JP4036337B2

JP4036337B2 - 補助熱源併用太陽温水器

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Publication number: JP4036337B2
Application number: JP2004099087A
Authority: JP
Inventors: 守正真野
Original assignee: 守正真野
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2024-03-30
Also published as: JP2005282987A

Description

本発明は、補助熱源併用太陽温水器に関し、詳細には、補助熱源を併用しながら太陽光を利用して温水を生成する補助熱源併用太陽温水器に関する。

従来の補助熱源併用太陽温水器によれば、太陽熱を利用して得られた温水は、貯留タンクに貯留され、タンク内に設けられた補助熱源によって設定温度まで加熱される。そして、その加熱された熱水に水道水が混合されて設定温度に調整される。そのため、曇天や冬季のように日射量が少なく、太陽熱だけでは所望の到達温度が得られないような場合でも、湯温調整が可能である。例えば、図１１に示すように、従来の補助熱源併用太陽温水器５００によれば、太陽光が多く照射される屋根等に設けられた太陽温水器５０２によって、水道栓５０１から供給される水道水が加熱され、温水が生成される。そして、温水は貯留タンク５０３に供給され、タンク内に設けられた加熱ヒータ５０４によって、約７０℃以上まで加熱されることにより、熱水がタンク内に貯留される。さらに、熱水は、水道栓５０１の配管に分岐して接続された混合水栓５０５に供給される。そして、湯温調整が可能な混合水栓５０５において、熱水と水道水との各水量の混合割合が調整されることにより、設定温度に調整された混合水が蛇口５０６から供給され、浴槽５０７に溜まるようになっている。

また、上記した補助熱源併用太陽温水器の他にも、例えば、貯湯タンク（貯留タンク）から供給される湯および水入り口に接続された分岐配管から供給される水を希望温度になるように混合できる混合装置と、貯湯タンク内の湯温を検知する温度センサと、混合装置で混合された混合水の温度を検知する温度センサと、これらの運転を制御する制御部とを備えた太陽熱温水器（太陽温水器）であって、分岐配管には貯湯タンクへの給水入り口側と、貯湯タンクからの湯出口側とをバイパスさせる別の分岐配管が設けられ、その分岐配管の途中に閉止弁が設けられた貯湯バイパスをもつ太陽熱温水器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この太陽熱温水器では、貯湯タンクの湯温が所定温度以上の場合には、制御部が閉止弁を開放させ、所定温度未満の場合は閉止弁を閉塞させるので、給湯温度の調整をおこなうことができる。
特開２００２−２６７２５８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の貯湯バイパスをもつ太陽熱温水器では、貯湯タンクの湯温が所定温度以上であれば、希望温度である湯温に調整して給湯することができるが、所定温度未満の場合は、貯湯タンク内の湯がそのまま水で薄められずに供給されるだけであるので、希望温度の湯を生成することができないという問題点があった。さらに、このような問題に対処できる図１１に示す従来の補助熱源併用太陽温水器５００によれば、上述したように、加熱ヒータ５０４によって７０℃程度に加熱された貯留タンク５０３内の熱水は、混合水栓５０５によって水道水と混合されて適温まで下げて利用される。そのため、設定温度が低ければ、多量の熱水が毎回消費されるため、加熱ヒータ５０４を運転させる電力をムダに消費することとなり、効率のよいエネルギー消費ができないという問題点もあった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、太陽温水器の温水を有効に利用し、かつ補助熱源により加熱された熱水の利用を最小限とすることで、エネルギーの節約ができる補助熱源併用太陽温水器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の補助熱源併用太陽温水器は、原水が供給される原水栓と、当該原水栓に接続され、太陽光を利用して温水を生成する太陽温水器と、当該太陽温水器で生成された温水を貯留する貯留タンクと、当該貯留タンク内に設けられ、前記温水を加熱する補助熱源と、前記貯留タンクの下流側と、前記太陽温水器の下流側とに接続され、前記補助熱源によって加熱された熱水と、前記太陽温水器で生成された前記温水との混合割合を調整して、一次混合水を生成する第１の混合水栓と、当該第１の混合水栓の下流側と、前記原水栓の下流側とに接続され、前記第１の混合水栓から供給される前記一次混合水と、前記原水栓から供給される前記原水との混合割合を調整して、二次混合水を生成する第２の混合水栓と、当該第２の混合水栓の下流側に接続され、前記二次混合水を外部に供給する蛇口とを備え、前記第１の混合水栓は、前記一次混合水の湯温を設定する第１ツマミと、前記太陽温水器からの前記温水が入水する温水入水口と、前記貯留タンクからの前記熱水が入水する熱水入水口と、前記温水入水口から入水する前記温水と、前記熱水入水口から入水する前記熱水とを混合させる第１混合室と、当該第１混合室で生成した前記一次混合水を出水する一次混合水出水口と、前記第１混合室と前記温水入水口との間に設けられた温水入水路と、前記第１混合室と前記熱水入水口との間に設けられた熱水入水路と、前記第１ツマミの操作によって、前記温水入水路と前記熱水入水路との間を変位し、前記温水入水路から前記第１混合室に抜ける温水入水穴の開口面積と、前記熱水入水路から前記第１混合室に抜ける熱水入水穴の開口面積との比率を調整して、前記熱水と前記温水との混合割合を調整する第１シリンダ弁と、前記第１混合室内の前記一次混合水の温度を感知して熱膨張又は熱収縮することによって、前記一次混合水が前記第１ツマミによって設定された湯温となる方向に、前記第１シリンダ弁を変位させ、前記熱水と前記温水との混合割合を補正する第１感熱樹脂とを備え、前記第２の混合水栓は、前記二次混合水の湯温を設定する第２ツマミと、前記一次混合水出水口から出水された前記一次混合水が入水する一次混合水入水口と、前記原水栓から供給される前記原水が入水する原水入水口と、前記一次混合水入水口から入水する前記一次混合水と、前記原水入水口から入水する前記原水とを混合させる第２混合室と、当該第２混合室で生成した前記二次混合水を出水する二次混合水出水口と、前記第２混合室と前記一次混合水入水口との間に設けられた一次混合水入水路と、前記第２混合室と前記原水入水口との間に設けられた原水入水路と、前記第２ツマミの操作によって、前記一次混合水入水路と前記原水入水路との間を変位し、前記一次混合水入水路から前記第２混合室に抜ける一次混合水入水穴の開口面積と、前記原水入水路から前記第２混合室に抜ける原水入水穴の開口面積との比率を調整して、前記一次混合水と前記原水との混合割合を調整する第２シリンダ弁と、前記第２混合室内の前記二次混合水の温度を感知して熱膨張又は熱収縮することによって、前記二次混合水が前記第２ツマミによって設定された湯温となる方向に、前記第２シリンダ弁を変位させ、前記一次混合水と前記原水との混合割合を補正する第２感熱樹脂とを備え、前記第１ツマミで設定する湯温と、前記第２ツマミで設定する湯温とを同じ温度に設定することを特徴とする。

また、請求項２に記載の補助熱源併用太陽温水器は、原水が供給される原水栓と、当該原水栓に接続され、太陽光を利用して温水を生成する太陽温水器と、当該太陽温水器で生成された温水を貯留する貯留タンクと、当該貯留タンク内に設けられ、前記温水を加熱する補助熱源と、前記貯留タンクの下流側と、前記太陽温水器の下流側と、前記原水栓とに接続され、前記補助熱源によって加熱された熱水と、前記太陽温水器で生成された前記温水とを混合して一次混合水を生成し、当該一次混合水と前記原水とを混合して二次混合水を生成する混合水栓ユニットと、当該混合水栓ユニットで生成された前記二次混合水を外部に供給する蛇口とを備え、前記混合水栓ユニットは、前記一次混合水及び前記二次混合水の湯温を設定するツマミと、当該ツマミによって調整された湯温に基づいて、前記貯留タンクから供給され、前記補助熱源によって加熱された熱水と、前記太陽温水器から供給された前記温水との混合割合を調整して前記一次混合水を生成する第１の混合部と、当該第１の混合部で生成された前記一次混合水と、前記原水栓から供給された前記原水との混合割合を調整し、前記ツマミによって設定された湯温となる前記二次混合水を生成する第２の混合部とを備え、前記第１の混合部は、前記太陽温水器からの前記温水が入水する温水入水口と、前記貯留タンクからの前記熱水が入水する熱水入水口と、前記温水入水口から入水する前記温水と、前記熱水入水口から入水する前記熱水とを混合させる第１混合室と、当該第１混合室と前記温水入水口との間に設けられた温水入水路と、前記第１混合室と前記熱水入水口との間に設けられた熱水入水路と、前記温水入水路と前記熱水入水路との間を変位し、前記温水入水路から前記第１混合室に抜ける温水入水穴の開口面積と、前記熱水入水路から前記第１混合室に抜ける熱水入水穴の開口面積との比率を調整して、前記熱水と前記温水との混合割合を調整する第１シリンダ弁と、前記第１混合室内の前記一次混合水の温度を感知して熱膨張又は熱収縮することによって、前記一次混合水が前記ツマミによって設定された湯温となる方向に、前記第１シリンダ弁を変位させ、前記熱水と前記温水との混合割合を補正する第１感熱樹脂とを備え、前記第２の混合部は、前記第１混合室から供給される前記一次混合水が流れる一次混合水入水路と、前記原水栓から供給される前記原水が入水する原水入水口と、前記一次混合水入水路から流れた前記一次混合水と、前記原水入水口から入水する前記原水とを混合させる第２混合室と、当該第２混合室で生成した前記二次混合水を出水する二次混合水出水口と、前記第２混合室と前記原水入水口との間に設けられた原水入水路と、前記一次混合水入水路と前記原水入水路との間を変位し、前記一次混合水入水路から前記第２混合室に抜ける一次混合水入水穴の開口面積と、前記原水入水路から前記第２混合室に抜ける原水入水穴の開口面積との比率を調整して、前記一次混合水と前記原水との混合割合を調整する第２シリンダ弁と、前記第２混合室内の前記二次混合水の温度を感知して熱膨張又は熱収縮することによって、前記二次混合水が前記ツマミによって設定された湯温となる方向に、前記第２シリンダ弁を変位させ、前記一次混合水と前記原水との混合割合を補正する第２感熱樹脂とを備え、前記ツマミは、前記第１シリンダ弁と、前記第２シリンダ弁とを同じ距離だけ変位させることによって、前記一次混合水の湯温と、前記二次混合水の湯温とを同時に設定することを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の補助熱源併用太陽温水器では、太陽温水器で生成された温水は、貯留タンクに貯留され、タンク内の補助熱源によって加熱されて熱水に変換される。そして、第１の混合水栓では、太陽温水器で生成した温水が温水入水口から入水し、貯留タンクで加熱された熱水が熱水入水口から入水する。温水は温水入水路を流れ、温水入水穴から第１混合室に入水する。熱水は熱水入水路を流れ、熱水入水穴から第１混合室に入水する。第１混合室では、温水と熱水とが混合され、一次混合水が生成する。第１シリンダ弁は、第１ツマミの操作によって温水入水路と熱水入水路との間を変位するので、温水入水穴の開口面積と、熱水入水穴の開口面積との比率が調整される。そして、第１シリンダ弁は、第１混合室の一次混合水の温度を感知して熱膨張又は熱収縮する感熱樹脂によって、一次混合水が第１ツマミによって設定された湯温となるように変位される。これにより、熱水と温水との混合割合が補正されるので、一次混合水の湯温を、第１ツマミによって設定された湯温に近づけることができる。さらに、第２の混合水栓では、第１の混合水栓の一次混合水出水口から出水した一次混合水が一次混合水入水口から入水し、原水栓から供給される原水が原水入水口から入水する。一次混合水は、一次混合水入水路を流れ、一次混合水入水穴から第２混合室に入水する。原水は、原水入水路を流れ、原水入水穴から第２混合室に入水する。第２混合室では、一次混合水と原水とが混合され、二次混合水が生成する。第２シリンダ弁は、第２ツマミの操作によって、一次混合水入水路と原水入水路との間を変位するので、一次混合水入水穴の開口面積と、原水入水穴の開口面積との比率が調整される。そして、第２シリンダ弁は、第２混合室の二次混合水の温度を感知して熱膨張又は熱収縮する感熱樹脂によって、二次混合水が第２ツマミによって設定された湯温となるように変位される。さらに、第１ツマミで設定する湯温と、前記第２ツマミで設定する湯温とは同じ温度に設定される。つまり、第１の混合水栓のみならず、第２の混合水栓でも、第１の混合水栓と同じ設定温度となるように、一次混合水と、原水との混合割合を調整して二次混合水を生成するので、設定温度に調整された二次混合水を蛇口から排出することができる。例えば、太陽温水器で生成される温水の温度が設定温度より高い場合、第１の混合水栓において、太陽温水器の温水を最大限に利用しつつ、熱水の使用量を最小限にして一次混合水を生成するが、一次混合水は設定温度よりも高くなる。そこで、第２の混合水栓において、その一次混合水に原水を混合することによって、設定温度からのズレを補正し、設定温度に調整された二次混合水を生成することができる。よって、自然エネルギーである太陽熱を利用して生成された温水を最大限に利用できるとともに、有償エネルギーである補助熱源によって生成される熱水の使用量を最小限にすることができる。さらに、補助熱源に必要な電力量又はガス量を最小限にとどめることができるので、補助熱源併用太陽温水器に必要なエネルギーの節約をはかることができる。また、第１の混合水栓及び第２の混合水栓では、第１感熱樹脂及び第２感熱樹脂の熱膨張又は熱収縮を利用して、一次混合水及び二次混合水の温度変化に応じて、第１シリンダ弁及び第２シリンダ弁を変位させている。これにより、一次混合水及び二次混合水の温度変化に応じて、温水、熱水、水の混合割合を自動的に調整することができる。

また、請求項２に記載の補助熱源併用太陽温水器では、太陽温水器で生成された温水は、貯留タンクに貯留され、タンク内の補助熱源によって加熱されて熱水に変換される。そして、混合水栓ユニットでは、ツマミによって設定された温度に基づいて温度調整がおこなわれる。そして、第１の混合部では、太陽温水器で生成した温水が温水入水口から入水し、貯留タンクで加熱された熱水が熱水入水口から入水する。温水は温水入水路を流れ、温水入水穴から第１混合室に入水する。熱水は熱水入水路を流れ、熱水入水穴から第１混合室に入水する。第１混合室では、温水と熱水とが混合され、一次混合水が生成する。第１シリンダ弁は、ツマミの操作によって温水入水路と熱水入水路との間を変位するので、温水入水穴の開口面積と、熱水入水穴の開口面積との比率が調整される。そして、第１シリンダ弁は、第１混合室の一次混合水の温度を感知して熱膨張又は熱収縮する感熱樹脂によって、一次混合水がツマミによって設定された湯温となるように変位される。これにより、熱水と温水との混合割合が補正されるので、一次混合水の湯温を、ツマミによって設定された湯温に近づけることができる。さらに、第２の混合部では、第１の混合部で生成した一次混合水が一次混合水入水路を流れ、一次混合水入水穴から第２混合室に入水する。原水栓から供給される原水が原水入水口から入水し、原水入水路を流れ、原水入水穴から第２混合室に入水する。第２混合室では、一次混合水と原水とが混合され、二次混合水が生成する。第２シリンダ弁は、ツマミの操作によって、一次混合水入水路と原水入水路との間を変位するので、一次混合水入水穴の開口面積と、原水入水穴の開口面積との比率が調整される。そして、第２シリンダ弁は、第２混合室の二次混合水の温度を感知して熱膨張又は熱収縮する感熱樹脂によって、二次混合水がツマミによって設定された湯温となるように変位される。ここで、第１シリンダ弁及び第２シリンダ弁ともに、ツマミの操作によって同じ距離だけ変位されるため、一次混合水の湯温と、二次混合水の湯温とが同時に設定される。つまり、第１の混合部のみならず、第２の混合部でも、同一のツマミによって設定された温度となるように、一次混合水と、原水との混合割合を調整して二次混合水を生成するので、設定温度に調整された二次混合水を蛇口から排出することができる。例えば、太陽温水器で生成される温水の温度が設定温度より高い場合、第１の混合部において、太陽温水器の温水を最大限に利用しつつ、熱水の使用量を最小限にして一次混合水を生成するが、一次混合水は設定温度よりも高くなる。そこで、第２の混合部において、その一次混合水に水道水を混合することによって、設定温度からのズレを補正し、設定温度に調整された二次混合水を生成することができる。よって、自然エネルギーである太陽熱を利用して生成された温水を最大限に利用できるとともに、有償エネルギーである補助熱源によって生成される熱水の使用量を最小限にすることができる。さらに、補助熱源に必要な電力量又はガス量を最小限にとどめることができるので、補助熱源併用太陽温水器に必要なエネルギーの節約をはかることができる。また、第１の混合部、第２の混合部は、混合水栓ユニットとして１つにユニット化されているので、浴室や台所などへの設置が容易であり、ツマミが１つであるので操作が簡便である。また、第１の混合部及び第２の混合部では、第１感熱樹脂及び第２感熱樹脂の熱膨張又は熱収縮を利用して、一次混合水及び二次混合水の温度変化に応じて、第１シリンダ弁及び第２シリンダ弁を変位させている。これにより、一次混合水及び二次混合水の温度変化に応じて、温水、熱水、水の混合割合を自動的に調整することができる。

以下、本発明の第１の実施形態である補助熱源併用太陽温水器１について、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態である補助熱源併用太陽温水器１のブロック図であり、図２は、混合装置１０近傍の斜視図であり、図３は、図２に示すＡ−Ａ線矢視方向の断面図であり、図４は、図２に示すＢ−Ｂ線矢視方向の断面図である。なお、図１に示すように、第１の実施形態である補助熱源併用太陽温水器１は、第１混合水栓７および第２混合水栓８で構成された混合装置１０を備えることにより、太陽温水器３で生成された温水（以下、ソーラー水と呼ぶ）を最大限に活用して、補助熱源併用太陽温水器１に必要なエネルギーの節約を可能とするものである。

はじめに、補助熱源併用太陽温水器１の概略構成について説明する。図１に示すように、補助熱源併用太陽温水器１は、水道栓１２、当該水道栓１２に水道水配管１５を介して、接続され、太陽光の熱を利用してソーラー水を生成する太陽温水器３、当該太陽温水器３の下流側に接続され、ソーラー水が通過するソーラー水配管１８、当該ソーラー水配管１８の下流側一端部に接続され、ソーラー水を貯留する貯留タンク４、当該貯留タンク４内に設けられ、タンク内のソーラー水を加熱して熱水に変換する加熱ヒータ５、貯留タンク４の下流側に接続され、タンク内の熱水が通過する熱水配管２０、当該熱水配管２０の下流側一端部と、ソーラー水配管１８から分岐するソーラー水配管１９の下流側一端部とに接続され、設定温度に基づいて、熱水およびソーラー水の混合割合を調整して一次混合水を生成する第１混合水栓７、当該第１混合水栓７の下流側に接続され、一次混合水が通過する混合水配管２１、当該混合水配管２１の下流側一端部と、水道水配管１５から分岐する水道水配管１６の下流側一端部とに接続され、設定温度に基づいて、一次混合水および水道水の混合割合を調整して、設定温度に調整された二次混合水を生成する第２混合水栓８、当該第２混合水栓８の下流側に接続され、二次混合水を適温水として外部に供給する蛇口１３から構成されている。そして、蛇口１３の下方には、浴槽１４が配設されている。なお、第１混合水栓７と、第２混合水栓８とは、混合装置１０を構成している。

なお、貯留タンク４内に設けられた加熱ヒータ５は、電気（又はガス）で稼働する熱源装置であり、一般的な電気（ガス）温水器に適用されるものである。そして、加熱ヒータ５は、太陽温水器３の補助熱源として設けられ、貯留タンク４内に貯留されたソーラー水を、約７０℃まで加熱して熱水に変換する。よって、貯留タンク４内には、常時約７０℃の熱水が貯留している。なお、熱水の設定温度は、７０℃に限らず変更可能である。

次に、本発明の特徴である混合装置１０について説明する。図２に示すように、混合装置１０は、第１混合水栓７と、第２混合水栓８とで構成され、混合水配管２１を介して互いに上下に連結している。そして、第１混合水栓７では、太陽温水器３から供給されるソーラー水と、貯留タンク４内の熱水とを混合して一次混合水を生成する。また、第２混合水栓８では、第１混合水栓７から供給される一次混合水と、水道栓１２（図１参照）から供給される水道水とを混合して二次混合水を生成する。以下、第１混合水栓７および第２混合水栓８の構造について各々説明する。なお、図２の右側を、第１混合水栓７（第２混合水栓８）の右側とし、図２の左側を、第１混合水栓７（第２混合水栓８）の左側とする。図３および図４もそれに準ずる。

まず、第１混合水栓７の構造について、図２および図３を参照して説明する。図２に示すように、第１混合水栓７は、略水平方向に延設され、略円柱状に形成された水栓本体部３０と、当該水栓本体部３０の軸線方向右側一端部に設けられ、温度設定可能な有底円筒形状の温度設定ダイヤル３１と、水栓本体部３０の外側面上部の温度設定ダイヤル３１の近傍に突設され、ソーラー水が入水するソーラー水入水口３４と、水栓本体部３０の外側面上部の左側端部近傍に突設され、熱水が入水する熱水入水口３３と、水栓本体部３０の外側面下部の左側端部近傍で、熱水入水口３３とは反対の位置に突設され、一次混合水が出水する混合水出水口３５とから構成されている。

ここで、図２に示すように、温度設定ダイヤル３１は、水栓本体部３０の軸線方向の右側一端部を覆うようにして、水栓本体部３０と同軸上に設けられている。そして、温度設定ダイヤル３１の外周面幅方向の水栓本体部３０側の一端部近傍には、湯温の目盛り３１ａが所定温度毎に刻まれている。また、図３に示すように、温度設定ダイヤル３１の内側の底面の略中心部には、平面視略リング状の変位桿嵌合部３２が突設され、その変位桿嵌合部３２の内側には、略棒状の変位桿４８の一端部が嵌合している。また、変位桿４８の長手方向の中央部近傍の外周面には、送りネジ部４９が形成されている。なお、この送りネジ部４９のネジのピッチ幅は狭く形成されている。これは、第１混合水栓７には、高温の熱水が通過するため、後述する感熱樹脂４３の膨張により、連結桿４４を介して変位桿４８が右側に強く押圧され、変位桿４８が右側に回転しながら移動してしまうのを防止するためであり、所謂、セルフロック構造を形成している。

次に、水栓本体部３０の内側の構造について説明する。図３に示すように、水栓本体部３０の軸線方向右側一端部近傍には、底の厚い椀型の空洞である変位調整室５５が設けられ、水栓本体部３０の中央の内部には、略円柱状の空洞であるシリンダ調節室５６が設けられ、水栓本体部３０の軸線方向左側一端部近傍の内部には、略円柱状の空洞である混合室５７が設けられている。そして、変位調整室５５とシリンダ調節室５６とを仕切る壁の中央には、挿通口５１が設けられ、シリンダ調節室５６と混合室５７とを仕切る壁の中央には、挿通口５３が設けられている。そして、挿通口５３の内側面の、シリンダ調節室５６側の端の角部には、後述する圧縮バネ４２が係合する係合段部５３ａが設けられている。また、水栓本体部３０の軸線方向右側一端部の側面の略中央には、温度設定ダイヤル３１の変位桿４８が、外側から挿入する挿入穴５４が設けられ、その挿入穴５４の内側面には、変位桿４８の送りネジ部４９が係合可能な雌ねじが形成されている。

さらに、熱水入水口３３の内側には、水栓本体部３０の径方向内側にやや延設され、熱水が通過する熱水入水路３３ａが形成されている。そして、その熱水入水路３３ａの下流側一端部近傍より、水栓本体部３０の右側に向かって熱水入水路３３ｂが略水平に延設されている。さらに、この熱水入水路３３ｂの下流側一端部は、水栓本体部３０の径方向内側に向かって折り返され、入水穴４５を介してシリンダ調節室５６に導通している。また、ソーラー水入水口３４の内側には、水栓本体部３０の径方向内側に延設され、ソーラー水が通過するソーラー水入水路３４ａが形成されている。そして、ソーラー水入水路３４ａの下流側一端部は、入水穴４６を介してシリンダ調節室５６に導通している。一方、混合水出水口３５には、水栓本体部３０の径方向内側に延設され、一次混合水が通過する混合水出水路３５ａが形成されている。そして、混合水出水路３５ａの上流側一端部は、入水穴４７を介して混合室５７に導通している。

そして、シリンダ調節室５６には、略円筒状のシリンダ弁４０が収納されている。このシリンダ弁４０は、シリンダ弁４０の位置を調整保持するシリンダ弁調整管４０ａを、自身の軸線上に備えている。さらに、このシリンダ弁調整管４０ａの長手方向右側一端部は、シリンダ弁４０の開口する右側側面から突出して延設され、その先端部は挿通口５１に隙間なく挿入されている。一方、シリンダ弁調整管４０ａの長手方向左側他端部も、シリンダ弁４０の開口する左側側面から突出し、挿通口５３の略中央に挿入されている。また、シリンダ弁調整管４０ａは、自身の長手方向右側一端部側は開口され、その反対の他端部側は閉塞されている。そして、その管の閉塞側には、温度による膨張係数が大きい略棒状の感熱樹脂４３が隙間なく埋め込まれ、そのシリンダ弁調整管４０ａの左側他端部には、周囲の湯温を感知する感熱部４１が設けられている。さらに、シリンダ弁調整管４０ａの感熱樹脂４３が埋め込まれた管内には、略棒状の連結桿４４の長手方向一端部が嵌め込まれている。そして、連結桿４４の該一端部とは反対の他端部は、シリンダ弁調整管４０ａの先端部から突出して延設され、温度設定ダイヤル３１の裏面から突出する変位桿４８の先端部と接触している。

また、シリンダ弁４０の内周面と、シリンダ弁調整管４０ａの外周面との隙間には、ソーラー水が通過するシリンダ通路５０が形成されている。そして、シリンダ通路５０は、ソーラー水入水路３４ａとつながっている。また、シリンダ弁調整管４０ａの長手方向中間部近傍の外周面には、右側が高くなった係合段部４０ｂが形成されている。そして、この係合段部４０ｂと、係合段部５３ａとの間に圧縮バネ４２が係合している。したがって、この圧縮バネ４２によって、シリンダ弁４０は、水栓本体部３０の右側に向かって常に付勢され、付勢されたシリンダ弁４０から突出する連結桿４４の先端部が、変位桿４８の先端部と接触することにより、シリンダ調節室５６内におけるシリンダ弁４０の位置が決定されるようになっている。

そして、図２に示すように、上記構成からなる第１混合水栓７において、熱水入水口３３には、接続部材２０ａを介して、熱水配管２０の下流側一端部が接続され、ソーラー水入水口３４には、接続部材１９ａを介して、ソーラー水配管１９の下流側一端部が接続され、混合水出水口３５には、接続部材２１ｂを介して、混合水配管２１の上流側一端部が接続される。

次に、第２混合水栓８の構造について、図２および図４を参照して説明する。図２に示すように、第２混合水栓８は、第１混合水栓７（図３参照）と左右反対の構造となっている。図２および図４に示すように、第２混合水栓８は、略水平方向に延設され、略円柱状に形成された水栓本体部６０と、当該水栓本体部６０の軸線方向左側一端部に設けられ、温度設定可能な有底円筒形状の温度設定ダイヤル６１と、水栓本体部６０の外側面上部の温度設定ダイヤル６１の近傍に突設され、水道水が入水する水道水入水口６４と、水栓本体部６０の外側面上部の右側端部近傍に突設され、一次混合水が入水する混合水入水口６３と、水栓本体部６０の外側面下部の右側端部近傍であって、混合水入水口６３とは反対の位置に突設され、一次混合水が出水する混合水出水口６５（図４参照）とから構成されている。

ここで、図２に示すように、温度設定ダイヤル６１は、水栓本体部６０の軸線方向の左側一端部を覆うようにして、水栓本体部６０と同軸上に設けられている。そして、温度設定ダイヤル６１の外周面幅方向の水栓本体部６０側の一端部近傍には、湯温の目盛り６１ａが所定温度毎に刻まれている。また、図４に示すように、温度設定ダイヤル６１の内側底面の略中心部には、リング状の変位桿嵌合部６２が突設され、その変位桿嵌合部６２の内側には、略棒状の変位桿７８の一端部が嵌合している。また、変位桿７８の長手方向の中央部近傍の外周面には、送りネジ部７９が形成されている。なお、変位桿７８の送りネジ部７９のネジ山の数は、第１の混合水栓７の変位桿４８の送りネジ部４９（図３参照）のネジ山の数より少なくなっている。

次に、水栓本体部６０の内側の構造について説明する。図４に示すように、水栓本体部６０の軸線方向左側一端部近傍の内部には、底の厚い椀型の空洞である変位調整室８５が設けられ、水栓本体部６０の中央の内部には、略円柱状の空洞であるシリンダ調節室８６が設けられ、水栓本体部６０の軸線方向右側一端部近傍の内部には、略円柱状の空洞である混合室８７が設けられている。そして、変位調整室８５とシリンダ調節室８６とを仕切る壁の中央には、挿通口８１が設けられ、シリンダ調節室８６と混合室８７とを仕切る壁の中央には、挿通口８３が設けられている。そして、挿通口８３の内側面の、シリンダ調節室８６側の端の角部には、後述する圧縮バネ７２が係合する係合段部８３ａが設けられている。また、水栓本体部６０の軸線方向左側一端部の側面の略中央には、変位調整室８５と挿通し、温度設定ダイヤル６１の変位桿７８が挿入する挿入穴６９が設けられ、その挿入穴６９の内側面には、変位桿７８の送りネジ部７９が係合可能な雌ねじが形成されている。

さらに、混合水入水口６３には、水栓本体部６０の径方向内側にやや延設され、一次混合水が通過する混合水入水路６３ａが形成されている。そして、その混合水入水路６３ａの下流側端部近傍より、水栓本体部６０の左側に向かって略水平に延設された混合水入水路６３ｂが形成されている。そして、混合水入水路６３ｂの下流側先端部は、水栓本体部６０の径方向内側に向かって折り返され、入水穴７５を介してシリンダ調節室８６に導通している。また、水道水入水口６４には、水栓本体部６０の径方向内側に延設され、水道水が通過する水道水入水路６４ａが形成されている。そして、水道水入水路６４ａは、入水穴７６を介してシリンダ調節室８６に導通している。一方、混合水出水口６５には、水栓本体部６０の径方向内側に延設され、二次混合水が通過する混合水出水路６５ａが形成されている。そして、混合水出水路６５ａの上流側端部は、入水穴７７を介して混合室８７に導通している。

また、シリンダ調節室８６には、略円筒状のシリンダ弁７０が収納されている。このシリンダ弁７０は、シリンダ弁７０の位置を調整保持するシリンダ弁調整管７０ａを、自身の軸線上に備えている。さらに、このシリンダ弁調整管７０ａの長手方向左側一端部は、シリンダ弁７０の開口する左側側面の略中央から突出して延設され、その先端部は挿通口８１に隙間なく挿入されている。一方、シリンダ弁調整管７０ａの長手方向右側他端部も、シリンダ弁７０の開口する右側側面の略中央から突出し、挿通口８３の略中央に挿入されている。また、シリンダ弁調整管７０ａは、自身の長手方向左側一端部側は開口され、その反対の他端部側は閉塞されている。そして、その管の閉塞側には、温度による膨張係数が大きい略棒状の感熱樹脂７３が隙間なく埋め込まれ、そのシリンダ弁調整管７０ａの右側他端部には、周囲の湯温を感知する感熱部７１が設けられている。さらに、シリンダ弁調整管７０ａの感熱樹脂７３が埋め込まれた管内には、略棒状の連結桿７４の長手方向一端部が嵌め込まれている。そして、連結桿７４の該一端部とは反対の他端部は、シリンダ弁調整管７０ａの先端部から突出して延設され、温度設定ダイヤル６１の裏面から突出する変位桿７８の先端部と接触している。

さらに、シリンダ弁７０の内周面と、シリンダ弁調整管７０ａの外周面との隙間には、水道水が通過するシリンダ通路８０が形成されている。そして、シリンダ通路８０は、水道水入水路６４ａとつながっている。また、シリンダ弁調整管７０ａの長手方向中間部近傍の外周面には、左側が高くなった係合段部７０ｂが形成されている。そして、この係合段部７０ｂと、係合段部８３ａとの間には、圧縮バネ７２が係合して配設されている。したがって、この圧縮バネ７２によって、シリンダ弁７０は、水栓本体部６０の左側に向かって常に付勢され、付勢されたシリンダ弁７０から突出する連結桿７４の先端部が、変位桿７８の先端部に接触することにより、シリンダ調節室８６内におけるシリンダ弁７０の位置が決定されるようになっている。

そして、図２に示すように、上記構成からなる第２混合水栓８において、混合水入水口６３には、接続部材２１ａを介して、混合水配管２１の下流側一端部が接続され、水道水入水口６４には、接続部材１６ａを介して、水道水配管１６の下流側一端部が接続され、混合水出水口６５（図４参照）には、蛇口１３が接続される。なお、蛇口１３は、混合水出水口６５（図４参照）に接続される接続部材１３ｄと、当該接続部材１３ｄに設けられ、流量を調整する流量バルブ１３ｃと、接続部材１３ｄの下流側に接続され、二次混合水が流れる湯配管１３ｂと、当該湯配管１３ｂの下流側先端部に設けられ、湯を外部に供給する供給口１３ａとから構成されている。

次に、上記構成からなる混合装置１０の動作について説明する。例えば、図１に示す浴槽１４に供給する湯の温度を４２℃に設定する場合、以下の動作がおこなわれる。はじめに、図２に示す第１混合水栓７の温度設定ダイヤル３１を回転させて、湯温を４２℃に設定する。一方、第２混合水栓８の温度設定ダイヤル６１も回転させて、同じく４２℃に設定する。このとき、図３に示すように、第１混合水栓７では、温度設定ダイヤル３１の回転によって、変位桿４８が挿入穴５４にねじ込まれる。そして、この回転量が変位量となり、変位桿４８の位置を、水栓本体部３０の左側方向に変位させる。そして、この変位量は、圧縮バネ４２で押圧されたシリンダ弁４０の連結桿４４を介して、シリンダ弁４０の位置を左側方向に変位させる。すると、熱水入水路３３ｂの入水穴４５およびソーラー水入水路３４ａの入水穴４６が、シリンダ弁４０の外側面によって、開放又は閉塞される。よって、シリンダ弁４０の変位量が、入水穴４５および入水穴４６の開口面積の比率を決定するようになっている。

また、これらの開口面積の比率は、シリンダ弁４０の変位量により、互いに反比例するように設定され、入水穴４５から流入する熱水の量と、入水穴４６から流入するソーラー水の量とが決定される。そして、ソーラー水は、ソーラー水入水路３４ａ、シリンダ調節室５６、シリンダ通路５０を通過して混合室５７に流入し、熱水は、熱水入水路３３ａ、３３ｂ、シリンダ調節室５６を通過して混合室５７に流入し、互いに混合されることにより、一次混合水が生成される。また、混合室５７で混合された一次混合水の湯温は、シリンダ弁調整管４０ａの感熱部４１に伝わる。そして、感熱部４１に伝わった温度は、熱膨張係数の大きな感熱樹脂４３に伝わるため、その湯温によって感熱樹脂４３が膨張又は収縮する。したがって、感熱樹脂４３の体積変化は、連結桿４４を基準に、シリンダ弁４０を温度補正する方向に動かす。

ここで、例えば、太陽温水器３のソーラー水の温度が１０℃と低く、温度設定ダイヤル３１で設定した４２℃より低い場合、第１の混合水栓７の感熱樹脂４３は収縮するので、シリンダ弁４０は、水栓本体部３０の右側に移動する。そのため、ソーラー水入水路３４ａの入水穴４６の開口面積が縮小され、熱水入水路３３ｂの入水穴４５の開口面積は拡大するので、ソーラー水の量が減り、熱水の量が増える。すると、混合室５７には、４２℃の一次混合水が生成されるので、混合水出水口３５からは、設定温度と同じ４２℃に調整された一次混合水が吐出する。

また、それとは逆に、太陽温水器３のソーラー水の温度が８０℃と高く、温度設定ダイヤル３１で設定した４２℃より高い場合、第１の混合水栓７の感熱樹脂４３は膨張するので、シリンダ弁４０は、水栓本体部３０の左側に移動する。そのため、ソーラー水入水路３４ａの入水穴４６の開口面積が拡大され、熱水入水路３３ｂの入水穴４５の開口面積は縮小するので、ソーラー水の量が増え、熱水の量が減少する。すると、混合室５７には、４２℃よりも高い温度の一次混合水が生成されるので、混合水出水口３５からは、４２℃よりも高い温度の一次混合水が吐出する。このとき、貯留タンク４内に貯留する熱水は、ほとんど使用されず、設定温度よりも高い温度のソーラー水を、第２混合水栓８でそのまま使用することができるため、加熱ヒータ５の電力量（又はガスの消費量）を大幅に節約することができる。

次に、一次混合水が設定温度（４２℃）に調整された場合における、第２混合水栓８での動作について説明する。第１混合水栓７の混合水出水口３５から吐出された一次混合水は、混合水配管２１（図２参照）を通過して、第２混合水栓８の混合水入水口６３に流入する。一方、水道水入水口６４には、水道栓１２の水道水配管１６（図２参照）から水道水が流入する。そして、第２混合水栓８では、上記説明した第１混合水栓７での処理と同じ処理がおこなわれる。

図４に示すように、第２混合水栓８でも、温度設定ダイヤル６１の回転量が、変位量となって変位桿７８の位置を、水栓本体部６０の右側方向に変位させる。そして、この変位量は、圧縮バネ７２で押圧されたシリンダ弁７０に結合された連結桿７４を介して、シリンダ弁７０の位置を右側方向に変位させる。すると、混合水入水路６３ｂの入水穴７５および水道水入水路６４ａの入水穴７６が、シリンダ弁７０の外側面によって閉塞され、シリンダ弁７０の変位量が、入水穴７５および入水穴７６の開口面積の比率を決定する。また、これらの開口面積の比率も、シリンダ弁７０の変位量により反比例するように設定されている。よって、入水穴７５から流入する一次混合水の量と、入水穴７６から流入する水道水の量とが決定される。そして、水道水は、水道水入水路６４ａ、シリンダ調節室８６、シリンダ通路８０を通過して混合室８７に流入し、一次混合水は、混合水入水路６３ａ、６３ｂ、シリンダ調節室８６を通過して混合室８７に流入し、互いに混合されることにより、二次混合水が生成される。

また、一次混合水および水道水は、混合室８７に流入して混合され、混合室８７に混合された二次混合水の湯温は、シリンダ弁調整管７０ａの感熱部７１に伝わる。感熱部７１に伝わった温度は、熱膨張係数の大きな感熱樹脂７３に伝わるため、感熱樹脂７３が膨張又は収縮する。そして、感熱樹脂７３の体積変化は、連結桿７４を基準に、シリンダ弁７０を温度補正する方向に動かす。なお、第２混合水栓８に流入した一次混合水は、第１混合水栓７で、設定温度（４２℃）に調整されている。そのため、シリンダ弁７０の外側面は、入水穴７６を閉塞する方向に移動し、混合室８７には、水道水はほとんど流入せずに、一次混合水のみがそのまま流入する。そして、混合室８７に流入した一次混合水は、二次混合水として、混合水出水口６５から吐出し、蛇口１３から設定温度に調整された二次混合水を適温水として外部に供給することができる。

次に、一次混合水が設定温度（４２℃）よりも高く調整された場合における、第２混合水栓８での動作について説明する。図２に示すように、第１混合水栓７の混合水出水口３５から吐出された一次混合水は、混合水配管２１を通過して、第２混合水栓８の混合水入水口６３に流入する。一方、水道水入水口６４には、水道栓１２に連結された水道水配管１６から水道水が流入する。そして、第２混合水栓８では、上記説明した第１混合水栓７での処理と同じ処理がおこなわれる。即ち、図４に示すように、温度設定ダイヤル６１の回転にしたがって、シリンダ弁７０の位置が変位し、その変位量が、入水穴７５および入水穴７６の開口面積比率を決定する。そして、入水穴７５から流入する一次混合水の量と、入水穴７６から流入する水道水の量とが決定され、両者が混合室８７に流入することにより、設定温度に調整された二次混合水が得られる。こうして、二次混合水は、混合水出水口６５から吐出されることにより、蛇口１３（図２参照）から設定温度に調整された二次混合水を適温水として外部に供給することができる。

以上説明したように、第１の実施形態の補助熱源併用太陽温水器１によれば、第１混合水栓７および第２混合水栓８からなる混合装置１０を備えることにより、太陽温水器３で生成されたソーラー水を最大限活用しつつ、熱水の使用量を最小限にとどめることにより、補助熱源併用太陽温水器１にかかる有償エネルギー（電力量又はガス量）を節約できる。そして、第１混合水栓７では、太陽温水器３で生成されたソーラー水と、貯留タンク４で加熱された熱水とを混合して、一次混合水を生成する。例えば、太陽温水器３で生成されたソーラー水の温度が、設定温度よりも低い場合は、第１混合水栓７で生成される一次混合水は、ソーラー水に熱水を混合することによって設定温度に調整される。したがって、第２混合水栓８では、一次混合水には、水道水がほとんど混合されず、設定温度に調整された二次混合水として、そのまま蛇口１３から外部に供給される。一方、太陽温水器３で生成されたソーラー水の温度が、設定温度よりも高い場合は、熱水の使用量を最小限にし、ソーラー水の使用量を最大限にして、一次混合水を生成する。したがって、第１混合水栓７で生成される一次混合水は、設定温度よりも高い温度となる。そして、第２混合水栓８において、設定温度よりも高い一次混合水を、温度の低い水道水との混合割合を調整することで、設定温度に調整された二次混合水を生成することができる。

次に、本発明の第２の実施形態である補助熱源併用太陽温水器１５０について、図５乃至図７を参照して説明する。図５は、第２の実施形態である補助熱源併用太陽温水器１５０のブロック図であり、図６は、混合水栓ユニット１００近傍の斜視図であり、図７は、図６に示すＣ−Ｃ線矢視方向断面図である。なお、第２の実施形態である補助熱源併用太陽温水器１５０は、第１の実施形態の混合装置１０に替え、混合水栓ユニット１００を備えたものである。また、図６に示すように、混合水栓ユニット１００は、設置性および操作性の観点より、第１の実施形態の第１混合水栓７と、第２混合水栓８とを一体のユニットにしたものであり、混合装置１０を変形したものである。なお、補助熱源併用太陽温水器１５０は、混合水栓ユニット１００以外は、第１の実施形態の補助熱源併用太陽温水器１と同じ構成であるため、混合水栓ユニット１００以外の構成については、上記説明を援用して簡略して説明する。

まず、補助熱源併用太陽温水器１５０の概略構成について説明する。図５に示すように、補助熱源併用太陽温水器１５０は、水道栓１２、当該水道栓１２に水道水配管１５を介して、接続され、太陽光の熱を利用してソーラー水を生成する太陽温水器３、当該太陽温水器３の下流側に接続され、ソーラー水が通過するソーラー水配管１８、当該ソーラー水配管１８の下流側一端部に接続され、ソーラー水を貯留する貯留タンク４、当該貯留タンク４内に設けられ、タンク内のソーラー水を加熱して熱水に変換する加熱ヒータ５、貯留タンク４の下流側に接続され、タンク内の熱水が通過する熱水配管２０、当該熱水配管２０の下流側一端部と、ソーラー水配管１８から分岐するソーラー水配管１９の下流側一端部と、水道水配管１５から分岐する水道水配管１６の下流側一端部とに接続され、ユニット内で一次混合水を生成し、その一次混合水を利用して、設定温度に調整された二次混合水を生成する混合水栓ユニット１００、当該混合水栓ユニット１００の下流側に接続され、二次混合水を適温水として外部に供給する蛇口１３から構成されている。そして、蛇口１３の下方には、浴槽１４が配設されている。

次に、混合水栓ユニット１００の構造について説明する。図６および図７に示すように、混合水栓ユニット１００は、略水平方向に延設され、略円柱状に形成された水栓本体部３００と、当該水栓本体部３０の軸線方向右側一端部に設けられ、温度設定可能な有底円筒形状の温度設定ダイヤル３１０と、水栓本体部３００の外側面上部の温度設定ダイヤル３１０の近傍に突設され、ソーラー水が入水するソーラー水入水口８４０と、水栓本体部３００の外側面上部の左側端部近傍に突設され、熱水が入水する熱水入水口８３０と、水栓本体部３００の外側面下部の右側端部近傍に突設され、水道水が入水する水道水入水口８５０と、水栓本体部３００の外側面下部の左側端部近傍に突設され、二次混合水が出水する混合水出水口８６０とから構成されている。

また、図７に示すように、混合水栓ユニット１００は、熱水とソーラー水とを混合して一次混合水を生成する第１混合部７００と、一次混合水と水道水とを混合して二次混合水を生成する第２混合部８００とで構成され、第１混合部７００の下方に第２混合部８００が連結した構成となっている。なお、第１混合部７００は、第１の実施形態の第１混合水栓７に相当し、第２混合部８００は、第１の実施形態の第２混合水栓８に相当する働きをする。そして、水栓本体部３００の軸線方向右側一端部近傍の内部には、底の厚い椀型の空洞である変位調整室９１が設けられている。この変位調整室９１は、第１混合部７００および第２混合部８００において、上下に貫通して形成され、互いに共有されている。また、水栓本体部３００の軸線方向右側一端部の側面の略中央には、挿入穴５１０が設けられ、その挿入穴５１０の内側面には、後述する変位桿４８０の送りネジ部４９０が係合可能な雌ねじが形成されている。

ここで、温度設定ダイヤル３１０は、水栓本体部３００の軸線方向の右側一端部を覆うようにして、水栓本体部３００と同軸上に設けられている。また、温度設定ダイヤル３１０の内側底面の略中心部には、平面視略リング状の変位桿嵌合部３２０が突設され、その変位桿嵌合部３２０の内側には、棒状の変位桿４８０の一端部が嵌合している。また、変位桿４８０の長手方向の中央部近傍の外周面には、送りネジ部４９０が形成されている。そして、変位桿４８０の該一端部とは反対の他端部側には、正面視略円形状の連動連結板４８０ａが設けられている。

次に、第１混合部７００について説明する。図７に示すように、第１混合部７００は、水栓本体部３００の上部に配設されている。そして、第１混合部７００は、第１の実施形態の第１混合水栓７と同じ構成となっている。第１混合部７００は、略半円柱状の水栓本体部３００ａを本体とし、その水栓本体部３００ａの中央の内部には、略円柱状の空洞であるシリンダ調節室９２が設けられ、水栓本体部３００ａの長手方向左側一端部近傍の内部には、略円柱状の空洞である混合室９３が設けられている。そして、変位調整室９１とシリンダ調節室９２とを仕切る壁の中央には、挿通口１１１が設けられ、シリンダ調節室９２と混合室９３とを仕切る壁の中央には、挿通口１１２が設けられている。

さらに、第１混合部７００の上部に突設された熱水入水口８３０には、熱水が通過する熱水入水路８３０ａ，熱水入水路８３０ｂが形成されている。そして、熱水入水路８３０ｂの下流側先端部は、入水穴１０５を介してシリンダ調節室９２に導通している。また、ソーラー水入水口８４０には、ソーラー水が通過するソーラー水入水路８４０ａが形成され、その下流側一端部は、入水穴１０６を介してシリンダ調節室９２に導通している。

また、シリンダ調節室９２には、略円筒状のシリンダ弁１０１が収納されている。このシリンダ弁１０１は、第１の実施形態のシリンダ弁４０と同じ構造であり、シリンダ弁調整管１０１ａを自身の軸線上に備え、そのシリンダ弁調整管１０１ａ内の奥側には、感熱樹脂１０３、略棒状の連結桿９８の長手方向一端部が嵌め込まれている。そして、そのシリンダ弁調整管１０１ａの、感熱樹脂１０３が埋め込まれた側の一端部には、周囲の湯温を検知する感熱部１１７が設けられている。また、連結桿９８の該一端部とは反対の他端部は、温度設定ダイヤル３１０の内側から突出する変位桿４８０の連動連結板４８０ａに接触している。また、シリンダ弁１０１は、圧縮バネ８９によって、水栓本体部３００ａの右側に向かって常時付勢され、シリンダ弁１０１から突出する連結桿９８の先端部が、変位桿４８０の連動連結板４８０ａに接触することにより、シリンダ調節室９２内におけるシリンダ弁１０１の位置が決定されるようになっている。また、シリンダ弁１０１内には、一次混合水が通過するシリンダ通路１２０が形成されている。

次に、第２混合部８００について説明する。図７に示すように、第２混合部８００は、水栓本体部３００の下部に配設されている。そして、第２混合部８００は、第１の実施形態の第２混合水栓８を上下反転した構成となっている。第２混合部８００は、略半円柱状の水栓本体部３００ｂを本体とし、その水栓本体部３００ｂの中央の内部には、略円柱状の空洞であるシリンダ調節室９５が設けられ、水栓本体部３００ｂの長手方向左側一端部近傍の内部には、略円柱状の空洞である混合室９４が設けられている。そして、変位調整室９１とシリンダ調節室９５とを仕切る壁の中央には、挿通口１１４が設けられ、シリンダ調節室９５と混合室９４とを仕切る壁の中央には、挿通口１１５が設けられている。

さらに、第２混合部８００の下部に突設された水道水入水口８５０には、水道水が通過する水道水入水路８５０ａが形成され、その水道水入水路８５０ａの下流側先端部は、入水穴１０７を介してシリンダ調節室９５に導通している。また、混合水出水口８６０には、二次混合水が吐出する混合水出水路８６０ａが形成され、その上流側一端部は、入水穴１０８を介して混合室９４に導通している。また、第２混合部８００のシリンダ調節室９５と、第１混合部７００の混合室９３との間には、一次混合水が通過する混合水入水路９９が形成され、その混合水入水路９９と、シリンダ調節室９５との接続部には、入水穴１０９が設けられている。

そして、シリンダ調節室９５にも、略円筒状のシリンダ弁１０２が収納されている。このシリンダ弁１０２は、第１の実施形態である第２の混合水栓８のシリンダ弁７０と同じ構造である。シリンダ弁１０２は、シリンダ弁調整管１０２ａを備え、その管内には、感熱樹脂１１０、略棒状の連結桿１０４の長手方向一端部が嵌め込まれている。そして、そのシリンダ弁調整管１０２ａの、感熱樹脂１１０が埋め込まれた側の一端部には、周囲の湯温を検知する感熱部１１８が設けられている。そして、連結桿１０４の該一端部とは反対の他端部は、温度設定ダイヤル３１０の裏面から突出する変位桿４８０の連動連結板４８０ａに接触している。また、シリンダ弁１０２は、圧縮バネ８９によって、常に水栓本体部３００ｂの右側に向かって付勢され、シリンダ弁１０２の連結桿１０４の先端部が、変位桿４８０の連動連結板４８０ａに接触することにより、シリンダ弁１０２の位置が決定される。また、シリンダ弁１０２内には、水道水が通過するシリンダ通路１３０が形成されている。

そして、図６に示すように、上記構成からなる混合水栓ユニット１００において、熱水入水口８３０には、接続部材を介して、熱水配管２０の下流側一端部が接続され、ソーラー水入水口８４０には、接続部材を介して、ソーラー水配管１９の下流側一端部が接続され、水道水入水口８５０には、水道水配管１６の下流側一端部が接続され、混合水出水口８６０には、蛇口１３が接続される。

次に、上記構成からなる混合水栓ユニット１００の動作について説明する。例えば、図５に示す浴槽１４に供給する湯の温度を４２℃に設定する場合、以下の動作がおこなわれる。はじめに、図６に示す混合水栓ユニット１００の温度設定ダイヤル３１０を回転させて、湯温を４２℃に設定する。このとき、図７に示すように、混合水栓ユニット１００では、温度設定ダイヤル３１０の回転によって、変位桿４８０が挿入穴５１０にねじ込まれる。そして、この回転量が変位量となり、変位桿４８０の位置を、水栓本体部３００の左側方向に移動させる。そして、この変位量は、シリンダ弁１０１、１０２の連結桿９８、１０４を介して、水栓本体部３００の左側方向にともに変位させることができる。したがって、図２に示す第１の実施形態の混合装置１０のように、第１混合水栓７および第２混合水栓８において、それぞれ温度設定する手間を省くことができる。そして、第１混合部７００では、熱水入水路８３０ｂの入水穴１０５およびソーラー水入水路８４０ａの入水穴１０６が、シリンダ弁１０１の外側面によって閉塞又は開放されるため、シリンダ弁１０１の変位量が、入水穴１０５および入水穴１０６の開口面積の比率を決定する。

そして、この開口面積の比率は、シリンダ弁１０１の変位量により反比例するように設定され、入水穴１０５から流入する熱水の量と、入水穴１０６から流入するソーラー水の量とが決定される。さらに、第１の実施形態の第１混合水栓７のシリンダ弁４０と同様に、熱水は、熱水入水路８３０ａ、８３０ｂおよびシリンダ調節室９２を通過し、ソーラー水は、ソーラー水入水路８４０ａ、シリンダ調節室９２およびシリンダ通路１２０を通過することにより、混合室９３に熱水とソーラー水とが流入する。そして、両者が混合室９３に流入することにより、一次混合水が得られる。ここで、混合室９３で混合された一次混合水の湯温は、シリンダ弁調整管１０１ａの感熱部１１７に伝わる。感熱部１１７に伝わった温度は、熱膨張係数の大きな感熱樹脂１０３に伝わるため、感熱樹脂１０３が膨張又は収縮する。そして、感熱樹脂１０３の体積変化は、連結桿９８を基準に、シリンダ弁１０１を温度補正する方向に動かすようになっている。

そして、例えば、太陽温水器３のソーラー水の温度が１０℃と低く、温度設定ダイヤル３１０で設定した４２℃より低い場合、感熱樹脂１０３は収縮するので、シリンダ弁１０１は、水栓本体部３００の右側に移動する。そのため、入水穴１０５の開口面積が拡大し、入水穴１０６の開口面積は縮小するので、ソーラー水の量が減り、熱水の量が増える。こうして、第１混合部７００の混合室９３には、設定温度と同じ４２℃に調整された一次混合水が生成される。

また、それとは逆に、太陽温水器３のソーラー水の温度が８０℃で、温度設定ダイヤル３１０で設定した４２℃より高い場合、第１混合部７００において、シリンダ弁１０１の感熱樹脂１０３は膨張するので、シリンダ弁１０１は、水栓本体部３００の左側に移動する。そのため、入水穴１０６の開口面積が拡大し、入水穴１０５の開口面積は縮小するので、ソーラー水の入水量が増え、熱水の量が減少する。そして、混合室９３には、少なくとも４２℃よりも高い温度の一次混合水が生成される。このとき、貯留タンク４（図５参照）内に貯留する熱水は、ほとんど使用されず、設定温度よりも高い温度のソーラー水を、第２混合部８００でそのまま使用することができるため、加熱ヒータ５の電力量（又はガス量）を大幅に節約することができる。

次に、一次混合水が設定温度（４２℃）に調整された場合における、第２混合部８００での動作について説明する。第１混合部７００の混合室９３から吐出された一次混合水は、混合水入水路９９および入水穴１０９を通過して、第２混合水栓８のシリンダ調節室９５に流入する。一方、水道水入水口８５０には、水道栓１２の水道水配管１６（図６参照）から水道水が流入する。そして、第２混合部８００では、上記説明した第１混合部７００での処理と同じ処理がおこなわれる。

そして、第２混合部８００でも、温度設定ダイヤル３１０により、シリンダ弁１０２の位置を左側方向に変位させる。すると、水道水入水路８５０ａの入水穴１０７および混合水入水路９９の入水穴１０９が、シリンダ弁１０２の外側面によって閉塞されるため、シリンダ弁１０２の変位量が、入水穴１０７および入水穴１０９の開口面積の比率を決定する。そして、この開口面積の比率は、シリンダ弁１０２の変位量により反比例するように設定され、入水穴１０９から流入する一次混合水の量と、入水穴１０７から流入する水道水の量とが決定される。さらに、一次混合水は、混合水入水路９９およびシリンダ調節室９５を通過し、水道水は、水道水入水路８５０ａ、シリンダ調節室９５およびシリンダ通路１３０を通過することにより、混合室９４に一次混合水と水道水とが流入する。こうして、両者が混合室９４に流入することにより、二次混合水が得られる。

また、混合室９４で混合された二次混合水の湯温は、シリンダ弁調整管１０２ａの感熱部１１８に伝わる。この感熱部１１８に伝わった温度は、熱膨張係数の大きな感熱樹脂１１０に伝わるため、感熱樹脂１１０が膨張又は収縮する。そして、感熱樹脂１１０の体積変化は、連結桿１０４を基準に、シリンダ弁１０２を温度補正する方向に動かす。なお、第２混合部８００に流入した一次混合水は、第１混合部７００において、設定温度（４２℃）に調整されているため、シリンダ弁１０２の外側面は、入水穴１０７を閉塞し、入水穴１０９を開放する方向に移動する。そのため、混合室９４には、水道水はほとんど流入せず、一次混合水のみが混合室９４に流入する。そして、混合室９４に流入した一次混合水は、二次混合水として、混合水出水口８６０から吐出され、蛇口１３（図５参照）から設定温度となった二次混合水を適温水として外部に供給することができる。

次に、一次混合水が設定温度（４２℃）よりも高く調整された場合における、第２混合部８００での動作について説明する。図７に示すように、第１混合部７００の混合室９３から吐出された一次混合水は、混合水入水路９９を流れ、入水穴１０９を通過して、第２混合部８００のシリンダ調節室９５に流入する。一方、水道水入水口８５０には水道水が流入する。そして、入水穴１０９から流入する一次混合水の量と、入水穴１０７から流入する水道水の量とが、上記動作と同様に決定され、両者が混合室９４に流入することにより、設定温度に調整された二次混合水が得られる。こうして、設定温度（４２℃）に調整された二次混合水は、混合水出水口８６０から吐出され、蛇口１３（図５参照）から設定温度となった二次混合水を適温水として外部に供給することができる。

以上説明したように、第２の実施形態である補助熱源併用太陽温水器１５０によれば、第１の実施形態の混合装置１０に替えて、混合装置１０と同様の処理をおこなう混合水栓ユニット１００を備えている。この混合水栓ユニット１００は、第１の実施形態の第１混合水栓７と、第２混合水栓８とを一体型のユニットにしたものである。そのため、１つの温度設定ダイヤル３１０の切換えのみで、第１混合部７００および第２混合部８００の温度設定を同時におこなうことができ、温度設定の操作が簡単である。また、第１混合部７００および第２混合部８００が１つにユニット化されているので、風呂場や台所などへの設置が容易となる。

次に、本発明の効果を確認するため、各種確認試験をおこなった。以下、それらの結果について、図８乃至図１２を参照して説明する。
（試験１）
試験１では、従来の補助熱源併用太陽温水器５００（図１１参照）と、第１の実施形態である補助熱源併用太陽温水器１（図１参照）との年間における電気使用量の比較について検討をおこなった。図８は、試験１の結果を示すグラフである。そして、試験１では、Ａ：従来の補助熱源併用太陽温水器５００を一般家庭用の浴室に取り付けた場合と、Ｂ：本発明を適用した補助熱源併用太陽温水器１を一般家庭用の浴室に取り付けた場合とに分け、大人２名が使用した場合における月別電気使用量（ＫＷ／Ｈ）を年間通して比較した。

図８に示すように、Ａに示す従来の補助熱源併用太陽温水器５００およびＢに示す補助熱源併用太陽温水器１の何れも、冬場の電気使用量は高く、夏場の電気使用量は低い傾向を示した。これは、冬場は夏場より、太陽光の照射が弱いため、太陽温水器で生成されるソーラー水の温度が低いため、貯留タンクでの加熱が必要とされるからと推測される。そして、Ａに示す従来の補助熱源併用太陽温水器５００の月平均の電気使用量は、約３０８．５ＫＷ／Ｈであったのに対して、補助熱源併用太陽温水器１の月平均の電気使用量は、約１８０．２ＫＷ／Ｈであった。また、補助熱源併用太陽温水器１の電気使用量は、従来の補助熱源併用太陽温水器５００の電気使用量を、年間通して常に下回った。したがって、本発明の補助熱源併用太陽温水器１は、従来の補助熱源併用太陽温水器５００に比べ、電気使用量を大幅に節約できることが確認された。

（試験２）
試験２では、従来の電気温水器のみに対する、従来の補助熱源併用太陽温水器５００と、第１の実施形態である補助熱源併用太陽温水器１との省エネ率の比較検討をおこなった。図９は、試験２の結果を示すグラフである。なお、図９に示すＡ、Ｂ、Ｃは、次に示す通りである。
○試験条件
Ａ：電気温水器・・・従来の一般家庭用のもの
Ｂ：従来の補助熱源併用太陽温水器５００（図１１参照）
Ｃ：本発明の補助熱源併用太陽温水器１（図１参照）
・水道水の温度：２０℃（平均）、貯留タンク内の熱水の温度：７０℃に設定
・太陽温水器で生成されたソーラー水の温度が４２℃以上の場合における、２−１：浴槽に４２℃、２００Ｌのお湯を満たすときに必要とするエネルギーと、２−２：Ａを基準としたＢおよびＣの省エネ率（％）を算出した。なお、２−１は、貯留タンクに設けられた加熱ヒータの消費したエネルギーを算出したものとし、２−２のデータは、貯留タンク内の熱水の使用量に基づいて算出した。

図９に示すように、Ａの電気温水器に要した必要エネルギーは、４４００ｋｃａｌであったのに対し、Ｂの従来の補助熱源併用太陽温水器５００に要した必要エネルギーは、２４６４ｋｃａｌであり、Ｃの補助熱源併用太陽温水器１に要した必要エネルギーは、０ｋｃａｌであった。Ｂでは、太陽温水器のソーラー水を利用するが、ソーラー水の温度が４２℃以上であるにも関わらず、一度、貯留タンク内で７０℃まで加熱するため、電力消費量を十分に節約することができない。ところが、Ｃでは、太陽温水器のソーラー水が４２℃以上であるため、貯留タンク内の熱水は全く利用せず、ソーラー水に水道水を混合することにより湯温調整をおこなった。したがって、浴槽に４２℃、２００Ｌのお湯を満たすときに必要とするエネルギーは０ｋｃａｌとなり、必要エネルギーを大幅に節約することができた。なお、Ｂの省エネ率は４４％であったのに対して、Ｃの省エネ率は１００％であり、非常に高い省エネ率を達成することができた。

（試験３）
試験３では、試験２と同じ試験条件において、ソーラー水の温度が３０℃以下の場合における省エネ率の比較検討をおこなった。図１０は、試験３の結果を示すグラフである。なお、図１０に示すＡ、Ｂ、Ｃは、次に示す通りである。
○試験条件
Ａ：電気温水器・・・従来の一般家庭用のもの
Ｂ：従来の補助熱源併用太陽温水器５００（図１１参照）
Ｃ：本発明の補助熱源併用太陽温水器１（図１参照）
・水道水の温度：３℃（平均）、貯留タンク内の熱水の温度：７０℃に設定
・太陽温水器で生成されたソーラー水の温度が３０℃以下の場合における、２−１：浴槽に４２℃、２００Ｌのお湯を満たすときに必要とするエネルギーと、２−２：Ａを基準としたＢおよびＣの省エネ率（％）を算出した。なお、３−１は、貯留タンクに設けられた加熱ヒータの消費したエネルギーを算出したものとし、３−２のデータは、貯留タンク内の熱水の使用量に基づいて算出した。

図１０に示すように、Ａの電気温水器に要した必要エネルギーは、７８００ｋｃａｌであったのに対し、Ｂの従来の補助熱源併用太陽温水器５００に要した必要エネルギーは、４６５６ｋｃａｌであり、Ｃの補助熱源併用太陽温水器１に要した必要エネルギーは、２４００ｋｃａｌであった。Ｂでは、太陽温水器のソーラー水を全て、貯留タンク内で７０℃まで加熱し、それから４２℃まで水道水で温度を下げるため、電力消費量を十分に節約することができない。ところが、Ｃでは、太陽温水器のソーラー水は３０℃以下であるが、湯温を４２℃まで上昇させるために必要な最小限の熱水量を、貯留タンクから利用することができるため、電力消費量の節約が可能となった。なお、Ｂの省エネ率は４０％であったのに対して、Ｃの省エネ率は７０％であり、高い省エネ率を達成することができた。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、各種の変形が可能である。例えば、太陽温水器３で生成されたソーラー水が流れる配管に温度センサを設け、さらに、ソーラー水配管１９、熱水配管２０、混合水配管２１、水道水配管１６などに電磁弁、又はサーボ弁をそれぞれ設けてもよい。そして、温度センサの測定温度に基づいて、それら電磁弁又はサーボ弁の開閉を制御する制御装置を設けて、混合装置１０の湯温調整をおこなってもよい。また、混合水栓ユニット１００についても、同様の温度センサ、電磁弁又はサーボ弁、制御装置を設けてもよい。

本発明は、補助熱源併用太陽温水器に利用でき、具体的には、浴室のならず、台所などの温水が必要な場所にも利用できる。

本発明の第１の実施形態である補助熱源併用太陽温水器１のブロック図である。混合装置１０近傍の斜視図である。図２に示すＡ−Ａ線矢視方向の断面図である。図２に示すＢ−Ｂ線矢視方向の断面図である。第２の実施形態である補助熱源併用太陽温水器１５０のブロック図である。混合水栓ユニット１００近傍の斜視図である。図６に示すＣ−Ｃ線矢視方向断面図である。試験１の結果を示すグラフである。試験２の結果を示すグラフである。試験３の結果を示すグラフである。従来の補助熱源併用太陽温水器５００のブロック図である。

符号の説明

１補助熱源併用太陽温水器
３太陽温水器
４貯留タンク
５加熱ヒータ
７第１混合水栓
８第２混合水栓
１０混合装置
１２水道栓
１３蛇口
１００混合水栓ユニット
１５０補助熱源併用太陽温水器
７００第１混合部
８００第２混合部

Claims

原水が供給される原水栓と、
当該原水栓に接続され、太陽光を利用して温水を生成する太陽温水器と、
当該太陽温水器で生成された温水を貯留する貯留タンクと、
当該貯留タンク内に設けられ、前記温水を加熱する補助熱源と、
前記貯留タンクの下流側と、前記太陽温水器の下流側とに接続され、前記補助熱源によって加熱された熱水と、前記太陽温水器で生成された前記温水との混合割合を調整して、一次混合水を生成する第１の混合水栓と、
当該第１の混合水栓の下流側と、前記原水栓の下流側とに接続され、前記第１の混合水栓から供給される前記一次混合水と、前記原水栓から供給される前記原水との混合割合を調整して、二次混合水を生成する第２の混合水栓と、
当該第２の混合水栓の下流側に接続され、前記二次混合水を外部に供給する蛇口と
を備え、
前記第１の混合水栓は、
前記一次混合水の湯温を設定する第１ツマミと、
前記太陽温水器からの前記温水が入水する温水入水口と、
前記貯留タンクからの前記熱水が入水する熱水入水口と、
前記温水入水口から入水する前記温水と、前記熱水入水口から入水する前記熱水とを混合させる第１混合室と、
当該第１混合室で生成した前記一次混合水を出水する一次混合水出水口と、
前記第１混合室と前記温水入水口との間に設けられた温水入水路と、
前記第１混合室と前記熱水入水口との間に設けられた熱水入水路と、
前記第１ツマミの操作によって、前記温水入水路と前記熱水入水路との間を変位し、前記温水入水路から前記第１混合室に抜ける温水入水穴の開口面積と、前記熱水入水路から前記第１混合室に抜ける熱水入水穴の開口面積との比率を調整して、前記熱水と前記温水との混合割合を調整する第１シリンダ弁と、
前記第１混合室内の前記一次混合水の温度を感知して熱膨張又は熱収縮することによって、前記一次混合水が前記第１ツマミによって設定された湯温となる方向に、前記第１シリンダ弁を変位させ、前記熱水と前記温水との混合割合を補正する第１感熱樹脂と
を備え、
前記第２の混合水栓は、
前記二次混合水の湯温を設定する第２ツマミと、
前記一次混合水出水口から出水された前記一次混合水が入水する一次混合水入水口と、
前記原水栓から供給される前記原水が入水する原水入水口と、
前記一次混合水入水口から入水する前記一次混合水と、前記原水入水口から入水する前記原水とを混合させる第２混合室と、
当該第２混合室で生成した前記二次混合水を出水する二次混合水出水口と、
前記第２混合室と前記一次混合水入水口との間に設けられた一次混合水入水路と、
前記第２混合室と前記原水入水口との間に設けられた原水入水路と、
前記第２ツマミの操作によって、前記一次混合水入水路と前記原水入水路との間を変位し、前記一次混合水入水路から前記第２混合室に抜ける一次混合水入水穴の開口面積と、前記原水入水路から前記第２混合室に抜ける原水入水穴の開口面積との比率を調整して、前記一次混合水と前記原水との混合割合を調整する第２シリンダ弁と、
前記第２混合室内の前記二次混合水の温度を感知して熱膨張又は熱収縮することによって、前記二次混合水が前記第２ツマミによって設定された湯温となる方向に、前記第２シリンダ弁を変位させ、前記一次混合水と前記原水との混合割合を補正する第２感熱樹脂と
を備え、
前記第１ツマミで設定する湯温と、前記第２ツマミで設定する湯温とを同じ温度に設定することを特徴とする補助熱源併用太陽温水器。
原水が供給される原水栓と、
当該原水栓に接続され、太陽光を利用して温水を生成する太陽温水器と、
当該太陽温水器で生成された温水を貯留する貯留タンクと、
当該貯留タンク内に設けられ、前記温水を加熱する補助熱源と、
前記貯留タンクの下流側と、前記太陽温水器の下流側と、前記原水栓とに接続され、前記補助熱源によって加熱された熱水と、前記太陽温水器で生成された前記温水とを混合して一次混合水を生成し、当該一次混合水と前記原水とを混合して二次混合水を生成する混合水栓ユニットと、
当該混合水栓ユニットで生成された前記二次混合水を外部に供給する蛇口と
を備え、
前記混合水栓ユニットは、
前記一次混合水及び前記二次混合水の湯温を設定するツマミと、
当該ツマミによって調整された湯温に基づいて、前記貯留タンクから供給され、前記補助熱源によって加熱された熱水と、前記太陽温水器から供給された前記温水との混合割合を調整して前記一次混合水を生成する第１の混合部と、
当該第１の混合部で生成された前記一次混合水と、前記原水栓から供給された前記原水との混合割合を調整し、前記ツマミによって設定された湯温となる前記二次混合水を生成する第２の混合部と
を備え、
前記第１の混合部は、
前記太陽温水器からの前記温水が入水する温水入水口と、
前記貯留タンクからの前記熱水が入水する熱水入水口と、
前記温水入水口から入水する前記温水と、前記熱水入水口から入水する前記熱水とを混合させる第１混合室と、
当該第１混合室と前記温水入水口との間に設けられた温水入水路と、
前記第１混合室と前記熱水入水口との間に設けられた熱水入水路と、
前記温水入水路と前記熱水入水路との間を変位し、前記温水入水路から前記第１混合室に抜ける温水入水穴の開口面積と、前記熱水入水路から前記第１混合室に抜ける熱水入水穴の開口面積との比率を調整して、前記熱水と前記温水との混合割合を調整する第１シリンダ弁と、
前記第１混合室内の前記一次混合水の温度を感知して熱膨張又は熱収縮することによって、前記一次混合水が前記ツマミによって設定された湯温となる方向に、前記第１シリンダ弁を変位させ、前記熱水と前記温水との混合割合を補正する第１感熱樹脂と
を備え、
前記第２の混合部は、
前記第１混合室から供給される前記一次混合水が流れる一次混合水入水路と、
前記原水栓から供給される前記原水が入水する原水入水口と、
前記一次混合水入水路から流れた前記一次混合水と、前記原水入水口から入水する前記原水とを混合させる第２混合室と、
当該第２混合室で生成した前記二次混合水を出水する二次混合水出水口と、
前記第２混合室と前記原水入水口との間に設けられた原水入水路と、
前記一次混合水入水路と前記原水入水路との間を変位し、前記一次混合水入水路から前記第２混合室に抜ける一次混合水入水穴の開口面積と、前記原水入水路から前記第２混合室に抜ける原水入水穴の開口面積との比率を調整して、前記一次混合水と前記原水との混合割合を調整する第２シリンダ弁と、
前記第２混合室内の前記二次混合水の温度を感知して熱膨張又は熱収縮することによって、前記二次混合水が前記ツマミによって設定された湯温となる方向に、前記第２シリンダ弁を変位させ、前記一次混合水と前記原水との混合割合を補正する第２感熱樹脂と
を備え、
前記ツマミは、
前記第１シリンダ弁と、前記第２シリンダ弁とを同じ距離だけ変位させることによって、前記一次混合水の湯温と、前記二次混合水の湯温とを同時に設定することを特徴とする補助熱源併用太陽温水器。