JP2021025701A - 給湯器 - Google Patents
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Abstract
Description
この水分配弁は、バルブボディ内部に、バイパス側の第1の弁座と、熱交換器側の第2の弁座とを設けて、両弁座の間にモータ駆動で軸方向に往復動する弁体が設けられている。この弁体の位置を、入水温度、入水量、設定温度に応じて変更することで、第1の弁座の開度と第2の弁座の開度とを調整して熱交換器側とバイパス側とに水を分配する。これにより、熱交換器での加熱量の過度による沸騰を防止すると共に、加熱量の過小によるドレンの発生を防止することができる。
しかし、この場合、弁体が第2の弁座に当接して熱交換器側が全閉となっている状態で給湯栓が開栓されると、水分配弁より上流側に設けられている水量センサによって通水が検知されるため、そのままバーナの点火制御が行われて熱交換器内に通水しない状態で加熱されてしまうおそれがある。
また、熱交換器内の残水を水抜きする場合、水分配弁を介して行われるが、ここで弁体が熱交換器側を全閉とする位置にあると、熱交換器の残水を排出することができず、低温時には凍結による損傷が生じるおそれもある。
水分配弁は、水入口と、バイパス側出口と、熱交換器側出口とを有するバルブボディを備え、バルブボディ内部には、水入口と接続されて弁体が進退動可能に配置される分配経路部と、弁体の一方の移動端で閉塞される第1の弁座を介して上流側が分配経路部に接続され、下流側がバイパス側出口に接続されるバイパス経路部と、弁体の他方の移動端で閉塞される第2の弁座を介して上流側が分配経路部に接続され、下流側が熱交換器側出口に接続される熱交換器経路部と、が形成される一方、
弁体の進退動位置にかかわらず分配経路部と熱交換器経路部とを連通させる連通部が設けられていることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1の構成において、分配経路部は、水平方向に形成され、熱交換器経路部は、分配経路部から水平方向へ延長状に連設される横経路部を含んで形成されて、連通部は、分配経路部と横経路部との下部同士を連通させることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項2の構成において、第2の弁座は、バルブボディの横経路部側から挿入されて分配経路部に位置決めされるリング状の弁座形成部材の内周に形成され、連通部は、位置決め状態で弁座形成部材の下端外周に形成される切欠きにより形成されていることを特徴とする。
請求項2に記載の発明によれば、上記効果に加えて、連通部は、分配経路部と横経路部との下部同士を連通させているので、熱交換器経路部内の残水をより確実に排出させることができる。
請求項3に記載の発明によれば、上記効果に加えて、第2の弁座を、分配経路部に位置決めされるリング状の弁座形成部材の内周に形成し、連通部を、位置決め状態で弁座形成部材の下端外周に形成される切欠きにより形成しているので、弁座形成部材の組み付けと同時に第2の弁座と隙間とが簡単に形成可能となり、切欠きに誤配置や位置ズレが生じなくなる。
(風呂給湯器の概略構成)
図1は、給湯器の一例である風呂給湯器1の概略回路図である。
この風呂給湯器1は、図示しない筐体内に収容される内胴2内に、仕切部材3によって給湯燃焼室4と風呂燃焼室5とを仕切り形成し、各燃焼室4,5の下部に、複数のバーナからなる給湯バーナ6,6・・と風呂バーナ7とを備えている。また、各燃焼室4,5には、点火プラグ8とフレームロッド9とがそれぞれ設けられている。内胴2の下部には、各バーナ6,7へ燃焼用空気を供給する燃焼ファン10が設けられている。
給湯燃焼室4内の上部には、給湯バーナ6の燃焼排気が通過する給湯一次熱交換器11と給湯二次熱交換器12とが設けられ、風呂燃焼室5の上部には、風呂バーナ7の燃焼排気が通過する風呂一次熱交換器13と風呂二次熱交換器14とが設けられている。各二次熱交換器12,14は、内胴2の上部に設けられた排気フード15内に収容されている。排気フード15には、各二次熱交換器12,14を通過した燃焼排気を排出する排気口16が形成されている。
こうして筐体内には、給水管22からの水が給湯二次熱交換器12、給湯一次熱交換器11の順に通過して給湯バーナ6の燃焼排気と熱交換して加熱された後、出湯管27から出湯される給湯回路Aが形成される。
風呂二次熱交換器14の吸熱管の出口は、風呂一次熱交換器13の伝熱管の入口に接続され、伝熱管の出口は、筐体底面の風呂往き口に接続される往き管42が接続される。風呂戻り口は、外部往き管43を介して浴槽37と接続される。往き管42には、風呂往き温度を検出する風呂往きサーミスタ44が設けられている。
こうして筐体内には、ポンプ38の運転によって浴槽37の湯水が戻り管35から風呂二次熱交換器14、風呂一次熱交換器13の順に通過して風呂バーナ7の燃焼排気と熱交換して加熱された後、往き管42から浴槽37に戻る風呂回路B(循環回路)が形成される。
65は、各サーミスタやセンサ等の検出信号を受けて各弁等を動作させて出湯温制御や浴槽37への湯張り制御等を行うコントローラ、66は給湯リモコン、67は風呂リモコンである。
この風呂給湯器1においては、通常の給湯及び湯張りは以下の如くなされる。
まず、給湯回路Aにおいて、湯出口に接続された外部配管の給湯栓が開栓されて給水管22から器具内に通水され、その通水を給湯水量センサ24で検知すると、コントローラ65は、燃焼ファン10を所定時間回転させて、給湯燃焼室4内に貯留している燃焼排気を排出させる(プリパージ)。その後、ガス管17の元ガス電磁弁20、各ガス電磁弁19を開弁させ、ガス比例弁21を所定開度で開弁させて、給湯バーナ6へガスを供給すると共に、イグナイタを作動させて点火プラグ8で給湯バーナ6に点火する。
これにより、給湯二次熱交換器12では、給水管22から吸熱管に流れる水が給湯バーナ6の燃焼排気と接触して潜熱が回収され、給湯一次熱交換器11では、吸熱管から伝熱管に流れる湯水が給湯バーナ6の燃焼排気と接触して顕熱が回収されて、高い熱効率で加熱された湯が出湯管27及び外部配管を通って給湯栓から出湯される。
また、給湯出湯サーミスタ29によって出湯温度を監視し、出湯温度が給湯リモコン66又は風呂リモコン67によって指示された設定温度となるように、各ガス電磁弁19の開閉制御と、ガス比例弁21の開度調整とを行うと共に、燃焼ファン10の回転数制御によって空気量を連続的に変化させる。
給湯栓を閉じると、給湯水量センサ24からの信号停止を確認したコントローラ65は、元ガス電磁弁20及びガス電磁弁19を閉じて給湯バーナ6を消火させ、所定時間燃焼ファン10を回転させる(ポストパージ)。
次に、風呂回路Bでは、ポンプ38を作動させて、風呂一次、二次熱交換器13,14と浴槽37との間で湯水を循環させる。このとき、風呂戻りサーミスタ39と風呂往きサーミスタ44とで循環する湯水の温度を監視し、設定温度からの低下を確認すると、コントローラ65は風呂バーナ7を点火させて燃焼ファン10によって燃焼用空気を供給する。よって、風呂一次、二次熱交換器13,14と浴槽37との間を循環する風呂循環水は、風呂二次熱交換器14の吸熱管を流れる際に風呂バーナ7の燃焼排気と接触して潜熱が回収され、風呂一次熱交換器13の伝熱管を流れる際に燃焼排気と接触して顕熱が回収されて設定温度まで加熱される。設定温度に達すると、コントローラ65は風呂バーナ7の燃焼及びポンプ38の運転を停止させる。
そして、図2は、水分配弁31の断面図である。この水分配弁31は、バルブボディ70に、給水管22の上流側の配管が接続される水入口71と、水入口71から水が流れ込む分配経路部72と、分配経路部72から給湯二次熱交換器12側へ分岐される熱交換器経路部73と、バイパス管30側へ分岐されるバイパス経路部74とを備えてなる。
水入口71は、バルブボディ70から下向きに突設されて、分配経路部72は、水入口71と直交する水平方向に形成されている。なお、ここでは便宜上、図2の左右方向でバイパス経路部74側を前方、熱交換器経路部73側を後方として説明する。
バイパス経路部74は、分配経路部72の前端へ延長状に連設されて前方に延び、前端には、バイパス管30が接続されるバイパス側出口78が形成されている。
また、バルブボディ70内には、分配経路部72と横経路部75とに跨る弁軸79が配置されて、バルブボディ70の後端から横経路部75に挿入固定された支持筒80により、前後移動可能に支持されている。この弁軸79は、バルブボディ70の後端に連結されたモータ81の駆動で前後移動するもので、弁軸79の前部で分配経路部72内には、前後面をそれぞれ先細りテーパ状の第1弁部83、第2弁部84とした弁体82が一体に設けられている。
弁座形成部材86は、図3に示すように、外周上端に形成した凹部88に、バルブボディ70の上側内面に形成したリブ89を係合させると共に、分配経路部72と横経路部75との内面にそれぞれ形成した位置決め突起90,90の間に嵌合させることで、前後方向で水入口71及び分配経路部72と横経路部75との間を仕切る位置で位置決めされる。但し、弁座形成部材86の外周には、部分的に切欠き91が設けられており、この切欠き91が、位置決め状態で弁座形成部材86の下端に位置することで、弁座形成部材86とバルブボディ70の内面との間には、上下方向の隙間92が形成される。
一方、弁体82の第2弁部84が第2の弁座87に着座する弁軸79の後退位置では、図2に実線で示すように、後退した弁体82によって第2の弁座87と第2弁部84との間は閉塞されるものの、弁座形成部材86の下側の隙間92を介して水入口71と横経路部75とは連通した状態となる。すなわち、第2の弁座87が全閉される弁軸79の後退位置でも、水入口71からの水は隙間92から熱交換器経路部73を介して給湯一次、二次熱交換器11,12へ流れることになる。
ここで、出湯を開始する際、弁軸79が後退位置にあって第2の弁座87が第2弁部84によって閉塞されていた場合、水入口71からの水は殆どがバイパス経路部74からバイパス管30へ流れるが、水の一部は、図2に実線矢印で示すように、隙間92を介して熱交換器経路部73から給湯一次、二次熱交換器11,12へも流れる。よって、両熱交換器11,12での通水を確保することができ、両熱交換器11,12での過熱を防止できる。その後、バイパス率の制御によって弁体82が前進すれば過小な通水は解消される。
これにより、弁体82によって第2の弁座87が閉塞されていても隙間92によって両熱交換器11,12への通水を確保できる。また、第2の弁座87が閉塞されていても隙間92を介して両熱交換器11,12の残水の水抜きも行える。よって、弁体82で第1の弁座85と第2の弁座87とをそれぞれ全閉可能として水分配弁31での調整幅を確保しつつ、両熱交換器11,12での空焚きの防止と確実な凍結防止とが実現可能となる。
また、第2の弁座87を、バルブボディ70の横経路部75側から挿入されて分配経路部72に位置決めされるリング状の弁座形成部材86の内周に形成し、隙間92を、位置決め状態で弁座形成部材86の下端外周に形成される切欠き91によって形成しているので、弁座形成部材86の組み付けと同時に第2の弁座87と隙間92とが簡単に形成可能となる。特に、切欠き91に誤配置や位置ズレが生じなくなる。
また、連通部は弁座形成部材を利用する場合に限らず、例えば弁座形成部材に切欠きを設けずにその外周に当接するバルブボディの内面に溝等の凹部を設けて分配経路部と熱交換器経路部とを連通させたり、弁体に、第2の弁座の閉塞状態で分配経路部と熱交換器経路部とを連通させる切欠きや貫通孔を形成したりすることも可能である。
さらに、水分配弁における水入口、熱交換器側出口、バイパス側出口、各経路部の位置や構造も上記形態に限らない。熱交換器経路部では横経路部と縦経路部との一方を省略してもよい。弁軸も、水平方向に限らず垂直方向に配置して弁体を上下動させて上下に配置した弁座を開閉させることも可能である。
また、風呂回路に代えて暖房回路等を給湯回路に並設したものであってもよいし、このような循環加熱回路がない給湯回路のみの給湯器であってもよい。
Claims (3)
- 熱交換器に接続される給水管と出湯管との間に、前記熱交換器をバイパスするバイパス管が接続されると共に、前記給水管から供給された水を、前記熱交換器側と前記バイパス管側とに分配する水分配弁を備えた給湯器であって、
前記水分配弁は、水入口と、バイパス側出口と、熱交換器側出口とを有するバルブボディを備え、前記バルブボディ内部には、前記水入口と接続されて弁体が進退動可能に配置される分配経路部と、前記弁体の一方の移動端で閉塞される第1の弁座を介して上流側が前記分配経路部に接続され、下流側が前記バイパス側出口に接続されるバイパス経路部と、前記弁体の他方の移動端で閉塞される第2の弁座を介して上流側が前記分配経路部に接続され、下流側が前記熱交換器側出口に接続される熱交換器経路部と、が形成される一方、
前記弁体の進退動位置にかかわらず前記分配経路部と前記熱交換器経路部とを連通させる連通部が設けられていることを特徴とする給湯器。 - 前記分配経路部は、水平方向に形成され、前記熱交換器経路部は、前記分配経路部から前記水平方向へ延長状に連設される横経路部を含んで形成されて、前記連通部は、前記分配経路部と前記横経路部との下部同士を連通させることを特徴とする請求項1に記載の給湯器。
- 前記第2の弁座は、前記バルブボディの前記横経路部側から挿入されて前記分配経路部に位置決めされるリング状の弁座形成部材の内周に形成され、前記連通部は、位置決め状態で前記弁座形成部材の下端外周に形成される切欠きにより形成されていることを特徴とする請求項2に記載の給湯器。
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