JP6428530B2 - 切替弁及び給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、切替弁及びこれを備えた給湯機に関する。

特許文献１に、切替弁が記載されている。特許文献１に記載の切替弁は、弁体及びシャフトを備える。シャフトは弁体に連結されている。弁体は、シャフトが回転することによって回転する。弁体は、回転することによって流路を切替える。シャフトの外周には、スパナ係止部及び切欠部が形成される。スパナ係止部には、スパナを掛けることができる。

切欠部はその他の部位に比べて強度が低くなる。このため、シャフトに過度な力が加わった場合、シャフトは切欠部で折れる。切欠部は、シャフトが折れた場合にスパナ係止部が残るように形成される。これにより使用者は、シャフトが切欠部で折れても、スパナによってシャフトを回転させることができる。使用者は、応急処置として手動で切替弁を操作することができる。

特開２００１―９０８５０号公報

上記特許文献１においては、シャフトに切欠部が形成される。切欠部は、シャフト全体としての強度を低下させる。切欠部によって損なわれる強度を補うためには、シャフト全体の部材量を増やさなければならない。このため、重量及びコストが増加してしまう。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされた。本発明の目的は、重量及びコストを増加させることなく、シャフトが折れても手動で操作することができる切替弁及びこれを備えた給湯機を提供することである。

本発明に係る切替弁は、ボディと、ボディの内部に設けられ、回転することによって流路を切替える弁体と、基端がボディの外部に突出し、弁体に接触して回転することによって弁体を回転させるシャフトと、を備える。シャフトには、シャフトの回転軸に沿って中空部が形成される。中空部の一部は、シャフトの回転軸と垂直な断面での断面形状が、シャフトの回転軸を中心とする多角形である。また、中空部は、シャフトの基端で開口し、この中空部のうち、シャフトの基端から一定距離までの部分は、シャフトの回転軸と垂直な断面での断面形状が、当該回転軸を中心とする円形である。中空部の上記の一部は、シャフトの基端から上記の一定距離までの部分以外である。

本発明に係る切替弁は、中空部が形成されたシャフトを備える。中空部の一部は、シャフトの回転軸と垂直な断面での断面形状が、シャフトの回転軸を中心とする多角形である。このため、重量及びコストを増加させることなく、シャフトが折れても手動で操作することができる切替弁が得られる。

本発明の実施の形態１の四方弁の斜視図である。 本発明の実施の形態１の四方弁の右側面図である。 本発明の実施の形態１の四方弁の上面図である。 図２のＡ−Ａ線における四方弁の断面図である。 図３のＢ−Ｂ線における四方弁の断面図である。 本発明の実施の形態１のシャフトの斜視図である。 本発明の実施の形態１のシャフトの回転軸方向断面図である。 図７のＣ−Ｃ線におけるシャフトの断面図である。 図７のＤ−Ｄ線におけるシャフトの断面図である。 本発明の実施の形態２の給湯機の全体構成図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において同一部分または相当部分は、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の四方弁２００の斜視図である。四方弁２００は、切替弁の一例である。図２は、四方弁２００の右側面図である。図２の紙面に垂直な方向を、四方弁２００の左右方向とする。図２の紙面手前方向を四方弁２００の右方向、紙面奥方向を四方弁２００の左方向とする。また図２の紙面上における上下方向を、四方弁２００の上下方向とする。図２の紙面上における右方向を四方弁２００の前方向、左方向を四方弁２００の後方向とする。

図３は、四方弁２００の上面図である。図３の紙面に垂直な方向を、四方弁２００の上下方向とする。図３の紙面手前方向を四方弁２００の上方向、紙面奥方向を四方弁２００の下方向とする。また図３の紙面上における上下方向を、四方弁２００の左右方向とする。図３の紙面上における右方向を四方弁２００の前方向、左方向を四方弁２００の後方向とする。

四方弁２００は、ボディ２１０を備える。ボディ２１０の内部には、例えば十字状の流路が形成される。ボディ２１０は、例えば十字状の流路によって、前面、後面、左面及び右面が開口している。

四方弁２００は、第１配管継手２１１、第２配管継手２１２、第３配管継手２１３及び第４配管継手２１４を備える。第１配管継手２１１、第２配管継手２１２、第３配管継手２１３及び第４配管継手２１４は、両端が開口した筒状の部材である。

第１配管継手２１１は、ボディ２１０の左面に連結固定される。第２配管継手２１２は、ボディ２１０の前面に連結固定される。第３配管継手２１３は、ボディ２１０の右面に連結固定される。第４配管継手２１４は、ボディ２１０の後面に連結固定される。

四方弁２００には、図１、図２及び図３に示すように、第１ポート２１５、第２ポート２１６、第３ポート２１７及び第４ポート２１８が形成される。第１ポート２１５は、ボディ２１０の左面開口及び第１配管継手２１１によって形成される。第２ポート２１６は、ボディ２１０の前面開口及び第２配管継手２１２によって形成される。第３ポート２１７は、ボディ２１０の右面開口及び第３配管継手２１３によって形成される。第４ポート２１８は、ボディ２１０の後面開口及び第４配管継手２１４によって形成される。

四方弁２００は、第１ポート２１５、第２ポート２１６、第３ポート２１７及び第４ポート２１８のうち、隣り合う２つのポートを連通させるとともに残り２つのポートを閉じるように流路を切替える。

また四方弁２００は、ステッピングモータ２０１を備える。ステッピングモータ２０１は、四方弁２００が流路を切替えるための動力源の一例である。ステッピングモータ２０１は、例えばボディ２１０の上方に、モータ取付板２０２を介して固定される。

図４は、図２のＡ−Ａ線における四方弁２００の断面図である。四方弁２００は、ボール弁体２２０を備える。ボール弁体２２０は、ボディ２１０の内部に設けられる。ボール弁体２２０は、例えばボディ２１０の内部の十字状の流路の中心部に配置される。ボール弁体２２０は、球状の弁体である。本例においてボール弁体２２０は、図４の紙面に垂直な回転軸を中心として回転可能になっている。ボール弁体２２０は、回転することによってボディ２１０内の流路を切替える弁体の一例である。

ボール弁体２２０には、例えばＬ字状の流路孔２２０ａが形成される。Ｌ字状の流路孔２２０ａは、第１ポート２１５、第２ポート２１６、第３ポート２１７及び第４ポート２１８の４つのポートのうち、隣り合う２つのポートを連通させる。例えば図４において流路孔２２０ａは、第２ポート２１６と第３ポート２１７とを連通させる。流路孔２２０ａによって連通する２つのポートは、ボール弁体２２０が回転することによって切替えられる。連通していない残り２つのポートは、ボール弁体２２０によって閉じられる。

またボディ２１０の内部には、第１シートパッキン２２１、第２シートパッキン２２２及び第３シートパッキン２２３が設けられる。第１シートパッキン２２１は、第１配管継手２１１とボール弁体２２０との間に設けられる。第２シートパッキン２２２は、第２配管継手２１２とボール弁体２２０との間に設けられる。第３シートパッキン２２３は、第３配管継手２１３とボール弁体２２０との間に設けられる。第１シートパッキン２２１、第２シートパッキン２２２及び第３シートパッキン２２３は、ボール弁体２２０と接するように設けられる。

第１シートパッキン２２１と第１配管継手２１１との間に形成される隙間には、第１Ｏリング２２４が設けられる。第２シートパッキン２２２と第２配管継手２１２との間に形成される隙間には、第２Ｏリング２２５が設けられる。第３シートパッキン２２３と第３配管継手２１３との間に形成される隙間には、第３Ｏリング２２６が設けられる。第１Ｏリング２２４、第２Ｏリング２２５及び第３Ｏリング２２６は、圧縮した状態で設けられる。

第１シートパッキン２２１、第２シートパッキン２２２、第３シートパッキン２２３、第１Ｏリング２２４、第２Ｏリング２２５及び第３Ｏリング２２６は、ボール弁体２２０の周囲のシール性を保持する。これにより、四方弁２００の内部で発生する内部漏れが防止される。内部漏れには、一例として、連通している第２ポート２１６及び第３ポート２１７から、閉じている第１ポート２１５及び第４ポート２１８への液漏れが含まれる。

また四方弁２００は、第４Ｏリング２２７、第５Ｏリング２２８及び第６Ｏリング２２９を備える。第４Ｏリング２２７は、ボディ２１０と第４配管継手２１４との間に形成される隙間を埋めるように設けられる。第５Ｏリング２２８は、ボディ２１０と第１配管継手２１１との間に形成される隙間及び第１配管継手２１１と第２配管継手２１２との間に形成される隙間を埋めるように設けられる。第６Ｏリング２２９は、ボディ２１０と第３配管継手２１３との間に形成される隙間及び第２配管継手２１２と第３配管継手２１３との間に形成される隙間を埋めるように設けられる。

四方弁２００は、第４Ｏリング２２７、第５Ｏリング２２８及び第６Ｏリング２２９によって、シール性が保持される。これにより、例えば四方弁２００内を流れる液体が外部へ漏れることが防止される。

図５は、図３のＢ−Ｂ線における四方弁２００の断面図である。第４配管継手２１４は、突起部２３０を有する。突起部２３０は、先端がボディ２１０内部のボール弁体２２０に接触するように突出する。突起部２３０は、例えば第４配管継手２１４の上部と下部とに、対向して形成される。突起部２３０は、ボール弁体２２０を支持する。ボール弁体２２０は、突起部２３０に接触しつつ回転する。突起部２３０は、ボール弁体２２０が円滑に回転可能となるように形成される。

またボディ２１０は、図５に示すように、シャフト挿入孔２１０ａを有する。シャフト挿入孔２１０ａは、例えばボディ２１０の上面で開口する。本例のシャフト挿入孔２１０ａは、ボディ２１０の上面から、ボディ２１０の内部のボール弁体２２０の上部にかけて貫通している。また本例のボール弁体２２０の上部には、図５に示すように、シャフト固定溝２２０ｂが形成される。

シャフト挿入孔２１０ａには、シャフト２４０が挿入される。シャフト２４０は、軸状の部材である。シャフト２４０は、例えばプラスチック製である。シャフト２４０は、例えば射出成形によって製造される。なおシャフト２４０の材質は、例えば金属等のプラスチック以外のものであってもよい。またシャフト２４０は、射出成形以外の方法によって製造されてもよい。

シャフト２４０は、先端がボディ２１０の内部のボール弁体２２０へ向けて突出する。シャフト２４０の先端は、例えばシャフト固定溝２２０ｂに嵌め込まれる。またシャフト２４０は、基端がボディ２１０の外部へ突出する。本例においてシャフト２４０の基端は、図５に示すようにボディ２１０の上方へ向けて突出する。

ボール弁体２２０とシャフト２４０とは、シャフト２４０の先端がシャフト固定溝２２０ｂに嵌め込まれることによって連結する。ボール弁体２２０とシャフト２４０とは、連動して回転することができる。ボール弁体２２０とシャフト２４０とは、回転軸が一致するように配置されている。

なおシャフト２４０の先端とシャフト固定溝２２０ｂとの間には、図５に示すように隙間が形成されていてもよい。またシャフト２４０の先端とシャフト固定溝２２０ｂとの間には、隙間がなくてもよい。四方弁２００は、シャフト２４０がボール弁体２２０に接触して回転することによってボール弁体２２０が回転する構成であれば、上記以外の構成であってもよい。

シャフト２４０の外周には、Ｏリング２３１が設けられる。Ｏリング２３１は、シール材の一例である。Ｏリング２３１は、例えば２つ設けられる。２つのＯリング２３１は、それぞれ異なる位置に設けられる。Ｏリング２３１は、シャフト挿入孔２１０ａにおけるシール性を保持する。Ｏリング２３１は、シャフト２４０とボディ２１０との間に形成される隙間を埋める。Ｏリング２３１は、四方弁２００内部の液体がシャフト２４０とボディ２１０との間に形成される隙間から外部へ漏れ出すことを防止する。なおＯリング２３１は、本例以外にも、１つあるいは３つ以上設けられてもよい。

またシャフト２４０の外周には、ボディ２１０の外部で、モータ取付板２０２が設けられる。モータ取付板２０２には、例えばシャフト２４０が挿入される孔が形成されている。モータ取付板２０２は、例えばネジ等によってボディ２１０へ固定される。モータ取付板２０２は、シャフト２４０を、ボディ２１０へ押さえつける。これにより、シャフト２４０がシャフト挿入孔２１０ａから抜け外れてしまうことが防止される。

本実施の形態においてシャフト２４０の基端は、ステッピングモータ２０１の内部へ設けられる。シャフト２４０の基端は、例えばステッピングモータ２０１の内部のギアとシャフト２４０の外周とが嵌め合うように、ステッピングモータ２０１の内部へ設けられる。シャフト２４０は、ステッピングモータ２０１の動作に連動して回転する。

ステッピングモータ２０１は、外部の装置から回転指示を受ける。ステッピングモータ２０１の内部のギアは、回転指示に基づいて回転する。シャフト２４０は、ギアに連動して回転する。シャフト２４０が回転することにより、ボール弁体２２０も回転する。本実施の形態の四方弁２００は、ステッピングモータ２０１の動作によって、第１ポート２１５、第２ポート２１６、第３ポート２１７及び第４ポート２１８の連通状態を切替える。

図６は、本実施の形態のシャフト２４０の斜視図である。シャフト２４０には、基端から一定距離の部分に、モータ固定部２４１が形成される。モータ固定部２４１は、ステッピングモータ２０１の内部の形状に合うように形成される。モータ固定部２４１は、例えば図６に示すように、外周がＤ字状になっている。モータ固定部２４１は、ステッピングモータ２０１の内部に嵌め込まれる。

またシャフト２４０の外周には、セレーション構造部２４２が形成される。セレーション構造部２４２は、図６に示すように、モータ固定部２４１よりもシャフト２４０の先端側に形成される。セレーション構造部２４２は、ステッピングモータ２０１の内部のギアにかみ合う形状となるように形成される。本実施の形態の四方弁２００においては、モータ固定部２４１及びセレーション構造部２４２が、ステッピングモータ２０１の内部に設けられる。

またシャフト２４０の外周には、環状溝２４３が形成される。環状溝２４３は、セレーション構造部２４２よりもシャフト２４０の先端側に形成される。環状溝２４３は、シャフト２４０のうち、シャフト挿入孔２１０ａ内に挿入される部位に形成される。環状溝２４３は、例えば図６に示すように２つ形成される。２つの環状溝２４３は、それぞれ異なる位置に形成される。

本実施の形態の四方弁２００においては、環状溝２４３にＯリング２３１が設けられる。環状溝２４３が形成されることによって、Ｏリング２３１の位置決めが容易になる。なお環状溝２４３は、１つあるいは３つ以上形成されてもよい。またシャフト２４０の外周には、環状溝２４３が形成されなくてもよい。

シャフト２４０の先端には、弁体固定部２４４が形成される。弁体固定部２４４は、ボール弁体２２０のシャフト固定溝２２０ｂに合わせた形状に形成される。弁体固定部２４４は、シャフト固定溝２２０ｂに嵌め込まれる。これにより、ボール弁体２２０とシャフト２４０とは、連動して回転可能となる。

またシャフト２４０は、中空部２４５を有する。これにより、シャフト２４０は中空構造となっている。シャフト２４０は、中空構造でない場合に比べて軽量である。図７は、本実施の形態のシャフト２４０の回転軸方向断面図である。中空部２４５は、シャフト２４０の回転軸方向に沿って形成される。

中空部２４５は、例えば図７に示すように、環状溝２４３よりもシャフト２４０の先端側まで形成される。また中空部２４５は、例えば図６及び図７に示すように、シャフト２４０の基端で開口する。また中空部２４５は、例えば図７に示すように、シャフト２４０の先端では開口しない。本実施例において中空部２４５は、シャフト２４０の基端の一箇所のみで開口する。シャフト２４０の先端は、封止形状になっている。

図８は、図７のＣ−Ｃ線におけるシャフト２４０の断面図である。また図９は、図７のＤ−Ｄ線におけるシャフト２４０の断面図である。中空部２４５のうち、例えばシャフト２４０の基端から一定距離αまでの部分は、円形断面部２４５ａとなっている。円形断面部２４５ａは、シャフト２４０の回転軸と垂直な断面での断面形状が、シャフト２４０の回転軸を中心とする円形である。また一定距離αは、例えば図７に示すように、シャフト２４０の基端から環状溝２４３までの距離よりも大きい。

また、例えば中空部２４５のうち円形断面部２４５ａ以外の部分は、多角形断面部２４５ｂとなっている。多角形断面部２４５ｂは、円形断面部２４５ａよりもシャフト２４０の先端側に形成される。多角形断面部２４５ｂは、環状溝２４３よりもシャフト２４０の先端側まで形成される。すなわち環状溝２４３は、多角形断面部２４５ｂよりもシャフト２４０の基端側に形成される。

多角形断面部２４５ｂは、シャフト２４０の回転軸と垂直な断面での断面形状が、シャフト２４０の回転軸を中心とする六角形である。使用者は、一般的な工具である六角棒スパナを多角形断面部２４５ｂへ挿入することにより、シャフト２４０を回転させることができる。

また本実施の形態において多角形断面部２４５ｂは、図８に示すように、シャフト２４０の回転軸と垂直な断面での断面形状が、円形断面部２４５ａの断面形状である円形に内接する六角形となっている。

なお多角形断面部２４５ｂの断面形状は、六角形以外の多角形としてもよい。多角形には、一例として長方形及び十字形が含まれる。長方形及び十字形の場合には、一般的な工具であるドライバーを挿入することができる。多角形断面部２４５ｂは、シャフト２４０の回転軸と垂直な断面での断面形状が、シャフト２４０の回転軸を中心とする多角形であればよい。

また中空部２４５の構成は、上記実施例に限られるものではない。シャフト２４０の回転軸と垂直な断面において、中空部２４５の一部の断面形状が、シャフト２４０の回転軸を中心とする多角形であればよい。例えば中空部２４５は、シャフト２４０の先端及び基端で開口してもよい。またシャフト２４０の回転軸と垂直な断面において、例えば中空部２４５の全体の断面形状が、シャフト２４０の回転軸を中心とする多角形であってもよい。また一定距離αは、シャフト２４０の基端から環状溝２４３までの距離よりも小さくてもよい。

例えばステッピングモータ２０１のアクチュエータが故障した場合、シャフト２４０には過度なトルクが与えられる。シャフト２４０は、過度なトルクが与えられると折れてしまう。本発明であれば、シャフト２４０が折れた場合においても、使用者は手動でシャフトを回転させることができる。使用者は、シャフト２４０が折れた場合の応急処置として、手動で四方弁２００による流路切替を実行することができる。

またシャフト２４０は中空構造となっている。このため、シャフト２４０の重量及びコストが低下する。またシャフト２４０の肉厚が薄くなることにより、例えば射出成形による成形性が向上する。

上記実施例では、本発明の切替弁の一例として四方弁２００を示した。本発明は上記実施例以外にも、例えば三方弁及び二方弁等、複数のポートを有する切替弁に適用してもよい。また流路を切替える弁体は、回転することによって流路を切替えるものであればよい。弁体は、球状以外にも、例えば円筒状あるいは円板状等でもよい。

上記実施例において四方弁２００は、動力源の一例としてステッピングモータ２０１を備える。本発明は上記実施例以外にも、例えばハンドルによってシャフト２４０を回転させる切替弁に適用してもよい。ハンドルによってシャフト２４０を回転させる切替弁は、過度なハンドル操作を行った場合にシャフト２４０が折れる可能性がある。過度なハンドル操作によってシャフト２４０が折れた場合にも、上記実施例と同様の効果が得られる。

上記実施例において中空部２４５は、シャフト２４０の基端で開口する。中空部２４５のうち、シャフト２４０の基端から一定距離αまでの部分は、円形断面部２４５ａとなっている。円形断面部２４５ａは、例えばネジの下穴として利用することができる。円形断面部２４５ａをネジの下穴として利用することにより、シャフト２４０の基端には、ネジ部を有する別部材を締結することができる。

ネジ部を有する別部材には、一例としてハンドルが含まれる。ハンドルは、シャフト２４０を回転させる動力源として用いられる。本例であればシャフト２４０を回転させる動力源を、使用状況に応じてステッピングモータ２０１からハンドルに交換することができる。

また上記実施例において中空部２４５は、シャフト２４０の回転軸方向に沿って形成される。中空部２４５は、シャフト２４０の先端では開口しない。シャフト２４０の先端は、封止形状になっている。これにより、シャフト２４０の先端の液密性が確保される。本例であれば、四方弁２００を流れる液体が、シャフト２４０の内部へ侵入することが防止される。

上記実施例においてシャフト２４０のうち環状溝２４３が形成される部位は、径が小さくなる。このため、環状溝２４３の近傍は、その他の部位に比べて強度が低い。また環状溝２４３は、四方弁２００内を流れる液体に曝される可能性がある。環状溝２４３の近傍は、四方弁２００内を流れる液体の成分及び温度の影響によって、その他の部位に比べて経時と共に強度が低下する可能性がある。

このためシャフト２４０は、過度な力が与えられて折れる場合には、環状溝２４３の近傍で折れる可能性が高い。上記実施例において環状溝２４３は、多角形断面部２４５ｂよりもシャフト２４０の基端側に形成される。本例であれば使用者は、例えばシャフト２４０が環状溝２４３の近傍で折れた場合において、工具を多角形断面部２４５ｂに差し込むことができる。使用者は、シャフト２４０が環状溝２４３の近傍で折れた場合において、流路の切替え等の応急処置を施すことができる。

上記実施例において多角形断面部２４５ｂは、シャフト２４０の回転軸と垂直な断面での断面形状が、円形断面部２４５ａの断面形状である円形に内接する六角形となっている。これにより、例えばシャフト２４０の成形性が向上する。また多角形断面部２４５ｂの断面形状は、円形断面部２４５ａの断面形状である円形より小さい多角形であれば、同様の効果が得られる。

上記実施例において一定距離αは、シャフト２４０の基端から環状溝２４３までの距離よりも大きい。中空部２４５のうち、環状溝２４３が形成されている位置に対応する部分は、シャフト２４０の回転軸と垂直な断面での断面形状が、シャフト２４０の回転軸を中心とする円形である。本例であれば、シャフト２４０のうち、環状溝２４３が形成される部位の径方向肉厚を均一にすることができる。

シャフト２４０が射出成形によって成形される場合、シャフト２４０は成形時に収縮する。シャフト２４０の径方向肉厚を均一にすることにより、成形時収縮率が均一となる。これにより、シャフト２４０の寸法が安定する。本例であれば、環状溝２４３近傍の寸法精度が安定する。環状溝２４３には、シール材の一例としてＯリング２３１が設けられる。環状溝２４３は、四方弁２００のシール性に影響を及ぼすデリケートな部位である。本例であれば、環状溝２４３近傍の寸法が安定することにより、四方弁２００の信頼性が向上する。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図１０は、本発明の実施の形態２の貯湯式給湯機１００の全体構成図である。貯湯式給湯機１００は、本発明の切替弁を有する給湯機の一例である。貯湯式給湯機１００は、貯湯タンクユニット１、ヒートポンプユニット２及び浴槽３を備える。

ヒートポンプユニット２は、ヒートポンプサイクルを利用する加熱装置である。ヒートポンプユニット２には、貯湯タンクユニット１から低温の水が導かれる。ヒートポンプユニット２は、貯湯タンクユニット１から導かれた水を加熱する。

ヒートポンプユニット２は、圧縮機４、沸き上げ用熱交換器５、膨張弁６及び空気熱交換器７を備える。圧縮機４、沸き上げ用熱交換器５、膨張弁６及び空気熱交換器７は、冷媒循環配管８によって、環状に順に接続される。圧縮機４、沸き上げ用熱交換器５、膨張弁６、空気熱交換器７及び冷媒循環配管８は、ヒートポンプサイクルを構成する。

冷媒循環配管８は、沸き上げ用熱交換器５の一次側に設けられる。沸き上げ用熱交換器５は、一次側を流れる冷媒と二次側を流れる水との間で熱交換を行う。

貯湯タンクユニット１は、貯湯タンク９を備える。貯湯タンク９には、水が貯留される。また貯湯タンクユニット１は、給湯混合弁１０、三方弁１１及び四方弁１２を備える。また貯湯タンクユニット１は、利用側熱交換器１３、循環ポンプ１４及び浴槽水循環ポンプ１５を備える。

給湯混合弁１０は、２つの流入口と１つの流出口とを有する。三方弁１１は、ａポート、ｂポート及びｃポートを有する。三方弁１１のａポート及びｂポートは、流入口である。三方弁１１のｃポートは流出口である。また四方弁１２は、ａポート、ｂポート、ｃポート及びｄポートを有する。四方弁１２のａポート及びｂポートは、流入口である。四方弁１２のｃポート及びｄポートは、流出口である。三方弁１１及び四方弁１２は、実施の形態１の四方弁２００と同様の構成の切替弁の一例である。

貯湯タンク９の下部には、給水配管１６の一端が接続される。給水配管１６は、貯湯タンク９へ低温の水を供給するための配管である。給水配管１６の他端は、２つに分岐する。２つに分岐した給水配管１６の他端のうちの一方は、外部の水源へ接続される。外部の水源は、例えば市水である。２つに分岐した給水配管１６の他端のうちの他方は、給湯用水配管１７となる。給湯用水配管１７は、給湯混合弁１０の２つの流入口のうちの一方へ接続される。

貯湯タンク９の上部には、タンク上部配管１８の一端が接続される。タンク上部配管１８には、貯湯タンク９から取り出される高温の水が流れる。またタンク上部配管１８には、ヒートポンプユニット２によって加熱されて貯湯タンク９へ供給される高温の水が流れる。本例の貯湯タンク９には、タンク上部配管１８から高温の水が供給されるとともに、給水配管１６から低温の水が供給される。これにより、貯湯タンク９の内部には、上部と下部とで温度差が生じるように水が貯留される。

また貯湯タンク９の外部表面には、例えば上部に上部残湯サーミスタ１９が設けられる。貯湯タンク９の外部表面には、例えば下部に下部残湯サーミスタ２０が設けられる。上部残湯サーミスタ１９及び下部残湯サーミスタ２０は、貯湯タンク９内に貯留された水の温度分布等を検知する。

タンク上部配管１８の他端は、給湯用湯配管２１と送湯配管２２とに分岐する。給湯用湯配管２１は、給湯混合弁１０の２つの流入口のうちの他方へ接続される。送湯配管２２は、四方弁１２のｄポートへ接続される。

給湯混合弁１０の流出口には、給湯配管２３の一端が接続される。給湯配管２３の他端は、外部の水栓へ接続される。給湯混合弁１０には、給湯用湯配管２１から高温の水が供給される。また給湯混合弁１０には、給湯用水配管１７から低温の水が供給される。給湯混合弁１０は、高温の水と低温の水とを混合する。給湯混合弁１０は、給湯配管２３を介し、混合した水を外部の水栓へ供給する。

給湯配管２３には、給湯温度サーミスタ２４が設けられる。給湯温度サーミスタ２４は、給湯配管２３を流れる水の温度を検知する。給湯混合弁１０は、給湯温度サーミスタ２４によって検知される水の温度が規定温度となるように、高温の水と低温の水との混合割合を調整する。

貯湯タンク９の下部には、給水配管１６の一端とは異なる位置に、タンク下部配管２５の一端が接続される。タンク下部配管２５の他端は、三方弁１１のａポートへ接続される。また貯湯タンク９の中央部と下部との間には、戻し口が設けられる。貯湯タンク９の戻し口には、タンク戻し配管２６の一端が接続される。タンク戻し配管２６の他端は、四方弁１２のｃポートへ接続される。

利用側熱交換器１３の一次側流入口には、熱交換器入口配管２７の一端が接続される。熱交換器入口配管２７の他端は、送湯配管２２の途中に接続される。熱交換器入口配管２７は、利用側熱交換器１３の一次側に高温の水を供給する。利用側熱交換器１３の一次側流出口には、熱交換器出口配管２８の一端が接続される。熱交換器出口配管２８の他端は、三方弁１１のｂポートへ接続される。

利用側熱交換器１３の二次側流入口には、浴槽出口配管２９の一端が接続される。浴槽出口配管２９の他端は、例えば浴槽アダプタ等を介して浴槽３へ接続される。利用側熱交換器１３の二次側流出口には、浴槽入口配管３０の一端が接続される。浴槽入口配管３０の他端は、例えば浴槽アダプタ等を介して浴槽３へ接続される。

利用側熱交換器１３の二次側、浴槽出口配管２９及び浴槽入口配管３０は、浴槽水循環回路を構成する。浴槽水循環回路の途中には、浴槽水循環ポンプ１５が設けられる。浴槽水循環ポンプ１５は、例えば図１０に示すように、浴槽出口配管２９に設けられる。浴槽水循環ポンプ１５は、浴槽３内の水を、浴槽水循環回路に循環させる。また浴槽出口配管２９には、例えば浴槽３と浴槽水循環ポンプ１５との間に、浴槽出口側サーミスタ３１が設けられる。浴槽出口側サーミスタ３１は、浴槽３から取り出された浴槽水の温度を検知する。

利用側熱交換器１３は、一次側を流れる高温の水を利用して、二次側を流れる加熱対象水を加熱する。本実施の形態における加熱対象水は浴槽水である。なお利用側熱交換器１３は、例えば暖房用循環水を加熱対象水とする給湯機に適用してもよい。

また三方弁１１のｃポートには、ヒートポンプ入口配管３２の一端が接続される。ヒートポンプ入口配管３２の他端は、沸き上げ用熱交換器５の二次側流入口へ接続される。沸き上げ用熱交換器５の二次側流出口には、ヒートポンプ出口配管３３の一端が接続される。ヒートポンプ出口配管３３の他端は、四方弁１２のｂポートへ接続される。本実施の形態の貯湯タンクユニット１とヒートポンプユニット２とは、ヒートポンプ入口配管３２及びヒートポンプ出口配管３３によって接続される。

ヒートポンプ入口配管３２には、貯湯タンクユニット１の内部で循環ポンプ１４が設けられる。循環ポンプ１４は、貯湯式給湯機１００を構成する各種配管に水を流すためのポンプである。各種配管には、例えばヒートポンプ入口配管３２及びヒートポンプ出口配管３３が含まれる。

またヒートポンプ入口配管３２には、例えば循環ポンプ１４と沸き上げ用熱交換器５との間で、バイパス配管３４の一端が接続される。バイパス配管３４の他端は、四方弁１２のａポートへ接続される。

ヒートポンプ出口配管３３には、ヒートポンプユニット２の内部でヒートポンプ出口側サーミスタ３５が設けられる。ヒートポンプ出口側サーミスタ３５は、沸き上げ用熱交換器５によって加熱された高温の水の温度を検知する。

また貯湯式給湯機１００は、制御装置３６を備える。制御装置３６は、貯湯式給湯機１００を構成する各機器の動作を制御する。制御装置３６は、制御手段の一例である。制御装置３６は、例えば図１０に示すように、貯湯タンクユニット１に設けられる。なお制御装置３６は本例以外にも、例えば貯湯タンクユニット１の外部等に設けられてもよい。

制御装置３６は、貯湯式給湯機１００が備える各種弁類と電気的に接続される。本実施の形態の制御装置３６は、例えば三方弁１１及び四方弁１２に電気的に接続される。制御装置３６は、三方弁１１及び四方弁１２を制御する。制御装置３６は、三方弁１１及び四方弁１２によって、水の流路を切替える。

本実施の形態の貯湯式給湯機１００は、三方弁１１及び四方弁１２を備える。三方弁１１及び四方弁１２の構成は、実施の形態１の四方弁２００と同様である。三方弁１１及び四方弁１２は、シャフト２４０と同様の構成のシャフトを有する。

本実施の形態であれば使用者は、例えば貯湯式給湯機１００の運転中に三方弁１１あるいは四方弁１２のシャフトが折れた場合においても、手動で応急処置を施すことができる。応急処置には、例えば循環回路の切替え、回路の閉塞及び水抜きが含まれる。これにより貯湯式給湯機１００の信頼性が向上する。また三方弁１１及び四方弁１２の重量及びコストが増加することがない。

なお本発明に係る給湯機は、貯湯式給湯機１００に限られない。貯湯式給湯機１００以外にも、例えば伝熱ヒータを備える給湯機あるいは即湯式給湯機等に本例と同様の構成を採用してもよい。

１ 貯湯タンクユニット、 ２ ヒートポンプユニット、 ３ 浴槽、 ４ 圧縮機、 ５ 沸き上げ用熱交換器、 ６ 膨張弁、 ７ 空気熱交換器、 ８ 冷媒循環配管、 ９ 貯湯タンク、 １０ 給湯混合弁、 １１ 三方弁、 １２ 四方弁、 １３ 利用側熱交換器、 １４ 循環ポンプ、 １５ 浴槽水循環ポンプ、 １６ 給水配管、 １７ 給湯用水配管、 １８ タンク上部配管、 １９ 上部残湯サーミスタ、 ２０ 下部残湯サーミスタ、 ２１ 給湯用湯配管、 ２２ 送湯配管、 ２３ 給湯配管、 ２４ 給湯温度サーミスタ、 ２５ タンク下部配管、 ２６ タンク戻し配管、 ２７ 熱交換器入口配管、 ２８ 熱交換器出口配管、 ２９ 浴槽出口配管、 ３０ 浴槽入口配管、 ３１ 浴槽出口側サーミスタ、 ３２ ヒートポンプ入口配管、 ３３ ヒートポンプ出口配管、 ３４ バイパス配管、 ３５ ヒートポンプ出口側サーミスタ、 ３６ 制御装置、 １００ 貯湯式給湯機、 ２００ 四方弁、 ２０１ ステッピングモータ、 ２０２ モータ取付板、 ２１０ ボディ、 ２１０ａ シャフト挿入孔、 ２１１ 第１配管継手、 ２１２ 第２配管継手、 ２１３ 第３配管継手、 ２１４ 第４配管継手、 ２１５ 第１ポート、 ２１６ 第２ポート、 ２１７ 第３ポート、 ２１８ 第４ポート、 ２２０ ボール弁体、 ２２０ａ 流路孔、 ２２０ｂ シャフト固定溝、 ２２１ 第１シートパッキン、 ２２２ 第２シートパッキン、 ２２３ 第３シートパッキン、 ２２４ 第１Ｏリング、 ２２５ 第２Ｏリング、 ２２６ 第３Ｏリング、 ２２７ 第４Ｏリング、 ２２８ 第５Ｏリング、 ２２９ 第６Ｏリング、 ２３０ 突起部、 ２３１ Ｏリング、 ２４０ シャフト、 ２４１ モータ固定部、 ２４２ セレーション構造部、 ２４３ 環状溝、 ２４４ 弁体固定部、 ２４５ 中空部、 ２４５ａ 円形断面部、 ２４５ｂ 多角形断面部

Claims (6)

1. ボディと、
   前記ボディの内部に設けられ、回転することによって流路を切替える弁体と、
   基端が前記ボディの外部に突出し、前記弁体に接触して回転することによって前記弁体を回転させるシャフトと、
   を備え、
   前記シャフトには、前記シャフトの回転軸に沿って中空部が形成され、
   前記中空部の一部は、前記回転軸と垂直な断面での断面形状が、前記回転軸を中心とする多角形であり、
   前記中空部は、前記基端で開口し、
   前記中空部のうち、前記基端から一定距離までの部分は、前記回転軸と垂直な断面での断面形状が、前記回転軸を中心とする円形であり、
   前記一部は、前記基端から前記一定距離までの部分以外である切替弁。
2. 前記一部は、前記回転軸と垂直な断面での断面形状が、前記基端から前記一定距離までの部分の断面形状である円形よりも小さい多角形である請求項１に記載の切替弁。
3. シール材を備え、
   前記シャフトの外周には、環状溝が形成され、
   前記シール材は、前記環状溝に設けられ、
   前記一定距離は、前記基端から前記環状溝までの距離よりも大きい請求項１または請求項２に記載の切替弁。
4. 前記シャフトの先端は前記弁体へ向き、
   前記中空部は、前記先端で開口しない請求項１から請求項３の何れか１項に記載の切替弁。
5. 前記一部は、前記回転軸と垂直な断面での断面形状が、前記回転軸を中心とする六角形である請求項１から請求項４の何れか１項に記載の切替弁。
6. 請求項１から請求項５の何れか１項に記載の切替弁と、
   前記切替弁によって水の流路を切替える制御手段と、
   を備える給湯機。

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