(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給湯器に接続された、上下に並行配設された給水管及び出湯管と、
前記給水管に接続された給水元電磁弁と、
前記給水元電磁弁の開閉を行う給水元弁開閉信号回路と、
前記給水管及び出湯管を横断して連通接続すると共に、下端に排水開口を有するシリンダと、
前記シリンダ内において摺動可能に配設された摺動軸と、
前記シリンダ内面あるいは前記摺動軸外面のいずれか又は双方に設けられ、シリンダ内において給水管と出湯管とを区画すると共に、前記摺動軸が摺動することにより給水管及び出湯管、排水開口を連通させる仕切手段と、
前記シリンダの上部フランジに固定された基板上に固定された、天面に開口が形成された筒体と、
前記筒体内に配置され、その上部が前記筒体の開口から突出すると共に、前記摺動軸の上部に当接するピストンを有するヒータ付サーモエレメント本体と、
前記ヒータ付サーモエレメント本体のヒータに電力を供給するヒータ回路と、
前記ヒータ付サーモエレメント本体と前記筒体の天面との間に設けられ、前記ヒータ付サーモエレメントを常時下方に付勢するバネと、
前記シリンダ下部に連接した排水管と、
前記排水管と摺動軸との間に設けられた軸戻しばねとを備え、
停電時には前記給水元弁開閉信号回路により給水元電磁弁が閉弁すると共に、またヒータ回路により前記ヒータ付サーモエレメント本体のヒータへの電力が遮断され、前記サーモエレメント本体のピストンが退縮し、このピストンの退縮と前記ヒータ付サーモエレメント本体を常時下方に付勢するバネによって、前記サーモエレメント本体が下降し、前記シリンダの上部フランジに固定された基板によりサーモエレメント本体の移動が停止した後、このピストンの退縮と前記摺動軸を常時上方に付勢するバネによって、前記摺動軸が上昇することにより、前記給水管、出湯管、排水開口がシリンダを介して連通状態となって、給水管及び出湯管内部の残留水が排水されることを特徴とする給湯器の自動排水装置。
【請求項２】
サーモエレメント本体上部に給水元電磁弁開閉用スイッチが設けられ、前記給水元電磁弁開閉用スイッチが筒体の天面に接することにより給水元電磁弁を閉弁し、給水元電磁弁開閉用スイッチが筒体の天面に離れることにより給水元電磁弁を開弁するように構成され、
排水が完了した後に通電再開によって復旧する際、ヒータ回路により前記ヒータ付サーモエレメント本体のヒータへ電力が供給され、前記ヒータによりサーモエレメントの温度が高められピストンが下降し、このピストンの下降により前記摺動軸が下降し、シリンダは仕切手段によって給水管と出湯管とに区画され、その後サーモエレメント本体が上昇して、給水元電磁弁開閉用スイッチが筒体の天面に離れることにより給水元電磁弁が開かれることを特徴とする請求項１記載の自動排水装置。
【請求項３】
摺動軸上に形成される仕切手段が太径部で構成されてなる請求項１又は請求項２記載の自動排水装置。
【請求項４】
シリンダ内面に形成される仕切手段が環状狭窄部で構成されてなる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の自動排水装置。
【請求項５】
摺動軸下端に鍔部が形成されると共にシリンダ下端に段付排水管が連接され前記鍔部と前記段付排水管の段部との間に摺動軸戻しバネとストッパ部材が配設されてなる請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の自動排水装置。
【請求項６】
摺動軸鍔部下面に外部に露出する視認用インジケータが突設されてなる請求項１乃至請求項５のいずれに記載の自動排水装置。
【請求項７】
段付排水管の一部又は全部が透明体で構成されてなる請求項５記載の自動排水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、停電又は電源切断時において給湯器と接続管路内の残留水を自動的に排水する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に給湯器は常時給電状態で使用され、電源遮断時には水抜きされていることが必要である。特に、寒冷地において屋外に設置されている給湯器では残留水が凍結して故障の原因になりやすく危険である。
このため給湯器内の残留水を手動で排水する装置（例えば特開平１０−６８５３３）が提案されているが、手動操作は家庭人にとっては煩わしい上、長期旅行時の電源遮断や停電の都度、水抜き操作を確実に行うことは期待できない。
【０００３】
【発明の解決しようとする課題】
本発明は、垂設したシリンダ内に設けた摺動軸を停電又は電源断（以下、停電という）時から所定時間後に作動させてシリンダ胴に接続した２以上の管路を連通させてシリンダ下端から自然排水させる装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる自動排水装置は、給湯器に接続された、上下に並行配設された給水管及び出湯管と、前記給水管に接続された給水元電磁弁と、前記給水元電磁弁の開閉を行う給水元弁開閉信号回路と、前記給水管及び出湯管を横断して連通接続すると共に、下端に排水開口を有するシリンダと、前記シリンダ内において摺動可能に配設された摺動軸と、前記シリンダ内面あるいは前記摺動軸外面のいずれか又は双方に設けられ、シリンダ内において給水管と出湯管とを区画すると共に、前記摺動軸が摺動することにより給水管及び出湯管、排水開口を連通させる仕切手段と、前記シリンダの上部フランジに設けられ、天面に開口が形成された筒体と、前記筒体内に配置され、その上部が前記筒体の開口から突出すると共に、前記摺動軸の上部に当接するピストンを有するヒータ付サーモエレメント本体と、前記ヒータ付サーモエレメント本体のヒータに電力を供給するヒータ回路と、前記ヒータ付サーモエレメント本体と前記筒体の天面との間に設けられ、前記ヒータ付サーモエレメントを常時下方に付勢するバネと、前記シリンダ下部に連接した排水管と、前記排水管と摺動軸との間に設けられた軸戻しばねとを備えている。
そして、停電時には前記給水元弁開閉信号回路により給水元電磁弁が閉弁すると共に、またヒータ回路により前記ヒータ付サーモエレメント本体のヒータへの電力が遮断され、前記サーモエレメント本体のピストンが退縮し、このピストンの退縮と前記ヒータ付サーモエレメント本体を常時下方に付勢するバネによって、前記サーモエレメント本体が下降し、前記シリンダの上部フランジに固定された基板によりサーモエレメント本体の移動が停止した後、このピストンの退縮と前記摺動軸を常時上方に付勢するバネによって、前記摺動軸が上昇することにより、前記給水管、出湯管、排水開口がシリンダを介して連通状態となって、給水管及び出湯管内部の残留水が排水されることを特徴としている。
尚、摺動軸戻しバネの伸張力は、サーモエレメント本体を下方に押圧するバネ力より小さいものとする。なお、本発明において「給水元電磁弁」には、電磁弁の他、電動弁を含むものである。本発明装置においては給湯器及びこれに接続する排水装置のシリンダは寒冷地において屋外に設置されていてもこれらは常時通電されて保温されているから凍結恐れはないものである。
【０００５】
この装置において、給水元電磁弁は給水管の１次側に設けられることは勿論であり、シリンダ内において給水管と出湯管を区画するための仕切手段は摺動軸上に太径栓体部として構成してもよいし、シリンダ内面に環状狭窄部として構成してもよい。
また、摺動軸の戻しバネとストッパはどこに設けてもよいが摺動軸下端に鍔部を形成すると共にシリンダ下端に段付排水管を連接して鍔部と段付排水管の段部との間に摺動軸戻しバネとストッパ部材を配設するのがよく、更に段付排水管の先端細管部に排水案内ホースを接続することもできる。
この他、摺動軸上面に中心長孔を穿設して軸上部を管状としてピストンガイド挿入部とすることが好ましい。
【０００６】
また更に、サーモエレメント本体上部に給水元電磁弁開閉用スイッチが設けられ、前記給水元電磁弁開閉用スイッチが筒体の天面に接することにより給水元電磁弁を閉弁し、給水元電磁弁開閉用スイッチが筒体の天面に離れることにより給水元電磁弁を開弁するように構成され、排水が完了した後に通電再開によって復旧する際、ヒータ回路により前記ヒータ付サーモエレメント本体のヒータへ電力が供給され、前記ヒータによりサーモエレメントが暖められピストンが下降し、このピストンの下降によち前記摺動軸が下降し、シリンダは仕切手段によって給水管と出湯管とに区画され、その後サーモエレメント本体が上昇して、給水元電磁弁開閉用スイッチが筒体の天面に離れることにより給水元電磁弁が開かれることを特徴としている。
即ち上記装置にあっては、通電によってサーモエレメントのヒータが加熱され、ワックスの体膨張によりピストンが伸張すると摺動軸が下降して夫々の管路が形成され、ピストンの更なる伸張によってサーモエレメント本体が押上げられてスイッチが内鍔付筒体の天面から離れてＯＮになり給水元電磁弁が開弁して給水及び出湯可能な状態になる。
停電時は、停電と同時に給水元電磁弁が閉弁して給水不能となり、その後サーモエレメントの温度が下がり所定時間後にピストンが退縮して前記サーモエレメント本体が下降し、次いで摺動軸が戻しバネによって上昇することにより仕切手段が機能を失って給水管及び出湯管がシリンダを介して連通状態となってシリンダ下端の排水管から自然排水する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は屋外給湯器と本発明装置の接続状態を示す全体構成図であり、１は建物外壁、２はガス給湯器、３は給水管、４は出湯管である。
５は本発明自動排水装置であって、シリンダ６は上下に並行する給水管及び出湯管を横断する如く連通接続している。
７は、シリンダ下部フランジ６Ｂに連接した段付排水管であって段部８と細径先端部７ａを備えている。９はヒータ付サーモエレメント本体を収容している保護筒、１０は給水管の一次側に接続した給水元電磁弁又は電動弁のスイッチ、Ｓは給水元弁開閉信号回路、Ｈはヒータ回路である。
図２は本発明自動排水装置の通水使用時の状態を示す断面図である。
１１はシリンダ６内に挿入された摺動軸であって、軸上に３個のＯリング付太径栓体部Ａ、Ｂ、Ｃが細径部Ｄ、Ｅを介してほぼ等間隔で形成されると共に、細径部Ｆの下端に鍔部１２が設けられている。
鍔部１２は、板状体として形成され、後述のバネ受けとなるだけでなく排水時に摺動軸が揺動するのを防止する機能を併有するものであるから板体周縁又は板体内に排水通路となる切欠き又は放射状スリットなどを設けておくのがよい。
鍔部下面と排水管の段部８との間に棒状又は櫛歯状の冠状ストッパ部材１３と摺動軸戻しバネ１４が設けられ摺動軸１１を常時上方に付勢すると共にストッパによって摺動軸の最下位置を規制している。
１５は鍔部下面に突設され、先端を排水管外に突出させた動作状態確認用インジケータである。段付排水管７は、透明合成樹脂で成形することが可能でこの場合はインジケータは不要である。
摺動軸の上部にピストン及びピストンガイド挿入孔１６が形成されて管状とされている。
なお、摺動軸は、複数の部材を連接して構成することができ、この場合、同一素材でなくてもよいものである。
【０００８】
２０は、シリンダの上部フランジ６Ａ上に固定した基板、２１は該基板上に倒立固定した内鍔２２付筒体、２３は天面、２４は中心開口である。
２５はバネ受フランジ付支持部材であって、フランジと内鍔２２との間に内装されたバネ２６によって常時下方に押圧されている。
２７は、支持部材２５に嵌着支持されたヒータ２８付サーモエレメント、２９はエレメントから突出したピストンガイドであって基板２０を貫通している。サーモエレメント本体上部３０は筒体２１の中心開口を通って突出し頭部に給水元電磁弁開閉用リミットスイッチ３１が固設され、該スイッチの接点（図示せず）は、アクチエータ３２が内鍔付筒体の天面２３に当設したときＯＦＦ状態となって給水元電磁弁１０を閉弁し、図２の如く、天面２３から離れたときＯＮ状態となって給水元電磁弁を開弁して給水可能にする。
【０００９】
一般的な家庭用給湯器（配管径１５Ａ）に適用し、外気温度−２０℃〜＋３５℃の変化に対応できるヒータ付サーモエレメント２７としては消費電力１２．５Ｗ、ピストンストローク２２ｍｍの市販ワックスサーモエレメントを用いることができる。このサーモエレメントにおいて、ピストン伸張力吸収バネ２６の収縮長（余裕代）１０ｍｍとすると摺動軸１１のストロークは１２ｍｍとなる。
また、このワックスサーモエレメントの周囲温度とピストン退縮時間（摺動軸の動作遅れ時間）の関係は６０℃に加熱された状態から給電を停止した場合図３に示すようである。即ち外気温度１０℃のとき２０分、０℃のとき１２分、−２０℃のとき８分の遅れ時間が得られる。
【００１０】
停電時から完全排水状態に至るまでのサーモエレメントと摺動軸の状態は図４、図５のようである。即ち、ヒータ温度及びサーモエレメント本体温度の低下に従ってピストンロッドＰが退縮し始めるがバネ２６のバネ力が戻しバネ圧力より強いため摺動軸１１が押し上げられずそれまでの位置を維持した状態でサーモエレメント本体２７及び支持体２５のみがバネ２６によって下降して基板２０に接する。この状態（図４）になるとバネ２６の押圧力は失われると共にスイッチ３１がＯＦＦ状態になるが電磁弁１０は既に停電と同時に閉弁されているので変化はない。
【００１１】
ピストンロッドが更に退縮すると戻しバネ１４が摺動軸を押上げる。これによって上部栓体Ａはシリンダ最上位に達すると共に中間の仕切栓体Ｂと下部栓体Ｃはシリンダ内壁から離間して閉栓機能を失い、シリンダ内は排水管を介して大気に連通するので給湯器内及び接続管路内の残留水が自然排水される。
【００１２】
【発明の効果】
上記した説明によって明らかなように、本発明装置は正常使用時においては通常の給湯器と同一であるが、停電と同時には作動せず所定時間後において給水が遮断されている状態で器内及び管路内の残留水を自動的に自然排水することができ凍結を防止できる。
従って停電が短時間で復旧した場合は、排水されないまま使用状態になるので使用を継続することができる。また、長時間経過して排水が完了した後に復旧した場合でも通電再開によってサーモエレメントの温度が充分に高められると摺動軸が下降してシリンダ内管路を区画し、その後サーモエレメント本体が上昇して給水元電磁弁が開かれるので給湯器は給水され自動的に正常使用状態に復帰する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明自動排水装置を屋外給湯器に適用した場合の全体構成図。
【図２】自動排水装置の通常給水時における断面図。
【図３】実施例に使用したサーモエレメントの周囲温度―遅れ動作時間特性を示すグラフ。
【図４】自動排水装置の中間状態を示す断面図。
【図５】自動排水装置の排水時の状態を示す断面図。
【符号の説明】
２    給湯器
３    給水管
４    出湯管
５    自動排水装置
６    シリンダ
７    排水管
８    段部
９    保護筒
１０    給水元電磁弁
Ｓ    電磁弁操作回路
Ｈ    ヒータ回路
１１    摺動軸
Ａ、Ｂ、Ｃ    栓体部
Ｄ、Ｅ、Ｆ    細径部
１２    鍔部
１３    ストッパ
１４    戻しバネ
１５    インジケータ
１６    管状挿入部
２０    基板
２１    内筒
２２    内鍔
２３    天面
２４    中心開口
２５    支持体
２６    コイルバネ
２７    ワックスサーモエレメント本体
２８    ヒータ
２９    ピストンガイド
Ｐ    ピストン
３０    エレメント上部
３１    リミットスイッチ
３２    アクチエータ
【図１】
0004338299.tif 000002
【図２】
0004338299.tif 000003
【図３】
0004338299.tif 000004
【図４】
0004338299.tif 000005
【図５】
0004338299.tif 000006