JP4175246B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般水道水を使った給湯機、電気温水器などの高温水を供給する給湯装置に関するものである。

一般に、この種の給湯装置は図７に示すように、沸き上げ制御手段２１とタンク２２と給湯口２３と、これらを支える筐体２４を有している。また、タンク２２上方には接続口２５があって、この接続口２５と給湯口２３は銅パイプ製の給湯パイプ２６によって接続されており、沸き上げ制御手段２１が約９０℃となるようにタンク２２内の水を加熱する
ことで、給湯口２３から出湯される高温の湯と水道水とを混合しながら適温の湯として使用することができるようになっている。約９０℃に沸き上げ制御することで、できるだけ少ない貯湯量で日常使用するお湯を確保することができている。

給湯パイプ２６の端部は拡管加工されたフランジ２７があり、フランジ２７と接続口２５端面間には耐熱ゴム製でドーナツ盤形状のゴムパッキン２８を有し、給湯パイプ２６のフランジ２７は袋ナット２９により接続口２５外周の管用ねじ部に締付け固定され、水漏れすることなくシール性を確保しつつ給湯できるよう構成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−１９８２０９号公報

しかしながら従来の技術では、ゴムパッキンの圧縮代は管用ねじ部の締付けトルクにより変動するものであり、過大トルクの場合にはゴムパッキンが破断し、過小トルクの場合には圧縮不足から水漏れを起こすことがあった。

また、昨今の給湯装置は高機能化のために、接続口の内面に逆止弁やフィルターなどの部材を挿入していることがあって、接続口の端部シール面が狭くなっており、対向する給湯パイプのフランジと必ずしも面あたりしない場合もあって、管用ねじが適正なトルクにて締付けされていても、せん断力の発生によりゴムパッキンが破断してしまうという課題があった。

さらに、自在に曲げ加工ができることと、端部を工具でつぶすことにより簡単に接続口との接合面を作り出すことができるため、給湯パイプに薄板蛇腹管を使用するケースが増えているが、接合面が均一な平面にならないことによるせん断力の発生により、ゴムパッキンが破断してしまうという課題もあった。

金属製シール材であれば、通常トルクにおいての破断の課題は解決するものの、ゴム材に比べて弾性がないため、接続口と金属製シール材と給湯パイプの接合部近傍には必ず１mm以下程度の隙間があって、これが起因し、水温が９０℃と高いことによる影響、水道水に微量含まれる塩素イオン、硫酸イオン、硝酸イオンの影響と合わさって隙間腐食現象が発生し、長期間の使用のうちに水漏れに至るという課題もあった。

さらにまた、微細なガラス繊維をゴム系のバインダー材を使用して板状に成形し、弾性と強度を併せ持つタイプのゴムパッキンにおいても、水温が９０℃と高いことによる影響、水道水に微量含まれる塩素酸ナトリウムなど残留塩素の影響により、長期間の使用でゴム成分が分解、流出して、ゴム圧縮によるシール性が不十分になると水漏れを起こしてしまうという課題もあった。

本発明は、上記課題を解決するもので、締め付けトルクに影響を受けにくいシール材により構成された配管部材を有する給湯装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明の給湯装置は、フランジを有する給湯パイプと、フランジを有する円筒形の接続口と、略ドーナツ盤形状の耐食性鋼板を有するシール材とを備え、前記シール材は前記フランジとの接合面および前記接続口との接合面および内側端面に薄膜状にゴム材が密着一体成形され、なおかつ加硫処理されており、外周端面近傍はゴム材がない構成とするとともに、前記シール材と前記給湯パイプのフランジの一部との接合面に設けたゴム材、および前記シール材と前記接続口のフランジの一部との接合面に
設けたゴム材よりも前記シール材の外周方向側に前記耐食性鋼板を延伸し、前記ゴム材よりも外周方向側の前記給湯パイプのフランジと前記ゴム材よりも外周方向側の前記接続口のフランジとで延伸した耐食性鋼板を挟み、前記フランジと前記耐食性鋼板とを一体として前記耐食性鋼板の最外周端部側から内側方向へ巻き締め加工したことを特徴とするものである。

これによって、管用ねじを使った袋ナットの締付けにより接合部を圧縮すると、フランジおよび接続口の接合面の微小な凸凹にゴム材が入りこんでシール性が確保できるだけでなく、このシール材は通常の締付けトルクでは変形しないため、圧縮代のバラツキによる影響で水漏れが発生するということがなくなる。

そして、接続口の端部シール面が狭く、対向する給湯パイプのフランジと必ずしも面あたりしない場合であっても、給湯パイプのフランジがステンレス製の薄板蛇腹管の端部など、均一な平面で構成されていなかったとしても、締付けによるせん断力によりシール材が破断してしまうということなくシール性が確保できる。

そして、従来の技術であれば、接続口と給湯パイプの接合部近傍には必ず隙間があって、これが起因し隙間腐食が発生したが、シール材の接合面から内側端面には、一体化し加硫処理されて弾性に優れたゴム材が介在するため、隙間が埋められおり、隙間腐食現象は発生することがないし、ゴム材が一体化し加硫処理されているためゴム材自身が硬化や劣化に対して強く、鋼板材から剥がれにくく、シール性能が耐久的にも優れた構成となっている。

そして、給湯パイプ内を長期間高温の湯が通過し、水道水に微量含まれる塩素酸ナトリウムなど残留塩素の影響によりゴム成分が分解、流出しても、金属により圧縮されているシール部分はそのまま密着性を確保している上に、この現象によって隙間腐食の原因となる水の滞留するような隙間が形成されることもないため水漏れに至ることはない。

そして、外周端面近傍はゴム材がない構成としていることで、締付けの際に袋ナット内面ねじの鋭利な先端がシール材のゴムを傷つけたり、剥ぎ取ったりすることがなく、シール性悪化、隙間腐食の原因がない。

さらに、ゴム材を耐食性鋼鈑と一体に成形する際に、耐食性鋼板の外周端面近傍を金型により固定すれば固定面積が広く取れるために、ゴム材の注入位置が安定し、シール性能に大きな影響をもつゴム膜厚寸法が高い精度で管理できる。

さらに、接続口の接合面に接続口フランジを有し、給湯パイプのフランジとシール材の外周のゴム材がない面を重ねて巻き締め固定した構成としてあるので、従来のように、給湯パイプのフランジをシール材を介し、袋ナットによって接続口外周の慣用ネジ部に締め付け固定する方法に比べ、使用する材料が非常に少なくなって省資源化が実現できるだけでなく、ホットメルト性樹脂により巻き締め部をシールする方法に比べると、１００℃に近い熱水雰囲気で使用した場合に起こる樹脂成分の溶出量が少なく、シール性の耐久性が確保できる。

さらに従来、ロー付けや溶接による工法で、給湯パイプやタンクの接合をしている箇所にもこの技術は適用でき、この場合には、工法における条件、加熱条件や、還元ガスなどの注入条件によって、接合部の耐食性や強度が変動するといった課題が払拭できる。

管用ねじを使った袋ナットの締付けにより接合部を圧縮すると、フランジおよび接続口
の接合面の微小な凸凹にゴム材が入りこんでシール性が確保できるだけでなく、このシール材は通常の締付けトルクでは変形しないため、圧縮代のバラツキによる影響で水漏れが発生するということがなくなる。

第１の発明は、フランジを有する給湯パイプと、フランジを有する円筒形の接続口と、略ドーナツ盤形状の耐食性鋼板を有するシール材とを備え、前記シール材は前記フランジとの接合面および前記接続口との接合面および内側端面に薄膜状にゴム材が密着一体成形され、なおかつ加硫処理されており、外周端面近傍はゴム材がない構成とするとともに、前記シール材と前記給湯パイプのフランジの一部との接合面に設けたゴム材、および前記シール材と前記接続口のフランジの一部との接合面に設けたゴム材よりも前記シール材の外周方向側に前記耐食性鋼板を延伸し、前記ゴム材よりも外周方向側の前記給湯パイプのフランジと前記ゴム材よりも外周方向側の前記接続口のフランジとで延伸した耐食性鋼板を挟み、前記フランジと前記耐食性鋼板とを一体として前記耐食性鋼板の最外周端部側から内側方向へ巻き締め加工したことを特徴としている。

そして、管用ねじを使った袋ナットの締付けにより接合部を圧縮すると、フランジおよび接続口の接合面の微小な凸凹にゴム材が入りこんでシール性が確保できるだけでなく、このシール材は通常の締付けトルクでは変形しないため、圧縮代のバラツキによる影響で水漏れが発生するということがなくなる。

そして、接続口の端部シール面が狭く、対向する給湯パイプのフランジと必ずしも面あたりしない場合であっても、給湯パイプのフランジがステンレス製の薄板蛇腹管の端部など、均一な平面で構成されていなかったとしても、締付けによるせん断力によりシール材が破断してしまうということなくシール性が確保できる。

そして、従来の技術であれば、接続口と給湯パイプの接合部近傍には必ず隙間があって、これが起因し隙間腐食が発生したが、シール材の接合面から内側端面には、一体化し加硫処理されて弾性に優れたゴム材が介在するため、隙間が埋められおり、隙間腐食現象は発生することがないし、ゴム材が一体化し加硫処理されているためゴム材自身が硬化や劣化に対して強く、鋼板材から剥がれにくく、シール性能が耐久的にも優れた構成となっている。

そして、給湯パイプ内を長期間高温の湯が通過し、水道水に微量含まれる塩素酸ナトリウムなど残留塩素の影響によりゴム成分が分解、流出しても、金属により圧縮されているシール部分はそのまま密着性を確保している上に、この現象によって隙間腐食の原因となる水の滞留するような隙間が形成されることもないため水漏れに至ることはない。

そして、外周端面近傍はゴム材がない構成としていることで、締付けの際に袋ナット内面ねじの鋭利な先端がシール材のゴムを傷つけたり、剥ぎ取ったりすることがなく、シール性悪化、隙間腐食の原因がない。

さらに、ゴム材を耐食性鋼鈑と一体に成形する際に、耐食性鋼板の外周端面近傍を金型により固定すれば固定面積が広く取れるために、ゴム材の注入位置が安定し、シール性能に大きな影響をもつゴム膜厚寸法が高い精度で管理できる。

さらに、接続口の接合面に接続口フランジを有し、給湯パイプのフランジとシール材の外周のゴム材がない面を重ねて巻き締め固定した構成としてあるので、従来のように、給湯パイプのフランジをシール材を介し、袋ナットによって接続口外周の慣用ネジ部に締め付け固定する方法に比べ、使用する材料が非常に少なくなって省資源化が実現できるだけ
でなく、ホットメルト性樹脂により巻き締め部をシールする方法に比べると、１００℃に近い熱水雰囲気で使用した場合に起こる樹脂成分の溶出量が少なく、シール性の耐久性が確保できる。

さらに従来、ロー付けや溶接による工法で、給湯パイプやタンクの接合をしている箇所にもこの技術は適用でき、この場合には、工法における条件、加熱条件や、還元ガスなどの注入条件によって、接合部の耐食性や強度が変動するといった課題が払拭できる。

第２の発明は、ゴム材は加硫し、ゴム分子間の架橋を生成させた材料を使用している。

そして、１００℃に近い熱水雰囲気中においても、ゴム弾性を長時間持続させることが可能となるだけでなく、ゴム材がフランジ及び接合面より大きな応力を受けた場合でも圧縮永久歪み量が長時間安定し、給湯装置に用いた場合に水漏れの発生を抑制する効果が大きい。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における給湯装置の断面図、図２は同給湯装置の給湯パイプ接続部の詳細断面図である。

図１、図２において、１は沸き上げ制御手段であり、タンク２と給湯口３と、これらを支える筐体４を有した構成としてある。

また、タンク２上方には接続口５があって、この接続口５と給湯口３は銅パイプ製の給湯パイプ６によって接続されており、沸き上げ制御手段１が約９０℃となるようにタンク２内の水を加熱することで、給湯口３から出湯される高温の湯と水道水とを混合しながら適温の湯として使用することができるようになっている。約９０℃に沸き上げ制御することで、できるだけ少ない貯湯量で日常使用するお湯を確保することができている。

給湯パイプ６の端部は拡管加工されたフランジ７があり、フランジ７と接続口５端面間には略ドーナツ盤形状の耐食性鋼板からなるシール材８を有し、フランジ７は袋ナット９により接続口５外周の管用ねじ部に締付け固定され、水漏れすることなくシール性を確保しつつ給湯できるよう構成されている。

８ａは耐熱ゴム材であり、シール材８とフランジ７との接合面および接続口５との接合面およびシール材８内側端面に薄膜状に密着一体成形され、なおかつ加硫処理されており、ゴムの弾性と強度を確保するとともに耐食性鋼板から剥がれないよう加工されている。また、シール材８の外周端面近傍はゴム材がない構成としており、締付けの際に袋ナット内面ねじの鋭利な先端がシール材８のゴム材８ａを傷つけたり、剥ぎ取ったりすることがないように、シール性悪化の原因を取り除いている。また、ゴム材８ａを耐食性鋼板と一体に成形する際に、耐食性鋼板の外周端面近傍を金型により固定すれば固定面積が広く取れるために、ゴム材の注入位置が安定し、シール性能に大きな影響をもつゴム膜厚寸法が高い精度で管理できるメリットもある。

このような構成により、フランジ７および接続口５の接合面の微小な凸凹にゴム材８ａが入りこんで確実なシール性が確保できるだけでなく、耐食性鋼板製であることから通常の締付けトルクではシール材８は変形しないため、圧縮代のバラツキによる影響で水漏れが発生するということがない。

また、接続口５の内部には逆止弁１０があって、高圧の水道水がタンク２に逆流しないようになっているが、接続口５のシール面５ａには段差５ｂがあって逆止弁１０が脱落しないよう保持できる構成となっているがシール面は狭くなっており、対向するフランジ７とは必ずしも面あたりしない位置関係となっている場合もある。こういった場合には袋ナット９の締付けにより、シール材８にはせん断力がかかってしまうが、耐食性鋼板製であることから通常の締付けトルクではシール材８は変形しないため、破断してしまうということなくシール性が確保できる。

さらにまた、従来の技術で、シール材８にゴム材８ａがなかったならば、接続口５および、給湯パイプ７の接合部近傍には必ず金属間隙間ができてしまい、これが起因し隙間腐食が発生するが、シール材の接合面から内側端面には、一体化し加硫処理されて弾性に優れたゴム材８ａが介在するため、隙間が埋められおり、隙間腐食現象は発生することがないし、ゴム材が一体化し加硫処理されているためゴム材自身が硬化や劣化に対して強く、鋼板材から剥がれにくく、シール性能が耐久的にも優れた構成となっている。

そして、給湯パイプ６内を長期間高温の湯が通過し、水道水に微量含まれる塩素酸ナトリウムなど残留塩素の影響によりゴム成分が分解、流出しても、金属により圧縮されているシール部分はそのまま密着性を確保している上に、この現象によって隙間腐食の原因となる水の滞留するような隙間が形成されることもないため水漏れに至ることはない。

次ぎに、給湯パイプにステンレス製の薄板蛇腹管を用いた場合について、図３を用いて説明すると、図３において、図の右半分は袋ナット９を締め付ける前の状態を示し、左半分は袋ナット９を接続口５に締め付けた状態を示している。

図において、１１は給湯パイプでステンレス製の薄板蛇腹形状をしおり、そのフランジ１１ａは簡易工具を使用し１つの蛇腹を平らになるようにつぶして成型したものである。袋ナット９を締め付ける前には、フランジ１１ａとシール材８は同一平面となっているが、袋ナット９を締め付けるとフランジ１１ａは剛性のあるシール材８により平面上に形成され、それでも残る隙間にはゴム材８ａが入り込んでシール性を確保できるようになる。

次ぎに、別の方法について図４を用いて説明すると、図４において、図の図の右半分は袋ナット９を締め付ける前の状態を示し、左半分は袋ナット９を接続口５に締め付けた状態を示している。

図において、１２はバネ性のある鋼板材からなるシール材で、１２ａについていて板バネの形状になっていると共にゴム材が密着成形されている。袋ナット９を締め付けるとシール材の段部１２ａはバネ部が圧縮されたゴム材が接合部に密着してシール性を確保する。

そして、給湯パイプ１１と接続口５の材料が、熱膨張係数において著しく異なるものを使用されていた場合など、温度差の発生によって互いの相対位置が変化したとしてもシール材１２のバネ性が密着力の著しい低下を防止し、シール性を確保できるようになる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における給湯装置の断面図、図６は同給湯装置のタンクの断面図である。

図５において、図の右半分は給湯パイプ１３とシール材１４と接続口１５を締め付ける前の状態を示しており、左半分は給湯パイプ１３とシール材１４と接続口１５を巻き締め
付け工法によって締め付けた状態を示している。

１４ａはシール材１４に密着成形され加硫されたゴム材であり、１４ｂは外周のゴム材がない面である。フランジ１３ａとシール材１４の外周のゴム材がない面１４ｂと接続口フランジ１５ａを合致させた状態で巻き締め加工すると、図の左に示す形状となる。

従来のように、給湯パイプのフランジを袋ナットによって接続口外周の慣用ねじ部に締め付け固定する方法に比べ、使用する材料が非常に少なくなって省資源化が実現する。

また、同じ巻き締め加工でも、ホットメルト性樹脂を使ってシールする方法に比べると、１００℃に近い熱水雰囲気で使用した場合に起こる樹脂成分の溶出量が少なく、シール性の耐久性が確保できる。

さらに従来、ロー付けや溶接による工法で、給湯パイプやタンクの接合をしている箇所にもこの技術は適用でき、この場合には、工法における条件や、加熱条件や、還元ガスなどの注入条件によって、接合部の耐食性や強度が変動するといった課題が払拭できる。

図６において、１６はタンクであり、タンク鏡板１６ａと胴板１６ｂを接合することで形成されている。１７は耐食性鋼板からなるシール材であり、内側にはゴム材１７ａが密着成形され、加硫されている。

タンク鏡板１６ａと胴板１６ｂの接合は、シール材１７を間に介しての巻き締めであり、図のように接合内面の隙間１６ｃにはゴム材１７ａが圧縮され入り込んでいるが、これによりシール性の確保だけでなく、隙間腐食の問題を解決している。

従来、この接合を溶接で行う場合には、溶接の加熱はタンク外側しかできないため、反対側すなわちタンク内面の接合部は溶接条件が安定せず、接合部の耐食性や強度が変動するといった課題があったが、これはこの技術により払拭できる。

以上のように、本発明にかかる給湯装置は、管用ねじを使った袋ナットの締付けにより接合部を圧縮すると、フランジおよび接続口の接合面の微小な凸凹にゴム材が入りこんでシール性が確保できるだけでなく、このシール材は通常の締付けトルクでは変形しないため、圧縮代のバラツキによる影響で水漏れが発生するということがなくなるため、従来ロー付けや溶接による工法で給湯パイプやタンクの接合をしている箇所にも適用できる。

また、給湯装置の種類としては、ガス・石油等の燃焼バーナによるガス給湯装置・石油給湯装置の他、ヒータやヒートポンプによる電気給湯装置にも応用できる。

本発明の実施の形態１における給湯装置の断面図 同給湯装置の給湯パイプ接続部の詳細断面図 同給湯装置の別の給湯パイプ接続部の詳細断面図 同給湯装置の別の給湯パイプ接続部の詳細断面図 本発明の実施の形態２における給湯装置の断面図 同給湯装置のタンク断面図 従来例の給湯装置の断面図

符号の説明

５ 接続口
６ 給湯パイプ
７ フランジ
８ シール材
８ａ ゴム材

Claims (2)

1. フランジを有する給湯パイプと、フランジを有する円筒形の接続口と、略ドーナツ盤形状の耐食性鋼板を有するシール材とを備え、前記シール材は前記フランジとの接合面および前記接続口との接合面および内側端面に薄膜状にゴム材が密着一体成形され、なおかつ加硫処理されており、外周端面近傍はゴム材がない構成とするとともに、前記シール材と前記給湯パイプのフランジの一部との接合面に設けたゴム材、および前記シール材と前記接続口のフランジの一部との接合面に設けたゴム材よりも前記シール材の外周方向側に前記耐食性鋼板を延伸し、前記ゴム材よりも外周方向側の前記給湯パイプのフランジと前記ゴム材よりも外周方向側の前記接続口のフランジとで延伸した耐食性鋼板を挟み、前記フランジと前記耐食性鋼板とを一体として前記耐食性鋼板の最外周端部側から内側方向へ巻き締め加工したことを特徴とする給湯装置。
2. ゴム材は加硫し、ゴム分子間の架橋を生成させた請求項１記載の給湯装置。

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