JP2013036517A

JP2013036517A - 混合弁ユニット

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Publication number: JP2013036517A
Application number: JP2011172440A
Authority: JP
Inventors: Hiroshige Kondo; 広茂近藤; Osamu Yamaguchi; 修山口
Original assignee: Time Engineering Co Ltd
Current assignee: Time Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-08-06
Filing date: 2011-08-06
Publication date: 2013-02-21
Anticipated expiration: 2031-08-06
Also published as: JP5670841B2

Abstract

【課題】部品点数の削減及び取扱い性の向上を図る。
【解決手段】給水管に接続される給水管接続部２５と熱交換器の入口側に接続されるイン側配管接続部３２と熱交換器の出口側に接続されるアウト側配管接続部３７と給湯管に接続される給湯管接続部４１とが一体に形成されたケーシング２４を一体に形成する。ケーシング２４内には、フローセンサ３と流量調整弁４と、この流量調整弁４の下流側でイン側配管接続部３２の出口より上流側において分岐するバイパス通路７と、バイパス通路７から流入する水量と第１通路３８から流入する湯量との混合比を制御して混合弁８とが組込まれる。
【選択図】図２

Description

本発明は混合弁ユニットに関するものであり、特に熱交換器を通過した湯とバイパス通路を通過した水との混合比を調整しつつ出湯する混合弁ユニットに関するものである。

熱交換器を通過した湯とバイパス通路を通過した水との混合比を調整しつつ出湯する給湯システムを開示するものとして、下記特許文献１が知られている。

このものにおいては、フローセンサを有する給水路は下流側で分岐し、一方は熱交換器の入口側と接続し、他方はバスパス通路を介してバイパス流量調整弁の流入側に接続されている。熱交換器の出口側とバイパス流量調整弁の流出側は合流した後に水比例弁に接続されている。水比例弁の出口側は分岐し、一方は給湯路と接続されている。他方はフローセンサ、電磁弁、逆止弁等を介して浴槽へ接続されている。

特開２００３−２５４６０４号公報

しかし、上記した給湯システムにおいては、給水路に設けられたフローセンサ、バイパス通路に設けられたバイパス流量調整弁及び水比例弁といった湯水混合に係る各部品が独立して設けられており、部品点数の多さからコスト高や取扱いの煩雑さといった問題があった。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、給湯システムのうち湯水混合に係る部品をユニット化することで部品点数の削減及び取扱い性の向上を図ることを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、熱交換器を通過して加熱された湯と、前記熱交換器を通過しない水との混合比を制御する混合弁を含む混合弁ユニットであって、給水管に接続される給水管接続部と前記熱交換器の入口側に接続されるイン側配管接続部と前記熱交換器の出口側に接続されるアウト側配管接続部と給湯管に接続される給湯管接続部とが一体に形成されたケーシングを有し、このケーシング内には、前記給水管接続部から流入した水の水量を計測するフローセンサと、このフローセンサの下流側に設けられ通過水量を制御可能な流量調整弁と、この流量調整弁の下流側で前記イン側配管接続部の出口より上流側において分岐するバイパス通路と、このバイパス通路、前記アウト側配管接続部及び前記給湯管接続部の両接続部内に形成された第１、第２通路の計３つの通路に連通するバルブ収容部と、このバルブ収容部内に回動可能に設けられ前記バイパス通路から流入する水量と前記第１通路から流入する湯量との混合比を制御して前記第２通路を介して給湯する前記混合弁とが設けられているところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記バイパス通路は、前記流量調整弁の下流側から前記イン側配管接続部の出口へと至る第３通路に対しほぼ直交するようにして分岐して形成されるとともに、前記第３通路における前記バイパス通路の分岐口と反対側には前記バイパス通路と同軸で成形用の型抜き孔が開口し、かつ前記ケーシングにはこの型抜き孔を閉止するプラグ板が取り付けられているところに特徴を有する。

請求項１の発明によれば、一体に形成されたケーシング内にフローセンサ、流量調整弁、混合弁等を組み込んで混合弁ユニットを構成するようにしたため、部品点数の削減と取扱い性の向上も図ることができる。

請求項２の発明によれば、バイパス通路を型抜き孔側への型抜きによって形成するようにしている。仮に、バイパス通路を収容部側への型抜きによって形成するようにしたのでは、バイパス通路の流路面積とこのバイパス通路に連通する収容部や第１通路との流路面積との大小関係によっては型抜きができなくなる。その場合には、バイパス通路の途中でケーシングを分割せざるを得ず、ケーシングの一体化が損なわれてしまう。その点、請求項２の発明であれば、型抜き孔を設定することで、バイパス通路を収容部とは反対側へ型抜きして形成することができるため、ケーシングの一体化に寄与することができる。

給水システム全体の回路図混合弁ユニットの断面図混合弁部分の拡大断面図混合弁の開度と湯水の混合状況との関係を示すグラフケーシングの成形状況を示す断面図

＜実施形態１＞
まず、図１によって本実施形態の給水システムの回路構成について説明する。同図において１は上水道に接続された給水管であり、途中には給水管１内の水温を計測するサーミスタ２が接続されている。サーミスタ２の下流側には、混合弁ユニットＵ内に組み込まれ、通過水量を測定するフローセンサ３および給水流量を調整可能な流量調整弁４が接続されている。さらに、その下流側には熱交換器５が接続され、その出口部分には湯温を計測可能なサーミスタ６が接続されている。上記した流量調整弁４から熱交換器５へ至る流路の途中にはバイパス通路７が分岐し、混合弁８の水流入側に接続されている。

一方、熱交換器５の出口部分に接続されたサーミスタ６の下流側は混合弁８の湯流入側に接続されている。混合弁８はバイパス通路７からの水と熱交換器からの湯とを変更可能な混合比で混合し、混合弁８に接続された給湯管９へ流出させる。給湯管９は途中にサーミスタ１０が接続され、下流端には例えば台所等の蛇口が接続されている。

また、給湯管９においてサーミスタ１０より下流側は分岐配管１１に接続されている。同配管１１はフローセンサ１２、パイロット弁１３および２つの逆止弁１４，１５を介して浴槽１６に接続されている。パイロット弁１３には分岐路１７が接続され、ここには電磁弁１８が接続されている。分岐路１７は、電磁弁の上流側及び下流側の流路において共にオリフィス状に形成されたブリード孔１９およびパイロット孔２０が設けられ、下流側は一方の逆止弁１４の上流部に接続されている。また、上記した二つの逆止弁１４，１５の間には分岐配管２１を介して排水弁２２が接続されている。この排水弁２２にはフローセンサ１２の上流側の圧力を導入するための圧力導入管２３が接続されている。

次に、混合弁ユニットＵの構造について説明する（図２参照）。なお、以下の説明中、Ｘ方向及びＹ方向は図２おける左右方向及び上下方向をそれぞれ指すものとする。

さて、混合弁ユニットＵは、合成樹脂材によって一体に形成されたケーシング２４を有している。ケーシング２４には給水管１を接続可能な給水管接続部２５がＹ方向に沿って突出形成されている。給水管接続部２５の内部には軸心に沿って流水路２５Ａが形成され、その内部には前記したフローセンサ３が組込まれている。

流水路２５Ａの下流端には流量調整弁４を収容するための調整弁収容室２６が連通して形成されている。この調整弁収容室２６は流水路２６とほぼ直交するようＸ方向に沿って形成されている。また、調整弁収容室２６は軸方向両端が開口して形成され、内部には流量調整弁４が組込まれて通過水量を調整可能である。流量調整弁４は弁用モータ２７（ステッピングモータ）と、同モータ２７によって軸心周りに正逆方向へ回動可能でかつ軸方向へ往復移動可能な弁軸２８と、同弁軸２８の軸端寄りに固定された弁体２９とからなっている。

一方、調整弁収容室２６の下流側には小径の接続路３０が形成されている。接続路３０の入口部分には弁座３１が形成され、流量調整弁４の弁体２９はこの弁座３９に対して接離可能とされ、弁座３９の開放量に応じて接続路３０への流入水量が制御されるようになっている。

接続路３０の下流側にはバイパス通路７を挟んで第３通路３１が同軸で形成されている。第３通路３１はケーシング２４に突出形成されたイン側配管接続部３２の軸心に沿って、つまりＸ方向に沿って形成されている。イン側配管接続部３２は熱交換器５の入口側に接続されている。

バイパス通路７は接続路３０および第３通路３１と直交するようＹ方向に沿って形成されている。バイパス通路７の下流端は混合弁８の内部に連通可能である。バイパス通路７において収容部３３と反対側の端部にはケーシング２４の壁面に開口する型抜き孔３４３４が形成されている。この型抜き孔３４３４はＯリング３６を介してプラグ板３５によってシール状態で閉止されている。

熱交換器５の出口側はケーシング２４に突出形成されたアウト側配管接続部３７に接続されている。アウト側配管接続部３７の内部には軸心に沿って第１通路３８が形成されている。第１通路３８は混合弁８の収容部３３を挟んでバイパス通路７と同軸で、つまりＹ方向に沿って形成され、その下流側は混合弁８の内部に連通可能である。

収容部３３は、バイパス通路７、第１通路３８に加え、第２通路４０にも連通している。第２通路４０は給湯管９を接続するための給湯管接続部４１の軸心に沿って形成されている。第２通路４０はバイパス通路７及び第１通路３８とは直交するようＸ方向に沿って形成されるが、収容部３３とは同軸をなすようにして形成されている。

図３に示すように、収容部３３の穴径はバイパス通路７及び第１通路３８の流路径よりも大きく形成されている。このことにより、収容部３３が形成されている部分の対称位置ではケーシング２４の壁面が外方に膨出して形成されている。この膨出部分の一方側では、収容部の内周壁のうちバイパス通路及び第１通路に面した側がこれら両通路内に突出するようにして第１・第２の迫出し部４２，４３が形成されている。

混合弁８は収容部３３内において回動可能に収容されている。混合弁８の回動軸４４は正逆回転可能な弁用モータ４５（ステッピングモータ）に接続されている。また、ケーシング２４内には収容部３３を挟んで第２通路４０と反対側には混合弁８の回動軸４４に対する軸受を収容するための軸受収容室４６がＸ方向に沿って同軸で形成されている。図３に示すように、混合弁８のバルブ部分は第２通路４０との対向面が開放した円筒形状に形成されるとともに、その周面にはほぼ半周に亘って開口４７が形成されている。この実施形態においては、図３に示す混合弁の位置が初期位置（回転角度０°）として設定され、この位置では混合弁の開口４７は第１通路３８の全断面領域が連通し、逆にバイパス通路７側の全断面領域は混合弁８のバルブ部分の周壁によって閉じられている。したがって、初期位置においては水の混合はなく湯のみが第２通路４０を経て給湯管９へと流出することになる。

上記初期位置から混合弁が図３における時計回りにθ１だけ回動すると、図４に示すように、混合弁８の開口４７の一端部が第１迫出し部４２の外面に臨むようになる。この位置から混合弁８の回動がさらに進行すると、混合弁８の内部にバイパス通路８からの水の流入が開始される。そして、混合弁８の回動角度がθ２に達すると、混合弁８の開口４７はバイパス通路７の全断面領域を含むが、逆に第１通路３８側の全断面領域が閉じられている。したがって、θ２の角度位置では湯の混合がなく、水のみが給湯管９へと流出する。こうした状況は混合弁８の回動角度がθ３の位置に至るまで継続する。そして、混合弁８の回動角度がθ４に達すると、混合弁８の開口４７はバイパス通路７側に対して連通しなくなるが、逆に、開口４７の一端部が第２迫出し部４３の外面に臨むため、開口４７は第１通路８側の全断面領域に連通するため、混合弁８のバルブ部分に対しては再び湯のみが流入する状況となる。

なお、図示はしないが、混合弁の回動角度がθ４を超えてさらに回動すると、所定角度位置においてモータ４５の回転軸がストッパ（図示しない）に当接してこれ以上に回動できないようになっている。

次に、図５によってケーシング２４の内部構造を成形するための金型構造について説明する。但し、図５ではケーシング２４の外面側を成形するための金型については省略してある。

まず、給水管接続部２５およびフローセンサ３を収容する流水路２５ＡはＹ方向に沿って進退可能な第１成形ピン４８によって成形される。第１成形ピン４８の先端は調整弁収容室２６を成形するためにＸ方向に沿って進退可能な第２成形ピン４９の外周面に直角に突き当てられる。第２成形ピン４９の先端は型抜き孔３４３４およびバイパス通路７を成形するためにＹ方向に沿って進退可能な第３成形ピン５０の外周面に直角に突き当てられる。第３成形ピン５０を挟んで第２成形ピンと反対側の同軸上には、イン側配管接続部３２を成形するためにＸ方向に沿って進退可能な第４成形ピン５１が配され、その先端は第３成形ピン５０の外周面に直角に突き当てられる。

第３成形ピン５０の先端は軸受収容室４６及び収容部３３を成形するためにＸ方向に沿って進退可能な第５成形ピン５２の外周面に直角に突き当てられる。第５成形ピン５２の先端は給湯管接続部４１の第２通路４０を成形するためにＸ方向に沿って進退可能な第６成形ピン５３の先端面に同軸で突き当てられる。なお、第５成形ピン５２と第６成形ピン５３との突き当て部分において混合弁８のバルブ部分に対するリング状の支持面５４が形成される。
アウト側配管接続部３７内の第１通路３８はＹ方向に沿ってかつ第３成形ピン５０と同軸で進退可能な第７成形ピン５５によって成形され、その先端は第５成形ピン５２の先端部の外周面に直角に突き当てられる。

次に、上記のように構成された本実施形態の作用効果について説明すると、給水管１からの水はフローセンサ３を通過し、流量調整弁４による流量調整の作用を受けながらバイパス通路７を経て混合弁８へと至る。その一方で、水は第３通路３１を経て熱交換器５へ流入し、ここで加熱されて所定温度の湯となった後に、混合弁５へと還流する。混合弁８においては、前記したように、混合弁８の回動角度に応じて湯水が所定の混合比でもって進入し、そのバルブ部分の内部において混合され、所定温度の湯あるいは水となって第２通路４０を経て給湯管９へと流出する。そして、最終的には浴槽１６への湯張りがされたり、台所等の蛇口から所定温度の湯あるいは水となって使用される。

ところで、本実施形態では混合弁ユニットＵのケーシング２４のうち、特にバイパス通路７の形成にあたり、ケーシング２４に型抜き孔３４３４を開口する、という新規な構成を採用することで、バイパス通路７全体がＹ方向に沿って進退する第３成形ピン５０によって一つの連続した通路として形成可能となった。本実施形態の混合弁ユニットＵは、上記のようにした一体形成されたケーシング２４の内部に、フローセンサ３、流量調整弁４及び混合弁８を一体に組み込むことで、全体として一つの独立したユニットが構成されるようになった。したがって、給湯システム全体としての部品点数を削減することができるとともに、取扱い性の向上にも寄与することができる、という効果を発揮することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では第２通路４０をＸ方向に沿いつつ軸受収容室４６と同軸で形成したが、これに代えてＺ方向（図２における紙面と直交する方向）に形成するようにしてもよい。
（２）上記実施形態ではサーミスタをケーシングの外部に配した場合を示したが、そのいずれかあるいは全部をケーシング内に組込むようにしてもよい。

１…給水管
３…フローセンサ
４…流量調整弁
５…熱交換器
７…バイパス通路
８…混合弁
９…給湯管
２４…ケーシング
３３…収容部
３４…型抜き孔
３５…プラグ板
３７…アウト側配管接続部
３８…第１通路
４０…第２通路

Claims

熱交換器を通過して加熱された湯と、前記熱交換器を通過しない水との混合比を制御する混合弁を含む混合弁ユニットであって、
給水管に接続される給水管接続部と前記熱交換器の入口側に接続されるイン側配管接続部と前記熱交換器の出口側に接続されるアウト側配管接続部と給湯管に接続される給湯管接続部とが一体に形成されたケーシングを有し、
このケーシング内には、
前記給水管接続部から流入した水の水量を計測するフローセンサと、このフローセンサの下流側に設けられ通過水量を制御可能な流量調整弁と、この流量調整弁の下流側で前記イン側配管接続部の出口より上流側において分岐するバイパス通路と、このバイパス通路、前記アウト側配管接続部及び前記給湯管接続部の両接続部内に形成された第１、第２通路の計３つの通路に連通するバルブ収容部と、このバルブ収容部内に回動可能に設けられ前記バイパス通路から流入する水量と前記第１通路から流入する湯量との混合比を制御して前記第２通路を介して給湯する前記混合弁とが設けられていることを特徴とする混合弁ユニット。
前記バイパス通路は、前記流量調整弁の下流側から前記イン側配管接続部の出口へと至る第３通路に対しほぼ直交するようにして分岐して形成されるとともに、前記第３通路における前記バイパス通路の分岐口と反対側には前記バイパス通路と同軸で成形用の型抜き孔が開口し、かつ前記ケーシングにはこの型抜き孔を閉止するプラグ板が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の混合弁ユニット。