(57)【要約】【課題】熱交換器１の下流側の出湯路５の下流端から分岐された給湯端末６ａに連なる給湯路６及び浴槽３に連なる湯張り路７を備える給湯装置であって、単一の弁装置で熱交換器への通水量を絞る水量調節弁と湯張り弁とを兼用して、コストダウンを図ることができるようにする。【解決手段】出湯路５の下流端に単一の弁装置である三方弁８が設けられる。三方弁は、出湯路５に連通する弁室８１１と、弁室の長手方向一端に位置する、給湯路６に連通する第１弁孔８１２が開設された第１弁座８１３と、弁室の長手方向他端に位置する、湯張り路７に連通する第２弁孔８１４が開設された第２弁座８１５とを有する弁筐８１と、モータ８２により送りねじ機構８３を介して弁室の長手方向に駆動される弁軸８４と、弁室内で第１弁座に対向するように弁軸に装着された第１弁体８５と、弁室内で第２弁座に対向するように弁軸に装着された第２弁体８６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給湯用の熱交換器と、熱交換器の下流側の出湯路と、出湯路の下流端から分岐された、給湯端末に連なる給湯路及び浴槽に連なる湯張り路とを備える給湯装置であって、
出湯路の下流端の給湯路と湯張りとの分岐部に三方弁が設けられ、
三方弁は、出湯路に連通する弁室と、弁室の長手方向一端に位置する、給湯路に連通する第１弁孔が開設された第１弁座と、弁室の長手方向他端に位置する、湯張り路に連通する第２弁孔が開設された第２弁座とを有する弁筐と、モータにより送りねじ機構を介して弁室の長手方向に駆動される弁軸と、弁室内で第１弁座に対向するように弁軸に装着された第１弁体と、弁室内で第２弁座に対向するように弁軸に装着された第２弁体とを備え、
第１弁体が第１弁座に接近する方向を往動方向、第２弁体が第２弁座に接近する方向を復動方向として、弁軸が復動方向のストローク端位置から往動方向に移動したとき、先ず、第１弁体の第１弁座への接近で給湯路に供給される温水流量が次第に減少し、その後、第２弁体が第２弁座から離隔して湯張り路に温水が供給されるようにしたことを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
前記弁軸を復動方向に付勢する戻しバネが設けられ、停電時に、戻しバネの付勢力により弁軸が復動方向に移動して、前記第２弁体により前記第２弁孔が閉塞されることを特徴とする請求項１記載の給湯装置。
【請求項３】
前記モータからの動力を前記送りねじ機構に伝達する動力伝達経路に、ソレノイドへの通電で締結されるクラッチが介設され、前記戻しバネの付勢力は、クラッチ締結時に前記モータに伝達される戻しばねの付勢力によるトルクがモータのディテントトルクよりも小さくなるように設定されることを特徴とする請求項２記載の給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯用の熱交換器と、熱交換器の下流側の出湯路と、出湯路の下流端から分岐された、給湯端末に連なる給湯路及び浴槽に連なる湯張り路とを備える給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の給湯装置では、給湯用の熱交換器の上流側の給水路に水量調節弁を介設すると共に、湯張り路に電磁弁から成る湯張り弁を介設している（例えば、特許文献１参照）。そして、熱交換器を加熱するバーナの燃焼量を最大にしても温水の温度が設定温度に達しない場合に、水量調節弁により熱交換器への通水量を減少させて、温水温度を設定温度まで上昇できるようにし、また、湯張り弁を開弁させることで浴槽に湯張りすることができるようにしている。
【０００３】
然し、このものでは、水量調節弁とは別に湯張り弁が必要になるため、コストが高くなる不具合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２２８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑み、水量調節弁の機能と湯張り弁の機能とを併せ持つ単一の弁装置を用いて、コストダウンを図ることができるようにした給湯装置を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、給湯用の熱交換器と、熱交換器の下流側の出湯路と、出湯路の下流端から分岐された給湯端末に連なる給湯路及び浴槽に連なる湯張り路とを備える給湯装置であって、出湯路の下流端の給湯路と湯張りとの分岐部に三方弁が設けられ、三方弁は、出湯路に連通する弁室と、弁室の長手方向一端に位置する、給湯路に連通する第１弁孔が開設された第１弁座と、弁室の長手方向他端に位置する、湯張り路に連通する第２弁孔が開設された第２弁座とを有する弁筐と、モータにより送りねじ機構を介して弁室の長手方向に駆動される弁軸と、弁室内で第１弁座に対向するように弁軸に装着された第１弁体と、弁室内で第２弁座に対向するように弁軸に装着された第２弁体とを備え、第１弁体が第１弁座に接近する方向を往動方向、第２弁体が第２弁座に接近する方向を復動方向として、弁軸が復動方向のストローク端位置から往動方向に移動したとき、先ず、第１弁体の第１弁座への接近で給湯路に供給される温水流量が次第に減少し、その後、第２弁体が第２弁座から離隔して湯張り路に温水が供給されるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、弁軸を復動方向のストローク端位置から往動方向に移動させることにより、湯張り路への温水供給を停止した状態で給湯路への温水供給量を減少させることができる。これにより、熱交換器への通水量が減少することになり、従来の給湯装置の水量調節弁と同一の機能を発揮する。また、第２弁体が第２弁座から離隔する位置まで弁軸を往動方向に移動させれば、湯張り路に温水が供給されることになり、従来の給湯装置の湯張り弁と同一の機能を発揮する。このように、本発明によれば、単一の弁装置である三方弁が水量調節弁の機能と湯張り弁の機能とを併せ持つため、水量調節弁と湯張り弁とを別々に設ける従来例に比しコストダウンを図ることができる。
【０００８】
ところで、第２弁体が第２弁座から離隔して、湯張り路に温水を供給している状態で停電したときに、三方弁がこの状態に維持されると、停電でバーナの燃焼が停止されるため、冷水が熱交換器で加熱されないまま湯張り路を介して浴槽に注ぎ込まれて、浴槽の湯温が低下してしまう。そのため、本発明においては、弁軸を復動方向に付勢する戻しバネが設けられ、停電時に、戻しバネの付勢力により弁軸が復動方向に移動して、第２弁体により第２弁孔が閉塞されるようにすることが望ましい。これによれば、停電時に冷水が湯張り路を介して浴槽に注ぎ込まれることを防止できる。
【０００９】
ここで、停電時に、戻しバネの付勢力により弁軸が復動方向に移動するように、モータに伝達される戻しバネの付勢力によるトルクがモータのディテントトルクよりも大きくなるように戻しバネの付勢力を設定してもよいが、これでは弁軸を所要の調節位置に保持するために、モータに戻しバネの付勢力によるトルクを相殺するのに必要な電力を供給し続ける必要があり、電力消費量が増加する。
【００１０】
そのため、上記の如く戻しバネを設ける場合は、モータからの動力を送りねじ機構に伝達する動力伝達経路に、ソレノイドへの通電で締結されるクラッチを介設し、戻しバネの付勢力を、クラッチ締結時にモータに伝達される戻しばねの付勢力によるトルクがモータのディテントトルクよりも小さくなるように設定することが望ましい。これによれば、クラッチ締結時には、モータへの通電を停止しても、弁軸はモータのディテントトルクにより戻しバネの付勢力に抗して所要の調節位置に保持される。そして、クラッチを締結状態に維持するのに必要なソレノイドへの供給電力は僅かで済むため、電力消費量を低減できる。停電時は、ソレノイドへの通電が停止されてクラッチが解放されるため、送りねじ機構にモータのディテントトルクは作用しなくなり、戻しバネの付勢力で弁軸が復動方向に移動する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態の給湯装置を示す説明図。
【図２】（ａ）（ｂ）実施形態の給湯装置に設けられた三方弁の作動を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照して、１は給湯用の熱交換器、２は風呂追い焚き用の熱交換器を示しており、これら熱交換器１，２は夫々バーナ１ａ，２ａで加熱される。風呂追い焚き用熱交換器２は、往路３ａと復路３ｂを介して浴槽３に接続されている。そして、往路３ａに介設した循環ポンプ３ｃの作動で浴槽３内の水を熱交換器２に循環させつつ加熱するようにしている。尚、給湯用熱交換器１と風呂追い焚き用熱交換器２は、図１では離れて図示されているが、実際には１つの箱体内に内蔵されている。
【００１３】
給湯用熱交換器１は、その上流側の給水路４からの冷水を加熱して下流側の出湯路５に温水を出湯するものである。給水路４には、水量センサ４ａと水温センサ４ｂとが配置され、更に、給水路４と出湯路５とを熱交換器１と並列に接続するバイパス路４ｃが設けられている。バイパス路４ｃの合流部より下流の出湯路５の部分には湯温センサ５ａが設けられている。そして、水量センサ４ａの検出水量と水温センサ４ｂの検出水温とから設定温度の温水を出湯するのに必要な熱量を算出して、バーナ１ａの燃焼量をこの熱量に合わせてフィードフォワード制御すると共に、湯温センサ５ａで検出される温水温度が設定温度になるようにバーナ１ａの燃焼量をフィードバック制御で補正している。
【００１４】
出湯路５の下流端からは、給湯栓等の給湯端末６ａに連なる給湯路６と、往路３ａを介して浴槽３に連なる湯張り路７とが分岐している。そして、本実施形態では、出湯路５の下流端の給湯路６と湯張り路７との分岐部に三方弁８を設けている。
【００１５】
三方弁８は、出湯路５に連通する弁室８１１と、弁室８１１の長手方向一端（図１の下端）に位置する、給湯路６に連通する第１弁孔８１２が開設された第１弁座８１３と、弁室８１１の長手方向他端（図１の上端）に位置する、湯張り路７に連通する第２弁孔８１４が開設された第２弁座８１５とを有する弁筐８１と、モータ８２により送りねじ機構８３を介して弁室８１１の長手方向に駆動される弁軸８４と、弁室８１１内で第１弁座８１３に対向するように弁軸８４に装着された第１弁体８５と、弁室８１１内で第２弁座８１５に対向するように弁軸８４に装着された第２弁体８６とを備えている。そして、第１弁体８５が第１弁座８１３に接近する方向（下方）を往動方向、第２弁体８６が第２弁座８１５に接近する方向（上方）を復動方向として、弁軸８４が復動方向のストローク端位置（図１に示す位置）から往動方向に移動したとき、先ず、第１弁体８５の第１弁座８１３への接近で給湯路６に供給される温水流量が次第に減少し、その後、第２弁体８６が第２弁座８１５から離隔して湯張り路７に温水が供給されるようにしている。
【００１６】
より具体的に説明すれば、第１と第２の各弁体８５，８６は、弁軸８４に摺動自在に外挿されている。また、第１弁体８５の弁軸８４に対する往動方向の移動を定位置で規制するスナップリングから成る第１ストッパ８４１と、第２弁体８６の弁軸８４に対する復動方向への移動を定位置で規制するスナップリングから成る第２ストッパ８４２と、第１弁体８５と第２弁体８６との間に縮設され、第１と第２の各弁体８５，８６を第１と第２の各ストッパ８４１，８４２で規制される位置に付勢する弁間バネ８４３と、第２弁体８６を復動方向に付勢する弁バネ８４４とを設けている。弁軸８４が復動方向のストローク端位置に存する状態では、第２弁体８６が第２弁座８１５に着座して第２弁孔８６を閉塞してから、第１弁体８５が弁間バネ８４３を圧縮しつつ更に復動方向移動して第１弁座８１３から最も離れた全開位置まで押し上げられ、第２ストッパ８４２が第２弁体８６から離れる。この状態から弁軸８４を往動方向に移動させると、弁軸８４に追従して第１弁体８５が往動方向に移動して第１弁座８１３に接近し、給湯路６に供給される温水流量が次第に減少する。そして、弁軸８４が復動方向のストローク端位置から往動方向に所定ストローク移動したところで、図２（ａ）に示す如く、第１弁体８５が第１弁座８１３に着座すると共に、第２ストッパ８４２が第２弁体８６が当接する。その後、更に弁軸８４を往動方向に移動させると、図２（ｂ）に示す如く、弁軸８４に追従して第２弁体８６が弁間バネ８４３及び弁バネ８４４を圧縮しつつ往動方向に移動して第２弁座８１５から離隔し、湯張り路７に温水が供給される。この際、第１ストッパ８４１が第１弁体８５から離れ、次に、弁軸８４を復動方向に移動させるときに、第１ストッパ８４１が第１弁体８５に当接するまで第１弁体８５は第１弁座８１３に着座したままになる。
【００１７】
ここで、給湯用熱交換器１を加熱するバーナ１ａの燃焼量を最大にしても温水の温度が設定温度に達しない場合には、弁軸８４を復動方向のストローク端位置から往動方向に移動させて、湯張り路７への温水供給を停止した状態で給湯路６への温水供給量を減少させる。これによれば、熱交換器１への通水量が減少し、温水の温度を設定温度まで上昇させることができる。また、浴槽３に湯張りする際は、弁軸８４を往動方向のストローク端位置に移動させて、第２弁体８６を第２弁座８１５から離隔させ、湯張り路７に温水を供給する。このように本実施形態によれば、単一の弁装置である三方弁８が従来の給湯装置の水量調節弁の機能と湯張り弁の機能とを併せ持つため、水量調節弁と湯張り弁とを別々に設ける従来の給湯装置に比しコストダウンを図ることができる。
【００１８】
尚、上記送りねじ機構８３は、弁筐８１に固定した雌ねじ部材８３１と、雌ねじ部材８３１に螺挿した雄ねじ部材８３２とで構成されており、弁軸８４に固定した後述する戻しバネ８７用のバネ受け８７ａに雄ねじ部材８３２を当接させている。また、モータ８２からの動力を送りねじ機構８３に伝達する動力伝達経路８８には、複数のギヤから成る減速ギヤ列が設けられており、減速ギヤ列の出力端のギヤ８８１にスプラインスリーブ８８１ａを設けて、雄ねじ部材８３２をその上部においてスプラインスリーブ８８１ａに回り止めした状態で摺動自在に嵌合させている。そして、雄ねじ部材８３２が回転しつつ進退（螺進退）することで弁軸８４が往動方向及び復動方向に駆動されるようにしている。
【００１９】
ところで、第２弁体８６が第２弁座８１５から離隔して、湯張り路７に温水を供給している状態で停電したときに、三方弁８がこの状態に維持されると、停電でバーナ１ａの燃焼が停止されるため、冷水が給湯用熱交換器１で加熱されないまま湯張り路７を介して浴槽３に注ぎ込まれて、浴槽３の湯温が低下してしまう。そこで、本実施形態では、弁軸８４を復動方向に付勢する戻しバネ８７を設け、停電時に、戻しバネ８７の付勢力により弁軸８４が復動方向に移動して、第２弁体８６により第２弁孔８１４が閉塞されるようにしている。
【００２０】
また、動力伝達経路８８には、クラッチ８９が介設されている。クラッチ８９は、モータ８２と減速ギヤ列の入力端のギヤ８８２との間に介設されるもので、モータ８２のロータ軸８２ａに回り止めされた入力側クラッチ体８９１と、入力端のギヤ８８２に噛合する、ロータ軸８２ａに回転自在に軸支された出力側クラッチ体８９２とを備えている。入力側クラッチ体８９１は、ロータ軸８２ａの軸方向に不動であり、一方、出力側クラッチ体８９２は、入力側クラッチ体８９１の上側でロータ軸８２ａの軸方向に移動自在である。そして、出力側クラッチ体８９２を入力側クラッチ体８９１側（下方）に移動させたとき、入力側クラッチ体８９１と出力側クラッチ体８９２の両者に形成したドグ歯８９１ａ，８９２ａ同士が噛合して、クラッチ８９が締結されるようにしている。
【００２１】
出力側クラッチ体８９２は、コイルスプリング等から成る付勢手段８９３で入力側クラッチ体８９１から離隔する方向（上方）に付勢されている。また、出力側クラッチ体８９２を付勢手段８９３の付勢力に抗して入力側クラッチ体８９１に移動させるソレノイド８９４を設けている。尚、本実施形態では、ソレノイド８９４の可動鉄心８９４ａに、出力側クラッチ体８９２に一端を当接させたレバー８９４ｂの他端を係合させている。そして、ソレノイド８９４への通電で可動鉄心８９４ａを上動させたとき、レバー８９４ｂを介して出力側クラッチ体８９２が入力側クラッチ体８９１側に押し下げられて、クラッチ８９が締結されるようにしている。
【００２２】
通常は、ソレノイド８９４に通電してクラッチ８９を締結させ、この状態でモータ８２を回転させて、モータ８２からの動力を減速ギヤ列から成る動力伝達経路８８を介して送りねじ機構８３の雄ねじ部材８３２に伝達し、雄ねじ部材８３２を螺進退させて、弁軸８４を移動させる。そして、弁軸８４が所要の調節位置に移動したところで、モータ８２を停止する。ここで、戻しバネ８７の付勢力は、クラッチ８９締結時にモータ８２に伝達される戻しばね８７の付勢力によるトルクがモータ８２のディテントトルクよりも小さくなるように設定されている。そのため、モータ８２を停止すると、以後ディテントトルクにより弁軸８４は戻しバネ８７の付勢力に抗して調節位置に保持される。
【００２３】
停電時には、ソレノイド８９４への通電が停止されるため、出力側クラッチ体８９２が付勢手段８９３の付勢力で入力側クラッチ体８９１から離隔して、クラッチ８９が解放される。そのため、送りねじ機構８３にモータ８２のディテントトルクは作用しなくなり、戻しバネ８７の付勢力で弁軸８４が復動方向に移動して、第２弁体８６により第２弁孔８１４が閉塞され、浴槽３に冷水が注ぎ込まれることを防止できる。
【００２４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態のクラッチ８９を省略し、停電時に戻しバネ８７の付勢力により弁軸８４が復動方向に移動するように、モータ８２に伝達される戻しバネ８７の付勢力によるトルクがモータ８２のディテントトルクよりも大きくなるように戻しバネ８７の付勢力を設定してもよい。但し、この場合には、通常時に弁軸８４を所要の調節位置に保持するために、モータ８２に戻しバネ８７の付勢力によるトルクを相殺するのに必要な電力を供給し続ける必要があり、電力消費量が増加する。一方、上記実施形態によれば、モータ８２への通電を停止しても、弁軸８４はモータ８２のディテントトルクにより戻しバネ８７の付勢力に抗して所要の調節位置に保持される。そして、クラッチ８９を締結状態に維持するのに必要なソレノイド８９４への供給電力は僅かで済むため、電力消費量を低減でき、有利である。
【符号の説明】
【００２５】
１…給湯用熱交換器、３…浴槽、５…出湯路、６…給湯路、６ａ…給湯端末、７…湯張り路、８…三方弁、８１…弁筐、８１１…弁室、８１２…第１弁孔、８１３…第１弁座、８１４…第２弁孔、８１５…第２弁座、８２…モータ、８３…送りねじ機構、８４…弁軸、８５…第１弁体、８６…第２弁体、８７…戻しバネ、８８…動力伝達経路、８９…クラッチ、８９４…ソレノイド。
【図１】
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【図２】
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