JP2001349610A - 混合弁及び給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成部品を削減して流体間混合を実現した混
合弁を提供する。この混合弁を用いた給湯装置を提供す
る。 【解決手段】 弁本体（２）に第１のポート（６）、第
２のポート（８）、第３のポート（１０）、これらポー
トに連通した弁室（４）、回転及び進退する軸（３
６）、この軸と協動する弁体（２６）を備え、初期モー
ド（Ｍ１）は第３のポートの流量を皆無ないし最小限に
し、混合調整モード（Ｍ２）では第１及び第２のポート
側の流体を第３のポートに流すとともにその流量を調整
し、選択調整モード（Ｍ３）では主として第１又は第２
のポート側の流体を第３のポートに流すとともにその流
量を調整し、この混合弁（１１８）を用いて湯水混合、
給湯制御を行い、構成の簡略化とともに給湯制御の簡素
化を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温水と水の混合や
水量調整等が可能な混合弁及び給湯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、給湯装置では、熱交換器によって
得られる温水と、熱交換器を通過させない給水とを混合
弁によって混合し、所望の出湯温度を実現したものであ
る。このような給湯装置では、温水と給水との混合比率
及び出湯量の調整が可能であり、再出湯を繰り返すとき
の温度変化も最小限に抑えられる等、給湯特性の安定化
が図られている。

【０００３】しかし、温水と給水の混合比率の調整や水
量調整には複雑な弁機構が必要であって、熱交換器を加
熱するバーナへの燃料量の調節、混合比率の調整、水量
調整におけるハンチング防止のための制御を必要とし、
その制御は複雑になっている。このような給湯温度制御
を簡略化するには、温水側又は給水側の経路の管径を調
整するとともに、混合比率を固定し、湯水混合後の管路
に水量制御弁を設けて出湯量を調整し、出湯温度は熱交
換器を加熱するバーナの燃焼量調整のみでの制御が行わ
れている。そして、給水側経路に開閉弁を設け、設定温
度が高いときには、熱交換器側の温水の沸騰を防止する
ために、給水側の経路を閉鎖し、温水側経路を通過する
温水温度を制御している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
給湯装置では、出湯温度の制御が簡略化されるものの、
水量制御弁、開閉弁等の構成部品が増加し、混合比率を
固定化するための部品配置や機構設計の自由度が損なわ
れ、機器の大型化や高価となるという課題が生じたので
ある。

【０００５】そこで、本発明は、構成部品を削減して流
体間混合を実現した混合弁を提供することを目的とする
とともに、この混合弁を用いて構成部品の簡略化ととも
に湯水混合及び給湯制御の簡素化を図った給湯装置を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の混合弁及び給湯
装置は、弁本体（２）に第１のポート（６）、第２のポ
ート（８）、第３のポート（１０）、これらポートに連
通した弁室（４）、回転力を受けて進退しかつ回転する
軸（３６）、この軸と協動する弁体（２６）を備え、初
期モード（Ｍ１）では第３のポートの流量を皆無ないし
最小限にし、混合調整モード（Ｍ２）では第１〜第３の
ポート間の連通により第１及び第２のポート側の流体を
第３のポートに流すとともにその流量を調整し、選択調
整モード（Ｍ３）では主として第１又は第２のポート側
の流体を第３のポートに流すとともにその流量を調整
し、この混合弁（１１８）を用いて湯水混合、給湯制御
を行い、構成の簡略化とともに給湯制御の簡素化に寄与
することができる。

【０００７】請求項１に係る本発明の混合弁は、第１の
ポート（６）、第２のポート（８）及び第３のポート
（１０）が形成された弁本体（２）と、この弁本体に形
成されて前記第１のポート、前記第２のポート及び前記
第３のポートに連通させた弁室（４）と、前記弁本体に
回転可能に支持されて回転により進退可能な軸（３６）
と、この軸に支持されて前記弁室に設置され、前記軸の
進退及び回転に応じて初期モード（Ｍ１）、混合調整モ
ード（Ｍ２）又は選択調整モード（Ｍ３）の何れかに切
り換えられ、前記初期モードでは前記第３のポートの流
量を皆無ないし最小限にし、前記混合調整モードでは前
記第１及び第２のポートと前記第３のポートとの間を連
通させて前記第１及び第２のポート側の流体を前記第３
のポートに流すとともにその流量を調整し、前記選択調
整モードでは前記第２のポート側の流体のみ又は主とし
て前記流体を前記第３のポートに流し、その流量を調整
する弁体（２６）とを備えてなることを特徴とする。

【０００８】即ち、軸を回転させると、弁体は進退及び
回転し、その回転角度に応じて初期モード、混合調整モ
ード又は選択調整モードが設定される。初期モードでは
第３のポートが閉止され、混合調整モードでは第１のポ
ート、第２のポート及び第３のポートの全てが弁室を介
して連通し、また、選択調整モードでは第２のポート及
び第３のポート側が連通する。したがって、第１のポー
トに第１の流体、第２のポートに第２の流体を流し込
み、初期モードでは、第３のポートの流量を皆無ないし
最小限にし、混合調整モードでは、第１及び第２の流体
が弁室で合流し、その混合流体が第３のポートに流れ、
弁体の回転角度に応じてその流量が調整される。また、
選択調整モードでは、第２のポートからの第２の流体の
み又は主としてその流体が第３のポートに流れ、弁体の
回転角度に応じてその流量が調整される。

【０００９】請求項２に係る本発明の混合弁は、前記弁
体に前記第１のポートと前記第３のポートを連通させて
前記第１のポート側の流体のみ又は主として前記流体を
前記第３のポートに流し、その流量を調整可能な選択調
整モードを有する弁体を用いたことを特徴とする。即
ち、このように構成することにより、第１のポート側の
第１の流体のみ又は主として第１の流体が第３のポート
に流れ、その流量調整を行うことができる。

【００１０】請求項３に係る本発明の混合弁は、前記軸
に回転力を付与する駆動手段を前記弁本体に備えたこと
を特徴とする。即ち、軸は手動操作で回転可能である
が、モータ等の駆動手段を用いることにより、制御入力
によって所望の回転力を軸に付与し、その角度調整が可
能であり、流量制御を行うことができる。

【００１１】請求項４に係る本発明の混合弁は、前記第
１ポートに水（Ｗ）を流し、前記第２ポートに湯（Ｈ
Ｗ）を流し、前記混合調整モードで前記湯と前記水とを
混合し、その混合水（ＭＷ）を前記第３のポートに流す
とともに、その水量を調整し、前記選択調整モードで前
記湯のみ又は主として前記湯を前記第３のポートに流す
とともに、その水量を調整することを特徴とする。即
ち、この混合弁において、軸を回転させると、弁体は進
退及び回転する。その回転角度に応じて初期モード、混
合調整モード又は選択調整モードが設定され、初期モー
ドでは第３のポートが閉止され、混合調整モードでは第
１のポート、第２のポート及び第３のポートの全てが弁
室を介して連通し、また、選択調整モードでは第２のポ
ート及び第３側が連通する。したがって、第１のポート
に水、第２のポートに湯を流し込み、初期モードでは、
第３のポートの流量を皆無ないし最小限にし、混合調整
モードでは、水及び湯が弁室で合流し、その混合水が第
３のポートに流れ、弁体の回転角度に応じてその水量が
調整される。また、選択調整モードでは、第２のポート
からの湯のみ又は主としてその湯が第３のポートに流
れ、弁体の回転角度に応じてその水量が調整される。

【００１２】請求項５に係る本発明の給湯装置は、水
（Ｗ）を流す水経路（管路１０６）と、熱交換手段（熱
交換器１０４）によって前記水を加熱する湯経路（管路
１１２）と、この湯経路の湯（ＨＷ）と前記水経路の前
記水とを合流させる合流部（１１６）と、前記湯と前記
水の混合水（ＭＷ）又は前記湯を出湯させる出湯経路
（混合管路１２０）と、前記合流部に設置され、前記水
経路から前記水を第１のポート（６）に受け、前記湯経
路側から前記湯を受ける第２のポート（８）に受け、第
３のポート（１０）を前記出湯経路に接続し、弁体（２
６）の回転を以て、初期モード（Ｍ１）、混合調整モー
ド（Ｍ２）又は選択調整モード（Ｍ３）に切り換えら
れ、前記初期モードでは前記第３のポートの水量を皆無
ないし最小限にし、前記混合調整モードでは前記湯と前
記水とを混合して前記第３のポートから前記出湯経路に
混合水を流すとともに、その流量を調整し、前記選択調
整モードでは前記湯のみ又は主として前記湯を前記第３
のポートから前記出湯経路に流すとともに、その流量を
調整する混合弁（１１８）とを備えたことを特徴とす
る。

【００１３】即ち、水経路には上水等から水が供給さ
れ、また、湯経路には熱交換手段により水を加熱された
湯が流れる。そして、混合弁には初期モード、混合調整
モード又は選択調整モードが設定され、初期モードでは
第３のポートが閉止され、混合調整モードでは第１のポ
ート、第２のポート及び第３のポートの全てが弁室を介
して連通し、また、選択調整モードでは第２のポート及
び第３のポート側が連通する。

【００１４】したがって、初期モードでは、第３のポー
トの流量を皆無ないし最小限にし、混合調整モードで
は、水及び湯が弁室で合流し、その混合水が第３のポー
トから出湯経路に流れ、その水量が弁体の回転角度によ
って調整される。また、選択調整モードでは、第２のポ
ートからの湯又は主としてその湯が第３のポートから出
湯経路に流れ、弁体の回転角度に応じてその水量調整を
行うことができる。そして、混合調整モードでは、出湯
温度の安定化のため、流量制御が可能となり、出湯性能
を向上させることができる。また、選択調整モードで
は、熱交換手段側の水量を多くでき、熱交換手段側の沸
騰防止を図ることができる。

【００１５】請求項６に係る本発明の給湯装置は、前記
混合弁を前記第２のポートと前記第３のポート又は前記
第１のポートと前記第３のポートを選択的に連通させる
選択調整モードを備えることにより、前記選択調整モー
ドでは前記湯又は前記水の何れか一方のみ又は主として
前記湯又は前記水の何れか一方を前記出湯経路に流すよ
うにしたことを特徴とする。即ち、このように構成する
ことにより、第１のポートからの水又は主としてその水
が第３のポートから出湯経路に流れ、弁体の回転角度に
よってその水量調整を行うことができる。

【００１６】請求項７に係る本発明の給湯装置は、設定
温度に応じて前記熱交換手段を加熱するバーナの燃料供
給量を制御するとともに、出湯可能な最大水量を演算し
て前記混合弁からの出湯量を制御する制御手段を備えた
ことを特徴とする。即ち、出湯可能な最大水量は、給水
量、設定温度、バーナの発熱量等で決定される。そこ
で、設定温度に応じてバーナに対する燃料供給量を制御
するとともに、出湯可能な最大水量を演算し、その最大
水量を前提にして混合弁からの出湯量を制御することに
より、設定温度の湯を所望の水量で出湯させることがで
きる。

【００１７】請求項８に係る本発明の給湯装置は、設定
温度に応じて前記混合弁を前記混合調整モード又は前記
選択調整モードに切り換えることにより、出湯量を制御
することを特徴とする。即ち、設定温度に応じて最大出
湯量が規制され、その出湯量の範囲でバーナの燃料量を
変えることにより、出湯量を制御することができる。そ
して、設定温度に応じて混合弁に混合調整モード又は選
択調整モードを設定することにより、出湯量を制御する
ことができ、出湯制御の簡略化とともに、設定温度での
出湯を迅速に行うことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１〜図５は、本発明の混合弁の
実施の形態を示し、図１はその部分縦断面図、図２はそ
の要部を示す部分拡大断面図、図３は第１のポート側か
ら見た混合弁の側面図、図４は第２のポート側から見た
混合弁の側面図、図５は弁体の回転角度と第１及び第２
のポートの開閉関係を示す断面図である。

【００１９】弁本体２にはその中心部に弁室４が形成さ
れ、この弁室４の側部及び下部側には弁室４に連通する
第１のポート６、第２のポート８、第３のポート１０が
形成されている。この実施形態では、第３のポート１０
が弁室４の下方に設定され、第１及び第２のポート６、
８は弁室４を挟んで変位し、第１及び第３のポート６、
１０の間隔を壁面部１２を以て第２及び第３のポート
８、１０の間隔より大きく設定している。ポート６は、
その内側に径小部１４とともにその内側に流量を調整す
るオリフィス１６が形成されて弁室４に通じており、ま
た、ポート８はその内側に半円状の開口部１８が形成さ
れて弁室４に通じている。即ち、オリフィス１６によっ
てポート６の弁室４側の開口面積が狭められ、また、開
口部１８によってポート８側の開口面積が狭められ、こ
のような開口面積の調整によってポート６、８の流量比
率が例えば、１：２に設定される。そして、第１のポー
ト６には第１の流体、第２のポート８には第２の流体が
加えられ、第３のポート１０からこれら流体の混合流体
が取り出される。

【００２０】弁室４は例えば、円筒状であって、ポート
６側の弁室４の内壁部に第１の弁座２０、第２のポート
８側の弁室４の内壁部に第２の弁座２２、第３のポート
１０側の弁室４の内壁部に第３の弁座２３が形成される
とともに、その径小壁部２４に第４の弁座２５が形成さ
れている。そして、弁室４には、回転及び進退によって
各弁座２０、２２、２３、２５に対応する弁体２６が設
置されており、この弁体２６の周面及び底面側には、弁
座２０、２２に選択的に接する第１の弁部２８、弁座２
３に対応する第２の弁部３０、弁座２５に対応する第３
の弁部３２が形成されているとともに、ポート６、８に
対応して弁室４内に通水路を形成する曲面状の径小面か
らなる径小面部３４が形成されている。弁部３０は、気
密性を保持するゴム等の弾性材料で形成されたシール部
材３５が全周に亘って設置され、閉止状態で弁座２３と
密着してポート１０を完全閉止状態となる。

【００２１】弁体２６の中心には軸３６が貫通してお
り、この軸３６の先端部分に固定された係止手段として
のＣリング３８によって弁体２６が軸３６に係止されて
いる。また、軸３６の中途部に取り付けたフランジ４０
は弁体２６の内部に挿入され、また、弁体２６にはガイ
ド孔４２が形成され、このガイド孔４２にはガイド体４
４が摺動可能かつ回転可能に挿入されている。ガイド体
４４の周面にはＯリング４６が嵌合されており、このＯ
リング４６を以てガイド体４４とガイド孔４２との気密
性が保持されている。また、ガイド体４４にはＯリング
４８が取り付けられ、ガイド体４４と軸３６との間の気
密性が保持されるとともに、ガイド体４４とフランジ４
０との間には反発力を付与する手段としてコイルスプリ
ング５０が挿入されている。即ち、軸３６を中心にして
ガイド体４４と弁体２６との間には両者を引き離す方向
の力がコイルスプリング５０によって付与されている。

【００２２】ガイド体４４の中心部には、軸３６を中心
にねじ孔５２が形成され、このねじ孔５２のねじと噛み
合って回転によって摺動する摺動体５４が軸３６に取り
付けられている。即ち、軸３６及び摺動体５４は、軸３
６及びその貫通部分の径を異ならせて両者間の位置決め
を行うとともに、軸３６の後端に取り付けた係止手段と
してのＣリング５６によって軸３６に摺動体５４が固定
されている。即ち、軸３６には、前端側に弁体２６、そ
の後端側に摺動体５４が固定され、この摺動体５４のね
じ部５８がガイド体４４のねじ孔５２に係合しており、
ガイド体４４と弁体２６とは摺動可能に設定されてい
る。

【００２３】ガイド体４４は、そのフランジ６０を弁本
体２の上面側に重ね合わせて弁本体２の内部に挿入さ
れ、フランジ６０と弁本体２との間に貫通させた固定手
段である複数のビス６２を以て固定されるとともに、弁
本体２の内面部側にはガイド体４４の周壁部に形成され
た凹部にＯリング６４が取り付けられ、弁本体２とガイ
ド体４４との気密が保持されている。

【００２４】そして、摺動体５４の径小部６６には軸３
６に回転力を伝達するための歯車６８が取り付けられ、
この歯車６８には駆動手段であるモータ７０の回転力が
回転力伝達手段である歯車機構７２を通して加えられ
る。また、図示しないが、モータ７０によって回転する
弁体２６の角度は、その検出手段として設置された複数
のリミットスイッチによって検出することができる。

【００２５】次に、動作を混合すべき第１の流体として
水Ｗ、第２の流体として湯ＨＷを例に取って説明する。
モータ７０を駆動して弁体２６をその回転角度θ＝０°
から回転させると、軸３６の回転に従って摺動体５４が
軸３６とともに回転して下降し、摺動体５４の下降とと
もに軸３６を下降させる。回転角度が０°≦θ≦４０°
では、初期モードＭ１となり、図１及び図５はθ＝４０
°の弁体２６の位置を示している。この初期モードＭ１
ではポート１０が閉止状態に置かれるが、弁体２６の弁
部３２と弁座２５とは金属間接触であるため、完全閉止
状態とはならず、漏れによってポート１０側に僅かな一
定量の水量が得られる。

【００２６】軸３６を回転させると、摺動体５４が回転
して下降し、軸３６とともに弁体２６を下降させるとと
もに、弁体２６を回転させる。弁体２６の回転角度が４
０°＜θ≦１６０°では、混合調整モードＭ２となり、
図６はθ＝１２０°の弁体２６の位置を示している。こ
の混合調整モードＭ２では、ポート６とポート１０、ポ
ート８とポート１０がそれぞれ連通状態に置かれ、水Ｗ
と湯ＨＷとの混合が生じ、ポート１０から混合水ＭＷ
（＝Ｗ＋ＨＷ）が得られる。

【００２７】更に、軸３６の回転を進めると、摺動体５
４が回転してより下降し、軸３６とともに弁体２６を下
降させるとともに、弁体２６を回転させる。即ち、弁体
２６の回転角度１６０°＜θ＜１８０°では中間モード
ＭＮとなり、この中間モードＭＮから弁体２６の回転角
度が１８０°≦θ≦３２０°で選択調整モードＭ３とな
り、図７はθ＝２００°の弁体２６の位置を示してい
る。この選択調整モードＭ３では、ポート６側が閉止状
態、ポート８とポート１０が連通状態に置かれ、ポート
８の湯ＨＷがポート１０に流れる。この場合、この選択
調整モードＭ３ではポート６側が閉止状態に置かれる
が、弁体２６の弁部２８と弁座２０とは金属間接触であ
るため、完全閉止状態とはならず、漏れによってポート
１０側に僅かな一定量の水Ｗが流れており、ポート１０
にはこの水Ｗが混合された混合水ＭＷが流れる。

【００２８】そして、軸３６の回転角度が最大角度に到
達すると、摺動体５４が下死点に到達し、軸３６及び弁
体２６の下降が停止され、弁体２６の回転も停止する。
即ち、弁体２６の回転角度がθ＝３２０°となると、初
期モードＭ１とは異なり、弁部３０がシール部材３５で
構成されているため、弁体２６の弁部３０と弁座２３と
が密着状態となり、ポート１０は弁体２６によって完全
閉止状態に移行する。図８はθ＝３２０°の弁体２６の
位置を示している。この場合、ポート１０が完全閉止状
態となるので、湯ＨＷ及び水Ｗの混合及びポート１０側
に水流は生じない。

【００２９】図９は、横軸に弁体２６の回転角度θ
（°）、縦軸に流量（Ｌ／min ）を以て示した流量線図
であって、Ｘはポート６側の水Ｗの流量、Ｙはポート８
側の湯ＨＷの流量、Ｚはポート１０における混合水ＭＷ
又は湯ＨＷの総流量である。初期モードＭ１（０°≦θ
＜４０°）では、この実施形態の場合、ポート１０が閉
止状態にあるが、漏れによってポート１０に僅かな一定
量の混合水ＭＷが流れる。

【００３０】また、混合調整モードＭ２（４０°≦θ≦
１６０°）においては、水Ｗは、弁体２６の角度４０°
≦θ≦１６０°の範囲で一次関数的に増加する。一方、
湯ＨＷは、弁体２６の角度４０°＜θ＜１４０°の範囲
で一次関数的に増加するが、その増加傾斜は水Ｗ側より
大きく、その角度１４０°≦θ≦１６０°の範囲で定量
となる。この結果、ポート１０に得られる混合水ＭＷの
総流量は、４０°＜θ＜１４０°で増加し、１４０°≦
θ≦１６０°の範囲で緩やかに増加する。この混合調整
モードＭ２（４０°≦θ≦１６０°）において、ｎは中
間水量位置を示し、ｍは最大水量位置を示している。こ
の実施形態では、水Ｗと湯ＨＷの水量比率が１：２に設
定されており、最小水量から最大水量まで水量調整を行
うことができ、即ち、弁体２６の回転角度４０°≦θ≦
１６０°の範囲で最小水量から最大水量までを弁体２６
の回転により連続的に調整することができる。

【００３１】ところで、中間モードＭＮは、混合調整モ
ードＭ２から選択調整モードＭ３への切換え状態の過渡
領域であって、水Ｗは、弁体２６の角度１６０°＜θ＜
１８０°の範囲で閉止状態となり、一方、湯ＨＷは、弁
体２６の角度１６０°＜θ＜１８０°の範囲で僅かに増
加している。この結果、ポート１０に得られる混合水Ｍ
Ｗの総流量は、１６０°＜θ＜１８０°の範囲で水Ｗの
減少に伴って大幅に減少する。この中間モードＭＮ（１
６０°＜θ＜１８０°）において、ｐは湯側最大水量位
置を示している。

【００３２】そして、選択調整モードＭ３（１８０°≦
θ≦３２０°）においては、ポート６は閉止状態を維持
し、水Ｗは、１８０°≦θ＜３２０°の範囲で僅かな漏
れ状態を維持し、一定量の水Ｗがポート１０側に流れ
る。湯ＨＷは、弁体２６の角度１８０°≦θ＜２００°
の範囲で一次関数的に僅かに減少した後、その角度２０
０°≦θ＜３００°の範囲で一次関数的に大幅な減少傾
向を呈し、また、その角度３００°≦θ＜３２０°の範
囲で減少する。この結果、ポート１０にはポート８側の
湯ＨＷが流れ、僅かな漏れ量である水Ｗとの混合水ＭＷ
の総流量は、湯ＨＷの減少傾向と比例し、１８０°≦θ
＜２００°、２００°≦θ＜３００°、３００°≦θ＜
３２０°の範囲で傾斜角度を異ならせて連続的に減少す
る。そして、弁体２６の角度θ＝３００°からθ＝３２
０°で完全閉止状態に移行する。即ち、角度θ＝３２０
°において、弁体２６のシール部材３５からなる弁部３
０が弁座２３に完全密着状態となって完全閉止状態を呈
し、湯ＨＷの水量が零、その結果、混合水ＭＷの総流量
は皆無となる。この選択調整モードＭ３（１８０°≦θ
≦３２０°）において、ｑはポート１０の全閉位置であ
る。

【００３３】このようにして、初期モードＭ１ではポー
ト１０に僅かな一定水量が得られ、混合調整モードＭ２
では弁体２６の回転角度によって傾斜角度を異ならせて
連続的に増加し、又は減少する水量がポート１０に得ら
れ、また、選択調整モードＭ３では弁体２６の回転角度
によって傾斜角度を異ならせて連続的に減少する流量が
ポート１０に得られる。なお、この実施形態では、弁体
２６の回転角度θについて具体的な数値を示している
が、混合弁としての機能は、このような角度に限定され
るものではなく、また、ポート８側に湯ＨＷに代えて水
Ｗを加え、選択調整モードＭ３で水Ｗをポート１０側に
流し、その流量調整を行うことも可能である。また、ポ
ート１０側の閉止状態を弁体２６の弁部３２と弁座２
５、弁部３０と弁座２３をシール部材３５の有無によっ
て閉止状態を異ならせているが、弁部３２側にも同様の
シール部材を設置して弁部３２と弁座２５とを完全密着
状態になるように構成し、ポート６側の水Ｗ又はポート
８側の湯ＨＷを完全停止状態にしてもよい。

【００３４】次に、図１０は、本発明の給湯装置の一実
施形態を示している。この給湯装置には、一例として示
した装置本体８０の内部に燃焼室８２が設けられ、この
燃焼室８２には加熱手段ないし燃焼手段としてバーナ８
４が設置され、燃焼室８２の下側にはバーナ８４に燃焼
空気Ｅを供給する給気手段として給気ファン８６が設置
されている。バーナ８４には、管路８８を通じて燃料ガ
スＧが供給され、管路８８には燃料元弁９０及び燃料比
例弁９２が設けられている。バーナ８４に対する燃料ガ
スＧの供給又はその供給遮断は燃料元弁９０の開閉によ
って行われ、燃料元弁９０が開いているとき、バーナ８
４には燃料比例弁９２の開度に応じた燃料ガスＧが供給
される。また、バーナ８４の近傍には点火手段としてイ
グナイタ９４、炎検出手段としてフレームロッド９６が
設置されている。

【００３５】燃焼室８２の上方には燃焼排気ＥＧを流す
排気通路９８が形成され、この排気通路９８は排気口１
００を通じて外気に開放されている。また、燃焼室８２
の内外には熱交換管１０２を通じて燃焼排気ＥＧから顕
熱等を回収し、給水を加熱する給水加熱手段として熱交
換器１０４が設置されている。

【００３６】熱交換器１０４の給水側には水経路として
管路１０６が接続されており、この管路１０６を通じて
水Ｗを流し込む。管路１０６には、その途上に温度セン
サ１０８、水量センサ１１０が設置されており、温度セ
ンサ１０８によって給水温度、水量センサ１１０によっ
て給水量が検出される。

【００３７】また、熱交換器１０４の出湯側には湯経路
として管路１１２が接続されており、管路１１２を通じ
て湯ＨＷが得られる。この管路１１２と、給水側の管路
１０６から分岐した水経路としての管路１１４との間に
合流部１１６が設けられており、この合流部１１６には
水Ｗと湯ＨＷとを混合して所望温度の温水を得る混合手
段として混合弁１１８が設置されており、混合弁１１８
の出口側には混合管路１２０が接続されている。そし
て、管路１１２には温度センサ１２２、混合管路１２０
には温度センサ１２４が設置され、温度センサ１２２に
よって熱交換器１０４の出口側の温水温度、温度センサ
１２４によって混合水ＭＷの出湯温度が検出される。

【００３８】混合弁１１８では、初期モードＭ１、水Ｗ
と湯ＨＷとを混合して混合水ＭＷを出湯する混合調整モ
ードＭ２、湯ＨＷを出湯する選択調整モードＭ３の３つ
のモードが選択的に切り換えられるとともに、混合調整
モードＭ２及び選択調整モードＭ３では水量調整が可能
である。

【００３９】この給湯装置の制御装置について説明する
と、装置本体８０側には図１１及び図１２に示すよう
に、制御部１３０が設置されるとともに、この制御部１
３０と有線又は無線で連係されるリモコン装置１３２が
設置されている。制御部１３０は、燃焼動作を含む給湯
制御を行い、リモコン装置１３２は浴室、台所等に設置
されて制御部１３０に運転指令等の各種指令を付与す
る。

【００４０】制御部１３０には制御演算部１３４が設け
られ、制御演算部１３４には制御動作を演算、実行する
ＣＰＵ１３６、制御データの一時記憶を行うＲＡＭ１３
８、制御プログラム、制御データを格納したＲＯＭ１４
０、時間計測のためのＴＩＭＥＲ１４２、アナログデー
タをディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器１４４、
各種センサ入力を接続する入力ポート１４６、制御出力
を出力する出力ポート１４８が設置されている。温度セ
ンサ１０８、１２２、１２４の各検出温度は検出回路１
５０を通してＡ／Ｄ変換器１４４に加えられている。ま
た、水量センサ１１０、フレームロッド９６、混合弁１
１８の弁体２６の回転角度を検出する角度センサとして
設置されたリミットスイッチ１５２、１５４、１５６、
１５８の各検出出力は検出回路１６０を介して入力ポー
ト１４６に加えられる。この場合、リミットスイッチ１
５２では混合弁１１８の弁体２６の中間水量位置ｎ（図
９）、リミットスイッチ１５４では最大水量位置ｍ（図
９）、リミットスイッチ１５６では湯側最大水量位置ｐ
（図９）、リミットスイッチ１５８では最小水量位置ｑ
（ポート１０の全閉位置）が検出される。

【００４１】また、混合弁１１８のモータ７０、燃料元
弁９０、燃料比例弁９２、イグナイタ９４、給気ファン
８６のファンモータ１６２に対する各駆動出力は、出力
ポート１４８からの制御出力に基づいて駆動回路１６４
から出力される。そして、送受信回路１６６は入力ポー
ト１４６、出力ポート１４８に接続されており、リモコ
ン装置１３２側の送受信回路１６８との制御信号の送受
が行われる。

【００４２】また、リモコン装置１３２は制御演算部１
７０を備えており、この制御演算部１７０には制御動作
を司るＣＰＵ１７２、一時記憶のためのＲＡＭ１７４、
制御プログラム、制御データを格納するＲＯＭ１７６、
入力ポート１７８、出力ポート１８０が設置されてい
る。入力ポート１７８には検出回路１８２を通して温度
設定スイッチ１８４、運転スイッチ１８６、湯張りスイ
ッチ１８７等の各種スイッチからの入力が加えられてい
る。また、出力ポート１８０には駆動装置１８８を介し
て表示装置１９０、増幅器１９２を介してスピーカ、ブ
ザー等の発声器１９４が接続されている。また、入力ポ
ート１７８と出力ポート１８０には送受信回路１６８が
接続され、この送受信回路１６８は電線、光ファイバ等
の通信ケーブル１９６を介して送受信回路１６６と連結
されている。通信媒体としては通信ケーブル１９６に代
えて電波、光による無線通信手段を用いてもよい。

【００４３】この給湯装置の制御動作を図１３に示すフ
ローチャートを参照して説明すると、リモコン装置１３
２からの設定温度として所望の温度、例えば、５５℃の
設定温度である場合、ステップＳ１では、設定温度が５
５℃以上であるか否かが判断される。その温度以上が設
定されている場合、ステップＳ２に移行し、ステップＳ
２では混合弁１１８の弁体２６を回転させ、選択調整モ
ードＭ３の湯側最大水量位置ｐに移行させ、リミットス
イッチ１５６がその角度を検出するまでモータ７０を駆
動し、弁体２６を回転させる。

【００４４】ステップＳ３では、カラン、給湯栓が開栓
されたか否かを判断するルーチンである。即ち、開栓に
よって上水の流入が開始し、水流の有無を水量センサ１
１０の検出出力から判断する。水流が検出されたときは
ステップＳ４に移行し、このステップＳ４では、混合弁
１１８の選択調整モードＭ３にて水量制御を行う。ステ
ップＳ５では、燃料比例弁９２を動作させることによ
り、５５℃以上の高温の設定温度の給湯制御を行う。即
ち、高温給湯モードが実行される。

【００４５】また、ステップＳ１で設定温度が５５℃未
満であると判断された場合には、ステップＳ６に移行
し、給湯を停止してから所定時間経過したか否かを判定
する。即ち、熱交換器１０４内に高温水が滞留している
不都合を回避するため、所定時間だけ待機させる。そこ
で、この所定時間を経過し、熱交換器１０４の熱交換管
１０２内の湯水温度が低下しているとき、ステップＳ７
からのルーチンを実行する。即ち、ステップＳ７では混
合調整モードＭ２に移行し、弁体２６を最大水量位置ｍ
に移動させる。即ち、リミットスイッチ１５４が最大水
量位置ｍを検出するまでモータ７０を駆動し、弁体２６
を最大水量位置ｍに移動させる。

【００４６】そして、ステップＳ８では、カラン、給湯
栓が開栓されたか否かを判断するルーチンである。即
ち、開栓によって上水の流入が開始し、水流の有無を水
量センサ１１０の検出出力より判断し、水流が検出され
たときはステップＳ９に移行する。即ち、ステップＳ９
では、混合弁１１８の混合調整モードＭ２にて水量制御
を行う。ステップＳ１０では、燃料比例弁９２の開度を
調整し、５５℃未満の設定温度での給湯制御を行う。即
ち、低温給湯モードが実行される。

【００４７】また、ステップＳ６で給湯を停止してから
所定時間経過していない場合、ステップＳ１１に移行
し、熱交換器１０４内に高温の湯水が滞留しているとき
の状態での制御ルーチンを実行する。このステップＳ１
１では、弁体２６を混合調整モードＭ２に移行し、弁体
２６を中間水量位置ｎに移動させる。即ち、リミットス
イッチ１５２が中間水量位置ｎを検出するまで、モータ
７０を駆動し、弁体２６を中間水量位置ｎに移動させ
る。これにより、給湯時に熱交換器１０４の熱交換管１
０２内に滞留する高温水と水Ｗが混合されて適温の出湯
が得られ、その後の燃焼制御によって給湯温度が安定す
るまで給湯温度変動を抑制させることができる。

【００４８】ステップＳ１２では、カラン、給湯栓が開
栓されたか否かを判断するルーチンである。即ち、開栓
によって水Ｗの流入が開始され、その水流の有無を水量
センサ１１０の検出出力により判断する。水量が検出さ
れたときはステップＳ１３に移行し、即ち、ステップＳ
１３では、混合弁１１８の混合調整モードＭ２にて水量
制御を行う。ステップＳ１４では、燃料比例弁９２の開
度を調整し、５５℃未満の設定温度の給湯制御を行う。
即ち、低温再給湯モードが実行される。

【００４９】次に、図１３に示したフローチャートにお
けるステップＳ４、Ｓ５、Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１３、Ｓ１
４の各ルーチンの実行動作を図１４を参照して説明す
る。図１４は、水量制御動作及び燃焼制御動作のフロー
チャートを示している。

【００５０】給湯制御は、ステップＳ２１で運転スイッ
チ１８６、湯張りスイッチ１８７のオン入力とカラン等
の開栓とともに開始され、ステップＳ２２ではバーナ８
４の燃焼のフィードフォワード制御が実行される。この
フィードフォワード制御は、設定温度、給水温度、給湯
量から設定温度に到達させる燃料供給量を演算し、この
燃料供給量に予め燃料比例弁９２を制御して燃焼させる
制御である。燃料供給量は号数で表され、１号は１分間
に１リットルの水を２５℃温度上昇させる能力であり、
その号数は、式（１）から求められる。 号数＝給水量×（設定温度−給水温度）／２５ ・・・（１）

【００５１】ステップＳ２３では設定温度で給湯できる
最大水量を演算し、その最大水量は以下の式（２）から
求める。 最大水量＝最大燃焼可能号数×２５／（設定温度−給水温度） ・・・（２） この演算結果は、ＲＡＭ１３８に記憶する。

【００５２】そして、ステップＳ２４では現在の水量が
最大水量より多いか否かを比較演算し、小さい場合に
は、ステップＳ２５に移行し、現在の水量を維持する。
この場合、高温給湯モードでは湯側水量が最大水量位置
ｐに保持され、低温給湯モードでは最大水量位置ｍに保
持され、低温再給湯モードでは湯水混合の中間水量位置
ｎに弁体２６が保持される。また、現在の水量が最大水
量より多い場合には、ステップＳ２６に移行し、ＲＡＭ
１３８に記憶されている最大水量が水量センサ１１０で
検出されるまで弁体２６を回転させ、給湯量を制限す
る。

【００５３】ステップＳ２７では、バーナ燃焼制御をフ
ィードバック制御に移行させる。即ち、設定温度と給湯
温度（混合湯温）との偏差が最小となるように燃料比例
弁９２の開度調整を行う。

【００５４】ステップＳ２８では、給湯温度が設定温度
より低いか否かを判定し、給湯温度が設定温度より低い
場合には、ステップＳ２９に移行し、設定温度と給湯温
度との偏差が最小となるまで給湯量を制限し、ステップ
Ｓ３０のように給湯温度の安定化が図られる。

【００５５】そして、このような給湯制御において、図
１５は、混合弁１１８を用いた給湯制御特性を示し、Ｗ
Ｔは給水温度、Ｔｍは設定温度（給湯温度）、ＨＷＴは
熱交換器１０４からの出湯温度即ち、湯ＨＷの温度、Ｍ
ＷＴは混合水ＭＷの温度、Ｍ２は混合調整モード、Ｍ３
は選択調整モードを示している。

【００５６】設定温度Ｔｍを設定するとともに、湯ＨＷ
及び水Ｗの混合割合を例えば、２：１に設定し、給水温
度ＷＴにより熱交換器１０４からの出湯温度を決定す
る。設定温度Ｔｍの上昇に伴い、出湯温度が上昇し、沸
騰温度に近付く。このため、例えば設定温度５５℃を境
界とし、５５℃未満では湯ＨＷと水Ｗとの混合による給
湯制御を行い、設定温度が５５℃以上のときには、湯Ｈ
Ｗ側の給湯制御に切り換えるため、混合弁１１８の弁体
２６の開度、即ち、角度を制御する。なお、給水温度の
上昇によって混合調整モードＭ２で出湯温度が例えば８
０℃を越えたときには、燃料元弁９０を閉止させてバー
ナ８４を消火させ、出湯温度が低下した時点でバーナ８
４の再点火を行う燃焼制御を繰り返すものとする。

【００５７】このような給湯制御において、混合調整モ
ードＭ２では、出湯温度の安定化のため、流量制御が可
能となり、出湯性能を向上させることができる。また、
選択調整モードＭ３では、熱交換手段側の水量を多くで
きるので、熱交換手段側の沸騰防止を図ることができ
る。

【００５８】また、浴槽等へ所定量の給湯が終了する
と、発声器１９４により音声で「お風呂に入れます。蛇
口を閉めてから湯張りスイッチをオフにして下さい。」
と告知し、弁体２６を角度３２０°の閉止位置まで移動
させることにより、水流を停止させることができる。こ
こで、所定時間経過して湯張りスイッチ１８７にオフ入
力がなければ、発声器１９４により音声で「お風呂に入
れます。蛇口を閉めてから、湯張りスイッチをオフにし
て下さい。」と告知する。そして、湯張りスイッチ１８
７のオフ入力により浴槽以外の蛇口、カラン等からの給
湯のために、弁体２６を最大水量位置ｍに移動させ、再
び水流が検出されたときには発声器１９４により音声で
「蛇口が開いています。」と使用者に浴槽の蛇口の閉止
の再確認を促すことができる。これらの告知によって、
浴槽の蛇口等を確実に閉止させ、浴槽以外の蛇口、カラ
ン等との給湯を併用することができる。

【００５９】なお、実施形態では、混合流体として湯と
水とを例に取って説明したが、本発明の混合弁はこれ以
外の複数の流体を混合することに利用でき、湯水混合装
置に限定されるものではない。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次の効果が得られる。 ａ 本発明の混合弁によれば、構成部品を削減して水及
び湯等の流体を所望の比率で混合させることができる。 ｂ 本発明の給湯装置によれば、湯と水の混合比率を固
定し、給湯量の制御を行うことができ、且つ湯側の給湯
が可能であり、給湯装置に使用する部品点数が削減さ
れ、設計の自由度が増大するとともに、給湯制御動作が
燃焼量の制御に依存でき安定した出湯を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の混合弁の実施形態を示す部分断面図で
ある。

【図２】混合弁の要部拡大断面図である。

【図３】第１のポート側から見た混合弁の側面図であ
る。

【図４】第２のポート側から見た混合弁の側面図であ
る。

【図５】図１のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】弁体を１２０°に設定した混合弁の部分断面図
である。

【図７】弁体を２００°に設定した混合弁の部分断面図
である。

【図８】弁体を３２０°に設定した混合弁の部分断面図
である。

【図９】混合弁の流量線図である。

【図１０】本発明の給湯装置の実施形態を示す配管図で
ある。

【図１１】給湯装置の制御装置の本体側制御部を示すブ
ロック図である。

【図１２】リモコン装置を示すブロック図である。

【図１３】給湯制御を示すフローチャートである。

【図１４】水量制御動作及び燃焼制御動作を示すフロー
チャートである。

【図１５】給湯制御特性を示す図である。

【符号の説明】

２ 弁本体 ４ 弁室 ６ 第１のポート ８ 第２のポート １０ 第３のポート ２６ 弁体 ３６ 軸 １０４ 熱交換器（熱交換手段） １０６ 管路（水経路） １１２ 管路（湯経路） １１４ 管路（水経路） １１６ 合流部 １１８ 混合弁 Ｍ１ 初期モード Ｍ２ 混合調整モード Ｍ３ 選択調整モード

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H062 AA02 AA15 BB30 CC01 CC07 DD01 EE08 HH07 3H067 AA01 CC32 DD03 DD12 DD32 EA14 EA33 FF02 GG13 3L034 CA04 DA02

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のポート、第２のポート及び第３の
   ポートが形成された弁本体と、 この弁本体に形成されて前記第１のポート、前記第２の
   ポート及び前記第３のポートに連通させた弁室と、 前記弁本体に回転可能に支持されて回転により進退可能
   な軸と、 この軸に支持されて前記弁室に設置され、前記軸の進退
   及び回転に応じて初期モード、混合調整モード又は選択
   調整モードの何れかに切り換えられ、前記初期モードで
   は前記第３のポートの流量を皆無ないし最小限にし、前
   記混合調整モードでは前記第１及び第２のポートと前記
   第３のポートとの間を連通させて前記第１及び第２のポ
   ート側の流体を前記第３のポートに流すとともにその流
   量を調整し、前記選択調整モードでは前記第２のポート
   側の流体のみ又は主として前記流体を前記第３のポート
   に流し、その流量を調整する弁体と、 を備えてなることを特徴とする混合弁。
2. 【請求項２】 前記弁体に前記第１のポートと前記第３
   のポートを連通させて前記第１のポート側の流体のみ又
   は主として前記流体を前記第３のポートに流し、その流
   量を調整可能な選択調整モードを有する弁体を用いたこ
   とを特徴とする請求項１記載の混合弁。
3. 【請求項３】 前記軸に回転力を付与する駆動手段を前
   記弁本体に備えたことを特徴とする請求項１記載の混合
   弁。
4. 【請求項４】 前記第１ポートに水を流し、前記第２ポ
   ートに湯を流し、前記混合調整モードで前記湯と前記水
   とを混合し、その混合水を前記第３のポートに流すとと
   もに、その水量を調整し、前記選択調整モードで前記湯
   のみ又は主として前記湯を前記第３のポートに流すとと
   もに、その水量を調整することを特徴とする請求項１記
   載の混合弁。
5. 【請求項５】 水を流す水経路と、 熱交換手段によって前記水を加熱する湯経路と、 この湯経路の湯と前記水経路の前記水とを合流させる合
   流部と、 前記湯と前記水の混合水又は前記湯を出湯させる出湯経
   路と、 前記合流部に設置され、前記水経路から前記水を第１の
   ポートに受け、前記湯経路側から前記湯を受ける第２の
   ポートに受け、第３のポートを前記出湯経路に接続し、
   弁体の回転を以て、初期モード、混合調整モード又は選
   択調整モードに切り換えられ、前記初期モードでは前記
   第３のポートの水量を皆無ないし最小限にし、前記混合
   調整モードでは前記湯と前記水とを混合して前記第３の
   ポートから前記出湯経路に混合水を流すとともに、その
   流量を調整し、前記選択調整モードでは前記湯のみ又は
   主として前記湯を前記第３のポートから前記出湯経路に
   流すとともに、その流量を調整する混合弁と、 を備えたことを特徴とする給湯装置。
6. 【請求項６】 前記混合弁を前記第２のポートと前記第
   ３のポート又は前記第１のポートと前記第３のポートを
   選択的に連通させる選択調整モードを備えることによ
   り、前記選択調整モードでは前記湯又は前記水の何れか
   一方のみ又は主として前記湯又は前記水の何れか一方を
   前記出湯経路に流すようにしたことを特徴とする請求項
   ５記載の給湯装置。
7. 【請求項７】 設定温度に応じて前記熱交換手段を加熱
   するバーナの燃料供給量を制御するとともに、出湯可能
   な最大水量を演算して前記混合弁からの出湯量を制御す
   る制御手段を備えたことを特徴とする請求項５記載の給
   湯装置。
8. 【請求項８】 設定温度に応じて前記混合弁を前記混合
   調整モード又は前記選択調整モードに切り換えることに
   より、出湯量を制御することを特徴とする請求項５記載
   の給湯装置。