JP4419941B2 - 給湯システム - Google Patents

Description

本発明は貯湯タンクを用いる給湯システムに関する。

従来、貯湯タンク給湯システムとして、貯湯タンクの上部から出湯する第１の配管と、貯湯層の中程から出湯する第２の配管を有し、第１の配管から出湯する第１配管水と、第２の配管から出湯する第２配管水と、市水の２以上を互いに混合し、予め定めた設定温度の温水を生成する混合弁を有するものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２００２−３６４９２８号公報（第４−７頁、図１−４）

ところで、前記貯湯タンク給湯システムの混合弁は、１次混合弁と、１次混合弁の吐出配管と接続される２次制御弁とから構成されるもの、あるいは３つの流入口、１つの流出口を有する弁本体と、該弁本体内に回動可能に配置され、前記３つの流入口にそれぞれ連通する３つの開口を有する弁体とを備え、３つの流入口から流入する流体を連続的に混合比率を変えながら混合して１つの流出口から流出する混合弁から構成されている。前者の場合は、２つの制御弁を使用するため、装置がコスト高となり、設置スペースも大きくなるという問題点を有する。後者の場合は１つの混合弁を使用するということで、装置の低コスト化、設置スペースの削減がある程度は期待できる。しかし、この１つの混合弁を使用する後者の場合、混合弁に設けられた３つの流入口と３つの開口は上下方向に所定の間隔を有して形成されており、かつ前記弁体に設けられた３つの開口も所定の位相をずらして設けなければならず、構造が複雑となり、製造精度にバラツキを生じたり、上下方向の寸法も長くなるので、設置スペースの削減効果が今一つ満足できないという問題があった。

本発明の課題は、３つの流入口、１つの流出口を有し、３つの流入口から流入する流体を連続的に混合比率を変えながら混合して１つの流出口から流出する混合弁を更に改良することにより、構造が簡単で、設置スペースの削減効果が大きい給湯システムを提供することにある。

本発明の給湯システムは、貯湯タンクの上部から出湯する高温水配管と、貯湯タンクの中程から出湯する中温水配管と、水道水を供給する水道水配管とを有し、高温水配管から出湯する高温水と、中温水配管から出湯する中温水と、水道水配管から供給される水道水を互いに混合し、予め定めた設定温度の温水を生成する混合弁を有する給湯システムにおいて、前記混合弁は、前記水道水が流入する第１の流入口、前記中温水が流入する第２の流入口、前記高温水が流入する第３の流入口、混合水が流出する１つの流出口を有する弁本体と、該弁本体内に回動可能に配置された弁体とを有してなり、前記第１〜第３の流入口から流入する水道水、中温水、高温水を混合して前記１つの流出口から流出すると共に、前記弁体は、前記第１の流入口と第３の流入口のいずれか一方と選択的に連通する第１開口と、前記第２の流入口に連通する第２開口を備え、前記弁体を回動させると、前記第１の流入口と第１開口とが連通した状態から徐々に連通面積が減少すると共に、前記第２の流入口と第２開口との連通面積が徐々に増加し、前記第２の流入口と第２開口とが連通した状態を経て、前記第２の流入口と第２開口との連通面積が減少すると共に、前記第３の流入口と第１開口の連通面積が徐々に増加し、前記第３の流入口と第１開口とが連通した状態となり、かつ前記第１開口は前記第３の流入口とは最大１００％の開口面積で連通し、前記第１の流入口とは最大１００％未満の開口面積で連通するようにしたものである。

本発明の給湯システムによれば、貯湯タンクから出湯されてて第２の流入口に供給される中温水を積極的に使用することができるため、貯湯タンク内の中温水を有効利用できる。また、水道水と高温水のいずれか一方と選択的に中温水と混合させるようにし、温度差の大きい高温水と水道水とを混合する状態を有さないようにしているから、所望の設定温度を素早く得ることができる。また、混合弁は、弁本体に設けた３つの流入口に対し、弁体は２つの開口で対応しているので、弁体の構造が複雑化せず、製造精度にバラツキを生じることもなく、かつ軸方向の寸法を短くできて弁本体及び弁体をより小型化でき、設置スペースの削減効果が大きい湯水混合弁を提供できる。さらに、前記第１開口は前記第３の流入口とは最大１００％の開口面積で連通し、前記第１の流入口とは最大１００％未満の開口面積で連通するようにしているので、水道水の供給圧力を低く調整して供給でき、出湯圧力があまり高くない中温水との混合を良好に行うことができる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１の給湯システムを示す配管図、図２は実施の形態１における混合弁の縦断面図、図３は混合弁の弁本体の外観図、図４は混合弁の弁体の外観図、図５（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、図５（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線断面図、図６は図５の状態から約４５度回動した動作状態を示す断面図、図７は図６の状態から更に約４５度回動した動作状態を示す断面図、図８は図７の状態から更に約４５度回動した動作状態を示す断面図、図９は図８の状態から更に約４５度回動した動作状態を示す断面図である。

図１において、給湯システム１は、貯湯タンク２を有する。貯湯タンク２は、水道水配管３をタンク内最下部に連通し、電熱ヒータからなる沸き上げ用ヒータ４により水道水を９０℃程度に加熱して蓄える。

貯湯タンク２は、タンク内上部の高温水を出湯する高温水配管５と、中程の中温水を出湯する中温水配管６を有する。中温水配管６は、タンク内における中温水の上限レベルの位置付近に配置する。

給湯システム１は、混合弁制御装置７を有する。混合弁制御装置７は、コントローラ８と混合弁９からなり、コントローラ８に入力することによって予め定めた設定温度の温水を生成して給湯配管１０に給湯するように、コントローラ８により混合弁９を制御し、高温水配管５から出湯する高温水と、中温水配管６から出湯する中温水と、水道水配管３から供給される水道水を互いに適宜の混合比率で混合する。混合弁９は、図２に示すような、３入力１出力の制御弁で構成している。

このとき、混合弁制御装置７は、中温水配管６内を通る中温水の温度を検出するセンサ１１を有し、その検出温度と前記設定温度との比較結果に基づいて、高温水と中温水と水道水の混合比率を制御する。

以下、混合弁制御装置７の具体例について説明する。
図１の混合弁制御装置７は、図１の混合弁９として、３入力１出力の混合弁を用いたことにある。混合弁９は高温水配管５、中温水配管６、水道水配管３のそれぞれが接続される第１の流入口１４、第２の流入口１５、第３の流入口１６を有し、給湯配管１０が接続される１つの流出口１７を有している。

即ち、図２〜図４において、混合弁９は、弁本体１２と、弁本体１２内に回動可能に配置された弁体１３とを備え、弁本体１２は第１〜第３の流入口１４，１５，１６と、１つの流出口１７を有する。弁本体１２は金属鋳物、プラスチック成型等で下方に開口する円筒状に形成されている。流出口１７は、第１〜第３の流入口１４，１５，１６から入った流体が混合させて流出される。

第１〜第３の流入口１４，１５，１６及び流出口１７の外周には、それぞれ前記水道水配管３、中温水配管６、高温水配管５、及び給湯配管１０の各配管を取付ける取付部１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａが形成されている。弁本体１２の内部に嵌合する弁体１３は、弁体１３を回動させる軸部１８が一体的に上方に突出形成されており、軸部１８の上端は弁本体１２から外部に突出し、駆動装置（図示せず)等によって駆動される。軸部１８は弁本体１２とはスペーサ１９を介してパッキング２０，２１により防水状態が保たれている。スペーサ１９はネジ２２によって弁本体１２に取り付けられた蓋体２３により挟まれ、漏水することがないように構成されている。

第２の流入口１５、第３の流入口１６は、弁本体２から図２において水平方向に、すなわち円筒状の軸方向と直交する方向に設けられている。第１の流入口１４は弁本体２の一方側、すなわち、図２において右方側に形成され、第２の流入口１５は第１の流入口１４と所定の間隔を有してその上部の右方側に形成されている。また、第１の流入口１４は前記第２の流入口１５との間隔を狭めるように所定の傾斜角度θ（本例では３０度としているが、２５〜４５度で設定可能）を有して配置されている。第３の流入口１６は、第１の流入口１４とその中心を僅かにずらしてほぼ対応するように弁本体２の他方側、すなわち左方側に形成されている。このように第１の流入口１４と第２の流入口１５は上下方向に所定の間隔を有して形成され、かつ前記第２の流入口１５は前記第１の流入口１４との間隔を狭める方向に向かって所定の傾斜角度θを有して配置され、第３の流入口１６は１８０度反対側に前記第１の流入口１４とその中心を僅かにずらしてほぼ対向するように形成されているため、弁本体２は更に小型化できると共に、それぞれの流入口１４，１５，１６の取付部１４ａ，１５ａ，１６ａが接近しないため、配管作業が容易に行える。

一方、弁体１３は弁本体１２の内面に接する円筒状をしており、金属鋳物、プラスチック成型等で形成され、弁本体１２の第１の流入口１４及び第３の流入口１６と対向していずれか一方と選択的に連通可能な第１開口２４と、第２の流入口１５と対向して連通可能な第２開口２５が約９０度の位相でずれて形成されている。即ち、本例では第１開口２４に対して第２開口２５は図５（ｂ）に示すように反時計方向に約９０度ずれて形成されている。そして、弁体１３を回動させることにより、第１、第２開口２４、２５は、第１の流入口１４、第２の流入口１５、第３の流入口１６と順次、連通するように配置されている。ここで、前記第１開口２４は、第３の流入口１６と第１の流入口１４とはその中心を僅かにずらしてほぼ対向するように設けているため、前記第１の流入口１４とは最大１００％未満の開口面積で連通し、前記第３の流入口１６とは最大１００％の開口面積で連通する。弁体１３の下方は開口しており、流出口１７と対向する流出開口２６となっている。図２、図５は第１の流入口１４と第１開口２４とが対向している状態を示している。

前記の如く構成された本実施の形態１の混合弁９の混合動作について、図２および図５〜図９を参照して説明する。
混合弁９は、第１の流入口１４に、通常の水道水が供給され、第２の流入口１５に中温水が供給され、第３の流入口１６に高温水が供給され、流出口１７から給湯用や床暖房用の温水を供給するように配管されており、軸部１８を回動させることにより、低温水、中温水及び高温水を混合して流出する。

図５の状態は、第１の流入口１４と第１開口２４とが１００％未満のの開口面積で連通し、第２の流入口１５と第３の流入口１６は第１開口２４と第２開口２５に連通せず、第１の流入口１４から水道水が流入して流出口１７から水道水のみが流出する。図５の状態から、弁体１３を時計方向に約４５度回動させると図６の状態となり、第１の流入口１４と第１開口２４とが約５０％のの開口面積で連通し、第２の流入口１５と第２開口２５とが約５０％のの開口面積で連通し、第３の流入口１６は第１開口２５と連通しない状態となる。図６の状態は、第１の流入口１４から流入される水道水と、第２の流入口１５から流入される中温水とが混合されて流出口１７から流れ出る状態である。

図５の状態から図６の状態に弁体１３を回動させる間は、弁体１３の回動角度に対応して、第１の流入口１４から流入する水道水の量が徐々に減少し、第２の流入口１５から流入する中温水の量が徐々に増加するため、混合比を徐々に連続的に変更することができる。図６の状態では、第１の流入口１４及び第２の流入口１５から略同量の流体が弁体１３内に流入し、流出開口２６を通して流出口１７から流出する。

図６の状態から、弁体１３を時計方向に更に約４５度回動させると図７の状態となり、第１の流入口１４は第１開口２４と連通せず、第２の流入口１５が第２開口２５と１００％のの開口面積で連通し、第３の流入口１６は第１開口２４と連通しない状態となる。図７の状態は、第２の流入口１５からのみ中温水が流入し、流出口１７からは中温水のみが流出する。尚、図７の状態で、第２の流入口１５と第２開口２５とが１００％の開口面積で一致するとき、第１の流入口１４と第１開口２４とは連通しないように設定されているが、僅かに連通するようにしても良い。

図６の状態から図７の状態に弁体１３を回動させる間は、弁体１３の回動角度に対応して、第１の流入口１４から流入する水道水の量が更に徐々に減少し、第２の流入口１５から流入する中温水の量が更に徐々に増加するため、中温水の混合比を徐々に連続的に上昇させることができ、図７の状態では中温水のみが第２の流入口１５から流入し、流出開口２６を通して流出口１７から流出する。

図７の状態から、弁体１３を更に約４５度回動させると図８の状態となり、第１の流入口１４は第１開口２４とが連通せず、第２の流入口１５は第２開口２５と連通し、第３の流入口１６は第１開口２４と約５０％のの開口面積で連通する状態となる。図８の状態は、第２の流入口１５から流入される中温水と、第３の流入口１６から流入される高温水とが混合されて流出口１７から流れ出る状態である。

図７の状態から図８の状態に弁体１３を回動させる間は、弁体１３の回動角度に対応して、第２の流入口１５から流入する中温水の量が徐々に減少し、第３の流入口１６から流入する高温水の量が徐々に増加するため、混合比を徐々に連続的に変更することができる。図８の状態では第２の流入口１５、及び第３の流入口１６から略同量の流体が弁体１３内に流入し、流出開口２６を通して流出口１７から流出する。

図８の状態から、弁体１３を時計方向に更に約４５度回動させると図９の状態となり、第１の流入口１４は第１開口２４と連通せず、第２の流入口１５も第２開口２５と連通せず、第３の流入口１６のみが第１開口２４と１００％のの開口面積で連通する状態となる。図９の状態は、第３の流入口１６からのみ高温水が流入し、流出口１７からは高温水のみが流出する。尚、図９の状態で、第３の流入口１６と第１開口２４とが１００％のの開口面積で連通しているとき、第２の流入口１５と第２開口２５とは連通しないように設定されているが、僅かに連通するようにしても良い。

図８の状態から図９の状態に弁体１３を回動させる間は、弁体１３の回動角度に対応して、第２の流入口１５から流入する中温水の量が更に徐々に減少し、第３の流入口１６から流入する高温水の量が更に徐々に増加するため、中温水を減らしながら高温水の混合比を徐々に連続的に上昇させることができ、図９の状態では高温水のみが第３の流入口１６から弁体１３に流入し、流出開口２６を通して流出口１７から流出する。

流出口１７から出る温水の所望の温度が中温水より低い場合は、中温水と低温水とを混合するように弁体１３の位置を図５〜図７の任意の位置に設定して、混合比を設定する。また、流出口１７から出る温水の所望の温度が、第２の流入口１５の中温水より高い場合は、高温水と中温水とを混合するように弁体１３の位置を図７〜図９の任意の位置に設定して、混合比を設定する。このように、貯湯タンク２から第２の流入口１５に供給される中温水を積極的に使用することができるため、貯湯タンク２内の中温水を有効利用できる。また、高温水と水道水のいずれか一方を選択して中温水と混合させるようにしているため、温度差の大きい高温水と水道水を混合する状態がなく、所望の設定温度を素早く得ることができる。また、混合弁は、弁本体１２に設けた３つの流入口１４，１５，１６に対し、弁体１３には２つの開口１５，１６を設けて対応しているので、弁体１３の構造が複雑化せず、製造精度にバラツキを生じることもなく、かつ軸方向の寸法を短くできて弁本体２及び弁体１３をより小型化でき、設置スペースの削減効果が大きい湯水混合弁を提供できる。さらに、前記第１開口２４は前記第１の流入口１４に対して最大１００％未満のの開口面積で連通するようにしているから、水道水の供給圧力を低く調整して供給でき、出湯圧力があまり高くない中温水との混合を良好に行うことができるという効果がある。

尚、前記した実施の形態１では、弁体１３は円筒形の例を示したが、球形等の弁体としても良いのは勿論である。弁体１３を回動させる軸部は、例えばモータやギアを組み合わせた電動機構により回動させるように構成しても良い。そして、混合された流体の温度や濃度を検出して、所望の温度や濃度に混合できるように電動機構を介して弁体１３の回動角度を制御しても良い。このように自動的に制御する場合も、１つの軸部１８を回動ずるだけなので、制御が容易に行なえる。

以上、本発明の実施の形態１を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

本発明の実施の形態１を示す給湯システムの配管図である。 混合弁の実施の形態１を示す断面図である。 混合弁の弁本体の外観図である。 混合弁の弁体の外観図である。 （ａ）は図２のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線断面図である。 図３の状態から弁体を約４５度回動した動作状態を示す断面図である。 図４の状態から弁体を更に約４５度回動した動作状態を示す断面図である。 図５の状態から弁体を更に約４５度回動した動作状態を示す断面図である。 図６の状態から弁体を更に約４５度回動した動作状態を示す断面図である。

符号の説明

１ 給湯システム、２ 貯湯タンク、３ 水道水配管、５ 高温水配管、６ 中温水配管、７ 混合弁制御装置、８ コントローラ、９ 混合弁、１０ 給湯配管、１１ センサ、１２ 弁本体、１３ 弁体、１４ 第１の流入口、１５ 第２の流入口、１６ 第３の流入口、１７ 流出口、１８ 軸部、１９ スペーサ、２０，２１ パッキング、２３ 蓋体、２４ 第１開口、２５ 第２開口、２６ 流出開口。

Claims (2)

1. 貯湯タンクの上部から出湯する高温水配管と、貯湯タンクの中程から出湯する中温水配管と、水道水を供給する水道水配管とを有し、高温水配管から出湯する高温水と、中温水配管から出湯する中温水と、水道水配管から供給される水道水を互いに混合し、予め定めた設定温度の温水を生成する混合弁を有する給湯システムにおいて、
   前記混合弁は、前記水道水が流入する第１の流入口、前記中温水が流入する第２の流入口、前記高温水が流入する第３の流入口、混合水が流出する１つの流出口を有する弁本体と、該弁本体内に回動可能に配置された弁体とを有してなり、前記第１〜第３の流入口から流入する水道水、中温水、高温水を混合して前記１つの流出口から流出すると共に、前記弁体は、前記第１の流入口と第３の流入口のいずれか一方と選択的に連通する第１開口と、前記第２の流入口に連通する第２開口を備え、前記弁体を回動させると、前記第１の流入口と第１開口とが連通した状態から徐々に連通面積が減少すると共に、前記第２の流入口と第２開口との連通面積が徐々に増加し、前記第２の流入口と第２開口とが連通した状態を経て、前記第２の流入口と第２開口との連通面積が減少すると共に、前記第３の流入口と第１開口の連通面積が徐々に増加し、前記第３の流入口と第１開口とが連通した状態となり、かつ前記第１開口は前記第３の流入口とは最大１００％の開口面積で連通し、前記第１の流入口とは最大１００％未満の開口面積で連通するようにしたことを特徴とする給湯システム。
2. 前記第１の流入口が所定の傾斜角度を有して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。

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