JP2969759B2 - 給湯機の異常検出器付弁構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はガスや石油を熱源とする給湯機の逃がし弁
で構成する安全装置に関するものである。

［従来の技術］ 図３に示す配管図によって説明すると、給湯機Ａは水
道水が一般的には３〜7kgf/cm²程度の圧力で給水されて
いるので、給湯機使用時の設定圧力0.6〜0.8kgf/cm²に
給水圧力を落とす減圧弁や、給湯機の熱交換器内の湯が
水道水に逆流するのを防止する逆止弁や、給湯機の缶体
や配管路の異常高圧力を逃がす逃がし弁等の安全装置Ｃ
が給湯機の缶体への給水通路Ｂに取付けられている。

また、給湯機Ａには加熱手段であるバーナＤを取付
け、給湯機の缶体には温度センサーを取付けており、取
扱者が運転を指示する運転制御回路はバーナＤを制御す
ることで、取扱者が設定した温度に缶体の水を沸き上げ
ている。この給湯機の缶体で加熱した温水は給湯配管Ｅ
に取付けた蛇口Ｆを開くことで流出し、使用することが
できる。

このようにバーナＤは缶体の温度センサーの信号によ
って断続運転や燃焼量を絞った運転をして設定温度を維
持しているが、このバーナＤの運転制御回路の一部が何
かのトラブルで故障した時には、バーナＤが高燃焼量で
連続運転を行ない、缶体は急速に加熱されるので逃がし
弁だけでは内圧上昇に対応できず、最悪状態では缶体の
変形・破壊する事故を発生させることがある。

この問題点に対応するために、給湯機の缶体にハイリ
ミットスイッチを取付けており、上記のようにバーナＤ
が高燃焼量で連続運転を行なうと、給湯機の缶体の温水
温度が沸騰状態近くまで高まるので、この温度上昇をハ
イリミットスイッチで検出して運転制御回路に働きか
け、給湯機の熱源であるバーナの運転を強制停止するこ
とが行なわれている。

一方、他の対応方法として給湯機の近傍の配管路に設
定圧力を額1.2kgf/cm²に定めた安全弁を取付けること
で、給湯機の缶体の圧力が安全弁の設定圧力を越えたら
直ちに缶体の圧力を解放する安全作動を行なっている。

しかしながら、温度センサーや運転制御回路が故障し
た時に、温度センサーのバックアップであるハイリミッ
トスイッチまで不良になることは両センサーが共に温度
検出器であって、同じように加熱・冷却が繰り返される
缶体に取付けられているから、両方ともに不良になる場
合は絶無ではない。

そして、この壊れ方によっては２バーナＤが連続運転
をするから、安全弁が作動して缶体の圧力を解放するこ
とによって、缶体の変形・破裂する事故を防ぐことがで
きる。しかし、この状態では給湯機が運転を継続してお
り、逃がし弁や安全弁は開いたままで蒸気交じりの高温
水が吹き出しており、更に、蛇口を開けば缶体内のこの
高温水が出て非常に危険である。この為、安全弁が開い
た時に作動杆を動かして、制御系機器を作動させ、バー
ナんを緊急停止する提案がある。（実開平１−82452参
照） ［発明が解決しようとする課題］ 最近のように機器のコストダウンの要求と、製造時や
メンテナンス時の作業性を向上するために、安全弁と逃
がし弁を兼用したり、減圧弁と逆止弁を一つのボデーの
中に組み込んだり、更に、このボデーに逃がし弁を組み
込んだものがあるように、システムの簡略化の要望が強
いものである。そして、缶体にハイリミットスイッチを
取付けたものでは、安全弁と逃がし弁を兼用する実際の
施行例も多い。しかし、この構造では前記したように同
じ缶体に取付ける温度検出器で構成する温度センサーと
ハイリミットスイッチが、共に壊れて不作動になる可能
性は否定できず、安全性の点で問題点がある。

一方、安全弁とほぼ同じ構成であっても逃がし弁は自
動復帰で給湯機の運転中に常時開閉を繰り返す弁であ
り、安全弁の時のように弁の動作と連動して給湯機の運
転を緊急停止する構成を逃がし弁に付加することは、こ
の動作と一緒に給湯機の運転をその都度緊急停止するこ
とになり、正常な給湯機の運転ができなくなってしまう
ものである。

従って、安全弁の機能を逃がし弁が実施して、安全弁
を省略するからといって、ハイリミットスイッチと同じ
作動をさせるように、逃がし弁の作動と連動して給湯機
の運転を緊急停止させる構造を付加することは実施不能
であり、結局安全弁を省略することは安全性の面で大き
な課題を残していた。

［課題を解決するための手段］ この発明は上記のような給湯機の故障に対応するもの
で、給湯機Ａの近傍に給湯機Ａの缶体の連通する逃がし
弁８を取付け、かつ、逃がし弁８のドレン出口8bに至る
吐出側の通路には逃がし弁８設置時に上部となる壁に安
全スイッチ２を取付け、該安全スイッチ２は前記逃がし
弁８のドレン出口8bに至る設置時に下部となる通路に沿
って流出する高温水には不作動となり、通路の全体を使
って流出する高温水に触れて作動すると共に、安全スイ
ッチ２の回路の前記給湯機Ａの運転制御回路とを連動
し、安全スイッチ２の作動時に給湯機Ａの運転を強制停
止せしめるようにしたものである。

また、給湯機Ａの給水通路Ｂに取付けた逃がし弁８の
給水側の通路には電磁弁１を取付け、該安全スイッチ２
の作動時に給湯機Ａの運転を停止しながら電磁弁１を閉
路としたから、給湯機Ａの運転が停止してから後沸きが
行なわれても、引き続いて蒸気交じりの多量の高温水が
給水圧によって吐出することはなくなったものである。

また、逃がし弁８の吐出側の通路に取付けた安全スイ
ッチ２は、ベローズ３を有する圧力スイッチで構成すれ
ば、通常の給湯機Ａの運転中に起こる小さな圧力変動に
よって逃がし弁８が少しずつ開く時のベローズ３の反応
は鈍く、異常時に高温水が勢いよく吹き出す時だけに安
全スイッチ２が作動するものである。

更に、逃がし弁８の吐出側に通路に取付けた安全スイ
ッチ２は、センサー部に反転バイメタル４を用いる感温
スイッチで構成したから、瞬間的な温度上昇ではバイメ
タル４は反転せず、異常時に高温水が勢いよく連続して
吹き出す時だけ安全スイッチ２が作動するものである。

［作用］ 給湯機Ａの缶体と連通して逃がし弁８が取り付けてあ
り、給湯機が運転中に何等かの理由で缶体の内圧が高ま
れば、、逃がし弁８は弁部を開いてこの圧力を逃がす動
作を行ない、圧力が下がれば弁部を閉ざすことで、給湯
機Ａの缶体の内圧を所定圧力以下に維持しており、これ
らの機能によって通常は安定した給湯を可能としてい
る。

一方、給湯機Ａには湯温を検出して希望する湯温に沸
き上げる運転制御回路があり、運転制御回路は給湯機Ａ
の発熱量の変更や断続運転を指示している。もし、この
運転制御回路の異常などで加熱動作が連続して行なわ
れ、缶体の内圧が高まる時には、逃がし弁８は弁部を開
いてこの圧を逃がし、ドレン出口8bから大量の蒸気交じ
りの高温水を排出する。そして、この時も給湯機Ａは運
転を続けているから、高温水は逃がし弁８のドレン出口
8bから連続して吹き出き続けることになる。

この発明は給湯機Ａの近傍に設置した逃がし弁８のド
レン出口8bに至る吐出側の通路の上部となる壁に、安全
スイッチ２を設けたものであり、該安全スイッチ２が作
動した時には運転制御回路に働きかけ、給湯機Ａを停止
して缶体の加熱を中止するものである。

このように取付けた安全スイッチ２は逃がし弁８を設
置した状態では、通路の下部を使って流出する高温水に
は触れることなく不作動状態を維持しており、通常の運
転時に缶体の内圧がたまたま設定圧力よりも高くなっ
て、少しずつ高温水が流出する逃がし弁８としての動作
時には安全スイッチ２が作動しないから、給湯機Ａは通
常と同じように運転を継続できるものである。

一方、運転制御回路の異常などで加熱動作が連続する
時には、缶体の内圧が高まって、逃がし弁８から吐出さ
れる蒸気交じりの高温水の量は通常運転時とは比べ物に
ならない程多量になり、逃がし弁８のドレン出口8bに至
る吐出側の通路の全体を使って高温・高圧となった高温
水や蒸気が流れるから、この時は通路の上部となる壁に
設置した安全スイッチ２によってこの異常状態を検出で
きるようになった。

従って、何等かのトラブルで給湯機Ａが連続運転する
異常時には、逃がし弁に取付けた安全スイッチによって
これを検出できるようになり、蒸気交じりの高温水を逃
がすと共に、安全スイッチ２がこの異常を検出して運転
制御回路に働きかけ、給湯機Ａを停止して缶体の加熱を
中止するものである。

［実施例］ 以下実施例を示す図により構成を説明すると、Ａは給
湯機、Ｂは水道水を給湯機Ａに接続供給する為の給水通
路、Ｃは給水通路Ｂの途中に取付けられて各種安全作動
を行なう複数の弁で構成する安全装置、Ｄは給湯機Ａ内
の缶体を加熱するバーナ、Ｅは給湯機Ａ内の缶体に接続
して温水を取出す給湯配管、Ｆは給湯配管Ｅに取付けた
蛇口であり、該蛇口Ｆを開くことによって給湯機Ａ内で
加熱された温水を使用することができる。

６は市水が供給される給水通路Ｂに配置されて給湯機
Ａからの逆流を止める逆止弁、７は逆止弁６と隣接して
給湯機Ａ側に配置した減圧弁、８は逆止弁７に付属して
取付けられた逃がし弁であり、逆止弁６と減圧弁７と逃
がし弁８は一体に形成して前記安全装置Ｃを構成してい
る。

6aは逆止弁６の弁部を弁座に押し付ける逆止弁バネで
あり、該逆止弁６は逆止弁バネ6aの働きで常時閉路を保
持しており、安全装置Ｃの入口側に水道圧がかかった時
に逆止弁６は押し開かれ、一方、安全装置Ｃの出口C1側
から圧力がかかった時に逆止弁６は閉路となる。

7aは安全装置Ｃの出口１側を介して連通する給湯機Ａ
の缶体の内圧と連動して可動する可動仕切板、7bは可動
仕切板7aに圧力をかけて減圧弁７の弁軸を弁開路方向に
動かす調節バネ、7cは調節ばね7bに対応して減圧弁７の
弁部を弁座に押付けるバランスバネであり、安全装置Ｃ
の出口C1に連なる給湯機Ａの缶体の圧力が低い時には可
動仕切板7aで受ける圧力が弱いので、調節バネ7bがバラ
ンスバネ7cを圧縮し、逆止弁７の弁部は弁座から離れて
開路方向に移動して出口C1側へ給水する。

給湯機Ａの缶体の圧力が高まると、可動仕切板7aは調
節バネ7bを圧縮方向に動かすので、バランスバネ7cの働
きで減圧弁７の弁部は閉路方向に移動して弁座に押し付
けられており、給湯機Ａへの通水を制限もしくは止める
ものであり、安全装置Ｃの出口C1側の圧力を0.6〜0.8kg
f/cm²に維持することができるものである。

8aは減圧弁７と同軸に構成する逃がし弁８の吐出口、
8bは逃がし弁８から吹き出した高温水を安全装置Ｃの外
へ吹き出すドレン出口であり、給湯機Ａの缶体の圧力が
減圧弁７の設定圧力である0.6〜0.8kgf/cm²よりも高い
0.9kgf/cm²になると、可動仕切板7aが調節バネ7bを圧縮
して移動し、逃がし弁８の吐出口8aを開くので、安全装
置Ｃの出口C1側の水が吐出口8aからドレン出口8bへ流
れ、安全装置Ｃの出口C1に接続される給湯機Ａの缶体の
内圧を所定圧力以下に保つことができる。

尚、実施例の安全装置Ｃは逃がし弁付減圧逆止弁と呼
ばれて、一体化した枠体の中に逃がし弁が組み込まれて
構成しているが、必ずしも一体に構成する必要はなく、
各々単機能の各種機能弁を指定の関係に配置してもよ
い。

上記の構造である給湯機Ａの缶体の圧力は通常運転中
にも変動しており、給湯機Ａの缶体の後沸きや蛇口Ｆを
閉じた時のタイミングなどで変化している。そして、こ
の時の圧力が0.9kgf/cm²を越えると逃がし弁８が少し開
いて安全装置Ｃの出口C1から逆流させて、温水を吐出口
8aからドレン出口8bへ少し流出させることで缶体の圧力
を下げるものである。

一方、このような通常運転時における作動とは別に、
何等かの理由でバーナＤが連続運転となって加熱を続け
た時には、給湯機Ａの缶体の圧力上昇が急激に起こり、
かつ、高圧力になるものである。この時の逃がし弁８は
多量の水を吐出口8aからドレン出口8bに流出するもので
あり、この時は缶体で加熱した高温水が蒸気を交じえて
吹き出すことになる。そして、多量の高温水を吐出する
ことでバーナＤが連続運転をしていても、缶体の内圧を
低く維持して破壊から守ることができる。

このように逃がし弁８が開くことで給湯機Ａの缶体は
安全な内圧を維持することができるが、バーナＤは運転
を継続したままであるから、蒸気交じりの高温水を吹き
出しており、極めて危険な状態にある。

２は逃がし弁８の吐出口8aからドレイン出口8bに至る
通路において、逃がし弁８を設置した状態で上部となる
壁に取付けた安全スイッチであり、逃がし弁８が開く動
作のうちで、缶体の圧力上昇の大きな異常時にドレン出
口8bへ向かう蒸気交じりの高温水に触れて圧力や温度を
検出している。

そして、異常時に安全スイッチ２が働くと、運転制御
回路によってバーナＤの運転を停止するから、この時点
で給湯機Ａの缶体の加熱は行なわれなくなり、給湯機Ａ
の缶体に貯えられた温水は適正温度・圧力の範囲に向か
って降下するから、逃がし弁８から蒸気交じりの高温水
が吹き出す危険な状態が回避できた。

また、この位置に設けた安全スイッチ２では、通常運
転時にたびたび起こる吐出口8aから温水が少しづつ吐出
する時のように、直ぐに自動復帰する程度の逃がし弁８
の開路では作動できないから、逃がし弁８の動作と、異
常時になって始めて作動する安全弁の動作とが区別でき
るようになり、安全弁が作動する時のような異常時だけ
を安全スイッチ２が検出できるようになったものであ
る。

また、この位置に取付けた安全スイッチ２は通常運転
時に吐出する温水に触れることはなく、頻繁に作動する
ものではないから機能の劣化が少なく耐久性が期待で
き、安全スイッチ２は吐出側への通水を検出する機能を
持ったラフな構造によって充分実用になるものであり、
安全スイッチ２は精度よりも耐久性を重点に設計して、
他の安全装置が故障した時をカバーする目的に充分対応
することができた。

この発明の実施例において、１は前記安全装置Ｃの入
口から逆止弁６の間に取付けられた給水通路Ｂを開閉す
る電磁弁であり、該電磁弁１は安全スイッチ２がバーナ
Ｄの運転を停止すると共に運転停止と連動として閉路に
なるものである。給湯機Ａの缶体の給水通路Ｂには減圧
弁７が取付られているから、缶体の内圧が低下すると共
に減圧弁７が開いて給水が開始され、蛇口Ｆを開けば缶
体に残っている温水が供給されて使用でき、トラブルが
発生した異常に気がつかないことがあるが、電磁弁１が
閉路になっておれば、減圧弁７が開いても給水されるこ
とがなく、取扱者がトラブルの発生にすぐに気がつくよ
うになった。

第１図の実施例は安全スイッチ２を圧力スイッチで構
成しており、３は逃がし弁８の吐出口8aから吐出するド
レン水の圧力を受けて変形するベローズ、５はベローズ
３の働きで接点を切換するスイッチであり、給湯機Ａの
通常運転中に逃がし弁８が開いた時は、外部へ抜ける内
圧がわずかであるから吐出口8aから吐出する温水は通路
の下部を通ってドレン吐出口8bに抜け、安全スイッチ２
が取付けられた通路の圧力は上がらない。

しかし、トラブルで給湯機Ａの缶体が高圧になった時
には多量の温水が通路の全体を使って吐出して通路の圧
力が高まるから、ベロー３は圧力に押されてスイッチ５
を確実に切換え、異常状態だけを検出できるようになっ
た。

第２図の他の実施例は安全スイッチ２を感温スイッチ
で構成しており、４は逃がし弁８の吐出口8aから吐出す
るドレン水の通路に設けた反転バイメタルであり、一定
の温度に反転バイメタル４が加熱されると、皿状のバリ
メタルは急に反転してスイッチ５の接点を切換してい
る。

即ち、通常運転中の缶体の圧力変動で逃がし弁８が開
いた時には、外部へ抜ける内圧がわずかであるから給水
通路Ｂの低温度の温水が通路の下部を通ってドレン出口
8bに抜けるものであり、高温水が流れ始めても反転バイ
メタルの特性から直ぐには反転せず、感温スイッチで構
成する安全スイッチ２は作動することがない。

しかし、缶体の異常圧力上昇が起きた時には高温水が
給水通路Ｂを逆流して逃がし弁８から吐出しており、吐
出口8aからドレン出口8bに至る通路は高温になるもので
ある。この為、通路の全体を通って高温水が流れ始めて
から、反転バイメタル４がスイッチ５を切換るから、確
実に異常状態だけが検出できるようになったものであ
る。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明は給湯機Ａを使用する時、給湯
機Ａから独立して給水通路Ｂに取付けられる逃がし弁８
に着目し、給湯機Ａとは異なった場所で給湯機Ａの異常
に対応したものであり、給湯機Ａの本体側ではトラブル
で起こるバーナＤの連続運転を止めることができなくと
も、給湯機Ａの缶体の内圧の変動で作動する逃がし弁８
に関連して、給湯機Ａの運転を停止する安全スイッチ２
を設けることによって、確実に給湯機Ａのトラブルの状
態から回避することができたものである。

安全スイッチ２が取付けられる逃がし弁８は、通常の
運転中であっても給湯機Ａの缶体の内圧の変動によって
開閉を繰り返して缶体の圧力を抜く弁であるから、この
逃がし弁８の開閉動作と安全スイッチ２の作動とを直接
連動させることは、通常運転中に給湯機Ａが強制停止し
て給湯機能そのものが得られなくなってしまうものであ
る。

この発明では安全スイッチ２の取付け位置を通常の運
転中に常に圧力や温度を受ける位置ではなく、逃がし弁
８として機能する時の吐出流路から外れ対置に特定した
から、安全スイッチ２は確実に異常状態だけを検出でき
るようになり、通常の運転中に誤って安全スイッチ２が
作動することはなくなった。

また、このような位置に取付けられた安全スイッチ２
は逃がし弁８のように通常時に作動するものではないか
ら、センサー部の劣化は起こらず、非常に信頼性が高く
なったものであり、給湯機Ａの本体がトラブルを起こし
た時のように、逃がし弁８から蒸気まじりの高温水を吐
出続ける危険な状態を防止でき、トラブル時のバックア
ップとして有効に機能するものであり、 また、従来の給水通路は減圧弁が取付けられており、
給湯機Ａの運転が停止しても給水が行なわれ、取扱者が
直ぐにトラブル発生に気が付かない時があったが、この
発明では安全スイッチ２を取付けてバーナＤの運転を止
めた時には電磁弁１を作動して給水を止めたから、取扱
者が蛇口を開いて温水を使用する時に水が出ず、給湯機
Ａの異常を直ちに知ることができるようになり、水の無
駄もなく直ちに修理依頼をできるようになった。

尚、安全スイッチ２としてベローズ３を有する圧力ス
イッチで構成すれば、通常の給湯機Ａの運転中に起こる
小さな圧力変動によって吐出する流量・流速から発生す
る通路内の圧力は低いからベローズ３の反応は鈍く、異
常時に高温水が勢いよく吹き出す時だけに安全スイッチ
２が作動するから、確実に缶体の異常圧力の発生を検出
できるようになった。

また、安全スイッチ２としてセンサー部に反転バイメ
タル４を用いる感温スイッチで構成すれば、通常の給湯
機Ａの運転中に起こる逃がし弁８から吐出する温水は断
続しており、瞬間的に高温水が流れる時も少量ならバイ
メタル４は反転せず、異常時に高温水が勢いよく連続し
て吹き出す時だけ安全スイッチ２が作動するから、確実
に缶体の異常圧力の発生を検出できるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明品の実施例を示す断面図、第２図はこ
の発明品の他の実施例を示す断面図、第３図はこの発明
品の設置状態を示す配管図である。 Ａ……給湯機、Ｂ……給水通路 １……電磁弁、２……安全スイッチ、３……ベローズ ４……反転バイメタル、８……逃がし弁、8b……ドレン
出口

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】給湯機Ａの近傍に給湯機Ａの缶体と連通す
   る逃がし弁８を取付け、 かつ、逃がし弁８のドレン出口8bに至る吐出側の通路に
   は逃がし弁８設置時に上部となる壁に安全スイッチ２を
   取付け、 該安全スイッチ２は前記逃がし弁８のドレン出口8bに至
   る設置時に下部となる通路に沿って流出する高温水には
   不作動となり、通路の全体を使って流出する高温水に触
   れて作動すると共に、 安全スイッチ２の回路と前記給湯機Ａの運転制御回路と
   を連動し、 安全スイッチ２の作動時に給湯機Ａの運転を強制停止せ
   しめる給湯機の異常検出器付弁構造。
2. 【請求項２】給湯機Ａの給水通路Ｂに取付けた逃がし弁
   ８の給水側の通路には電磁弁１を取付け、 該安全スイッチ２の作動時に給湯機Ａの運転を停止しな
   がら電磁弁１を閉路とする請求項１記載の給湯機の異常
   検出器付弁構造。
3. 【請求項３】逃がし弁８の吐出側の通路に取付けた安全
   スイッチ２は、ベローズ３を有する圧力スイッチで構成
   した請求項１記載の給湯機の異常検出器付弁構造。
4. 【請求項４】逃がし弁８の吐出側の通路に取付けた安全
   スイッチ２は、センサー部に反転バイメタル４を用いる
   感温スイッチで構成した請求項１記載の給湯機の異常検
   出器付弁構造。