JP2006145182A - 給湯システム用ヘッダー - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構造で、湯水の温度変化に対する切替弁の移動の追従性の良好な掲示用記憶合金を用いた貯湯システム用ヘッダーを提供する。
【解決手段】 貯湯タンクに接続して給湯端末に湯水を供給する給湯管と、湯水を前記貯湯タンクに返送する返送管とに接続して、給湯管内部の湯水の温度によって湯水の流れ方向を切替える切替弁を内蔵し、給湯管内部の湯水が低温の時は給湯管から返送管に湯水を返送して、給湯管内部の湯水が高温の時は給湯端末に湯水を供給する給湯システム用ヘッダーであって、前記切替え弁に接続して湯水の温度によって形状の変化する形状記憶合金からなるバネを有してなり、前記切替弁は湯水が低温の時は湯水の全部又は一部が通過する貫通孔を具備している。
【選択図】図２

Description

本発明は、貯湯タンクに接続して給湯端末に湯水を供給する給湯管と、湯水を前記貯湯タンクに返送する返送管とに接続して、給湯管内部の湯水の温度によって湯水の流れる配管を切替える給湯システム用ヘッダーに関するものである。

従来より、特開平７−１０３５６９号公報に開示されているように、貯湯タンクに貯蔵された湯水を給湯管を介して、給湯栓等の給湯端末から使用者に提供する給湯システムが使用されている。

この給湯システムは、図１に示すように、高温の湯水を貯蔵している貯湯タンク１から給湯管２を介して給湯栓５が備えられているものである。ここで、貯湯タンク１は保温構造となっているので、貯蔵している湯水の温度が低下しにくい。しかし、給湯管２は、保温構造を有する配管とすると高価格となるために、通常の金属管が使用されることが多い。この場合、給湯管２の内部の湯水の温度が低下すると、給湯栓５を開栓した後も、しばらくは給湯配管２の内部の低温の湯水が供給されることになる。これを防止するために、貯湯システム用ヘッダー４と返送管３を設けて、給湯管２の湯水の温度が低い時は、給湯栓５が開栓されても、一定時間、循環ポンプ６を運転させて、貯湯タンク１→給湯管２→貯湯システム用ヘッダー４→返送管３→貯湯タンク１と湯水を循環させた後、給湯管２の内部の湯水の温度が一定以上となった後に、給湯栓５から湯水を供給するようにしている。

ここで、貯湯システム用ヘッダー４は、給湯管２の湯水の温度を測定するセンサと、この温度に応じて、湯水の経路を変更する切替弁９とを備えている。ここで、センサと切替弁９を動作させるアクチュエータとを兼ねるために、図４に示すように、形状記憶合金を用いることがある。このものは、図４（ａ）のように、湯水の温度が低温の時は、形状記憶合金のバネ１０が縮んで、切替弁９は給湯栓５の側を塞ぎ、湯水は給湯管２から返送管３へとＥの方向に流れる。一方、図４（ｂ）のように、湯水が高温となると、バネ１０が伸びて、切替弁９は返送管３の側を塞ぎ、湯水は給湯管２から給湯栓５へとＦの方向に流れる。この構造だと、湯水が低温から高温になった場合に、バネ１０の温度変化の追従性が悪く、このために、給湯栓５から湯水が供給されるまでの時間が長くなるという問題があった。これを解決するための構造が、特開平３−３３５７８号公報や実開平６−１４８２０号公報に開示されている。
特開平７−１０３５６９号公報 特開平３−３３５７８号公報 実開平６−１４８２０号公報

しかしながら、特開平３−３３５７８号公報や実開平６−１４８２０号公報に記載されている構造では、構造が複雑となり、価格も高くなるおそれがあった。特に、実開平６−１４８２０号公報に記載されている構造では、高価な形状記憶合金のバネが２本必要となっている。

本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、簡易な構造で、湯水の温度変化に対する切替弁の追従性が良好な掲示用記憶合金を用いた貯湯システム用ヘッダーを提供することにある。

上記課題を解決するために本発明の給湯システム用ヘッダーは、貯湯タンクに接続して給湯端末に湯水を供給する給湯管と、湯水を前記貯湯タンクに返送する返送管とに接続して、給湯管内部の湯水の温度によって湯水の流れ方向を切替える切替弁を内蔵し、給湯管内部の湯水が低温の時は給湯管から返送管に湯水を返送して、給湯管内部の湯水が高温の時は給湯端末に湯水を供給する給湯システム用ヘッダーであって、前記切替え弁に接続して湯水の温度によって形状の変化する形状記憶合金からなるバネを有してなり、前記切替弁は湯水が低温の時は湯水の全部又は一部が通過する貫通孔を具備していることを特徴としている。

本発明にあっては、切替え弁に接続して湯水の温度によって形状の変化する形状記憶合金からなるバネを有してなり、切替弁は湯水が低温の時は湯水の全部又は一部が通過する貫通孔を具備しているので、簡易な構造で、湯水の温度変化に対する切替弁の追従性が良好な掲示用記憶合金を用いた貯湯システム用ヘッダーを提供することができる。

本実施形態の給湯システム用ヘッダーの構成を図１〜３に基づいて説明する。この給湯システムは、図１に示すように、貯湯タンク１に給湯管２と返送管３とが接続されていて、給湯管２と返送管３とは給湯システム用ヘッダー４で接続されており、この先に給湯端末である給湯栓５が取り付けられている。貯湯タンク１は、ヒートポンプのような加熱装置（図示せず）によって加熱された湯水を上部に貯蔵し、水道等（図示せず）から供給される低温の水を下部に貯蔵するものであり、外壁は断熱材で造られているために、貯蔵されている湯水は、冷めにくくなっている。また、給湯管２は、貯湯タンク１の上部に取り付けられて、高温の湯を貯湯タンク１から供給する配管である。また、給湯管２は、給湯システム用ヘッダー４を介して給湯栓５に湯を供給する機能を有している。ここで、給湯栓５の栓を使用者が開栓すると、貯湯タンク１から湯が供給されて、手洗い等に湯水が使用できるようになっている。一方、返送管３は、給湯システム用ヘッダー４と貯湯タンク１の下部とを接続する構造を有していて、途中に循環ポンプ６が取り付けられている。この循環ポンプ６を運転することにより、湯水を循環して貯湯タンク１に湯水を返送する機能を有している。給湯管２、返送管３等の配管は、通常の金属配管を用いることで価格を安価としている。

給湯システム用ヘッダー４は、図２及び図３に示すように、外形は十字状であり、給湯管２、返送管３、突起管７、給湯栓接続管８とが接続された構造となっていて、内部には、切替弁９、形状記憶合金からなるバネ１０、閉塞部１２が取り付けられている。突起管７は、バネ１０と切替弁９を保持するためのもので、図２のＸ―Ｘ断面は図３に示すように、バネ保持部７ａとなる円形状の部分に、湯水通路部７ｂとなる長方形の小片部分が付加された形状となっている。切替弁９は、湯水の経路を切替えるものであり、中心部には貫通孔１１が穿設されている。貫通孔１１は、湯水の通過路となるものであり、円錐台形状に形成されていて、入口（突起管７側）の断面積が、出口（返送管３側）の断面積よりも大きくなっている。また、閉塞部１２は、返送管３に取り付けられていて、閉塞凸片１３を有する構造となっている。また、給湯栓接続管８は、給湯システム用ヘッダー４と給湯栓５を接続する配管である。ここで、給湯栓５と循環ポンプ６との間は電気信号線（図示せず）で接続されていて、給湯栓５の開栓状態を示す電気信号が循環ポンプ６に伝達されるようになっている。

以下に、この給湯システム用ヘッダー４の動作について説明する。形状記憶合金からなるバネ１０は、低温では縮んだ形状（図２（ａ）参照）となり、高温では伸びた形状（図２（ｂ）参照）となるように形状記憶が設定されている。ここで、湯水が低温の状態では、図２（ａ）に示すようにバネ１０は縮んで、切替弁９は、給湯栓接続管８を塞いだ状態となり、湯水を給湯管２から返送管３へと循環させるようになる。つまり、この状態で、使用者が給湯栓５を開栓すると、このことを示す電気信号が循環ポンプ６に伝達されて、運転を開始する。この結果、給湯管２の内部に滞留していた低温の湯水は、返送管３を通じて、貯湯タンク１の下部へと戻される。一方、貯湯タンク１の上部からは、高温の湯水が給湯管２へと供給される。このとき、給湯システム用ヘッダー４では、図２（ａ）に示すように、多くの湯水は給湯管２から返送管３へとＡの方向に流れる。このとき、一部の湯水は、湯水通路部７ｂ→バネ保持部７ａ→貫通孔１１へとＢからＣの方向に流れる。このとき、湯水の通過路である貫通孔１１は、入口の断面積が、出口の断面積よりも大きくなっているので、突起管７内部での湯水の流れがスムーズとなる。こうすることにより、形状記憶合金であるバネ１０に直接に流動している湯水が接触することになる。したがって、給湯管２の湯水の温度が高温になると、これとほぼ同時に、バネ１０の周辺の湯水も高温となる。この結果として、バネ１０は伸びて、図２（ｂ）に示す状態となる。こうなると、切替弁９は、返送管３を塞いだ状態となり、貯湯タンク１から供給される湯水は、給湯管２、給湯栓接続管８を経て、給湯栓５から吐出することになる。このとき、切替弁９の貫通孔１１の出口を閉塞部１２の閉塞凸片１３が塞ぐようになっている。このために、給湯システム用ヘッダー４では、湯水は給湯管２から給湯栓接続管８へとＤの方向のみに流れて、返送管３へと流れることはなくなる。このとき、循環ポンプ６の運転負荷が急激に増大する。ここで、循環ポンプ６は、一定以上の負荷になると、運転を停止するように予め設定されているので、湯水が給湯栓接続管８を介して給湯栓５に流れるようになった直後に循環ポンプ６は、自動的に運転を停止することになる。

ここで、使用者が給湯栓５を閉栓すると、貯湯タンク１からの湯水の供給が停止される。この後、時間が経過して、給湯管２の内部の湯水の温度が低下すると、形状記憶合金のバネ１０は、図２（ａ）に示すように、縮んだ形状となって、切替弁９は、給湯栓接続管８を塞いだ状態となる。こうすることにより、この後再度、使用者が給湯栓５を開栓しても、給湯管２の内部の低温の湯水が、給湯栓５から提供されることはなくなる。

本実施形態の貯湯システム用ヘッダーは、貯湯タンクに接続して給湯端末に湯水を供給する給湯管と、湯水を前記貯湯タンクに返送する返送管とに接続して、給湯管内部の湯水の温度によって湯水の流れ方向を切替える切替弁を内蔵し、給湯管内部の湯水が低温の時は給湯管から返送管に湯水を返送して、給湯管内部の湯水が高温の時は給湯端末に湯水を供給する給湯システム用ヘッダーであって、切替え弁に接続して湯水の温度によって形状の変化する形状記憶合金からなるバネを有してなり、切替弁は湯水が低温の時は湯水の全部又は一部が通過する貫通孔を具備しているので、流動している湯水が直接にバネに接触することになる。したがって、簡易な構造で、温度変化の追従性の良好な掲示用記憶合金を用いた貯湯システム用ヘッダーを提供することができる。

また、切替弁の貫通孔は、給湯管側の湯水の入口の面積が返送管側の出口の湯水の出口の面積よりも大きいので、切替弁が給湯栓接続管を塞いだ状態では、突起管内部の湯水の流動がスムーズとなる。このために、バネに接触する湯水の流れが良好となり、湯水の温度が上昇した時の、切替弁の移動の追従性が向上する。

さらに、切替弁は、湯水が高温時には返送管側の貫通孔の出口を塞ぐ閉塞部を有するので、切替弁が返送管を塞いだ状態では、全ての湯水が給湯栓接続管側に、流れることになる。このために、給湯栓への湯水の供給量を増加させることができる。

本実施形態の貯湯式の給湯システムの構成図である。 本実施形態の給湯システム用ヘッダーの縦断面図である。 本実施形態の給湯システム用ヘッダーの突起管の横断面図である。 従来の給湯システム用ヘッダーの断面図である。

符号の説明

１ 貯湯タンク
２ 給湯管
３ 返送管
４ 給湯システム用ヘッダー
５ 給湯栓
６ 循環ポンプ
７ 突起管
７ａ バネ保持部
７ｂ 湯水通路部
８ 給湯栓接続管
９ 切替弁
１０ バネ（形状記憶合金）
１１ 貫通孔
１２ 閉塞部
１３ 閉塞凸片

Claims (3)

1. 貯湯タンクに接続して給湯端末に湯水を供給する給湯管と、湯水を前記貯湯タンクに返送する返送管とに接続して、給湯管内部の湯水の温度によって湯水の流れ方向を切替える切替弁を内蔵し、給湯管内部の湯水が低温の時は給湯管から返送管に湯水を返送して、給湯管内部の湯水が高温の時は給湯端末に湯水を供給する給湯システム用ヘッダーであって、
   前記切替え弁に接続して湯水の温度によって形状の変化する形状記憶合金からなるバネを有してなり、前記切替弁は湯水が低温の時は湯水の全部又は一部が通過する貫通孔を具備すること特徴とする給湯システム用ヘッダー。
2. 前記貫通孔は、給湯管側の湯水の入口の面積が返送管側の出口の湯水の出口の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の給湯システム用ヘッダー。
3. 湯水が高温時には、返送管側の貫通孔の出口を塞ぐ閉塞部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の給湯システム用ヘッダー。
   
   

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