特許 6064115 流量検出ユニットおよび給湯システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6064115

(24)【登録日】2017年1月6日

(45)【発行日】2017年1月25日

(54)【発明の名称】流量検出ユニットおよび給湯システム

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/38 20060101AFI20170116BHJP

   F24H 9/12 20060101ALI20170116BHJP

   F16K 37/00 20060101ALI20170116BHJP

   F24H 1/00 20060101ALI20170116BHJP

【ＦＩ】

   G01F1/38

   F24H9/12 B

   F16K37/00 M

   F24H1/00 602Z

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-8324(P2013-8324)

(22)【出願日】2013年1月21日

(65)【公開番号】特開2014-139528(P2014-139528A)

(43)【公開日】2014年7月31日

【審査請求日】2015年7月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】000133652

【氏名又は名称】株式会社テージーケー

(74)【代理人】

【識別番号】110002273

【氏名又は名称】特許業務法人インターブレイン

(74)【代理人】

【識別番号】100120536

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 卓哉

(72)【発明者】

【氏名】梅谷 将史

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 特許第３３３９２０９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第３３０４６４８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第３６２７３２０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００５−２５７５５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３６４８８９７（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｆ１

Ｆ２４Ｈ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

配管を流れる流体の流量を検出するための流量検出ユニットであって、
配管内に設置されて流体の逆流を防止する逆止弁と、
前記配管に並設され、前記逆止弁の上流側圧力と下流側圧力との差圧を感知することにより流体の流量を検出する検出部と、
を備え、
前記検出部は、
前記配管に並設された感圧室と、
前記感圧室を前記逆止弁の上流側に連通する第１室と、前記逆止弁の下流側に連通する第２室とに仕切り、前記逆止弁の上流側圧力と下流側圧力との差圧を感知して変位する感圧部材と、
を備え、
前記感圧部材が、動作基準位置に対して前記第１室側と前記第２室側の双方に変位可能に配設されていることを特徴とする流量検出ユニット。

【請求項2】

前記感圧部材としてのダイアフラムと、
前記ダイアフラムと一体変位可能に設けられた磁石と、
前記磁石の変位に応じた検出信号を出力する磁気センサと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の流量検出ユニット。

【請求項3】

前記磁石が前記第１室に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の流量検出ユニット。

【請求項4】

配管を流れる流体の流量を検出するための流量検出ユニットであって、
配管内に設置されて流体の逆流を防止する逆止弁と、
前記配管に並設され、前記逆止弁の上流側圧力と下流側圧力との差圧を感知することにより流体の流量を検出する検出部と、
を備え、
浴槽の湯水を循環させるための循環回路と、調温された湯水を前記循環回路を通じて前記浴槽に供給するために前記循環回路に接続されている給湯配管とを備える給湯システムにおいて、前記給湯配管の一部を構成する検出ユニットとして構成され、
前記逆止弁が、前記給湯配管における前記循環回路との接続点の上流側に設けられ、
前記検出部が、前記給湯配管に並設され、前記浴槽への湯水の供給が行われる前記逆止弁の開弁時には、前記差圧に応じて前記給湯配管を流れる湯水の流量を算出するための検出信号を出力し、前記浴槽への湯水の供給が停止される前記逆止弁の閉弁時には、前記差圧に応じて前記浴槽の湯水の循環有無を判定するための検出信号を出力することを特徴とする流量検出ユニット。

【請求項5】

浴槽の湯水を循環させるための循環回路と、
調温された湯水を前記循環回路を通じて前記浴槽に供給するために前記循環回路に接続されている給湯配管と、
前記給湯配管における前記循環回路との接続点の上流側に設けられた逆止弁と、
前記給湯配管に並設され、前記逆止弁の上流側圧力と下流側圧力との差圧を感知し、その差圧に応じた検出信号を出力する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて流体の流動状態を演算する判定部と、
を備え、
前記判定部は、
前記浴槽への湯水の供給が行われる前記逆止弁の開弁時には、前記検出部の検出結果に基づいて前記給湯配管を流れる湯水の流量を算出し、
前記浴槽への湯水の供給が停止される前記逆止弁の閉弁時には、前記検出部の検出結果に基づいて前記浴槽の湯水の循環有無を判定することを特徴とする給湯システム。

【請求項6】

前記検出部は、
前記給湯配管に並設された感圧室と、
前記感圧室を前記逆止弁の上流側に連通する第１室と、前記逆止弁の下流側に連通する第２室とに仕切り、前記逆止弁の上流側圧力と下流側圧力との差圧を感知して変位するダイアフラムと、
前記ダイアフラムと一体変位可能に設けられた磁石と、
前記磁石の変位に応じた検出信号を出力する磁気センサと、
を備え、
前記磁石が前記第１室に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の給湯システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、配管を流れる流体の流量を検出するための流量検出ユニット、および流量検出機能を備える給湯システムに関する。

【背景技術】

【0002】

給湯装置には一般に、適温に調整された湯水を浴槽へ落とし込む落とし込み給湯路のほか、浴槽に溜められた湯水を追い焚きするための追い焚き循環路が設けられる。このような給湯装置においては、落とし込み給湯路にフローセンサが設けられ、湯張りを行う際に浴槽に落とし込む流量が監視される。また、追い焚きを循環路にも湯水の循環流量を検出するために同様のフローセンサ又はフロースイッチが設けられる。しかしながら、このようなセンサ・スイッチの増加は装置の大型化、複雑化、製造コストの上昇につながる。そこで、その落とし込み流量や追い焚き循環流量を検出するための共用の流量検出装置を、落とし込み給湯路と追い焚き循環路との接続部に設ける構成も提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような流量検出装置は一般に、流れを受けて回転する羽根車を備え、その回転数から流量を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−１８５６３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、追い焚きは通常、人が入浴したあとに行われるため、循環する湯水は皮膚等の汚れや髪の毛などの異物が含まれる汚水となっている。このため、その汚水の循環により異物が流れると、その異物が流量検出用の羽根車の回転部や可動部に付着し、羽根車の固着やロックが生じる懸念がある。

【0005】

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、異物の影響を受け難く、低コストに実現可能な流量検出ユニットおよび給湯システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明のある態様の流量検出ユニットは、配管を流れる流体の流量を検出するための流量検出ユニットであって、配管内に設置されて流体の逆流を防止する逆止弁と、配管に並設され、逆止弁の上流側圧力と下流側圧力との差圧を感知することにより流体の流量を検出する検出部と、を備える。

【0007】

この態様によると、配管内の逆流を防止するためにその流路に設けられた逆止弁をそのまま利用する差圧式の流量検出機能が組み込まれたユニットが構成される。当該流量検出ユニットは差圧式であるため、流量検出のために流路に羽根車などの回転部品を設ける必要がなくなり、異物に強い構成を提供することができる。また、配管に通常の流れが形成されているときには逆止弁が全開状態となり、その全開状態においては逆止弁が固定オリフィスとしても機能することに着目し、これを利用した差圧式の流量検出手法を考案できた。すなわち、流量検出のために別途絞り部を設けるのではなく、配管内に設置された逆止弁をそのまま利用するため、部品点数を抑えることができるといったメリットもある。

【0008】

本発明の別の態様は、給湯システムである。この給湯システムは、浴槽の湯水を循環させるための循環回路と、調温された湯水を循環回路を通じて浴槽に供給するために循環回路に接続されている給湯配管と、給湯配管における循環回路との接続点の上流側に設けられた逆止弁と、給湯配管に並設され、逆止弁の上流側圧力と下流側圧力との差圧を感知し、その差圧に応じた検出信号を出力する検出部と、検出部の検出結果に基づいて流体の流動状態を演算する判定部と、を備える。

【0009】

この態様によると、循環回路から給湯配管への湯水の逆流を防止するために設置される逆止弁をそのまま利用する形で差圧式の流量検出部が構成される。このため、その流路に羽根車などの回転部品を設ける必要がなくなり、異物に強い構成を提供することができる。また、流量検出のために別途絞り部を設けるのではなく、配管内に設置された既存の逆止弁を固定オリフィスとして利用するため、部品点数を抑えることができるといったメリットもある。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、異物の影響を受け難く、低コストに実現可能な流量検出ユニットおよび給湯システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に係る貯湯式給湯装置の構成を表すシステム図である。

【図2】制御弁ユニットの全体構成を表す断面図である。

【図3】制御弁およびその周辺の構成を表す部分拡大断面図である。

【図4】フローセンサおよびその周辺の構成を表す部分拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、実施形態に係る貯湯式給湯装置の構成を表すシステム図である。本実施形態の給湯装置は、貯湯ユニット１０とヒートポンプユニット１２を備える。貯湯ユニット１０は、貯湯タンク１４のほか、湯水を循環または供給するための配管、湯水の流れを制御する制御弁、湯水の温度や流量を検出するためのセンサ等を備える。なお、以下の給水管等の「配管」は、流体が流通可能な管路を意味し、装置や部品間をつなぐ部材のほか、装置内の流通路も含む。給湯装置は、貯湯ユニット１０にて適温に調整された湯水を、浴槽１３やカラン１５等の給水設備に供給する。給湯装置は、貯湯タンク１４から送出されて適温に調整された湯水を浴槽１３へ落とし込む給湯回路のほか、浴槽１３に溜められた湯水を追い焚きするための追い焚き循環回路を備える。

【0013】

上水道から供給される低温水は、給水管１６によって貯湯ユニット１０に供給される。給水管１６は、貯湯ユニット１０内にて第１給水管１７，第２給水管１８および第３給水管１９に分岐している。このうち、第１給水管１７が貯湯タンク１４の下部に接続されている。貯湯タンク１４とヒートポンプユニット１２との間には沸上循環回路が形成されている。すなわち、貯湯タンク１４の下部に接続された導出管２０がヒートポンプユニット１２に接続され、ヒートポンプユニット１２に接続された戻り管２２が貯湯タンク１４の上部に接続されている。なお、カラン１５には、給水管１６を介して給湯装置とは別系統で低温水が供給される。

【0014】

このような構成により、貯湯タンク１４には上部に高温水、中間部に中温水、下部に低温水が存在する温度成層が形成される。貯湯タンク１４の下部に溜まった冷温水は、ヒートポンプユニット１２にて熱交換されて高温水となり、貯湯タンク１４に戻される。導出管２０には、このような沸上循環回路における湯水の循環を促進するためのポンプ２３が設けられている。

【0015】

ヒートポンプユニット１２は、冷媒として二酸化炭素を用いる冷凍サイクルを備える。この冷凍サイクルは圧縮機、熱交換器、膨張弁、蒸発器を含む冷媒循環回路を備えるが、それらの構成および動作については公知であるため、その詳細な説明を省略する。上述の沸上循環回路を流れる低温水は、その熱交換器を経る際に沸き上げられて高温水となる。

【0016】

貯湯タンク１４にはまた、追い焚きのための追い焚き熱源回路が接続されている。すなわち、貯湯タンク１４の上部と下部とを接続する加熱循環路２４が設けられ、その中途に熱交換器７０およびポンプ７２が配設されている。追い焚きの際にはポンプ７２が駆動される。それにより、貯湯タンク１４の上部に溜まった高温水が熱交換器７０に導かれ、浴槽１３側の循環通路８２を流れる湯水との間で熱交換が行われる。熱交換により温度低下した湯水は、貯湯タンク１４に戻される。

【0017】

一方、貯湯タンク１４の上部には、高温水を導出する給湯管２５が接続されている。給湯管２５は、第１給湯管２６と第２給湯管２８に分岐している。第１給湯管２６は第２給水管１８と接続され、第２給湯管２８は第３給水管１９と接続されている。各給湯管を流れる高温水と各給水管を流れる低温水とは、それらの配管の接続部（合流部）において混合される。第１給湯管２６の高温水と第２給水管１８の冷温水との混合によって適温となった湯水は、配管３０を介して台所等のカラン１５に供給される。一方、第２給湯管２８の高温水と第３給水管１９の冷温水との混合によって適温となった湯水は、配管３２を介して浴槽１３に供給される。

【0018】

第１給湯管２６と第２給水管１８と配管３０との接続点には、第１混合弁３６が設けられている。第１混合弁３６は、第１給湯管２６を介して供給された高温水と、第２給水管１８を介して供給された低温水との混合比を調整し、配管３０に適温の湯水を導出する。第１給湯管２６における第１混合弁３６の上流側には、逆止弁４０が設けられている。第２給水管１８における第１混合弁３６の上流側には、逆止弁４２が設けられている。配管３０には上流側から温度センサ４８、フローセンサ５０が設けられている。図示しない制御部は、温度センサ４８の温度を取得し、使用者が図示しないリモートコントローラにて設定した給湯温度となるよう第１混合弁３６の開度を制御する。逆止弁４０は、給湯が停止されたときに合流部の湯水が第１給湯管２６に逆流することを防止する。逆止弁４２は、給湯が停止されたときに合流部の湯水が第２給水管１８に逆流することを防止する。

【0019】

一方、第２給湯管２８と第３給水管１９と配管３２との接続点には、第２混合弁３８が設けられている。第２混合弁３８は、第２給湯管２８を介して供給された高温水と、第３給水管１９を介して供給された低温水との混合比を調整し、配管３２に適温の湯水を導出する。第２給湯管２８における第２混合弁３８の上流側には、逆止弁４４が設けられている。第３給水管１９における第２混合弁３８の上流側には、逆止弁４６が設けられている。配管３２には上流側から温度センサ５２、制御弁ユニット５４が設けられている。図示しない制御部は、温度センサ５２の温度を取得し、使用者が図示しないリモートコントローラにて設定した給湯温度となるよう第２混合弁３８の開度を制御する。逆止弁４４は、給湯が停止されたときに合流部の湯水が第２給湯管２８に逆流することを防止する。逆止弁４６は、給湯が停止されたときに合流部の湯水が第３給水管１９に逆流することを防止する。

【0020】

給水管１６における第１給水管１７との分岐点の上流側には、逆止弁５５、減圧弁５６および遮断弁５８が設けられている。減圧弁５６は、給水管１６を介して供給される冷温水の圧力を適宜減圧する。すなわち、水圧により貯湯タンク１４等が破損しないように適宜圧力調整を行うものである。遮断弁５８は、貯湯タンク１４に所定の湯水が溜まったときに給水管１６を遮断し、冷温水の供給を適宜停止する。逆止弁５５は、貯湯ユニット１０への給水の停止時に給水管１６における湯水の逆流を防止する。

【0021】

また、制御弁ユニット５４は、その上流側から制御弁６０、逆止弁６２、大気開放弁６４、逆止弁６６およびフローセンサ６８が設けられている。制御弁６０は、電磁弁であり、配管３２を開閉することにより浴槽１３への湯水の供給を許容又は遮断する。逆止弁６６および逆止弁６２は、浴槽１３から貯湯タンク１４側への湯水の逆流を段階的に防止する。大気開放弁６４は、上流側（一次側）の圧力低下に応動して逆止弁６２と逆止弁６６との間の空間を大気に開放する。

【0022】

すなわち、例えば浴槽１３が貯湯ユニット１０よりも高い位置に設置されるような場合、浴槽１３の側に配置された逆止弁６６が異物の噛み込みなどにより水密不良となっていた場合には、浴槽１３内の汚水がその水頭圧により逆止弁６６を介して大気開放弁６４まで逆流してくる。このような場合であっても、その汚水は大気開放弁６４によって大気に放出されるため、浴槽１３内の汚水が貯湯ユニット１０ひいては上水道の方まで逆流することを防止できる。

【0023】

配管３２は、制御弁ユニット５４の下流側の分岐点Ｐにて、浴槽１３へ直接つながる接続通路８０と、追い焚き循環回路を形成する循環通路８２とに分岐する。接続通路８０にはポンプ８４が設けられ、循環通路８２の中途には熱交換器７０が設けられる。ポンプ８４は、追い焚き時にのみ駆動される。すなわち、浴槽１３の湯張りを行うときには制御弁６０が開弁され、第２混合弁３８にて適温に調整された湯水が供給される。その湯水は分岐点Ｐにて分岐し、図中実線矢印にて示すように、一方で接続通路８０を介して浴槽１３へ供給され、他方で循環通路８２を介して浴槽１３へ供給される。ただし、湯張り時にはポンプ７２は駆動されないため、追い焚きが行われることはない。湯張り中の湯水の供給量は、フローセンサ６８の検出値に基づいて算出される。所定流量の湯水の供給が完了すると、制御弁６０が閉弁され、湯張りは停止される。

【0024】

一方、追い焚き時には、ポンプ７２，８４が駆動される。その結果、図中点線矢印にて示すように、浴槽１３内の湯水が熱交換器７０へ向けて送り出され、追い焚き循環回路を循環する。浴槽１３から排出された冷めた湯水は、熱交換器７０にて熱交換されて昇温し、再び浴槽１３へと戻される。この追い焚きにより、浴槽１３内の湯水が適温に温められる。なお、追い焚き時には制御弁６０が閉弁され、また逆止弁６６が閉弁状態を維持するため、浴槽１３内の汚水が配管３２に逆流することはない。

【0025】

本実施形態では、湯張りを行う際に、フローセンサ６８により検出される湯水の流量の積算値が演算され、その積算値が設定された湯量に達したときに制御弁６０が閉弁される。それにより、湯張りが完了する。また、追い焚きを行う際にも、その追い焚き循環回路における湯水の循環有無がフローセンサ６８により検出される。すなわち、制御弁ユニット５４に設けられたフローセンサ６８が、湯張りの際の出湯量を検出するためのフローセンサとして機能するとともに、追い焚きの際の湯水の循環有無を検出するためのフロースイッチとしても機能する。フローセンサ６８が後者のフロースイッチとして機能するとき、その循環継続時間により追い焚き終了時間の目安を求めることもできる。このフローセンサ６８の構成および動作の詳細については後述する。

【0026】

次に、制御弁ユニット５４の具体的構成について説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に部材の位置関係を表現することがある。
図２は、制御弁ユニット５４の全体構成を表す断面図である。制御弁ユニット５４は、樹脂材を成形して得られた共用のボディ１００に制御弁６０、逆止弁６２（第１逆止弁）、大気開放弁６４、逆止弁６６（第２逆止弁）およびフローセンサ６８を一体に組み付けて構成される。ボディ１００は、円筒状の本体１０２の側部に連設された導入管部１０４と、本体１０２の下方に連設された導出管部１０６とを有する。本体１０２の側部にはさらに、大気開放弁６４のボディ１０８およびフローセンサ６８のボディ１１０が一体に設けられている。

【0027】

導入管部１０４は、本体１０２に対して直角に接続されている。導出管部１０６は、本体１０２に同軸状に接続されている。導入管部１０４の開口端部は上流側から湯水を導入する導入ポートとして機能し、導出管部１０６の開口端部は下流側へ湯水を導出する導出ポートとして機能する。本体１０２の上端開口部は、制御弁６０が組み付けられることにより封止されている。本体１０２と導出管部１０６との接続部には、本体１０２と同心状に上方に延出する円ボス部１１２が設けられている。このため、円ボス部１１２の側部が導入管部１０４の軸線上に位置する。導入管部１０４に導入された湯水は、円ボス部１１２の周囲を回り込むようにして本体１０２に流入する。導入管部１０４の開口端部近傍には、異物の流入を抑制するためのストレーナ１１４が配設されている。

【0028】

図３は、制御弁６０およびその周辺の構成を表す部分拡大断面図である。
制御弁６０は、弁機構を有する弁本体１１６と、駆動部であるソレノイド１１８とを一体に組み付けて構成されている。本体１０２の上部が、弁本体１１６のボディを構成している。本体１０２の上端開口部は、ソレノイド１１８が組み付けられることにより上方から封止されている。制御弁６０は、上流側通路から下流側通路へ流れる湯水の流れを制御する主弁１２０と、主弁１２０の開閉状態を制御するパイロット弁１２２を備える。

【0029】

上述した円ボス部１１２の内周部により主弁孔１２４が形成され、その上流側開口端部に主弁座１２６が形成されている。円ボス部１１２を取り囲む空間は、導入管部１０４に連通する圧力室１２８となっており、その圧力室１２８には大径の主弁体１３０が配設されている。主弁体１３０は、主弁座１２６に着脱して主弁１２０を開閉する。

【0030】

主弁体１３０は、ボディ１００とソレノイド１１８との間に挟持された可撓性を有するダイアフラム１３２に支持されている。ダイアフラム１３２は、その中央部が主弁体１３０の底部に装着されており、その底部に沿った厚肉部分が主弁座１２６に着脱する主弁体１３０の一部を構成している。主弁体１３０およびダイアフラム１３２は、円ボス部１１２とは反対側に背圧室１３４を区画する。また、主弁体１３０には、背圧室１３４の内外を連通させ、導入管部１０４からの湯水の一部を背圧室１３４に導入可能なオリフィス１３６（リーク通路）が設けられている。

【0031】

主弁体１３０の中央部には背圧室１３４側に突出するボス部が設けられ、そのボス部の上端面によりパイロット弁座１３８が形成されている。また、主弁体１３０の中央部を軸線方向に貫通するようにパイロット弁孔１４０が形成されている。また、背圧室１３４には、ソレノイド１１８により駆動されるパイロット弁体１４２が配設されている。パイロット弁体１４２は、パイロット弁座１３８に着脱してパイロット弁１２２を開閉する。パイロット弁体１４２は、弾性体（本実施例ではゴム）からなり、ソレノイド１１８のプランジャ１４４に固定されている。

【0032】

一方、ソレノイド１１８は、ボディ１００の上端開口部を封止するように取り付けられた有底段付円筒状のスリーブ１４６と、スリーブ１４６内に配置されたプランジャ１４４と、スリーブ１４６の外側に設けられたボビン１５０と、ボビン１５０に巻回された電磁コイル１５２とを含んで構成されている。パイロット弁体１４２は、プランジャ１４４の下端部に嵌合され、プランジャ１４４と一体的に動作する。スリーブ１４６の底部とプランジャ１４４との間には、プランジャ１４４を介してパイロット弁体１４２を閉弁方向に付勢するスプリング１５４（「付勢部材」に該当する）が介装されている。

【0033】

このような構成おいて、導入管部１０４と導出管部１０６とを背圧室１３４を介することなくつなぐ通路が主通路を構成し、導入管部１０４と導出管部１０６とを背圧室１３４を介してつなぐ通路が副通路を構成する。背圧室１３４の圧力は、パイロット弁１２２の開閉状態によって変化する。

【0034】

このような構成により、ソレノイド１１８がオフにされた状態（非通電状態）では、パイロット弁１２２が閉弁して副通路を閉じ、主弁１２０が閉弁して主通路を遮断する。すなわち、ソレノイド力が作用しないため、スプリング１５４によってパイロット弁体１４２が閉弁方向に付勢され、パイロット弁１２２が閉弁状態となる。このとき、背圧室１３４の圧力と主弁１２０の上流側圧力とがほぼ等しくなり、主弁体１３０には主弁１２０の上流側圧力と下流側圧力との差圧が閉弁方向に作用する。上流側圧力（一次圧）が高い通常の状態では主弁体１３０が押し下げられ、主弁座１２６に着座して主弁１２０を閉じる。

【0035】

一方、ソレノイド１１８がオンにされた状態（通電状態）では、パイロット弁１２２が開弁して副通路を開き、主弁１２０が開弁して主通路を開放する。すなわち、ソレノイド力が作用するため、スプリング１５４の付勢力に抗してパイロット弁体１４２が開弁方向に駆動され、パイロット弁１２２が開弁状態となる。このとき、背圧室１３４の圧力と主弁１２０の下流側圧力とがほぼ等しくなり、主弁体１３０には主弁１２０の上流側圧力と下流側圧力との差圧が開弁方向に作用する。上流側圧力（一次圧）が高い通常の状態では主弁体１３０が押し上げられ、主弁座１２６から離間して主弁１２０を開く。

【0036】

浴槽１３の湯張りを行う際には、ソレノイド１１８がオンにされ、主弁１２０を開弁させることにより通水を可能にする。浴槽１３の湯張りを行わないときにはソレノイド１１８がオフにされ、主弁１２０が閉弁されることにより通水は遮断される。

【0037】

逆止弁６２および逆止弁６６は、導出管部１０６に組み込まれる逆止弁ユニットとして構成されている。すなわち、この逆止弁ユニットは、段付円筒状のボディ１６０に第１弁体１６２および第２弁体１６４を同軸状に組み付けて構成されている。ボディ１６０は、導出管部１０６にＯリング１６６を介して圧入されている。円ボス部１１２の下端部には弁孔９０が設けられ、その下流側開口端部に弁座９２が形成されている。ボディ１６０の上流側開口端部と下流側開口端部には、円ボス状の軸受部１６８，１７０が設けられている。第１弁体１６２は、軸受部１６８に摺動可能に支持され、弁座９２に下流側から着脱して逆止弁６２を開閉する。第１弁体１６２と軸受部１６８との間には、第１弁体１６２を閉弁方向に付勢するスプリング１７２が介装されている。軸受部１６８には、その上流側と下流側とを連通させる連通孔１７４が設けられている。

【0038】

第２弁体１６４は、第１弁体１６２と同様の構成を有する。ボディ１６０の上半部は縮径されており、その内周部により弁孔１７６が形成されている。そして、弁孔１７６の下流側開口端部により弁座１７８が形成されている。第２弁体１６４は、軸受部１７０に摺動可能に支持され、弁座１７８に下流側から着脱して逆止弁６６を開閉する。第２弁体１６４と軸受部１７０との間には、第２弁体１６４を閉弁方向に付勢するスプリング１８０が介装されている。軸受部１７０には、その上流側と下流側とを連通させる連通孔１８２が設けられている。なお、通常の流量制御時における不要な圧力損失を抑制するために、各スプリング１７２，１８０のばね荷重は比較的小さく設定されている。

【0039】

大気開放弁６４は、ボディ１００の導入管部１０４とは反対側に設けられている。大気開放弁６４のボディ１０８は、ボディ１００と一体成形された本体１９２と、本体１９２を側方から封止するハウジング１９４とをＯリング１９６およびダイアフラム１９８を介して組み付けることにより構成される。ボディ１０８は、ダイアフラム１９８により感圧室２００と開放室２０２に区画されている。感圧室２００は、検圧通路２０４および小孔２０６を介して本体１０２の圧力室１２８に連通し、導入管部１０４から導入される湯水の一次圧を導入する。

【0040】

開放室２０２は、一方でやや小径の接続通路２１０を介して導出管部１０６に連通し、他方で排出通路２１２を介して大気に開放されている。接続通路２１０は、導出管部１０６における弁孔９０よりも下流側であり、かつ弁孔１７６よりも上流側の位置に連通している。開放室２０２と接続通路２１０との間の段部には弁座２１４が形成されている。

【0041】

開放室２０２には、ダイアフラム１９８の片側面に支持されるように弁体２１６が配設されている。すなわち、ダイアフラム１９８の内側の中央部は、弁体２１６の対向端面に形成された凸部と嵌合するよう凹設され、弁体２１６を開放室２０２の中央に位置決めしている。弁体２１６の弁座２１４との対向面にはリング状の弾性体（例えばゴム）からなる弁部材２１８が嵌着されており、その弁部材２１８が弁座２１４に着脱して大気開放弁６４を開閉する。弁体２１６とボディ１０８との間には、弁体２１６を開弁方向に付勢するスプリング２２０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。

【0042】

図４は、フローセンサ６８およびその周辺の構成を表す部分拡大断面図である。
フローセンサ６８は、導出管部１０６の側部に接続されたボディ１１０を有する。ボディ１１０は、第１ハウジング２２２と第２ハウジング２２４とを互いの開口部を突き合わせるように接合して構成され、感圧室を形成する。感圧部材としてのダイアフラム２２６が、第１ハウジング２２２と第２ハウジング２２４との間に周縁部を挟持されるように設けられている。ダイアフラム２２６により、ボディ１１０内の感圧室が第１室２３２と第２室２３４とに仕切られている。第１室２３２は、第１連通路２３６を介して導出管部１０６における逆止弁６６の上流側に連通する。一方、第２室２３４は、第２連通路２３８を介して導出管部１０６における逆止弁６６の下流側に連通する。

【0043】

ダイアフラム２２６の第１室２３２側の面には、段付円柱状の支持部材２４０が接合されている、支持部材２４０は、ダイアフラム２２６の片側面に支持されるように配設されている。すなわち、ダイアフラム２２６の中央部は、支持部材２４０の対向端面に形成された凸部と嵌合するよう凹設され、支持部材２４０を第１室２３２の中央に位置決めしている。支持部材２４０は、ダイアフラム２２６から離間する方向に同軸状に延設され、その先端部に磁石２４２（本実施形態では永久磁石）が固定されている。

【0044】

一方、第１ハウジング２２２における磁石２４２との対向部には、磁気センサ２４４が埋設されている。第１ハウジング２２２の磁石２４２との対向面には、円ボス状のガイド部２４６が突設されている。支持部材２４０は、ガイド部２４６に摺動可能に支持されている。それにより、磁石２４２がダイアフラム２２６とともに軸線方向に安定に変位し、磁気センサ２４４に対して近接または離間する。一方、ダイアフラム２２６の第２室２３４側の面にはディスク２４８が取り付けられている。第２ハウジング２２４の底部とディスク２４８との間には、スプリング２５０が介装されている。

【0045】

このような構成により、ダイアフラム２２６には、逆止弁６６の前後差圧、つまり上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）を感知して変位するようになる。磁気センサ２４４は、ダイアフラム２２６の変位に伴う磁石２４２の変位に応じた検出信号を出力する。ダイアフラム２２６は、それ自身の弾性力とスプリング２５０の付勢力とにより、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が作用しないときにはボディ１１０のほぼ中央（作動基準位置）に位置する。そして、差圧（Ｐ１−Ｐ２）に応じて、その基準位置に対して第１室２３２と第２室２３４の双方に変位可能に配設されている。その結果、磁石２４２がその基準位置に対応する初期位置から変位する。なお、スプリング２５０は、ダイアフラム２２６を弾性支持するために設けられているが、ゴムなど任意の弾性部材に置き換えてもよい。

【0046】

湯張り時には制御弁６０が開弁され、調温された湯水が導入管部１０４から導出管部１０６へ向けて流れる。このとき、逆止弁６６は全開状態となるが、流動抵抗による圧力損失を発生させるため、その上流側と下流側との間には差圧（Ｐ１−Ｐ２）が発生する。そのとき、上流側圧力Ｐ１は下流側圧力Ｐ２よりも高圧となり（Ｐ１＞Ｐ２）、ダイアフラム２２６が基準位置よりも第２室２３４側に変位する。つまり、磁石２４２が初期位置よりも磁気センサ２４４に対して離間する方向に変位する。ただし、湯水の流動状態に応じて差圧（Ｐ１−Ｐ２）の値は変化しうるため、その差圧（Ｐ１−Ｐ２）の値に応じてダイアフラム２２６および磁石２４２の位置は変化する。

【0047】

磁気センサ２４４は、その変位に応じた検出信号を出力する。図示しない制御部（判定部）は、湯張り時に磁気センサ２４４の検出値をサンプリングし、それを積算することにより配管３２を流れる湯水の流量を算出する。そして、その算出値が設定された湯量に到達すると、ソレノイド１１８への通電を停止して制御弁６０を閉弁させ、給湯を停止する。すなわち本実施形態では、全開状態で開度が一定となった逆止弁６６を固定オリフィスとして利用し、フローセンサ６８に差圧を感知させる。そして、その差圧に基づくフローセンサ６８の検出値を積算することにより、湯張り時の供給湯量を演算可能としている。

【0048】

一方、追い焚き時には制御弁６０が閉弁状態とされているため、逆止弁６２および逆止弁６６がともに閉弁状態を維持する。一方、ポンプ８４が駆動されるため、浴槽１３から湯水が導出され、追い焚き循環回路を流れるようになる。その結果、逆止弁６６の下流側圧力Ｐ２が上流側圧力Ｐ１よりも高くなり（Ｐ２＞Ｐ１）、ダイアフラム２２６に差圧（Ｐ２−Ｐ１）が作用するようになる。その結果、ダイアフラム２２６が基準位置よりも第１室２３２側に変位する。つまり、磁石２４２が初期位置よりも磁気センサ２４４に近接する方向に変位する。図示しない制御部（判定部）は、その磁気センサ２４４の検出値に基づいて浴槽１３の湯水の循環有無を判定する。

【0049】

すなわち、磁気センサ２４４の検出値が、湯張り時とは逆の値、つまり磁石２４２が初期位置よりも磁気センサ２４４に近接していることを示す値となっている場合に、制御部は、浴槽１３の湯水が追い焚き循環回路を循環している（追い焚き中である、あるいは追い焚き機能が正常に動作している）と判定する。磁気センサ２４４の検出値が、磁石２４２が初期位置にあること、または初期位置よりも磁気センサ２４４から離間していることを示す値となっている場合には、制御部は、浴槽１３の湯水が追い焚き循環回路を循環していない（追い焚き中ではない、あるいは追い焚き機能が正常に動作していない）と判定する。

【0050】

すなわち、フローセンサ６８は、湯張りの際の出湯量を検出するためのフローセンサとして機能するとともに、追い焚きの際の湯水の循環有無を検出するためのフロースイッチとしても機能する。制御部は、検出される湯水の流れが注湯であるか循環であるかを識別することも可能である。フローセンサ６８がフロースイッチとして機能するとき、その循環継続時間により追い焚き終了時間の目安を求めることもできる。すなわち、本実施形態における逆止弁６６およびその周辺の構成とフローセンサ６８は、給湯システムにおける湯水の流動状態を検出するための検出ユニットを構成している。

【0051】

次に、制御弁ユニット５４の動作について説明する。
湯張り時においてはソレノイド１１８への通電がなされ、制御弁６０が全開状態に維持される。このとき、上流側から導入管部１０４に湯水が導入され、その水圧により逆止弁６２および逆止弁６６が開弁状態となる。一方、このような通水時においては、導入管部１０４から導入される一次圧のほうが導出管部１０６から導出される二次圧よりも高くなるため、大気開放弁６４は閉弁状態を維持する。

【0052】

一方、湯張りを停止させる際には、ソレノイド１１８への通電をオフにする。それにより、ソレノイド１１８による吸引力がなくなるため、スプリング１５４の付勢力によりパイロット弁体１４２がパイロット弁座１３８に着座して、パイロット弁１２２を閉じる。その結果、主弁１２０が主弁座１２６に着座し、制御弁６０が閉弁状態となる。

【0053】

このとき、制御弁６０により湯水の導入が遮断されるため、逆止弁６２および逆止弁６６はスプリング１７２，１８０の付勢力により閉弁状態となる。一方、装置が正常である限り、導入管部１０４から導入される圧力のほうが、逆止弁６２と逆止弁６６との間の圧力よりも高くなるため、大気開放弁６４は閉弁状態を維持する。

【0054】

このようにして浴槽１３に湯が供給された状態において、大気開放弁６４の感圧室２００には、検圧通路２０４を介して制御弁６０の上流側の一次圧が導入されている。この一次圧は通常、制御弁６０の下流側の二次圧より大きいため、大気開放弁６４は閉弁状態を保持する。しかし、例えば停電や断水により給水管１６や給湯管２５に負圧が発生すると、大気開放弁６４がその一次圧の低下を感知して開弁し、逆止弁６２と逆止弁６６との間の空間にある水を大気に放出する。このとき、仮に逆止弁６６が異物の噛み込み等、何らかの要因で水密不良となっていた場合、浴槽１３の汚水がその水頭圧により逆止弁６６を介して大気開放弁６４まで逆流する。しかし、その汚水は大気開放弁６４により大気に放出されるため、給水管１６や給湯管２５まで逆流することはない。

【0055】

以上に説明したように、本実施形態によれば、浴槽１３への注湯量計測と循環運転検知の２つの機能を１つのフローセンサにより実現することができる。既存の給湯システムにおいては一般に注湯量計測用のフローセンサと循環運転検知用のフロースイッチがそれぞれ設けられているのに対して、本実施形態によれば、それらを１つの差圧式のフローセンサに兼用させることができる。これにより、部品点数の削減や配管接続の簡素化が実現でき、給湯システム全体の価格低減につなげることができる。また、給湯装置の小型化や軽量化も可能となる。さらに、フローセンサ６８を差圧式としたことにより、従来のように羽根車などの回転部品を管路に露出させなくてもよい。異物に対する耐性にも優れるといったメリットも得られる。

【0056】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。

【0057】

上記実施形態においては、図４に示したように、被検出対象となる磁石２４２とこれを支持する支持部材２４０を第１室２３２に設ける例を示した。変形例においては、これらを第２室２３４に設けてもよい。ただし、フローセンサ６８を上記実施形態に示したような給湯システムに適用する場合、追い焚き循環回路を流れる汚水が、逆止弁６６の下流側に流入し、第２室２３４に異物が侵入する可能性があることを考慮すると、磁石２４２とこれを支持する支持部材２４０を、第１室２３２に設けるのが好ましい。

【0058】

すなわち、導出管部１０６が追い焚き循環回路の一部を構成するわけではなく、フローセンサ６８が追い焚き循環回路から少し離れた奥まった位置にあるため、第２室２３４に異物が侵入する可能性はさほど高くないかもしれない。しかし、磁石２４２および支持部材２４０を第２室２３４に配置した場合に、第２室２３４に仮に異物が侵入すると、その異物により磁石２４２の感度の低下、あるいは支持部材２４０とガイド部２４６との摺動部への噛み込みによる作動不良の虞がある。この点、追い焚き時には、逆止弁６６が閉弁状態となるため、給湯装置が正常に機能している限り、汚水が逆止弁６６の上流側に逆流し、さらに異物が第１室２３２に侵入することはない。このため、磁石２４２とこれを支持する支持部材２４０は、上記実施形態のように第１室２３２に設けるのが好ましい。

【0059】

上記実施形態においては、配管に配置された１つの逆止弁６６の前後差圧を感知するようにフローセンサ６８を設ける例を示した。変形例においては、直列に配置される複数の逆止弁に対し、その複数の逆止弁の上流側圧力と下流側圧力との差圧を感知させるようにフローセンサ６８を設けてもよい。例えば、図４において、フローセンサ６８の第１連通路２３６を、制御弁６０の下流側かつ逆止弁６２（第１逆止弁）の上流側に連通させ、第２連通路２３８を逆止弁６６（第２逆止弁）の下流側に連通させてもよい。そして、フローセンサ６８が、直列に配置された第１逆止弁の上流側と第２逆止弁の下流側との差圧を感知して流体（湯水）の流量を検出するように構成してもよい。

【0060】

上記実施形態においては、感圧部材としてダイアフラムを用いる例を示したが、ベローズ、ピストンなどその他の受圧変位体を備えてもよく、または差圧によって移動可能である任意の可動部材であってもよい。可動部材の位置を検出するためのセンサは磁気センサには限られず、静電容量式などその他の非接触変位センサ、または接触式センサであってもよい。また、上記実施形態では、ダイアフラムとともに変位する可動部材（磁石）の変位量を検出するセンサを示したが、感圧部材の歪みから差圧を感知する圧力センサを用いてもよい。具体的には、図４に示したダイアフラム２２６の片側面（例えば第１室２３２側の面）に歪みゲージを取り付け、第１室２３２と第２室２３４との差圧に応じたダイアフラム２２６の歪み（変形量）に応じた検出信号を出力させてもよい。その場合、感圧部材はダイアフラムに限らず、差圧により変形して歪みを生じさせる部材であればよい。なお、第１室２３２と第２室２３４との差圧を検出可能であれば、種々のセンサ（差圧検出センサ）を採用可能であることは言うまでもない。

【0061】

本発明の制御弁ユニットを貯湯式給湯装置に適用する例を示した。変形例においては即時式給湯装置の必要箇所に適用してもよい。また、湯水以外を作動流体とし、その作動流体の流量の調整や遮断が必要となる流体循環装置に適用してもよい。

【0062】

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

【符号の説明】

【0063】

１０ 貯湯ユニット、 １２ ヒートポンプユニット、 １３ 浴槽、 １４ 貯湯タンク、 １５ カラン、 １６ 給水管、 ２４ 加熱循環路、 ２５ 給湯管、 ２６ 第１給湯管、 ２８ 第２給湯管、 ３０，３２ 配管、 ３６ 第１混合弁、 ３８ 第２混合弁、 ５４ 制御弁ユニット、 ６０ 制御弁、 ６２ 逆止弁、 ６４ 大気開放弁、 ６６ 逆止弁、 ６８ フローセンサ、 ７０ 熱交換器、 ７２ ポンプ、 ８０ 接続通路、 ８２ 循環通路、 ８４ ポンプ、 ９０ 弁孔、 ９２ 弁座、 １００ ボディ、 １０４ 導入管部、 １０６ 導出管部、 １１０ ボディ、 １１８ ソレノイド、 １２０ 主弁、 １２２ パイロット弁、 １２４ 主弁孔、 １２６ 主弁座、 １３０ 主弁体、 １３２ ダイアフラム、 １３４ 背圧室、 １４０ パイロット弁孔、 １４２ パイロット弁体、 １６２ 第１弁体、 １６４ 第２弁体、 １７６ 弁孔、 １７８ 弁座、 １９８ ダイアフラム、 ２１０ 接続通路、 ２１２ 排出通路、 ２１４ 弁座、 ２１６ 弁体、 ２２２ 第１ハウジング、 ２２４ 第２ハウジング、 ２２６ ダイアフラム、 ２３２ 第１室、 ２３４ 第２室、 ２３６ 第１連通路、 ２３８ 第２連通路、 ２４０ 支持部材、 ２４２ 磁石、 ２４４ 磁気センサ、 ２４６ ガイド部、 ２４８ ディスク、 ２５０ スプリング。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】