JP2014231884A - 弁装置及び給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弁体と、付勢手段とを備えている逆止弁は、構成部品が多くなる。構成部品を少なくできる逆止弁である弁装置を提供する。【解決手段】弁装置７２，７３は、流体が流れる流路と、前記流路を開閉する弁体８６と、前記弁体８６の端部に設けられて、前記弁体８６を、前記流路を塞ぐ位置から前記流体の流れる方向に開くように前記端部回りに回動自由に支持する支持部とを備える。【選択図】図２

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、前記弁体の端部に設けられて、前記弁体を、前記流路を塞ぐ位置から前記流体の流れる方向に開くように前記端部回りに回動自由に支持する支持部とを備える。

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、２０…ヒートポンプユニット（加熱手段）、３１…貯湯タンク（タンク）、４３…給湯路（流路）、７２…第１の対流防止装置、７３…第２の対流防止装置、８６…弁体、８７…回動軸、９２…軸収容溝、９３…ヘッド部収容溝（固定部材収容溝）、９４…突出部。

Claims (4)

1. 流体が流れる流路と、
   前記流路を開閉する弁体と、
   前記弁体の端部に設けられて、前記弁体を、前記流路を塞ぐ位置から前記流体の流れる方向に開くように前記端部回りに回動自由に支持する支持部と
   を具備することを特徴とする弁装置。
2. 前記支持部は、
   前記流路の内面から内側に突出して前記弁体によって開閉される開口を形成する支持壁部と、
   前記弁体の端部に一体に設けられて前記弁体を挟んで両側に突出する回動軸と、
   前記支持壁部の下流側に面する面部に設けられて前記回動軸を収容する軸収容溝と、
   前記溝に前記回動軸が収容された状態で前記回動軸を前記支持壁部との間に挟む固定部材と、
   を具備し、
   前記弁体から突出する前記回動軸の一方は、他方に対して長く、
   前記弁体は、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固定部材収容溝が設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
3. 前記弁体において前記開口を塞ぐ状態にあるときに下流側に面する面部の中心より下方に、下流側に突出する突出部が設けられる
   ことを特徴とする請求項２に記載の弁装置。
4. 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通路部と、
   前記通路部に設けられる請求項１ないし３のいずれかに記載の弁装置を備えたことを特徴とする給湯装置。

Images