このとき、スプリング１１４の付勢力により弁体１０６が作動ロッド１３４とともに降下して弁座８８に着座し、制御弁５０が閉弁状態となる。ただし、その着座と同時に作動ロッド１３４と弁体１０６とが相対変位可能となるため、作動ロッド１３４はさらに降下する。そして、ウォームホイール１３８の下部ストッパがストッパ１４４に当接することにより作動ロッド１３４の降下が停止される。このように、作動ロッド１３４と弁体１０６とを相対変位可能としたことで、弁体１０６と弁座８８との間に過大な面圧が作用しないようにされている。
【００４８】
このとき、制御弁５０により湯水の導入が遮断されるため、図２に示したように、第１逆止弁５２および第２逆止弁５４はスプリング２１２，２２０の付勢力により閉弁状態となる。一方、導入管部７４から導入される一次圧のほうが導出管部７６から導出される二次圧よりも高くなるため、大気開放弁５６は閉弁状態を維持する。
【００４９】
このようにして浴槽１３に湯が供給された状態において、大気開放弁５６の感圧室１６２には、検圧通路１６６を介して制御弁５０の上流側の一次圧が導入されている。この一次圧は通常、制御弁５０の下流側の二次圧より大きいため、大気開放弁５６は閉弁状態を保持する。しかし、例えば停電によりポンプが停止したり、断水が発生するなどして給水管１６や給湯管２５に負圧が発生すると、大気開放弁５６がその一次圧の低下を感知して開弁し、第１逆止弁５２と第２逆止弁５４との間の空間にある水を大気に放出する。このとき、仮に第２逆止弁５４が異物の噛み込み等、何らかの要因で水密不良となっていた場合、浴槽１３の汚水がその水頭圧により第２逆止弁５４を介して大気開放弁５６まで逆流する。しかし、その汚水は大気開放弁５６により大気に放出されるため、給水管１６や給湯管２５まで逆流することはない。
【００５０】
また、給湯装置の作動中に停電が発生すると、制御弁５０への通電が絶たれるため、モータ１３０の駆動力によって弁体１０６を閉弁方向に駆動することができない。しかしながら、上述のように、モータ１３０への通電が停止されたときには、スプリング１１４の付勢力により弁体１０６が自律的に閉弁方向に動作するため、制御弁５０の閉弁を確保することができる。それにより、例えば停電後も上流側の湯水が浴槽１３へ供給され続けるといった問題を生じさせることもない。
【００５１】
以上に説明したように、本実施形態においては、モータ駆動の制御弁５０により貯湯ユニット１０から浴槽１３へ供給される湯水の流量が調整される。一方、その制御弁５０がモータ駆動であるため、通電が絶たれるとその駆動力も絶たれるところ、スプリング１１４の付勢力によってウォームギヤ１３２およびねじ機構が自律的に回転して作動ロッド１３４が閉弁方向に動作するように構成されているため、閉弁動作を確保することができる。すなわち、給湯装置の非作動時における浴槽１３への湯水の遮断機能を確保するとともに、給湯装置の作動時には湯水の流量調整が可能となる。
【００５２】
このため、例えば浴槽１３に足し湯等を行う場合、制御弁５０の上流側に冷めた湯水が溜められていたとしても、その足し湯等の当初において流量を小さくするよう調整することで湯温の急変を防止でき、入浴者に不快感を与えることを防止または抑制することができる。また、制御弁５０をモータ駆動式の電動弁として構成したため、例えば電磁弁の場合のようにその開弁時や閉弁時の作動音を抑えることができる。すなわち、給湯装置を構成する器具の性能向上により湯水の供給圧力が高圧化したとしても、制御弁の作動音によりユーザを不快にするといった事態を回避または抑制することができる。
【００５３】
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。
【００５４】
上記実施形態においては、本発明の制御弁として制御弁ユニット（複合弁）の一部を構成する態様を例示したが、逆止弁や大気開放弁とは別の単体の制御弁（比例弁）として構成してもよい。
【００５５】
上記実施形態においては、本発明の制御弁を作動流体として湯水の流量を調整する比例弁として構成し、貯湯式給湯装置に適用する例を示したが、即時式給湯装置の必要箇所に適用してもよい。また、湯水以外を作動流体とし、その作動流体の流量の調整や遮断が必要となる流体循環装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０  貯湯ユニット、  １２  ヒートポンプユニット、  １３  浴槽、  １４  貯湯タンク、  １５  カラン、  １６  給水管、  ２５  給湯管、  ３２，３３  制御弁ユニット、  ３４  混合弁、  ３５  制御弁ユニット、  ５０  制御弁、  ５２  第１逆止弁、  ５４  第２逆止弁、  ５６  大気開放弁、  ７０  ボディ、  ７４  導入管部、  ７６  導出管部、  ８０  弁孔、  ８２  弁座、  ８６  弁孔、  ８８  弁座、  １００  弁本体、  １０２  駆動ユニット、  １０６  弁体、  １３０  モータ、  １３２  ウォームギヤ、  １３４  作動ロッド、  １３６  ウォーム、  １３８  ウォームホイール、  １４６  雄ねじ部、  １４８  雌ねじ部、  １７０  接続通路、  １７２  排出通路、  １７４  弁座、  １７６  弁体、  ２１６  弁孔、  ２１８  弁座。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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