JP2011089297A - 還元機能付き混合水栓及びその給湯方法 - Google Patents

Abstract

【課題】混合水栓に還元構造を設けることで、利用者の設定した温度になるまで、吐水初期の冷めた湯水を吐出口、シャワー設備から吐出させず、適温になった温水のみを吐出口等から吐出させ、無駄に水を捨てることがない。
【解決手段】給湯管路３と給水管路４と、貯湯タンク５から水栓本体２までの給湯管路３内に滞留している滞留水を、水栓本体２に接続した返還管路６から返還して一時貯留する還元用タンク１４と、還元用タンク１４に貯留した滞留水を、水栓本体２に供給する水栓本体２に接続した還元管路７と、水栓本体２に設けた、返還管路６と還元管路７の開閉を調整する滞留水調整弁１８とを備え、混合水栓１による給湯に際して、給湯管路３に滞留している滞留水は吐出させず、利用者の設定した温度の貯湯タンク５内の温水のみを吐出させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、温水と冷水とを混合する湯水混合水栓に係り、特に貯湯タンクから長い給湯管を用いて水栓に給湯するときに適している還元機能付き混合水栓及びその給湯方法に関する。

温水と冷水とを混合し、適温に調整する機能を持った湯水混合水栓としては、２ハンドル混合水栓、シングルレバー式混合水栓、ミキシング式混合水栓、サーモスタット式混合水栓等の種々の構造が知られている。例えば、「２ハンドル混合水栓」は、ハンドルを２個装備し、一方のハンドルで水道水、他方のハンドルで湯水を供給、停止する水栓である。この２ハンドル水栓は、水道水側と湯水側のハンドルの開度に応じて水栓から吐出する温水の温度を調整する。「シングルレバー式混合水栓」は１本のレバーから成り、このレバーの上下の操作で水、湯水を供給、停止し、またレバーの左右の操作で水栓から出てくる水、湯水の温度を調整する。「ミキシング式混合水栓」は、湯水を供給、停止する機能と、温度調節を行う機能とを別々にした水栓をいう。給湯器で４０℃や４２℃の適温に設定して、温調ハンドルを給湯側全開の給湯器設定温度にして使用することが前提となる。「サーモスタット式混合水栓」は、吐出口の内部に組み込まれたサーモカートリッジの作用で、温調ハンドルで温度を設定すると、安定的に希望の温度の湯水を吐出することができる水栓である。

例えばシングルレバー式混合水栓に関する技術としては、特許文献１の特許第２５４１０４９号公報「シングルレバー式混合水栓」のように、固定ディスク弁とボディとの間からの漏水を防止するよう改善されたシングルレバー式混合水栓が提案されている。
特許第２５４１０４９号公報

また、特許文献２の特許第２８７４３２２号公報「温水混合水栓」のように、従来のサーモスタットミキシングバルブに比べて操作性に優れ、かつシングルレバー式湯水混合栓に比べて吐出温度の安定性に優れた湯水混合水栓が提案されている。
特許第２８７４３２２号公報

このような従来の混合水栓５１は、図４の概略説明図に示すように、水道水等の給水量と電気温水器、ガス給湯器からの給湯量を、水栓本体５２内の調節弁５３により調節して、吐出温水の温度を調整する。しかし、図５の系統図に示すように、従来の混合水栓５１では温水と給水を混合する機能しかないため、レバー５４を操作しても、電気温水器の貯湯タンク５５から吐出口５６、シャワー設備５７までの給湯配管５８内に滞留している冷めた水（滞留水）が吐出口５６、シャワー設備５７から出終わるまで適温の湯水が使えないという問題を有していた。例えば、冬場にシャワー設備５７で温水を浴びようとして最初に冷めた水が出るのが苦痛となっていた。

そこで、シャワー設備５７の栓を操作してから、１０数秒間温水が出るまで、シャワー設備５７から出る冷たい水を捨てていた。また、台所においては、レバー５４を操作してから冷たい最初の水を別な容器にとり、食器洗いや、洗濯機などに有効利用している人もいるが手間がかかっていた。このときも容器から溢れる水はそのまま捨てていた。

このような場合に、外国は元々水不足になる国が多く、水は貴重なものと認識している国が多い。最近では日本でも高度浄水等の水が貴重なものと認識されるようになり、環境負荷の観点からもこのような水を大切に使うという要請が高まってきた。

なお、都市ガス、プロパンガスによるガス給湯器、瞬間湯沸し器は、加熱部と吐出口、シャワー設備が近いので、直に温水を吐出させることができる。しかし、風呂場、台所、洗面所等の場所にそれぞれ設置する分散型設置ではコスト高になりやすいという問題を有していた。

一方、電気温水器は、深夜電力を利用して１台の温水器で風呂場、台所、洗面所などを給湯することが基本である。このようなオール電化住宅においては電気温水器の貯湯タンクから各使用場所までの給湯配管が長くなることは避けられなかった。

本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、混合水栓に還元構造を設けることで、利用者の設定した温度になるまで、吐水初期の冷めた湯水を吐出口、シャワー設備から吐出させず、適温になった温水のみを吐出口等から吐出させ、無駄に水を捨てることがない還元機能付き混合水栓及びその給湯方法を提供することにある。

本発明の混合水栓によれば、温水器の貯湯タンク（５）から給湯する温水に、水道水等の給水系統からの水を混合して利用者が設定した温度の温水を供給する還元機能付き混合水栓（１）であって、水栓本体（２）にそれぞれ接続した、貯湯タンク（５）から温水を供給する給湯管路（３）と、前記給水系統から水を供給する給水管路（４）と、前記貯湯タンク（５）から水栓本体（２）までの給湯管路（３）内に滞留している滞留水を、該水栓本体（２）に接続した返還管路（６）から返還して一時貯留する還元用タンク（１４）と、前記還元用タンク（１４）に貯留した滞留水を、前記水栓本体（２）に供給する該水栓本体（２）に接続した還元管路（７）と、前記水栓本体（２）に設けた、前記返還管路（６）と前記還元管路（７）の開閉を調整する滞留水調整弁（１８）と、を備え、前記混合水栓（１）による給湯に際して、前記給湯管路（３）に滞留している滞留水は吐出させず、利用者の設定した温度の貯湯タンク（５）内の温水のみを吐出させるように構成した、ことを特徴とする還元機能付き混合水栓が提供される。

前記還元用タンク（１４）は、その底部に出入口（１５）を設け、かつ該出入口（１５）が前記水栓本体（２）の位置より上方に位置するようにグラビティタンクを配置し、該グラビティタンク内の滞留水はその自重で前記水栓本体（２）に戻るように構成したものである。
前記還元用タンク（１４）には、その底部に出入口を設け、かつ該出入口が前記水栓本体（２）の位置より下方位置に配置した無圧タンクを用いることもできる。
前記還元用タンク（１４）の出入口（１５）と前記水栓本体（２）との配管（２１）途中に、該還元用タンク（１４）内の滞留水が流出した際に、該還元用タンク（１４）内に空気の流入を阻止する空気阻止弁（２２）を設けることが好ましい。

前記水栓本体（２）内にジェットポンプ機構（１９）を設け、前記還元用タンク（１４）の滞留水を前記給水管路（４）からの給水と同時に該水栓本体（２）に吸引して吐出させるように構成することができる。

本発明の給湯方法によれば、温水器の貯湯タンク（５）からの温水と、水道水等の給水系統からの水を混合して利用者が設定した温度の温水を吐出させる還元機能付き混合水栓（１）による給湯方法であって、先ず、前記混合水栓（１）を「開」操作したときに、前記貯湯タンク（５）から前記水栓本体（２）までの前記給湯管路（３）に滞留している滞留水を還元用タンク（１４）に返還し、次に、前記貯湯タンク（５）内の温水が前記混合水栓（１）まで到達したら、その温水を吐出させる、ことを特徴とする還元機能付き混合水栓による給湯方法が提供される。
前記還元用タンク（１４）に貯留している滞留水は、前記混合水栓（１）内において前記貯湯タンク（５）からの温水に、前記給水管路（４）からの給水と共に混合して湯温の調整に供する。

本発明の構成では、給湯に際して、貯湯タンク（５）から混合水栓（１）までの給湯管路（３）内に滞留している滞留水を、返還管路（６）から還元用タンク（１４）に返還して一時貯留し、この冷たい滞留水は吐出口（１６）等から吐出させない。この滞留水が還元用タンク（１４）内に移り、貯湯タンク（５）の温水が混合水栓（１）まで到達したら吐出口（１６）等から吐出させる。これにより適温になった温水のみを吐出口（１６）等から吐出させることができる。更に、この温水と給水管路（４）の給水とをこの混合水栓（１）内で混合し、適温に調整する。

還元用タンク（１４）に一時貯留した滞留水は、必要に応じてそのまま冷水として使用する。更に給水管路（４）からの給水と共に貯湯タンク（５）の温水に混合して湯温の調整に供することができる。
このとき、還元用タンク（２）内の滞留水は、その自重で還元管路（７）から水栓本体（２）に還元し、温水に混合させる。または水栓本体（２）内に設けたジェットポンプ機構（１９）により、給水管路（４）からの給水で水栓本体（２）内に吸引して温水と混合して吐出口（１６）等から吐出させる。

本発明の給湯方法では、混合水栓（１）を「開」操作したときに、利用者の設定した温度になるまで、吐水初期の冷めた湯水（滞留水）を吐出口（１６）等から吐出させず、その適温になった温水のみを吐出口（１６）等から吐出させることができる。例えばシャワー設備（１７）の冷たい水に悩まされることなく、快適な生活が可能になる。

本発明の還元機能付き混合水栓を示す概略説明図である。 本発明の還元機能付き混合水栓による給湯方法を示す概略系統図である。 本発明の還元機能付き混合水栓を示す概略説明図であり、（ａ）は滞留水を返還している状態、（ｂ）は適温の温水を吐出している状態、（ｃ）は滞留水を還元している状態である。 従来の混合水栓を示す概略説明図である。 従来の混合水栓による給湯方法を示す概略系統図である。

本発明の還元機能付き混合水栓は、混合水栓による給湯に際して、温水器の貯湯タンクから給湯する給湯管路に滞留している冷めた滞留水は吐出口、シャワー設備等から吐出させず、利用者の設定した温度の温水のみを吐出させるように構成したものである。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の還元機能付き混合水栓を示す概略説明図である。図２は還元機能付き混合水栓による給湯方法を示す概略系統図である。
本発明の還元機能付き混合水栓１は、水栓本体２に給湯管路３と給水管路４とを接続した混合水栓であり、温水器の貯湯タンク５から給湯する温水に、水道水等の給水系統からの水を混合して利用者が設定した温度の温水を供給する混合水栓である。更に本発明の混合水栓１には、これらの管路以外に還元機能を有する返還管路６と還元管路７とを備えている。なお、図示例の混合水栓１はシングルレバー式混合水栓の概略図を示しているがこれに限定されない。

水栓本体２に接続している給湯管路３は、電気温水器で加熱した温水を貯留している貯湯タンク５から温水を供給する管路である。水栓本体２に接続している給水管路４は、水道水、井戸水等の給水系統から水を供給する管路である。この水と温水は、レバー８の操作で供給、停止する。例えば、このレバー８の上下の操作で水、湯水を供給、停止し、またレバー８の左右の操作で混合水栓１から吐出する湯水の温度を調整する。

電気温水器は、図２に示すように、貯湯タンク５に電気料金の安い夜間電力を利用して湯を沸き上げるため循環パイプ９を用いた外部式の発熱体１０とポンプ１１を備え、その給湯温度は、サーモスタットにより一定に維持するようになっている。例えば縦長に形成された貯湯タンク５には、その上部に台所、洗面台、浴槽等に温水を供給する給湯口１２を、下部に水道水等を補給する給水口１３をそれぞれ設けている。発熱体１０は図示するような外部方式に限らず、貯湯タンク５の下部に内蔵した内部式の発熱体を備えることも可能である。

本発明の混合水栓１はその傍に還元用タンク１４を備えている。この還元用タンク１４は、貯湯タンク５から水栓本体２までの給湯管路３内に滞留している滞留水を、水栓本体２に接続した返還管路６から返還して一時貯留するタンクである。給湯管路３に滞留している冷めた滞留水を吐出口１６、シャワー設備１７等から吐出させないタンクである。

この還元用タンク１４は、例えばその底部に出入口１５を設け、かつ出入口１５が水栓本体２の位置より上方に位置するように、いわゆるグラビティタンクを配置したものである。このような還元用タンク１４では、内部の滞留水はその自重で水栓本体２に戻り、吐出口１６等から容易に吐出させることができる。

また、還元用タンク１４として、その底部に出入口を設け、かつ出入口が水栓本体２の位置より下方位置に配置した無圧タンクを用いることも可能である（図示していない）。このような無圧タンクを還元用タンク１４として用いたときは、この無圧タンク内の滞留水は、後述するようなジェットポンプ機構１９や様々な構造のポンプ等で水栓本体２に戻るように構成する。

また、還元用タンク１４の容量は例えば貯湯タンク５から混合水栓１までの給湯管路３から算出する。次の数式に示すような計算式で算出する。
還元用タンクの容量＝給湯管路の容量×α
αは１．５倍〜数倍
例えば、１６ｍｍの給湯配管が１０ｍであれば、０．８×０．８×３．１４×１０００ｃｍ＝２Ｌとなり、αを１．５とすれば３Ｌのタンク容量となる。

同様に、図２に示すように、シャワー設備１７の傍にも還元用タンク１４を備える。シャワー設備１７から冷たい水を出さないために、同様な構成とする。

還元用タンク１４に滞留水を返還する際には、水栓本体２に備えた滞留水調整弁１８により返還管路６の開閉を行う。この滞留水調整弁１８は、還元用タンク１４に貯留した滞留水を、還元管路７に戻すときも、返還管路６と還元管路７の開閉を調整する。これらの滞留水調整弁１８の操作は、サーモスタットで給湯管路３内の温水の温度を検知して駆動する方式、あるいは上述したように給湯管路３内の容量に基づき所定時間経過で駆動する方式がある。更に、手動により切り換える方式もある。

還元用タンク１４の出入口１５と水栓本体２との配管２１途中に、還元用タンク１４内へ空気が流入することを阻止する空気阻止弁２２を設けることができる。この空気阻止弁２２は、縦方向の配管２１内に設けられ、フロート２３で開閉操作されるものである。配管２１内に滞留水が流入しているときは、浮遊しているフロート２３が空気阻止弁２２を開にし、一方配管２１内の水位が低下したときは降下したフロート２３で空気阻止弁２２を閉にすることにより、還元用タンク１４内への空気の流入を阻止する。

図３は本発明の還元機能付き混合水栓を示す概略説明図であり、（ａ）は滞留水を返還している状態、（ｂ）は適温の温水を吐出している状態、（ｃ）は滞留水を還元している状態である。
還元機能付き混合水栓１の動作状態について説明する。先ず、図３（ａ）に示すように、混合水栓１を「開」にしたときに、滞留水調整弁１８の調整により返還管路６を「開」に、還元管路７は「閉」にして、貯湯タンク５から水栓本体２までの給湯管路３に滞留している滞留水を吐出口１６、シャワー設備１７等から吐出させることなく、還元用タンク１４に返還する。これにより、無駄に水を捨てることがなくなる。なお、給水管路４から給水するときにも滞留水を還元する。

次に、図３（ｂ）に示すように、貯湯タンク５内の温水が水栓本体２まで到達したら、滞留水調整弁１８の調整により返還管路６を「閉」ににして、その温水を吐出口１６、シャワー設備１７等から吐出させる。これにより、適温になった温水のみを吐出させることができ、吐出口１６、シャワー設備１７等から冷水が出るという不具合がない。なお、図示例では、給湯管路３から給湯のみを説明しているが、給水管路４から水を混合することは勿論可能である。

還元用タンク１４に貯留している滞留水は、図３（ｃ）に示すように、混合水栓１内において貯湯タンク５からの温水に、給水管路４からの水と共に混合して湯温の調整に利用する。あるいは還元用タンク１４内の水のみを利用することも可能である。

還元用タンク１４は、その底部に出入口１５を設け、かつ出入口１５が水栓本体２の位置より上方に位置するように配置することにより、還元用タンク２内の滞留水はその自重で水栓本体２に戻り、吐出口１６から吐出させる。

または水栓本体２内にジェットポンプ機構１９を設け、還元用タンク１４の滞留水を給水系統からの給水と同時に水栓本体２に吸引して吐出口１６、シャワー設備１７から吐出させる。

更に、ジェットポンプ機構１９に代えて水栓本体２の配管にタンデム水車式ポンプ又は電動ポンプを設けることにより、還元用タンク１４の滞留水を給水系統からの給水と同時に水栓本体２に吸引して吐出口１６等から吐出させることができる。

本発明の還元機能付き混合水栓及びその給湯方法を実施するに際して、例えば混合水栓１で湯温を８０度と設定し、混合水栓１の蛇口１６からその温水を吐出させると、不注意で手が蛇口１６の下に当たり、水跳ねが当たる位置に手があると大変危険である。そこで、その温水の出始めは５０度程度から吐出させることが望ましい。あるいはこの混合水栓１の蛇口１６につけた小さなディスプレイに返還温度或いは設定温度もリアルタイムに表示して知らせ、更には警報、音声メッセージなどで通知する手段を付加することも望ましい。

ここで、設定温度とは、利用者が必要とする湯の温度いい、例えば８０度程度をいう。一定温度とは、利用者が８０度の湯温を希望しても，安全上湯水の出始めの温度を例えば５０度程度の低めに設定する。なお、５０度で出始めても、配管の熱容量で若干の違いはあるが、直ぐに８０度に上がっていくので問題はない。しかし、その短い時間であっても気いて手を安全な位置に戻すことができ、安全性を向上させることができる。

なお、本発明は上述した発明の実施の形態に限定されず、混合水栓１に返還管路６、還元管路７と還元用タンク１４とから成る還元構造を設けることで、利用者の設定した温度になるまで、吐水初期の冷めた湯水を吐出口１６、シャワー設備１７から吐出させず、適温になった温水のみを吐出口１６、シャワー設備１７から吐出させ、無駄に水を捨てることがない構成であれば、図示したような構成に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。

本発明の還元機能付き混合水栓及びその給湯方法は、家庭用温水器に利用するだけでなく、業務用の大型の貯湯タンクを有する電気温水器においても利用することができる。更に、長い給湯配管を有するものであればガス給湯器にも勿論利用することができる。

１ 混合水栓
２ 水栓本体
３ 給湯管路
４ 給水管路
５ 貯湯タンク
６ 返還管路
７ 還元管路
１４ 還元用タンク
１５ 還元用タンクの出入口
１８ 滞留水調整弁
１９ ジェットポンプ機構

Claims (7)

1. 温水器の貯湯タンク（５）から給湯する温水に、水道水等の給水系統からの水を混合して利用者が設定した温度の温水を供給する還元機能付き混合水栓（１）であって、
   水栓本体（２）にそれぞれ接続した、貯湯タンク（５）から温水を供給する給湯管路（３）と、前記給水系統から水を供給する給水管路（４）と、
   前記貯湯タンク（５）から水栓本体（２）までの給湯管路（３）内に滞留している滞留水を、該水栓本体（２）に接続した返還管路（６）から返還して一時貯留する還元用タンク（１４）と、
   前記還元用タンク（１４）に貯留した滞留水を、前記水栓本体（２）に供給する該水栓本体（２）に接続した還元管路（７）と、
   前記水栓本体（２）に設けた、前記返還管路（６）と前記還元管路（７）の開閉を調整する滞留水調整弁（１８）と、を備え、
   前記混合水栓（１）による給湯に際して、前記給湯管路（３）に滞留している滞留水は吐出させず、利用者の設定した温度の貯湯タンク（５）内の温水のみを吐出させるように構成した、ことを特徴とする還元機能付き混合水栓。
2. 前記還元用タンク（１４）は、その底部に出入口（１５）を設け、かつ該出入口（１５）が前記水栓本体（２）の位置より上方に位置するようにグラビティタンクを配置し、該グラビティタンク内の滞留水はその自重で前記水栓本体（２）に戻るように構成したものである、ことを特徴とする請求項１の還元機能付き混合水栓。
3. 前記還元用タンク（１４）の出入口（１５）と前記水栓本体（２）との配管（２１）途中に、該還元用タンク（１４）内の滞留水が流出した際に、該還元用タンク（１４）内に空気の流入を阻止する空気阻止弁（２２）を設けた、ことを特徴とする請求項１又は２の還元機能付き混合水栓。
4. 前記還元用タンク（１４）は、その底部に出入口を設け、かつ該出入口が前記水栓本体（２）の位置より下方位置に配置した無圧タンクである、ことを特徴とする請求項１の還元機能付き混合水栓。
5. 前記水栓本体（２）内にジェットポンプ機構（１９）を設け、前記還元用タンク（１４）の滞留水を前記給水管路（４）からの給水と同時に該水栓本体（２）に吸引して吐出させるように構成した、ことを特徴とする請求項１の還元機能付き混合水栓。
6. 温水器の貯湯タンク（５）からの温水と、水道水等の給水系統からの水を混合して利用者が設定した温度の温水を吐出させる還元機能付き混合水栓（１）による給湯方法であって、
   先ず、前記混合水栓（１）を「開」操作したときに、前記貯湯タンク（５）から前記水栓本体（２）までの前記給湯管路（３）に滞留している滞留水を還元用タンク（１４）に返還し、
   次に、前記貯湯タンク（５）内の温水が前記混合水栓（１）まで到達したら、その温水を吐出させる、ことを特徴とする還元機能付き混合水栓による給湯方法。
7. 前記還元用タンク（１４）に貯留している滞留水は、前記混合水栓（１）内において前記貯湯タンク（５）からの温水に、前記給水管路（４）からの給水と共に混合して湯温の調整に供する、ことを特徴とする請求項６の還元機能付き混合水栓による給湯方法。

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