JPH11281157A - 水圧応動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冬期などに水圧室内の水が凍結した場合、た
とえ水抜き作業を怠っても、合成樹脂製の蓋体の損傷を
確実に防止し得る水圧応動装置の提供。 【解決手段】 開口部を備えた装置本体１２と、開口部
を閉鎖する合成樹脂製の蓋体１４と、蓋体１４により開
口部を閉鎖して形成される水圧室１５を一次側水圧室１
５ａと二次側水圧室１５ｂとに分割するダイヤフラム１
１とを備え、流入口１６から一次側水圧室１５ａに流入
して流出口１７から流出する一次側の水と、蓋体１４の
流通口１８から二次側水圧室１５ｂに流出入する二次側
の水との差圧により、ダイヤフラム１１を応動させ、通
流口１８を二次側水圧室１５ｂの上端よりも下方に設け
て、二次側水圧室１５ｂに水を満たした状態で、二次側
水圧室１５ｂの上方に水の凍結による蓋体１４の損傷を
防止する空気室２４を形成してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、開口部を備えた装
置本体と、前記開口部を閉鎖する合成樹脂製の蓋体と、
その蓋体により前記装置本体の開口部を閉鎖した状態
で、前記装置本体と蓋体とにより形成される水圧室を一
次側水圧室と二次側水圧室とに分割するダイヤフラムと
を備え、前記装置本体に設けられた流入口から前記一次
側水圧室に流入して前記装置本体に設けられた流出口か
ら流出する一次側の水の水圧と、前記蓋体に設けられた
通流口から前記二次側水圧室に流出入する二次側の水の
水圧との差圧によって、前記ダイヤフラムを応動させる
ように構成してある水圧応動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような構成の水圧応動装置は、例え
ば、ガス燃焼式の瞬間湯沸器において、ダイヤフラムの
応動に連動して開閉する水圧応動弁を燃料ガス供給路に
設けて、熱交換器へ通水されている状態においてのみバ
ーナを燃焼させ、いわゆる空焚きを防止するためなどに
使用されるもので、通常、装置本体の方は、鋳造品など
で構成され、蓋体の方は、コストダウンや軽量化を図る
ため、合成樹脂製の成型品で構成されることが多い。

【０００３】そして、従来の水圧応動装置においては、
前記蓋体に設けられる通流口が、二次側水圧室の上端近
くに位置するように設けられており、二次側水圧室に水
を満たすと、二次側水圧室内がほぼ水で満たされるよう
に構成されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、従来の水
圧応動装置では、冬期などに二次側水圧室内の水が凍結
すると、水の凍結による体積の膨張により合成樹脂製の
蓋体が損傷するという欠点があり、亀裂による水漏れな
どが生じて使用不能になることもあった。

【０００５】ちなみに、この種の水圧応動装置では、一
般に凍結防止のための水抜き栓が設けられ、一次側水圧
室内と二次側水圧室内の水を抜き取れるように構成され
ているが、水抜き栓による水抜き作業が面倒で、その作
業を怠ると、たとえ水抜き栓を備えたものであっても、
上述したように蓋体が損傷することになる。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点に着目
したもので、その目的は、冬期などに水圧室内の水が凍
結した場合、たとえ水抜き作業を怠っても、合成樹脂製
の蓋体の損傷を確実に防止し得る水圧応動装置の提供に
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明によれば、合成樹脂製の蓋体
に設ける二次側水圧室への通流口を二次側水圧室の上端
よりも下方に設け、その二次側水圧室に水を満たした状
態で、二次側水圧室の上方に水が凍結した際に凍結によ
る蓋体の損傷を防止する空気室を形成するように構成し
てある。したがって、冬期などに二次側水圧室内の水が
凍結しても、その凍結による体積膨張を前記空気室が緩
和して、合成樹脂製の蓋体の損傷が確実に防止されるの
であり、上述したように凍結防止用の水抜き栓が設けら
れたもので、たとえ水抜き作業を怠ったとしても、同様
の効果が期待できる。

【０００８】請求項２に記載の発明によれば、蓋体の上
部に外側へ膨出する膨出部を一体的に設け、その膨出部
によって形成される内側空間により前記空気室を形成す
べく、通流口を膨出部の下方に設けてあるので、一次側
と二次側との水圧の差によって応動するダイヤフラムに
対して、一次側水圧室内の水の接触面積を確保しなが
ら、しかも、空気室の体積をも確保することができる。
つまり、一次側と二次側との水圧の差によってダイヤフ
ラムを所望通りに応動させようとすると、ダイヤフラム
に対する一次側の水の接触面積を広くする方が有利であ
る。しかし、接触面積を広くすると、空気室の体積が小
さくなり、水の凍結による体積膨張を確実に緩和するこ
とができなくなる。その点、上述のように外側へ膨出す
る膨出部の内側に空気室を形成することで、膨出部の内
側空間によって空気室の体積を確保することができ、そ
れによって、ダイヤフラムに対する一次側の水の接触面
積を極力広くしてダイヤフラムの応動性を確実に確保し
ながら、しかも、凍結による蓋体の損傷を防止すること
ができる。

【０００９】請求項３に記載の発明によれば、蓋体に設
けられた通流口に連通する通流路を、蓋体側通流路と本
体側通流路とによって構成し、蓋体側通流路を蓋体と一
体的に形成し、かつ、本体側通流路を装置本体側に形成
するので、例えば、前記通流路を蓋体や装置本体と別体
の管部材などで構成するのに比して、部品点数の減少に
よるコストダウンを図ることができ、また、蓋体の形状
を簡素化することができるので、蓋体を合成樹脂製の成
型品で構成する場合、成型用金型の形状が簡素となり、
この点からもコストダウンが可能となる。

【００１０】請求項４に記載の発明によれば、装置本体
に前記流出口に連通する流出路とその流出路に連通する
給水路とを形成して、その給水路と前記本体側通流路と
を装置本体内において連通させるので、前記流出路と給
水路との連結、ならびに、給水路と通流路との連結を装
置本体内において処理でき、しかも、給水路と通流路と
の連通箇所に一次側の水圧と二次側の水圧とに差圧を生
じさせるベンチュリーをも設けるものであるから、複雑
な連通部分やベンチュリーなどを装置本体内で全て処理
することができ、装置本体の開口部を蓋体で閉鎖した状
態において、装置本体の給水路に必要な管部材などを連
通接続するだけで済み、部品点数の減少によるコストダ
ウンを図ることができるとともに、この水圧応動装置の
組み付け作業を容易に行うことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明による水圧応動装置を瞬間
湯沸器に適用した例を図面に基づいて説明する。この瞬
間湯沸器は、図１に示すように、上端部に排気口１を備
えたケーシング２内に、フィンチューブ型の熱交換器３
と、その熱交換器３を加熱するガス燃焼式のバーナ４
と、このバーナ４などの作動を制御するコントローラ５
などを備えて構成され、前記ケーシング２の下方には、
バーナ４への燃焼用空気を取り入れる取入口６が設けら
れている。前記熱交換器３には、熱交換器３へ水を供給
する給水路７と、熱交換器３により加熱された後の湯水
を供給する給湯路８とが接続され、給湯路８には、先端
にシャワー状での給湯とストレート状での給湯とに切り
換える給湯具９を備えたフレキシブル状の給湯管１０が
接続され、前記給水路７にダイヤフラム１１を備えた水
圧応動装置が介装されている。

【００１２】この水圧応動装置は、図２に構成の概略を
示すように、鍛造品からなる装置本体１２と、装置本体
１２に設けられた開口部１３を閉鎖する合成樹脂製の成
型品からなる蓋体１４とを備え、蓋体１４で前記開口部
１３を閉鎖することにより、装置本体１２と蓋体１４と
によって水圧室１５が形成され、かつ、装置本体１２と
蓋体１４との間に前記ダイヤフラム１１を挟み込んで開
口部１３を閉鎖することにより、そのダイヤムラム１１
によって、前記水圧室１５が、一次側水圧室１５ａと二
次側水圧室１５ｂとに分割されるように構成されてい
る。そして、一次側水圧室１５ａの中央には、この一次
側水圧室１５ａ内に給水路７からの水が流入する流入口
１６が設けられ、かつ、一次側水圧室１５ａの上方に
は、一次側水圧室１５ａ内の水が熱交換器３側へ流出す
る流出口１７が設けられ、二次側水圧室１５ｂには、こ
の二次側水圧室１５ｂ内に水が流入したり、水が流出し
たりするための通流口１８が設けられている。

【００１３】前記一次側水圧室１５ａへの流入口１６
は、給水路７の上流側に連通し、流出口１７の方は、流
出路１９を介して給水路７の下流側に連通していて、流
出路１９と給水路７との連通箇所にミキシング弁２０が
設けられ、このミキシング弁２０から分岐したバイパス
路２１が前記給湯路８に接続されている。そして、前記
ミキシング弁２０の開度を調節することにより、給湯路
８からの湯の量とバイパス路２１からの水の量との比率
を調節し、かつ、その湯と水とを混合して、混合後の湯
水を給湯具９から吐出するように構成されている。前記
ミキシング弁２０より下流側の給水路７には、ベンチュ
リー２２が形成され、前記二次側水圧室１５ｂの通流口
１８に連通する通流路２３が、そのベンチュリー２２を
介して給水路７に連通されている。

【００１４】前記流出路１９は、装置本体１２に形成さ
れ、かつ、ベンチュリー２２を含む給水路７の一部とバ
イパス路２１の一部も装置本体１２に形成され、図３に
示すように、ミキシング弁２０が、流出路１９と給水路
７との連結箇所に位置するように、装置本体１２に組み
付けられている。前記通流路２３は、図４に示すよう
に、蓋体１４に一体的に形成された蓋体側通流路２３ａ
と装置本体１２に形成された本体側通流路２３ｂとから
なり、蓋体１４の上部には、その内側に空間を形成する
ために外側に膨出した膨出部１４ａが一体的に形成さ
れ、かつ、その膨出部１４ａよりも下方に蓋体側通流路
２３ａに連通する通流口１８が設けられて、前記膨出部
１４ａの内側空間が、水圧室１５内における水の凍結に
よる蓋体１４の損傷を防止するための空気室２４に構成
されるとともに、本体側通流路２３ｂは、装置本体１２
に形成されたベンチュリー２２を介して装置本体１２に
形成された給水路７に連通されている。

【００１５】前記蓋体１４には、前記バイパス路２１の
一部と給湯路８の一部も形成されていて、装置本体１２
の開口部１３を蓋体１４で閉鎖することにより、前記蓋
体側通流路２３ａと本体側通流路２３ｂとが互いに連通
するとともに、蓋体１４側のバイパス路２１と装置本体
１２側のバイパス路２１も互いに連通して、バイパス路
２１からの水と給湯路８からの湯とが、この蓋体１４の
内部において混合され、給湯管１０を介して給湯具９か
ら吐出されるように構成されている。そして、連通した
本体側通流路２３ｂと蓋体側通流路２３ａとを介して、
給水路７からの水を二次側水圧室１５ｂ内に供給して
も、二次側水圧室１５ｂの上端よりも下方に位置する通
流口１８によって、二次側水圧室１５ｂ内に上述した空
気室２４が形成されるように構成され、さらに、装置本
体１２には、蓋体１４で閉鎖した状態で一次側水圧室１
５ａと二次側水圧室１５ｂとに連通する水抜き路２５も
設けられ、図外の水抜き栓を開栓することで、両水圧室
１５ａ，１５ｂの水抜きも行えるように構成されてい
る。

【００１６】前記一次側水圧室１５ａへの流入口１６と
給水路７の上流側との間には、給水路７を断続するパイ
ロット弁式の止水弁２６が設けられ、この止水弁２６
は、ダイヤフラムワン２６ａ、中央にパイロット孔を備
えた止水ダイヤフラム２６ｂ、パイロット孔を開閉操作
する操作スピンドル２６ｃ、止水弁を閉弁状態に維持す
るスプリング２６ｄなどで構成され、図３に示すよう
に、装置本体１２内に組み付けられている。前記水圧応
動装置のダイヤフラム１１には、ダイヤフラム１１の応
動に連動して前記流入口１６の開度を調節し、給水路７
からの給水圧を適正圧に調整する水ガバナ弁２７が取付
けられ、スピンドル２８、ダイヤフラムワン２９、スプ
リング受け３０なども取付けられていて、スピンドル２
８が蓋体１４を貫通し、かつ、装置本体１２とスプリン
グ受け３０との間にスプリング３１を介装した状態で、
装置本体１２に組み付けられている。

【００１７】前記バーナ４へ燃料ガスを供給するガス供
給路３２には、ガスの供給を断続する電磁式のガス弁３
３と、前記ダイヤフラム１１の応動により軸心方向に移
動するスピンドル２８との連動で、適正給水圧において
開弁する水圧応動弁３４と、供給ガス圧を適正圧に保持
するガスガバナ３５と、供給ガス量を調節するガス量調
節弁３６などが設けられ、バーナ４の近傍には、点火プ
ラグ３７とバーナ４の燃焼による加熱で起電する熱電対
３９が設けられている。そして、前記ケーシング２の前
面には、プッシュ・プッシュ式押しボタンからなる給湯
操作具４０が設けられ、給湯操作具４０の押し操作に連
動してＯＮ、ＯＦＦするマイクロスイッチ４１も設けら
れ、さらに、前記スピンドル２８に応動してＯＮ、ＯＦ
Ｆするマイクロスイッチ３８も設けられている。

【００１８】つぎに、この瞬間湯沸器の操作方法ならび
にコントローラ５による制御作動について説明する。前
記給湯操作具４０を押し操作すると、図外の機械式連動
機構を介して止水弁２６がスプリング２６ｄの押圧力に
抗して開弁され、同時に、給湯操作具４０の押し操作に
連動してマイクロスイッチ４１がＯＮし、図外の乾電池
からの電力供給で点火プラグ３７が作動するとともに、
止水弁２６の開弁によって、給水路７の水が流入口１６
から一次側水圧室１５ａ内に流入し、一次側水圧室１５
ａ内に流入した水は、流出口１７から流出路１９を通っ
てミキシング弁２０に至り、このミキシング弁２０によ
り分流されて、その一部が給水路７を通って熱交換器３
へ、他の一部がバイパス路２１を通って給湯路８に流入
する。

【００１９】その際、給水路７を通って熱交換器３へ流
入する水流によるベンチュリー２２の作用で、二次側水
圧室１５ｂ内の圧力が低下し、一次側水圧室１５ａと二
次側水圧室１５ｂとの差圧によりダイヤフラム１１が応
動して、スピンドル２８を図において左側へ移動させ
る。このスピンドル２８の移動に伴ってマイクロスイッ
チ３８がＯＮして、ガス弁３３が開弁されるとともに、
スピンドル２８の移動に連動して水圧応動弁３４が開弁
されてバーナ４に着火される。なお、このバーナ４への
着火に伴って、熱電対３９が加熱されて起電力を発生す
るが、所定の時間内に起電力の発生がないと、着火ミス
であるとして、ガス弁３３を閉弁して点火プラグ３７の
作動も停止する。

【００２０】その後、給湯操作具４０の押し操作を解除
しても、給湯操作具４０はその位置に保持され、止水弁
２６とガス弁３３とが開弁状態に維持され、バーナ４の
燃焼によって給水路７からの水が熱交換器３で加熱さ
れ、その加熱後の湯水にバイパス路２１からの水が混合
され、混合後の湯水が給湯管１０を通って給湯具９から
吐出される。そして、図示はしないが、給湯操作具４０
の外周に沿って設けられた環状の湯温調節具を回動操作
すると、機械式連動機構を介してミキシング弁２０が回
動操作され、熱交換器３からの湯量とバイパス路２１か
らの水量との比率が変更調整されて、給湯具９から所望
温度の湯水が吐出される。

【００２１】この給湯状態において、給湯操作具４０を
再度押し操作すると、マイクロスイッチ４１がＯＦＦし
てガス弁３３が閉弁されるとともに、止水弁２６が閉弁
されて熱交換器３への水の流入が停止される。この熱交
換器３への流入停止に伴って、二次側水圧室１５ｂ内の
圧力が上昇し、一次側水圧室１５ａ内の圧力とほぼ同じ
圧力になって、ダイヤフラム１１が元の位置に復帰し、
ダイヤフラム１１の応動に連動して、スピンドル２８も
右側へ移動し、そのスピンドル２８の移動に連動してマ
イクロスイッチ３８がＯＦＦし、かつ、水圧応動弁３４
が閉弁されてバーナ４の燃焼が停止され給湯も停止され
る。なお、この給湯状態において、断水が発生した場合
も、上述と同様にして水圧応動弁３４の閉弁によりバー
ナ４の燃焼が停止され、また、失火や不完全燃焼などに
起因して、熱電対３９による発生起電力が所定値以下に
なると、ガス弁３３を閉弁してバーナ４の燃焼を停止す
るように構成されている。

【００２２】そして、冬期の夜間などにおける不使用時
には、前記装置本体１２に設けられた水抜き路２５の水
抜き栓を開栓して、凍結による蓋体１４の損傷を防止す
るのであり、この水抜き作業を怠ったとしても、蓋体１
４の膨出部１４ａの内側に形成された空気室２４によっ
て、水の凍結による体積膨張が緩和されるので、蓋体１
４の損傷が確実に防止される。

【００２３】〔別実施形態〕 （１）先の実施形態では、蓋体１４の上部に膨出部１４
ａを形成し、その膨出部１４ａの内側に蓋体１４の損傷
を防止するための空気室２４を設けた例を示したが、必
ずしも膨出部１４ａを設ける必要はない。その例を示し
たのが、図５に示す水圧応動装置で、この別実施形態の
装置においては、蓋体１４に膨出部１４ａがなく、先の
実施形態よりも更に下方に通流口１８が設けられてい
る。このように通流口１８を蓋体１４に対するスピンド
ル２８の貫通箇所よりも下方に設けることで、膨出部１
４ａを設けることなく、空気室２４の体積を確保してい
る。なお、その他の構成については、先の実施形態と全
く同じであり、同じ符号を付すことにより説明を省略す
る。

【００２４】（２）先の実施形態では、前記通流口１８
に連通する通流路２３を蓋体１４に一体的に形成した蓋
体側通流路２３ａと装置本体１２に形成した本体側通流
路２３ｂとで構成した例を示したが、蓋体１４側にのみ
設けることも、また、蓋体１４と別体の管部材によって
構成することもできる。

【００２５】（３）先の実施形態では、一次側水圧室１
５ａの流出口１７に連通する流出路１９やベンチュリー
２２などを装置本体１２に形成した例を示したが、流出
路１９を装置本体１２と別体の管部材によって構成した
り、ベンチュリー２２を装置本体１２と別の部材で構成
することもできる。

【００２６】（４）先の実施形態では、水圧応動装置を
ガス燃焼式の瞬間湯沸器に適用した例を示したが、瞬間
湯沸器以外の各種給湯装置に適用することができ、さら
に、給湯装置に限らず、一次側と二次側との水圧の差に
よる応動で各種の器具を作動させるものにも広く適用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】瞬間湯沸器の全体構成図

【図２】水圧応動装置の構成を示す断面図

【図３】水圧応動装置の分解斜視図

【図４】水圧応動装置の組立て斜視図と一部切欠き斜視
図

【図５】別の実施形態の水圧応動装置の構成を示す断面
図

【符号の説明】

１１ ダイヤフラム １２ 装置本体 １３ 開口部 １４ 蓋体 １４ａ 膨出部 １５ 水圧室 １５ａ 一次側水圧室 １５ｂ 二次側水圧室 １６ 流入口 １７ 流出口 １８ 通流口 １９ 流出路 ２２ ベンチュリー ２３ 通流路 ２３ａ 蓋体側通流路 ２３ｂ 本体側通流路 ２４ 空気室

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開口部を備えた装置本体と、前記開口部
   を閉鎖する合成樹脂製の蓋体と、その蓋体により前記装
   置本体の開口部を閉鎖した状態で、前記装置本体と蓋体
   とにより形成される水圧室を一次側水圧室と二次側水圧
   室とに分割するダイヤフラムとを備え、前記装置本体に
   設けられた流入口から前記一次側水圧室に流入して前記
   装置本体に設けられた流出口から流出する一次側の水の
   水圧と、前記蓋体に設けられた通流口から前記二次側水
   圧室に流出入する二次側の水の水圧との差圧によって、
   前記ダイヤフラムを応動させるように構成してある水圧
   応動装置であって、 前記通流口を前記二次側水圧室の上端よりも下方に設け
   て、前記二次側水圧室に水を満たした状態で、前記二次
   側水圧室の上方に水が凍結した際に凍結による前記蓋体
   の損傷を防止する空気室を形成するように構成してある
   水圧応動装置。
2. 【請求項２】 前記蓋体の上部に外側へ膨出する膨出部
   を一体的に設け、その膨出部によって形成される内側空
   間により前記空気室を形成すべく、前記通流口を前記膨
   出部の下方に設けてある請求項１に記載の水圧応動装
   置。
3. 【請求項３】 前記蓋体に前記通流口に連通するように
   一体的に形成された蓋体側通流路と、前記装置本体側に
   形成されて前記蓋体側通流路に連通する本体側通流路と
   によって、前記二次側水圧室に連通する通流路を構成し
   てある請求項１または２に記載の水圧応動装置。
4. 【請求項４】 前記装置本体に前記流出口に連通する流
   出路とその流通路に連通する給水路とを形成し、かつ、
   その給水路と前記本体側通流路とを前記装置本体内にお
   いて連通させ、その連通箇所に前記一次側の水圧と二次
   側の水圧とに差圧を生じさせるためのベンチュリーを設
   けてある請求項３に記載の水圧応動装置。