JP4325529B2 - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、ＣＯ_２ヒートポンプ給湯機などの貯湯式給湯機に関するものである。

従来の貯湯式給湯機は、供給する給水圧を一定に制御する減圧弁を有しており、この減圧弁を固定するボデーは、入口部に円筒状のストレーナ、出口部に逆止弁を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−３１５９４５号公報

しかしながら、前記従来の構成では、減圧弁ボデーは一般的に青銅鋳物製で、ボデー内通水路は中子型により成型されており、耐水圧性能と耐腐食性能を両立したメリットがある反面、青銅鋳物の材料中に含有する重金属（鉛）は、環境保全の面から使用を中止していかなければならないという課題を有していた。

この課題を解決するため、減圧弁ボデーの材質を変更して重金属の含有量を削減した金属材料を使用した場合には、水道水に対する耐腐食性能が低下し、逆止め性能不良を発生させる場合があったり、ボデー全体を耐腐食性に優れた樹脂材料により構成した場合には、耐水圧性能が低下し、ウォーターハンマーなどの高圧力がかかったり、凍結した場合などに破損するという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、減圧弁用ボデー材料に含有する重金属をなくし、環境保全への取り組みに対応するとともに、水道水に対する耐腐食性能と耐圧破壊性能を両立した貯湯式給湯機の実現を目的とするものである。

前記従来の課題を達成するために、本発明の貯湯式給湯機は、減圧弁ユニットと、前記減圧弁ユニットを取り付けた減圧弁用ボデーと、前記減圧弁用ボデーに取り付けたストレーナ用ボデーとを備え、前記減圧弁用ボデーは、両端が開口した略筒状の形状を成し、一方端に前記減圧弁ユニットを取り付け、他方端に逆止め弁を設け、前記減圧弁ユニットに
は水が流入する１次側入口と、水が流出する２次側出口と、水圧に応じて前記２次側出口の開口度を可変させる調圧バネとを設け、前記減圧弁ユニットに設けた水が流入する一次側入口に対向する前記減圧弁用ボデーの側面に、ストレーナ用ボデーと通ずる入口穴を設け、前記ストレーナー用ボデーには水圧を緩和する受圧バネを設け、前記入口穴の開口は減圧弁用ボデーの両端開口面積より小さくするとともに、前記受圧バネのバネ係数は、前記調圧バネのバネ係数よりも大としたものである。

これにより、減圧弁用ボデーの材料に含有していた重金属をなくし環境保全への取り組みに対応するとともに、減圧弁用ボデーの入口穴の通水断面積のみを小さくすることで、必要な通水量を確保し給湯機としての使い勝手の良さは損なうことなく、耐圧破壊性能を確保する構成が実現できる。すなわち、減圧弁用ボデーの側面に小さく開口した分岐部が存在する非常に単純な形状であって、耐圧破壊性能に対し有利なだけでなく、射出成型時には樹脂材料が滑らかに流れて樹脂材料の結合が密で強度が安定し、ウォータハンマーや凍結に対する耐破壊性能を確保できる。

本発明の貯湯式給湯機は、減圧弁用ボデー材料に含有する重金属をなくし、環境保全への取り組みに対応するとともに、水道水に対する耐腐食性能と耐圧破壊性能を両立したものである。

第１の発明は、減圧弁ユニットと、前記減圧弁ユニットを取り付けた減圧弁用ボデーと、前記減圧弁用ボデーに取り付けたストレーナ用ボデーとを備え、前記減圧弁用ボデーは、両端が開口した略筒状の形状を成し、一方端に前記減圧弁ユニットを取り付け、他方端に逆止め弁を設け、前記減圧弁ユニットには水が流入する１次側入口と、水が流出する２次側出口と、水圧に応じて前記２次側出口の開口度を可変させる調圧バネとを設け、前記減圧弁ユニットに設けた水が流入する一次側入口に対向する前記減圧弁用ボデーの側面に、ストレーナ用ボデーと通ずる入口穴を設け、前記ストレーナー用ボデーには水圧を緩和する受圧バネを設け、前記入口穴の開口は減圧弁用ボデーの両端開口面積より小さくするとともに、前記受圧バネのバネ係数は、前記調圧バネのバネ係数よりも大としたことで、必要な通水量を確保し給湯機としての使い勝手の良さは損なうことなく、耐圧破壊性能を確保する構成が実現できる。すなわち、減圧弁用ボデーの側面に小さく開口した分岐部が存在する非常に単純な形状であって、耐圧破壊性能に対し有利なだけでなく、射出成型時には樹脂材料が滑らかに流れて樹脂材料の結合が密で強度が安定し、ウォータハンマーや凍結に対する耐破壊性能を確保できる。
また、ウォータハンマーや凍結の発生時には、受圧バネが収縮し、効率のよい衝撃緩和が可能となって、凍結を含めた耐圧破損性能の向上ができる。さらに、ウォーターハンマー現象の場合は、給水配管に連通している構造物全ての耐圧性能を向上させることができ、長期間安心して使用できる給湯の実現が図れる。
また、受圧バネのバネ係数は減圧弁ユニットに内蔵した調圧バネのバネ係数に比べ大としたことにより、受圧バネは通常の給湯の使用で変動する水圧に対してはほとんど動作することなく、給水や給湯の配管に振動を与えることによる不快な騒音発生を抑えるとともに、外的な要因で発生するウォーターハンマーなどの大きな圧力変動や凍結によるストレスが発生した時のみ、この受圧バネは作動して圧力やストレスの緩衝効果を発揮するように設定できる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、逆止め弁は、シートとバネとバネ受け部を有し、減圧弁用ボデーは逆止め弁のシートと密着する位置にシールリブを有し、減圧弁用ボデーとシールリブは一体構成としたことにより、逆止め弁のシートと密着するシールリブは耐腐食性のある樹脂にて一体成型されていることから、逆止め性能が金属腐食により劣化するといったことがない。さらに、シールリブと減圧弁用ボデーが一体であるメリットにより、逆止め弁が開放している場合の通水断面積は最大限確保することができて、給湯流量およびシャワー流量が増加でき、給湯機としての使い勝手が向上する。すなわち、風呂浴槽への湯はりに必要な時間の短縮が可能となったり、シャワー浴時の体感がよくなったり快適性の向上につながる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、ストレーナ用ボデーは、両端が開口した筒形状をしており、一方端は給水配管接続口となり、他方端は着脱式の円筒状ストレーナ取り付け部を設け、側面には減圧弁用ボデーの入口穴と連通する連通穴を有し、この連通穴の開口はストレーナ用ボデー両端の開口面積より小さくしたことにより、逆止め弁がストレーナの下流側にあることと、供給された水道水は円筒状ストレーナの内側より通過するようになっていることで、異物を確実に漉し取ることができてメンテナンス作業性に優れているだけでなく、青銅鋳物を材料とする中子型を使った工法を必要としない構成となっており、重金属を含まない金属または樹脂の材料の使用が可能で、環境保全への取り組みに対応することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態）
図１〜図３は、本発明の実施の形態における貯湯式給湯機およびその減圧弁部を示している。

図１〜図３において、お湯を貯める貯湯タンク１の湯水を取出し加熱手段２で加熱後、再度貯湯タンク１に戻すことで沸き上げ回路３を構成し、貯湯タンク１の上部から高温水を積層状態で貯湯するようにしている。なお、本実施の形態においては、ＣＯ_２を冷媒とした超臨界ヒートポンプサイクルを熱源としたヒートポンプ給湯機にて説明するが、電気ヒータを熱源とする電気給湯機でもよく、また、電気ヒータは貯湯タンク１内に設けても、貯湯タンク１外に設けた構成でもよいものである。

貯湯タンク１を収容した直方体形状の外装筐体４は、前方が開放しており、ここにねじ４ー２による着脱可能な前板５が固定されている。給湯用配管や電気工事の施工の場合、またはメンテナンス作業の場合には前板５を外して行うことができる。

そして、給水口を備えた減圧弁部６より給水された水道水は、給水分岐部７で給水パイプ８とバイパスパイプ９を経てタンク１の下部と給湯混合弁１１とに供給される。タンク１の下部に供給された水は、タンク１内の高温の湯を上方に押し上げ、給湯口１０より給湯混合弁１１を通して給湯パイプ１２から出湯させる。給湯混合弁１１では、ここで給湯口１０より出湯した高温の湯とバイパスパイプ９の水道水が混合され、給湯として使用するために適温に調整され、給湯パイプ１２より給湯できるようになっている。

次に、図１により、減圧弁部６の構成を説明する。減圧弁部６は、減圧弁ユニット１３と、この減圧弁ユニット１３を取り付けた減圧弁用ボデー１８と、この減圧弁用ボデー１８に取り付けたストレーナ用ボデー２２と、減圧弁用ボデー１８に設けた逆止め弁３７とを有するものである。

減圧弁ユニット１３は、２次側出口１４、２次圧力伝達部１５、１次側入口１６を有し、２次圧力伝達部１５での水圧に応じて２次側出口１４の開口度を可変させる調圧バネ１７を内蔵している。減圧弁用ボデー１８は、耐熱性と強度に優れたＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂材料により射出成型されたものであり、両端が開口した略筒形状をなしている。減圧弁用ボデー１８の一方端に減圧弁ユニット１３を取り付ける開口１９、他方端には逆止め弁３７を備えた出口２０を設け、側面には、減圧弁ユニット１３の１次側入口１６に対向する位置に入口穴２１を有し、ストレーナ用ボデー２２を取り付けるフランジ２３、水抜き穴２４および水抜き栓取付け部２５がある。入口穴２１と、水抜き穴２４は開口１９および出口２０の開口面積に比べると非常に小さく設計されており、減圧弁用ボデー１８は全体としては単純な円筒状で耐圧破壊性能に対し有利な形状としているだけでなく、射出成型時には樹脂材料が滑らかに流れて樹脂材料の結合が密で強度が安定し、ウォータハンマーや凍結に対する耐破壊性能を確保できる。

逆止め弁３７は、シート２６と、バネ２７と、バネ受け部２８を有する。そして、減圧弁用ボデー１８の出口２０内壁には、シート２６と密着する位置にシールリブ２９を有し、出口２０から減圧弁用ボデー１８に入る水の流れに対してはバネ２７と水の流れそのものの作用によりシート２６とシールリブ２９が密着し、逆止め弁３７としての構成をなしている。また、減圧弁用ボデー１８とシールリブ２９は一体構成であるメリットにより、逆止め弁３７が開放している場合の通水断面積は最大限確保することができて、給湯流量およびシャワー流量が増加でき、給湯機としての使い勝手が向上する。すなわち、風呂浴槽への湯はりに必要な時間の短縮が可能となったり、シャワー浴時の体感がよくなったり快適性の向上につながる。

また、減圧弁用ボデー１８とシールリブ２９は一体構成であり、塩素イオンを多く含む水道水に対しても耐腐食性能に優れており、シート２６との密着不良による逆止性能の悪化を心配する必要もなくなる。

ストレーナ用ボデー２２は、両端が開口した筒形状をしており、一方端の外周にはＲ３／４などの管用ねじ加工が施された給水配管接続口３０を有し、他方端２４はメスねじ加工が施され着脱式の円筒状ストレーナ３１が取り付け可能な形状となっている。側面には減圧弁用ボデーの連通穴３２および減圧弁用ボデーの接続部３３を有し、減圧弁用ボデー１８のフランジ２３と接続固定されている。

以上のように、逆止め弁３７のシート２６が円筒状ストレーナ３１と貯湯タンク１の間に構成されており、給水配管接続口３０より供給された水道水は円筒状ストレーナ３１の内側より通過するよう構成されていることから、メンテナンス時には貯湯式給湯機への給水を閉止することで、貯湯タンク１内の湯または水を抜き取ることなく円筒状ストレーナ３１の掃除が可能となるだけでなく、水道水中に浮遊する異物などは円筒状ストレーナ３１の円筒内部に堆積することで、確実に漉し取ることができるようになっている。

また、減圧弁用ボデーの連通穴３２はストレーナ用ボデー２２の両端開口面積に比べると非常に小さく設計されており、ストレーナ用ボデー２２もまた全体としては単純な円筒状で耐圧破壊性能に対し有利な形状としているだけでなく、耐熱性と強度に優れたＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂材料により構成された場合でも射出成型時に樹脂材料が滑らかに流れて樹脂材料の結合が密で強度が安定し、ウォータハンマーや凍結に対する耐破壊性能を確保できる。また、ストレーナ用ボデー２２の形状は単純であるため鍛造用黄銅の材料を使用し一般切削加工により成型することも可能であり、給水配管接続口３０へのパイプレンチを使用した強力なねじ込み作業に対する強度を配慮した設計も可能となる。

以上のような構成により、従来の技術では材料に含有していた重金属をなくすることが可能となり、環境保全への取り組みに対応することができる。

さらに、減圧弁ユニット１３の上流で水圧の高い一次側入口１６および減圧弁用ボデーの連通穴３２の通水断面積のみを小さくすることで、必要な通水量を確保し給湯機としての使い勝手の良さは損なうことなく、耐水圧性能と耐腐食性能を両立した構成が実現する。ストレーナ３１の内部には受圧壁３４と受圧バネ３５を有し、受圧壁３４は水の流れに対して垂直となっている。これによりウォータハンマーや凍結の発生時のストレスに連動して受圧バネ３５が収縮し、効率のよい衝撃緩和が得られ、凍結を含めた耐圧破損性能が向上する。さらに、ウォーターハンマー現象の場合は、給水配管に連通している構造物全ての耐圧性能を向上させることができ、長期間安心して使用できる給湯の実現が図れる。

また、受圧バネ３５のバネ係数は調圧バネ１７のバネ係数に比べ大きく設定されており、受圧バネ３５は通常の給湯の使用で変動する水圧に対してはほとんど動作することなく、給水や給湯の配管に振動を与えることによる不快な騒音発生を抑えるとともに、外的な要因で発生するウォーターハンマーなどの大きな圧力変動や凍結によるストレスが発生した時のみストレスの緩衝効果を発揮する。さらに、減圧弁用ボデーの入口穴２１と出口２０の方向が直交することで、貯湯タンク１への給水経路と給湯温度調節用バイパス経路との接合におけるパイプの加工が簡素化でき、給湯流量およびシャワー流量が増加でき、給湯機としての使い勝手が向上する。

なお、減圧弁用ボデーとしては、図４に示すように、Ｌ形円筒形状をした減圧弁用ボデー３６としてもよく、これにより、既に装着されている減圧弁の交換が、他の部品の大がかりな変更をすることなく容易にできるため、環境保全への取り組み拡大を推進することが可能となる。

以上のように、本発明に係る貯湯式給湯機は、材料に含有していた重金属をなくすることが可能となり、環境保全への取り組みに対応することができるだけでなく、必要な通水量を確保し給湯機としての使い勝手の良さは損なうことなく、耐水圧性能と耐腐食性能を両立した減圧弁の構成が実現できるなどのメリットを有し、深夜電力や時間帯別料金制度に基づいて供給される電力を用いて湯を沸き上げる貯湯式給湯機に限らず、ガス、石油、太陽熱等を用いて高温水を貯湯し、その貯湯水を用いて給湯を行う機器にも適用できる。

本発明の実施の形態における貯湯式給湯機の減圧弁部の断面図 同貯湯式給湯機の全体構成を示す図 同貯湯式給湯機の外観斜視図 同貯湯式給湯機における他の減圧弁部の構成を示す断面図

符号の説明

１３ 減圧弁ユニット
１７ 調圧バネ
１８ 減圧弁用ボデー
２０ 出口
２１ 入口穴
２２ ストレーナ用ボデー
２６ 逆止め弁のシート

Claims (3)

1. 減圧弁ユニットと、前記減圧弁ユニットを取り付けた減圧弁用ボデーと、前記減圧弁用ボデーに取り付けたストレーナ用ボデーとを備え、前記減圧弁用ボデーは、両端が開口した略筒状の形状を成し、一方端に前記減圧弁ユニットを取り付け、他方端に逆止め弁を設け、前記減圧弁ユニットには水が流入する１次側入口と、水が流出する２次側出口と、水圧に応じて前記２次側出口の開口度を可変させる調圧バネとを設け、前記減圧弁ユニットに設けた水が流入する一次側入口に対向する前記減圧弁用ボデーの側面に、ストレーナ用ボデーと通ずる入口穴を設け、前記ストレーナー用ボデーには水圧を緩和する受圧バネを設け、前記入口穴の開口は減圧弁用ボデーの両端開口面積より小さくするとともに、前記受圧バネのバネ係数は、前記調圧バネのバネ係数よりも大としたことを特徴とする貯湯式給湯機。
2. 逆止め弁は、シートとバネとバネ受け部を有し、減圧弁用ボデーは逆止め弁のシートと密着する位置にシールリブを有し、減圧弁用ボデーとシールリブは一体構成とした請求項１に記載の貯湯式給湯機。
3. ストレーナ用ボデーは、両端が開口した筒形状をしており、一方端は給水配管接続口となり、他方端は着脱式の円筒状ストレーナ取り付け部を設け、側面には減圧弁用ボデーの入口穴と連通する連通穴を有し、この連通穴の開口はストレーナ用ボデー両端の開口面積より小さくした請求項１または２に記載の貯湯式給湯機。

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