JP2008101783A - 湯水混合弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 コンパクトで圧力損失や温度調整性能のばらつきを抑えて温度調整性能に優れたサーモスタット湯水混合弁を提供する。
【解決手段】 本発明のサーモスタット湯水混合弁では、湯通水路、水通水路、混合水通水路、湯側シート部、水側シート部、前記湯側シート部、水側シート部間の位置に応じ、前記湯通水路、水通水路より供給される湯水の混合比を決定するスプール状の混合弁、湯水混合水の温度に依存し前記混合弁を駆動する感温駆動素子より成り、前記湯側シート部、水側シート部が別体であり、前記湯側シート部と水側シート部の距離が組立て時に微調整可能である。
【選択図】 図４

Description

この発明は、サーモスタット式湯水混合水栓等に用いられる湯水混合弁の構造に関する。

サーモスタット湯水混合栓の一例を図２と図３に示す。湯水はそれぞれの配管から逆止弁１、２を通過し、サーモスタットユニット３へと導かれる。サーモスタットユニット３に流入した湯水は適当な比率で混合され、適当な温度の混合水がサーモスタットユニット３より流出する。

サーモスタットユニット３から流出した混合水は連結管４内を通り、開閉・流量調整ユニット５に流入する。開閉・流量調整ユニット５で適当な流量に調節され、カラン６から吐水される。

従来のサーモスタット湯水混合弁の例を図１０に示す。図１０において、主な構成は、感温コイルばね１０、バイアスばね１１、弁体１２、湯側シート部１３、水側シート部１４から成る。弁体１２は両端にシート部があるスプール弁で、湯側シート１３と水側シート１４の間に配設され、感温コイルばね１０とバイアスばね１１の釣合いによってその位置が決定される。湯側シート１３とスプール弁の隙間をとおり湯がスプール弁の外から内方向へ流れ、水側シート１４とスプール弁の隙間をとおり水がスプール弁の外から内方向へ流れ、感温コイルばね１０は通水路の下流側に位置し常に湯水の混合水の温度を感知できる位置にある。スプール弁一次側に臨む湯通水路１７と水通水路１８の間はＯリング１９でシールされている。バイアスばね１１の荷重は、温度調節ハンドル１５の回転に連動するネジ１６を介することでによって適当な値に調節できる。

以上のサーモスタットユニットの構成において、今、適当な混合水温度、適当なバイアスばね荷重、適当な弁の位置によって安定した通水温度が保たれているとする。この状態から、湯または水の温度変化や、湯または水の圧力変化等の変化が生じた場合、瞬間的に混合水温度の変化が生じるが、感温コイルばね１０は感知温度の変化によってその荷重に変化が生じ、その結果、バイアスばね１１との釣合い上、弁体１２の位置にも変化が生じ、当初の混合水の温度変化が小さくなる方向に補正される。そのため使用者は、不意に、何らかの原因で、湯または水の圧力変化等が生じた場合でも快適にシャワーを浴びることができる。

以上の構成で見た通り、サーモスタット湯水混合弁では、湯水の温度や圧力に変化が生じた時、湯水の混合比を決定する弁が、湯側シートと水側シートの間で位置を変えることで、湯水の混合比、すなわち吐水温度の変化を小さく押さえる。

しかし、実際のサーモスタット湯水混合弁では、例えば、水圧が湯圧より高い状態から、湯圧が水圧より高い状態への変化があった場合、上記の混合弁の移動が十分に行なわれず、吐水温度の変化が大きくなり、使用者に不快感を与えることがある。

このため一般には、混合弁の外径を拡大し、弁ストロークを小さくすることで温度調整性能の向上が図られる。これは、弁ストロークを小さくすることで、圧力変化時等の弁の必要移動量を減らすことができ、感温素子の駆動量に関する要求性能を軽減できるため効果がある。

しかし、混合弁と湯側シートまたは水側シートの隙間を流れる通水断面積を確保するために混合弁の外径を大きくする必要がある。そのため、この方法では一般にサーモスタットユニットの外径が大きくなってしまう。また、混合弁の外径の拡大にともない、スプール弁一次側に臨む湯通水路と水通水路の間のシールを行なうOリングも拡大することとなり、その結果、該Oリングの摺動抵抗の増加によりスプール弁の移動抵抗も増加してしまう。スプール弁の移動抵抗の増加に対応するため、より高荷重、すなわち大型で高コスト、の感温素子を用いる必要がある。

更に、上記の弁ストロークを小さくすることに関しては製造上の問題が生じてしまう。すなわち、一般に湯水混合水栓に用いられるサーモスタットにおいては、上記弁ストロークは１ｍｍ以下である。弁ストロークを小さくし、例えば０．５ｍｍにした場合、製造上の寸法ばらつきにより実際は０．５±０．１ｍｍ程度となってしまい、０．４〜０．６ｍｍまでの幅を持つことになる。この幅は水栓の圧力損失や温度調整性能のばらつきに大きな影響を与える。つまり、弁ストロークを小さくすることにより圧力損失や温度調整性能のばらつきは大きくなる。

本発明は、以上の問題点を鑑み、コンパクトで圧力損失や温度調整性能のばらつきを抑えて温度調整性能に優れたサーモスタット湯水混合弁を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明のサーモスタット湯水混合弁では、湯通水路、水通水路、混合水通水路、湯側シート部、水側シート部、前記湯側シート部、水側シート部間の位置に応じ、前記湯通水路、水通水路より供給される湯水の混合比を決定するスプール状の混合弁、湯水混合水の温度に依存し前記混合弁を駆動する感温駆動素子より成り、前記湯側シート部、水側シート部が別体であり、前記湯側シート部と水側シート部の距離が組立て時に微調整可能であることを特徴とする。

本発明によれば、前記湯側シート部と水側シートの距離が組立て時に微調整可能であるため、弁ストロークのばらつきを小さくすることができ、ユニット部の圧力損失や温度調整性能のばらつきも小さくできる。

図１に、本発明のサーモスタット湯水混合弁を内蔵する湯水混合水栓の使用状況の一例を示す。図２に、図１の湯水混合水栓部分の正面図を、図３に側面図を示す。第２図において、湯水はそれぞれの配管から逆止弁１，２を通過し、サーモスタットユニット３へと導かれる。サーモスタットユニット３に流入した湯水は適当な比率で混合され、適当な温度の混合水がサーモスタットユニット３より流出する。サーモスタットユニット３から流出した混合水は連結管４内を通り、開閉・流量調整ユニット５に流入する。開閉・流量調整ユニット５で適当な流量に調節された混合水はカラン６から吐水される。

図４に本発明のサーモスタット湯水混合弁ユニットの実施例の断面付き斜視図を示す。図５に別の部分での断面を含む斜視図を示す。図６に同分解斜視図を示す。図４、図５において、ユニットの要部は、湯通水路３５、水通水路３４、混合水通水路３６の一部を構成するユニット本体３１、湯側シート部２７と水側シート部３７間をストローク可能で２部品２６，２９で構成されるスプール弁２９、スプール弁２９の上下に位置するバイアスばね２４と形状記憶合金コイル２８、前記バイアスばね２４をガイドしネジ部を有しその回転によって軸方向に移動可能なばねガイド２２、温度調節ハンドルの回転を前記ばねガイド２２に伝えるスピンドル２１から構成される。また、前記バイアスばね２４と形状記憶合金コイル２８は同軸上に配置されておらず若干の偏芯がある。

温度調節ハンドルを回転は、スピンドル２１を介してばねガイド２２の軸方向の移動に変換され、バイアスばね２４の荷重が可変、設定される。

また、前記湯側シート部２７はユニット本体３１と別体でありネジで組み付ける構造となっており、組立て時に、前記スプール弁２９と水側シート３７の距離が規定値になるよう調整する。隙間ゲージを使用するか、前記湯側シート部２７を一度最後まで締込み規定角度だけ戻すことで管理する。

スプール弁２９一次側に臨む湯通水路３５と水通水路３４のシール部材として、樹脂製のＣ輪状リング３０を用いている。ユニット本体への組み込みは弾性変形させＣ輪を広げながら組み付ける。該リング３０は、組み立てた状態で弾性力でスプール弁２９内周部と接触するようになっている。

通水の流れについて説明する。給水管、給湯管から流入した水、湯はそれぞれユニット本体内に形成された水通水路３４、湯通水路３５を通り、水側シート３７、湯側シート２７とスプール弁２９の間に形成された隙間の比率に応じ適当な分量がスプール弁２９外周部へ流れ混合される。混合水はユニット本体３１の上側を経由し混合水通水路３６を通ってサーモスタットユニットから流出する。この時、混合水は、混合水通水路３６内に位置する形状記憶合金コイル２８に接する形で通過する。

次に作動原理について説明する。以上の構成において、今、適当な混合水温度、適当なバイアスばね２４荷重、適当なスプール弁２９の位置によって安定した通水温度が保たれているとする。この状態から、湯または水の温度変化や、湯または水の圧力変化等の変化が生じた場合、瞬間的に混合水温度の変化が生じるが、形状記憶合金コイル２８は感知温度の変化によって荷重に変化が生じ、その結果、バイアスばね２４との釣合い上、スプール弁２９の位置にも変化が生じ、当初の混合水の温度変化が小さくなる方向に補正される。そのため使用者は、不意に、何らかの原因で、湯または水の圧力変化等が生じた場合でも快適にシャワーを浴びることができる。

一般にサーモスタット湯水混合弁においては、混合弁、この場合スプール弁、の外径を拡大し、弁ストロークを小さくすることで温度調整性能の向上が図られる。弁ストロークを小さくすることで、圧力変化時等のスプール弁の必要移動量を減らすことができ、形状記憶合金コイルの駆動量に関する要求性能を軽減でき、同じ形状記憶合金コイルの仕様であれば弁ストロークが小さいほど一般に温度調整性能が優れるためである。

しかし、スプール弁と湯側シートまたは水側シートの隙間を流れる通水断面積を確保するために混合弁の外径を大きくする必要がある。そのため、従来のサーモスタット湯水混合弁の構成において、この方法をとるとサーモスタットユニットの外径が大きくなってしまう。

一方、上述したサーモスタット湯水混合弁では、湯通水路３５、水通水路３４、混合水通水路３６をスプール弁２９の内周側に配設したため、必然的にスプール弁２９の径は大きくなる。同時に、スプール弁２９外周部は水通水路３４のみであるため、スプール弁外周部に水通水路４０と湯通水路４１がある従来のサーモスタット湯水混合弁に比べ、スプール弁２９の径は大きくできる。すなわちスプール弁２９のストロークを小さくでき、良好な温度調整性能が得られる。この説明の概念図を図７、図８に示す。図７は、上述したサーモスタット湯水混合弁の通水路構成の概念図、図８は従来のサーモスタット湯水混合弁の通水路構成の概念図である。

、上述したサーモスタット湯水混合弁において、スプール状２９の一次側に臨む湯通水路３５と水通水路３４のシール部材として、従来のＯリングではなく、樹脂製等のＣ輪状リング３０を用いることで、Ｏリングに比べ摺動抵抗を小さく押さえられスプール弁２９の移動抵抗も低下できる。スプール弁２９の移動抵抗が低下できるため、より低荷重、すなわち小型で低コストの形状記憶合金コイル２８を用いることができる。あるいは、より良好な温度調整性能が得られる。

なお、湯水混合水栓等に用いられるサーモスタット湯水混合弁においては、前記スプール弁２９一次側に臨む湯通水路３５と水通水路３４のシール部分は、一般に、必ずしも水密状である必要はなく、少量の湯通水路３５と水通水路３４間の漏れは許容される。このため上記のＣ輪状リング３０をシール部材として使用することが可能となる。

前記Ｃリング３０によるシール構造は従来のサーモスタット湯水混合弁にも適用できる。

そして、本発明では、前記湯側シート部２７がユニット本体３１と別体でありネジで組み付ける構造となっており、組立て時に、前記スプール弁２９と水側シート３７の距離が一定になるよう微調整可能とすることができる。隙間ゲージを使用するか、前記湯側シート部を一度最後まで締込み規定角度だけ戻すことで管理できる。Ｏリング３２はシールの目的だけでなく前記別体の湯側シート部２７を固定させる目的もある。

このように、前記湯側シート部２７、水側シート部３７のうち少なくとも一方がユニット本体３１と別体であり、前記湯側シート部２７と水側シート部３７の距離が組立て時に微調整可能とすることで、弁ストロークのばらつきを小さくすることができ、圧力損失や温度調整性能のばらつきも小さくできる。

前記バイアスばね２４と形状記憶合金コイル２８は同軸上に配置されておらず若干の偏芯がある。このように、前記形状記憶合金コイル２８と前記バイアスばね２４の位置関係を同軸上に配置しないことで、前記スプール弁２９は前記軸と平行ではなく、僅かに角度を持つことになり、前記スプール弁２９の前記湯側シート部２７から水側シート部３７の間の位置において、前記湯側シート部２７または水側シート部３７に斜めに僅かな角度を持って接触していることが多くなり、スプール弁の運動の自由度が減る。このため、吐水中のスプール弁の振動を押さえる効果がある。この説明の概念図を図９に示す。

感温駆動素子とバイアスの位置関係を同軸上に配置しない構造は従来のサーモスタット湯水混合弁にも適用できる。

サーモスタット湯水混合弁を内蔵する湯水混合水栓の使用状況の一例を示す。 サーモスタット湯水混合栓の一例を示す正面図。 サーモスタット湯水混合栓の一例を示す側面図。 本発明によるサーモスタット湯水混合弁の実施例の断面付き斜視図である。 同別の断面での断面付き斜視図である。 同分解斜視図である。 本発明のサーモスタット湯水混合弁の通水路構成の概念図である。 従来のサーモスタット湯水混合弁の通水路構成の概念図である。 本発明のサーモスタット湯水混合弁の感温素子とバイアスばねの位置関係についての概念図である 従来のサーモスタット湯水混合弁の縦断面図である。

符号の説明

３５…湯通水路
３４…水通水路
３６…混合水通水路
２７…湯側シート部
３７…水側シート部
２９…混合弁
２８…感温駆動素子
３０…Ｃ輪状リング
２４…バイアスばね

Claims (2)

1. 湯通水路、水通水路、混合水通水路、湯側シート部、水側シート部、前記湯側シート部、水側シート部間の位置に応じ、前記湯通水路、水通水路より供給される湯水の混合比を決定するスプール状の混合弁、湯水混合水の温度に依存し前記混合弁を駆動する感温駆動素子より成り、前記湯側シート部、水側シート部が別体であり、前記湯側シート部と水側シート部の距離が組立て時に微調整可能であることを特徴とする湯水混合弁。
2. 前記湯通水路、水通水路、混合水通水路の一部を構成するユニット本体と前記湯側シート部又は水側シート部の何れかが一体で、前記湯側シート部又は水側シート部の他方が別体であり、前記ユニット本体に別体である前記湯側シート部又は水側シート部の組み付け位置が微調整可能であることを特徴とする請求項１記載の湯水混合弁。

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