| 【発明の名称】 |
貯湯容器用安全バルブ |
| 【発明者】 |
【氏名】瀧澤 元
【氏名】岸 俊之
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| 【要約】 |
【課題】貯湯容器内の圧力又は温度が所定以上に上昇しても収納された仕切弁を自動的に開放して過圧、過熱湯を貯湯容器から排出して安全をはかると共に、仕切弁の駆動部の部品点数を減じ、構造の単純化とコストダウンをはかりうる貯湯容器用安全バルブを提供する。
【解決手段】排湯ポート７に設けた仕切弁３１の上側と下側に弁軸２６、２９を仕切弁３１と一体に取付け、一方の弁軸２６には圧力バネ３９を、また他方の弁軸２９には温度バネ３８を夫々装着し、これらを貯湯容器１に設けたバルブケース２１内に収納した貯湯容器用安全バルブ。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 貯湯容器の排湯ポートに設けたバルブケース内に仕切弁を設け、該仕切弁は、貯湯が所定の圧力に達した場合又は所定の温度に達した場合に弁座から離れて貯湯を排湯ポートから外部に排出するようにした貯湯容器用安全バルブ。
【請求項２】 排湯ポートに設けた仕切弁の上側と下側に弁軸を仕切弁と一体に取付け、一方の弁軸には圧力バネを、また他方の弁軸には温度バネを夫々装着し、これらを貯湯容器に設けたバルブケース内に収納した貯湯容器用安全バルブ。
【請求項３】 手動により仕切弁を弁座から開放したり、弁座に圧接することができるようにした請求項１又は２に記載の貯湯容器用安全バルブ。
【請求項４】 温度バネとして、ニッケルチタン合金等の形状記憶合金を用いた請求項２又は３に記載の貯湯容器用安全バルブ。
【請求項５】 常時は圧力バネの弾性力を、温度バネの弾性力より大きくして仕切弁を弁座に押しつけるようにした請求項２、３又は４に記載の貯湯容器用安全バルブ。
【請求項６】 仕切弁の上側の弁軸には圧力バネを、また下側の軸には温度バネを装着した請求項２、３、４又は５項に記載の貯湯容器用安全バルブ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として蓄熱式電気温水器等の貯湯容器内の圧力又は温度が所定値まで上昇すると、その貯湯容器に装着したバルブケースに収納した仕切弁を開放して温水を貯湯容器から排出し、貯湯容器の事故を回避する貯湯容器用安全バルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】夜間余剰電力の有効利用の一例として、従来より蓄熱式電気温水器が実用化されている。一般にこの種の蓄熱式電気温水器は、一日のうちの電力総使用量が低下する時間帯に通電して加熱貯湯するために、貯湯槽を断熱保温構造とすると共に、槽内に電熱ヒータを組み込み、その貯湯槽に給水ポートと給湯ポートを設けた構造になっている。
【０００３】上記電気温水器は、通電時間中に温水が所定の湯温に達すると電力の供給を遮断する温度制御スイッチが設けられており、異常過熱を回避しているが、何らかの原因によって温度制御スイッチが故障し、連続して通電が続けられると槽内の湯が設定温度を越えて最終的には沸騰する。このため従来は、沸騰した水蒸気を上記給湯ポートの基部に構成した圧力感知式蒸気抜き安全弁から排出し、槽内の内圧が所定値を越えないように制御していたが、該圧力感知式蒸気抜き安全弁が作動した後に温度制御スイッチの故障が復帰すると貯湯槽に設定値を越えた高温の供給湯が貯められるようになり維持される。即ち、この状態から温水を使用すると、例えばシャワー等から普段より高温の湯が噴出することになり、非常に危険であることはいうまでもない。 そこで上記のごとき電気温水器内の温度又は圧力のいずれかが所定値まで上昇すると、温水器の圧力容器の弁が自動的に開放して、その安全をはかることを目的とした温水器の安全装置に関する特開平７−１８０９１１号の発明が知られている。
【０００４】上記従来公知の温水器の安全装置では、図５のごとく圧力容器６８に装着したバルブケース５１に収納した弁５４を圧力スプリング５５により弁座５６に圧接し、弁５４の下方に温度センサー６０の押上ピン６２を対向させ、圧力容器６８内の温度が所定値まで上昇すると、押上ピン６２が弁５４を押し上げて開放するようになっており、また、上記温度センサー６０は、上端をふた６７により閉鎖している円筒６１に押上ピン取付部材５３、バイアススプリング６４、ピストン６５、及びオイル６６等の熱膨張性流体を収容することで構成されたものからなり、さらに上記従来公知の安全装置の実施形態の他の例としては、図６に示すごとく、円筒６１内には、押上ピン６２、押上ピン取付部材５３、バイアススプリング６４及び形状記憶合金スプリング７０を収容して温度センサー６０を構成することからなっている。
【０００５】図５の温水器において、例えば温度が所定値まで上昇すると、温度センサー６０内のオイル６６等の熱膨張性流体が膨張して押上ピン６２を押上げ、圧力容器６８の弁５４を開放し、温度又は圧力が所定値以上に上昇せず、安全を図れるようになっている。また圧力を感知する場合は、ある圧力以上になるとその圧力が弁５４を下方から押し上げ、圧力スプリング５５に打ち勝って弁５４を開放する。
【０００６】このように、従来の装置は温度感知作動部と圧力感知作動部とは夫々別個に設け、しかも温度感知作動部はさらに押上ピン６２、押上取付部材５３、バイアススプリング６４、ピンスト６５、オイル６６等により構成しなければならず、部品点数が多く、構造が複雑となり、それだけ故障も多く、かつ高価になるという欠点を有している。
【０００７】
【発明の解決しようとする課題】本発明は、貯湯容器の内部圧力が所定以上に上昇したり、貯湯容器内温度が所定以上に過熱されると、バルブケースに収納した仕切弁を開放して過圧、過熱湯を貯湯容器から排出し、貯湯容器の事故を回避して安全をはかると共に、仕切弁の駆動部の部品点数を減じて構造の単純化をはかって製造コストの低減をはかりうる貯湯容器用安全バルブを提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の貯湯容器用安全バルブは、貯湯容器の排湯ポートに設けたバルブケース内に仕切弁を設け、該仕切弁は、貯湯が所定の圧力に達した場合又は所定の温度に達した場合に弁座から離れて貯湯を排湯ポートから外部に排出するようにした貯湯容器用安全バルブからなり、具体的には排湯ポートに設けた仕切弁の上側と下側に弁軸を仕切弁と一体に取付け、一方の弁軸には圧力バネを、また他方の弁軸には温度バネを夫々装着し、これらを貯湯容器に設けたバルブケース内に収納した貯湯容器用安全バルブからなる。そしてまた、手動により仕切弁を弁座から開放したり、弁座に圧接することができるように、さらに温度バネとして、ニッケルチタン合金等の形状記憶合金を用いたり、常時は圧力バネの弾性力を、温度バネの弾性力より大きくして仕切弁を弁座に押しつけるように、さらに仕切弁の上側の弁軸には圧力バネを、また下側の軸には温度バネを装着するようにした貯湯容器用安全バルブからなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の貯湯容器用安全バルブの実施形態につき説明するが、図１はその一実施形態の断面図を示すが、この安全バルブは、一端に貯湯容器１に連結する湯水流入側ポート２２と、他端に湯水排出側ポート３５との間に設けられており、上記両方のポート２２と３５との間を連通する弁室に弁座３２を形成したバルブケース２１と、そのバルブケース２１に上記弁座３２を貫通して軸方向摺動自在に軸支してなる上下の弁軸２６と２９を一体に形成し、その軸中程に上方から弁座３２を圧接または開放する仕切弁３１が設けられている。
【００１０】上記仕切弁３１の上下中央にそれぞれ突出して仕切弁３１と一体に設けた各弁軸２６、２９の上方の弁軸２６には仕切弁３１を弁座３２に圧接可能とする圧力バネ３９が設けられ、また下方の弁軸２９には、ニッケルチタン合金等の形状記憶合金をコイル状にして設けられ、設定した温度条件で変体して最大弾性定数を持つように温度付勢する温度バネ３８を設けている。
【００１１】なお、上記温度バネ３８の弾性力は、低温度雰囲気下では前記圧力バネ３９の弾性力より小さくなるように温度付勢されており、一方高温度雰囲気では温度バネ３８の弾性力が圧力バネ３９の弾性力より大きくなるように温度付勢している。また、上記バルブケース２１の一端に固設した上蓋部材２４に設けられた軸孔が突出した弁軸２６の端部にピン４２を介して起伏自在に梃子式開弁ハンドル４０を弁手動開閉機構として設け、カム部４１の引き上げ作用により弁軸２６を介して仕切弁３１を弁座３２から手動で開放可能としており、その手動開弁状況を図２に示している。つまりこの状態では弁軸２６、２９と仕切弁３１が一体となって上方に移動する。
【００１２】次に、図１に示すこの発明の貯湯容器用安全バルブ２０を図３に示す著熱式電気温水器の貯湯容器１に取り付けて安全装置として適用した例につき説明する。蓄熱式電気温水器は、ポリブチレン製の外槽２の内側に断熱材３を介してプラスチック製の内槽４を構成した中空筒状を呈する保温式の貯湯容器１を構成している。
【００１３】上記貯湯容器１は、内腔と連通する給水ポート５と給湯ポート６、及び排湯ポート７が設けられており、給水ポート５は逆止弁８を介して水道配管９と、給湯ポート６は逆止弁１０を介して給湯側配管１１と接続連通している。また給湯ポート７には本発明の貯湯容器用安全バルブ２０を介して排湯配管１２と接続連通している。
【００１４】上記貯湯容器１の内腔には、電熱ヒータ１４を絶縁内蔵した熱交換器１３を配置すると共に、その内腔に温度センサ１５を突設しており、電熱ヒータ１４の通電時刻制御電源回路１６に設けた温度制御スイッチ回路１７をＯＮ／ＯＦＦ駆動する。即ち、この温度制御スイッチ回路１７は、貯湯容器１内の湯温が予め設定した温度（例えば約９０℃）を越えると、通電時刻制御電源回路１６が通電時間内であっても電熱ヒータ１４への通電を遮断する構造になっている。
【００１５】前記貯湯容器用安全バルブ２０は図１に示すような弁構造を構成し、バルブケース２１は略円筒構造を成し、その基端部外周に雄螺子を螺設して前記貯湯容器１の排湯ポート７と螺合接続する湯水流入側ポート２２のマウント螺子２３を構成している。このバルブケース２１の上端には上蓋部材２４を螺合固設すると共に、上蓋部材２４と上記湯水流入側ポート２２の軸支壁２５の両軸心にそれぞれ穿設した上下の軸孔には中央部に円盤状の弁盤２８を固設した弁軸２６と２９の上下端部を軸方向摺動自在に内挿軸設した構造になる。
【００１６】上記弁盤２８の外周部下面にはゴムリング３０を嵌着して仕切弁３１を構成するもので、バルブケース２１の中央部にはゴムリング３０と対向する円環状の弁座３２を構成し、仕切弁３１によって内側弁室３３と外側弁室３４に区画し、外側弁室３４と連通する湯水排出側ポート３５をバルブケース２３１の側方に突設し、その端部にパイプ接続螺子３６を螺設している。
【００１７】上記軸支壁２５には、湯水流入側ポート２２と内側弁室３３を連通する多数の小孔３７，３７…が穿設してあり、軸支壁２５と弁盤２８間には弁軸２９に外挿した温度バネ３８を弾装すると共に、弁盤２８と上蓋部材２４間には弁軸２６に外挿した圧力バネ３９を弾装している。また上記上蓋部材２４の軸孔から突出した弁軸２６の端部には、上蓋部材２４の面とカム部４１を摺接した梃子形開弁ハンドル４０をビン４２を介して起伏自在に枢着し、カム部４１の引き上げ作用によっで弁軸２６を介して仕切弁３１を弁座３２から後退開放させるようになっている。
【００１８】尚、図中、符号４３は発条受け、４４は該発条受け４３と上蓋部材２４間に介挿したゴムシールである。上記温度バネ３８は、ニッケルチタン合金等の形状記憶合金をコイル状に螺回し、設定した温度条件（例えばＴ２＝約９５℃）により変体を生じて最大弾性定数を持ち大きな弾性力を発揮するように温度付勢したもので、設定した温度条件Ｔ２では、温度バネ３８の弾性力が圧力バネ３９の弾性力より大きくなり、仕切弁３１を矢印Ａ方向に押圧して弁座３２から後退開放する。
【００１９】また、設定値Ｔ２より低い温度条件では、温度バネ３８の弾性力が圧力バネ３９の弾性力より小さくなるため、圧力バネ３９が図１の矢印Ａ方向と反対方向に仕切弁３１を押圧して弁座３２に密接し、仕切弁３１を止栓状態に維持する。図３に示すように、上記構成になる貯湯容器用安全バルブ２０は、電気温水器の貯湯容器１に設けた排湯ポート７に取り付け配管するもので、該排湯ポート７は、貯湯容器１の上面または側面など槽内部の温度分布特性に応じて湯温を適切に反映することができる箇所に設ける。
【００２０】図４に示すように、一日のうちの電力総使用量が低下する時間帯（例えば、午後１１から午前６時まで）に通電時刻制御電源回路１６が［ＯＮ］するようにセットされているため、午後１１時になると自動的に該通電時刻制御電源回路１６が「ＯＮ」する。このとき温度センサ１５から温度スイッチ制御回路１７に入力される貯湯容器１内の湯温が設定した温度Ｔ１より低下しているため、該温度スイッチ制御回路１７は［ＯＮ］状態にあり、熱交換器１３の電熱ヒータ１４を通電加熱する。
【００２１】貯湯容器１内の水は、この通電により加熱されるが、貯湯容器１が断熱材１を挟んだ外槽２と内槽４の断熱保温作用によって湯の温度Ｔは次第に上昇する。一般に貯湯容器１の容量に対応して電熱ヒータ１４の熱容量が設定してあるため、槽内の湯温Ｔは通電時刻制御電源回路１６が「ＯＦＦ」する前に所定の温度Ｔ１に達し、温度センサ１５がこの湯温を検出して温度制御スイッチ回路１７を「ＯＦＦ」する。
【００２２】しかし、何らかの原因で該温度制御スイッチ回路１６が「ＯＮ」のままになる事故が生ずる（例えば図４のＢ部分）と、電熱ヒータ１４は発熱を持続して槽内の湯温は上昇を続ける。ここで湯温が貯湯容器用安全バルブ２０の作動設定温度（温度バネ３８の変体付勢温度）Ｔ２に達すると、この貯湯容器用安全バルブ２０が開弁作動する。
【００２３】即ち、貯湯容器用安全バルブ２０は、温度バネ３８が内側弁室３３にあって貯湯容器１内の温湯に浸漬した構造になっているため、湯温が高くなると雰囲気温度が上昇し、変体温度Ｔ２を越えると温度バネ３８の弾性力が圧力バネ３９の弾性力より大きくなり、仕切弁３１を図１の矢印Ａ方向に押圧して弁座３２から後退させ、弁を開放する。
【００２４】このため、貯湯容器１内の過加熱湯は水道配管９からの水圧によって貯湯容器用安全バルブ２０の外側弁室３４を経て排湯配管１２に流出すると共に、貯湯容器１内に供給された水道配管９からの常温水によって貯湯容器１内の過加熱水が薄められる。このため、貯湯容器１の破裂事故や過加熱温湯の使用による火傷事故等の二次事故を回避することができる。
【００２５】上記貯湯容器１内給水作用によって湯温が低下し、温度バネ３８の雰囲気温度が設定値Ｔ２より低くなると、該温度バネ３８の弾性力が圧力バネ３９の弾性力より小さくなり、圧力バネ３９が図１の矢印Ａ方向と反対方向に蓋仕切弁３１を押圧して弁座３２に密接し、バルブを止栓状態に維持する。また、この貯湯容器用安全バルブ２０の閉弁によって水道配管９からの常温水の供給は停止する。
【００２６】また手動により排湯配管１２から過加熱湯を排出する場合は、図２に示すように梃子形開弁ハンドル４０をピン４２を中心として矢印Ｃ方向に引き起こすことにより行う。梃子形開弁ハンドル４０を引き起こすとカム部４１が上蓋部材２４の面を滑り、圧力バネ３９の弾性に抗して弁軸２６を引き上げるように作動する。このため、仕切弁３１が弁座３２から後退して開放し、内圧によって過加熱湯は湯水排出側ポート３５から吐出される。
【００２７】
【発明の効果】以上に説明した本発明の貯湯容器用安全バルブによれば、貯湯容器の内部圧力が所定以上に上昇するか、貯湯容器内温度が所定以上に過熱されると、バルブケースに収納した仕切弁を自動的に開放して過圧、過熱湯を貯湯容器から排出し、貯湯容器の破裂事故や過熱湯による火傷事故を回避することができる。
【００２８】また、本発明の貯湯容器用安全バルブでは内蔵した仕切弁をニッケルチタン合金等の形状記憶合金の温度バネと通常の圧力バネとによって、予め設定した温度条件で仕切弁を弁座に向かって進退する構造になっているため貯湯容器内の温湯が何らかの事故により過温状態になった時、形状記憶合金の温度バネの弾性力によって開弁して、過熱水を排出することができ、安全性への信頼性が高い。
【００２９】さらに、本発明の貯湯容器用安全バルブは、全て機械部品で構成され、形状記憶合金からなる温度バネを温度制御部に使用し、しかも一体に移動する弁軸にこれら温度バネと圧力バネとが設けられているので、従来のこの種の安全装置に較べて部品点数を減じることができて、構造を単純化することができ、その製造コストの低減をはかることができる。
【００３０】また、弁軸２６、２９および仕切弁３１は一体構造で上下するので部品点数が少ないだけでなく、それで故障が少なく、製造コストが安価となる効果を有する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９０００８４９７
【氏名又は名称】日本電熱株式会社
【識別番号】３９１０３７５３７
【氏名又は名称】相互発條株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１１月５日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 信一 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１４１７１０ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）５月２８日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３０２９４５ |
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