JP2014137352A - 検出ユニットおよび給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】異物の影響を受け難い検出ユニットおよび給湯システムを提供する。
【解決手段】検出ユニット６８は、分岐配管９０の流路を横断するように配設された回転軸１１４と、回転軸１１４の軸線を中心に回転可能に設けられた羽根車１１６と、羽根車１１６とともに回転する磁石１２８と、羽根車１１６の回転状態を検出する磁気センサ１２６と、を備える。羽根車１１６を回転可能に支持する軸受部１２４が、分岐配管９０を通過する湯水の流れの中に置かれるように設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、配管を流れる流体の流動状態を検出するための検出ユニット、およびその検出ユニットを備える給湯システムに関する。

給湯装置には一般に、適温に調整された湯水を浴槽へ落とし込む落とし込み給湯路のほか、浴槽に溜められた湯水を追い焚きするための追い焚き循環路が設けられる。このような給湯装置においては、落とし込み給湯路にフローセンサが設けられ、湯張りを行う際に浴槽に落とし込む流量が監視される。また、追い焚きを循環路にも湯水の循環を検出するために同様のフローセンサ又はフロースイッチが設けられる。しかしながら、このようなセンサ・スイッチの増加は装置の大型化、複雑化、製造コストの上昇につながる。そこで、その落とし込み流量や追い焚き循環流量を検出するための共用の流量検出装置を、落とし込み給湯路と追い焚き循環路との接続部に設ける構成も提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような流量検出装置は一般に、流れを受けて回転する羽根車を備え、その回転数から流量を検出する。

特開平１０−１８５６３６号公報

しかしながら、追い焚きは通常、人が入浴したあとに行われるため、循環する湯水は皮膚等の汚れや髪の毛などの異物が含まれる汚水となっている。このため、その汚水中の異物が流量検出用の羽根車の軸受部に侵入して蓄積すると、回転軸の円滑な回転を阻害し、正確な検出に支障をきたす虞がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、異物の影響を受け難い検出ユニットおよび給湯システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様は、配管を流れる流体の流動状態を検出するための検出ユニットであって、配管の流路を横断するように配設された回転軸と、回転軸の軸線を中心に回転可能に設けられた羽根車と、羽根車の回転状態を検出する検出部と、を備える。羽根車を回転可能に支持する軸受部が、配管を通過する流体の流れの中に置かれるように設けられている。ここで、「検出ユニット」は、配管内の流体の流れの有無および流量の一方または双方を検出するものでよい。

この態様によると、羽根車を回転可能に支持する軸受部が、配管を通過する流体の流れの中に曝されるように配設される。このため、仮に流体に含まれる異物が軸受部に侵入したとしても、後から流れてくる流体によりその異物が洗い流されるようになる。その結果、異物が軸受部に蓄積することが防止または抑制され、羽根車の円滑な回転状態を維持できる。すなわち、異物の影響を受け難い検出ユニットを提供することができる。

本発明の別の態様は、給湯システムである。この給湯システムは、浴槽の湯水を循環させるための循環回路と、調温された湯水を循環回路を通じて浴槽に供給するために循環回路に接続されている給湯配管と、導入管部、導入出管部および導出管部を含み、循環回路と給湯配管との接続部に設けられ、導入管部が給湯配管を構成し、導入出管部と導出管部とが循環回路を構成する分岐配管と、導入管部と導入出管部と導出管部との接続部において、分岐配管の流路を横断するように配設された回転軸と、回転軸の軸線を中心に回転可能に設けられた羽根車と、羽根車の回転状態を検出する検出部と、検出部の検出結果に基づいて流体の流動状態を演算する判定部と、を備える。羽根車を回転可能に支持する軸受部が、分岐配管を通過する流体の流れの中に置かれるように設けられている。

この態様によると、循環回路と給湯配管との接続部に分岐配管が設けられ、その分岐配管内に検出ユニットが設けられるところ、その検出ユニットの羽根車を回転可能に支持する軸受部が、分岐配管を通過する流体の流れの中に曝されるように配設される。このため、仮に循環回路を流れる汚水に異物が含まれ、その異物が軸受部に侵入したとしても、後から流れてくる流体によりその異物が洗い流されるようになる。その結果、異物が軸受部に蓄積することが防止または抑制され、羽根車の円滑な回転状態を維持できる。すなわち、異物の影響を受け難い検出ユニットを有する給湯システムを提供することができる。

本発明によれば、異物の影響を受け難い検出ユニットおよび給湯システムを提供することができる。

第１実施形態に係る貯湯式給湯装置の構成を表すシステム図である。 検出ユニットの全体構成を表す図である。 センサ部の軸受部周辺の拡大図である。 変形例に係る検出ユニットの全体構成を表す側面図である。 第２実施形態に係る検出ユニットの全体構成を表す図である。 センサ部の軸受部周辺の拡大図である。 第３実施形態に係る検出ユニットの全体構成を表す図である。 センサ部の軸受部周辺の拡大図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る貯湯式給湯装置の構成を表すシステム図である。本実施形態の給湯装置は、貯湯ユニット１０とヒートポンプユニット１２を備える。貯湯ユニット１０は、貯湯タンク１４のほか、湯水を循環または供給するための配管、湯水の流れを制御する制御弁、湯水の温度や流量を検出するためのセンサ等を備える。なお、以下の給水管等の「配管」は、流体が流通可能な管路を意味し、装置や部品間をつなぐ部材のほか、装置内の流通路も含む。給湯装置は、貯湯ユニット１０にて適温に調整された湯水を、浴槽１３やカラン１５等の給水設備に供給する。給湯装置は、貯湯タンク１４から送出されて適温に調整された湯水を浴槽１３へ落とし込む給湯回路のほか、浴槽１３に溜められた湯水を追い焚きするための追い焚き循環回路を備える。

上水道から供給される低温水は、給水管１６によって貯湯ユニット１０に供給される。給水管１６は、貯湯ユニット１０内にて第１給水管１７，第２給水管１８および第３給水管１９に分岐している。このうち、第１給水管１７が貯湯タンク１４の下部に接続されている。貯湯タンク１４とヒートポンプユニット１２との間には沸上循環回路が形成されている。すなわち、貯湯タンク１４の下部に接続された導出管２０がヒートポンプユニット１２に接続され、ヒートポンプユニット１２に接続された戻り管２２が貯湯タンク１４の上部に接続されている。なお、カラン１５には、給水管１６を介して給湯装置とは別系統で低温水が供給される。

このような構成により、貯湯タンク１４には上部に高温水、中間部に中温水、下部に低温水が存在する温度成層が形成される。貯湯タンク１４の下部に溜まった冷温水は、ヒートポンプユニット１２にて熱交換されて高温水となり、貯湯タンク１４に戻される。導出管２０には、このような沸上循環回路における湯水の循環を促進するためのポンプ２３が設けられている。

ヒートポンプユニット１２は、冷媒として二酸化炭素を用いる冷凍サイクルを備える。この冷凍サイクルは圧縮機、熱交換器、膨張弁、蒸発器を含む冷媒循環回路を備えるが、それらの構成および動作については公知であるため、その詳細な説明を省略する。上述の沸上循環回路を流れる低温水は、その熱交換器を経る際に沸き上げられて高温水となる。

貯湯タンク１４にはまた、追い焚きのための追い焚き熱源回路が接続されている。すなわち、貯湯タンク１４の上部と下部とを接続する加熱循環路２４が設けられ、その中途に熱交換器７０およびポンプ７２が配設されている。追い焚きの際にはポンプ７２が駆動される。それにより、貯湯タンク１４の上部に溜まった高温水が熱交換器７０に導かれ、浴槽１３側の循環通路８２を流れる湯水との間で熱交換が行われる。熱交換により温度低下した湯水は、貯湯タンク１４に戻される。

一方、貯湯タンク１４の上部には、高温水を導出する給湯管２５が接続されている。給湯管２５は、第１給湯管２６と第２給湯管２８に分岐している。第１給湯管２６は第２給水管１８と接続され、第２給湯管２８は第３給水管１９と接続されている。各給湯管を流れる高温水と各給水管を流れる低温水とは、それらの配管の接続部（合流部）において混合される。第１給湯管２６の高温水と第２給水管１８の冷温水との混合によって適温となった湯水は、配管３０を介して台所等のカラン１５に供給される。一方、第２給湯管２８の高温水と第３給水管１９の冷温水との混合によって適温となった湯水は、給湯配管３２を介して浴槽１３に供給される。

第１給湯管２６と第２給水管１８と配管３０との接続点には、第１混合弁３６が設けられている。第１混合弁３６は、第１給湯管２６を介して供給された高温水と、第２給水管１８を介して供給された低温水との混合比を調整し、配管３０に適温の湯水を導出する。第１給湯管２６における第１混合弁３６の上流側には、逆止弁４０が設けられている。第２給水管１８における第１混合弁３６の上流側には、逆止弁４２が設けられている。配管３０には上流側から温度センサ４８、フローセンサ５０が設けられている。図示しない制御部は、温度センサ４８の温度を取得し、使用者が図示しないリモートコントローラにて設定した給湯温度となるよう第１混合弁３６の開度を制御する。逆止弁４０は、給湯が停止されたときに合流部の湯水が第１給湯管２６に逆流することを防止する。逆止弁４２は、給湯が停止されたときに合流部の湯水が第２給水管１８に逆流することを防止する。

一方、第２給湯管２８と第３給水管１９と給湯配管３２との接続点には、第２混合弁３８が設けられている。第２混合弁３８は、第２給湯管２８を介して供給された高温水と、第３給水管１９を介して供給された低温水との混合比を調整し、給湯配管３２に適温の湯水を導出する。第２給湯管２８における第２混合弁３８の上流側には、逆止弁４４が設けられている。第３給水管１９における第２混合弁３８の上流側には、逆止弁４６が設けられている。給湯配管３２には上流側から温度センサ５２、制御弁ユニット５４が設けられている。図示しない制御部は、温度センサ５２の温度を取得し、使用者が図示しないリモートコントローラにて設定した給湯温度となるよう第２混合弁３８の開度を制御する。逆止弁４４は、給湯が停止されたときに合流部の湯水が第２給湯管２８に逆流することを防止する。逆止弁４６は、給湯が停止されたときに合流部の湯水が第３給水管１９に逆流することを防止する。

給水管１６における第１給水管１７との分岐点の上流側には、逆止弁５５、減圧弁５６および遮断弁５８が設けられている。減圧弁５６は、給水管１６を介して供給される冷温水の圧力を適宜減圧する。すなわち、水圧により貯湯タンク１４等が破損しないように適宜圧力調整を行うものである。遮断弁５８は、貯湯タンク１４に所定の湯水が溜まったときに給水管１６を遮断し、冷温水の供給を適宜停止する。逆止弁５５は、貯湯ユニット１０への給水の停止時に給水管１６における湯水の逆流を防止する。

また、制御弁ユニット５４は、その上流側から制御弁６０、逆止弁６２、大気開放弁６４および逆止弁６６が設けられている。制御弁６０は、電磁弁であり、給湯配管３２を開閉することにより浴槽１３への湯水の供給を許容又は遮断する。逆止弁６６および逆止弁６２は、浴槽１３から貯湯タンク１４側への湯水の逆流を段階的に防止する。大気開放弁６４は、上流側（一次側）の圧力低下に応動して逆止弁６２と逆止弁６６との間の空間を大気に開放する。

すなわち、例えば浴槽１３が貯湯ユニット１０よりも高い位置に設置されるような場合、浴槽１３の側に配置された逆止弁６６が異物の噛み込みなどにより水密不良となっていた場合には、浴槽１３内の汚水がその水頭圧により逆止弁６６を介して大気開放弁６４まで逆流してくる。このような場合であっても、その汚水は大気開放弁６４によって大気に放出されるため、浴槽１３内の汚水が貯湯ユニット１０ひいては上水道の方まで逆流することを防止できる。

給湯配管３２は、制御弁ユニット５４の下流側の分岐点Ｐにて、浴槽１３へ直接つながる接続通路８０と、追い焚き循環回路を形成する循環通路８２とに分岐する。分岐点Ｐには、検出ユニット６８が設けられている。検出ユニット６８は、詳しくは後述するように、フローセンサ付きの分岐配管である。

接続通路８０にはポンプ８４が設けられ、循環通路８２の中途には熱交換器７０が設けられる。ポンプ８４は、追い焚き時にのみ駆動される。すなわち、浴槽１３の湯張りを行うときには制御弁６０が開弁され、第２混合弁３８にて適温に調整された湯水が供給される。その湯水は分岐点Ｐにて分岐し、図中実線矢印にて示すように、一方で接続通路８０を介して浴槽１３へ供給され、他方で循環通路８２を介して浴槽１３へ供給される。ただし、湯張り時にはポンプ７２は駆動されないため、追い焚きが行われることはない。湯張り中の湯水の供給量は、検出ユニット６８の検出値に基づいて算出される。所定流量の湯水の供給が完了すると、制御弁６０が閉弁され、湯張りは停止される。

一方、追い焚き時には、ポンプ７２，８４が駆動される。その結果、図中点線矢印にて示すように、浴槽１３内の湯水が熱交換器７０へ向けて送り出され、追い焚き循環回路を循環する。浴槽１３から排出された冷めた湯水は、熱交換器７０にて熱交換されて昇温し、再び浴槽１３へと戻される。この追い焚きにより、浴槽１３内の湯水が適温に温められる。なお、追い焚き時には制御弁６０が閉弁され、また逆止弁６６が閉弁状態を維持するため、浴槽１３内の汚水が給湯配管３２に逆流することはない。

本実施形態では、湯張りを行う際に、検出ユニット６８により検出される湯水の流量の積算値が演算され、その積算値が設定された湯量に達したときに制御弁６０が閉弁される。それにより、湯張りが完了する。また、追い焚きを行う際にも、その追い焚き循環回路における湯水の循環有無が検出ユニット６８により検出される。すなわち、検出ユニット６８が、湯張りの際の出湯量を検出するためのフローセンサとして機能するとともに、追い焚きの際の湯水の循環有無を検出するためのフロースイッチとしても機能する。検出ユニット６８が後者のフロースイッチとして機能するとき、その循環継続時間により追い焚き終了時間の目安を求めることもできる。この検出ユニット６８の構成および動作の詳細については後述する。

次に、検出ユニット６８の具体的構成について説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に部材の位置関係を表現することがある。図２は、検出ユニット６８の全体構成を表す図である。図２（ａ）は検出ユニット６８の横断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図（側断面図）である。図２（ａ）に示すように、検出ユニット６８は、分岐配管９０とセンサ部９２とを備える。分岐配管９０はＴ字形の管継手であり、導入管部９４と導入出管部９６と導出管部９８とを接続し、三方向に開口するように構成される。導入管部９４と導出管部９８とは同軸状に接続され、それらに直交するように導入出管部９６が接続されている。

導入管部９４は第１開口端１０６を有し、導入出管部９６は第２開口端１０８を有し、導出管部９８は第３開口端１１０を有する。これらの開口端はそれぞれ他の配管に分岐配管９０を接続するための接続口である。センサ部９２は、導入管部９４と導入出管部９６と導出管部９８とが接続される分岐配管９０の中央部分、言い換えれば分岐部分に取り付けられている。センサ部９２は、羽根車の回転に基づいて検出信号を出力する回転式のフローセンサからなる。

第１開口端１０６は、給湯配管３２の浴槽１３側の末端に接続される。図１を参照して説明したように、給湯配管３２は、貯湯タンク１４から送出されて適温に調整された湯水を浴槽１３へ落とし込む給湯回路を、浴槽１３に溜められた湯水を追い焚きするための循環回路に接続する配管である。第２開口端１０８は、追い焚き循環回路の接続通路８０に接続される。第３開口端１１０は、追い焚き循環回路の循環通路８２に接続される。このようにして、分岐配管９０は、循環回路（接続通路８０および循環通路８２）と給湯配管３２との接続部を形成する。分岐配管９０の第２開口端１０８と第３開口端１１０とをつなぐ管路は、追い焚きのための循環回路の一部となっている。

センサ部９２は、導入管部９４と導入出管部９６と導出管部９８との接続部に円形のセンサ収容部１１２を備える。センサ収容部１１２の中心には回転軸１１４が配設され、その回転軸１１４に羽根車１１６が同軸状に設けられている。羽根車１１６は、その軸を中心に放射状に延設された８枚の平羽根を有する。ただし、図示のように、センサ収容部１１２の中心が、導入管部９４および導出管部９８の軸線よりも導入出管部９６側に偏るように設けられている。また、導入出管部９６が、導入管部９４よりも導出管部９８に近接するように設けられている。このため、湯張り時に第１開口端１０６から導入された湯水は、羽根車１１６の片側に偏って当たるようになり、羽根車１１６を図中時計回りに回転させるようになる。一方、追い焚き時に第２開口端１０８から導入された湯水は、羽根車１１６の片側に偏って当たるようになり、羽根車１１６を図中反時計回りに回転させるようになる。すなわち、湯水を落とし込む注湯時の回転方向と、湯水を循環させる追い焚き時の回転方向とが逆方向となる。

本実施形態では、羽根車１１６は回転軸１１４に一体成形されている。図２（ｂ）にも示すように、回転軸１１４は、分岐配管９０の流路を横断するように配設されている。分岐配管９０は、センサ収容部１１２の位置において開口する取付孔１１８を有し、検出ユニット６８の組み付け時には、その取付孔１１８を介して羽根車１１６が挿入され、取り付けられる。取付孔１１８は、有底円筒状の封止部材１２０がＯリング１２２を介して取り付けられることにより、気密に封止される。

封止部材１２０の底部中央には、軸受部材１２４が固定されている。一方、軸受部材１２４に対向する分岐配管９０の壁面にも軸受部材１２４が固定されている。回転軸１１４は、その一対の軸受部材１２４により回転自在に支持されている。軸受部材１２４は、分岐配管９０や封止部材１２０よりも耐摩耗性に優れた材質からなる。また、封止部材１２０の内周部の所定箇所には磁気センサ１２６が埋設されている。一方、回転軸１１４において磁気センサ１２６に対応する高さ位置には、磁石１２８が設けられている。磁石１２８は、回転軸１１４の周方向にＮ極とＳ極とを交互に隣接配置した永久磁石からなる。回転軸１１４の回転に伴って磁気センサ１２６によりＮ極とＳ極との切り替わりが検出され、その検出信号が出力される。制御部は、その検出信号が示す磁極の切り替わりに基づき、羽根車１１６の回転数、ひいては分岐配管９０を流れる流量を演算することができる。

図３は、センサ部９２の軸受部周辺の拡大図である。図３（ａ）は図２（ｂ）のＢ部拡大図であり、図３（ｂ）は図２（ｂ）のＣ部拡大図である。図３（ａ）に示すように、磁石１２８は、止め輪１３０により回転軸１１４の一端部に固定されている。回転軸１１４の一端部は、その先端に向かって細くなるテーパ部１３２を有する。一方、軸受部材１２４は、回転軸１１４との対向面に、テーパ部１３２を収容可能な凹部１３４を有する。凹部１３４は、テーパ部１３２よりも軸線に対する傾斜角が大きいテーパ部１３６を有し、回転軸１１４の他端側に向けて回転軸１１４との間隙を大きくする形状部分を有する。

図３（ｂ）に示すように、回転軸１１４の他端部も同様に、その先端に向かって細くなるテーパ部１３２を有する。その他端部に対向する軸受部材１２４も、テーパ部１３２を収容可能な凹部１３４を有する。凹部１３４は、テーパ部１３２よりも軸線に対する傾斜角が大きいテーパ部１３６を有し、回転軸１１４の他端側に向けて回転軸１１４との間隙を大きくする形状部分を有する。このような構成により、回転軸１１４のテーパ部１３２と回転軸１１４のテーパ部１３６との間隙は、上流側から流れてくる湯水に曝され、湯水を導入および排出し易くなっている。回転軸１１４は、その両端が一対の軸受部材１２４にそれぞれ突き当てられるようにして支持される。

ただし、これら一対の軸受部材１２４と回転軸１１４との間には軸線方向に所定のクリアランスが設けられる。すなわち、回転軸１１４の一方の先端が一方の軸受部材１２４の底部中央に当接しているときに、回転軸１１４の他方の先端が他方の軸受部材１２４の底部中央から所定の間隙をあけて離間するよう、回転軸１１４の長さが設定されている。つまり、一対の軸受部材１２４に対して回転軸１１４が所定の遊びをもって挟持される構成となっている。なお、クリアランスの大きさは、羽根車１１６の円滑な回転に支障がなく、検出ユニット６８による検出精度に影響を与えない程度に微少に設定されている。

このような構成により、羽根車１１６の軸受部、つまり回転軸１１４の先端部と軸受部材１２４の凹部１３４とが対向する部分が、分岐配管９０を通過する湯水の流れの中に曝されるようになる。このため、分岐配管９０内を湯水が通過する際には、上流側から流れてきた湯水がその軸受部を経由するようにして下流側へ流れるようになる。このため、特に追い焚き時などに湯水に含まれる異物が軸受部に侵入したとしても、後から流れてくる湯水によりその異物が洗い流されるようになる。その結果、異物が軸受部に蓄積することが防止または抑制され、羽根車１１６の円滑な回転状態を維持できる。

磁気センサ１２６は、羽根車１１６の回転に応じた検出信号を出力する。図示しない制御部（判定部）は、湯張り時に磁気センサ１２６の検出値をサンプリングし、それを積算することにより給湯配管３２を流れる湯水の流量を算出する。そして、その算出値が設定された湯量に到達すると、ソレノイドへの通電を停止して制御弁６０を閉弁させ、給湯を停止する。

一方、追い焚き時には制御弁６０が閉弁状態とされているため、逆止弁６２および逆止弁６６がともに閉弁状態を維持する。一方、ポンプ８４が駆動されるため、浴槽１３から湯水が導出され、追い焚き循環回路を流れるようになる。その結果、羽根車１１６の回転方向は湯張り時とは逆方向となる。図示しない制御部（判定部）は、その磁気センサ１２６の検出値に基づいて浴槽１３の湯水の循環有無を判定する。

本実施形態では、ポンプ８４が駆動されており、かつ磁気センサ１２６により検出される羽根車１１６の回転数が所定回転数以上となっている場合に、制御部は、浴槽１３の湯水が追い焚き循環回路を循環している（追い焚き中である、あるいは追い焚き機能が正常に動作している）と判定する。ポンプ８４が駆動されているにもかかわらず、羽根車１１６の回転数が所定回転数以上とならない場合には、制御部は、浴槽１３の湯水が追い焚き循環回路を循環していない（追い焚き中ではない、あるいは追い焚き機能が正常に動作していない）と判定する。

すなわち、検出ユニット６８は、湯張りの際の出湯量を検出するためのフローセンサとして機能するとともに、追い焚きの際の湯水の循環有無を検出するためのフロースイッチとしても機能する。制御部は、検出される湯水の流れが注湯であるか循環であるかを識別することも可能である。検出ユニット６８がフロースイッチとして機能するとき、その循環継続時間により追い焚き終了時間の目安を求めることもできる。なお、変形例においては、追い焚き時においても磁気センサ１２６の検出値を積算して湯水の流量を算出するようにしてもよい。すなわち、検出ユニット６８を、湯張り時および追い焚き時のいずれにおいてもフローセンサとして機能させてもよい。

［変形例］
図４は、変形例に係る検出ユニットの全体構成を表す側面図である。各図は、図２（ｂ）の構成に対する変形例を示している。
上記実施形態においては、図２（ｂ）に示したように、回転軸１１４と羽根車１１６とを一体成形したうえで磁石１２８を取り付ける構成を示した。変形例においては、図４（ａ）に示すように、回転軸１５４と羽根車１５６とを別体に成形したうえで圧入等により組み付けるようにしてもよい。

また、他の変形例においては、図４（ｂ）に示すように、回転軸１６４と羽根車１６６とを別体に成形したうえで圧入等により組み付ける一方、羽根車１６６の上部に磁極を着磁させてもよい。図示の例では、羽根車１６６の平羽根の上方にある円筒部分の表面に、周方向にＮ極とＳ極とを交互に着磁させている。さらに他の変形例においては、図４（ｃ）に示すように、回転軸１７４と羽根車１７６とを一体成形したうえで、羽根車１７６又は回転軸１７４の上部に磁極を着磁させてもよい。図示の例では、羽根車１７６の平羽根の上方にある円柱部分の表面に、周方向にＮ極とＳ極とを交互に着磁させているが、８枚の平羽根を着磁させてもよい。すなわち、隣接する平羽根にＮ極とＳ極とを交互に着磁させてもよい。その場合、磁気センサ１２６を、平羽根の磁極と対向させる位置に配置するようにする。なお、上記実施形態および変形例においては検出部を磁気センサにより構成する例を示したが、ホール素子等磁界の変化を検出する他のセンサを用いてもよい。

以上に説明したように、本実施形態およびその変形例によれば、追い焚き循環回路と給湯配管３２との接続部に分岐配管９０が設けられ、その分岐配管９０内に検出ユニット６８が設けられるところ、その検出ユニット６８の羽根車を回転可能に支持する軸受部が、分岐配管を通過する流体の流れの中に曝されるように配設される。このため、仮に追い焚き循環回路を流れる汚水に含まれる異物が軸受部に侵入したとしても、後から流れてくる流体によりその異物が洗い流されるようになる。その結果、異物が軸受部に蓄積することが防止または抑制され、羽根車の円滑な回転状態を維持できる。すなわち、異物の影響を受け難い検出ユニットを有する給湯システムを実現することができる。また、浴槽１３への注湯量計測のためのフローセンサと循環運転検知のためのフロースイッチの２つの機能を１つのフローセンサにより実現することができる。これにより、部品点数の削減や配管接続の簡素化が実現でき、給湯システム全体の価格低減につなげることができる。

［第２実施形態］
図５は、第２実施形態に係る検出ユニット２６８の全体構成を表す図である。図５（ａ）は検出ユニット２６８の横断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図（側断面図）である。本実施形態の検出ユニット２６８は、軸受部の構成が第１実施形態の検出ユニット６８と若干異なる。このため、以下では第１実施形態との相異点を中心に説明する。なお、同図において第１実施形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付している。

図５（ａ）に示すように、検出ユニット２６８は、分岐配管９０とセンサ部２９２とを備える。センサ部２９２は、回転軸２１４と羽根車２１６を備える。回転軸２１４と羽根車２１６とは、別体に成形されたうえで圧入等により組み付けられている。羽根車２１６の上部には磁石１２８が取り付けられている。封止部材１２０の底部中央には、軸受部材２２４が固定されている。一方、軸受部材２２４に対向する分岐配管９０の壁面にも軸受部材２２４が固定されている。

図６は、センサ部２９２の軸受部周辺の拡大図である。図６（ａ）は図５（ｂ）のＢ部拡大図であり、図６（ｂ）は図５（ｂ）のＣ部拡大図である。図６（ｃ）は軸受部材２２４の平面図である。
図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、回転軸２１４は、その両端部がそれぞれ先端に向かって細くなるテーパ部１３２を有するが、その先端部に第１実施形態の回転軸１１４のような段差部は有していない。一方、軸受部材２２４は、封止部材１２０又は分岐配管９０に埋設される円柱状のベース部２２６と、センサ収容部１１２の内方に配置される円板状の支持部２３０と、ベース部２２６と支持部２３０とを連結する一対の柱状の連結部２３２とを有する。支持部２３０の中央には、回転軸２１４を挿通させるための挿通孔２３４が設けられている。回転軸２１４は、その両端が一対の軸受部材２２４のベース部２２６にそれぞれ突き当てられるようにして支持されるようになる。

ただし、第１実施形態と同様に、これら一対のベース部２２６と回転軸２１４との間には軸線方向に所定のクリアランスが設けられる。すなわち、回転軸２１４の一方の先端が一方のベース部２２６の端面に当接しているときに、回転軸２１４の他方の先端が他方のベース部２２６の端面から所定の間隙をあけて離間するよう、回転軸２１４の長さが設定されている。また、回転軸２１４と挿通孔２３４との間に所定のクリアランスが形成されるよう、挿通孔２３４の内径が回転軸２１４の直径よりもやや大きくされている。つまり、一対の軸受部材２２４に対して回転軸２１４が所定の遊びをもって支持される構成となっている。なお、各クリアランスの大きさは、羽根車２１６の円滑な回転に支障がなく、検出ユニット２６８による検出精度に影響を与えない程度に微少に設定されている。

このような構成により、羽根車２１６の軸受部、つまり回転軸２１４の先端部と軸受部材２２４とが当接しうる部分が、分岐配管９０を通過する湯水の流れの中に曝されるようになる。また、支持部２３０とベース部２２６との間が、連結部２３２により連結される構成を有するため、両者間には、分岐配管９０を流れる流体の一部を、支持部２３０よりもベース部２２６側（回転軸２１４の先端側）を通過するように導く大きな開口部が形成される。このため、分岐配管９０内を湯水が通過する際には、上流側から流れてきた湯水がその軸受部を経由するようにして下流側へ流れるようになる。このため、特に追い焚き時などに湯水に含まれる異物が軸受部に侵入したとしても、後から流れてくる湯水によりその異物が洗い流されるようになる。その結果、異物が軸受部に蓄積することが防止または抑制され、羽根車２１６の円滑な回転状態を維持できる。

［第３実施形態］
図７は、第３実施形態に係る検出ユニット３６８の全体構成を表す図である。図７（ａ）は検出ユニット３６８の横断面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図（側断面図）である。本実施形態の検出ユニット３６８は、軸受部の構成が第１，第２実施形態の検出ユニットと若干異なる。このため、以下では第１，第２実施形態との相異点を中心に説明する。なお、同図において第１，第２実施形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付している。

図７（ａ）に示すように、検出ユニット３６８は、分岐配管９０とセンサ部３９２とを備える。センサ部３９２は、回転軸２１４と羽根車２１６を備える。分岐配管９０と封止部材３２０との間に挟まれるように軸受部材３２４が固定されている。一方、軸受部材３２４に対向する分岐配管９０の壁面にも軸受部材３２６が固定されている。

図８は、センサ部３９２の軸受部周辺の拡大図である。図８（ａ）は図７（ｂ）のＢ部拡大図であり、図８（ｂ）は図７（ｂ）のＣ部拡大図である。図８（ｃ）は軸受部材３２４の平面図であり、図８（ｄ）は軸受部材３２６の平面図である。
図８（ａ）および（ｃ）に示すように、軸受部材３２４は、円形リング状の本体３２５と、その本体３２５を直径方向に架橋する支持部３２８とを有する。このため、支持部３２８の両側には、大きな開口部３３０が形成される。支持部３２８の中央、つまり本体３２５の中心部には、挿通孔２３４が設けられている。軸受部材３２４は、分岐配管９０と封止部材３２０との間に挟まれるように組み付けられている。

図８（ｂ）および（ｄ）に示すように、軸受部材３２６は、円形リング状の本体３２７と、その本体３２７を直径方向に架橋する支持部３２８とを有する。軸受部材３２６は、軸受部材３２４とほぼ同形状であるが、その外径がやや小さくされている。支持部３２８の両側には、開口部３３０が形成される。支持部３２８の中央には、挿通孔２３４が設けられている。図７（ｂ）に示したように、軸受部材３２６は、分岐配管９０の壁面に設けられた段部にその外周部が圧入されるようにして組み付けられている。このような構成により、軸受部材３２４，３２６にて回転軸２１４を挿通する挿通部は、センサ収容部１１２の内方に配置される。

回転軸２１４は、その両端が封止部材３２０の下端面，センサ収容部１１２の底面にそれぞれ突き当てられるようにして支持される。ただし、第１実施形態と同様に、回転軸２１４の一方の先端が封止部材１２０の下端面に当接しているときに、回転軸２１４の他方の先端がセンサ収容部１１２の底面から所定の間隙をあけて離間し、また、回転軸２１４の他方の先端がセンサ収容部１１２の底面に当接しているときに、回転軸２１４の一方の先端が封止部材１２０の下端面から所定の間隙をあけて離間するよう、回転軸２１４の長さが設定されている。また、第２実施形態と同様に、回転軸２１４と挿通孔２３４との間に所定のクリアランスが形成されるよう、挿通孔２３４の内径が回転軸２１４の直径よりもやや大きくされている。

このような構成により、羽根車２１６の軸受部が、分岐配管９０を通過する湯水の流れの中に曝されるようになる。このため、分岐配管９０内を湯水が通過する際には、上流側から流れてきた湯水がその軸受部を経由するようにして下流側へ流れるようになる。このため、特に追い焚き時などに湯水に含まれる異物が軸受部に侵入したとしても、後から流れてくる湯水によりその異物が洗い流されるようになる。その結果、異物が軸受部に蓄積することが防止または抑制され、羽根車２１６の円滑な回転状態を維持できる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。

上記実施形態においては、羽根車の回転軸の先端部をテーパ状とし、その先端を尖らせるようにしたが、例えば先端を半球状にするなど、種々の形状を採用することができる。ただし、異物の蓄積を防止するためには、回転軸の先端が概ね点接触状態で支持される構成が好ましい。

上記実施形態では、羽根車の回転軸そのものが回転する構成を示したが、センサ収容部１１２に回転軸を固定し、その回転軸に羽根車を外挿させるようにしてもよい。具体的には、羽根車に円筒回転軸を設け、センサ収容部１１２に固定された固定回転軸に回転可能に支持させる構成としてもよい。このような構成においても、その円筒回転軸と固定回転軸とが当接する軸受部が、分岐配管９０を通過する湯水の流れの中に置かれるように設けるようにする。また、両回転軸の間に湯水を流通させることが可能な程度のクリアランスが形成されるようにする。

上記実施形態では、ポンプ８４の駆動と検出ユニットによる回転検出により、追い焚き循環回路を湯水が正常に循環しているか否かを判定する例を示した。変形例においては、検出ユニットの検出情報に基づいて羽根車の回転方向を判定し、湯水の循環有無を検出できるようにしてもよい。すなわち、羽根車の回転方向に応じて磁気センサが出力する検出信号のパルス波形が異なるように磁石を構成してもよい。例えば、磁石において隣接するＮ極とＳ極の幅に変化をもたせる、あるいは羽根車の平羽根を奇数本とするなどにより、羽根車が正回転しているときと逆回転しているときを判別可能としてもよい。

これにより、磁気センサの検出値が湯張り時とは逆、つまり羽根車の回転方向が湯張り時とは逆方向であることを示す値となっている場合に、制御部は、浴槽１３の湯水が追い焚き循環回路を循環している（追い焚き中である、あるいは追い焚き機能が正常に動作している）と判定するようにしてもよい。また、磁気センサの検出値が湯張り時と同じ、つまり羽根車の回転方向が湯張り時とは同方向であることを示す値となっている場合には、制御部は、浴槽１３の湯水が追い焚き循環回路を循環していない（追い焚き中ではない、あるいは追い焚き機能が正常に動作していない）と判定するようにしてもよい。このように、羽根車の回転方向を判定可能とすれば、例えば追い焚き循環回路を流れる湯水の流量を検出することも可能となる。すなわち、２つのフローセンサの機能を兼ね備えた検出ユニットを構成することができる。

上記実施形態では、上記検出ユニットを３つの開口端を備える三つ叉の分岐配管に設ける例を示したが、２つの開口端を備えるストレート形状の配管、４つの開口端を備える分岐配管など、種々の配管に設けてもよいことは言うまでもない。

上記実施形態では、本発明の制御弁ユニットを貯湯式給湯装置に適用する例を示した。変形例においては即時式給湯装置の必要箇所に適用してもよい。また、湯水以外を作動流体とし、その作動流体の流量の調整や遮断が必要となる流体循環装置に適用してもよい。

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

１０ 貯湯ユニット、 １２ ヒートポンプユニット、 １３ 浴槽、 １４ 貯湯タンク、 １５ カラン、 １６ 給水管、 ２４ 加熱循環路、 ２５ 給湯管、 ３２ 給湯配管、 ５４ 制御弁ユニット、 ６８ 検出ユニット、 ７０ 熱交換器、 ８０ 接続通路、 ８２ 循環通路、 ９０ 分岐配管、 ９２ センサ部、 ９４ 導入管部、 ９６ 導入出管部、 ９８ 導出管部、 １０６ 第１開口端、 １０８ 第２開口端、 １１０ 第３開口端、 １１２ センサ収容部、 １１４ 回転軸、 １１６ 羽根車、 １２０ 封止部材、 １２４ 軸受部材、 １２６ 磁気センサ、 １２８ 磁石、 １３４ 凹部、 １５４ 回転軸、 １５６ 羽根車、 １６４ 回転軸、 １６６ 羽根車、 １７４ 回転軸、 １７６ 羽根車、 ２１４ 回転軸、 ２１６ 羽根車、 ２２４ 軸受部材、 ２３４ 挿通孔、 ２６８ 検出ユニット、 ２９２ センサ部、 ３２０ 封止部材、 ３２４，３２６ 軸受部材、 ３２８ 支持部、 ３３０ 開口部、 ３６８ 検出ユニット、 ３９２ センサ部。

Claims (9)

1. 配管を流れる流体の流動状態を検出するための検出ユニットであって、
   前記配管の流路を横断するように配設された回転軸と、
   前記回転軸の軸線を中心に回転可能に設けられた羽根車と、
   前記羽根車の回転状態を検出する検出部と、
   を備え、
   前記羽根車を回転可能に支持する軸受部が、前記配管を通過する流体の流れの中に置かれるように設けられていることを特徴とする検出ユニット。
2. 前記回転軸と前記羽根車とが一体成形されていることを特徴とする請求項１に記載の検出ユニット。
3. 前記回転軸が、前記軸受部に対して遊嵌され、支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の検出ユニット。
4. 前記回転軸の両端部が、それぞれ先端に向かって細くなる形状を有し、前記配管に一体に設けられた一対の軸受部にそれぞれ突き当てられるようにして支持され、
   前記回転軸の一方の先端が一方の軸受部に当接しているときに、前記回転軸の他方の先端が他方の軸受部から所定の間隙をあけて離間するよう、前記回転軸の長さが設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の検出ユニット。
5. 前記軸受部は、前記回転軸の一端部を収容可能な凹形状を有し、前記回転軸の他端側に向けて前記回転軸との間隙を大きくする形状部分を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の検出ユニット。
6. 前記軸受部は、
   前記回転軸の先端部を所定のクリアランスを保ちつつ貫通させる挿通部と、
   前記配管を流れる流体の一部を、前記挿通部よりも前記回転軸の先端側を通過するように導く開口部と、
   を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の検出ユニット。
7. 第１管部、第２管部および第３管部を含み、少なくとも三方向に開口する分岐配管を有し、前記第１管部と前記第２管部と前記第３管部との接続部に前記回転軸が設けられ、
   前記羽根車は、前記分岐配管における流体の流れ方向に応じて回転方向が反転することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の検出ユニット。
8. 第１管部として流体を導入する導入管部と、前記第２管部として流体を導入又は導出する導入出管部と、前記第３管部として流体を導出する導出管部を備え、
   前記羽根車は、前記第２管部が流体を導出する流れが形成されるときの回転方向と、前記第２管部が流体を導入する流れが形成されるときの回転方向とが逆方向であることを特徴とする請求項７に記載の検出ユニット。
9. 浴槽の湯水を循環させるための循環回路と、
   調温された湯水を前記循環回路を通じて前記浴槽に供給するために前記循環回路に接続されている給湯配管と、
   導入管部、導入出管部および導出管部を含み、前記循環回路と前記給湯配管との接続部に設けられ、前記導入管部が前記給湯配管を構成し、前記導入出管部と前記導出管部とが前記循環回路を構成する分岐配管と、
   前記導入管部と前記導入出管部と前記導出管部との接続部において、前記分岐配管の流路を横断するように配設された回転軸と、
   前記回転軸の軸線を中心に回転可能に設けられた羽根車と、
   前記羽根車の回転状態を検出する検出部と、
   前記検出部の検出結果に基づいて流体の流動状態を演算する判定部と、
   を備え、
   前記羽根車を回転可能に支持する軸受部が、前記分岐配管を通過する流体の流れの中に置かれるように設けられていることを特徴とする給湯システム。

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