JP3702454B2 - 給湯回路内局部沸騰防止構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、給湯用熱交換器と風呂用熱交換器とを１個の缶体内に設けた所謂１缶２回路式風呂釜付給湯器における給湯回路内局部沸騰防止構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、給湯用熱交換器と風呂用熱交換器とを１個の缶体内に設けた所謂１缶２回路式風呂釜付給湯器が知られている。
この１缶２回路式風呂釜付給湯器は、１基の加熱用の熱源を備えており、給湯用熱交換器と風呂用熱交換器の両方を１基の熱源で加熱している。
上記１缶２回路式風呂釜付給湯器においては、風呂の単独使用時、即ち風呂の循環加熱のみを行っている時に、停止している給湯回路に接続される給湯用熱交換器が加熱され、給湯用熱交換器内に滞留している水が加熱されて沸騰状態になる恐れがあった。
この問題を解決し、沸騰状態を回避するために、給湯回路に設けた沸騰サーミスタで給湯用熱交換器内の湯温の過昇を検出し、検出温度に応じて燃焼をオン／オフ制御する沸騰回避方法が一般に行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の風呂の単独使用時に給湯用熱交換器内の湯温の過昇に応じて燃焼をオン／オフ制御する沸騰状態回避方法においては、燃焼のオン／オフの回数が多い、またはオフ時間が長いと、風呂の焚き上がり時間が長くなるという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、熱交換器内での沸騰を抑制するとともに、風呂の焚き上げ時間を短縮することのできる給湯回路内局部沸騰防止構造を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の給湯回路内局部沸騰防止構造は、逆燃焼式１缶２回路式風呂釜付給湯器において、給湯用熱交換管の入口側端部と、出湯側端部とをバイパス管で連通させ、該バイパス管の途中に風呂加熱単独運転時以外は閉じる止水弁を設け、該止水弁の弁体を、比重１以上の材料で形成した略シルクハット形状とし、前記弁体は中央部に上方に突設され、下端が開放された有底円筒部が形成されており、該有底円筒部の下端開口部周縁に外方に延びる環状の鍔部が形成され、鍔部の下面に複数の排水スリットが設けられている。特に比重１以上の材料で形成した略シルクハット形状としたことにより、比重が１以上の強化プラスチック等の材料で弁体を製造することができ、弁体の強度が増大し、耐久性が向上する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１において、逆燃焼式の１缶２回路式風呂釜付給湯器１は、筒状に形成された缶体（燃焼室）４と、缶体４の周囲に卷回された給湯用熱交換管２と、給湯用熱交換管２に接触して並設された風呂加熱用熱交換管３と、缶体４の上端開口側に設置された下方に向けて燃焼する逆燃焼式バーナ５及びファン６と、缶体４の下端開口に連続する排気筒１１とを備えており、給湯用熱交換管２及び風呂加熱用熱交換管３の下部はフィン付給湯用熱交換管２０とフィン付風呂加熱用熱交換管３０で形成されている。
【０００７】
給湯用熱交換管２の上端開口側（入水側）に入水管２１が接続され、下端開口側（出湯側）に出湯管２２が接続されており、風呂加熱用熱交換管３の上端開口側（風呂戻り側）に浴槽からの風呂戻り管３１が接続され、下端開口側（風呂往き側）に浴槽への風呂往き管３２が接続されている。
これにより、低温水が両熱交換管２，３の上端から流入し、加熱された高温水が両熱交換管２，３の下端から流出する。
【０００８】
給湯用熱交換管２の上端開口側（入水側）と、下端開口側（出湯側）とに両端がそれぞれ接続開口されたバイパス管９が設けられ、該バイパス管９の途中に止水弁１０が設けられている。
【０００９】
作用について説明すると、風呂加熱運転のみを行って、風呂加熱用熱交換管３だけを単独使用する場合に、バーナ５により、風呂加熱用熱交換管３とともに給湯用熱交換管２が同時に加熱され、風呂加熱用熱交換管３内を浴槽からの水が循環して加熱されるとともに、給湯用熱交換管２内に滞留している水が同時に加熱される。
【００１０】
この時、給湯用熱交換管２と、給湯用熱交換管２の上端開口側と下端開口側に両端がそれぞれ接続開口されたバイパス管９とにより（止水弁１０は開放）、給湯用熱交換管２内の加熱された水の循環回路即ち自然対流回路が形成される。
該循環回路においては、給湯用熱交換管２内で加熱された高温水が給湯用熱交換管２の上端からバイパス管９内を下降し、給湯用熱交換管２の下端から低温水として給湯用熱交換管２内に流入する。
【００１１】
この構成により、風呂加熱運転のみを行う場合、給湯用熱交換管２内の温水が加熱されて比重が小さくなり、上方に移動すると共に、風呂加熱用熱交換管３との熱交換によって冷却されることにより比重が大きくなり、バイパス管９を通って下方に移動する。このように給湯用熱交換管２、バイパス管９では自然対流を生じるから、給湯用熱交換管２内の高温水の昇温を抑えて、局所的な沸騰の発生を抑制し、燃焼のオン・オフ回数を低減させることができ、風呂追焚能力を向上させることができる。
また、確実にバイパス管９を閉止して、入水管２１側から導入した水が全て給湯用熱交換管２を通過するので、安定した熱交換が可能となり、出湯特性も安定したものとなる。又、再出湯時の湯温も安定し易い。
なお、この状態（止水弁１０は開放）で給湯運転を行うと、バイパス管９は単なるバイパスとして作用し、出湯温度を調節することができる。
【００１２】
また、止水弁１０を設けることにより、給湯運転を行う際に止水弁１０を閉じてバイパス管９の流路を閉止することで、入水管２１からの水は全て給湯用熱交換管２に流れて十分な流量が確保され、給湯加熱の効率を高めることができる。
なお、風呂加熱運転のみを行う場合、止水弁１０を全開とすることで、上述のとおり、自然対流回路が形成され、給湯用熱交換管２内の高温水が自然循環で冷却され、局所的な沸騰を抑制する。
また、止水弁１０は、上記手動弁に限るものではなく、ソレノイド弁、サーボ弁、ステッピングモータ弁でも良いものである。
【００１３】
図２において、異なる実施例を説明する。
バイパス管９の途中に逆止弁１２を設け、該逆止弁１２は、少なくとも内径がバイパス管９より大きく形成された拡大室から成る弁室１２０と、該弁室１２０内に設けられた枠体から成る止め輪１４と、弁室１２０内の止め輪１４の下方に封入された比重が１以下の物質で形成された球体から成る弁体１３とを備えており、フロート弁となっている。
【００１４】
止め輪１４は、風呂加熱運転のみを行う場合の下方から上方への水流により弁体１３が上昇した時に、係止するものであり、弁体１３とバイパス管９の内壁との間に通水路が形成される（図２ロ）。
一方、給湯運転を行うときの上方から下方への水流により弁体１３が下降し、弁室１２０の下端開口（弁座）、即ちバイパス管９の上端開口に当接してこれを塞ぎ、上方から下方への水流を停止させる（図２イ）。
この構成によると、通水及び通水停止が自動的に行われ、操作の必要がなく、且つ確実に給湯運転を行う際に止水弁１０を閉じてバイパス管９の流路を閉止する、一方風呂加熱運転のみを行う場合、自然対流回路が形成され、給湯用熱交換管２内の高温水が自然循環で冷却され、局所的な沸騰を抑制する。
【００１５】
図３及び図４において、異なる実施例について説明する。
従来用いられている通常の逆止弁は弁体の材料が、比重が水よりも小（即ち、１以下）であり、所定背圧（例えば、１５kgf/cm² ）に対する耐久性を備え、使用温度環境が最大１００℃に対する耐久性を備えていなくてはならず、用いることができる材料が限られ（例えば、ポリプロピレン）、このような材料では耐久性に難があり、強度も劣るものであった。
【００１６】
そこで、材料に対する制限を緩和し、耐久性の高い逆止弁を得るために、図３及び図４に示す逆止弁１５は、バイパス管９に接続された弁室１５０と、弁室１５０内に突設された環状の弁座１５１と、弁座１５１上に載置された略シルクハット形状の弁体１６とを備えている。
略シルクハット形状に形成された弁体１６は、中央部に上方に突設され、下端が開放された有底円筒部１６０が形成されており、該有底円筒部１６０の下端開口部周縁に外方に延びる環状の鍔部１６１が形成され、鍔部１６１の下面に複数の排水スリット１６２が設けられている（図４参照）。
【００１７】
動作について説明すると、給湯運転を行う場合、弁体１６がその自重と上方から下方への流水圧とにより、下方に押圧され、弁座１５１上面に鍔部１６１の下面が当接して通水路を閉止する（図３イ参照）。
この時排水スリット１６２により、少量の通水が確保される。
次に、風呂加熱運転のみを行う場合、給湯用熱交換管２、バイパス管９を通じての自然対流は、バイパス管９を通って下方に下りる場合も有るが、給湯用熱交換管２の傾き、バイパス管９との相対位置、温度分布等によっては逆にバイパス管９を通って上方に上る場合も有る。ここでは、この後者のようにバイパス管９内に下方から上方への自然対流が生じ、高温水が弁体１６の有底円筒部１６０の内部空間１６０Ａに流入して浮力を生じさせ、弁体１６を押し上げて通水路を開く（図３ロ参照）。
【００１８】
この構成により、弁体１６の閉止時に排水スリット１６２から僅かな通水があるから、弁体１６が弁座１５１に付着せず、弁体１６の開放動作がスムーズになる。
また、比重が１以上の強化プラスチック等の材料で弁体１６を製造することができ、弁体１６の強度が増大し、耐久性が向上する。
【００１９】
図５及び図６を参照してさらに異なる逆止弁の実施例を説明する。
逆止弁１７は、弁室１７０内に球形等の弁体１８と、該弁体１８を支持して押し上げる形状記憶合金から成る支持スプリング２０と、弁体１８が下降して係合すると閉止される弁座１９と、支持スプリング２０の下端に係合して固定するスプリング受け２０と、弁座１９及びスプリング受け２０を支持し、中央に連通孔２２０が開口された底板２２とを備えている。
なお、支持スプリング２０は、図示の如く、形状記憶合金のコイルスプリングでも良いが、板バネ、クックサーモ素子等でもよいものである。
また、弁体１８は、球体に限らず、コマ、板状体でも良い。
【００２０】
動作について説明すると、バイパス管９内を上から下へ低温水が流れる時、即ち給湯運転を行う時に支持スプリング２０が収縮して弁体１８を下降させ、弁座１９に当接させて通水路を閉止する（図５参照）。
風呂加熱運転のみを行い、バイパス管９内を下から上へ低温水が流れる時、支持スプリング２０が伸長して弁体１８を押し上げ、弁座１９から弁体１８を離して通水路を開放する（図６参照）。
【００２１】
図７を参照してさらに異なる実施例を説明する。
上向き燃焼式１缶２回路式風呂釜付給湯器において、熱交換器３０は、風呂加熱用熱交換管３１と、給湯用熱交換管３２とを互いに接して缶体（燃焼室）３５の外周に卷回して形成し、缶体３５上端付近の風呂加熱用熱交換管３１と給湯用熱交換管３２をフィン付熱交換管３１０、３２０と成し、給湯用熱交換管３２の上端（出湯側）と下端（入水側）とにバイパス管３３の両端を連通開口させる。
【００２２】
動作について説明すると、風呂加熱単独運転の場合、給湯用熱交換管３２の上端（出湯側）が風呂加熱用熱交換管３１の冷水側に接触しているから、フィン付熱交換管３２０が冷却され、逆に給湯用熱交換管３２の下方が加熱されることにより、給湯用熱交換管３２内を下部で加熱された温水が上昇し、バイパス管３３によって給湯用熱交換管３２の上端（出湯側）で冷却された水が下端（入水側）に下降し、自然対流を生じて過熱による沸騰を防止する。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、逆燃焼式１缶２回路式風呂釜付給湯器において、給湯用熱交換管の入口側端部と、出湯側端部とをバイパス管で連通させ、該バイパス管の途中に風呂加熱単独運転時以外は閉じる止水弁を設け、該止水弁の弁体を、比重１以上の材料で形成した略シルクハット形状とし、前記弁体は中央部に上方に突設され、下端が開放された有底円筒部が形成されており、該有底円筒部の下端開口部周縁に外方に延びる環状の鍔部が形成され、鍔部の下面に複数の排水スリットが設けられている。これにより、弁体の閉止時に排水スリットから僅かな通水があるから、弁体が弁座に付着せず、弁体の開放動作がスムーズになる。また比重が１以上の強化プラスチック等の材料で弁体を製造することができ、弁体の強度が増大し、耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱交換器の概略構造を示す側面図である。
【図２】本発明における止水弁の断面図である。
【図３】本発明の異なる実施例の断面図である。
【図４】図３に示す弁体の下面図である。
【図５】本発明のさらに異なる実施例の断面図である。
【図６】本発明のさらに異なる実施例の動作説明図である。
【図７】本発明のさらに異なる実施例の熱交換器の概略構造を示す側面図である。
【符号の説明】
１ １缶２回路式風呂釜付給湯器、２ 給湯用熱交換管
３ 風呂加熱用熱交換管、４ 缶体（燃焼室）、５ 逆燃焼式バーナ
６ ファン、９ バイパス管、１０ 止水弁
２０ フィン付給湯用熱交換管、３０ フィン付風呂加熱用熱交換管

Claims (1)

1. 逆燃焼式１缶２回路式風呂釜付給湯器において、給湯用熱交換管の入口側端部と、出湯側端部とをバイパス管で連通させ、該バイパス管の途中に風呂加熱単独運転時以外は閉じる止水弁を設け、該止水弁の弁体を、比重１以上の材料で形成した略シルクハット形状とし、前記弁体は中央部に上方に突設され、下端が開放された有底円筒部が形成されており、該有底円筒部の下端開口部周縁に外方に延びる環状の鍔部が形成され、
   鍔部の下面に複数の排水スリットが設けられていることを特徴とする給湯回路内局部沸騰防止構造。

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