JP2008069795A

JP2008069795A - 大気開放弁

Info

Publication number: JP2008069795A
Application number: JP2006246403A
Authority: JP
Inventors: Hisatoshi Hirota; 久寿広田
Original assignee: TGK Co Ltd
Current assignee: TGK Co Ltd
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2008-03-27

Abstract

【課題】ダイヤフラムの膜厚が薄くても受圧部材として必要な耐圧を得ることができる大気開放弁を提供する。
【解決手段】スプリング１５によってダイヤフラム１０と当接状態にされているピストン６にコルゲート部１３を受け止めるダイヤフラム受け部１４を設けた。これにより、給水管からの元圧（一次圧Ｐ１）を受けてピストン６の側に膨出しているコルゲート部１３が高圧によって伸びたとしても、ダイヤフラム受け部１４がコルゲート部１３を受け止めることで破裂が避けられ、ダイヤフラム１０の耐圧を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、大気開放弁に関し、とくに風呂給湯システムに配置されて浴槽から上水道への逆流を防止するのに好適な大気開放弁に関する。

従来の風呂給湯システムにおいては、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、湯水を浴槽に供給するように配管が行われている。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（フローセンサ）と、浴槽への温水供給を制御する電磁弁と、浴槽から逆流した汚水を大気に放出して上水道への逆流を防止する大気開放弁と、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。

ところで、高層の集合住宅はもちろん、戸建ての住宅においても、給湯装置より浴槽が高い位置に設置される場合が多くなってきている。高層の集合住宅では、上水道の水圧を給水加圧ポンプによって加圧している。ところが、断水があったり、停電によって給水加圧ポンプが停止したりしてしまうと、給水側の水圧が低下して負圧になり、その負圧が浴槽への配管内の水を吸引しようとする。

そのような場合に、弁部に異物が挟まるなどして逆止弁が万が一、正常に機能しなくなっていると、高い位置に設置されている浴槽と低い位置に設置されている給湯装置との間には水頭圧があり、さらに、給水側の負圧が加わって、その故障した逆止弁を介して浴槽内の汚水が吸引され、浴槽から給水側へ汚水が逆流してしまうことになる。こうした事故を防止するために、浴槽の汚水がたとえ故障した逆止弁を介して逆流してきたとしても、電磁弁及び流量センサを介して給湯用の配管まで吸い込まれないように、電磁弁の手前でトラップして大気に流すようにした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、従来から、受圧面における折り返しの深いベローフラムタイプのダイヤフラムから受圧部を構成し、その一方の面に給水源側の一次圧力を受けるとともに、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（例えば、特許文献１参照。）。ところが、このような大気開放弁は、ダイヤフラムの製造コストが高く、しかも作動ストロークが大きいため大型化することから、部品点数も多くなっている。そこで、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することによって、小型で低コストの大気開放弁が考えられている（例えば、特許文献２参照。）。

図２は、このような大気開放弁を用いた風呂給湯システムの構成例を示す図である。
この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及び水バイパス弁１０４の上流側に接続されており、熱交換器１０３及び水バイパス弁１０４の下流側で合流した後、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、例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及び水比例弁１０５が、給湯装置を構成している。

水比例弁１０５の下流側は、フローセンサ１０７、電磁弁１０８、及び直列に配置された逆止弁１０９，１１０を介して風呂の浴槽１１１に配管されており、これら逆止弁１０９，１１０の間の配管に大気開放弁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及び大気に開放される排水口１１４を一体に備えた第１ボディ１１５を有している。接続部１１３の開口中心と同軸上には、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側の空間と排水口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には、その接続部１１３側と反対側に凸状の係合部１１６ａが突設され、そこにダイヤフラム１１８が配置されている。

このダイヤフラム１１８には、その中央部１１９が厚く形成された平ダイヤフラムタイプのものが用いられる。ダイヤフラム１１８は、その中央部１１９にピストン１１６の係合部１１６ａと相補形状の凹部からなる係合部１１９ａが形成され、外周部１２０が第１ボディ１１５と第２ボディ１２２との間で挟持されて固定され、中央部１１９と外周部１２０との間がピストン１１６の軸線方向に中央部１１９を進退可能にさせるコルゲート部１２１になっている。

第２ボディ１２２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、この第２ボディ１２２とダイヤフラム１１８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と排水口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が短いコンパクトな構成になっている。

このような風呂給湯システムでは、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。

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及び逆止弁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には検圧管１２３を介して上水道の元圧（一次圧Ｐ１）が導入されている。通常、上水道の元圧は逆止弁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は押されて弁体１１７が接続部１１３と排水口１１４との間の通路を閉じた状態にする。そして、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、あるいは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、一次圧Ｐ１の低下をダイヤフラム１１８が感知し、ダイヤフラム１１８はその中央部１１９が第２ボディ１２２の内壁に当接するまで吸引され、それに伴ってピストン１１６がスプリング１２５の付勢力によって開弁方向に移動し、逆止弁１０９，１１０の間の配管を排水口１１４と連通させる。このとき、逆止弁１０９，１１０に不具合があって、浴槽１１１から汚水が逆止弁１０９，１１０の間の配管まで逆流してきたとしても、その汚水は、この大気開放弁１１２を介して大気に放出されるので、逆止弁１０９、電磁弁１０８を通って給湯装置、さらには、給水管１０１へ逆流することはない。
特許第３４０８８０６号公報（段落〔００１０〕〜〔００１１〕，図１）特開２００５−９０５２４号公報

このような作動ストロークの短い平ダイヤフラムタイプの大気開放弁では、ダイヤフラムの折り返しが深いベローフラムタイプに比べてダイヤフラムのコストを低減できるだけでなく、作動ストロークが短いために小型化できる点で有利である。

ところが、平ダイヤフラムタイプのダイヤフラムでは、作動ストロークを稼ぐためにコルゲート部の幅を広く取っている。また、ダイヤフラムは、一般に、ポリエステル樹脂の基布を埋設したフッ素ゴムなどが使用されているが、基布やゴムの膜厚を厚く形成することによって必要な耐圧を持たせ、上水道の元圧が高い場合にも、その一次圧Ｐ１によって破裂しないようにしている。

しかし、ダイヤフラムは、耐圧を確保するために基布やゴムの膜厚を厚くするとゴムの剛性が高くなって感度が悪化し、大気開放弁の機能が損なわれるという問題があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ダイヤフラムの膜厚が薄くても受圧部材として必要な耐圧を得ることができる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、給湯装置と浴槽との間の配管に接続され、前記配管を前記給湯装置への給水管の元圧の低下に応動して大気に開放させる大気開放弁において、前記配管に接続される第１の開口部と、前記給水管に接続される第２の開口部と、大気に開放された排水口とを有するボディと、前記第１の開口部と前記排水口とを連通する通路に設けられた弁座と、前記弁座に対して接離する弁体を保持し、前記排水口に連通する空間内にて開弁方向に付勢された状態で配置されたピストンと、前記ピストンが配置された空間と前記第２の開口部との間の通路を塞ぐように配置され、前記給水管の元圧を受けて前記ピストンを閉弁方向に付勢するダイヤフラムと、を備え、前記ピストンは、前記給水管の元圧を受けて前記ピストンが配置された空間の側へ膨出する前記ダイヤフラムのコルゲート部を受け止めるためのダイヤフラム受け部を有していることを特徴とする大気開放弁が提供される。

本発明の大気開放弁では、ダイヤフラムに第２の開口部からの高圧が加わった場合に、そのコルゲート部がピストンの側へ膨出するのをダイヤフラム受け部で受け止める構成にした。

本発明によれば、ダイヤフラムのコルゲート部を給水管の元圧がかかる側と反対側にて受け止めるようなダイヤフラム受け部を備え、ダイヤフラムの耐圧性を構造的に向上させるようにしたので、その分、ダイヤフラムは、基布の膜圧を薄くしたり、ゴムの膜圧を薄くしたりすることができる。これにより、ダイヤフラムの剛性を小さくすることができ、コストの低減が可能となる。

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。図１は、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、風呂給湯システムに配置されて好適なものであって、２つのボディ、すなわち第１ボディ１と第２ボディ２とを備え、第１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を受ける第１の開口部３と、大気に開放される排水口４とを有し、第２ボディ２には、検圧管を介して給水管からの一次圧Ｐ１を受ける第２の開口部５を有している。

第１ボディ１には、第１の開口部３と同軸に筒状のピストン６が配置され、このピストン６に対向して弁座７が一体に形成されている。ピストン６は、第１の開口部３側に設けたガイド部材８の脚部８ａにガイドされて、排水口４に連通する空間内で往復運動するように構成されている。また、ピストン６の第１の開口部３側には、弁座７に対向して環状の弁体９が嵌着されている。

これら弁体９と弁座７とにより構成される弁部が開閉制御されることにより、第１の開口部３と排水口４とをつなぐ連通路を開放、又は閉塞する。また、ピストン６は、そのガイド部材８とは反対側の端面に係合部６ａが突設され、そこに平ダイヤフラムタイプのダイヤフラム１０が配置されている。

このダイヤフラム１０は、ポリエステル樹脂の基布を埋設したフッ素ゴムによって形成され、その中央部１１及び外周部１２については厚く形成されている。ダイヤフラム１０は、中央部１１にピストン６の係合部６ａと相補形状の凹部からなる係合部１１ａが形成され、外周部１２を第１ボディ１と第２ボディ２との間で挟持することにより固定されている。中央部１１と外周部１２との間は、ダイヤフラム１０がその軸線方向への変位を可能にするコルゲート部１３になっている。ピストン６及びダイヤフラム１０は、それらの係合部６ａ，１１ａによって互いに心決めされている。また、ダイヤフラム１０の外周部１２は、第１ボディ１と第２ボディ２との間で挟持されることにより、第１ボディ１と第２ボディ２との接続部におけるシール部を構成している。

また、ピストン６には、ダイヤフラム１０と当接している端面がコルゲート部１３の内周を支持するような大きさに形成されているが、その端面より第１の開口部３側に所定距離離れた位置から拡径されてコルゲート部１３に対向した段差面を有するダイヤフラム受け部１４が設けられている。ダイヤフラム１０は、通常、給水管の元圧（一次圧Ｐ１）を受けてコルゲート部１３が排水口４と連通する部屋の側へ膨出しているが、その一次圧Ｐ１が例えば過渡的に過度に高い圧力になってそのコルゲート部１３が伸びたとしても、ダイヤフラム受け部１４がそのコルゲート部１３を受け止めて、コルゲート部１３が破裂しないようにしている。

このように、ピストン６は第１ボディ１と第２ボディ２によって外周縁部が挟持されたダイヤフラム１０と一体に構成され、第１ボディ１の第１の開口部３側には、スプリング１５が一端をガイド部材８により受けた状態で配置されている。このスプリング１５は、ピストン６に嵌着された弁体９が弁座７から離れる方向に付勢することで、開弁時の動作を助けるように作用する。ピストン６が弁座７から離れるときのリフト量は、第２ボディ２に一体に形成されたストッパ部１６にダイヤフラム１０の中央部１１が当接することによって規制されている。また、第２ボディ２には連通孔１７が設けられ、第２の開口部５で受けた給水管からの一次圧Ｐ１を、第２ボディ２とダイヤフラム１０とによって囲まれた空間に導入できるように構成されている。

このような構成の大気開放弁は、風呂給湯システムにおける通常の使用状態では、第２の開口部５に検圧管を介して給水管からの元圧（一次圧Ｐ１）を受け、第１の開口部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、通常では二次圧Ｐ２よりも高いため、ダイヤフラム１０がそれらの差圧を感知して図示のようにピストン６の弁体９をその弁座７に着座させる。これにより、第１の開口部３と排水口４との間の通路が遮断される。このような状態で、たとえ上水道の元圧が通常より上がったとしても、ピストン６のダイヤフラム受け部１４が突起したダイヤフラム１０のコルゲート部１３を受け止めることで、ダイヤフラム１０の破裂を防止することができる。

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て一次圧Ｐ１が風呂給湯システムの二次圧Ｐ２よりも低くなるときには、ダイヤフラム１０はその一次圧Ｐ１により吸引されて中央部１１がストッパ部１６に当接するまで図の上方へ移動する。このとき、スプリング１５により開弁方向に付勢されているピストン６は、ダイヤフラム１０の移動とともに図の上方へ移動し、弁体９を弁座７からリフトさせて、この大気開放弁をその全開位置に保持する。これにより、第１の開口部３と排水口４との間の通路が連通されるから、風呂の浴槽への配管は、そこに直列に配置された２つの逆止弁の間で大気に開放されるようになる。このとき、浴槽が給湯装置よりも高い位置に設置された場合で、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、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て、浴槽内の汚水が給湯管の方まで逆流することはない。

なお、上述した実施の形態では、ピストン６に形成されたダイヤフラム受け部１４がダイヤフラム１０のコルゲート部１３を受け止めるようにして、構造的にダイヤフラム１０の耐圧性を向上させることができるようにしたので、逆に、ダイヤフラム自体の耐圧性を低減させることができる。例えば、補強材として使用している基布の膜圧を薄くしたり、ゴムの膜圧を薄くしたりすることができるので、ダイヤフラムの剛性を小さくすることができ、コストダウンが可能になる。

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第１ボディ
２第２ボディ
３第１の開口部
４排水口
５第２の開口部
６ピストン
６ａ係合部
７弁座
８ガイド部材
８ａ脚部
９弁体
１０ダイヤフラム
１１中央部
１１ａ係合部
１２外周部
１３コルゲート部
１４ダイヤフラム受け部
１５スプリング
１６ストッパ部
１７連通孔

Claims

給湯装置と浴槽との間の配管に接続され、前記配管を前記給湯装置への給水管の元圧の低下に応動して大気に開放させる大気開放弁において、
前記配管に接続される第１の開口部と、前記給水管に接続される第２の開口部と、大気に開放された排水口とを有するボディと、
前記第１の開口部と前記排水口とを連通する通路に設けられた弁座と、
前記弁座に対して接離する弁体を保持し、前記排水口に連通する空間内にて開弁方向に付勢された状態で配置されたピストンと、
前記ピストンが配置された空間と前記第２の開口部との間の通路を塞ぐように配置され、前記給水管の元圧を受けて前記ピストンを閉弁方向に付勢するダイヤフラムと、
を備え、前記ピストンは、前記給水管の元圧を受けて前記ピストンが配置された空間の側へ膨出する前記ダイヤフラムのコルゲート部を受け止めるためのダイヤフラム受け部を有していることを特徴とする大気開放弁。
前記ダイヤフラム受け部は、前記ダイヤフラムが当接している前記ピストンの端面より所定距離離れた位置から前記ピストンが拡径されることによって形成された、前記コルゲート部と対向する段差面であることを特徴とする請求項１記載の逆流防止装置。
前記ピストン及び前記ダイヤフラムは、それぞれの対向面に形成された相補形状の係合部により互いに係合され、心決めされていることを特徴とする請求項１記載の逆流防止装置。
前記ダイヤフラムは、ポリエステル樹脂の基布によって補強されたフッ素ゴムからなることを特徴とする請求項１記載の大気開放弁。