(57)【要約】【課題】水または湯水の混合水の流路の凍結を簡便に抑制することのできる水栓装置を提供すること。【解決手段】給水路２と、給湯路３と、給水路および給湯路に連通する吐水路４とを備え、給水路には、給水量の調節を行う電動式給水弁６が設けられ、給湯路には、給湯量の調節を行う電動式給湯弁７が設けられ、水、湯または混合水の供給の開始および停止を行う電磁弁８が、吐水路に設けられるか、または給水路および給湯路のそれぞれに設けられ、これらの電動式給水弁、電動式給湯弁および電磁弁がケース５の内部に収納され、ケースの内部には、ケース内の温度を測定する温度センサ１５が設けられ、設定温度以下の温度が温度センサにより検出されたときに、電動式給水弁による給水停止および電動式給湯弁による給湯停止を行わせた後に、電磁弁に通電する制御手段１６が設けられている。【選択図】図１
2013002157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を供給する給水路と、湯を供給する給湯路と、給水路および給湯路に連通し、給水路から供給される水、給湯路から供給される湯、または湯水が混合された混合水が流通する吐水路とを備えた水栓装置であって、
前記給水路には、給水量の調節を行う電動式給水弁が設けられ、前記給湯路には、給湯量の調節を行う電動式給湯弁が設けられ、水、湯または混合水の供給の開始および停止を行う電磁弁が、前記吐水路に設けられるか、または前記給水路および前記給湯路のそれぞれに設けられ、これらの電動式給水弁、電動式給湯弁および電磁弁がケースの内部に収納され、
前記ケースの内部には、ケース内の温度を測定する温度センサが設けられ、
設定温度以下の温度が前記温度センサにより検出されたときに、前記電動式給水弁による給水停止および前記電動式給湯弁による給湯停止を行わせた後に、電磁弁に通電する制御手段が設けられている
ことを特徴とする水栓装置。
【請求項２】
電磁弁は、通電時に開き、吐水路を開放することを特徴とする請求項１に記載の水栓装置。
【請求項３】
制御手段は、電磁弁への通電および非通電を繰り返して行うことを特徴とする請求項１または２に記載の水栓装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凍結が抑制された水栓装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冬場の水道配管の凍結対策としては、配管に断熱材やヒータを巻き付けたり、定期的に吐水を行ったりすることが一般的である。しかしながら、断熱材やヒータは、水栓装置に取り付けなければならないので、その分コストが高騰し、取り付けのための手間を要するという問題が指摘される。また、定期的な吐水は、節水の観点からすると、好ましいものではない。
【０００３】
下記特許文献１には、流路と、流路の流量を調節する弁体と、弁体に連結された鉄心と、鉄心に電磁力を付与する電磁コイルと、温度検出器と、温度検出器によって流路の凍結状態を判断する凍結判定手段とを備えた流量制御装置が記載されている。この流量制御装置は、給湯の開閉を行う手動式または自動式の開閉弁を閉じて給湯を停止すると、給湯停止を検出して凍結防止モードの作動を開始する。この凍結防止モードでは、水温が温度検出器により検出され、凍結判定手段で凍結の危険性があると判断すると、電磁コイルへ通電し、電磁コイルが有する抵抗によって電磁コイルが発熱し、また、電磁誘導によって鉄心が加熱される。このときの熱を利用して流量制御装置は、保温し、凍結を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２７１４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された流量制御装置では、湯水を混合する混合弁本体に鉄心と電磁コイルが設けられるので、混合弁の構成および構造に改変を加える必要があり、混合弁のコストの高騰が懸念される。水と湯の供給量を調節する電動弁と、水、湯または湯水の混合された混合水の供給の開始と停止を行う電磁弁とをそのまま用いて簡便に流路の凍結を抑制するための方策の実現が要望される。
【０００６】
本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、水または湯水の混合水の流路の凍結を簡便に抑制することのできる水栓装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の水栓装置は、水を供給する給水路と、湯を供給する給湯路と、給水路および給湯路に連通し、給水路から供給される水、給湯路から供給される湯、または湯水が混合された混合水が流通する吐水路とを備えた水栓装置であって、給水路には、給水量の調節を行う電動式給水弁が設けられ、給湯路には、給湯量の調節を行う電動式給湯弁が設けられ、水、湯または混合水の供給の開始および停止を行う電磁弁が、吐水路に設けられるか、または給水路および給湯路のそれぞれに設けられ、これらの電動式給水弁、電動式給湯弁および電磁弁がケースの内部に収納され、ケースの内部には、ケース内の温度を測定する温度センサが設けられ、設定温度以下の温度が温度センサにより検出されたときに、電動式給水弁による給水停止および電動式給湯弁による給湯停止を行わせた後に、電磁弁に通電する制御手段が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
この水栓装置においては、電磁弁は、通電時に開き、吐水路を開放することが好ましい。
【０００９】
この水栓装置においては、制御手段は、電磁弁への通電および非通電を繰り返して行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の水栓装置によれば、水または湯水の混合水の流路の凍結を簡便に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の水栓装置の第１実施形態を概略的に示した構成図である。
【図２】図１に示した水栓装置に設けられた電動式給水弁および電動式給湯弁の一形態を示した要部斜視図である。
【図３】本発明の水栓装置の第２実施形態を概略的に示した構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の水栓装置の第１実施形態を概略的に示した構成図である。
【００１３】
水栓装置１は、水を供給する給水路２と、湯を供給する給湯路３と、給水路２および給湯路３に連通する吐水路４とを備えている。給水路２と給湯路３は、それぞれの下流端において接続し、吐水路４の上流端に接続されている。吐水路４は、給水路２および給湯路３の下流側に位置している。このため、吐水路４には、給水路２から供給される水、給湯路３から供給される湯、または湯水が混合された混合水が流通する。吐水路４には、給湯路３から湯が供給されないときに水のみが流通し、給水路２から水が供給されないときに湯のみが流通する。給水路２および給湯路３のそれぞれから水および湯が供給されるときは、湯水が混合された混合水が吐水路４を流通する。給水路２、給湯路３および吐水路４は、いずれも配管により形成されており、たとえば樹脂などから形成することのできるケース５の内部に収納されている。
【００１４】
また、水栓装置１では、給水路２に、給水量の調節を行う電動式給水弁６が設けられ、給湯路３に、給湯量の調節を行う電動式給湯弁７が設けられている。吐水路４には、水、湯または混合水の供給の開始および停止を行う電磁弁８が設けられている。これらの電動式給水弁６、電動式給湯弁７および電磁弁８もケース５の内部に収納されている。
【００１５】
図２は、図１に示した水栓装置に設けられた電動式給水弁および電動式給湯弁の一形態を示した要部斜視図である。
【００１６】
電動式給水弁６および電動式給湯弁７は、給水路２または給湯路３に接続される接続口９を有する外筒１０と、外筒１０の内部に回動自在に設けられた内筒１１とを備えている。外筒１０および内筒１１は、ともに有底円筒状の部材であり、各々の側面部には開口１２、１３が形成されている。内筒１１の底部には、外筒１０の底部から外方に突出する回転軸１４が設けられており、回転軸１４は、モータの回転軸に減速機構などを介して接続される。回転軸１４の突出を可能とするために、外筒１０の底部には、回転軸１４を通すことのできる貫通孔が形成されている。回転軸１４は、その貫通孔を通じて外筒１０の底部から外方に突出している。
【００１７】
モータに電力が供給されると、モータの回転力が回転軸１４に伝達され、回転軸１４が回動して内筒１１が、外筒１０の内部を回動する。内筒１１の回動にともない、内筒１１の側面部に形成された開口１３が外筒１０の側面部に形成された開口１２と重なる面積が変化する。開口１２、１３の重なり合う面積が大きいときには、接続口９を通じて外筒１０、内筒１１の順に流入し、開口１３から流出する水または湯の流量が多くなる。逆に開口１２、１３の重なり合う面積が小さいときには、開口１３から流出する水または湯の流量が少なくなる。また、開口１２、１３が互いに重なり合わないときには、電動式給水弁６および電動式給湯弁７は閉じ、開口１３からの水または湯の流出が停止する。このようにして、電動式給水弁６および電動式給湯弁７は、給水量または給湯量の調節を行う。
【００１８】
なお、内筒１１の開口１３の下流側は、給水路２または給湯路３に接続され、この接続部は、外筒１０の接続口９よりも下流側に位置している。また、内筒１１の開口１３の大きさは、必ずしも外筒１０の開口１２よりも小さくする必要はなく、開口１２と同じ大きさとすることができる。また、開口１３は、大きさの異なるものを内筒１１の側面部に間隔をあけて形成することもできる。この場合には、外筒１０の開口１２に一致させる開口１３を変えるように内筒１１が回動して給水量および給湯量の調節を行うことができる。
【００１９】
一方、図１に示した水栓装置１では、電磁弁８は、水、湯または混合水の量の調節を行うものではなく、通電および非通電により開閉し、水、湯または混合水の供給の開始および停止のみを行う。通電時に電磁弁８が開き、吐水路４を開放するように設定すると、水、湯または混合水の供給停止は非通電により実現されるため、消費電力の低減を図ることができる。
【００２０】
また、水栓装置１では、ケース５の内部に、ケース５内の温度を測定する温度センサ１５が設けられている。温度センサ１５には、たとえばサーミスタなどを採用することができる。
【００２１】
また、水栓装置１では、電動式給水弁６、電動式給湯弁７および電磁弁８の動作を制御する制御手段１６が設けられている。制御手段１６は、電動式給水弁６、電動式給湯弁７、電磁弁８および温度センサ１５と電気的に接続されている。
【００２２】
制御手段１６では、温度設定が可能とされている。温度は、給水路２および吐水路４内で水の凍結が起こりやすい０℃から１０℃の範囲内で設定することができ、たとえば、操作パネルなどを介したユーザの直接入力などが可能である。制御手段１６での温度設定はあらかじめ行うこともでき、この場合、決まった温度に固定しておくことができる。制御手段１６には、温度センサ１５で検出するケース５内の温度に関する電気信号が入力される。入力される温度に関する電気信号に対し、制御手段１６は、設定された温度と比較し、温度センサ１５で検出したケース５内の温度が設定温度以下であるとき、電動式給水弁６、電動式給湯弁７および電磁弁８の動作を制御する。すなわち、制御手段１６は、設定温度以下の温度が温度センサ１５により検出されたときには、電動式給水弁６による給水停止および電動式給湯弁７による給湯停止を行わせた後に、電磁弁８に通電する。
【００２３】
電磁弁８は、通電により発熱する。この発熱を利用してケース５内の温度を上昇させ、給水路２および吐水路４内の水の凍結を抑制する。制御手段１６による電磁弁８への通電は、断続的に行うこともでき、通電および非通電を繰り返して行うようにすることができる。通電および非通電の繰り返しによって、制御手段１６に設定された温度付近に近づけることができ、水の凍結を抑制するための電磁弁８への通電時間が短縮し、消費電力の低減が図られる。また、設定温度を０〜１０℃の範囲とすることは、水の凍結の抑制に必要とされる電磁弁８の発熱量を低く抑えることができ、通電時間の短縮が推進され、消費電力の低減に有効ともなる。また、電磁弁８の通電時には、電動式給水弁６による給水停止および電動式給湯弁７による給湯停止が行われているため、電磁弁８に通電し、通電により電磁弁８が開いて吐水路４が開放されても、水栓装置１からの水、湯または混合水の流出を防ぐことができる。
【００２４】
このように、水栓装置１は、電動式給水弁６、電動式給湯弁７および電磁弁８の構成および構造に改変を加えることなく、給水路２および吐水路４内での水の凍結を抑制することができ、水の凍結の抑制が簡便に実現される。
【００２５】
ケース５内の温度を５℃に保持するために必要とされる消費電力を以下にシミュレーションする。
【００２６】
ケース５はＡＢＳ樹脂製とし、厚さ２mm（0.002m）、内部の大きさを１０cm（0.1m）×１０cm（0.1m）×１０cm（0.1m）とする。ＡＢＳ樹脂は、比熱が1500Ｊ/kg・℃、密度が1.05g/cm３、熱伝導率が0.28W/m・Ｋである。温度センサ１５（サーミスタ）の設定温度を５℃とし、外気温度は−１０℃とする。
【００２７】
ケース５内を５℃に保持するために必要とされる熱量Ｑは、次式（１）で示される
Ｑ（kcal/h）＝Ｋ・Ａ・ΔＴ    （１）
ここで、Ａは、ケース５の伝熱面積（総表面積）、ΔＴは、設定温度と外気温度の温度差である。
【００２８】
また、Ｋ＝１/Ｒであり、熱抵抗Ｒは、次式（２）で示される。
Ｒ＝１/α１＋１/α２＋ｔ/λ    （２）
ここで、α１は、ケース５の内部熱伝達率、α２は、ケース５の外部熱伝達率、ｔは、ケース５の厚さ、λは、ケース５の熱伝導率である。
【００２９】
自然対流であるとして、α１＝α２＝11.6（W/m２・℃）とすると、
Ｒ＝１/11.6＋１/11.6＋0.002/0.28＝583.2/3248
となり、
Ｋ＝3248/583.2≒5.6（W/m2・℃）
となる。
【００３０】
したがって、Ｑ＝5.6×(0.1×0.1×６)×｛５−（−１０）｝≒５（Ｗ）
このように、５Ｗ程度でケース５内の温度を保持することが可能であり、電磁弁８の放熱ロスを３０％と見積もれば、１５Ｗ程度の電磁弁８を使用することができ、実用的であることが分かる。
【００３１】
なお、制御手段１６は、上記のとおりの電動式給水弁６、電動式給湯弁７および電磁弁８の動作制御を行うように、あらかじめプログラミングされたマイクロコンピュータなどを備えることができる。
【００３２】
図３は、本発明の水栓装置の第２実施形態を概略的に示した構成図である。
【００３３】
第２実施形態において、第１実施形態と共通する部分には図３図中に同一の符号を付し、以下においてその説明を省略する。
【００３４】
水栓装置１７では、電磁弁８が、吐水路４に設けられているのではなく、給水路２および給湯路３のそれぞれに設けられ、電磁弁８は、電動式給水弁６および電動式給湯弁７の上流側に配置されている。いずれの電磁弁８も制御手段１６に電気的に接続されている。電磁弁８を給水路２および給湯路３のそれぞれに設ける場合には、電磁弁８は、電動式給水弁６および電動式給湯弁７の下流側に配置することもできる。
【００３５】
一方、水栓装置１７においても制御手段１６は、温度センサ１５が検出するケース５内の温度を設定された温度と比較し、温度センサ１５で検出したケース５内の温度が、設定温度以下であるとき、電動式給水弁６、電動式給湯弁７および電磁弁８の動作を制御する。すなわち、制御手段１６は、設定温度以下の温度が温度センサ１５により検出されたときには、電動式給水弁６による給水停止および電動式給湯弁７による給湯停止を行わせた後に、電磁弁８に通電する。
【００３６】
したがって、水栓装置１７は、図１に示した水栓装置１と同様に、制御手段１６の上記のとおりの電動式給水弁６、電動式給湯弁７および電磁弁８の動作制御によって、給水路２および吐水路４内での水の凍結を簡便に抑制することができる。
【００３７】
本発明は、以上の実施形態によって限定されるものではない。制御手段の構成および構造については様々なものが採用可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１、１７  水栓装置
２  給水路
３  給湯路
４  吐水路
５  ケース
６  電動式給水弁
７  電動式給湯弁
８  電磁弁
１５  温度センサ
１６  制御手段
【図１】
2013002157.tif 000003
【図２】
2013002157.tif 000004
【図３】
2013002157.tif 000005