JP2018035898A - Mixer valve unit and water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は混合弁ユニットに関し、特に混合弁に作動不良が生じたときのフェイルセーフを実現可能な構成に関する。 The present invention relates to a mixing valve unit, and more particularly to a configuration capable of realizing fail-safe when a malfunction occurs in the mixing valve.
近年、環境にやさしく光熱費も比較的低く抑えられる等の理由から貯湯式給湯装置が普及している。このような給湯装置は、ヒートポンプや燃料電池を利用した熱源ユニットと貯湯ユニットを備える(例えば特許文献1参照)。 In recent years, hot water storage type hot water supply devices have become widespread for reasons such as being environmentally friendly and keeping utility costs relatively low. Such a hot water supply apparatus includes a heat source unit and a hot water storage unit using a heat pump and a fuel cell (see, for example, Patent Document 1).
貯湯ユニットには、温水を蓄える貯湯タンクが設けられる。貯湯タンクの下部には給水管が接続され、上水道から低温水が供給される。この低温水は、熱源ユニットに送られて熱交換がなされ、高温の湯となって貯湯タンクの上部に戻される。その結果、貯湯タンクには上部に高温の湯水(高温水)、中間部に中間温度の湯水(中温水)、下部に低温の湯水(低温水)が存在する温度成層が形成される。貯湯タンクの高温層には給湯管が接続され、下流側で給水管と合流する。給湯管と給水管との合流部には混合弁が設けられ、給湯管を流れる高温水と給水管を流れる低温水との混合比を調整して適温の湯水とし、下流側の給水設備へ向けて導出する。 The hot water storage unit is provided with a hot water storage tank for storing hot water. A water supply pipe is connected to the lower part of the hot water storage tank, and low temperature water is supplied from the water supply. This low-temperature water is sent to the heat source unit for heat exchange and returned to the upper part of the hot water storage tank as hot water. As a result, in the hot water storage tank, a temperature stratification is formed in which high temperature hot water (high temperature water) is present in the upper portion, intermediate temperature hot water (medium temperature water) is present in the middle portion, and low temperature hot water (low temperature water) is present in the lower portion. A hot water supply pipe is connected to the high temperature layer of the hot water storage tank, and merges with the water supply pipe on the downstream side. A mixing valve is installed at the junction between the hot water supply pipe and the water supply pipe, and the mixing ratio between the high temperature water flowing through the hot water supply pipe and the low temperature water flowing through the water supply pipe is adjusted to provide hot water at the appropriate temperature for the downstream water supply equipment. To derive.
このような給湯装置においては、万が一にも混合弁が故障して給水設備へ熱湯が供給されることがないよう、混合弁の下流側に温度センサが設けられる。この温度センサが異常値を示した場合、例えば混合弁の下流側に設置した電磁弁を閉じることにより、フェイルセーフを担保している。しかしながら、熱源ユニットによっては、高温水の温度が非常に高くなるものもあり、さらなる改善が望まれる。 In such a hot water supply device, a temperature sensor is provided on the downstream side of the mixing valve so that the mixing valve does not fail and hot water is not supplied to the water supply facility. When this temperature sensor shows an abnormal value, fail-safety is ensured by closing, for example, an electromagnetic valve installed on the downstream side of the mixing valve. However, depending on the heat source unit, the temperature of the hot water becomes very high, and further improvement is desired.
なお、このような給湯装置とは別に、例えば第1の流体と第2の流体とを所定の混合比で混合して第3の流体を生成するなど、互いに性質が異なる流体を混合する場合に、混合弁のフェイルセーフが必要となることも想定される。 In addition to such a hot water supply device, for example, when mixing fluids having different properties from each other, such as generating a third fluid by mixing the first fluid and the second fluid at a predetermined mixing ratio. It is also assumed that a fail safe of the mixing valve is required.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、混合弁に異常が生じたときのフェイルセーフを簡易に実現可能な混合弁ユニットを提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a subject, The objective is to provide the mixing valve unit which can implement | achieve the fail safe easily when abnormality arises in a mixing valve.
本発明のある態様は混合弁ユニットである。この混合弁ユニットは、相対的に高圧となる第1の流体を導入する第1導入路と、相対的に低圧となる第2の流体を導入する第2導入路と、第1導入路および第2導入路に連通する混合室を有し、第1の流体と第2の流体との混合比を調整可能な混合弁と、混合室に連通し、混合された流体を導出する導出路と、第2導入路と導出路とを混合室を迂回しつつ連通させるバイパス通路と、第1の流体と第2の流体との差圧を感知してバイパス通路を開閉するバイパス弁と、を備える。 One embodiment of the present invention is a mixing valve unit. The mixing valve unit includes a first introduction path for introducing a first fluid having a relatively high pressure, a second introduction path for introducing a second fluid having a relatively low pressure, a first introduction path, and a first introduction path. 2 a mixing chamber that communicates with the introduction path, a mixing valve that is capable of adjusting a mixing ratio of the first fluid and the second fluid, a lead-out path that communicates with the mixing chamber and derives the mixed fluid; A bypass passage that communicates the second introduction path and the lead-out path while bypassing the mixing chamber; and a bypass valve that opens and closes the bypass path by sensing a differential pressure between the first fluid and the second fluid.
この態様によると、混合弁に異常が生じたとしても、バイパス弁が第1の流体と第2の流体との差圧に応じてバイパス通路が開くことで、第2の流体を積極的に導出路に導くことができる。例えば給湯装置の例では一般に、内蔵ポンプの負荷がかかる高温水のほうが低温水よりも高圧となる。このため、この態様の混合弁ユニットを適用した場合、バイパス弁が開くことで低温水を確実かつ容易に導出路へ導くことができる。そのため、混合弁の異常により万が一混合室から熱湯が導出されたとしても、導出路においてこれを速やかに冷却することができる。この態様によれば、混合弁に異常が生じたときのフェイルセーフを簡易に実現できる。 According to this aspect, even if an abnormality occurs in the mixing valve, the bypass valve opens the bypass passage according to the differential pressure between the first fluid and the second fluid, so that the second fluid is actively derived. Can lead to the road. For example, in an example of a hot water supply apparatus, generally, high-temperature water on which a built-in pump is loaded has a higher pressure than low-temperature water. For this reason, when the mixing valve unit of this aspect is applied, the low-temperature water can be reliably and easily guided to the outlet path by opening the bypass valve. Therefore, even if hot water is led out from the mixing chamber due to an abnormality in the mixing valve, it can be quickly cooled in the outlet path. According to this aspect, it is possible to easily realize fail-safe when an abnormality occurs in the mixing valve.
本発明の別の態様は給湯装置である。この給湯装置は、上水道からの低温水を導入する給水管と、給水管から分岐された流体流路に接続され、熱源との間で熱交換することにより給湯管に高温水を供給する熱交換器と、熱交換器における湯水の流れを生成するためのポンプと、給湯管を介して導入される高温水と、給水管を介して導入される低温水とを混合して適温の湯水とし、その湯水を給湯設備に向けて導出するための混合弁ユニットと、混合弁ユニットから導出される湯水の温度を検出する温度センサと、混合弁ユニットを制御する制御部と、を備える。 Another aspect of the present invention is a hot water supply apparatus. This hot water supply device is connected to a water supply pipe for introducing low-temperature water from the water supply and a fluid flow path branched from the water supply pipe, and performs heat exchange between the heat source to supply hot water to the hot water supply pipe. A hot water with a suitable temperature by mixing a water heater, a pump for generating a flow of hot water in the heat exchanger, high temperature water introduced through a hot water supply pipe, and low temperature water introduced through a water supply pipe, A mixing valve unit for deriving the hot water toward the hot water supply facility, a temperature sensor for detecting the temperature of the hot water derived from the mixing valve unit, and a controller for controlling the mixing valve unit are provided.
混合弁ユニットは、給湯管と接続される第1導入路と、給水管と接続される第2導入路と、第1導入路および第2導入路に連通する混合室を有し、高温水と低温水との混合比を調整可能な混合弁と、混合室に連通し、混合された流体を給湯設備に向けて導出する導出路と、第2導入路と導出路とを混合室を迂回しつつ連通させるバイパス通路と、高温水と低温水との差圧に応じてバイパス通路を開閉するバイパス弁と、開弁時にバイパス弁に高温水の圧力を供給可能な圧力導入弁と、を含む。 The mixing valve unit has a first introduction path connected to the hot water supply pipe, a second introduction path connected to the water supply pipe, a mixing chamber communicating with the first introduction path and the second introduction path, A mixing valve that can adjust the mixing ratio with low-temperature water, a mixing chamber that communicates with the mixing chamber, leads out the mixed fluid to the hot water supply facility, and bypasses the mixing chamber between the second introducing passage and the leading passage. And a bypass valve that opens and closes the bypass passage according to a differential pressure between the high temperature water and the low temperature water, and a pressure introduction valve that can supply the pressure of the high temperature water to the bypass valve when the valve is opened.
バイパス弁は、バイパス通路に設けられた弁孔と、第1導入路と高圧通路を介して連通する高圧室と、バイパス通路に連通する低圧室と、高圧室と低圧室とを仕切り、差圧を感知して動作する感圧部材と、感圧部材と一体に設けられ、弁孔に接離して弁部を開閉する弁体と、を含む。圧力導入弁は、通電により開弁する常閉型の電磁弁であり、圧力導入弁が開弁状態であるときにバイパス弁が閉弁し、圧力導入弁が閉弁状態であるときにはバイパス弁が開弁し、制御部は、温度センサにより検出された温度が予め定める異常判定値を超えたときに、圧力導入弁への通電を遮断する。 The bypass valve partitions the valve hole provided in the bypass passage, the high pressure chamber communicating with the first introduction passage and the high pressure passage, the low pressure chamber communicating with the bypass passage, the high pressure chamber and the low pressure chamber, and the differential pressure And a valve body which is provided integrally with the pressure sensitive member and which opens and closes the valve portion by contacting and separating from the valve hole. The pressure introduction valve is a normally closed solenoid valve that opens when energized.When the pressure introduction valve is open, the bypass valve is closed.When the pressure introduction valve is closed, the bypass valve is closed. The valve is opened, and the controller cuts off the power supply to the pressure introducing valve when the temperature detected by the temperature sensor exceeds a predetermined abnormality determination value.
この態様によると、混合弁に異常が生じたとしても、バイパス弁が高温水と低温水との差圧に応じてバイパス通路を開くことで、低温水を積極的に導出路に導くことができる。それにより、給湯設備に供給される湯水が熱湯となることを防止できる。すなわち、混合弁に異常が生じたときのフェイルセーフを簡易に実現できる。 According to this aspect, even if an abnormality occurs in the mixing valve, the bypass valve opens the bypass passage according to the differential pressure between the high temperature water and the low temperature water, so that the low temperature water can be actively guided to the outlet path. . Thereby, the hot water supplied to the hot water supply facility can be prevented from becoming hot water. That is, fail safe when an abnormality occurs in the mixing valve can be easily realized.
本発明によれば、混合弁に異常が生じたときのフェイルセーフを簡易に実現可能な混合弁ユニットを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the mixing valve unit which can implement | achieve fail safe easily when abnormality arises in a mixing valve can be provided.
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。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, for the sake of convenience, the positional relationship between the structures may be expressed based on the illustrated state.
図1は、実施形態に係る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と熱源ユニット12を備える貯湯式給湯装置である。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、浴槽やカラン等の給水設備(図示略)へ供給する。
FIG. 1 is a system diagram illustrating a configuration of a hot water supply apparatus according to an embodiment. The hot water supply apparatus of the present embodiment is a hot water storage type hot water supply apparatus including a hot
上水道からの低温水は、給水管16によって貯湯ユニット10に供給される。その給水管16から配管18が分岐し、貯湯タンク14の下部に接続している。貯湯タンク14と熱源ユニット12との間には沸上循環回路が形成される。すなわち、貯湯タンク14の下部に接続された導出管22が熱源ユニット12に接続され、熱源ユニット12に接続された戻り管24が貯湯タンク14の上部に接続されている。
Low temperature water from the water supply is supplied to the hot
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の下部に溜まった低温水は、熱源ユニット12にて熱交換されて高温水となって貯湯タンク14に戻される。導出管22には、この沸上循環回路における湯水の循環を促進するポンプ26が設けられている。
With such a configuration, the hot
貯湯タンク14の上部には、高温水を導出する給湯管28が接続されている。給湯管28は混合弁ユニット20を介して給水管16と接続されている。給湯管28を流れる高温水と給水管16を流れる低温水とは、混合弁ユニット20の混合弁30において混合される。この混合によって適温となった湯水は、供給管40を介して給湯設備に供給される。
A hot
混合弁ユニット20は、混合弁30、バイパス弁32および圧力導入弁34を一体に組み付けて得られた複合弁である。混合弁ユニット20は、各弁に共用のボディを有する。そのボディには、第1導入路42、第2導入路44、導出路46、およびバイパス通路48が設けられている。第1導入路42は、混合弁30と給湯管28とを接続する。第2導入路44は、混合弁30と給水管16とを接続する。導出路46は、混合弁30と供給管40とを接続する。バイパス通路48は、第2導入路44と導出路46とを混合弁30を迂回しつつ連通させる。
The mixing
混合弁30は、給湯管28を介して供給された高温水と、給水管16を介して供給された低温水との混合比を調整し、供給管40に適温の湯水を導出する。圧力導入弁34は、その開弁によりバイパス弁32に高温水の圧力を供給する。バイパス弁32は、高温水と低温水との差圧に応じてバイパス通路48を開閉する。なお、混合弁ユニット20の構成および動作の詳細については後述する。
The mixing
給湯管28には、逆止弁50が設けられている。逆止弁50は、給湯が停止されたときに混合弁ユニット20の湯水が貯湯タンク14へ逆流することを防止する。供給管40には温度センサ52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混合弁30の開度を制御する。
A
給水管16における分岐点の上流側には逆止弁54が設けられている。逆止弁54は、貯湯ユニット10から上水道への湯水の逆流を防止する。逆止弁54の上流側には、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低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、低温水の供給を適宜停止するものである。
A
なお、温度センサ52の下流側には、給湯設備へ供給する湯水の流量を調整する電磁弁、給湯設備から貯湯ユニット10への逆流を防止する逆止弁等が設けられるが、その説明については省略する。
On the downstream side of the
一方、熱源ユニット12は、本実施形態では燃料電池ユニットからなるが、ヒートポンプユニットであってもよい。これらのユニットは、貯湯ユニット10と熱交換を行うための熱交換器を備える。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。この熱交換のために貯湯ユニット10が起動されると、ポンプ26が駆動されるため、給湯管28を介して供給される高温水は、給水管16を介して供給される低温水よりも高圧となる。こ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。
On the other hand, the
次に、混合弁ユニット20の具体的構成について説明する。
図2および図3は、混合弁ユニット20の外観を表す図である。図2は正面図であり、図3は左側面図である。図4は、図2のA−A矢視断面図である。図5は、図3のB−B矢視断面図である。図6は図3のC−C矢視断面図である。
Next, a specific configuration of the mixing
2 and 3 are views showing the appearance of the mixing
図2に示すように、混合弁ユニット20は、共用のボディ60に混合弁30、バイパス弁32および圧力導入弁34を組み付けて構成される。図3にも示すように、ボディ60は、第1配管62、第2配管64および第3配管66によるT字配管を有する。第1配管62と第2配管64とが同軸状に形成されて直管68を構成し、その直管68の中央に第3配管66が直角に接続されている。
As shown in FIG. 2, the mixing
第1配管62が給湯管28に接続され、高温水を導入する(白矢印)。第2配管64が給水管16に接続され、低温水を導入する(黒矢印)。第3配管66が供給管40に接続され、混合された湯水を導出する(ハッチング矢印)。3つの配管の接続点に混合弁30が設けられている。直管68の第3配管66とは反対側に、混合弁30の弁部を駆動するモータ70が設けられている。第2配管64と第3配管66とを跨ぐようにバイパス弁32が設けられ、第1配管62とバイパス弁32とを跨ぐように圧力導入弁34が設けられている。バイパス弁32と圧力導入弁34は、互いの軸線が平行となるよう隣接配置されている。それらの軸線は、混合弁30の軸線に対して直角となる。
The
図4に示すように、混合弁ユニット20は、樹脂材の一体成形により得られたボディ60を有し、そのボディ60の上端部にモータ70が取り付けられている。第1配管62の内方に第1導入路42が形成され、第2配管64の内方に第2導入路44が形成され、第3配管66の内方に導出路46が形成されている。そして、第1導入路42と第2導入路44と導出路46との接続点に混合室72が設けられる。混合室72は、導出路46と同軸状の円筒状をなし、ボディ60のほぼ中央に位置する。
As shown in FIG. 4, the mixing
混合弁30は、ボディ60に回転自在に支持された段付円筒状の弁駆動体74を備える。弁駆動体74は、その上半部の回転軸76と下半部の弁体78とにより構成される。回転軸76は、ボディ60に回転摺動可能に支持され、その外周面にはボディ60との間のシール性を確保するための2つのOリング80が嵌着されている。回転軸76の上端部は、モータ70の回転軸と接続されている。
The mixing
弁体78は、回転軸76よりも拡径された有底円筒状をなし、その弁体78の内方に混合室72が形成されている。弁体78の側部には内外を連通させる流量調整孔82が設けられている。流量調整孔82は弁体78の周方向に約210度にわたって形成されており、その周方向の中央に設けられた小幅の支柱84を境に、片側半部が開口幅(上下幅)の大きい大口部86とされ、反対側半部が開口幅の小さい小口部88とされている(図6参照)。図示のように、支柱84が第1導入路42および第2導入路44の一方に対向したときには他方の導入路が遮断されるように構成されている。この流量調整孔82の回転位置を制御することにより、第1導入路42と第2導入路44との開度比率を調整でき、高温水と低温水との混合比を調整することができる。
The
モータ70は、図示しないロータとステータとを含むステッピングモータやDCモータ等により構成され、ボディ60の上端開口部を閉止するように取り付けられている。弁駆動体74の上端部がロータに連結され、ロータの回転が弁体78の回転動作として表れる。制御部は、温度センサ52により検出された温度に基づき、給湯設備に供給される湯水が設定温度となるよう弁体78の回転位置を制御する。
The
図5に示すように、ボディ60の側方に第2導入路44および導出路46のそれぞれに連通する圧力室90が形成され、バイパス弁32が配置されている。すなわち、第2導入路44と直角に連通する連通路92と、導出路46に直角に連通する連通路94とが互いに平行となるよう側方に延び、圧力室90にて連通してバイパス通路48を形成している。連通路92の端部には弁孔96が設けられ、その先端面に弁座98が形成されている。ボディ60の側方開口部を閉止するよう蓋体100が取り付けられ、ボディ60と蓋体100との間に圧力室90が形成されている。
As shown in FIG. 5, a
圧力室90を高圧室102と低圧室104とに仕切るようにダイヤフラム106が設けられている。その低圧室104がバイパス通路48に連通している。ダイヤフラム106は、高圧室102と低圧室104との差圧に応じて軸線方向に変位可能な「感圧部材」として機能する。ダイヤフラム106は、高分子樹脂材料を成形して得られ、その中央部に弁体108が一体に形成されている。なお、高分子樹脂材料としては、例えば、ゴム、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、ポリエステル、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等を採用することができる。
A
圧力室90の軸線方向中央に段差(段部)が設けられ、この段部との間にダイヤフラム106の周縁部を挟むようにリング状の支持部材110が配設されている。その支持部材110を後方(高圧室102側)から押さえるように蓋体100が嵌め込まれている。蓋体100の外周面にはOリング112(シールリング)が嵌着されており、ボディ60の内外のシール性が確保されている。ボディ60と弁体108との間には、弁体108をバイパス弁32の開弁方向に付勢するスプリング114(「付勢部材」として機能する)が介装されている。
A step (step) is provided at the center of the
ダイヤフラム106の中央部と周縁部との間には、平面視環状で断面視波状の波状部分が形成されている。その波状部分の変形により、弁体108が軸線方向に変位する。弁体108が低圧室104にて弁座98に着脱してバイパス弁32を開閉する。なお、蓋体100の中央部が圧力室90の内方に向けて延出しており、その先端面がストッパ116を構成している。ストッパ116は、図示のようにダイヤフラム106の高圧室102側への変位を規制し、弁体108の全開位置(バイパス弁32の全開状態)を規定する。
Between the central portion and the peripheral portion of the
ダイヤフラム106の所定位置には、高圧室102と低圧室104とを連通させる小断面のリーク通路107が設けられている。リーク通路107は、圧力導入弁34の閉弁時に高圧室102と低圧室104の圧力を等しくする(均一にする)ための「均圧孔」として機能するが、その詳細については後述する。
A
図6に示すように、圧力導入弁34は、バイパス弁32と隣接配置されている。ボディ60には、圧力導入弁34を取り付けるための取付孔118が設けられている。圧力導入弁34は、常閉型の電磁弁であり、円筒状のボディ120、ボディ120の内方に固定されたコア122、コアの下方に対向配置されたプランジャ124、およびボディ120の外周面に巻回された電磁コイル126等を備える。ボディ120の下半部が取付孔118に挿通され、シール用のOリング119を介して気密に取り付けられている。
As shown in FIG. 6, the
取付孔118の奥方に弁室130が形成されている。そして、弁室130と第1導入路42とを連通させる連通路132と、弁室130と高圧室102とを連通させる連通路134が設けられている。連通路132,134および弁室130により、第1導入路42と高圧室102とを連通させる高圧通路136が形成されている。上述したバイパス弁32のリーク通路107は、高圧通路136よりも十分に小さい流路断面を有する。
A
連通路132の弁室130側の端部に弁孔138が設けられ、その先端面により弁座140が形成されている。連通路134は、支持部材110に設けられたスリット142を介して高圧室102と連通している。
A
プランジャ124の下端部(コア122とは反対側端部)に弁体144が組み付けられている。弁体144は、弾性体(例えばゴム)からなり、弁室130に配置される。弁体144が弁座140に着脱することにより圧力導入弁34を開閉する。コア122とプランジャ124との間には、プランジャ124を圧力導入弁34の閉弁方向に付勢するスプリング146が介装されている。
A
このような構成により、図示のように圧力導入弁34の閉弁状態ではバイパス弁32が開き、圧力導入弁34を開弁させるとバイパス弁32が閉弁状態となる。その詳細については後述する。
With such a configuration, as shown in the drawing, the
次に、給湯装置の運転状態に伴う混合弁ユニット20の動作について説明する。
図7は、バイパス弁32と圧力導入弁34との連携動作を表す図である。同図は圧力導入弁34の開弁状態を示す。既に説明した図6は、圧力導入弁34の閉弁状態を示す。
Next, the operation of the mixing
FIG. 7 is a diagram illustrating a cooperative operation between the
給湯装置の運転が開始されると、混合弁30および圧力導入弁34への通電がなされ、各弁が作動する。図7に示すように、このとき圧力導入弁34が駆動されて開弁し、第1導入路42の圧力が高圧室102に導入される。上述したように、給湯装置の運転時にはポンプ26が駆動されるため、高温水が流れる第1導入路42は、低温水が流れる第2導入路44よりも高圧となる。このため、圧力導入弁34の開弁により高圧室102が低圧室104よりも高圧となり、それらの差圧がダイヤフラム106に作用する。その結果、ダイヤフラム106がスプリング114の付勢力に抗して閉弁方向に変位し、弁体108が弁座98に着座してバイパス弁32を閉じる。これにより、低温水がバイパス通路48を流れることはなく、混合弁30にて適温に混合された湯水が給湯設備に供給される。
When the operation of the hot water supply apparatus is started, the mixing
この給湯時において、万が一、混合弁30に異常が生じても、制御部によるフェイルセーフ処理が実行される。すなわち、混合弁30の作動不良により設定温度よりも高温の湯水が供給され始めると、温度センサ52がこれを検出する。制御部は、検出された温度が予め定める異常判定値を超えたときに、圧力導入弁34への通電を遮断する。それにより、図6に示したように、圧力導入弁34が閉じ、第1導入路42の圧力の高圧室102への導入が遮断される。それにより、リーク通路107による圧力のリークが促進され、高圧室102と低圧室104とが均圧状態となる。このとき、スプリング114の付勢力により弁体108が押し上げられ、バイパス弁32が開弁する。これにより、低温水がバイパス通路48を介して導出路46に流れ、混合弁30から導出される湯水の温度を速やかに低下させる。このため、使用者は安心して給水設備を使用できる。
At the time of this hot water supply, even if an abnormality occurs in the mixing
一方、給湯装置の運転が停止されると、混合弁30および圧力導入弁34への通電が遮断され、各弁が作動を停止する。このとき圧力導入弁34が閉じ、第1導入路42の圧力の高圧室102への導入が遮断される。それにより、バイパス弁32が開弁し、低温水がバイパス通路48を介して導出路46に流れ、給湯設備に供給される。
On the other hand, when the operation of the hot water supply device is stopped, the energization to the mixing
以上に説明したように、本実施形態の混合弁ユニット20によれば、混合弁30に異常が生じたとしても、圧力導入弁34を閉弁させることで対処できる。すなわち、圧力導入弁34の閉弁によりバイパス弁32が高温水と低温水との差圧に応じてバイパス通路48を開くことで、低温水を積極的に導出路46に導くことができる。それにより、給湯設備に供給される湯水が熱湯となることを防止できる。すなわち、混合弁30に異常が生じたときのフェイルセーフを簡易に実現できる。
As described above, according to the mixing
また、本実施形態では、大口径のバイパス弁32を差圧のみで作動する構成とし、圧力導入弁34を小口径の電磁弁としてバイパス弁32とは別に設ける例を示した。それにより、バイパス弁を直動式電磁弁とする場合よりも小さなソレノイドで足り、混合弁ユニット20の小型化および省電力化を実現できる。この点につき、バイパス弁をいわゆるパイロット式電磁弁で構成することも考えられるが、本実施形態によれば、パイロット式電磁弁のように弁体と一体の可動弁座を設ける必要がなく、簡易な構成で実現できる。
In the present embodiment, the large-
さらに、混合弁30、バイパス弁32および圧力導入弁34を共用のボディに一体に組み付けた複合弁としたため、混合弁ユニット20の部品コストの低減、設置のための省スペース化を実現できる。
Furthermore, since the mixing
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。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. Absent.
上記実施形態では述べなかったが、ダイヤフラム106に開弁方向の弾性力をもたせてもよい。その弾性力を十分に確保できれば、スプリング114を省略することもできる。
Although not described in the above embodiment, the
上記実施形態では、バイパス弁32の感圧部材としてダイヤフラム106を採用したが、ベローズを採用してもよい。あるいは、ダイヤフラムのなかでも変位ストロークが大きいベロフラムを採用してもよい。あるいは、シールリング(Oリング等)を嵌着したピストンを採用してもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、バイパス弁32について、弁体108とダイヤフラム106(感圧部材)とを高分子樹脂材料(例えばゴム等)による一体成形にて得る構成を例示した。変形例においては、弁体と感圧部材とを個別に作製し、両者を組み付けてもよい。
In the above-described embodiment, the
上記実施形態では、バイパス弁32のリーク通路107をダイヤフラム106(感圧部材)に設ける構成を例示した。変形例においては、混合弁ユニットのボディに形成してもよい。このようなリーク通路による均圧作用により、例えばバイパス弁が急激に閉じた場合でもウォータハンマの発生を抑制できる。
In the said embodiment, the structure which provided the
上記実施形態では、圧力導入弁34を常閉型電磁弁とする例を示した。変形例においては、圧力導入弁を常開型電磁弁としてもよい。その場合、制御部は、給湯装置(対象装置)の通常の運転時には圧力導入弁をオフのままとし、異常を検出したときに例外的にオンとし、バイパス通路を開放するようにしてもよい。このように異常が生じたときにのみ圧力導入弁を駆動することで、省電力を促進できる。
In the above embodiment, an example in which the
上記実施形態では、圧力導入弁34を電磁弁とする例を示した。変形例においては、圧力導入弁をモータ駆動の電動弁としてもよい。ただし、上記実施形態のように、圧力導入弁が高圧通路を開閉する機能を有すれば足りる場合、簡易な構成の電磁弁を採用することでコストを抑えることができる。
In the above embodiment, an example in which the
上記実施形態では、混合弁ユニット20を給湯装置に適用する例を示した。変形例においては、例えば互いに性質が異なる第1の流体と第2の流体とを所定の混合比で混合して第3の流体を生成する混合弁ユニットとして、その他の対象装置に適用してもよい。ただし、その対象装置に適用した場合に、第1の流体のほうが第2の流体よりも相対的に高圧となりうることを前提とする。
In the said embodiment, the example which applies the mixing
例えば、薬品や化粧品を生成するための装置を対象装置とし、上記混合弁ユニットを適用してもよい。具体的には、人体に影響を及ぼさないベース物質Bが含まれる流体を第2の流体とし、人体に影響を及ぼす可能性のある添加物質Aが比較的高濃度で含まれる流体を第1の流体としてもよい。混合弁の下流側には、添加物質Aの濃度(混合比率)を検出可能な検出センサを配置する。検出センサによる検出値が予め定める基準値を超えた場合、制御部が圧力導入弁への通電を遮断し、混合弁の下流側へ第2の流体をバイパスさせる。それにより、混合弁の動作不良時のフェイルセーフを確保できる。例えば、第1の流体を芳香剤とし、第2の流体を空気としてもよい。あるいは、第1の流体を除菌用の次亜塩素酸水とし、第2の流体を水としてもよい。 For example, the above mixing valve unit may be applied to a device for generating chemicals and cosmetics as a target device. Specifically, the fluid containing the base substance B that does not affect the human body is used as the second fluid, and the fluid containing the additive substance A that may affect the human body at a relatively high concentration is used as the first fluid. It may be a fluid. A detection sensor capable of detecting the concentration (mixing ratio) of the additive substance A is disposed on the downstream side of the mixing valve. When the detection value by the detection sensor exceeds a predetermined reference value, the control unit cuts off the power supply to the pressure introducing valve and bypasses the second fluid downstream of the mixing valve. Thereby, the fail safe at the time of the malfunction of a mixing valve is securable. For example, the first fluid may be a fragrance and the second fluid may be air. Alternatively, the first fluid may be hypochlorous acid water for sterilization, and the second fluid may be water.
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。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment and modification, A component can be deform | transformed and embodied in the range which does not deviate from a summary. Various inventions may be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments and modifications. Moreover, you may delete some components from all the components shown by the said embodiment and modification.
10 貯湯ユニット、12 熱源ユニット、14 貯湯タンク、16 給水管、20 混合弁ユニット、26 ポンプ、28 給湯管、30 混合弁、32 バイパス弁、34 圧力導入弁、42 第1導入路、44 第2導入路、46 導出路、48 バイパス通路、52 温度センサ、60 ボディ、62 第1配管、64 第2配管、66 第3配管、70 モータ、72 混合室、74 弁駆動体、76 回転軸、78 弁体、80 Oリング、82 流量調整孔、96 弁孔、102 高圧室、104 低圧室、106 ダイヤフラム、107 リーク通路、108 弁体、114 スプリング、122 コア、124 プランジャ、130 弁室、136 高圧通路、138 弁孔、144 弁体、146 スプリング。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
相対的に低圧となる第2の流体を導入する第2導入路と、
前記第1導入路および前記第2導入路に連通する混合室を有し、前記第1の流体と前記第2の流体との混合比を調整可能な混合弁と、
前記混合室に連通し、混合された流体を導出する導出路と、
前記第2導入路と前記導出路とを前記混合室を迂回しつつ連通させるバイパス通路と、
前記第1の流体と前記第2の流体との差圧を感知して前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、
を備えることを特徴とする混合弁ユニット。 A first introduction path for introducing a first fluid having a relatively high pressure;
A second introduction path for introducing a second fluid having a relatively low pressure;
A mixing valve having a mixing chamber communicating with the first introduction path and the second introduction path, and capable of adjusting a mixing ratio of the first fluid and the second fluid;
A lead-out path communicating with the mixing chamber and leading the mixed fluid;
A bypass passage for communicating the second introduction path and the outlet path while bypassing the mixing chamber;
A bypass valve for opening and closing the bypass passage by sensing a differential pressure between the first fluid and the second fluid;
A mixing valve unit comprising:
前記バイパス通路に設けられた弁孔と、
前記第1導入路と高圧通路を介して連通する高圧室と、
前記バイパス通路に連通する低圧室と、
前記高圧室と前記低圧室とを仕切り、前記差圧を感知して動作する感圧部材と、
前記感圧部材と一体に設けられ、前記弁孔に接離して弁部を開閉する弁体と、
を含み、
前記高圧通路を開閉可能な圧力導入弁をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の混合弁ユニット。 The bypass valve is
A valve hole provided in the bypass passage;
A high pressure chamber communicating with the first introduction path via a high pressure path;
A low pressure chamber communicating with the bypass passage;
Partitioning the high-pressure chamber and the low-pressure chamber, and a pressure-sensitive member that operates by sensing the differential pressure;
A valve body that is provided integrally with the pressure-sensitive member and opens and closes the valve portion in contact with and away from the valve hole;
Including
The mixing valve unit according to claim 1, further comprising a pressure introduction valve capable of opening and closing the high-pressure passage.
前記圧力導入弁が閉弁状態であるときに、前記バイパス弁が開弁することを特徴とする請求項2に記載の混合弁ユニット。 The pressure introducing valve is a normally closed solenoid valve;
The mixing valve unit according to claim 2, wherein the bypass valve opens when the pressure introduction valve is in a closed state.
前記弁体を開弁方向に付勢する付勢部材と、
前記感圧部材又は前記ボディに形成されて前記高圧室と前記低圧室とを連通させ、前記高圧通路よりも小さい流路断面を有するリーク通路と、
を備えることを特徴とする請求項2または3に記載の混合弁ユニット。 A body shared by the mixing valve, the bypass valve and the pressure introducing valve;
A biasing member that biases the valve body in a valve opening direction;
A leak passage formed in the pressure-sensitive member or the body to communicate the high-pressure chamber and the low-pressure chamber, and having a flow passage section smaller than the high-pressure passage;
The mixing valve unit according to claim 2, further comprising:
前記第1導入路が前記給湯管と接続され、
前記第2導入路が前記給水管と接続され、
前記導出路が前記給湯設備に接続されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の混合弁ユニット。 It is installed in a hot water supply device in which the pressure of the hot water supply pipe becomes higher than the pressure of the water supply pipe by driving the built-in pump, and the high temperature water as the first fluid and the low temperature water as the second fluid are mixed. It is configured as a mixing valve unit that makes hot water at an appropriate temperature and leads the hot water toward the hot water supply equipment.
The first introduction path is connected to the hot water supply pipe;
The second introduction path is connected to the water supply pipe;
The mixing valve unit according to claim 1, wherein the lead-out path is connected to the hot water supply facility.
前記給水管から分岐された配管に接続され、熱源との間で熱交換することにより給湯管に高温水を供給する熱交換器と、
前記熱交換器における湯水の流れを生成するためのポンプと、
前記給湯管を介して導入される高温水と、前記給水管を介して導入される低温水とを混合して適温の湯水とし、その湯水を給湯設備に向けて導出するための混合弁ユニットと、
前記混合弁ユニットから導出される湯水の温度を検出する温度センサと、
前記混合弁ユニットを制御する制御部と、
を備え、
前記混合弁ユニットは、
前記給湯管と接続される第1導入路と、
前記給水管と接続される第2導入路と、
前記第1導入路および前記第2導入路に連通する混合室を有し、前記高温水と前記低温水との混合比を調整可能な混合弁と、
前記混合室に連通し、混合された流体を前記給湯設備に向けて導出する導出路と、
前記第2導入路と前記導出路とを前記混合室を迂回しつつ連通させるバイパス通路と、
前記高温水と前記低温水との差圧に応じて前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、
開弁時に前記バイパス弁に前記高温水の圧力を供給可能な圧力導入弁と、
を含み、
前記バイパス弁は、
前記バイパス通路に設けられた弁孔と、
前記第1導入路と高圧通路を介して連通する高圧室と、
前記バイパス通路に連通する低圧室と、
前記高圧室と前記低圧室とを仕切り、前記差圧を感知して動作する感圧部材と、
前記感圧部材と一体に設けられ、前記弁孔に接離して弁部を開閉する弁体と、
を含み、
前記圧力導入弁は、通電により開弁する常閉型の電磁弁であり、
前記圧力導入弁が開弁状態であるときに前記バイパス弁が閉弁し、前記圧力導入弁が閉弁状態であるときには前記バイパス弁が開弁し、
前記制御部は、前記温度センサにより検出された温度が予め定める異常判定値を超えたときに、前記圧力導入弁への通電を遮断することを特徴とする給湯装置。 A water supply pipe for introducing low-temperature water from the water supply,
A heat exchanger connected to a pipe branched from the water supply pipe and supplying hot water to the hot water pipe by exchanging heat with a heat source;
A pump for generating a flow of hot water in the heat exchanger;
A mixing valve unit for mixing hot water introduced through the hot water supply pipe and low temperature water introduced through the water supply pipe into hot water having an appropriate temperature, and leading the hot water toward the hot water supply facility; ,
A temperature sensor for detecting the temperature of hot water derived from the mixing valve unit;
A control unit for controlling the mixing valve unit;
With
The mixing valve unit includes:
A first introduction path connected to the hot water supply pipe;
A second introduction path connected to the water supply pipe;
A mixing valve having a mixing chamber communicating with the first introduction path and the second introduction path, and capable of adjusting a mixing ratio of the high temperature water and the low temperature water;
A lead-out path communicating with the mixing chamber and leading the mixed fluid to the hot water supply facility;
A bypass passage for communicating the second introduction path and the outlet path while bypassing the mixing chamber;
A bypass valve that opens and closes the bypass passage according to a differential pressure between the high-temperature water and the low-temperature water;
A pressure introduction valve capable of supplying the high-pressure water pressure to the bypass valve when the valve is opened;
Including
The bypass valve is
A valve hole provided in the bypass passage;
A high pressure chamber communicating with the first introduction path via a high pressure path;
A low pressure chamber communicating with the bypass passage;
Partitioning the high-pressure chamber and the low-pressure chamber, and a pressure-sensitive member that operates by sensing the differential pressure;
A valve body that is provided integrally with the pressure-sensitive member and opens and closes the valve portion in contact with and away from the valve hole;
Including
The pressure introducing valve is a normally closed solenoid valve that opens when energized,
The bypass valve closes when the pressure introduction valve is open, and the bypass valve opens when the pressure introduction valve is closed,
The hot water supply apparatus, wherein the control unit cuts off the power supply to the pressure introduction valve when a temperature detected by the temperature sensor exceeds a predetermined abnormality determination value.
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