JP2005090524A - 大気開放弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型で低コストの大気開放弁を提供すること。
【解決手段】 上水道の一次圧Ｐ１と給湯装置から浴槽への配管内の二次圧Ｐ２との差圧を感知する受圧部品に折り返しが浅くて作動ストロークの短い安価なダイヤフラム８を用いることで、ストローク方向の長さを短くして小型にし、弁体７をダイヤフラム８と一体に形成するなどして、可動部の部品点数を少なくし、低コスト化を可能にした。
【選択図】 図１

Description

本発明は大気開放弁に関し、特に給湯装置からの温水を浴槽に導く配管の途中に設けられて上水道の水圧が低下したときに浴槽の残り湯の汚水が逆流するようなことがあっても上水道までは逆流しないようにする大気開放弁に関する。

風呂給湯システムでは、給湯装置から給湯用の蛇口に接続されている給湯管を分岐して、浴槽に供給されるよう配管されている。その配管の途中には、一般に、浴槽への湯量を検出する流量センサと、浴槽への温水供給を制御する電磁弁と、浴槽から逆流してきた汚水を大気に放出する大気開放弁と、浴槽からの汚水の逆流を阻止する逆止弁とが配置されている。

高層の集合住宅はもちろん、戸建ての住宅においても、浴槽が給湯装置よりも高い位置に設置される場合が多くなってきている。このため、断水により、あるいは停電による給水加圧ポンプの停止などにより、給水側の水圧が低下して負圧になったときに、その負圧が浴槽への配管内の水を吸引しようとするが、そのときに、たとえば弁部に異物が挟まるなどして逆止弁が正常に機能しなくなっていた場合に、高い位置に設置されている浴槽からその故障した逆止弁を介して逆流して来た浴槽内の汚水をも吸引してしまうことになる。このような場合に備えて、逆止弁を介して逆流してきた浴槽の汚水が電磁弁および流量センサを介して給湯用の配管まで吸い込まれることなく、電磁弁およびフローセンサの手前でトラップして大気に流してやる大気開放弁が設けられている。

このような大気開放弁としては、ダイヤフラムからなる受圧部の一方の面に給水源側の一次圧力を受け、他方の面に浴槽側の二次圧力を受けて、一次圧力が低下した場合に受圧部が弁体を駆動して開弁し、二次側の汚水を大気に逃がす構成を有するものがある（たとえば、特許文献１参照。）。

図６は風呂給湯システムの構成例を示す図である。
風呂給湯システムにおいて、上水道の給水管１０１は、フローセンサ１０２を介して熱交換器１０３および水バイパス弁１０４の上流側に接続されており、熱交換器１０３および水バイパス弁１０４の下流側は合流した後、水比例弁１０５に接続されている。この水比例弁１０５の下流側は、たとえば台所の蛇口などへ出湯する給湯管１０６に接続されている。これらフローセンサ１０２、熱交換器１０３、水バイパス弁１０４および水比例弁１０５は、給湯装置を構成している。

水比例弁１０５の下流側は、また、フローセンサ１０７、電磁弁１０８、および直列に２つ配置した逆止弁１０９，１１０を介して風呂の浴槽１１１に配管されており、逆止弁１０９，１１０の間の配管には大気開放弁１１２が配置されている。

大気開放弁１１２は、逆止弁１０９，１１０の間の配管に接続される接続部１１３および大気に開放されるオーバフロー口１１４を一体に備えたボディ１１５を有している。接続部１１３の開口中心と同軸上に、二重構造になったピストン１１６が軸線方向に進退自在に配置され、その進退移動によってピストン１１６に嵌着された環状の弁体１１７がピストン１１６の接続部１１３側の空間とオーバフロー口１１４との間の通路を開閉するよう構成されている。ピストン１１６の接続部１１３のある側と反対の側には、ダイヤフラム１１８の中心部がリテーナ１１９およびねじ１２０によって固定されている。このダイヤフラム１１８は、深い折り返し部を持ち、有効受圧面積を一定に保ちながら長いストロークを作動させることができる円筒形の形状を有したものである。ダイヤフラム１１８の外周部は、ボディ１２１，１２２によって挾持固定されている。ボディ１２２には、検圧管１２３を介して給水管１０１に接続される接続部１２４を有し、ダイヤフラム１１８とボディ１２２とによって形成される空間は、給水管１０１の元圧を受けるための部屋を構成している。また、ピストン１１６は、スプリング１２５によって、接続部１１３とオーバフロー口１１４との間の通路を開く方向に付勢されており、その開く方向のストロークは、中間のボディ１２１への当接によって規制されている。さらに、汚水の大気開放中に、大気開放弁１１２からの水漏れを防ぐため、ボディ１１５と中間のボディ１２１との間にＯリング１２６が配置されている。

このような給湯システムにおいて、給水管１０１から給水された上水は、フローセンサ１０２を通り、一部が熱交換器１０３にて加熱されて湯になり、一部は水バイパス弁１０４を通って熱交換器１０３から出てきた湯と混合される。このとき、水バイパス弁１０４により熱交換器１０３をバイパスする流量を制御することにより、湯水の混合比が変えられて出湯温度が制御される。所望の温度に制御された湯は、さらに、水比例弁１０５により出湯流量が制御されて給湯管１０６より給湯される。

また、浴槽１１１に湯張りを行う時には、電磁弁１０８を開けることにより、水比例弁１０５を出た湯がフローセンサ１０７、電磁弁１０８および逆止弁１０９，１１０を介して風呂の浴槽１１１へ供給される。

このとき大気開放弁１１２は、検圧管１２３を介して上水道の元圧（一次圧Ｐ１）が導入されている。この一次圧は、逆止弁１０９，１１０を通過する配管内の通水圧（二次圧Ｐ２）より大きいため、ピストン１１６は押され、ピストン１１６に保持された弁体１１７が接続部１１３を閉じた状態にする。

停電により上水を汲み上げている給水加圧ポンプが停止したり、断水が発生するなどして給水管１０１内に負圧が発生した場合には、大気開放弁１１２は、一次圧Ｐ１の低下を感知したダイヤフラム１１８がピストン１１６を開弁方向に付勢し、逆止弁１０９，１１０の間の配管をオーバフロー口１１４と連通させて、配管内の水を大気に放出する。

このとき、もし、逆止弁１１０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、高所にある浴槽１１１に残っている汚水がその水頭圧により逆止弁１１０を介して逆流してくるが、その汚水は大気開放弁１１２により大気に放出されるため、浴槽１１１内の汚水が給湯管１０６の方まで逆流することはない。
特開２０００−３０４１４４号公報（段落番号〔００１７〕〜〔００１８〕，図１）

しかしながら、従来の大気開放弁は、ピストンにオーバフロー口へ通じる通路を開閉させる環状の弁体を保持させ、作動ストロークを大きくするために折り返しの深いダイヤフラムを受圧部品として使用し、ダイヤフラムを固定するとともにピストンのストロークを規制するために中間配置のボディが使用され、さらにオーバフロー口に連通する空間を構成する分割された２つのボディの間に大気開放時の水漏れを防止するＯリングを配置する構成であるため、部品点数が多く、使用部品も特に折り返しが深くて製造コストの高い受圧部品を使用しており、作動ストロークが大きいため大型化しているという問題点があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、小型で低コストの大気開放弁を提供することを目的とする。

本発明では上記問題を解決するために、上水道の一次圧と給湯管から浴槽への配管内の二次圧との差圧により閉塞または開放するように動作する大気開放弁において、前記二次圧を受ける第１の接続部と大気に開放されたオーバフロー口との間の通路に設けられた弁座と、前記オーバフロー口に連通する空間内にて前記弁座に対し接離自在に配置された弁体と、一方の面に第２の接続部を介して前記一次圧を受け、他方の面に弁孔を介して前記弁体が受ける二次圧を受けて前記弁体と一体に動作する、折り返しが浅くて作動ストロークの短いダイヤフラムと、を備えていることを特徴とする大気開放弁が提供される。

このような大気開放弁によれば、一次圧と二次圧との差圧を感知する受圧部品に折り返しが浅くて作動ストロークの短い安価なダイヤフラムを使用したことにより、小型で低コストの大気開放弁にすることができる。

本発明の大気開放弁は、従来の大気開放弁に比べて、弁体を保持するピストンと、そのピストンのストロークを規制するために設けた中間配置のボディと、大気開放時の水漏れを防止するＯリングとを不要にしたため、部品点数が削減され、さらに小型で低コストにすることができるという利点がある。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は第１の実施の形態に係る大気開放弁を示す中央縦断面図である。
大気開放弁は、２つのボディ１，２を備え、ボディ１には、風呂給湯システムの浴槽の手前に配置された２つの逆止弁の間の配管に接続して二次圧Ｐ２を受ける接続部３と、大気に開放されるオーバフロー口４とを有し、ボディ２には、検圧管を介して給水管からの一次圧Ｐ１を受ける接続部５を有している。ボディ１には、接続部３と同軸の筒状の弁座６が一体に形成され、その弁座６の開口部を開閉するように、弁座６に対向して弁体７が配置されている。この弁体７は、外周縁部がボディ１，２によって挟持されたダイヤフラム８と一体に形成され、中央部は、両面に配置されたディスク９，１０とともにボルト１１で固定されて補強されている。ダイヤフラム８は、折り返しが浅くて作動ストロークの短いものであり、中央部を厚くして弁体７としている。弁孔の中には、両端がボディ１とディスク９とに受けられたスプリング１２が配置されており、弁体７を弁座６から離れる方向に付勢して、開弁時の動作を助ける働きをする。弁体７が弁座６から離れるリフト量は、ボディ２に一体に形成されたストッパ１３にディスク１０が当接することによって規制されている。また、ボディ２には、連通孔１４が設けられていて、接続部５に受けた給水管からの一次圧Ｐ１を、ボディ２とダイヤフラム８とによって囲まれた空間に導入できるようにしている。

このようにして構成された大気開放弁において、通常の使用状態では、接続部５に検圧管を介して給水管からの元圧（一次圧Ｐ１）を受け、接続部３には逆止弁を通過する配管内の通水圧（二次圧Ｐ２）を受けている。一次圧Ｐ１は、二次圧Ｐ２よりも高いため、ダイヤフラム８がそれらの差圧を感知して弁体７をその弁座６に着座させる。これにより、接続部３とオーバフロー口４との間の通路は遮断されている。

ここで、停電による給水加圧ポンプの停止、断水などが発生して給水管内に負圧が発生したときには、一次圧Ｐ１は、二次圧Ｐ２よりも低くなるため、ダイヤフラム８がその一次圧Ｐ１の低下を感知して弁体７をその弁座６からリフトさせていき、図示のようにディスク１０がストッパ１３に当接する全開位置に維持させる。これにより、接続部３とオーバフロー口４との間の通路が連通され、直列に配置された２つの逆止弁の間の配管を大気に開放する。

このとき、もし、浴槽が給湯装置よりも高い位置に設置されていて、浴槽の手前に配置された逆止弁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、浴槽内の汚水がその水頭圧により逆止弁を介して大気開放弁まで逆流してくるが、その汚水は大気開放弁によって大気に放出されるため、浴槽内の汚水が給湯管の方まで逆流することはない。これにより、汚水が上水側へ逆流することをこの大気開放弁によって完全に防止することができる。なお、ダイヤフラム８は、折り返しが浅くて作動ストロークの短い安価なものを使用しているが、そのような短い作動ストロークでも全開時に必要かつ十分な流量を流すことができるのはもちろんである。

図２は第２の実施の形態に係る大気開放弁を示す中央縦断面図である。なお、この図２において、図１に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第２の実施の形態に係る大気開放弁は、第１の実施の形態に係る大気開放弁と比較して、弁体７をダイヤフラム８と別体にして平弁の構造にしている点で異なる。すなわち、この大気開放弁は、弁体７とダイヤフラム８との間に補強用のプレート１５を挟んで可動部を構成している。さらに、弁体７が着座する弁座６の着座面は、平らに形成され、その着座面上に環状のビード１６が一体に形成されている。これにより、弁体７が弁座６に着座したときに、ビード１６が弁体７に食い込んで閉弁時におけるシール性を向上させている。

このような構成の大気開放弁の動作は、図１に示した第１の実施の形態に係る大気開放弁と同じであり、通常は、二次圧Ｐ２よりも高い一次圧Ｐ１によってダイヤフラム８が弁体７をその弁座６に押し付けることにより、接続部３とオーバフロー口４との間の通路を遮断し、停電または断水などにより給水管内に負圧が発生して一次圧Ｐ１が二次圧Ｐ２よりも低くなったときに、弁が全開して、接続部３をオーバフロー口４を介して大気に連通させ、直列に配置された２つの逆止弁の間の配管を大気に開放する。このとき、たとえ、浴槽内の汚水が機能不良に陥った逆止弁を介して逆流してきたとしても、その汚水は大気開放弁を介して大気に放出されるため、汚水が給湯装置まで逆流してしまうことを完全に防止することができる。

図３は第３の実施の形態に係る大気開放弁を示す中央縦断面図である。なお、この図３において、図２に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第３の実施の形態に係る大気開放弁は、第２の実施の形態に係る大気開放弁と比較して、弁体７を含む可動部がボディ１に芯決めされた状態で変位する構造にしている点で異なる。すなわち、弁体７は、プレート１５とホルダ１７とによって保持され、ダイヤフラム８およびディスク１０とともにねじ１８によって固定されている。ホルダ１７は、接続部３に向かって延びる軸１９を一体に有し、その軸１９は、ボディ１に軸受として形成された穴２０に挿通されている。この穴２０は、好ましくは、軸１９を全周で支持するのではなく、３点以上で支持して摺動抵抗を低減させ、異物を噛み込み難くするような構造にするとよい。また、穴２０の周りには、同心円上に配置された複数の連通孔２１が設けられている。この連通孔２１は、たとえば円弧状のスリットで構成するとよい。

以上の構成の大気開放弁では、弁体７は、ダイヤフラム８と軸１９とによって芯決めされた状態で、その軸線方向に進退自在に保持されているため、ボディ１に形成された穴２０にガイドされながら弁座６の着座面に対して傾くことなく平行に接離動作をすることができる。

この大気開放弁においても、その動作は、第１および第２の実施の形態に係る大気開放弁と同様に、通常は、ダイヤフラム８が高い一次圧Ｐ１を感知して弁体７をその弁座６に押し付けることにより、接続部３とオーバフロー口４との間の通路を遮断し、停電または断水などにより給水管内に負圧が発生したときに、弁が全開して、接続部３をオーバフロー口４を介して大気に連通させる。このとき、たとえ、浴槽内の汚水が機能不良に陥った逆止弁を介して逆流してきたとしても、その汚水は大気開放弁を介して大気に放出されるため、汚水が上水側まで逆流してしまうことを完全に防止することができる。

図４は第４の実施の形態に係る大気開放弁を示す中央縦断面図である。なお、この図４において、図２に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第４の実施の形態に係る大気開放弁は、第２の実施の形態に係る大気開放弁と比較して、弁体７を剛性のある部材で構成し、ボディ１に柔軟性のあるたとえばゴム製の弁座６を設けた構造にしている点で異なる。すなわち、弁体７は、ダイヤフラム８の中央部をディスク１０とともに挟持する保持部２２と一体に形成されており、ダイヤフラム８およびディスク１０とともにリベット２３によって固定されている。ボディ１の弁体７に対向する位置には、柔軟性のある弁座６が組み込まれ、固定リング２４によってボディ１から抜け出ないようにされている。

このように構成された大気開放弁も、第１ないし第３の実施の形態に係る大気開放弁と同様に、通常は、ダイヤフラム８が高い一次圧Ｐ１を感知して弁体７をその弁座６に押し付けることにより、接続部３とオーバフロー口４との間の通路を遮断し、停電または断水などにより給水管内に負圧が発生したときに、弁が全開して、接続部３をオーバフロー口４を介して大気に連通させる。このとき、たとえ、浴槽内の汚水が機能不良に陥った逆止弁を介して逆流してきたとしても、その汚水は大気開放弁を介して大気に放出されるよう動作するため、汚水が上水側まで逆流してしまうことを完全に防止することができる。

図５は第５の実施の形態に係る大気開放弁を示す中央縦断面図である。なお、この図５において、図３および図４に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第５の実施の形態に係る大気開放弁は、第４の実施の形態に係る大気開放弁と比較して、弁体７がボディ１に芯決めされた状態で変位する構造にしている点で異なる。すなわち、弁体７は、ダイヤフラム８の中央部をディスク１０とともに挟持する保持部２２およびボディ１に支持される軸１９と一体に形成されており、ダイヤフラム８およびディスク１０とともにねじ１８によって固定されている。

この大気開放弁も、第１ないし第４の実施の形態に係る大気開放弁と同様に、通常は、ダイヤフラム８が高い一次圧Ｐ１を感知し、弁体７をその弁座６に着座させて接続部３とオーバフロー口４との間の通路を遮断し、給水管内の一次圧Ｐ１が低下したときに、弁が全開して、接続部３をオーバフロー口４を介して大気に連通させる。このとき、たとえ、浴槽内の汚水が機能不良に陥った逆止弁を介して逆流してきたとしても、その汚水は大気開放弁を介して大気に放出されるよう動作するため、汚水が上水側まで逆流してしまうことを完全に防止することができる。

第１の実施の形態に係る大気開放弁を示す中央縦断面図である。 第２の実施の形態に係る大気開放弁を示す中央縦断面図である。 第３の実施の形態に係る大気開放弁を示す中央縦断面図である。 第４の実施の形態に係る大気開放弁を示す中央縦断面図である。 第５の実施の形態に係る大気開放弁を示す中央縦断面図である。 風呂給湯システムの構成例を示す図である。

符号の説明

１，２ ボディ
３ 接続部
４ オーバフロー口
５ 接続部
６ 弁座
７ 弁体
８ ダイヤフラム
９，１０ ディスク
１１ ボルト
１２ スプリング
１３ ストッパ
１４ 連通孔
１５ プレート
１６ ビード
１７ ホルダ
１８ ねじ
１９ 軸
２０ 穴
２１ 連通孔
２２ 保持部
２３ リベット
２４ 固定リング

Claims (5)

1. 上水道の一次圧と給湯管から浴槽への配管内の二次圧との差圧により閉塞または開放するように動作する大気開放弁において、
   前記二次圧を受ける第１の接続部と大気に開放されたオーバフロー口との間の通路に設けられた弁座と、
   前記オーバフロー口に連通する空間内にて前記弁座に対し接離自在に配置された弁体と、
   一方の面に第２の接続部を介して前記一次圧を受け、他方の面に弁孔を介して前記弁体が受ける二次圧を受けて前記弁体と一体に動作する、折り返しが浅くて作動ストロークの短いダイヤフラムと、
   を備えていることを特徴とする大気開放弁。
2. 前記弁体および前記ダイヤフラムは一体に形成され、前記弁座は前記第１の接続部を形成するボディと一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の大気開放弁。
3. 一端が前記弁体に固定され、他端が前記第１の接続部を形成するボディに前記弁体の接離方向に摺動自在に支持された軸を備えていることを特徴とする請求項１記載の大気開放弁。
4. 前記ダイヤフラムは、その外周部が前記第１の接続部を形成する第１のボディと前記第２の接続部を形成する第２のボディとによって挟持されていることを特徴とする請求項１記載の大気開放弁。
5. 前記弁体を剛性のある部材で形成し、前記弁座を前記第１の接続部を形成するボディに柔軟性のある部材を組み込むことによって構成したことを特徴とする請求項１記載の大気開放弁。
   
   

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