JP2013108551A - 弁装置および給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弁体が設けられた軸体の回転によって弁開度を調整することができ、かつ軸体の回転を規制することができる弁装置およびそれを備えた給湯装置を提供する。
【解決手段】弁装置１は、弁本体１１と、軸体１２と、軸線Ｃ−Ｃを中心とした円盤形状に第１の切欠１３ａ₁が形成された形状を有する第１の弁体１３ａと、軸体１２を軸線Ｃ−Ｃを中心に回転可能に弁本体１１に支持する支持体ＳＰとを備えている。軸体１２は、外周面に設けられた第１の係止部を含んでいる。支持体ＳＰは、第１の係止部と係合することによって、軸線Ｃ−Ｃを中心とした軸体１２の回転を所定の角度範囲で規制可能な第２の係止部を含んでいる。。
【選択図】図３

Description

本発明は、弁装置と、それを備えた給湯装置に関するものである。

混合弁や分配弁として用いられる弁装置は、たとえば特開平７−２１７７６０号公報（特許文献１）、特開２００２−３９６６１号公報（特許文献２）に開示されている。

特開平７−２１７７６０号公報の弁装置においては、ステッピングモータによって軸方向に移動する軸体に弁体が固定されている。軸体の軸方向に弁体が移動することによって弁開度の制御が可能となる。リミット処理時において、弁開度制御の基準となるゼロ点位置に弁体が到達したときに、機械式リミッタによって弁体の移動が停止され、ステッピングモータが脱調する。

また特開２００２−３９６６１号公報の弁装置においては、ステッピングモータによって回転するピンに弁体が連結されている。弁体の回転位置によって第１の出口パイプの弁穴または第２の出口パイプの弁穴のいずれか一方へ冷媒を流出するように切換える動作が可能となる。位置初期化動作において、ストッパに弁体が当たることで弁体の回転が停止する。

特開平７−２１７７６０号公報 特開２００２−３９６６１号公報

特開平７−２１７７６０号公報の弁装置は、軸体の軸方向に弁体が移動する構成に関するものである。また特開２００２−３９６６１号公報の弁装置は、弁を切換える動作を可能とする構成に関するものである。したがって、弁体が設けられた軸体の回転によって弁開度を調整し、かつ軸体の回転を規制することは上記２つの公報に何ら開示されていない。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、弁体が設けられた軸体の回転によって弁開度を調整することができ、かつ軸体の回転を規制することができる弁装置およびそれを備えた給湯装置を提供することである。

本発明の弁装置は、第１の開口部と第２の開口部とを有する流路を含む弁本体と、弁本体の流路内に配置され、かつ軸線を中心に回転可能に構成された軸体と、流路内において第１の開口部と第２の開口部との間に位置するように軸体に接続され、かつ軸線を中心とした円盤形状に第１の切欠が形成された形状を有する第１の弁体と、軸体を軸線を中心に回転可能に弁本体に支持する支持体とを備えている。軸体は、外周面に設けられた第１の係止部を含んでいる。支持体は、第１の係止部と係合することによって、軸線を中心とした軸体の回転を所定の角度範囲で規制可能な第２の係止部を含んでいる。

本発明の弁装置によれば、第１の弁体は、軸体の軸線を中心とした回転により第１の切欠の開閉操作が可能である。このため、第１の弁体が接続された軸体の回転によって弁開度を調整することができる。

また、支持体は、軸体の第１の係止部と係合することによって、軸線を中心とした軸体の回転を所定の角度範囲で規制可能な第２の係止部を含んでいる。このため、第１の係止部と第２の係止部とが係合することによって軸体の回転を所定の角度範囲で規制することができる。これにより、誤動作の原因となる所定の角度範囲外での軸体の回転を防止できるので、誤動作を防止することができる。

また、軸体と支持体という、軸線を中心として第１の切欠の開閉動作を行うために必要な構成部品のみを用いて、軸体の回転角度範囲を規制することができる。つまり、回転角度範囲の規制のための追加部品を不要とすることができる。また、ステッピングモータとして、内部に回転角度範囲の規制手段を備えていない汎用性が高いものを採用することができ、製造コストを安価にすることが可能となる。

上記の弁装置において、支持体は、弁カラーを含んでいる。弁カラーは、内周側に軸体を挿通可能に設けられている。第２の係止部は、弁カラーの第１の弁体と反対側の端部に設けられている。第２の係止部が弁カラーの第１の弁体と反対側の端部に設けられているため、駆動源と第２の係止部の位置が近くなる。このため、駆動源の駆動力によって第２の係止部に作用するトルクを小さく抑えることができる。したがって、第１の係止部および第２の係止部の破壊を抑制することができる。

上記の弁装置において、支持体は、弁カラーを含んでいる。弁カラーは、内周側に軸体を挿通可能に設けられている。第２の係止部は、弁カラーの第１の弁体側の端部に設けられている。これにより、弁カラーの第１の弁体側の端部で第１の係止部と第２の係止部とを係合させることができる。

上記の弁装置において、第１の係止部は、軸体の外周面において突き出した突状部である。第２の係止部は、支持体の第１の弁体側および第１の弁体と反対側の少なくともいずれかの端部に設けられた溝部である。第１の係止部が軸体の外周面において突き出した突状部であり、第２の係止部が支持体に設けられた溝部であるため、第１の係止部と第２の係止部とは支持体の内周側で係合する。これにより、弁装置を小型化することができる。

上記の弁装置において、第１の係止部は、軸体の外周面において突き出した第１の突起部である。第２の係止部は、支持体の第１の弁体側および第１の弁体と反対側の少なくともいずれかの端部において突き出した第２の突起部である。第１の突起部および第２の突起部が両方とも突き出しているので、第１の突起部と第２の突起部との位置合わせが容易である。

上記の弁装置において、支持体は、第１の弁体の軸線を中心とした回転により第１の弁体の第１の切欠を開閉可能なように流路内に配置された遮蔽部を有するスペーサを含んでいる。第２の係止部は、スペーサに設けられている。これにより、スペーサに設けられた第２の係止部で第１の係止部と係合することができる。

上記の弁装置において、流路は、第２の開口部との間で第１の開口部を挟む第３の開口部を有している。弁装置は流路内において第１の開口部と第３の開口部との間に位置するように軸体に接続され、かつ軸線を中心とした円盤形状に第２の切欠が形成された形状を有する第２の弁体を備えている。弁装置は第２の弁体の軸線を中心とした回転により第２の弁体の第２の切欠を開閉可能なように構成されている。これにより、第１および第２の弁体の回転により第１および第２の切欠の開閉操作が可能であり、第１の開口部と第２の開口部との間の流路の開度と、第１の開口部と第３の開口部との間の流路の開度とを同時に調整することができる。このため、第１の開口部と第２の開口部との間の流量と、第１の開口部と第３の開口部との間の流量とを同時に制御することができる。

本発明の給湯装置は、上記のいずれかの弁装置と、弁装置の第２および第３の開口部のいずれか一方に接続された熱交換器と、弁装置の第２および第３の開口部のいずれか他方に接続されたバイパス回路とを備えている。

本発明の給湯装置によれば、弁体が設けられた軸体の回転によって弁開度を調整することができ、かつ軸体の回転を規制することができる給湯装置を得ることができる。

以上説明したように本発明によれば、弁体が設けられた軸体の回転によって弁開度を調整することができ、かつ軸体の回転を規制することができる弁装置およびそれを備えた給湯装置を得ることができる。

本発明の一実施の形態における弁装置およびステッピングモータの構成を概略的に示す斜視図である。 図１に示す弁装置およびステッピングモータにおける弁装置部分の断面を概略的に示す図である。 図１に示す弁装置の構成を概略的に示す分解斜視図である。 図１に示す弁装置に用いられる軸体および弁カラーなどを弁カラー側から概略的に示す斜視図である。 図１に示す弁装置に用いられる軸体および弁カラーなどを弁カラー側から概略的に示す平面図である。 図１に示す弁装置に用いられる第１および第２の弁体の形状を説明するための図である。 図１に示す弁装置に用いられるスペーサの構成を下側から概略的に示す斜視図である。 図１に示す弁装置に用いられる軸体、弁体、スペーサなどの構成を概略的に示す斜視図である。 図１に示す弁装置に用いられる弁本体の破断斜視図である。 図１に示す弁装置において弁本体にスペーサが固定された様子を示す断面図である。 図１に示す弁装置において弁体と弁本体内部の流路壁面との間の径方向の隙間を説明するための断面図である。 本発明の一実施の形態における弁装置の変形例１の軸体および弁カラーなどを概略的に示す斜視図である。 本発明の一実施の形態における弁装置の変形例２の軸体およびスペーサなどを概略的に示す斜視図である。 図１に示す弁装置およびステッピングモータを用いた給湯装置の構成を概略的に示す図である。 図１に示す弁装置の動作を説明するための図である。 弁装置の変形例の構成を概略的に示す断面図である。 図１６に示す弁装置に用いられる軸体、弁体および遮蔽部の構成を概略的に示す分解斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
まず本実施の形態の弁装置およびステッピングモータの構成を図１〜図１３を用いて説明する。

主に図１を参照して、本実施の形態の弁装置１にはステッピングモータ２が取付け固定されている。このステッピングモータ２により、後述するように弁装置１内の軸体および弁体が回転駆動可能なように構成されている。

主に図２および図３を参照して、本実施の形態の弁装置１は、弁本体１１と、軸体１２と、第１および第２の弁体１３ａ、１３ｂと、スペーサ１４と、弁カラー１５と、Ｏリング１６ａ、１６ｂとを主に有している。

弁本体１１は、内部に流路１１Ａを有している。その流路１１Ａは、第１の開口部１１ａと、その第１の開口部１１ａを挟むように配置された第２の開口部１１ｂおよび第３の開口部１１ｃとを有している。

この弁装置１が分配弁である場合には、第１の開口部１１ａは流体（たとえば湯水）のたとえば流入口であり、第２および第３の開口部１１ｂ、１１ｃの各々は流体のたとえば流出口である。また弁装置１が混合弁である場合には、第１の開口部１１ａは流体のたとえば流出口であり、第２および第３の開口部１１ｂ、１１ｃの各々は流体のたとえば流入口である。

また第４の開口部１１ｄが流路１１Ａに通じるように形成されていてもよい。弁装置１が分配弁である場合には、この第４の開口部１１ｄは流体の流出口であることが好ましい。

軸体１２は、弁本体１１の流路１１Ａ内に配置されており、かつ仮想の軸線Ｃ−Ｃを中心に回転可能に構成されている。つまり軸体１２は、軸体１２の一方端側の外周部に取付られた弁カラー１５を介在して弁本体１１に支持されることにより、軸線Ｃ−Ｃを中心に回転可能である。

支持体ＳＰは軸体１２を軸線Ｃ−Ｃを中心に回転可能に弁本体１１に支持するように構成されている。支持体ＳＰは弁カラー１５を含んでいる。弁カラー１５は、内周側に軸体１２を挿通可能に設けられている。

軸体１２と弁カラー１５との間にはＯリング１６ａが配置されており、かつ弁カラー１５と弁本体１１との間にはＯリング１６ｂが配置されている。また軸体１２はステッピングモータ（駆動源）２により回転駆動力を与えられるように、軸体１２の一方端にはステッピングモータ２が接続されている。このステッピングモータ２は、サーボ取付板３を介在して弁本体１１に取付け固定されている。

第１および第２の弁体１３ａ、１３ｂの各々は軸体１２に取付けられている。第１の弁体１３ａは、流路１１Ａ内において第１の開口部１１ａと第２の開口部１１ｂとの間に位置している。第２の弁体１３ｂは、流路１１Ａ内において第１の開口部１１ａと第３の開口部１１ｃとの間に位置している。

主に図４および図５を参照して、軸体１２は、外周面に設けられた第１の係止部ＳＴ１を有している。第１の係止部ＳＴ１は、軸体１２の外周面において突き出した突状部１２ａである。

弁カラー１５は、第２の係止部ＳＴ２を有している。第２の係止部ＳＴ２は、第１の係止部ＳＴ１と係合可能に構成されている。第２の係止部ＳＴ２は、第１の係止部ＳＴ１と係合することによって、軸線Ｃ−Ｃを中心とした軸体１２の回転を所定の角度範囲で規制可能に構成されている。所定の角度範囲は、本実施の形態ではたとえば０°以上１８０°以下である。第２の係止部ＳＴ２は、弁カラー１５の第１の弁体１３ａと反対側の端部１５ｂに設けられている。第２の係止部ＳＴ２は、弁カラー１５に設けられた溝部１５ａで構成されている。

なお、溝部１５ａを弁カラー１５の第１の弁体１３ａ側の端部１５ｅに設けることも可能である。この場合、軸体１２の突状部１２ａは溝部１５ａと係合する位置に設けられている。

弁カラー１５の端部１５ｂはＤカット形状１５ｃを有している。サーボ取付板３にはＤカット形状１５ｃと嵌合可能な穴が形成されており、当該穴にＤカット形状１５ｃが嵌合することで弁カラー１５はサーボ取付板３に固定されている。これにより弁カラー１５は軸体１２と供回りしないように固定されている。

主に図６を参照して、第１の弁体１３ａは軸線Ｃ−Ｃを中心Ｏとした円盤形状に第１の切欠１３ａ₁が形成された形状を有している。この第１の切欠１３ａ₁は、円盤形状の第１の弁体１３ａの中心Ｏの周りに約１８０°の角度範囲で設けられている。第１の切欠１３ａ₁が設けられていない第１の弁体１３ａの部分１３ａ₂は円弧形状を有している。また第１の切欠１３ａ₁が設けられた第１の弁体１３ａの部分はたとえばインボリュート曲線に似た外形を有している。

第２の弁体１３ｂも、第１の弁体１３ａと同様、軸線Ｃ−Ｃを中心Ｏとした円盤形状に第２の切欠１３ｂ₁が形成された形状を有している。この第２の切欠１３ｂ₁は、円盤形状の第２の弁体１３ｂの中心Ｏの周りに約１８０°の角度範囲で設けられている。第２の切欠１３ｂ₁が設けられていない第２の弁体１３ｂの部分１３ｂ₂は円弧形状を有している。また第２の切欠１３ｂ₁が設けられた第２の弁体１３ｂの部分はたとえばインボリュート曲線に似た外形を有している。

具体的には第１および第２の切欠１３ａ₁、１３ｂ₁は、軸体１２を図６の矢印ＲＤ方向に回転させたときに、第１および第２の切欠１３ａ₁、１３ｂ₁の各々の第１および第２の遮蔽部１４ａ、１４ｂから開いた部分の面積の変化が軸体１２の回転角度の２乗に比例するような形状を有している。

第１および第２の弁体１３ａ、１３ｂの双方は１つの軸体１２に取付けられているため、第１の弁体１３ａの中心Ｏと第２の弁体１３ｂの中心Ｏとは同一の軸線（直線）Ｃ−Ｃ上に位置している。第１の弁体１３ａの円弧部１３ａ₂の中心Ｏからの半径Ｒ１は、第２の弁体１３ｂの円弧部１３ｂ₂の中心Ｏからの半径Ｒ２と同じであってもよく、または異なっていてもよい。本実施の形態においては、半径Ｒ２は半径Ｒ１よりも小さくなっている。

第１の切欠１３ａ₁は、軸線Ｃ−Ｃ方向から見たときに、第２の切欠１３ｂ₁に対して軸線Ｃ−Ｃを中心Ｏとした点対称となるように配置されていることが好ましい。上述のように本実施の形態では半径Ｒ２が半径Ｒ１よりも小さくなっている場合には、軸線Ｃ−Ｃ方向から見た第１の弁体１３ａの形状は第２の弁体１３ｂの形状の相似形状を有している。

主に図３および図７を参照して、スペーサ１４は、第１および第２の遮蔽部１４ａ、１４ｂと、連結部１４ｃと、２つの凸状係合部１４ｄとを主に有している。第１および第２の遮蔽部１４ａ、１４ｂの各々は、たとえば半円形状を有している。第１および第２の遮蔽部１４ａ、１４ｂの各々の半円形状の外周端面１４ａ₁、１４ｂ₁の各々は流路１１Ａの壁面（以下、「流路壁面」とも称する）に当接する部分であり、内周端面１４ａ₂、１４ｂ₂の各々は軸体１２の外周面に当接する部分である。連結部１４ｃは、第１および第２の遮蔽部１４ａ、１４ｂの双方に接続される部分であり、かつ軸体１２の外周面に沿ってその外周面を覆う半円筒形状部を有している。

連結部１４ｃには軸線Ｃ−Ｃ方向と直交する方向に延びる貫通孔１４ｅが形成されている。２つの凸状係合部１４ｄは、それぞれ連結部１４ｃの両端部に配置されており、かつ第１および第２の遮蔽部１４ａ、１４ｂの双方の外周端部よりも外周側に突き出すとともに、軸線Ｃ−Ｃ方向に延在している。

主に図２および図８を参照して、スペーサ１４は、第１の弁体１３ａと第２の弁体１３ｂとの間で挟み込まれるとともに、貫通孔１４ｅ内に第１の弁体１３ａを挿通させることにより、軸体１２に取付けられている。この取付け状態において、第１の遮蔽部１４ａの内周端面１４ａ₂および第２の遮蔽部１４ｂの内周端面１４ｂ₂の各々は軸体１２の外周面に当接している。またこの取付け状態において、連結部１４ｃの半円筒形状部は軸体１２の外周面に沿ってその外周面を覆っている。またこの取付け状態において、第１および第２の遮蔽部１４ａ、１４ｂは、軸線Ｃ−Ｃに対して互いに同じ方向に位置している。

この取付け状態においてスペーサ１４に対して軸体１２を回転させることにより、第１の切欠１３ａ₁を第１の遮蔽部１４ａで開閉可能であり、かつ第２の切欠１３ｂ₁を第２の遮蔽部１４ｂで開閉可能である。つまり、弁装置１は、第１の弁体１３ａの軸線Ｃ−Ｃを中心とした回転により第１の切欠１３ａ₁を開閉可能なように構成されており、第２の弁体１３ｂの軸線Ｃ−Ｃを中心とした回転により第２の切欠１３ｂ₁を開閉可能なように構成されている。

そして第１および第２の切欠１３ａ₁、１３ｂ₁が軸線Ｃ−Ｃに対して互いに異なる方向に位置し、かつ第１および第２の遮蔽部１４ａ、１４ｂが軸線Ｃ−Ｃに対して互いに同じ方向に位置しているため、第１の遮蔽部１４ａが第１の切欠１３ａ₁を閉じているときに、第２の遮蔽部１４ｂが第２の切欠１３ｂ₁を開くことができる。また逆に、第１の遮蔽部１４ａが第１の切欠１３ａ₁を開いているときに、第２の遮蔽部１４ｂが第２の切欠１３ｂ₁を閉じることもできる。

主に図９および図１０を参照して、弁本体１１の流路壁面には、軸線Ｃ−Ｃの延びる方向に延在する直線状の溝１１ｅが形成されている。スペーサ１４は、凸状係合部１４ｄが溝１１ｅ内に嵌め込まれた状態で、溝１１ｅで案内されながら流路１１Ａ内に挿入されることにより、流路壁面に固定され得る。つまりスペーサ１４が流路１１Ａ内に挿入された状態ではスペーサ１４の両側の凸状係合部１４ｄのそれぞれが溝１１ｅ内に嵌り込んでいるため、軸体１２が軸線Ｃ−Ｃを中心として回転してもスペーサ１４が軸体１２とともに回転することはない。

主に図１０を参照して、スペーサ１４の第１および第２の遮蔽部１４ａ、１４ｂの各々は、軸体１２の他方端側（ステッピングモータ２に接続される一方端とは反対側）において軸体１２を流路壁面に対して軸体１２の径方向に支持している。具体的には、第１および第２の遮蔽部１４ａ、１４ｂの各々の半円形の外周端面１４ａ₁、１４ｂ₁が流路１１Ａの円形の壁面に当接するとともに、第１および第２の遮蔽部１４ａ、１４ｂの各々の半円形の内周端面１４ａ₂、１４ｂ₂が軸体１２の外周面に当接している。

またスペーサ１４の連結部１４ｃの半円筒形状部が軸体１２の外周面に当接していてもよい。第１および第２の遮蔽部１４ａ、１４ｂと連結部１４ｃは、たとえば１８０°の範囲で軸体１２の外周面に当接している。

主に図２および図１１を参照して、第１の弁体１３ａの円弧部１３ａ₂と流路壁面との間には径方向の隙間（寸法Ｌ１）があり、円弧部１３ａ₂と流路壁面とが直接接していないことが好ましい。また第２の弁体１３ｂの円弧部１３ｂ₂と流路壁面との間には径方向の隙間（寸法Ｌ２）があり、円弧部１３ｂ₂と流路壁面とが直接接していないことが好ましい。

なお軸線Ｃ−Ｃに対して、第１、第３および第４の開口部１１ａ、１１ｃ、１１ｄは直交する向きに設けられており、第２の開口部１１ｂは平行な向きに設けられていることが好ましい。

弁本体１１、軸体１２、第１および第２の弁体１３ａ、１３ｂ、スペーサ１４および弁カラー１５の材質はたとえばＰＰＳ（polyphenylene sulfide）などの樹脂からなっており、サーボ取付板３はたとえば亜鉛めっき鋼板からなっている。また第１および第２の弁体１３ａ、１３ｂは軸体１２と一体的に形成されたものであってもよく、また軸体１２と別体からなり軸体１２に取付け固定されたものであってもよい。

また第１および第２の弁体１３ａ、１３ｂの各々に設けられる第１および第２の切欠１３ａ₁、１３ｂ₁はともに約１８０°の角度範囲で形成されている。この第１および第２の切欠１３ａ₁、１３ｂ₁の形成角度範囲は、ともに１８０°未満であってもよく、また１８０°を超えていてもよい。

上記では、図４および図５に示すように第１の係止部ＳＴ１が突状部１２ａであり第２の係止部が溝部１５ａである場合について説明したが、第１の係止部ＳＴ１および第２の係止部ＳＴ２が両方とも突起部であってもよい。

主に図１２を参照して、本実施の形態の変形例１では、第１の係止部ＳＴ１は、軸体１２の外周面において突き出した第１の突起部１２ｂである。第２の係止部ＳＴ２は、第２の突起部１５ｄである。第２の突起部１５ｄは、弁カラー１５の第１の弁体１３ａ側の端部１５ｅにおいて突き出すように構成されている。第１の突起部１２ｂと第２の突起部１５ｄとは、第１の突起部１２ｂの周方向の端面が第２の突起部１５ｄの周方向の端面と係合するように形成されている。

なお、第２の突起部１５ｄは弁カラー１５の弁体１３ａと反対側の端部１５ｂにおいて突き出すように設けられていてもよい。この場合、軸体１２の第１の突起部１２ｂは第２の突起部１５ｄと係合する位置に設けられている。

また、上記では、支持体ＳＰが弁カラー１５の場合について説明したが、支持体ＳＰはスペーサ１４であってもよい。

主に図１３を参照して、本実施の形態の変形例２では、支持体ＳＰはスペーサ１４を含んでいる。スペーサ１４は、第１の弁体１３ａの軸線Ｃ−Ｃを中心とした回転により第１の弁体１３ａの第１の切欠１３ａ₁を開閉可能なように流路内１１Ａに配置された遮蔽部１４ａを有している。第２の係止部ＳＴ２はスペーサ１４に設けられている。

第２の係止部ＳＴ２は、スペーサ１４の端面に設けられた切欠き部１４ｆで構成されている。この場合、第１の係止部ＳＴ１は、軸体１２の先端に設けられた凸部１２ｃで構成されている。切欠き部１４ｆと凸部１２ｃとは、切欠き部１４ｆの周方向の端面が凸部１２ｃの周方向の端面と係合するように形成されている。

次に、本実施の形態の弁装置１を有する給湯装置の構成について図１４を用いて説明する。

図１４を参照して、給湯装置２０は、弁装置１と、ステッピングモータ２と、熱交換器２１と、バイパス回路２２と、燃焼バーナ２３と、送風機２４と、給水配管３１と、出湯配管３２とを主に有している。

熱交換器２１には、熱交換器２１に給水するための給水配管３１と、熱交換器から出湯するための出湯配管３２とが接続されている。バイパス回路（バイパス配管）２２は、この給水配管３１と出湯配管３２とを接続している。

熱交換器２１は、燃焼バーナ２３で発生する燃焼ガスとの間で熱交換を行なうものであり、送風機２４は、燃焼バーナ２３に対して燃焼に必要な空気を供給するためのものである。図１〜図１３に示す構成を有する本実施の形態の弁装置１は、たとえば給水配管３１とバイパス回路２２との接続部に接続されている。

主に図２および図１４を参照して、弁装置１の第１の開口部１１ａは給水配管３１の給水側部分３１ａに接続されており、第３の開口部１１ｃは給水配管３１の熱交換器側部分３１ｂに接続されている。また第２の開口部１１ｂはバイパス回路２２に接続されている。なお第４の開口部１１ｄは、この弁装置１を追焚付き給湯装置に使用した場合などに、その追焚付き給湯装置に含まれる水圧導入口を有する逆流防止弁（図示せず）などに接続されることが好ましい。

この給湯装置２０においては、弁装置１が給水配管３１とバイパス回路２２との接続部に配置されているため、熱交換器２１およびバイパス回路２２への分配比を弁装置１により調整することができる。

つまり給湯装置２０においては、当該装置への入水が一旦、熱交換器２１側とバイパス回路２２側とへ分配され、熱交換器２１を通過した高温水とバイパス回路２２を通過した低温水とが混合されて所望の出湯温度が得られる。この際に弁装置１により分配比を調整することにより所望の出湯温度に制御することが可能となる。

次に、本実施の形態の弁装置１の動作について図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）を用いて説明する。

図１５（Ａ）を参照して、この状態は、第１の弁体１３ａの第１の切欠１３ａ₁の全体が第１の遮蔽部１４ａで覆われておらず開いており（全開）、かつ第２の弁体１３ｂの第２の切欠１３ｂ₁の全体が第２の遮蔽部１４ｂで覆われて閉じた（全閉）状態を示している。この状態では図２に示すように、第１の開口部１１ａと第２の開口部１１ｂとの間で流体（たとえば湯水）が流通可能であり、かつ第１の開口部１１ａと第３の開口部１１ｃとの間で流体の流通は遮断されている。

なお図１５（Ａ）中において第１および第２の切欠１３ａ₁、１３ｂ₁が形成された部分のうち第１および第２の遮蔽部１４ａ、１４ｂで覆われておらず開いた部分にはハッチングが付されている。このハッチングは、図１５（Ｂ）、（Ｃ）にも同様に付されている。

図１５（Ｂ）を参照して、この状態は図１５（Ａ）の状態から軸体１２を矢印ＲＤで示すように図中時計周りに約９０°回転させた状態である。この状態では、第１の弁体１３ａの第１の切欠１３ａ₁の一部が第１の遮蔽部１４ａで覆われているが、残りの部分は第１の遮蔽部１４ａで覆われておらず開いている。また第２の弁体１３ｂの第２の切欠１３ｂ₁の一部が第２の遮蔽部１４ｂで覆われているが、残りの部分は第２の遮蔽部１４ｂで覆われておらず開いている。つまり、第１および第２の切欠１３ａ₁、１３ｂ₁の双方の一部分が開いた状態となっている。このため、この状態では、第１の開口部１１ａと第２の開口部１１ｂとの間で所定量の流体が流通可能であり、かつ第１の開口部１１ａと第３の開口部１１ｃとの間でも所定量の流体が流通可能である。

図１５（Ｃ）を参照して、この状態は図１５（Ｂ）の状態から軸体１２を矢印ＲＤで示すように図中時計回りにさらに約９０°回転させた状態である。この状態では、第１の弁体１３ａの第１の切欠１３ａ₁の全体が第１の遮蔽部１４ａで覆われて閉じており（全閉）、かつ第２の弁体１３ｂの第２の切欠１３ｂ₁の全体が第２の遮蔽部１４ｂで覆われておらず開いた（全開）状態となっている。この状態では図９に示すように、第１の開口部１１ａと第２の開口部１１ｂとの間で主たる流体の流通は遮断されており、かつ第１の開口部１１ａと第３の開口部１１ｃとの間で流体は流通可能である。

このように軸体１２を回転させることにより、第１および第２の切欠１３ａ₁、１３ｂ₁の開閉操作を行なうことができる。これにより、第１の開口部１１ａと第２の開口部１１ｂとの間の流路の開度と、第１の開口部１１ａと第３の開口部１１ｃとの間の流路の開度とを調整することができる。このため、第１の開口部１１ａと第２の開口部１１ｂとの間の流量と、第１の開口部１１ａと第３の開口部１１ｃとの間の流量とを同時に制御することが可能となる。

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態の弁装置１によれば、第１の弁体１３ａは、軸体１２の軸線Ｃ−Ｃを中心とした回転により第１の切欠１３ａ₁の開閉操作が可能である。このため、第１の弁体１３ａが接続された軸体１２の回転によって弁開度を調整することができる。

また、支持体ＳＰは、軸体１２の第１の係止部ＳＴ１と係合することによって、軸線Ｃ−Ｃを中心とした軸体１２の回転を所定の角度範囲で規制可能な第２の係止部ＳＴ２を含んでいる。このため、第１の係止部ＳＴ１と第２の係止部ＳＴ２とが係合することによって軸体１２の回転を所定の角度範囲で規制することができる。

本実施の形態では、第１の切欠１３ａ₁は円盤形状の第１の弁体１３ａの中心Ｏの周りに約１８０°の角度範囲で設けられている。第２の切欠１３ａ₂も円盤形状の第２の弁体１３ｂの中心Ｏの周りに約１８０°の角度範囲で設けられている。そのため、軸体１２は約１８０°の角度範囲で回転すればよい。しかしながら、軸体１２を回転させるステッピングモータ２は、約１８０°以上の角度範囲を有しており、たとえば３１５°の角度範囲を有してる。たとえば故障および微小動作による誤検知などによって、ステッピングモータ２が仮に約１８０°以上の角度範囲で軸体１２が回転させると、弁装置として制御不能となる。この結果、弁装置が誤動作する。

本実施の形態の弁装置では、第１の係止部ＳＴ１と第２の係止部ＳＴ２とが係合することによって軸体１２の回転を所定の角度範囲で規制することができるため、誤動作の原因となる所定の角度範囲外での軸体１２の回転を防止できるので、誤動作を防止することができる。

また、軸体１２と支持体ＳＰという、軸線Ｃ−Ｃを中心として第１の切欠１３ａ₁の開閉動作を行うために必要な構成部品のみを用いて、軸体１２の回転角度範囲を規制することができる。つまり、回転角度範囲の規制のための追加部品を不要とすることができる。また、ステッピングモータ２として、内部に回転角度範囲の規制手段を備えていない汎用性が高いものを採用することができ、製造コストを安価にすることが可能となる。

本実施の形態の弁装置では、第２の係止部ＳＴ２が弁カラー１５の第１の弁体１３ａと反対側の端部１５ｂに設けられている。これにより、ステッピングモータ２と第２の係止部ＳＴ２の位置が近くなる。このため、ステッピングモータ２の駆動力によって第２の係止部ＳＴ２に作用するトルクを小さく抑えることができる。したがって、第１の係止部ＳＴ１および第２の係止部ＳＴ２の破壊を抑制することができる。

本実施の形態の弁装置では、第２の係止部ＳＴ２は、弁カラー１５の第１の弁体１３ａ側の端部１５ｅに設けられている。これにより、弁カラー１５の第１の弁体１３ａ側の端部１５ｅで第１の係止部ＳＴ１と第２の係止部ＳＴ２とを係合させることができる。

本実施の形態の弁装置では、第１の係止部ＳＴ１は、軸体１２の外周面において突き出した突状部１２ａである。第２の係止部ＳＴ２は、弁カラー１５の第１の弁体１３ａ側および第１の弁体１３ａと反対側の少なくともいずれかの端部１５ｅ，１５ｂに設けられた溝部１５ａである。第１の係止部ＳＴ１が軸体１２の外周面において突き出した突状部１２ａであり、第２の係止部ＳＴ２が弁カラー１５に設けられた溝部１５ａであるため、第１の係止部ＳＴ１と第２の係止部ＳＴ２とは弁カラー１５の内周側で係合する。これにより、弁装置１を小型化することができる。

本実施の形態の弁装置の変形例１では、第１の係止部ＳＴ１は、軸体１２の外周面において突き出した第１の突起部１２ｂである。第２の係止部ＳＴ２は、弁カラー１５の第１の弁体１３ａ側および第１の弁体１３ａと反対側の少なくともいずれかの端部１５ｅ、１５ｂにおいて突き出した第２の突起部１５ｄである。第１の突起部１２ｂおよび第２の突起部１５ｄが両方とも突き出しているので、第１の突起部１２ｄと第２の突起部１５ｄとの位置合わせが容易である。

本実施の形態の弁装置の変形例２では、支持体ＳＰは、第１の弁体１３ａの軸線Ｃ−Ｃを中心とした回転により第１の弁体１３の第１の切欠１３ａ₁を開閉可能なように流路１１Ａ内に配置された遮蔽部１４ａを有するスペーサ１４を含んでいる。第２の係止部ＳＴ２は、スペーサ１４に設けられている。これにより、スペーサ１４に設けられた第２の係止部ＳＴ２で第１の係止部ＳＴ１と係合することができる。

本実施の形態の弁装置では、流路１１Ａは、第２の開口部１１ｂとの間で第１の開口部１１ａを挟む第３の開口部１１ｃを有している。弁装置１は流路１１Ａ内において第１の開口部１１ａと第３の開口部１１ｃとの間に位置するように軸体１２に接続され、かつ軸線Ｃ−Ｃを中心とした円盤形状に第２の切欠１３ｂ₁が形成された形状を有する第２の弁体１３ｂを備えている。弁装置１は第２の弁体１３ｂの軸線Ｃ−Ｃを中心とした回転により第２の弁体１３ｂの第２の切欠１３ｂ₁を開閉可能なように構成されている。これにより、第１および第２の弁体１３ａ、１３ｂの回転により第１および第２の切欠１３ａ₁、１３ｂ₁の開閉操作が可能であり、第１の開口部１１ａと第２の開口部１１ｂとの間の流路の開度と、第１の開口部１１ａと第３の開口部１１ｃとの間の流路１１Ａの開度とを同時に調整することができる。このため、第１の開口部１１ａと第２の開口部１１ｂとの間の流量と、第１の開口部１１ａと第３の開口部１１ｃとの間の流量とを同時に制御することができる。

本実施の形態の弁装置１を本実施の形態の給湯装置２０に用いることにより、弁体が設けられた軸体１２の回転によって弁開度を調整することができ、かつ軸体１２の回転を規制することができる給湯装置２０を得ることができる。

また給湯装置２０においては、当該装置２０への入水が一旦、熱交換器２１側とバイパス回路２２側とへ分配され、熱交換器２１を通過した高温水とバイパス回路２２を通過した低温水とが混合されて所望の出湯温度が得られる。この際に弁装置１により分配比を調整することにより所望の出湯温度に制御することが可能となる。

なお上記の実施の形態においては、１つの軸体１２に２つの弁体１３ａ、１３ｂが接続された構成について説明したが、本発明は１つの軸体に１つの弁体が接続された構成に適用することもできる。以下、１つの軸体に１つの弁体が接続された構成について図１６および図１７を用いて説明する。

図１６および図１７を参照して、この弁装置１の構成は、図１〜図１３に示す弁装置１の構成と比較して、１つの軸体１２に１つの弁体１３が設けられている点と、弁本体１１内の流路１１Ａに２つの開口部１１ａ、１１ｂが設けられている点と、弁体１３の切欠１３ａ₁が半円形である点と、遮蔽部１４が半円形であり連結部を有していない点とにおいて異なっている。

弁体１３は、軸体１２のステッピングモータ２が接続された一方端とは反対側の他方端側に接続されている。この弁体１３は、円盤形状に半円形の切欠１３ａ₁を設けた構成を有している。この弁体１３は、第１の開口部１１ａと第２の開口部１１ｂとの間に位置している。

遮蔽部１４は、半円形状を有しており、弁体１３よりも軸体１２の他方端側に配置されている。この遮蔽部１４は外周端面１４ａ₁と内周端面１４ａ₂とを有しており、外周端面１４ａ₁は流路１１Ａの壁面に当接しており、かつ内周端面１４ａ₂は軸体１２の外周面に当接している。これにより、遮蔽部１４は、軸体１２の他方端側において軸体１２を流路壁面に対して軸体１２の径方向に支持している。

なおこれ以外の図１６および図１７に示す弁装置１の構成は、図１〜図１３に示す弁装置１の構成とほぼ同じであるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

図１６および図１７に示す弁装置１においても、軸体１２は、軸体１２の外周面において突き出した突状部１２ａ（第１の係止部ＳＴ１）を有している。また、弁カラー１５は、弁カラー１５に設けられた溝部１５ａ（第２の係止部ＳＴ２）を有している。このため、弁体１３が接続された軸体１２の回転によって弁開度を調整することができる。また、第１の係止部ＳＴ１と第２の係止部ＳＴ２とが係合することによって軸体１２の回転を所定の角度範囲で規制することができる。

なお図１〜図１３に示す弁装置１の第１および第２の切欠１３ａ₁、１３ｂ₁の形状および図１２および図１３に示す弁装置１の切欠１３ａ₁の形状は、上述したものに限定されるものではない。図１〜図１３に示す弁装置１の第１および第２の切欠１３ａ₁、１３ｂ₁の形状が半円形状であってもよく、また図１６および図１７に示す弁装置１の切欠１３ａ₁の形状がインボリュート形状に似た形状であってもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、切欠を有する弁体の一方端を軸体に接続し、その弁体を回転させることで開閉制御を行なう弁装置およびそれを備えた給湯装置に有利に適用され得る。

１ 弁装置、２ ステッピングモータ、３ サーボ取付板、１１ 弁本体、１１Ａ 流路、１１ａ 第１の開口部、１１ｂ 第２の開口部、１１ｃ 第３の開口部、１１ｄ 第４の開口部、１１ｅ 溝、１２ 軸体、１２ａ 突状部、１２ｂ 第１の突起部、１３ 弁体、１３ａ 第１の弁体、１３ｂ 第２の弁体、１３ａ₁ 第１の切欠、１３ｂ₁ 第２の切欠、１３ａ₂，１３ｂ₂ 円弧部、１４ スペーサ（遮蔽部）、１４ａ 第１の遮蔽部、１４ｂ 第２の遮蔽部、１４ａ₁，１４ｂ₁ 外周端面、１４ａ₂，１４ｂ₂ 内周端面、１４ｃ 連結部、１４ｄ 凸状係合部、１４ｅ 貫通孔、１５ 弁カラー、１５ａ 溝部、１５ｄ 第２の突起部、１６ａ，１６ｂ Ｏリング、２０ 給湯装置、２１ 熱交換器、２２ バイパス回路、２３ 燃焼バーナ、２４ 送風機、３１ 給水配管、３１ｂ 熱交換器側部分、３１ａ 給水側部分、３２ 出湯配管、ＳＰ 支持体、ＳＴ１ 第１の係止部、ＳＴ２ 第２の係止部。

Claims (8)

1. 第１の開口部と第２の開口部とを有する流路を含む弁本体と、
   前記弁本体の前記流路内に配置され、かつ軸線を中心に回転可能に構成された軸体と、
   前記流路内において前記第１の開口部と前記第２の開口部との間に位置するように前記軸体に接続され、かつ前記軸線を中心とした円盤形状に第１の切欠が形成された形状を有する第１の弁体と、
   前記軸体を前記軸線を中心に回転可能に前記弁本体に支持する支持体とを備え、
   前記軸体は、外周面に設けられた第１の係止部を含み、
   前記支持体は、前記第１の係止部と係合することによって、前記軸線を中心とした前記軸体の回転を所定の角度範囲で規制可能な第２の係止部を含む、弁装置。
2. 前記支持体は、弁カラーを含み、
   前記弁カラーは、内周側に前記軸体を挿通可能に設けられており、
   前記第２の係止部は、前記弁カラーの前記第１の弁体と反対側の端部に設けられている、請求項１に記載の弁装置。
3. 前記支持体は、弁カラーを含み、
   前記弁カラーは、内周側に前記軸体を挿通可能に設けられており、
   前記第２の係止部は、前記弁カラーの前記第１の弁体側の端部に設けられている、請求項１に記載の弁装置。
4. 前記第１の係止部は、前記軸体の前記外周面において突き出した突状部であり、
   前記第２の係止部は、前記支持体の前記第１の弁体側および前記第１の弁体と反対側の少なくともいずれかの端部に設けられた溝部である、請求項１〜３のいずれかに記載の弁装置。
5. 前記第１の係止部は、前記軸体の前記外周面において突き出した第１の突起部であり、
   前記第２の係止部は、前記支持体の前記第１の弁体側および前記第１の弁体と反対側の少なくともいずれかの端部において突き出した第２の突起部である、請求項１〜３のいずれかに記載の弁装置。
6. 前記支持体は、前記第１の弁体の前記軸線を中心とした回転により前記第１の弁体の前記第１の切欠を開閉可能なように前記流路内に配置された遮蔽部を有するスペーサを含み、
   前記第２の係止部は、前記スペーサに設けられている、請求項１〜５のいずれかに記載の弁装置。
7. 前記流路は、前記第２の開口部との間で前記第１の開口部を挟む第３の開口部を有し、
   前記流路内において前記第１の開口部と前記第３の開口部との間に位置するように前記軸体に接続され、かつ前記軸線を中心とした円盤形状に第２の切欠が形成された形状を有する第２の弁体を備え、
   前記第２の弁体の前記軸線を中心とした回転により前記第２の弁体の前記第２の切欠を開閉可能なように構成された、請求項１〜６のいずれかに記載の弁装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の前記弁装置と、
   前記弁装置の前記第２および第３の開口部のいずれか一方に接続された熱交換器と、
   前記弁装置の前記第２および第３の開口部のいずれか他方に接続されたバイパス回路とを備えた、給湯装置。

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