JP3718299B2 - 温度応動弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばシャワー装置等において最適な使用温度よりも高い湯の吐水を防ぐための温度応動弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば浴室に備えるシャワー装置は、湯水混合栓にホースによって接続したシャワーヘッドから適切な温度の湯を散水するものが一般に使用されている。このようなシャワー装置では、湯水混合栓の水側及び湯側の弁開度をそれぞれ様々な機構によって調整することにより、散水の温度が設定される。
【０００３】
一方、給水圧や給湯圧の急激な変動やその他の何らかの原因によって、実際に散水される温度が設定した値よりも高くなったり低くなったりすることがある。この場合、特に異常に高温の散水になると危険を伴うので、シャワーヘッドに向かう湯の温度が或る温度を超えるとその供給を遮断するようにした温度応動弁を備えることが有効である。
【０００４】
このような温度応動弁としては、たとえば特公平３−９３５４号公報や米国特許第５，２９５，５５４号に記載されたものがある。
【０００５】
前者のものは流路中に組み込んだ弁体に、混合水温度に応じて収縮可能な感温体を連接した構成であり、混合水温度が上昇してこの感温体が膨張するような変形をしたときに弁体を弁座側に移動させて閉弁させるようにしたものである。
【０００６】
このような感温体を用いるものでは、その構造が比較的簡単であるという利点がある。しかしながら、この感温体の膨張変形によって弁体を直接閉弁方向に動かすので、閉弁動作が可能なストロークが得られしかも弁体を押すための力も十分にするためには、一般的に高価な感温体を採用することが必要となり、コスト面での障害は無視できない。
【０００７】
また、後者のものは、ダイヤフラム式の主弁に対してその開弁方向に付勢力を与えるパイロット弁に形状記憶合金製の板バネを組み込んだものであり、パイロット弁を通過する少量の湯の温度が高温になるとダイヤフラムを閉弁させる機構としたものである。このような形状記憶合金性の板バネを備えるダイヤフラム式のパイロット弁を備えるものでは、混合水の温度上昇時での閉弁の駆動力を十分に得ることができるので、感温体の変形だけに基づく弁体の移動による閉弁に比べるとより一層可能な作動が確保される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
たとえば温度応動弁を湯水混合水栓のシャワー用として使用する場合には、使用条件や様々な設備に適合した供給水圧及び供給流量の範囲で確実に作動させることが必要である。すなわち、水圧が低くても高くてもまた流量が変動したとしても、使用温度の限界を越える混合水の温度となったときにはいつでも速やかに流路を遮断する機能を持つものでなければならない。
【０００９】
一方、先に説明したダイヤフラムを連動させるパイロット弁を設けるものでは、パイロット弁機能を持たせるのに必須の構成であるダイヤフラムの絞り部分の前後での圧力差を利用して閉弁させるというのがその動作の基本である。このため、たとえば使用または供給流量が少なくて圧力差が発生し難いというような条件の下では、温度応動弁の作動不良に陥る可能性がある。
【００１０】
これに対し、流量が少ないという条件でも温度応動弁を作動させるためには、ダイヤフラムの動作時間を短くするためにそのストロークを小さくすれば一応の作動の確保は可能である。
【００１１】
しかしながら、このようにダイヤフラムのストロークが小さいと、その分だけ圧力損失が増えることになり、供給水圧が低い場合には十分なシャワー流量を確保することができなくなる。したがって、通水量を確保するためには流路面積を大きくすることで対応する以外になく、その結果装置の嵩も大きくなってしまう。このため、たとえば温度応動弁を湯水混合栓にホースによって接続したシャワーヘッドへの流路に組み込む場合では、混合水を出た直後の湯の温度を感知して流路の遮断をすることが最も好ましく、湯水混合栓の背部に連結されてホースの基端を接続したエルボ等の継手に組み込むことが最良であるが、このような組み込みが実現できなくなる。
【００１２】
また、このパイロット弁式の温度応動弁の他にも、たとえば特公平３−６４７５１号公報に記載されているような形状記憶合金製のコイルスプリングの変形及び復元を利用するものも既に提案されている。しかしながら、形状記憶素子として組み込むコイルスプリングによる通水抵抗が大きくて圧力損失に影響することは同様であり、その全体の嵩が大きくなるだけでなく、高温の湯の通過に対して弁体の閉弁時間の遅延による熱湯の吐出が避けられない等の問題がある。
【００１３】
このように、従来の温度応動弁では、形状記憶素子として組み込むスプリングによる通水抵抗が大きいことや全体の嵩が大きくなるだけでなく、高温の湯の通過に対して弁体の閉弁時間の遅延による熱湯の吐出が避けられない等の問題がある。
【００１４】
本発明において解決すべき課題は、通水抵抗を小さくして十分な流量を確保できると同時に全体の小型化によって流路中への組み込みの自由度を向上させ、しかも湯の高温側へ温度変動に対して瞬時に閉弁態勢に設定できる温度応動弁を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の温度応動弁は、流路中に設けた主弁体と、この主弁体の閉弁動作を起動するためのパイロット弁と、或る温度以上になるとこのパイロット弁を駆動する温度応動手段とを備え、この温度応動手段によって駆動されてパイロット弁が移動したとき、主弁体の一次側及び二次側への給水圧の差によってこの主弁体を弁座側に移動着座可能としてなる温度応動弁において、パイロット弁を主弁体周りに外挿したスプール弁としてなることを特徴とする。
【００１６】
この温度応動弁によれば、通過流体が高温になったときの温度応動手段への伝熱によってこの温度応動手段がパイロット弁を駆動して移動させることで、主弁体を閉弁方向に押す一次側の圧力を二次側よりも大きくし、これによって主弁体を弁座に着座させることができ、高温の流体の供給が遮断される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明においては、パイロット弁を主弁体周りに外挿したスプール弁とすることができ、この場合、主弁体の開弁時においては主弁体が一次側の流路に臨む部位を遮断するスプール弁のスプール弁体の配置とし、或る温度以上で温度応動手段によって駆動されるとき、スプール弁体は主弁体が一次側の流路に連通可能な位置に移動可能な構成とすることができる。また、主弁体の開弁時においてはスプール弁体を主弁体の弁座側に位置させると共に主弁体が一次側に臨ませた配置とし、或る温度以上で温度応動手段によって駆動されるとき、スプール弁体は開弁位置にある主弁体側に移動可能とし且つこの主弁体が一次側に臨む流路面積を縮小可能な構成としてもよい。載の温度応動弁。
【００１８】
また、温度応動手段によって主弁体側への副流路を開閉可能なパイロット弁を主弁体よりも上流側に備え、主弁体の開弁時においてはパイロット弁により副流路を閉じ、或る温度以上で温度応動手段によって駆動されるとき、パイロット弁体が移動して副流路を開放可能な構成とすることもできる。
【００１９】
温度応動手段を形状記憶素子としてパイロット弁に連接し、この形状記憶素子の高温側への温度変化に応じた変形によってパイロット弁の動作を介して主弁体をその閉弁方向へ駆動可能な構成としてもよい。
【００２０】
更に、主弁体は、上流側からの流体圧を受圧可能であって流体の通過方向に移動可能に配置され且つその開弁方向に付勢手段によって付勢され、パイロット弁のパイロット弁体は主弁体との間での軸線方向の位置関係によって流路の開度を設定可能とすることもできる。
【００２１】
温度応動手段を形状記憶素子性の温度応動スプリングとしてパイロット弁のパイロット弁体を駆動方向に付勢可能とし、更にこの温度応動スプリングの付勢方向と逆向きにパイロット弁体を付勢するバイアススプリングを備えるようにしてもよい。そして、主弁体にはこれを開弁方向に付勢するスプリングを連接したものとしてもよい。
【００２２】
また、主弁体が閉弁している期間、流体の下流へのリークを許す流路構成とすることもでき、この場合、入口から出口までの流路の周壁に流体リーク用の逃がし孔を開け、主弁体及びパイロット弁体との間を水密状に連接し、パイロット弁体の周壁には入口側と出口側とを水密状に分断して摺動するガイドを設けると共にこのガイドには入口側と出口側とを連通させる連絡孔を設け、主弁体がその閉弁位置にあるとき、ガイドが逃がし孔よりも入口側に位置し連絡孔を逃がし孔に連通可能な構成とすることできる。
【００２３】
更に、入口から出口までの流路の中途であってパイロット弁体のストロークの範囲に含まれる位置に、出口より下流の流路に連通する第２の出口を設け、温度応動手段の高温側への変形によるパイロット弁体の移動によって第２の出口を閉塞すると同時に、入口から出口までの間を小流量の流体が通過可能な流路構成としてもよく、この場合、第２の出口と前記パイロット弁体との間の着座面をテーパ嵌合面とすることができる。そして、パイロット弁体を環状体とすると共に、主弁体はパイロット弁体を貫通し且つ前記出口から立ち上げた筒状の弁座に着座可能なコーンを備え、温度応動スプリングを弁座の外側に配置し、パイロット弁体及び弁座に温度応動スプリングを巡って出口までの流路を連通させる水抜き孔を開け構成とすることもできる。
【００２４】
このような構成において、パイロット弁体に形状記憶素子としての温度応動スプリングを連接することによって高温の湯の通過の際にはパイロット弁体が主弁体から下流側へ向かう流路を絞るので、この主弁体の下流側が減圧状態となり、主弁体は上流側からの流体圧を受けて瞬時に閉弁する。したがって、温度応動スプリングはパイロット弁体を主弁体側に向けて移動させるだけの駆動力さえ持つものであればよく、スプリングの小型化が図られる。
【００２５】
また、通過流体が高温になって主弁体がその閉弁方向に動き始めるとき、主弁体が流体の入口側の流路内壁から少し離れると、通過流体の流動圧がこの主弁体を閉弁させる方向に作用し、通過流体の流れを利用して高温流体の流れが速やかに遮断される。
【００２６】
形状記憶素子として形状記憶合金製の温度応動スプリングを利用する場合では、通過流体の流動圧の助けを借りて主弁体をその閉弁位置に駆動するので、温度応動スプリングの発生荷重は小さくて済み、その外径も小さくすることができる。このため、温度応動スプリングを収納するためのスペースも小さくなるほか、流路抵抗も小さくすることができるので流量も十分に確保される。
【００２７】
また、主弁体によって流路が閉じられたときに流体を下流側にリークさせるものでは、閉弁後に上流側に残存する高温流体を微小の流量で下流に排出し、吐出端から吐出されても流量は極めて小さいので高温流体による被害を受けることがない。
【００２８】
更に、第２の出口を設けて高温時の温度応動スプリングの変形によってパイロット弁体がこの第２の出口を閉じ且つ小流量の流体が出口へ向かうような流路構成としたものでは、高温遮断の後でも温度応動スプリングは入口からの流体に曝すようにすることで流体の温度を感知することができる。そして、高温時においては主弁体が出口側への流路を遮断すると同時にパイロット弁体が第２の出口を塞ぐが、流路遮断の後に低温流体が供給されると温度応動スプリングの復元によってパイロット弁体は第２の出口を開いていく。したがって、入口から出口の間に位置している主弁体については上流側及び下流側の間での圧力差がなくなり、主弁体をその開弁方向に付勢している付勢手段によって主弁体が開弁方向に移動する。このため、高温遮断後に低温流体を供給しさえすれば、主弁体は開弁状態に自動復帰して流体の供給が再開される。
【００２９】
【実施例】
図１は本発明の温度応動弁を備えた浴室用のシャワー設備を示す要部の側面図である。
【００３０】
図において、浴室の壁に固定した湯水混合栓１にホース２を介してシャワーヘッド３が接続されている。湯水混合栓１は従来のものと同様に、建屋側に配管した給水管及び給湯管（図示せず）に接続して壁に固定され、その吐水管１ａとシャワーヘッド３側への流路を切り換えて使えるようにしたものであり、ハンドル操作によって水と湯との混合比や流量を調整可能としたものである。
【００３１】
湯水混合栓１の間には従来のものと同様にエルボ１ｂを連結し、このエルボ１ｂの中に温度応動弁４を差し込んで一体に組み込む。なお、このような組み込みに代えて、エルボ１ｂとホース２との間に温度応動弁４を配置するようにしてもよく、いずれにしても湯水混合栓１の混合水の流出部の近傍に温度応動弁４を位置させればよい。
【００３２】
図２は温度応動弁４をエルボ１ｂに組み込んだ部分の要部の縦断面図、図３は温度応動弁４の部材の分解斜視図である。
【００３３】
温度応動弁４はエルボ１ｂの下端から差し込まれるハウジング４１とその上端に取り付けたキャップ４２とを外郭部材として備えると共に、このハウジング４１の内部に主弁体４３及びパイロット弁としてスプール弁体４４を配置したものである。
【００３４】
ハウジング４１は、図３に示すように周壁を開放させた籠状に形成され、図４の（ａ）に示すように下端には挿通孔４１ｄを有する十字状に仕切られた流出口４１ａを設けるとともにその周りには弁座４１ｂを形成し、更にこの弁座４１ｂの外側には環状溝４１ｃを備えたものである。
【００３５】
キャップ４２はハウジング４１の上端に固定したときに流入路として形成される流入口４２ａを図４の（ｂ）に示すように開けるとともに、その底面にはスプール弁体４４が着座するパッキン４２ｂを設け、更に中央部にはその下端を平坦面とした突起４２ｃを形成したものである。
【００３６】
スプール弁体４４は等径の中空円筒状とし、その下端をハウジング４１の環状溝４１ｃの中に摺動可能に挿入して配置されるものであり、その上限及び下限の位置のいずれにおいてもこの環状溝４１ｃの中に位置させることによって、ハウジング４１に対して常に同軸上で昇降動作させるようにする。また、スプール弁体４４の下端には流路口４４ａを設けると共に、軸線方向のほぼ中間位置の外周面には外に突き出したリブ４４ｂを備える。
【００３７】
主弁体４３はスプール弁体４４に対して摺動可能に同軸配置されたものであり、その中心部にはその上端がキャップ４２の突起によって閉塞される小孔４３ａを貫通させるとともに、この小孔４３ａに連ねて管状体４３ｇを一体に設け、更に下端にはこの小孔４３ａ周りに環状溝４３ｂを設ける。そして、主弁体４３の外周面にはパッキン溝４３ｃ，４３ｄを上下に区画して形成し、これらのパッキン溝４３ｃ，４３ｄの中にはＵ字状のパッキン４３ｅ，４３ｆをそれぞれ組み込む。これらのパッキン４３ｅ，４３ｆは図２に示すように、下段配置のパッキン４３ｅがＵ字状断面及び上段配置のパッキン４３ｆが逆Ｕ字状となる姿勢とし、互いの断面が開口した側を対向させた位置関係とする。
【００３８】
更に、混合水の温度上昇時の閉弁動作及び温度低下後の開弁復帰のための部材として、主弁体４３を開弁方向に付勢するための圧縮のスプリング４５を備えると共に、リム４４ｂを挟んで上下に温度応動スプリング４６とバイアススプリング４７とを設ける。
【００３９】
スプリング４５は一般に使用されている鋼製であって、その下端をハウジング４１の底面部に着座させると共に上端側を環状溝４３ｂに差し込んで主弁体４３に連接されたものである。また、バイアススプリング４７も通常に使用されている鋼製のものである。
【００４０】
温度応動スプリング４６は、それ自身の温度によって発生荷重が変化する形状記憶特性を持つ形状記憶合金を素材としたもので、或る一定温度以下ではその発生荷重が低くて弾性反力は小さく抑えられ、この一定温度を超えると発生荷重が大きくなって伸長する。本発明において、この温度応動スプリング４６は、シャワーを使うときの上限温度よりも少し低い温度で特性が遷移するように設定したものである。
【００４１】
これらの各スプリング４５〜４７の組合せにおいては、通常時すなわちシャワーに適した混合水の温度範囲では、図２に示すように、温度応動スプリング４６は収縮していてスプール弁体４４の上端はキャップ４２のパッキン４２ｂに着座すると共に、主弁体４３はスプリング４５によって上に付勢されその下端は弁座４１ｂから離れている。したがって、エルボ１ｂからの混合水は流入口４２ａからハウジング４１内を経由して流出口４１ｂからホース２側へと供給される。
【００４２】
一方、混合水の温度がシャワーを使用するときの最適温度を越えて高温となったときには、温度応動スプリング４６の発生荷重が増加してバイアススプリング４７に打ち勝つ弾性反力を作用させるようになり、図５に示すようにスプール弁体４４を下に移動させる。そして、このスプール弁体４４がパッキン４２ｂから離れて主弁体４３の上端面側に混合水が供給されるので、この主弁体４３が受ける給水圧がスプリング４５に勝る関係としておくことによって、主弁体４３も下に移動して弁座４１ｂに着座して流路が閉じられる。
【００４３】
以上の構成において、湯水混合栓１からの混合水がシャワーの使用に適切な温度域であれば、温度応動スプリング４６は収縮した形状を維持し、図２に示すようにスプール弁体４４はバイアススプリング４７による付勢力によって、パッキン４２ｂに着座した位置にある。そして、主弁体４３はスプリング４５の付勢力によって弁座４１ｂから離れて上昇し位置にあり小孔４３ａは突起４２ｃによって閉じられている。
【００４４】
このような主弁体４３及びスプール弁体４４の配置であれば、主弁体４３の上面周りはスプール弁体４４によって流路から遮断されているので、混合水の供給圧は主弁体４３の下面に加わるだけであり、流路中に曝されている下面に負荷される圧力のほうが大きい。したがって、適温の混合水が供給されている間は、主弁体４３は図２の位置に常に保持され、流出口４１ａは開放されてシャワーヘッド３への供給が可能である。
【００４５】
一方、給水圧や給湯圧の急激な変動やその他の原因によって湯水混合栓１からの混合水が高温になり、シャワーの使用上限温度よりも少し低い温度域になると、温度応動スプリング４６の形状記憶特性によってこれが伸びる方向に変形し始める。この温度応動スプリング４６の変形によって、スプール弁体４４が下降し始めてパッキン４２ｂから離れ、これによって主弁体４３の上面にも混合水の供給圧が加わるようになる。そして、更にスプール弁体４４が下降して図５に示すようにその下端が環状溝４１ｃの底面に着座すると、流路孔４４ａの開口面積が開弁時に比べて絞られる。したがって、主弁体４３の上面への供給圧の負荷は増える一方で下面への負荷は減少するので、この圧力バランスの崩れによって主弁体４３は一気に移動して図５に示すように閉弁する。
【００４６】
このように、混合水の温度がシャワーの最適温度を越えるようになると、温度応動スプリング４６の変形を利用してスプール弁体４４を移動させ、これによって主弁体４３を閉弁方向に起動して流路を遮断し、高温の混合水のシャワーヘッド３への供給が停止される。
【００４７】
このような主弁体４３の閉弁後においても小孔４３ａ及び流路口４４ａの一部が流出孔４１ａに連通しているので、少量の混合水がシャワーヘッド３側へ継続して送り出される。この継続して流れる混合水の流量はシャワーヘッド３から少しずつ垂れ流れる程度のものとしおけば、使用に際して高温の湯を浴びないようにすることが可能である。
【００４８】
また、このように継続して混合水を送り出す理由の一つは、流路が遮断されてしまった後にシャワーヘッド３までの間の流路に残っている高温水を排除することが好ましいからである。こうすれば、湯水混合栓１から続けて供給される高温水は少量ずつ排出され、先に述べたように、その流量は極めて小さいことから、シャワーヘッド３からの散水は停止されて使っている人が高温水を浴びることはない。
【００４９】
更に、小孔４３ａからの小流量の混合水の継続した流れを維持することによって、温度応動スプリング４６の感知温度を下げることが可能となる。すなわち、高温遮断後には湯水混合栓１を操作して混合水の温度を下げて吐水を再開させるようにするが、高温水がハウジング４１の中に残ったままでは温度応動スプリング４６の発生荷重も大きいままとなる。したがって、小孔４３ａから高温水を徐々に抜いていきながら低温の混合水の供給を待つようにすれば、温度応動スプリング４６の発生荷重も次第に減衰していき、これによって混合水の水圧及びスプリング４５の復元力が勝るまでの時間が短縮され、吐水再開がより一層速やかに行われるようになる。
【００５０】
ここで、小孔４３ａと流路口４４ａを抜ける混合水の流量が過大になると、たとえばスプール弁体４４と主弁体４３の摺動面にも給水のリークのためのクリアランスを大きく設定したような場合では、主弁体４３の作動が不安定になる可能性がある。
【００５１】
これに対し、２本のＵ字状のパッキン４３ｅ，４３ｆを配置することでこのような作動不安定を解消することができる。すなわち、２連のパッキン４３ｅ，４３ｆによってシールを補強したために、主弁体２３とスプール弁体２４との間のクリアランスを抜ける給水を遮断することができ、これによって主弁体２３は安定した動作を維持することができる。
【００５２】
また、Ｕ字状のパッキン４３ｅ，４３ｆを図２に示すような配置とすることによって、高温遮断時の主弁体４３とスプール弁体４４との相対的な動作を速やかにすることができる。たとえば、パッキン４３ｅ，４３ｆを図示の姿勢と上下反転させた場合、下側配置のパッキン４３ｅは給水圧を受けてＵ字状の断面が拡大するように変形してしまい、スプール弁体４４の内周面との間のシール圧を高くしてしまい、スプール弁体４４と主弁体４３との間の相互の移動の抵抗となる。また、低温復帰後においては、上側配置のパッキン４３ｆが同様に拡大変形して抵抗を作用させることになる。これに対して、図示のようなＵ字状のパッキン４３ｅ，４３ｆの配置とすることで、高温遮断時でも低温復帰時でも主弁体４３とスプール弁体４４との間の相互の動きを円滑にすることができ、速やかな高温遮断と復帰が可能となる。
【００５３】
また、高温水が温度応動弁４によって遮断された後には、湯水混合栓１の温度調整機能を操作して低温の混合水を供給すると、温度応動弁４内の混合水温度も次第に低下していく。したがって、温度応動スプリング４６は収縮してスプール弁体４４は図２の元の位置に上昇をし始め、これによって主弁体４３の上下面の間の圧力差も小さくなっていき、最終的は下面側への給水圧の負荷が上回るようになる。このため、主弁体４３は給水圧によって上向きの負荷を受けると同時にスプリング４５によっても付勢されているので、温度応動スプリング４６の収縮開始から主弁体４３の上昇開弁までの時間が短縮される。
【００５４】
このように開弁までの自動復帰においては、スプリング４５が主弁体４３を開弁方向に押す力を加えることができるので、主弁体４３の下面の面積を大きくして水圧を受けるようにしなくても済む。このため、主弁体４３の半径を小さくすることができ、温度応動弁４全体を小型化が可能となる。
【００５５】
また、主弁体４３が開き始めると、流れによりこの主弁体４３の下流の圧力が下がるが、主弁体４３の小孔４３ａはこれに連ねて設けた管状体４３ｇを介してより下流側に連通しているため、主弁体４３の上面の圧力を低くでき、これによって吐水再開がよりスムーズになる。
【００５６】
図６〜図８は別の実施例であって、これは先に説明したものと基本的には同様の構成を持つものである。
【００５７】
図６において、流出口５１ａ，弁座５１ｂ及び環状溝５１ｃを形成したハウジング５１の上端側にキャップ５２が連結され、このキャップ５２には流入口５２ａ及びパッキン５２ｂを設けている。ハウジング５１の内部には小孔５３ａ及びパッキン溝５３ｂに組み込んだパッキン５３ｃを備えた主弁体５３を組み込むと共にこの主弁体５３の周りにスプール弁体５４を摺動可能に外挿している。
【００５８】
主弁体５３の上面には図８の（ａ）に示すように４個所に突起５３ｄを設け、図６の開弁時にはこれらの突起５３ｄをキャップ５２の底面に突き当てることによって、主弁体５３の上面とキャップ５２との間に隙間ができるようにする。また、スプール弁体５４の外周面には図８の（ｂ）に示すように４箇所にリブ５４ａを突き出し、その先端がハウジング５１の内周をガイドとして摺動可能に組み込むようにする。
【００５９】
スプール弁体５４の周りにはそのリブ５４ａを挟んで先の例と同様に温度応動スプリング５５及びバイアススプリング５６を設け、高温時にはこの温度応動スプリング５５の伸長によってスプール弁体５４を図において下に移動させる構成とする。
【００６０】
この例においても、通常時では主弁体５３の底面が受ける給水圧を利用して図６の開弁状態に維持することができ、高温の混合水が供給されたときには温度応動スプリング５５の伸長によってスプール弁体５４を下に移動させることで、先の例と同様に主弁体５３を弁座５１ｂに着座させて流路を速やかに閉じることができる。
【００６１】
図９〜図１１は更に別の実施例であって、これはスプール弁に代わる構成を含むものである。
【００６２】
図９において、流出口６１ａ及び弁座６１ｂを形成したハウジング６１の上端側にキャップ６２が連結され、このキャップ６２には流入口６２ａを設けるとともにこの流入口６２ａに連通するチャンバ６２ｂを副流路の一部として形成している。ハウジング６１の下端側の内部には小孔６３ａ及びパッキン溝６３ｂに組み込んだパッキン６３ｃを備えた主弁体６３を組み込む。また、チャンバ６２ｂの下端は副流路の終端に相当する開口６２ｃによって主弁体６３と同軸上で連通し、チャンバ６２ｂの内部に設けたガイド６２ｄにパイロット弁体６４を摺動可能に外挿している。
【００６３】
パイロット弁体６４の外部にはこれを開口６２ｃから離れさせる向きに付勢する温度応動スプリング６５を配置すると共に、内部には逆向きに付勢するバイアススプリング６６を組み込む。そして、主弁体６３の下側にはこれを開弁方向に付勢するスプリング６７を配置する。
【００６４】
この例では、混合水の温度が適切に保たれている期間には、主弁体６３の底面が受ける給水圧とスプリング６７の付勢力を利用して図９の開弁状態に維持することができる。そして、高温の混合水が供給されたときには、温度応動スプリング６５の伸長してパイロット弁体６４が上昇して開口６３ｃを開き、これによって主弁体６３の上面に一次側の圧力が加わり、主弁体６３の下面側に臨む流路内では一次側の圧力が絞られた後の流れであるため一次側の圧力より低い圧力が加わるので、主弁体６３の上面の圧力は下面の圧力より大きくなり、図１１に示すように主弁体６３は下降して弁座６１ｂに着座して高温遮断される。
【００６５】
以上の各例では、従来のダイヤフラム式のように主弁体の一次側と二次側の差圧を利用したものであるが、ダイヤフラムに比べて、主弁体のストロークが大きくとれるので圧力損失がより少なくできる。このため、小圧力時でも十分な吐水量が得られること、ダイヤフラムを固定するための固定代が不要なためシャワー通水路のような小径部部分に組み込む場合径方向の小型化ができること、及びダイヤフラムに必要なゴム特性（硬度や耐熱性等）の選択が不要となること等の点で優れたものとなる。
【００６６】
更に、図２及び図６に示した実施例においては、スプール弁が高温時に下降することによって、主弁体の上面に一次圧を供給するとともにスプール弁の下側の通水路は絞られて主弁体の下面側の圧力は下がる。したがって、主弁体の上下の間の差圧は、ダイヤフラムを利用する場合に比べると大きくなり、これによってより確実な閉止動作が可能となる。
【００６７】
また、以上の構成に代わる様々な態様の温度応動弁とすることもでき、これらについても図１２以降により説明する。
図１２は別の実施例の温度応動弁４の詳細を示す縦断面図、図１３は図１２の温度応動弁４を上方から見た平面図、図１４は図１２にＡ−Ａ線矢視による横断面図である。
【００６８】
温度応動弁４は、本体５と混合水の流入端側に一体に固定したプラグ６とによって外郭を構成したものである。
【００６９】
本体５は上端を開口した円筒状であり、下端の中央には同軸上に流出口５ａを開けると共に、この流出口５ａの開口縁には円筒状の弁座５ｂを立ち上げ、この弁座５ｂの内周には環状の段部５ｃを形成している。また、プラグ６は図３に示すように、その中心部分に小孔６ａを開けると共に、その周りに合計４個の流入口６ｂを環状に配列したものであり、本体５の上端に水密状に嵌合固定されている。
【００７０】
本体５の内部には、パイロット弁体７及び主弁体８をそれぞれ同軸上に組み込む。
【００７１】
パイロット弁体７は、本体５の弁座５ｂ周りでその軸線方向に移動自在とする程度の内径を持つ円筒状の弁環７ａと、図１４に示すようにこの弁環７ａの周りから半径方向に突き出したガイド７ｂとを備えたものである。そして、これらのガイド７ｂの外周面が描く仮想円の径は本体５の内径より僅かに小さいものとし、パイロット弁７が本体５の中で同軸配置の関係を保って軸線方向に移動可能とする。
【００７２】
主弁体８は、パイロット弁体７の弁環７ａ内で軸線方向に移動可能に挿入されたものであり、そのほぼ下半分を円筒状の弁環８ａとすると共に、この弁環８ａの上端から合計４本のアーム８ｂを突き出してその上端に受圧板８ｃを形成したものである。そして、弁環８ａ及び受圧板８ｃとの間であってアーム８ｂによって４個に区画された部分を流入開口８ｄとしている。
【００７３】
主弁体８は、その受圧板８ｃの下面と本体５の段部５ｃとの間に同軸上に配置した圧縮のスプリング９によって図１２において上向きに付勢されている。一方、パイロット弁体７は、そのガイド７ｂの上面とプラグ６の下面に形成した環状の段部６ｃとの間に圧縮のバイアススプリング１０を介装することによって、図１２において下向きに付勢されている。そして、このパイロット弁体７は、ガイド７ｂの下面と本体５の底部との間に形状記憶素子として組み込んだ温度応動スプリング１１によって上向きに付勢力を持たせて弾性支持されている。
【００７４】
湯水混合栓１からの混合水がシャワーの使用に適切な温度域であれば、温度応動スプリング１１は収縮した形状を維持し、図１２に示すようにパイロット弁体７はバイアススプリング１０による付勢力によって、弁環７ａが弁座５ｂの周りに被さる位置にある。そして、主弁体８はスプリング９の付勢力によって受圧板８ｃがプラグ６の上端の内壁に突き当たった位置に保持され、小孔６ａはこの受圧板８ｃによって閉じられている。
【００７５】
このように、パイロット弁体７及び主弁体８のそれぞれを図１２の位置に保持することによって、湯水混合栓１からの混合水はプラグ６の流入口６ｂから本体５内に流入し、主弁体８の流入開口８ｄからパイロット弁７及び主弁体８のそれぞれの弁環７ａ、８ａの内部を抜けて流出口５ａからシャワーヘッド３に供給される。
【００７６】
一方、給水圧や給湯圧の急激な変動やその他の原因によって湯水混合栓１からの混合水が高温になり、シャワーの使用上限温度よりも少し低い温度域になると、温度応動スプリング１１の形状記憶特性によってこれが伸びる方向に変形し始める。この温度応動スプリング１１の変形によって、パイロット弁体７が上昇を始め弁座５ｂの周りに被さっていた弁環７ａが弁座５ｂから離れていく。このため、主弁体８の流入開口８ｄは弁環７ａによって次第に閉じられていき、主弁体８の弁環８ａ内への混合水の流量が絞られる。
【００７７】
このようなパイロット弁体７の弁環７ａによる流入開口８ｄの流路面積の縮小による通過流量の絞りによって、主弁体８の内部の圧力が低下すると同時に、主弁体８より上流の流路内圧が上昇して受圧板８ｃへの負荷が大きくなる。
【００７８】
一方、主弁体８は先に述べた受圧板８ｃへの小孔６ａを介しての混合水の流動圧等とスプリング９との間でのバランスによって保持されていたが、パイロット弁体７の上昇による主弁体８内の減圧によって圧力バランスが崩れる。そして、このときの圧力差がスプリング９の最大発生荷重を越えると、主弁体７は図１２の状態から下降を始める。
【００７９】
主弁体８が図１２の状態から少し下降すると、受圧板８ｃの上面がプラグ６の下面から離れるので、受圧板８ｃの上面とプラグ６の下面との間にも混合水が流れ込む。したがって、最初は小孔６ａの開口面積に相当する混合水の圧力を受けていたのに対して、受圧板８ｃの全体が混合水の流動圧を受けるようになり、その結果図１５に示すように主弁体８は混合水の流動圧によって一気に弁座５ｂ側に移動して弁環８ａの下端が弁座５ｂの上端に着座し、これと同時にパイロット弁体７との間の位置関係によって流入開口８ｄが弁環７ａによって閉じられる。
【００８０】
このように、混合水の温度がシャワーの最適温度を越えるようになると、温度応動スプリング１１の変形を利用してパイロット弁体７を移動させ、これによって主弁体８の内部流路の減圧によってこの主弁体８を閉弁方向に起動し、その後は受圧板８ｃへの流動圧により閉弁方向への負荷を急増させることができる。したがって、パイロット弁体７及び主弁体８はその閉弁方向に瞬時に移動して流路を遮断し、高温の混合水のシャワーヘッド３への供給が停止される。
【００８１】
なお、流路が遮断されてしまった後、シャワーヘッド３までの間の流路に残っている高温水を排除することが好ましい。このため、たとえばパイロット弁体７と主弁体８との間の内外径の寸法公差を大きくしておき、これらのパイロット弁体７と主弁体８の周面の間から混合水がリークできる程度の関係を持たせる。これにより、主弁体８とパイロット弁体７とによって流路が遮断されても、湯水混合栓１から続けて供給される高温水は少量ずつ排出される。この場合、流量が極めて小さいことから、シャワーヘッド３からは滴状となって流れ落ちるだけであり、散水は停止されて使っている人が高温水を浴びることはない。
【００８２】
また、高温水が温度応動弁４によって遮断された後には、図１５に示すパイロット弁体７及び主弁体８とによる閉弁時でも湯水混合栓１からの供給水が少しずつリークするようにしておけば、湯水混合栓１の温度調整機能を操作して低温の混合水を供給すると、温度応動弁４内の混合水温度も次第に低下していく。したがって、温度応動スプリング１１の発生荷重が小さくなっていき、パイロット弁体７は流入口６ｂからの給水の圧力とバイアススプリング１０の復元力によって図１５において下側に移動させられる。そして、このパイロット弁体７の移動によって、主弁体８の流入開口８ｄの開口面積が次第に大きくなっていくと、主弁体８内の圧力が上昇して図２の開弁位置に復帰して、シャワーヘッド３からの吐水が再開される。
【００８３】
図１６から図１８は温度応動弁の更に別の例であり、図１６は開弁時の縦断面図、図１７は要部の詳細図、図１８は閉弁時の縦断面図である。
【００８４】
図１６において、温度応動弁４の本体１５は先の例とは異なってその下端を開放した筒状体であって、下端にプラグ１６を取り付けると共に内部にはパイロット弁体１７及び主弁体１８をそれぞれ同軸上に配置している。
【００８５】
本体１５の上端には、先の例におけるプラグ６と同様に、その中央部に小孔１５ａを開けると共にその周りに弧状の流入口１５ｂを開けたものである。また、プラグ１６は、その中心周りにたとえば４個の弧状の流出口１６ａを開けると共に、その周りに環状に立ち上げた弁座１６ｂを形成している。
【００８６】
なお、プラグ１６には、図１６の拡大図に示すように、その外周縁の複数箇所に係合突起１６ｃを設けておき、本体１５の下端内周にはこれらの係合突起１６ｃが弾性的に嵌まり込む係合凹部１５ｃを形成する。そして、係合突起１６ｃを本体１５の中に差し込んでこれらを係合凹部１５ｃに嵌め込ませることによって、プラグ１６を本体１５一体に連結する。
【００８７】
このような組立て構造とすることにより、本体１５とプラグ１６とをたとえばビス等を用いずに組み立てることができ、このビスを通すためのリブ状の連結座等を本体１５やプラグ１６に設ける必要がないので、温度応動弁４の全体の嵩を小さくなる。また、本体１５とプラグ１６との間を水密状に連結しないでも、高温の湯の通過の際にパイロット弁体１７と主弁体１８とにより流路が遮断されたときには、高温の残留湯を排出することができ、このような係合突起１６ｃと係合凹部１５ｃとによる緩い接合を利用して湯のリークを促すことができる。なお、本体１５の内周に係合凹部１５ｃを設けるのに代えて、周壁を貫通させた係合孔としてもよい。
【００８８】
パイロット弁体１７は先の例と同様に、弁環１７ａ及びその外周に設けた４枚のガイド１７ｂを形成したものであり、図１６に示すように弁環１７ａを弁座１６ｂ周りに外挿すると共にガイド１７ｂによって本体１５内を同軸上で移動可能である。
【００８９】
主弁体１８は、その上端及び下端にそれぞれ上ガイド１８ａ及び下ガイド１８ｂを形成し、上ガイド１８ａを小孔１５ａに通すと共に下ガイド１８ｂをプラグ１６の中心に開けた通し孔１６ｄに貫通させて組み込まれるものである。そして、上下のガイド１８ａ、１８ｂの間には下端側を緩やかに先細りする外郭のコーン１８ｃとし、このコーン１８ｃの下端側の周面をプラグ１６の弁座１６ｂの上端に着座可能とする。
【００９０】
図１７は主弁体１８の本体１５及びプラグ１６に対するガイド構造の別の例及び通水量の確保と流路遮断時の残留湯の排出を促進させるための例である。
【００９１】
図１７の（ａ）において、本体１５の小孔１５ａの内周縁には内部側に突き出た筒状の案内部１５ｅを形成し、図１６に示すように流路が開いている状態のときにはコーン１８ｃの上端が本体１５の上端内壁に突き当たり、上ガイド１８ａは本体１５の上端から突き出さずに、本体１５の上面とほぼ同じ面となるように位置している。一方、同図の（ｂ）に示すように、プラグ１６の通し孔１６ｄの周りにも内部側に突き出した案内部１６ｅを形成して、この中に下ガイド１８ｂを差し込んでいる。
【００９２】
このような案内部１５ｅ、１６ｅを設け、主弁体１８が流路を開いているときに、上ガイド１８ａ及び下ガイド１８ｂがそれぞれ図１７の（ａ）及び（ｂ）の位置となるようにしておき、閉弁時のストロークが案内部１６ｄの軸線長さよりも少し小さい程度としておけば、閉弁したときも下ガイド１８ｂがプラグ１６の下端面から突き出ることがない。したがって、温度応動弁４はその開弁時及び閉弁時の期間を通じて上下のガイド１８ａ、１８ｂが外に突き出ず、全体の嵩を小さくすることができる。
【００９３】
また、図１７の（ａ）に示すように、コーン１８ｃの下端側の周面に半径方向に一定の間隔をおいて切欠１８ｄを設けたり、同図の（ｃ）に示すようにパイロット弁体１７の上端に複数の切欠１７ｃを設けることによって、図中の一点鎖線で示すようにこれらの切欠１８ｄ、１７ｃをそれぞれ混合水の流路とすることができる。このように切欠１８ｄ、１７ｃを設けることで、通常の通水時での混合水の流量を確保することができるほか、高温となったときの混合水の遮断に際しても、残留高温水の排出に利用できる。
【００９４】
図１６に戻って、主弁体１８のコーン１８ｃとプラグ１６との間には主弁体１８を開弁方向に付勢するスプリング１９を組み込み、本体１５の上端内壁とパイロット弁体１７のガイド１７ｂとの間にはこのパイロット弁体１７を図において下側に付勢するバイアススプリング２０を設ける。そして、先の例と同様に、パイロット弁体１７の下流側には形状記憶素子としての温度応動スプリング２１を組み込む。
【００９５】
混合水の温度が適切であれば、温度応動弁４のパイロット弁体１７及び主弁体１８はそれぞれ図１６に示す位置に保持され、混合水がシャワーヘッド３に供給される。そして、混合水の温度が設定値よりも高温になると、先の例と同様に温度応動スプリング２１が伸びる方向に変形してパイロット弁体１７を上昇させる。これにより、パイロット弁体１７の弁環１７ａの上端とコーン１８ｃとの間の距離が短くなってこれらの間の流路が絞られる。したがって、コーン１８ｃよりも下流の内部流路の圧力が減圧され、上ガイド１８ａの上端面が受ける混合水による水圧がスプリング１９の付勢力に対して打ち勝つようになると、主弁体１８が下に移動してそのコーン１８ｃの上端の全面に水圧を受け、図１８に示すようにコーン１８ｃが弁座１６ｂに着座して流路が遮断される。
【００９６】
温度応動弁４によってる流路が遮断された後には、湯水混合栓１を操作して混合水の温度を低温側に設定する。これにより、先の例と同様に温度応動弁４内での混合水のリークを利用して、低温の混合水を供給することができ、温度応動スプリング２１はその発生荷重が小さくなる。したがって、パイロット弁体１７は混合水から受ける圧力とバイアススプリング２０の復元力により、図１８の位置から図１６の初期位置に戻る。このとき、主弁体１８はリークする混合水の圧力を下流側に向けて受けて図１８の閉弁状態の位置に留まっているので、この主弁体１８を図１６の開弁位置に戻すため湯水混合栓１を操作して混合水の供給を一時的に停止させる。これにより、主弁体１８はスプリング１９の復元力によって図１６の開弁位置に移動し、この後湯水混合栓１を操作して混合水を供給すれば、シャワーヘッド３からの吐出が再開される。
【００９７】
ここで、温度応動スプリング２１の感温性を向上させるため、たとえば図１７の（ｄ）に示すように、プラグ１６の底面部であって弁座１６ｂの外側に水抜き孔１６ｆを設けたり、弁座１６ｂを貫通する水抜き孔１６ｇを開けることが有効である。これらの水抜き孔１６ｆ、１６ｇは、温度応動スプリング２１を収納した部分を温度応動弁４の下流側に連通させているので、高温時に温度応動弁４が閉弁した後に給水されるときに、温度応動弁２１周りに溜まっている高温の湯をこれらの水抜き孔１６ｆ、１６ｇから排出して速やかに低温雰囲気に戻すことができる。したがって、温度応動スプリング２１の発生荷重の低下までの時間が短縮され、通水復帰までの時間も短くなる。なお、図示の例では水抜き孔１６ｆ、１６ｇを２か所に設けているが、これらのいずれか一方であっても通水復帰までの時間を短縮させる等の効果は同じである。
【００９８】
図１９から図２１は更に別の例であって、これは図１２から図１５に示した温度応動弁４において、高温時の流路遮断時の高温残留水を本体５の周壁から下流側に逃がす構造としたものである。なお、図１２から図１５において示したものと同じ部材については共通の符号で指示し、その詳細な説明は省略する。
【００９９】
主弁体８の弁環８ａ及び上端の受圧板８ｃのそれぞれの外周には、パイロット弁体７の弁環７ａの内周面に密着するパッキン８ｅ、８ｆを設け、弁座５ｂの上端には図２０に示すように弁環８ａの下端が着座するパッキン５ｄを備える。また、パイロット弁７はその弁環７ａの外周面に環状のガイド７ｃを一体に備え、このガイド７ｃの外周面には環状流路７ｄを形成すると共にこの環状流路７ｄを挟む上下にパッキン７ｅ、７ｆを取り付けている。そして、ガイド７ｃには弁環７ａの軸線と平行な開口軸線を持つ複数の連絡孔７ｇを開け、これらの連絡孔７ｇによってガイド７ｃの上下を連通させている。
【０１００】
一方、本体５の周壁には高温時に温度応動弁４が閉弁したときにその上流側からの高温の残留湯を排出するための逃がし孔５ｅを一定のピッチで設ける。これらの逃がし孔５ｅは、図１９に示すように主弁体８がそのストロークの上端に位置して開弁状態にあるときであって、パイロット弁体７がバイアススプリング１０と温度応動スプリング１１によってバランスしているとき、ガイド７ｃの環状流路７ｄに対峙して連通する位置に設けられたものである。なお、図２１に本体５、パイロット弁体７及び主弁体８の概略分解斜視図を示す。
【０１０１】
パイロット弁体７及び主弁体８の動作は、図１２から図１５に示したものと全く同様であり、湯水混合栓１からの混合水温度が適切なものであれば、図１９に示す開弁状態に維持される。このとき、ガイド７ｃの環状流路７ｄは逃がし孔５ｅに連通しているが、ガイド７ｃ自身はパッキン７ｅ、７ｆによってシールされているので、本体１５内に流入した混合水が抜け出ることはなく、全てパイロット弁体７と主弁体８の内部流路を通過して流出口５ａから排出される。
【０１０２】
混合水温度が高温になれば、温度応動スプリング１１によって先の例と同様にパイロット弁体７が図１９において上昇し、これに続く主弁体８内の減圧によって瞬時にこの主弁体８の弁環８ａの下端が図２０に示すようにパッキン５ｄに着座し、これと同時にパイロット弁体７の弁環７ａによって流入開口８ｄが閉じられて流路が遮断される。
【０１０３】
図２０に示すように、主弁体８の閉弁と同時にパイロット弁体７は温度応動スプリング１１によって上に移動する。このとき、温度応動スプリング１１及びバイアススプリング１０等のバネ定数の適切な組合せや弁環７ａの軸線長さの選定により、図示のように弁環７ａの上下の内周面がそれぞれパッキン８ｆ、５ｄに被さると同時に、ガイド７ｃの下端を本体５の逃がし孔５ｅよりも上に位置させることが可能である。
【０１０４】
したがって、主弁体８とパイロット弁体７とによって流出口５ａ側への流路が閉じられてしまった後でも、流入口６ｂからの混合水は主弁体８と弁環７ａの外の流路から連絡孔７ｇを経由して逃がし孔５ｅから緩やかに排出される。なお、この逃がし５ｅからの高温の湯の排出に際しては、エルボ１ｂ内から直接外部に向けて噴霧させるような流路構成を持たせておき、シャワーヘッド３側への湯の供給を遮断するようにしてもよい。
【０１０５】
このように、ガイド７ｃに連絡孔７ｇを設けて閉弁時にはこの連絡孔７ｇから積極的に高温の残留温水を排出できるので、湯水混合栓１側の流路内の混合水の温度降下を促進させることができる。したがって、たとえばエルボ２ｂから高温水を排出するようにした場合では、閉弁後に適温の混合水の温度がシャワーヘッド３に供給開始されるまでの時間も短縮され、使い勝手が向上する。
【０１０６】
以上の各例において、図１６から図１８に示した温度応動弁４では高温時の流路遮断後には上流側の湯水混合水栓１を操作して吐水を再開させることが必要であるが、これに代えて流路遮断後の混合水の温度の低下を利用して自動的に吐水再開に復帰させる構成とすることもでき、その例を図２２以降に示す。
【０１０７】
図２２の例は図１６に示したものと基本的な構成についてはほぼ同じで、温度応動弁４は円筒状の本体２５の下端にプラグ２６によって外郭を形成し、その内部にパイロット弁体２７及び主弁体２８をそれぞれ組み込んだものである。
【０１０８】
図２３は本体２５及びプラグ２６の詳細であって、同図の（ａ）及び（ｂ）は本体の平面図及び縦断面図、同図の（ｃ）はプラグ２６を一体に連結したときの底面図である。
【０１０９】
本体２５の上端には先の例と同様に主弁体２８の上ガイド２８ａを通す小孔２５ａを開けると共に、その周りに３個の流入口２５ｂを開け、本体２５の周壁には複数のポート２５ｃを第２の出口として設ける。本体２５の外周はこれらのポート２５ｃよりも上側が図１に示したエルボ１ｂの流路内壁にきっちりと水密状に嵌まり込む外径とし、ポート２５ｃよりも下側にはエルボ１ｂの流路内壁との間に隙間ができるように複数の流路溝２５ｄを本体２５の下端まで形成する。また、ポート２５ｃは、図２３の（ｂ）から明らかなように、その内周面を上側が先細りする形状のテーパ面２５ｅ部分に開口させたものであり、本体２５の外周面に形成した複数の流路溝２５ｄにそれぞれの位置を合わせることによって、本体２５の内部をポート２５ｃから流路溝２５ｄを経由してエルボ１ｂ内の下流側の流路に連通させることができる。
【０１１０】
プラグ２６は先の例と同様に、主弁体２８の下ガイド２８ｂを通す小孔２６ａを開けると共にその周りに流出口２６ｂを設け、更に本体２５の内部に臨む面に環状に立ち上げた弁座２６ｃを形成したものである。そして弁座２６ｃの基端部分には本体２５内からの湯のリークのための小径の水抜き孔２６ｄを設ける。
【０１１１】
主弁体２８はその下ガイド２８ｂの周りに外挿したスプリング２９によって上流側に付勢され、パイロット弁体２７はバイアススプリング３０及び温度応動スプリング３１によって保持されている。これらのスプリング２９〜３１による各弁体２７，２８に対する付勢力の関係及び温度応動スプリング３１の温度変化に対する発生荷重の特性は、図１６の例と全く同様である。
【０１１２】
パイロット弁体２７は図２２に示すように、弁座２６ｃの上端面に着座可能な環状体であって、その外周面を本体２５に開けたポート２５ｃ部分のテーパ面２５ｅと整合する形状のテーパ面２７ａとしたものである。このテーパ面２７ａの下端部の外周は本体２５の内周面を摺動できる程度の外径とし、内径は主弁体２８のコーン２８ｃの外径よりも少し大きいものとする。そして、弁座２６ｃの外側に対応する位置には小径の水抜き孔２７ｂを軸線方向に開け、弁座２６ｃの基端に開けた水抜き孔２６ｄ側へ向けて本体２５の内部流路を連通可能とする。
【０１１３】
図２２の構成においても、湯水混合栓１からの混合水の温度が適切であれば、パイロット弁体２７及び主弁体２８は同図の位置に維持され、流入口２５ｂからの混合水はそのまま流出口２６ｂから下流へ抜けるものと、ポート２５ｃから流路溝２５ｄを通って下流へ向かうものとに別れる。また、混合水のうちの少量がパイロット弁体２７の水抜き孔２７ｂから弁座２６ｃの外側に入り込み、温度応動スプリング３１部分を通過しながら水抜き孔２６ｄから下流に流れ去る。
【０１１４】
このように、温度応動スプリング３１は混合水の温度が高くない期間を通じて混合水に曝されるので、常に混合水温度を感知することができる。そして、混合水の温度が高くなったときには、図１６の例と同様に、温度応動スプリング３１はその高温側への温度変動によって発生荷重が大きくなり、伸びる方向に変形してパイロット弁体２７を上昇させる。
【０１１５】
このパイロット弁体２７の上昇により、ポート２５ｃは次第にパイロット弁体２７のテーパ面２７ａによって次第に閉じられていって、図２４に示すようにテーパ面２７ａが本体２５のテーパ面２５ｅに着座してポート２５ｃは完全に閉じられ、パイロット弁体２７の中に主弁体２８のコーン２８ｃが入り込んで通水面積も大幅に縮小される。したがって、主弁体２８の上流及び下流側の間の圧力差が上昇して、主弁体２８は図２４に示すように弁座２６ｃの上面に瞬時に着座して流路を遮断する。
【０１１６】
ここで、ポート２５ｃはパイロット弁体２７と本体２５のそれぞれのテーパ面２７ａ，２５ｂとの間の着座によって流路が閉じられるので、このポート２５ｃからの混合水の漏れを無くすことができる。すなわち、パイロット弁体２７と本体２５との間は、テーパ嵌合によって接合されてテーパ面２５ｅに含まれて位置しているポート２５ｃをパイロット弁体２７のテーパ面２７ａが閉じられる。このため、たとえばスプールのような弁機構であれば、弁体の周囲にパッキンを取り付けて流路内壁との間のシールを確保するような構造が必要となるが、テーパ面２５ｅ，２７ａによるテーパ嵌合であれば、このようなパッキンを備えなくても、ポート２５ｃを確実に閉じることができる。
【０１１７】
このように、高温時の流路遮断の際には、ポート２５ｃからの混合水の流出はなく、図２４に示すように、パイロット弁体２７とコーン２８ｃとの間の環状断面の流路を経由する少量の混合水が継続して水抜き孔２６ｄから下流に流れ去る。すなわち、主弁体２８がその閉弁位置にあるときでも、温度応動スプリング３１は混合水に曝されたままであり、この少量の混合水が継続してシャワーヘッド３へ向かうことになる。そして、流路遮断後の混合水の量は、主として水抜き孔２６ｄによる絞りによって規制され、この規制流量がシャワーヘッド３からは少しずつ垂れ流れる程度であって、しかも湯水混合栓１を低温側に設定したときに温度応動スプリング３１への伝熱によって速やかに復元できる程度のものとすれば、流路遮断から復帰までを混合水の温度低下を利用して短時間で実行させることが可能となる。
【０１１８】
温度応動弁４が図２４に示すように遮断されたときには、使用者は湯水混合栓１の温度設定が高いことを知ることになり、シャワーを再び使用するためにこの湯水混合栓１によって混合水の温度を下げるように操作する。この低温側への操作の開始時期では、本体２５内には高温の混合水が残っているが、低温水の供給によってこの高温の混合水が次第にシャワーヘッド３側へ押し出されるようにして供給される。この場合、混合水の温度が十分に低温にならない限り、温度応動スプリング３１は図２４の状態を維持してポート２５ｃをパイロット弁体２７によって閉じたままであり、少量の高温の混合水がシャワーヘッド３側に抜けていくだけである。
【０１１９】
このように、流路遮断の後には、混合水の温度が適正値まで低下しない期間では、高温の混合水が水抜き孔２６ｄからシャワーヘッド３に供給されるのみなので、この水抜き孔２６ｄからの混合水の流量が小さくてシャワーヘッド３から垂れ落ちる程度ものとしておけば、使用者が高温の湯を浴びることがない。また、水抜き孔２６ｄを抜ける混合水の流量が本体２５内の高温残留温水を速やかに排除できる程度の大きさとなるような条件も満足するように設定すれば、温度応動スプリング３１の収縮変形までの時間が短縮され、吐水開始までの時間も短くなる。
【０１２０】
湯水混合栓１による低温側への設定のし直しによって、本体２５内での混合水の温度が低下していくと、温度応動スプリング３１は図２５に示すように収縮してパイロット弁体２７が下降し、ポート２５ｃが開いて混合水が本体２５内を抜けるようになる。したがって、主弁体２８の上流側及び下流側の間の圧力差も減衰していき、主弁体２８はスプリング２９の復元力によって上側に移動し、最終的に図２２の初期状態に自動的に復帰する。
【０１２１】
このように、高温時にシャワーヘッド３からの散水が停止されたときには、湯水混合栓１を操作して混合水の温度を下げるだけの操作で、主弁体２８を開くことができ、図１６から図１８に示した例のように一時的に止水操作をすることが不要となり、使い勝手が向上する。
【０１２２】
なお、以上の説明ではパイロット弁体２７及び弁座２６ｃのそれぞれに水抜き孔２７ｂ，２６ｄを設けているが、パイロット弁体２７の内周とコーン２８ｃとの間のクリアランス及びコーン２８ｃと弁座２６ｃとの間のクリアランスを適切にすることで、混合水を少量ずつリークさせる構造とすることも可能である。
【０１２３】
図２６の（ａ）は図２２の例と同様にポートを設けたものであって、パイロット弁体とポートとの間のシール構造の別の構成例を示す縦断面図である。なお、図２６に示したものと同じ部材については共通の符号で指示している。
【０１２４】
パイロット弁体３２はその下端に設けたフランジ部分にパッキン３２ａを設けると共に、上端部の外周側にもパッキン３２ｂを備えたものであり、図２２の例と同様に水抜き孔３２ｃを軸線方向に開けて温度得応動スプリング３１側への流路を連通させている。一方、本体２５はその周壁に開けた複数のポート２５ｃの下側に内側に突き出る段部２５ｆとしてパッキン３２ａの着座面とすると共に、ポート２５ｃの上側も内側に突き出してパッキン３２ｂの着座面２５ｇとしている。
【０１２５】
このようなパイロット弁体３２の場合でも、高温水によって温度応動スプリング３１が伸びたときには、同図の（ｂ）に示すようにパッキン３２ａ，３２ｂがそれぞれ段部２５ｆ及び着座面２５ｇにそれぞれ密着する。したがって、ポート２５ｃはパッキン３２ａ，３２ｂによって完全にシールされることになり、流路遮断の期間では湯水混合栓１からの混合水が温度応動スプリング３１を巡って流れ、温度感知が良好に行われる。
【０１２６】
図２７の（ａ）はポートのシール構造の別の例を示す温度応動弁の縦断面図である。
【０１２７】
この例は、パイロット弁体３３には本体２５の内周面に密着するＵ字状断面のパッキン３３ａを設けると共に水抜き孔３３ｂを開け、本体２５にはポート２５ｃの上側にパイロット弁体３３の上面が着座するパッキン２５ｈを設けたものである。この例でも、高温時にはパイロット弁体３３が上昇して同図の（ｂ）に示すようにその上面がパッキン２５ｈに着座し、パッキン３３ａと共にポート２５ｃがシールされる。
【０１２８】
なお、実施例ではシャワー設備に本発明の温度応動弁を備えたものとしたが、これに代えて、キッチンや洗面化粧台等に設備する湯水混合栓からその吐水端までの流路に組み込むようにしてもよいことは無論である。
【０１２９】
【発明の効果】
本発明はその構成によって以下の効果を奏する。
【０１３０】
（１） 流体の通過方向にストローク動作するスプール弁機構を形状記憶素子によって駆動するので、たとえば流路断面を横切るような弁機構に比べると流路抵抗が小さくなり、混合水の通水量が十分に確保されるほか、全体の嵩も小型化される。また、スプール弁機構は水圧の変動を受けにくいので、温度応動手段として形状記憶合金製のスプリングを用いる場合でもこれに対する変動負荷は小さくなり、スプリングの素材となる線材の外径を小さくして小型化できると共にコスト面でも改善される。
【０１３１】
（２） スプール弁機構を主弁体とパイロット弁体とした場合では、形状記憶素子として備える温度応動スプールは流路の遮断のためではなく主弁体側にパイロット弁体を移動させるだけの駆動力で済むので、この温度応動スプリングの線径を小さくでき、流路抵抗を削減できる。そして、主弁体をその開弁方向に付勢するスプリングを流体の出口側に設けた環状の弁座の内部に位置させることによって、温度応動スプリング等と同軸配置することができ、全体の嵩を更に小型化することができる。
【０１３２】
（３） 流路が閉じられたときに流体を下流側にリークさせるものでは、閉弁後に上流側に残存する高温流体を微小の流量で下流に排出するので、高温流体による被害を受けることがない。
【０１３３】
（４） 高温時にはパイロット弁体によって閉じられる第２の出口を備えたものでは、高温遮断の後には低温の流体を供給する操作をするだけで、主弁体を開弁状態に自動復帰させることができるので、高温遮断後の流体の供給開始の操作も簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の温度応動弁を備えたシャワー設備の例を示す側面図である。
【図２】 温度応動弁の要部を示す縦断面図である。
【図３】 温度応動弁の部材を分解して示す斜視図である。
【図４】 同図の（ａ）はハウジングの平面断面図、同図の（ｂ）はキャップの平面図である。
【図５】 高温水の流入によって温度応動弁が閉弁したときの要部の縦断面図断面図である。
【図６】 温度応動弁の他の例を示す要部の縦断面図である。
【図７】 図６の温度応動弁が閉弁したときの要部の縦断面図である。
【図８】 同図の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図６及び図７の例における主弁体の平面図及びスプール弁体の平面図である。
【図９】 パイロット弁を別の方式の弁体とした温度応動弁の例を示す縦断面図である。
【図１０】 同図の（ａ）は図９の例におけるキャップの平面図、同図の（ｂ）はハウジングの底面図である。
【図１１】 図９の温度温度応動弁が閉弁したときの縦断面図である。
【図１２】 温度応動弁の他の例の要部を示す縦断面図である。
【図１３】 図１２において本体の上端に設けるプラグの平面図である。
【図１４】 図１１のＡ−Ａ線矢視位置での要部の横断面図である。
【図１５】 図１２の例の温度応動弁が高温水の流入によって閉弁したときの要部の縦断面図断面図である。
【図１６】 温度応動弁の他の例を示す要部の縦断面図である。
【図１７】 図１６の温度応動弁の要部の詳細であって、同図の（ａ）は主弁体の上端と本体との接合構造及び流路用の切欠を示す図、同図の（ｂ）は主弁体の下端とプラグとの接合構造及び同図の（ｃ）はパイロット弁体の弁環の上端に流路用の切欠を設ける例を示す図である。
【図１８】 図１６の温度応動弁の閉弁状態を示す要部の縦断面図断面図である。
【図１９】 本体の周壁から残留高温水を排出する構成の温度応動弁の要部を示す縦断面図である。
【図２０】 図１９の例の温度応動弁の閉弁状態を示す要部の縦断面図である。
【図２１】 図１９及び図２０の温度応動弁における本体、主弁体及びパイロット弁体を示す分解斜視図である。
【図２２】 温度応動弁の本体にポートを設ける例を示す要部の縦断面図である。
【図２３】 温度応動弁の要部であって、同図の（ａ）は本体の平面図、同図の（ｂ）は本体の縦断面図、同図の（ｃ）はプラグを装着した本体の底面図である。
【図２４】 図２２の温度応動弁の流路遮断のときの縦断面図である。
【図２５】 流路遮断から開放へ復帰する過程を示す縦断面図である。
【図２６】 同図の（ａ）はポートのシール構造の別の例を示す要部の縦断面図、同図の（ｂ）はパイロット弁体によるポートの遮断を示す要部の縦断面図である。
【図２７】 ポートの遮断の別の構造例であって、同図の（ａ）は温度応動弁の要部の縦断面図、同図の（ｂ）はパイロット弁体によるポートの遮断を示す要部の縦断面図である。
【符号の説明】
１ ：湯水混合栓
２ ：ホース
３ ：シャワーヘッド
４ ：温度応動弁
５ ：本体
５ａ：流出口
５ｃ：弁座
６ ：プラグ
６ｂ：流入口
７ ：パイロット弁体
７ａ：弁環
７ｂ，７ｃ：ガイド
７ｇ：連絡孔
８ ：主弁体
８ａ：弁環
８ｃ：受圧板
８ｄ：流入開口
９ ：スプリング
１０ ：バイアススプリング
１１ ：温度応動スプリング
１５ ：本体
１５ｂ：流入口
１６ ：プラグ
１６ａ：流出口
１７ ：パイロット弁体
１７ａ：弁環
１８ ：主弁体
１９ ：スプリング
２０ ：バイアススプリング
２１ ：温度応動スプリング
２５ ：本体
２５ｂ：流入口
２５ｃ：ポート（第２の出口）
２５ｄ：流路溝
２５ｅ：テーパ面
２６ｂ：流出口
２６ｃ：弁座
２６ｄ：水抜き孔
２７ ：パイロット弁体
２７ａ：テーパ面
２７ｂ：水抜き孔
２８ ：主弁体
２９ ：スプリング
３０ ：バイアススプリング
３１ ：温度応動スプリング
３２ ：パイロット弁体
３３ ：パイロット弁体
４１ ：ハウジング
４１ａ：流出口
４１ｂ：弁座
４２ ：キャップ
４２ａ：流入口
４２ｂ：パッキン
４２ｃ：突起
４３ ：主弁体
４３ａ：小孔
４４ ：スプール弁体
４４ａ：流路口
４５ ：スプリング
４６ ：温度応動スプリング
４７ ：バイアススプリング
５１ ：ハウジング
５１ａ：流出口
５１ｂ：弁座
５２ ：キャップ
５２ａ：流入口
５３ ：主弁体
５３ａ：小孔
５４ ：スプール弁体
５５ ：温度応動スプリング
５６ ：バイアススプリング
６１ ：ハウジング
６１ａ：流出口
６１ｂ：弁座
６２ ：キャップ
６２ａ：流入口
６３ ：主弁体
６３ａ：小孔
６４ ：スプール弁体
６５ ：スプリング
６６ ：温度応動スプリング
６７ ：バイアススプリング

Claims (12)

1. 流路中に設けた主弁体と、この主弁体の閉弁動作を起動するためのパイロット弁と、或る温度以上になるとこのパイロット弁を駆動する温度応動手段とを備え、この温度応動手段によって駆動されてパイロット弁が移動したとき、主弁体の一次側及び二次側への給水圧の差によってこの主弁体を弁座側に移動着座可能としてなる温度応動弁において、パイロット弁を主弁体周りに外挿したスプール弁としてなる温度応動弁。
2. 主弁体の開弁時においては主弁体が一次側の流路に臨む部位を遮断するスプール弁のスプール弁体の配置とし、或る温度以上で温度応動手段によって駆動されるとき、スプール弁体は主弁体が一次側の流路に連通可能な位置に移動可能としてなる請求項１記載の温度応動弁。
3. 主弁体の開弁時においてはスプール弁体を主弁体の弁座側に位置させると共に主弁体が一次側に臨ませた配置とし、或る温度以上で温度応動手段によって駆動されるとき、スプール弁体は開弁位置にある主弁体側に移動可能とし且つこの主弁体が一次側に臨む流路面積を縮小可能としてなる請求項１記載の温度応動弁。
4. 温度応動手段を形状記憶素子としてパイロット弁に連接し、この形状記憶素子の高温側への温度変化に応じた変形によってパイロット弁の動作を介して主弁体をその閉弁方向へ駆動可能としてなる請求項１から３のいずれか１項に記載の温度応動弁。
5. 主弁体は、上流側からの流体圧を受圧可能であって流体の通過方向に移動可能に配置され且つその開弁方向に付勢手段によって付勢され、パイロット弁のパイロット弁体は主弁体との間での軸線方向の位置関係によって流路の開度を設定可能としてなる請求項１から４のいずれか１項に記載の温度応動弁。
6. 温度応動手段を形状記憶素子性の温度応動スプリングとしてパイロット弁のパイロット弁体を駆動方向に付勢可能とし、更にこの温度応動スプリングの付勢方向と逆向きにパイロット弁体を付勢するバイアススプリングを備えてなる請求項４または５記載の温度応動弁。
7. 主弁体にはこれを開弁方向に付勢するスプリングを連接してなる請求項６記載の温度応動弁。
8. 主弁体が閉弁している期間、流体の下流へのリークを許す流路構成としてなる請求項１から７のいずれか１項に記載の温度応動弁。
9. 入口から出口までの流路の周壁に流体リーク用の逃がし孔を開け、主弁体及びパイロット弁体との間を水密状に連接し、パイロット弁体の周壁には入口側と出口側とを水密状に分断して摺動するガイドを設けると共にこのガイドには入口側と出口側とを連通させる連絡孔を設け、主弁体がその閉弁位置にあるとき、ガイドが逃がし孔よりも入口側に位置し連絡孔を逃がし孔に連通可能としてなる請求項８記載の温度応動弁。
10. 入口から出口までの流路の中途であってパイロット弁体のストロークの範囲に含まれる位置に、出口より下流の流路に連通する第２の出口を設け、温度応動手段の高温側への変形によるパイロット弁体の移動によって第２の出口を閉塞すると同時に、入口から出口までの間を小流量の流体が通過可能な流路構成としてなる請求項３記載の温度応動弁。
11. 第２の出口と前記パイロット弁体との間の着座面をテーパ嵌合面としてなる請求項１０記載の温度応動弁。
12. パイロット弁体を環状体とすると共に、主弁体はパイロット弁体を貫通し且つ前記出口から立ち上げた筒状の弁座に着座可能なコーンを備え、温度応動スプリングを弁座の外側に配置し、パイロット弁体及び弁座に温度応動スプリングを巡って出口までの流路を連通させる水抜き孔を開けてなる請求項１０または１１記載の温度応動弁。

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