JP2006046527A - 高温出湯防止弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 電気温水器や貯湯式湯沸器等の吐出側に設置する高温出湯防止弁に関し、設定した温度で湯水混合ができ、短時間又は長時間の閉弁後に、再度開弁した場合でもその先に設ける蛇口等から設定した温度で安定した湯水が吐出できる高温出湯防止弁を提供する。
【解決手段】 給湯部、給水部及び吐出部を備えた一体型のバルブハウジング内において、湯室と給水口と混合室を形成し、混合水の温度を感知して弁体を進退作動させるアクチュエーターとして形状記憶合金バネを収納し、弁体のテーパー部に圧送される給水の給水口を、該弁体のテーパー部に対して偏芯的に形成することで混合水の旋回流を生じやすくし、混合室からの混合水の温度変化によりアクチュエータはバルブハウジングの下流側の内壁に沿って収納され、この形状記憶合金バネの熱膨張、収縮により進退作動する弁体と一体的に形成された軸部を該感温部材の形状記憶合金バネの中央に挿入して構成する。
【選択図】 図１７

Description

本発明は電気温水器や貯湯式湯沸器等の吐出側に設置する高温出湯防止弁に関し、特に形状記憶合金製の感温部材を利用して設定した温度で湯水混合ができ、短時間又は長時間の閉弁後に、再度開弁した場合でもその先に設ける蛇口等から設定した温度で安定した湯水が吐出できる高温出湯防止弁に関する。

電気温水器等で生成される約６０℃から８０℃の湯と水を混合して、例えば、約４０℃の湯水を生成するミキシング機能を有するバルブが開発され、また、バルブを電気温水器や貯湯式湯沸機等の吐出側に設置し、その先に設ける蛇口などから設定温度より高温の湯が流出されることにより生ずる火傷などの危険を防止するための高温出湯防止機能付バルブ等が開発され、湯水を適温に混合するためのアクチュエーターとしてワックスエレメントや形状記憶合金バネ等が応用されている。

例えば、特開２０００−２８３３２９号公報の湯水混合装置に開示されている内容は、形状記憶合金バネをアクチュエーターにした湯水混合栓において、弁体に旋回流発生部材のフィンを設け、撹拌力を高めて充分に混合された混合水を形状記憶合金バネに接触できるようにして温度調節機能を高めているが、混合水量が少ない場合は、その効果が出にくい構成である。

また、特開２００２−１４７６４５号公報の湯水混合栓に開示されている内容では、形状記憶合金バネをアクチュエーターにした湯水混合栓において、ピストンに螺旋状の撹拌羽根を設け、撹拌力を高めて充分に混合された混合水をアクチュエーターに接触できるようにして温度調節性能を高めているが、この場合も前記と同様に混合水量が少ない場合はその効果が出にくい構成となっている。

また、特開平１１−２１８２４１号公報の湯水混合装置に開示されている内容では、形状記憶合金バネをアクチュエーターにした湯水混合栓において、ボデー内の湯と水の流入口の間の流路を周方向に複数に分割し、小流量であっても湯水が充分に混合された混合水をアクチュエーターに接触できるようにし、温度調節性能を高めているが、ボデー内で抵抗を生じ易いので、混合水量が減ってしまう問題がある。

また、特開２００３−１２０８５２号公報の熱湯遮断弁に開示されている内容は、形状記憶合金バネをアクチュエーターにしたものであるが、単に流路の途中に設けられた熱湯遮断弁である。

特開２０００−２８３３２９号公報 特開２００２−１４７６４５号公報 特開平１１−２１８２４１号公報 特開２００３−１２０８５２号公報

従来、ワックスエレメントを使用したバルブの場合、閉弁後に再度開弁した時、設定温度より低い湯が吐出されるアンダーシュート現象が生じるが、特に短時間の閉弁後に開弁する場合、このアンダーシュート現象を生じ、その原因としては、配管内の設定温度の残り湯が先に吐出する場合と、閉弁時でもワックスサーモエレメントに電気温水器からの高温湯が接しているので、ワックスが膨張したままでピストンが伸びきった状態であるから、閉弁後に再度開弁する時には、湯側を通さないように閉弁した状態を維持しているので、水が多く吐出されてしまう。また、ワックスサーモエレメントで弁を駆動するため反応が遅く、ワックスが収縮しピストンが戻るタイミングが遅れるので、湯が通りにくい。

長時間の閉弁後に開弁する場合でもアンダーシュート現象が生じるが、この場合は、冷えてしまって設定温度より低温の配管内の残り湯が先に吐出され、前記の場合よりさらに悪い状態であり、また、前記の場合と同様に、閉弁時でもワックスサーモエレメントに電気温水器からの高温湯が接しているので、ワックスが膨張したままでピストンが伸びきった状態であるから、閉弁後に再度開弁する時には、湯側を通さないように閉弁した状態を維持しているので、水が多く吐出されてしまう。また、ワックスサーモエレメントで弁を駆動するため反応が遅く、ワックスが収縮しピストンが戻るタイミングが遅れるので、湯が通りにくい。

ワックスエレメントまたは形状記憶合金バネを利用したバルブの場合、湯と水を混合させる性能が低いと、混合水温度が不均一になり易く、温度調節機能が低くなるが、その原因としては、水の旋回力が弱い場合、旋回水と、鉛直方向から束状となって流入してくる湯に対して、充分な撹拌を達成できず、形状記憶合金バネの内周面に接触する混合温度は設定温度より低く、形状記憶合金バネの内周面に接しない軸線付近の混合水温度が所望の温度より高いという混合水温度の不均一を生じさせ、このことにより形状記憶合金バネが適切な混合水温度を感知することができず、温度調節性能に悪影響を及ぼしていた。

また、混合水量が少ない場合は温度調節性能が低くなり、混合水量を適量にできない場合も生じており、すなわち、ワックスエレメントまたは形状記憶合金バネを使用したバルブの場合、混合水量が少ない場合があり、その原因としては、給水量を一定に保っているので給水温度が高い時は、給湯量が減少するので混合水量が減ってしまうことになる。

また、ワックスエレメントまたは形状記憶合金バネを使用したバルブの場合、混合水量が多過ぎてしまう場合があるが、その原因としては、給水温度が低い時は、設定温度を保つため給湯量が増えるのに対し、給水量を一定に保っているので混合水量が多すぎる結果となる。

本発明は前記のような問題点を鑑みて鋭意研究した結果創案されたハウジング一体型の高温出湯防止弁であり、特に形状記憶合金バネをアクチュエーターとして利用して設定した温度で湯水混合ができ、短時間又は長時間の閉弁後に、再度開弁した場合でもその先に設ける蛇口等から設定した温度で安定した湯水が吐出でき、部品点数を減らし組立てを容易にし、更に製品の小型化を図る高温出湯防止弁を得ることを目的とする。

図面は本発明高温出湯防止弁の実施例を示すもので、前記するような目的に応えるために発明された本発明高温出湯防止弁は、給湯部１１、給水部１２及び吐出部１３を備えた一体型のバルブハウジング１内において、上流からの給湯部１１に連通する湯室１１１を形成し、中間に給水部１２から連通する給水口１２１を形成し、湯室１１１からの給湯流路８と給水口１２１から流入する水との混合室８２を形成し、混合室８２からの混合水の温度を感知して弁体を進退作動させるアクチュエーターとなる感温部材６の形状記憶合金バネを収納し、該感温部材６下流側に吐出部１３を形成して構成したことを特徴とし、弁体４の給水口１２１から給水される部位にはテーパー部４３を設け、給水口１２１を、該弁体４のテーパー部４３に対して偏芯的に形成し、混合水の旋回流を生じやすく構成したことを特徴とし、混合室８２からの混合水の温度変化により熱膨張または収縮する感温部材６としての形状記憶合金バネはバルブハウジング１の下流側の内壁に沿って収納されており、この感温部材６としての形状記憶合金バネの熱膨張、収縮により進退作動する弁体４と一体的に形成された軸部４６が該感温部材６としての形状記憶合金バネの中央に挿入されており、混合水を外方向に誘導し、整流効果を生じせしめるように構成したことを特徴とし、設定温度を調節するための調整ネジ３１は弁座３と一体的に形成されており、該弁座３の外周に形成された螺合部２１はバルブハウジング１上流側の内壁に形成された内ネジ１１２に螺合され、弁座３と弁体４間に介在するバネ５の付勢力に抗して螺合度を調整し、設定温度調整ができるように構成されたことを特徴とし、弁体４の通水口４８にガイド９１を設け、湯、水、混合水等を外方向に誘導し、混合水を感温部材６としての形状記憶合金バネに接触し易くして温度調節性能が向上するように構成したことを特徴とし、混合水量を一定に保つために、給水口１２１が弁体４を支持する円筒部４１の下降によって制限され、給水量を可変にするように構成したことを特徴とし、給水口１２１の形状を横長の楕円形としたことを特徴とした高温出湯防止弁を提供することを目的としている。

本発明に係る高温出湯防止弁によれば、図３、図１５、及び、図１７に示すように、アクチュエーターとして感温部材６の形状記憶合金バネを使用しているので、感温応答速度が速くなり、ワックスエレメントを使用したバルブの場合のように高温湯に接し易い構造ではないので、閉弁後に再度開弁した時、設定温度より低い湯又は高温湯が吐出されるのを防止することができる。すなわち、弁座３の先端部は弁体４を支持する円筒部４１の外周に取付けられＯリング７に当接されており、閉弁時においては、湯室内の湯は感温部材６の形状記憶合金バネと接することなく遮断されているので、ワックスエレメントを使用したバルブの場合のように高温湯に接し易い構造ではないからである。また、弁体４の通水口４８にガイド９１を設け、湯、水、混合水等を外方向に誘導し、混合水を感温部材６の形状記憶合金バネに接触し易くしているので、温度調節性能が向上する。更に、給水口１２１から流入する水の通水抵抗を少なくするために、弁体４には下方に向けて軸径が小さくなるようにテーパー部４３が形成されており、流量低下を防止するように構成され、その延長部が弁体４と一体的に軸部４６として一体的に形成され、感温部材６の形状記憶合金バネの内側に挿通される弁体４の軸部４６の軸径を感温部材６の形状記憶合金バネの内周に近い寸法とし温度調節性能が向上させている。また、混合水量を一定に保つために給水量を可変にするように構成されており、且つ、給水口１２１の形状を横長の楕円形とすることによって、対応する弁体４の長さを短縮することができる。

また、図５乃至図６に示すように、給水口を偏芯させ、混合水の旋回流が生じ易くすることで、湯水の混合性が良くなり、温度調節性能を高めることができる。

また、図３、図１７に示すように、感温部材６の形状記憶合金バネ近傍に弁体と一体的に形成された軸部４６を挿入し、混合水を外側に誘導するように整流効果を生じせしめ、これにより、混合水が感温部材としての形状記憶合金バネに接触し易くなるので、温度調節性能を高めることができる。

また、図１９に示すガイドを図１０乃至図１８に示す通水口に設け、湯、水、混合水等を外側に誘導することができ、混合水が感温部材６の形状記憶合金バネに接触し易くし、温度調節性能を高めることができる。

また、図３、図７、図９、図１１、図１３、図１４、図１５、図１６、図１７及び図１８に示すように、通水口に面する弁体から下方に向けて径が細くなるようにテーパー部４３を設けることで、通水抵抗を低減して流量低下を防止することができる。

また、図１６に示すように軸部の軸径を太くすることによって、図１５、に示すように、形状記憶合金バネ近傍に弁体と一体的に形成された該軸部を挿入すれば、更に混合水を外側に誘導するような整流効果を生じ、これにより、混合水が形状記憶合金バネに接触し易くなるので、温度調節性能を高めることができる。

また、図１７を参照すれば明らかなように、給水量を可変にすることで、混合水量を一定に保つことができる。すなわち調整ネジ３１を調整することにより、弁体の初期位置を給水口に適宜かかるようにしておくと、給水量が少なめになるので、給水温度が高い時でも給湯量が減らず、従って混合水量を一定に保つことができ、又、給水温度が低い時には給湯量が適切な混合水温度を保つように適宜増量し、従って混合水量を一定に保つことができる。

また、図５乃至図６に示すように、給水形状を横長の楕円形状にして、製品形状の小型化を図ることができる。すなわち、給水量を一定に保ちながら給水口１２１の高さを低く抑えるので、対応する弁体の長さを短くでき、したがってバルブ全体の高さを抑えることができる。給水口１２１から入った水は、テーパー部４３を有する弁体４に沿って、湯と混ざりながらバルブハウジング１の下流に流れ込む。

流量を多くしたい場合は、給水口１２１が円形であることが望ましいが、水をスムーズにバルブハウジングの下方へ流すためには、水が当る部分の弁体４にテーパー部４３を設けることで解決することができ、その結果、給水口１２１の高さを低く抑えて、製品の小型化ができる。

図７に示すように、本発明の高温出湯防止弁の部品数は、従来装置に比べて少なくなっており、図７に示す分解部品を順次バルブハウジング内に装着し、調整ネジをバルブハウジング上流部の内ネジに羅着すればよく、組立ても容易になっている。

本発明の高温出湯防止弁の基本構造は、図１乃至図４に示すように、給湯部１１、給水部１２及び吐出部１３を備えた一体型のバルブハウジング１内において、上流の給湯部１１に連通する湯室１１１を形成し、中間に給水部１２から連通する給水口１２１を形成し、該湯室１１１からの給湯流路８と給水口１２１から流入する水との混合室８２を形成し、混合室８２からの混合水の温度を感知して弁体４を進退作動させるアクチュエーターとしての感温部材６の形状記憶合金バネを収納し、下端に吐出部１３を形成して構成されている。感温部材６としての形状記憶合金バネの下端はバルブハウジング１の下流端部に当接され、上端部は、弁体４と一体的に形成された支持リング４４と更に一体的に形成された嵌着部４５に嵌着されている。感温部材６の形状記憶合金バネをアクチュエーターとして使用しているので、感温応答速度が速くなり、ワックスエレメントを使用したバルブの場合のように、高温湯に接し易い構造ではないので、閉弁後に再度開弁した時、設定温度より低い湯や高温湯が吐出されるのを防止することができる構造になっている。

弁体４のテーパー部４３に圧送される給水の給水口１２１を、図５に示すように、弁体４のテーパー部４３に対して偏芯的に形成し、又は、図６に示すように給水口１２１を中央に形成し、その吐出先を図６中点線で示す位置へ給水が斜めに圧送されるような構造としてもよく、いずれの場合も混合水の旋回流が生じやすく構成されている。給水口１２１を偏芯させ、混合水の旋回流が生じ易くすることで、湯水の混合性が良くなり、温度調節性能を高める構造になっている。

混合室８２からの混合水の温度変化により熱膨張または収縮する感温部材６の形状記憶合金バネは図３に示すようにバルブハウジング１の下流側の内壁に沿って収納され、この感温部材６の形状記憶合金バネの熱膨張、収縮により進退作動する弁体４と一体的に形成された軸部４６が感温部材６の形状記憶合金バネの中央に挿入されており、混合水を外方向に誘導し、整流効果を生じせしめるように構成されている。感温部材６の形状記憶合金バネの近傍に弁体４と一体的に形成された軸部４６を挿入されているので、混合水を外側に誘導するようにして整流効果を生じせしめ、これにより、混合水が感温部材６の形状記憶合金バネに接触し易くなり温度調節性能を高める構造になっている。

設定温度を調節するための調整ネジ３１は弁座３と一体的に形成されており、該調整ネジ３１の外周に形成された螺合部２１はバルブハウジング１の上流側の内壁に形成された内ネジ１１２に螺合され、弁座３と弁体４間に介在するバネ５の付勢力に抗して螺合度を調整し、設定温度調整ができるように構成されている。

弁座３の先端部の当接部２は、弁体４を支持する円筒部４１の外周に取付けられＯリング７に当接されており、閉弁時においては、湯室１１１内の湯は感温部材６の形状記憶合金バネと接することなく遮断されるように構成されている。

弁体４の通水口４８に図１９に示すような支持リング９と一体的にガイド９１と給湯流路８から続く給湯流路９２を形成し、湯、水、混合水等を外方向に誘導し、混合水を感温部材６の形状記憶合金バネに接触し易くして温度調節性能が向上される。弁体４の通水口４８に設けられるガイド９１の形状は、図１９で例示した構造に限定されるものではなく図１９以外の構造でも、湯、水、混合水等を外方向に誘導できる構造が可能である。

湯、水、混合水等を外方向に誘導し、混合水を感温部材６の形状記憶合金バネに接触し易くして温度調節性能が向上するように、給水部１２の内側に形成される給水口１２１から流入する水の通水抵抗を少なくするために、弁体４には下方に向けて軸径が小さくなるようにテーパー部４３が形成されており、流量低下を防止するように構成されており、その延長部は弁体４と一体的に軸部４６が一体的に形成されている。

他の実施例として、図１５乃至図１６に示すように、感温部材６の形状記憶合金バネの内側に挿通される弁体４の軸部４６の軸径を、感温部材６の形状記憶合金バネの内周に近い寸法として構成している。すなわち、図１５に示すように軸部４６の軸径を太くすることによって、図１５、に示すように、感温部材６の形状記憶合金バネ近傍に弁体４と一体的に形成された該軸部４６を挿入すれば、更に混合水を外側に誘導するような整流効果を生じ、これにより、混合水が感温部材６の形状記憶合金バネに接触し易くなるので、温度調節性能を高めることができる構造になっている。

混合水量を一定に保つために、混合水量を一定に保つために、給水口１２１が弁体４を支持する円筒部４１の下降によって制限され、給水量を可変にするように構成され、図５乃至図６に示すように、給水口１２１の形状を横長の楕円形とし、対応する弁体の長さを短縮できるように構成している。流量を多くしたい場合は、給水口が円形であることが望ましいが、水をスムーズにバルブハウジング１の下方へ流すためには、水が当る部分の弁体４にテーパー部４３を設けることで解決することができ、その結果、給水口１２１の高さを低く抑えて製品の小型化を達成している。給水口１２１に面する弁体４から下方に向けて径が細くなるようにテーパー部４３を設けることで、通水抵抗を低減して流量低下を防止する構造になっている。前記せる方法で給水量を可変にすることで、混合水量を一定に保つには調整ネジ３１を調整することにより、弁体４の初期位置を給水口１２１に適宜かかるようにしておくと、給水量が少なめになるので、給水温度が高い時でも給湯量が減らず、従って混合水量を一定に保つことができ、又、給水温度が低い時には給湯量が適切な混合水温度を保つように適宜増量し、従って混合水量を一定に保つことができる構造になっている。

本発明の高温出湯防止弁の部品数は、従来装置に比べて少なくし、組立てを容易にすることは、図７に示す分解部品を順次バルブハウジング１内に装着し、調整ネジ３１をレンチ等で調整し、バルブハウジング１上流部の内ネジ１１２に羅着すればよく、部品数が少なく組立てが容易であることを説明することができる。すなわち、バルブハウジング１の上流より感温部材６の形状記憶合金バネを該バルブハウジング１の下流部まで挿入し、次いで弁体４の軸部４６が該感温部材６の形状記憶合金バネの内側に挿通できるように弁体４を装着し、次いで、弁座３と弁体４間に介在させるバネ５を弁体４の上部に嵌着し、次いで、該バネ５に抗して弁座３の螺合部２１をバルブハウジング１の上流内側に形成された内ネジ１１２に螺合させれば本発明の高温出湯防止弁が完成する。

本発明に係る高温出湯防止弁正面図である。 図１の高温出湯防止弁の平面図である。 図１の高温出湯防止弁の縦断面図である。 図１の高温出湯防止弁の底面図である。 図１の高温出湯防止弁の右側面図である。 図１の高温出湯防止弁の別の実施形態である。 図６の高温出湯防止弁の分解図である。 調整ネジと弁座の分解図である。 弁体の分解図である。 弁体の平面図である。 弁体の正面図である。 弁体の底面図である。 図１０のＢ―Ｂ線断面図である。 図１０のＡ―Ａ線断面図である。 弁の軸部を太くした他の実施例を示す本発明高温出湯防止弁の縦断面図である。 図１５中の弁体の正面図である。 本発明高温出湯防止弁の動作説明するための断面図である。 弁体の斜視図である。 弁体に取付けるガイドの一例を示す斜視図である。

符号の説明

１…バルブハウジング
１１…給湯部
１１１…湯室
１１２…内ネジ
１２…給水部
１２１…給水口
１３…吐出部
２…当接部
２１…螺合部
３…弁座
３１…調整ネジ
４…弁体
４１…円筒部
４２…支持部
４３…テーパー部
４４…支持リング
４５…嵌着部
４６…軸部
４７…支持部
４８…通水口
５…バネ
６…感温部材
７…Ｏリング
８…給湯流路
８１…給水流路
８２…混合室
９…支持リング
９１…ガイド
９２…給湯流路

Claims (7)

1. 給湯部、給水部及び吐出部を備えた一体型のバルブハウジング内において、上流からの給湯部に連通する湯室を形成し、中間に給水部から連通する給水口を形成し、湯室からの流路と給水口から流入する水との混合室を形成し、混合室からの混合水の温度を感知して弁体を進退作動させる感温部材を収納し、該感温部材の下流側に吐出部を形成して構成したことを特徴とする高温出湯防止弁。
2. 弁体の給水口から給水される部位にはテーパー部を設け、給水口を、該弁体のテーパー部に対して偏芯的に形成し、混合水の旋回流を生じやすく構成したことを特徴とする請求項１記載の高温出湯防止弁。
3. 混合室からの混合水の温度変化により熱膨張または収縮する感温部材としての形状記憶合金バネはバルブハウジングの下流側の内壁に沿って収納されており、この形状記憶合金バネの熱膨張、収縮により進退作動する弁体と一体的に形成された軸部が感温部材の中央に挿入されており、混合水を外方向に誘導し、整流効果を生じせしめるように構成したことを特徴とする請求項１記載の高温出湯防止弁。
4. 設定温度を調節するための調整ネジは弁座と一体的に形成されており、該弁座の外周に形成された螺合部はバルブハウジング上流側の内壁に形成された内ネジに螺合され、弁座と弁体間に介在するバネの付勢力に抗して螺合度を調整し、設定温度調節ができるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の高温出湯防止弁。
5. 弁体の通水口にガイドを設け、湯、水、混合水等を外方向に誘導し、混合水を感温部材に接触し易くして温度調節性能が向上するように構成したことを特徴とする請求項１の高温出湯防止弁。
6. 混合水量を一定に保つために、給水口が弁体を支持する円筒部の下降によって制限され、給水量を可変にするように構成したことを特徴とする請求項１記載の高温出湯防止弁。
7. 給水口の形状を横長の楕円形としたことを特徴とする請求項１記載の高温出湯防止弁。

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