JP4008419B2 - 湯沸器の混合ジョイント - Google Patents

Description

本発明は、湯沸器の熱交換器を経由する本水路の下流端を接続する第１流入口と、熱交換器を経由しないバイパス水路の下流端を接続する第２流入口と、出湯管を接続する流出口とを有する湯沸器の混合ジョイントに関する。

湯沸器は、図１に示すように、湯沸器本体１内にバーナ２を熱源とする熱交換器３を備えている。湯沸器本体１の下端には、ガス管ジョイント４と水道管ジョイント５とが設けられている。そして、ガス管ジョイント４に連なるバーナ２へのガス供給路に、ガス量調節弁６とその上流側の水圧応動弁７とを介設し、また、水道管ジョイント５に連なる給水路に、止水弁８とその下流側の水ガバナ９とを介設している。止水弁８の開弁で通水が開始されると、水ガバナ９に組み込んだダイヤフラム(図示せず)の動きで水圧応動弁７が開弁され、バーナ２に着火される。尚、水ガバナ９の通水量が所定の下限水量に達しない場合は、ダイヤフラムが水圧応動弁７を開弁するほどには動作せず、小水量でのバーナ２の着火による熱交換器３での過熱が防止される。

また、給水路は、水ガバナ９の下流側で、熱交換器３を経由する本水路１０と、熱交換器３を経由しないバイパス水路１１とに分岐されている。本水路１０とバイパス水路１１の両水路の下流端は湯沸器本体１の下端に設けた混合ジョイント１２に接続されており、熱交換器３で加熱された本水路１０からの高温の温水とバイパス水路１１からの冷水とを混合ジョイント１２で混合して適温の温水にし、該ジョイント１２に接続する出湯管１３を介してその下流端の出湯ヘッド１４から出湯させるようにしている。

ところで、本水路１０は、熱交換器３を経由するため、バイパス水路１１に比しかなり長くなる。そのため、本水路１０の管路抵抗はバイパス水路１１に比しかなり大きくなり、本水路１０の通水量がバイパス水路１１の通水量に比し小さくなる。また、混合ジョイント１２として、従来は、一般的にＴ字継手を用いており、これでは、本水路１０からの温水とバイパス水路１１からの冷水とが混合ジョイント１２内に相互に逆方向から流入してぶつかり合うため、混合ジョイント１２での圧力損失も大きくなる。その結果、本水路１０とバイパス水路１１との全通水量(水ガバナ９の通水量)が抑えられ、水道管の水圧(給水圧)が低い地域では、水ガバナ９の通水量が水圧応動弁７を開弁させるのに必要な下限水量に到達せず、湯沸器を使用できなくなる。

そこで、従来、混合ジョイントとして、図７に示すように、本水路１０の下流端を接続する第１流入口ａに連なる第１流路ｂと、バイパス水路１１の下流端を接続する第２流入口ｃに連なる第２流路ｄとを、出湯管１３を接続する流出口ｅ側を向くようにＬ字状に屈曲させ、流出口ｅに連なる第３流路ｆに、第１と第２の両流路ｂ，ｄを互いに平行に連通させるようにしたものが知られている(例えば、特許文献１参照)。

これによれば、本水路１０からの温水とバイパス水路１１からの冷水とが混合ジョイント内でぶつかり合うことがなく、混合ジョイントでの圧力損失がその分小さくなる。然し、このものでは、第３流路ｆに、第１と第２の両流路ｂ，ｄを互いに平行に連通させる関係で、第３流路ｆの断面積を第１と第２の両流路ｂ，ｄの合計断面積以上にする必要がある。そのため、管路抵抗の小さなバイパス水路１１からの冷水の流速が第２流路ｄから第３流路ｆに流れ出たところで遅くなり、冷水の流れによって第１流路ｂの温水を吸引する、所謂エゼクタ効果は得られない。従って、本水路１０の通水量はその管路抵抗の影響で抑えられたままになり、湯沸器を使用可能な給水圧の下限圧は左程低くならない。

また、特許文献１には、混合ジョイント内に、図８に示す如く、インサート部材ｇにより、本水路１０の下流端を接続する第１流入口ａに連なる内側の第１流路ｂと、バイパス水路１１の下流端を接続する第２流入口ｃに連なる外側の第２流路ｄとの内外２重の流路を画成して、両流路ｂ，ｄを流出口ｅに連なる第３流路ｆに同方向から合流させると共に、第２流路ｄの下流端の第３流路ｆに対する連通部にテーパー状の絞り部ｈを形成し、絞り部ｈで冷水の流速を速めて、エゼクタ効果により第１流路ｂの温水を吸引できるようにしたものも記載されている。これによれば、本水路１０の通水量が増加し、湯沸器を使用可能な水道管の下限水圧が低くなる。然し、このものでは、インサート部材ｇを設ける必要があって、部品点数が増し、コストが高くなる不具合がある。
特開平１０−４７７７１号公報(段落００３０，００３４、図３，図９)

本発明は、以上の点に鑑み、湯沸器を使用可能な給水圧の下限圧を低くすることができるようにした構造簡単で安価な湯沸器の混合ジョイントを提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明では、湯沸器の熱交換器を経由する本水路の下流端を接続する第１流入口と、熱交換器を経由しないバイパス水路の下流端を接続する第２流入口と、出湯管を接続する流出口とを有する湯沸器の混合ジョイントにおいて、混合ジョイント内に、第２流入口と流出口とを連通する連通路を備え、この連通路の少なくとも流出口寄りの部分を、流出口に向けて同一断面積で真直にのびる直状路に形成し、この直状路の途中に、第１流入口に連なる流路を流出口に向かう方向成分を持つように斜交させている。

上記の構成によれば、管路抵抗の小さなバイパス水路からの冷水が直状路を比較的速い流速で流れ、管路抵抗の大きな本水路の温水が直状路に斜交する流路(斜交流路)から冷水の流れによるエゼクタ効果で吸引される。そして、温水が直状路に流れ込むと、直状路の斜交流路との合流部下流側部分における冷水の実質的な流路断面積が減少するため、この部分での冷水の流速が速くなって、エゼクタ効果が促進され、本水路の温水が効果的に吸引される。その結果、本水路の通水量が増加し、湯沸器を使用可能な給水圧の下限圧が低くなる。また、本発明では、混合ジョイントの本体に直状路と斜交流路とを形成すれば足り、上記従来例のインサート部材のような別部材を設けずに済むため、コストも安くなる。

尚、直状路の軸線と斜交流路の軸線とが成す角度が９０°に近づくと、斜交流路から直状路に流入する際に温水の流れの向きが大きく変化して、温水の圧力損失が大きくなり、エゼクタ効果による温水の吸引が阻害される。一方、角度が０°に近づくと、直状路に対する斜交流路の開口端の直状路の軸線方向における幅が増大するため、これに応じて直状路の全長を長くする必要があり、混合ジョイントが大型化する。従って、角度θは適切に設定する必要があり、その好ましい範囲は４０°〜６５°である。

以下、本発明を上記図１に示した湯沸器の混合ジョイント１２に適用した実施形態について説明する。

図２乃至図４は、実施形態の混合ジョイント１２を示している。この混合ジョイント１２は樹脂成形品で構成されており、上下方向中間部に、湯沸器本体１の下端のブラケット(図示せず)にねじ止めされるフランジ１２０を備える。また、フランジ１２０の上方に、本水路１０を構成するパイプ１０ａの下流端を接続する、斜め前方に斜め上向きに開口する第１流入口１２１と、バイパス水路１１を構成するパイプ１１ａの下流端を接続する、水平横向きに開口する第２流入口１２２とを備え、更に、フランジ１２０の下方に、出湯管１３を接続する、下向きに開口する流出口１２３を備えている。

本水路１０用のパイプ１０ａは、図４および図５に示す如く、パイプ１０ａの外周に膨出するように形成したビード１０ｂに当接する押え金具１５によって、混合ジョイント１２の第１流入口１２１に抜け止めされる。第１流入口１２１の外周には、周囲一側の板状の第１張出し部１２１ａと他側の肉厚の第２張出し部１２１ｂとが形成されている。第２張出し部１２１ｂには、押え金具１５をねじ止めするねじ孔１２１ｃが形成されている。押え金具１５は、パイプ１０ａの周面に当接可能な中間の凹欠部１５１と、第１張出し部１２１ａに着座可能な一側の第１着座部１５２と、第２張出し部１２１ｂに着座可能な他側の第２着座部１５３とを備えている。第１着座部１５２には、第１張出し部１２１ａの裏面に係合可能なフック部１５４が形成されている。

パイプ１０ａを第１流入口１２１に接続する際には、パイプ１０ａの先端部を第１流入口１２１に軽く挿入した後、凹欠部１５１をその縁部がビード１０ｂに係合するようにパイプ１０ａの周面に当接させ、この状態で押え金具１５を第１流入口１２１側に押し付けて、パイプ１０ａの先端部を第１流入口１２１に押し込む。次に、押え金具１５をパイプ１０ａを中心にしてフック部１５４の屈曲方向に旋回させ、フック部１５４を第１張出し部１２１ａの裏面に係合させて、押え金具１５を仮止めする。そして、最後に、第２着座部１５３を第２張出し部１２１ｂにねじ止めする。

ここで、上記の接続作業は湯沸器本体１を寝かせた状態で行っており、この場合、凹欠部１５１がパイプ１０ａの周面に斜め下方から当接した状態になる。そして、フック部１５４により押え金具１５を第１流入口１２１に仮止めしても、パイプ１０ａの弾性復元力(第１流入口１２１から抜け出る方向の復元力)によりビード１０ｂを介して凹欠部１５１に作用する径方向への分力および押え金具１５の自重により押え金具１５がフック部１５４を支点にして斜め下方に揺動し、遂にはフック部１５４が第１張出し部１２１ａから外れて、押え金具１５が第１流入口１２１から脱落してしまう。そこで、本実施形態では、第２着座部１５３に、凹欠部１５１の凹入方向とは反対側に位置する舌片状の折曲げ部１５５を形成している。これによれば、第１流入口１２１の外周面に折曲げ部１５５が係合して、フック部１５４を支点とした押え金具１５の下方への揺動が規制される。そのため、押え金具１５が第１流入口１２１から脱落することを防止でき、第１流入口１２１に対するパイプ１０ａの接続作業の作業性が向上する。また、押え金具１５には、作業性を一層向上できるよう、把手部１５６も形成されている。

バイパス水路１１用のパイプ１１ａは、コ字状に屈曲されている。そして、パイプ１１ａの上流端側の端部を、止水弁８と水ガバナ９とを組み込んだバルブユニット(図示せず)のバイパス水路用出口に、適宜の押え金具により挿入固定しており、この押え金具の押圧力により、パイプ１１ａの下流側の端部が混合ジョイント１２の第２流入口１２２に挿入保持される。また、出湯管１３には、その外周に形成したビード１３ａに当接するカラー１６が外挿されており、このカラー１６の尾端に当接する段差部を有するナット１７を流出口１２３の外周に形成したねじ部１２３ａに螺合させている。これにより、出湯管１３の端部が流出口１２３に挿入固定される。尚、各パイプ１０ａ，１１ａと出湯管１３の端部外周には、シール性を確保するためにＯリング１８が装着されている。

混合ジョイント１２内には、第２流入口１２２と流出口１２３とを連通する連通路１２４と、第１流入口１２１を連通路１２４に連通させる流路１２５とが形成されている。連通路１２４は、第２流入口１２２からこれと同軸の横方向にのび、一旦後方に若干オフセットして、そこから流出口１２３に向けて下方にＬ字状に屈曲している。この屈曲部と流出口１２３との間の連通路１２４の部分は、同一断面積で上下方向に真直にのびる直状路１２４ａに形成されている。そして、直状路１２４ａの途中に、前記流路１２５を、流出口１２３に向かう方向成分、即ち、下向きの方向成分を持つように斜交させている。

尚、直状路１２４ａの軸線と流路(以下、斜交流路と記す)１２５の軸線とが成す角度θが９０°に近づくと、斜交流路１２５から直状路１２４ａに流入する際に温水の流れの向きが大きく変化して、温水の圧力損失が大きくなり、後記するエゼクタ効果による温水の吸引が阻害される。一方、角度θが０°に近づくと、直状路１２４ａに対する斜交流路１２５の開口端の直状路１２４ａの軸線方向における幅が増大するため、これに応じて直状路１２４ａの全長を長くする必要があり、混合ジョイント１２が大型化する。従って、角度θは適切に設定する必要がある。角度θの好ましい範囲は４０°〜６５°であって、本実施形態では約５５°に設定している。

図１に示す湯沸器の止水弁８を開弁して通水すると、バイパス水路１１からの冷水が混合ジョイント１２の第２流入口１２２から連通路１２４に流入する。ここで、バイパス水路１１の管路抵抗は比較的小さいため、バイパス水路１１からの冷水は連通路１２４の直状路１２４ａを比較的速い流速で流れる。そして、冷水の流れによるエゼクタ効果により、管路抵抗の比較的大きな本水路１０の温水が混合ジョイント１２の第１流入口１２１から斜交流路１２５を介して直状路１２４ａに吸引される。そして、温水が直状路１２４ａに流れ込むと、直状路１２４ａの斜交流路１２５との合流部下流側部分における冷水の実質的な流路断面積が減少するため、この部分での冷水の流速が速くなって、エゼクタ効果が促進され、本水路１０の温水が効果的に吸引される。その結果、本水路１０の通水量が増加し、これに伴い本水路１０とバイパス水路１１との全通水量(水ガバナ９の通水量)も増加する。従って、給水圧がある程度低くても、水ガバナ９の通水量は水圧応動弁７を開弁させるのに必要な下限水量以上になる。

直状路１２４ａの径Ｄ１を８．０ｍｍ、斜交流路１２５の径Ｄ２を９．２ｍｍとした上記実施形態の混合ジョイント１２を用い、給水圧に対する全通水量の変化特性を測定した。また、比較のため、図８に示す従来の混合ジョイントであって、図８の各部の径Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５を夫々１１．２ｍｍ、９．０ｍｍ、８．０ｍｍとしたものを用いた場合と、通常のＴ字継手から成る混合ジョイントを用いた場合の給水圧に対する全通水量の変化特性も測定した。

図６は給水圧に対する全通水量の変化特性を示しており、図中Ａ線は本実施形態の混合ジョイント１２を用いた場合の測定結果、Ｂ線は図８に示した従来の混合ジョイントを用いた場合の測定結果、Ｃ線は通常のＴ字継手から成る混合ジョイントを用いた場合の測定結果である。図６から明らかなように、本発明の混合ジョイント１２を用いた場合は、Ｔ字継手から成る混合ジョイントを用いた場合に比し、全通水量が大幅に増加し、図８の混合ジョイントを用いた場合に比べても、若干ではあるが全通水量が増加している。そして、水圧応動弁７を開弁させるのに必要な下限水量が例えば４．９リットル／分に設定されている場合、この下限水量を得るのに必要な給水圧は、Ｔ字継手から成る混合ジョイントを用いた場合には０．０４ＭＰａを超え、また、図８の混合ジョイントを用いた場合には約０．０３３ＭＰａになるのに対し、本発明の混合ジョイント１２を用いた場合には約０．０３ＭＰａになる。従って、本発明の混合ジョイント１２を用いることにより、湯沸器を使用可能な給水圧の下限圧を低くすることができる。

湯沸器の構成を示す概略図。 本発明の実施形態の混合管ジョイントの斜視図。 図２の混合管ジョイントの平面図。 混合ジョイントに本水路、バイパス水路および出湯管を接続した状態の図３のＩＶ−ＩＶ線切断面図。 混合管ジョイントに本水路を接続した状態の要部の斜視図。 給水圧に対する全通水量の変化特性を示すグラフ。 従来の混合管ジョイントの断面図。 従来の他の混合管ジョイントの断面図

符号の説明

３…熱交換器、１０…本水路、１１…バイパス水路、１２…混合ジョイント、１２１…第１流入口、１２２…第２流入口、１２３…流出口、１２４…連通路、１２４ａ…直状路、１２５…斜交流路、１３…出湯管。

Claims (2)

1. 湯沸器の熱交換器を経由する本水路の下流端を接続する第１流入口と、熱交換器を経由しないバイパス水路の下流端を接続する第２流入口と、出湯管を接続する流出口とを有する湯沸器の混合ジョイントにおいて、
   混合ジョイント内に、第２流入口と流出口とを連通する連通路を備え、この連通路の少なくとも流出口寄りの部分を、流出口に向けて同一断面積で真直にのびる直状路に形成し、この直状路の途中に、第１流入口に連なる流路を流出口に向かう方向成分を持つように斜交させたことを特徴とする湯沸器の混合ジョイント。
2. 前記直状路の軸線と前記流路の軸線とが成す角度は４０°〜６５°であることを特徴とする請求項１記載の湯沸器の混合ジョイント。

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