JP2014115061A - 給湯機および弁ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】給湯機内部のスペースを有効活用することにより給湯機を小型化することができるとともに、製品コストの低減が可能な給湯機および弁ユニットを提供すること。
【解決手段】本発明の給湯機は、湯水の流路を切り替える複数の流路切替手段（三方弁３および四方弁４）が一体化された弁ユニット６０を備え、各流路切替手段は、配管に接続される複数の配管接続口を有し、弁ユニット６０は、各流路切替手段の配管接続口の数および位置の一方または両方を変更可能に構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、給湯機および弁ユニットに関する。

貯湯式ヒートポンプ給湯機などの給湯機には、流路切替手段として多くの弁類が必要であり、それらの弁類は、各々個別に配置され、配管を介して接続されている（例えば、特許文献１参照）。このような構成では、多くの配管が必要になるため、部品点数が多く、その接続および組付け作業に多大な労力を要し、製品コストが高くなるとともに、給湯機内部のスペースが圧迫されるという問題がある。

特開平１１−２７０９０４号公報

上記の問題に対し、複数の弁を集約化した弁ユニットを用いることにより、配管の数を削減したり配管長を短くしたりしようとする提案がなされている。しかしながら、複数の弁を集約化した弁ユニットを用いた場合には、弁ユニットの配置位置を決めたときに、この弁ユニットに接続される多数の配管の接続の向きがすべて決められてしまう。その結果、配管の取り回しの自由度が低く、作業性が悪化したり、経済的な配管の取り回しが困難になる。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、給湯機内部のスペースを有効活用することにより給湯機を小型化することができるとともに、製品コストの低減が可能な給湯機および弁ユニットを提供することを目的とする。

本発明に係る給湯機は、湯水の流路を切り替える複数の流路切替手段が一体化された弁ユニットを備えた給湯機であって、各流路切替手段は、配管に接続される複数の配管接続口を有し、弁ユニットは、各流路切替手段の配管接続口の数および位置の一方または両方を変更可能に構成されている。

本発明によれば、給湯機内部のスペースを有効活用することにより給湯機を小型化することができるとともに、製品コストの低減が可能となる。

本発明の実施の形態１の給湯機を示す構成図である。 本発明の実施の形態１の弁ユニットを示す斜視図である。 本発明の実施の形態１の弁ユニットを示す平面図である。 本発明の実施の形態１の弁ユニットが備える筐体を示す斜視図である。 比較例の給湯機を示す構成図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の給湯機を示す構成図である。図１に示す本実施の形態１の給湯機７０は、ヒートポンプ式の貯湯式給湯機であり、ヒートポンプユニット３１と、貯湯タンクユニット５０とを備えている。ヒートポンプユニット３１と、貯湯タンクユニット５０とは、ヒートポンプ往き配管８とヒートポンプ戻り配管９とを介して接続されている。また、貯湯タンクユニット５０の筐体には、制御部８０が内蔵されている。貯湯タンクユニット５０およびヒートポンプユニット３１が備える各種の弁類およびポンプ類等の作動は、これらと電気的に接続された制御部８０により制御される。以下、給湯機７０の各構成要素について説明する。

ヒートポンプユニット３１は、ヒートポンプサイクル（冷凍サイクル）によって大気の熱を冷媒に吸収し、貯湯タンクユニット５０から供給される低温水を加熱する熱源である。

貯湯タンクユニット５０の筐体には、貯湯タンク１のほか、各種の弁類、ポンプ類および配管類等が内蔵されている。貯湯タンク１は、湯水を貯留するものである。貯湯タンク１の底部は、給水配管１３を介して、減圧弁３８に接続されている。減圧弁３８は、給水配管２１を介して、給水ソケット３２に接続されている。給水ソケット３２には、外部の水道等からの水を供給する外部給水配管（図示省略）が接続される。外部給水配管から供給される水は、給水ソケット３２から貯湯タンクユニット５０内に取り込まれ、給水配管２１を通って減圧弁３８に至り、減圧弁３８にて所定圧力に減圧された上で、給水配管１３を通って、貯湯タンク１内に流入する。

貯湯タンク１の頂部は、頂部配管１４を介して、沸き上げ配管１０に接続されている。また、頂部配管１４は、貯湯タンク１内に貯留された湯を取り出す出湯配管１５にも接続されている。また、沸き上げ配管１０には、浴槽（図示省略）内の湯水を再加熱する場合等に使用される配管１１が接続されている。貯湯タンク１は、ヒートポンプユニット３１を用いて加熱された高温水が頂部配管１４から流入し、給水配管１３から低温水が流入することにより、貯湯タンク１内の上部と下部とで温度差が生じるように湯水が貯留される。

出湯配管１５は、二手に分岐して、風呂混合弁２３と給湯混合弁２４とにそれぞれ接続されている。また、風呂混合弁２３および給湯混合弁２４には、それぞれ、給水配管１３から分岐した配管が更に接続されている。風呂混合弁２３および給湯混合弁２４は、出湯配管１５から供給される高温水と、給水配管１３から供給される低温水との混合比を制御することにより、給湯温度を制御可能になっている。風呂混合弁２３により温度調整された湯は、浴槽配管１７を通って風呂往きソケット３４および風呂戻りソケット３５に至り、風呂往きソケット３４および風呂戻りソケット３５に接続された外部配管（図示省略）を通って、浴槽へ送られる。給湯混合弁２４により温度調整された湯は、給湯配管１６を通って給湯ソケット３３に至り、給湯ソケット３３に接続された外部配管（図示省略）を通って、外部の給湯栓（図示省略）へ送られる。

浴槽配管１７の途中には、浴槽への給湯のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるための風呂電磁弁２２が備えられている。浴槽配管１７は、風呂電磁弁２２の下流側で二手に分岐し、そのうちの一方の流路は風呂往きソケット３４に接続され、他方の流路は風呂戻りソケット３５に接続されている。風呂往きソケット３４に接続された流路の途中には、風呂往き温度センサ４０が設置されている。風呂戻りソケット３５に接続された流路の途中には、熱交換器３９と、風呂循環ポンプ２０と、風呂戻り温度センサ４１とがそれぞれ設置されている。熱交換器３９は、貯湯タンク１あるいはヒートポンプユニット３１から供給される高温水を熱源水として利用して、２次側の加熱対象水を加熱可能な熱交換器である。本実施形態では、熱交換器３９の加熱対象水は、浴槽から循環する浴槽水であるが、暖房用循環水等を加熱する構成としても良い。

貯湯タンクユニット５０は、湯水（低温水、中温水、高温水の何れも含む。）の流路を切り替える流路切替手段を備えている。そして、本実施形態の貯湯タンクユニット５０は、第１の流路切替手段としての三方弁３と、第２の流路切替手段としての四方弁４とが一体化された弁ユニット６０を内蔵している。三方弁３は、３つの配管接続口、すなわち第１ポート３Ａ、第２ポート３Ｂおよび第３ポート３Ｃを備えている。四方弁４は、４つの配管接続口、すなわち第１ポート４Ａ、第２ポート４Ｂ、第３ポート４Ｃおよび第４ポート４Ｄを備えている。前述した沸き上げ配管１０は、四方弁４の第３ポート４Ｃに接続されている。沸き上げ配管１０から分岐した配管１１は、熱交換器３９の熱源水入口に接続されている。

配管１２は、熱交換器３９の熱源水出口と、三方弁３の第２ポート３Ｂとを接続している。配管５は、貯湯タンク１の底部と、三方弁３の第１ポート３Ａとを接続している。配管６は、貯湯タンク１の底部と、四方弁４の第４ポート４Ｄとを接続している。配管７は、三方弁３の第３ポート３Ｃと、ヒートポンプ往きソケット３６とを接続している。ヒートポンプ往きソケット３６には、ヒートポンプ往き配管８が接続されている。配管７の途中には、循環ポンプ２が設置されている。配管１８は、ヒートポンプ戻りソケット３７と、四方弁４の第１ポート４Ａとを接続している。配管１９は、循環ポンプ２とヒートポンプ往きソケット３６との間の配管７から分岐して、四方弁４の第２ポート４Ｂに接続されている。

次に、図２乃至図４を参照して、上述した給湯機７０が備える弁ユニット６０について説明する。図２は、弁ユニット６０を示す斜視図である。図３は、弁ユニット６０を示す平面図である。図４は、弁ユニット６０が備える筐体１００を示す斜視図である。

図２に示すように、弁ユニット６０は、略直方体形状の筐体１００と、蓋体１０１と、四方弁４を切り替えるためのモーター１０３と、三方弁３を切り替えるためのモーター１０４とを備えている。蓋体１０１は、筐体１００の上部に、複数の締結ねじ１０２を用いて取り付けられている。蓋体１０１には、三方弁３の第１ポート３Ａと、四方弁４の第３ポート４Ｃとが設けられている。筐体１００の下部には、三方弁３の第２ポート３Ｂと、四方弁４の第４ポート４Ｄとが設けられている。モーター１０３，１０４は、筐体１００の両端部にそれぞれ設置されている。

図２および図３に示すように、筐体１００の一方の側面部には、三方弁３の第３ポート３Ｃと、四方弁４の第２ポート４Ｂとが設けられている。筐体１００の他方の側面部には、四方弁４の第１ポート４Ａが設けられている。これらの配管接続口、すなわち三方弁３の第３ポート３Ｃ、四方弁４の第１ポート４Ａおよび第２ポート４Ｂは、それぞれ、筐体１００の側面部に複数の締結ねじ１０２を用いて取り付けられた開口部材１０５によって形成されている。また、三方弁３の第３ポート３Ｃと反対側の位置の筐体１００の側面部には、閉塞部材１０６が複数の締結ねじ１０２を用いて取り付けられている。また、三方弁３の第２ポート３Ｂおよび四方弁４の第４ポート４Ｄは、それぞれ、筐体１００の下面部に複数の締結ねじ１０２を用いて取り付けられた開口部材１０５によって形成されている。本実施形態の弁ユニット６０では、三方弁３の３つの配管接続口は略Ｔ字状をなすように配置され、四方弁４の４つの配管接続口は略十字状をなすように配置される。

三方弁３の第１ポート３Ａおよび第２ポート３Ｂは、湯水が流入する流入口であり、第３ポート３Ｃは湯水が流出する流出口である。三方弁３は、第１ポート３Ａと第３ポート３Ｃとを連通させて第２ポート３Ｂを封鎖する第１の形態と、第２ポート３Ｂを第３ポート３Ｃに連通させて第１ポート３Ａを封鎖する第２の形態とに、流路形態を切り替え可能である。

四方弁４の第１ポート４Ａおよび第２ポート４Ｂは、湯水が流入する流入口であり、第３ポート４Ｃおよび第４ポート４Ｄは湯水が流出する流出口である。四方弁４は、第１ポート４Ａと第３ポート４Ｃとを連通させて第２ポート４Ｂおよび第４ポート４Ｄを封鎖する第１の形態と、第１ポート４Ａと第４ポート４Ｄとを連通させて第２ポート４Ｂおよび第３ポート４Ｃを封鎖する第２の形態と、第２ポート４Ｂと第４ポート４Ｄとを連通させて第１ポート４Ａおよび第３ポート４Ｃを封鎖する第３の形態と、第２ポート４Ｂと第３ポート４Ｃとを連通させて第１ポート４Ａおよび第４ポート４Ｄを封鎖する第４の形態とに、流路形態を切り替え可能である。

図４に示すように、筐体１００には、締結ねじ１０２が螺合するための複数のねじ孔１０９が形成されている。筐体１００の構成材料としては、樹脂材料などが好ましい。また、筐体１００は、第１の弁体収納空間１１２と、第２の弁体収納空間１１３とを有している。第１の弁体収納空間１１２には、三方弁３の流路を切り替えるための弁体（図示省略）が収納される。第２の弁体収納空間１１３には、四方弁４の流路を切り替えるための弁体（図示省略）が収納される。筐体１００の端面部の壁には、弁体を回転させるモーター１０３，１０４の回転軸を挿通するための貫通孔１１４が形成されている。第１の弁体収納空間１１２および第２の弁体収納空間１１３は、筐体１００の上部に開口しており、この上部の開口は蓋体１０１によって覆われる。

筐体１００の一方の側面部の壁には、第１の弁体収納空間１１２に連通する開口部１１５と、第２の弁体収納空間１１３に連通する開口部１１７とが形成され、筐体１００の他方の側面部の壁には、第１の弁体収納空間１１２に連通する開口部１１６と、第２の弁体収納空間１１３に連通する開口部１１８とが形成されている。また、筐体１００の下面部の壁には、第１の弁体収納空間１１２に連通する開口部と、第２の弁体収納空間１１３に連通する開口部とが形成されている。

第１の弁体収納空間１１２と、第２の弁体収納空間１１３とは、２重の隔壁１０８，１１０によって隔てられている。隔壁１０８，１１０の間には、断熱空間１１１が形成されている。三方弁３と四方弁４との間は、このような断熱空間１１１により隔てられる。断熱空間１１１により形成される空気層の熱伝導率は、筐体１００を構成する樹脂材料等の熱伝導率より低い。したがって、本実施形態の弁ユニット６０によれば、三方弁３と四方弁４との間の断熱性を高めることができるため、三方弁３を流れる湯水の温度と、四方弁４を流れる湯水の温度とが異なる場合であっても、両者の間で熱が移動することによるエネルギーロスを確実に抑制することができる。なお、本実施形態では、断熱空間１１１によって空気層を形成するようにしているが、断熱空間１１１に断熱材（例えば発泡断熱材、真空断熱材等）を設置しても良い。

また、本実施形態の弁ユニット６０では、断熱空間１１１を形成する隔壁１０８，１１０の厚さが、筐体１００の他の壁（側面部の壁、端面部の壁など）に比べて、薄くされている。このため、隔壁１０８，１１０は、筐体１００の他の壁に比べて、機械的強度が低くなっている。このような構成により、冬季における配管内の水の凍結によって体積膨張が生じた場合に、隔壁１０８，１１０が断熱空間１１１側に膨らむように変形することによってその体積膨張を吸収するので、筐体１００の他の壁が変形して破損することを防止することができる。隔壁１０８，１１０が変形しても、三方弁３および四方弁４の流路切替機能に影響が及ぶ可能性は低いので、冬季における水の凍結による体積膨張に起因する三方弁３および四方弁４の故障・破損を抑制することができる。

図３に示すように、開口部１１６に開口部材１０５を取り付けることによって三方弁３の第３ポート３Ｃが形成され、開口部１１７に開口部材１０５を取り付けることによって四方弁４の第１ポート４Ａが形成され、開口部１１８に開口部材１０５を取り付けることによって四方弁４の第２ポート４Ｂが形成されている。また、開口部１１５は、閉塞部材１０６が取り付けられることによって閉塞されている。また、図２に示すように、筐体１００の下面部の壁に形成された、第１の弁体収納空間１１２に連通する開口部に開口部材１０５を取り付けることによって、三方弁３の第２ポート３Ｂが形成されている。また、筐体１００の下面部の壁に形成された、第２の弁体収納空間１１３に連通する開口部に開口部材１０５を取り付けることによって、四方弁４の第４ポート４Ｄが形成されている。

本実施形態の弁ユニット６０は、第１の流路切替手段として三方弁３を形成し、第２の流路切替手段として四方弁４を形成しているが、この弁ユニット６０は、各流路切替手段の配管接続口の数を２個〜４個に変更可能、すなわち各流路切替手段を二方弁、三方弁または四方弁に変更可能である。例えば、三方弁３の開口部１１５に取り付けられている閉塞部材１０６に代えて開口部材１０５を取り付けることにより、三方弁３を四方弁に変更可能である。あるいは、三方弁３の第３ポート３Ｃを形成している開口部材１０５に代えて閉塞部材１０６を取り付けることにより、三方弁３を二方弁に変更可能である。また、四方弁４の第１ポート４Ａおよび第２ポート４Ｂを形成している２個の開口部材１０５のうち、その一方を閉塞部材１０６に付け替えることにより四方弁４を三方弁に変更可能であり、その両方を閉塞部材１０６に付け替えることにより四方弁４を二方弁に変更可能である。このように、本実施形態の弁ユニット６０は、開口部材１０５と閉塞部材１０６とを選択的に取り付けることにより、各流路切替手段の配管接続口の数を容易に変更可能である。また、本実施形態の弁ユニット６０は、各流路切替手段の配管接続口の数を２個〜４個に変更可能であるので、多様な流路形態に対応可能である。

また、本実施形態の弁ユニット６０では、各流路切替手段を三方弁とする場合には、開口部材１０５を筐体１００の左右の側面部の何れに取り付けるかを選択することにより、配管接続口の位置を変更可能である。例えば、三方弁３の第３ポート３Ｃを形成している開口部材１０５を、筐体１００の反対側の側面部に付け替えることにより、第３ポート３Ｃの位置を変更することができる。

図５は、比較例の給湯機を示す構成図である。図５に示す比較例の給湯機９０は、三方弁３と四方弁４とが別体であること以外は、図１に示す本実施形態の給湯機７０と同様である。本実施形態の給湯機７０では、複数の流路切替手段（本実施形態では三方弁３および四方弁４）を一体化した弁ユニット６０を用いたことにより、比較例の給湯機９０に比べて、配管の数を削減したり、あるいは配管長を短くしたりすることができる。これにより、製品コストを低減することができる。また、弁ユニット６０は、各流路切替手段の配管接続口の数あるいは位置を変更可能である。このため、弁ユニット６０の配置位置が決められた場合に、配管の組付けの作業性あるいは経済的な配管の取り回しなどが良好になるように、各流路切替手段の配管接続口の数あるいは位置を選択することができる。これにより、貯湯タンクユニット５０の内部のスペースを有効活用することができ、貯湯タンクユニット５０を小型化することができるとともに、配管の組付けの作業性も良好にすることができる。

上述した実施の形態では、本発明をヒートポンプ式の貯湯式給湯機に適用した場合について説明したが、本発明の適用対象は、これに限定されるものではなく、例えば、電気ヒータ式、太陽熱加熱式などの各種の給湯機に適用可能である。また、上述した実施の形態では、二つの流路切替手段を一体化した弁ユニットについて説明したが、本発明の弁ユニットは、３個以上の流路切替手段を一体化したものでも良い。

１ 貯湯タンク、２ 循環ポンプ、３ 三方弁、３Ａ 第１ポート、３Ｂ 第２ポート、３Ｃ 第３ポート、４ 四方弁、４Ａ 第１ポート、４Ｂ 第２ポート、４Ｃ 第３ポート、４Ｄ 第４ポート、５，６，７，８，９，１１，１２，１８，１９ 配管、１０ 沸き上げ配管、１３ 給水配管、１４ 頂部配管、１５ 出湯配管、１６ 給湯配管、１７ 浴槽配管、２０ 風呂循環ポンプ、２１ 給水配管、２２ 風呂電磁弁、２３ 風呂混合弁、２４ 給湯混合弁、３１ ヒートポンプユニット、３２ 給水ソケット、３３ 給湯ソケット、３４ 風呂往きソケット、３５ 風呂戻りソケット、３６ ヒートポンプ往きソケット、３７ ヒートポンプ戻りソケット、３８ 減圧弁、３９ 熱交換器、４０ 風呂往き温度センサ、４１ 風呂戻り温度センサ、５０ 貯湯タンクユニット、６０ 弁ユニット、７０，９０ 給湯機、８０ 制御部、１００ 筐体、１０１ 蓋体、１０３，１０４ モーター、１０５ 開口部材、１０６ 閉塞部材、１０８，１１０ 隔壁、１０９ ねじ孔、１１１ 断熱空間、１１２ 第１の弁体収納空間、１１３ 第２の弁体収納空間、１１４ 貫通孔、１１５，１１６，１１７，１１８ 開口部

Claims (7)

1. 湯水の流路を切り替える複数の流路切替手段が一体化された弁ユニットを備えた給湯機であって、
   前記各流路切替手段は、配管に接続される複数の配管接続口を有し、
   前記弁ユニットは、前記各流路切替手段の前記配管接続口の数および位置の一方または両方を変更可能に構成されている給湯機。
2. 前記弁ユニットは、複数の開口部を有し、
   前記開口部に対して、前記配管接続口が設けられた開口部材と、前記開口部を閉塞する閉塞部材とを選択的に取り付けることにより、前記配管接続口の数および位置の一方または両方を変更可能である請求項１記載の給湯機。
3. 前記弁ユニットは、前記流路切替手段の間を断熱する断熱空間を有する請求項１または２記載の給湯機。
4. 前記弁ユニットは、前記断熱空間を形成する壁が他の壁に比べて機械的強度が低くなるように構成されている請求項３記載の給湯機。
5. 前記各流路切替手段は、前記配管接続口の数を２個〜４個に変更可能である請求項１乃至４の何れか１項記載の給湯機。
6. 前記各流路切替手段は、前記配管接続口として、第１ポート、第２ポート、第３ポートおよび第４ポートを形成可能であり、第１ポートおよび第２ポートの一方と、第３ポートおよび第４ポートの一方とを連通させ、第１ポートおよび第２ポートの他方と、第３ポートおよび第４ポートの他方とを封鎖するように、流路を切り替え可能である請求項１乃至５の何れか１項記載の給湯機。
7. 湯水の流路を切り替える複数の流路切替手段が一体化された弁ユニットであって、
   前記各流路切替手段は、配管に接続される複数の配管接続口を有し、
   前記各流路切替手段の前記配管接続口の数および位置の一方または両方を変更可能に構成されている弁ユニット。

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