JP6841705B2 - 暖房回路 - Google Patents

Description

本発明は、暖房回路等で使用する三方弁に関する。

従来、三方弁として、円筒状の周面を持つ弁室と、弁室の軸方向一端に連通する第１ポートと、弁室の周面の周方向一部に開口する第２ポートと、弁室の周面の第２ポートとは異なる周方向部分に開口する第３ポートとを有する弁筐と、弁室内に回転自在に設けられた円筒状の周壁部を持つ弁体とを備えるものは知られている（例えば、特許文献１参照）。このもので、弁体の軸方向一端は、第１ポートと弁室とを常時連通するように開放され、弁体の周壁部に、弁体の所定の第１回転位置で第２ポートを弁室に連通する弁開口と、弁体の所定の第２回転位置で第３ポートを弁室に連通する弁開口とが形成されている。

本発明は、三方弁を使用した暖房回路に関する。

ところで、暖房運転中に、暖房端末近傍の往路に介設される熱動弁が故障で閉弁した場合、暖房回路内の熱媒体の流れが停止するのに循環ポンプは作動し続ける締め切り運転状態になる。そして、締め切り運転により、暖房回路内の圧力が過度に上昇し、循環ポンプの基板や巻線が温度上昇して故障することがある。この場合、暖房回路の適所に過圧逃し弁を接続し、循環ポンプの締め切り運転で暖房回路内の圧力が上昇したときに、過圧逃し弁の開弁で熱媒体を外部に逃がすことが考えられる。然し、これでは、外部に逃げた分の熱媒体を補充することが必要になり、メンテナンスに手間がかかる。

特開２０１６−２３７０４号公報

本発明は、以上の点に鑑み、三方弁を使用した暖房回路であって、熱媒体を外部に逃がすことなく、循環ポンプの締め切り運転による暖房回路内の過度の圧力上昇を防止可能なもの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、本発明は、熱交換器で加熱された熱媒体を暖房端末に送る往路と、暖房端末を通過した熱媒体を熱交換器に戻す、循環ポンプを介設した復路と、往路の途中部分と復路の循環ポンプより上流側部分とを結ぶ、給湯用の液々熱交換器を介設したバイパス路と、バイパス路と復路との接続箇所に設けられた三方弁とを備える暖房回路であって、三方弁は、円筒状の周面を持つ弁室と、弁室の軸方向一端に連通する、三方弁の下流側の循環ポンプに連なる復路の部分を接続する第１ポートと、弁室の周面の周方向一部に開口する、三方弁の上流側の暖房端末に連なる復路の部分を接続する第２ポートと、弁室の周面の第２ポートとは異なる周方向部分に開口する、バイパス路を接続する第３ポートとを有する弁筐と、弁室内に回転自在に設けられた円筒状の周壁部を持つ弁体とを備え、弁体の軸方向一端は、第１ポートと弁室とを常時連通するように開放され、弁体の周壁部に、弁体の所定の第１回転位置で第２ポートを弁室に連通する弁開口と、弁体の所定の第２回転位置で第３ポートを弁室に連通する弁開口とが形成されたものにおいて、弁体の周壁部の第１回転位置で第３ポートに合致する部分に、第３ポートの圧力が所定圧以上になったときに第３ポートから弁室への流体の流れを許容する一方向弁が組み付けられることを特徴とする。

本発明によれば、三方弁の弁体を第１回転位置にし、第１ポートと第２ポートとを弁室を介して連通させて暖房運転を行っているときに、循環ポンプが締め切り運転状態になって、第３ポートの圧力が所定圧以上になると、一方向弁が開弁して、第３ポートから弁室を介して第１ポートに熱媒体が流れる。そして、この熱媒体が循環ポンプに戻されて、循環ポンプの締め切り運転状態が解消される。そのため、熱媒体を外部に逃がすことなく、循環ポンプの締め切り運転による暖房回路内の過度の圧力上昇を防止できる。

ところで、弁体の周壁部に一方向弁を組付けるには、周壁部に一方向弁の弁座を装着する必要があるが、この弁座が弁体の周壁部外径よりも径方向外方に張出したのでは、弁座が弁室の周面に干渉してしまう。そのため、弁体の周壁部の一方向弁の組付け箇所に、周壁部の外周面から径方向内方に凹入した座繰り部と、座繰り部の凹入した底面に開口し、弁室に達する径方向の透孔とを形成し、透孔の径よりも内径が小さな環状に形成される一方向弁の弁座を、弁体の周壁部外径よりも径方向外方に張出さないように、座繰り部に装着し、弁体の径方向内方を向く弁座の面に着座するように一方向弁の弁体を設けることが望ましい。また、三方弁の弁体を第１回転位置にしたときの第３ポートからの流体の洩れや、弁体を第２回転位置にしたときの第２ポートからの流体の洩れを防止する上で、第２と第３の各ポートの弁室に対する開口部周縁に、三方弁の弁体の周壁部に接するシール部材を装着することが望ましい。この場合、三方弁の弁体の周壁部外周面からの座繰り部の凹入コーナ部に面取り部を設ければ、三方弁の弁体の回転時に、シール部材が凹入コーナ部でこじられて損傷することを防止でき、耐久性が向上する。

本発明の実施形態の暖房回路で使用する三方弁の切断側面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した拡大断面図。 実施形態の暖房回路で使用する三方弁の要部の切断斜視図。

図１を参照して、１は、本発明の実施形態の暖房回路で使用する三方弁を示している。暖房回路は、熱交換器１０１で加熱された熱媒体（不凍液等）を暖房端末１０２に送る往路１０３と、暖房端末１０２を通過した熱媒体を熱交換器１０１に戻す、循環ポンプ１０５を介設した復路１０４と、往路１０３の途中部分と復路１０４の循環ポンプ１０５より上流側部分とを結ぶ、給湯用の液々熱交換器１０７を介設したバイパス路１０６とを備えている。暖房端末１０２の近傍の往路１０３の部分には熱動弁１０２ａが介設されている。そして、熱動弁１０２ａを開弁させると共に、循環ポンプ１０５と熱交換器１０１の熱源（例えば、バーナ）１０１ａを作動させて、熱交換器１０１と暖房端末１０２との間に往路１０３と復路１０４を介して熱媒体を循環させる暖房運転を行う。

液々熱交換器１０７は、下流端に給湯栓１０８ａを接続した給湯路１０８に流れる水を熱媒体との熱交換で加熱するものである。給湯路１０８には、水量センサ１０８ｂが介設されており、給湯栓１０８ａが開かれて水量センサ１０８ｂの検出水量が所定の下限値以上になったときに、循環ポンプ１０５と熱源１０１ａとを作動させて熱交換器１０１と液々熱交換器１０７との間にバイパス路１０６を介して熱媒体を循環させる給湯運転を行う。

三方弁１は、復路１０４とバイパス路１０６との接続箇所に設けられている。図２、図３も参照して、三方弁１は、円筒状の周面を持つ弁室２１と、弁室２１の軸方向一端（図１で上端）に連通する第１ポート２２と、弁室２１の周面の周方向一部に開口する第２ポート２３と、弁室２１の周面の第２ポート２３とは異なる周方向部分（本実施形態では、第２ポート２３から周方向に１８０°離れた部分）に開口する第３ポート２４とを有する弁筐２と、弁室２１内に回転自在に設けられた円筒状の周壁部３１を持つ弁体３と、弁体３の軸方向他端（図１で下端）の軸部３２に連結されるモータ５とを備え、モータ５により弁体３が回転駆動される。

弁体３の軸方向一端は、第１ポート２２と弁室２１とを常時連通するように開放されている。また、弁体３の周壁部３１には、弁体３の所定の第１回転位置で第２ポート２３を弁室２１に連通する弁開口３３と、弁体３の所定の第２回転位置（本実施形態では、第１回転位置から図２で反時計方向に９０°回転した位置）で第３ポート２４を弁室２１にて連通する弁開口３４とが形成されている。そして、暖房運転時には、弁体３を第１回転位置として、第１ポート２２と第２ポート２３とを弁室２１を介して連通させ、また、給湯運転時には、弁体３を第２回転位置として、第１ポート２２と第３ポート２４とを弁室２１を介して連通させる。

また、弁体３を第１回転位置にしたときの第３ポート２４からの熱媒体の洩れや、弁体３を第２回転位置にしたときの第２ポート２３からの熱媒体の洩れを防止するため、第２と第３の各ポート２３，２４の弁室２１に対する開口部周縁に、弁体３の周壁部３１に接するゴム製のシール部材２３１，２４１を装着している。各シール部材２３１，２４１は、第２と第３の各ポート２３，２４に外方から締結される口金部材２３２，２４２により押え部材２３３，２４３を介して弁筐２内に狭圧固定されている。

ところで、暖房運転中に、熱動弁１０２ａが故障で閉弁した場合、暖房回路内の熱媒体の流れが停止するのに循環ポンプ１０５は作動し続ける締め切り運転状態になる。そして、締め切り運転により、暖房回路内の圧力が過度に上昇し、循環ポンプ１０５の基板や巻線が温度上昇して故障することがある。

そこで、本実施形態では、弁体３の周壁部３１の第１回転位置で第３ポート２４に合致する部分に、第３ポート２４の圧力が所定圧以上になったときに第３ポート２４から弁室２１への流体の流れを許容する一方向弁４を組み付けている。これによれば、暖房運転中に循環ポンプ１０５が締め切り運転状態になって、第３ポート２４の圧力が所定圧以上になると、一方向弁４が開弁して、第３ポート２４から弁室２１を介して第１ポート２２に熱媒体が流れる。そして、この熱媒体が循環ポンプ１０５に戻されて、循環ポンプ１０５の締め切り運転状態が解消される。そのため、循環ポンプ１０５が締め切り運転状態になっても暖房回路内の圧力は所定圧以上に上昇せず、過度の圧力上昇で循環ポンプ１０５の基板や巻線が温度上昇して故障することを防止できる。

以下、一方向弁４及びその組付け箇所の構造について詳述する。弁体３の周壁部３１の一方向弁４の組付け箇所には、周壁部３１の外周面から径方向内方に凹入した座繰り部３５と、座繰り部３５の凹入した底面に開口し、弁室２１に達する径方向の透孔３６とが形成されている。一方向弁４は、透孔３６の径よりも内径が小さな環状に形成される弁座４１を備えており、この弁座４１を、弁体３の周壁部３１外径よりも径方向外方に張出さないように、座繰り部３５に装着している。これにより、弁座４１が弁室２１の周面に干渉することを防止できる。

また、弁体３の径方向内方を向く弁座４１の面に着座するように一方向弁４の弁体４２を設けている。弁体４２は、弁座４１に固定した、透孔３６を通して弁室２１内に突出する筒状ガイド４３に収納されている。そして、筒状ガイド４３の端部に、弁体４２からのびる軸部４２１が挿通される孔４３１を形成したバネ受け部４３２を設け、このバネ受け部４３２と弁体４２との間に介設したバネ４４により弁体４２を弁座４１に着座する閉じ方向に付勢している。従って、第３ポート２４の圧力がバネ４４の付勢力により定まる所定圧以上になると、弁体４２がバネ４４の付勢力に抗して弁座４１から離隔し、一方向弁４が開弁する。

また、弁体３の周壁部３１外周面からの座繰り部３５の凹入コーナ部（周壁部３１外周面と座繰り部３５周面とが成す角部）には、面取り部３５ａが設けられている。これにより、弁体３の回転時に、シール部材２３１，２４１が凹入コーナ部でこじられて損傷することを防止でき、耐久性が向上する。尚、本実施形態では、面取り部３５ａを斜状のＣ面取り形状に形成しているが、丸みのついたＲ面取り形状に形成してもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、弁体３の第２回転位置を第１回転位置から１８０°回転した位置とし、第１回転位置で第２ポート２３を弁室２１に連通する弁開口３３を第２回転位置で第３ポート２４を弁室２１に連通する弁開口に共用することも可能である。

１…三方弁、２…弁筐、２１…弁室、２２…第１ポート、２３…第２ポート、２４…第３ポート、２３１，２４１…シール部材、３…弁体、３１…周壁部、３３，３４…弁開口、３５…座繰り部、３５ａ…面取り部、３６…透孔、４…一方向弁、４１…弁座、４２…弁体。

Claims (3)

1. 熱交換器で加熱された熱媒体を暖房端末に送る往路と、暖房端末を通過した熱媒体を熱交換器に戻す、循環ポンプを介設した復路と、往路の途中部分と復路の循環ポンプより上流側部分とを結ぶ、給湯用の液々熱交換器を介設したバイパス路と、バイパス路と復路との接続箇所に設けられた三方弁とを備える暖房回路であって、
   三方弁は、円筒状の周面を持つ弁室と、弁室の軸方向一端に連通する、三方弁の下流側の循環ポンプに連なる復路の部分を接続する第１ポートと、弁室の周面の周方向一部に開口する、三方弁の上流側の暖房端末に連なる復路の部分を接続する第２ポートと、弁室の周面の第２ポートとは異なる周方向部分に開口する、バイパス路を接続する第３ポートとを有する弁筐と、弁室内に回転自在に設けられた円筒状の周壁部を持つ弁体とを備え、弁体の軸方向一端は、第１ポートと弁室とを常時連通するように開放され、弁体の周壁部に、弁体の所定の第１回転位置で第２ポートを弁室に連通する弁開口と、弁体の所定の第２回転位置で第３ポートを弁室に連通する弁開口とが形成されたものにおいて、
   弁体の周壁部の第１回転位置で第３ポートに合致する部分に、第３ポートの圧力が所定圧以上になったときに第３ポートから弁室への流体の流れを許容する一方向弁が組み付けられることを特徴とする暖房回路。
2. 前記弁体の周壁部の前記一方向弁の組付け箇所に、周壁部の外周面から径方向内方に凹入した座繰り部と、座繰り部の凹入した底面に開口し、前記弁室に達する径方向の透孔とが形成され、透孔の径よりも内径が小さな環状に形成される前記一方向弁の弁座が、弁体の周壁部外径よりも径方向外方に張出さないように、座繰り部に装着され、弁体の径方向内方を向く弁座の面に着座するように一方向弁の弁体が設けられ、更に、前記第２と第３の各ポートの弁室に対する開口部周縁に、三方弁の弁体の周壁部に接するシール部材が装着されることを特徴とする請求項１記載の暖房回路。
3. 前記三方弁の弁体の周壁部外周面からの前記座繰り部の凹入コーナ部に面取り部が設けられることを特徴とする請求項２記載の暖房回路。

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