JPH11294616A - 給湯装置の混合弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ステップモータを駆動源として常に確実に再起
動させることができる給湯装置の混合弁を提供するこ
と。 【解決手段】給湯管１と給水管２から出湯管３に送り出
される湯と水の量を制御するための弁体１０を、ネジ機
構２１ｂ，２２を介して一つのステップモータ６で駆動
制御するようにした給湯装置の混合弁において、ステッ
プモータ６の出力軸の回転を歯車機構４０を介してネジ
機構２１ｂ，２２に伝達すると共に、歯車機構４０の回
転運動によって間欠回転駆動される間欠回転輪５０を設
け、歯車機構４０中の歯車と間欠回転輪５０とに間欠回
転輪の回転範囲を規制するように当接するストッパ４
５，５５を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、給湯装置におい
て出湯管に送り出される湯の流量と水の流量を一つのス
テップモータで制御するようにした給湯装置の混合弁に
関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の給湯装置の混合弁において、駆
動源であるステップモータの回転運動をネジ機構により
軸線方向の運動に変えて、出湯管に送り出される湯と水
の量を制御するための弁体を動作させるようにしたもの
がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、そのような給
湯装置の混合弁において、弁体が動作端部まで移動して
強制的に停止されると、さらにステップモータの回転力
を受けるネジ機構において雄ネジと雌ネジの食い込みが
発生し、起動力の弱いステップモータでは逆方向に再起
動できなくなってしまう場合がある。

【０００４】そこで本発明は、ステップモータを駆動源
として常に確実に再起動させることができる給湯装置の
混合弁を提供することを目的とする。

【０００５】

【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混合弁は、湯が供給される給湯
管と、水が供給される給水管と、湯と水を混合して送り
出す出湯管とが接続されて、上記給湯管と上記給水管か
ら上記出湯管に送り出される湯と水の量を制御するため
の弁体を、ネジ機構を介して一つのステップモータで駆
動制御するようにした給湯装置の混合弁において、上記
ステップモータの出力軸の回転を歯車機構を介して上記
ネジ機構に伝達すると共に、上記歯車機構の回転運動に
よって間欠回転駆動される間欠回転輪を設け、上記歯車
機構中の歯車と上記間欠回転輪とに上記間欠回転輪の回
転を規制するように当接するストッパを設けたことを特
徴とする。

【０００６】なお、上記ストッパが、上記ステップモー
タの出力軸に取り付けられた歯車の側面と上記間欠回転
輪の側面とに各々突設されていてもよく、或いは、上記
ストッパが、上記歯車機構中の中間歯車の側面と上記間
欠回転輪の側面とに各々突設されていてもよい。

【０００７】また、上記弁体の位置情報を検知するため
の弁体位置確認センサーが、上記間欠回転輪に設けられ
ていてもよい。

【０００８】

【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形
態を説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態の給
湯装置の混合弁を示しており、コの字形に形成された配
管の上流部分が水が送られて来る給水管２、下流部分が
湯と水の混合湯が送り出される出湯管３になっている。
そしてその中間の配管４に、湯が送られて来る給湯管１
が接続されていて、中間の配管４部分で湯と水とが混合
される。

【０００９】そのようにして給湯管１と給水管２から出
湯管３に送り出される湯と水の量を制御するための弁体
１０が、出湯管３内に管軸方向にスライド自在に配置さ
れている。

【００１０】この弁体１０には、図２にも示されるよう
に、給湯管１の開口断面積を制御するための湯用弁部１
１と、給水管２の開口断面積を制御するための水用弁部
１２と、出湯管３の開口断面積を制御するための出湯用
弁部１３とが一体に連結して形成されている。

【００１１】このうち、湯用弁部１１と水用弁部１２は
一つの筒状体１９の両端部分であり、湯用弁部１１側は
外径が少し細く形成されている。そして、湯用弁部１１
部分の中心位置にリム１４を介して連結された連結軸１
５の突端に、円盤状の出湯用弁部１３が設けられてい
る。筒状体１９の内側の部分は送水路１６になってお
り、出湯用弁部１３の外端面中央には、弁体駆動軸２１
の先端が緩く嵌合する有底の受け孔１７が形成されてい
る。

【００１２】配管側には、湯用弁座３１、水用弁座３２
及び出湯用弁座３３が設けられている。湯用弁座３１は
中間配管４の中間部分に配置されていて、湯用弁部１１
が差し込まれた状態になると給湯管１が閉じ、湯用弁部
１１が湯用弁座３１から離れた分だけ給湯管１が開くよ
うになっている。

【００１３】水用弁座３２は、筒状に形成されて中間配
管４の最上流部分に配置されており、水用弁部１２がそ
こに被嵌された状態になると給水管２が閉じ、水用弁部
１２が水用弁座３２から離れた分だけ給水管２が開くよ
うになっている。

【００１４】出湯用弁座３３は、中間配管４の出口部分
に形成されていて、出湯用弁部１３が下流側から接近し
て閉じられ、出湯用弁部１３が下流側に移動して出湯用
弁座３３から離れた分だけ出湯管３が開くようになって
いる。

【００１５】このような弁構造によって、給水管２から
流入する水は水用弁部１２から弁体１０の筒状体１９内
を通過して、図１に矢印Ａに示されるように出湯管３に
向かって流れ、給湯管１から流入する湯は筒状体１９の
外周部から出湯管３に向かって矢印Ｂに示されるように
流れて、水と湯が混合される。

【００１６】弁体１０を駆動制御する駆動源であるステ
ップモータ６は、減速歯車機構４０と共にハウジング７
内に収容されていて、ステップモータ６の回転が減速歯
車機構４０で減速されて弁体駆動軸２１に伝えられる。

【００１７】弁体駆動軸２１には、減速歯車機構４０の
出力軸部に形成された内歯歯車部４１に噛み合う平歯車
部２１ａと、固定軸８に形成された雌ネジ部２２に螺合
する雄ネジ部２１ｂと、先端で弁体１０に当接するロッ
ド部２１ｃとが一体に形成されている。なお、固定軸８
は出湯用弁座３３と一つの部品として形成されている
が、ハウジング７等とつながった部品として形成しても
よい。

【００１８】弁体駆動軸２１は、平歯車部２１ａが減速
歯車機構４０によって回転駆動されると、雄ネジ部２１
ｂが固定軸８の雌ネジ部２２と螺合していることから螺
動（回転しながら軸線方向に移動）し、弁体１０に当接
するロッド部２１ｃの先端位置が変化する。

【００１９】その弁体１０は、圧縮コイルスプリング９
によって逆側から弁体駆動軸２１の先端面に押し付けら
れるように付勢されている。したがって、弁体１０は、
ステップモータ６を駆動源とする弁体駆動軸２１の軸線
方向の移動に追随して、中間配管４の管軸方向にスライ
ドし、それによって、給湯管１、給水管２及び出湯管３
の湯用弁座３１、水用弁座３２及び出湯用弁座３３に対
する開口断面積が変化する。

【００２０】図３は、弁体１０の位置に対する湯と水の
流量の関係を示しており、図１に弁体１０の状態が示さ
れるのポジションにおいては、水用弁部１２が閉じて
いて湯用弁部１１が開ききっているが、出湯用弁部１３
が閉じているので湯も水も流れない。

【００２１】そこから、ステップモータ６の回転によっ
て弁体１０を下流側に移動させていくと、それに伴って
出湯用弁部１３が開き、水用弁部１２は閉じたままなの
で湯の流量だけが増えていく。

【００２２】このとき湯用弁部１１の開度は次第に小さ
くなるが、湯用弁部１１の開口断面積が出湯用弁部１３
の開口断面積より大きいので、湯用弁部１１は全開状態
を維持しているのと変わらない。

【００２３】図４は、水用弁部１２が開き始める直前の
のポジションにおける弁体１０の状態を示しており、
この状態から弁体１０が下流側に移動すると、水用弁部
１２が開き始めて湯用弁部１１が閉じ始め、出湯用弁部
１３は不必要ではあるがさらに開く。その結果、出湯管
３への出湯流量は変化せず、水の混合比率が次第に増え
て出湯温度が次第に下がる。

【００２４】そして、図５に弁体１０の状態が示される
のポジションにおいては、湯用弁部１１が全閉、水用
弁部１２が全開になり、出湯管３に水だけが送り出され
る状態になる。

【００２５】減速歯車機構４０は、ステップモータ６の
出力軸６１に取り付けられた小歯車４２と、それに噛み
合う大歯車４３とからなる。歯数比は例えば１対２であ
る。そして、大歯車４３の回転運動によって間欠回転駆
動される間欠回転輪５０が、ハウジング７に立設された
軸５１に回転自在に支持されている。

【００２６】間欠回転輪５０は、大歯車４３と一体に形
成された欠け歯部４４と係合しており、その係合部に
は、図６に示される間欠回転用係合部と、図７に示され
る間欠停止用係合部とが二段に一体に形成されている。

【００２７】即ち、図６に示される間欠回転用係合部で
は、大歯車４３と一体の欠け歯部４４に歯が一つだけ突
設されて残りの部分は全周にわたって谷の高さになって
おり、間欠回転輪５０側には、二つの谷の間の一つの山
が一定のピッチ（ｐ＝例えば１１分の１回転分）で形成
されて、ピッチ間の部分は山の高さになっている。

【００２８】したがって、欠け歯部４４が一回転する毎
に、間欠回転輪５０は欠け歯部４４の歯と噛み合ってい
る間に１ピッチ（ｐ）分だけ回転する。ただし、それだ
けでは欠け歯部４４の歯と噛み合っていないときに間欠
回転輪５０が勝手に回転してしまう。

【００２９】そこで、図７に示される間欠停止用係合部
では、大歯車４３と一体の欠け歯部４４側が一つの歯を
挟む二つの谷部を除いて全周にわたって山の高さに形成
され、間欠回転輪５０側が１ピッチ（ｐ）毎に形成され
た一つの歯の山の部分を除いて谷の高さに形成されてい
る。

【００３０】これによって、間欠回転輪５０が欠け歯部
４４によって回転駆動されない状態の間は、間欠回転輪
５０の谷部に欠け歯部４４の外周面が入り込んで間欠回
転輪５０の回転が規制され、間欠回転輪５０は欠け歯部
４４の一回転ごとに１ピッチ（ｐ）だけ間欠回転をす
る。

【００３１】このように設けられた間欠回転輪５０と、
ステップモータ６の出力軸６１に取り付けられた小歯車
４２とに、弁体１０の移動範囲を規制するためのストッ
パ４５，５５が設けられている。

【００３２】図１に示されるように、歯車側ストッパ４
５は間欠回転輪５０の側面方向に向けて小歯車４２の側
面に突設されており、間欠回転輪側ストッパ５５は小歯
車４２の側面方向に向けて間欠回転輪５０の側面に突設
されている。なお、図８に示されるように、歯車側スト
ッパ４５は比較的幅がなく、間欠回転輪側ストッパ５５
は、間欠回転輪５０の２ピッチ（ｐ）分の幅に形成され
ている。

【００３３】小歯車４２と間欠回転輪５０との回転数比
は２２対１であるが、間欠回転輪側ストッパ５５の端面
に歯車側ストッパ４５が当接しない位置では両ストッパ
４５，５５はぶつからないので、小歯車４２と間欠回転
輪５０とは各々回転を阻止されない。

【００３４】間欠回転輪５０の回転可能範囲は一回転の
１１分の９にあたる９ピッチ（ｐ）分であり、ストッパ
４５，５５どうしがぶつかると、間欠回転輪５０と小歯
車４２の回転が共に阻止されて、大歯車４３、弁体駆動
軸２１、弁体１０等全ての動作が強制的に停止される。
その間の領域においては、大歯車４３と弁体駆動軸２１
は共に九回転する。

【００３５】図８ないし図１０は減速歯車機構４０部分
の平面透視図であり、図８は、弁体１０が図１に図示さ
れる状態（）のときにストッパ４５，５５がぶつかり
合っている状態を示している。

【００３６】また図１０は、弁体１０が図５に図示され
る状態（）のときにストッパ４５，５５がぶつかり合
っている状態を示し、図９は、その中間の図４に示され
る状態（）を示しており、ストッパ４５，５５はぶつ
からない。

【００３７】このように、ステップモータ６の出力軸６
１から弁体駆動軸２１に回転を伝達する減速歯車機構４
０の回転運動によって間欠回転駆動される間欠回転輪５
０を設け、減速歯車機構４０中の小歯車４２と間欠回転
輪５０とに、間欠回転輪５０の移動範囲を規制するため
に当接するストッパ４５，５５を設けたことにより、ス
トッパ４５，５５が当接しあった時にネジ機構２１ｂ，
２２等に食い込みが発生せず、次にステップモータ６を
逆回転させる際に容易に再起動させることができる。

【００３８】このようにして弁体１０の開度をステップ
モータ６によって駆動制御するには、ステップモータ６
が基準位置から何ステップ回転したかをカウントすれば
よい。そこで、基準位置としては、例えば弁体１０の移
動範囲の中間において、湯用弁部１１が全開になり水用
弁部１２が全閉になるの位置（図４の状態）が設定さ
れている。

【００３９】そして、弁体１０がその基準位置のどちら
側に位置するかを検出するための弁体位置確認センサー
８０が、間欠回転輪５０の側面とそれに対向するハウジ
ング７の内面に取り付けられている。

【００４０】ハウジング７の内面には、例えばホール素
子のような感磁素子８１が配置され、間欠回転輪５０の
側面には、円弧状に形成された永久磁石片８２が取り付
けられており、その感磁素子８１と永久磁石片８２によ
って弁体位置確認センサー８０が形成されている。

【００４１】そして、弁体１０がに位置する図４に示
される状態においては、図９に示されるように、永久磁
石片８２の一端部が感磁素子８１の正面に位置してお
り、その位置と図８に示されるの位置との間では感磁
素子８１の正面に永久磁石片８２が存在し、の位置と
図１０に示されるの位置との間では感磁素子８１の正
面に永久磁石片８２が存在しなくなる。

【００４２】したがって、感磁素子８１の出力値の相違
から、弁体１０がととの間の位置にあるのか、それ
ともととの間の位置にあるのかを判別し、の位置
からのステップ数によって弁体１０の位置を正確に検知
することができる。

【００４３】このようにして、弁体駆動軸２１が複数回
回転する動作領域において、弁体１０の位置情報を容易
かつ正確に検知することができる。ただし、そのような
弁体１０の位置検知を行うためのセンサーは、必ずしも
間欠回転輪５０に設ける必要はなく、全体構造に対応し
て適宜の位置に配置することができる。

【００４４】図１１は本発明の第２の実施の形態の給湯
装置の混合弁を示しており、ステップモータ６の出力軸
６１に取り付けられた小歯車４２と弁体駆動軸２１が連
結された大歯車４３との間に中間歯車４６を配置した減
速歯車機構４０が用いられている。図１２はその部分の
平面透視図である。

【００４５】そして、この実施の形態においては、間欠
回転輪５０が大歯車４３によって回転駆動されることは
第１の実施の形態と同じであるが、ストッパ４５，５５
が中間歯車４６の側面と間欠回転輪５０の側面とに突設
されている点が相違する。このようにしても、第１の実
施の形態の場合と全く同様に機能する。その他の部分は
第１の実施の形態と同じである。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、ステップモータからネ
ジ機構に回転を伝達する歯車機構によって間欠回転駆動
される間欠回転輪を設け、間欠回転輪の回転範囲を規制
するストッパを歯車機構中の歯車と間欠回転輪とに設け
たことにより、歯車機構とネジ機構が複数回回転する範
囲においても間欠回転輪の一回転以内の回転範囲でスト
ッパを容易に設置することができ、ネジ機構等において
食い込み現象を発生させることなくストッパが当接する
ので、次にステップモータを逆回転させる時に確実に再
起動させることができる。

【００４７】また、弁体の位置情報を検知するための弁
体位置確認センサーを間欠回転輪に設けることにより、
歯車機構とネジ機構が複数回回転する動作領域におい
て、弁体の位置情報を容易かつ正確に検知することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の給湯装置の混合弁
の全閉状態の縦断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の弁体の一部を切除
して示す斜視図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態の給湯装置の混合弁
の流量特性線図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態の給湯装置の混合弁
の湯全開状態の縦断面図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態の給湯装置の混合弁
の水全開状態の縦断面図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態の間欠機構の部分断
面図である。

【図７】本発明の第１の実施の形態の間欠機構の部分断
面図である。

【図８】本発明の第１の実施の形態の全閉状態における
歯車機構部分の平面透視図である。

【図９】本発明の第１の実施の形態の湯全開状態におけ
る歯車機構部分の平面透視図である。

【図１０】本発明の第１の実施の形態の水全開状態にお
ける歯車機構部分の平面透視図である。

【図１１】本発明の第２の実施の形態の給湯装置の混合
弁の全閉状態の縦断面図である。

【図１２】本発明の第２の実施の形態の全閉状態におけ
る歯車機構部分の平面透視図である。

【符号の説明】

１ 給湯管 ２ 給水管 ３ 出湯管 ６ ステップモータ １０ 弁体 １１ 湯用弁部 １２ 水用弁部 １３ 出湯用弁部 ２１ 弁体駆動軸 ２１ｂ，２２ ネジ機構 ４０ 減速歯車機構 ４２ 小歯車 ４３ 大歯車 ４５，５５ ストッパ ５０ 間欠回転輪 ８０ 弁体位置確認センサー ８１ 感磁素子 ８２ 永久磁石片

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】湯が供給される給湯管と、水が供給される
   給水管と、湯と水を混合して送り出す出湯管とが接続さ
   れて、上記給湯管と上記給水管から上記出湯管に送り出
   される湯と水の量を制御するための弁体を、ネジ機構を
   介して一つのステップモータで駆動制御するようにした
   給湯装置の混合弁において、 上記ステップモータの出力軸の回転を歯車機構を介して
   上記ネジ機構に伝達すると共に、上記歯車機構の回転運
   動によって間欠回転駆動される間欠回転輪を設け、上記
   歯車機構中の歯車と上記間欠回転輪とに上記間欠回転輪
   の回転範囲を規制するように当接するストッパを設けた
   ことを特徴とする給湯装置の混合弁。
2. 【請求項２】上記ストッパが、上記ステップモータの出
   力軸に取り付けられた歯車の側面と上記間欠回転輪の側
   面とに各々突設されている請求項１記載の給湯装置の混
   合弁。
3. 【請求項３】上記ストッパが、上記歯車機構中の中間歯
   車の側面と上記間欠回転輪の側面とに各々突設されてい
   る請求項１記載の給湯装置の混合弁。
4. 【請求項４】上記弁体の位置情報を検知するための弁体
   位置確認センサーが、上記間欠回転輪に設けられている
   請求項１、２又は３記載の給湯装置の混合弁。