JP2002340204A - 湯水混合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 湯水混合性能を向上し、混合出口の温度分布
と流速分布を均一にすることでコンパクト化を図る。 【解決手段】 湯側流路２１と、水側流路２２と、混合
流路３０と、これら湯側２１、水側２２及び混合流路３
０を水密空間２６で合流させたバルブ本体２３と、この
バルブ本体２３の水密空間２６に回動自在に配置し、湯
側流路２１と任意の角度で連通あるいは遮断される湯側
開口部２７と、水側流路２２と任意の角度で連通あるい
は遮断される水側開口部２８が形成されるとともに、湯
側開口部２７と水側開口部２８を連通させたバルブ２４
と、このバルブ２４を操作して回動角度を変更させる操
作軸３１と、この操作軸３１を回動させるモータ３２と
を備え、前記バルブ２４の周囲には混合流路３０に連通
させた水密空間２６を設け、この水密空間２６を経由し
た後、混合流路３０に流すように構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、給湯装置における
補助熱源の給水側に用いる湯水混合装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の湯水混合装置は、図４、
図５に示すようなものが一般的に知られている。まず、
図４のものは、バルブ本体１に湯側流路２に連通した湯
流入部３と、水側流路４に連通した水流入部５と、混合
流路６に連通した流出部７を設け、前記湯流入部３、水
流入部５、流出部７をバルブシート８を設けて仕切り、
前記バルブシート８にそれぞれ対応させてバルブ９を設
けている。そして、このバルブ９を弁軸１０で連結して
モータ軸１１に取り付け、モータ１２を正転・逆転させ
ることにより、弁軸１０を左右に移動させバルブ９の開
度を調節し、湯と水の混合比を調節して所望の混合湯を
確保するようにしたものである。例えば、モータ１２を
動作させて弁軸１１を左側に移動させると、湯流入部３
のバルブ９とバルブシート８の間隙が大きくなって湯量
が多くなると同時に、水流入部５のバルブ９とバルブシ
ート８の間隙が小さくなって水量が少なくなり、逆に弁
軸１１を右側に移動させると、水量が多くなると同時に
湯量が少なくなる。そして、混合流路６に配設された温
度検出器１３で混合湯温を検出し、この検出温度と設定
温度に基づき制御手段（図示せず）によりモータ１２を
制御することで設定温度の湯を確保するようにしてい
る。

【０００３】次に、図５ものもは、ボールバルブを用い
た従来の湯水混合装置であり、図４と同一部分は同一番
号を付与する。このタイプのものは、図４の弁軸１０で
連結した２つのバルブ９に替えて、球状のボールバルブ
９ａを用い、それぞれの流路に対応して開口部を設ける
ことで各流入部と流出部を形成するようにしたものであ
り、湯側流路２に対応する球面上に湯流入部となる開口
部３ａを設け、水側流路４に対応する球面上に水流入部
となる開口部４ａを設け、混合流路６に対応する面に流
出部となる開口部７ａを設けている。そして、モータ１
２を動作させることでモータ軸１１に連結した弁軸１０
を介してボールバルブ９ａが回動し、湯側開口部３ａと
水側開口部４ａより湯と水が流入して、ボールバルブ９
ａ内を通って流出開口部７ａより混合流路６に混合水が
流れる。このとき、流出開口部７ａは混合流路６に対向
して設けられているため、ボールバルブ９ａが回動して
も流出開口部７ａと混合流路６は必ず連通状態を維持す
るようになっていた。そして、混合流路６に配設された
温度検出器１３で混合湯温を検出し、この検出温度と設
定温度に基づき制御手段（図示せず）によりモータ１２
を制御することで設定温度の湯を確保するようにしてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
湯水混合装置においては、湯側流路２あるいは水側流路
４から供給される湯、水はバルブ９で形成された湯流入
部３、３ａ及び水流入部５、５ａから流出部７、７ａに
直接流れ込む構成となっているため、混合流路６内にお
ける湯水の流れ方は、混合流路６の入口部では湯流入部
３、３ａから流れ込む湯と、水流入部５、５ａから流れ
込む水が層流状態で流れ、その後次第に湯と水が混合さ
れて所定流域で完全に混合された混合水となる。つま
り、混合流路６の入口部近傍では湯と水が層流状態で流
れるため、温度分布と流速分布がバルブ９の開度によっ
て変動することになり、この混合流路６の入口部近傍に
温度検出器１３や流量検出器（図示せず）を取り付ける
と、各検出値が設定値に対してずれた値を示すことにな
り、正確な混合湯温や混合流量を確保することが困難と
なる。従来の構成において、この問題を解消するために
は、混合流路６内で完全な混合水となる所定流域に温度
検出器１３や流量検出器（図示せず）を取り付けること
が必要となり、必然的に混合流路６の入口部からかなり
距離を置いた位置に取り付けなければならなく、湯水混
合装置自体が大きな形状のものになり、商品への組み込
み時に広いスペースを必要とする等、使い勝手の悪いも
のであった。

【０００５】本発明は、この従来の課題を解決するもの
で、混合流路のいかなる場所に温度検出器、流量検出器
を取り付けても正確な混合湯温や混合流量を検出するこ
とができ、コンパクトな湯水混合装置を提供することを
目的としたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、湯側流路と、水側流路と、混合流路と、これ
ら湯側、水側及び混合流路を水密空間で合流させたバル
ブ本体と、このバルブ本体の水密空間に回動自在に配置
し、前記湯側流路と任意の角度で連通あるいは遮断され
る湯側開口部と、前記水側流路と任意の角度で連通ある
いは遮断される水側開口部が形成されるとともに、前記
湯側開口部と水側開口部を連通させたバルブと、このバ
ルブを操作して回動角度を変更させる操作軸と、この操
作軸を回動させるモータとを備え、前記バルブの周囲に
は混合流路と連通させた水密空間を設け、この水密空間
を経由した後、混合流路に流すようにしたものである。

【０００７】上記発明によれば、湯側流路に連通した湯
側開口部及び水側流路に連通した水側開口部から流れ出
る湯及び水は、バルブ周囲の水密空間を経由して混合流
路に流れ込むため、この混合流路に流れ込むまでの水密
空間では湯及び水は乱流状態で流れることになり、混合
流路に流れ込む時点では完全な湯水混合状態を確保する
ことができ、混合流路のいかなる位置においても温度分
布と流速分布を均一に保つことができる。よって、温度
検出器あるいは流量検出器を混合流路の入口近傍に取り
付けても正確な混合湯温や混合流量を検出することがで
き、かつコンパクトな湯水混合装置を提供することがで
きる。

【０００８】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、湯側流
路と、水側流路と、混合流路と、これら湯側、水側及び
混合流路を水密空間で合流させたバルブ本体と、このバ
ルブ本体の水密空間に回動自在に配置し、前記湯側流路
と任意の角度で連通あるいは遮断される湯側開口部と、
前記水側流路と任意の角度で連通あるいは遮断される水
側開口部が形成されるとともに、前記湯側開口部と水側
開口部を連通させたバルブと、このバルブを操作して回
動角度を変更させる操作軸と、この操作軸を回動させる
モータとを備え、前記バルブの周囲には混合流路と連通
させた水密空間を設け、この水密空間を経由した後、混
合流路に流すようにしたものである。

【０００９】そして、湯側流路に連通した湯側開口部及
び水側流路に連通した水側開口部から流れ出る湯及び水
は、バルブ周囲の水密空間を経由して混合流路に流れ込
むため、この混合流路に流れ込むまでの水密空間では湯
及び水は乱流状態で流れることになり、混合流路に流れ
込む時点では完全な湯水混合状態を確保することがで
き、混合流路のいかなる位置においても温度分布と流速
分布を均一に保つことができる。よって、温度検出器あ
るいは流量検出器を混合流路の入口近傍に取り付けても
正確な混合湯温や混合流量を検出することができ、かつ
コンパクトな湯水混合装置を提供することができる。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、バルブの
湯側、水側開口部は混合流路と反対側の水密空間で湯側
流路あるいは水側流路と連通させ、水密空間を経由した
後、混合流路に流すようにしたものである。

【００１１】そして、混合流路と反対側の水密空間で湯
側流路及び水側流路からの湯水を流れ出すようにしてい
るため、湯と水を混合させるための空間を広く確保する
ことができるとともに、湯側流路及び水側流路から供給
される湯水を水密空間で反転させて混合流路に流すた
め、より激しい乱流状態が起こり完全な湯水混合状態を
確保することができる。

【００１２】また、請求項３に記載した発明は、バルブ
の開口部は湯側開口部と水側開口部のみとし、少なくと
もどちらかの開口部が水密空間と連通状態となるように
したものである。

【００１３】そして、バルブには湯側流路と連通する湯
側開口部と水側流路と連通する水側開口部の２つしか開
口させていないため、この２つの開口部から開度に応じ
た湯水の流入と流出がなされることになり、水密空間に
おける湯水の乱流状態をより促進することができ、完全
な湯水混合状態を確保することができる。

【００１４】また、請求項４に記載した発明は、バルブ
は球状とし、撥水性のバルブシートを介して湯側流路あ
るいは水側流路に臨ませたものである。

【００１５】そして、球状体により簡単な構成で湯側開
口部と水側開口部を形成することができるとともに、撥
水性のバルブシートにより摺動抵抗を極力抑え、スムー
ズな回動動作が可能になり、かつスケールの付着を抑制
して安定した湯水混合ができる。

【００１６】また、請求項５に記載した発明は、バルブ
表面にメッキ処理を施したものである。

【００１７】そして、バルブを生地で形成した場合に比
べ摺動抵抗を小さくして、よりスムーズな回動動作を提
供することができる。

【００１８】また、請求項６に記載した発明は、湯側開
口部を全開状態としたとき、水側流路の圧力をリークさ
せる微小な開口穴を設けた構成としている。

【００１９】そして、湯側開口部が全開で、水側流路が
閉止状態の時、ボールバルブには湯側流路と水側流路の
差圧が加わることになり、一般的には水側流路の給水圧
が高いため、ボールバルブは湯側に押し付けられた状態
となる。その上、湯側開口部から流入する高温水により
水側流路が温められて内圧が上昇し、湯側流路と水側流
路の差圧がさらに拡大して、より強い力でボールバルブ
は湯側に押し付けられることになり、ボールバルブの摺
動抵抗が増大して回動性能に支障をきたすことになる。
そこで、湯側開口部が全開状態となったとき、水側流路
に対応するボールバルブ面に水側流路の圧力をリークす
る開孔穴を設け、湯側流路との差圧をなくするようにし
てボールバルブに異常なストレスが加わらないようにし
ている。

【００２０】また、請求項７に記載した発明は、混合出
口の弁本体に温度検出器取付部を設け、一体化構成とし
ている。

【００２１】そして、別途温度検出器の取付構成を必要
とせず構成の簡素化が図れるとともに、コンパクトな設
計が可能になる。

【００２２】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００２３】（実施例１）図１は本発明の実施例１にお
ける電動混合弁の横断面図、図２は同電動混合弁の縦断
面図である。

【００２４】図１において、２１は太陽熱温水器等から
供給される湯側流路、２２は水道管より供給される水側
流路、２３は弁本体で前記湯側流路２１及び水側流路２
２とパッキンを介して水密に接続されている。２４は球
状の弁体（ボールバルブ）で弁シール２５により前記弁
本体２３内に所定の間隙を有して支持されており、前記
弁体２４の周囲に設けた所定の間隙で水密空間２６を形
成している。そして、前記弁シール２５にはテフロン
（登録商標）等の撥水性の材料を用い、弁体２４の表面
にはニッケル等のメッキ処理を施すようにしている。こ
の弁シール２５の材料選定及び弁体２４のメッキ処理に
より弁体２４と弁シール２５間の摺動抵抗を長期にわた
って安定させることができるとともに、スケール付着等
を防止して安定した弁体２４の回動性能を確保すること
ができる。また、前記弁体２４には湯側流路２１及び水
側流路２２に対応させて湯側貫通穴２７と水側貫通穴２
８を設け、さらに前記湯側貫通穴２７が湯側流路２１と
全開状態で連通する位置の水側流路側に開口穴２９を設
け、水側流路２２の圧力をリークさせ、湯側流路２１と
水側流路２２間に差圧が生じないようにしている。

【００２５】３０は混合流路で前記水密空間２６と連通
しており、前記湯側貫通穴２７及び水側貫通穴２８より
供給される湯水を前記水密空間２６を経由する間に混合
して完全な混合水として下流側に導く。なお、前記湯側
貫通穴２７と水側貫通穴２８は湯側流路２１あるいは水
側流路２２から供給される湯水の導入経路を形成すると
ともに、導出経路も形成し、前記混合流路３０と反対の
水密空間２６に臨ませて設け、貫通穴２７、２８から導
出する湯水が乱流状態で水密空間２６を流れ混合流路３
０に導かれるようにしている。

【００２６】３１は弁体２４に取り付けた弁軸、３２は
駆動用モータであり、制御器（図示せず）からの信号で
駆動用モータ３２により弁軸３１を介して弁体２４の開
度比率を制御することで所望の温度の混合水を得るよう
にしている。

【００２７】３３は温度検出器で、混合出口近傍の弁本
体２３に一体的に取り付け、混合流路３０の湯温を検出
する。３４は流量検出器で、極力混合出口近傍に配設し
て混合弁とユニット化することでコンパクトな構成が実
現できるようにしている。

【００２８】次に図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて
動作を説明すると、まず、制御器（図示せず）から水だ
けの供給指示が出された場合は、図３（ａ）に示すよう
に駆動用モータ３２を弁体２４の水側貫通穴２８が水側
流路２２と全開状態で連通するように回動させ、湯側流
路２１を弁シール２５と弁体２４で閉止状態とする。こ
の時の水の流れは水側流路２２から水側貫通穴２８に導
き、弁体２４内を通って湯側貫通穴２７から混合流路３
０と反対側の水密空間２６に流出し、弁本体２３の内壁
面により反転流して弁体２４の周囲に形成されている水
密空間２６を通って混合流路３０に流れる。この場合
は、水単独の流れであるため混合性能には影響しない。

【００２９】次に、ソーラ水の温度が設定温度より高い
場合は、図３（ｂ）に示すように、まず湯側貫通穴２７
が湯側流路２１と全開状態で連通するように回動させ、
この時の混合流路３０の湯温を温度検出器３３で検出す
る。この検出温度が設定温度より高ければ、弁体２４を
水側貫通穴２８が水側流路２２と連通する方向に回動さ
せ、ソーラ水と水を混合させていき設定温度になるよう
に弁体２４の開度比率を制御する。例えば、図３（ｂ）
に示すように中間位置で設定温度になった場合は、この
開度比率を維持する。この場合の湯水の流れは、まず水
側は、弁体２４の水側貫通穴２８と弁シール２５で形成
される水側流路２２との連通口から流入し、水側貫通穴
２８と弁シール２５で形成される水密空間２６との連通
口から流出する。反対に湯側は、弁体２４の湯側貫通穴
２７と弁シール２５で形成される湯側流路２１との連通
口から流入し、弁体２４の湯側貫通穴２７と弁シール２
５で形成される水密空間２６との連通口から流出する。
この湯水の流入、流出形態は弁体２４の開度比率によっ
て異なり、図３（ｂ）に示すように中間位置において
は、上記のようにそれぞれの貫通穴２７、２８で流入経
路と流出経路を形成することになるが、例えば、湯側の
開度が大きい場合は、湯側流路２１から供給される湯は
湯側貫通穴２７と水側貫通穴２８から流出することにな
る。

【００３０】そして、水密空間２６に流出した湯水は弁
本体２３の内壁面により水密空間２６を経由して反対側
の混合流路３０に反転流して流れ出る。この反転流によ
り貫通穴２７、２８から流出した湯水は乱流状態とな
り、水密空間２６を経由する間に完全に混合され、混合
流路３０に出るときは完全な混合水となっている。この
ため、温度検出器３３及び流量センサー３４を混合出口
近傍の混合流路３０内に設けても混合水の温度分布、流
速分布が均一な状態で検出することができ、正確なデー
タが得られるとともに、構成のコンパクト化を可能にで
きる。

【００３１】次に、ソーラ水が設定温度より低い場合
は、図３（ｃ）に示すように弁体２４の湯側貫通穴２７
が湯側流路２１と全開状態で連通するように回動させ、
水側流路２２を弁シール２５と弁体２４で閉止状態とす
る。この時の水の流れは湯側流路２１から湯側貫通穴２
７に導き、弁体２４内を通って水側貫通穴２８から混合
流路３０と反対側の水密空間２６に流出し、弁本体２３
の内壁面により反転流して弁体２４の周囲に形成されて
いる水密空間２６を通って混合流路３０に流れる。この
場合は、湯単独の流れであるため混合性能には影響しな
いが、水側流路２２側が閉止状態となるため、弁体２４
には湯側流路２１の水圧と水側流路２２の水圧の差圧が
加わることになり、一般的には水側流路２２の給水圧の
方が高いため弁体２４は湯側に押し付けられた状態とな
る。

【００３２】さらに、上記湯側全開状態においては、高
温のソーラ水により水側流路２２の水が加温され、水側
流路２２内の内圧が上昇し、上記差圧がさらに増大する
ことになる。そして、弁体２４は以前に増して湯側に押
し付けられた状態となり、上記内圧の上昇次第では弁シ
ール２５を破損してしまうという状態になることがあ
り、このような状態に至らない場合でも弁体２４の摺動
抵抗は極端に大きくなるため、弁体２４の回動制御に影
響がでる。

【００３３】そこで、本発明は弁体２４が湯側全開の位
置になったとき、水側流路２２に対応する弁体２４に水
側流路２２と湯側流路２１が貫通する微小の開口穴２９
を設けた構成としている。前記貫通穴２９は混合性能に
影響を及ぼさない程度の大きさとし、水側流路２２の内
圧をリークさせ、湯側と水側の差圧をなくするようにす
る。

【００３４】これにより、上記現象は解消でき、弁体２
４はいかなる条件下においても円滑な回動性能を確保す
ることができ、弁シール２５の破損、あるいは駆動用モ
ータ３２の負荷を軽減することが可能となる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、２つの貫
通穴を有する球状の弁体で湯水の流入、流出形態を形成
し、かつ混合流路と反対側の水密空間で湯水を流出する
ようにしているため、混合流路に流れ込むまでの水密空
間では湯及び水は乱流状態で流れることになり、混合流
路に流れ込む時点では完全な湯水混合状態を確保するこ
とができ、混合流路のいかなる位置においても温度分布
と流速分布を均一に保つことができる。よって、温度検
出器あるいは流量検出器を混合流路の入口近傍に取り付
けても正確な混合湯温や混合流量を検出することがで
き、かつコンパクトな湯水混合装置を提供することがで
きる。

【００３６】また、湯側全開状態のときは、弁体に設け
た微小な開口穴により水側流路の圧力をリークさせるよ
うにしているため、弁体に加わる差圧を解消することが
でき、弁シールの破損、あるいは駆動用モータの負荷を
軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の湯水混合装置の横断面図

【図２】同湯水混合装置の縦断面図

【図３】同湯水混合装置の動作を示した図

【図４】従来の湯水混合装置の断面図

【図５】従来の他の湯水混合装置の断面図

【符号の説明】

２１ 湯側流路 ２２ 水側流路 ２３ 弁本体（バルブ本体） ２４ 弁体（バルブ） ２６ 水密空間 ２７ 湯側開口部（湯側貫通穴） ２８ 水側開口部（水側貫通穴） ３０ 混合流路 ３１ 弁軸（操作軸） ３２ 駆動用モータ

フロントページの続き (72)発明者 浦川 芳久 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2D060 BB01 BC01 BE15 3H062 AA07 AA17 BB04 BB30 CC01 DD01 EE07 HH07 3H067 AA24 CC04 CC19 CC32 DD03 DD32 EA06 ED17 FF03 GG13

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 湯側流路と、水側流路と、混合流路と、
   これら湯側、水側及び混合流路を水密空間で合流させた
   バルブ本体と、このバルブ本体の水密空間に回動自在に
   配置し、前記湯側流路と任意の角度で連通あるいは遮断
   される湯側開口部と、前記水側流路と任意の角度で連通
   あるいは遮断される水側開口部が形成されるとともに、
   前記湯側開口部と水側開口部を連通させたバルブと、こ
   のバルブを操作して回動角度を変更させる操作軸と、こ
   の操作軸を回動させるモータとを備え、前記バルブの周
   囲には混合流路に連通させた水密空間を設け、この水密
   空間を経由した後、前記混合流路に流すようにした湯水
   混合装置。
2. 【請求項２】 バルブの湯側、水側開口部は混合流路と
   反対側の水密空間で湯側流路あるいは水側流路と連通さ
   せ、前記水密空間を経由した後、前記混合流路に流すよ
   うにした請求項１記載の湯水混合装置。
3. 【請求項３】 バルブの開口部は湯側開口部と水側開口
   部のみとし、少なくともどちらか一方の開口部が水密空
   間と連通状態となるようにした請求項１または２記載の
   湯水混合装置。
4. 【請求項４】 バルブは球状とし、撥水性のバルブシー
   トを介して湯側流路あるいは水側流路に臨ませた請求項
   １、２又は３記載の湯水混合装置。
5. 【請求項５】 バルブ表面にメッキ処理を施した請求項
   １〜４のいずれか１項記載の湯水混合装置。
6. 【請求項６】 湯側開口部を全開状態としたとき、水側
   流路の圧力をリークさせる微小な開口穴を設けた請求項
   １〜５のいずれか１項記載の湯水混合装置。
7. 【請求項７】 混合出口の弁本体に温度検出器取付部を
   設け、一体化構成とした請求項１〜６のいずれか１項記
   載の湯水混合装置。