JP6212285B2 - 弁装置及び給湯装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、弁装置及び給湯装置に関する。
従来、給湯装置として、ヒートポンプユニットで加熱した水を貯湯タンクにたくわえ、この貯湯タンクから供給されるお湯の温度をミキシングバルブで調整して、給湯接続口より供給する給湯装置がある。
このような給湯装置では、湯水が流動する配管に高温の湯と低温の湯(水)が分布していることがある。この原因として、熱交換器や配管部分での放熱、ミキシングバルブでの低温水からの熱伝導などで高温の湯が冷却されることなどが考えられる。このように同じ配管経路内に分布する高温の湯と低温の湯が対流することを防止するために、対流防止手段が設けられる。この種の対流防止手段は、一般的に弁装置である逆止弁が用いられる。
特開2005−345041号公報
逆止弁は、一般的に、弁体と、付勢手段とを備えている。弁体は、流路を閉じる位置と、当該閉じる位置に対して流体の流れ方向に進んだ開く位置との間で移動可能である。付勢手段は、弁体を、開く位置側から閉じる位置に向って付勢する。付勢手段は、流体の通常の流れ状態では、開くように調整されている。このため、流体が流れる状態では、開口は、開く。流体が逆流する場合では、弁体は、付勢手段の付勢力と、逆流とによって、開口を閉じる。
この種の逆止弁は、構成部品が多くなり、コストが高くなる傾向にある。このため、この種の逆止弁を備える給湯装置のコストも高くなる傾向にある。
実施形態は、コストの高騰を抑制できる弁装置と、この弁装置を用いた給湯装置を提供する。
実施形態によれば、弁装置は、流体が流れる流路と、前記流路を開閉する弁体と、前記流路の内面から前記流路の内側に向けて突出され、前記弁体が前記流路を塞ぐ位置から前記流体が流れる方向に開くように、前記弁体の端部を回動可能に支持するとともに、前記弁体によって開閉される開口を有する支持壁部と、前記弁体の前記端部に設けられ、前記弁体と共に回転する回動軸と、前記支持壁部の下流側に面する面部に設けられ、前記回動軸を収容する軸収容溝と、前記支持壁部に取り付けられ、前記軸収容溝に収容された前記回動軸を前記支持壁部との間で挟む固定部材と、を備えたことを特徴としている。
一実施形態に係る給湯装置を示す概念図。 同給湯装置の分岐装置を示す断面図。 同分岐装置の第1の流路の本体部を、第1の流出口から見た状態を示す側面図。 同給湯装置の弁体の組み付け作業を示す斜視図。
一実施形態に係る給湯装置を、図1〜4を用いて説明する。図1は、給湯装置10を示す概念図であり、給湯装置10の全体構成を示す回路を示している。図1に示すように、給湯装置10は、ヒートポンプユニット20と、貯湯タンクユニット30と、浴槽100と、制御部60とを備えている。給湯装置10は、制御部60によって動作が制御される。
ヒートポンプユニット20は、冷凍サイクル21によって水を加熱する。冷凍サイクル21は、例えば、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒の熱を利用して給水接続口32から供給される水を加熱する水熱交換器と、膨張弁と、膨張弁を通ってきた水熱交換器で液体となった冷媒を気体にする空気熱交換器とを備えている。これら各装置が上述の記載の順番に接続されることによって、冷凍サイクル21を構成している。
貯湯タンクユニット30は、ヒートポンプユニット20によって加熱された水を貯える貯湯タンク31と、水回路40とを備える。水回路40は、貯湯タンク31とヒートポンプユニット20とを連結し、かつ、貯湯タンク31と浴槽100とを連結し、水を循環する。
水回路40は、ヒートポンプユニット20で加熱された水を貯湯タンク31に導く貯湯路41と、浴槽100に加熱された水を供給する湯張り路42と、給湯接続口33に加熱された水を供給する給湯路43と、浴槽100と接続されて浴槽100内の水を追い焚きする追い焚き回路44とを備えている。貯湯路41と、湯張り路42と、給湯路43と、追い焚き回路44とについて、各々での水の流れの様子を合わせて説明する。
貯湯路41について説明する。貯湯路41は、給水接続口32と貯湯タンク31とヒートポンプユニット20との間で送水する。貯湯路41中には、減圧弁45が設けられている。給水接続口32から減圧弁45を介して供給された水は、貯湯路41を通って、貯湯タンク31の下部に貯留される。貯湯タンク31の下部に貯留された水は、ヒートポンプユニット20によって加熱される前の温度の低い状態である。この水は、必要に応じて、貯湯路41を通って、貯湯タンク31から沸き上げポンプ46によってヒートポンプユニット20に送られる。水は、ヒートポンプユニット20内で、加熱された冷媒との間で熱交換を行う。加熱された水は、高温水となって貯湯路41を通って貯湯タンク31の上部に導かれる。
次に、給湯路43について説明する。給湯路43は、貯湯タンク31と給湯接続口33とを連結し、貯湯タンク31から給湯接続口33に送水する。給湯路43には、ミキシングバルブ47が設けられている。貯湯タンク31に貯留された高温水は、ミキシングバルブ47において給水接続口32から供給される水と適宜混合されて、給湯接続口33から供給される。
給湯路43においてミキシングバルブ47の上流には、分岐装置70が設けられている。分岐装置70は、給湯路43の一部を構成している。分岐装置70は、本実施形態では、貯湯タンク31から流れる水を、下流側に3方向に分岐する。この3方向のうち一方向が、ミキシングバルブ47に向う方向である。分岐装置70は、後で具体的に説明する。
次に、湯張り路42について説明する。湯張り路42は、貯湯タンク31と浴槽100とを連結し、貯湯タンク31から浴槽100に送水する。湯張り路42は、分岐装置70までは、給湯路43と共通である。
湯張り路42は、浴槽100に送水する。分岐装置70の下流にミキシングバルブ48が設けられる。貯湯タンク31内に貯められた高温水は、分岐装置70を通ってミキシングバルブ48にいたる。貯湯タンク31から供給された高温水は、ミキシングバルブ48において、給水接続口32から供給される水と適宜混合されて湯張り路42を通って浴槽100に供給される。
浴槽100に供給される水の温度は、使用者が自由に設定することができる。その設定温度に従って、制御部60がミキシングバルブ48の開度を制御し、貯湯タンク31から供給される高温水と、給水接続口32から供給される水とを混合する。このことよって、設定された温度の水が、浴槽100に供給される。
湯張り路42は、ホッパ50と、銀イオン発生ユニット51とを備えている。これらホッパ50と銀イオン発生ユニット51とは、ミキシングバルブ48の下流に設けられている。浴槽100に向って流れる水は、ホッパ50と銀イオン発生ユニット51とを順次通過する。
ホッパ50は、図1において破線にて示されている。ホッパ50は、貯湯タンク31等の上流側に、下流側から水が逆流しないようにする。ホッパ50は、通常は大気圧に開放されているが、下流の圧力が上流の圧力よりも高くなった場合には圧力を開放し、上流側への逆流を防ぐ。
銀イオン発生ユニット51は、ホッパ50の下流に設置されている。銀イオン発生ユニット51は、主に浴槽100に供給される湯が流れる管と、その管内に水流と平行となるように設置される一対の銀プレートとから構成される。制御部60の制御によって銀イオン発生ユニット51が通電され、この一対の銀プレートの間に銀イオンが発生する。発生した銀イオンは、銀イオン発生ユニット51を構成する管内を流れる水に対して溶解し、浴槽100に供給される。
次に、追い焚き回路44について説明する。湯張り路42の一部は、追い焚き回路44の一部としても機能する。追い焚き回路44は、浴槽100に貯められた水を追い焚き回路44内に循環させる風呂ポンプ56と、浴槽100内部に貯められている湯を貯湯タンク31内の高温水との間で熱交換を行う熱交換器57とを備えている。浴槽100内の水は、湯張り路42と共有する管を通り、風呂ポンプ56を介して熱交換器57に送られる。この水の流れは、湯張り運転の際に湯が浴槽100に流れる向きと逆である。
また、追い焚き回路44は、給湯路43の分岐装置70までの流路を利用している。追い焚き回路44は、分岐装置70から熱交換器57まで送水した後、貯湯路41に合流している。貯湯タンク31内の高温水は、追い焚きポンプ58によって熱交換器57に送られる。
この高温水と浴槽100から送水された水との間で熱交換が行われる。熱交換され湯温が上昇した高温水は、再度浴槽100へと戻る。追い焚きポンプ58は熱交換によって生成された温度の下がった水を、再度貯湯タンク31へと戻す。
次に、分岐装置70について、具体的に説明する。図2は、分岐装置70を示す断面図である。図2に示すように、分岐装置70は、貯湯タンク31から供給される水を、下流側に3方向に分岐する。3方向のうち、第1の方向Aを、ミキシングバルブ47に向う方向とし、第2の方向Bを、ミキシングバルブ48に向う方向とし、第3の方向Cを、熱交換器57に向う方向とする。
分岐装置70は、流路本体71と、弁装置である第1の対流防止装置72と、弁装置である第2の対流防止装置73とを備えている。流路本体71は、水が流れる流路の一部を構成している。流路本体71は、湯張り路42と、給湯路43と、追い焚き回路44の一部である。
流路本体71は、流入口74と、第1の流出口75と、第2の流出口76と、第3の流出口77とを備えている。流入口74は、流路本体71において、貯湯タンク31から水が供給される。第1の流出口75は、ミキシングバルブ47側に連通している。第2の流出口76は、ミキシングバルブ48側に連通している。第3の流出口77は、熱交換器57側に連通している。
流路本体71内には、第1の流路81と、第2の流路82と、第3の流路83とが設けられている。第1の流路81は、流入口74と第1の流出口75とを連通する。第1の流路81は、給湯路43の一部となる。第2の流路82は、流入口74と第2の流出口76とを連通する。第2の流路82は、湯張り路42の一部となる。第3の流路83は、流入口74と第3の流出口77とを連通する。第3の流路83は、追い焚き回路44の一部となる。
分岐装置70は、給湯装置10内で、流入口74が上に位置し、第2の流出口76が下方となる姿勢で配置される。第2の流路82は、上下方向に平行に延びる。第1,3の流出口75,77は、第2の流路82を挟んで互いに反対側に位置する。第1,3の流出口75,77を結ぶ線は、上下方向に対して垂直となる。なお、ここで言う上下方向とは、重力が作用する方向に平行であり、重力が作用する方向が下方向である。このため、第1,2の流路81,83は、流入口74から下方に延びた後、90度屈曲する形状である。
第1の対流防止装置72は、第1の流路81に設けられる。第2の対流防止装置73は、第3の流路83に設けられる。なお、第1の対流防止装置72と第2の対流防止装置73とは、本実施形態では、互いに同様の構造であって、第2の流路82を挟んで対称に配置されている。
第1,2の対流防止装置72,73については、第1の対流防止装置72を代表して説明する。第2の対流防止装置73において共通する部分は、第1の対流防止装置72と同一の符号を付す。
まず、第1の流路81について説明する。第1の流路81は、本体部84を有している。本体部84は、第2の流路82に対して90度屈曲した部分である。本体部84は、直線状に延びており、その流路面積は、一定である。第3の流路83も第1の流路81と同様の構造であるので、同一の符号を付して説明を省略する。
第1の対流防止装置72は、支持壁部85と、弁体86と、回動軸87と、固定用ねじ88とを備えている。支持壁部85は、第1の流路81の本体部84と第2の流路82との境界部に設けられている。図3は、第1の流路81の本体部84を、第1の流出口75から見た状態を示す側面図である。図2,3に示すように、支持壁部85は、第1の流路81の内面の周方向全域から内側に向って突出している。支持壁部85には、開口89が形成されている。流入口74と第1の流出口75とは、開口89を通して連通している。
開口89の中心線x1は、本体部84の中心線x2に対して、下方にずれている。支持壁部85において開口89を挟んで上側に位置する上側部85aは、開口89を挟んで下側に位置する下側部85bに比べて、面積が広い。
図3に示すように、弁体86は、開口89を塞ぐ大きさを有している。回動軸87は、弁体86の上端部に設けられており、上下方向に対して垂直方向に延びている。回動軸87は、弁体86を挟んで両側から突出する部分を備えており、一方を、第1の突出部87aとし、他方を第2の突出部87bとする。第1,2の突出部87a,87bは、仮想直線状に配置されている。第1の突出部87aの長さL1は、第2の突出部87bの長さL2よりも長い。回動軸87は、弁体86と一体に形成されている。このため、回動軸87を回転すると、弁体86も回転する。
支持壁部85において下流側に面する下流側面部90には、開口89を塞ぐ位置にある弁体86を収容する弁体収容溝91が形成されている。弁体収容溝91は、開口89の縁部に設けており、下流側に開口している。弁体86が弁体収容溝91内に収容されると、弁体86は、開口89を塞ぐ。弁体収容溝91の底面は、弁座として機能する。
弁体収容溝91内に収容された弁体86は、下流側に移動することによって、弁体収容溝91から出る。弁体収容溝91は、支持壁部85を貫通していないので、弁体86が上流側に移動することはない。第1,2の対流防止装置72,73は、逆止弁を構成している。
また、下流側面部90には、回動軸87を収容する軸収容溝92が形成されている。軸収容溝92は、上流側に向って凹んでいる。軸収容溝92は、回動軸87に対して若干大きく形成されており、それゆえ、回動軸87の回転を妨げることがない。
図2に示すように、支持壁部85の上側部85aには、固定用ねじ88が螺合するねじ穴85cが形成されている。固定用ねじ88は、雄ねじが形成される軸部88aと、ヘッド部88bとを備えている。ヘッド部88bは、軸部88aの一端に形成されており、軸部88aに対して周方向外側に突出している。ヘッド部88bには、後述される工具の一例であるプラスドライバが嵌る溝が形成されている。
ねじ穴85cは、ヘッド部88bが軸収容溝92の開口の一部を覆うように配置されている。ヘッド部88bと軸収容溝92との重なりの程度は、ヘッド部88bによって、軸収容溝92から回動軸87が抜け出ることがないように設定されている。本実施形態では、ヘッド部88bは、軸収容溝92の長手方向の略中央において、軸収容溝92の開口を上下方向に覆っている。このように、ヘッド部88bは、軸収容溝92の一部を覆うことによって、回動軸87が軸収容溝92から抜ける出ることを防止している。
図3に示すように、回動軸87において、ヘッド部88bと対向する部分である、長手方向中央部は、ヘッド部88bに合わせて、凹み部87cが形成されている。凹み部87cは、弁体86が回転することによって、ヘッド部88bに対する回動軸87の姿勢が変化しても、回動軸87がヘッド部88bに接触することがない深さと大きさを有している。
弁体86には、弁体86が回転する際に、固定用ねじ88のヘッド部88bの一部を収容するヘッド部収容溝93が形成されている。図2では、第1の対流防止装置72の弁体86は、回転して、開口89を最大に開いている状態が示されている。開口89を最大に開くために、弁体86は、開口89を閉じる閉じ位置P1から略90度回転する。
ヘッド部88bが回動軸87の一部と重なっているため、弁体86が回転すると、ヘッド部88bは、弁体86の下流側面部90に接近する。ヘッド部収容溝93は、弁体86の回転に伴って、下流側面部90に相対的に近づくヘッド部88bを収容する。図2に示すように、ヘッド部収容溝93は、開口89を全開にする全開位置P2まで弁体86が回転した場合であっても、ヘッド部88bを収容できる大きさを有している。
なお、本実施形態では、ヘッド部収容溝93は、弁体86を貫通している。しかしながら、弁体86が開口89を閉じる閉じ位置P1にある状態では、ヘッド部収容溝93は、弁体収容溝91に重なる。このため、ヘッド部収容溝93は弁体収容溝91によって塞がれるので、ヘッド部収容溝93を通して第1の流路81が連通することはない。
図3に示すように、弁体86の下流側面部90には、突出部94が形成されている。突出部94は、弁体86の中心P3よりも下側に位置している。突出部94は、下流側面部90に対して垂直に突出している。図2に示すように、突出部94は、弁体86が全開位置P2まで開くと、第1の流路81の内面の上端部に接触する。突出部94が第1の流路81の内面の上端部に接触することによって、突出部94が全開位置P2よりも開かない。
次に、弁体86の組み付けについて、説明する。図4は、弁体86の組み付け作業を示す斜視図である。図4に示すように、作業者は、突出部94を工具の一例であるピンセット101でつまむことによって、弁体86を第1の流路81内に移動する。次に、固定用ねじ88をねじ穴85cに螺合する。
次に、第1,2の対流防止装置72,73の動作を説明する。第1,2の対流防止装置72,73では、貯湯タンク31から高温水が供給されると、その流れによって、弁体86が開かれる。また、第1,3の流出口75,77から流入口74へ向う逆流が発生すると、弁体86が閉じる。
このため、第1の対流防止装置72は、ミキシングバルブ47に供給される水との対流に起因する湯なまりの発生を抑制する。また、第2の対流防止装置73は、弁体86が閉じることによって、熱交換器57によって冷却された水との対流に起因する湯なまりの発生を抑制する。
弁体86が、閉じ位置P1と全開位置P2との間で回動する場合、回動軸87は、軸収容溝92内で回動する。このとき、回動軸87の第1の突出部87aの長さL1が、第2の突出部87bの長さL2よりも長いことによって、弁体86の回動がスムーズになされる。この点について、具体的に説明する。
軸収容溝92は、回動軸87の回動を妨げないように、回動軸87に対して若干大きく形成されている。このため、回動する際に、回動軸87は、軸収容溝92内でがたつくことが考えられる。
しかしながら、第1,2の突出部87a,87bの長さが互いに異なることによって、回動軸87が軸収容溝92内でがたつくと、第2の突出部87bに対して長い第1の突出部87aの端部が軸収容溝92の内面に押し付けられる。これは、第1の突出部87aの方が長いことによって、がたつきによる変位量が、第2の突出部87bに対して大きくなるためである。第1の突出部87aが軸収容溝92の内面に押し付けられることによって、弁体86ががたつかなくなるので、弁体86がスムーズに回動するようになる。
給湯路43において第1,2の対流防止装置72,73よりも上流に溜まっている水は、その重量によって弁体86を自然に開くので、下流に自然に流れる。
このように構成される給湯装置10では、対流を防止する第1,2の対流防止装置72,73は、弁体86を固定用ねじ88で固定する構造を有している。このため、第1,2の対流防止装置72,73の構造を簡素にすることができるとともに、部品点数を少なくすることができるので、第1,2の対流防止装置72,73のコストを削減することができる。このことによって、給湯装置10のコストを削減することができる。
また、弁体収容溝91と軸収容溝92とに弁体86と回動軸87とを収容した後に、固定用ねじ88をねじ穴85cに螺合するだけなので、弁体86の取付作業を容易にすることができる。
また、水の重さによって弁体86が自然に開くので、凍結防止のための水抜き作業を容易に行うことができる。また、回動軸87の第1,2の突出部87a,87bの長さを互いに異なる長さにすることによって、弁体86をスムーズに回動することができる。
また、弁体86の開き角度を規制する突出部94を設けることによって、弁体86が全開位置P2よりも開くことを防止できる。このことによって、固定用ねじ88のヘッド部88bがヘッド部収容溝93に噛み込むことを防止できる。ヘッド部88bのヘッド部収容溝93への噛み込みを防止できるので、弁体86が全開位置P2に保持されることを防止でき、それゆえ、開口89が開かれた状態が固定されることを防止できる。
さらに、突出部94は、弁体86を組み付ける際の作業者の把持部としても機能するので、弁体86の組み付け作業を容易にすることができる。さらに、突出部94が弁体86の中心よりも下方に位置することによって、弁体86の重心の位置が下がる。このため、弁体86が閉じやすくなる。
なお、本実施形態では、第1,2の対流防止装置72,73は、分岐装置70に一体に設けられている。このため、分岐装置70の流路本体71は、第1,2の対流防止装置72,73の弁体86を収容するハウジングの機能も有している。他の例としては、第1,2の対流防止装置72,73は、分岐装置70に一体に構成されなくてもよい。
また、本実施形態では、冷却部の一例として、ミキシングバルブ47が用いられている。ここで言う冷却部とは、水の温度を冷却する機能を有する部分である。冷却部としては、ミキシングバルブ以外のものも当てはまる。例えば、本実施形態では、熱交換器57は、貯湯タンク31から供給される水と浴槽100内の水とを熱交換をすることによって、貯湯タンク31から供給される水を冷却する。このため、熱交換器57も、ここで言う冷却部の一例となる。
また、ヒートポンプユニット20は、水を加熱する加熱手段の一例である。また、固定用ねじ88は、弁体86を固定する固定部材の一例である。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10…給湯装置、31…タンク(貯湯タンク)、43…流路(給湯路)、72,73…弁装置(第1の対流防止装置、第2の対流防止装置)、85…支持壁部、86…弁体、87…回動軸、88…固定部材(固定用ねじ)、89…開口、92…軸収容溝。

Claims (6)

  1. 流体が流れる流路と、
    前記流路を開閉する弁体と、
    前記流路の内面から前記流路の内側に向けて突出され、前記弁体が前記流路を塞ぐ位置から前記流体が流れる方向に開くように、前記弁体の端部を回動可能に支持するとともに、前記弁体によって開閉される開口を有する支持壁部と、
    前記弁体の前記端部に設けられ、前記弁体と共に回転する回動軸と、
    前記支持壁部の下流側に面する面部に設けられ、前記回動軸を収容する軸収容溝と、
    前記支持壁部に取り付けられ、前記軸収容溝に収容された前記回動軸を前記支持壁部との間で挟む固定部材と、
    を具備した弁装置。
  2. 前記固定部材は、前記支持壁部にねじ込まれた軸部と、前記軸部の一端に形成され、前記軸収容溝の一部を覆うヘッド部と、を有するねじであり、前記ヘッド部が前記軸収容溝に収容された前記回動軸の一部と重なり合う請求項1に記載の弁装置。
  3. 前記回動軸は、前記弁体の一側方に突出する第1の突出部と、前記第1の突出部に対し前記弁体を挟んで前記弁体の他方側に突出する第2の突出部と、を備え、前記第1の突出部は、前記第2の突出部よりも長い請求項1に記載の弁装置。
  4. 前記弁体が前記開口を塞ぐ位置から開く方向に回動したときに、前記固定部材を収容する収容溝が前記弁体に設けられた請求項1に記載の弁装置。
  5. 前記弁体が前記開口を塞いだ状態において、前記弁体の前記流路の下流側に面する面部の中心よりも下方に、前記流路の下流側に突出する突出部が設けられた請求項1に記載の弁装置。
  6. 加熱された水を蓄えるタンクと、
    前記タンクに接続された流路と、
    前記流路に設けられた請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の弁装置と、
    を備えた給湯装置。
JP2013113473A 2013-05-29 2013-05-29 弁装置及び給湯装置 Active JP6212285B2 (ja)

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