JP5370045B2

JP5370045B2 - 貯湯式給湯機

Info

Publication number: JP5370045B2
Application number: JP2009219994A
Authority: JP
Inventors: 弘司古市
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: JP2011069533A

Description

本発明は、湯水を貯える貯湯タンクを有する貯湯式給湯機に関するものである。

図４は、従来の貯湯式給湯機の構成を示す構成図である。タンクユニット１００は、湯水を貯える貯湯タンク１０１を有し、貯湯タンク１０１の底部には給水源から低温水を供給する給水配管１０２が接続されている。給水配管１０２には湯水の流れの逆流を防止する逆止手段１０３が配設されており、貯湯タンク１０１からの湯水の逆流を防止している。

また、貯湯タンク１０１の底部から貯湯タンク１０１の上部へ低温水を搬送するための沸き上げポンプ１０４を有しており、沸き上げポンプ１０４を駆動することで貯湯タンク１０１の底部から貯湯タンク１０１の上部へ低温水を搬送し、貯湯タンク１０１内部のヒータ１０５で沸き上げを行っている。

貯湯タンク１０１の上部には給湯端末１１１へ高温水を供給する混合弁湯配管１１２が接続されており、混合弁湯配管１１２と混合弁水配管１１５とが混合弁１１６に接続され、給湯配管１１７から貯湯タンク１０１への逆流を防止する湯側逆止弁１１０と水側逆止弁１１９を内蔵した混合弁１１６で所望の温度に混合される。そして、混合された湯水は給湯配管１１７を通って給湯端末１１１へ供給される。（例えば、特許文献１参照）。

また、混合弁湯配管１１２から分岐して貯湯タンク１０１内の膨張水を排出するための排水管１１３が設けられており、排水管１１３には貯湯タンク１０１内が高圧になると圧力を逃がすための逃し弁１１４が設けられている。さらに、貯湯タンク１０１の上部には、ヒータ１０５の空焼きなど異常温度上昇を検知すると通電を遮断する温度過昇防止装置１０６を備えている。

以上のように構成された従来の貯湯式給湯機の沸き上げ運転について説明する。通常、深夜時間帯（２３時〜翌７時）にヒータ１０５に通電し、沸き上げポンプ１０４が駆動することで、貯湯タンク１０１の底部から貯湯タンク１０１の上部へ低温水を搬送する。そして、搬送された低温水はヒータ１０５により加熱され、高温水が貯湯タンク１０１の上部から貯えられていく。なお、通常の沸き上げ運転時には、給水管１０２から貯湯タンク１０１の底部へは常時給水圧が掛かっている状態となっている。

一方、冬季に外気温度が低くなる寒冷地においては、不凍水抜栓を介して貯湯式給湯機を設置し、給水および給湯配管の凍結を防止している。不凍水抜栓とは、予め配管から水を抜き取り、夜間等に外気温度が低温になってしまった時でも、配管の凍結を防止するものである。

図５は、不凍水抜栓を介して貯湯式給湯機を設置した時の構成図である。図５に示すように、給水源からタンクユニット１００および給湯端末１１１へ水を供給する給水配管１１８には、不凍水抜栓１２０が設けられている。そして、給湯端末１１１へ湯を供給する給湯配管１１７にも、給湯配管１１７に連通するように不凍水抜栓１２０が設けられている。ちなみに図５は、湯側の不凍水抜栓と水側の不凍水抜栓が一体となったものを使用しているが、それぞれ別体に構成されている不凍水抜栓もある。

そして、外気温度の氷点下まで低下が予想される場合には、給水源を閉止後に不凍水抜
栓１２０を操作して、給水配管１１８および給湯配管１１７内の湯水を抜く。この時、図５に示すように、不凍水抜栓１２０を操作すると、給湯配管１１７および給水配管１１８内の湯水が、図５に示す矢印の方向に流れ、不凍水抜栓１２０に設けられた排水吐出口１２１から外部へ排水される。その結果、給湯配管１１７および給水配管１１８には湯水が無くなり、配管の凍結を防止することができる。

このように寒冷地では、配管の凍結防止のために、水道設備として不凍水抜栓１２０を設けて給湯端末１１１やタンクユニット１００を設置するのが一般的である。

特開２００４−２５７５８５号公報

しかしながら、図５に示すように不凍水抜栓１２０が接続された貯湯式給湯機においては、不凍水抜栓１２０を操作することで排水吐出口１２１から給湯配管１１７および給水配管１１８内の湯水が抜けていき、給湯配管１１７と給水配管１１８の内部は負圧となる。この時、給湯配管１１７内部の負圧発生によりサイフォン現象が発生し、図５の矢印で示すように、貯湯タンク１０１底部の湯水が混合弁水配管１１５を通り、給湯配管１１７へと連続して移動し、不凍水抜栓１２０に設けた排水吐出口１２１から排水されるため、貯湯タンク１０１内の水位が低下する。さらに水位低下が拡大すると、貯湯タンク１０１内上部は空気層１０７となり、ヒータ１０５が空気中に露出し、通電時にヒータ１０５は空焼き状態となる。その結果、貯湯タンク１０１上部の温度が異常上昇し、温度過昇防止装置１０６が作動してヒータ１０５への通電を遮断し、沸き上げを停止するため、翌日に湯が使えないという課題を有していた。

このように本発明は、前記従来の課題を解決するもので、不凍水抜栓の排水操作により貯湯タンクに接続した配管が負圧になると負圧を解消し、貯湯タンク内の水位低下を防止して、沸き上げ運転を継続できる貯湯式給湯機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の貯湯式給湯機は、湯水を貯える貯湯タンクと、貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、貯湯タンク下部に接続し水を貯湯タンクへ供給する給水配管と、貯湯タンク上部に接続し温水を混合弁へ供給する混合弁湯配管と、水を混合弁へ供給する混合弁水配管と、混合弁から給湯端末へ湯水を供給する給湯配管とを備え、給湯配管が負圧になると大気と連通して負圧を解消するように開弁する逆止弁、大気と連通する通路の開閉を行う開閉弁、大気を取り入れる吸入口を有した吸気弁を設けるとともに、吸気弁を混合弁水配管に配設したことにより、給湯配管が負圧になると吸気弁が作動して大気と給湯配管内とが連通し、負圧を解消して貯湯タンク内の水位低下を防止するため、貯湯タンク内のヒータ露出による空焼きを防止して異常なく平常運転を継続する貯湯式給湯機を提供することができる。

本発明は、不凍水抜栓の排水操作により貯湯タンクに接続した配管が負圧になると負圧を解消し、貯湯タンク内の水位低下を防止して、沸き上げ運転を継続できる貯湯式給湯機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機の構成図同実施の形態１における吸気弁の（通常時）断面図同実施の形態１における吸気弁の（作動時）断面図従来の貯湯式給湯機の構成図従来の（不凍水抜栓接続時の）貯湯式給湯機の構成図

第１の発明の貯湯式給湯機は、湯水を貯える貯湯タンクと、貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、貯湯タンク下部に接続し水を貯湯タンクへ供給する給水配管と、貯湯タンク上部に接続し温水を混合弁へ供給する混合弁湯配管と、水を混合弁へ供給する混合弁水配管と、混合弁から給湯端末へ湯水を供給する給湯配管とを備え、給湯配管が負圧になると大気と連通して負圧を解消するように開弁する逆止弁、大気と連通する通路の開閉を行う開閉弁、大気を取り入れる吸入口を有した吸気弁を設けるとともに、吸気弁を混合弁水配管に配設したことにより、給湯配管が負圧になると吸気弁が作動して大気と給湯配管内とが連通し、負圧を解消して貯湯タンク内の水位低下を防止するため、貯湯タンク内のヒータ露出による空焼きを防止して異常なく平常運転を継続する貯湯式給湯機を提供することができる。

また、吸気弁に通路の開閉を行う開閉弁を設けたことにより、不凍水抜栓の不使用時など吸気が不要な場合は吸気を閉止遮断し、給湯配管への空気の混入を防止することができ、さらに、例えば混合弁水配管以外の給湯配管に吸気弁を設けた場合には、不凍水抜栓の水抜き忘れで給湯端末と混合弁の間で凍結が始まると、給湯配管内は混合弁に内蔵した逆止弁と給湯端末の間で密閉通路になるため圧力が上昇し、吸気弁内の逆止弁は高圧の逆圧を受け破壊に至るため、本発明は、圧力を逃す逃し弁を備えた貯湯タンクと連通する混合弁水配管に吸気弁を設けたことにより、混合弁水配管は、圧力が上昇しても逃し弁から圧力を逃すため、吸気弁内の逆止弁の逆圧破壊を防止することができる。

第２の発明の貯湯式給湯機は、特に第１の発明において、吸気弁には、逆止弁を複数個設けたことを特徴とするものである。逆止弁は、混合弁水配管が負圧になり空気を吸入する時以外は、閉止状態を保ち混合弁水配管からの水漏れを防止する機能が重要となるが、吸気弁や混合弁水配管に混入した異物が逆止弁の弁に付着すると閉止が不完全となり、混合弁水配管からの水漏れにつながる場合がある。第２の発明は、逆止弁を複数個配置する構成としたことにより、逆止弁単品に比べ、異物付着に起因する水漏れリスクを低減することができる。また、混合弁水配管の負圧が変動し、逆止弁が開、閉を繰り返す脈動状態になると、逆止弁単品では、混合弁水配管からの微小な水漏れを発生させる恐れがあるため、逆止弁を複数個配置して前記微小な水漏れを防止することができる。

第３の発明の貯湯式給湯機は、特に第１から第２の発明において、開閉弁は、着脱自在なストッパーを設けて開状態を保持する構成としたことを特徴とするものである。開閉弁にストッパーを設けて開状態を保持する構成としたことにより、誤って開閉弁を締め込み、吸気弁の通路を遮断し、吸気弁機能を損なうことを防止できる。また、着脱自在に構成したことにより、吸気が不要な場合は、ストッパーを外してから開閉弁を締め込み、吸気を遮断することができる。

第４の発明の貯湯式給湯機は、特に第１から第３の発明において、吸入口にはホースを接続し、貯湯タンクが内設されるタンクユニット内の任意の位置にホースの他端を配置できるようにしたことを特徴とするものである。吸入口にホースを接続する構成としたことにより、空気の吸入時に、ホース内の抵抗でタンクユニット内の微小なほこりなど異物の逆止弁への吸入を低減することができる。また、タンクユニット内の任意の位置にホース端末を配置できるようにしたことにより、タンクユニット内の電気部品への水飛散を回避する場所へホース端末を配置し、逆止弁の閉止不完全による水漏れが発生した場合でも、
電気部品を保護することができる。

第５の発明の貯湯式給湯機は、特に第１から第４の発明において、吸気弁の吸入口を開閉弁体に設けたことを特徴とするものである。開閉弁に吸入口を設けて、開閉弁の内部から吸気し、吸入口にホースを接続する構成も可能だが、開閉弁の開閉操作時にホースが共回りしホース端末のねじれが発生するため構成上好ましくない。そこで本第５の発明は、吸気弁の吸入口を開閉弁体に設けて、開閉弁と吸気口を分離したことにより、開閉弁の開閉操作時に前記不具合が発生することは無い。

第６の発明の貯湯式給湯機は、特に第１から第５の発明において、混合弁水配管と大気とを連通する吸気弁の連通口を、角穴で構成したことを特徴とするものである。貯湯式給湯機は設置後に、貯湯タンクを満水にして試運転を行い正常作動を確認するが、未入居の場合は、確認後に給水源の閉止と排水栓の開栓を行い、貯湯タンクの満水の水を抜いて入居までの間の凍結予防を行うのが一般的である。したがって、凍結予防のためには、貯湯タンクの排水時、混合弁水配管も同時に排水されるが、吸気弁内の逆止弁まで入水した水も連通口から混合弁水配管へ排水する必要がある。そこで本第６の発明は、吸気弁の連通口を角穴で構成したことにより、連通口から混合弁水配管へ排水の際、水の表面張力が働かないため、連通口内部を塞ぐ水膜が発生せず、吸気弁内の逆止弁まで入水した水は連通口から混合弁水配管へ全量が排水され、吸気弁の凍結を予防できる。連通口を丸穴で構成すると表面張力により前記水膜が発生し、吸気弁内の逆止弁まで入水した水は排水されずに残水として吸気弁内に残るため、凍結破壊の原因となる。

第７の発明の貯湯式給湯機は、特に第１から第６の発明において、吸気弁の連通口を複数個設け、複数個の連通口に高低差を設けて配置したことを特徴とするものである。連通口を単独で設けた場合には、連通口から混合弁水配管へ排水の際、吸気弁内の逆止弁まで入水した水は、吸気弁内満水の水頭圧で排水を開始するが、水位の低下と共に、水頭圧と混合弁水配管側の大気圧が釣合って、排水は停止するため、残水となり凍結破壊の原因となる。そこで本第７の発明は、連通口を複数個設けると共に各連通口に高低差をつけて配置したことにより、排水を開始し水位が低下すると、上方の連通口は混合弁水配管側の大気と連通するため、下方の連通口から全量の排水が可能となり、吸気弁の凍結を予防することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この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における貯湯式給湯機の構成図である。

まず、タンクユニット１の構成について説明する。タンクユニット１は、湯水を貯える貯湯タンク７を有し、貯湯タンク７の底部には給水源から低温水を供給する給水配管２が接続されている。給水配管２には湯水の流れの逆流を防止する逆止手段３が配設されており、貯湯タンク７からの湯水の逆流を防止している。

また、貯湯タンク７の底部から上部へ低温水を搬送するための沸き上げポンプ４を有しており、沸き上げポンプ４を駆動することで貯湯タンク７の底部から上部へ低温水を搬送し、貯湯タンク７内部のヒータ５で沸き上げを行っている。貯湯タンク７の上部には給湯端末１１へ高温水を供給する混合弁湯配管１２が接続されており、混合弁湯配管１２と混合弁水配管１５とが混合弁１６に接続され、給湯配管１７から貯湯タンク７への逆流を防止する湯側逆止弁１０と水側逆止弁１９を内蔵した混合弁１６で所望の温度に混合される。そして、混合された湯水は給湯配管１７を通って給湯端末１１へ供給される。

また、混合弁水配管１５には、吸気口３１を有した吸気弁３０と貯湯タンク７の排水用の排水栓３８を配置するとともに、貯湯タンク７内の膨張水の排出や高圧になると圧力を逃がすための逃し弁１４を備えた排水管１３を混合弁湯配管１２から分岐して設けている。

さらに、貯湯タンク７の上部には、ヒータ５の空焼きなど異常温度上昇を検知すると通電を遮断する温度過昇防止装置６を備えている。

次に不凍水抜栓２０について説明する。給水源からタンクユニット１および給湯端末１１へ水を供給する給水配管１８には、不凍水抜栓２０が設けられている。そして、給湯端末１１へ湯を供給する給湯配管１７にも、給湯配管１７に連通するように不凍水抜栓２０が設けられている。ちなみに図１は、湯側の不凍水抜栓と水側の不凍水抜栓が一体となったものを使用しているが、それぞれ別体に構成されている不凍水抜栓もある。

そして、外気温度の低下により凍結が予想される場合には、給水源を閉止後、不凍水抜栓２０を操作し、給湯配管１７および給水配管１８内の湯水を図１に示す矢印の方向に流して不凍水抜栓２０の排水吐出口２１から外部へ排水するが、同時に、給湯配管１７内部に負圧が発生し、連通している混合弁水配管１５も負圧となるため、貯湯タンク７内の湯水が混合弁水配管１５を経て給湯配管１７へ移動しようとする。また、この負圧発生と同時に、吸気弁３０は吸気口３１から大気を吸引し、混合弁水配管１５内部の負圧を解消するため、貯湯タンク７内から混合弁水配管１５へ移動しようとした湯水は停止し、給湯配管１７内部の湯水だけが排水吐出口２１から外部へ排水される。その結果、貯湯タンク７内の水位低下を防止し、不凍水抜栓２０操作時でも平常通りの運転を継続することができる。

次に、吸気弁３０の構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態における吸気弁の通常時（つまり作動していない時）の構成拡大図である。混合弁水配管１５に接続された吸気弁３０には、通路部に逆止弁３２を２個配置し、逆止弁３２と混合弁水配管１５の間に角形の連通口３６を各々高低差をつけて２個設けている。そして、開閉弁体３４は、吸気口３１と逆止弁３２間の通路を開閉できる開閉弁３３を備え、逆止弁３２を固定する構成とし、吸気口３１には、ホース３５を接続している。また、図２は、開閉弁３３の開弁状態を示し、着脱自在のストッパー３７を開閉弁３３の操作部と開閉弁体３４の間に装着して開弁状態を保持している。

図３は、本発明の実施の形態における吸気弁の作動時の構成拡大図である。吸気弁３０の作動時、混合弁水配管１５内部の負圧解消について説明する。不凍水抜栓２０の操作で、混合弁水配管１５内部が負圧になると、逆止弁３２の連通口３６側が負圧になるため、逆止弁３２はホース３５の端末と連通する大気圧により開弁し、吸引した空気は図３の矢印方向へ流れて混合弁水配管１５内部の負圧を解消する。

このように、給湯配管１７が負圧になると大気と連通して負圧を解消するように開弁する逆止弁３２と、大気と連通する通路の開閉を行う開閉弁３３と、大気を取り入れる吸入口３１を備えた吸気弁３０を混合弁水配管１５に設けたことにより、不凍水抜栓２０の操作による排水で、給湯配管１７が負圧になっても吸気弁３０が作動し、大気と連通し、負圧を解消して貯湯タンク７内の水位低下を防止するため、貯湯タンク７内のヒータ５の露出による空焼きを防止して異常なく平常運転を継続することができる。

また、吸気弁３０に通路の開閉を行う開閉弁３３を設けたことにより、不凍水抜栓２０の不使用時など吸気が不要な場合は吸気を閉止遮断し、給湯配管１７への空気の混入を防
止することができる。

さらに、例えば混合弁水配管１５以外の給湯配管１７に吸気弁を設けた場合には、不凍水抜栓２０の水抜き忘れで給湯端末１１と混合弁１６の間で凍結が始まると、給湯配管１７内は混合弁１６に内蔵した逆止弁１０、１９と給湯端末１１の間で密閉通路になるため圧力が上昇し、吸気弁３０内の逆止弁３２は高圧の逆圧を受け破壊に至るが、圧力を逃す逃し弁１４を備えた貯湯タンク７と連通する混合弁水配管１５に吸気弁３０を設けたことにより、混合弁水配管１５は、圧力が上昇しても逃し弁から圧力を逃すため、吸気弁３０内の逆止弁３２の逆圧破壊を防止することができる。

また、逆止弁３２を複数個配置する構成としたことにより、逆止弁３２の単品配置に比べ、逆止弁３２の弁への異物付着に起因する水漏れリスクを低減することができると共に混合弁水配管１５の負圧が変動し、逆止弁３２が開、閉を繰り返す脈動状態になっても、微小な水漏れを防止することができる。

また、開閉弁３３にストッパー３７を設けて開状態を保持する構成としたことにより、誤って開閉弁３３を締め込み、吸気弁３０の通路を遮断し、吸気弁機能を損なうことを防止できる。また、着脱自在に構成したことにより、吸気が不要な場合は、ストッパー３７を外してから開閉弁３３を締め込み、吸気を遮断し、給湯配管１７への空気の混入を防止することができる。

また、吸入口３１にホース３５を接続する構成としたことにより、空気の吸入時に、ホース内の抵抗でタンクユニット１内の微小なほこりなど異物の逆止弁３２への吸入を低減することができると共に、タンクユニット１内の任意の位置にホース端末を配置できるようにしたことにより、タンクユニット１内の電気部品への水飛散を回避する場所へホース端末を配置し、逆止弁３２の閉止不完全による水漏れが発生した場合でも、電気部品を保護することができる。

また、吸気弁３０の吸入口３１を開閉弁体３４に設けて、開閉弁３３と吸気口３１を分離したことにより、開閉弁３３の開閉操作時に吸気口３１に接続したホース３５が、共回りしてホース端末のねじれが発生する等の不具合を防止できる。

また、吸気弁３０の連通口３６を角穴で構成したことにより、連通口３６から混合弁水配管１５へ排水の際、水の表面張力が働かないため、連通口内部を塞ぐ水膜が発生せず、吸気弁３０内の逆止弁３２まで入水した水は連通口３６から混合弁水配管１５へ全量が排水され、吸気弁３２の凍結を予防できる。

また、連通口３６を複数個設けると共に各連通口に高低差をつけて配置したことにより、連通口３６から混合弁水配管１５へ排水の際、排水を開始し水位が低下すると、上方の連通口３６は混合弁水配管側１５の大気と連通するため、下方の連通口３６から全量の排水が可能となり、吸気弁３０の凍結を予防することができる。

以上のように、本発明に係る貯湯式給湯機は、電気ヒータを用いて沸き上げる電気温水器の外、熱源ユニットとタンクユニットで構成するヒートポンプ給湯機にも適用できる。

１タンクユニット
２給水配管
３逆止手段
４沸き上げポンプ
５ヒータ
６温度過昇防止装置
７貯湯タンク
１０湯側逆止弁
１１給湯端末
１２混合弁湯配管
１３排水管
１４逃し弁
１５混合弁水配管
１６混合弁
１７給湯配管
１８給水配管
１９水側逆止弁
２０不凍水抜栓
２１排水吐出口
３０吸気弁
３１吸気口
３２逆止弁
３３開閉弁
３４開閉弁体
３５ホース
３６連通口
３７ストッパー
３８排水栓

Claims

湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク下部に接続し水を前記貯湯タンクへ供給する給水配管と、前記貯湯タンク上部に接続し温水を混合弁へ供給する混合弁湯配管と、水を前記混合弁へ供給する混合弁水配管と、前記混合弁から給湯端末へ湯水を供給する給湯配管とを備え、前記給湯配管が負圧になると大気と連通して負圧を解消するように開弁する逆止弁、大気と連通する通路の開閉を行う開閉弁、大気を取り入れる吸入口を有した吸気弁を設けるとともに、前記吸気弁を前記混合弁水配管に配設したことを特徴とする貯湯式給湯機。
前記吸気弁には、逆止弁を複数個設けたことを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯機。
前記開閉弁は、着脱自在なストッパーを設けて開状態を保持する構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載の貯湯式給湯機。
前記吸入口にはホースを接続し、前記貯湯タンクが内設されるタンクユニット内の任意の位置に前記ホースの他端を配置できるようにしたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の貯湯式給湯機。
前記吸気弁の吸入口を開閉弁体に設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の貯湯式給湯機。
前記混合弁水配管と大気とを連通する吸気弁の連通口を、角穴で構成したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の貯湯式給湯機。
前記吸気弁の連通口を複数個設け、前記複数個の連通口に高低差を設けて配置したことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の貯湯式給湯機。