CN1573253A - 冷热水混合装置的控制机构 - Google Patents

Abstract

提供一种冷热水混合装置的控制机构，在低温区域，利用改变偏置弹簧的作用力的部件能够强制使热水侧阀芯着座、且能够利用偏置弹簧对作用于阀芯上的力进行缓冲的同时使之着座、并且使之趋于向关阀方向移动。在设有对配设在本体内腔的阀芯以感温弹簧与偏置弹簧进行驱动、改变偏置弹簧的作用力以控制阀芯位置的调节部件、通过对调节部件进行调节以改变热水与冷水的流入量从而获得所期望温度的温水这样一种冷热水混合装置中，在阀芯上形成有可与偏置弹簧的调节部件接触面直接或间接接触的接触部，并且，在调节部件上形成有可与偏置弹簧的阀芯接触面直接或间接接触的接触部，从而，至少在将热水流入口关闭时，偏置弹簧使阀芯趋于向将热水关阀的方向移动。

Description

冷热水混合装置的控制机构

技术领域

本发明涉及这样一种冷热水混合装置的控制机构，该冷热水混合装置在形状记忆合金制作的感温弹簧其弹簧常数极端减小的低温区域内，将偏置弹簧作为对由于阀芯着座之后的关阀操作而作用于阀芯上的操作力进行缓冲的部件加以利用的同时，靠调节部件使阀芯趋于向关闭热水流入口的关阀方向移动，可在仅需放出冷水时将热水流入口强制性关闭。

背景技术

作为恒温式冷热水混合装置，采用形状记忆合金等形状记忆材料制作的感温弹簧者已经公知。如特开平6-147333号公报所记载的，这种类型的冷热水混合装置在筒状的阀体内设有冷水阀座和热水阀座，可在该阀体的中心线方向上进退的阀芯能够与该冷水阀座和热水阀座接触与分离，设置有使该阀芯趋于向接近热水阀座的方向移动的感温弹簧、使该阀芯向接近冷水阀座的方向移动的偏置弹簧以及用来使该偏置弹簧进退的调温手柄等。

通过旋转调温手柄，该偏置弹簧沿其中心线方向进退，使偏置弹簧对阀芯的作用力改变，放水温度的整定值改变。

即，当使该偏置弹簧后退时，由于该偏置弹簧产生的作用力减小，故而阀芯在接近热水阀座的同时从冷水阀座上离开，整定温度将降低。当使偏置弹簧前进时，相反地，偏置弹簧产生的作用力增大，阀芯在离开热水阀座的同时向冷水阀座接近，整定温度将升高。在将整定温度的混合水外放的状态下，当由于热水供水温度和热水供水压力等发生变化而导致混合水温度偏离整定温度时，感温弹簧或伸长或缩短，阀芯发生移动而使混合水温度自动恢复为整定温度。

现有的冷热水混合装置中，其调温手柄的旋转角度与阀芯的移动量之间的关系如图4的虚线所示，大致为一直线。即，例如，在低于30℃的低温区、30～50℃的中温区以及高于50℃的高温区的任意一个温度带内，调温手柄旋转单位角度时的阀芯的移动量均大致相同。因此，在低温区～高温区的范围内，调温手柄的旋转角度与外放混合水的温度也大致呈一线性关系。

一般来说，在具有冷热水混合装置的水龙头中，人们希望如图5a所示，30～50℃之间的刻度范围较宽以便在30～50℃特别是35℃～45℃之间对混合水温度进行微调。为此，需要使反映30～50℃中温区内的放水温度相对于调温手柄旋转角度的关系的直线其斜率(图4的直线的斜率)较平缓。但是，如果简单地使该斜率变得平缓，则为了在低温区到高温区的范围内进行温度调节，就必须相当大地加大温度手柄的旋转范围。就旋转式调温手柄而言，手柄的旋转范围(C～H：C是仅放出来自冷水供水管的冷水，H是仅放出来自热水供水管的热水。)必须限制在360度之内(通常为270度以内)，因此，如上所述简单使斜率平缓的做法实际上不能采用(C～H的范围将超过360度)。因此，作为现有技术例，如图5b所示，30～50℃之间的中温区的刻度范围较窄。

本发明是针对上述技术性问题创造出来的，其目的是，提供这样一种冷热水混合装置的控制机构，即，在低温区域，利用改变偏置弹簧的作用力的部件能够强制使热水侧阀芯着座、且能够利用偏置弹簧对作用于阀芯上的力进行缓冲的同时使之着座、并且使之趋于向关阀方向移动。

发明的公开

本发明的冷热水混合装置的控制机构可实现上述目的，其特征是，在本体的周面设有热水与冷水的流入口、对配设在本体的内腔的阀芯以感温弹簧与偏置弹簧进行驱动、设有可改变偏置弹簧的作用力以控制阀芯的位置的调节部件、阀芯同偏置弹簧的一端而调节部件同另一端直接或间接接触、通过对调节部件进行调节以改变热水与冷水的流入量从而获得期望温度的温水这样一种冷热水混合装置中，在阀芯上形成有可与偏置弹簧的调节部件接触面直接或间接接触的接触部，并且，在调节部件上形成有可与偏置弹簧的阀芯接触面直接或间接接触的接触部，从而至少在将热水流入口关闭时，偏置弹簧使阀芯趋于向将热水关阀的方向移动。

在低温区域，感温弹簧的弹簧常数较小，有时不能完全与热水的供水压力相适应，而本发明的冷热水混合装置，在这种温度区域，通过使阀芯与用来改变偏置弹簧的作用力的调节部件直接或间接连动而能够做到：在将偏置弹簧作为对由于阀芯着座后进行的关阀操作而作用于阀芯上的操作力进行缓冲的缓冲部件加以利用的同时，通过上述调节部件对阀芯的轴向位置进行控制。并且，偏置弹簧对阀芯起到使之趋于向关阀方向移动的作用。

附图的简单说明

图1是本发明的实施形式所涉及的冷热水混合装置的剖视图。

图2是图1的冷热水混合装置的高温放水状态的剖视图。

图3是图1的冷热水混合装置的低温放水状态的剖视图。

图4是图1的冷热水混合装置的动作特性图。

图5a及5b是冷热水混合装置的调温手柄的说明图。

图6是本发明的实施形式所涉及的冷热水混合装置的剖视图。

图7是本发明的实施形式所涉及的冷热水混合装置的剖视图。

图8是本发明的实施形式所涉及的冷热水混合装置的剖视图。

图9是本发明的实施形式所涉及的冷热水混合装置的剖视图。

图10是本发明的实施形式所涉及的冷热水混合装置的剖视图。

图11是本发明的实施形式所涉及的冷热水混合装置的剖视图。

图12是本发明的实施形式所涉及的冷热水混合装置的剖视图。

图13是本发明的实施形式所涉及的冷热水混合装置的剖视图。

图14是本发明的第1最佳实施形式所涉及的冷热水混合装置的横断面俯视图。

图15A是对第1最佳实施形式所涉及的冷热水混合装置的流体通路分割部件加以展示的立体图，图15B是其正面图。

图16A是对第1最佳实施形式所涉及的冷热水混合装置冷水侧阀芯加以展示的侧视图，图16B是其后视图。

图17A是对第1最佳实施形式所涉及的冷热水混合装置的调节部件加以展示的后视图，图17B是其侧视图。

图18A是对第1最佳实施形式所涉及的冷热水混合装置的滑动连结部件加以展示的底视图，图18B是其后视图。

图19是本发明的第1最佳实施形式所涉及的冷热水混合装置的横断面俯视图。

图20是现有冷热水混合装置的纵向剖视图。

实施发明的最佳形式

[第1最佳实施形式]

结合图14～图18对本发明的最佳实施形式所涉及的冷热水混合装置809的控制机理进行说明。如图14所示，冷热水混合装置809具有将两个筒状部件经螺纹连结的本体外壳814，在其内部嵌装有阀芯外壳801。在临近阀芯外壳801的热水流入口803处，嵌装有可沿轴向自由移动的热水侧阀芯811a，而临近冷水流入口804处，嵌装有可沿轴向自由移动的冷水侧阀芯811b。这些热水侧阀芯811a和冷水侧阀芯811b各自以单独的部件构成，可单独沿轴向移动。

冷水侧阀芯811b如图16A、16B所示，整体的形状为筒状，在上下形成有半圆弧状的槽815。在该槽815中嵌装有图18所示的滑动连结部件813。在滑动连结部件813的后端侧嵌装有图17A、图17B所示的筒状的调节部件812的前端侧大直径部816。该调节部件812在其前端侧的相向的外周面上形成有防止转动用的凸部817，嵌装在在阀芯外壳801的内周面上与轴向相平行地开设的防止旋转用的导槽818内。此外，在调节部件812的后端侧形成有阳螺纹部819，经旋合安装在温度调节手柄的手柄轴820的前端侧所设置的筒状部内周面的阴螺纹部821上。并且，偏置弹簧807的一端经弹簧安装部件822安装在调节部件812的筒内。偏置弹簧807的另一端安装在冷水侧阀芯811b的筒内。

因此，当操动调温手柄旋转时，其旋转操作力通过手柄轴820的阴螺纹部821向调节部件812传递。但是，作为调节部件812，由于防止旋转用的凸部817嵌合在导槽818内，旋转受到阻止，故将向轴向移动。因此，偏置弹簧807的作用力发生变化，使冷水侧阀芯807的开口面积改变。

另一方面，热水侧阀芯811a为筒状，在其内部安装有图15A、图15B所示的十字形的流体通路分割部件810。该流体通路分割部件810设置在热水流入口803和冷水流入口804之间，将其间的流体通路在周向上分割为四。并且，在流体通路分割部件810的靠近中心的内角处，配设有拐角形成部件823，其一个面823a的长度为短边La，另一个面823b的长度为长边Lb，且La＜Lb。似这样，将阀芯外壳801内的流入口803与804之间的流体通路(内腔802)在周向上分割为四，从而，使得热水与冷水如图15B的箭头所示，分别在各分割区间内边旋转边流动，促进了热水与冷水的混合。即，可防止温度发生波动。

而且，在热水与冷水的供水压力较低的场合，从热水与冷水的流入口803及804流入的热水与冷水的势头较弱，不能进入中心部位，但是，通过配设拐角形成部件823，使得从上游侧流入口804流入的冷水的水流被拐角形成部件823的棱线劈开，冷水具有流势的区域如图15B的斜线所示，流经a面的冷水的方向与流经b面的冷水的方向二者在其终端端面侧错开，流经a面的冷水向内部扎入，使得整个水流向箭头方向旋转。这种旋转，将从下游侧的流入口803流入的热水也卷进去，即使供水压力较弱，也可充分进入中心部位混合搅伴。即，以此防止温度发生波动。

另一方面，作为热水侧阀芯811a，在其内周面上成一体地安装有流体通路分割部件810，在流体通路分割部件810的后端侧安装有低温时操作轴824的前端侧。在低温时操作轴824的后端侧外嵌安装有连动环825。该连动环825在冷水与热水的混合水的温度在低温区域的场合，可与弹簧安装部件822的后端面接触，在低温区域之外的温度区域，在感温弹簧806的作用力的作用下，能够从弹簧安装部件812的后端面离开而沿轴向自由移动。

下面，对如上构成的冷热水混合装置809的工作状态，分为放出的温水的温度在低温区域和在低温区域之外两种情况进行说明。首先，对作为通常使用状态的低温区域之外的场合进行说明，在这种场合下，热水侧阀芯811a和冷水侧阀芯811b分别打开预定的开口面积，从热水流入口803和冷水流入口804以预定的流量比向内腔802内流入热水和冷水，经混合成为所希望的温度的温水放出。这种场合下温度整定这样进行，即，操动调温手柄轴820进行旋转以改变调节部件812的轴向位置，改变偏置弹簧807的作用力使之与感温弹簧806的作用力平衡，改变热水侧阀芯811a及冷水侧阀芯811b的轴向位置，从而使热水冷水流入口803及804的开口面积的比例改变。当由于供水压力变化等原因导致外放温水的温度发生变化而偏离整定的温度时，感温弹簧806对此进行检测后改变弹簧常数，改变热水侧阀芯811a及冷水侧阀芯811b的轴向位置，以改变热水流入口803相对于冷水流入口804的开口面积的比例，从而实现自动温度调节。

而对于放出的温水的温度在低温区域的情况，作为形状记忆合金的感温弹簧806的弹簧常数较小，不能够完全与热水的供水压力相适应。因此，在仅需放出冷水的场合，热水侧阀芯811a的轴向位置不能移动到将热水流入口803完全关闭的位置上。为此，在该冷热水混合装置809中，对于放出的温水的温度在低温区域的场合，通过将偏置弹簧807作为对阀芯着座之后的操动力进行缓冲的缓冲部件加以利用的同时对调节部件812进行操作，从而直接对热水侧阀芯811a的轴向位置进行控制。即，当在该低温区域对调温手柄轴820进行操动时，调节部件812向图14的右侧方向移动而处于增大冷水流入口804的开口面积的状态。并且，调节部件812的后端面812a将与低温时操作轴824的连动环825相接触，之后，该低温时操作轴824和与之连结的热水侧阀芯811a二者连动地向图14的右侧方向移动。

因此，在低温区域操动调温手柄轴820旋转时，可通过调节部件812直接控制热水侧阀芯811a的轴向位置。这种控制可使得热水侧阀芯811a与热水流入口803的阀座接触而阻断热水的流入，实现仅放出冷水。并且，在这种场合，偏置弹簧807的作用力可起到对热水侧阀芯811a着座于热水流入口803的阀座上之后的操作力进行缓冲的作用，因此，不会发生热水侧阀芯811a损坏等现象。而且，在热水侧阀芯811a着座之后，进行使调节部件812向图14的右方向移动的关阀操作的场合，调节部件812与滑动连结部件813相卡合而使冷水侧阀芯811a向图14的右方向移动，将偏置弹簧807压缩。因此，不会由于上述阀芯着座之后的关阀操作导致热水侧阀芯811a损坏。除此之外，热水侧阀芯811a着座之后，偏置弹簧807的作用力向关闭热水侧阀芯811a的方向起作用。重要的是，该冷热水混合装置809能够做到，在低温区域时将偏置弹簧807作为对由于阀芯着座之后进行的关阀操作而作用于阀芯的操作力进行缓冲的缓冲部件加以利用的同时，通过调节部件812强制性地控制热水侧阀芯811a的轴向位置，关闭热水流入口803而只放出冷水。并且，在热水侧阀芯811a着座之后，偏置弹簧807使之趋于向关阀方向移动。

在仅需放出热水的场合，只要操动调温手柄轴820向反方向旋转，使得调节部件812向图14的左方向大幅度移动，改变偏置弹簧807的作用力从而使冷水侧阀芯811b与冷水流入口804的阀座接触即可。

[第2最佳实施形式]

图19是第1最佳实施形式所涉及的冷热水混合装置826的概略纵向剖视图。作为该冷热水混合装置826，在阀芯外壳801的内腔802内，配设有滑阀阀芯827、调节部件812以及手柄轴820。滑阀阀芯827具有大直径部827a和小直径部827b，大直径部827a的前后端面成为热水侧阀部828及冷水侧阀部829。形成于该冷热水混合装置826的阀芯外壳801的周面上的热水流入口803与冷水流入口804的位置关系，与图14所示的冷热水混合装置809相反，热水流入口803靠近手柄轴820(靠向图19的右方向)形成。此外，在滑阀阀芯827的小直径部827b的内周面上，形成有用来安装偏置弹簧807的凹部830。

调节部件812其前端侧沿轴向可自由滑动地贯穿于滑阀阀芯827的小直径部827b内，在该贯穿部分的外周面上，形成有用来安装偏置弹簧807的凹部831。偏置弹簧807嵌装于该凹部831与小直径部827b的凹部830之间，在其前后侧配设有作为弹簧座的环832与833。此外，在调节部件812的中间部位形成有与形成于阀芯外壳801的内周面上的防止旋转用的导槽818嵌合的凸部834。而且，调节部件812后端侧的外周面上所形成的阳螺纹部819与手柄轴820的阴螺纹部821旋合。

对于这样构成的冷热水混合装置826，在放出的温水的温度在通常使用状态的低温区域之外的场合，如图19所示，偏置弹簧807的弹簧座环832卡止在滑阀阀芯827的凹部830的前端面上，从调节部件812的凹部831的前端面离开而形成自由空间。而后端侧的弹簧座环833卡止在调节部件812的凹部831的后端面上，从滑阀阀芯827的凹部830的后端面离开而形成自由空间。

并且，这种场合下的滑阀阀芯827的热水侧阀部828与冷水侧阀部829二者，各自打开预定的开口面积，从热水流入口803与冷水流入口804以预定的流量比向内腔802内流入热水和冷水，经混合成为所希望的温度的温水放出。这种场合下温度的整定这样进行，即，操动调温手柄轴820旋转以改变调节部件812的轴向位置，在上述弹簧座环832及833的自由空间的范围内改变偏置弹簧807的作用力使之与感温弹簧806的作用力平衡，改变热水侧阀部828及冷水侧阀部829的轴向位置，从而使热水冷水流入口803及804的开口面积的比例改变。当由于供水压力发生变化等原因导致放出的温水的温度发生变化而偏离所整定的温度时，感温弹簧806对此进行检测后改变弹簧常数，改变热水侧阀部828及冷水侧阀部829的轴向位置，以改变热水流入口803相对于冷水流入口804的开口面积的比例，从而实现自动温度调节。

而在放出的温水的温度在低温区域的场合，作为形状记忆合金的感温弹簧806的弹簧常数较小，不能够完全与热水的供水压力相适应。因此，在仅需放出冷水的场合，热水侧阀部828的轴向位置不能够移动到将热水流入口803完全关闭的位置上(向图19的右侧方向的移动)。为此，作为该冷热水混合装置826，在放出的温水的温度在低温区域的场合，将偏置弹簧807作为对由于阀芯着座之后的关阀操作而作用于阀芯的操作力进行缓冲的缓冲部件加以利用的同时通过调节部件812移动滑阀阀芯827的轴向位置，使得热水侧阀部828将热水流入口803完全关闭。即，当在该低温区域对调温手柄轴820进行操动时，调节部件812向图19的右侧方向移动，不久，后端侧的弹簧座环833与滑阀阀芯827的凹部830的后端面相接合而卡止。即，相对于调节部件812向图19的右方向的移动，调节部件812与滑阀阀芯827二者将以偏置弹簧807夹在中间的状态形成机械连动。

因此，此后的调节部件812向右方向的移动，将偏置弹簧807的作用力作为对阀芯着座时所受到的操作力进行缓冲的缓冲力起作用的同时通过弹簧座环833使滑阀阀芯827移动，并以大直径部827a的热水侧阀部828缓缓地着座于热水流入口803的阀座上而结束。即，将热水流入口803强制关闭。由此，冷水流入口804处于全开状态，可实现仅放出冷水。并且，在热水侧阀部828着座之后将调节部件812向关阀方向操作时，弹簧座环832被调节部件812的凹部831的前端面拉向图6的右方，将偏置弹簧807压缩，不会由于调节部件812而损坏阀芯827。此外，热水侧阀部828着座之后，偏置弹簧807的作用力向将热水侧阀部828关闭的方向起作用。如上所述，即使对于该第2最佳实施形式，在低温区域内，也能够将偏置弹簧807作为对由于阀芯着座之后的关阀操作而作用于阀芯的操作力进行缓冲的缓冲部件发挥作用。并且，通过该偏置弹簧807强制性地以调节部件812使滑阀阀芯827移动并以所说热水侧阀部828将热水流入口803完全关闭，关闭之后，偏置弹簧807使热水侧阀部828趋向关闭方向。因此，感温弹簧806的弹簧常数可以较小，可实现整体的小型化及防止成本增加。

但是，本发明并不限于上述最佳实施形式，可以有适当的改变。例如，设置在阀芯外壳的内腔802内的冷水侧阀芯811b与调节部件812也可以是一体形成，此外，调节部件812与滑动连结部件813也可以一体形成。

如以上所说明的，阀芯受到感温弹簧与偏置弹簧的作用。在阀芯上，形成有与偏置弹簧的调节部件接触面可直接或间接接触的接触部，调节部件具有与偏置弹簧的阀芯接触面可直接或间接接触的接触部。这样，阀芯可相对于改变偏置弹簧的作用力的调节部件直接或间接地连动。因此，在放出的水的温度处于低温区域时，可将偏置弹簧作为对由于阀芯着座之后的关阀操作而作用于阀芯的操作力进行缓冲的缓冲部件加以利用的同时，通过调节部件使阀芯沿轴向移动，强制关闭热水流入口而实现只放出冷水。而且，在阀芯着座之后，偏置弹簧使其趋向关阀方向，可使关阀动作稳定。

因此，感温弹簧的弹簧常数可做得较小，避免因感温弹簧体积较大而导致水龙头本体自身的大型化。而且，可因此而抑制成本的增加。

Claims (1)

1.一种冷热水混合装置的控制机构，其特征是，在本体的周面设有热水与冷水的流入口、对配设在本体内腔的阀芯以感温弹簧与偏置弹簧进行驱动、设有可改变偏置弹簧的作用力以控制阀芯位置的调节部件、阀芯与偏置弹簧的一端而调节部件与另一端直接或间接接触、通过对调节部件进行调节以改变热水与冷水的流入量从而获得所期望温度的温水这样一种冷热水混合装置中，在阀芯上形成有可与偏置弹簧的调节部件接触面直接或间接接触的接触部，并且，在调节部件上形成有可与偏置弹簧的阀芯接触面直接或间接接触的接触部，从而，至少在将热水流入口关闭时，偏置弹簧使阀芯趋于向将热水关阀的方向移动。

Images