JP5720018B2 - 注湯電磁弁 - Google Patents

Description

本発明は注湯電磁弁に関し、特に給湯機によって作られた温水を浴槽に供給する配管の途中に配置されて浴槽の汚水が上水側へ逆流してしまうのを防止できるようにした注湯電磁弁に関する。

台所、洗面所および風呂に給湯するシステムとしてヒートポンプ給湯機が普及しつつある。ヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプを利用して水を加熱するヒートポンプユニットと、ヒートポンプユニットで加熱された湯を蓄えたり蓄えられた湯を直接利用または熱源として利用したりする貯湯ユニットとを備えている。

貯湯ユニットは、タンクを有し、このタンクには、上水道からの給水を導入する給水回路と、タンク下部の水をヒートポンプユニットの熱交換器に送り出すとともにその熱交換器にて昇温された水をタンク上部に戻す循環型の加熱回路とが接続されている。タンクは、また、タンク上部の湯と給水された水とを混合して台所などの蛇口へ給湯する回路と、タンク上部の湯と給水された水とを混合し、注湯電磁弁を介して風呂の浴槽へ給湯する回路とが接続されている。台所などの蛇口としては、湯だけの単水栓の他に、ヒートポンプ給湯機の湯と上水道の水とを混合し所定の温度にして出す混合水栓が使用されている。タンクは、さらに、タンク上部の湯を追焚き熱交換器に供給し、追焚き熱交換器で熱交換された水をタンク下部に戻すようにした循環型の追焚き熱源回路が接続されている。追焚き熱交換器は、浴槽内の湯水を循環させて追焚きするよう構成されている。

貯湯ユニットは、給水を受ける部分に給水圧を所定の水圧に減圧する減圧弁を備え、タンクおよび内部の各回路における水圧が高くならないようにしている。それでも、貯湯ユニット内の圧力が異常に高くなる場合がある。たとえば、回路内の水が凍結したり各回路に設けた弁や循環回路に設置されたポンプが故障したりすることがあり、それらの状況によって貯湯ユニット内の回路が異常高圧になる可能性がある。この貯湯ユニット内の要因以外にも、ヒートポンプ給湯機に接続された蛇口が混合水栓である場合に、その故障によって貯湯ユニット内の回路が異常高圧になる可能性がある。すなわち、混合水栓は、湯を導入する側に逆止弁が内蔵されていてヒートポンプ給湯機への逆流が生じないようにしている一方、上水道の水については直接導入するよう構成されている。つまり、混合水栓は、上水道の水が何ら減圧することなく上水道の給水圧（一次圧）で給水されている。このため、混合水栓内の逆止弁が故障するようなことがあると、故障した逆止弁を介して高い一次圧が貯湯ユニット内の回路に導入されることになる。

このため、貯湯ユニットでは、内部の回路が異常高圧になることを考慮して逃し弁が設けられ、異常高圧になったとしても、タンクや配管が破裂による破損が生じることがないようにしている（たとえば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載のヒートポンプ給湯機では、タンク上部の配管に逃し弁が設けられ、タンクおよびこれに直接接続される配管内の圧力が所定の設定圧力を超えた場合に開弁し、圧力を外部へ逃すことによって内部を減圧するようにしている。この逃し弁は、タンクのみならず、必要に応じて貯湯ユニット内の要部に設けられている。

特開２００７−１０１０６７号公報

しかしながら、貯湯ユニット内の要部に逃し弁が設けられるが、それに併せてその逃し弁が異常高圧を検出して開弁したときに回路内の湯水を外部へ排水する設備も必要になるため、給湯機の小型化を阻害し、製造コストが高くなるという問題点があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、給湯機の小型化および製造コストの低減を可能にする注湯電磁弁を提供することを目的とする。

本発明では上記の課題を解決するために、電磁弁と、前記電磁弁の下流側に直列に配置された第１および第２の逆止弁と、前記電磁弁の上流側の圧力に応じて開弁したときに前記第１および第２の逆止弁の間の空間がオーバフロー口を介して大気に連通される大気開放弁とを備えた注湯電磁弁において、前記電磁弁の上流側と前記大気開放弁の前記オーバフロー口との間に設けられて前記電磁弁の上流側の圧力が所定の設定圧力より高くなったときに開弁する逃し弁を備えていることを特徴とする注湯電磁弁が提供される。

このような注湯電磁弁によれば、注湯電磁弁の上流側の圧力が異常に高くなった場合には、逃し弁が開弁して上昇した圧力を低減するので、注湯電磁弁の上流側の回路に逃し弁が不要になる。

上記構成の注湯電磁弁は、これより上流側の回路に必要であった逃し弁を一体化したことにより、上流側の回路には、圧力を逃す部品とその部品の取り付けが不要になるので、注湯電磁弁より上流側の回路構成を小型化・軽量化ができるという利点がある。

また、逃し弁の排水部は、大気開放弁の排水部と共用化したことにより、この注湯電磁弁が組み込まれる給湯機は、その部品点数を大幅に低減でき、組み立てに要するコストおよび時間も低減できるようになる。

本発明の注湯電磁弁が設置されるヒートポンプ給湯機のシステム図である。 逃し弁が閉弁状態にある第１の実施の形態に係る注湯電磁弁の構成例を示す中央縦断面図である。 逃し弁が開弁状態にある第１の実施の形態に係る注湯電磁弁の構成例を示す中央縦断面図である。 逃し弁が閉弁状態にある第２の実施の形態に係る注湯電磁弁の構成例を示す中央縦断面図である。 逃し弁が開弁状態にある第２の実施の形態に係る注湯電磁弁の構成例を示す中央縦断面図である。 逃し弁が閉弁状態にある第３の実施の形態に係る注湯電磁弁の構成例を示す中央縦断面図である。 逃し弁が開弁状態にある第３の実施の形態に係る注湯電磁弁の構成例を示す中央縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の注湯電磁弁が設置されるヒートポンプ給湯機のシステム図である。
ヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプユニット１と貯湯ユニット２とを備えている。ヒートポンプユニット１は、たとえば自然冷媒を利用した冷凍サイクルによって構成され、外気から熱を吸収し、貯湯ユニット２から供給された水を加熱して湯を沸かす機能を有している。

貯湯ユニット２は、ヒートポンプユニット１によって沸かした湯を貯めておくタンク３を有している。このタンク３は、給水のための給水回路、給水された水を沸かす加熱回路、蛇口４に出湯する蛇口回路、浴槽５に出湯する浴槽回路、追焚き熱源回路が接続されている。追焚き熱源回路には、追焚き回路が接続されている。

給水回路は、上水道の水を減圧弁６により減圧してタンク３に給水する。加熱回路は、タンク３の下部に接続された積層ポンプ７、ヒートポンプユニット１内の水熱交換器および三方弁８を有し、タンク３の下部の水をヒートポンプユニット１にて加熱し、タンク３の上部に戻すよう構成されている。蛇口回路は、タンク３の上部に接続された混合弁９にて減圧弁６からの水とタンク３の湯とを混合し、流量センサ１０を介して蛇口４に送り出す。なお、蛇口４は、ここでは、湯量および湯温を調節できる混合水栓とし、その湯供給側には逆止弁４ａを介して貯湯ユニット２の蛇口回路に接続され、水供給側には、上水道が直接接続されている。浴槽回路は、タンク３の上部に接続された混合弁９にて減圧弁６からの水とタンク３の湯とを混合し、注湯電磁弁１１および追焚き熱交換器１２を介して浴槽５に送り出す。注湯電磁弁１１は、流量センサ１１ａ、電磁弁１１ｂ、逆止弁１１ｃ，１１ｄ、大気開放弁１１ｅおよび逃し弁１１ｆを有している。追焚き熱源回路は、追焚き熱交換器１２および追焚きポンプ１３を有し、追焚きポンプ１３がタンク３の上部の湯を追焚き熱交換器１２を介してタンク３の下部に戻すよう構成されている。追焚き回路は、水位センサ１４、風呂ポンプ１５、フロースイッチ１６および追焚き熱交換器１２を有し、浴槽５の湯水を循環させ、追焚き熱交換器１２にて加熱するよう構成されている。

貯湯ユニット２は、さらに、タンク３と混合弁９との間の配管に接続された逃し弁１７および蛇口回路の流量センサ１０の下流側の配管に接続された逃し弁１８を有している。注湯電磁弁１１の逃し弁１１ｆ、タンク３の上部の配管に接続された逃し弁１７および蛇口回路の配管に接続された逃し弁１８は、いずれも、減圧弁６により減圧される圧力よりも高い圧力にて開弁するよう設定されている。たとえば、減圧弁６が２８０ｋＰｓまで減圧するとした場合、逃し弁１１ｆの設定圧力は、約４００ｋＰａ、逃し弁１７の設定圧力は、約３００ｋＰａ、逃し弁１８の設定圧力は、約１５００ｋＰａに設定されている。これにより、浴槽回路の配管、タンク３の上部の配管および蛇口回路の配管の圧力がそれぞれの設定圧力以上に上昇したとき、逃し弁１１ｆ、逃し弁１７および逃し弁１８が開弁して減圧する。

図２は逃し弁が閉弁状態にある第１の実施の形態に係る注湯電磁弁の構成例を示す中央縦断面図、図３は逃し弁が開弁状態にある第１の実施の形態に係る注湯電磁弁の構成例を示す中央縦断面図である。なお、この図２および図３において、図１に示した構成要素と同じまたは均等の構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この注湯電磁弁１１は、その入口側継手２０と出口側継手２１との間に流量センサ１１ａ、電磁弁１１ｂおよび逆止弁１１ｃ，１１ｄが直列に配置されている。逆止弁１１ｃと逆止弁１１ｄとの接続部とオーバフロー口２２との間には、大気開放弁１１ｅが配置され、電磁弁１１ｂの上流側とオーバフロー口２２との間には、逃し弁１１ｆが配置されている。注湯電磁弁１１の入口側継手２０は、貯湯ユニット２の混合弁９に接続され、出口側継手２１は、追焚き回路のフロースイッチ１６と追焚き熱交換器１２との間の配管に接続される。オーバフロー口２２は、外部へ排水するドレンホースが接続される。

流量センサ１１ａは、入口側継手２０の下流側に収容され、通過する湯量を検出する。この流量センサ１１ａの上流側には、ストレーナが配置され、下流側は、電磁弁１１ｂの上流側である環状空間２３に接続されている。

電磁弁１１ｂは、主弁とソレノイド作動のパイロット弁とを有し、ソレノイドの非通電時は、ソレノイドのプランジャが内蔵のばねにより付勢されてパイロット弁が閉弁し、主弁は閉弁状態を保持している。ソレノイドの通電時は、ソレノイドのプランジャが移動してパイロット弁が開弁し、これによって、主弁の弁体が環状空間２３の圧力により押し上げられ、主弁は開弁状態を保持するようになる。

電磁弁１１ｂの下流側には、２つの逆止弁１１ｃ，１１ｄが直列に配置され、いずれも、電磁弁１１ｂから出口側継手２１に向かう流れによって開弁し、浴槽５から逆流する流れに対して閉弁する機能を有している。

大気開放弁１１ｅは、逆止弁１１ｃ，１１ｄの軸線に直交する方向に開閉動作を行う弁体と、その弁体を開弁方向に付勢するばねと、検圧路２４を介して環状空間２３の圧力を受圧することで弁体を閉弁方向に付勢するダイヤフラムとを有している。これにより、入口側継手２０に供給される湯の圧力が低下した場合に、大気開放弁１１ｅは開弁し、逆止弁１１ｃと逆止弁１１ｄとの接続部がオーバフロー口２２を介して大気に連通するようになる。この状態のとき、逆止弁１１ｃ，１１ｄが異物の噛み込みなどの故障により完全に閉じていない状態になっており、かつ、浴槽５が２階などの高所に設置されている場合には、浴槽５から汚水が逆流してくるが、その汚水は、大気開放弁１１ｅを介して大気に捨てられる。これにより、浴槽５の汚水が電磁弁１１ｂより上流側へ逆流することを完全に防止することができる。

逃し弁１１ｆは、検圧路２４とオーバフロー口２２との間の通路を開閉する弁体２５と、その弁体２５を閉弁方向に付勢するばね２６とを有している。弁体２５およびばね２６を収容するシリンダには、ばね受け部材が圧入されており、その圧入位置を変えてばね２６の荷重を変化させることにより、逃し弁１１ｆが開弁する設定圧力を任意に調整することができる。

この注湯電磁弁１１は、逃し弁１１ｆを備えたことによって、以下の利点を有する。すなわち、注湯電磁弁１１および逃し弁１１ｆは、いずれも、湯水を外部へ排水するドレンが必要であるが、逃し弁１１ｆを注湯電磁弁１１に内蔵させることで、逃し弁１１ｆのためのドレンホースが不要になる。また、貯湯ユニット２は、逃し弁１１ｆおよびそのドレンホースの取り付けが不要になるため、部品点数および取り付け工数が削減され、小型軽量化およびコスト低減が可能になる。

以上のように構成された注湯電磁弁１１において、通常の使用状態では、大気開放弁１１ｅは、そのダイヤフラムに電磁弁１１ｂの上流側の高い水圧を受けて閉弁し、逆止弁１１ｃと逆止弁１１ｄとの間の空間を大気から遮断している。逃し弁１１ｆは、通常の使用状態では、図２に示したように、電磁弁１１ｂの上流側の水圧が設定圧力より低いので閉弁している。このとき、電磁弁１１ｂは、そのソレノイドが非通電状態にあるときには閉弁し、通電状態になると開弁して混合弁９で温度調節された湯が注湯電磁弁１１を経由して浴槽５に供給されることになる。

ここで、注湯電磁弁１１の上流側の水圧が何らかの要因によって上昇し、その水圧が逃し弁１１ｆの設定圧力を超えると、図３に示したように、逃し弁１１ｆは開弁する。これにより、検圧路２４は、大気に開放され、注湯電磁弁１１の上流側の水圧が低下する。この注湯電磁弁１１の上流側の水圧が逃し弁１１ｆの設定圧力より低くなると、再び逃し弁１１ｆは閉弁する。

図４は逃し弁が閉弁状態にある第２の実施の形態に係る注湯電磁弁の構成例を示す中央縦断面図、図５は逃し弁が開弁状態にある第２の実施の形態に係る注湯電磁弁の構成例を示す中央縦断面図である。なお、この図４および図５において、図２および図３に示した構成要素と同じまたは均等の構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第２の実施の形態に係る注湯電磁弁１１は、逃し弁１１ｆを大気開放弁１１ｅに組み込んだ構成にしている。すなわち、大気開放弁１１ｅは、弁体２７と、ばね２８と、ダイヤフラム２９と、ホルダ３０とを有している。弁体２７は、出口側継手２１の軸線に直交する方向に進退することによって逆止弁１１ｃと逆止弁１１ｄとの間の空間とオーバフロー口２２との間の通路を開閉する。ばね２８は、弁体２７を開弁方向に付勢し、ダイヤフラム２９は、電磁弁１１ｂの上流側の水圧を受けて弁体２７を閉弁方向に付勢する。ホルダ３０は、その一端が弁体２７と結合され、他端が電磁弁１１ｂの上流側の圧力に応じて大気開放弁１１ｅの開閉方向に変位するダイヤフラム２９と結合されている。ホルダ３０のダイヤフラム２９側の中央部は、ダイヤフラム２９を貫通して設置され、その貫通部には、逃し弁１１ｆの弁孔が貫通して形成されている。このホルダ３０の中には、その弁孔を開閉する弁体２５と、弁孔を閉じる方向に弁体２５を付勢するばね２６とが収容されている。

以上の構成の注湯電磁弁１１によれば、逃し弁１１ｆは、電磁弁１１ｂの上流側の水圧が設定圧力より低いとき、図４に示したように閉弁し、その設定圧力より高くなると、図５に示したように開弁する。逃し弁１１ｆが開弁すると、検圧路２４が大気に開放され、注湯電磁弁１１の上流側の水圧が低下して、それより高圧になることが防止される。このとき、弁孔を介してホルダ３０内に漏れた水は、オーバフロー口２２から外部に排出される。

図６は逃し弁が閉弁状態にある第３の実施の形態に係る注湯電磁弁の構成例を示す中央縦断面図、図７は逃し弁が開弁状態にある第３の実施の形態に係る注湯電磁弁の構成例を示す中央縦断面図である。なお、この図６および図７において、図４および図５に示した構成要素と同じまたは均等の構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第３の実施の形態に係る注湯電磁弁１１は、逃し弁１１ｆを大気開放弁１１ｅに組み込んだ構成は、第２の実施の形態のものと同じであるが、大気開放弁１１ｅおよび逃し弁１１ｆの配置が第２の実施の形態のものと相違している。すなわち、この注湯電磁弁１１においては、大気開放弁１１ｅの検圧路２４は、流量センサ１１ａの上流側に接続されている。

これにより、注湯電磁弁１１に導入された流量センサ１１ａの上流側の水の圧力が正常な圧力範囲内にあるときは、図６に示したように、大気開放弁１１ｅおよび逃し弁１１ｆは、それぞれ閉弁している。流量センサ１１ａの上流側の水圧が所定の第１の設定圧力より低下すると、大気開放弁１１ｅが開弁し、逆止弁１１ｃと逆止弁１１ｄとの間の空間がオーバフロー口２２を介して大気に開放される。このとき、逃し弁１１ｆは閉弁している。流量センサ１１ａの上流側の水圧が第１の設定圧力より高い所定の第２の設定圧力より上昇すると、図７に示したように、逃し弁１１ｆが開弁し、流量センサ１１ａの上流側の空間がオーバフロー口２２を介して大気に開放されて減圧することになる。

１ ヒートポンプユニット
２ 貯湯ユニット
３ タンク
４ 蛇口
４ａ 逆止弁
５ 浴槽
６ 減圧弁
７ 積層ポンプ
８ 三方弁
９ 混合弁
１０ 流量センサ
１１ 注湯電磁弁
１１ａ 流量センサ
１１ｂ 電磁弁
１１ｃ，１１ｄ 逆止弁
１１ｅ 大気開放弁
１１ｆ 逃し弁
１２ 追焚き熱交換器
１３ 追焚きポンプ
１４ 水位センサ
１５ 風呂ポンプ
１６ フロースイッチ
１７，１８ 逃し弁
２０ 入口側継手
２１ 出口側継手
２２ オーバフロー口
２３ 環状空間
２４ 検圧路
２５ 弁体
２６ ばね
２７ 弁体
２８ ばね
２９ ダイヤフラム
３０ ホルダ

Claims (5)

1. 電磁弁と、前記電磁弁の下流側に直列に配置された第１および第２の逆止弁と、前記電磁弁の上流側の圧力に応じて開弁したときに前記第１および第２の逆止弁の間の空間がオーバフロー口を介して大気に連通される大気開放弁とを備えた注湯電磁弁において、
   前記電磁弁の上流側と前記大気開放弁の前記オーバフロー口との間に設けられて前記電磁弁の上流側の圧力が所定の設定圧力より高くなったときに開弁する逃し弁を備えていることを特徴とする注湯電磁弁。
2. 前記電磁弁の上流側に流量センサを備え、
   前記逃し弁は、前記電磁弁と前記流量センサとの間の空間の圧力を検出するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の注湯電磁弁。
3. 前記電磁弁の上流側に流量センサを備え、
   前記逃し弁は、前記流量センサの上流側の空間の圧力を検出するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の注湯電磁弁。
4. 前記逃し弁は、前記大気開放弁に組み込まれていることを特徴とする請求項２または３記載の注湯電磁弁。
5. 前記逃し弁は、前記電磁弁の上流側の圧力に応じて開閉方向に変位する前記大気開放弁のダイヤフラムを貫通するよう形成された弁孔と、前記弁孔の前記電磁弁の上流側の圧力が導入される側とは反対側に配置されて前記弁孔を開閉する弁体と、前記弁孔を閉じる方向に前記弁体を付勢するばねとを有することを特徴とする請求項４記載の注湯電磁弁。

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