JP3029509B2 - 給湯装置の給湯温度調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、給湯装置の給湯温度
調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】給湯装置の給湯温度調整装置には、給水
管から流入した冷水を加熱部で加熱して得られた温水を
冷水と適宜の比率で混合して出湯させるための可変混合
弁と、その出湯温度が所定温度に達しないときに上記給
水管から上記加熱部に流入する冷水の量を絞るための絞
り弁とが設けられている。

【０００３】そして、可変混合弁で冷水側をいっぱいに
絞っても出湯温度が設定温度を維持できなくなったとき
等には、絞り弁を絞って加熱部に流れ込む冷水量を減ら
して出湯温度を上げるようにしている。

【０００４】このように用いられる絞り弁には、冷水の
給水水圧（水道水圧）が作用し、その水圧は５〜１０kg
／cm² になることも珍しくない。したがって、絞り弁を
操作するためにはその水圧に勝る大きな力が必要であ
り、一般に絞り弁はギア付きモータ等によって駆動され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ギア付きモー
タは部品数が多いため高価で装置コストを上昇させ、ま
た反応速度がゆっくりしているという欠点がある。

【０００６】そこで本発明は、絞り弁の駆動部にコスト
がかからず、しかも反応速度の速い給湯装置の給湯温度
調整装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の給湯装置の給湯温度調整装置は、給水管か
ら流入した冷水を加熱部で加熱して得られた温度が所定
温度に達しないときに上記給水管から上記加熱部に流入
する冷水の量を絞るための絞り弁を設けた給湯装置の給
湯温度調整装置において、上記絞り弁を、直線運動によ
って上記冷水の通過面積を変化させるように軸方向に進
退自在に形成すると共に、上記加熱部を通る前の冷水の
圧力と上記加熱部を通った後の温水の圧力とが上記絞り
弁の前面側と背面側とに分かれて加わるように配管し
て、上記絞り弁をソレノイドによって軸方向に進退駆動
するようにしたことを特徴とする。

【０００８】なお、上記加熱部で加熱して得られた温水
を冷水と適宜の比率で混合するための可変混合弁を設け
て、上記可変混合弁を第２のソレノイドによって進退駆
動するようにしてもよい。

【０００９】

【作用】絞り弁には、冷水圧と温水圧とが前面側と背面
側に分かれて加わるので、両側からの水圧が相殺され
て、絞り弁は軽い力でソレノイドによって進退駆動され
る。

【００１０】このとき、冷水圧をＰ１、温水圧をＰ２と
すると、絞り弁を通過する全水量Ｇは、 Ｇ＝Ｋ√（Ｐ１−Ｐ２） となり、冷水圧と温水圧との差圧（Ｐ１−Ｐ２）によっ
て決まる。

【００１１】そして、その差圧（Ｐ１−Ｐ２）が絞り弁
に作用しているので、ｆ（Ｉ）を、ソレノイドに流され
る電流Ｉの関数としたとき、 Ｐ１−Ｐ２＝ｆ（Ｉ） が成立する。

【００１２】したがって、絞り弁を通過する全水量Ｇ
は、 Ｇ＝Ｋ√ｆ（Ｉ） となり、ソレノイドへの通電電流値Ｉのみによって制御
される。

【００１３】

【実施例】図面を参照して実施例を説明する。図１は、
本発明を適用した給湯装置の全体構成を示しており、水
道管など冷水源に接続された給水管１が、Ｔ字形に配管
された絞り弁部２の中央の流入口３に接続されている。

【００１４】絞り弁部２の二つの流出口４，５のうち第
１の流出口４には、ガスバーナー、石油バーナー又は電
気ヒーターなどを熱源とする加熱部７を通る温水管路８
が接続されており、給水管１から供給された水がそこで
加熱されて温水になる。９は、温水の流量を検出するた
めに加熱部７より手前側において温水管路８に設けられ
た流量センサである。

【００１５】絞り弁１０は弁座１５に対向して円錐面に
形成され、その後方にロッド１３で連結された中間ピス
トン部１０ａは、シリンダ１１内において軸方向に進退
自在に配置されていて、絞り弁１０、ロッド１３及び中
間ピストン１０ａが一体となって直線運動して、給水管
１から供給される冷水の流路面積を変えるようになって
いる。

【００１６】なお、給水管１は絞り弁１０の弁部と中間
ピストン部１０ａとの間に開口している。また絞り弁１
０は、流出口４，５側から、圧縮コイルスプリング１２
によって弁を閉じる方向に付勢されており、その付勢力
に抗して、背面側からロッド１３を介して第１のソレノ
イド１４によって押されている。

【００１７】絞り弁１０の円錐状部に対向する弁座１５
の直径とシリンダ１１の直径（即ち中間ピストン１０ａ
の直径）とは同寸法に形成されている。またシリンダ１
１には、加熱部７より先側において温水管路８に連通す
る連通管路１６が、中間ピストン１０ａの背部側に開口
している。

【００１８】したがって、絞り弁１０全体に対しては、
前面側からは、加熱部７を通る前の冷水の圧力が加わる
と同時に、それと同じ受圧面積で、背面側からは加熱部
７を通った後の温水の圧力が加わることになる。

【００１９】その結果絞り弁１０には、前面側と背面側
とに冷水圧と温水圧とが分かれて加わるので、両側から
の水圧が相殺されて、絞り弁１０の軸方向への直線運動
を軽い力によって動作させることができる。

【００２０】そして絞り弁１０は、冷水圧と温水圧との
差圧及び圧縮コイルバネ１２の付勢力とそれに抗する第
１のソレノイド１４の電磁コイル１４ａへの通電電流値
に対応して弁開度が制御される。

【００２１】このとき、冷水圧をＰ１、温水圧をＰ２と
すると、絞り弁１０を通過する全水量Ｇは、 Ｇ＝Ｋ√（Ｐ１−Ｐ２） となり、冷水圧と温水圧との差圧（Ｐ１−Ｐ２）によっ
て決まる（Ｋは定数）。

【００２２】そして、その差圧（Ｐ１−Ｐ２）が絞り弁
１０に作用しているので、電磁コイル１４ａに流される
電流Ｉの関数をｆ（Ｉ）としたとき、 Ｐ１−Ｐ２＝ｆ（Ｉ） が成立する。

【００２３】したがって、絞り弁１０を通過する全水量
Ｇは、 Ｇ＝Ｋ√ｆ（Ｉ） となり、電磁コイル１４ａへの通電電流値Ｉのみによっ
て制御される。

【００２４】したがって、給水管１から供給される冷水
の圧力などが変動しても、絞り弁１０は、電磁コイル１
４ａへの通電電流値Ｉのみに依存する一定流量を維持す
るように、自動的に弁開度が変化する。１４ｂは、電磁
コイル１４ａの駆動回路（ドライバ）である。

【００２５】２０は、冷水と温水とを適宜の比率で混合
するための可変混合弁である。可変混合弁部２１のＴ字
型に配管された冷水流入口２２と温水流入口２３には、
絞り弁部２の第２の流出口５に接続された冷水管路２４
と温水管路８の出口とが接続されている。

【００２６】そして、冷水流入口２２と温水流入口２３
とから可変混合弁部２１に流入した冷水と温水は、可変
混合弁２０の位置に応じた比率に混合され、配管中央の
混合湯流出口２６を経て蛇口２７へ送り出される。

【００２７】冷水管路２４の途中には、その内径を狭め
るオリフィス２８が設けられており、それによって、可
変混合弁２０に両側からかかる冷水圧と温水圧とが等圧
になるようになっている。

【００２８】３１は、可変混合弁２０を駆動するための
第２のソレノイドであり、可変混合弁２０が、圧縮コイ
ルバネ２９の付勢力に抗して、ロッド３０を介して第２
のソレノイド３１によって押されている。

【００２９】したがって、可変混合弁２０は、圧縮コイ
ルバネ２９の付勢力とそれに抗する第２のソレノイド３
１の駆動力の釣り合う位置で静止するように動作し、第
２のソレノイド３１の電磁コイル３１ａへの通電電流値
に対応して、弁位置、即ち冷水と温水の混合比が制御さ
れる。３１ｂは、第２のソレノイド３１の電磁コイル３
１ａの駆動回路（ドライバ）である。

【００３０】３５は、マイクロプロセッサ等を内蔵した
制御部であり、蛇口２７からの出湯温度を設定する出湯
温度設定部３６からの設定信号と、冷水流入口２２、温
水流入口２３及び混合湯流出口２６の各部に設けられた
水温センサ３７，３８，３９からの検出温度信号と流量
センサ９からの検出流量信号等を入力して、第１及び第
２のソレノイド１４，３１の動作を制御する。

【００３１】このように構成された上記実施例装置にお
いては、制御部３５による制御によって、第２のソレノ
イド３１への通電電流値が制御され、混合湯流出口２６
の水温が出湯温度設定部３６における設定温度になるよ
うに可変混合弁２０の動作が制御される。

【００３２】そして、例えば温水流入口２３に設けられ
たセンサ３８で検出される水温が出湯温度設定部３６の
設定温度より低くなって、蛇口２７からの出湯温度が設
定温度に達しないような場合、又は温水流入口２３の水
温が所定の温度より低くなったような場合には、制御部
３５によって、第１のソレノイド１４の電磁コイル１４
ａへの通電電流が、絞り弁１０における流量を減らすよ
うに制御され、給水管１から加熱部７へ流入する冷水の
水量が減らされて湯温が上昇する。

【００３３】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば可変混合弁３０が設けられていない
給湯装置などに適用してもよい。

【００３４】

【発明の効果】本発明の給湯装置の給湯温度調整装置に
よれば、加熱部を通る前の冷水圧と加熱部を通った後の
温水圧とが絞り弁の前面側と背面側とに分かれて加わ
り、絞り弁に加わる水圧が相殺されるので、絞り弁を軽
い力でソレノイドを用いて駆動することができ、低コス
トの装置によって速い反応速度を得ることができると共
に、絞り弁を通過する水量をソレノイドへの通電電流値
のみによって容易かつ正確に制御することができる優れ
た効果を有する。

【００３５】また、可変混合弁もソレノイドで駆動する
ことによって給湯装置の給湯温度調整装置全体を低コス
トで製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の構成図である。

【符号の説明】

１ 給水管 ７ 加熱部 ８ 温水管路 １０ 絞り弁 １０ａ 中間ピストン部 １１ シリンダ １４ 第１のソレノイド １６ 連通管路 ２０ 可変混合弁 ３１ 第２のソレノイド

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】給水管から流入した冷水を加熱部で加熱し
   て得られた温水の温度が所定温度に達しないときに上記
   給水管から上記加熱部に流入する冷水の量を絞るための
   絞り弁を設けた給湯装置の給湯温度調整装置において、 上記絞り弁を、直線運動によって上記冷水の通過面積を
   変化させるように軸方向に進退自在に形成すると共に、
   上記加熱部を通る前の冷水の圧力と上記加熱部を通った
   後の温水の圧力とが上記絞り弁の前面側と背面側とに分
   かれて加わるように配管して、上記絞り弁をソレノイド
   によって軸方向に進退駆動するようにしたことを特徴と
   する給湯装置の給湯温度調整装置。
2. 【請求項２】上記加熱部で加熱して得られた温水を冷水
   と適宜の比率で混合するための可変混合弁が設けられて
   おり、上記可変混合弁が第２のソレノイドによって進退
   駆動される請求項１記載の給湯装置の給湯温度調整装
   置。