JP2017106688A - 逆流防止装置における過圧逃がし構造 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁弁と逆止弁との間の過大な圧力上昇を回避する。【解決手段】逆流防止装置は、上流側から順に、第２逆止弁２、電磁弁３、大気開放弁４及び第１逆止弁１が配置されている。第２逆止弁２は過圧逃がし弁１０のバルブハウジング２６内に組込まれている。バルブハウジング２６は、第２逆止弁２と電磁弁３との間の圧力が設定圧を上回ったときに、戻しばね４０に抗して電磁弁３から離れる方向に移動して開弁する。【選択図】図３

Description

本発明は逆流防止装置における過圧逃がし構造に関するものである。

従来より、給湯機器には浴槽側と給水管側とを接続する管路の途中に、浴槽側から給水管側への汚水の逆流を防止する逆流防止装置が設けられてきた。そのような逆流防止装置の一例として、下記特許文献１のものが知られている。

ここに開示された逆流防止装置は、上流側から順に、上流側逆止弁、湯水の供給・停止を行う電磁弁、二次側からの逆流水を外部に排出する縁切り弁（大気開放弁）、及び下流側逆止弁によって構成されている。

特開２０１５‐１７７１９号公報

しかし、電磁弁の上流に逆止弁を配置した上記逆流防止装置には次のような解決すべき問題点がある。例えば、通水後に電磁弁を閉じると電磁弁の背圧室および電磁弁と上流側逆止弁との間の水圧が急激に上昇する、いわゆるウォーターハンマと呼ばれる現象が生じることがある。そのような場合には、電磁弁や上流側逆止弁における弁機能に支障を来たすことが懸念される。また、このような懸念は、冬季において電磁弁と上流側逆止弁との間に閉じ込められた水が凍結した場合にも起きうる。

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、逆流防止装置において、電磁弁とその上流に配置された逆止弁との間に生じ得る過度の圧力上昇を未然に回避しうる過圧逃がし構造を提供することを目的とする。

本発明の逆流防止装置における過圧逃がし構造は、流体供給源から流体の供給対象物へ通じる配管の途中に設けられて前記供給対象物から前記流体供給源側への流体の逆流を防止する逆流防止装置において、前記流体供給源から前記供給対象物へ向けての流体の流れを開閉する電磁弁と、前記電磁弁の下流側に配され、前記流体供給源側で負圧が発生したときに前記電磁弁より下流側の流体を大気に放出するよう開閉動作する大気開放弁と、前記大気開放弁より下流側に配されて前記供給対象物から前記大気開放弁側への流体の流れを規制する第１逆止弁と、前記電磁弁の上流側に配され、前記電磁弁から前記流体供給源側への流体の流れを規制する第２逆止弁とを備え、前記第２逆止弁には、通水時には閉弁状態に保持されるが、前記電磁弁と前記第２逆止弁との間の流体の圧力が設定圧以上になったときには開弁して前記電磁弁と前記第２逆止弁との間の流体の圧力を前記第２逆止弁の上流側に逃がす過圧逃がし弁が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、電磁弁が開放すれば、流体は第２逆止弁、電磁弁、大気開放弁、第１逆止弁を経て供給対象物へ供給される。また、第１逆止弁に異物が噛み込む等、逆流防止機能に支障がある場合において、流体の供給源側において負圧が生じると、流体は供給対象物側から逆流する。しかし、そのような場合には大気開放弁が開放して逆流する流体を大気に開放するため、逆流流体が電磁弁、第２逆止弁を越えて流体供給源側へ流れてしまう事態が未然に回避される。

一方、本願発明のように電磁弁の上流側に第２逆止弁が配置されている構成であると、例えばウォータハンマ現象によって電磁弁と第２逆止弁との間が過圧状態に陥ることが考えられる。しかし、本願発明によれば、電磁弁と第２逆止弁との間の流体圧力が設定圧を上回るような事態が生じても、過圧逃がし弁が開弁して上記した過剰な圧力を第２逆止弁の上流側へ逃がすことができる。したがって、ウォータハンマ等に起因して弁機能に支障を来す事態を未然に回避することができる。

実施例１に係る逆流防止装置の側面図 同じく平面図 図２のＡ−Ａ線断面図 図１のＢ−Ｂ線断面図 過圧逃がし弁の作動状態を示す断面図 給湯システムの全体を示す回路図 実施例２に係る逆流防止装置の側面図 図７のＣ−Ｃ線断面図

本発明における好ましい実施の形態を説明する。
本発明の逆流防止装置における過圧逃がし構造は、前記過圧逃がし弁が、前記第２逆止弁を組み込んでいるとともに前記電磁弁から遠ざかる方向へ変位可能なバルブハウジングを有し、かつ、前記バルブハウジングには同バルブハウジングを前記電磁弁側へ付勢する戻しばねによって前記バルブハウジングに設けられた弁体が前記逆流防止装置の配管内に形成された弁座に着座して閉弁状態を保持するようになっている一方で、前記バルブハウジングは、電磁弁と第２逆止弁との間の流体の圧力が設定圧以上になったときには、前記戻しばねに抗して移動して前記弁体を前記弁座から離間させて開弁状態となるような構成としてもよい。

このような構成であれば、通常時には過圧逃がし弁は戻しばねによって弁体を弁座に着座させているが、電磁弁と第２逆止弁との間の流体圧が設定圧以上に高まると、戻しばねに抗して弁体を弁座から離間させて電磁弁と第２逆止弁との間の流体圧を第２逆止弁の上流側へ逃がすことができる。

また、第２逆止弁を過圧逃がし弁のバルブハウジング内に組み込んで一体化させているため、逆流防止装置の構成をコンパクトにすることができる効果もある。

＜実施例１＞
次に、本発明の電磁弁を具体化した実施例１について、図面を参照しつつ説明する。
図１乃至図６は本発明の実施例１を示している。このうち、図６は給湯システムの全体を示す回路図である。同図に示すように、給水管路４１は混合弁ユニット６０に接続されている。給水管路４１からの給水経路は、混合弁ユニット６０において分岐し、一方は混合弁ユニット６０内において湯と混合する経路となり、他方は貯湯タンク４２に通じる経路となっている。貯湯タンク４２は沸き上げポンプ４３を介してヒートポンプユニット４４の入口側に接続されている。ヒートポンプユニット４４の出口側は三方弁４５を介して貯湯タンク４２に接続されていて、貯湯タンク４２内に湯を貯留させるようにしている。貯湯タンク４２には熱交換器４６、追い焚きポンプ４７及び逆止弁４８を含む追い焚き回路４９が接続されていて、貯湯タンク４２内の湯を再加熱することができる。
本実施例の混合弁ユニット６０は、混合弁体（第１・第２の混合弁体５０，５１）が一対備えられており、これらに対する水と湯の供給が個別になされ、また両混合弁体５０，５１によって水と湯とが混合された混合湯の供給経路も個別に設定されている。第１混合弁体５０側からの出湯経路は上流側から下流側へ順に逆流防止ユニットＵ、フロースイッチ５３、風呂循環ポンプ５４及び水位センサ５５を介して浴槽５６へと通じている。また、この出湯経路は逆流防止ユニットＵとフロースイッチ５３との間において分岐し、追い焚き回路５７に接続されている。追い焚き回路５７は、前記した熱交換器４６を貯湯タンク４２側の追い焚き回路４９と共有しており、前記した風呂循環ポンプ５４を駆動させて浴槽５６内の湯を熱交換器４６を通して循環させることによって再加熱することができる。一方、第２混合弁体５１側からの出湯経路は流量センサ５８を含む給湯管路５９に接続されている。

図１及び図２はユニット化された逆流防止装置（逆流防止ユニットＵ）の外観を示している。本実施例１における逆流防止装置は、第１・第２の逆止弁１，２、電磁弁３及び大気開放弁４によって構成されている。

逆流防止ユニットＵはケーシング５を有し、その本体配管６の一端部（図３の上端部）寄りの部位には、本体配管６の軸線と直交する方向に枝管７が連通状態で突設されている。枝管７には端部配管８がシール状態で接続されている。端部配管８は給湯路６１の一部を構成し混合弁ユニット６０に接続されている。端部配管８の内部には水（温水を含む）を整流させるための整流網９が配されている。枝管７の内部には後述する第２逆止弁２および過圧逃がし弁１０が配されている。

第２逆止弁２、過圧逃がし弁１０の下流側には、つまり本体配管６の一端部（図３の上端部）には本体配管６と同軸で電磁弁３が組み付けられている。電磁弁３において、本体配管６内には電磁弁３の弁部材１１側へ向けて開口する筒体１２が同軸で形成されており、その上端縁には弁座１３が形成されている。

本実施例の電磁弁３はいわゆる常閉型であり、コイル１４、プランジャ１５、ばね１６及び弁部材１１とを備え、かつ電磁弁３と第２逆止弁２との間の空間に通じる背圧室１７が設けられている。電磁弁３は、通常時にはダイヤフラム１８に取り付けられた弁部材１１がばね１６による付勢力を受けて弁座１３に密着する閉弁状態に保持されている。しかし、コイル１４への通電がなされると、プランジャ１５がばね１６の付勢力に抗して移動することで、弁部材１１が弁座１３から離間して開弁状態になる。

ケーシング５において、電磁弁３より下流側には大気開放弁４が組み付けられている。大気開放弁４は、図１あるいは図２に示すように、ケーシング５の本体配管６の軸線及び端部配管８の軸線とそれぞれ直交するようにして組み付けられている。

大気開放弁４の内部にはドレン管１９に通じる円筒部２０が形成され、その端縁部には弁座２１が形成されている。ドレン管１９は図１に示すように、本体配管６の軸線に対して斜め下向きに延出している。但し、逆流防止ユニットＵが設置される場合にはケーシング５の本体配管６の軸線が重力方向に沿っており、ドレン管１９も重力方向斜め下向きとなるように配管される。

大気開放弁４はダイヤフラム弁２２を有している。このダイヤフラム弁２２はスプリング２３によって常には弁座２１から離間するように付勢されている。

一方、大気開放弁４は、図４に示すように、検圧路２４を介して第２逆止弁２と整流網９との間の圧力（一次圧）を導入するようにしてある。この一次圧はダイヤフラム弁２２の一面側に作用するようにしてあり、ダイヤフラム弁２２の他面側には本体配管６内の圧力（電磁弁３と第１逆止弁１との間の配管内の圧力：二次圧）が作用するようにしてある。通常時においては、一次圧は、スプリング２３のばね圧と二次圧とを加えた圧力よりも大きいため、ダイヤフラム弁２２は弁座２１に着座して大気開放弁４を閉止状態に保持している。しかし、給水源側において断水が発生して給水源側が負圧化するなど、一次圧が低下するような事態が生じたときには、ダイヤフラム弁２２に対して開弁方向に作用する圧力が一次圧を上回るため、ダイヤフラム弁２２は弁座２１から離間して開弁状態になる。これによって、電磁弁３より下流側の配管の内部がドレン管１９に通じ、配管内の水が大気に排出可能となる。

本体配管６内において、大気開放弁４より下流側には本体配管６内を流れる水の流量を検出するための流量センサ２５が配されている。また、本体配管６内において流量センサ２５の下流には第１逆止弁１が配されている。第１逆止弁１は通水時には流路を開放して温水を浴槽５６へ供給することができるが、浴槽５６側からの汚水の逆流に対しては流路を閉じて第１逆止弁１の上流側への逆流を阻止する。

最後に、前記した第２逆止弁２及び過圧逃がし弁１０について説明する。
本実施例１においては、第２逆止弁２と過圧逃がし弁１０とは一体化されている。過圧逃がし弁１０はバルブハウジング２６を有している。バルブハウジング２６は、軸方向の両端が開口する円筒状に形成されている。バルブハウジング２６における本体配管６側の開口端にはガイド２７が嵌め付けられている。ガイド２７の中心部には軸心に沿って軸方向両方向に開口する円筒状の挿入筒部２８が形成されている。この挿入筒部２８からは複数本の支持部３０が放射状に延出し、バルブハウジング２６の内周側に嵌め入れられる外周リング２９に連結されている。各支持部３０の間は一次側の水を通過させる通過流路３１となっている。

挿入筒部２８には弁体３２を有する弁コマ３３が軸方向に沿って摺動可能に挿通されている。これに対応して、バルブハウジング２６における上流側端部寄りの内周面には弁座３４が形成されている。弁コマ３３と支持部３０との間には挿入筒部２８の外周側に嵌め入れられるようにしてばね３５が介在されている。このばね３５は、上記した弁体３２を弁座３４に着座させるように付勢されていて、常には第２逆止弁２を閉止状態に保持して上流側への逆流を阻止している。

一方、バルブハウジング２６は枝管７に対し軸方向に沿って移動可能に嵌め入れられており、枝管７内の管壁との間には軸方向に沿って円筒状の逃がし流路３６が形成されている。また、バルブハウジング２６の壁面には逃がし孔３７が周方向に沿って複数個が貫通して形成されていて、バルブハウジング２６の内側空間と逃がし流路３６とを連通させている。

また、バルブハウジング２６において上流側端部寄りの部位にはリング状のシールパッキン３８が取付けられている。これに対応して、枝管７の内周面には弁座３９が形成されている。さらに、バルブハウジング２６の上流側端部と端部配管８の下流側端部との間には戻しばね４０が介在されている。戻しばね４０は、通常時にはバルブハウジング２６に対しシールパッキン３８が弁座３９に着座するように付勢されているが、電磁弁３と第２逆止弁２及び過圧逃がし弁１０との間の配管内の圧力が設定圧を上回ったときには、バルブハウジング２６を電磁弁３から遠ざける方向への移動を許容するよう設定されている。

次に、上記のように構成された実施例１の作用について説明する。給水管路４１から供給される水は混合弁ユニット６０を介して貯湯タンク２へ給水される。一方、貯湯タンク２からの湯は混合弁ユニット６０に導入される。

浴槽１６への湯張りを行う場合や、給湯用水栓器具を通して湯を使用する場合には、図示しない制御装置からの指令に基づいて両混合弁体５０，５１における湯水の混合比が制御される。こうして混合室１０Ｂ，１１Ｂ内で混合された所定温度の湯は両混合弁体５０，５１のいずれか、あるいは双方から浴槽１６あるいは給湯管路１９へ給湯される。

なお、浴槽５６に湯張りを行う場合には、コイル１４への通電によって電磁弁３が開弁される。これにより、第２の混合弁体５１を経て湯水混合された湯が、整流網９、第２逆止弁２、電磁弁３、流量センサ２５及び第１逆止弁１を経て浴槽５６へと供給される。

この際には、大気開放弁４には検圧路２４を介して第２逆止弁２及び過圧逃がし弁１０の上流側の圧力（一次圧）が導入されている。前述したように、この圧力及びスプリング２３のばね力を合算した力は、本体配管６内における電磁弁３の下流側の圧力（２次圧）より大きいため、ダイヤフラム弁２２は弁座２１に着座している。したがって、通水時には大気開放弁４はドレン管１９への通路を閉じた状態に保持されている。

一方、断水等によって給水源側である給水管路４１側において負圧が発生し、一次圧が低下すると、大気開放弁４は開弁してドレン管１９への通路を開放するため、本体配管６内の水を外部に排出する。仮に、第１逆止弁１において異物が噛み込む等の事態が生じている場合には、浴槽５６の設置環境によっては浴槽５６内の汚水が第１逆止弁１を経て大気開放弁４にまで逆流することになる。しかし、このような汚水の逆流の事態が発生したとしても、大気開放弁４は開弁状態にあるため、逆流汚水はドレン管１９より排出されるため、給水源側まで逆流する事態は未然に回避されている。

一般に、電磁弁３は大きな負圧が作用すると、閉弁状態を保持できにくくなり、開弁してしまう場合があることが知られている。しかし、本実施例１のように、電磁弁３の上流側に第２逆止弁２及び過圧逃がし弁１０が配置され、両弁２，１０が確実に閉弁状態を保持している限りは、電磁弁３に負圧が直接作用しないため、給水源側に負圧が発生しても、電磁弁３は閉弁状態を保持することができる。したがって、逆流した汚水が電磁弁３を越えて上流側に至る事態を未然に回避しうる。

仮に、第２逆止弁２に異物が噛み込んでいる場合には、負圧が電磁弁３に作用してしまうような場合も想定されうるが、第２逆止弁２における弁座３９周りの隙間は微小であるため、負圧が電磁弁２に直接作用する場合に比べれば、負圧に起因した開弁方向への力は弱い。したがって、電磁弁３は閉弁状態を維持しうる。万一、電磁弁３が開弁したとしても、第２逆止弁２が逆流水の流れを絞るように機能するため、逆流水が第２逆止弁２を越えて給水源側にまで逆流する事態は有効に回避される。

ところで、通水の途中で電磁弁３が閉弁されると、ウォータハンマ現象が生じることがあり、そのような場合には、電磁弁３と第２逆止弁２との間の空間の圧力が過度に高まる。すると、図５に示すように、バルブハウジング２６が戻しばね４０に抗して変位するため、シールパッキン３８が弁座３９から離間する（開弁）。これにより、上記した過大な圧力は逃がし孔３７、逃がし流路３６を介して過圧逃がし弁１０の上流側に逃がされる。したがって、ウォータハンマに伴う過大な圧力によって第２逆止弁２や過圧逃がし弁１０等の弁機能に支障が出る事態を回避することができる。

上記とは別に、通水が停止されると電磁弁３と第２逆止弁２及び過圧逃がし弁１０との間に水が閉じ込められる。例えば、冬季において、この閉じ込められた水が凍結すると、体積膨張するため、上記したウォータハンマと同様の事態が生じうるが、この際においても、過圧逃がし弁１０の上記動作に基づいて過大な圧力を逃がすことができる。

さらに、実施例１においては、過圧逃がし弁１０と第２逆止弁２とが一体化されているため、逆流防止装置の構成をコンパクトにすることができる、という効果も得られる。

＜実施例２＞
図７及び図８は本発明の実施例２を示している。実施例２が実施例１と異なる点は、本体配管６に対する大気開放弁１０の取り付け位置である。実施例２では、大気開放弁１０を、本体配管６を挟んで枝管７の反対側において同軸で配置している。大気開放弁１０におけるダイヤフラム弁２２の一面側は本体配管６における電磁弁３の下流側の空間に向けて対向するようにして連通している。また、図８に示すように、ケーシング５において大気開放弁１０と端部配管８との間は枝管７の軸線と平行に検圧路２４が延出して設けられている。検圧路２４は実施例１と同様に、ダイヤフラム弁２２の他面側と第２逆止弁２及び過圧逃がし弁１０の上流側とを連通させている。

なお、他の構成は実施例１と同様であるため、図中に同一符号を付すことで、重複した説明は省略する。

１…第１逆止弁
２…第２逆止弁
３…電磁弁
４…大気開放弁
１０…過圧逃がし弁
２６…バルブハウジング
３９…弁座
４０…戻しばね

本発明の逆流防止装置における過圧逃がし構造は、流体供給源から流体の供給対象物へ通じる配管の途中に設けられて前記供給対象物から前記流体供給源側への流体の逆流を防止する逆流防止装置において、前記流体供給源から前記供給対象物へ向けての流体の流れを開閉する電磁弁と、前記電磁弁の下流側に配され、前記流体供給源側で負圧が発生したときに前記電磁弁より下流側の流体を大気に放出するよう開閉動作する大気開放弁と、前記大気開放弁より下流側に配されて前記供給対象物から前記大気開放弁側への流体の流れを規制する第１逆止弁と、
前記電磁弁の上流側に配され、前記電磁弁から前記流体供給源側への流体の流れを規制する第２逆止弁とを備え、前記第２逆止弁には、通水時には閉弁状態に保持されるが、前記電磁弁と前記第２逆止弁との間の流体の圧力が設定圧以上になったときには開弁して前記電磁弁と前記第２逆止弁との間の流体の圧力を前記第２逆止弁の上流側に逃がす過圧逃し弁が設けられており、前記過圧逃がし弁は、前記第２逆止弁を組み込んでいるとともに前記電磁弁から遠ざかる方向へ変位可能なバルブハウジングを有し、かつ、前記バルブハウジングには同バルブハウジングを前記電磁弁側へ付勢する戻しばねによって前記バルブハウジングに設けられた弁体が前記逆流防止装置の配管内に形成された弁座に着座して閉弁状態を保持するようになっている一方で、前記バルブハウジングは、電磁弁と第２逆止弁との間の流体の圧力が設定圧以上になったときには、前記戻しばねに抗して移動して前記弁体を前記弁座から離間させて開弁状態となることで、前記電磁弁と前記第２逆止弁との間の圧力を、前記バルブハウジングに開口して形成された逃がし孔、前記バルブハウジングと前記配管の管壁との間に形成された逃がし流路、前記開弁状態にある前記弁体を通して前記第２逆止弁の上流側に逃がす構成であり、かつ前記バルブハウジングにおける前記電磁弁側の端部には前記第２逆止弁の開閉動作を案内をするためのガイドが取付けられていることを特徴とする。

一方、本願発明のように電磁弁の上流側に第２逆止弁が配置されている構成であると、例えばウォータハンマ現象によって電磁弁と第２逆止弁との間が過圧状態に陥ることが考えられる。しかし、本願発明によれば、電磁弁と第２逆止弁との間の流体圧力が設定圧を上回るような事態が生じても、過圧逃し弁が開弁して上記した過剰な圧力を第２逆止弁の上流側へ逃がすことができる。したがって、ウォータハンマ等に起因して弁機能に支障を来す事態を未然に回避することができる。
また、通常時には過圧逃し弁は戻しばねによって弁体を弁座に着座させているが、電磁弁と第２逆止弁との間の流体圧が設定圧以上に高まると、戻しばねに抗して弁体を弁座から離間させて電磁弁と第２逆止弁との間の流体圧を第２逆止弁の上流側へ逃がすことができる。
さらに、第２逆止弁を過圧逃し弁のバルブハウジング内に組み込んで一体化させているため、逆流防止装置の構成をコンパクトにすることができる効果もある。

Claims (2)

1. 流体供給源から流体の供給対象物へ通じる配管の途中に設けられて前記供給対象物から前記流体供給源側への流体の逆流を防止する逆流防止装置において、
   前記流体供給源から前記供給対象物へ向けての流体の流れを開閉する電磁弁と、
   前記電磁弁の下流側に配され、前記流体供給源側で負圧が発生したときに前記電磁弁より下流側の流体を大気に放出するよう開閉動作する大気開放弁と、
   前記大気開放弁より下流側に配されて前記供給対象物から前記大気開放弁側への流体の流れを規制する第１逆止弁と、
   前記電磁弁の上流側に配され、前記電磁弁から前記流体供給源側への流体の流れを規制する第２逆止弁とを備え、
   前記第２逆止弁には、通水時には閉弁状態に保持されるが、前記電磁弁と前記第２逆止弁との間の流体の圧力が設定圧以上になったときには開弁して前記電磁弁と前記第２逆止弁との間の流体の圧力を前記第２逆止弁の上流側に逃がす過圧逃がし弁が設けられていることを特徴とする逆流防止装置における過圧逃がし構造。
2. 前記過圧逃がし弁は、
   前記第２逆止弁を組み込んでいるとともに前記電磁弁から遠ざかる方向へ変位可能なバルブハウジングを有し、かつ、前記バルブハウジングには同バルブハウジングを前記電磁弁側へ付勢する戻しばねによって前記バルブハウジングに設けられた弁体が前記逆流防止装置の配管内に形成された弁座に着座して閉弁状態を保持するようになっている一方で、
   前記バルブハウジングは、電磁弁と第２逆止弁との間の流体の圧力が設定圧以上になったときには、前記戻しばねに抗して移動して前記弁体を前記弁座から離間させて開弁状態となるようにしてあることを特徴とする請求項１に記載の逆流防止装置における過圧逃がし構造。

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