JP4640225B2 - 自動水栓装置 - Google Patents

Description

本発明は、給水配管内の流路を自動的に開閉制御する自動水栓装置に関する。

従来、自動的に浴槽に湯張りを行うために、スイッチが操作されると給湯機から一定量のお湯を浴槽内に流すように構成された自動水栓装置がある（例えば、特許文献１参照）。

このものにおいては、使用者により押圧される操作部が設けられている意匠面を備えるケーシングと、ケーシング内に収納されている回路基板と、回路基板に搭載され、かつ操作部から加わる力によりオン、オフするスイッチ素子と、意匠面と回路基板との間に配置され、かつスイッチ素子を囲むように形成される環状壁部と、環状壁部と回路基板との間に配置され、環状壁部および回路基板の間を閉じるためのシール材とを備えている。

また、この自動水栓装置は、ケーシング内に収納され、給湯器からのお湯を流すための給湯配管と、給湯配管の流路を開閉する電磁弁と、スイッチ素子の出力信号に基づいて電磁弁を制御して一定量のお湯が給水配管から排出されるようにする制御回路と、ケーシング内に配置され、スイッチ素子および回路基板を防水するための防水部材とを備えている。
特開２００５−７６３７０号公報

上述の自動水栓装置では、スイッチ空間が、ケーシング、壁部、回路基板、およびシール材等により密閉されている。このため、スイッチ空間内の空気温度が高くなるとスイッチ空間内の気圧が高くなり、またスイッチ空間内の空気温度が低くなるとスイッチ空間内の気圧が低くなる。したがって、スイッチ空間内の空気温度によって、スイッチ空間内の空気から意匠面の操作部に加わる圧力が変わる。よって、スイッチ素子をオン、オフするために操作部を押圧するのに必要な操作力が、スイッチ空間内の温度によって、変化することになり、操作者に違和感を与えることになる。

本発明は、上記点に鑑み、操作部を押圧する際に使用者に与える違和感を減らすようにした自動水栓装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、ケーシング（３０）内に配置され、中空部を備え、中空部内の空気量に応じて弾性変形して伸縮するダンパー（７２）と、スイッチ空間（６０）とダンパーとの間を連通する連通部材（５２）と、を備え、スイッチ空間内の温度が上昇したときには、スイッチ空間から連通部材を通してダンパーの中空部内に空気が流入してダンパーが膨らんで、またスイッチ空間（６０）内の温度が下がったときには、ダンパーの中空部内から連通部材を通してスイッチ空間に空気が流入してダンパーが縮むようになっていることを特徴とする。

したがって、スイッチ空間内の空気温度が変化しても、スイッチ空間内の気圧が変化するのを抑制することができる。このため、スイッチ空間内の空気温度によって、スイッチ空間内の空気から意匠面の操作部に加わる圧力が変わることを抑制することができる。よって、スイッチ素子をオン、オフするために操作部を押圧するのに必要な操作力が、スイッチ空間内の温度によって、変化することが抑制されるので、操作部を押圧する際に使用者に与える違和感を減らすことができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
図１、図２に本発明の自動水栓装置が適用された湯水混合器の第１実施形態を示す。図１は、本実施形態の湯水混合器の外形を示し、図２は湯水混合器の概略構成を示す。

図１中の湯水混合器１０は、浴室の壁面に設置されているもので、混合器本体１１、温調ハンドル１２、流量調整ハンドル１３、流路切替ハンドル１４、および自動水栓装置１５から構成される。混合器本体１１は、図２に示すように、混合部２０、流量調整部２１、および流路切替部２２から構成されている。混合部２０は、給湯機から排出されるお湯と水道水とを混合する。温調ハンドル１２は、混合部２０におけるお湯と水道水との混合比率を調整して、温水温度を調整する。流量調整部２１は、流量調整ハンドル１３の設定に基づいて、温水流量を調整する。流路切替部２２は、流路切替ハンドル１４の設定に基づいて、温水をシャワーおよび自動水栓装置１５のうちいずれか一方に流入させる。

次に、自動水栓装置１５の概略構成について図３、図４を参照して説明する。図３は自動水栓装置１５の断面図を示している。

自動水栓装置１５は、ケーシング３０、温水配管３２、発電部３５、電磁弁３７、および回路基板３９から構成されている。ケーシング３０は、上ケーシング３０ａと下ケーシング３０ｂとを組み合わせて構成されている。温水配管３２は、ケーシング３０内に配置され、混合器本体１１からの温水を矢印αの如く浴槽に向けて流す。発電部３５は、温水配管３２の下流側に配置され、温水配管３２内の温水の流れに基づいて電力を発生する。電磁弁３７は、温水配管３２の流路を開閉する。回路基板３９は、上ケーシング３０ａ内に配置されており、回路基板３９のうち表面側（すなわち、上ケーシング３０ａの意匠面３１側）には、表示部４１およびスイッチ素子４３が搭載されている。なお、上ケーシング３０ａおよび上ケーシング３０ａ内の具体的構成については後述する。

図４に自動水栓装置１５の電気的概略構成を示す。自動水栓装置１５は、図４に示すように、整流回路５０、蓄電コンデンサ５２、定電圧回路５４、水温センサ５６、および制御回路５８から構成されている。整流回路５０は、発電部３５により発電される交流電圧を整流する。蓄電コンデンサ５２には、整流回路５０の出力電圧に基づいて、電力が蓄えられる。定電圧回路５４は、蓄電コンデンサ５２の正極端子の電圧を一定電圧に変換し、当該一定電圧を電源電圧として制御回路５８に与える。水温センサ５６は、温水配管３２内の温水温度を検出する。

制御回路５８は、マイクロコンピュータ、メモリ等から構成されるもので、浴槽に湯張りをするための制御処理を実施する。具体的には、制御回路５８は、発電部３５の発電出力に基づいて電磁弁３７を制御して、スイッチ素子４３がオンされると一定量だけ温水配管３２から温水が排出されるようにする。このとき、発電部３５の発電出力は、温水配管３２内の温水流量を求めるのに用いられる。また、制御回路５８は、水温センサ５６の検出信号に基づいて温水配管３２内の温水温度を表示部４１に表示させる。なお、整流回路５０、定電圧回路５４および制御回路５８は、回路基板３９に実装されている。

次に、自動水栓装置１５の具体的構成について図５、図６、図７を参照して説明する。図５は、図３中Ａ−Ａ断面図（下ケーシング側の構成は省略してある）である。

上ケーシング３０ａの意匠面３１には樹脂バネ部３１ａが設けられており、樹脂バネ部３１ａは、使用者により押圧されると窪むように弾性変形する。意匠面３１には、樹脂バネ部３１ａおよび表示開口部（図示省略）を覆うように表示ラベル３１ｂが貼り付けられている。表示ラベル３１ｂは、樹脂バネ部３１ａとともに、使用者から押圧される操作部３１ｃを構成している。表示開口部は表示部４１に対応して設けられている。

上ケーシング３０ａには、意匠面３１側から回路基板３９に延出する壁部３０ｃが設けられており、壁部３０ｃは、環状に形成され、意匠面３１および基板３９とともに、表示部４１およびスイッチ素子４３を収納するスイッチ空間６０を形成する。スイッチ素子４３は、回路基板３９において樹脂バネ部３１ａ側に配置され、樹脂バネ部３１ａから加わる力によりオン、オフする。

上ケーシング３０ａ内には、板状のパッキン５０が配設されており、パッキン５０は、図６に示すように、シール部５１および連通部５２を備えている。シール部５１および連通部５２は、例えば、発泡ウレタン等の、それぞれ連通する多数の気泡を有する発泡樹脂材料を用いて一体成形されたものである。シール部５１は、回路基板３９およびスイッチ素子４３を囲むように形成されており、シール部５１は、図５に示すように、回路基板３９および環状壁部３０ｃの間に挟まれて、回路基板３９と環状壁部３０ｃとの間を閉じる。連通部５２は、シール部５１から突起するように形成されており、連通部５２は、シール部５１とともに、スイッチ空間６０内と後述するダンパーの中空部内との間で空気が移動する空気通路の機能を有する。

上ケーシング３０ａ内には、回路基板３９およびスイッチ空間６０を防水するための防水部材７０が設けられおり、防水部材７０は、熱硬化性樹脂からなるもので、防水機能以外に、回路基板３９などを振動から保護する防振機能も有している。なお、図１には防水部材７０が省略されている。

また、回路基板３９の裏面側（すなわち、スイッチ素子４３と反対側）には、ダンパー７２が設けられている。図７にダンパー７２単体の斜視図を示す。ダンパー７２は、ゴム材（ＥＰＤＭなど）によって開口部７２ａを有する箱状に形成され、弾性変形により中空部の容積が変化するように構成されている。ダンパー７２の中空部内には、図５に示すように開口部（図中符号省略）を通してパッキン５０の連通部５２の先端部が入っている。ダンパー７２は、後述するように中空部の容積変化により、スイッチ空間６０内の気圧変化を抑制する。

次に、本実施形態の自動水栓装置１５の組み付けについて説明する。

まず、制御回路５８、スイッチ素子４３、および表示部４１などを回路基板３９に実装し、この実装された回路基板３９（以下、実装済み回路基板３９という）の上にパッキン５０を配置する。その後、実装済み回路基板３９およびパッキン５０を上ケーシング３０ａ内に収納し、上ケーシング３０ａに対して実装済み回路基板３９をネジＮｅ（図５参照）により締結する。

次に、上ケーシング３０ａの意匠面３１が天地方向の下側になるようにする。そして、パッキン５０の連通部５２を曲げて、実装済み回路基板３９の裏面側に連通部５２の先端部が位置するようにし、ダンパー７２の開口部内に連通部５２の先端部を入れる。

次に、ダンパー７２の開口部７２ａ内に連通部５２の先端部を入れた状態で、ダンパー７２の開口部７２ａを実装済み回路基板３９の裏面に向ける。その後、上ケーシング３０ａ内に熱硬化性樹脂を充填する。このとき、熱硬化性樹脂が環状壁部３０ｃおよび実装済み回路基板３９を覆うとともに、実装済み回路基板３９とダンパー７２の開口部７２ａとの間にも熱硬化性樹脂が介在するようにする。このとき、シール部５１が回路基板３９と環状壁部３０ｃとの間を閉じているので、スイッチ空間６０内には熱硬化性樹脂が入ってこない。

その後、上ケーシング３０ａ内の熱硬化性樹脂を加熱して硬化され、防水部材７０が成形されることになる。このことにより、防水部材７０（すなわち、熱硬化性樹脂）が、ダンパー７２の中空部を密閉するとともに、実装済み回路基板３９に対してダンパー７２が固定することになる。

次に、下ケーシング３０ｂ内に温水配管３２、および電磁弁３７、発電部３５を配置し、下ケーシング３０ｂに上ケーシング３０ａを組み合わせて上ケーシング３０ａと下ケーシング３０ｂとをネジにより締結する。その後、上ケーシング３０ａの意匠面３１に表示ラベル３１ｂを貼り付ける。以上により、自動水栓装置１５の組み付けが完成することになる。

次に、自動水栓装置１５の作動について説明する。

使用者が、上ケーシング３０ａの意匠面３１の操作部の表示ラベル３１ｂを押圧すると、操作部の樹脂バネ部３１ａが弾性変形して窪む。これに伴い、樹脂バネ部３１ａからスイッチ素子４３に力を加わるため、スイッチ素子４３がオン（或いは、オフ）する。

ここで、夏期に浴室内の温度が上昇し、スイッチ空間６０内の温度が上昇したときには、スイッチ空間６０からパッキン５０を通してダンパー７２の中空部内に空気が流入してダンパー７２が膨らむ。また、冬期、浴室内の温度が低下し、スイッチ空間６０内の温度が下がったときには、ダンパー７２の中空部内からパッキン５０を通してスイッチ空間６０に空気が流入してダンパー７２が縮む。

したがって、温度が変化しても、スイッチ空間６０内の気圧が変化するのを抑制することができるので、操作部３１ｃの表示ラベル３１ｂに加わる力が変化するのを抑制することになる。このため、スイッチ素子４３をオン、オフするために操作部３１ｃを押圧するのに必要な操作力が、スイッチ空間６０内の温度によって、変化することが抑制されるので、操作部３１ｃを押圧する際に使用者に与える違和感を減らすことができる。

上述の第１実施形態では、防水部材７０が回路基板３９に対してダンパー７２を固定するようにした例について説明したが、これに限らず、防水部材７０以外の例えば、接着剤などによりダンパー７２を回路基板３９に固定するようにしてもよい。

上述の第１実施形態では、回路基板３９の裏面側にダンパー７２を配置したようにしたが、これに限らず、ダンパー７２としては、ケーシング３０内ならばいずれの箇所に配置してもよい。

なお、上述の各実施形態では、給水配管が自動水栓装置１５の一構成要素になっているものについて説明したが、これに限らず、自動水栓装置１５としては、給水配管がケーシング３０の外側に配置され、給水配管が一構成要素になっていないものを用いてもよい。

なお、上述の各実施形態では、ダンパー７２としては、中空部内の空気量に応じて弾性変形して伸縮するものについて説明したが、これに限らず、中空部内の空気量に応じて形状変化して伸縮するもの（例えば、蛇腹状に形成されたもの）を用いてもよい。

（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、パッキン５０として、シール部５１および連通部５２を一体成形したものを用いた例について説明したが、これに限らず、図８に示すように、シール部５１と連通部５２とをそれぞれ別の部材としてもよい。この場合、連通部５２としては、発泡樹脂材料からなるものではなく、筒状の部材を用いるようにしてもよい。

（第３実施形態）
本第３実施形態では、図９に示すように、上述の第１実施形態の自動水栓装置１５からダンパー７２を外して、パッキン５０の連通部５２の一端が防水部材７０の外側に露出させるようにしている。

この場合、スイッチ空間６０内の温度が上昇したときには、スイッチ空間６０から連通部５２材を通して防水部材７０の外側に空気が流出し、またスイッチ空間６０内の温度が下がったときには、防水部材７０の外側から連通部５２材を通してスイッチ空間６０に空気が流入する。

したがって、温度が変化しても、スイッチ空間６０内の気圧が変化するのを抑制することができるので、操作部に加わる力が変化するのを抑制することになる。このため、上述の第１実施形態と同様、操作部を押圧する際に使用者に与える違和感を減らすことができる。

ここで、パッキン５０の材料としての発泡ウレタンは、水分の侵入を抑制する機能を有している。このため、パッキン５０の連通部５２の一端が露出していても、パッキン５０の連通部５２を通してスイッチ空間６０内に水蒸気が侵入することを抑制することができる。

なお、上述の第３実施形態では、パッキン５０として、シール部５１および連通部５２を一体成形したものを用いた例について説明したが、これに限らず、シール部５１と連通部５２とをそれぞれ別の部材としてもよい。

上述の各実施形態では、自動水栓装置１５としては、浴室内に配置されるものについて説明したが、これに代えて、流し台の蛇口等に設置するようにしてもよく、また小便器に適用するようにしてもよい。

本発明の第１実施形態に係る湯水混合器の外形を示す斜視図である。 図１の湯水混合器の構成を示すブロック図である。 図１の自動水栓装置の構成を示す断面図である。 図３の自動水栓装置の電気的構成を示すブロック図である。 図３の自動水栓装置の構成を示す断面図である。 図５中のパッキンおよび回路基板を示す拡大図である。 図５中のダンパー単体を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る自動水栓装置の構成を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る自動水栓装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１０…湯水混合器、１１…混合器本体、１２…温調ハンドル、
１３…流量調整ハンドル、１４…流路切替ハンドル、
１５…自動水栓装置、２０…混合部、２１…流量調整部、
２２…流路切替部、３０…ケーシング、３０ａ…上ケーシング、
３０ｂ…下ケーシング、３２…温水配管、３５…発電部、３７…電磁弁、
３９…回路基板、４１…表示部、４３…スイッチ素子。

Claims (6)

1. 使用者により押圧されると窪むように弾性変形する操作部（３１ｃ）が設けられている意匠面（３１）を備えるケーシング（３０）と、
   前記ケーシング内に収納されている基板（３９）と、
   前記基板において前記操作部側に搭載され、前記操作部から加わる力によりオン、オフするスイッチ素子（４３）と、
   前記意匠面と前記基板との間に配置され、前記スイッチ素子を囲むように形成される壁部（３０ｃ）と、
   前記壁部と前記基板との間を閉じるためのシール材（５１）と、
   前記ケーシング内に収納され、給水配管（３２）の流路を開閉する電磁弁（３７）と、
   前記基板に搭載され、前記スイッチ素子の出力信号に基づいて前記電磁弁を制御して、所定量の水が前記給水配管から排出されるようにする制御回路（５８）と、
   前記制御回路、前記スイッチ素子、および前記基板を防水するために、前記ケーシング内において前記基板および前記壁部を覆うように充填され、かつ硬化されている熱硬化性樹脂からなる防水部材（７０）と、
   前記ケーシング内に配置され、中空部を備え、前記中空部内の空気量に応じて伸縮するダンパー（７２）と、
   前記壁部、前記基板および前記意匠面により囲まれるスイッチ空間（６０）と前記ダンパーとの間を連通する連通部材（５２）と、を備え、
   前記スイッチ空間内の温度が上昇したときには、前記スイッチ空間から前記連通部材を通して前記ダンパーの中空部内に空気が流入して前記ダンパーが膨らみ、また前記スイッチ空間内の温度が下がったときには、前記ダンパーの中空部内から前記連通部材を通して前記スイッチ空間に空気が流入して前記ダンパーが縮むようになっていることを特徴とする自動水栓装置。
2. 前記防水部材は、前記基板に対して前記ダンパーを固定するために前記基板および前記ダンパーの間に前記熱硬化性樹脂が介在してなるものであることを特徴とする請求項１に記載の自動水栓装置。
3. 前記ダンパーには、前記連通部材の一部を前記中空部内に配置するための開口部（７２ａ）が設けられており、
   前記ダンパーは、前記基板に対して前記スイッチ素子と反対側において前記開口部を前記基板に向けて配置されており、
   前記防水部材は、前記ダンパーの開口部と前記基板との間に前記熱硬化性樹脂が介在して前記中空部を密閉するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の自動水栓装置。
4. 前記連通部材は、複数の気泡がそれぞれ連通する発泡樹脂材料からなり、前記複数の気泡によって前記スイッチ空間と前記ダンパーとの間を連通するようになっており、
   前記シール材は、前記発泡樹脂材料からなるもので、前記連通部材と一体に成形されたものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の自動水栓装置。
5. 使用者により押圧されると窪むように弾性変形する操作部（３１ｃ）が設けられている意匠面（３１）を備えるケーシング（３０）と、
   前記ケーシング内に収納されている基板（３９）と、
   前記基板において前記操作部側に搭載され、前記操作部から加わる力によりオン、オフするスイッチ素子（４３）と、
   前記意匠面と前記基板との間に配置され、前記スイッチ素子を囲むように形成される壁部（３０ｃ）と、
   前記壁部と前記基板との間を閉じるためのシール材（５１）と、
   前記ケーシング内に収納され、給水配管（３２）の流路を開閉する電磁弁（３７）と、
   前記基板に搭載され、前記スイッチ素子の出力信号に基づいて前記電磁弁を制御して、所定量の水が前記給水配管から排出されるようにする制御回路（５８）と、
   前記制御回路、前記スイッチ素子、および前記基板を防水するために、前記ケーシング内において前記基板および前記壁部を覆うように充填され、かつ硬化されている熱硬化性樹脂からなる防水部材（７０）と、
   複数の気泡が連通する発泡樹脂材料からなり、前記壁部、前記基板および前記意匠面により囲まれるスイッチ空間（６０）と前記防水部材の外側との間を連通する連通部材（５２）を備え、
   前記スイッチ空間内の温度が上昇したときには、前記スイッチ空間から前記連通部材を通して前記防水部材の外側に空気が流出し、また前記スイッチ空間内の温度が下がったときには、前記防水部材の外側から前記連通部材を通して前記スイッチ空間に空気が流入するようになっていることを特徴とする自動水栓装置。
6. 前記シール材は、前記発泡樹脂材料からなるもので、前記連通部材を一体に成形されたものであることを特徴とする請求項５に記載の自動水栓装置。

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