JP3771211B2

JP3771211B2 - 縁切り弁ユニット

Info

Publication number: JP3771211B2
Application number: JP2002314484A
Authority: JP
Inventors: 義人佐合
Original assignee: Time Engineering Co Ltd
Current assignee: Time Engineering Co Ltd
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2022-10-29
Also published as: JP2004150662A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次側の水路から一次側の水路への逆流を防ぐ縁切り弁を備えた縁切り弁ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
風呂等へ温水を供給する給湯システムでは、逆止弁が破損した場合等に汚水が上流側へ逆流することを防ぐために水路の途中に縁切り弁が配設されている。
この縁切り弁は一次側の水路の水圧（一次圧）と二次側の水路の水圧（二次圧）との圧力差を利用して逆流してくる汚水を排出口へ導出させる構造となっている。より具体的には、縁切り弁は、逆流時において一次圧よりも二次圧の方が大きくなった場合に、排出口への水路を開放することで逆流した汚水を排出口から排出させる構造である。
従来、このような縁切り弁を備えた給湯システムでは、縁切り弁において一次圧を検知する圧力検知室へ導入管を介して一次圧を取り込むようにしていた（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３０４１４４公報（第６頁、第１３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の導入管は縁切り弁より遠く離れた上流側給水管へ配管していた。このため、必要な配管が長くなってしまい、導入管の取り回しが煩雑であったり、配管の為のスペースを確保する必要があったりと、配管コストやスペース効率が良くないという欠点があった。
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、配管コスト及びスペース効率の向上が可能な縁切り弁システムの提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
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、一次側の流体を二次側へ通過させる流体路と、前記流体路の中途に設けられて二次側の流体が一次側へ逆流することを防ぐ縁切り弁とを備えるものであって、前記縁切り弁は、一次側の流体の流体圧を検知可能な圧力検知室と、二次側の流体を流入させる流入室とを有すると共に、前記流入室には、外部へ流体を排出する排出口と、常には前記排出口を閉じるが、前記圧力検知室によって一次側より二次側の圧力が高くなったことが検出されたときには前記排出口を開放可能とする排出口開閉手段とが設けられた縁切り弁ユニットにおいて、前記流体路の一次側の開口端部と前記圧力検知室とを導入管を介して接続すると共に、前記流体路における前記開口端部と前記縁切り弁の前記流入室との間に、少なくとも１以上の圧力降下部材が配設され、前記圧力降下部材は前記流体路において前記流入室の上流側と下流側とに配された逆止弁を備えるところに特徴を有する。
【０００８】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
縁切り弁ユニットには圧力検知室が遠く離れた一次側配管と接続していた従来に比べ、縁切り弁ユニットを組付けることで圧力検知室への配管も同時に行うことができる。これにより、縁切り弁へ一次側の流体を導入するための配管コストを削減することができて経済性に優れると共に、配管スペースを抑制できてスペース効率の向上が可能となる。
【０００９】
また、請求項１の発明は、圧力降下部材が配設されているので、圧力検知室と流入室との圧力差がより顕著になり、縁切り弁の縁切り動作を確実に行うことができる。
【００１０】
さらに、請求項１の発明は、従来の縁切り弁の下流側に２重に配していた逆止弁を流入室を挟む位置に変更することとしている。こうすることで、逆流防止の機能を維持しつつ、流入室の上流側に配された逆止弁によって圧力効果をもたらすため、部品点数の増加を招くことなく圧力検知を確実に行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態を図１から図３に基づいて説明する。
本実施形態に係る縁切り弁ユニット１０は、風呂の浴槽Ｂへ温水を供給する給湯システムＳに用いられるものである。
給湯システムＳは、図１に示すように上水道から供給された水を給湯用熱交換器Ｈで加熱して湯を生成し、この湯と水とを混合して適度の温度にした温水が浴槽Ｂへ供給されるようになっている。
尚、詳細は割愛するが、本実施形態の給湯システムＳは温水をキッチン等他の箇所にも供給可能となっている。また、本実施形態の給湯システムＳには上記した給湯用熱交換器Ｈに加え追い焚き回路Ｒが設けられており、一旦浴槽Ｂへ貯められた水はこの追い焚き回路Ｒで再加熱できるようになっている。
【００１２】
さて、給湯用熱交換器Ｈと浴槽Ｂとの間には、本実施形態に係る縁切り弁ユニット１０が配設されている（図１参照）。
この縁切り弁ユニット１０は、上流ユニット２０と下流ユニット３０とから構成されると共に、流量計１１、電磁弁１２、第１、第２の逆止弁１３，１４及び縁切り弁１５を一体に備えて構成されるものである。
【００１３】
上流ユニット２０の円筒管２１は上流側の開口端部にフランジが形成された取水口２３を備え、この取水口２３には湯と水とを混合させる混合管路Ｕが接続されている。また、円筒管２１の中間部には流量計１１が内蔵され、この流量計１１でもって浴槽Ｂへの給湯量を計測するようになっている。
また、円筒管２１の下流側には弁取付部２２が連続して形成されている。その内部には、図２に示すように、同心円状に大小２つの円筒壁２２Ａ，２２Ｂを備え、内側の円筒壁２２Ｂの上端には導水口２２Ｃが開口すると共に、その開口端は電磁弁１２の弁座２２Ｄをなしている。この弁座２２Ｄに対して電磁弁１２の弁体１２Ａが接離することにより電磁弁１２の開閉動作がなされる。また、弁取付部２２の下流側端部には下流ユニット３０を接続するための接合受部２４がラッパ状に開口して形成されている。
【００１４】
一方、下流ユニット３０は、弁取付部２２と同軸に連接された主管３１を有している。この主管３１は、図２に示すように、弁取付部２２の下流側に第１逆止弁１３を介在した状態で嵌合されている。また、主管３１の他方側端部の出水口３４には第２逆止弁１４が組み込まれると共に、出水口３４には浴槽Ｂへと続く浴槽配管Ｌが接続されている。尚、両逆止弁１３，１４は、二次側（下流側）から一次側への逆流を防ぐ為のもので、下流側からの逆流水が進入すると、逆流水の流勢によって内部の弁体１３Ａ，１４Ａが上流側へ移動されて、閉弁動作を行うようになっている。
【００１５】
さらに、主管３１の途中には側方への枝管３２が分岐している。
この枝管３２に接続された縁切り弁１５は、第２逆止弁１４が万が一の故障等に備え、浴槽Ｂからの逆流が生じた際に汚水が一次側（上流側）へ進入することを防ぐためのものである。図２に示すように、縁切り弁１５は、内部に配設されたベロフラム（隔膜）３５によって、圧力検知室３６と流入室３７とに区画されている。
ベロフラム３５は、良好な撓み性を有するゴム材にて円形の薄膜状に形成され、その全周縁は縁切り弁１５の内壁にシール状態で固着されている。また、ベロフラム３５の中心部側には弛みが設けられ、次述するピストン弁３９の変位を可能にしている。
流入室３７は、図２の下側の側面に外部へ二次側の汚水を排出する排水口３８が形成されると共に、流入室３７内部には軸心に沿って移動可能に設けられたピストン弁３９を備える。ピストン弁３９は、流入室３７内で主管３１側（図２の左側）にスライドされると、排水口３８を閉じる（図２参照、このときのピストン弁３９の位置を「閉止位置」という）と共に、圧力検知室３６側（図２の左側）へスライドされると排水口３８を開放するようになっている（図３参照、このときのピストン弁３９の位置を「開放位置」という）。また、ピストン弁３９は、圧力検知室３６側の先端部において、圧力検知室３６内に配された固定具３９Ｆとでもってベロフラム３５を挟持しており、これにより、圧力検知室３６と流入室３７との圧力差に基づいてベロフラム３５が変位したときにその動きに合わせてピストン弁３９を移動可能としている。
【００１６】
圧力検知室３６は、図２の上側の側面に一次圧受入口４０が開通され、後述する導入管２５を介して一次圧受入口４０から、一次側の圧力を取り入れるようになっている。
ここで、給湯システムＳにおいて、正常時には一次側（上流側）の水圧が二次側（下流側）の水圧よりも高くなっており、このような圧力差によって流体（温水）が上流側から下流側へ流れるようになっている。すなわち、正常時には流入室３７よりも圧力検知室３６の圧力の方が高くなっている。これにより、正常時にはベロフラム３５は圧力検知室３６側から押圧されてピストン弁３９を閉止位置へスライドさせている。
ところが、二次側からの逆流が生じた場合すなわち、この場合には二次側の圧力が一次側の圧力を上回るため、流入室３７内の圧力が圧力検知室３６内の圧力を上回る。この結果、ベロフラム３５が圧力検知室３６側へ撓み変形することからピストン弁３９は排出口を閉止する位置から排水口３８を開口する位置へと移動することになる。
【００１７】
また、ピストン弁３９にはピストン弁３９を右方向、つまり排水口３８を開放する方向へ付勢するバネ３９Ｓが設けられており、二次側の圧力が一次側の圧力に迫った場合に即座にピストン弁３９を移動させて排水口３８を開口可能とする。具体的には、正常時には一次側の圧力が二次側の圧力に比べて極めて高くベロフラム３５は左側へ押圧されるので、ピストン弁３９で持って排水口３８が閉じられているのであるが、逆流によって流入室３７内の圧力が上昇すると流入室３７内の圧力と圧力検知室３６内の圧力とがほぼ同等かそれ以上になる。すると、バネ３９Ｓの付勢力によってピストン弁３９を右方へ押圧し排水口３８を開口させるのである。
【００１８】
さて、本実施形態の縁切り弁ユニット１０において、円筒管２１と圧力検知室３６とが導入管２５でもって接続されている。
この導入管２５は上流ユニット２０の円筒管２１の取水口２３に隣接する箇所から下方に垂下させて形成した直線状の配管で、本実施形態では円筒管２１に一体に延設されている。そして、導入管２５の先端を縁切り弁１５の一次圧受入口４０に嵌入させることで、縁切り弁ユニット１０の一次側の圧力を圧力検知室３６へ取り込み可能とする。
また、本実施形態では、導入管２５と一次圧受入口４０との嵌合方向が、上流ユニット２０の接合受部２４と下流ユニット３０の接合部３３との嵌合方向と平行になるように設定されており、これらの嵌合が同時になされるようにしてある。
【００１９】
続いて本実施形態に係る縁切り弁ユニット１０の組付け及び動作について説明する。
最初に、縁切り弁ユニット１０自体の組立てを説明すると、まず、上流ユニット２０に流量計１１と電磁弁１２とを組付けると共に、下流ユニット３０に第１、第２の逆止弁１３，１４と縁切り弁１５とを組みつける。
そして、上流ユニット２０の接合受部２４と下流ユニット３０の接合部３３とを嵌合させながら上流ユニット２０と下流ユニット３０と一体に組付ける。このとき、接合部３３と接合受部２４との嵌合方向と、導入管２５と一次圧受入口４０との嵌合方向とが平行に形成されているので、両ユニット２０，３０の嵌合動作と同時に導入管２５を一次圧受入口４０に嵌入させることができる。これにより、縁切り弁ユニット１０自身の組み立てが容易にできる。
【００２０】
次に、このようにして組み立てた縁切り弁ユニット１０を給湯システムに組付ける場合、縁切り弁ユニット１０の取水口２３を混合管路Ｕに接続すると共に、出水口３４を浴槽Ｂの浴槽配管Ｌに取り付ける。
ここで、従来の縁切り弁１５を備えた給湯システムでは、縁切り弁１５の圧力検知室３６へ一次側の圧力を導入するための導入管２５を縁切り弁１５から遠く離れた上流側から取り入れる配管を行わなければならなかったのであるが、本実施形態の縁切り弁ユニット１０では縁切り弁１５の圧力検知室３６が導入管２５を介して直近の円筒管２１へ接続されるため１次圧導入の為の管路長を短くすることができる。また、この実施形態においては、導入管２５は円筒管２１と一体に形成されているから煩わしい配管作業を必要としない。
しかし、一次圧導入のための管路長が短くなったことに起因して圧力検知室３６と流入室３７との圧力差が生じ難くなることが懸念されることとなった。
即ち、従来のように水源に近いところ（元栓に近い部位）から一次圧の取り込みを行うものであれば、圧力検知室３６と流入室３７との圧力差を十分に確保することができたが、一次圧の取り込みが直近の部位においてなされると１次圧取り込み部位から流入室へ至るまでの経路が短く圧損が生じ難いため、圧力検知室３６と流入室３７との圧力差が小さくなってしまう。そこで、この実施形態では、通常、枝管３２（流入室３７）の下流側に共に配されてきた２重の逆止弁のうち１つ（第１逆止弁１３）を枝管の上流側に配置換えをし、その分余計に圧損を稼ぐようにしたのである。
これによって、圧力検知室３６と流入室３７との有効な圧力差を生ぜしめるようになった。
【００２１】
そして、給湯を行う場合には、まず電磁弁１２が開栓されと、温水は混合管路Ｕ、電磁弁１２から第１逆止弁１３を経て下流ユニット３０へ流入する。その時において、圧力検知室３６には一次側の水圧が作用している。一方、流入室３７における圧力は前述したように流量計１１、電磁弁１２、逆止弁１３等の圧損要因を経て一次圧を減ずることになっているため、圧力検知室３６と流入室３７との圧力差は、ベロフラム３５を図２の左側へ押圧し、ピストン弁３９は閉止位置にするに十分なものとなっている。したがって、下流ユニット３０へ流入した温水は一旦は縁切り弁１５の流入室３７へ流入するが流入室３７内を満たすとそれ以降は、第２逆止弁１４を経て出水口３４から流出され浴槽Ｂへと至る。
浴槽Ｂへの給湯が完了すれば電磁弁１２が閉じられる。このときには、二次側の水圧は低下し、圧力検知室３６内の一次側の水圧は依然として大きいので圧力検知室３６と流入室３７との圧力差は一層大きなものとなり、ベロフラム３５の変位を生じさせない。したがってピストン弁３９は閉止位置に保持されるから、給湯の停止に伴なって下流ユニット３０内の残流水が外部に排水されてしまうことがない。
【００２２】
ところで、例えば、給湯停止時において万一にも第２逆止弁１４の逆流防止機能に障害が生じることがあると、浴槽Ｂ側の水が第２逆止弁１４を超えて縁切り弁ユニット１０内に侵入する恐れがある。そのような場合においては、浴槽Ｂからの逆流水発生によって浴槽配管Ｌ内に溜まっていた水（未だ浴槽Ｂへ供給されていない上水）が第１逆止弁１３に至るまで押し戻される。その結果、流入室３７の圧力が上昇して圧力検知室３６内の圧力とほぼ同等かそれ以上となる。すると、ベロフラム３５にはピストン弁３９を介してバネ３９Ｓからの右方への押圧が作用しているので、ベロフラム３５は圧力検知室３６側（図２の右側）へ移動する。これにより、図３に示すようにピストン弁３９は開放位置へ移動する。これにより、逆流水は排出口３８を経て直ちに排水される。
【００２３】
このように、本実施形態の縁切り弁ユニット１０によれば、従来のように圧力検知室３６から遠く離れた一次側配管と接続していたものに比べ、縁切り弁ユニット１０を組付けることで圧力検知室３６への配管も同時に行うことができる。これにより、縁切り弁１５へ一次側の流体を導入するための配管コストを削減することができて経済性に優れると共に、配管スペースを抑制できてスペース効率の向上が可能となる。
【００２４】
また、本実施形態の縁切り弁ユニット１０では、一次側の取水口２３から二次側の流入室３７までの間に流量計１１と電磁弁１２と第１逆止弁１３とを配している。これにより、取水口２３から３つの装置を通過することで流体の圧力降下が顕著なもとなり、正常時における、流入室３７と圧力検知室３６との間の圧力差を十分に確保できるので、縁切り弁１５における圧力検知を正確に行うことが可能となる。
また、従来のように縁切り弁の下流側に２重に配していた逆止弁を流入室３７を挟む位置に配設している。こうすることで、逆流防止の機能を維持しつつ、流入室３７の上流側に配された第１逆止弁１３によって圧力効果をもたらすため、部品点数の増加を招くことなく圧力検知を確実に行うことができる。
【００２５】
＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る縁切り弁ユニット１０について図４、図５を用いて説明する。
本実施形態に係る縁切り弁ユニット１０は、上記第１実施形態と縁切り弁５０の構造が異なるものである。他の同様の構成については同様の符号を付して説明を省略する。
【００２６】
本実施形態の縁切り弁５０は、図４に示すように圧力検知室３６と流入室３７との区画にダイヤフラム５１が用いられている。ダイヤフラム５１は良好な撓み性を有するゴム材にて、略円筒状に形成され、一方の端部が縁切り弁５０の内壁に水密状態で固着されると共に、他方の端部は径方向内側に折り返されて後述する弁体５２の外周縁に水密状態で固着されている。
また、縁切り弁５０は、同心円状に大小２つの円筒壁５３Ａ，５３Ｂを備え、流入室３７が外側円筒壁５３Ａと内側円筒壁５３Ｂとの間に通じると共に、内側円筒壁５３Ｂの内側が汚水を排出する排水口３８をなしている。
そして、内側円筒壁５３Ｂの流入室３７側の開口端は弁座５４をなしており、この弁座５４に対して弁体５２が接離することにより縁切り弁５０の開閉動作がなされる。
弁体５２は、略円盤状をなすと共にその外周縁には上述のようにダイヤフラム５１が固着されている。また、弁体５２には、ダイヤフラム５１の固着部分から上方に向けて外周壁５２Ａが延設されている。この外周壁５２Ａは、ダイヤフラムの上方を覆うように上方に行くに連れ次第に外径方向に広がるように形成されている。また、バネ３９Ｓが弁体５２を上方向へ付勢するように取り付けられている。
【００２７】
本実施形態の縁切り弁ユニット１０は、正常時（圧力検知室３６内の圧力が流入室３７内の圧力よりも大きい場合）には、弁体５２が弁座５４に密着されることで、排水口３８を閉じている（図４参照）が、異常時（流入室３７内の圧力が圧力検知室３６内の圧力よりも大きくなった場合）には、弁体５２が弁座５４から離れることにより、排水口３８を開口させ、逆流水を排出させる（図５参照）。
【００２８】
ところで、本実施形態では、上記第１実施形態のように排水口３８の軸方向に直交する方向に動作するピストン弁３９に代え、排水口３８の軸方向に動作する弁体５２を用いている。ここで、排水口３８を開口させる場合に同じ開口面積を得ようとすると、ピストン弁３９の方が大きなストローク量を必要とする。このため、第１実施形態のピストン弁３９を用いた縁切り弁１５は、ストローク方向に大型化してしまっている。これに対して、本実施形態の弁体５２を用いた縁切り弁５０ではストロークが小さい分小型化が可能となる。
さらに、上記第１実施形態の縁切り弁１５では、ストロークの大きなピストン弁３９を動作させるためにストロークの大きなベロフラム３５を用いた構造である。それに対して、本実施形態の縁切り弁５０では、ストロークの小さな弁体５２を動作させるためにストロークの小さなダイヤフラム５１を用いた構造としているので、縁切り弁５０の小型化が達成できた。
【００２９】
そして、本実施形態の縁切り弁５０は排水口３８の軸方向に直交する方向への小型化が図られていることに伴ない、上流ユニット２０の円筒管２１の全長を短縮されている。これにより、本実施形態の縁切り弁ユニット１０全体の小型化が可能となって省スペース化が達成できた。
また、縁切り弁５０のダイヤフラム５１や弁体５２には電磁弁１２で用いられるものと同様の部品を流用することができるので、縁切り弁５０の製造コストを抑制することが可能となる。
さらに、ダイヤフラム５１を用いることで、ゴム製の部品を使う領域を小さくすることができるので、ゴムの経年変化による性能の低下を抑制できるとともに、高い圧力にも耐え得る構成とすることができた。
【００３０】
＜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、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では縁切り弁ユニット１０は上流ユニット２０と下流ユニット３０との２つのユニットで構成されていたが、上流ユニット２０と下流ユニット３０とが一体に形成されたものであってもよい。
（２）上記実施形態では一次圧受入口４０がピストン弁３９のスライド方向と直交する方向の側面に配設されていたが、一次圧受入口４０をスライド方向の端面に配設されたものであってもよい。
（３）上記実施形態では導入管２５は円筒管２１に一体に形成されていたが、導入管２５を別体のものとし、円筒管２１から取外し可能となっているものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】給湯システムの概要図
【図２】縁切り弁ユニットの正常時の断面図
【図３】縁切り弁ユニットの異常時（逆流時）の断面図
【図４】第２実施形態に係る縁切り弁ユニットの正常時の断面図
【図５】第２実施形態に係る縁切り弁ユニットの異常時（逆流時）の断面図
【符号の説明】
１０…縁切り弁ユニット
１１…流量計
１２…電磁弁
１３…第１逆止弁
１４…第２逆止弁
１５…縁切り弁
２０…上流ユニット（流体路）
２５…導入管
３０…下流ユニット（流体路）
３６…圧力検知室
３７…流入室
３８…排水口
３９…ピストン弁（排出口開閉手段）
５２…弁体（排出口開閉手段）

Claims

一次側の流体を二次側へ通過させる流体路と、
前記流体路の中途に設けられて二次側の流体が一次側へ逆流することを防ぐ縁切り弁とを備えるものであって、
前記縁切り弁は、一次側の流体の流体圧を検知可能な圧力検知室と、二次側の流体を流入させる流入室とを有すると共に、
前記流入室には、外部へ流体を排出する排出口と、常には前記排出口を閉じるが、前記圧力検知室によって一次側より二次側の圧力が高くなったことが検出されたときには前記排出口を開放可能とする排出口開閉手段とが設けられた縁切り弁ユニットにおいて、
前記流体路の一次側の開口端部と前記圧力検知室とを導入管を介して接続すると共に、
前記流体路における前記開口端部と前記縁切り弁の前記流入室との間に、少なくとも１以上の圧力降下部材が配設され、
前記圧力降下部材は前記流体路において前記流入室の上流側と下流側とに配された逆止弁を備えることを特徴とする縁切り弁ユニット。