JP3801098B2

JP3801098B2 - 給湯器、及びこの給湯器に用いる弁ユニット

Info

Publication number: JP3801098B2
Application number: JP2002161465A
Authority: JP
Inventors: 二朗北山; 賢今泉; 洋一久森; 健司奥居
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-06-03
Filing date: 2002-06-03
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2022-06-03
Also published as: JP2004011929A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、浴槽や蛇口に給湯する給湯器、及びこの給湯器に用いる弁ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、例えば特開平１１−２１１２２０号公報に示された従来の温水器の配管系を示す回路図である。図６において、１は水源から供給される水の圧力を減圧する減圧弁、２は浴槽１８に供給するお湯を適温に混合するための浴槽給湯用湯水混合弁、３は一般蛇口に供給するお湯を適温に混合するための蛇口給湯用湯水混合弁、６は浴槽１８への給湯回路を開閉するための給湯電磁弁、７は加熱により体積膨張した貯湯槽内の水を給湯回路外に排出する逃がし弁、１１Ａは浴槽給湯用湯水混合弁２に補正をかけるための浴槽給湯湯温センサ、１１Ｂは蛇口給湯用湯水混合弁３に補正をかけるための蛇口給湯湯温センサ、１２Ａは浴槽１８への給湯量を測定する浴槽給湯流量センサ、１２Ｂは一般蛇口の開閉を検知する蛇口給湯流量センサ（あるいはフロースイッチ）、１３は水またはお湯を貯める貯湯槽、１４は貯湯槽１３内の水を沸き上げる発熱体、１５は貯湯槽１３内の水の温度を検知する湯温センサ、１６は台所リモコン、１７は浴室リモコン、１８は浴槽、１９は台所、洗面および浴室のカラン兼シャワーなどの一般蛇口、２０は制御部を示す。
【０００３】
次に動作について説明する。
まず、水源から供給される水は減圧弁１により減圧され、貯湯槽１３に流れ込む。貯湯槽１３内の水は、常に満水状態となっており、深夜電力等の熱源を利用して所定の温度にまで加熱される。貯湯槽１３の沸き上げ湯温はリモコンにより外部から予め設定されており、この設定された沸き上げ湯温を湯温センサ１５が検出すると、発熱体１４への通電を停止させる。なお、加熱中に貯湯槽１３内の水が温度上昇により体積膨張するが、膨張により貯湯槽１３から溢れる水は、逃がし弁７により貯湯槽１３外へ排出される。
【０００４】
台所あるいは洗面の蛇口１９からの給湯湯温は、予めリモコン１６で設定されており、例えば台所の蛇口１９を開くと、制御部２０は設定されている給湯湯温となるように湯水混合弁３を制御し、貯湯槽１３内のお湯と水源からの水とを適温に混合するとともに、給湯湯温センサ１１Ｂの入力値に基づき湯水混合弁３に補正をかける。なお、蛇口の給湯湯温については最高設定湯温に上限値が設けられ、瞬間やけどを防止する設定とされている。
【０００５】
浴槽１８への給湯湯温は、浴室に設けられたリモコン１７で設定される。浴槽１８への給湯動作は以下の通りである。浴室リモコン１７で湯張りスイッチを押すと、湯張りの指令信号が出力され、制御部２０が浴槽給湯湯温センサ１１Ａの検出温度を、浴室リモコン１７で設定されている湯温となるように浴槽給湯用湯水混合弁２を制御するとともに、電磁弁６を開いて浴槽１８への給湯を開始する。浴槽１８への湯張り開始後、浴槽給湯流量センサー１２Ａにより積算流量を算出し、予め設定された浴槽湯量に到達するまで湯張りを継続する。積算流量が設定された浴槽湯量に到達すると、電磁弁６を閉じて浴槽への湯張りを完了する。
【０００６】
このように台所や洗面等の一般蛇口用の湯水混合弁と浴槽給湯用の湯水混合弁とをそれぞれ独立した給湯回路に設けることによって、例えば６０℃の湯が浴槽１８へ給湯されている最中に、湯温４０℃に設定された蛇口が開かれた場合にも、制御部２０が浴槽１８へ給湯湯温６０℃の高温給湯を継続させたまま、蛇口には、設定されている蛇口給湯湯温となるように蛇口給湯用湯水混合弁３を制御して、湯温４０℃に設定された湯を供給することが可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の給湯器は以上のように構成されており、給湯回路を構成する弁と弁とは互いに配管により接続されている。しかしながら、従来の給湯器において、湯水混合弁２，３は、それぞれ離れた位置に別個に設置され、また各湯水混合弁２，３は、貯湯槽内の圧力を所定の圧力に減ずるために水源から貯湯槽１３に供給される水の圧力を減圧する減圧弁１と離れて配置されていたため、減圧弁１と各湯水混合弁２，３との間で発生する圧力損失によって、各蛇口１９あるいは浴槽１８へ給湯される湯の流量が減少し、湯張りに要する時間が長い、あるいは各蛇口からの流量が十分に確保できないなどの問題を有していた。
【０００８】
また、上記のような従来の給湯器においては、湯水混合弁２，３、減圧弁１、電磁弁６、逃がし弁７等の弁間を接続するための配管部品が必要であり、さらに配管接続のための部品が多く、組立作業性が悪化し、コスト上昇を招くという問題があった。また、給湯回路も複雑であるため、組立時の作業性が悪くコストも上昇するという問題があった。
【０００９】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、各蛇口あるいは浴槽へ給湯される湯の流量の減少の少ない給湯器を提供することを目的とする。また、給湯器を構成する配管および接続部品の削減が可能で、組立作業性の良い給湯器を提供することを目的とする。
また、このような給湯器に用いる弁ユニットを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の給湯器は、加熱手段により加熱昇温された温水を貯める貯湯槽、この貯湯槽に接続され、上記貯湯槽に供給される水の圧力を所望圧力に設定する減圧弁、上記貯湯槽に接続され、上記貯湯槽から供給される温水と上記減圧弁を経由して供給される水とを混合して所定温度の温水を得る湯水混合弁、及び上記貯湯槽に接続され、上記加熱手段による加熱昇温時に体積膨張した温水を排出するための逃がし弁を備えた給湯器において、上記給湯器の給湯回路は、少なくとも上記各弁と各弁間を接続する配管とが集約化された弁ユニットを有すると共に、上記弁ユニットは、各々独立した給湯回路に設けられた複数の上記湯水混合弁を有し、上記弁ユニットを構成する上記各弁のうち上記貯湯槽に接続される上記減圧弁と上記複数の湯水混合弁とが近接配置されているものである。
【００１１】
また、この発明の給湯器は、上記弁ユニットが複数の湯水混合弁を有し、少なくとも１つの湯水混合弁は、この湯水混合弁で得られた温水を流路の開閉により浴槽に給湯する給湯電磁弁に接続されているものである。
【００１２】
また、この発明の給湯器は、上記弁ユニットが、湯水混合弁に流入する温水及び水の逆流を防止する逆止弁を有するものである。
【００１３】
また、本発明の弁ユニットは、少なくとも、給湯器の貯湯槽に接続される減圧弁と、各々、上記貯湯槽に接続され、上記貯湯槽から供給される温水と上記減圧弁を経由して供給される水とを混合して所定温度の温水を得る複数の湯水混合弁と、逃がし弁と、上記各弁間を接続する配管とが集約化され、かつ上記各弁のうち上記貯湯槽に接続される上記減圧弁と上記複数の湯水混合弁とが近接配置されているものである。
【００１４】
また、この発明の弁ユニットは、弁ユニットを構成する各弁及び上記各弁間を接続する配管が樹脂成形品により構成されたものである。
【００１５】
また、この発明の弁ユニットは、弁ユニットを構成する弁と弁、または弁と配管、または配管と配管とを樹脂による一体成形により接続したものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による弁ユニットの構成を示す図であり、図２は本実施の形態１による弁ユニットの具体的な部品レイアウトの一例を示した図である。また、図３は、本発明の実施の形態１による弁ユニットを用いて構成された給湯器を示す図である。図において、１は水源から供給される水の圧力を減圧する減圧弁、２は浴槽１８に供給するお湯を適温に混合するための浴槽給湯用湯水混合弁、３は一般蛇口に供給するお湯を適温に混合するための蛇口給湯用湯水混合弁、４は減圧弁１からの水を混合弁２及び３に分配するための分岐流路、５は貯湯槽１３からの湯水を混合弁２及び３に分配するための分岐流路、６は浴槽１８への給湯回路を開閉するための給湯電磁弁、７は加熱により体積膨張した貯湯槽内の水を給湯回路外に排出する逃がし弁、８は湯水混合弁２及び３に流入する水の逆流を防止する逆止弁、９は湯水混合弁２及び３に流入する湯水の逆流を防止する逆止弁である。なお、図２では逆止弁８，９は図示していないが、実際には湯水混合弁２，３と分岐流路４または５と間の配管の中に配設されている。１０は給湯器の給湯回路を構成する上記各弁と各弁間を接続する配管とを集約化した弁ユニットである。１１Ａは浴槽給湯用湯水混合弁２に補正をかけるための浴槽給湯湯温センサ、１１Ｂは蛇口給湯用湯水混合弁３に補正をかけるための蛇口給湯湯温センサ、１２Ａは浴槽１８への給湯量を測定する浴槽給湯流量センサ、１２Ｂは一般蛇口の開閉を検知する蛇口給湯流量センサ（あるいはフロースイッチ）、１３は水またはお湯を貯める貯湯槽、１４は貯湯槽１３内の水を沸き上げる発熱体（加熱手段）、１５は貯湯槽１３内の水の温度を検知する湯温センサ、１６は台所リモコン、１７は浴室リモコン、１８は浴槽、１９は台所、洗面および浴室のカラン兼シャワーなどの一般蛇口、２０は制御部を示す。
【００１７】
動作については従来のものととほぼ同様である。
まず、水源から供給される水は弁ユニット１０内の減圧弁１により減圧され、貯湯槽１３に流れ込む。貯湯槽１３内の水は常に満水状態となっており、深夜電力等の熱源を利用して所定の温度にまで加熱される。貯湯槽１３の沸き上げ湯温はリモコンにより外部から予め設定されており、この設定された沸き上げ湯温を湯温センサ１５が検出すると、発熱体１４への通電を停止させる。加熱中に貯湯槽１３内の水が温度上昇により体積膨張するが、膨張により貯湯槽１３から溢れる水は、逃がし弁７により貯湯槽１３外へ排出される。
【００１８】
台所あるいは洗面の蛇口１９からの給湯湯温は、予めリモコン１６で設定されており、例えば台所の蛇口１９を開くと、制御部２０は設定されている給湯湯温となるように湯水混合弁３を制御し、貯湯槽１３内のお湯と水源からの水とを適温に混合するとともに、給湯湯温センサ１１Ｂの入力値に基づき湯水混合弁３に補正をかける。なお、蛇口の給湯湯温については最高設定湯温に上限値を設け、瞬間やけどを防止する設定とされている。
【００１９】
浴槽１８への給湯湯温は、浴室に設けられたリモコン１７で設定される。浴槽１８への給湯動作は以下の通りである。浴室リモコン１７で湯張りスイッチを押すと、湯張りの指令信号が出力され、制御部２０が浴槽給湯湯温センサ１１Ａの検出温度を、浴室リモコン１７で設定されている湯温となるように浴槽給湯用湯水混合弁２を制御するとともに、電磁弁６を開いて浴槽１８への給湯を開始する。浴槽１８への湯張り開始後、浴槽給湯流量センサー１２Ａにより積算流量を算出し、予め設定された浴槽湯量に到達するまで湯張りを継続する。積算流量が設定された浴槽湯量に到達すると、電磁弁６を閉じて浴槽への湯張りを完了する。
【００２０】
本実施の形態では、給湯器の給湯回路を構成する弁を、従来の給湯器のように点在した位置に配置してこれらを配管部品で接続するのではなく、図１に示すように弁ユニット１０として集約化した構成としている。このようにすることにより、給湯器の給湯回路を構成する弁と弁との間の配管長さが短くできる。特に、減圧弁１と湯水混合弁２，３との間の距離を接近させて構成することが可能となるため、給湯回路内、特に減圧弁１と湯水混合弁２，３との間の配管内で発生する圧力損失を低減することができ、より多くの流量を流すことができる。その結果、各蛇口あるいは浴槽へ給湯される湯の流量の減少の少ない給湯器を提供することが可能となる。
【００２１】
図４は、減圧弁と湯水混合弁とを直接接続した場合に得られる給湯流量を基準とし、減圧弁と湯水混合弁との接続距離（鉛直方向の距離、即ち各弁の設置位置の高さの差）を横軸にとった時の流量比率を示したものである。図４より、減圧弁と混合弁との接続距離を０（一体化構造等により、減圧弁と湯水混合弁とを直接接続した場合）とした時の流量（基準流量）の１０％減を下限流量とすれば、接続距離として１ｍまでを許容することができる。
【００２２】
以上のように、本実施の形態においては、給湯器の給湯回路を構成する各弁と上記各弁間を接続する配管とを集約化し、弁ユニットとしたので、配管部品点数が削減され、シンプルな回路構成とすることができる。さらに、組立作業性が向上すると共に保守性が向上し、より安価な給湯器を提供することができる。
また、弁ユニットとすることにより、減圧弁と湯水混合弁とを近接して配置できるので、減圧弁と湯水混合弁との鉛直方向における距離を１ｍ以下とすることも容易であり、給湯流量の減少の少ない給湯器を提供することが可能となる。
【００２３】
実施の形態２．
本実施の形態２は、実施の形態１で示した給湯器用弁ユニット１０を構成する減圧弁１、浴槽給湯用湯水混合弁２、蛇口給湯用湯水混合弁３、分岐流路４，５、給湯電磁弁６、及び逃がし弁７、逆止弁８，９等の主要部品を樹脂成形品で構成したものである。使用する樹脂としては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）をはじめとして、例えば以下の材料が適用できる。ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等のポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ナイロン６やナイロン６６等の脂肪族ポリアミド系樹脂、ポリフタルアミド等の芳香族ポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリオキシメチレン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、フッ素系樹脂等の結晶性樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリアレリート系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、アクリロニトリル−スチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン系樹脂等の非晶性樹脂、芳香族ポリエステル系樹脂や芳香族ポリエステルアミド系樹脂等の液晶ポリマー等が列挙できる。また、これらのアロイや、ガラス繊維などのフィラーを配合した樹脂であっても良い。なお、弁ユニットを構成する上記各弁は水圧に対する強度を有する必要があるので、前述した材料については、ガラス繊維で強化されたもの（ガラス繊維の含有率として１０〜４０％程度）を使用することが望ましい。
【００２４】
このように、弁ユニットを構成する各弁及び上記各弁間を接続する配管部品を樹脂化することによって、部品の軽量化を可能にするとともに、射出成形による製造によって生産性が大幅に改善され、さらに安価な給湯器を提供することが可能となる。
【００２５】
実施の形態３．
本実施の形態３は、実施の形態２で示した弁ユニットを構成する弁と弁、または弁と配管、または配管と配管とを樹脂による一体成形により接続したものである。従来の給湯回路においては、弁と弁、または弁と配管、または配管と配管とを、水密を維持するためにＯリングなどの補助部品を使用して接合していたが、本実施の形態では、これらの接続部に対して、Ｏリングなどの補助部品を使用しないで、接続部を一体物として構成した。一体成形の手段としては、例えば超音波溶着や振動溶着が挙げられる。ただし、溶着による接合では接合する継手形状が限定されることや、また接合強度に優れないなどの問題もある。したがって、図５に示すように、複数の一次成形品２１（第１の樹脂により構成された弁と弁、または第１の樹脂により構成された弁と配管、または第１の樹脂により構成された配管と配管）を接合用金型２３内にインサートし、この接合用金型内に、接合強度に優れた第２の樹脂２２を注入し、再度射出成形により接合部の界面を第１の樹脂の融点以上に加熱して、二次的に接合するような方法も有効である。
【００２６】
以上のように構成された弁ユニットにおいては、弁ユニットを構成する弁と弁、または弁と配管、または配管と配管とを射出成形によって接続するので、生産性が大幅に改善され、さらに安価な給湯器を提供することができる。
また、一般に、樹脂成形品は寸法の経時的な変化が避けられないため、部品の接続にＯリングなどを使用して水密を維持しても、長期間の使用で水漏れを起こす恐れがある。しかしながら、本実施の形態３では、弁ユニットを構成する各部品の接続箇所を前述した方法により接合し、Ｏリング等が使用されていた接続箇所を削減したので、水漏れに対する信頼性の高い弁ユニットが得られる効果がある。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、加熱手段により加熱昇温された温水を貯める貯湯槽、この貯湯槽に接続され、上記貯湯槽に供給される水の圧力を所望圧力に設定する減圧弁、上記貯湯槽に接続され、上記貯湯槽から供給される温水と上記減圧弁を経由して供給される水とを混合して所定温度の温水を得る湯水混合弁、及び上記貯湯槽に接続され、上記加熱手段による加熱昇温時に体積膨張した温水を排出するための逃がし弁を備えた給湯器において、上記給湯器の給湯回路は、少なくとも上記各弁と各弁間を接続する配管とが集約化された弁ユニットを有すると共に、上記弁ユニットは、各々独立した給湯回路に設けられた複数の上記湯水混合弁を有し、上記弁ユニットを構成する上記各弁のうち上記貯湯槽に接続される上記減圧弁と上記複数の湯水混合弁とが近接配置されているので、給湯流量の減少の少ない給湯器が得られる効果がある。また、配管部品点数が削減され、シンプルな回路構成とすることができる。さらに、組立作業性が向上すると共に保守性が向上し、より安価な給湯器を提供することができる。
【００２８】
また、上記給湯器において、弁ユニットが複数の湯水混合弁を有し、少なくとも１つの湯水混合弁は、この湯水混合弁で得られた温水を流路の開閉により浴槽に給湯する給湯電磁弁に接続するように構成すれば、設定された浴槽湯量に湯張りが可能な浴槽専用の給湯回路を有する給湯器が実現でき、このような給湯器に対しても、シンプルな給湯回路構成で、かつ給湯流量の減少が少ない給湯器が得られる効果がある。
【００２９】
また、上記給湯器の弁ユニットにおいて、湯水混合弁に流入する温水及び水の逆流を防止する逆止弁を設ければ、シンプルな給湯回路構成で、かつ給湯流量の減が少ない給湯器が得られると共に、より信頼性の高い給湯器が得られる効果がある。
【００３０】
また、本発明の弁ユニットは、少なくとも、給湯器の貯湯槽に接続される減圧弁と、各々、上記貯湯槽に接続され、上記貯湯槽から供給される温水と上記減圧弁を経由して供給される水とを混合して所定温度の温水を得る複数の湯水混合弁と、逃がし弁と、上記各弁間を接続する配管とが集約化され、かつ上記各弁のうち上記貯湯槽に接続される上記減圧弁と上記複数の湯水混合弁とが近接配置されているので、給湯器の給湯回路に用いたとき、給湯流量の減少の少ない給湯器が得られる効果がある。
【００３１】
また、上記弁ユニットを構成する各弁及び上記各弁間を接続する配管を樹脂成形品により構成すれば、弁ユニットの軽量化が図れるとともに、生産性が大幅に改善され、さらに安価な給湯器が得られる効果がある。
【００３２】
また、上記弁ユニットを構成する弁と弁、または弁と配管、または配管と配管とを樹脂による一体成形により接続すれば、水漏れに対する信頼性の高い弁ユニットが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による弁ユニットの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１による弁ユニットの部品レイアウトの一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１による弁ユニットを用いて構成された給湯器を示す図である。
【図４】減圧弁と湯水混合弁との接続距離と流量比率との関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態３による弁ユニットの接合方法を説明する図である。
【図６】従来の温水器の給湯回路を示す図である。
【符号の説明】
１減圧弁、２浴槽給湯用湯水混合弁、３蛇口給湯用湯水混合弁、４，５分岐流路、６給湯電磁弁、７逃がし弁、８，９逆止弁、１０弁ユニット、１１Ａ浴槽給湯湯温センサ、１１Ｂ蛇口給湯湯温センサ、１２Ａ浴槽給湯流量センサ、１２Ｂ蛇口給湯流量センサ、１３貯湯槽、１４発熱体、１５湯温センサ、１６台所リモコン、１７浴室リモコン、１８浴槽、１９一般蛇口、２０制御部、２１一次成形品、２２第２の樹脂、２３接合用金型。

Claims

加熱手段により加熱昇温された温水を貯める貯湯槽、この貯湯槽に接続され、上記貯湯槽に供給される水の圧力を所望圧力に設定する減圧弁、上記貯湯槽に接続され、上記貯湯槽から供給される温水と上記減圧弁を経由して供給される水とを混合して所定温度の温水を得る湯水混合弁、及び上記貯湯槽に接続され、上記加熱手段による加熱昇温時に体積膨張した温水を排出するための逃がし弁を備えた給湯器において、上記給湯器の給湯回路は、少なくとも上記各弁と各弁間を接続する配管とが集約化された弁ユニットを有すると共に、上記弁ユニットは、各々独立した給湯回路に設けられた複数の上記湯水混合弁を有し、上記弁ユニットを構成する上記各弁のうち上記貯湯槽に接続される上記減圧弁と上記複数の湯水混合弁とが近接配置されていることを特徴とする給湯器。
弁ユニットを構成する少なくとも１つの湯水混合弁は、この湯水混合弁で得られた温水を流路の開閉により浴槽に給湯する給湯電磁弁に接続されていることを特徴とする請求項１記載の給湯器。
弁ユニットは、湯水混合弁に流入する温水及び水の逆流を防止する逆止弁を有することを特徴とする請求項１または２記載の給湯器。
少なくとも、給湯器の貯湯槽に接続され、上記貯湯槽に供給される水の圧力を所望圧力に設定する減圧弁と、各々、上記貯湯槽に接続され、上記貯湯槽から供給される温水と上記減圧弁を経由して供給される水とを混合して所定温度の温水を得る複数の湯水混合弁と、上記貯湯槽に接続され、体積膨張した上記貯湯槽内の温水を排出するための逃がし弁と、上記各弁間を接続する配管とが集約化され、かつ上記各弁のうち上記貯湯槽に接続される上記減圧弁と上記複数の湯水混合弁とが近接配置されていることを特徴とする弁ユニット。
弁ユニットを構成する各弁及び上記各弁間を接続する配管が樹脂成形品により構成されていることを特徴とする請求項４記載の弁ユニット。
弁ユニットを構成する弁と弁、または弁と配管、または配管と配管とを樹脂による一体成形により接続したことを特徴とする請求項４または５記載の弁ユニット。