JP3310149B2

JP3310149B2 - 湯水混合栓

Info

Publication number: JP3310149B2
Application number: JP31528695A
Authority: JP
Inventors: 正寿榎; 俣英夫小
Original assignee: 東陶機器株式会社
Priority date: 1995-12-04
Filing date: 1995-12-04
Publication date: 2002-07-29
Anticipated expiration: 2015-12-04
Also published as: JPH09152050A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、湯と水とを混合し
て吐出する湯水混合栓に係り、特に内部流路を通過する
混合水の温度に応じてばね定数が変化する形状記憶合金
製の感温スプリングによって自動温度調節のための制御
弁体を付勢保持する湯水混合栓に関する。

【０００２】

【従来の技術】湯と水とを混合して吐出する湯水混合栓
等では、予め設定した混合水の温度が給水及び給湯圧の
変動等によって変化してしまうので、これを自動的に調
節して元の設定温度に復帰させる自動温度調節機能を備
えたものがサーモスタットミキシングバルブとして従来
から利用されている。

【０００３】このような湯水混合栓では、混合水の温度
を検知するための手段として、たとえば実公昭６１−４
４０６２号公報に記載されているように、形状記憶合金
を素材とした感温スプリングが利用されるようになっ
た。この感温スプリングは、特定の温度下で一定の形状
に設定すると、この温度域以外の範囲で形状を変化させ
ても先の特定の温度になれば元の形状に復元するという
形状記憶合金の特性を利用したものである。

【０００４】感温スプリングは、水側及び湯側の弁座に
一軸上で接離する制御弁体を湯弁座側に付勢するように
組み込まれる。そして、制御弁体の軸線方向のバランス
設定のため、感温スプリングの反対側の位置にはバイア
ススプリングを配置して制御弁体を水弁座側に付勢した
構造が一般的に採用されている。そして、制御弁体は温
度設定用のハンドルによって水弁座側及び湯弁座側のそ
れぞれの開度を調整することで、混合水の温度が設定さ
れる。そして、水及び湯の供給圧や温度変動によって混
合水の温度が変化すると、感温スプリングが伸縮し温度
補正して混合水の温度を設定温度に維持しようとする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、感温スプリ
ングを感温部材として用いる場合、図１４に示すよう
に、感温スプリングＳの末端Ｓａには寸法ａの段差があ
るため、図１５に線分Ｌで示すように、末端Ｓａを研削
して段差が生じないようにする必要がある。

【０００６】ところが、このように研削し段差が生じな
いようにして組込んでも、感温スプリングＳが熱により
変形した場合には、スプリングの戻り作用が生じるた
め、図１６に示すように、末端Ｓａに寸法ｂの段差が生
じてしまい、端面を平らな状態のままで平行移動させる
ことができない。そして感温スプリングＳは末端Ｓａの
部分が最もよく熱変形し、この部分で制御弁体が付勢保
持されることになるため、ハウジング内で摺動する制御
弁体の軸線が、ハウジングの軸線に対して傾いてしま
い、この傾きを避けることができないという問題があ
る。

【０００７】本発明はこのような点を考慮してなされた
もので、制御弁体の傾きを有効に利用して湯水を充分に
混合させ、混合水の温度斑をなくして感温スプリングの
応答性を向上させることができる湯水混合栓を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、軸線方向に間隔を置いて湯流入口と水流入口
とが穿設され、これら両流入口の下流位置に湯水混合室
が形成されたハウジングと；前記ハウジング内に軸線方
向に摺動可能に配設され、前記両流入口の間を摺動して
湯、水の流入量を制御する制御弁体と；前記ハウジング
内の湯水混合室近傍位置に配設され、前記制御弁体の軸
線方向移動を制御する形状記憶合金製の感温スプリング
と；を具備する湯水混合栓において、前記感温スプリン
グの末端を、前記両流入口の流入軸に対し、周方向に４
５ないし１３５度偏位した位置に配置したことを特徴と
する。

【０００９】ところで、感温スプリングが熱変位した場
合、制御弁体が感温スプリングの末端で押され、制御弁
体は、感温スプリングの末端と制御弁体の軸線とを含む
平面内で傾くことになる。

【００１０】ここで、湯流入口が制御弁体により絞られ
て、湯圧が水圧に比較して高くなっている場合を考える
と、水は水流入口からそのまま流入することになるが、
湯は、感温スプリングの末端に対し周方向に１８０度位
置が偏位した側、すなわち制御弁体の傾きによって開口
が最も広くなった側に廻り込んで流入することになる。
このため、湯の流入軸と水の流入軸とが、周方向に４５
ないし１３５度偏位することになり、湯水の混合を充分
に行なって混合水の温度斑を大幅に抑えることが可能と
なる。

【００１１】本発明はまた、感温スプリングの末端を、
両流入口の流入軸に対し、周方向にほぼ９０度偏位した
位置に配置するようにしたことを特徴とする。そしてこ
れにより、湯の流入軸と水の流入軸とが、周方向にほぼ
９０度偏位することになり、湯と水とをより効率よく混
合することが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の態様を図面
を参照して説明する。

【００１３】図１は、本発明の実施の一態様に係る湯水
混合栓を示すもので、図中、符号１は湯水混合栓の本体
であり、この本体１の背部には、建屋側の給水および給
湯配管に接続するための水用脚管１ａおよび湯用脚管１
ｂが設けられている。本体１の下端中央部には、吐水管
１ｃが接続され、その背部側には、シャワーヘッド（図
示せず）に向かうホース１ｄが設けられている。そし
て、本体１の図中右端には、吐水管１ｃ側あるいはホー
ス１ｄ側に流路を選択的に切換えるための切換ハンドル
２が設けられ、また本体１の図中左端には、混合水温度
を調節するための温度調節ハンドル３が設けられてい
る。

【００１４】本体１の内部には、図２に示すように、水
用脚管１ａおよび湯用脚管１ｂに各々連通する給水室４
ａおよび給湯室４ｂが、本体１の右端部および左端部に
それぞれ形成されており、前記給湯室４ｂの右隣には、
給水室４ａに直に連通する水室４ｃが設けられている。
この水室４ｃと給水室４ａとの間には、混合室４ｄが設
けられているとともに、吐水管１ｃに連通する吐水管側
連絡路４ｅおよびホース１ｄに接続されるホース側連絡
路４ｆがそれぞれ形成されている。

【００１５】また、本体１の内部には、右端から混合室
４ｄにかけて、切換弁用の円筒状をなすケース５が組込
まれており、このケース５内には、スリーブ状の切換弁
体５ａが回転可能に挿入配置され、この切換弁体５ａ
は、スピンドル５ｂを介し切換ハンドル２に連結されて
いる。

【００１６】ケース５の周壁には、吐水管側連絡路４ｅ
およびホース側連絡路４ｆに対応する位置であってそれ
ぞれの芯の軸線が造る中心角を９０度程度として流出ポ
ート５ｃ，５ｄが穿設されており、一方切換弁体５ａに
は、これらの流出ポート５ｃ，５ｄに整合可能な連絡孔
５ｅ，５ｆがそれぞれ設けられている。そして、切換ハ
ンドル２の回転操作によって、各流出ポート５ｃ，５ｄ
と連絡孔５ｅ，５ｆとを整合させることにより、混合室
４ｄからの流路を吐水管１ｃ側またはホース１ｄ側に切
換えることができるようになっている。

【００１７】本体１の内部にはまた、図２および図３に
示すように、その左端部に、本体１の正面側および上面
側の表面温度の上昇を抑えるために、円筒状をなす断熱
ブッシュ６が嵌合固定されており、その内部には、温度
調節ハンドル３に連設した温度調節ユニット７が、本体
１の左端側から着脱自在に挿入配置されている。

【００１８】温度調節ユニット７は、自動温度調整機能
を有していて、温度調節ハンドル３側から順に第１、第
２および第３の各ハウジング８，９，１０をそれぞれね
じ接合により一体化した外郭構造をもっている。そし
て、この温度調節ユニット７は、第１および第２の各ハ
ウジング８，９が断熱ブッシュ６の中にシール下で嵌合
固定されているとともに、第３ハウジング１０が水室４
ｃと混合室４ｄとの間の隔壁に嵌込まれて固定されてい
る。

【００１９】第１ハウジング８には、図３に示すよう
に、一端を温度調節ハンドル３に連結したスピンドル８
ａが回転自在に組込まれているとともに、このスピンド
ル８ａと第１ハウジング８との間には、スピンドル８ａ
にねじ８ｃ接合したスライドブロック８ｂが配設されて
いる。スライドブロック８ｂは、キー接合等により第１
ハウジング８に対し軸線方向にのみ移動し軸線廻りには
回転しないように組込まれ、スピンドル８ａとの間にね
じ歯車機構を構成している。第１ハウジング８の一端面
には、後述する制御弁体１１が着離座する環状の湯弁座
８ｅが形成されている。

【００２０】第２ハウジング９には、図４に示すよう
に、軸線方向の両端面が給湯室４ｂおよび水室４ｃにそ
れぞれ臨む配置の制御弁体１１が同軸上で移動可能に組
込まれており、この制御弁体１１は、軸線方向のほぼ中
央部に隔壁１１ａを設けてこれに流路孔１１ｂを開けた
断面形状を有している。そしてこの制御弁体１１は、給
湯室４ｂ内に位置する第１ハウジング８の一端の湯弁座
８ｅと第３ハウジング１０に形成されて水室４ｃ内に位
置する水弁座１０ａとの間を移動し、これら各弁座８
ｅ，１０ａとの間の弁開度を設定することにより、混合
水の温度を調整できるようになっている。

【００２１】この制御弁体１１と給湯室４ｂおよび水室
４ｃとの間を隔離する断熱ブッシュ６には、軸線方向に
間隔を置いて、上流側に湯流入口６ａが設けられている
とともに、下流側に水流入口６ｂが設けられており、こ
れら両流入口６ａ，６ｂは、周方向のほぼ同一位置に穿
設され、湯および水の流入軸の周方向位置がほぼ同一に
なるように設定されている。

【００２２】一方、断熱ブッシュ６の内周側に位置する
第２ハウジング９には、図３に示すように、湯流入口６
ａからの湯を湯弁座８ｅ側に案内する湯導入口９ａ、お
よび水流入口６ｂからの水を水弁座１０ａ側に案内する
水導入口９ｂがそれぞれ設けられている。これら各導入
口９ａ，９ｂは、連結部を除き周方向のほぼ全周に亙っ
て設けられており、したがって、各流入口６ａ，６ｂか
ら流入した湯、水は、各導入口９ａ，９ｂで流入軸の方
向が変化することなく、そのまま各弁座８ｅ，１０ａ側
に流入し、制御弁体１１の移動により混合水温度が調整
されるようになっている。

【００２３】このような制御弁体１１を有する流路構造
では、図３に示すように、給湯室４ｂからの湯は、図中
実線矢印のように供給され、制御弁体１１の流路孔１１
ｂを通って第３ハウジング１０側に向かう。一方、水室
４ｃからの水は、図中破線矢印のように流れ、第３ハウ
ジング１０内で湯と混合されて混合室４ｄ側に送り出さ
れる。なお図３は、水弁座１０ａに制御弁体１１が着座
して水側を全閉にした状態を示している。

【００２４】制御弁体１１を、温度調節ハンドル３によ
ってその軸線方向にシフトさせて設定するため、および
給水、給湯の温度変動等による混合水温度の変化に対応
して設定温度になるよう制御弁体１１を作動させるた
め、制御弁体１１を介しその両側位置には、バイアスス
プリング１２および感温スプリング１３がそれぞれ配設
されている。

【００２５】バイアススプリング１２は、その自然長に
対してこれよりも短くし、予め圧縮変形させたユニット
として第１ハウジング８内に収められており、このユニ
ット化のため、第１ハウジング８内を芯廻りには回転し
ないで軸線方向にのみ移動可能な外形とした保持座１
４、制御弁体１１に突当たるヘッド１５、および前記保
持座１４とヘッド１５との間を連接するフック１６を備
えている。そして、保持座１４は、その一端面がスライ
ドブロック８ｂに突当たり、このスライドブロック８ｂ
の移動とともに軸線方向に動作するようになっている。

【００２６】一方、第３ハウジング１０内に収容されて
いる感温スプリング１３は、形状記憶合金をコイル状に
巻回して形成されており、この感温スプリング１３と制
御弁体１１との間には、ガイドスリーブ１７が介装され
ている。

【００２７】感温スプリング１３は、第３ハウジング１
０内を通過する混合水の温度変動に応じてばね定数を変
化させ、バイアススプリング１２との間での制御弁体１
１の位置を調整して、予め設定した温度の混合水が継続
して得られるようにする自動温度調節機能を有してい
る。すなわち、混合水温度が設定値よりも高くなると、
感温スプリング１３は軸線長さが長くなるように変形
し、ガイドスリーブ１７を介し制御弁体１１を図３にお
いて左側に移動させる。これにより、湯弁座８ｅとの間
の弁開度が小さくなるとともに、水弁座１０ａとの間の
弁開度が大きくなり、水の混合比が増えて混合水温度を
設定値まで下げる向きに動作する。逆に、混合水温度が
低下すれば、感温スプリングは収縮変形して水弁座１０
ａ側の弁開度が小さくなり、混合水温度を同様に設定値
に復帰させる。

【００２８】ガイドスリーブ１７の制御弁体１１側の端
部には、周方向に一定間隔で複数のベーン１７ａが設け
られており、このベーン１７ａにより、制御弁体１１と
水弁座１０ａとの間から供給される水室４ｃからの水
が、ガイドスリーブ１７の軸線に対し旋回する流れとな
るよう撹拌され、流路孔１１ｂからの湯との混合が促進
される。また、ガイドスリーブ１７と感温スプリング１
３との間には、合成樹脂製の断熱スペーサ１８が介装さ
れている。

【００２９】感温スプリング１３は、図５および図６に
示すように、制御弁体１１側の末端１３ａの位置が、湯
流入口６ａおよび水流入口６ｂ、すなわち湯Ｈの流入軸
および水Ｃの流入軸に対し、周方向に４５ないし１３５
度、より好ましくは９０度偏位した位置に配置されてお
り、この偏位により湯と水とを充分に混合させ、混合水
の温度斑を大幅に抑制できるようになっている。以下、
その理由について説明する。

【００３０】図６に示すように、感温スプリング１３の
末端１３ａが図中上端部に位置している状態で、混合水
の温度が設定値よりも高くなると、制御弁体１１は感温
スプリング１３の伸長変形により押圧されて、湯弁座８
ｅとの間の弁開度を小さくするように動作することにな
るが、その際制御弁体１１は平行移動はせず、前記末端
１３ａの位置と感温スプリング１３の中心線Ｏ₁とを含
む平面内で、図中下方に傾いた状態で移動し、その中心
線Ｏ₂は下向きとなる。このため、湯弁座８ｅとの間の
弁開度は、図７に示すように、図中上端部が狭く下端部
が広い状態となる。

【００３１】ここで、湯Ｈおよび水Ｃの流入軸が、感温
スプリング１３の制御弁体１１側の末端１３ａの位置に
対し、周方向に９０度偏位しており、したがって、湯Ｈ
および水Ｃが感温スプリング１３の中心線Ｏ₁位置で紙
面に垂直に流入した場合を考える。

【００３２】水Ｃの方は、制御弁体１１と水弁座１０ａ
との間の弁開度が広いので、制御弁体１１が多少傾いて
いても、これに影響されることなくそのまま流入するこ
とになる。一方、湯Ｈの方は、制御弁体１１と湯弁座８
ｅとの間の弁開度が狭く、湯Ｈの圧力が高くなるため、
そのまま流入せずに湯弁座８ｅとの間の弁開度が最も広
い方に廻り込み、図８に示すように、水Ｃの流入軸に対
し周方向に９０度偏位した方向から流入することにな
る。このため、湯Ｈと水Ｃとが充分に混合され、混合水
の温度斑を大幅に抑えて感温スプリング１３の応答性を
向上させることができる。この効果は、湯Ｈと水Ｃとが
周方向に９０度偏位している場合に最も顕著であるが、
４５ないし１３５度の範囲であれば所期の効果は期待で
きる。これについては後に詳述する。

【００３３】ところで、湯Ｈと水Ｃとの流入方向を周方
向に９０度偏位させることができるのは、これらの流入
軸と感温スプリング１３の末端１３ａとが、周方向に９
０度偏位しているからである。したがって、湯Ｈと水Ｃ
との流入方向を周方向に４５ないし１３５度偏位させる
には、これらの流入軸と感温スプリング１３の末端１３
ａの位置とを、周方向に４５ないし１３５度偏位させれ
ばよいことになる。

【００３４】なお、以上は制御弁体１１と湯弁座８ｅと
の間の弁開度が狭い場合、すなわち制御弁体１１により
湯Ｈ側を制御している場合について説明したが、逆に制
御弁体１１と水弁座１０ａとの間の弁開度を狭くして水
Ｃ側を制御する場合にも同様のことがいえる。ただしこ
の場合には、水Ｃが制御弁体１１と水弁座１０ａとの間
の弁開度が最も広い方に廻り込んで流入することにな
る。

【００３５】次に、比較のために、湯Ｈおよび水Ｃの流
入軸と感温スプリング１３の末端１３ａの位置とが、周
方向の同一位置にある場合について説明する。

【００３６】図９はこの状態を示すもので、この状態か
ら制御弁体１１が湯弁座８ｅ側に移動すると、図１０に
示すように、制御弁体１１の湯弁座８ｅに対する弁開度
は、湯Ｈの流入側が最も狭く、１８０度偏位した位置が
最も広い傾きとなる。このため、図１１に示すように、
湯Ｈは反対側に廻り込んで流入することになり、湯Ｈと
水Ｃとの流入方向が、周方向に１８０度偏位した状態と
なる。このため、湯Ｈと水Ｃとが混合されずに二層流と
なって流れ、混合水の温度斑が大きくなって感温スプリ
ング１３の応答性が悪くなる。

【００３７】なお、本実施の形態においては、感温スプ
リングの制御弁体側の末端を両流入口の流入軸に対し周
方向に４５ないし１３５度偏位した位置に配置した例を
示したが、感温スプリングの制御弁体とは反対側の末端
を同様に偏位した位置に配置しても同様の作用、効果を
奏する。

【００３８】

【実施例】本発明者等は、湯Ｈと水Ｃとの流入方向（偏
位角度）の変化と、混合水の吐水温度変化との関係につ
いて実験を行なった。

【００３９】なお、偏位角度は、図１２に示すように、
０度、４５度、９０度、１３５度、および１８０度の５
態様とし、実験条件は以下の通りである。

【００４０】給水圧力２kgf/cm² 給水温度５℃ 給湯圧力２〜４kgf/cm² 給湯温度８５℃ 以上の実験により、図１３に示す結果を得た。図１３
は、横軸に偏位角度、縦軸に吐水温度変化をとって、偏
位角度と吐水温度変化との関係を示したものである。

【００４１】図１３からも明らかなように、偏位角度が
９０度の場合に吐出温度変化が最も少なく最適である
が、４℃を吐出温度変化のがまん限界とすれば、偏位角
度が４５ないし１３５度の範囲内であればこの条件をほ
ぼ満たすことができることが判る。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、感温スプ
リングの末端を、湯および水の両流入口の流入軸に対
し、周方向に４５ないし１３５度偏位した位置に配置す
るようにしているので、制御弁体の傾きを有効に利用し
て、湯と水との流入方向を、周方向に４５ないし１３５
度偏位させることができる。このため、湯と水とが充分
に混合され、混合水の温度斑を抑えて感温スプリングの
応答性を向上させることができる。

【００４３】本発明はまた、感温スプリングの末端を、
両流入口の流入軸に対し、周方向にほぼ９０度偏位した
位置に配置するようにしているので、湯と水とを最も効
率よく混合することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一態様に係る湯水混合栓を示す
全体斜視図。

【図２】図１の本体の部分の内部構造を示す部分断面
図。

【図３】図２の要部拡大図。

【図４】第１ハウジング、第２ハウジングに組込まれる
部材を示す分解斜視図。

【図５】湯および水の流入軸と感温スプリング末端の位
置との関係を示す説明図。

【図６】感温スプリング末端の位置と制御弁体の傾きと
の関係を示す説明図。

【図７】制御弁体の傾きと各弁座との間の弁開度の関係
を示す説明図。

【図８】図７の状態における湯および水の流入方向を示
す説明図。

【図９】湯および水の流入軸と感温スプリング末端の位
置とが周方向に同一位置となっている状態を示す説明
図。

【図１０】図９の構成における制御弁体の傾きの状態を
示す説明図。

【図１１】図１０の状態における湯および水の流入方向
を示す説明図。

【図１２】本発明者等が行なった実験の内容を示す説明
図。

【図１３】図１２の実験結果を示すグラフ。

【図１４】感温スプリングの末端に生じる段差を示す説
明図。

【図１５】段差をなくするための研削方法を示す説明
図。

【図１６】研削してもスプリングの戻り作用により段差
が生じることを示す説明図。

【符号の説明】

１本体２切換ハンドル３温度調節ハンドル４ｄ混合室５ケース５ａ切換弁体５ｂ，８ａスピンドル６断熱ブッシュ６ａ湯流入口６ｂ水流入口７温度調節ユニット８第１ハウジング８ｂスライドブロック８ｅ湯弁座９第２ハウジング９ａ湯導入口９ｂ水導入口１０第３ハウジング１０ａ水弁座１１制御弁体１２バイアススプリング１３感温スプリング１３ａ末端Ｏ₁，Ｏ₂ 中心線Ｈ湯Ｃ水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 11/00 - 11/24 F16K 31/64 - 31/72

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】軸線方向に間隔を置いて湯流入口と水流入
口とが穿設され、これら両流入口の下流位置に湯水混合
室が形成されたハウジングと、前記ハウジング内に軸線方向に摺動可能に配設され、前
記両流入口の間を摺動して湯、水の流入量を制御する制
御弁体と、前記ハウジング内の湯水混合室近傍位置に配設され、前
記制御弁体の軸線方向移動を制御する形状記憶合金製の
感温スプリングと、を具備する湯水混合栓において、前記感温スプリングの末端を、前記両流入口の流入軸に
対し、周方向に４５ないし１３５度偏位した位置に配置
したことを特徴とする湯水混合栓。
【請求項２】感温スプリングの末端は、両流入口の流入
軸に対し、周方向にほぼ９０度偏位した位置に配置され
ていることを特徴とする請求項１記載の湯水混合栓。