JP2019173512A - 弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流量調節機能および温度調節機能を備える弁装置において、吐水温度を安定させることのできる弁装置を提供する。【解決手段】弁装置１００は、吐水温度を調節する温度調節部４０と、吐水流量を調節する流量調節部４２と、水栓本体側から湯および水がそれぞれ供給される湯側通流路１１および水側通流路１２とを備える。温度調節部４０は、所定の軸方向に移動可能に配置される、湯側通流路１１と水側通流路１２の開度を調節する温調弁４１と、温調弁４１を軸方向の下側に付勢するバイアスばね４３と、温調弁４１を軸方向の上側に付勢する感温ばね４４と、軸方向に進退可能に配置され、バイアスばね４３を介して温調弁４１を移動させる進退部材４６とを備える。【選択図】図４

Description

本発明は、弁装置に関する。

従来より、ハウジング内にダイヤフラム弁を内蔵し、ハウジングの中心軸まわりに流量操作部を回転操作することで流量の調節を可能とした弁装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１６−７０３４０号公報

上記のようなダイヤフラム弁を用いた弁装置において、ハウジングに水栓本体側から湯および水がそれぞれ供給される湯側通流路および水側通流路を形成し、ハウジングとともに回転する温調操作部を設ければ、温調操作部を回転操作することで湯側通流路および水側通流路のそれぞれの開口部の開口面積が変化し、湯と水の混合比が変化するので、吐水温度を調節することができる。

しかしながら、このような構成の弁装置の場合、例えば使用中に給湯圧や給水圧が変化した場合には、湯と水の混合比が変化し、設定した温度の吐水を安定して行うことができないおそれがある。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、流量調節機能および温度調節機能を備える弁装置において、吐水温度を安定させることのできる弁装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の弁装置は、水栓本体に設けられる弁装置であって、吐水温度を調節する温度調節部と、吐水流量を制御する流量制御部と、水栓本体側から湯および水がそれぞれ供給される湯側通流路および水側通流路と、を備える。温度調節部は、所定の軸方向に移動可能に配置される、湯側通流路と水側通流路の開度を調節する温調弁と、温調弁を軸方向の一方側に付勢するバイアス部材と、温調弁を軸方向の他方側に付勢する感温部材と、軸方向に進退可能に配置され、バイアス部材を介して温調弁を移動させる進退部材と、を備える。

本発明によれば、流量調節機能および温度調節機能を備える弁装置において、吐水温度を安定させることのできる弁装置を提供できる。

本発明の実施形態に係る弁装置の斜視図である。 本発明の実施形態に係る弁装置の正面図である。 本発明の実施形態に係る弁装置の上面図である。 図３に示す弁装置のＡ−Ａ断面図である。

以下、本発明を好適な実施形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。また、本明細書において「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「内」、「外」等の方向を表す用語が用いられる場合、それらは図面に示された姿勢における方向を意味する。

図１は、本発明の実施形態に係る弁装置１００の斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係る弁装置１００の正面図である。図３は、本発明の実施形態に係る弁装置１００の上面図である。

本実施形態に係る弁装置１００は、いわゆる「バルブカートリッジ」であり、水栓本体（図示せず）に取り付けて使用される。弁装置１００は、ハウジング１０、制御軸３６、流量操作部５０および押ボタン５１を備える。弁装置１００を水栓本体に取り付けたとき、制御軸３６には温度調節用のハンドル（図示せず）が連結され、流量操作部５０には流量調節用のハンドル（図示せず）が連結され、押ボタン５１にはプッシュボタン（図示せず）が連結される。

ハウジング１０は、下部における側面に湯側通流路１１および水側通流路１２を有し、各通流路の開口部に水栓本体側に設けられた湯供給口および水供給口（図示せず）が接続される。

ハウジング１０は筒状体である。制御軸３６は、ハウジング１０の中心軸と同軸に設けられる。制御軸３６を回転させる操作によって、後述するようにハウジング１０内に設けられた温調弁が上下方向に移動し、湯側通流路１１の開度と水側通流路１２の開度が変化する。これにより、開口部１１ａ，１２ａから流入する湯と水の量が変わるので、吐水温度を調節することができる。

流量操作部５０は、ハウジング１０の中心軸まわり（すなわち制御軸３６まわり）に回転可能に設けられる。後述するように、流量操作部５０の回転操作により、ハウジング１０内に設けられた主弁３４が動作し、流量が調節される。弁装置１００は、制御軸３６の回転操作によって吐水温度を、流量操作部５０の回転操作によって吐水流量を調節し、ハウジング１０の下方に設けられた吐水口１３ａから吐水する。また弁装置１００は、その上部に設けられた押ボタン５１の押圧操作により、吐水状態と止水状態とを切り替えることができる。このように、本実施形態の弁装置１００は、流量操作部５０と押ボタン５１の２つの吐水流量制御手段を有する。

図４は、図３に示す弁装置１００のＡ−Ａ断面図である。ハウジング１０は筒状であり、下部に吐水路１３が形成されており、吐水路１３の下端部が吐水口１３ａとなっている。ハウジング１０の下部側面には、湯側通流路１１および水側通流路１２が形成されている。湯側通流路１１および水側通流路１２は、上下に並んで配置されており、本実施形態では、下側（すなわち吐水口１３ａ側）に水側通流路１２が配置され、上側に湯側通流路１１が配置されている。湯側通流路１１には水栓本体側に設けられた湯供給口（図示せず）が接続され、湯が供給される。水側通流路１２には水栓本体側に設けられた水供給口（図示せず）が接続され、水が供給される。

本実施形態に係る弁装置１００は、ハウジング１０内に吐水温度を調節する温度調節部４０および吐水流量を調節する流量調節部４２を備える。

まず、温度調節部４０について説明する。温度調節部４０は、制御軸３６と、温調弁４１と、バイアスばね４３と、感温ばね４４と、円筒部材４５と、進退部材４６と、流入室形成部材４７とを備える。

円筒部材４５は、ハウジング１０内の略中央部に配置される。円筒部材４５内の流路は、吐水路１３に連通している。制御軸３６は、ハウジング１０の中心軸と同軸に配置された棒状体である。制御軸３６の上端部は、押ボタン５１から突出しており、制御軸３６の下端部は、円筒部材４５に回転拘束されるとともに円筒部材４５に対して軸方向に進退可能なように、円筒部材４５に支持されている。すなわち、制御軸３６を回転させると円筒部材４５も回転するが、制御軸３６を軸方向に移動させても円筒部材４５は軸方向に移動しない。

円筒部材４５の外周面には雄ねじが形成されている。進退部材４６は、内周面に雌ねじが形成された円筒状の部材である。進退部材４６は、雌ねじが円筒部材４５の雄ねじと螺合するように、円筒部材４５に外挿される。制御軸３６が回転操作されると、それとともに円筒部材４５が回転し、円筒部材４５の回転によって進退部材４６が軸方向に進退移動する。

温調弁４１は、略円筒状の部材であり、軸方向に移動可能に円筒部材４５に外挿される。温調弁４１は、湯側通流路１１と水側通流路１２の開度を調節する機能を有する。温調弁４１は、軸方向に関して、湯側通流路１１と水側通流路１２の間に配置されている。図４から分かるように、温調弁４１が下方向に移動すると、湯側通流路１１の開度が大きくなるとともに、水側通流路１２の開度が小さくなる。一方、温調弁４１が上方向に移動すると、湯側通流路１１の開度が小さくなるとともに、水側通流路１２の開度が大きくなる。湯側通流路１１と水側通流路１２の開度が変化すると、湯と水の混合比が変わるので、吐水温度を調節することができる。温調弁４１は、内壁部４１ａと外壁部４１ｂとの間に流路４１ｃを有する。

流入室形成部材４７は、円筒状の部材であり、温調弁４１の上方に、円筒部材４５を囲うように配置される。流入室形成部材４７の内周面と円筒部材４５の外周面との間に流入室４８が形成される。流入室４８は、湯側通流路１１、水側通流路１２と連通している。湯側通流路１１に供給された湯は、流入室４８に流れ込む。水側通流路１２に供給された水は、温調弁４１の流路４１ｃを通って流入室４８に流れ込む。従って、湯と水は流入室４８で混合される。流入室４８で混合された混合水は、後述する流量調節部４２を通って吐水路１３に流れ込み、吐水口１３ａから吐出される。

バイアスばね４３は、温調弁４１を軸方向の下端側に付勢するように、円筒部材４５に外挿される。バイアスばね４３の上端部は進退部材４６の下端部に当接しており、バイアスばね４３の下端部は温調弁４１の上端部に当接している。

感温ばね４４は、温度によって付勢力の変化するばねであり、例えば形状記憶合金ばね（ＳＭＡ（shape memory alloy）ばね）を用いることができる。感温ばね４４は、温調弁４１を軸方向の上端側に付勢するように、ハウジング１０の下部に形成された吐水路１３内に設けられている。感温ばね４４の上端部は温調弁４１の下端部に当接しており、感温ばね４４の下端部はハウジング１０の底面１０ａに当接している。感温ばね４４は、温度が高くなると付勢力が大きくなり、温度が低くなると付勢力が小さくなる特性を有する。

このように、温調弁４１にはバイアスばね４３の付勢力と感温ばね４４の付勢力とが互いに逆方向に作用しているので、温調弁４１は、バイアスばね４３の付勢力と感温ばね４４の付勢力との釣り合いにより軸方向の位置が制御される。

上述したように、制御軸３６の回転操作により、進退部材４６が軸方向に進退移動する。この進退部材４６の進退移動により、バイアスばね４３を介して温調弁４１を軸方向に移動させ、吐出温度を所望の温度に設定することができる。この設定温度よりも吐水路１３を流れる混合水の温度が高くなった場合、感温ばね４４の付勢力が大きくなるので、温調弁４１は軸方向上方に移動する。これにより、湯側通流路１１の開度が小さくなるとともに水側通流路１２の開度が大きくなって湯の流入量が減って水の流入量が増えるので、混合水の温度を低下させ、設定温度に戻すことができる。一方、設定温度よりも吐水路１３を流れる混合水の温度が低くなった場合、感温ばね４４の付勢力が小さくなるので、温調弁４１は軸方向下方に移動する。これにより、湯側通流路１１の開度が大きくなるとともに水側通流路１２の開度が小さくなって湯の流入量が増えて水の流入量が減るので、混合水の温度を上昇させ、設定温度に戻すことができる。このように、温度調節部４０によれば、吐水温度を所望の温度に設定できるとともに、吐水温度を設定温度で安定させることができる。

本実施形態では、図４に示すように、吐水口１３ａの近傍に感温ばね４４が配置されている。このように使用者に最も近いところに感温ばね４４を設けることにより、実際の吐水温度をより使用者が所望する設定温度に近づけることができる。本実施形態では、吐水口１３ａの近傍に感温ばね４４を配置したが、流量調節部４２よりも下流側に感温ばね４４が配置されていれば、流量調節部４２より上流側に配置される場合よりも使用者に近いところに感温ばね４４が配置されることになるので、設定温度に近い吐水温度を得るという点で好ましい。

次に、流量調節部４２について説明する。流量調節部４２は、主弁３４と、弁座形成部材３７と、流量操作部５０と、軸受部６０と、内蓋２４とを備える。弁座形成部材３７は、流入室形成部材４７の上方に配置され、主弁３４が着座する主弁座３７ａを提供する。

主弁３４は、流入室４８と吐水路１３との間、すなわち主水路上に設けられる。主弁３４は、ダイヤフラム式の弁であり、樹脂材料などによって形成される硬質の主弁本体６４と、ゴムなどの弾性材料によって形成されるダイヤフラム膜６６と、を含む。これらは略円板状の所定の形状を有する。主弁本体６４は、下向きに突出する環状の突出部６４ａを有し、この突出部６４ａがダイヤフラム膜６６に形成された貫通孔６６ａを挿通した状態でダイヤフラム膜６６に対して固定される。

ダイヤフラム膜６６の外周部分がハウジング１０に固定されることにより、主弁３４はハウジング１０に対して固定される。弾性体であるダイヤフラム膜６６の中心部分とそこに固定された主弁本体６４とは、圧力変動により、ダイヤフラム膜６６の外周部分がハウジング１０に固定された状態で上下方向に移動する。この移動によって主弁３４と主弁座３７ａとの距離が変化し、主水路が開閉する。具体的には、主弁３４が主弁座３７ａに着座することによって主水路が閉じ、主弁３４が主弁座３７ａから離れることによって主水路が開く。また、主弁３４と主弁座３７ａとの距離に応じて開度が変化し、主水路を流れる水の流量すなわち吐水流量が変化する。

ハウジング１０内には、主弁３４を覆うように配置される内蓋２４が設けられている。内蓋２４は、皿状であり、主弁３４の背面側（流入室４８と反対側）との間に背圧室６８を画成する。

主弁本体６４には、この背圧室６８と流入室４８とを連通させる第１貫通孔（図示せず）が形成されている。この第１貫通孔は、流入室４８内の水を背圧室６８に導いて背圧室６８の圧力を増大させる。

また主弁本体６４には、その中心を上下に方向に貫通して背圧室６８と流出水路６２とを連通する第２貫通孔６４ｂが形成されている。この第２貫通孔６４ｂには、上述した制御軸３６が挿通される。制御軸３６の外周面と第２貫通孔６４ｂとの間には、環状の隙間が形成される。この隙間は、背圧室６８内の水を吐水路１３に抜いて背圧室６８の圧力を減少させるパイロット水路７０を構成する。

主弁本体６４は、上向きに突出して制御軸３６を環囲する環状の凸部６４ｃを有する。凸部６４ｃは、Ｏリング７２を保持する。閉弁状態では、背圧室６８とパイロット水路７０とは、制御軸３６とＯリング７２とによって遮断される。開弁状態では、制御軸３６に形成された凹部３６ａがＯリング８と径方向で対向し、それらの間には微少な隙間が形成される。つまり、背圧室６８とパイロット水路７０とは、制御軸３６とＯリング７２とによって遮断されず、通じている。

制御軸３６は、軸受部６０により回転可能に支持されている。軸受部６０は円板状であり、内蓋２４の上方に設けられている。軸受部６０は、中央部の軸対象な位置に、軸方向に延びるガイド板６０ａを有する。

流量操作部５０は円筒状であり、ハウジング１０に内挿されて回転可能に支持されている。流量操作部５０は、押ボタン５１、駆動部５２およびカム部５３を有する。押ボタン５１は円筒状であり、流量操作部５０の内周面に嵌め合わされており、流量操作部５０に回転拘束されている。駆動部５２は円筒状であり、押ボタン５１の内周面に嵌め合わされており、流量操作部５０に回転および軸方向への移動が拘束されている。

駆動部５２の内周面には雌ねじが形成されており、該雌ねじに螺合する雄ねじが形成された可動部３５が制御軸３６の端部に配設されている。可動部３５は、軸受部６０のガイド板６０ａに接触して回転拘束され、雄ねじ部分が駆動部５２の雌ねじに螺合し、駆動部５２の回転によって軸方向に直動する。

流量操作部５０が回動操作されると、可動部３５が直動して制御軸３６が軸方向に移動する。制御軸３６の移動により、制御軸３６の凹部３６ａとＯリング７２との隙間が大きくなると、背圧室６８からパイロット水路７０へ多量のパイロット流が生じ、背圧室６８の圧力が減少して主弁３４が主弁座３７ａから離間する。主弁３４は、流入室４８、吐水路１３側の圧力と背圧室６８側の圧力がバランスする位置で停止する。制御軸３６の凹部３６ａとＯリング７２との隙間が減少し、パイロット流の流量が抑制されることによって、主弁３４の位置が決まる。このように、流量操作部５０の回動操作により主弁３４の位置を制御して、吐水流量を調節することができる。

弁装置１００において、押ボタン５１が押圧されて押し込まれた状態とされると、吐水しない止水状態となる。カム部５３は、流量操作部５０の内側面に形成されたカム５３ａ、従動カム５３ｂおよび切換カム５３ｃを有する。カム５３ａは、制御軸３６を吐水路１３側へ押し込んで止水する止水位置と、制御軸３６を止水位置から引き込んで吐水する吐水位置を有する。カム５３ａが止水位置とされると、主弁３４が閉状態となり、カム５３ａが吐水位置とされると、主弁３４が開状態となる。押ボタン５１側に設けた従動カム５３ｂは、スプリング等による復元力によってカム５３ａに押圧されて接触しており、押ボタン５１を押す操作によってカム５３ａの吐水位置から止水位置に移動する。従動カム５３ｂは、押ボタン５１を更に押し込む操作によって、切換カム５３ｃによって位置が切り替わり、止水位置から吐水位置に移動する。

尚、実施形態に係る弁装置１００は、カム部５３が吐水位置にあるときでも、制御軸３６の軸方向位置によって主弁３４を閉状態にして止水することができる。また、弁装置１００は、押ボタン５１を設けずに流量操作部５０の回転操作のみで吐水および止水を行うようにしてもよい。あるいは、弁装置１００は、流量操作部５０を設けずに押ボタン５１の押し込み操作のみで吐水および止水を行うようにしてもよい。

以上、本発明の実施形態をもとに説明した。これらの実施形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。

以上の記載から、下記の発明が認識される。

本発明のある態様の弁装置は、水栓本体に設けられる弁装置であって、吐水温度を調節する温度調節部と、吐水流量を制御する流量制御部と、水栓本体側から湯および水がそれぞれ供給される湯側通流路および水側通流路と、を備える。温度調節部は、所定の軸方向に移動可能に配置される、湯側通流路と水側通流路の開度を調節する温調弁と、温調弁を軸方向の一方側に付勢するバイアス部材と、温調弁を軸方向の他方側に付勢する感温部材と、軸方向に進退可能に配置され、バイアス部材を介して温調弁を移動させる進退部材と、を備える。

この態様によると、流量調整機能と温度調整機能の両方を実現できるとともに、吐水温度を安定させることができる。感温部材は、例えば形状記憶合金ばねやワックスエレメントであってよい。

流量制御部は、回転操作される流量操作部と、流量操作部の回転操作により開度を変化させて吐水流量を調節する主弁と、を備えてもよい。

流量制御部は、押ボタンと、押ボタンが押し込まれたときに、吐水流量を調節する主弁を閉状態とし、押ボタンの押し込みが解除されたときに、主弁を開状態とする開閉切替機構と、を備えてもよい。

感温部材は、流量制御部より下流側に配置されてもよい。例えば、感温部材は、弁装置の吐水口近傍に配置されてよい。この場合、実際の吐水温度をより使用者が所望する設定温度に近づけることができる。

１０ ハウジング、 １１ 湯側通流路、 １２ 水側通流路、 １３ 吐水路、 ２４ 内蓋、 ３４ 主弁、 ３５ 可動部、 ３６ 制御軸、 ３７ 弁座形成部材、 ４０ 温度調節部、 ４１ 温調弁、 ４２ 流量調節部、 ４５ 円筒部材、 ４６ 進退部材、 ４７ 流入室形成部材、 ４８ 流入室、 ５０ 流量操作部、 ５１ 押ボタン、 ５２ 駆動部、 ５３ カム部、 ６０ 軸受部、 ６２ 流出水路、 ６４ 主弁本体、 ６６ ダイヤフラム膜、 ６８ 背圧室、 ７０ パイロット水路、 ７２ Ｏリング、 １００ 弁装置。

Claims (4)

1. 水栓本体に設けられる弁装置であって、
   吐水温度を調節する温度調節部と、
   吐水流量を制御する流量制御部と、
   前記水栓本体側から湯および水がそれぞれ供給される湯側通流路および水側通流路と、
   を備え、
   前記温度調節部は、
   所定の軸方向に移動可能に配置される、前記湯側通流路と前記水側通流路の開度を調節する温調弁と、
   前記温調弁を軸方向の一方側に付勢するバイアス部材と、
   前記温調弁を軸方向の他方側に付勢する感温部材と、
   軸方向に進退可能に配置され、前記バイアス部材を介して前記温調弁を移動させる進退部材と、
   を備えることを特徴とする弁装置。
2. 前記流量制御部は、
   回転操作される流量操作部と、
   前記流量操作部の回転操作により開度を変化させて吐水流量を調節する主弁と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
3. 前記流量制御部は、
   押ボタンと、
   前記押ボタンが押し込まれたときに、吐水流量を調節する主弁を閉状態とし、前記押ボタンの押し込みが解除されたときに、前記主弁を開状態とする開閉切替機構と、
   を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の弁装置。
4. 前記感温部材は、前記流量制御部より下流側に配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の弁装置。

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