JP2013213530A - 湯水混合水栓装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水道水圧が高く、流入する水の流量が大きくなる場合に、湯が流入することによって給湯器が着火することを防止することができ、また、水道水圧が高い場合に、混合された湯水の温度が過度に低温化されるのを抑制することができる湯水混合水栓装置を提供する。
【解決手段】本発明は、湯及び水を混合し適温に調整された湯水を吐出させる湯水混合水栓装置であって、水流入開口部２２ｂと湯流入開口部２２ａとが形成されている湯水混合水栓装置本体と、開口量調整部材３０と、感温ばね３４と、バイアスばね３２と、開口量調整部材を湯流入開口部を閉止する方向に付勢する補助ばね５２とを有し、開口量調整部材は、感温ばね及び補助ばねより受ける湯流入開口部を閉止させる方向の力と、バイアスばねより受ける湯流入開口部を開放させる方向の力と、が等しくなるように移動することにより、水流入開口部の開口量及び上記湯流入開口部の開口量を調整する。
【選択図】図４

Description

本発明は、湯水混合水栓装置に関し、特に、湯及び水を混合し適温に調整された湯水を吐出させる湯水混合水栓装置に関する。

従来の湯水混合装置の一例として、円筒状の湯水混合水栓装置本体内部に摺動可能に配置された円筒状の主弁体の両側に感温ばねとバイアスばねが配置され、これらのばねによる付勢力が釣り合う位置に主弁体が移動されるようになっているものが知られている。このような湯水混合装置においては、混合された湯水の温度が上昇すると、感温ばねの付勢力が増加して湯水混合装置本体に形成された湯側シート面と主弁体との間の隙間が狭くなり、水側シート面と主弁体との間の隙間が広くなるように主弁体が移動され、湯水混合装置から吐水される湯水の温度が操作ハンドルにより設定された所定の温度に調整されるようになっている。

また、特許文献１に記載されているように、筒状態の湯水混合弁装置内部に摺動可能に配置された主軸の両側に感温ばねとバイアスばねが配置され、これらのばねによる付勢力がバランスする位置に主軸に嵌合されている水弁体及び湯弁体が移動されるようになっているものが知られている。

特許第３３９５６６０号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているような湯水混合装置では、水道から流入する水圧が高く、且つ水を多量に吐水させるために流入する水の流量が大きくなる場合に、感温ばねが湯弁体を付勢する力が弱くなり、湯弁体が水流から湯流入開口部を開くように力を受け、温度操作ハンドルを水側に設定しても湯流入開口部を完全に閉じることができずに給湯器が着火してしまうという問題がある。また、水道から流入する水圧が高い場合に、水弁体が水流入開口部が開くように力を受け、温度操作ハンドルを高温側に設定しても吐水される混合湯水の温度が低くなるという問題がある。

そこで、本発明は、上述した従来技術の問題を解決するためになされたものであり、水道から流入する水圧が高く、且つ流入する水の流量が大きくなる場合に、湯が湯流入開口部から漏れて流入するのを抑制し、湯が流入することによって給湯器が着火することを防止することができ、また、水道から流入する水圧が高い場合に、水流入開口部の開口量が過度に大きくされて水流入量が大きくなり、混合された湯水の温度が過度に低温化されるのを抑制することができる湯水混合水栓装置を提供することを目的としている。

上述した目的を達成するために、本発明は、湯及び水を混合し適温に調整された湯水を吐出させる湯水混合水栓装置であって、水流入開口部と、湯が流入する湯流入開口部とが形成されている、湯水混合水栓装置本体と、湯水混合水栓装置本体の内部に移動可能に配置された開口量調整部材と、湯水混合水栓装置本体内に流入して混合された湯水の温度に応じた強さで、開口量調整部材を湯流入開口部を閉止させる方向に付勢する感温ばねと、開口量調整部材を湯流入開口部を開放させる方向に付勢するバイアスばねと、開口量調整部材を湯流入開口部を閉止する方向に付勢する補助ばねとを有し、開口量調整部材は、感温ばね及び補助ばねより受ける湯流入開口部を閉止させる方向の力と、バイアスばねより受ける湯流入開口部を開放させる方向の力とを受けて移動することにより、水流入開口部の開口量及び湯流入開口部の開口量を調整することを特徴としている。
水を湯水混合水栓装置本体から吐出させようと温度調整ハンドルを水側に設定する場合に、水道から流入する水圧が比較的高い場合を考える。このとき、水流入開口部から流入する水の流量が大きくなる為、開口量調整部材が水流の勢いによって付勢され、湯流入開口部を開放させる方向へ付勢される力が増大する。一方、低温の水が湯水混合水栓装置本体内に流入するため感温ばねの温度が低下し、感温ばねによって湯流入開口部を閉止させる方向に付勢される力は弱くなる。これに対し、このように構成された本発明においては、開口量調整部材が湯流入開口部を閉止できなくなることを抑制するように、補助ばねによって開口量調整部材を湯流入開口部を閉止する方向に付勢することで、湯が湯流入開口部から漏れて流入するのを抑制し、湯が流入することによって給湯器が着火することを防止することができる。
さらに、このように構成された本発明においては、補助ばねを設けない場合と比較して、開口量調整部材が湯流入開口部を開く方向へ付勢される力が増大する。そのため、開口量調整部材を水流入開口部を開く方向へ付勢するバイアスばねの力を大きく設定することが可能となる。これにより、開口量調整部材の位置を決定する力が双方ともに増大することになる。よって、補助ばねを設けない場合と比較して、水流の乱れなどの外乱の影響を相対的に低減することが可能となる。
なお、本発明における補助ばねとしては、感温ばねと異なり、温度と比例してばね定数が変化しない通常のばねが用いられる。そのため、感温ばねによって湯流入開口部を閉止させる方向に付勢される力が弱くなる低温領域においても、開口量調整部材を湯流入開口部を閉止する方向に確実に付勢することが可能である。

本発明において、好ましくは、感温ばね及び補助ばねは、それぞれお互いのばねを介さずに、開口量調整部材を付勢するように構成される。
このように構成された本発明においては、感温ばね及び補助ばねのばね定数が大きく異なるような場合において、一方のばねが他方のばねによって押しつぶされてしまい、開口量調整部材に対する付勢力がうまく作用しなくなるという問題を回避することができる。

本発明において、好ましくは、開口量調整部材は、開口量調整部材の水流入開口部近傍に、水流入開口部に流入する水の圧力を水流入開口部を閉止させる方向に受ける水圧受け部を設けている。
このように構成された本発明においては、水道から流入する水圧が高い場合において、開口量調整部材の水圧受け部が、流入する水の圧力を水流入開口部を閉止させる方向に受けることにより、流入する水の水圧が開口量調整部材を水流入開口部を開放する方向に作用する力を打ち消すので、水流入開口部の開口量が過度に大きくされて水流入量が大きくなるのを抑制でき、混合された湯水の温度が過度に低温化されるのを抑制することができる。

本発明において、好ましくは、開口量調整部材は、感温ばねと補助ばねを軸方向にガイドするばねガイドを備え、このばねガイドにガイドされた補助ばねは、感温ばねに対して同軸外側に配置されている。
このように構成された本発明においては、開口量調整部材が感温ばねと補助ばねを径方向の移動を規制しながらガイドすることができ、このガイドされた補助ばねが、感温ばねに対して並列に配置されているので、装置全体の全長を短く押さえながら、補助ばねを配置することができる。

本発明の湯水混合水栓装置によれば、水道から流入する水圧が高く、流入する水の流量が大きくなる場合に、意図せず湯が流入してしまうことを防止することができ、また、水道から流入する水圧が高い場合に、混合された湯水の温度が過度に低温化されるなどの外乱の影響を抑制することができる。

本発明の一実施形態による湯水混合水栓全体を示す斜視図である。 本発明の一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水栓装置の斜視図である。 本発明の一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水栓装置の分解斜視図である。 本発明の一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水栓装置の断面図である。 本発明の一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水栓装置の一部分を拡大した部分拡大断面図である。 本実施形態の湯水混合水栓装置で用いられる補助ばねを採用していない比較例１の湯水混合水栓装置において、水道から流入する水圧が高く、使用者が湯温調節用操作ハンドル８を水のみを吐水させることを示すＣの目盛りに設定している場合に、湯が湯流入開口部から漏れる量と、スパウト又はシャワーヘッドから吐水する流量と、の関係について調べた実験結果を示す図である。 本実施形態の湯水混合水栓装置において、水道から流入する水圧が高く、使用者が湯温調節用操作ハンドル８を水のみを吐水させることを示すＣの目盛りに設定している場合に、湯が湯流入開口部から漏れる量と、スパウト又はシャワーヘッドから吐水する流量と、の関係について調べた実験結果を示す図である。 本実施形態の湯水混合水栓装置で用いられる補助ばね及び水圧受け部を採用していない比較例２の湯水混合水栓装置において、水道から流入する水圧が高く、使用者が湯温調節用操作ハンドルを高温の温度目盛りに設定する場合に、湯温調節用操作ハンドルの回転角度と、スパウト又はシャワーヘッドから吐水湯水の温度と、の関係について調べた実験結果を示す図である。 本実施形態の湯水混合水栓装置において、水道から流入する水圧が高く、使用者が湯温調節用操作ハンドルを高温の温度目盛りに設定する場合に、湯温調節用操作ハンドルの回転角度と、スパウト又はシャワーヘッドから吐水湯水の温度と、の関係について調べた実験結果を示す図である。

以下、本発明の実施形態による湯水混合水栓を添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１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１に示すように、本発明の実施形態による湯水混合水栓装置１は、水栓本体２と、この水栓本体２に給湯器（図示せず）（瞬間湯わかし器）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、湯水混合水栓装置１は、水栓本体２左端部に取り付けられた湯温調節用操作ハンドル８と、右端部に取り付けられた吐止水切替ハンドル１０と、を有する。また、湯水混合水栓装置１は、温度調節された湯を吐出させる吐出部であるスパウト１２及びシャワーヘッド１４を有する。さらに、水栓本体２には、開閉弁である切替バルブ１６が内蔵されている。本実施形態の湯水混合水栓装置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、湯温調節用操作ハンドル８によって設定された温度になるように混合し、吐止水切替ハンドル１０を操作して、スパウト１２又はシャワーヘッド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。この給湯管（図示せず）は湯を温めて供給する給湯器（図示せず）に接続されている。給湯器（図示せず）は、ガス等を着火して湯を作るガス式給湯器のほか、電力を使用する電気式の給湯器であってもよい。これら給湯器から供給される湯は、給湯器内に設けられた減圧弁（図示せず）等により一般的に圧力は比較的低圧で一定に保たれている。
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。このように水供給脚６は、水道管（図示せず）と直結されるので、水道管から供給される水の水圧が通常多い約０．２ＭPａの水圧に対し、比較的高圧になっている場合においては、例えば０．７５ＭPａ以上の比較的高圧の水が水栓本体２に流入することになる。

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水栓装置２０が内蔵されている。また、水栓本体２に取り付けられた吐止水切替ハンドル１０は、これを回転操作することによって、水栓本体２に内蔵された切替バルブ１６を切替え、止水状態、スパウト１２からの吐水状態、シャワーヘッド１４からの吐水状態が切替えられるようになっている。吐止水切替ハンドル１０をスパウト側に回転させると、湯水混合水栓装置２０によって適温に混合された湯がスパウト１２から吐水され、吐止水切替ハンドル１０をシャワーの側に回転させると、適温に混合された湯が、シャワーヘッド１４から吐水される。

また、湯温調節用操作ハンドル８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水栓装置２０を操作し、湯水混合水栓装置２０によって調節される湯の温度を変化させることができるように構成されている。

つぎに、図２乃至５を参照して、本実施形態の湯水混合水栓装置１に内蔵された湯水混合水栓装置２０を説明する。図２は本発明の一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水栓装置の斜視図であり、図３は本発明の一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水栓装置の分解斜視図であり、図４は本発明の一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水栓装置の断面図であり、図５は本発明の一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水栓装置の一部分を拡大した部分拡大断面図である。

図２乃至４に示すように、湯水混合水栓装置２０は、バルブケース２２と、このバルブケース２２に取り付けられている水側弁座部材２４と、バルブケース２２と水側弁座部材２４との間の外周を覆うように円筒状に配置されている湯流入開口部フィルター２３と、水流入開口部フィルター２５と、湯温調節用操作ハンドル８に連結される送りねじ２６と、この送りねじ２６に螺合され、送りねじ２６が回転されるとバルブケース２２内で摺動する摺動部材２８と、を有する。
また、湯水混合水栓装置２０は、バルブケース２２の内部に移動可能に配置された主弁体３０（開口量調整部材）と、主弁体３０を下流方向（主弁体３０が湯流入開口部２２ａを開放する方向且つ水流入開口部２２ｂを閉止する方向）に付勢する付勢部であるバイアスばね３２と、バイアスばね３２とは反対方向の上流方向（主弁体３０が湯流入開口部２２ａを閉止する方向且つ水流入開口部２２ｂを開放する方向）に主弁体３０を付勢する感温付勢部である感温ばね３４と、を有する。

感温ばね３４は、本実施形態においては、例えばニッケルチタン合金等の形状記憶合金製のコイルばねを使用している。感温ばね３４は、感温ばね３４の温度により、感温ばね３４が発生する荷重の強さ（大きさ）が変わる性質を持ったばねであり、感温ばね３４が取付けられてある荷重の付勢力を発生している状態において、感温ばね３４の温度が低くなると感温ばね３４が発生する荷重が低下（感温ばね３４のばね定数が比較的小さく減少）し、感温ばね３４の温度が高くなると感温ばね３４が発生する荷重が増大する（感温ばね３４のばね定数が比較的大きく増大する）特性を有する。本実施形態において、湯水混合水栓装置２０内にて混合された湯水が感温ばね３４内を通過して下流に流れるので、この水流の温度により感温ばね３４の温度が変化されて、それにより感温ばね３４が発生する荷重（付勢力）が変化し、主弁体３０に加わる荷重が変化するようになっている。

バルブケース２２は、概ね円筒状の形態であり、図４において下流側に位置する水側弁座部材２４と係合されることにより湯水混合水栓装置本体２０ａを構成している。また、バルブケース２２には、湯を流入させるための湯流入開口部２２ａ及び水を流入させるための水流入開口部２２ｂがそれぞれ円周方向に設けられている。また、湯流入開口部２２ａの湯温調節用操作ハンドル８側の端面は、主弁体３０と当接する湯側シート面２２ｃとして形成されている。
また、バルブケース２２の外側には、湯流入開口部２２ａを覆うように湯流入開口部フィルター２３が、及び水流入開口部２２ｂを覆うように水流入開口部フィルター２５が、それぞれ配置されており、湯又は水に混入したゴミ等が、湯水混合水栓装置２０内に流入するのを防止している。

水側弁座部材２４は、概ね円筒状の形態であり、その外周端部に形成された水側弁座部材取付部２４ａを、バルブケース２２の端部に形成されたバルブケース取付部２２ｄと係合させることによって、バルブケース２２に取り付けられている。また、水側弁座部材２４の先端部は、主弁体３０と当接する水側シート面２４ｂとして形成されている。水側弁座部材２４の水側シート面２４ｂとは反対側の端部には、湯水混合水栓装置本体２０ａ内で混合された湯を流出させる吐出口２４ｃが形成されている。

送りねじ２６は、バルブケース２２の内部に回転可能に配置されている。送りねじ２６の一方の端部には、湯温調節用操作ハンドル８が取り付けられるスプライン部２６ａが形成され、他方の端部には、摺動部材２８と螺合される送り雄ねじ部２６ｂが形成されている。

摺動部材２８は、概ね円筒形の形態であり、バルブケース２２の内部に摺動可能に配置されている。摺動部材２８の内側には、送りねじ２６の送り雄ねじ部２６ｂと螺合される送り雌ねじ部２８ａが形成されている。これにより、送りねじ２６を回転させると、摺動部材２８はバルブケース２２の軸線方向に摺動される。

主弁体３０は、概ね円筒状の円筒部３０ａを有し、この円筒状の円筒部３０ａの両端には、湯側シート面２２ｃと当接する湯側シート部３０ｂと、水側シート面２４ｂと当接する水側シート部３０ｃがそれぞれ形成されている。

また、湯水隔離手段であって、位置規制部材であるスペーサーリング３８は、主弁体３０の円筒部３０ａの外周に当接するように配置し、脚付スペーサーリング４０は主弁体３０とバルブケース２２の間に配置されている。スペーサーリング３８は、Ｏリングであり、バルブケース２２の内壁に形成された段部２２ｅに係合するように配置されている。これらのスペーサーリング３８及び脚付スペーサーリング４０は、主弁体３０の円筒部３０ａとバルブケース２２の内壁面との間に位置し、湯水混合水栓装置本体２０ａ内に流入した湯及び水が主弁体３０の外側で混合されるのを抑制している。

また、主弁体３０の左側には、脚付環状部材４２、ブッシュ４４、バイアスばね３２、ばね押え部材４６、及び、クリップ４８が配置されている。
脚付環状部材４２は、その脚部４２ａが主弁体３０に当接すると共に、環状部４２ｂがバイアスばね３２の右側端部の内周部に挿入されてバイアスばね３２を保持している。

ばね押え部材４６は、中央部が隆起したドーナツ板状の金具であり、摺動部材２８とバイアスばね３２との間に介在して設けられており、バイアスばね３２の左側端部を押えて保持している。さらに、バイアスばね３２は、予め圧縮された状態で脚付環状部材４２の環状部４２ｂとばね押え部材４６との間に挟まれて配置されている。これらの構成により、湯温調節用操作ハンドル８の操作によって摺動部材２８が図４における下流方向（主弁体３０が湯流入開口部２２ａを開放する方向且つ主弁体３０が水流入開口部２２ｂを閉止する方向）に摺動してばね押え部材４６に当接すると、ばね押え部材４６が図４の下流方向に移動し、バイアスばね３２が圧縮されて脚付環状部材４２を介して主弁体３０を図４における下流方向（主弁体３０が湯流入開口部２２ａを開放する方向且つ主弁体３０が水流入開口部２２ｂを閉止する方向）に付勢するようになっている。

また、ブッシュ４４は、主弁体３０とは別体として、主弁体３０の内部に軸方向に相対的に移動可能に配置され、湯水混合水栓装置本体２０ａ内に供給された湯及び水の混合を促進する湯水混合促進部材として機能している。このブッシュ４４は、クリップ４８を介してばね押え部材４６に連結されている。

一方、主弁体３０の右側には、コイルガイド部材５０（ばねガイド）及び感温ばね３４が配置されている。コイルガイド部材５０は、概ね円筒状の部材であり、水側弁座部材２４の内部で摺動可能に配置されている。

また、コイルガイド部材５０の図４における主弁体側端部５０ａは主弁体３０に当接するように配置され、この主弁体側端部５０ａには、湯水混合水栓装置本体２０ａに流入した湯及び水を混合させ、温度を均一にするための放射状の羽根５０ｂが設けられている。
さらに、感温ばね３４は、コイルガイド部材５０の内部に配置されており、この感温ばね３４の湯流入開口部２２ａ及び水流入開口部２２ｂ側の上流側端部３４ａは、コイルガイド部材当接部５１を介してコイルガイド部材５０に当接し、下流側端部３４ｂは水側弁座部材２４の内壁面の端部に当接するように配置されている。なお、コイルガイド部材当接部５１は別体としてコイルガイド部材５０に固定されているが、コイルガイド部材５０に固定されコイルガイド部材５０の一部として考えることができる。
この構成により、感温ばね３４は、コイルガイド部材５０を介して、主弁体３０を図４における上流方向（開口量調整部材が湯流入開口部を閉止する方向且つ開口量調整部材が水流入開口部を開放する方向）に付勢する。

補助ばね５２は、コイルガイド部材５０と水側弁座部材２４との間に配置され、同じくコイルガイド部材５０と水側弁座部材２４との間に配置されている感温ばね３４に対して同軸外側に配置され、この感温ばね３４の外側に並列するように配置されている。コイルガイド部材５０は、感温ばね３４と補助ばね５２の径方向への移動を規制するようになっている。
補助ばね５２は、補助ばね５２のコイルガイド側端部５２ａがコイルガイド部材５０の補助ばね当接部５０ｃに当接され、コイルガイド部材５０を上流側に向かって付勢して、主弁体３０を湯流入開口部２２ａを閉止する方向に付勢するようになっている。補助ばね５２の水側弁座部材側端部５２ｂは、水側弁座部材２４に当接して支持されている。
補助ばね５２は、温度変化の影響を受けにくい素材により形成され、例えばステンレス鋼などの金属により形成されている。さらに、補助ばね５２は、コイルガイド部材５０の位置が移動することにより補助ばね５２の長さが変化される場合に、発生する荷重の変動を抑えることができるように、補助ばね５２のばね定数が比較的小さく形成されている。
感温ばね及び補助ばねは、それぞれお互いのばねを介さずに、それぞれ独立してコイルガイド部材５０と水側弁座部材２４との間に配置されている。感温ばね及び補助ばねのばね定数が大きく異なるような場合（例えば、感温ばね及び補助ばねのばね定数が大きく異なるような温度領域における場合）において、ばね定数の違いにより生じる荷重の差異により、一方のばねが他方のばねによって押しつぶされてしまい、コイルガイド部材５０に対する付勢力が適切に作用しなくなるという問題が生じることを回避することができる。

主弁体３０の円筒部３０ａの水流入開口部２２ｂ近傍には、水流の圧力を受ける水圧受け部５４が形成されている。この水圧受け部５４は、主弁体３０の外側から内側に向かって流入してくる水流の流れを受けて、主弁体３０を水流入開口部２２ｂを閉止させる方向に移動させるような力Ｆ２を発生させる。この水圧受け部５４は、主弁体３０の外周面から、円周方向外側に段状に突出したフランジ形状（つば形状）によって形成されている。この水圧受け部５４の突出したフランジ形状の高さｈ１は、０．２ｍｍの高さに設定されている。水圧受け部５４は、主弁体３０の円筒部３０ａ上から円周方向外側に斜めに立ち上がる立上がり壁５４ａを備え、この立上がり壁５４ａが水圧受け部５４にほぼ直角に流入してくる水流の力又は乱れながら流入してきた水流による水圧の力を水圧受け部５４から横向き（水流入開口部２２ｂを閉じる向き）に作用する力Ｆ２として発生することができるようになっている。この水圧受け部５４は、水流の圧力を受けて横向きに作用する力を発生する部分が主弁体３０の水流入開口部２２ｂ近傍において形成されていれば、その形状や大きさは変更することが可能である。

つぎに、図１〜図５を参照して、本発明の一実施形態による湯水混合水栓装置１の作用について説明する。
先ず、本発明の一実施形態による湯水混合水栓装置１の通常の動作（作用）について説明する。
まず、湯水混合水栓装置１の使用者は、湯温調節用操作ハンドル８を所望の温度に設定する。ここで、湯温調節用操作ハンドル８を最低温度に設定した場合（湯温調節用操作ハンドル８を水のみを吐水させることを示すＣの目盛りに設定した場合）には、摺動部材２８は図４における左端に位置される。この状態では、図４に示すように、摺動部材２８がばね押え部材４６から離間するのでバイアスばね３２による付勢力は作用せず、主弁体３０の湯側シート部３０ｂは、感温ばね３４の付勢力により湯側シート面２２ｃに当接される。すなわち、湯水混合水栓装置本体２０ａ内には、水のみが流入できる状態となる。

つぎに、使用者が設定温度を上昇させるために、湯温調節用操作ハンドル８を操作して送りねじ２６を回転させると、摺動部材２８は図４における下流方向に移動され、摺動部材２８はばね押え部材４６と当接する。これにより、バイアスばね３２による付勢力も主弁体３０に作用するようになり、主弁体３０は、バイアスばね３２の付勢力と、感温ばね３４の付勢力と、補助ばね５２の付勢力とが釣り合う位置に移動される。

湯温調節用操作ハンドル８を設定した後、使用者が吐止水切替ハンドル１０を操作して、切替バルブ１６を止水位置からスパウト１２又はシャワーヘッド１４からの吐水位置に切替えると、スパウト又はシャワーヘッド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から導入された湯は、フィルター２３を介して湯流入開口部２２ａに流入し、水供給脚６から導入された水は、フィルター２４を介して水流入開口部２２ｂに流入する。湯流入開口部２２ａから流入した湯は主弁体３０の湯側シート部３０ｂと湯側シート面２２ｃの間を通って湯水混合水栓装置本体２０ａ内部に流入し、水流入開口部２２ｂから流入した水は主弁体３０の水側シート部３０ｃと水側シート面２４ｂの間を通って湯水混合水栓装置本体２０ａ内部に流入する。

湯水混合水栓装置本体２０ａに流入した湯は、主弁体３０の円筒部３０ａの中を通って、図４における下流方向（感温ばね３４内を通過する方向）に流れる。また、湯水混合水栓装置本体２０ａに流入した水は、主弁体３０の円筒部３０ａの中を流れる湯と混合され、ブッシュ４４の下流側端部４４ａの外側を通過し、感温ばね３４の内部を通って吐出口２４ｃから流出する。この吐出口２４ｃから流出した湯は、切替バルブ１６（図１）を通って、スパウト１２又はシャワーヘッド１４から吐出される。

感温ばね３４の内部を流れる湯の温度が設定温度よりも高い場合には、感温ばね３４は伸びるように作用するので、感温ばね３４が発生する荷重が増大し、感温ばね３４による付勢力が増大する。これにより、感温ばね３４による付勢力と、バイアスばね３２による付勢力と、補助ばね５２の付勢力とが釣り合う位置が図４における下側（主弁体３０が湯流入開口部２２ａを閉止する方向且つ主弁体３０が水流入開口部２２ｂを開放する方向）に移動し、主弁体３０はその方向に移動される。その結果、湯側シート部３０ｂと湯側シート面２２ｃの間の距離は短くなり、水側シート部３０ｃと水側シート面２４ｂの間の距離は長くなるので、湯水混合水栓装置本体２０ａに流入する水の割合が増大し、吐出される湯の温度が低下する。逆に、感温ばね３４の内部を流れる湯の温度が設定温度よりも低い場合には、感温ばね３４が発生する荷重が減少し、感温ばね３４による付勢力は減少し、主弁体３０は図４における上流方向（主弁体３０が湯流入開口部２２ａを開放する方向且つ主弁体３０が水流入開口部２２ｂを閉止する方向）に移動されて、湯水混合水栓装置本体２０ａに流入する湯の割合が増大し、吐出される湯の温度が上昇する。これらの作用により、スパウト１２又はシャワーヘッド１４から吐出される湯の温度が、設定温度に調節される。

つぎに、本発明の一実施形態による湯水混合水栓装置１が高水圧の水が供給されている水道に接続されている場合の動作（作用）について説明する。
先ず、水道から供給される水の水圧が比較的高圧になっている湯水混合水栓装置１において、使用者が、湯温調節用操作ハンドル８を水のみを吐水させることを示すＣの目盛りに設定し、比較的大流量の水を吐水させようとする場合について説明する。

使用者が、湯温調節用操作ハンドル８を水のみを吐水させることを示すＣの目盛りに設定し、比較的大流量の水を吐水させようとする場合には、主弁体３０の湯側シート部３０ｂは、感温ばね３４の付勢力により湯側シート面２２ｃに当接され、主弁体３０の水側シート部３０ｃと水側弁座部材２４の水側シート面２４ｂとの間が開放された状態となっている。
水道からの高い水圧を有したままの水流が水流入開口部２２ｂから水側シート部３０ｃと水側シート面２４ｂとの間を通って湯水混合水栓装置本体２０ａ内に流入する。この流入した水の流れをＡ１で示している。このとき、この流入する水流Ａ１の流量Ｑ(リットル/分)が大きくなると、この水流Ａ１が主弁体３０及びコイルガイド部材５０を引っ張るような力を主弁体３０に及ぼす、すなわち、主弁体３０及びコイルガイド部材５０が水流Ａ１の勢いにより生じる力を水流Ａ１の下流方向に向かって受ける。主弁体３０等が水流Ａ１により受ける力の向きは下流方向であり、主弁体３０が、湯流入開口部２２ａを開放する方向且つ水流入開口部２２ｂを閉止する方向である。
水流Ａ１は、コイルガイド部材５０から下流側の感温ばね３４内を流下して吐出口２４ｃから流出する。感温ばね３４は、水温の比較的低い水流Ａ１が内部を流れるので、感温ばね３４が発生する荷重が低減し、感温ばね３４による付勢力が弱くなり、主弁体３０及びコイルガイド部材５０を湯流入開口部２２ａを閉止させる方向に付勢する力が弱くなっている。
このように感温ばね３４が主弁体３０等を湯流入開口部２２ａを閉止させる方向に付勢する力が弱くなっているときに、主弁体３０等が、湯側シート部３０ｂと湯側シート面２２ｃとの当接が離間するように引かれるので、湯側シート部３０ｂと湯側シート面２２ｃとの間に隙間ができると湯流入開口部２２ａから湯が流入する。この流入する湯の量が一定量を超えると、湯を供給するために、湯の供給元である給湯器が着火してしまう。このため、本実施形態では、主弁体３０が、湯側シート部３０ｂと湯側シート面２２ｃとの当接が離間するように引かれるような力を受けても、湯側シート部３０ｂと湯側シート面２２ｃとの間に隙間ができるのを抑制し、湯流入開口部２２ａから湯が漏れるのを抑制するようになっている。

具体的には、補助ばね５２が、感温ばね３４と同じ方向への付勢力を発生するように補助する付勢力を発生し、コイルガイド部材５０及び主弁体３０を湯流入開口部２２ａを閉止する方向に付勢している。補助ばね５２は、水温の比較的低い水流Ａ１が内部を流れた場合においてもその温度に応じた荷重の変化は比較的少なく、ほぼ一定の荷重を付勢力としてコイルガイド部材５０及び主弁体３０に及ぼすことが出来る。さらに、水流Ａ１の勢いによりコイルガイド部材５０及び主弁体３０が引かれて移動して補助ばね５２自身の長さが縮められるときに、補助ばね５２はばね定数が比較的小さくされており、ほぼ一定の荷重を付勢力としてコイルガイド部材５０及び主弁体３０に及ぼすことが出来る。このように、高水圧の水流が大流量で水流入開口部２２ｂから湯水混合水栓装置本体２０ａ内に流入するときに、補助ばね５２が主弁体３０等を湯流入開口部２２ａを閉止する方向に付勢し続けている。従って、主弁体３０が湯側シート部３０ｂと湯側シート面２２ｃとの間に隙間ができるように移動されるのを抑制し、湯流入開口部２２ａから湯が流入することを抑制し、使用者が水を比較的大量に使用するときに気付かないうちに湯を使用してしまい、給湯器が着火してしまうことを防ぐことができる。

先ず、水道から供給される水の水圧が比較的高圧になっている湯水混合水栓装置１において、使用者が、湯温調節用操作ハンドル８を高温の温度目盛りに設定する場合について説明する。

使用者が、湯温調節用操作ハンドル８を高温の温度目盛りに設定し、比較的高温の湯水を吐水させようとする場合には、湯流入開口部２２ａから流入した湯は主弁体３０の湯側シート部３０ｂと湯側シート面２２ｃの間を通って湯水混合水栓装置本体２０ａ内部に流入し、水流入開口部２２ｂから流入した水は主弁体３０の水側シート部３０ｃと水側シート面２４ｂの間を通って湯水混合水栓装置本体２０ａ内部に流入している状態であり、湯流入開口部２２ａから湯水混合水栓装置本体２０ａ内部に流入する湯の割合が、水流入開口部２２ｂから流入する水の割合よりも多くなっている。
ここで、水流入開口部２２ｂから流入する水流の水圧による力は、Ｆ１に示すように、水流入開口部２２ｂを拡げる向きに主弁体３０の水側シート部３０ｃに作用する。この力Ｆ１が主弁体３０に作用すると、感温ばね３４より作用する荷重を補助することになる。
主弁体３０がこの力を受けて湯流入開口部２２ａを閉止する方向且つ水流入開口部２２ｂを開放する方向に移動すると、水の流入量が増えてしまうので、使用者が湯温調節用操作ハンドル８で設定した温度よりも低い温度（ぬるい温度）の湯水が吐水されてしまう原因となる。このとき、主弁体３０の水圧受け部５４が、水流入開口部２２ｂから流入する水流の水圧による力をＦ２の方向に受ける。このＦ２で示す力の方向は、主弁体３０が湯流入開口部２２ａを開放する方向且つ水流入開口部２２ｂを閉止する方向である。よって、主弁体３０に作用するＦ１の力とＦ２の力が互いに相殺して打ち消しあうように作用する。水道からの水圧がさらに高くなるような場合にも、Ｆ１の大きさが増大するのと同時にＦ２の大きさも増大して相殺することができる。このように、水流入開口部２２ｂの開口量が高水圧により過度に拡げられて水流入量が大きくなるのを抑制でき、混合された湯水の温度が過度に低温化されるのを抑制するようになっている。
主弁体３０は、Ｆ１の力とＦ２の力が互いに相殺して打ち消しあうように作用した上で、感温ばね３４による付勢力と、バイアスばね３２による付勢力と、補助ばね５２の付勢力とが釣り合うような位置に移動されるようになっている。

つぎに、図６及び図７を参照して、本実施形態の湯水混合水栓装置１において、水道から供給される水の水圧が比較的高圧になっている現場において、使用者が、湯温調節用操作ハンドル８を水のみを吐水させることを示すＣの目盛りに設定し、比較的大流量の水を吐水させようとする場合に、湯が湯流入開口部２２ａから漏れる量を抑制し、給湯器が着火することを防止する効果について、本実施形態と比較例を比較しながら説明する。
図６は、本実施形態の湯水混合水栓装置で用いられる補助ばねを採用していない比較例１の湯水混合水栓装置において、水道から流入する水圧が高く、使用者が湯温調節用操作ハンドルを水のみを吐水させることを示すＣの目盛りに設定している場合に、湯が湯流入開口部から漏れる量と、スパウト又はシャワーヘッドから吐水する流量と、の関係について調べた実験結果を示す図である。
図７は、本実施形態の湯水混合水栓装置において、水道から流入する水圧が高く、使用者が湯温調節用操作ハンドルを水のみを吐水させることを示すＣの目盛りに設定している場合に、湯が湯流入開口部から漏れる量と、スパウト又はシャワーヘッドから吐水する流量と、の関係について調べた実験結果を示す図である。
ここで、図６及び図７において、横軸は流量Ｑ（リットル/分）を示し、縦軸は湯漏れ量Ｂ（リットル/分）を示し、湯漏れ量Ｂ１は給湯器がこのＢ１の湯量が流れると湯を作るために着火する判定基準としての量を示している。

まず、図６に示すように、本実施形態の湯水混合水栓装置１で用いられる補助ばね５２を採用していない比較例１の湯水混合水栓装置において、スパウト又はシャワーヘッドから吐水する流量Ｑ（リットル/分）がＱ１まで増加するとき、吐水流量を増やすにつれて、湯側シート部と湯側シート面との隙間が空いて、湯流入開口部から湯水混合水栓装置本体内に湯が漏れる量Ｂ（リットル/分）がＢ１まで達し、給湯器が湯を供給するために着火する必要があると判定して、着火することが確認できた。
次に、図７に示すように、本実施形態の湯水混合水栓装置１において、スパウト１２又はシャワーヘッド１４から吐水する流量Ｑ（リットル/分）がＱ２まで増加するとき、湯側シート部３０ｂと湯側シート面２２ｃとの隙間が空いて、湯流入開口部２２ａから湯水混合水栓装置本体２０ａ内に湯が漏れる量Ｂ（リットル/分）がＢ１まで達し、給湯器（図示せず）が湯を供給するために着火する必要があると判定して、着火することが確認できた。本実施形態の湯水混合水栓装置１において、吐水する流量Ｑ２は、Ｑ１よりも大きく、２５リットル/分を超えるような値となっている。本実施形態の湯水混合水栓装置１において、スパウト１２又はシャワーヘッド１４から吐水する流量ＱがＱ２まで増加するまでは、給湯器が着火しないことが確認できた。

つぎに、図８及び図９を参照して、本実施形態の湯水混合水栓装置１において、供給される水の水圧が比較的高圧になっている水道が直接に湯水混合水栓装置１に接続されている状態で、使用者が、湯温調節用操作ハンドル８を高温の温度目盛りに設定する場合について、混合された湯水の温度が過度に低温化されることを抑制する効果について、本実施形態と比較例２を比較しながら説明する。
図８は、本実施形態の湯水混合水栓装置で用いられる補助ばね及び水圧受け部を採用していない比較例２の湯水混合水栓装置において、水道から流入する水圧が高く、使用者が湯温調節用操作ハンドルを高温の温度目盛りに設定する場合に、湯温調節用操作ハンドルの回転角度と、スパウト又はシャワーヘッドから吐水湯水の温度と、の関係について調べた実験結果を示す図である。
図９は、本実施形態の湯水混合水栓装置において、水道から流入する水圧が高く、使用者が湯温調節用操作ハンドルを高温の温度目盛りに設定する場合に、湯温調節用操作ハンドルの回転角度と、スパウト又はシャワーヘッドから吐水湯水の温度と、の関係について調べた実験結果を示す図である。
ここで、図８及び図９において、横軸は湯温調節用操作ハンドル回転角度θ（度）を示し、縦軸は吐水温度Ｔ（℃）を示し、給湯器からの湯水温度が高温度と中温度のそれぞれの場合について、湯圧は低圧としたまま、水圧を低圧と高圧とで変えた場合を示している。

まず、図８に示すように、本実施形態の湯水混合水栓装置１で用いられる補助ばね５２及び水圧受け部５４を採用していない比較例２の湯水混合水栓装置において、湯温調節用操作ハンドルを、例えば４０℃の湯水を吐水することを示す設定目盛りの回転角度θ１まで回転したとき、給湯湯水が高温度且つ水道水圧が低圧の場合のスパウト等からの吐水される湯水の温度がＴ１、給湯湯水が中温度且つ水道水圧が低圧の場合のスパウト等からの吐水される湯水の温度がＴ２、給湯湯水が高温度且つ水道水圧が高圧の場合のスパウト等からの吐水される湯水の温度がＴ３、給湯湯水が中温度且つ水道水圧が高圧の場合のスパウト等からの吐水される湯水の温度がＴ４となることが確認できた。さらに、水道水圧が高圧の場合の湯水の温度Ｔ３はＴ１よりも低温化され、同様に湯水の温度Ｔ４はＴ２よりも低温化されていることが分かる。

次に、図９に示すように、本実施形態の湯水混合水栓装置１において、湯温調節用操作ハンドル８を、例えば４０℃の湯水を吐水することを示す設定目盛りの回転角度θ２まで回転したとき、給湯湯水が高温度且つ水道水圧が低圧の場合のスパウト１２等からの吐水される湯水の温度がＴ５、給湯湯水が中温度且つ水道水圧が低圧の場合のスパウト１２等からの吐水される湯水の温度がＴ６、給湯湯水が高温度且つ水道水圧が高圧の場合のスパウト１２等からの吐水される湯水の温度がＴ７、給湯湯水が中温度且つ水道水圧が高圧の場合のスパウト１２等からの吐水される湯水の温度がＴ８となることが確認できた。
従って、本実施形態の湯水混合水栓装置１において、給湯温度が高温の状態において水道水圧が低圧から高圧となる場合に、湯水の温度Ｔ７はＴ５から数度程度のみ減少され、給湯温度が中温の状態において水道水圧が低圧から高圧となる場合に、湯水の温度Ｔ８はＴ６から数度程度のみ減少されるので、スパウト１２等から吐水される湯水の温度が過度に低温化されるのが抑制できていることが確認できた。

上述した本実施形態の湯水混合水栓装置１によれば、水を湯水混合水栓装置本体２０ａから吐出させるようとする場合に、例えば水道から流入する水圧が比較的高い場合において、水流入開口部２２ｂから流入する水の流量が大きくなるときに、主弁体３０が、水流の勢いによる力を湯流入開口部２２ａを開放させる方向に受け、さらに、主弁体３０が、水が湯水混合水栓装置本体２０ａ内に流入して水温が低くなるので感温ばねによって湯流入開口部２２ａを閉止させる方向に付勢される力が弱くなる。これに対し、主弁体３０が湯流入開口部２２ａを閉止できなくなることを抑制するように、補助ばね５２が、主弁体３０を湯流入開口部２２ａを閉止する方向に付勢し、湯が湯流入開口部２２ａから漏れて流入するのを抑制し、湯が流入することによって給湯器が着火することを防止することができる。
さらに、このように構成された本発明においては、補助ばね５２を設けない場合と比較して、主弁体３０が湯流入開口部２２ａを開く方向へ付勢される力が増大する。そのため、主弁体３０を水流入開口部２２ｂを開く方向へ付勢するバイアスばね３２の力を大きく設定することが可能となる。これにより、主弁体３０の位置を決定する力が双方ともに増大することになる。よって、補助ばね５２を設けない場合と比較して、水流の乱れなどの外乱の影響を相対的に低減することが可能となる。
なお、本発明における補助ばね５２としては、感温ばね３４と異なり、温度と比例してばね定数が変化しない通常のばねが用いられる。そのため、感温ばね３４によって湯流入開口部２２ａを閉止させる方向に付勢される力が弱くなる低温領域においても、主弁体３０を湯流入開口部２２ａを閉止する方向に確実に付勢することが可能である。

また、本実施形態の湯水混合水栓装置１によれば、感温ばね３４及び補助ばね５２のばね定数が大きく異なるような場合において、一方のばねが他方のばねによって押しつぶされてしまい、主弁体３０に対する付勢力がうまく作用しなくなるという問題を回避することができる。

また、本実施形態の湯水混合水栓装置１によれば、水道から流入する水圧が高い場合において、主弁体３０の水圧受け部５４が、流入する水の圧力を水流入開口部２２ｂを閉止させる方向に受けることにより、流入する水の水圧が主弁体３０を水流入開口部２２ｂを開放する方向に作用する力を打ち消すので、水流入開口部２２ｂの開口量が過度に大きくされて水流入量が大きくなるのを抑制でき、混合された湯水の温度が過度に低温化されるのを抑制することができる。

さらに、本実施形態の湯水混合水栓装置１によれば、主弁体３０が感温ばね３４と補助ばね５２を軸方向にガイドすることができ、このガイドされた補助ばね５２が、感温ばね３４に対して同軸外側に並列に配置されているので、装置全体の全長を短く押さえながら、補助ばね５２を配置することができる。

１ 湯水混合水栓装置
２ 水栓本体
８ 湯温調節用操作ハンドル
１２ スパウト
２０ 湯水混合水栓装置
２０ａ 湯水混合水栓装置本体
２２ バルブケース
２２ａ 湯流入開口部
２２ｂ 水流入開口部
２８ 摺動部材
３０ 主弁体（開口量調整部材）
３２ バイアスばね
３４ 感温ばね
５０ コイルガイド部材（ばねガイド）
５２ 補助ばね
５４ 水圧受け部
５４ａ 立上がり壁
Ａ１ 水流
Ｆ１ 力
Ｆ２ 力
Ｑ１ 流量
Ｑ２ 流量
Ｔ１ 温度
Ｔ２ 温度
Ｔ３ 温度
Ｔ４ 温度
Ｔ５ 温度
Ｔ６ 温度
Ｔ７ 温度
Ｔ８ 温度
θ１ 角度
θ２ 角度

Claims (4)

1. 湯及び水を混合し適温に調整された湯水を吐出させる湯水混合水栓装置であって、
   水流入開口部と、湯が流入する湯流入開口部とが形成されている、湯水混合水栓装置本体と、
   上記湯水混合水栓装置本体の内部に移動可能に配置された開口量調整部材と、
   上記湯水混合水栓装置本体内に流入して混合された湯水の温度に応じた強さで、上記開口量調整部材を上記湯流入開口部を閉止させる方向に付勢する感温ばねと、
   上記開口量調整部材を上記湯流入開口部を開放させる方向に付勢するバイアスばねと、
   上記開口量調整部材を上記湯流入開口部を閉止する方向に付勢する補助ばねとを有し、
   上記開口量調整部材は、感温ばね及び補助ばねより受ける湯流入開口部を閉止させる方向の力と、バイアスばねより受ける湯流入開口部を開放させる方向の力と、を受けて移動することにより、上記水流入開口部の開口量及び上記湯流入開口部の開口量を調整することを特徴とする湯水混合水栓装置。
2. 上記感温ばね及び上記補助ばねは、それぞれお互いのばねを介さずに、上記開口量調整部材を付勢することを特徴とする請求項１に記載の湯水混合水栓装置。
3. 上記開口量調整部材は、上記開口量調整部材の水流入開口部近傍に、上記水流入開口部に流入する水の圧力を上記水流入開口部を閉止させる方向に受ける水圧受け部を設けた請求項１に記載の湯水混合水栓装置。
4. 上記開口量調整部材は、上記感温ばねと上記補助ばねの径方向への移動を規制するばねガイドを備え、このばねガイドにガイドされた上記補助ばねは、上記感温ばねに対して同軸外側に配置されている、請求項１乃至３の何れか一項に記載の湯水混合水栓装置。

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