JP4042013B2 - 湯水混合弁 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
サーモスタット湯水混合栓の一例を図２、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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
従来のサーモスタット湯水混合弁の例を図８に示す。図８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の間に配設されるとともに、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。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。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。
【０００６】
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。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上の構成で見た通り従来のサーモスタットユニットでは、湯水の混合比を決定する弁をバイアスばねと感温コイルばねで釣り合わせおり、また、これらの釣合い系が混合水の流れの中にある。このため、流れのため弁の釣合い位置が影響を受け、特に吐水流量が多い場合に温調性能に悪影響を与える。
【０００８】
このため一般に感温コイルばねとバイアスばねの荷重を高くすることが行われるが、これでは、感温コイルばねの大型化によるコストアップにつながる。
【０００９】
また、高荷重のために周辺の部材も高強度に耐える設計が必要となり大型化やコストアップなど設計の自由度を低下させることにつながる。
【００１０】
特に、前述した通り、バイアスばねはネジを介して温調ハンドルとつながっているため、感温コイルばねとバイアスばねの荷重をある程度以上高くした場合、このネジが、すなわち温調ハンドルが、高荷重のため、一定の位置に留まることができずに回転が起こることがある。このためネジ径の拡大やピッチの縮小などの対策を強いられる。
【００１１】
本発明は、以上の問題点を鑑み、吐水量や圧力の影響を受けにくい構造とすることによって、吐水流量が多い場合に温調性能に優れ、小型の感温コイルばねで低コストで実現できる湯水混合弁を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた本発明の湯水混合弁では、湯水の混合比を変化させることができる混合弁と、前記混合弁に隣接しその圧力で混合弁を駆動する第一圧力室と第二圧力室と、混合部上流の湯または水の通水路部分と前記第一圧力室および第二圧力室を連結する第一通水路および第二通水路、それぞれ前記第一圧力室、第二圧力室と前記混合弁下流の通水路を連結する第一パイロット通水路および第二パイロット通水路、前記混合弁下流の通水路中にあり、該通水路の湯水混合水の温度に依存し駆動される感温駆動素子、該感温駆動素子によって駆動され、前記第一パイロット通水路および第二パイロット通水路と前記混合弁下流の通水路の通水面積を変化させるパイロット弁、により構成する。
【００１３】
上記の構成により、感温素子の発生荷重は、パイロット弁を駆動するための十分小さなものですむ。また、パイロット弁の釣合い方向と混合水の流動方向とをほぼ垂直にできるため、パイロット弁の釣合い位置が流れの影響を受けにい。このため感温素子の小荷重化、小型化が可能になる。よって、この発明のサーモスタット湯水混合弁によれば、吐水流量が多い場合にも温度調整性能に優れ、小型の感温コイルばねで低コストで実現可能な湯水混合弁を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明では、前記パイロット弁が、形状記憶合金製のコイルばねとバイアスばねにより駆動され、前記バイアスばねは、温度調節のハンドルとネジを介して連結されており、前記温度調節のハンドルの回転によって荷重設定が可能にしておけば、ワックスエレメンやバイメタル等の他の感温素子を用いた場合に比べ、パイロット弁部が軽量コンパクトにできる。
【００１５】
更に、混合部上流の湯または水の通水路部分と前記第一圧力室および第二圧力室を連結する第一通水路および第二通水路の一部分に、水圧と湯圧によって作動する三方弁を設け、該弁は、水圧が湯圧より大きい場合には、混合部上流の水の通水路部分と第一通水路および第二通水路が連通され、混合部上流の湯の通水路部分と第一通水路および第二通水路は閉鎖され、反対に湯圧が水圧より大きい場合には、混合部上流の湯の通水路部分と第一通水路および第二通水路が連通され、混合部上流の水の通水路部分と第一通水路および第二通水路は閉鎖されるように構成するとよい。
【００１６】
このようにすれば、湯水の高圧のほうを混合弁の駆動圧に使えることで温調性能が良好にできる。
【００１７】
更に、前記第一通水路と第二通水路および前記三方弁を混合弁の内部に設けることで、よりコンパクトにできる。
【００１８】
【実施例】
図１に、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、図３に側面図を示す。図２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。
【００１９】
図４に本発明のサーモスタットユニットの第一実施例の断面図を示す。図５に同分解斜視図を示す。図４において、ユニットの要部は、サーモスタットユニット本体２０、第一混合弁２１と第二混合弁２２からなる混合弁２３、該混合弁２３中に形成された第一通水路２４と第二通水路２５、前記混合弁２３両端に形成された第一圧力室２６と第二圧力室２７、パイロット弁２８、パイロット弁２８の両端に位置する形状記憶合金コイル２９とバイアスばね３０、ブッシュ３１、ブッシュ３１の内部に形成され第一圧力室２６と混合水通水路３２を連通し、その混合水通水路３２側の端部は前記パイロット弁２８の一端によって開閉可能な第一パイロット通水路３３、サーモスタットユニット本体２０内部に形成され、第二圧力室２７と混合水通水路３２を連通しその混合水通水路３２側の端部は前記パイロット弁２８の他の一端によって開閉可能なパイロット通水路B３４、前記バイアスばね３０をガイドするばねガイド３５、端面を前記ばねガイド３５に接しネジ部を有しその回転によって軸方向に移動可能なスピンドル３６、該スピンドル３６と湯水混合栓の温度調節ハンドルとを連結するハンドル継手３７から構成される。
【００２０】
温度調節ハンドルを回転することで、ハンドル継手３７を介してスピンドル３６の軸方向の移動に変換され、ばねガイド３５を経て、バイアスばね３０の荷重が可変、設定される。
【００２１】
なお、上記の構成において、第一通水路２４と第二通水路２５、および第一パイロット通水路３３と第二パイロット通水路３４の最細部の通水面積はそれぞれほぼ等しくしてある。また、第一パイロット通水路３３と第二パイロット通水路３４の最細部の通水面積は、第一通水路２４と第二通水路２５の最細部の通水面積の約２倍程度である。
【００２２】
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、湯はそれぞれ給水通水路３８、給湯通水路３９を通り、水側シート４０、湯側シート４１と混合弁２３の間に形成された隙間の比率に応じ適当な分量が流入し混合室４３内で混合される。混合水は適当な温度となり混合水通水路３２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、パイロット弁２８近傍に位置する形状記憶合金コイル２９に接する形で通過する。
【００２３】
一方、第一混合弁２１の給水通水路３８に接する部分には穴４２が設けてあり、この穴４２は混合弁２３内に設けられた第一通水路２４および第二通水路２５に連通している。よって、この流れに沿って給水の一部はこの穴４２、第一通水路２４および第二通水路２５を通って、それぞれ第一圧力室２６および第二圧力室２７に流入し、第一圧力室２６と混合水通水路３２を連通する第一パイロット通水路３３および第二圧力室２７と混合水通水路３２を連通する第二パイロット通水路３４を通り、混合水通水路３２に至り、混合水の一部となってサーモスタットユニットから流出する。
【００２４】
次に作動原理について説明する。今、適当な一定の混合水温度での通水が保たれているとする。この状態では、湯水の混合比率が一定であるため、混合弁２３は一定の位置で安定している。混合弁２３両端には第一圧力室２６、第二圧力室２７があり、混合弁２３を押しているため、この時、第一圧力室２６内の圧力と第二圧力室２７内の圧力は等しい。この第一圧力室２６内の圧力と第二圧力室２７内の圧力は、第一パイロット通水路３３端部および第二パイロット通水路３４端部の通水面積をパイロット弁２８が変化させることで、変化する。
【００２５】
例えば、パイロット弁２８が第一パイロット通水路３３端部をほぼ閉止し、第二パイロット通水路３４端部の通水面積をほぼ全開にする位置にある時、それぞれの通水面積によって生じる背圧のため、第一圧力室２６内の圧力はほぼ給水圧力に等しくなり、第二圧力室２７内の圧力は混合水通水路３２の圧力にほぼ等しくなる。すなわち、第一圧力室２６内の圧力は第二圧力室２７内の圧力より高くなる。
【００２６】
したがって、第一圧力室２６内の圧力と第二圧力室２７内の圧力が等しい場合、パイロット弁２８は第一パイロット通水路３３端部と第二パイロット通水路３４端部のほぼ中央に位置している。
【００２７】
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、混合水温度の変化が生じ、混合水通水路３２に配設された形状記憶合金コイル２９の感知温度に変化が生じる。この変化によって形状記憶合金の弾性率の変化が生じるとともに、形状記憶合金コイル２９はその荷重に変化が生じ、その結果、バイアスばね３０との釣合い上、パイロット弁２８の位置にも変化が生じる。
【００２８】
例えば、給湯の温度の上昇や給水の圧力の低下によって混合水温度が上昇した場合、形状記憶合金の弾性率の上昇が生じ、形状記憶合金コイル２９の荷重も上昇し、バイアスばね３０は押し縮められ、第二パイロット通水路３４端部を閉止し、第一パイロット通水路３３端部の通水面積を全開にする方向にパイロット弁２８が移動する。このため第二圧力室２７内の圧力は第一圧力室２６内の圧力より高くなり、混合弁は湯側シート４１を閉鎖する方向に移動する。この移動により混合水の温度は低下し、当初の混合水温度にほぼ近い温度で安定する。
【００２９】
逆に、湯の温度の下降や給水の圧力の上昇によって混合水温度が下降した場合、形状記憶合金の弾性率の下降が生じ、形状記憶合金コイル２９の荷重も下降し、形状記憶合金コイル２９はバイアスばね３０によって押し縮められ、第一パイロット通水路３３端部を閉止し、第二パイロット通水路３４端部の通水面積を全開にする方向にパイロット弁２８が移動する。このため第一圧力室２６内の圧力は第二圧力室２７内の圧力より高くなり、混合弁２３は水側シート４０を閉鎖する方向に移動する。この移動により混合水の温度は上昇し、当初の混合水温度にほぼ近い温度で安定する。
【００３０】
以上の構成で見た通り、本発明のサーモスタットユニットによれば、形状記憶合金コイル２９とバイアスばね３０は、第一パイロット通水路３３、第二パイロット通水路３４の端部を閉鎖するための荷重を発生する必要があるが、この荷重は、第一パイロット通水路３３、第二パイロット通水路３４の端部の断面積が十分小さいため、混合弁を直接、バイアスばねと感温素子で釣り合わせる従来のサーモスタットユニットの感温素子に比べ、十分小さな発生荷重ですむ。
【００３１】
また、従来のサーモスタットユニットにおいては混合弁の釣合いの方向と混合水の流動方向とほぼ同じであるため、混合弁が流れの影響を受け、わずかに移動してしまうため、流量が多い場合に所定の温度調整性能が出しにくい。一方、本発明のパイロット弁２８の釣合い方向は混合水の流動方向とほぼ垂直であるため、流量が多い場合にも、パイロット弁の釣合い位置が流れの影響を受けにくく良好な温度調整性能が出せる。
【００３２】
このため形状記憶合金コイル２９とバイアスばね３０の荷重を低く設定でき、形状記憶合金コイル２９の小型化と低コストの設計が可能である。また、周辺の部材も高強度に耐える設計が必要なくなり小型化や低コストの設計が可能になる。
【００３３】
特に、バイアスばねはネジを介して温調ハンドルとつながっており、感温コイルばねとバイアスばねの荷重をある程度以上高くした場合、このネジが、すなわち温調ハンドルが、高荷重のため、一定の位置に留まることができずに回転が起こることがある。このため一般にネジ径の拡大やピッチの縮小などの対策を強いられるが、本発明においてはこれらの対策の必要性も下がる。
【００３４】
図６、図７に本発明に関する第二実施例を示す。第一実施例と同様の機能、名称を持つ部品は同じ番号を与え説明は省略し相違点のみ説明する。
【００３５】
第一混合弁２１の給水通水路３８に接する部分と同様に第二混合弁２２の給湯通水路３９に接する部分にも穴４４が設けてあり、これら２つの穴４２，４４は、混合弁２３内に設けられた三方弁室４５に連通している。該三方弁室４５内には三方弁体４６があり、この三方弁体４６は、水圧によって移動し、混合弁２３内に設けられた前記２つの穴４２，４４のいずれか一方を塞ぐ構造となっている。給湯圧力が給水圧力より高い時には給水通水路３８から連通する穴４２を塞ぎ、給水圧力が給湯圧力より高い時には給湯通水路３９から連通する穴４４を塞ぐ。
【００３６】
第一実施例でも説明した第一通水路２４と第二通水路２５は、前記三方弁体室４５からそれぞれ第一圧力室２６および第二圧力室２７に連通し形成されている。
【００３７】
該三方弁構造においては、給水圧力が給湯圧力より大きい場合には、給水通水路３８部分と第一通水路２４および第二通水路２５が連通され、給湯通水路３９部分と第一通水路２４および第二通水路２５は閉鎖され、反対に給湯圧力が給水圧力より大きい場合には、給湯通水路３９部分と第一通水路２４および第二通水路２５が連通され、給水通水路３８部分と第一通水路２４および第二通水路２５は閉鎖される。
【００３８】
これにより、つねに給湯圧力と給水圧力の高い方を混合弁２３の駆動圧に使える。よって混合弁２３の動きの、パッキンの摺動抵抗などによる影響を小さくすることができ、給湯圧力が給水圧力より高い現場で、実施例１に比べ、より良好な温度調整性能が得られる。給水圧力が給湯圧力より高い現場では、第一実施例と同じ、良好な温度調整性能が得られる。
【００３９】
【発明の効果】
湯水の混合比を変化させる混合弁と、前記混合弁に隣接する第一圧力室と第二圧力室と、混合部上流の湯または水の通水路部分と前記第一圧力室および第二圧力室を連結する第一通水路および第二通水路と、それぞれ前記第一圧力室および第二圧力室と前記混合弁下流の通水路を連結する第一パイロット通水路および第二パイロット通水路と、前記混合弁下流の通水路中にあり、該通水路中の湯水混合水の温度に依存し駆動される感温駆動素子と、該感温駆動素子によって駆動され、前記第一パイロット通水路および第二パイロット通水路と前記混合弁下流の通水路の連通部断面積を変化させるパイロット弁よりなり、該パイロット弁の位置に応じ前記第一圧力室と第二圧力室に生じる背圧の差圧によって前記混合弁を駆動し、湯水の混合比を制御するため、吐水流量が多い場合に温調性能に優れ、小型の感温コイルばねで低コストでサーモスタット湯水混合弁を提供することができる。
【００４０】
パイロット弁は、形状記憶合金製の感温駆動素子とバイアスばねにより駆動され、前記バイアスばねは、温度調節ハンドルとネジを介して荷重設定が可能にしたため、ワックスエレメンやバイメタル等の他の感温素子を用いた場合に比べ、パイロット弁部が軽量コンパクトにできる。
【００４１】
混合部上流の水の通水路部分の圧力と、混合部上流の湯の通水路部分の圧力によって作動し、混合部上流の水の通水路部分と前記第一通水路および第二通水路の連通、および混合部上流の湯の通水路部分と前記第一通水路および第二通水路の連通の切替えを行い、混合部上流の水の通水路部分の圧力が混合部上流の湯の通水路部分の圧力より大きい場合には、混合部上流の水の通水路部分と前記第一通水路および第二通水路が連通され、混合部上流の湯の通水路部分と前記第一通水路および第二通水路は閉鎖され、反対に混合部上流の湯の通水路部分の圧力が混合部上流の水の通水路部分の圧力より大きい場合には、混合部上流の湯の通水路部分と前記第一通水路および第二通水路が連通され、混合部上流の水の通水路部分と前記第一通水路および第二通水路は閉鎖されるように構成する三方弁を設けたため、湯水の高圧のほうを混合弁の駆動圧に使えることで温調性能が良好にできる。
【００４２】
前記混合弁の内部に前記第一通水路および第二通水路を設けたため、よりコンパクトにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 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を示す斜視図。
【図２】 サーモスタット湯水混合栓の一例を示す正面図。
【図３】 サーモスタット湯水混合栓の一例を示す側面図。
【図４】 本発明による湯水混合弁の第一実施例の縦断面図。
【図５】 本発明による湯水混合弁の第一実施例の分解斜視図。
【図６】 本発明による湯水混合弁の第二実施例の縦断面図。
【図７】 本発明による湯水混合弁の第二実施例の分解斜視図。
【図８】 従来の湯水混合弁の縦断面図。
【符号の説明】
２３…混合弁
２６…第一圧力室
２７…第二圧力室
２４…第一通水路
２５…第二通水路
３３…第一パイロット通水路
３４…第二パイロット通水路
２９…感温駆動素子
２８…パイロット弁
３０…バイアスばね
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
サーモスタット湯水混合栓の一例を図２、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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
従来のサーモスタット湯水混合弁の例を図８に示す。図８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の間に配設されるとともに、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。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。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。
【０００６】
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。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上の構成で見た通り従来のサーモスタットユニットでは、湯水の混合比を決定する弁をバイアスばねと感温コイルばねで釣り合わせおり、また、これらの釣合い系が混合水の流れの中にある。このため、流れのため弁の釣合い位置が影響を受け、特に吐水流量が多い場合に温調性能に悪影響を与える。
【０００８】
このため一般に感温コイルばねとバイアスばねの荷重を高くすることが行われるが、これでは、感温コイルばねの大型化によるコストアップにつながる。
【０００９】
また、高荷重のために周辺の部材も高強度に耐える設計が必要となり大型化やコストアップなど設計の自由度を低下させることにつながる。
【００１０】
特に、前述した通り、バイアスばねはネジを介して温調ハンドルとつながっているため、感温コイルばねとバイアスばねの荷重をある程度以上高くした場合、このネジが、すなわち温調ハンドルが、高荷重のため、一定の位置に留まることができずに回転が起こることがある。このためネジ径の拡大やピッチの縮小などの対策を強いられる。
【００１１】
本発明は、以上の問題点を鑑み、吐水量や圧力の影響を受けにくい構造とすることによって、吐水流量が多い場合に温調性能に優れ、小型の感温コイルばねで低コストで実現できる湯水混合弁を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた本発明の湯水混合弁では、湯水の混合比を変化させることができる混合弁と、前記混合弁に隣接しその圧力で混合弁を駆動する第一圧力室と第二圧力室と、混合部上流の湯または水の通水路部分と前記第一圧力室および第二圧力室を連結する第一通水路および第二通水路、それぞれ前記第一圧力室、第二圧力室と前記混合弁下流の通水路を連結する第一パイロット通水路および第二パイロット通水路、前記混合弁下流の通水路中にあり、該通水路の湯水混合水の温度に依存し駆動される感温駆動素子、該感温駆動素子によって駆動され、前記第一パイロット通水路および第二パイロット通水路と前記混合弁下流の通水路の通水面積を変化させるパイロット弁、により構成する。
【００１３】
上記の構成により、感温素子の発生荷重は、パイロット弁を駆動するための十分小さなものですむ。また、パイロット弁の釣合い方向と混合水の流動方向とをほぼ垂直にできるため、パイロット弁の釣合い位置が流れの影響を受けにい。このため感温素子の小荷重化、小型化が可能になる。よって、この発明のサーモスタット湯水混合弁によれば、吐水流量が多い場合にも温度調整性能に優れ、小型の感温コイルばねで低コストで実現可能な湯水混合弁を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明では、前記パイロット弁が、形状記憶合金製のコイルばねとバイアスばねにより駆動され、前記バイアスばねは、温度調節のハンドルとネジを介して連結されており、前記温度調節のハンドルの回転によって荷重設定が可能にしておけば、ワックスエレメンやバイメタル等の他の感温素子を用いた場合に比べ、パイロット弁部が軽量コンパクトにできる。
【００１５】
更に、混合部上流の湯または水の通水路部分と前記第一圧力室および第二圧力室を連結する第一通水路および第二通水路の一部分に、水圧と湯圧によって作動する三方弁を設け、該弁は、水圧が湯圧より大きい場合には、混合部上流の水の通水路部分と第一通水路および第二通水路が連通され、混合部上流の湯の通水路部分と第一通水路および第二通水路は閉鎖され、反対に湯圧が水圧より大きい場合には、混合部上流の湯の通水路部分と第一通水路および第二通水路が連通され、混合部上流の水の通水路部分と第一通水路および第二通水路は閉鎖されるように構成するとよい。
【００１６】
このようにすれば、湯水の高圧のほうを混合弁の駆動圧に使えることで温調性能が良好にできる。
【００１７】
更に、前記第一通水路と第二通水路および前記三方弁を混合弁の内部に設けることで、よりコンパクトにできる。
【００１８】
【実施例】
図１に、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、図３に側面図を示す。図２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。
【００１９】
図４に本発明のサーモスタットユニットの第一実施例の断面図を示す。図５に同分解斜視図を示す。図４において、ユニットの要部は、サーモスタットユニット本体２０、第一混合弁２１と第二混合弁２２からなる混合弁２３、該混合弁２３中に形成された第一通水路２４と第二通水路２５、前記混合弁２３両端に形成された第一圧力室２６と第二圧力室２７、パイロット弁２８、パイロット弁２８の両端に位置する形状記憶合金コイル２９とバイアスばね３０、ブッシュ３１、ブッシュ３１の内部に形成され第一圧力室２６と混合水通水路３２を連通し、その混合水通水路３２側の端部は前記パイロット弁２８の一端によって開閉可能な第一パイロット通水路３３、サーモスタットユニット本体２０内部に形成され、第二圧力室２７と混合水通水路３２を連通しその混合水通水路３２側の端部は前記パイロット弁２８の他の一端によって開閉可能なパイロット通水路B３４、前記バイアスばね３０をガイドするばねガイド３５、端面を前記ばねガイド３５に接しネジ部を有しその回転によって軸方向に移動可能なスピンドル３６、該スピンドル３６と湯水混合栓の温度調節ハンドルとを連結するハンドル継手３７から構成される。
【００２０】
温度調節ハンドルを回転することで、ハンドル継手３７を介してスピンドル３６の軸方向の移動に変換され、ばねガイド３５を経て、バイアスばね３０の荷重が可変、設定される。
【００２１】
なお、上記の構成において、第一通水路２４と第二通水路２５、および第一パイロット通水路３３と第二パイロット通水路３４の最細部の通水面積はそれぞれほぼ等しくしてある。また、第一パイロット通水路３３と第二パイロット通水路３４の最細部の通水面積は、第一通水路２４と第二通水路２５の最細部の通水面積の約２倍程度である。
【００２２】
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、湯はそれぞれ給水通水路３８、給湯通水路３９を通り、水側シート４０、湯側シート４１と混合弁２３の間に形成された隙間の比率に応じ適当な分量が流入し混合室４３内で混合される。混合水は適当な温度となり混合水通水路３２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、パイロット弁２８近傍に位置する形状記憶合金コイル２９に接する形で通過する。
【００２３】
一方、第一混合弁２１の給水通水路３８に接する部分には穴４２が設けてあり、この穴４２は混合弁２３内に設けられた第一通水路２４および第二通水路２５に連通している。よって、この流れに沿って給水の一部はこの穴４２、第一通水路２４および第二通水路２５を通って、それぞれ第一圧力室２６および第二圧力室２７に流入し、第一圧力室２６と混合水通水路３２を連通する第一パイロット通水路３３および第二圧力室２７と混合水通水路３２を連通する第二パイロット通水路３４を通り、混合水通水路３２に至り、混合水の一部となってサーモスタットユニットから流出する。
【００２４】
次に作動原理について説明する。今、適当な一定の混合水温度での通水が保たれているとする。この状態では、湯水の混合比率が一定であるため、混合弁２３は一定の位置で安定している。混合弁２３両端には第一圧力室２６、第二圧力室２７があり、混合弁２３を押しているため、この時、第一圧力室２６内の圧力と第二圧力室２７内の圧力は等しい。この第一圧力室２６内の圧力と第二圧力室２７内の圧力は、第一パイロット通水路３３端部および第二パイロット通水路３４端部の通水面積をパイロット弁２８が変化させることで、変化する。
【００２５】
例えば、パイロット弁２８が第一パイロット通水路３３端部をほぼ閉止し、第二パイロット通水路３４端部の通水面積をほぼ全開にする位置にある時、それぞれの通水面積によって生じる背圧のため、第一圧力室２６内の圧力はほぼ給水圧力に等しくなり、第二圧力室２７内の圧力は混合水通水路３２の圧力にほぼ等しくなる。すなわち、第一圧力室２６内の圧力は第二圧力室２７内の圧力より高くなる。
【００２６】
したがって、第一圧力室２６内の圧力と第二圧力室２７内の圧力が等しい場合、パイロット弁２８は第一パイロット通水路３３端部と第二パイロット通水路３４端部のほぼ中央に位置している。
【００２７】
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、混合水温度の変化が生じ、混合水通水路３２に配設された形状記憶合金コイル２９の感知温度に変化が生じる。この変化によって形状記憶合金の弾性率の変化が生じるとともに、形状記憶合金コイル２９はその荷重に変化が生じ、その結果、バイアスばね３０との釣合い上、パイロット弁２８の位置にも変化が生じる。
【００２８】
例えば、給湯の温度の上昇や給水の圧力の低下によって混合水温度が上昇した場合、形状記憶合金の弾性率の上昇が生じ、形状記憶合金コイル２９の荷重も上昇し、バイアスばね３０は押し縮められ、第二パイロット通水路３４端部を閉止し、第一パイロット通水路３３端部の通水面積を全開にする方向にパイロット弁２８が移動する。このため第二圧力室２７内の圧力は第一圧力室２６内の圧力より高くなり、混合弁は湯側シート４１を閉鎖する方向に移動する。この移動により混合水の温度は低下し、当初の混合水温度にほぼ近い温度で安定する。
【００２９】
逆に、湯の温度の下降や給水の圧力の上昇によって混合水温度が下降した場合、形状記憶合金の弾性率の下降が生じ、形状記憶合金コイル２９の荷重も下降し、形状記憶合金コイル２９はバイアスばね３０によって押し縮められ、第一パイロット通水路３３端部を閉止し、第二パイロット通水路３４端部の通水面積を全開にする方向にパイロット弁２８が移動する。このため第一圧力室２６内の圧力は第二圧力室２７内の圧力より高くなり、混合弁２３は水側シート４０を閉鎖する方向に移動する。この移動により混合水の温度は上昇し、当初の混合水温度にほぼ近い温度で安定する。
【００３０】
以上の構成で見た通り、本発明のサーモスタットユニットによれば、形状記憶合金コイル２９とバイアスばね３０は、第一パイロット通水路３３、第二パイロット通水路３４の端部を閉鎖するための荷重を発生する必要があるが、この荷重は、第一パイロット通水路３３、第二パイロット通水路３４の端部の断面積が十分小さいため、混合弁を直接、バイアスばねと感温素子で釣り合わせる従来のサーモスタットユニットの感温素子に比べ、十分小さな発生荷重ですむ。
【００３１】
また、従来のサーモスタットユニットにおいては混合弁の釣合いの方向と混合水の流動方向とほぼ同じであるため、混合弁が流れの影響を受け、わずかに移動してしまうため、流量が多い場合に所定の温度調整性能が出しにくい。一方、本発明のパイロット弁２８の釣合い方向は混合水の流動方向とほぼ垂直であるため、流量が多い場合にも、パイロット弁の釣合い位置が流れの影響を受けにくく良好な温度調整性能が出せる。
【００３２】
このため形状記憶合金コイル２９とバイアスばね３０の荷重を低く設定でき、形状記憶合金コイル２９の小型化と低コストの設計が可能である。また、周辺の部材も高強度に耐える設計が必要なくなり小型化や低コストの設計が可能になる。
【００３３】
特に、バイアスばねはネジを介して温調ハンドルとつながっており、感温コイルばねとバイアスばねの荷重をある程度以上高くした場合、このネジが、すなわち温調ハンドルが、高荷重のため、一定の位置に留まることができずに回転が起こることがある。このため一般にネジ径の拡大やピッチの縮小などの対策を強いられるが、本発明においてはこれらの対策の必要性も下がる。
【００３４】
図６、図７に本発明に関する第二実施例を示す。第一実施例と同様の機能、名称を持つ部品は同じ番号を与え説明は省略し相違点のみ説明する。
【００３５】
第一混合弁２１の給水通水路３８に接する部分と同様に第二混合弁２２の給湯通水路３９に接する部分にも穴４４が設けてあり、これら２つの穴４２，４４は、混合弁２３内に設けられた三方弁室４５に連通している。該三方弁室４５内には三方弁体４６があり、この三方弁体４６は、水圧によって移動し、混合弁２３内に設けられた前記２つの穴４２，４４のいずれか一方を塞ぐ構造となっている。給湯圧力が給水圧力より高い時には給水通水路３８から連通する穴４２を塞ぎ、給水圧力が給湯圧力より高い時には給湯通水路３９から連通する穴４４を塞ぐ。
【００３６】
第一実施例でも説明した第一通水路２４と第二通水路２５は、前記三方弁体室４５からそれぞれ第一圧力室２６および第二圧力室２７に連通し形成されている。
【００３７】
該三方弁構造においては、給水圧力が給湯圧力より大きい場合には、給水通水路３８部分と第一通水路２４および第二通水路２５が連通され、給湯通水路３９部分と第一通水路２４および第二通水路２５は閉鎖され、反対に給湯圧力が給水圧力より大きい場合には、給湯通水路３９部分と第一通水路２４および第二通水路２５が連通され、給水通水路３８部分と第一通水路２４および第二通水路２５は閉鎖される。
【００３８】
これにより、つねに給湯圧力と給水圧力の高い方を混合弁２３の駆動圧に使える。よって混合弁２３の動きの、パッキンの摺動抵抗などによる影響を小さくすることができ、給湯圧力が給水圧力より高い現場で、実施例１に比べ、より良好な温度調整性能が得られる。給水圧力が給湯圧力より高い現場では、第一実施例と同じ、良好な温度調整性能が得られる。
【００３９】
【発明の効果】
湯水の混合比を変化させる混合弁と、前記混合弁に隣接する第一圧力室と第二圧力室と、混合部上流の湯または水の通水路部分と前記第一圧力室および第二圧力室を連結する第一通水路および第二通水路と、それぞれ前記第一圧力室および第二圧力室と前記混合弁下流の通水路を連結する第一パイロット通水路および第二パイロット通水路と、前記混合弁下流の通水路中にあり、該通水路中の湯水混合水の温度に依存し駆動される感温駆動素子と、該感温駆動素子によって駆動され、前記第一パイロット通水路および第二パイロット通水路と前記混合弁下流の通水路の連通部断面積を変化させるパイロット弁よりなり、該パイロット弁の位置に応じ前記第一圧力室と第二圧力室に生じる背圧の差圧によって前記混合弁を駆動し、湯水の混合比を制御するため、吐水流量が多い場合に温調性能に優れ、小型の感温コイルばねで低コストでサーモスタット湯水混合弁を提供することができる。
【００４０】
パイロット弁は、形状記憶合金製の感温駆動素子とバイアスばねにより駆動され、前記バイアスばねは、温度調節ハンドルとネジを介して荷重設定が可能にしたため、ワックスエレメンやバイメタル等の他の感温素子を用いた場合に比べ、パイロット弁部が軽量コンパクトにできる。
【００４１】
混合部上流の水の通水路部分の圧力と、混合部上流の湯の通水路部分の圧力によって作動し、混合部上流の水の通水路部分と前記第一通水路および第二通水路の連通、および混合部上流の湯の通水路部分と前記第一通水路および第二通水路の連通の切替えを行い、混合部上流の水の通水路部分の圧力が混合部上流の湯の通水路部分の圧力より大きい場合には、混合部上流の水の通水路部分と前記第一通水路および第二通水路が連通され、混合部上流の湯の通水路部分と前記第一通水路および第二通水路は閉鎖され、反対に混合部上流の湯の通水路部分の圧力が混合部上流の水の通水路部分の圧力より大きい場合には、混合部上流の湯の通水路部分と前記第一通水路および第二通水路が連通され、混合部上流の水の通水路部分と前記第一通水路および第二通水路は閉鎖されるように構成する三方弁を設けたため、湯水の高圧のほうを混合弁の駆動圧に使えることで温調性能が良好にできる。
【００４２】
前記混合弁の内部に前記第一通水路および第二通水路を設けたため、よりコンパクトにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 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を示す斜視図。
【図２】 サーモスタット湯水混合栓の一例を示す正面図。
【図３】 サーモスタット湯水混合栓の一例を示す側面図。
【図４】 本発明による湯水混合弁の第一実施例の縦断面図。
【図５】 本発明による湯水混合弁の第一実施例の分解斜視図。
【図６】 本発明による湯水混合弁の第二実施例の縦断面図。
【図７】 本発明による湯水混合弁の第二実施例の分解斜視図。
【図８】 従来の湯水混合弁の縦断面図。
【符号の説明】
２３…混合弁
２６…第一圧力室
２７…第二圧力室
２４…第一通水路
２５…第二通水路
３３…第一パイロット通水路
３４…第二パイロット通水路
２９…感温駆動素子
２８…パイロット弁
３０…バイアスばね
Claims (4)
- 湯水の混合比を変化させる混合弁と、前記混合弁に隣接する第一圧力室と第二圧力室と、混合部上流の湯または水の通水路部分と前記第一圧力室および第二圧力室を連結する第一通水路および第二通水路と、それぞれ前記第一圧力室および第二圧力室と前記混合弁下流の通水路を連結する第一パイロット通水路および第二パイロット通水路と、前記混合弁下流の通水路中にあり、該通水路中の湯水混合水の温度に依存し駆動される感温駆動素子と、該感温駆動素子によって駆動され、前記第一パイロット通水路および第二パイロット通水路と前記混合弁下流の通水路の連通部断面積を変化させるパイロット弁よりなり、該パイロット弁の位置に応じ前記第一圧力室と第二圧力室に生じる背圧の差圧によって前記混合弁を駆動し、湯水の混合比を制御することを特徴とする湯水混合弁。
- 前記パイロット弁は、形状記憶合金製の感温駆動素子とバイアスばねにより駆動され、前記バイアスばねは、温度調節ハンドルとネジを介して荷重設定が可能にしたことを特徴とする請求項１記載の湯水混合弁。
- 混合部上流の水の通水路部分の圧力と、混合部上流の湯の通水路部分の圧力によって作動し、混合部上流の水の通水路部分と前記第一通水路および第二通水路の連通、および混合部上流の湯の通水路部分と前記第一通水路および第二通水路の連通の切替えを行い、混合部上流の水の通水路部分の圧力が混合部上流の湯の通水路部分の圧力より大きい場合には、混合部上流の水の通水路部分と前記第一通水路および第二通水路が連通され、混合部上流の湯の通水路部分と前記第一通水路および第二通水路は閉鎖され、反対に混合部上流の湯の通水路部分の圧力が混合部上流の水の通水路部分の圧力より大きい場合には、混合部上流の湯の通水路部分と前記第一通水路および第二通水路が連通され、混合部上流の水の通水路部分と前記第一通水路および第二通水路は閉鎖されるように構成する三方弁を設けたことを特徴とする請求項１記載の湯水混合弁。
- 前記混合弁の内部に前記第一通水路および第二通水路を設けたことを特徴とする請求項１から３のいづれかに記載の湯水混合弁。
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