JP4331052B2 - Hot water heater - Google Patents
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Description
本発明は、流体を混合する流体混合弁およびこの流体混合弁を用いて貯湯した湯水を給水と混合して給湯する貯湯式温水器に関するものである。 The present invention relates to a fluid mixing valve that mixes fluids and a hot-water storage water heater that supplies hot water by mixing hot water stored using the fluid mixing valve with hot water.
従来よりこの種の貯湯式温水器は、特許文献1に示すように、湯を貯めた密閉式の貯湯タンクと、この貯湯タンクの上部に接続された出湯管と、貯湯タンクの中間部に接続された中間出湯管と、貯湯タンクの下部に接続された給水管と、給水管から分岐され貯湯タンクをバイパスする給水バイパス管と、出湯管からの湯と中間出湯管からの湯水を混合する中間混合弁と、中間混合弁からの湯と給水バイパス管からの水とを混合する給湯混合弁とを備え、前記中間混合弁と給湯混合弁とをそれぞれ制御して貯湯タンクに貯められた湯水と給水バイパス管からの水とを所望の温度に混合して給湯するものであった。このように中間混合弁と給湯混合弁とを用いることで、湯と水との境界層が乱れたり外部との熱交換等により貯湯タンクの中間部に発生する中温水を貯湯タンク上部の高温水に優先して給湯するようにしている。ここで、従来このような貯湯式温水器に用いられる混合弁としては特許文献2に示すような混合弁が知られている。
しかし、この従来のものでは、上流側の混合弁を調整すると下流側の混合弁に温度変化の影響を与えるため安定した温度の給湯を行うことが難しいものであると共に、混合弁が2つ必要であり、さらにそれぞれの混合弁を制御するためにそれぞれの混合弁の下流に温度センサが必要となって製品原価が高いものであった。 However, in this conventional system, adjusting the upstream mixing valve affects the temperature of the downstream mixing valve, so that it is difficult to supply hot water at a stable temperature, and two mixing valves are required. Furthermore, in order to control each mixing valve, a temperature sensor is required downstream of each mixing valve, resulting in a high product cost.
本発明は、上記課題に鑑み、貯湯タンクの中間部の中温水を貯湯タンク上部の高温水に優先して給湯するようにした貯湯式温水器の給湯温度を安定させると同時に製品原価を低減させること、および特に貯湯式温水器に用いるのに好適な流体混合弁を提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned problems, the present invention stabilizes the hot water supply temperature of a hot water storage hot water heater that supplies hot water in the middle part of the hot water tank in preference to the hot water in the upper part of the hot water tank, and at the same time reduces the product cost. It is an object of the present invention to provide a fluid mixing valve particularly suitable for use in a hot water storage water heater.
そこで、本発明は前記課題を解決するため、請求項1では、湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクの下部に給水する給水管と、前記貯湯タンクの上部から出湯する出湯管と、前記貯湯タンクの中間部から出湯する中間出湯管と、前記給水管から分岐され前記貯湯タンクをバイパスする給水バイパス管と、前記出湯管からの湯水と前記中間出湯管からの湯水と前記給水バイパス管からの水とを混合する流体混合弁と、前記貯湯タンクの前記中間出湯管近傍の温度を検出する中間貯湯温度センサとを備えた貯湯式温水器であって、前記流体混合弁は、前記出湯管が連通する第1流入ポートと、前記中間出湯管が連通する第2流入ポートと、前記給水バイパス管が連通する第3流入ポートと、混合された湯水を流出させる流出ポートとが形成されたボディー部と、このボディー部内に形成され、前記第1〜第3流入ポートと前記流出ポートとを連通する弁室と、この弁室内に配置され、前記第1流出ポートあるいは第3流入ポートのいずれか一つを閉じ、他の2つの流入ポートの開口比を可変し、混合された流体を前記流出ポートから流出させる弁体と、この弁体を駆動して混合比を調整する弁駆動手段とを備え、前記中間貯湯温度センサの検出温度に基づいて給湯待機時の前記弁体の待機位置を定める制御部を設けた。 Therefore, in order to solve the above problems, the present invention provides a hot water storage tank for storing hot water, heating means for heating the hot water in the hot water storage tank, and a water supply pipe for supplying water to the lower part of the hot water storage tank. A hot water discharge pipe for discharging hot water from an upper part of the hot water storage tank, an intermediate hot water discharge pipe for discharging hot water from an intermediate part of the hot water storage tank, a water supply bypass pipe branched from the water supply pipe and bypassing the hot water storage tank, and hot water from the hot water supply pipe; A hot water storage type water heater comprising a fluid mixing valve for mixing hot water from the intermediate hot water pipe and water from the feed water bypass pipe, and an intermediate hot water temperature sensor for detecting a temperature in the vicinity of the intermediate hot water pipe of the hot water storage tank. The fluid mixing valve includes a first inflow port that communicates with the tapping pipe, a second inflow port that communicates with the intermediate tapping pipe, and a third inflow port that communicates with the feed water bypass pipe. A body portion formed with an outflow port through which mixed hot water flows out, a valve chamber formed in the body portion and communicating with the first to third inflow ports and the outflow port, and disposed in the valve chamber A valve body that closes one of the first outflow port or the third inflow port, changes the opening ratio of the other two inflow ports, and flows the mixed fluid out of the outflow port; And a valve driving means for adjusting the mixing ratio by driving the body, and provided with a control unit for determining the standby position of the valve body during the hot water supply standby based on the temperature detected by the intermediate hot water storage temperature sensor.
また、請求項2では、前記制御部は、前記中間貯湯温度センサが所定の温度を超える温度を検出している場合は前記弁体を少なくとも第3流入ポートが開いた状態で給湯待機させ、前記中間貯湯温度センサが設定温度以下を検出している場合は前記弁体を少なくとも前記第2流入ポートが開いた状態で給湯待機させるようにした。 According to a second aspect of the present invention, when the intermediate hot water storage temperature sensor detects a temperature exceeding a predetermined temperature, the control unit causes the valve body to wait for hot water supply with at least the third inflow port opened, and When the intermediate hot water temperature sensor detects a temperature lower than the set temperature, the valve body is made to wait for hot water supply with at least the second inflow port opened.
また、請求項3では、湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクの下部に給水する給水管と、前記貯湯タンクの上部から出湯する出湯管と、前記貯湯タンクの中間部の上部から出湯する中間上部出湯管と、前記貯湯タンクの中間部の下部から出湯する中間下部出湯管と、前記給水管から分岐され前記貯湯タンクをバイパスする給水バイパス管と、前記出湯管からの湯水と前記中間出湯管からの湯水と前記給水バイパス管からの水とを混合する流体混合弁と、前記貯湯タンクの前記中間上部出湯管近傍の温度を検出する中間上部貯湯温度センサと、前記貯湯タンクの前記中間下部出湯管近傍の温度を検出する中間下部貯湯温度センサとを備えた貯湯式温水器であって、前記流体混合弁は、前記出湯管が連通する第1流入ポートと、前記中間上部出湯管が連通する第2流入ポートと、前記中間下部出湯管が連通する第3流入ポートと、前記給水バイパス管が連通する第4流入ポートと、混合された湯水を流出させる流出ポートとが形成されたボディー部と、このボディー部内に形成され、前記第1〜第4流入ポートと前記流出ポートとを連通する弁室と、この弁室内に配置され、隣り合ういずれか2つの流出ポートを閉じ、他の2つの流入ポートの開口比を可変し、混合された流体を前記流出ポートから流出させる弁体と、この弁体を駆動して混合比を調整する弁駆動手段とを備え、前記中間上部貯湯温度センサおよび前記中間下部貯湯温度センサの検出温度に基づいて給湯待機時の前記弁体の待機位置を定める制御部を設けた。 According to a third aspect of the present invention, a hot water storage tank for storing hot water, heating means for heating the hot water in the hot water storage tank, a water supply pipe for supplying water to the lower part of the hot water storage tank, and a hot water discharge pipe for discharging hot water from the upper part of the hot water storage tank. An intermediate upper hot water discharge pipe for discharging hot water from the upper part of the intermediate part of the hot water storage tank, an intermediate lower hot water discharge pipe for discharging hot water from the lower part of the intermediate part of the hot water storage tank, and a water supply bypass that branches from the water supply pipe and bypasses the hot water storage tank A pipe, a fluid mixing valve for mixing hot water from the hot water discharge pipe, hot water from the intermediate hot water discharge pipe and water from the feed water bypass pipe, and an intermediate for detecting the temperature in the vicinity of the intermediate upper hot water discharge pipe of the hot water storage tank A hot water storage water heater comprising an upper hot water storage temperature sensor and an intermediate lower hot water storage temperature sensor for detecting a temperature in the vicinity of the intermediate lower hot water discharge pipe of the hot water storage tank, wherein the fluid mixing valve A first inflow port that communicates with the tapping pipe, a second inflow port that communicates with the middle upper tapping pipe, a third inflow port that communicates with the middle lower tapping pipe, and a fourth inflow port that communicates with the feed water bypass pipe And a body part formed with an outflow port through which the mixed hot water flows out, a valve chamber formed in the body part and communicating the first to fourth inflow ports and the outflow port, and the valve chamber A valve body that closes any two outflow ports adjacent to each other, changes the opening ratio of the other two inflow ports, and flows the mixed fluid out of the outflow port, and drives the valve body. And a valve drive means for adjusting the mixing ratio, and a control unit is provided for determining a standby position of the valve body during standby for hot water supply based on temperatures detected by the intermediate upper hot water storage temperature sensor and the intermediate lower hot water storage temperature sensor.
また、請求項4では、前記制御部は、前記中間下部貯湯温度センサが所定の温度を超える温度を検出している場合は前記弁体を少なくとも第4流入ポートが開いた状態で給湯待機させ、前記中間下部貯湯温度センサが所定の温度以下でかつ前記中間上部貯湯温度センサが所定の温度を超える温度を検出している場合は前記弁体を少なくとも前記第3流入ポートが開いた状態で給湯待機させ、前記中間上部貯湯温度センサが所定の温度以下を検出している場合は前記弁体を少なくとも前記第2流入ポートが開いた状態で給湯待機させるようにした。 According to a fourth aspect of the present invention, when the intermediate lower hot water storage temperature sensor detects a temperature exceeding a predetermined temperature, the control unit causes the valve body to wait for hot water supply with at least the fourth inflow port opened, When the intermediate lower hot water storage temperature sensor is below a predetermined temperature and the intermediate upper hot water storage temperature sensor detects a temperature exceeding the predetermined temperature, the valve body is at least in a state where the third inflow port is open, When the intermediate upper hot water storage temperature sensor detects a temperature lower than a predetermined temperature, the valve body is made to wait for hot water supply with at least the second inflow port opened.
本発明によれば、貯湯タンクの中間部の中温水を貯湯タンク上部の高温水に優先して用いて設定温度の給湯することが1つの流体混合弁により可能となり、貯湯式温水器の製品原価を低減させることができると共に、給湯温度の制御が容易となり、安定した給湯を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to supply hot water at a set temperature by using medium-temperature water in the middle of the hot water tank in preference to high-temperature water in the upper part of the hot water tank with a single fluid mixing valve, and the product cost of the hot water heater The hot water temperature can be easily controlled and stable hot water can be supplied.
また、貯湯タンクの中間部の温度に応じて、給湯待機状態での流体混合弁の待機位置を変えるようにしているので、給湯開始から設定温度に達するまでの到達時間が短縮されて給湯温度のアンダーシュートが減少し給湯使用感のより良い貯湯式温水器とすることができる。 In addition, the standby position of the fluid mixing valve in the hot water supply standby state is changed according to the temperature of the intermediate portion of the hot water storage tank, so the time required to reach the set temperature from the start of hot water supply is shortened and the hot water supply temperature is reduced. It is possible to provide a hot water storage type hot water heater with less undershoot and better use feeling of hot water supply.
次に、本発明の一実施形態を図1〜図7に基づいて説明する。
この貯湯式温水器は、時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜時間帯に湯水を沸き上げて貯湯し、この貯湯した湯水を給湯に用いるもので、1は湯水を貯湯する貯湯タンク2を備えた貯湯タンクユニット、3は貯湯タンク内の湯水を加熱するヒートポンプユニット等の加熱手段、4は台所や洗面所等に設けられた給湯栓、5は給湯設定温度を設定するためのリモコン、6は浴槽である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This hot water heater is used to boil and store hot water in the midnight hours when the unit price of contracted electric power by time is low, and to use this hot water for hot water supply. 1 is a hot
前記貯湯タンクユニット1の貯湯タンク2は、上端に出湯管7と、下端に給水管8とが接続され、さらに、下部にヒーポン循環回路9を構成するヒーポン往き管10と、上部にヒーポン循環回路9を構成するヒーポン戻り管11とが接続され、前記加熱手段3によってヒーポン往き管10から取り出した貯湯タンク2内の湯水を沸き上げてヒーポン戻り管11から貯湯タンク2内に戻して貯湯され、給水管8からの給水により貯湯タンク2内の湯水が押し上げられて貯湯タンク2内上部の高温水が出湯管7から押し出されて給湯されるものである。なお、12は給水管8に設けられ給水圧を所定値に減圧する減圧弁、13は給水管8に設けられ給水の温度を検出する給水温度センサ、14は出湯管7途中に設けられた貯湯タンク2の過圧を逃す過圧逃し弁である。
The hot
前記加熱手段3は、圧縮機15と凝縮器としての冷媒−水熱交換器16と電子膨張弁17と強制空冷式の蒸発器18で構成されたヒートポンプ回路19と、貯湯タンク2内の湯水を前記ヒーポン往き管10およびヒーポン戻り管11を介して冷媒−水熱交換器16に循環させるヒーポン循環ポンプ20と、それらの駆動を制御するヒーポン制御部21とを備えており、ヒートポンプ回路19内には冷媒として二酸化炭素が用いられて超臨界ヒートポンプサイクルを構成しているものである。なお、冷媒に二酸化炭素を用いているので、低温水を電熱ヒータなしで約90℃の高温まで沸き上げることが可能なものである。
The heating means 3 includes a
次に、22は前記浴槽6の湯水を加熱するためのステンレス製の蛇管よりなるふろ熱交換器で、この熱交換器22にはふろ往き管23およびふろ循環ポンプ24を有したふろ戻り管25を備えたふろ循環回路26が接続されて浴槽6の湯水が循環可能にされ、浴槽6内の湯水が貯湯タンク2内の高温水により加熱されて保温あるいは追焚きが行われるものである。なお、27はふろ戻り管25を循環する浴槽6の湯水の温度を検出するふろ温度センサである。ふろの追焚き指令あるいは保温指令が出されるとふろ循環ポンプ24が駆動され、ふろ温度センサ27で所望の温度を検出するとふろ循環ポンプ24が停止されて運転が完了する。この時、ふろ熱交換器22の最上部より下方の湯水は浴槽水との熱交換で温度低下することとなる。
Next, 22 is a bath heat exchanger made of a stainless steel snake tube for heating the hot water in the
次に、28は貯湯タンク2の中間位置に接続された中間出湯管で、前記ふろ熱交換器22でふろ側と熱交換して温度低下した中温水や湯と水の境界層付近で熱移動により温度低下あるいは温度上昇した中温水などの貯湯タンク2の中間位置に貯められている湯水を貯湯タンク2から出湯させるものである。
Next, 28 is an intermediate hot water pipe connected to an intermediate position of the hot
次に、29は前記給水管8から分岐されて貯湯タンク2をバイパスする給水バイパス管、30は前記出湯管7からの湯水と前記中間出湯管28からの湯水と前記給水バイパス管29からの水とを混合する流体混合弁、31はこの流体混合弁30の下流の給湯管32に設けられた給湯温度センサ、33は給湯する湯水の量をカウントする給湯流量カウンタである。
Next, 29 is a water supply bypass pipe branched from the
34は前記給湯管32から分岐され、前記ふろ循環回路26に接続された湯張り管で、浴槽6への湯張りの開始/停止を行う湯張り弁35と、浴槽6への逆流を防止する逆止弁等の逆流防止手段36とが設けられている。
次に、37は貯湯タンク2の上下方向に複数個配置された貯湯温度センサで、この実施形態では5つの貯湯温度センサが配置され上から37a、37b、37c、37d、37eと呼び、この貯湯温度センサ37が検出する温度情報によって、貯湯タンク2内にどれだけの熱量が残っているかを検知し、そして貯湯タンク2内の上下方向の温度分布を検知するものである。
Next, a plurality of hot water
38は貯湯タンクユニット1内の各センサの入力を受け各アクチュエータの駆動を制御するマイコンを有した制御部である。この制御部38に前記リモコン5が無線または有線により接続されユーザーが任意の給湯設定温度およびふろ設定温度を設定できるようにしているものである。そして前記制御部38は、給湯時に給湯温度センサ31で検出される温度が設定温度になるように流体混合弁30を制御したり、深夜に貯湯タンク2内の湯水が沸き上がるようにヒーポン制御部21に対して沸き上げ命令を指示したりするものである。
次に、沸き上げ運転について説明すると、深夜電力時間帯になって貯湯温度センサ37が貯湯タンク2内に翌日に必要な熱量が残っていないことを検出すると、制御部38はヒーポン制御部21に対して沸き上げ開始指令を発する。指令を受けたヒーポン制御部21は圧縮機15を起動した後にヒーポン循環ポンプ20を駆動開始し、貯湯タンク2下部に接続されたヒーポン往き管10から取り出した5〜20℃程度の低温水を冷媒−水熱交換器16で70〜90℃程度の高温に加熱し、貯湯タンク2上部に接続されたヒーポン戻り管11から貯湯タンク2内に戻し、貯湯タンク2の上部から順次積層して高温水を貯湯していく。貯湯温度センサ37が必要な熱量が貯湯されたことを検出すると、制御部38はヒーポン制御部21に対して沸き上げ停止指令を発し、ヒーポン制御部21は圧縮機15を停止すると共にヒーポン循環ポンプ20も停止して沸き上げ動作を終了するものである。なお、貯湯タンク2内には上部に高温水、下部に低温水が貯められることとなるが、その温度差により比重差が発生し、温度境界層を形成して比重の軽い高温水が上部に、比重の重い低温水が下部に位置するので、互いに混じり合うことはないものである
Next, the heating operation will be described. When the hot water
次に、給湯運転について説明すると、給湯栓4を開くと、給水管8からの給水が貯湯タンク2内に流れ込む。そして貯湯タンク2内に存在する高温水が流体混合弁30へ押し出される。同時に給水バイパス管29からの給水も流体混合弁30へ流れ込み、設定温度に混合されて給湯されるものである。
Next, the hot water supply operation will be described. When the
ここで、前記流体混合弁30について図2〜図7に基づき詳細に説明する。
図2において、39はこの流体混合弁30のボディー部で、前記出湯管7に連通する第1流入ポート40と、前記中間出湯管28に連通する第2流入ポート41と、前記給水バイパス管29に連通する第3流入ポート42と、前記給湯管32に連通する流出ポート43とが形成されている。前記第1流入ポート40と第2流入ポート41と第3流入ポート42は同一平面上にT字状になるよう第1流入ポート40と第2流入ポート41間が90°、第2流入ポート41と第3流入ポート42間が90°、第3流入ポート42と第1流入ポート40間が180°の角度を成して一つの交点でそれぞれ交わるように配置されている。そして、前記流出ポート43は前記第1流入ポート40と第2流入ポート41と第3流入ポート42がなす平面に垂直に配置され、前記第1流入ポート40と第2流入ポート41と第3流入ポート42の交点と交わるように配置されているものである。
Here, the
In FIG. 2,
前記ボディー部39内の前記第1流入ポート40と第2流入ポート41と第3流入ポート42と流出ポート43とが連通する交点の位置には、前記流出ポート43と同軸に円筒状の弁室44が設けられ、この弁室44内に弁体45が配置されているものである。この弁体45は流出ポート43側を開放した中空円筒形状で、周壁の一部を開口して連通口46が形成されている。
A cylindrical valve chamber coaxial with the
47は前記弁体45を回動させる弁駆動手段で、前記弁体45に連結されると共にボディー部39に固定されたステッピングモータにより構成され、弁体45の回動角度を自在に調整可能としている。
47 is a valve driving means for rotating the
前記連通口46は前記第1流入ポート40あるいは第3流入ポート42のいずれか一方のポートを閉じた状態で、弁駆動手段47により弁体45を回動することで他の2つのポートの開口比を可変可能に形成されているものである。ここで、連通口46は周方向の両端が先細になるよう形成されており、弁体45の回動により前記閉じられていない2つのポートの一方の開口面積が増大し、他方の開口面積が減少するように作用する。また、弁体45の逆方向への回動により、前記一方の開口面積が減少し、前記他方の開口面積が増大するように作用する。なお、この状態は弁体45が複数の所定角度範囲内に位置するときに実現されればよいものである。
The
また、前記連通口46は弁体45を他の位置に回動させることで前記第1流入ポート40、第2流入ポート41、第3流入ポート42のいずれか2つのポートを閉じ、残る1つのポートを開口することが可能に形成されているものである。なお、この状態は弁体45が複数の所定角度に位置するときに実現されればよいものである。
Further, the
前記弁駆動手段47は前記制御部38により制御されるもので、制御部38は前記中間出湯管28の高さ位置近傍に設けられた中間貯湯温度センサ48(この一実施形態では37cに相当する)の検出する温度に応じて給湯待機中の弁体45の待機角度を決定し、弁駆動手段47を駆動して決定された角度に弁体45を回動させて待機させる。
The valve driving means 47 is controlled by the
ここで、制御部38は、中間貯湯温度センサ48で検出する温度がリモコン5等で設定された設定温度よりも高い状態では、図3に示すように弁体45の連通口46が少なくとも給水バイパス管29に連通する第3流入ポート42を開いた角度で弁体45を待機させるよう弁駆動手段47を駆動して給湯待機し、中間貯湯温度センサ48で検出する温度がリモコン5等で設定された設定温度以下の場合は、図4に示すように弁体45の連通口46が少なくとも中間出湯管28に連通する第2流入ポート41を開いた角度で弁体45を待機させるよう弁駆動手段47を駆動して給湯待機するようにしている。
Here, in the state where the temperature detected by the intermediate hot water
そして、給湯が開始されると、制御部38は給湯中に給湯温度センサ31がリモコン5等で設定された設定温度を検出するように弁駆動手段47を駆動して弁体45の回動角度を調節する。
When the hot water supply is started, the
ここで、制御部38は、中間貯湯温度センサ48で検出する温度が設定温度よりも高い状態では、弁体45の連通口46が給水バイパス管29に連通する第3流入ポート42が開いた状態から図5に示すように中間出湯管28に連通する第2流入ポート41も開くように弁駆動手段47を駆動して弁体45を回動し、給湯温度センサ31が設定温度よりも低い温度を検出している場合は弁体45を第2流入ポート41の開口比が大きくなる側へ弁駆動手段47を駆動し、給湯温度センサ31が設定温度よりも高い温度を検出している場合は弁体45を第3流入ポート42の開口比が大きくなる側へ弁駆動手段47を駆動する。
Here, in a state where the temperature detected by the intermediate hot water
また、制御部38は、中間貯湯温度センサ48で検出する温度が設定温度以下の状態では、弁体45の連通口46が中間出湯管28に連通する第2流入ポート41が開いた状態から図6に示すように出湯管7に連通する第1流入ポート40も開くように弁駆動手段47を駆動して弁体45を回動し、給湯温度センサ31が設定温度よりも低い温度を検出している場合は弁体45を第1流入ポート40の開口比が大きくなる側へ弁駆動手段47を駆動し、給湯温度センサ31が設定温度よりも高い温度を検出している場合は弁体45を第2流入ポート41の開口比が大きくなる側へ弁駆動手段47を駆動する。
Further, the
また、制御部38は、貯湯温度センサ48で検出する温度が設定温度以下でかつ貯湯タンク2の頂部付近の貯湯温度センサ37(この一実施形態では最上部の貯湯温度センサ37a)が設定温度以下の状態では、図7に示すように弁体45の連通口46が第1流入ポート40が全開に開く角度に弁駆動手段47を駆動して、貯湯タンク2の頂部に残った貯湯温水を給湯可能としている。
Further, the
このように、貯湯タンク2の中間部の中温水を貯湯タンク2上部の高温水に優先して用いて設定温度の給湯することが1つの流体混合弁30により可能となり、貯湯式温水器の製品原価を低減させることができた。また、従来の混合弁を2つ直列に接続して制御するものでは流れの上流側の混合弁の開度を変更すると下流の混合弁の制御に影響するため、2つの混合弁を制御して給湯温度を安定させることが難しいものであったが、本発明では1つの流体混合弁30により設定温度の給湯を行うことができるため、制御の信頼性が向上すると共に給湯温度を安定させることが非常に容易となる。
In this way, it is possible to supply hot water at a set temperature using the middle temperature water in the middle of the hot
また、貯湯タンク2の中間部の温度に応じて、給湯待機状態での流体混合弁30の待機位置を変えるようにしているので、給湯開始から設定温度に達するまでの到達時間が短縮されて給湯温度のアンダーシュートが減少し、給湯温度の立ち上がり性能が向上し、給湯使用感のより良い貯湯式温水器とすることができる。
In addition, since the standby position of the
次に、本発明の他の一実施形態を図8〜図15に基づいて説明する。なお、先の一実施形態と同じものは同一の記号を付してその説明を省略する。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the same thing as previous one Embodiment attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits the description.
49は暖房乾燥機や床暖房温水パネル等の温水端末器で、熱交換器50にて加熱された温水が循環するものである。この熱交換器50の一次側には貯湯タンク2上部に接続された熱交一次側往き管51と貯湯タンク2下部に接続された熱交一次戻り管52とが接続されて熱交一次循環回路53が構成され、熱交一次戻り管52途中に設けられた熱交一次循環ポンプ54の作動により貯湯タンク2上部から取り出した高温水を熱交換器50に循環させ、二次側との熱交換により温度低下した中温水を貯湯タンク2内に戻すようにしている。
前記熱交換器50の二次側には、温水端末器49へ温水が循環可能に熱交二次往き管55と熱交二次戻り管56とからなる熱交二次循環回路57が接続され、熱交二次戻り管56途中に設けられた熱交二次循環ポンプ58の作動により温水端末器49の温水が熱交換器50に循環されて、一次側の高温水により加熱されて再び温水端末器49へ循環されるものである。
On the secondary side of the
次に、59は貯湯タンク2の中間位置上部に接続された中間上部出湯管、60は中間上部出湯管59よりも下方の貯湯タンク2の中間位置下部に接続された中間下部出湯管で、前記熱交換器50で二次側と熱交換して温度低下した中温水や湯と水の境界層付近で熱移動により温度低下あるいは温度上昇した中温水などの貯湯タンク2の中間位置に貯められている湯水を貯湯タンク2から出湯させるものである。
Next, 59 is an intermediate upper hot water pipe connected to the upper middle position of the hot
61はこの他の一実施形態の流体混合弁であり、前記出湯管7からの湯水と中間上部出湯管59からの湯水と中間下部出湯管60からの湯水と前記給水バイパス管29からの湯水とを混合して給湯するためのものである。
61 is a fluid mixing valve of another embodiment, hot water from the tapping
ここで、この一実施形態の流体混合弁61について図9〜図15に基づき詳細に説明する。
図9において、62はこの流体混合弁61のボディー部で、前記出湯管7に連通する第1流入ポート63と、前記中間上部出湯管59に連通する第2流入ポート64と、前記中間上部出湯管60に連通する第3流入ポート65と、前記給水バイパス管29に連通する第4流入ポート66と、前記給湯管32に連通する流出ポート67とが形成されている。ここで、前記第1流入ポート63と第2流入ポート64と第3流入ポート65と第4流入ポート66とは互いに90°の角度を成して同一平面上に十文字状に配置されている。そして、前記流出ポート67は前記第1〜第4の流入ポートの交点位置にて前記前記第1〜第4の流入ポートがなす平面に垂直に配置されているものである。
Here, the
In FIG. 9, 62 is a body portion of the
前記ボディー部62内の前記第1〜第4の流入ポート63〜66と流出ポート67とが連通する交点の位置には、前記流出ポート67と同軸に円筒状の弁室44が設けられ、この弁室44内に弁体45が配置されているものである。この弁体45は流出ポート67側を開放した中空円筒形状で、周壁の一部を開口して連通口46が形成されている。
A
47は前記弁体45を回動させる弁駆動手段で、前記弁体45に連結されると共にボディー部62に固定されたステッピングモータにより構成され、弁体45の回動角度を自在に調整可能としている。
前記連通口46は隣り合う2つの流入ポートを閉じた状態で、弁駆動手段47により弁体45を回動することで他の2つのポートの開口比を可変可能に形成されているものである。ここで、連通口46は周方向の両端が先細になるよう形成されており、弁体45の回動により前記閉じられていない2つのポートの一方の開口面積が増大し、他方の開口面積が減少するように作用する。また、弁体45の逆方向への回動により、前記一方の開口面積が減少し、前記他方の開口面積が増大するように作用する。なお、この状態は弁体45が複数の所定角度範囲内に位置するときに実現されればよいものである。
The
また、前記連通口46は弁体45を他の位置に回動させることで前記第1〜第4の流入ポート63〜66のいずれか3つのポートを閉じ、残る1つのポートを開口することが可能に形成されているものである。なお、この状態は弁体45が複数の所定角度に位置するときに実現されればよいものである。
Further, the
前記弁駆動手段47は前記制御部38により制御されるもので、制御部38は前記中間上部出湯管59の高さ位置近傍に設けられた中間上部貯湯温度センサ68(この一実施形態では37cに相当する)の検出する温度と前記中間下部出湯管60の高さ位置近傍に設けられた中間下部温度センサ69(この一実施形態では37dに相当する)に応じて給湯待機中の弁体45の待機角度を決定し、弁駆動手段47を駆動して決定された角度に弁体45を回動させて待機させる。
The valve driving means 47 is controlled by the
ここで、制御部38は、中間下部貯湯温度センサ69で検出する温度がリモコン5等で設定された設定温度よりも高い状態では、図9に示すように弁体45の連通口46が少なくとも給水バイパス管29に連通する第4流入ポート66を開いた角度で弁体45を待機させるよう弁駆動手段47を駆動して給湯待機し、また、中間下部貯湯温度センサ69で検出する温度が設定温度以下でかつ中間上部貯湯温度センサ68で検出する温度が設定温度より高い状態では、図10に示すように弁体45の連通口46が少なくとも中間下部出湯管60に連通する第3流入ポート65を開いた角度で弁体45を待機させるよう弁駆動手段47を駆動して給湯待機するようにし、さらに中間下部貯湯温度センサ69と中間上部貯湯温度センサ68とが共に設定温度以下を検出している状態では、図11に示すように弁体45の連通口46が少なくとも中間上部出湯管59に連通する第2流入ポート64を開いた角度で弁体45を待機させるよう弁駆動手段47を駆動して給湯待機するようにしている。
Here, in a state where the temperature detected by the intermediate lower hot water
そして、給湯が開始されると、制御部38は給湯中に給湯温度センサ31がリモコン5等で設定された設定温度を検出するように弁駆動手段47を駆動して弁体45の回動角度を調節する。
When the hot water supply is started, the
ここで、制御部38は、中間下部貯湯温度センサ69で検出する温度が設定温度よりも高い状態では、弁体45の連通口46が給水バイパス管29に連通する第4流入ポート66が開いた状態から図12に示すように中間下部出湯管60に連通する第3流入ポート65も開くように弁駆動手段47を駆動して弁体45を回動し、給湯温度センサ31が設定温度よりも低い温度を検出している場合は弁体45を第3流入ポート65の開口比が大きくなる側へ弁駆動手段47を駆動し、給湯温度センサ31が設定温度よりも高い温度を検出している場合は弁体45を第4流入ポート66の開口比が大きくなる側へ弁駆動手段47を駆動する。
Here, in the state where the temperature detected by the intermediate lower hot water
また、制御部38は、中間下部貯湯温度センサ69で検出する温度が設定温度以下の状態でかつ中間上部貯湯温度センサ68で検出する温度が設定温度より高い状態では、弁体45の連通口46が中間下部出湯管60に連通する第3流入ポート65が開いた状態から図13に示すように中間上部出湯管59が連通する第2流入ポート64も開くように弁駆動手段47を駆動して弁体45を回動し、給湯温度センサ31が設定温度よりも低い温度を検出している場合は弁体45を第2流入ポート64の開口比が大きくなる側へ弁駆動手段47を駆動し、給湯温度センサ31が設定温度よりも高い温度を検出している場合は弁体45を第3流入ポート65の開口比が大きくなる側へ弁駆動手段47を駆動する。
In addition, the
また、制御部38は、中間下部貯湯温度センサ69と中間上部貯湯温度センサ68で検出する温度が共に設定温度以下の状態では、弁体45の連通口46が中間上部出湯管59に連通する第2流入ポート64が開いた状態から図14に示すように出湯管7に連通する第1流入ポート63も開くように弁駆動手段47を駆動して弁体45を回動し、給湯温度センサ31が設定温度よりも低い温度を検出している場合は弁体45を第1流入ポート63の開口比が大きくなる側へ弁駆動手段47を駆動し、給湯温度センサ31が設定温度よりも高い温度を検出している場合は弁体45を第2流入ポート64の開口比が大きくなる側へ弁駆動手段47を駆動する。
In addition, when the temperatures detected by the intermediate lower hot water
また、制御部38は、中間下部貯湯温度センサ69と中間上部貯湯温度センサ68で検出する温度が共に設定温度以下でかつ貯湯タンク2の頂部付近の貯湯温度センサ37(この一実施形態では最上部の貯湯温度センサ37a)が設定温度以下の状態では、図15に示すように弁体45の連通口46が第1流入ポート63が全開に開く角度に弁駆動手段47を駆動して、貯湯タンク2の頂部に残った貯湯温水を給湯可能としている。
In addition, the
このように、貯湯タンク2の中間部の中温水を貯湯タンク2上部の高温水に優先して用いて設定温度の給湯することが1つの流体混合弁61により可能となり、貯湯式温水器の製品原価を低減させることができた。また、従来の混合弁を2つ以上直列に接続して制御するものでは流れの上流側の混合弁の開度を変更すると下流の混合弁の制御に影響するため、2つ以上の混合弁を制御して給湯温度を安定させることが難しいものであったが、本発明では1つの流体混合弁60により設定温度の給湯を行うことができるため、制御の信頼性が向上すると共に給湯温度を安定させることが非常に容易となる。
In this way, it is possible to supply hot water at a set temperature by using the middle temperature water in the intermediate portion of the hot
また、貯湯タンク2の中間部の温度に応じて、給湯待機状態での流体混合弁30の待機位置を変えるようにしているので、給湯開始から設定温度に達するまでの到達時間が短縮されて給湯温度のアンダーシュートが減少し、給湯温度の立ち上がり性能が向上し、給湯使用感のより良い貯湯式温水器とすることができる。
In addition, since the standby position of the
ここで、前記流体混合弁30、61は3つあるいは4つの流体のうち任意の2つを混合するものであるがこれに限られることなく、3個以上n個の流入ポートと1個の流出ポートが形成されたボディー部と、このボディー部内に形成され、前記n個の流入ポートと1個の流出ポートとを連通する弁室と、この弁室内に配置され、前記流入ポートの任意の(n−1)個を閉じ、隣り合った残り2つの流入ポートの開口比を可変し、混合された流体を前記流出ポートから流出させる弁体と、この弁体を駆動して混合比を調整する弁駆動手段とを備えたものでも良い。
Here, the
以上、本発明を図面に示した実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はこの一実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、加熱手段3はヒーポン式のもののみならず、貯湯タンク2内で直接加熱する電熱ヒータや外部ヒータ式でもよいものである。
As mentioned above, although this invention has been demonstrated based on embodiment shown on drawing, this invention is not limited to this one Embodiment, A various deformation | transformation is possible in the range which does not change the summary of invention. For example, the heating means 3 is not limited to the heat-pump type, but may be an electric heater or an external heater type that directly heats the hot
また、前記した先の一実施形態では、第1〜第3流入ポート40〜42をT字状に配置しているが、これに限らず、例えば等角度(120°)をなすように配置してもよいものである。
In the above-described one embodiment, the first to
また、前記した他の一実施形態では、第1〜第4の流入ポート63〜66に対し、第1流入ポート63から順に出湯管7、中間上部出湯管59、中間下部出湯管60、給水バイパス管29を接続しているが、これに限らず、第1流入ポート63から順に出湯管7、中間上部出湯管59、給水バイパス管29、中間下部出湯管60の順で接続しても良い。この場合では、出湯管7からの湯水と中間下部出湯管60からの湯水との混合出湯、給水バイパス管29からの水と中間上部出湯管59からの湯水との混合出湯を行うことが可能となる。
In the other embodiment described above, the hot
また、前記流体混合弁30、61は前記した構造のみに限定されるものでなく、例えば図16に示すように第1〜第3の流入ポート70〜72を円筒状の弁室73の軸方向に直交させて並べ、この弁室44の底部に流出ポート74を設け、弁室73に配置した弁体75に第1〜第3の流入ポート70〜72にそれぞれ対応する第1〜第3の連通口76〜78を所定の角度(この実施形態では90°)をなして開口するようにしても本発明は実現可能である。なお、前記第1〜第3の流入ポート70〜72のなす角度に応じて第1〜第3の連通口76〜78のなす角度は定められるものである。
The
2 貯湯タンク
3 加熱手段
7 出湯管
8 給水管
28 中間出湯管
29 給水バイパス管
30 流体混合弁
37 貯湯温度センサ
38 制御部
39 ボディー部
40 第1流入ポート
41 第2流入ポート
42 第3流入ポート
43 流出ポート
44 弁室
45 弁体
46 連通口
47 弁駆動手段
48 中間貯湯温度センサ
2 Hot
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