JP2018084285A

JP2018084285A - 混合弁ユニット

Info

Publication number: JP2018084285A
Application number: JP2016227670A
Authority: JP
Inventors: 裕介桂川; Yusuke Katsuragawa
Original assignee: Time Engineering Co Ltd
Current assignee: Time Engineering Co Ltd
Priority date: 2016-11-24
Filing date: 2016-11-24
Publication date: 2018-05-31
Anticipated expiration: 2036-11-24
Also published as: JP6864902B2

Abstract

【課題】混合弁を備えた部分と電磁弁を備えた部分を一体化する。【解決手段】低温水が通過する給水路３と、高温水が通過する温水路４と、低温水と高温水とを混合させる混合弁Ｍと、混合弁Ｍによって調整された混合温水が通過する出湯路１８と、一端側が給水路３に連通し他端側が出湯路１８に連通するバイパス路８と、バイパス路８を、通電時には閉止し非通電時には開放する電磁弁ＥＶとが一体的に設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、混合弁ユニットに関するものである。

下記特許文献１に開示された給湯システムでは、混合弁の上水入口側に接続された給水管と混合弁の温水出口側に接続された温水管とがバイパス管によって接続されている。また、このバイパス管には、通電状態でバイパス管の流路を遮断する電磁弁が設置されている。図６は上記のシステムの概要を参考的に示す図である。

このような構成であると、通電時には水と湯が混合弁ＭＶにて混合されて出湯管５０及び混合管５１を経て浴槽等５２へと供給される。また、停電時にはバイパス管５３に設置された電磁弁ＥＶがバイパス管５３の流路を開放するので、停電時に蓄熱タンクから送出される温水にはある程度の低温水が確実に混合された状態で浴槽５２に送出できる。従って、停電時であっても、高温出湯を確実に防止しながら、蓄熱タンクに貯留された温水を利用した給湯が可能になり、給湯システムの使い勝手を向上させることができる。

特開２００３−４２５４０号公報

しかしながら、上記の構成であると、混合弁ＭＶと電磁弁ＥＶとが別体に構成されている。したがって、部品点数が多くなるのは勿論のこと、混合弁ＭＶの出口と電磁弁ＥＶの出口とを、それぞれ出湯管５０やバイパス管５３という配管によって接続しなければならず、接続作業に手間取る。加えて、接続配管の存在によって高温出湯に対する低温水の供給が遅れ気味になる。つまり、高温湯に対する水の混合のレスポンスが悪くなる、という問題があった。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、例えば停電等が生じた際に、高温湯に対してレスポンスよく短時間で水の混合を行うことができる混合弁ユニットを提供することを目的とする。

本発明の混合弁ユニットは、低温水が通過する給水路と、高温水が通過する温水路と、前記低温水と前記高温水とを混合させる混合弁と、前記混合弁によって調整された混合温水が通過する出湯路と、一端側が前記給水路に連通し他端側が前記出湯路に連通するバイパス路と、前記バイパス路を、通電時には閉止し非通電時には開放する電磁式開閉弁、とが一体的に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、通常時には電磁式開閉弁によってバイパス路が閉じられているため、水と湯は混合弁によって混合状況が調整された状態で出湯路から調整される。
上記したように、電磁式開閉弁は通常時にはバスパス路を閉じた状態に保持しているが、万一、停電が生じた場合にはバイパス路を開放するため、バイパス路を通して湯水の混合を行うことができる。したがって、使用者が意図しない状況で高温出湯が生じることはない。この際において、従来のように、バイパス路と出湯路とが配管を介して接続されるのでなく、本発明では混合弁ユニット全体が一体化されてバイパス路と出湯路とが配管を介することなく直接、接続されているため、高温湯に対してレスポンスよく短時間で水の混合を行うことができる。

本実施例に係る混合弁ユニットにおいて電磁弁の開弁状態を示す断面図である。図１のＡ−Ａ線断面図であり、混合弁が高温湯側を全開にした状態を示すものである。同じく混合弁が湯水側をそれぞれ半開にした状態を示すものである。同じく混合弁が低温水側を全開にした状態を示すものである。電磁弁の閉弁状態を示す混合弁ユニットの断面図従来の給湯システムを示す図である。

本発明における好ましい実施の形態を説明する。
（１）本発明の混合弁ユニットにおける前記電磁式開閉弁は、パイロット型の電磁式開閉弁であると良い。

上記のような構成によれば、電磁式開閉弁が直動型の電磁式開閉弁でなく弱い力で開放動作する、つまり弁体の開放時において弁体の表裏で大きな圧力差を要しないタイプが使用されているため、電磁式開閉弁の一次側と二次側との圧力差（圧損）を小さくすることができる。このため、停電時等において混合される水は比較的圧力が高い状態に保持されているため、湯水を良好に攪拌することができる。
（２）本発明の混合弁ユニットは、前記給水路、前記温水路および前記混合弁の混合弁体を収容する収容室が形成された第１ケーシングと、前記バイパス路、前記出湯路及び前記電磁式開閉弁を収容しこの電磁式開閉弁によって開閉される弁座が形成されて前記第１ケーシングに組み付け可能な第２ケーシングとを備える構成とすることが好ましい。
上記のような構成によれば、混合弁ユニットのケーシングを２つに分けて互いに組付け可能としたため、ケーシングの構成が複雑化するのを回避することができる。
（３）第１ケーシングにおいて、前記給水路と前記温水路とは略同軸で対向して形成され、第２ケーシングにおいて、前記出湯路は前記給水路及び前記温水路がなす軸線と略直交するよう形成されるとともに、前記バイパス路は略直角に屈曲し、上流部は前記給水路の軸線と略直交しかつ前記出湯路の軸線と略平行に形成され、かつ下流部は前記給水路の軸線と略平行でかつ前記出湯路の軸線と略直交するように形成されていると良い。

上記のような構成であれば、給水路と出湯路とを短径路のバイパス路によって接続することができる。したがって、湯水の混合のレスポンスを高めることに寄与するとともに、混合弁ユニット全体をコンパクトなものとすることができる。

＜実施例＞
次に、本発明の混合弁ユニットを具体化した実施例について、図面を参照しつつ説明する。
本実施例の混合弁ユニットＵは、それぞれ合成樹脂材にて形成された第１、第２のケーシング１，２を有している。第１ケーシング１の内部には低温水が通過する給水路３と、高温水が通過する温水路４とが形成されている。図１から図５に示すように、本実施例における給水路３と温水路４とは、混合弁Ｍの混合弁体５を収容する収容室６を挟んでほぼ同軸で対向している。

給水路３を構成する給水管７の一端側は図示しない給水源に接続され、他端側は収容室６に連通している。給水管７の途中であって図示下面には後述するバイパス路導入用開口９が円形に開口している。

温水路４を構成する温水管１０は、給水管７とほぼ同一内径にて形成されている。温水管１０の一端側は図示しない温水源（例えば貯湯タンク）に接続され、他端側は収容室６に連通している。

収容室６を構成する周壁には、収容室６の内部と給水路３及び温水路４とをそれぞれ連通させる給水路側開口１１と温水路側開口１２とが設けられている。給水路側開口１１と温水路側開口１２は共に給水路３及び温水路４とそれぞれほぼ同軸、つまり相互にほぼ同軸上に配置され、それぞれは給水路３及び温水路４の内径より小さいが、相互にほぼ同一径をもって開口している。

収容室６の周壁の内周面は、図２等に示すように、円周面の一部を構成するようになっている。前記したように、収容室６内には混合弁体５が軸線周りに回転可能に収容されている。混合弁体５の回転軸５Ａは正逆回転可能な弁用モータ１３（ステッピングモータ）に接続されている。
第１ケーシング１において、収容室６を構成する部分のうち図示上面には装着部１４が突出形成され、混合弁体５を駆動するための弁用モータ１３が装着されている。この装着部１４は同軸で配された内外二重筒構造となっており、その中心軸は給水管７や温水管１０の軸線とは直交している。このうち、内側の筒部の軸線方向両端は開口している。

内側の筒部には、混合弁体５に形成された回転軸５Ａが回転可能に貫通している。回転軸５Ａの外周面には２段にシールリング１５が嵌められていて、混合弁体５はシール状態にて回転をなしうる。回転軸５Ａは、混合弁体５の天井壁の中心部から突出形成され、突出端部は弁用モータ１３の駆動部（図示しない）に接続されている。弁用モータ１３は図示しない制御装置に接続され、制御装置からの制御信号によって混合弁体５の回転方向及び回転角度が制御されるようになっている。

図２から図４は、混合弁体５の回転位置としての代表的な位置を示している。実際には、混合弁体５は、図２に示す位置と図４に示す位置との間の任意の位置で保持されうる。なお、図２は、流入口１６が温水路４側のみに対向する湯側全開位置であり、図３は、流入口１６が温水路４および給水路３の何れにもそれぞれ半分ずつ対向する湯水半開位置であり、図４は、流入口１６が給水路３側のみに対向する水側全開位置である。
混合弁体５の本体部５Ｂは天井壁及び側壁からなる略円筒形状に形成され、収容室６の周壁に適合し密接した状態で収容されている。混合弁体５の本体部５Ｂの軸線は、給水路３と温水路４の軸線と直交し、かつ互いの軸線が交差するようになっている。
混合弁体５における本体部５Ｂの側壁には高温水や低温水を混合弁体５内に導入するための、前記した流入口１６が開口している。流入口１６は、図２から図４に示すように、本体部５Ｂの側壁の略半周分に相当する角度範囲に亘って形成されている。また、混合弁体５の本体部５Ｂは図示下方へ向け開放し、第２ケーシング２の端部に開口する流出口１７を介して出湯路１８と連通するようになっている。

第１ケーシング１には、導入用開口９および混合弁体５の本体部５Ｂの開口が臨む部分をそれぞれ取り囲むようにして第１、第２の連結部１９，２０が突出形成されている。両連結部１９，２０はそれぞれ第１ケーシング１において高低差のない、ほぼ同一高さ面上に隣接して配されている。また、これらは共に同一深さの短円筒状に形成されていて、円周面上の一部が互いに連結された形態となっている。第２ケーシング２は両連結部１９，２０を介して組付け可能である。

第２ケーシング２には内部に出湯路１８を有する出湯管２１が形成されている。出湯管２１は混合弁体５の回転軸５Ａとほぼ同軸をなして第１ケーシング１に組み付けられる。出湯管２１の一端部はＯリング４４を介して第２の連結部２０に対してシール状態で接続されている。出湯管２１の一端部には混合弁体５の内部に連通する流出口１７が開口し、他端側には浴槽４５等へ通じる配管が接続可能である。

また、第２ケーシング２の内部には給水路３と出湯路１８とをバイパスさせるためのバイパス路８が設けられている。バイパス路８の上流部を構成する給水接続管２２は給水路３の軸線とほぼ直交し、かつ出湯管２１の軸線とほぼ平行をなして第１ケーシング１に組み付けられる。給水接続管２２の一端部はＯリング２３を介して第１の連結部１９に対してシール状態で接続されている。

給水接続管２２の他端部は、バイパス路８の中間部を構成するジョイント部２４へ一体に接続されている。ジョイント部２４の内部には円筒状の筒壁２５が図示横向きに設けられている。すなわち、筒壁２５の軸線は給水接続管２２の軸線とほぼ直交するようにしてあり、筒壁２５の先端には弁座２６が形成されている。ジョイント部２４内において、筒壁２５の周りには環状空間２７が形成され、バイパス路８の上流部と連通している。筒壁２５は軸方向の両端側が開放し、内部はバイパス路８の中間部を構成している。

ジョイント部２４の側面からはバイパス路８の下流部を構成する出湯接続管２８が一体に突出形成され、出湯管２１の途中に接続されて出湯路１８に連通している。この出湯接続管２８は筒壁２５とほぼ同軸でほぼ同一の穴径に形成されている。

ジョイント部２４において、出湯接続管２８とは反対側の端部にはリング状に環状突部２９が突出形成されており、ここには本実施例で使用されているパイロット型電磁弁ＥＶにおける機構部ＥＭが装着されている。機構部ＥＭはヨーク３０、ボビン３１に巻着されたコイル３２、ボビン３１の中心軸に沿って移動可能なプランジャ３３等からなっている。プランジャ３３の軸端にはダイヤフラム弁３４のパイロット孔３５を開閉するパイロット弁３６が取り付けられている。コイルに対して供給される電流の流れ方向は、プランジャ３３をダイヤフラム弁３４側へ移動させる方向となっている。つまり、コイルへの通電時にはパイロット弁３６がパイロット孔３５を閉止することになる。

ダイヤフラム弁３４は、ダイヤフラム３７と硬質樹脂製のディスク部材３８とを有している。ダイヤフラム３７は軟質樹脂により一体に成形されており、周縁部には撓み許容部３７Ａが形成されている。ディスク部材３８とダイヤフラム３７とは、ディスク部材３８がダイヤフラム３７の中心部と周縁部寄りの二箇所を抜け止め状態で貫通することによって、組み付けがなされている。

ディスク部材３８の中心部には軸線方向に沿って軸部３８Ａが延出し、その中心軸には軸孔３９が貫通している。軸孔３９の一端側は筒壁２５の内部に開放し、他端側には軸孔３９より小径に絞られて前述のパイロット孔３５となっている。パイロット孔３５はダイヤフラム３７の一面側（機構部に対向する側）に区画形成された背圧室４０に連通している。また、ディスク部材３８の周縁部には厚み方向に沿って小孔４１が貫通している。小孔４１はバイパス路８の上流部と背圧室４０とを連通させている。

ダイヤフラム３７はディスク部材３８に対し筒壁２５と対向する側に露出するよう取り付けられ、本実施例においてはコイル３２への通電時に着座し電磁弁ＥＶを閉止状態に保持するようになっている。

筒壁２５内において、筒壁２５の根本部分とディスク部材３８の軸部との間には、ダイヤフラム弁３４を開放方向に付勢するメインスプリング４２が介在されている。また、ディスク部材３８とパイロット弁３６との間には、パイロット弁３６に対しパイロット孔３５を開放する方向に付勢するサブスプリング４３が介在されている。

次に、上記のように構成された本実施例の作用効果を説明する。例えば、浴槽への給湯を行うべく図示しないカランが操作されるときには、電磁弁ＥＶではコイルへの通電がなされている。すると、プランジャ３３はダイヤフラム３７に接近する方向へ変位するため、パイロット弁３６によってパイロット孔３５が閉じられる。これに伴い、背圧室４０内の圧力が高められることから、ダイヤフラム弁３４がメインスプリング４２のばね力に抗して押される結果、弁座２６に着座して電磁弁ＥＶが閉弁するため、バイパス路８は閉じられた状態に保持されている。一方、混合弁Ｍでは、制御装置からの指令に基づいて弁用モータ１３の駆動が制御され、混合弁体５の回転位置が調整される。すなわち、混合弁Ｍでは、図２乃至図４に示すように、温水路４あるいは給水路３に対して混合弁体５の流入口１６が連通する角度範囲の大きさが指示され。これに基づいて湯水の混合比が調整される。こうして混合弁体５の内部で所定比で混合された温水が、流出口を介して出湯路１８を流下し浴槽へと供給される。

ところで、本実施例ではバイパス路８の途中に通電時閉型の電磁弁ＥＶが使用されたが、バイパス路８を持たず給水経路の途中に通電時開型の電磁弁を使用していた場合を想定する。そして、混合弁Ｍを通じて湯の供給を行っている途中に停電が生じた場合をさらに想定する。その場合には、電磁弁が閉じられてしまうため、水の混合がなくなるため、使用者が予期せぬ状況で高温の湯が供給されることになってしまう。

しかし、本実施例では湯の供給がなされている状態で停電が起きた場合には、電磁弁ＥＶが開弁状態となって低温水の供給が継続する。すなわち、コイルへの通電が停止すると、サブスプリング４３のばね力によってパイロット弁３６が持ち上げられ、パイロット孔３５を開く。これによって、背圧室４０内の湯がパイロット孔３５、軸孔３９を通して二次側（筒壁２５内部、バイパス路８の下流部側）へ流れるため、背圧室４０内の圧力が低下する。これにより、メインスプリング４２のばね力が勝るため、ダイヤフラム弁３４が弁座２６から離間し、電磁弁ＥＶが開弁状態となる。

上記によって給水路３の湯が導入用開口９を介してバイパス路８を通過し、出湯管２１内に流入し、出湯管２１の内部で湯水の混合がなされる。このように、高温水の使用中に停電が生じてもバイパス路８を開放するため、バイパス路８を通して湯水の混合を行うことができる。したがって、使用者が意図しない状況で高温出湯が生じることはない。この際において、従来のように、バイパス路８と出湯路１８とが配管を介して接続されるのでなく、本発明では混合弁ユニットＵ全体が一体化されてバイパス路８と出湯路１８とが配管を介することなく直接、接続されているため、高温水に対してレスポンスよく短時間で水の混合を行うことができる。また、次のような効果もある。本実施例では出湯路１８の途中で湯水の混合を行うことができるが、図６のように、従来の場合には湯水の混合部位が出湯路１８に接続された配管の先で行っている。使用される混合湯は、湯と水とが良く攪拌されていることが望まれるが、従来の場合、湯水の混合位置が使用位置に近くならざるを得ず、その分、攪拌に必要な経路が短くならざるを得ない。これに対し、本実施例では湯水の混合位置が使用位置から遠く、その分、攪拌に必要な経路を長くとることができる。その結果、本実施例のものでは湯水が良好に攪拌され、使用する混合湯の温度ムラをできるだけ少なくすることに寄与し得る。

また、電磁弁ＥＶの形式として、本実施例ではいわゆる直動型でなくパイロット型を採用している。良く知られるように、一般的に直動型は圧損が大きいのに対し、パイロット型では弱い力でダイヤフラム弁３４を作動させることができる。つまり、パイロット型の電磁弁ＥＶは低圧損であるため、このことも高温水に対する低温水の混合を効果的に実現する上で有利となる。

さらに、本実施例では、混合弁をユニット化するにあたり、ケーシングを第１、第２の２部材に分割して相互に組み付けるような構成としている。このため、ケーシングを単一部材にて形成する場合に比較して第１、第２のケーシングの構成を単純化することができ、その分、金型構造も簡素で済む。

さらにまた、給水路３と温水路４とが同軸で対向する第１ケーシング１に対し、第２ケーシング２では、第１ケーシング１の軸線と略直交するように出湯路１８を形成するとともに、バイパス路８をクランクさせて形成している。このため、バイパス路８をできるだけ短い経路で形成することができる。したがって、湯水の混合のレスポンスを高めることに寄与するとともに、混合弁ユニットＵ全体をコンパクトなものとすることができる。

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例では、給水路３と温水路４とを混合弁Ｍを挟んで同一面内において同軸で対向するように配置したが、同一面内ではあるが必ずしも同軸で対向しなくてもよい。
（２）上記実施例では、混合弁ユニットＵは２つのケーシングを組み合わせて構成される形態を示したが、３以上のケーシングによって構成されるようにしてもよい。

１…第１ケーシング
２…第２ケーシング
３…給水路
４…温水路
８…バイパス路
３４…ダイヤフラム弁
３５…パイロット孔
３６…パイロット弁
ＥＶ…電磁弁（電磁式開閉弁）
Ｍ…混合弁
Ｕ…混合弁ユニット

Claims

低温水が通過する給水路と、
高温水が通過する温水路と、
前記低温水と前記高温水とを混合させる混合弁と、
前記混合弁によって調整された混合温水が通過する出湯路と、
一端側が前記給水路に連通し他端側が前記出湯路に連通するバイパス路と、
前記バイパス路を、通電時には閉止し非通電時には開放する電磁式開閉弁、
とが一体的に設けられていることを特徴とする混合弁ユニット。
前記電磁式開閉弁は、パイロット型の電磁式開閉弁であることを特徴とする請求項１に記載の混合弁ユニット。
前記給水路、前記温水路および前記混合弁の混合弁体を収容する収容室が形成された第１ケーシングと、
前記バイパス路、前記出湯路及び前記電磁式開閉弁を収容しこの電磁式開閉弁によって開閉される弁座が形成されて前記第１ケーシングに組み付け可能な第２ケーシングとを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の混合弁ユニット。
第１ケーシングにおいて、前記給水路と前記温水路とは略同軸で対向して形成され、
第２ケーシングにおいて、前記出湯路は前記給水路及び前記温水路がなす軸線と略直交するよう形成されるとともに、前記バイパス路は略直角に屈曲し、上流部は前記給水路の軸線と略直交しかつ前記出湯路の軸線と略平行に形成され、かつ下流部は前記給水路の軸線と略平行でかつ前記出湯路の軸線と略直交するように形成されていることを特徴とする請求項３に記載の混合弁ユニット。