JP2013113487A - 逆流防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排水管内に排水が残らないようにする。
【解決手段】給湯システム中に組み込まれる大気開放弁Ａは排水管３５を横向きにした姿勢で設置される。排水管３５内には周方向に略９０°間隔毎にリブが内向きに突設されている。給水側が断水等によって負圧化した場合に、大気開放弁Ａが開放して二次側の汚水の一部が外部に排水される。その際に、排水は排水管３５の底壁と下リブ４６とのコーナー部分に出口側へ向けて濡れ進むため、これを推進力として排水が促進される。また、横リブ４７，４８によって排水管３５の出口部分に水膜Ｗが張ることも抑制されるから、これによっても排水性が高められる。
【選択図】図１

Description

本発明は、逆流防止装置に関するものである。

従来より、浴槽へ給湯する給湯システム中には大気開放弁が組み込まれている。大気開放弁は、給湯時には閉弁状態にあるが、断水等が原因で給水圧が低下した場合には、これを検知して開弁し、逆流しようとする浴槽側からの汚水を大気開放弁を通して外部に排水させるようにしたものが知られている。そのような技術の一例として、下記特許文献１を挙げることができる。

ここに開示された給湯システムでは、熱交換器から浴槽へ至る給湯路を開閉する電磁弁と、給水側の圧力が低下したときに浴槽側へ通じる配管を開閉する大気開放弁と、電磁弁と大気開放弁との間に介在された第１の逆止弁と、大気開放弁と浴槽との間に介在された第２の逆止弁とを備えている。

特開２００５−２０７５２２号公報

ところで、従来の給湯システムにおいては、大気開放弁の排水管が横向きの姿勢で設置されることがあった。そのような場合には、排水管から汚水が完全に排水されず、一部管内に残留してしまうことがありうる。従来では、そのような残留水が給水側へ吸引されてしまう懸念があった。例えば、給水圧の１回目の低下が生じて排水管内に残留水が生じた後、給水圧が一旦復帰し、その後に２回目の給水圧が低下した場合において、たまたま大気開放弁の上流側にある第１の逆止弁に異物が噛み込んで完全に管路を閉止できない状況にあると、給水側の負圧が、大気開放弁から排水されるべき汚水に作用してしまうことがありうる。すると、この汚水が第１の逆止弁から吸引されようとし、またその際において上記した残留水を巻き込んで一緒に給水側へ逆流してしまう、という懸念である。

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、大気開放弁の排水管内の残留水を解消することができる逆流防止装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、浴槽へ通じる給湯管の途中に設けられ、浴槽側からの汚水が給水管側へ逆流するのを防止する逆流防止装置であって、前記給水管内の圧力が低下したときに前記汚水を外部へ排水する排水管を有した大気開放弁を備えるとともに、前記排水管の内壁には、この排水管の軸心が水平方向となるように前記大気開放弁が設置されたときに前記軸心のほぼ真下に位置する部位において軸方向に沿いつつ径方向内向きに突出する下リブと、少なくとも前記排水管の出口付近であって前記下リブから周方向へ離間した位置において径方向内向きに突出する横リブとが設けられている構成としたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記下リブは、前記大気開放弁の弁座の開口縁から前記排水管の出口側開口縁に至るまでの全長に亘って形成されているところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記排水管の内部には前記下リブの真上位置に上リブが設けられているところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項３に記載のものにおいて、前記横リブは、前記下リブと前記上リブに対し周方向へ略９０°偏位した位置に一対配置されているところに特徴を有する。

請求項１の発明によれば、排水管内に入り込んだ排水は排水管の底壁上を下リブに沿って排水される。この際、下リブが設けられなければ、排水は底壁の周方向の中央部から左右両側方へ濡れ上がり、周方向へ薄く広がった状態となるため、底壁との接触面積が広く、その分排水は管内に留まろうとする力が大きくなる。
しかし、本発明によれば、底壁の中央位置に下リブを形成したため、排水は底壁上において下リブの側面に寄りかかるようにして溜まる。したがって、周方向への広がりが抑制され、留まっている水が径方向に大きな塊となり易くなるため、比較的排水性に優れる。また、管内に溜まった水は下リブと底壁とのコーナー部分に対し出口側へ向けて濡れ進もうとするため、これが滞留水に対する推進力として作用する。このことによっても排水性の向上が期待できる。

さらに、仮に、横リブが設けられない場合には、次のような事態が考えられる。すなわち、万一、出口部分において円滑に排水が進まなかった場合には側壁に沿って徐々に濡れ上がった排水が天井壁にまで至って排出口の開口面を水膜で塞いで、排水を阻害してしまうことが起こりうる。その点、本発明では排水管の出口付近には横リブが設けられているため、濡れ上がりが横リブによって抑制されるため、水膜が形成されず、良好な排水性が確保される。

請求項２の発明によれば、下リブは弁座から排水管の出口側開口縁に至るまでの全長に亘って形成されているため、排水管の全長さ範囲に亘って残留水の発生を抑制することができる。

請求項３の発明によれば、下リブと上リブとは対称位置に配されているため、大気開放弁を上下反転させた状態でも設置することができる。

請求項４の発明によれば、各リブは略９０°間隔毎に配置されるため、大気開放弁の設置位置として排水管の軸線周りの４位置を選択することができる。

給湯システム全体を示す回路図 リブを形成した場合と形成しない場合の残留水の残留状況を比較して示す断面図 リブを形成した場合と形成しない場合の水膜の発生状況を比較して示す断面図 実施形態２に係る大気開放弁の断面図

＜実施形態１＞
図１は本実施形態の給湯システムの全体を示している。給水管１の端部には熱交換器２の一端が接続され、給水管１の途中には流量センサ３が接続されている。熱交換器２の他端は給湯管４の一端に接続されている。また、給水管１と給湯管４とは熱交換器２と並列に介在されたバイパス管５によって接続され、ここにはバイパス弁６が接続されている。給湯管４の途中には流量調整のための流量調整弁７が接続され、一端には図示しない蛇口等が接続されている。給湯管４の途中には分岐用配管８が接続され、逆流防止装置Ｃの取水管９へと通じている。

逆流防止装置Ｃについて説明すると、逆流防止装置Ｃの取水管９内には通過湯量を計測するフローメータ１０が組込まれている。取水管９の下流側にはその軸線と直交するようにして本体部１１が一体に形成され、その内部には同軸で円筒型の筒部１２が形成されている。一方、本体部１１の上流側端部には電磁弁Ｅのコイル部１３が装着されている。

電磁弁Ｅは、筒部１２の開口縁に形成された弁座１４とダイアフラム１５に取り付けられてダイアフラム１５の撓み動作に伴って移動する弁体１６とを含む主弁を有している。電磁弁Ｅはまた、弁体１６の中心部に形成された弁座１７とコイル部１３のコイル１８の励磁によって移動するプランジャ１９の先端に取り付けられた弁体２０とを含むパイロット弁も有している。さらに、主弁の外周縁寄りには筒部１２の外周空間と主弁に対する背圧室２１とを連通させる連通孔２２が貫通している。

また、本体部１１においてコイル部１３と反対側の端部にはケーシング２３が組み付けられるとともに、本体部１１とケーシング２３との接続部位には第１逆止弁２４が設けられている。第１逆止弁２４は、本体部１１と一体に形成された弁座２５と、弁座２５に対向する弁体２６と、弁体２６を弁座２５へ着座させる方向へ付勢するばね２７とを備えて構成されている。

ケーシング２３の他端には浴槽Ｂへと通じるジョイント部材２８が接続されている。ケーシング２３とジョイント部材２８との接続部位には第２逆止弁２９が設けられている。第２逆止弁２９はケーシング２３と一体に形成された弁座３０と、弁座３０に対向する弁体３１と、弁体３１を弁座３０へ着座させる方向へ付勢するばね３２とを備えて構成されている。

ケーシング２３において第１・第２の逆止弁２４，２９の間には連結筒部３３が突出し、ここには大気開放弁Ａのバルブハウジング３４が接続されている。バルブハウジング３４は連結筒部３３の内側へ挿入される導入筒部３４Ａを有しており、導入筒部３４Ａ内は第１・第２の逆止弁２４，２９の間の空間に連通している。導入筒部３４Ａにはこの導入筒部３４Ａと共にバルブハウジング３４を構成する張り出し部３４Ｂが連続している。張り出し部３４Ｂ内には排水管３５（本実施形態のものは、内径が約１０数mm程度）が設けられている。

本実施形態の逆流防止装置Ｃでは、この排水管３５の中心軸が水平をなすような姿勢で設置されている。排水管３５は、一端側が張り出し部３４Ｂ内に突出するようにして形成され、その突出端は張り出し部３４Ｂ内に開口して弁座３６を形成している。排水管３５の反対側の端部は張り出し部３４Ｂの外側へ突出して大気に開放している。排水管３５の先端外周にはテーパ面３５Ａが形成されている。このテーパ面３５Ａは排水管３５の先端に図示しない排水用の可撓性チューブの接続を容易にするためである。なお、このテーパ面３５Ａは省略することが可能である。

張り出し部３４Ｂにはキャップ部材３７が取り付けられている。キャップ部材３７には圧力導入口３８が形成され、この圧力導入口３８は給水管１へと通じている。キャップ部材３７と張り出し部３４Ｂとの間はダイアフラム弁３９によって仕切られている。キャップ部材３７側の空間は給水管１内の給水圧を導入する一次圧導入室４０となり、張り出し部３４Ｂ側の空間は両逆止弁２４，２９間の空間に通じる二次圧導入室４１となっている。

ダイアフラム弁３９は、可撓性を有するダイアフラム４２と、このダイアフラム４２におけるキャップ部材３７側の面を覆いつつ中心部を抜け止め状態で貫通して取り付けられる受圧部材４３と、ダイアフラム４２の張り出し部３４Ｂ側の面の外周縁部に取り付けられたばね受け４４と、ばね４５からなっている。ばね４５はばね受け４４と張り出し部３４Ｂの底面における排水管３５周りとの間に介在されていて、ダイアフラム弁３９を弁座３６から離間する方向、つまり排水管３５の入口を開放する方向に付勢している。ダイアフラム弁３９は、通常時には給水管の給水圧が作用しているため、ばね４５に抗して排水管３５の入口を閉じた状態に保持しているが、断水等によって給水側の圧力が低下した場合には、ダイアフラム弁３９の表裏に作用する圧力差によって排水管３５の入口側を開放した状態に保持する。

本実施形態においては、排水管３５の内周面に略９０°角度間隔毎にリブ４６〜４９が配されている。各リブ４６〜４９は弁座３６の開口縁から排水管３５の出口に至るまでの全長さ範囲に亘って長さ方向に沿って一体に突出形成されており、それぞれの断面形状は略正方形状をなすように形成されている。また、図１に示されるように、排水管３５は張り出し部３４Ｂから外方へ突出する部分から出口側端部に至るまでの間は内径が拡張するように形成されている。但し、図１に示されるように、各リブ４６〜４９の突出端面は、全長に亘って排水管の軸線と平行をなすように形成されている。このことによって、各リブ４６〜４９の径方向に関する高さ寸法は、排水管３５が張り出し部３４Ｂから外方へ突出する範囲で大きくなっている。

以下、リブのうち排水管３５の底壁上に位置し、排水管３５の中心軸を通る鉛直線上に配されたものを下リブ４６と言い、この下リブ４６の真上位置、つまり排水管３５の中心軸を挟んで対称位置にあるリブを上リブ４９と言う。また、下リブ４６から周方向に沿って左右両方向へ約９０°変位した位置にある二つのリブを横リブ４７，４８と言う。

次に、上記のように構成された本実施形態１の作用効果を具体的に説明する。給水管１内の給水圧が通常の圧力であれば、大気開放弁Ａ内において一次圧導入室４０と二次圧導入室４１との圧力差に基づき、ダイアフラム弁３９はばね４５に抗して弁座３６に着座しているため、大気開放弁Ａは閉弁状態に保持されている。

この状態で、浴槽Ｂへ湯張りを行うべく電磁弁Ｅのコイル１８への通電がなされると、プランジャ１９が吸引されてパイロット弁が開く。このことにより、背圧室２１内の湯が筒部１２内へ抜けるため、弁体１６の表裏面の圧力差に基づいて弁体１６が開放する。かくして、熱交換器２で加熱された湯は、フローメータ１０、電磁弁Ｅ、第１・第２の逆止弁２４，２９を経て浴槽Ｂへと送られる。

一方、例えば給水側において断水等の事態が生じると、給水管１内の圧力が低下する。すると、大気開放弁Ａ内の一次圧導入室４０内の圧力が低下するため、二次圧導入室４１側との間での圧力差に基づき、ダイアフラム弁３９が弁座３６から離間しダイアフラム弁３９が開放状態となる。これに伴い、第１・第２の逆止弁２４，２９の間にあった湯（水）はダイアフラム弁３９を介して排水管３５内に入り、その出口より外部に排水される。

ところで、排水管３５内に入り込んだ水は排水管３５の底壁において下リブ４６に沿って流れる。この際、仮に従来のように下リブ４６が設けられていなければ、図２（Ｂ）に示すように、水は底壁上を周方向へ薄く広がった状態となる。このような状態では、水は底壁との接触面積が大きいため、その位置に留まろうとする作用が強い。しかし、後続の水の供給を受けるに従って、留まっていた水は徐々に径方向への高さを増してより大きな塊となる。そして、一定の大きさの塊になると崩れて薄く広がりつつ前進し、暫くすると前進位置で再び塊となる。排水管３５内に入り込んだ水はこのような広がり→塊→広がりの状況を繰り返しつつ出口へと至るため、出口に至るまでの時間が長期化しやすい。このため、従来では排水管３５の内部に残留水が生じ易い傾向にあった。

しかし、本実施形態１のように下リブ４６が設けられていると、排水管３５内に残留水が殆ど生じないことが本出願人の行った実験によって確かめられている。このような現象が生じる理由は、次のようであると考えられている。

すなわち、排水管３５内では、図２（Ａ）に示すように、水は底壁上において下リブ４６の側壁面に寄せられた状態で溜まる。このような状態では、下リブ４６が設けられていない上記の状況に比較して底壁との接触面積が狭く、その分、初期から塊になり易いことから、この塊が崩れるまでの時間も短くなる。したがって、比較的早い時期に水が排水管３５の出口に到達して排水が早期に達成される。また、水は下リブ４６と底壁のコーナー部分（境界部分）において出口方向前方へ濡れ進もうとする作用を発揮するため、これによっても排水性が高まるとともに、そのような濡れ進もうとする作用を推進力として後続の水を引き連れて前進するため、残留水の発生を効果的に抑制することができる。

また、従来であれば、図３（Ｂ）に示すように、水が排水管３５の出口に至った状態で後続からの水の供給が続くと、排水管３５の底壁から両側壁へ周方向に沿って濡れ上がり、遂には排水管３５の出口全面に水膜Ｗを張ることがある。このような事態が生じると、排水性が著しく損なわれてしまう。しかし、本実施形態では排水管３５内に横リブ４７，４８を一対設けているため、図３（Ａ）に示すように、底壁から周方向に沿って水が濡れ上がっても両横リブ４７，４８によってこれ以上の濡れ上がりが防止できるため、排水管３５の出口が水膜Ｗで封止され、排水が損なわれてしまう事態がなくなる。

かくして、排水管３５内に排水が残留してしまうことが有効に回避されるため、一次側が負圧化等しても残留水が一次側へ逆流してしまう事態を有効に回避することができる。

さらに、実施形態１では各リブを略９０°間隔毎に設けたため、排水管３５をその中心軸周りに９０°ずつ回転させた４つの位置で実施形態１と同様の機能を発揮させることができる。したがって、大気開放弁を上下反転、及び左右反転して設置することができる、と言う効果も発揮される。

＜実施形態２＞
図４は本発明の実施形態２を示している。実施形態１では、排水管３５は全長に亘ってストレートな形態であったが、本実施形態２では途中からほぼ直角に屈曲したものとなっている。排水管５０は張り出し部３４Ｂ内では図示のように縦向き部分５０Ａを有し、張り出し部３４Ｂから外部に突出した部分では略直角に屈曲して横向き部分５０Ｂを有している。実施形態１では、排水管３５の全長に亘って各リブ４６〜４９が配されていたが、本実施形態２では成形の都合上、横向き部分５０Ｂの範囲のみに設けられているが、縦向き部分５０Ａまで連続して形成することも可能である。また、実施形態１では各リブは長さ方向の中間部で径方向に関する突出高さが変化したが、本実施形態では全長さ範囲に亘って均一な突出高さに形成されている。

他の構成は実施形態１と同様であり、もって同様の作用効果を発揮することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施形態１，２では排水管が水平方向を向くように大気開放弁を設置する場合を示したが、垂直方向を向くように設置してもよい。その場合にも、各リブは排水性の向上に寄与する。
（２）上記実施形態１，２では、各リブは排水管と一体に形成される場合を示したが、別体に形成されたものであってもよい。
（３）上記実施形態では各リブの断面は略正方形状に形成されているものを示したが、これに代え、付け根部分が幅狭で突出端側へ向けて徐々に幅広になるような逆台形状に形成されるようにしてもよい。このようにすれば、下リブと排水管の底壁との境界部分がより狭い溝形状となるため、毛細管現象によって残留水を出口側へ前進させる機能をより一層高めることができる。

１…給水管
２４，２９…第１、第２の逆止弁
３５…排水管
４６…下リブ
４７，４８…横リブ
４９…上リブ
５０…排水管
Ａ…大気開放弁
Ｂ…浴槽
Ｃ…逆流防止装置

Claims (4)

1. 浴槽へ通じる給湯管の途中に設けられ、浴槽側からの汚水が給水管側へ逆流するのを防止する逆流防止装置であって、
   前記給水管内の圧力が低下したときに前記汚水を外部へ排水する排水管を有した大気開放弁を備えるとともに、前記排水管の内壁には、この排水管の軸心が水平方向となるように前記大気開放弁が設置されたときに前記軸心のほぼ真下に位置する部位において軸方向に沿いつつ径方向内向きに突出する下リブと、少なくとも前記排水管の出口付近であって前記下リブから周方向へ離間した位置において径方向内向きに突出する横リブとが設けられていることを特徴とする逆流防止装置。
2. 前記下リブは、前記大気開放弁の弁座の開口縁から前記排水管の出口側開口縁に至るまでの全長に亘って形成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。
3. 前記排水管の内部には前記下リブの真上位置には上リブが設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の逆流防止装置。
4. 前記横リブは、前記下リブと前記上リブに対し周方向へ略９０°偏位した位置に一対配置されていることを特徴とする請求項３に記載の逆流防止装置。

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