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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5956985
(24)【登録日】2016年6月24日
(45)【発行日】2016年7月27日
(54)【発明の名称】流体の流れ制御システム
(51)【国際特許分類】
F24D 17/00 20060101AFI20160714BHJP
F24H 1/00 20060101ALI20160714BHJP
【ＦＩ】
F24D17/00 B
F24D17/00 C
F24D17/00 L
F24H1/00 631F
【請求項の数】23
【全頁数】22
(21)【出願番号】特願2013-514588(P2013-514588)
(86)(22)【出願日】2011年6月16日
(65)【公表番号】特表2013-537610(P2013-537610A)
(43)【公表日】2013年10月3日
(86)【国際出願番号】EP2011002973
(87)【国際公開番号】WO2011157426
(87)【国際公開日】20111222
【審査請求日】2014年6月13日
(31)【優先権主張番号】1105684.3
(32)【優先日】2011年4月4日
(33)【優先権主張国】GB
(31)【優先権主張番号】1010097.2
(32)【優先日】2010年6月16日
(33)【優先権主張国】GB
(73)【特許権者】
【識別番号】510211697
【氏名又は名称】ギルバート，パトリック
(74)【代理人】
【識別番号】100114775
【弁理士】
【氏名又は名称】高岡 亮一
(72)【発明者】
【氏名】ギルバート，パトリック
【審査官】
黒石 孝志
(56)【参考文献】
【文献】
実開昭５８−５１１２０（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
特開平６−２６５２０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
登録実用新案第３１４９９６８（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
特開２００８−７５８９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−２３６４２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００３−１３０４５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
実開昭６１−２００５５７（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
国際公開第２０１０／０８４６２０（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ２４Ｄ １７／００
Ｆ２４Ｈ １／００
Ｆ２４Ｈ １／１８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体の流れ制御システムであって、
流体を加熱するための加熱装置と、
前記加熱装置から使用領域へ加熱された前記流体を提供する第１の流路と、
流体供給から流体を受け取るよう適合された供給路および前記使用領域から流体を受け取るように適合された排出路を有する熱交換器であって、それにより、前記供給路における前記流体が前記排出路における前記流体によって予備加熱される熱交換器と、
前記熱交換器の前記供給路から前記加熱装置へ前記予備加熱された流体を提供する第２の流路と、
前記排出路に沿った流体の流れを制御するための第１の流れ調節装置と、
前記供給路に沿って予備加熱された流体の流れを制御するための第２の流れ調節装置と、
を含み、
使用中、前記熱交換器の前記流体供給路および排出路における流体流速もしくは前記流体流速における変化は、実質的に比例して相関するよう、前記第１および第２の流れ調節装置のそれぞれを制御するよう適合される流れ制御装置をさらに含み、
第１の流れ調節装置および第２の流れ調節装置の間にバイパス経路を有さず、
第１の流れ調節装置および第２の流れ調節装置は機械的連結により調節が行われる、
システム。
流体を加熱するための加熱装置と、
前記加熱装置から使用領域へ加熱された前記流体を提供する第１の流路と、
流体供給から流体を受け取るよう適合された供給路および前記使用領域から流体を受け取るように適合された排出路を有する熱交換器であって、それにより、前記供給路における前記流体が前記排出路における前記流体によって予備加熱される熱交換器と、
前記熱交換器の前記供給路から前記加熱装置へ前記予備加熱された流体を提供する第２の流路と、
前記排出路に沿った流体の流れを制御するための第１の流れ調節装置と、
前記供給路に沿って予備加熱された流体の流れを制御するための第２の流れ調節装置と、
を含み、
使用中、前記熱交換器の前記流体供給路および排出路における流体流速もしくは前記流体流速における変化は、実質的に比例して相関するよう、前記第１および第２の流れ調節装置のそれぞれを制御するよう適合される流れ制御装置をさらに含み、
第１の流れ調節装置および第２の流れ調節装置の間にバイパス経路を有さず、
第１の流れ調節装置および第２の流れ調節装置は機械的連結により調節が行われる、
システム。
【請求項2】
前記供給路から前記使用領域へ予備加熱された流体を提供するためのバイパス流路であって、前記バイパス流路は、前記加熱装置の前記第２の流路の上流および前記加熱装置の前記第１の流路の下流間に連結されている、バイパス流路と、
前記バイパス路内の流体の流れを制御するためのバイパス流れ調節装置と、
をさらに含む、請求項１に記載の流体の流れ制御システム。
前記バイパス路内の流体の流れを制御するためのバイパス流れ調節装置と、
をさらに含む、請求項１に記載の流体の流れ制御システム。
【請求項3】
前記流れ制御装置が、前記バイパス路における流速が、前記第１および／もしくは第２の流路における流速の関数であるよう、前記バイパス流れ調節装置を制御するようさらに適合される、請求項２に記載の流体の流れ制御システム。
【請求項4】
前記第１、第２、バイパスの流れ調節装置のそれぞれが、流体の流れが妨げられる閉じた位置および完全に開いた位置間で可変的な程度の流体の流れを提供することができる、請求項３に記載の流体の流れ制御システム。
【請求項5】
前記制御装置が、前記バイパスの流れ調節装置の作動に比例して前記第１および第２の流れ調節装置を作動させるように動作する、請求項４に記載の流体の流れ制御システム。
【請求項6】
前記制御装置が、前記流体流速から実質的に独立する前記使用領域における前記流体の温度の制御を可能とするよう、前記バイパスの流れ調節装置の作動に反比例して前記第１および第２の流れ調節装置を作動させるように動作する、請求項４に記載の流体の流れ制御システム。
【請求項7】
前記流れ制御装置が、前記調節装置を制御するための共通の作動装置を含む、請求項１に記載の流体の流れ制御システム。
【請求項8】
前記流れ制御装置が、前記調節装置間で１つ以上の機械的、水圧的、もしくは電気的連結を含む、請求項１に記載の流体の流れ制御システム。
【請求項9】
流体圧力調節システムをさらに含み、前記流体圧力調節システムが、
前記第２の流路もしくは前記供給路のいずれかに配置される流体圧力調節装置と、
前記流体圧力調節装置を制御するための共通の機構を作動させるよう連結された前記第１および第２の流れ調節装置の上流および下流側との圧力伝導における圧力感知面領域と、さらに
前記第１の流路における流体の流れに関して前記第２の流路の流体の流れを制御するよう、前記圧力感知表面またはそれにおける流体圧力の変位に従って、前記流体圧力調節装置を制御するための使用に適合された圧力制御システムと、
を含む、請求項１に記載の流体の流れ制御システム。
前記第２の流路もしくは前記供給路のいずれかに配置される流体圧力調節装置と、
前記流体圧力調節装置を制御するための共通の機構を作動させるよう連結された前記第１および第２の流れ調節装置の上流および下流側との圧力伝導における圧力感知面領域と、さらに
前記第１の流路における流体の流れに関して前記第２の流路の流体の流れを制御するよう、前記圧力感知表面またはそれにおける流体圧力の変位に従って、前記流体圧力調節装置を制御するための使用に適合された圧力制御システムと、
を含む、請求項１に記載の流体の流れ制御システム。
【請求項10】
任意の流れ調整装置が電気的に作動し、前記システムが、１つ以上の温度センサーをさらに含み、前記システムが、前記温度センサーからの前記情報を使用する前記調節装置を制御するためのユーザーインターフェースをさらに含む、請求項１に記載の流体の流れ制御システム。
【請求項11】
前記使用領域が、シャワー設備を含む、請求項１に記載の流体の流れ制御システム。
【請求項12】
流体の圧力制御システムであって、
流体供給に連結可能な流体圧力調節装置と、
流体の流れに対する制御可能な抵抗をそれぞれ有する、第１の流れ調節装置および第２の流れ調節装置と、
共通の第１の変位可能なセパレータを有し、前記第１の変位可能なセパレータの変位が第１の副室のそれぞれの前記相対的な内部容量を決定する、第１の上流の副室および第１の下流の副室であって、前記第１の流れ調節装置の上流側は、前記第１の上流の副室と圧力伝達するように配置され、前記第１の流れ調節装置の下流側は、前記第１の下流の副室と圧力伝達するように配置される、第１の上流の副室および第１の下流の副室と、
共通の第２の変位可能なセパレータを有し、前記第２の変位可能なセパレータの変位が、第２の各副室の相対的な内部容量を決定する、第２の上流の副室および第２の下流の副室であって、前記第２の流れ調節装置の上流側は、前記第２の上流の副室と圧力伝達するように配置され、前記第２の流れ調節装置の下流側は、前記第２の下流の副室と圧力伝達するように配置され、前記第２の流れ調節装置の上流側は、前記流体圧力調節装置から流体を受け取るよう配置されており、前記第１および第２のセパレータが機械的に連結される、第２の上流の副室および第２の下流の副室と、
前記副室に関する前記第１および第２のセパレータの位置に従って、前記流体圧力調節装置を制御するための使用に適合された圧力制御システムと、
を含む、流体の圧力制御システム。
流体供給に連結可能な流体圧力調節装置と、
流体の流れに対する制御可能な抵抗をそれぞれ有する、第１の流れ調節装置および第２の流れ調節装置と、
共通の第１の変位可能なセパレータを有し、前記第１の変位可能なセパレータの変位が第１の副室のそれぞれの前記相対的な内部容量を決定する、第１の上流の副室および第１の下流の副室であって、前記第１の流れ調節装置の上流側は、前記第１の上流の副室と圧力伝達するように配置され、前記第１の流れ調節装置の下流側は、前記第１の下流の副室と圧力伝達するように配置される、第１の上流の副室および第１の下流の副室と、
共通の第２の変位可能なセパレータを有し、前記第２の変位可能なセパレータの変位が、第２の各副室の相対的な内部容量を決定する、第２の上流の副室および第２の下流の副室であって、前記第２の流れ調節装置の上流側は、前記第２の上流の副室と圧力伝達するように配置され、前記第２の流れ調節装置の下流側は、前記第２の下流の副室と圧力伝達するように配置され、前記第２の流れ調節装置の上流側は、前記流体圧力調節装置から流体を受け取るよう配置されており、前記第１および第２のセパレータが機械的に連結される、第２の上流の副室および第２の下流の副室と、
前記副室に関する前記第１および第２のセパレータの位置に従って、前記流体圧力調節装置を制御するための使用に適合された圧力制御システムと、
を含む、流体の圧力制御システム。
【請求項13】
前記副室のそれぞれが、幾何学的にプリズム状もしくはシリンダー状であり、前記変位可能なセパレータが、それらのそれぞれの副室内にて、液密の方法で摺動可能なピストンヘッドである、請求項１２に記載の流体の圧力制御システム。
【請求項14】
１つ以上の前記副室との流体伝達を可能にする１つ以上の開口部が、前記対応するピストンヘッドが、あらかじめ決められた位置にある場合、阻害されるよう提供される、請求項１２に記載の流体の圧力制御システム。
【請求項15】
前記圧力制御システムが、前記セパレータに結合され、水圧的に前記流体圧力調節装置を作動させるよう配置されたスプールバルブを含む、請求項１２に記載の流体の圧力制御システム。
【請求項16】
変位が可能な範囲の各端間の中間である位置に前記変位可能なセパレータを付勢するよう配置される１つ以上の弾性部材をさらに含む、請求項１２に記載の流体の圧力制御システム。
【請求項17】
前記セパレータの変位における振動を阻害または減衰させるよう１つ以上の前記セパレータに結合された変位ダンパーをさらに含む、請求項１２に記載の流体の圧力制御システム。
【請求項18】
前記セパレータの変位が、共通の方向に沿っているように配置される、請求項１２に記載の流体の圧力制御システム。
【請求項19】
前記セパレータが、ピストンとして提供される場合、１つ以上の導管が、そこを通る流体の流れを可能にするようピストン内に提供される、請求項１２に記載の流体の圧力制御システム。
【請求項20】
前記第１および第２のセパレータの位置が、使用時に、前記第１および第２の上流および下流の副室内の相対圧力の関数である、請求項１２に記載の流体の圧力制御システム。
【請求項21】
前記第１および第２のセパレータの機械的な結合が、前記各セパレータが、使用時に、連係した変位を発生するようにされる、請求項１２に記載の流体の圧力制御システム。
【請求項22】
前記第１および第２の流れ調節装置が、機械的、水圧的、もしくは電気的に作動される、請求項１２に記載の流体の圧力制御システム。
【請求項23】
前記第１および第２の流れ調節装置は、そこを通る流体の流れの前記経路のため、および関連する導管との連結のための少なくとも２つの入口および少なくとも２つの排出口を有するユニット内に組み込まれる、請求項１２に記載の流体の圧力制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流れ制御システムに関する。また、２つ以上の導管における流体の流れの流速の均衡化および安定化のための装置におけるバルブ機構、配管構成要素、もしくは付属品、およびそれらの配置もしくは組み合わせに関し、主に、湯沸システムを供給する複数の利用に連結される温熱水の利用の無駄を省く、衛生シャワー器具にて使用されるような逆流熱交換装置を通る熱またはその他のエネルギーの効果的な回収を高めることを目的とする。
【０００２】
本発明の実施形態は、例えば、家庭／建物の環境において有用なエネルギーを節約する熱回収装置の効率性を改善するだけではなく、環境における利益およびそのエネルギー源の保存に対し、その利用をより実用的および使いやすくすることにより、一般的な採用を容易にする。
【背景技術】
【０００３】
先行技術において衛生シャワーの廃水からの熱を回収するために使用される熱交換器は、最適な性能のために熱媒介流体の均衡した流速を確保するための専用の／独立した湯沸ユニットを必要とする。その他の熱水設備と熱水供給を分け合う熱回収シャワー器具は、概して、回収した熱をシャワーの冷水供給にのみ送達し、熱交換器の作動の効率性を著しく減少させるもしくは制限する。先行技術に係る熱交換装置（ＨＸＤ）を備えた独占的もしくは専用ではない（すなわち、付加された独立した熱水蛇口もしくは放出口へ同時に温熱水を供給することが可能である）温熱水の利用から温熱水を使用するシャワー器具は、熱交換装置を熱媒介流体の均衡した流れでの不安定な機能もしくは妨害の影響を受け、結果として回収される有用な熱量の減少が発生する。熱交換装置の使用の経済的および環境的な利益は、より費用対効果が大きい、特にスポーツクラブもしくは公共スイミングプールなどで使用される複数のシャワー器具を有する公共施設、および温熱水ユニット（を供給する複数の施設）を一元化した一般的な使用にとって特に重要である。このような流体の流れの変動および妨害の効果を減少させ、それにより熱交換装置の性能を改善するよう、熱交換装置を有するこのようなシステムの性能を改善する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様によれば、本発明は、流体の流れ制御システムであって、
流体を熱するための熱装置と、
熱装置から使用領域へ熱流体を提供するための第１の流路と、
流体供給から流体を受け取るように適合された供給路および使用領域から液体を受け取るように適合された排出路を有する熱交換器であって、それにより、供給路における流体は、排出路における流体により予備加熱されている熱交換器と、
熱交換器の供給路から熱装置へ予備加熱された流体を提供するための第２の流路と、
排出路を通る（に沿って）流体の流れを制御するための第１の流れ調節装置と、
供給路に沿って予備加熱された流体の流れを制御するための第２の流れ調節装置と、
を含むシステムであって、
使用中、熱交換器の流体の供給路および排出路の流体の流速（もしくは、該流速の変化）は、実質的に比例の関係（もしくは実質的に同一）であるよう、第１および第２の流れ調節装置のそれぞれを制御するように適合された流れ調節装置をさらに含む、
システムである。
【０００５】
従って、本発明は、第１および第２の流れ調節装置の作動を調節することにより、熱交換器の供給路および排出路内の流れを制御する。このことは、流れを安定させ、熱装置への第２の流路に沿って予備加熱された少なくともいくつかの流体の供給を可能にすることに留意されたい。流体の流速が、調節装置により提供される流れの調節の範囲と実質的に対応する異なる流速の範囲にわたって実質的に同一であることが好ましい。このように、一貫して「均衡のとれた」流速が、システムの使用中維持され得る。
【０００６】
システムは、使用領域への供給路からの予備加熱された流体を提供するバイパス流路がさらに提供され得、バイパス流路は、熱装置の第２の流路の上流および熱装置の第１の流路の下流間に連結されている。バイパスの流れ調節装置は、この場合、バイパス路の流体の流れを制御するために提供される。バイパス路は、使用領域に送達される流体の温度および流速の制御を高める。バイパス路もしくはバイパスの流れ調節装置は、概してそこを通る流体の自由な流れに抵抗する、もしくはそこを流れる間の流体の圧力水頭の損失を増加させる構成要素／形体をも含み得る。流れ制御装置は、バイパス路の流速が、第１および／もしくは第２の流路の流速の関数であるよう、バイパスの流れ調節装置を制御するようにさらに適合される。
【０００７】
第１の、第２の、およびバイパスの流れ調節装置のそれぞれは、概して、流体の流れが妨害される閉鎖された位置と、十分に開けた位置との間で可変的な流体の流れを提供することが可能である。このような変動性は、一連の工程を介して段階的もしくは連続的であり得、線形もしくは非線形であり得る。
【０００８】
制御装置は、バイパスの流れ調節装置の作動に比例して、第１および第２の流れ調節装置の作動を引き起こすように動作するよう配置され得る。一方、制御装置は、流体の流速と実質的に独立して、使用領域の流体の温度を制御することができるように、バイパスの流れ装置の作動に反比例して、第１および第２の流れ調節装置の作動を引き起こすように動作し得る。流れ制御装置は、前述の調節装置を、好ましくは同時に制御する共通の作動装置を含み得る。調節装置は、多くの機構のうちの１つ以上に従って制御され得る。例えば、それらは、結合もしくは連結の使用などにより機械的に連結し得る。これらは、水圧配管を使用して水圧的に作動可能、もしくは電気信号を使用して電気的に作動可能であり得る。原則として、流れ調節装置は、流れに可変的な抵抗を提供する多くの異なる形態をとり得る。概して、流れ調節装置は、バルブもしくはその他の可変的な流れの抵抗の形態をとる。
【０００９】
熱装置はまた、関連付けられたヒーターを有する流体貯水槽を含む多くの異なる形態をとり得る。概して、熱装置は、さらに１つ以上の他の使用領域へ、独立して（同時に）温熱流体を供給するように適合される。このような場合、共通の熱装置を分け合う複数のシステムの例が提供され得る。
【００１０】
流れ調節装置は、多くの可能な場所にて含まれ得る。通常、第１の流れ調節装置は、第１の流路内（に沿った場所）に配置される。同様に、第２の流れ調節装置は、第２の流路もしくは熱交換器の供給路の上流の供給路内に配置され得る。
【００１１】
さらに動作上の利点を提供するために、流体の流れ制御システムは、流体圧力調節システをさらに含み得、流体圧力調節システムは、
流体圧力調節装置と、
流体圧力調節装置を制御するための共通の機構を作動するよう結合される第１および第２の流れ調節装置の上流および下流側と圧力伝達するよう表面の圧力の感度が高い（変位可能な）領域と、
第１の流路における流体の流れに関して第２の流路内の流体の流れを制御するように、圧力の感度が高い表面の変位に従って、流体圧力調節装置を制御するための使用に適合された圧力制御システムと、
を備える。
【００１２】
流体の流れ制御システムは、圧力センサー、電気的結合、電子的圧力制御システム、および電動のもしくは電気的に作動される流体圧力調節装置を有する流体圧力調節システムの電気的実施形態を含み得る。しかしながら、このような実施形態において、圧力の感度が高い表面の表面領域および／または動作上の変位は、非常に小さいもしくは微小であるため、実質的に知覚不可能であり得る。
【００１３】
流体の流れ制御システムは、（機械的に実施された）流体圧力調節システムをさらに含み得、流体圧力制御システムは、
流体圧力調節装置と、
共通の第１の変位可能なセパレータであって、第１の変位可能なセパレータの変位が、第１の上流および下流の各副室の（内部の相対的圧力によって決定される）相対的な内部容量を決定する変位可能なセパレータを有する第１の上流の副室および第１の下流の副室であって、第１の流れ調節装置の上流側が、第１の上流の副室と圧力伝達するよう配置され、第１の流れ調節装置の下流側は、第１の下流副室と圧力伝達にするよう配置される第１の上流の副室および第１の下流の副室と、
共通の第２の変位可能なセパレータであって、第２の変位可能なセパレータの変位が、第２の上流および下流の各副室の（内部の相対的圧力によって決定される）相対的な内部容量を決定する第２の変位可能なセパレータを有する第２の上流の副室および第２の下流の副室であって、第２の流れ調節装置の上流側が、第２の上流の副室と圧力伝達するよう配置され、第２の流れ装置の下流側は、第２の下流の副室と圧力伝達するよう配置され、第２の流れ調節装置の上流側は流体圧力調節装置から流体を受け取るよう配置されており、第１および第２のセパレータが機械的に結合されている、第２の上流の副室および第２の下流の副室と、
第１の流路における流体の流れに関して第２の流路の流体の流れを制御するよう、副室に関する第１および第２のセパレータの配置に従って、流体圧力調節装置を制御するための使用に適合された圧力制御システムと、
を含む。
【００１４】
第１の上流、第１の下流、第２の上流、および第２の下流の副室間の圧力差は、特に圧力が不安定な間、合力を生成する抗力を発生させ、結合されたセパレータの動きを引き起こす。圧力伝達は、問題の副室内の流体に対する圧力を送達するよう、隔壁の変位により提供される。しかしながら、概して、圧力伝達は、流体が副室へ、および副室から流れることが可能な流体の伝達により提供される。副室は、独立して配置され得るが、小型の配置は、第１のチャンバーの分離部分として提供される第１の上流および第１の下流の副室、ならびに第２のチャンバーの分離部分として提供される第２の上流および第２の下流の副室により提供され得る。上流および下流の副室がそのように配置されない場合、変位可能なセパレータは、例えば、ロッカ・アームなどの連係した変位のための機構により連結する複数の流体閉じ込め型面として認識され得る形態を有し得る。好ましい配置では、第２の下流の副室は、第２の流路部を形成し、第１の上流の副室は、第１の流路部を形成する。好ましくは、各副室は、実質的に同一もしくは、類似の変位可能な分離表面領域に露出されている。
【００１５】
流体圧力調節システムは、熱交換器へと通ずるもしくは熱交換器から通ずる導管における流体圧力を管理し得、特定の（あらかじめ決定されたもしくは直接決定された）値以下の管理された圧力の減少が、前述の圧力調節装置の対応する開口を引き起こすよう配置され得る。同様に、特定の（あらかじめ決定されたもしくは直接決定された、異なる値であり得る）値以上の圧力水頭の増加は、圧力調節装置の対応する閉鎖を引き起こし得る。従って、圧力調節装置は、管理された圧力水頭が、あらかじめ決定されたもしくは特定の値にて安定し得るよう、これらの動的状態間における釣り合った位置を達成し得る。
【００１６】
流体圧力調節装置は、例えば、変形可能な流れの抵抗を提供する様々な種類のバルブを含む、前述の流体の流れ調節装置と類似の方法において、多くの異なる形態をとり得る。流体圧力調節装置は、好ましくは、供給路内に配置される。このことは、「流入する」流れの圧力の制御を可能にする。
【００１７】
副室は、幾何学的に、プリズム状もしくはシリンダー状であり得る。セパレータは、隔壁を含む、（変形可能な部材を含む）変位可能な部材として提供され得る。プリズム状もしくはシリンダー状の副室の場合、変位可能なセパレータは、好ましくは、それらの各副室内にて液密の方法にてスライド可能なピストンヘッドである。従って、このようなセパレータの往復運動の方向は、副室の第１の対称軸に対して直線状であり得る。
【００１８】
１つ以上の副室との流体連動を可能とする１つ以上の開口部は、対応するピストンヘッドが、あらかじめ決定された位置にあるとき、ブロックされるためよう提供され得る。これは、例えば、可能な動作範囲内にセパレータの外部で、副室が、流路部として使用される場合にあり得る。
【００１９】
圧力制御システムは、セパレータに連結し、水圧的に流体圧力調整装置を作動するよう配置されるスプールバルブを含み得る。水圧流体は、圧力調節装置が制御する（上流もしくは下流のいずれかと連結された）流路から提供され得る。
【００２０】
セパレータは、可能な動作範囲内にて自由に動くことが可能であり得る。しかしながら、１つ以上の弾力性のある部材が、変位可能な範囲の各端の中間である位置へ変位可能なセパレータを付勢するために配置され得る。このような部材は、エラストマーの部材もしくはばねを含み得る。幾何学および作動的構成要素および状態により、いくつかの適用においてあり得る通常のモードでの振動の可能性が存在し得ることが予想される。このような振動を減らすために、システムは、セパレータの変位における振動を防ぐもしくは弱めるよう１つ以上のセパレータを連結した変位可能なダンパーをさらに含み得る。ダンピングは、流体に関する構成要素の動作を引き起こすことによりもたらされ得る。流体で満たされた空洞は、ピストンもしくは機械的な連結に連結されたシャフトもしくは部材が、ピストン−連結機構の動作を弱めるように動き得る範囲内の副室壁において提供され得る。
【００２１】
必須ではないが、特に、共通の方向に沿うように、セパレータの変位を配置することは都合が良い。副室は、同直線もしくは同軸であるように、セパレータおよび／もしくは連結シャフトの連係した動作に対して一列に配列され得る。セパレータが、ピストンとして提供される場合、１つ以上の導管が、流体の流れがそこを通ることを可能にするよう、ピストン内に提供され得る。これらは、小型な配置を提供するために、ピストンヘッドもしくは（シャフトなどの）ピストンのその他の部分に提供され得る。
【００２２】
使用の際、第１および第２のセパレータの位置は、概して、第１の上流、第１の下流、第２の上流、および第２の下流の副室内の相対圧力の機能となるように配置される。このことは、中間の変位位置（このコースの変位は、隔壁の使用時に、任意の幾何学を含む）にセパレータを促す弾力性のある部材の提供により方向づけられ得る。セパレータ間の機械的な連結は、概して、セパレータに連係された変位を経験させることとなることは明白である。しかしながら、原則として、このような変位は、連結した配置により、反対の方向もしくは非平行の方向であり得る。
【００２３】
好ましい配置では、流れ調節装置は、（例えば、モーターおよびモータードライブを使用して）電気的に動作し、およびシステムは、１つ以上の温度センサー、および前述の温度センサーからの情報を使用する流れ流制御装置を制御するユーザーインターフェースをさらに含む。（水圧的もしくは機械的な）動作のその他の形態も、温度センサー（複数可）もしくは温度に高感度な構成要素およびユーザーインターフェースに従って使用され得ることは明らかであろう。このことは、使用領域で、一般的な恒温の流体の流れの調節を提供する。
【００２４】
本明細書に記載される特定の例において、システムの典型的な適用として、使用領域は、シャワーとして形成される。しかしながら、その他の家庭的および工業的適用が、温熱水もしくはその他の流体が使用領域において必要とされ、熱エネルギーが領域から放出される液体から回収される、本発明の恩恵を受け得ることが理解されるであろう。
【００２５】
システムは、自己充足装置などのユニット内の多くの構成要素の提供によってもたらされ得る。このことは、搭載の目的のために、および既存のシステムに本発明を旧式で適合させるためにも都合が良い。従って、好ましくは、制御ユニットは、本発明の第１の態様に係る流体の流れ制御システムを提供し得、制御ユニットは、
第１の流れ調節装置と、
第２の流れ調節装置と、
流れ制御装置と、をそれぞれ含み、
加熱装置および熱交換器への制御ユニットの流体の連結のための流動の連結をさらに含む。
【００２６】
任意で、多くのその他の構成要素が、独立して、流路の一部、バイパスの流れ調節装置および関連する流路、ならびに圧力調節機構を含むユニット内に含まれ得る。
【００２７】
本発明者らは、前述の流体圧力調節システムが、本発明の第１の態様に係るシステムが必ず存在するわけではない、適用も有し得ることをさらに理解している。従って、本発明の第２の態様によれば、流体圧力調整システムであって、
流体供給に連結可能な流体圧力調節装置と、
それぞれ流体の流れに対して制御可能な抵抗を有する、第１の流れ調節装置、および第２の流れ調節装置と、
共通の第１の変位可能なセパレータを有する第１の上流の副室および第１の下流の副室であって、第１の変位可能なセパレータの変位は各第１の上流および第１の下流の副室（内の相対的な流体圧力によって決定される）の相対的な内部の容量を決定変位し、第１の流れ調節装置の上流側は、第１の上流の副室と圧力の連動にて配置され、第１の流れ調節装置の下流側は、第１の下流の副室と圧力の連動にて配置される、第１の上流の副室および第１の下流の副室と、
共通の第２の変位可能なセパレータを有する第２の上流の副室および第２の下流の副室であって、第２の変位可能なセパレータの変位は各第２の上流および第２の下流の副室（内の相対的な流体圧力によって決定される）の相対的な内部の容量を決定変位し、第２の流れ調節装置の上流側は、第２の上流の副室と圧力の連動にて配置され、第２の流れ調節装置の下流側は、第２の下流の副室の圧力の連動にて配置され、第２の流体調節装置の上流側は流体圧力調節装置からの流体を受け取るよう配置されており、第１および第２のセパレータは機械的に連結される第２の上流の副室および第２の下流の副室と、
副室に関して、第１および第２のセパレータの位置に従って、流れ圧力調節装置を制御するための使用に適合した圧力制御装置と、
を含むシステムが提供される。
【００２８】
本発明の第２の態様に係るシステムは、独立して、本発明の第１の態様の流体圧力調節システムに関連する上記の各特徴が提供され得る。従って、第２の態様に係るシステムは、流れ−均衡熱交換器よりもその他の適用における流体の制御のために使用され得る。本発明の第１の態様に関して、第１および第２の流れ調節装置もしくは圧力調節装置は、セパレータの変位に応じて、機械的、水圧的もしくは電気的に動作し得ることが理解されるであろう。第１の態様に関連する本明細書に記載されたその他の要素は、容易に、使用可能であり、第２の態様と組み合わせ可能であることが意図される。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態は、少なくとも、そこを通る流体の流れの経路としておよび関連した導管との連結のための、少なくとも２つの入口および少なくとも２つの排出口を有する第１および第２の流れ調節装置を組み合わせたユニットを含む。好ましい実施形態では、３つの入口および３つの排出口を有し得る。
【００３０】
本発明のいくつかの例は、添付した図に参照として記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】加熱装置および逆流熱交換器を有する既知のシステムの概略的な説明である。
【図２】既知の例によるバイパスの流路の配置を示す。
【図３】既知の例によるバイパスの流路および三方バルブの使用を示す。
【図４】連結したバルブを使用する、本発明に係る第１の例である。
【図５】バイパスの流路およびバルブを追加した第２の例を示す。
【図６】第２の例の３つのバルブが、２つの三方バルブへと組み合わされた、第３の例を示す。
【図７】連結されたバルブのうちの１つが、熱交換器の流路の上流内に配置された、第４の例を示す。
【図８】圧力調節システムを組み込んだ、第５の例を示す。
【図９】水圧的に開かれた流体圧力調節装置を組み込んだ、第６の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
まず、最初に、図１から３に関連する多くの先行技術のシャワーの設置について記述する。図１から３は、先行技術に係る逆流熱交換器および専用の水加熱ユニットを利用するシャワーの設置を示し、
概して、（関連参照番号）
１．熱伝導性蛇状導管（１ａ）を備えた逆流熱交換器と、
２．水加熱装置を備えた／もしくは熱蓄熱槽と、
３．シャワーヘッドを通して温熱水の流れを調節するバルブもしくは構成要素
（これは、シャワーヘッド（１２；図２）を通して非熱（もしくは予備加熱された）水の流れを制御するバルブもしくは構成要素に関連する、もしくは３方混合バルブ（１３；図３）としていずれかと連結され得、４つの水の流れ導管を通して外部的に連結する）と、
４．（外部の給水本線から）真冷水の供給を受け取ることと、
５．（中央の熱水もしくは水加熱ユニットからの）温熱水の供給を受け取ることと、
６．（熱交換器からの予備加熱された水で上記（５）から消費される熱水を補充するための）水加熱ユニットへの予備加熱された水の供給を運搬することと、
７．シャワーヘッドを通して冷水、熱水もしくは混合温水の供給を運搬すること
（さらに、局所的に流れる４つの水の導管がある）と、
８．（外部の汚水システムへ）熱交換器から無駄な水を処理することと、
９．熱交換器の熱輸送導管へ真冷水を運搬することと、
１０．熱交換器の第２の流れ導管から予備加熱された水を受け取ることと、
１１．（１０から）シャワーヘッド運搬パイプ（７）もしくは（図２、３に示されている）第１の流れ導管へ予備加熱された水を処理すること
を有する。
【００３３】
最初に本発明を示すために、先行技術のようにではなく、シャワーシステムの形態の実質的な例の観点において、本発明の目的は、多様な使用状況下において最適な熱回収効率を維持するよう、概して複数の施設−供給水加熱ユニットに連結されるシャワーの熱交換装置を通して、均衡のとれた流速を維持することである。本発明のさらなる利点は、概してマルチユーザーシステムで起こるような、熱水もしくは冷水供給圧力の乱れもしくは変動中のシャワーヘッドに対する流出流体の温度の安定化である。予備加熱された水の供給における最初の温度変化は、温度自動調節のための継続的な流体調整を必要とし、いくつかの熱交換器の導管の流体の流れの著しい抵抗は、複合してシャワーの温度自動調節された流出を妨害する両要因である。本発明は、これらの問題を費用効果的に相殺する既知の手段よりもより適して／適合されている。
【００３４】
本発明は、有用な適用の様々な特殊分野を有し得るが、原則およびその使用を見越した最も共通する内容は、本明細書に記載される、逆流のために配置された導管における流体の流速の均衡を図るための熱交換器を備えた衛生シャワーもしくはその他の温熱水の利用のための配管の設置である。本発明は、一般的に、（原則として、気体を含む）任意の適した流体の利用を見出しているが、ほとんどの場合、このような流体は、水もしくは水溶液などの液体であり、この理由のために、記載が例示の目的のために水を指すことが理解されるであろう。同様に、加熱もしくは温度調節された流体の利用は、一般的に、本明細書の衛生シャワーが参照として指される。
【００３５】
図１と比較して、図４を参照すると、本発明は、２つ以上の流体の流れもしくは流体圧力調節バルブ（３、１４）の配置として考えることができ、それらは、機能的に連結している。前述のバルブは、例えば、「主要な」水供給（４）などの、圧力保持もしくは圧力調節流体源を通り、予備加熱され得る熱交換器（１）の熱的伝導性導管１ａを通って、続いて必ずしも必要ではないが、流体加熱器（２）を通り、最後に流体が熱交換器（１）を通って排出されるシャワーヘッドもしくは加熱流体排出口（７）に供給するための導管を通る、流路の２つの部分（もしくは流路に沿った点）で、可変水圧抵抗を流体の流れに適用することにより、流体の流れを調節する。多くの構成要素（図４のバルブ３、１４など）および連結導管は、関連する入口および排水口流体用連結を有する設置可能なユニット３５内に提供される。
【００３６】
第１のバルブは、流体加熱器（５）から加熱流体排出口（７）までの流体の流れを送達する導管の部分に設置される。第２のバルブ（１４、後述の例においては１８）は、熱交換器から流体加熱器までの路（６）、または、熱交換器の上流の流体の流路（９）のいずれかにおいて流体の流れを調節するために設置され得る。
【００３７】
上述のように、本発明の例において、ユニットもしくは装置（３５）は、分離した加熱交換器および／もしくは流体加熱装置が、ユニット／装置（３５）の入口もしくは排出口に導管を通して連結し得るよう提供され得る。第１のバルブ（３）は、第１の装置の入口および第１の排出口間の第１の流体の流れ（流路）の流れを調節するために配置され、第２のバルブ（１４）は、第２の装置の入口および第２の装置の排出口間の第２の流体の流れ（流路）の流れを調節するために配置される。この入口および排出口は、装置（３５）の入口および排出口である。
【００３８】
装置（３５）の形態における例の方法によって本明細書に示される本発明は、水加熱装置および逆流熱交換器連結される配管の設置もしくは温水の利用における２つの導管における流速均衡を図る手段を提供し、それにより、熱交換器から水加熱装置まで進む流体の流れが、前述のバルブの同時に変更可能な／徐々に増加するおよび比例した動作のための連結および／もしくは共通の／統一された制御インターフェースによって、機械的もしくは機能的に連結された２つの流体制御バルブを有する装置の手段により、前述の各２つの導管を横切る調節された圧力の差異に応じて、それぞれの導管に個別に沿ったユーザーが制御可能な流体の流れに対する可変抵抗を結果的に妨害することにより、前述の水加熱装置から前述の適用までの流体の流れに関して調節される。
【００３９】
本文中の流れ制御バルブは、それを横切る／通る流体の、流れもしくは圧力変化／損失を調節もしくは変えることのできる、任意の種類のバルブであり得る。これらのバルブは、例えば、３−方向のバルブ（図６の１３および１８）もしくは４−方向のバルブなどのより複合的な装置の一部もしくは態様であり得る。２つのバルブは、実際、４−方向のバルブの一種であるように配置もしくは実装され得る。
【００４０】
図４から図７は、本発明を開示する本明細書の内容として、水加熱器を供給する複数の利用に連結された熱交換器を備えた温水（シャワー）の利用の概略的な配置を示している。図６は、３つの２−方向バルブの代わりとして、２つの３−方向バルブの使用を示している。図７は、バルブが、（示されているような）２−方向のバルブ、もしくは図６に示されているような３−方向のバルブなどの別の種類のバルブかどうかに関わらず、第２のバルブが、セパレータもしくは第３の導管上に代替的に設置され得ることが示されている。
【００４１】
装置（３５）は、個別にそこを通って流れる流体の流れが２つ（もしくはそれ以上）の流れに対して配置され、それにより各流体の流れが、入口を通って装置に入り、その間の流れを制限／抵抗する変更可能な開口を通過し、その排出口を通って装置を出、装置は、前述の両方の開口を同時におよび比例して調整するためのユーザーインターフェースを備える機構を有する。好ましくは、この例において、この機構は、機械的連結（１５）、もしくは両バルブのアクチュエーター（複数可）と連結された剛性部材であるが、さもなければ、前述のバルブを動作させる、共通の制御／動作構成要素に連結された（に由来する）、信号もしくはインパルスを伝導するための（例えば電気などの）任意の方法であり得る。
【００４２】
分離した流体の流れは、平行もしくは一連の流れの配置に対して相互に連結し得、それによって、ａ）同時に導管部分を分け合え、もしくは、ｂ）１つの流路の入口が、実質的に同一の入口／排出口というよりむしろ概念的であるように、別の排出口に連結され得る。
【００４３】
開示された本発明の実施形態として本明細書に記載されている装置は、先行技術に関係し得る主張された発明に概念的に関連しない実施形態のその他の構成要素、特徴、態様、もしくは手段を組み込むことが可能であり、好ましくは組み込むものであり、従って、電気的な構成要素、モーター／アクチュエーター、センサー、およびユーザーインターフェース制御を使用するシャワーの利用における自動の温度調節の制御のための機構もしくはプロセスなどが、本明細書では詳細に記載されない。
【００４４】
直接管理し、直接導管内の流体の流れを調節する先行文献の構成要素の使用に対し、本発明は、調節された２つの対応−均衡流体の流れ導管の一方もしくは他方と列になって、一方は入口（５）で、もう一方はその排出口（６）で連結され、２つの流体の流れ導管の流体力学的特性をも考慮した、２つの弁のそれぞれにわたる圧力水頭の差異および水圧的な抵抗の両方の同時の調整によってもたらされる、より費用対効果の高い流れ制御の解決策である。
【００４５】
装置（３５）は、その両端の圧力差異に比例し、それに沿って流れるための抵抗に反比例する、任意の導管の部分の流速に関する一般的な原則を活用する。
【００４６】
最終目的は、一般的に、可変的条件下において、熱交換器を通る２つの流体の流速の均衡を図ることであり、独立した正味の流れおよび／もしくは圧力の乱れに影響を受けやすい温熱水システムに配管の設置もしくは温水の利用を連結する流入用熱水供給導管および流出用水補充導管の両方における均衡した流速の安定化により間接的に影響を及ぼす。
【００４７】
流れ均衡装置として開示されたバルブの配置の効果的な動作は、水供給から、シャワーヘッドもしくは排出口までの流体の流路に沿った様々な流体の導管部分におけるもしくは様々な流体の導管部分にわたる、対応する相対圧力水頭および／もしくは圧力差異の管理もしくは調節を前提とする（もしくは、管理もしくは調節に依存する／管理もしくは調節によって異なる）。しかし、これらの作動条件への妨害は、一般的に、特別な機構が補正するために必要とされることに対して効果的な流れ均衡装置として開示されたバルブの配置の適切な動作と正反対である多くの作動状況において生じる。このような状況では、開示された発明の実施形態は、水加熱導管（６−５）の圧力水頭に関連し、シャワーヘッド／排出圧力水頭（７）にも関連する熱交換導管（１ａ）の流体の流れおよび圧力水頭を制御するための第３のバルブの作動を管理する圧力調節機構（ＰＲＭ）を組み込むことを効果的に用い得る。
【００４８】
開示された発明の業績は、シャワーヘッドおよびその他の排出口を通って流出を安定化させるよう、温熱水システム／導管へ／温熱水システム／導管から流体の流れを同時に与える／受け取る導管における圧力水頭（もしくは流れの流体力学的抵抗）を調節して、通常使用の様々な作動状態間に、様々な排出を供給する温熱水の圧力水頭上の最小のもしくは減少した衝撃を有することである。
【００４９】
図８は、第２の流れ導管に沿ってそれを供給する流体の流れの圧力を調節するための第２の流れ制御バルブの上流の第３のバルブを作動させる圧力調節機構を備えた流れ均衡装置の例を示す。第３の圧力制御バルブは、代替的な実施形態において、より好ましくは（図９に例示されているように）、熱交換器へ真水を供給する第３の導管に沿って、第２の流れ制御バルブの上流のどこかに配置される。ピストン室の区画に連結された導管は、室の壁上のいずれかに位置する開口部を有し得る、もしくは、複数の開口部へと分かれ得る、もしくは共通の開口部を分け合うその他の導管と連結し得る。
【００５０】
図９は、主要な真水を熱交換器へ供給する導管へと連結され得るように、第３の入口および排出口間の別の導管上の第３のバルブを流体力学的に作動させるスプールバルブ圧力調節機構を備えた流れ均衡装置の例を示す。
【００５１】
図は、様々な例の様々な形体を概略的に示す。全ての示された形体が、示された実施形態に必ずしも不可欠ではなく、示される実施形態のすべての形体が、必ずしもそこに示されるわけではない。例えば、記載されている例は、一般的に、ユーザー／マニュアルインターフェースの制御の形体を全て有し、好ましい例は、一般的に、このような要素が既知であるため、本明細書に詳細に示されるもしくは記載されていないバルブの電動式の作動および調節の電気的構成要素を有する。すなわち、特定の形体（例えばバルブ）なしに示された流路は、図が関係する装置の例と独立した状況的もしくは文脈上の要素であり得る。図中の要素は、本発明の例が、単一の装置である、もしくは単一の場所にある必要があり、本明細書中に示されているすべての導管部もしくは予備の形体が、そのように実施される必要があることを意味してはいない。流れ均衡装置および／もしくは圧力調節装置としての本発明の例は、別の場所にて設置され得る複数の物理的な装置もしくは構成要素を含み得る。
【００５２】
本発明の基本的な実施形態は、同一の作動のための２つの流れ制御バルブに連結される制御手段からなる。任意の種類の可変開口部流れ調節バルブ機構のが、本文中で使用されており、２つの作動例が、単一の制御入力により作動される共通の機構によって連結され得る。装置（３５）の主要な構造の構成要素は、装置の流体入口、排出口、および内部連結導管と連携する両バルブの枠に組み込まれ、もしくは適合され、構造的に修正された相対的な位置もしくは配置内に保持される。各バルブの流れ制限開口調整部は、作動に対して、互いに、もしくは共通の／分け合う機構に機械的に連結される１つ以上の移動部分によりもたらされ得る。このような機械的連結機構は、レバー、ロッド、歯、ケーブル、鎖／ベルト、関節接合、軸／シャフト、もしくはヒンジを用い得る。
【００５３】
例は、ステッパ電動機などの電動機の両端のシャフトであり得る、もしくはレバー、ダイアル、もしくはノブなどの形体として手動の調整のため、ユーザーインターフェースに機械的に連結される作動ロッドを通して連結されるそれらの軸を有する、各方向に回転することによって開くことができる２つのボールバルブからなる。しかしながら、可変開口部を有する任意のその他の種類のチェックバルブもしくはゲートバルブが、好適な例を作るために用いられ得る。
【００５４】
この例は、中心の水加熱ユニット（図４）からの現在利用の排出温度で温水が供給される複数のシャワーの設置において適切に用いられ得、好ましくは、
シャワーの設置は、熱交換器および類似の流れ均衡装置をそれぞれが使用する（類似の熱および流体の動的な特性を有する）ことにより同一もしくは熱力学的に平衡であり、
使用中、熱水システムの水の圧力水頭を著しく妨害する可能性のある熱水システムに連結されたその他の温熱水の利用の排出がなく、
熱水システムの圧力水頭が、冷水供給の圧力水頭を超えるものではないが、冷水供給圧力水頭よりも少なく、もしくは依存および比例し、
加熱ユニットへの連結パイプ（６および５）が、流れへの同一の抵抗の性質を有する。
【００５５】
好ましくは、装置の製造の経済性およびより一貫した最適な性能の両方のために、加熱ユニットへの連結パイプ（６および５）が、流れへの類似の抵抗の性質を有し、流れ均衡装置のバルブ構成要素が、同一、類似もしくは熱力学的に平衡であり得る。これがそのようでない場合、流れ均衡装置が、非均衡化に対応するため、装置の動作間に異なる度合いに変化もし得、および／もしくは流れ抵抗構成要素／導管に連結し得る、わずかに異なる流体力学的性質（例えば流れの抵抗）を備えた同一でないバルブをより適切に組み込み得る。
【００５６】
任意の作動状態で各バルブにより適用される相対抵抗は、各バルブを通って概して平衡である（もしくは少なくも近似的に平衡である）流速が、導管に沿った圧力水頭の差異が得られた導管に沿った流速の流れへの抵抗に比例する原則に従って維持されるよう、流れ均衡装置が共に作動するよう設計される流体加熱器および予備加熱された熱交換器の導管に沿った圧力水頭の変化に、一般的に（すなわち、少なくともおおよそ、排出口７に対して）対応する。従って、流れ均衡装置の第１のバルブに対する入口での流体圧力は、常に、効果的な作動中、第２のバルブに対する排出口（および入口）での圧力よりも低い。本明細書で指される特定の流体力学的状態（すなわち、適切な配管連結、相対圧力水頭、および流速）は、シャワーもしくは熱交換器システムの効果的な作動中に要求されるだけであり、この装置を介した最適な熱回収性能を示すことが要求されていない、もしくは意図されていない時は不要であるため、通常は明白ではない。
【００５７】
いくつかの状況における本発明の例は、効果的な作動中に各バルブを通る流体の流れのそれぞれに平衡抵抗を適用する、流体力学的に同一もしくは類似の第１および第２のバルブを使用し、それにより、加熱器の導管における（すなわち、第１のバルブの入口および第２のバルブの排出口間の）流体の圧力水頭は、一般的に、（熱交換器の導管からの）第２のバルブの入口での圧力水頭の半分である。
【００５８】
シャワーの温度を独立して調節する設備を有するシャワーの設置の例において、第３の流れ調節バルブは、熱交換器からシャワーヘッドを通って送達する前に温熱水を混合する場所まで熱水システムをつなぐ水の流れを制御するために統合され得る（図５〜８に示される）。この配置において、連結された熱水バルブは、排出口の流体の流速に独立した排出口の流体の温度の可変的な制御を提供するために、反比例する導管の開口部の制御および流れ調節に対するバイパスバルブにも連結され得る。
【００５９】
３つの２方バルブの平衡した流れの配置は、統合された制御手段（図６）により連結される２つの３方（流れ分割）バルブを使用した流れ均衡装置の代替的な実施形態によって達成され得、それにより、各バルブの枝分かれのうちの１つが、その他の枝が、熱水補充および供給導管にそれぞれ、もしくは単一の４方バルブに連結されるのに対し、バイバス導管に連結される。これらの実施形態は、好ましくは、温熱水流路と非温熱水の流路の流れ抵抗を均衡化するよう、図８に示される流れ抵抗構成要素（１９）、もしくはバイパス導管内に統合される導管部を含む。例は、それらそれぞれの導管における適切な流れの方向を維持するよう、第１、第２、および／またはバイパスの流体の流れ導管における１つ以上の１方バルブを含み得る。
【００６０】
熱交換器のない追加的な温水利用も、真水が、熱交換器により与えられる圧力水頭よりも少ない圧力水頭で与えられる損失によって、これらの利用を代表する加熱ユニットに補充される場合には、熱交換器の効率性を損なうことなく、加熱ユニットと連結され得る。実質的に少ない場合には、これらの利用が、活性化した熱交換器を通ってさらなる真水を引き入れ得、熱回復を高めることのみが可能である。しかしながら、この単純な配置の制限は、それを通る真水上の熱交換器により課せられる流れへの高い抵抗の結果として起こり得、作動中の加熱ユニットに供給する予備加熱された水の圧力水頭の実質的な低下を引き起こす。別のシャワー装置が、同時に、より低い流速にて活性する、もしくは、熱交換器のない別の利用の補充的提供が活性される場合には、第１の装置の熱水の補充の一部は、これらのその他の補充的提供を通してより低い抵抗の路を沿い得、それにより、熱回収の最適な効率性を減少させる。
【００６１】
本発明のより入念な例は、追加的な構成要素が、図８に示される、熱水ユニットの圧力水頭における変化に対応する加熱ユニットに予備加熱された水を送達する圧力水頭を制御および調節するよう統合されることに適している。この例も、熱交換器上の真水の供給における圧力低下にも関わらず、予備加熱された水の圧力水頭は、作動中、シャワーヘッドの近くの水の圧力水頭に対して、原則として熱水ユニットの圧力水頭よりも少なくとも２倍以上に維持されるよう、温熱水供給よりも高い圧力水頭での真水の供給を要求する。この原則の例外は、導管の温熱水供給の流れ（５）への導管の抵抗が、実質的に、温熱水の補充の流れ（６）よりも少ない／多い場合に生じ、この場合、真水供給は、２倍よりも多い／少ない必要がある。
【００６２】
この目的のため、圧力調節機構（ＰＲＭ）も、開示された２つの流体チャンバーからなるよう本明細書に開示され、内部の流体の空間は、自由に摺動するピストンヘッド（１８）により分割される。これらのピストンヘッドは、それらの位置もしくは移動が、それらの流体が面する端のそれぞれの２つのチャンバー区画において相対的な流体圧力に依存し、それらが含むチャンバーに関する両ピストンの可逆的に連合された移動を可能にする連結結合により機械的に連結されるよう、チャンバーの両側面／両端上の流体に接触する。プリズム／シリンダー状の空洞内を摺動するピストンヘッドの例に代替して、部材もしくは隔壁は、２つの可変的に比例化された区画へとチャンバーを分けるよう用いられ得、連結機構に同様に連結される。
【００６３】
これらのチャンバー／ピストンおよび機械連結結合の好ましい配置／実施形態は、図８に示される相互連結するシャフトと円筒形のチャンバーおよびピストンの同軸の配列である。各チャンバーの区画（副室）は、通常、導管部が適切に取り付けられる、もしくは取り付けられ得る、入口もしくは排出口（もしくはその両方）として動作する１つ以上の開口部を有する。容易に検知可能な、検知される、もしくは測定される、および適切なバルブ制御機構に関する（ことにより相対圧力が決定される）チャンバーの流体の区画に対するピストンヘッドおよびそれらの機械的な連結の位置（複数可）は、熱交換器（４／９）に真水を供給する導管におけるバルブの状態を適切に作動するもしくは制御するための手段を提供する。従って、圧力調節機構は手段を含み得、それによって、（各ピストンヘッド端の面の前および後ろのチャンバー区画の相対的な流体の容量および圧力に対応する）連結結合の位置が、熱交換器に流体を供給する導管における流れ―圧力制御バルブの状態を決定する。
【００６４】
この機構は、制御バルブの静的状態（すなわち、流れ、圧力差異、もしくは流体の導管開口部の圧縮への所与の抵抗）、もしくは動的状態（すなわち、開口部、流れの抵抗、もしくは導入された流体の圧力の差異のバルブの静的状態における変化の状態：増加、減少、もしくは停滞）を決定し得る。この機構は、様々な方法により実装され得、（位置センサーおよびアクチュエーターを備えた）電気的／デジタル、機械的、もしくは流体学的であり得る。
【００６５】
一般的に、先行技術のバルブのその他の手段より、製造に対して経済的であり、作動に対して費用対効果の高い熱交換器の流体供給を制御するための好ましい手段は、図９に参照により記載されるように流体学的機構を使用する。
【００６６】
真水の流れ―圧力制御バルブは、その周りで流体が流れる導管内にリム（３３）、およびバルブを通る流体の流れに対して流路を閉鎖する、もしくは開口部を変えるよう、前述のリムに残る、もしくは前述のリムから離れる自由に移動可能な面（３２）を含む。この移動可能な面は、ソレノイドバルブもしくはプリズムの空洞内で摺動するピストンヘッドの流体面の端において使用されるような膜もしくは隔壁であり得る。この移動可能な面（３２）は、バルブ移動面（３２）の移動／置換に関してバルブの流体の流れの開口部をより段階的に変えるよう、リム（３３）の近くの開口部を通って突き出る構造を有し得る。円形のリムを備えた上記構造の好ましい形状は、同心円状に、円錐もしくは円錐上に配列される。面を閉鎖するピストンヘッドの開口部の反対の端で、流体（３４）の貯水槽が存在し、流体チャンバーの区画の仕切り（２２、２５）と連結された機械的連結（２９）により作動されるスプールバルブ（３１）に連結されている。このスプールバルブ（３１）は、前述のバルブ（４）の真水供給の上流もしくは前述のバルブ（９もしくは１０）の導管の下流の部分の流体のいずれか、もしくはそれらの間の位置で、真水流れ制御バルブピストンの後の流体貯水槽（３４）に連結する。
【００６７】
各ピストンは、ピストンシャフトおよび任意の連結導管もしくはその他の形体の経路を除く両端にて閉鎖されたそのチャンバー内で自由に動き、両側面／両端上の流体塊間に挟まれている。この２つの区画へチャンバーを分割する配置は、省スペース、および連結機構を容易にするのに好ましく、平衡も、例により機能的に達成することができ、流体の区画は、連合して移動するための機械的連結機構により共に連結される別個のチャンバーおよび別個のピストンヘッドにより制限される。
【００６８】
圧力調節機構は、各装置／機構が、補助形体／構成要素としてのその他のものと、もしくは、統合された装置／機構へと実装され得る、機能および作動において流れ均衡装置を補助し、各圧力調節機構流体区画は、流れ均衡装置水導管（５、６、７、１０）の内の一方もしくは他方に連結されており、図８にこれを示す。流れ均衡装置および圧力調節機構もまた、バイパス流路なしに共に実装され得、圧力制御バルブは、熱交換器が、制限された圧力耐性の評価を有する場合には、（図９に示されるように、４および９間の）熱交換器の好ましい上流のどこかに配置され得る。
【００６９】
隔壁／膜型（移動可能なセパレータ）と反対のピストン型チャンバーデバイダーの圧力調節機構の例は、以下に記載されているある補助形体の実施形態のためによりよく配置されている。ピストンヘッドもしくはピストンシャフトは、チャンバー区画連結導管もしくは任意のその他の導管を通る流体の流れを制限もしくは減少させるために、そのチャンバーもしくはシース内のスプールバルブとして動作し得る。導管は、それぞれ、可変的な流れ制御のために転地されたピストンヘッド（もしくはシャフト）により、独立的および／もしくは連続的に閉鎖され得る複数の開口部を通ってチャンバー区画に連結し得る。ピストン連結機構により作動されるスプールバルブは、代替的に、バイパス導管（１１）などのその他の導管部において流体の流れを調節し得る。この形体は、より効果的な温度制御／安定性のために、熱もしくは冷流体供給圧力もしくは温度における突然のもしくは主要な妨害に対して補う迅速な手段という利点を提供する。同様に、ピストンもしくはそれらの連結機構は、例えば、真水供給圧力調節バルブが閉鎖する前に、直ちに連結バルブが閉鎖する場合に起こり得る熱交換器熱輸送導管（９および１０）における高圧力の緩和を可能にするよう、極端な位置に配置された場合、流路が開くよう、備えられ得る。
【００７０】
１つ以上のばねが、中間位置からのピストンヘッドの過度の移動もしくは変位に抵抗するような方法において、ピストン、シャフトに対して同軸上もしくは、機械的な連結に近位置に配置され得る。各ピストンの各側面上の流体塊が、加熱ユニット導管（５および６）の圧力水頭が、予備加熱された水供給（１０）の圧力水頭およびシャワーヘッド（７）の任意の圧力水頭に対して動作するよう結合するような方法において、１つもしくはその他の流れ制御バルブの１つまたはその他の側面に連結されるもしくは流体力学的に連結可能であるよう、圧力調節機構の各チャンバー区画は、１つまたはその他の装置の流れ‐調節バルブに連結される。
【００７１】
ピストンヘッドは、共に連結されるシャフトの適切な位置にて部分的もしくは完全にふさぐことが可能であるようにシリンダー面上の導管開口部上のピストンヘッドの円周の配置を可能にするため、１つもしくはその他のピストンの面への経路により連結されるその周辺の切断部を有する。ピストンヘッドは、１つもしくは両方の周辺のシリンダーの端における防水シールを通る直線状の変位シャフトに連結し得る。圧力調節機構は、圧力調節機構における振幅および振動の状態が持続することを防ぐための手段として、ピストンヘッドの自由な動きを低下させる機構もしくは形体を組み込み得、この手段は、ピストンおよび空洞の壁もしくは流体の摩擦力により十分には提供されない。低下させる機構の好ましい実施形態は、流体が、流れに制限的な（狭い）導管もしくは溝を通るピストンシャフト／部材によるその変位に従って、入る／出るところ内でよう摺動するピストンシャフト端（もしくは、同様に連結した部材）に対するチャンバー区画の内壁における空洞を含む。
【００７２】
圧力調節機構の流体区画に連結された導管は、ピストンヘッドもしくは連結シャフトにおいて開口部を有し、シャフトもしくはピストンヘッド内を内部的に通り得る。
【００７３】
流れ均衡装置は、熱交換器（１０）からシャワーヘッド送達パイプ（７）までの予備加熱された水の供給を接続するバイパス導管（１１）を備え得る。バイパス導管は、導管（１０および７）、流れ制御バルブ（３および１４）、ピストンチャンバー区画、もしくはこれらの組み合わせ／混合に、適切に連結し得る。バイパス導管は、加熱システム（５から６）を通って流路にわたる圧力の差異／低下を均衡化することによる温度（もしくは混合した温熱水の割合）の範囲を超えた排出（７）を供給する圧力／流れを安定化させるのに働く流れ制御バルブ（１２）および／もしくは流れ抵抗開口部もしくは構成要素（１９）を通り得る。予備加熱された水のバイパスバルブ（１２）は、反比例する作動のため、温熱水バルブ連結部（３および１２）に機械的に連結され、レバーなどの手動の入力手段により制御され得る。
【００７４】
好ましい例は、シャワーヘッド（７）および熱水システム（６）を供給する熱交換器の戻る流れ（１０）の温度における徐変に自動的に対応するよう、統合された電気的制御機構を通して、独立的にこれらのバルブを制御する電動的手段を使用する。このことは、流れ制御バルブに取り付けられ、同軸上に配置される（もしくは伝導装置／レバー機構を通して連結される）ステッパ電動機の角位置を制御するためにドライバに連結される、温度センサー（３０）およびユーザーインターフェース温度制御の設定からの入力を行う、電気的制御プロセッサーであり得る。電気的混合バルブは、先行技術において十分に確立されており、それらの制御機構は、熱水供給の一過性の温度変化に応じながら、本発明の例により使用される制御機構は、シャワーヘッド（７）への安定した水の排出温度を維持するよう、冷水もしくは予備加熱された水供給の一過性の温度変化にも応じる。この電気的制御機構の制御入力は、（キーパッドもしくはタッチスクリーンからの）デジタル入力を通して、もしくは、ノブ、レバー、ダイアル、遠隔重量／圧力感度装置、もしくは別の作動機構を通して行われ得る。
【００７５】
例は、制御ユニット／プロセッサーへの信号入力のために連結される中心のシャフト／連結機構の変位により作動される圧力センサーもしくは接触ブレーキ／スイッチを備え得る。温度センサー（３０）は、導管もしくはピストンチャンバー区画内のもしくは導管もしくはピストンチャンバー区画に局所的な任意の位置で配置され得る。低熱容量の薄い熱伝導物質から構成されるピストンシリンダーもしくは連結導管の内層に結合される温度センサーは、混合もしくは混合された流体の温度を管理することが好ましい。
【００７６】
結合された流れ調節バルブと組み込まれる構成要素を調整する流体力学的に調節された圧力が、記載されたように機能する。
【００７７】
ピストン上で作動する様々な導管における組み合わさった圧力水頭の正味の力は、連結シャフト（２９）の位置を決定する。シャフトが、ニュートラルもしくは中間位置にある場合、熱交換器を通る水の流れが均衡であるよう、ばねは抑止され、（６に沿った）加熱ユニットへと水を押し出す圧力の差異／低下は、（５に沿った）加熱ユニットからシャワーヘッド送達パイプへと水を押し出す圧力の差異／低下と等しい。
【００７８】
例えば、どこかの熱水の栓が開いた結果、加熱ユニットでの圧力水頭が低下する場合には、ピストンおよび内部連結シャフトは、加熱ユニットへの、および加熱ユニットからの圧力差異が、再び均衡化し、ピストンシャフトがニュートラルの位置に戻るまで、バルブを徐々に閉鎖させ、予備加熱された水供給（１０）の圧力を低下させる制御バルブ貯水槽（３４）へと流れるよう真水主要導管（４）からの流体を許可するように移動する。
【００７９】
この熱水供給圧力に対応する真水供給圧力の調節システムは、熱交換器を通る均衡した流速を維持するだけでなく、熱水システム（もしくは実際の冷水供給）における緩衝圧力の機能の熱的利点を有する。
【００８０】
この補充プロセスの間、真水供給バルブ（２０）が、完全に閉鎖した場合、熱水供給／システムにおける任意の圧力水頭が、シリンダーの一端での位置にピストンを押しだし、シャワーヘッド排出の開口部もしくは任意のその他の導管の開口部の存在がふさがれ得、それによって、シャワーヘッドの供給／流れを効果的に止めるための機構を提供する。
【００８１】
加熱ユニット（もしくは熱水供給／補充導管）での相対圧力水頭が増大する場合には、ピストンおよび中心シャフトが、圧力制御バルブ（２０）を開口させる、予備加熱された水供給導管もしくはチャンバーへの貯水槽からの流体を許可するように移動し、それにより、（６に沿った）加熱ユニットへ流体を押し出す圧力差異が、（５に沿った）シャワーヘッド送達導管へと熱水を押し出す圧力差異と再び等しくなり、ピストンが再びニュートラルな位置に戻るまで、予備加熱された水供給チャンバー（２６）への流れ（および水供給チャンバー（２６）での圧力水頭）が増大し得る。
【００８２】
この補充プロセスの間、真水供給バルブが最大限に開いた状態になる、もしくは補充プロセスが、より先端の位置に配置するシャフトを備え、火傷することもしくは不快になることから保護するには、十分に効果的でないもしくは早くない場合には、シャワーヘッドを提供する熱水供給は、以下の機構によってより即座に制限もしくは抵抗され得る。
１．変位したピストンが温熱水供給導管（５）の開口部をふさぐ。
２．変位したピストンが、シャワーヘッド送達導管（７）へ熱水供給（５）を送達する第１のバルブ導管における開口部をふさぐ。
３．中間のシャフトの変位が、シャワーヘッド送達導管への熱水供給の割合を減少させるよう、機械的、電気的／電子的、もしくはハイブリッド連結を通してバルブの状態における変化をもたらす。
【符号の説明】
１．蛇状導管（１ａ）を備えた逆流熱交換装置（ＨＸＤ）
２．水加熱器
３．（第１の）流れ制御バルブ
４．（第３の流体の流れの入口を通る）真水／冷水供給
５．（第１の流体の流れの入口を通る）温熱水供給
６．（第１の流体の流れの排出口を通る）水加熱器への水供給
７．（第２の流体の流れの排出口を通る）シャワーヘッドへ温水／混合水を供給する流体の流れ
８．シャワーもしくは温水利用廃水のＨＸＤからの排水の流れ導管
９．（第３の流体の流れの排出口を通る）ＨＸＤへ真水／冷水を供給する導管
１０．（第２の流体の流れの入口を通る）ＨＸＤからの予備加熱された水供給
１１．バイパス導管
１２．バイパス流れ制御バルブ
１３．３−方バルブ（バルブ３および１２の統合）
１４．（第２の流体の流れ導管における）（第２の）流れ制御バルブ
１５．機械的連結
１６．手動制御のユーザーインターフェース
１７．バルブ作動手段もしくは作動信号導管
１８．（バイパス導管と接合する、第２の流体の流れ導管における）（第２の）３−方流れ制御バルブ
１９．流れ抵抗構成要素
２０．（第３の）流れ制御バルブ／圧力制御バルブ／真水供給バルブ
２１．第３の流体の流れ導管
２２．第１のピストンヘッド
２３．第１の上流流体区画（第１の流体チャンバーの上流区画）
２４．第１の下流流体区画（第１の流体チャンバーの下流区画）
２５．第２のピストンヘッド
２６．第２の上流流体区画（第２の流体チャンバーの上流区画）
２７．第２の下流流体区画（第２の流体チャンバーの下流区画）
２８．導管開口部もしくは連結開口部
２９．ピストンヘッド機械連結（シャフト）
３０．温度センサー
３１．ピストン／排水感度作動機構／スプールバルブ
３２．ピストンヘッドもしくは隔壁／膜（面が閉ざされているバルブ開口部）
３３．バルブ開口リム
３４．油圧バルブ制御貯水槽
３５．流体の流れ制御システム
【０００１】
本発明は、流体の流れ制御システムに関する。また、２つ以上の導管における流体の流れの流速の均衡化および安定化のための装置におけるバルブ機構、配管構成要素、もしくは付属品、およびそれらの配置もしくは組み合わせに関し、主に、湯沸システムを供給する複数の利用に連結される温熱水の利用の無駄を省く、衛生シャワー器具にて使用されるような逆流熱交換装置を通る熱またはその他のエネルギーの効果的な回収を高めることを目的とする。
【０００２】
本発明の実施形態は、例えば、家庭／建物の環境において有用なエネルギーを節約する熱回収装置の効率性を改善するだけではなく、環境における利益およびそのエネルギー源の保存に対し、その利用をより実用的および使いやすくすることにより、一般的な採用を容易にする。
【背景技術】
【０００３】
先行技術において衛生シャワーの廃水からの熱を回収するために使用される熱交換器は、最適な性能のために熱媒介流体の均衡した流速を確保するための専用の／独立した湯沸ユニットを必要とする。その他の熱水設備と熱水供給を分け合う熱回収シャワー器具は、概して、回収した熱をシャワーの冷水供給にのみ送達し、熱交換器の作動の効率性を著しく減少させるもしくは制限する。先行技術に係る熱交換装置（ＨＸＤ）を備えた独占的もしくは専用ではない（すなわち、付加された独立した熱水蛇口もしくは放出口へ同時に温熱水を供給することが可能である）温熱水の利用から温熱水を使用するシャワー器具は、熱交換装置を熱媒介流体の均衡した流れでの不安定な機能もしくは妨害の影響を受け、結果として回収される有用な熱量の減少が発生する。熱交換装置の使用の経済的および環境的な利益は、より費用対効果が大きい、特にスポーツクラブもしくは公共スイミングプールなどで使用される複数のシャワー器具を有する公共施設、および温熱水ユニット（を供給する複数の施設）を一元化した一般的な使用にとって特に重要である。このような流体の流れの変動および妨害の効果を減少させ、それにより熱交換装置の性能を改善するよう、熱交換装置を有するこのようなシステムの性能を改善する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様によれば、本発明は、流体の流れ制御システムであって、
流体を熱するための熱装置と、
熱装置から使用領域へ熱流体を提供するための第１の流路と、
流体供給から流体を受け取るように適合された供給路および使用領域から液体を受け取るように適合された排出路を有する熱交換器であって、それにより、供給路における流体は、排出路における流体により予備加熱されている熱交換器と、
熱交換器の供給路から熱装置へ予備加熱された流体を提供するための第２の流路と、
排出路を通る（に沿って）流体の流れを制御するための第１の流れ調節装置と、
供給路に沿って予備加熱された流体の流れを制御するための第２の流れ調節装置と、
を含むシステムであって、
使用中、熱交換器の流体の供給路および排出路の流体の流速（もしくは、該流速の変化）は、実質的に比例の関係（もしくは実質的に同一）であるよう、第１および第２の流れ調節装置のそれぞれを制御するように適合された流れ調節装置をさらに含む、
システムである。
【０００５】
従って、本発明は、第１および第２の流れ調節装置の作動を調節することにより、熱交換器の供給路および排出路内の流れを制御する。このことは、流れを安定させ、熱装置への第２の流路に沿って予備加熱された少なくともいくつかの流体の供給を可能にすることに留意されたい。流体の流速が、調節装置により提供される流れの調節の範囲と実質的に対応する異なる流速の範囲にわたって実質的に同一であることが好ましい。このように、一貫して「均衡のとれた」流速が、システムの使用中維持され得る。
【０００６】
システムは、使用領域への供給路からの予備加熱された流体を提供するバイパス流路がさらに提供され得、バイパス流路は、熱装置の第２の流路の上流および熱装置の第１の流路の下流間に連結されている。バイパスの流れ調節装置は、この場合、バイパス路の流体の流れを制御するために提供される。バイパス路は、使用領域に送達される流体の温度および流速の制御を高める。バイパス路もしくはバイパスの流れ調節装置は、概してそこを通る流体の自由な流れに抵抗する、もしくはそこを流れる間の流体の圧力水頭の損失を増加させる構成要素／形体をも含み得る。流れ制御装置は、バイパス路の流速が、第１および／もしくは第２の流路の流速の関数であるよう、バイパスの流れ調節装置を制御するようにさらに適合される。
【０００７】
第１の、第２の、およびバイパスの流れ調節装置のそれぞれは、概して、流体の流れが妨害される閉鎖された位置と、十分に開けた位置との間で可変的な流体の流れを提供することが可能である。このような変動性は、一連の工程を介して段階的もしくは連続的であり得、線形もしくは非線形であり得る。
【０００８】
制御装置は、バイパスの流れ調節装置の作動に比例して、第１および第２の流れ調節装置の作動を引き起こすように動作するよう配置され得る。一方、制御装置は、流体の流速と実質的に独立して、使用領域の流体の温度を制御することができるように、バイパスの流れ装置の作動に反比例して、第１および第２の流れ調節装置の作動を引き起こすように動作し得る。流れ制御装置は、前述の調節装置を、好ましくは同時に制御する共通の作動装置を含み得る。調節装置は、多くの機構のうちの１つ以上に従って制御され得る。例えば、それらは、結合もしくは連結の使用などにより機械的に連結し得る。これらは、水圧配管を使用して水圧的に作動可能、もしくは電気信号を使用して電気的に作動可能であり得る。原則として、流れ調節装置は、流れに可変的な抵抗を提供する多くの異なる形態をとり得る。概して、流れ調節装置は、バルブもしくはその他の可変的な流れの抵抗の形態をとる。
【０００９】
熱装置はまた、関連付けられたヒーターを有する流体貯水槽を含む多くの異なる形態をとり得る。概して、熱装置は、さらに１つ以上の他の使用領域へ、独立して（同時に）温熱流体を供給するように適合される。このような場合、共通の熱装置を分け合う複数のシステムの例が提供され得る。
【００１０】
流れ調節装置は、多くの可能な場所にて含まれ得る。通常、第１の流れ調節装置は、第１の流路内（に沿った場所）に配置される。同様に、第２の流れ調節装置は、第２の流路もしくは熱交換器の供給路の上流の供給路内に配置され得る。
【００１１】
さらに動作上の利点を提供するために、流体の流れ制御システムは、流体圧力調節システをさらに含み得、流体圧力調節システムは、
流体圧力調節装置と、
流体圧力調節装置を制御するための共通の機構を作動するよう結合される第１および第２の流れ調節装置の上流および下流側と圧力伝達するよう表面の圧力の感度が高い（変位可能な）領域と、
第１の流路における流体の流れに関して第２の流路内の流体の流れを制御するように、圧力の感度が高い表面の変位に従って、流体圧力調節装置を制御するための使用に適合された圧力制御システムと、
を備える。
【００１２】
流体の流れ制御システムは、圧力センサー、電気的結合、電子的圧力制御システム、および電動のもしくは電気的に作動される流体圧力調節装置を有する流体圧力調節システムの電気的実施形態を含み得る。しかしながら、このような実施形態において、圧力の感度が高い表面の表面領域および／または動作上の変位は、非常に小さいもしくは微小であるため、実質的に知覚不可能であり得る。
【００１３】
流体の流れ制御システムは、（機械的に実施された）流体圧力調節システムをさらに含み得、流体圧力制御システムは、
流体圧力調節装置と、
共通の第１の変位可能なセパレータであって、第１の変位可能なセパレータの変位が、第１の上流および下流の各副室の（内部の相対的圧力によって決定される）相対的な内部容量を決定する変位可能なセパレータを有する第１の上流の副室および第１の下流の副室であって、第１の流れ調節装置の上流側が、第１の上流の副室と圧力伝達するよう配置され、第１の流れ調節装置の下流側は、第１の下流副室と圧力伝達にするよう配置される第１の上流の副室および第１の下流の副室と、
共通の第２の変位可能なセパレータであって、第２の変位可能なセパレータの変位が、第２の上流および下流の各副室の（内部の相対的圧力によって決定される）相対的な内部容量を決定する第２の変位可能なセパレータを有する第２の上流の副室および第２の下流の副室であって、第２の流れ調節装置の上流側が、第２の上流の副室と圧力伝達するよう配置され、第２の流れ装置の下流側は、第２の下流の副室と圧力伝達するよう配置され、第２の流れ調節装置の上流側は流体圧力調節装置から流体を受け取るよう配置されており、第１および第２のセパレータが機械的に結合されている、第２の上流の副室および第２の下流の副室と、
第１の流路における流体の流れに関して第２の流路の流体の流れを制御するよう、副室に関する第１および第２のセパレータの配置に従って、流体圧力調節装置を制御するための使用に適合された圧力制御システムと、
を含む。
【００１４】
第１の上流、第１の下流、第２の上流、および第２の下流の副室間の圧力差は、特に圧力が不安定な間、合力を生成する抗力を発生させ、結合されたセパレータの動きを引き起こす。圧力伝達は、問題の副室内の流体に対する圧力を送達するよう、隔壁の変位により提供される。しかしながら、概して、圧力伝達は、流体が副室へ、および副室から流れることが可能な流体の伝達により提供される。副室は、独立して配置され得るが、小型の配置は、第１のチャンバーの分離部分として提供される第１の上流および第１の下流の副室、ならびに第２のチャンバーの分離部分として提供される第２の上流および第２の下流の副室により提供され得る。上流および下流の副室がそのように配置されない場合、変位可能なセパレータは、例えば、ロッカ・アームなどの連係した変位のための機構により連結する複数の流体閉じ込め型面として認識され得る形態を有し得る。好ましい配置では、第２の下流の副室は、第２の流路部を形成し、第１の上流の副室は、第１の流路部を形成する。好ましくは、各副室は、実質的に同一もしくは、類似の変位可能な分離表面領域に露出されている。
【００１５】
流体圧力調節システムは、熱交換器へと通ずるもしくは熱交換器から通ずる導管における流体圧力を管理し得、特定の（あらかじめ決定されたもしくは直接決定された）値以下の管理された圧力の減少が、前述の圧力調節装置の対応する開口を引き起こすよう配置され得る。同様に、特定の（あらかじめ決定されたもしくは直接決定された、異なる値であり得る）値以上の圧力水頭の増加は、圧力調節装置の対応する閉鎖を引き起こし得る。従って、圧力調節装置は、管理された圧力水頭が、あらかじめ決定されたもしくは特定の値にて安定し得るよう、これらの動的状態間における釣り合った位置を達成し得る。
【００１６】
流体圧力調節装置は、例えば、変形可能な流れの抵抗を提供する様々な種類のバルブを含む、前述の流体の流れ調節装置と類似の方法において、多くの異なる形態をとり得る。流体圧力調節装置は、好ましくは、供給路内に配置される。このことは、「流入する」流れの圧力の制御を可能にする。
【００１７】
副室は、幾何学的に、プリズム状もしくはシリンダー状であり得る。セパレータは、隔壁を含む、（変形可能な部材を含む）変位可能な部材として提供され得る。プリズム状もしくはシリンダー状の副室の場合、変位可能なセパレータは、好ましくは、それらの各副室内にて液密の方法にてスライド可能なピストンヘッドである。従って、このようなセパレータの往復運動の方向は、副室の第１の対称軸に対して直線状であり得る。
【００１８】
１つ以上の副室との流体連動を可能とする１つ以上の開口部は、対応するピストンヘッドが、あらかじめ決定された位置にあるとき、ブロックされるためよう提供され得る。これは、例えば、可能な動作範囲内にセパレータの外部で、副室が、流路部として使用される場合にあり得る。
【００１９】
圧力制御システムは、セパレータに連結し、水圧的に流体圧力調整装置を作動するよう配置されるスプールバルブを含み得る。水圧流体は、圧力調節装置が制御する（上流もしくは下流のいずれかと連結された）流路から提供され得る。
【００２０】
セパレータは、可能な動作範囲内にて自由に動くことが可能であり得る。しかしながら、１つ以上の弾力性のある部材が、変位可能な範囲の各端の中間である位置へ変位可能なセパレータを付勢するために配置され得る。このような部材は、エラストマーの部材もしくはばねを含み得る。幾何学および作動的構成要素および状態により、いくつかの適用においてあり得る通常のモードでの振動の可能性が存在し得ることが予想される。このような振動を減らすために、システムは、セパレータの変位における振動を防ぐもしくは弱めるよう１つ以上のセパレータを連結した変位可能なダンパーをさらに含み得る。ダンピングは、流体に関する構成要素の動作を引き起こすことによりもたらされ得る。流体で満たされた空洞は、ピストンもしくは機械的な連結に連結されたシャフトもしくは部材が、ピストン−連結機構の動作を弱めるように動き得る範囲内の副室壁において提供され得る。
【００２１】
必須ではないが、特に、共通の方向に沿うように、セパレータの変位を配置することは都合が良い。副室は、同直線もしくは同軸であるように、セパレータおよび／もしくは連結シャフトの連係した動作に対して一列に配列され得る。セパレータが、ピストンとして提供される場合、１つ以上の導管が、流体の流れがそこを通ることを可能にするよう、ピストン内に提供され得る。これらは、小型な配置を提供するために、ピストンヘッドもしくは（シャフトなどの）ピストンのその他の部分に提供され得る。
【００２２】
使用の際、第１および第２のセパレータの位置は、概して、第１の上流、第１の下流、第２の上流、および第２の下流の副室内の相対圧力の機能となるように配置される。このことは、中間の変位位置（このコースの変位は、隔壁の使用時に、任意の幾何学を含む）にセパレータを促す弾力性のある部材の提供により方向づけられ得る。セパレータ間の機械的な連結は、概して、セパレータに連係された変位を経験させることとなることは明白である。しかしながら、原則として、このような変位は、連結した配置により、反対の方向もしくは非平行の方向であり得る。
【００２３】
好ましい配置では、流れ調節装置は、（例えば、モーターおよびモータードライブを使用して）電気的に動作し、およびシステムは、１つ以上の温度センサー、および前述の温度センサーからの情報を使用する流れ流制御装置を制御するユーザーインターフェースをさらに含む。（水圧的もしくは機械的な）動作のその他の形態も、温度センサー（複数可）もしくは温度に高感度な構成要素およびユーザーインターフェースに従って使用され得ることは明らかであろう。このことは、使用領域で、一般的な恒温の流体の流れの調節を提供する。
【００２４】
本明細書に記載される特定の例において、システムの典型的な適用として、使用領域は、シャワーとして形成される。しかしながら、その他の家庭的および工業的適用が、温熱水もしくはその他の流体が使用領域において必要とされ、熱エネルギーが領域から放出される液体から回収される、本発明の恩恵を受け得ることが理解されるであろう。
【００２５】
システムは、自己充足装置などのユニット内の多くの構成要素の提供によってもたらされ得る。このことは、搭載の目的のために、および既存のシステムに本発明を旧式で適合させるためにも都合が良い。従って、好ましくは、制御ユニットは、本発明の第１の態様に係る流体の流れ制御システムを提供し得、制御ユニットは、
第１の流れ調節装置と、
第２の流れ調節装置と、
流れ制御装置と、をそれぞれ含み、
加熱装置および熱交換器への制御ユニットの流体の連結のための流動の連結をさらに含む。
【００２６】
任意で、多くのその他の構成要素が、独立して、流路の一部、バイパスの流れ調節装置および関連する流路、ならびに圧力調節機構を含むユニット内に含まれ得る。
【００２７】
本発明者らは、前述の流体圧力調節システムが、本発明の第１の態様に係るシステムが必ず存在するわけではない、適用も有し得ることをさらに理解している。従って、本発明の第２の態様によれば、流体圧力調整システムであって、
流体供給に連結可能な流体圧力調節装置と、
それぞれ流体の流れに対して制御可能な抵抗を有する、第１の流れ調節装置、および第２の流れ調節装置と、
共通の第１の変位可能なセパレータを有する第１の上流の副室および第１の下流の副室であって、第１の変位可能なセパレータの変位は各第１の上流および第１の下流の副室（内の相対的な流体圧力によって決定される）の相対的な内部の容量を決定変位し、第１の流れ調節装置の上流側は、第１の上流の副室と圧力の連動にて配置され、第１の流れ調節装置の下流側は、第１の下流の副室と圧力の連動にて配置される、第１の上流の副室および第１の下流の副室と、
共通の第２の変位可能なセパレータを有する第２の上流の副室および第２の下流の副室であって、第２の変位可能なセパレータの変位は各第２の上流および第２の下流の副室（内の相対的な流体圧力によって決定される）の相対的な内部の容量を決定変位し、第２の流れ調節装置の上流側は、第２の上流の副室と圧力の連動にて配置され、第２の流れ調節装置の下流側は、第２の下流の副室の圧力の連動にて配置され、第２の流体調節装置の上流側は流体圧力調節装置からの流体を受け取るよう配置されており、第１および第２のセパレータは機械的に連結される第２の上流の副室および第２の下流の副室と、
副室に関して、第１および第２のセパレータの位置に従って、流れ圧力調節装置を制御するための使用に適合した圧力制御装置と、
を含むシステムが提供される。
【００２８】
本発明の第２の態様に係るシステムは、独立して、本発明の第１の態様の流体圧力調節システムに関連する上記の各特徴が提供され得る。従って、第２の態様に係るシステムは、流れ−均衡熱交換器よりもその他の適用における流体の制御のために使用され得る。本発明の第１の態様に関して、第１および第２の流れ調節装置もしくは圧力調節装置は、セパレータの変位に応じて、機械的、水圧的もしくは電気的に動作し得ることが理解されるであろう。第１の態様に関連する本明細書に記載されたその他の要素は、容易に、使用可能であり、第２の態様と組み合わせ可能であることが意図される。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態は、少なくとも、そこを通る流体の流れの経路としておよび関連した導管との連結のための、少なくとも２つの入口および少なくとも２つの排出口を有する第１および第２の流れ調節装置を組み合わせたユニットを含む。好ましい実施形態では、３つの入口および３つの排出口を有し得る。
【００３０】
本発明のいくつかの例は、添付した図に参照として記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】加熱装置および逆流熱交換器を有する既知のシステムの概略的な説明である。
【図２】既知の例によるバイパスの流路の配置を示す。
【図３】既知の例によるバイパスの流路および三方バルブの使用を示す。
【図４】連結したバルブを使用する、本発明に係る第１の例である。
【図５】バイパスの流路およびバルブを追加した第２の例を示す。
【図６】第２の例の３つのバルブが、２つの三方バルブへと組み合わされた、第３の例を示す。
【図７】連結されたバルブのうちの１つが、熱交換器の流路の上流内に配置された、第４の例を示す。
【図８】圧力調節システムを組み込んだ、第５の例を示す。
【図９】水圧的に開かれた流体圧力調節装置を組み込んだ、第６の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
まず、最初に、図１から３に関連する多くの先行技術のシャワーの設置について記述する。図１から３は、先行技術に係る逆流熱交換器および専用の水加熱ユニットを利用するシャワーの設置を示し、
概して、（関連参照番号）
１．熱伝導性蛇状導管（１ａ）を備えた逆流熱交換器と、
２．水加熱装置を備えた／もしくは熱蓄熱槽と、
３．シャワーヘッドを通して温熱水の流れを調節するバルブもしくは構成要素
（これは、シャワーヘッド（１２；図２）を通して非熱（もしくは予備加熱された）水の流れを制御するバルブもしくは構成要素に関連する、もしくは３方混合バルブ（１３；図３）としていずれかと連結され得、４つの水の流れ導管を通して外部的に連結する）と、
４．（外部の給水本線から）真冷水の供給を受け取ることと、
５．（中央の熱水もしくは水加熱ユニットからの）温熱水の供給を受け取ることと、
６．（熱交換器からの予備加熱された水で上記（５）から消費される熱水を補充するための）水加熱ユニットへの予備加熱された水の供給を運搬することと、
７．シャワーヘッドを通して冷水、熱水もしくは混合温水の供給を運搬すること
（さらに、局所的に流れる４つの水の導管がある）と、
８．（外部の汚水システムへ）熱交換器から無駄な水を処理することと、
９．熱交換器の熱輸送導管へ真冷水を運搬することと、
１０．熱交換器の第２の流れ導管から予備加熱された水を受け取ることと、
１１．（１０から）シャワーヘッド運搬パイプ（７）もしくは（図２、３に示されている）第１の流れ導管へ予備加熱された水を処理すること
を有する。
【００３３】
最初に本発明を示すために、先行技術のようにではなく、シャワーシステムの形態の実質的な例の観点において、本発明の目的は、多様な使用状況下において最適な熱回収効率を維持するよう、概して複数の施設−供給水加熱ユニットに連結されるシャワーの熱交換装置を通して、均衡のとれた流速を維持することである。本発明のさらなる利点は、概してマルチユーザーシステムで起こるような、熱水もしくは冷水供給圧力の乱れもしくは変動中のシャワーヘッドに対する流出流体の温度の安定化である。予備加熱された水の供給における最初の温度変化は、温度自動調節のための継続的な流体調整を必要とし、いくつかの熱交換器の導管の流体の流れの著しい抵抗は、複合してシャワーの温度自動調節された流出を妨害する両要因である。本発明は、これらの問題を費用効果的に相殺する既知の手段よりもより適して／適合されている。
【００３４】
本発明は、有用な適用の様々な特殊分野を有し得るが、原則およびその使用を見越した最も共通する内容は、本明細書に記載される、逆流のために配置された導管における流体の流速の均衡を図るための熱交換器を備えた衛生シャワーもしくはその他の温熱水の利用のための配管の設置である。本発明は、一般的に、（原則として、気体を含む）任意の適した流体の利用を見出しているが、ほとんどの場合、このような流体は、水もしくは水溶液などの液体であり、この理由のために、記載が例示の目的のために水を指すことが理解されるであろう。同様に、加熱もしくは温度調節された流体の利用は、一般的に、本明細書の衛生シャワーが参照として指される。
【００３５】
図１と比較して、図４を参照すると、本発明は、２つ以上の流体の流れもしくは流体圧力調節バルブ（３、１４）の配置として考えることができ、それらは、機能的に連結している。前述のバルブは、例えば、「主要な」水供給（４）などの、圧力保持もしくは圧力調節流体源を通り、予備加熱され得る熱交換器（１）の熱的伝導性導管１ａを通って、続いて必ずしも必要ではないが、流体加熱器（２）を通り、最後に流体が熱交換器（１）を通って排出されるシャワーヘッドもしくは加熱流体排出口（７）に供給するための導管を通る、流路の２つの部分（もしくは流路に沿った点）で、可変水圧抵抗を流体の流れに適用することにより、流体の流れを調節する。多くの構成要素（図４のバルブ３、１４など）および連結導管は、関連する入口および排水口流体用連結を有する設置可能なユニット３５内に提供される。
【００３６】
第１のバルブは、流体加熱器（５）から加熱流体排出口（７）までの流体の流れを送達する導管の部分に設置される。第２のバルブ（１４、後述の例においては１８）は、熱交換器から流体加熱器までの路（６）、または、熱交換器の上流の流体の流路（９）のいずれかにおいて流体の流れを調節するために設置され得る。
【００３７】
上述のように、本発明の例において、ユニットもしくは装置（３５）は、分離した加熱交換器および／もしくは流体加熱装置が、ユニット／装置（３５）の入口もしくは排出口に導管を通して連結し得るよう提供され得る。第１のバルブ（３）は、第１の装置の入口および第１の排出口間の第１の流体の流れ（流路）の流れを調節するために配置され、第２のバルブ（１４）は、第２の装置の入口および第２の装置の排出口間の第２の流体の流れ（流路）の流れを調節するために配置される。この入口および排出口は、装置（３５）の入口および排出口である。
【００３８】
装置（３５）の形態における例の方法によって本明細書に示される本発明は、水加熱装置および逆流熱交換器連結される配管の設置もしくは温水の利用における２つの導管における流速均衡を図る手段を提供し、それにより、熱交換器から水加熱装置まで進む流体の流れが、前述のバルブの同時に変更可能な／徐々に増加するおよび比例した動作のための連結および／もしくは共通の／統一された制御インターフェースによって、機械的もしくは機能的に連結された２つの流体制御バルブを有する装置の手段により、前述の各２つの導管を横切る調節された圧力の差異に応じて、それぞれの導管に個別に沿ったユーザーが制御可能な流体の流れに対する可変抵抗を結果的に妨害することにより、前述の水加熱装置から前述の適用までの流体の流れに関して調節される。
【００３９】
本文中の流れ制御バルブは、それを横切る／通る流体の、流れもしくは圧力変化／損失を調節もしくは変えることのできる、任意の種類のバルブであり得る。これらのバルブは、例えば、３−方向のバルブ（図６の１３および１８）もしくは４−方向のバルブなどのより複合的な装置の一部もしくは態様であり得る。２つのバルブは、実際、４−方向のバルブの一種であるように配置もしくは実装され得る。
【００４０】
図４から図７は、本発明を開示する本明細書の内容として、水加熱器を供給する複数の利用に連結された熱交換器を備えた温水（シャワー）の利用の概略的な配置を示している。図６は、３つの２−方向バルブの代わりとして、２つの３−方向バルブの使用を示している。図７は、バルブが、（示されているような）２−方向のバルブ、もしくは図６に示されているような３−方向のバルブなどの別の種類のバルブかどうかに関わらず、第２のバルブが、セパレータもしくは第３の導管上に代替的に設置され得ることが示されている。
【００４１】
装置（３５）は、個別にそこを通って流れる流体の流れが２つ（もしくはそれ以上）の流れに対して配置され、それにより各流体の流れが、入口を通って装置に入り、その間の流れを制限／抵抗する変更可能な開口を通過し、その排出口を通って装置を出、装置は、前述の両方の開口を同時におよび比例して調整するためのユーザーインターフェースを備える機構を有する。好ましくは、この例において、この機構は、機械的連結（１５）、もしくは両バルブのアクチュエーター（複数可）と連結された剛性部材であるが、さもなければ、前述のバルブを動作させる、共通の制御／動作構成要素に連結された（に由来する）、信号もしくはインパルスを伝導するための（例えば電気などの）任意の方法であり得る。
【００４２】
分離した流体の流れは、平行もしくは一連の流れの配置に対して相互に連結し得、それによって、ａ）同時に導管部分を分け合え、もしくは、ｂ）１つの流路の入口が、実質的に同一の入口／排出口というよりむしろ概念的であるように、別の排出口に連結され得る。
【００４３】
開示された本発明の実施形態として本明細書に記載されている装置は、先行技術に関係し得る主張された発明に概念的に関連しない実施形態のその他の構成要素、特徴、態様、もしくは手段を組み込むことが可能であり、好ましくは組み込むものであり、従って、電気的な構成要素、モーター／アクチュエーター、センサー、およびユーザーインターフェース制御を使用するシャワーの利用における自動の温度調節の制御のための機構もしくはプロセスなどが、本明細書では詳細に記載されない。
【００４４】
直接管理し、直接導管内の流体の流れを調節する先行文献の構成要素の使用に対し、本発明は、調節された２つの対応−均衡流体の流れ導管の一方もしくは他方と列になって、一方は入口（５）で、もう一方はその排出口（６）で連結され、２つの流体の流れ導管の流体力学的特性をも考慮した、２つの弁のそれぞれにわたる圧力水頭の差異および水圧的な抵抗の両方の同時の調整によってもたらされる、より費用対効果の高い流れ制御の解決策である。
【００４５】
装置（３５）は、その両端の圧力差異に比例し、それに沿って流れるための抵抗に反比例する、任意の導管の部分の流速に関する一般的な原則を活用する。
【００４６】
最終目的は、一般的に、可変的条件下において、熱交換器を通る２つの流体の流速の均衡を図ることであり、独立した正味の流れおよび／もしくは圧力の乱れに影響を受けやすい温熱水システムに配管の設置もしくは温水の利用を連結する流入用熱水供給導管および流出用水補充導管の両方における均衡した流速の安定化により間接的に影響を及ぼす。
【００４７】
流れ均衡装置として開示されたバルブの配置の効果的な動作は、水供給から、シャワーヘッドもしくは排出口までの流体の流路に沿った様々な流体の導管部分におけるもしくは様々な流体の導管部分にわたる、対応する相対圧力水頭および／もしくは圧力差異の管理もしくは調節を前提とする（もしくは、管理もしくは調節に依存する／管理もしくは調節によって異なる）。しかし、これらの作動条件への妨害は、一般的に、特別な機構が補正するために必要とされることに対して効果的な流れ均衡装置として開示されたバルブの配置の適切な動作と正反対である多くの作動状況において生じる。このような状況では、開示された発明の実施形態は、水加熱導管（６−５）の圧力水頭に関連し、シャワーヘッド／排出圧力水頭（７）にも関連する熱交換導管（１ａ）の流体の流れおよび圧力水頭を制御するための第３のバルブの作動を管理する圧力調節機構（ＰＲＭ）を組み込むことを効果的に用い得る。
【００４８】
開示された発明の業績は、シャワーヘッドおよびその他の排出口を通って流出を安定化させるよう、温熱水システム／導管へ／温熱水システム／導管から流体の流れを同時に与える／受け取る導管における圧力水頭（もしくは流れの流体力学的抵抗）を調節して、通常使用の様々な作動状態間に、様々な排出を供給する温熱水の圧力水頭上の最小のもしくは減少した衝撃を有することである。
【００４９】
図８は、第２の流れ導管に沿ってそれを供給する流体の流れの圧力を調節するための第２の流れ制御バルブの上流の第３のバルブを作動させる圧力調節機構を備えた流れ均衡装置の例を示す。第３の圧力制御バルブは、代替的な実施形態において、より好ましくは（図９に例示されているように）、熱交換器へ真水を供給する第３の導管に沿って、第２の流れ制御バルブの上流のどこかに配置される。ピストン室の区画に連結された導管は、室の壁上のいずれかに位置する開口部を有し得る、もしくは、複数の開口部へと分かれ得る、もしくは共通の開口部を分け合うその他の導管と連結し得る。
【００５０】
図９は、主要な真水を熱交換器へ供給する導管へと連結され得るように、第３の入口および排出口間の別の導管上の第３のバルブを流体力学的に作動させるスプールバルブ圧力調節機構を備えた流れ均衡装置の例を示す。
【００５１】
図は、様々な例の様々な形体を概略的に示す。全ての示された形体が、示された実施形態に必ずしも不可欠ではなく、示される実施形態のすべての形体が、必ずしもそこに示されるわけではない。例えば、記載されている例は、一般的に、ユーザー／マニュアルインターフェースの制御の形体を全て有し、好ましい例は、一般的に、このような要素が既知であるため、本明細書に詳細に示されるもしくは記載されていないバルブの電動式の作動および調節の電気的構成要素を有する。すなわち、特定の形体（例えばバルブ）なしに示された流路は、図が関係する装置の例と独立した状況的もしくは文脈上の要素であり得る。図中の要素は、本発明の例が、単一の装置である、もしくは単一の場所にある必要があり、本明細書中に示されているすべての導管部もしくは予備の形体が、そのように実施される必要があることを意味してはいない。流れ均衡装置および／もしくは圧力調節装置としての本発明の例は、別の場所にて設置され得る複数の物理的な装置もしくは構成要素を含み得る。
【００５２】
本発明の基本的な実施形態は、同一の作動のための２つの流れ制御バルブに連結される制御手段からなる。任意の種類の可変開口部流れ調節バルブ機構のが、本文中で使用されており、２つの作動例が、単一の制御入力により作動される共通の機構によって連結され得る。装置（３５）の主要な構造の構成要素は、装置の流体入口、排出口、および内部連結導管と連携する両バルブの枠に組み込まれ、もしくは適合され、構造的に修正された相対的な位置もしくは配置内に保持される。各バルブの流れ制限開口調整部は、作動に対して、互いに、もしくは共通の／分け合う機構に機械的に連結される１つ以上の移動部分によりもたらされ得る。このような機械的連結機構は、レバー、ロッド、歯、ケーブル、鎖／ベルト、関節接合、軸／シャフト、もしくはヒンジを用い得る。
【００５３】
例は、ステッパ電動機などの電動機の両端のシャフトであり得る、もしくはレバー、ダイアル、もしくはノブなどの形体として手動の調整のため、ユーザーインターフェースに機械的に連結される作動ロッドを通して連結されるそれらの軸を有する、各方向に回転することによって開くことができる２つのボールバルブからなる。しかしながら、可変開口部を有する任意のその他の種類のチェックバルブもしくはゲートバルブが、好適な例を作るために用いられ得る。
【００５４】
この例は、中心の水加熱ユニット（図４）からの現在利用の排出温度で温水が供給される複数のシャワーの設置において適切に用いられ得、好ましくは、
シャワーの設置は、熱交換器および類似の流れ均衡装置をそれぞれが使用する（類似の熱および流体の動的な特性を有する）ことにより同一もしくは熱力学的に平衡であり、
使用中、熱水システムの水の圧力水頭を著しく妨害する可能性のある熱水システムに連結されたその他の温熱水の利用の排出がなく、
熱水システムの圧力水頭が、冷水供給の圧力水頭を超えるものではないが、冷水供給圧力水頭よりも少なく、もしくは依存および比例し、
加熱ユニットへの連結パイプ（６および５）が、流れへの同一の抵抗の性質を有する。
【００５５】
好ましくは、装置の製造の経済性およびより一貫した最適な性能の両方のために、加熱ユニットへの連結パイプ（６および５）が、流れへの類似の抵抗の性質を有し、流れ均衡装置のバルブ構成要素が、同一、類似もしくは熱力学的に平衡であり得る。これがそのようでない場合、流れ均衡装置が、非均衡化に対応するため、装置の動作間に異なる度合いに変化もし得、および／もしくは流れ抵抗構成要素／導管に連結し得る、わずかに異なる流体力学的性質（例えば流れの抵抗）を備えた同一でないバルブをより適切に組み込み得る。
【００５６】
任意の作動状態で各バルブにより適用される相対抵抗は、各バルブを通って概して平衡である（もしくは少なくも近似的に平衡である）流速が、導管に沿った圧力水頭の差異が得られた導管に沿った流速の流れへの抵抗に比例する原則に従って維持されるよう、流れ均衡装置が共に作動するよう設計される流体加熱器および予備加熱された熱交換器の導管に沿った圧力水頭の変化に、一般的に（すなわち、少なくともおおよそ、排出口７に対して）対応する。従って、流れ均衡装置の第１のバルブに対する入口での流体圧力は、常に、効果的な作動中、第２のバルブに対する排出口（および入口）での圧力よりも低い。本明細書で指される特定の流体力学的状態（すなわち、適切な配管連結、相対圧力水頭、および流速）は、シャワーもしくは熱交換器システムの効果的な作動中に要求されるだけであり、この装置を介した最適な熱回収性能を示すことが要求されていない、もしくは意図されていない時は不要であるため、通常は明白ではない。
【００５７】
いくつかの状況における本発明の例は、効果的な作動中に各バルブを通る流体の流れのそれぞれに平衡抵抗を適用する、流体力学的に同一もしくは類似の第１および第２のバルブを使用し、それにより、加熱器の導管における（すなわち、第１のバルブの入口および第２のバルブの排出口間の）流体の圧力水頭は、一般的に、（熱交換器の導管からの）第２のバルブの入口での圧力水頭の半分である。
【００５８】
シャワーの温度を独立して調節する設備を有するシャワーの設置の例において、第３の流れ調節バルブは、熱交換器からシャワーヘッドを通って送達する前に温熱水を混合する場所まで熱水システムをつなぐ水の流れを制御するために統合され得る（図５〜８に示される）。この配置において、連結された熱水バルブは、排出口の流体の流速に独立した排出口の流体の温度の可変的な制御を提供するために、反比例する導管の開口部の制御および流れ調節に対するバイパスバルブにも連結され得る。
【００５９】
３つの２方バルブの平衡した流れの配置は、統合された制御手段（図６）により連結される２つの３方（流れ分割）バルブを使用した流れ均衡装置の代替的な実施形態によって達成され得、それにより、各バルブの枝分かれのうちの１つが、その他の枝が、熱水補充および供給導管にそれぞれ、もしくは単一の４方バルブに連結されるのに対し、バイバス導管に連結される。これらの実施形態は、好ましくは、温熱水流路と非温熱水の流路の流れ抵抗を均衡化するよう、図８に示される流れ抵抗構成要素（１９）、もしくはバイパス導管内に統合される導管部を含む。例は、それらそれぞれの導管における適切な流れの方向を維持するよう、第１、第２、および／またはバイパスの流体の流れ導管における１つ以上の１方バルブを含み得る。
【００６０】
熱交換器のない追加的な温水利用も、真水が、熱交換器により与えられる圧力水頭よりも少ない圧力水頭で与えられる損失によって、これらの利用を代表する加熱ユニットに補充される場合には、熱交換器の効率性を損なうことなく、加熱ユニットと連結され得る。実質的に少ない場合には、これらの利用が、活性化した熱交換器を通ってさらなる真水を引き入れ得、熱回復を高めることのみが可能である。しかしながら、この単純な配置の制限は、それを通る真水上の熱交換器により課せられる流れへの高い抵抗の結果として起こり得、作動中の加熱ユニットに供給する予備加熱された水の圧力水頭の実質的な低下を引き起こす。別のシャワー装置が、同時に、より低い流速にて活性する、もしくは、熱交換器のない別の利用の補充的提供が活性される場合には、第１の装置の熱水の補充の一部は、これらのその他の補充的提供を通してより低い抵抗の路を沿い得、それにより、熱回収の最適な効率性を減少させる。
【００６１】
本発明のより入念な例は、追加的な構成要素が、図８に示される、熱水ユニットの圧力水頭における変化に対応する加熱ユニットに予備加熱された水を送達する圧力水頭を制御および調節するよう統合されることに適している。この例も、熱交換器上の真水の供給における圧力低下にも関わらず、予備加熱された水の圧力水頭は、作動中、シャワーヘッドの近くの水の圧力水頭に対して、原則として熱水ユニットの圧力水頭よりも少なくとも２倍以上に維持されるよう、温熱水供給よりも高い圧力水頭での真水の供給を要求する。この原則の例外は、導管の温熱水供給の流れ（５）への導管の抵抗が、実質的に、温熱水の補充の流れ（６）よりも少ない／多い場合に生じ、この場合、真水供給は、２倍よりも多い／少ない必要がある。
【００６２】
この目的のため、圧力調節機構（ＰＲＭ）も、開示された２つの流体チャンバーからなるよう本明細書に開示され、内部の流体の空間は、自由に摺動するピストンヘッド（１８）により分割される。これらのピストンヘッドは、それらの位置もしくは移動が、それらの流体が面する端のそれぞれの２つのチャンバー区画において相対的な流体圧力に依存し、それらが含むチャンバーに関する両ピストンの可逆的に連合された移動を可能にする連結結合により機械的に連結されるよう、チャンバーの両側面／両端上の流体に接触する。プリズム／シリンダー状の空洞内を摺動するピストンヘッドの例に代替して、部材もしくは隔壁は、２つの可変的に比例化された区画へとチャンバーを分けるよう用いられ得、連結機構に同様に連結される。
【００６３】
これらのチャンバー／ピストンおよび機械連結結合の好ましい配置／実施形態は、図８に示される相互連結するシャフトと円筒形のチャンバーおよびピストンの同軸の配列である。各チャンバーの区画（副室）は、通常、導管部が適切に取り付けられる、もしくは取り付けられ得る、入口もしくは排出口（もしくはその両方）として動作する１つ以上の開口部を有する。容易に検知可能な、検知される、もしくは測定される、および適切なバルブ制御機構に関する（ことにより相対圧力が決定される）チャンバーの流体の区画に対するピストンヘッドおよびそれらの機械的な連結の位置（複数可）は、熱交換器（４／９）に真水を供給する導管におけるバルブの状態を適切に作動するもしくは制御するための手段を提供する。従って、圧力調節機構は手段を含み得、それによって、（各ピストンヘッド端の面の前および後ろのチャンバー区画の相対的な流体の容量および圧力に対応する）連結結合の位置が、熱交換器に流体を供給する導管における流れ―圧力制御バルブの状態を決定する。
【００６４】
この機構は、制御バルブの静的状態（すなわち、流れ、圧力差異、もしくは流体の導管開口部の圧縮への所与の抵抗）、もしくは動的状態（すなわち、開口部、流れの抵抗、もしくは導入された流体の圧力の差異のバルブの静的状態における変化の状態：増加、減少、もしくは停滞）を決定し得る。この機構は、様々な方法により実装され得、（位置センサーおよびアクチュエーターを備えた）電気的／デジタル、機械的、もしくは流体学的であり得る。
【００６５】
一般的に、先行技術のバルブのその他の手段より、製造に対して経済的であり、作動に対して費用対効果の高い熱交換器の流体供給を制御するための好ましい手段は、図９に参照により記載されるように流体学的機構を使用する。
【００６６】
真水の流れ―圧力制御バルブは、その周りで流体が流れる導管内にリム（３３）、およびバルブを通る流体の流れに対して流路を閉鎖する、もしくは開口部を変えるよう、前述のリムに残る、もしくは前述のリムから離れる自由に移動可能な面（３２）を含む。この移動可能な面は、ソレノイドバルブもしくはプリズムの空洞内で摺動するピストンヘッドの流体面の端において使用されるような膜もしくは隔壁であり得る。この移動可能な面（３２）は、バルブ移動面（３２）の移動／置換に関してバルブの流体の流れの開口部をより段階的に変えるよう、リム（３３）の近くの開口部を通って突き出る構造を有し得る。円形のリムを備えた上記構造の好ましい形状は、同心円状に、円錐もしくは円錐上に配列される。面を閉鎖するピストンヘッドの開口部の反対の端で、流体（３４）の貯水槽が存在し、流体チャンバーの区画の仕切り（２２、２５）と連結された機械的連結（２９）により作動されるスプールバルブ（３１）に連結されている。このスプールバルブ（３１）は、前述のバルブ（４）の真水供給の上流もしくは前述のバルブ（９もしくは１０）の導管の下流の部分の流体のいずれか、もしくはそれらの間の位置で、真水流れ制御バルブピストンの後の流体貯水槽（３４）に連結する。
【００６７】
各ピストンは、ピストンシャフトおよび任意の連結導管もしくはその他の形体の経路を除く両端にて閉鎖されたそのチャンバー内で自由に動き、両側面／両端上の流体塊間に挟まれている。この２つの区画へチャンバーを分割する配置は、省スペース、および連結機構を容易にするのに好ましく、平衡も、例により機能的に達成することができ、流体の区画は、連合して移動するための機械的連結機構により共に連結される別個のチャンバーおよび別個のピストンヘッドにより制限される。
【００６８】
圧力調節機構は、各装置／機構が、補助形体／構成要素としてのその他のものと、もしくは、統合された装置／機構へと実装され得る、機能および作動において流れ均衡装置を補助し、各圧力調節機構流体区画は、流れ均衡装置水導管（５、６、７、１０）の内の一方もしくは他方に連結されており、図８にこれを示す。流れ均衡装置および圧力調節機構もまた、バイパス流路なしに共に実装され得、圧力制御バルブは、熱交換器が、制限された圧力耐性の評価を有する場合には、（図９に示されるように、４および９間の）熱交換器の好ましい上流のどこかに配置され得る。
【００６９】
隔壁／膜型（移動可能なセパレータ）と反対のピストン型チャンバーデバイダーの圧力調節機構の例は、以下に記載されているある補助形体の実施形態のためによりよく配置されている。ピストンヘッドもしくはピストンシャフトは、チャンバー区画連結導管もしくは任意のその他の導管を通る流体の流れを制限もしくは減少させるために、そのチャンバーもしくはシース内のスプールバルブとして動作し得る。導管は、それぞれ、可変的な流れ制御のために転地されたピストンヘッド（もしくはシャフト）により、独立的および／もしくは連続的に閉鎖され得る複数の開口部を通ってチャンバー区画に連結し得る。ピストン連結機構により作動されるスプールバルブは、代替的に、バイパス導管（１１）などのその他の導管部において流体の流れを調節し得る。この形体は、より効果的な温度制御／安定性のために、熱もしくは冷流体供給圧力もしくは温度における突然のもしくは主要な妨害に対して補う迅速な手段という利点を提供する。同様に、ピストンもしくはそれらの連結機構は、例えば、真水供給圧力調節バルブが閉鎖する前に、直ちに連結バルブが閉鎖する場合に起こり得る熱交換器熱輸送導管（９および１０）における高圧力の緩和を可能にするよう、極端な位置に配置された場合、流路が開くよう、備えられ得る。
【００７０】
１つ以上のばねが、中間位置からのピストンヘッドの過度の移動もしくは変位に抵抗するような方法において、ピストン、シャフトに対して同軸上もしくは、機械的な連結に近位置に配置され得る。各ピストンの各側面上の流体塊が、加熱ユニット導管（５および６）の圧力水頭が、予備加熱された水供給（１０）の圧力水頭およびシャワーヘッド（７）の任意の圧力水頭に対して動作するよう結合するような方法において、１つもしくはその他の流れ制御バルブの１つまたはその他の側面に連結されるもしくは流体力学的に連結可能であるよう、圧力調節機構の各チャンバー区画は、１つまたはその他の装置の流れ‐調節バルブに連結される。
【００７１】
ピストンヘッドは、共に連結されるシャフトの適切な位置にて部分的もしくは完全にふさぐことが可能であるようにシリンダー面上の導管開口部上のピストンヘッドの円周の配置を可能にするため、１つもしくはその他のピストンの面への経路により連結されるその周辺の切断部を有する。ピストンヘッドは、１つもしくは両方の周辺のシリンダーの端における防水シールを通る直線状の変位シャフトに連結し得る。圧力調節機構は、圧力調節機構における振幅および振動の状態が持続することを防ぐための手段として、ピストンヘッドの自由な動きを低下させる機構もしくは形体を組み込み得、この手段は、ピストンおよび空洞の壁もしくは流体の摩擦力により十分には提供されない。低下させる機構の好ましい実施形態は、流体が、流れに制限的な（狭い）導管もしくは溝を通るピストンシャフト／部材によるその変位に従って、入る／出るところ内でよう摺動するピストンシャフト端（もしくは、同様に連結した部材）に対するチャンバー区画の内壁における空洞を含む。
【００７２】
圧力調節機構の流体区画に連結された導管は、ピストンヘッドもしくは連結シャフトにおいて開口部を有し、シャフトもしくはピストンヘッド内を内部的に通り得る。
【００７３】
流れ均衡装置は、熱交換器（１０）からシャワーヘッド送達パイプ（７）までの予備加熱された水の供給を接続するバイパス導管（１１）を備え得る。バイパス導管は、導管（１０および７）、流れ制御バルブ（３および１４）、ピストンチャンバー区画、もしくはこれらの組み合わせ／混合に、適切に連結し得る。バイパス導管は、加熱システム（５から６）を通って流路にわたる圧力の差異／低下を均衡化することによる温度（もしくは混合した温熱水の割合）の範囲を超えた排出（７）を供給する圧力／流れを安定化させるのに働く流れ制御バルブ（１２）および／もしくは流れ抵抗開口部もしくは構成要素（１９）を通り得る。予備加熱された水のバイパスバルブ（１２）は、反比例する作動のため、温熱水バルブ連結部（３および１２）に機械的に連結され、レバーなどの手動の入力手段により制御され得る。
【００７４】
好ましい例は、シャワーヘッド（７）および熱水システム（６）を供給する熱交換器の戻る流れ（１０）の温度における徐変に自動的に対応するよう、統合された電気的制御機構を通して、独立的にこれらのバルブを制御する電動的手段を使用する。このことは、流れ制御バルブに取り付けられ、同軸上に配置される（もしくは伝導装置／レバー機構を通して連結される）ステッパ電動機の角位置を制御するためにドライバに連結される、温度センサー（３０）およびユーザーインターフェース温度制御の設定からの入力を行う、電気的制御プロセッサーであり得る。電気的混合バルブは、先行技術において十分に確立されており、それらの制御機構は、熱水供給の一過性の温度変化に応じながら、本発明の例により使用される制御機構は、シャワーヘッド（７）への安定した水の排出温度を維持するよう、冷水もしくは予備加熱された水供給の一過性の温度変化にも応じる。この電気的制御機構の制御入力は、（キーパッドもしくはタッチスクリーンからの）デジタル入力を通して、もしくは、ノブ、レバー、ダイアル、遠隔重量／圧力感度装置、もしくは別の作動機構を通して行われ得る。
【００７５】
例は、制御ユニット／プロセッサーへの信号入力のために連結される中心のシャフト／連結機構の変位により作動される圧力センサーもしくは接触ブレーキ／スイッチを備え得る。温度センサー（３０）は、導管もしくはピストンチャンバー区画内のもしくは導管もしくはピストンチャンバー区画に局所的な任意の位置で配置され得る。低熱容量の薄い熱伝導物質から構成されるピストンシリンダーもしくは連結導管の内層に結合される温度センサーは、混合もしくは混合された流体の温度を管理することが好ましい。
【００７６】
結合された流れ調節バルブと組み込まれる構成要素を調整する流体力学的に調節された圧力が、記載されたように機能する。
【００７７】
ピストン上で作動する様々な導管における組み合わさった圧力水頭の正味の力は、連結シャフト（２９）の位置を決定する。シャフトが、ニュートラルもしくは中間位置にある場合、熱交換器を通る水の流れが均衡であるよう、ばねは抑止され、（６に沿った）加熱ユニットへと水を押し出す圧力の差異／低下は、（５に沿った）加熱ユニットからシャワーヘッド送達パイプへと水を押し出す圧力の差異／低下と等しい。
【００７８】
例えば、どこかの熱水の栓が開いた結果、加熱ユニットでの圧力水頭が低下する場合には、ピストンおよび内部連結シャフトは、加熱ユニットへの、および加熱ユニットからの圧力差異が、再び均衡化し、ピストンシャフトがニュートラルの位置に戻るまで、バルブを徐々に閉鎖させ、予備加熱された水供給（１０）の圧力を低下させる制御バルブ貯水槽（３４）へと流れるよう真水主要導管（４）からの流体を許可するように移動する。
【００７９】
この熱水供給圧力に対応する真水供給圧力の調節システムは、熱交換器を通る均衡した流速を維持するだけでなく、熱水システム（もしくは実際の冷水供給）における緩衝圧力の機能の熱的利点を有する。
【００８０】
この補充プロセスの間、真水供給バルブ（２０）が、完全に閉鎖した場合、熱水供給／システムにおける任意の圧力水頭が、シリンダーの一端での位置にピストンを押しだし、シャワーヘッド排出の開口部もしくは任意のその他の導管の開口部の存在がふさがれ得、それによって、シャワーヘッドの供給／流れを効果的に止めるための機構を提供する。
【００８１】
加熱ユニット（もしくは熱水供給／補充導管）での相対圧力水頭が増大する場合には、ピストンおよび中心シャフトが、圧力制御バルブ（２０）を開口させる、予備加熱された水供給導管もしくはチャンバーへの貯水槽からの流体を許可するように移動し、それにより、（６に沿った）加熱ユニットへ流体を押し出す圧力差異が、（５に沿った）シャワーヘッド送達導管へと熱水を押し出す圧力差異と再び等しくなり、ピストンが再びニュートラルな位置に戻るまで、予備加熱された水供給チャンバー（２６）への流れ（および水供給チャンバー（２６）での圧力水頭）が増大し得る。
【００８２】
この補充プロセスの間、真水供給バルブが最大限に開いた状態になる、もしくは補充プロセスが、より先端の位置に配置するシャフトを備え、火傷することもしくは不快になることから保護するには、十分に効果的でないもしくは早くない場合には、シャワーヘッドを提供する熱水供給は、以下の機構によってより即座に制限もしくは抵抗され得る。
１．変位したピストンが温熱水供給導管（５）の開口部をふさぐ。
２．変位したピストンが、シャワーヘッド送達導管（７）へ熱水供給（５）を送達する第１のバルブ導管における開口部をふさぐ。
３．中間のシャフトの変位が、シャワーヘッド送達導管への熱水供給の割合を減少させるよう、機械的、電気的／電子的、もしくはハイブリッド連結を通してバルブの状態における変化をもたらす。
【符号の説明】
１．蛇状導管（１ａ）を備えた逆流熱交換装置（ＨＸＤ）
２．水加熱器
３．（第１の）流れ制御バルブ
４．（第３の流体の流れの入口を通る）真水／冷水供給
５．（第１の流体の流れの入口を通る）温熱水供給
６．（第１の流体の流れの排出口を通る）水加熱器への水供給
７．（第２の流体の流れの排出口を通る）シャワーヘッドへ温水／混合水を供給する流体の流れ
８．シャワーもしくは温水利用廃水のＨＸＤからの排水の流れ導管
９．（第３の流体の流れの排出口を通る）ＨＸＤへ真水／冷水を供給する導管
１０．（第２の流体の流れの入口を通る）ＨＸＤからの予備加熱された水供給
１１．バイパス導管
１２．バイパス流れ制御バルブ
１３．３−方バルブ（バルブ３および１２の統合）
１４．（第２の流体の流れ導管における）（第２の）流れ制御バルブ
１５．機械的連結
１６．手動制御のユーザーインターフェース
１７．バルブ作動手段もしくは作動信号導管
１８．（バイパス導管と接合する、第２の流体の流れ導管における）（第２の）３−方流れ制御バルブ
１９．流れ抵抗構成要素
２０．（第３の）流れ制御バルブ／圧力制御バルブ／真水供給バルブ
２１．第３の流体の流れ導管
２２．第１のピストンヘッド
２３．第１の上流流体区画（第１の流体チャンバーの上流区画）
２４．第１の下流流体区画（第１の流体チャンバーの下流区画）
２５．第２のピストンヘッド
２６．第２の上流流体区画（第２の流体チャンバーの上流区画）
２７．第２の下流流体区画（第２の流体チャンバーの下流区画）
２８．導管開口部もしくは連結開口部
２９．ピストンヘッド機械連結（シャフト）
３０．温度センサー
３１．ピストン／排水感度作動機構／スプールバルブ
３２．ピストンヘッドもしくは隔壁／膜（面が閉ざされているバルブ開口部）
３３．バルブ開口リム
３４．油圧バルブ制御貯水槽
３５．流体の流れ制御システム