(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流動する配管に接続可能な、連続する第１流路配管と第２流路配管とを有する弁収容部と、
前記弁収容部内に形成されて前記第１流路配管または前記第２流路配管の何れか一方から分岐され、先端部に開口部を有する第３流路配管と、
前記第３流路配管内に収容され、前記第３流路配管内の前記先端部方向に向けて移動し前記開口部を閉弁する閉弁位置と前記先端部方向と逆向きに移動し前記開口部を開弁する開弁位置とにスライド可能な弁本体と、
前記第３流路配管内に収容され、前記弁本体を前記先端部方向に向けて付勢するスプリングと、
前記弁本体に設けられ、先端部が前記開口部から前記第３流路配管の外部に延出する弁棒と、
を有することを特徴とする弁装置。
【請求項２】
前記弁棒は、先端部の表面積が前記弁棒のスライド方向と直交する方向の断面積より大きく形成されていることを特徴とする請求項１記載の弁装置。
【請求項３】
前記弁棒のスライド方向と直交する方向の断面形状は多角形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の弁装置。
【請求項４】
前記弁収容部内に閉弁位置と開弁位置との間でスライド可能に収容され、前記第１および第２流路配管内の圧力が上昇した場合に開弁位置にスライドして前記第１および第２流路配管内の湯水を外部に放出する第２弁本体を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ一項に記載の弁装置。
【請求項５】
湯水が流動する配管と、
湯水が貯められるタンクと、
前記タンクに接続されてこのタンク内の湯水を加熱する加熱装置と、
前記配管に接続される請求項１ないし４のいずれか一項に記載の弁装置と、
前記タンク内の湯水が湯水使用部に向けて供給される供給配管と、
を備えることを特徴とする貯湯式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、弁装置及びその弁装置を備えた貯湯式給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水道水をタンク内に貯水し、その水を安価な夜間電力を利用して沸上げるようにした貯湯式給湯装置が普及している。このような貯湯式給湯装置においては、給湯量が多くタンク内への給水が追いつかない場合等において、タンク内が負圧になって負圧破壊が起こらないようにするため、タンク内の圧力が設定値まで低下した場合に開弁する負圧作動弁が設けられている（下記特許文献１参照）。
【０００３】
また、貯湯式給湯装置を設置してから顧客への引き渡しが終了するまでの間や、タンク内の湯水を排水した場合において、負圧作動弁内に残水が発生していると、その残水が凍結することにより負圧作動弁が凍結破壊される場合がある。このような凍結破壊は、貯湯式給湯装置のコスト低減を図るために負圧作動弁を樹脂で成形した場合により発生しやすくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１-７２３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された負圧作動弁は、弁体を一定の付勢力で閉弁位置に付勢するバネを設けた構造である。そして、タンク内の圧力が設定値まで低下した場合に弁体がバネの付勢力に抗して開弁位置にスライドするようになっている。そして、この負圧作動弁内の残水対策は、特に考慮されていない。
【０００６】
本発明の実施形態の目的は、湯水を貯めるタンクが負圧破壊を起こすことを防止するための負圧作動弁を有するとともに、その負圧作動弁の残水除去を簡単に行うことができる弁装置及びその弁装置を備えた貯湯式給湯装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の弁装置は、流体が流動する配管に接続可能な、連続する第１流路配管と第２流路配管とを有する弁収容部と、弁収容部内に形成されて第１流路配管または第２流路配管の何れか一方から分岐され、先端部に開口部を有する第３流路配管と、第３流路配管内に収容され、第３流路配管内の先端部方向に向けて移動し開口部を閉弁する閉弁位置と先端部方向と逆向きに移動し開口部を開弁する開弁位置とにスライド可能な弁本体と、第３流路配管内に収容され、弁本体を部方向に向けて付勢するスプリングと、弁本体に設けられ、先端部が開口部から第３流路配管の外部に延出する弁棒と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】貯湯式給湯装置のシステム図である。
【図２】第１弁装置の構造を示す断面図である。
【図３】（ａ）は負圧作動弁の弁本体が閉弁位置に位置する場合の断面図、（ｂ）は負圧作動弁の弁本体が開弁位置に位置する場合の断面図である。
【図４】第３流路配管と弁棒との関係を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、一実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、ヒートポンプ式の貯湯式給湯装置１のシステム図であり、貯湯式給湯装置１は、加熱装置であるヒートポンプユニット２とタンクユニット３と制御部４とを備えている。この貯湯式給湯装置１には湯水（お湯や水）が供給される湯水使用部の一つとして浴槽５が接続されており、浴槽５が設置された浴室６内には浴槽５への給湯条件等を設定するリモコン７が設けられている。制御部４は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等を有し、貯湯式給湯装置１の各構成要素の制御を行い、例えば、ヒートポンプユニット２の運転のオン・オフ制御、タンクユニット３内に設けられている後述する循環ポンプのオン・オフ制御、タンクユニット３内に設けられている後述する切替弁の切替制御等を行う。
【００１１】
ヒートポンプユニット２は、冷媒を圧縮する圧縮機８と、圧縮された冷媒を凝縮する放熱側の熱交換器９と、凝縮された液状の冷媒を膨張させる膨張弁１０と、膨張された冷媒を気化させる吸熱側の熱交換器１１とを有している。放熱側の熱交換器９内には、冷媒が流れる冷媒用配管１２が配管されるとともに、湯水が流れる湯水用配管１３が配管されている。
【００１２】
タンクユニット３は、湯水が貯められるタンク１４と、水道管１５とタンク１４の下部との間に接続されて水道水をタンク１４内に給水する配管である給水配管１６と、タンク１４の上部と湯水使用部（例えば、浴槽５、洗面所、台所等）との間に接続された供給配管１７と、タンク１４の下部と熱交換器９の入口側との間に接続された第１配管１８と、熱交換器９の出口側とタンク１４の上部との間に接続された第２配管１９と、供給配管１７の途中から分岐して浴槽５に接続された浴槽供給配管２０と、供給配管１７の途中から分岐して追い焚き用熱交換器２１内を経由した後にタンク１４の上下方向中央部に接続された追い焚き用タンク側配管２２と、一端が浴槽５に接続されて追い焚き用熱交換器２１内を経由した後に他端が浴槽供給配管２０に接続された追い焚き用浴槽側配管２３とを有している。タンク１４には、タンク１４内の湯水の温度を検出する複数の温度センサ２４がタンク１４の上下方向に沿って取付けられている。これらの温度センサ２４は制御部４に接続され、検出した温度を制御部４に伝えるようになっている。
【００１３】
タンク１４の下部には、上述したように水道水をタンク１４内に給水するための給水配管１６と、タンク１４内の湯水をヒートポンプユニット２の熱交換器９に供給するための第１配管１８とが接続されている。さらに、タンク１４の下部には、タンク１４内の湯水をタンク１４外に放出するための放出管２５が接続されている。また、タンク１４の上部には膨張水を放出するための膨張水放出管２６が接続されている。給水配管１６におけるタンク１４の下部側には、タンク１４の負圧破壊及び高圧破壊を防止するための第１弁装置２７が設けられている。放出管２５の下部と膨張水放出管２６の下部には、タンク１４から放出された湯水を排水溝に向けて排水するとともにタンク１４内の湯水を取水するための第２弁装置２８が設けられている。
【００１４】
供給配管１７の途中には、タンク１４の上部から取り出したお湯と給水配管１６を経由して給水された水道水とを混合して温度調整する供給用ミキシングバルブ２９が設けられている。湯水使用部（例えば、洗面所や台所等）へは、供給用ミキシングバルブ２９によって温度調整された湯水が供給されるようになっている。この供給用ミキシングバルブ２９は制御部４に接続され、制御部４からの指示により開度調整が行われるようになっている。
【００１５】
第１配管１８の途中には、熱交換器９内に入る湯水の温度を検出する第１温度センサ３０が設けられている。第２配管１９の途中には、熱交換器９内を通って熱交換器９から出る湯水の温度を検出する第２温度センサ３１が設けられている。これらの第１・第２温度センサ３０、３１は制御部４に接続され、検出した温度を制御部４に伝えるようになっている。
【００１６】
さらに、第１配管１８の途中には、循環ポンプ３２が設けられている。この循環ポンプ３２は、タンク１４内の湯水をタンク１４の下部側から取り出し、取り出した湯水を第１配管１８内と熱交換器９の湯水用配管１３内と第２配管１９内とを経由して送水し、タンク１４内の上部に戻すようになっている。
【００１７】
第２配管１９と第１配管１８との間には、第２配管１９内を流れる湯水を第１配管１８に戻す戻し配管３３が設けられている。さらに、第２配管１９の途中には、この第２配管１９内を流れる湯水をタンク１４内の上部に導くか、又は、戻し配管３３に導くかを切替える切替弁３４が設けられている。この切替弁３４は制御部４に接続され、制御部４からの指示により切替制御が行われるようになっている。
【００１８】
浴槽供給配管２０の途中には、タンク１４の上部から取り出したお湯と給水配管１６を経由して給水される水道水とを混合して温度調整する浴槽用ミキシングバルブ３５と電磁弁３６とが設けられている。浴槽５へは、浴槽用ミキシングバルブ３５によって温度調整された湯水が供給されるようになっている。この浴槽用ミキシングバルブ３５は制御部４に接続され、制御部４からの指示により開度調整が行われるようになっている。電磁弁３６は制御部４に接続され、浴槽５への供給指示がされた場合に開弁されるようになっている。
【００１９】
追い焚き用タンク側配管２２の途中には、追い焚き用タンク側ポンプ３７が設けられている。この追い焚き用タンク側ポンプ３７は、タンク１４の上部からお湯を取り出し、取り出したお湯を追い焚き用熱交換器２１を経由してタンク１４内に戻すようになっている。
【００２０】
追い焚き用浴槽側配管２３の途中には、追い焚き用浴槽側ポンプ３８が設けられている。この追い焚き用浴槽側ポンプ３８は、浴槽５内の湯水を取り出し、取り出した湯水を追い焚き用熱交換器２１を経由して浴槽５内に戻すようになっている。
【００２１】
第１弁装置２７は給水配管１６の途中に設けられており、図２に示すように、弁収容部３９を備え、弁収容部３９は第１〜第４の４つの流路配管４０、４１、４２、４３を有している。矢印で示すように給水配管１６を経由してタンク１４内に給水される水道水は、第１流路配管４０から弁収容部３９内に流入し、第２流路配管４１から流出するようになっている。
【００２２】
第３流路配管４２には、タンク１４中及びタンク１４内に連通している第１〜第３流路配管４０、４１、４２内の圧力が設定値以下の負圧になることを防止するための負圧作動弁４４が取付けられている。この負圧作動弁４４は、開口部を有する第３流路配管４２内で閉弁位置と開弁位置との間をスライド可能な弁本体４５と、弁本体４５を閉弁方向（第３流路配管４２の外側方向）に付勢するスプリング４６と、弁本体４５の一端側に設けられて弁収容部３９の外部に延出する弁棒４７とを備えている。弁本体４５における弁棒４７が設けられている側の端部には、弁本体４５が閉弁位置に位置する場合に第３流路配管４２の先端側縁部４８の内周面に当接して第３流路配管４２を閉止するＯリング４９が取付けられている。
【００２３】
弁棒４７には、第３流路配管４２の外部に延出した先端部に押圧部５０が設けられている。この押圧部５０の表面積は、弁棒４７におけるこの弁棒４７のスライド方向（長手方向）と直交する方向の断面積より大きく形成され、その表面は滑らかに形成されている。また、弁棒４７におけるこの弁棒４７のスライド方向と直交する方向の断面形状は、十字形をした多角形状に形成されている。
【００２４】
開口部を有する第４流路配管４３には、タンク１４内及びタンク１４内に連通している第１〜第３流路配管４０、４１、４２内の圧力が設定値以上の高圧になることを防止するための過圧防止弁５１が取付けられている。この過圧防止弁５１は、第４流路配管４３内で閉弁位置と開弁位置との間をスライド可能な第２弁本体５２と、第２弁本体５２を閉弁方向（第４流路配管４３の内側方向）に付勢するスプリング５３と、第２弁本体５２が第４流路配管４３から抜け出すことを防止するように第４流路配管４３の先端側に取付けられた閉止キャップ５４とを備えている。第２弁本体５２における一方の端部には、第２弁本体５２が閉弁位置に位置する場合に第４流路配管４３の奥側縁部５５の内周面に当接して第４流路配管４３を閉止するＯリング５６が設けられている。
【００２５】
図３は、負圧作動弁４４における弁本体４５が閉弁位置と開弁位置とに位置する場合の状態を示す断面図である。図３（ａ）に示すように弁本体４５が閉弁位置に位置する場合には、弁本体４５のＯリング４９が第３流路配管４２の先端側縁部４８の内周面に当接され、第３流路配管４２は閉止されている。図３（ｂ）に示すように弁本体４５が開弁位置に位置する場合には、弁本体４５のＯリング４９が第３流路配管４２の先端側縁部４８から離反し、第３流路配管４２が開放されている。
【００２６】
図４は、第３流路配管４２と弁棒４７との関係を示す断面図である。第３流路配管４２の内周部と弁棒４７の外周部との間には、空気や水が通過可能な隙間５７が形成されている。
【００２７】
このような構成において、この貯湯式給湯装置１においては、タンク１４内に水道水が貯められ、貯められたタンク１４内の水道水がヒートポンプユニット２により加熱されてお湯となり、タンク１４内のお湯が浴槽５やその他の湯水使用部に供給される。
【００２８】
ここで、貯湯式給湯装置１の運転時において、湯水使用部での湯水の使用量が多く、タンク１４内への水道水の供給が追い付かない場合等には、タンク１４内の圧力か次第に低下する。
【００２９】
タンク１４内及びタンク１４内に連通している第１〜第３流路配管４０、４１、４２内の圧力が設定値まで低下した場合には、タンク１４内の圧力とスプリング４６の付勢力と大気圧との関係に基づき、図３（ａ）に示す閉弁位置に位置していた負圧作動弁４４の弁本体４５が、図３（ｂ）に示す開弁位置にスライドする。
【００３０】
弁本体４５が開弁位置にスライドすると、弁本体４５のＯリング４９が第３流路配管４２の先端側縁部４８の内周面から離反して第３流路配管４２が開放される。第３流路配管４２が開放されることにより、外部の空気が第３流路配管４２の内周部と弁棒４７の外周部との間の隙間５７を通って弁収容部３９内に流入し、流入した空気は第２流路配管４１から流出し、給水配管１６を経由してタンク１４内に流入する。このようにして、タンク１４内の圧力が設定値まで低下した場合には、外部の空気がタンク１４内に流入することにより、タンク１４内の圧力が設定値以下に低下してタンク１４が負圧破壊されるということが防止される。なお、弁本体４５が開弁位置にスライドした場合、弁収容部３９内の湯水は第３流路配管４２内を通って外部に排水される。
【００３１】
また、貯湯式給湯装置１を設置して試運転をした後に顧客への引き渡しが終了するまでの間や、タンク１４内の湯水を排水した場合には、弁収容部３９内や給水配管１６における弁収容部３９に接続された部分の近傍には、残水が発生しやすい。このような残水が発生していると、寒冷時にはその残水が凍結し、負圧作動弁４４や給水配管１６が凍結破壊を生じる場合がある。そこで、貯湯式給湯装置１を設置して試運転をした後に顧客への引き渡しが終了するまでの間や、タンク１４内の湯水を排水した場合等には、弁棒４７の押圧部５０を指で押すことにより弁本体４５を開弁位置へスライドさせる。弁本体４５が開弁位置へスライドすることにより、弁収容部３９や給水配管１６における弁収容部３９に接続された部分の近傍の残水を、第３流路配管４２の内周部と弁棒４７の外周部との間の隙間５７を通して水抜きすることができる。これにより、弁収容部３９内や給水配管１６における弁収容部３９に接続された部分の近傍に残水が発生すること、及び、その残水が凍結することによる負圧作動弁４４や給水配管１６の凍結破壊が防止される。
【００３２】
ここで、弁棒４７に設けられている押圧部５０は、その表面積が弁棒４７におけるこの弁棒４７のスライド方向と直交する方向の断面積より大きく形成され、その表面が滑らかに形成されている。このため、弁本体４５を開弁位置へスライドさせるために押圧部５０を指で押す場合、弁棒４７が指に食い込むことなく弁本体４５のスライド操作を容易に行うことができる。さらに、弁棒４７を細くすることが可能になるので、負圧作動弁４４の小型化を図りつつ第３流路配管４２の内周部と弁棒４７の外周部との間の隙間５７を大きくとることができる。これにより、第３流路配管４２の内周部と弁棒４７の外周部との間の隙間５７を通して行う水抜きの性能や、空気の吸込み性能を向上させることができる。
【００３３】
また、弁棒４７におけるこの弁棒４７のスライド方向と直交する方向の断面形状は、十字形をした多角形状に形成されているので、弁棒４７の強度をアップさせることができる。さらに、弁棒４７の断面形状が十字形をした多角形状に形成されていることにより、弁棒４７をスライドさせた場合に隙間５７における湯水の表面張力を破りやすくなり、隙間５７を通して行う水抜きの性能を向上させることができる。
【００３４】
タンク１４内の圧力が設定値まで上昇した場合には、タンク１４内の圧力とスプリング５３の付勢力と大気圧との関係に基づき、過圧防止弁５１の第２弁本体５２が閉弁位置から開弁位置にスライドする。第２弁本体５２が開弁位置にスライドすると、第２弁本体５２のＯリング５６が第４流路配管４３の奥側縁部５５の内周面から離反して第４流路配管４３が解放される。第４流路配管４３が解放されることによりと、タンク１４内の湯水の一部が第４流路配管４３から放出され、タンク１４内及びタンク１４内に連通している第１〜第３流路配管４０、４１、４２内の圧力が設定値以上に上昇することが防止されるとともにタンク１４が高圧破壊されることが防止される。
【００３５】
ここで、第１弁装置２７では、負圧作動弁４４と過圧防止弁５１とが一つの弁収容部３９内に収容されているため、二種類の弁である負圧作動弁４４と過圧防止弁５１とを一つにまとめて設置することができるので、弁の設置スペースを小さくすることができ、また、これらの弁に関する部品点数を少なくすることができる。さらに、負圧作動弁４４と過圧防止弁５１との動作検査を連続して行うことができるので、動作検査に要する手間と時間とを削減することができる。
【００３６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。これらの実施形態は、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同様に、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ものである。
【符号の説明】
【００３７】
２…ヒートポンプユニット（加熱装置）、５…浴槽（湯水使用部）、１４…タンク、１６…給水配管（配管）、１７…供給配管、３９…弁収容部、４０〜４２…流路配管、４５…弁本体、４７…弁棒、
【図１】
0006529337.tif 000002
【図２】
0006529337.tif 000003
【図３】
0006529337.tif 000004
【図４】
0006529337.tif 000005