JP2006275088A - 湯水混合装置及びそれを備えた湯水混合水栓 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動力の小さい感温ばねを使用しても十分な温度調節性能が得られる湯水混合装置及びそれを備えた湯水混合水栓を提供する。
【解決手段】 本発明は、湯及び水を混合し、適温の湯を吐出させる湯水混合装置（２０）であって、湯水混合装置本体（２２）と、この内部に移動可能に配置された主弁体（２４）と、内圧が上昇すると主弁体を第１の方向に移動させる第１圧力室（４２）と、内圧が上昇すると主弁体を第２の方向に移動させる第２圧力室（４４）と、主弁体を連動して移動させる副弁体（２６）と、副弁体を付勢する付勢手段（２８）と、副弁体を逆方向に付勢し、温度に応じて付勢力が変化する感温付勢手段（３２）と、副弁体により開閉される第１圧力室に連通した第１副弁座と、第２圧力室に連通した第２副弁座と、を有し、主弁体は第１副弁座の閉鎖により第１の方向に、第２副弁座の閉鎖により第２の方向に移動される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、湯水混合装置に関し、特に、供給された湯及び水を混合し、適温に調整された湯を吐出させる湯水混合装置及びそれを備えた湯水混合水栓に関する。

特開平８−４２７４４号公報には、湯水混合装置が記載されている。この湯水混合装置は、ケーシング本体内に摺動可能に配置された可動弁体の両側に、バイアスばね及び感温ばねを配置し、感温ばねが発生する付勢力の変化により、可動弁体を摺動移動させている。例えば、混合された湯の温度が上昇した場合には、感温ばねの付勢力が増大し、バイアスばねの付勢力に打ち勝って可動弁体が移動される。これにより、ケーシング本体内に流入する湯の流量が減少し、吐出する湯の温度が低下する。逆に、混合された湯の温度が低下した場合には、感温ばねの付勢力が減少し、ケーシング本体内に流入する水の流量が減少して吐出する湯の温度が上昇する。

特開平８−４２７４４号公報

上述したように、特開平８−４２７４４号公報記載の湯水混合装置では、感温付勢手段である感温ばねの付勢力の増減により可動弁体が駆動されている。しかしながら、可動弁体には、その構造上、湯と水を仕切るパッキンを装着する必要があるため、可動弁体を移動させる際には、パッキンによる摺動抵抗が作用する。また、可動弁体には、供給された湯及び水の水圧（動圧）等が作用する。このため、可動弁体を移動させるには、摺動抵抗及び湯及び水の圧力に打ち勝つ駆動力が必要になる。

しかしながら、可動弁体を移動させるための駆動力は、特に形状記憶合金で作成される感温ばねを使用する場合には大きな問題となる。即ち、形状記憶合金製の感温ばねを使用する場合には、感温ばねとバイアスばねの釣り合い位置の変化により弁体が移動されるので、弁体に対する大きな駆動力を得ることが難しい。このため、弁体に働く摺動抵抗や湯及び水の圧力により弁体の移動が妨げられ、温度調節性能を低下させる原因となる。また、感温ばねによる駆動力を増大させるために、感温ばねを大型化すると、湯水混合装置全体が大型化し、或いは、感温ばねを含めた湯水混合装置全体のコスト高に繋がるという問題がある。
従って、本発明は、駆動力の小さい感温ばね等の感温付勢手段を使用した場合においても、十分な温度調節性能を得ることができる湯水混合装置及びそれを備えた湯水混合水栓を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明は、供給された湯及び水を混合し、適温に調整された湯を吐出させる湯水混合装置であって、湯水混合装置本体と、この湯水混合装置本体の内部に移動可能に配置され、移動されることにより湯水混合装置本体内に流入する湯及び水の流量を変化させる主弁体と、供給された湯が流入するように形成され、流入した湯によって内部の圧力が上昇すると、主弁体を第１の方向に移動させる第１圧力室と、供給された水が流入するように形成され、流入した水によって内部の圧力が上昇すると、主弁体を第２の方向に移動させる第２圧力室と、摺動可能に配置され、主弁体を連動して移動させることができるようになった副弁体と、この副弁体を所定方向に摺動させるように付勢する付勢手段と、この付勢手段とは逆の方向に副弁体を付勢し、湯水混合装置本体内に流入して混合された湯の温度に応じて付勢力が変化する感温付勢手段と、第１圧力室に連通するように形成され、副弁体により開閉される第１副弁座と、第２圧力室に連通するように形成され、副弁体により開閉される第２副弁座と、を有し、副弁体により第１副弁座が閉鎖されると、第１圧力室内部の圧力が上昇し、主弁体は第１の方向に移動され、副弁体により第２副弁座が閉鎖されると、第２圧力室内部の圧力が上昇し、主弁体は第２の方向に移動されることを特徴としている。

このように構成された本発明においては、付勢手段による付勢力と感温付勢手段による付勢力の釣り合い位置が変化することにより、副弁体が移動される。副弁体が移動され、第１副弁座が閉鎖されると、第１圧力室内部の圧力が上昇し、主弁体は第１の方向に移動される。副弁体が移動され、第２副弁座が閉鎖されると、第２圧力室内部の圧力が上昇し、主弁体は第２の方向に移動される。主弁体が移動されることにより、湯水混合装置本体内に流入する湯及び水の流量が変化し、適温に調整された湯が吐出される。

このように構成された本発明によれば、第１圧力室に流入する湯の圧力、又は第２圧力室に流入する水の圧力に基づいて主弁体が駆動されるので、付勢手段又は感温付勢手段による付勢力が小さい場合においても、大きな力で主弁体を駆動することができる。

本発明において、好ましくは、第１圧力室及び第２圧力室は、湯水混合装置本体の内側壁面と、主弁体の外側壁面によって囲まれる空間として夫々構成される。
このように構成された本発明においては、既存の湯水混合装置本体の内側壁面と、既存の主弁体の外側壁面によって第１圧力室及び第２圧力室を形成することができるので、新たな部材を設けて第１圧力室及び第２圧力室を構成する必要がなく、湯水混合装置の構成を簡単にすることができる。

本発明において、好ましくは、主弁体は筒状に形成され、副弁体は、主弁体の内側に主弁体に対して所定距離摺動可能に配置され、副弁体の摺動により副弁体と主弁体が係合されると、副弁体が主弁体を押して移動させる。

このように構成された本発明においては、主弁体と副弁体が直接係合され、副弁体は主弁体を直接押して移動させる。
このように構成された本発明によれば、第１圧力室又は第２圧力室内の圧力によって主弁体を駆動できない場合においても、副弁体が主弁体と直接係合されることによって、主弁体を移動させることができる。

本発明において、好ましくは、第１副弁座は、第１圧力室に連通し、主弁体の外側壁面から内側壁面に延びる第１圧力管路の内側の端部によって構成され、第２副弁座は、第２圧力室に連通し、主弁体の外側壁面から内側壁面に延びる第２圧力管路の内側の端部によって構成されている。

このように構成された本発明によれば、第１副弁座及び第２副弁座を、主弁体の内側に位置する副弁体によって直接閉鎖することができるので、湯水混合装置全体を小型化することができる。

本発明において、好ましくは、第１副弁座は、副弁体が摺動する方向に対して傾斜した、主弁体の内側の第１傾斜内壁面に形成され、第２副弁座は、第１傾斜内壁面に対向する方向に傾斜した、主弁体の内側の第２傾斜内壁面に形成され、第１副弁座及び第２副弁座は、副弁体の外側壁面に形成された、第１傾斜内壁面と合致する第１傾斜外壁面、及び第２傾斜内壁面と合致する第２傾斜外壁面によって夫々開閉される。

このように構成された本発明によれば、主弁体の内側の第１傾斜内壁面と副弁体の外側の第１傾斜外壁面が係合すると同時に第１副弁座が閉鎖され、主弁体の内側の第２傾斜内壁面と副弁体の外側の第２傾斜外壁面が係合すると同時に第２副弁座が閉鎖される。このため、副弁座の閉鎖による主弁体の駆動と、副弁体と主弁体の係合による主弁体の駆動が連続的に切り替わり、主弁体の移動を滑らかにすることができる。また、このように構成された本発明によれば、傾斜面に形成された副弁座が傾斜面によって閉鎖されるので、副弁座を確実に閉鎖することができる。

本発明において、好ましくは、さらに、第１圧力室に流入する湯の流量を制限する第１流量制限手段、及び第２圧力室に流入する水の流量を制限する第２流量制限手段を有する。

このように構成された本発明によれば、第１圧力室に流入する湯の流量及び第２圧力室に流入する水の流量が制限されるので、圧力室内の圧力の急激な上昇による主弁体のオーバーシュートを防止することができる。これにより、主弁体の移動にチャタリングが発生するのを防止することができる。

また、本発明の湯水混合水栓は、本発明の湯水混合装置と、この湯水混合装置を内蔵した水栓本体と、付勢手段及び感温付勢手段が副弁体を付勢する付勢力を変化させることにより、湯水混合装置によって調整される湯の温度を変化させる湯温調整手段と、湯水混合装置によって適温に調整された湯の、吐水状態と止水状態とを切替える開閉弁と、この開閉弁を通った湯を吐出させる吐出部と、を有することを特徴としている。

本発明の湯水混合装置及びそれを備えた湯水混合水栓によれば、駆動力の小さい感温ばね等の感温付勢手段を使用した場合においても、十分な温度調節性能を得ることができる。

次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態による湯水混合水栓を説明する。
図１は、本発明の実施形態による湯水混合水栓全体を示す斜視図である。図２は、本実施形態による湯水混合水栓に内蔵されている湯水混合装置の斜視断面図である。また、図３は、湯水混合装置の主弁体及び副弁体の部分を拡大して示す拡大断面図である。さらに、図４及び図５は、主弁体と副弁体が係合する部分を拡大して示す拡大断面図である。

図１に示すように、本発明の実施形態による湯水混合水栓１は、水栓本体２と、この水栓本体２に給湯器（図示せず）からの湯を供給する湯供給脚４と、水栓本体２に水道水を供給する水供給脚６と、を有する。さらに、湯水混合水栓１は、温度調節された湯の止水、吐水を切替えるカラン用の押しボタン８及びシャワー用の押しボタン１０と、温度調節された湯を吐出させる吐出部であるカラン１２及びシャワー１４と、を有する。また、湯水混合水栓１は、水栓本体２端部に取り付けられた湯温調節用ダイヤル１６を有する。本実施形態の湯水混合水栓１は、湯供給脚４及び水供給脚６から夫々供給された湯及び水を、湯温調節用ダイヤル１６によって設定された温度になるように混合して、カラン１２又はシャワー１４から吐出させるように構成されている。

湯供給脚４は、壁面に設けられた給湯管（図示せず）と水栓本体２とを連結し、水栓本体２に湯を供給するように構成されている。
水供給脚６は、壁面に設けられた水道管（図示せず）と水栓本体２とを連結し、水栓本体２に水を供給するように構成されている。

水栓本体２には、湯供給脚４及び水供給脚６を介して導入された湯及び水を、適宜混合して所望の温度に調節する湯水混合装置２０（図２）が内蔵されている。また、水栓本体２に取り付けられたカラン用の押しボタン８は、これを押圧操作することによって、水栓本体２に内蔵されたカラン用の開閉弁（図示せず）の吐水状態と止水状態を切替え、カラン１２からの止水吐水を切替えるように構成されている。カラン用の押しボタン８を押して吐水状態にすると、湯水混合装置２０（図２）によって適温に混合された湯が、カラン用の開閉弁（図示せず）を通ってカラン１２から吐水される。同様に、シャワー用の押しボタン１０は、これを押圧操作することによって、水栓本体２に内蔵されたシャワー用の開閉弁（図示せず）の吐水状態と止水状態を切替え、シャワー１４からの止水吐水を切替えるように構成されている。シャワー用の押しボタン１０を押して吐水状態にすると、湯水混合装置２０（図２）によって適温に混合された湯が、シャワー用の開閉弁（図示せず）を通ってシャワー１４から吐水される。

また、湯温調節用ダイヤル１６は、これを廻すことによって水栓本体２に内蔵された湯水混合装置２０を操作し、湯水混合装置２０によって調節される温度を変化させることができるように構成されている。

次に、図２及び図３を参照して、本実施形態の湯水混合水栓１に内蔵された湯水混合装置２０を説明する。
図２に示すように、湯水混合装置２０は、湯水混合装置本体２２と、この湯水混合装置本体２２内部に移動可能に配置された主弁体２４と、この主弁体２４の中心を貫通して延びる副弁体２６と、を有する。また、湯水混合装置２０は、副弁体２６を付勢する付勢手段であるバイアスばね２８と、バイアスばね２８とは反対の方向に副弁体２６を付勢する感温付勢手段である感温ばね３２と、湯温調節用ダイヤル１６に連結された送りねじ３４と、この送りねじ３４に螺合され、送りねじ３４が回転されると湯水混合装置本体２２内で摺動する摺動部材３７と、を有する。さらに、バイアスばね２８の内側には、補助バイアスばね３０が配置されている。なお、湯温調節用ダイヤル１６、送りねじ３４、及び摺動部材３７は、湯温調整手段を構成する。

湯水混合装置本体２２は、概ね円筒状の形態であり、図２において左側に位置する左本体部材２２ａと、中間に位置する中間本体部材２２ｂと、右側に位置する右本体部材２２ｃから構成されている。湯供給脚４を介して水栓本体２内に導入された湯は、左本体部材２２ａと中間本体部材２２ｂの間に形成された湯導入口２２ｄを通って湯水混合装置本体２２内に導入されるように構成されている。また、水供給脚６を介して水栓本体２内に導入された水は、中間本体部材２２ｂと右本体部材２２ｃとの間に形成された水導入口２２ｅを通って湯水混合装置本体２２内に導入されるように構成されている。さらに、右本体部材２２ｃの端部には、湯水混合装置本体２２内で適温に混合された湯を吐出させるための吐出口２２ｆが形成されている。

主弁体２４は、概ね円筒状の形状を有し、中間本体部材２２ｂの内側に摺動可能に配置されている。また、主弁体２４の中央に形成された環状の溝には、パッキン３６が配置され、湯側と水側を分離している。さらに、主弁体２４の図２における左側に形成された環状の溝には第１流量制限手段であるＣ型リング３８が、主弁体２４の右側に形成された環状の溝には第２流量制限手段であるＣ型リング４０が、夫々配置されている。Ｃ型リング３８、４０の作用については後述する。湯水混合装置本体２２内において、主弁体２４が、図２における左側に移動されると湯導入口２２ｄが絞られ、右側に移動されると水導入口２２ｅが絞られるように構成されている。これにより、湯水混合装置本体２２内に導入される湯と水の割合が変化され、吐水される湯の温度が調整されるように構成されている。

副弁体２６は、全体として段付の円筒状の形状を有し、図２において左側から第１段部２６ａ、第２段部２６ｂ、第３段部２６ｃが順に形成されている。最も外径が細い第１段部２６ａの周囲には、バイアスばね２８及び補助バイアスばね３０が配置されている。また、中間に位置する第２段部２６ｂは、主弁体２４の中心を貫通して延びるように配置されている。最も外径が太い第３段部２６ｃの内部には、感温ばね３２が受け入れられている。

第２段部２６ｂは、主弁体２４の内側壁面と所定の遊びを持って係合するように構成されており、副弁体２６は主弁体２４に対して所定距離摺動することが可能である。この構造により、副弁体２６が図２における左方又は右方に移動されると、第２段部２６ｂと主弁体２４の内側壁面が係合し、副弁体２６は主弁体２４と機械的に連動して、主弁体２４を左方又は右方に移動させる。主弁体２４及び副弁体２６の構成の詳細は、図３乃至図５を参照して後述する。

バイアスばね２８は、副弁体２６の第１段部２６ａの周囲を取り囲むように配置され、その両端部が、第２段部２６ｂ及び摺動部材３７に夫々係合されている。この構成により、バイアスばね２８は、副弁体２６を、図２における右側に向かって付勢する。また、送りねじ３４を回転させることによって、摺動部材３７を移動させると、バイアスばね２８が副弁体２６を付勢する付勢力が変化し、副弁体２６の位置が変化する。

補助バイアスばね３０は、副弁体２６の第２段部２６ｂに取り付けられ、バイアスばね２８の内側に位置するように配置されている。摺動部材３７が図２における右側に大きく移動されると、摺動部材３７はバイアスばね２８に加え、補助バイアスばね３０とも当接するようになり、大きな付勢力が副弁体２６に作用するようになる。なお、本実施形態においては、バイアスばね２８、補助バイアスばね３０として、温度によらずばね定数が一定のステンレス製のコイルばねが使用されている。

感温ばね３２は、図２における左側の端部が、副弁体２６の第３段部２６ｃの中に受け入れられるように配置されている。また、感温ばね３２の右側の端部は、右本体部材２２ｃに当接するように配置されており、副弁体２６は、感温ばね３２によって、図２における左側に向かって付勢される。このため、副弁体２６は、バイアスばね２８による付勢力（補助バイアスばね３０が摺動部材３７に当接している場合には補助バイアスばね３０による付勢力を加えた付勢力）と、感温ばね３２による付勢力が釣り合う位置に位置決めされる。なお、本実施形態においては、感温ばね３２として、形状記憶合金製のコイルばねが使用されている。

次に、図３乃至図５を参照して、主弁体２４及び副弁体２６の詳細な構成を説明する。なお、図３乃至図５は、主弁体２４、副弁体２６等の関係を模式的に示すものであり、Ｃ型リング３８、４０等は省略されている。
図３に示すように、主弁体２４は、中央部が細く、両端部が外方に張り出した円筒状の形状を有しており、細くなった中央部は、中間本体部材２２ｂの内側に張り出した隆起部２２ｇを受け入れている。主弁体２４の左側の外方に張り出した部分と隆起部２２ｇの左側端面との間の環状の空間は、湯導入口２２ｄから導入された湯が流入する第１圧力室４２として作用する。また、主弁体２４の右側の外方に張り出した部分と隆起部２２ｇの右側端面との間の環状の空間は、水導入口２２ｅから導入された水が流入する第２圧力室４４として作用する。

図３乃至図５に示すように、主弁体２４の左側には、主弁体２４の外側壁面と内側壁面との間を貫通する第１圧力管路４６が形成されている。この第１圧力管路４６は、主弁体２４の円周上に半径方向に４本形成されており、第１圧力室４２と連通している。同様に、主弁体２４の右側には、主弁体２４の外側壁面と内側壁面との間を貫通する第２圧力管路４８が形成されている。この第２圧力管路４８は、主弁体２４の円周上に半径方向に４本形成されており、第２圧力室４４と連通している。

さらに、各第１圧力管路４６の、主弁体２４の内側壁面側の出口は、副弁体２６によって開閉される第１副弁座４６ａとして機能する。同様に、各第２圧力管路４８の、主弁体２４の内側壁面側の出口は、副弁体２６によって開閉される第２副弁座４８ａとして機能する。

また、主弁体２４の内側壁面の中央には、環状の凹部２４ａが形成されており、この凹部２４ａの両端には、副弁体２６が摺動する方向に対して傾斜した第１傾斜内壁面２４ｂ及び第２傾斜内壁面２４ｃが夫々形成されている。これらの第１傾斜内壁面２４ｂ及び第２傾斜内壁面２４ｃは、互いに対向するように、即ち、凹部２４ａの断面形状が等脚台形となるように、傾斜が付けられている。さらに、第１傾斜内壁面２４ｂには各第１副弁座４６ａが、第２傾斜内壁面２４ｃには各第２副弁座４８ａが夫々開口している。

副弁体２６の第２段部２６ｂの外側壁面中央には、環状の隆起部２６ｄが形成されており、この隆起部２６ｄは、主弁体２４の内側壁面に形成された凹部２４ａに受け入れられている。隆起部２６ｄは、凹部２４ａと隆起部２６ｄの間に僅かな遊びができるような大きさに形成されている。本実施形態においては、副弁体２６が、主弁体２４に対して軸方向に約０．２ｍｍ移動できるように隙間が形成されている。

また、隆起部２６ｄの両端部には、副弁体２６が摺動する方向に対して傾斜した第１傾斜外壁面２６ｅ及び第２傾斜外壁面２６ｆが形成されている。これら第１傾斜外壁面２６ｅ及び第２傾斜外壁面２６ｆは、主弁体２４の内側壁面に形成された第１傾斜内壁面２４ｂ及び第２傾斜内壁面２４ｃと夫々合致するように、即ち、隆起部２６ｄの断面形状が等脚台形となるように形成されている。このため、第１傾斜内壁面２４ｂと第１傾斜外壁面２６ｅが当接すると、第１傾斜内壁面２４ｂに開口した各第１副弁座４６ａが閉鎖される。同様に、第２傾斜内壁面２４ｃと第１傾斜外壁面２６ｆが当接すると、第２傾斜内壁面２４ｃに開口した各第２副弁座４８ａが閉鎖される。

次に、図１乃至図７を参照して、本発明の実施形態による湯水混合水栓１の作用を説明する。
まず、カラン用及びシャワー用の開閉弁（図示せず）が何れも閉鎖されている場合、即ち、吐水が行われていない場合には、開閉弁（図示せず）よりも上流の水栓本体２の内部全体に湯及び水道水を供給する一次圧が作用している。次に、カラン用、又はシャワー用の押しボタンを操作し、開閉弁を吐水状態とすると、カラン又はシャワーからの吐水が開始される。吐水が開始されると、湯供給脚４を介して導入された湯は湯導入口２２ｄを通って、水供給脚６を介して導入された水は水導入口２２ｅを通って、夫々湯水混合装置本体２２内部に流入する。湯導入口２２ｄから主弁体２４と左本体部材２２ａの間を通って内部に流入した湯の圧力ＰＨ２は、湯導入口２２ｄに供給される湯の圧力ＰＨ１よりも低下する。同様に、水導入口２２ｅから主弁体２４と右本体部材２２ｃの間を通って内部に流入した湯の圧力ＰＣ２は、水導入口２２ｅに供給される水の圧力ＰＣ１よりも低下する。流入した湯及び水は、副弁体２６の第２段部２６ｂの内側、及び第３段部２６ｃの内側を通って開閉弁（図示せず）に到達する。このため、導入された湯及び水は、第２段部２６ｂ及び第３段部２６ｃの内部で混合される。

第３段部２６ｃの内側に配置された感温ばね３２は、第３段部２６ｃの中を流れる混合された湯の温度が、湯温調節用ダイヤル１６によって設定された設定温度と等しい場合には、長さが変化しない。この状態においては、図３に示すように、主弁体２４の第１傾斜内壁面２４ｂと、副弁体２６の第１傾斜外壁面２６ｅは当接しておらず、また、第２傾斜内壁面２４ｃと第２傾斜外壁面２６ｆも当接していない。従って、第１傾斜内壁面２４ｂに形成された第１副弁座４６ａ、及び第２傾斜内壁面２４ｃに形成された第２副弁座４８ａは、何れも開放された状態にある。

一方、湯導入口２２ｄから流入した湯の一部は、主弁体２４の外側面と中間本体部材２２ｂの内側面との間を通って第１圧力室４２内に流入する。図３に示すように、第１副弁座４６ａが開放されている場合には、第１圧力室４２内に流入した湯は、第１圧力室４２に連通した第１圧力管路４６、第１副弁座４６ａを通って第２段部２６ｂの内側に流入する。このため、第１圧力室４２内の圧力は、その外側の圧力ＰＨ２と同程度に維持される。

同様に、水導入口２２ｅから流入した水の一部は、主弁体２４の外側面と中間本体部材２２ｂの内側面との間を通って第２圧力室４４内に流入する。図３に示すように、第２副弁座４８ａが開放されている場合には、第２圧力室４４内に流入した湯は、第２圧力室４４に連通した第２圧力管路４８、第２副弁座４８ａを通って第２段部２６ｂの内側に流入する。このため、第２圧力室４４内の圧力も、その外側の圧力ＰＣ２と同程度に維持される。また、第１圧力室４２と第２圧力室４４の間は、パッキン３６によってシールされているため、第１圧力室４２内の湯と、第２圧力室４４内の水が、主弁体２４の外側で混合されることはない。

次に、第３段部２６ｃ内を流れる混合された湯の温度が、設定温度よりも高い場合には、感温ばね３２による付勢力が増大するため、バイアスばね２８の付勢力に打ち勝って、副弁体２６は図２における左の方向に移動される。ここで、副弁体２６と主弁体２４の間には、パッキン等のシール部材が配置されていないため、摺動抵抗は非常に小さく、副弁体２６は小さな力で容易に移動される。副弁体２６が、主弁体２４に対して、図２における左の方向に移動されると、図６に示すように、主弁体２４の第１傾斜内壁面２４ｂと、副弁体２６の第１傾斜外壁面２６ｅが当接する。

第１傾斜内壁面２４ｂと第１傾斜外壁面２６ｅが当接すると、第１副弁座４６ａが閉鎖される。第１副弁座４６ａが閉鎖されると、第１圧力室４２に流入した湯は、第１圧力管路４６を通って流出することができなくなるため、第１圧力室４２内の圧力が、湯の供給圧力ＰＨ１と同程度まで上昇する。第１圧力室４２内の圧力が、その外部の圧力ＰＨ２よりも上昇すると、主弁体２４は、この圧力差によって図６における左方に移動される。なお、本実施形態においては、傾斜面に形成された第１副弁座４６ａを、傾斜した第１傾斜外壁面２６ｅによって閉鎖するように構成されているので、第１副弁座４６ａは確実に閉鎖される。即ち、主弁体２４と副弁体２６の軸線が完全に整合しておらず、第１傾斜外壁面２６ｅと第１傾斜内壁面２４ｂが平行に保たれていない場合であっても、第１傾斜外壁面２６ｅが第１傾斜内壁面２４ｂに押し付けられると、主弁体２４及び副弁体２６の姿勢は自動的に修正される。このため、第１傾斜外壁面２６ｅと第１傾斜内壁面２４ｂは平行に当接するようになり、第１副弁座４６ａは確実に閉鎖される。さらに、第１傾斜内壁面２４ｂが第１傾斜外壁面２６ｅに押し付けられる力は、楔効果により増幅され、第１副弁座４６ａは、より強い力で閉鎖される。
主弁体２４がこのように移動すると、湯を導入するための通路が狭くなり、水を導入するための通路が広くなるので、流入した湯及び水を混合した湯の温度が低下する。これにより、吐出される湯の温度が設定温度に近づく。また、第１圧力室４２内の圧力により主弁体２４を押す力は非常に大きいため、主弁体２４は、パッキン３６の摺動抵抗等に抗して容易に移動される。

さらに、主弁体２４が図６における左方に移動されると、第１副弁座４６ａは再び開放され、第１圧力室４２内の圧力も低下する。主弁体２４が移動した後も、混合された湯の温度が依然として設定温度よりも高い場合には、副弁体２６は感温ばね３２の付勢力によってさらに左方に移動され、再び第１副弁座４６ａが閉鎖される。これにより主弁体２４はさらに左方に移動される。以上の作用を繰り返すことにより、主弁体２４は、副弁体２６の移動に追従するように駆動される。副弁体２６は、混合された湯の温度が設定温度になるまで移動される。湯の温度が設定温度に到達すると、バイアスばね２８の付勢力と感温ばね３２の付勢力は釣り合い、副弁体２６の移動が停止する。副弁体２６が停止すると、主弁体２４は、図３に示すような、第１副弁座４６ａ及び第２副弁座４８ａが何れも開放される位置になるまで移動される。

逆に、混合された湯の温度が、設定温度よりも低い場合には、感温ばね３２による付勢力が減少するため、バイアスばね２８の付勢力が感温ばね３２の付勢力に打ち勝って、副弁体２６は図２における右の方向に移動される。主弁体２４に対して副弁体２６が、図２における右の方向に移動されると、図７に示すように、主弁体２４の第２傾斜内壁面２４ｃと、副弁体２６の第２傾斜外壁面２６ｆが当接する。これにより、第２副弁座４８ａが第２傾斜外壁面２６ｆによって閉鎖され、第２圧力室４４内の圧力が、水の供給圧力ＰＣ１と同程度まで上昇する。第２圧力室４４内の圧力が、その外部の圧力ＰＣ２よりも上昇すると、主弁体２４は、図２における右の方向に移動される。これにより、湯導入口２２ｄから流入する湯の流量が増加し、水導入口２２ｅから流入する水の流量が減少するので、混合された湯の温度は上昇する。以降の作用は、混合された湯の温度が、設定温度よりも高い場合と同様であるため、説明を省略する。

なお、ここでは、第１副弁座４６ａ及び第２副弁座４８ａは、副弁体２６が当接することにより完全に閉鎖されるものとして説明しているが、実際には、副弁体２６が副弁座に接近することにより流路が狭くなると、圧力室内の圧力は上昇する。このため、副弁体２６が主弁体２４に当接し、副弁座が完全に閉鎖される前に圧力室内の圧力により主弁体２４が移動を開始する場合もある。従って、本明細書において、副弁座の閉鎖とは、副弁座が完全に閉鎖された状態に加え、副弁座からの流出流路が狭くなった状態も意味するものとする。
以上、湯温調節用ダイヤル１６による設定温度が一定であり、混合された湯の温度が、設定温度と異なっている場合の作用を説明したが、湯温調節用ダイヤル１６を操作して設定温度を変化させた場合の作用も同様である。

例えば、湯温調節用ダイヤル１６を、設定温度を上昇させる方向に回転させると、これに取り付けられた送りねじ３４も回転する。送りねじ３４が回転されると、それに螺合された摺動部材３７は、図２における右の方向に移動される。これにより、バイアスばね２８、感温ばね３２ともに圧縮され、バイアスばね２８の付勢力と感温ばね３２の付勢力が釣り合う位置が、図２における右の方向に移動する。バイアスばね２８と感温ばね３２の付勢力の釣り合いにより、副弁体２６が右の方向に移動すると、上述したように、第２圧力室４４内の水の圧力による力によって、主弁体２４は副弁体２６に追従するように右の方向に移動される。これにより、湯導入口２２ｄから流入する湯の流量が増加し、水導入口２２ｅから流入する水の流量が減少するので、混合された湯の温度は上昇する。感温ばね３２の付勢力は、混合された湯の温度に応じて増減し、吐出される湯の温度が設定温度になる位置で、バイアスばね２８と感温ばね３２の付勢力が釣り合う。

設定温度をさらに上昇させ、湯温調節用ダイヤル１６を高温領域まで回転させると、摺動部材３７が、バイアスばね２８と補助バイアスばね３０の両方に当接するようになる。この状態では、副弁体２６を図２における右方向に付勢する付勢力が急激に増大する。このため、湯温調節用ダイヤル１６の回転角（摺動部材３７の移動量）に対する副弁体２６の移動量が大きくなり、湯温調節用ダイヤル１６の回転に対して設定温度が急激に上昇するようになる。これにより、シャワーヘッドからの吐水に通常使用する低温から中程度の温度領域においては、湯温調節用ダイヤル１６の回転に対する設定温度の変化量を小さくすることによって微調整が可能になり、微調整の必要がない高温の領域においては、少ない操作で設定温度を大きく上昇させることができる。

逆に、湯温調節用ダイヤル１６を、設定温度を低下させる方向に回転させると、摺動部材３７は、図２における左の方向に移動される。これにより、バイアスばね２８、感温ばね３２ともに伸長され、バイアスばね２８の付勢力と感温ばね３２の付勢力が釣り合う位置が、図２における左の方向に移動する。以降の作用は、設定温度を上昇させた場合と同様であるため、説明を省略する。

ここで、第１流量制限手段であるＣ型リング３８及び第２流量制限手段であるＣ型リング４０の作用を説明する。図２に示すように、Ｃ型リング３８は、湯導入口２２ｄから第１圧力室４２に至る環状の通路の途中に配置されており、管路の流路断面積を狭めている。同様に、Ｃ型リング４０は、水導入口２２ｅから第２圧力室４４に至る環状の通路の流路断面積を狭めている。例えば、第１副弁座４６ａが閉鎖された場合、第１圧力室４２内の圧力が上昇し、主弁体２４は図２における左の方向に移動される。この際、湯導入口２２ｄから第１圧力室４２に至る通路はＣ型リング３８によって狭められているので、第１圧力室４２内の圧力は比較的緩やかに上昇し、主弁体２４の急激な移動が防止される。即ち、主弁体２４が左の方向に移動されると、第１圧力室４２の容積が増加するため、第１圧力室４２に湯が流入する。このとき、第１副弁座４６ａは、ほぼ閉鎖された状態にあるため、湯は、主にＣ型リング３８によって狭められた通路を通って流入する。このように、Ｃ型リング３８によって狭められた通路を通って湯が流入することにより、主弁体２４の移動に対してダンパー作用が得られる。また、同時に、第２圧力室４４の容積は減少するので、第２圧力室４４内の水は流出する。この際、第２圧力室４４内の水は、Ｃ型リング４０によって狭められた通路を通って流出するため、この作用によっても主弁体２４に対する副次的なダンパー作用が働く。

これらの作用により、主弁体２４が急激に移動することによるオーバーシュートの発生が防止される。従って、主弁体２４の移動が、チャタリング（サイクリング）等によって不安定になることはない。また、第２副弁座４８ａが閉鎖され、主弁体２４が、図２における右の方向に移動する場合の作用も、Ｃ型リング３８と４０の作用が逆になる点以外は同様である。

以上説明した湯水混合水栓１の作用は、開閉弁（図示せず）がある程度開放され、湯水混合装置本体２２内の圧力（ＰＨ２、ＰＣ２）が、湯及び水の供給圧力（ＰＨ１、ＰＣ１）よりも十分に低下した場合のものであるが、開閉弁（図示せず）の開度が非常に小さい場合には、湯水混合水栓１の作用は、異なるものとなる。

開閉弁（図示せず）の開度が非常に小さい場合には、吐出される湯の流量が非常に少ないため、湯水混合装置本体２２内の圧力（ＰＨ２、ＰＣ２）は、湯水混合装置本体２２に供給される湯及び水の圧力（ＰＨ１、ＰＣ１）よりも僅かに低い程度となる。このような場合には、第１副弁座４６ａが閉鎖され、第１圧力室４２内の圧力が湯の供給圧力ＰＨ１まで上昇したとしても、第１圧力室４２の外部の圧力ＰＨ２もこれと同程度であるため、第１圧力室４２内の圧力による主弁体２４を駆動する力は、非常に小さくなる。このような場合には、第１圧力室４２内の圧力によって主弁体２４を駆動することができなくなる。同様に、開閉弁（図示せず）の開度が非常に小さい場合には、第２圧力室４４内の圧力によって主弁体２４を駆動することもできなくなる。

しかしながら、感温ばね３２の付勢力がバイアスばね２８の付勢力に打ち勝って、第１傾斜内壁面２４ｂと第１傾斜外壁面２６ｅが当接すると、副弁体２６の第１傾斜外壁面２６ｅは、主弁体２４の第１傾斜内壁面２４ｂを機械的に押圧し、主弁体２４が駆動される。即ち、副弁体２６と主弁体２４が係合し、主弁体２４は感温ばね３２の付勢力によって直接駆動される。同様に、バイアスばね２８の付勢力が感温ばね３２の付勢力に打ち勝って、第２傾斜内壁面２４ｃと第２傾斜外壁面２６ｆが当接すると、主弁体２４はバイアスばね２８の付勢力によって直接駆動される。

このように、本実施形態の湯水混合水栓１は、第１圧力室４２又は第２圧力室４４内の圧力によって主弁体２４を駆動することができない特殊な使用状況においても、感温ばね３２又はバイアスばね２８の付勢力によって、主弁体２４は直接駆動される。このため、本実施形態の湯水混合水栓１では、特殊な使用状況においても、従来の湯水混合装置と同程度の温度調節性能が確保されている。また、本実施形態の湯水混合水栓１では、主弁体２４の凹部２４ａと副弁体２６の隆起部２６ｄの間に僅かな遊びが設けられているが、この隙間は非常に小さいため、副弁体２６の移動距離と主弁体２４の移動距離の差は僅かであり、温度調節性能に大きな影響を与えることはない。

本発明の実施形態による湯水混合水栓によれば、主弁体が湯又は水の一次圧によって駆動されるので、駆動力の小さい感温ばねを使用した場合においても、十分な温度調節性能を得ることができる。これにより、感温ばねを小型化することが可能になると共に、湯水混合水栓全体のコストダウンが可能になる。

また、本実施形態の湯水混合水栓によれば、主弁体を駆動する大きな駆動力が得られるため、湯水混合水栓に供給される湯及び水の圧力変化及び温度変化に急速に対応することができ、吐出される湯の温度調節性能を向上させることができる。これにより、シャワー吐水とカラン吐水の切替え時に発生することが多い温度変化を防止することができる。

さらに、本実施形態の湯水混合水栓によれば、感温ばね及びバイアスばねの付勢力によって駆動される副弁体には、パッキン等による摺動抵抗が作用しないため、温度調節におけるヒステリシスの発生を防止することができる。
また、本実施形態の湯水混合水栓によれば、湯又は水の一次圧によって主弁体を駆動することができない場合においても、感温ばね及びバイアスばねの付勢力によって主弁体を駆動することができるので、特殊な使用状態においても、ある程度の温度調節性能を確保することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態では、本発明の湯水混合装置を湯水混合水栓に組み込んだ場合について説明したが、湯水混合装置を単独で、或いは他の装置に組み込んで使用することもできる。また、上述した実施形態においては、感温付勢手段として形状記憶合金製のコイルばねを使用していたが、ワックスサーモ等の他の感温素子を感温付勢手段として使用することもできる。さらに、上述した実施形態では、本発明の湯水混合装置を、カラン用及びシャワー用の２つのプッシュ式の開閉弁を備えた湯水混合水栓に組み込んでいたが、他の任意の方式の湯水混合水栓に組み込むこともできる。

本発明の実施形態による湯水混合水栓全体を示す斜視図である。 本発明の実施形態による湯水混合水栓に内蔵されている湯水混合装置の斜視断面図である。 湯水混合装置の主弁体及び副弁体の部分を拡大して示す拡大断面図である。 主弁体と副弁体が係合する部分を拡大して示す拡大断面図である。 主弁体と副弁体が係合する部分を拡大して示す拡大断面図である。 湯水混合装置の作用を示す拡大断面図である。 湯水混合装置の作用を示す拡大断面図である。

符号の説明

１ 湯水混合水栓
２ 水栓本体
４ 湯供給脚
６ 水供給脚
８ カラン用の押しボタン
１０ シャワー用の押しボタン
１２ カラン
１４ シャワー
１６ 湯温調節用ダイヤル
２０ 湯水混合装置
２２ 湯水混合装置本体
２２ａ 左本体部材
２２ｂ 中間本体部材
２２ｃ 右本体部材
２２ｄ 湯導入口
２２ｅ 水導入口
２２ｆ 吐出口
２２ｇ 隆起部
２４ 主弁体
２４ａ 凹部
２４ｂ 第１傾斜内壁面
２４ｃ 第２傾斜内壁面
２６ 副弁体
２６ａ 第１段部
２６ｂ 第２段部
２６ｃ 第３段部
２６ｄ 隆起部
２６ｅ 第１傾斜外壁面
２６ｆ 第２傾斜外壁面
２８ バイアスばね
３０ 補助バイアスばね
３２ 感温ばね
３４ 送りねじ
３６ パッキン
３７ 摺動部材
３８ Ｃ型リング
４０ Ｃ型リング
４２ 第１圧力室
４４ 第２圧力室
４６ 第１圧力管路
４６ａ 第１副弁座
４８ 第２圧力管路
４８ａ 第２副弁座

Claims (7)

1. 供給された湯及び水を混合し、適温に調整された湯を吐出させる湯水混合装置であって、
   湯水混合装置本体と、
   この湯水混合装置本体の内部に移動可能に配置され、移動されることにより上記湯水混合装置本体内に流入する湯及び水の流量を変化させる主弁体と、
   供給された湯が流入するように形成され、流入した湯によって内部の圧力が上昇すると、上記主弁体を第１の方向に移動させる第１圧力室と、
   供給された水が流入するように形成され、流入した水によって内部の圧力が上昇すると、上記主弁体を第２の方向に移動させる第２圧力室と、
   摺動可能に配置され、上記主弁体を連動して移動させることができるようになった副弁体と、
   この副弁体を所定方向に摺動させるように付勢する付勢手段と、
   この付勢手段とは逆の方向に上記副弁体を付勢し、上記湯水混合装置本体内に流入して混合された湯の温度に応じて付勢力が変化する感温付勢手段と、
   上記第１圧力室に連通するように形成され、上記副弁体により開閉される第１副弁座と、
   上記第２圧力室に連通するように形成され、上記副弁体により開閉される第２副弁座と、を有し、
   上記副弁体により上記第１副弁座が閉鎖されると、上記第１圧力室内部の圧力が上昇し、上記主弁体は上記第１の方向に移動され、上記副弁体により上記第２副弁座が閉鎖されると、上記第２圧力室内部の圧力が上昇し、上記主弁体は上記第２の方向に移動されることを特徴とする湯水混合装置。
2. 上記第１圧力室及び上記第２圧力室は、上記湯水混合装置本体の内側壁面と、上記主弁体の外側壁面によって囲まれる空間として夫々構成される請求項１記載の湯水混合装置。
3. 上記主弁体は筒状に形成され、上記副弁体は、上記主弁体の内側に上記主弁体に対して所定距離摺動可能に配置され、上記副弁体の摺動により上記副弁体と上記主弁体が係合されると、上記副弁体が上記主弁体を押して移動させる請求項１又は２記載の湯水混合装置。
4. 上記第１副弁座は、上記第１圧力室に連通し、上記主弁体の外側壁面から内側壁面に延びる第１圧力管路の内側の端部によって構成され、上記第２副弁座は、上記第２圧力室に連通し、上記主弁体の外側壁面から内側壁面に延びる第２圧力管路の内側の端部によって構成されている請求項１乃至３の何れか１項に記載の湯水混合装置。
5. 上記第１副弁座は、上記副弁体が摺動する方向に対して傾斜した、上記主弁体の内側の第１傾斜内壁面に形成され、上記第２副弁座は、上記第１傾斜内壁面に対向する方向に傾斜した、上記主弁体の内側の第２傾斜内壁面に形成され、上記第１副弁座及び上記第２副弁座は、上記副弁体の外側壁面に形成された、上記第１傾斜内壁面と合致する第１傾斜外壁面、及び上記第２傾斜内壁面と合致する第２傾斜外壁面によって夫々開閉される請求項４記載の湯水混合装置。
6. さらに、上記第１圧力室に流入する湯の流量を制限する第１流量制限手段、及び上記第２圧力室に流入する水の流量を制限する第２流量制限手段を有する請求項１乃至５の何れか１項に記載の湯水混合装置。
7. 請求項１乃至６の何れか１項に記載の湯水混合装置と、
   この湯水混合装置を内蔵した水栓本体と、
   上記付勢手段及び上記感温付勢手段が上記副弁体を付勢する付勢力を変化させることにより、上記湯水混合装置によって調整される湯の温度を変化させる湯温調整手段と、
   上記湯水混合装置によって適温に調整された湯の、吐水状態と止水状態とを切替える開閉弁と、
   この開閉弁を通った湯を吐出させる吐出部と、
   を有することを特徴とする湯水混合水栓。

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