JP4331052B2

JP4331052B2 - 貯湯式温水器

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Publication number: JP4331052B2
Application number: JP2004150196A
Authority: JP
Inventors: 成樹村山; 誠本間; 基阿部
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2004-05-20
Filing date: 2004-05-20
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2024-05-20
Also published as: JP2005331175A

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。

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。
特開２００３−２４０３４２号公報特開２００３−２８７２８０号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の一実施形態の貯湯式温水器の概略構成図。同一実施形態の流体混合弁の縦断面図。同流体混合弁の横断面図。同流体混合弁の横断面図。同流体混合弁の横断面図。同流体混合弁の横断面図。同流体混合弁の横断面図。本発明の他の一実施形態の貯湯式温水器の概略構成図。同他の一実施形態の流体混合弁の横断面図。同流体混合弁の横断面図。同流体混合弁の横断面図。同流体混合弁の横断面図。同流体混合弁の横断面図。同流体混合弁の横断面図。同流体混合弁の横断面図。他の一実施形態の流体混合弁の縦断面図。

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

Claims

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流入ポートあるいは第３流入ポートのいずれか一つを閉じ、閉じたポート以外の他の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ことを特徴とする貯湯式温水器。
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ことを特徴とする前記請求項１に記載の貯湯式温水器。
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つの流入ポートを閉じ、閉じたポート以外の他の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ことを特徴とする貯湯式温水器。
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ことを特徴とする前記請求項３に記載の貯湯式温水器。