JP5377268B2

JP5377268B2 - 混合弁システム

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Publication number: JP5377268B2
Application number: JP2009289299A
Authority: JP
Inventors: 英伸志岐; 猛行武
Original assignee: Daiden Co Inc
Current assignee: Daiden Co Inc
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2029-12-21
Also published as: JP2011129044A

Description

本発明は、水と湯をその混合割合を適宜調整しつつ混合して所定温度の混合水として取出せるようにする混合弁システムに関する。

水と湯の供給を受け、これら水と湯の割合を調整しつつ混合状態とし、所定温度の混合水として送出す混合弁を使用する際は、通常、混合弁の上流側の水流路及び湯流路に減圧弁をそれぞれ配置して、水や湯の圧力が過度に高くならず設定範囲内に収るようにしていた。こうした従来の減圧弁の一例として、特開２００８−１８６１０６号公報や特開２００８−２９９７００号公報に開示されるものがある。

特開２００８−１８６１０６号公報特開２００８−２９９７００号公報

従来の減圧弁は前記各特許文献に示される構成となっており、こうした減圧弁を混合弁と組合わせることで混合弁に流入する水と湯をそれぞれ減圧弁で設定した圧力に維持でき、混合弁に水と湯を適切に流入させて混合水を得られる仕組みであった。このような減圧弁を混合弁と組合わせたシステムにおいて、高温の湯のみの流出を防ぐ安全対策としては、混合弁内に設けられた温度センサで混合水の温度を検知し、万が一異常高温を検知したら、制御部による制御により下流側の蛇口（制御弁）を閉止させると共に、混合弁における水と湯の混合割合を水が多くなるように調整する制御が一般的に行われていた。

しかしながら、このような減圧弁及び混合弁のシステムに対する水の供給において、水供給源を水道など他の水使用機器と共有している場合、他の機器での水使用に伴って水の供給量が急に低下したり供給が停止することもある。こうした状況では、ほとんど湯のみが混合弁内部に供給され、電動式など自動で弁体を移動させて調整を行う場合、混合水温度の検知部が異常な高温を検出してから強制的に弁体を動かして湯の流入量を減らしたり、別途設けた制御弁で混合水の送出を停止したりするまでには多少時間がかかり、高温の湯が混合弁より下流側に流出するのを完全には止められないことに加え、仮に制御に用いる電気系統にトラブルが生じると、湯の流出を減圧弁や混合弁において機構的に阻止できないことから、高温の湯に人が接触する危険な状況も起り得るという課題を有していた。

本発明は前記課題を解消するためになされたもので、水供給に何らかの異常が生じても高温の湯のみが誤って流出することが無く、安全性を確保できる混合弁システムを提供することを目的とする。

本発明に係る混合弁システムは、内部に互いに連通する一次側流路と二次側流路を設けられるハウジングと、当該ハウジングにおける一次側流路と二次側流路の連通度合を調整可能に配設される弁体とを有する減圧弁が、水と湯のそれぞれについて配設され、各減圧弁で流入状態をそれぞれ制御される水と湯の混合割合を、さらに混合弁で調整して所定温度の混合水を得る混合弁システムにおいて、前記水の減圧弁が、前記ハウジング内の前記二次側水流路に通じた第一の空間と他の第二の空間とを隔離する配置として配設され、前記水側弁体と一体に連結されて、前記第一の空間における水の圧力を受けて水側弁体を移動可能とする水側隔壁部と、前記ハウジング内に水側弁体を前記一次側水流路と二次側水流路の連通度合を大きくする向きに付勢する配置で配設され、当該付勢力を超えて前記水側隔壁部に水の圧力が加わった状態では、水側隔壁部及び水側弁体の前記一次側水流路と二次側水流路の連通度合を小さくする向きへの移動を許容する水側弁ばねとを備えてなり、前記湯の減圧弁が、前記ハウジング内の前記二次側水流路に通じた第三の空間と前記二次側湯流路に通じた他の第四の空間とを隔離する配置として配設され、前記湯側弁体と一体に連結されて、前記第三の空間における水の圧力と前記第四の空間における湯の圧力をそれぞれ受けて湯側弁体を移動可能とする湯側隔壁部と、前記ハウジング内に湯側弁体を前記一次側湯流路と二次側湯流路の連通度合を小さくする向きに付勢する配置で配設され、当該付勢力と前記第四の空間における湯の圧力との合力を超えて前記湯側隔壁部に水の圧力が加わった状態では、湯側隔壁部及び湯側弁体の前記一次側湯流路と二次側湯流路の連通度合を大きくする向きへの移動を許容する湯側弁ばねとを備えてなり、前記湯側弁体が、前記二次側水流路への水の流入停止で前記湯側隔壁部で受ける水の圧力が低下すると、湯側弁ばねの付勢により移動して前記一次側湯流路と二次側湯流路との間を閉鎖して非連通状態とし、混合弁側への湯の流入を止めるものである。

このように本発明によれば、湯の減圧弁における湯側隔壁部が、二次側水流路における水の圧力を受けて湯側弁体を移動可能として配設され、混合水を構成する水と湯が正常に供給されている状態では、水の減圧弁における二次側水流路に流入した水の水圧により、湯側隔壁部が湯側弁ばねの付勢力に抗して湯側弁体を移動させて、一次側湯流路と二次側湯流路を連通させ、混合弁への湯の流入を許容しつつ、各弁体が一次側流路と二次側流路の連通度合を調整し、減圧弁として水と湯を設定圧力に維持する一方、水供給の不具合で、水の減圧弁における二次側水流路に水が正常に流入しない場合には、湯側隔壁部に十分な水圧が加わらないことで、湯側弁体が湯側弁ばねの付勢に伴い移動して、一次側湯流路と二次側湯流路との間を閉鎖することにより、水が減圧弁に達しないような異常状態では、湯側隔壁部を通じて水の圧力を受けられなくなった湯側弁体を、湯側弁ばねがその付勢力で直ちに湯の流路を閉鎖する位置まで移動させることとなり、水の供給不具合で混合水が異常な高温となり得る状況でも、減圧弁から混合弁への湯の流入を抑えられ、誤って高温の湯が混合弁から下流側に流出する事態を防止でき、安全を確保できる。また、水の圧力をそのまま各減圧弁の弁体の制御圧力として用いることができ、水の圧力の検出結果に基づきアクチュエータ等による弁体の移動制御を実行する手間や制御機構を省略可能となり、システムの簡略化、低コスト化が図れる。

また、本発明に係る混合弁システムは必要に応じて、水の減圧弁における前記二次側水流路から前記第一の空間に至る水通路と、前記二次側水流路から湯の減圧弁における前記第三の空間に至る水通路とが、共通の通路部分を有すると共に、共通でない通路部分を対称形となる通路形状として前記共通通路部分から分岐形成されるものである。

このように本発明によれば、水の減圧弁の二次側水流路から各減圧弁の隔壁部に面する各空間へ向う水通路を、共通通路部分と対称形をなす通路部分からなるものとし、各隔壁部について二次側水流路から水通路を介した水の到達に係る条件を同様に設定することにより、二次側水流路における水の圧力が各隔壁部に同じように加わって、水の圧力変化に伴う水側弁体と湯側弁体の移動が互いに時間差無く同調して生じることとなり、圧力変化に対する応答性を高めて制御の安定性を向上させられる。また、湯側隔壁部に二次側水流路での水の圧力変化が遅れなく伝えられることで、湯の減圧弁で湯の圧力を少なくとも湯側弁ばねの付勢力分だけ水の圧力より小さくした状態を確実に維持して湯を送出せ、水に対し湯が過剰に混合弁側に到達するのを防いで安全を確保できる。

また、本発明に係る混合弁システムは必要に応じて、前記水の減圧弁と湯の減圧弁が、一つのハウジングに水側弁体と湯側弁体をそれぞれ配設されて一体に形成されると共に、前記ハウジングが前記混合弁におけるハウジングも兼ねて、各減圧弁と混合弁とが一つのハウジングに一体化されるものである。

このように本発明によれば、一つのハウジングに各減圧弁と混合弁を収めて、各減圧弁と混合弁を一体化し、各弁の相互の接続をハウジング内で完結させられることにより、システム全体を一体にまとめて、小型化が実現すると共に、配管接続の必要な箇所を大幅に減らすことができ、各装置間の配管接続作業を必要最小限にとどめて、システム設置に係る作業を軽減でき、設置時間の短縮も図れる。

また、本発明に係る混合弁システムは必要に応じて、前記ハウジング内における前記水の減圧弁と混合弁との間、及び前記湯の減圧弁と混合弁との間の各流路に、逆止弁がそれぞれ配設されるものである。

このように本発明によれば、混合弁側から水の減圧弁及び湯の減圧弁側への逆流を防ぐ逆止弁をハウジング内に配設し、各減圧弁及び混合弁と逆止弁との接続流路についてもハウジング内に収めることにより、混合弁側から上流側への水や湯、あるいは混合水の逆流を確実に防止しつつ、ハウジングと他装置との配管接続の必要性を大幅に減らして、こうしたシステムの設置作業性をより一層向上させられる。

本発明の一実施形態に係る混合弁システムの概略構成図である。本発明の一実施形態に係る混合弁システムの正面図である。本発明の一実施形態に係る混合弁システムの平面図である。図３のＡ−Ａ概略断面図である。図３のＢ−Ｂ概略断面図である。本発明の一実施形態に係る混合弁システムにおける湯減圧弁の開放状態説明図である。本発明の一実施形態に係る混合弁システムにおける水減圧弁の閉止状態説明図である。本発明の一実施形態に係る混合弁システムにおける湯減圧弁の要部拡大断面図である。本発明の他の実施形態に係る混合弁システムの要部概略断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る混合弁システムを前記図１ないし図８に基づいて説明する。本実施形態においては、下流側の二系統の使用機器に対応させて混合弁を二つ配置した構成例について説明する。

前記各図において本実施形態に係る混合弁システム１は、一つのハウジング１０に水減圧弁２０と湯減圧弁３０、混合弁４１、４２及び逆止弁５１、５２、５３、５４が組込まれて一体化されてなり、各減圧弁２０、３０で流入状態をそれぞれ制御される水と湯がそれぞれ逆止弁５１、５２、５３、５４を経由して混合弁４１、４２に達し、混合弁４１、４２で水と湯の混合割合を調整して所定温度の混合水を得るものである。

前記ハウジング１０は、各減圧弁２０、３０、混合弁４１、４２、及び逆止弁５１、５２、５３、５４の各弁体を収める空隙部と、水や湯の流路、制御用の水通路や空間部分をそれぞれ穿設配置されてなる構成である。ハウジング１０のうち水減圧弁２０部分には、互いに連通する一次側水流路１１と二次側水流路１２が穿設され、また、湯の減圧弁２０部分には、互いに連通する一次側湯流路１３と二次側湯流路１４が穿設される構成である。一次側水流路１１の入口部分と一次側湯流路１３の入口部分は、それぞれハウジング１０の平行をなす二つの外面から内部の空隙部に向けて穿設され、一次側水流路１１の入口部分は水供給源に、一次側湯流路１３の入口部分は湯供給源にそれぞれ接続される。

このハウジング１０における水減圧弁２０部分上部には、前記二次側水流路１２に通じた第一空間１５と、この上側でハウジング１０外に通じて大気開放状態とされる第二空間１６とがそれぞれ配置される。同様に、ハウジング１０における湯減圧弁３０部分上部には、前記二次側水流路１２に通じた第三空間１７と、この上側で前記二次側湯流路１４に通じた第四空間１８とがそれぞれ配置される。

また、ハウジング１０における水減圧弁２０部分と湯減圧弁３０部分との中間部分には、水減圧弁２０における二次側水流路１２から共通の通路部分とこれから分岐した対称形の通路部分とを経て第一空間１５と第三空間１７に向う水通路１９が配置される構成である。

さらに、ハウジング１０のうち混合弁４１部分には、混合弁４１の弁体４３を装着される空隙部に通じる水流入口６１、湯流入口６２を、それぞれ弁体中心軸方向における位置関係を一致させて、互いに対向する配置とされる構成である。また、ハウジング１０の弁体４３の一端部に隣接する部分には、混合水の混合部６３が設けられ、この混合部６３はハウジング１０に穿設される流出口６４を介して混合弁の下流側流路に接続される。なお、他の混合弁４２側についても、混合弁４１部分と同様の構成となっている（図示を省略）。

前記水減圧弁２０は、ハウジング１０の空隙部に長手方向移動可能に配設されて一次側水流路１１と二次側水流路１２の連通度合を調整可能とする水側弁体２１と、ハウジング１０内の第一空間１５と第二空間１６とを隔離する配置として配設され、第一空間１５側で水側弁体２１と一体に連結されて、第一空間１５における水の圧力を受けて水側弁体２１を移動可能とする前記水側隔壁部としての水側ダイヤフラム部２２と、ハウジング１０内の第二空間１６に配設され、一端を水側ダイヤフラム部２２に当接させて水側弁体２１を押圧付勢する水側弁ばね２３と、ハウジング１０上部に位置調整可能に配設されて水側弁ばね２３の他端部を支持し、水の設定圧力に応じて水側弁ばね２３、水側ダイヤフラム部２２及び水側弁体２１の弁体長手方向位置を調整する圧力設定部２４とを備える構成である。

前記水側弁体２１は、水側ダイヤフラム部２２で受ける水の圧力と水側弁ばね２３の付勢力の大小によりハウジング内で移動し、一次側水流路１１と二次側水流路１２の連通度合を調整するものである。この水側弁体２１は、一体の水側ダイヤフラム部２２がハウジング１０内の第一空間１５側に寄る向きに移動する状態では、一次側水流路１１と二次側水流路１２の連通度合を大きくし、逆に水側ダイヤフラム部２２がハウジング１０内の第二空間１６側に寄る向きに移動する状態では、一次側水流路１１と二次側水流路１２の連通度合を小さくすることとなる。

水側弁体２１は、二次側水流路１２における水の圧力が異常に高くなって、水側ダイヤフラム部２２が第一空間１５から受ける力で最大限第二空間１６寄りに移動し、水側弁体２１端部が一次側水流路１１と二次側水流路１２との中間部分のハウジングに当接して、一次側水流路１１と二次側水流路１２との間を閉鎖する場合（図７参照）を除いた通常状態では、一次側水流路１１と二次側水流路１２との間を開放して一次側水流路１１と二次側水流路１２の連通状態を維持する仕組みである。

なお、この水側弁体２１の弁体長手方向に貫通孔を設けて、水減圧弁２０における二次側水流路１２と第一空間１５を連通させる水通路として用いる構成とすることもできるが、ハウジング１０側に二次側水流路１２と第一空間１５とを連通させる水通路１９を配置する方が、弁体形状により制限のある貫通孔より流路断面積を大きく確保でき、確実に水の圧力を二次側水流路１２から第一空間１５に伝えられ、減圧弁としての制御の安定性の点でも好ましい。

前記水側ダイヤフラム部２２は、水側弁ばね２３一端部と当接する硬質の板状部分と、変形する可撓性材質部分とからなり、ハウジング１０内の第一空間１５と第二空間１６とを隔離して、一方の空間内の流体が他方の空間側へ漏れないようにしつつ、第一空間１５側で水の圧力を、第二空間１６側で水側弁ばね２３の付勢力をそれぞれ受けて、力の大小に応じて変位し、一体の水側弁体２１を移動させる一種のアクチュエータの役割を果すものである。

前記水側弁ばね２３は、ハウジング１０内の第二空間１６に水側弁体２１を前記一次側水流路１１と二次側水流路１２の連通度合を大きくする向きに付勢する配置として配設される構成であり、この付勢力を超えて水側ダイヤフラム部２２に二次側水流路１２からの水の圧力が加わった状態では、水側ダイヤフラム部２２及び水側弁体２１が一次側水流路１１と二次側水流路１２の連通度合を小さくする向きへ移動するのを許容する。

前記圧力設定部２４は、ハウジング１０における水減圧弁２０部分の上部に水側弁体２１の長手方向に位置調整可能に配設されるものであり、位置調整により水側弁ばね２３の他端位置を移動させて水側弁ばね２３の付勢状態を変化させ、水側弁ばね２３の付勢力と釣合う水側ダイヤフラム部２２で受ける水の圧力、すなわち二次側水流路１２における水の圧力を所望の設定圧力に調整するものである。

前記湯減圧弁３０は、ハウジング１０の空隙部に長手方向移動可能に配設されて一次側湯流路１３と二次側湯流路１４の連通度合を調整可能とする湯側弁体３１と、ハウジング１０内の第三空間１７と第四空間１８とを隔離する配置として配設され、第三空間１７側で湯側弁体３１と一体に連結されて、水通路１９を通じて第三空間１７に導入した水の圧力と第四空間１８における湯の圧力をそれぞれ受けて湯側弁体３１を移動可能とする前記湯側隔壁部としての湯側ダイヤフラム部３２と、ハウジング１０内の第四空間１８に配設され、一端を湯側ダイヤフラム部３２に当接させて湯側弁体３１を押圧付勢する湯側弁ばね３３と、ハウジング１０上部に位置調整可能に配設されて湯側弁ばね３３の他端部を支持し、湯の設定圧力に応じて湯側弁ばね３３、湯側ダイヤフラム部３２及び湯側弁体３１の弁体長手方向位置を調整する圧力設定部３４とを備える構成である。

前記湯側弁体３１は、二次側湯流路１４と第四空間１８とを連通させる貫通孔３１ａを弁体長手方向に穿設されてなる構成であり、湯側ダイヤフラム部３２で受ける水の圧力と、湯側弁ばね３３の付勢力及び湯側ダイヤフラム部３２で受ける湯の圧力の合力との大小によりハウジング内で移動し、一次側湯流路１３と二次側湯流路１４の連通度合を調整するものである。この湯側弁体３１は、一体の湯側ダイヤフラム部３２がハウジング１０内の第三空間１７側に寄る向きに移動する状態では、一次側湯流路１３と二次側湯流路１４の連通度合を小さくし、逆に湯側ダイヤフラム部３２がハウジング１０内の第四空間１８側に寄る向きに移動する状態では、一次側湯流路１３と二次側湯流路１４の連通度合を大きくすることとなる。

湯側ダイヤフラム部３２で受ける水の圧力が、湯側弁ばね３３の付勢力と釣合うか下回る場合、湯側ダイヤフラム部３２が第三空間１７と第四空間１８のちょうど中間に位置すると共に、湯側弁体３１端部が一次側湯流路１３と二次側湯流路１４との中間部分のハウジングに当接して、一次側湯流路１３と二次側湯流路１４との間を閉鎖する（図４参照）。一方、二次側水流路１２における水の圧力が十分大きくなり、湯側ダイヤフラム部３２で受ける水の圧力が湯側弁ばね３３の付勢力を大きく上回ると、湯側ダイヤフラム部３２が第三空間１７から受ける力で第四空間１８寄りに移動し、湯側弁体３１端部が一次側湯流路１３と二次側湯流路１４との中間部分のハウジングから離れて、一次側湯流路１３と二次側湯流路１４との間を開放し（図６参照）、一次側湯流路１３と二次側湯流路１４とを連通状態とする仕組みである。

よって、二次側水流路１２への水の流入停止で湯側ダイヤフラム部３２で受ける水の圧力が低下した状態では、湯側弁体３１は湯側弁ばね３３の付勢により一次側湯流路１３と二次側湯流路１４との間を閉鎖する位置（図４参照）となって、混合弁４１、４２側への湯の流入を止めることとなる。

前記湯側ダイヤフラム部３２は、湯側弁ばね３３一端部と当接する硬質の板状部分と、変形する可撓性材質部分とからなり、ハウジング１０内の第三空間１７と第四空間１８とを隔離して、一方の空間内の流体が他方の空間側へ漏れないようにしつつ、第三空間１７側で水の圧力を、第四空間１８側で湯側弁ばね３３の付勢力と湯の圧力とをそれぞれ受けて、力の大小に応じて変位し、一体の湯側弁体３１を移動させる一種のアクチュエータの役割を果すものである。

前記湯側弁ばね３３は、ハウジング１０内の第四空間１８に湯側弁体３１を前記一次側湯流路と二次側湯流路の連通度合を小さくする向きに付勢する配置で配設される構成であり、この付勢力と第四空間１８における湯の圧力との合力を超えて湯側ダイヤフラム部３２に水の圧力が加わった状態では、湯側ダイヤフラム部３２及び湯側弁体３１が一次側湯流路１３と二次側湯流路１４の連通度合を大きくする向きへ移動するのを許容する。

前記圧力設定部３４は、ハウジング１０における湯減圧弁３０部分の上部に湯側弁体３１の長手方向に位置調整可能に配設されるものであり、位置調整により湯側弁ばね３３の他端位置を移動させて湯側弁ばね３３の付勢状態を変化させ、湯側弁ばね３３の付勢力と合さって水の圧力と釣合う湯側ダイヤフラム部３２で受ける湯の圧力、すなわち二次側湯流路１４における湯の圧力を所望の設定圧力に調整するものである。

前記混合弁４１、４２は、ハウジング１０の空隙部に回動可能に配設される略円筒状の弁体４３と、水と湯の混合した混合水について外部の制御部（図示を省略）で設定された設定温度に応じて弁体４３の回転角度を調整して水と湯の混合比率調整を行うモータ等のアクチュエータ４４とを備える構成である。なお、前記アクチュエータ４４は、温度センサ等の検出温度に基づく混合弁の動作制御系を備える公知の電動式アクチュエータと同様のものであり、詳細な説明を省略する。

前記弁体４３は、外周面に複数の孔４５を穿設される略円筒体で形成され、ハウジング１０内部でハウジング１０の円筒面状の内周面に摺接して回動可能として配設される構成であり、ハウジング１０における各水流入口６１と各湯流入口６２に対し、外周面の各孔４５を通じた内部の中空部分との連通状態を変化させるようアクチュエータ４４で回転角度を調整されることとなる。

すなわち、アクチュエータ４４で弁体４３を所定方向に回転させると、湯流入口６２と弁体４３の各孔４５との連通量が減少し、弁体４３の中空部分への湯の流入量を減らすと同時に、水流入口６１と弁体４３の各孔４５との連通量が増大して、弁体４３の中空部分への水の流入量を増やし、混合水の温度を下げられる仕組みである。

一方、逆方向へ弁体４３を回転させると、湯流入口６２と弁体４３の各孔４５との連通量が増大して湯の流入量を増やすと同時に、水流入口６１と弁体４３の各孔４５との連通量が減少して水の流入量を減らし、混合水の温度を上げられる仕組みである。

弁体４３の一端部は、中空部分をそのまま開口させた流出孔が配置されており、ハウジング１０側の混合部６３に常時連通している。よって、弁体４３は、その外周面の各孔４５の水流入口６１及び湯流入口６２に対する連通状態を変化させて水と湯の流入量の割合を調整し、水と湯の混合した混合水を弁体４３の中空部分から流出孔を経て混合部６３に送出し、水と湯の均一な混合を促してハウジング１０外に送出可能としている。

この弁体４３の他端部には、アクチュエータ４４との連結軸部４３ａが一体に回動可能として配設され、連結軸部４３ａでアクチュエータ４４からの回転力を伝達できる構成である。

前記逆止弁５１、５２、５３、５４は、ハウジング１０内における水減圧弁２０と混合弁４１、４２との間、及び湯減圧弁３０と混合弁４１、４２との間の各流路にそれぞれ配設され、一方の混合弁側で混合水の温度調整を行った結果、流入量を減らした水又は湯が行き場を失うことでその圧力が高まり、各減圧弁２０、３０側に逆流して水や湯の設定圧力を変化させたり、他方の混合弁の系統に影響を及すのを避けるためのものである。各逆止弁５１、５２、５３、５４の構成自体は公知のものであり、説明を省略する。

次に、本実施形態に係る混合弁システムにおける動作状態について説明する。前提として、混合弁４１、４２を制御する外部の制御部に対して、使用者が混合水の使用にあたり所望する混合水の温度を適宜設定しており、また、通常、水や湯は供給側から所定の供給圧力で適切に供給されて各減圧弁２０、３０の一次側流路に達しているものとする。

水が適切な圧力で問題なく水減圧弁２０における一次側水流路１１に達している場合、水側弁体２１は一次側水流路１１と二次側水流路１２との間を開放して一次側水流路１１と二次側水流路１２を連通状態としており、各ダイヤフラム部２２、３２には二次側水流路１２に達した水の水圧が加わり、水側ダイヤフラム部２２及び水側弁体２１は水圧で第二空間１６側へ若干寄った状態となっている。同様に、湯側ダイヤフラム部３２及び湯側弁体３１も水圧で第四空間１８側へ若干寄った状態となり、湯側弁体３１端部が一次側湯流路１３と二次側湯流路１４との間を開放して（図６参照）、一次側湯流路１３と二次側湯流路１４とを連通状態とすることで、湯は湯減圧弁３０における一次側湯流路１３から二次側湯流路１４に達することとなり、こうして水と湯はそれぞれ各減圧弁２０、３０を通過して逆止弁５１、５２、５３、５４及び混合弁４１、４２へ流入可能となる。

また、湯の一部は、二次側湯流路１４から湯側弁体３１の貫通孔３１ａを通って第四空間１８に達し、この第四空間１８側における湯側弁ばね３３の付勢力及び湯側ダイヤフラム部３２で受ける湯の圧力の合力と、第三空間１７側における湯側ダイヤフラム部３２で受ける水の圧力とが釣合った状態となる。

使用者による混合弁下流側のカラン操作等に基づき、混合水の送出が開始されると、混合弁システム１においても水が水減圧弁２０の一次側水流路１１に、湯が湯減圧弁３０の一次側湯流路１３にそれぞれ新たに流入する。そして、水は二次側水流路１２を通過し、逆止弁５１、５３を経て混合弁４１、４２の水流入口６１に達し、湯は二次側湯流路１４を通過し、逆止弁５２、５４を経て混合弁４１、４２の湯流入口６２に達する。さらに各混合弁４１、４２では、水と湯が各流入口から弁体４３の中空部分に流入し、水と湯が混合した混合水が弁体４３の中空部分から流出孔を経て混合部６３に達し、この混合部６３で混合水はさらに攪拌混合された後、流出口６４を経てハウジング１０外の下流側の流路に送出されることとなる。

混合弁４１、４２では、弁体４３のハウジング１０に対する角度位置によって、弁体４３における各孔４５の水流入口６１や湯流入口６２に対する連通状態は変化し、水流入口６１や湯流入口６２と各孔４５との連通領域の大きさに応じた量の水や湯が弁体４３内の中空部分に流入し、この水と湯の割合に応じた温度の混合水が得られる。こうして、弁体４３で水流入口６１及び湯流入口６２と各孔４５との連通状態を調整することで、水流入口６１から流入する水と湯流入口６２から流入する湯の割合を適切なものとして所望の混合水温度を得る。設定温度が変更されると、そのつど、この設定温度に混合水の温度が一致するようアクチュエータ４４が弁体４３の回転角度を変えて水と湯の割合を変化させることとなる。

一方、水減圧弁２０では、あらかじめ圧力設定部２４の位置調整で設定された設定圧力より、二次側水流路１２における水の圧力が大きくなると、水通路１９を通じて水の圧力を受ける水側ダイヤフラム部２２がハウジング１０内の第二空間１６側に寄る向きに水側弁体２１と共に移動することで、一次側水流路１１と二次側水流路１２の連通度合を小さくし、二次側水流路１２における水の圧力を設定圧力まで低下させる。逆に、設定圧力より二次側水流路１２における水の圧力が小さくなると、水の圧力を受ける水側ダイヤフラム部２２が第一空間１５側に寄る向きに水側弁体２１と共に移動することで、一次側水流路１１と二次側水流路１２の連通度合を大きくし、二次側水流路１２における水の圧力を設定圧力まで上昇させる。こうして水減圧弁２０では、混合弁４１、４２での水流入状況や水供給源側からの水供給状態の変化で、混合弁４１、４２へ向う水の圧力が変化しようとしても、適切に水を設定圧力に維持することができる。

また、湯減圧弁３０では、あらかじめ圧力設定部３４の位置調整で設定された設定圧力より、二次側湯流路１４における湯の圧力が大きくなると、貫通孔３１ａを通じて第四空間１８に達した湯の圧力を受ける湯側ダイヤフラム部３２がハウジング１０内の第三空間１７側に寄る向きに湯側弁体３１と共に移動することで、一次側湯流路１３と二次側湯流路１４の連通度合を小さくし、二次側湯流路１４における湯の圧力を設定圧力まで低下させる。逆に、設定圧力より二次側湯流路１４における湯の圧力が小さくなると、湯の圧力を受ける湯側ダイヤフラム部３２が第四空間１８側に寄る向きに湯側弁体３１と共に移動することで、一次側湯流路１３と二次側湯流路１４の連通度合を大きくし、二次側湯流路１４における湯の圧力を設定圧力まで上昇させる。こうして湯減圧弁３０では、混合弁４１、４２での湯流入状況や湯供給源側からの湯供給状態の変化で、混合弁４１、４２へ向う湯の圧力が変化しようとしても、前記水減圧弁２０同様、適切に湯を設定圧力に維持することができる。

ここで、水供給側における他用途での水使用や供給系統の不具合等に伴って、水の供給量が急に低下したり供給が停止した場合には、水減圧弁２０の二次側水流路１２における水の圧力低下により、水通路１９を介してこの二次側水流路１２と連通する第三空間１７における水の圧力も低下することとなり、第三空間１７において湯側ダイヤフラム部３２の水から受ける力が弱まることで、相対的に大きくなった湯側弁ばね３３の付勢力により湯側ダイヤフラム部３２と湯側弁体３１は第三空間１７寄りに直ちに移動し、湯側弁体３１端部は一次側湯流路１３と二次側湯流路１４との間を閉鎖する位置となって、二次側湯流路１４への湯の流入を速やかに止めることとなる（図４参照）。こうして水供給の異常の際には、湯減圧弁３０における一次側湯流路１３と二次側湯流路１４との連通を遮断することで、湯減圧弁３０を通じて高温の湯が混合弁４１、４２に達し、混合弁４１、４２から水で冷却されず高温を保った湯が外部の各機器に流出することを確実に防止でき、安全を確保できる。

なお、何らかの異常で、水減圧弁２０の二次側水流路１２における水の圧力が過大となった場合には、水通路１９を介してこの二次側水流路１２と連通する第一空間１５における水の圧力も大きくなることで、水側ダイヤフラム部２２と水側弁体２１が第一空間１５の水から受ける力で最大限第二空間１６寄りに移動し、水側弁体２１端部が一次側水流路１１と二次側水流路１２との中間部分のハウジングに当接して、一次側水流路１１と二次側水流路１２との間を閉鎖し（図７参照）、過剰な圧力の水が水減圧弁２０を越えて混合弁４１、４２側に流入したり、供給側に逆流したりすることを防止できる。

また、湯減圧弁３０の二次側湯流路１４における湯の圧力が過大となった場合には、貫通孔３１ａを介してこの二次側湯流路１４と連通する第四空間１８における湯の圧力も大きくなることで、湯側ダイヤフラム部３２と湯側弁体３１が第四空間１８の湯から受ける力で最大限第三空間１７寄りに移動し、湯側弁体３１端部が一次側湯流路１３と二次側湯流路１４との中間部分のハウジングに当接して、一次側湯流路１３と二次側湯流路１４との間を閉鎖し（図４参照）、水の場合と同様、過剰な圧力の湯が湯減圧弁３０を越えて混合弁４１、４２側に流入したり、供給側に逆流したりすることを防止できる。

湯減圧弁３０においては、ハウジング１０の湯減圧弁部分における湯側弁体３１と接する部位を突出状態とし、この突出部１３ａの内縁径ｄは湯側弁体３１のハウジング貫通部分の外径ｄ₀と一致させるものの、突出部１３ａの外縁径Ｄをより大きな径とし（図８参照）、突出部１３ａ上部に湯側弁体３１と接触する環状の平坦面を設定している。これにより、湯側弁体３１に一次側湯流路１３や二次側湯流路１４の湯から圧力が加わる状況で、湯側弁体３１がハウジングの突出部１３ａにある程度接近すると、この突出部１３ａの平坦面上側の湯側弁体３１下部には下から湯の圧力が加わらなくなることで、この平坦面の面積分だけ、湯側弁体３１を下から押上げる力より湯側弁体３１を上から押下げる力の方が大きくなり、湯側弁体３１が湯自体の圧力でさらに閉鎖側へ動く作用を生じさせることができ、確実に湯減圧弁３０を閉状態にすることができる。一方、この湯減圧弁３０を閉状態から開状態とする場合には、第三空間１７における水の圧力により発生させる力は、湯の圧力が前記平坦面に相当する面積に加わった分の力と湯側弁ばね３３の付勢力との総和を上回ることが必要となる。こうして、湯減圧弁３０の開放は十分な水圧があってはじめて実現し、且つ仮に水圧が低下して湯減圧弁３０を閉鎖する必要が生じた場合には、ある程度まで弁が閉鎖しかけると湯の圧力の作用で完全に閉鎖する状態が得られることとなり、高温の湯を混合弁側に流出させず安全性を確保できる。

なお、湯側弁体３１がハウジングの突出部１３ａから十分離れて湯減圧弁３０が開いている状態では、平坦面の面積分の力の差による影響はなく、湯側弁体３１は、第三空間１７における水の圧力による力と、第四空間１８における湯の圧力による力と湯側弁ばね３３の付勢力との合力とが釣合うような動きとなり、安定した減圧制御状態が得られる。

このように、本実施形態に係る混合弁システムは、湯減圧弁３０における湯側ダイヤフラム部３２が、水減圧弁２０の二次側水流路１２における水の圧力を受けて湯側弁体３１を移動可能として配設され、混合水を構成する水と湯が正常に供給されている状態では、二次側水流路１２に流入した水の水圧により、湯側ダイヤフラム部３２が湯側弁ばね３３の付勢力に抗して湯側弁体３１を移動させて、一次側湯流路１３と二次側湯流路１４を連通させ、混合弁４１、４２への湯の流入を許容しつつ、各弁体２１、３１が一次側流路と二次側流路の連通度合を調整し、減圧弁として水と湯を設定圧力に維持する一方、水供給の不具合で、水減圧弁２０の二次側水流路１２に水が正常に流入しない場合には、湯側ダイヤフラム部３２に十分な水圧が加わらないことで、湯側弁体３１が湯側弁ばね３３の付勢に伴い移動して、一次側湯流路１３と二次側湯流路１４との間を閉鎖することから、水が減圧弁に達しないような異常状態では、湯側ダイヤフラム部３２を通じて水の圧力を受けられなくなった湯側弁体３１を、湯側弁ばね３３がその付勢力で直ちに湯の流路を閉鎖する位置まで移動させることとなり、水の供給不具合で混合水が異常な高温となり得る状況でも、湯減圧弁３０から混合弁４１、４２への湯の流入を抑えられ、誤って高温の湯が混合弁４１、４２から下流側に流出する事態を防止でき、安全を確保できる。また、水の圧力をそのまま各減圧弁２０、３０の弁体の制御圧力として用いることができ、水の圧力の検出結果に基づきアクチュエータ等による弁体の移動制御を実行する手間や制御機構を省略可能となり、システムの簡略化、低コスト化が図れる。

なお、前記実施形態に係る混合弁システムにおいては、下流側の二系統の使用機器に対応させて二つの混合弁４１、４２を配設する構成としているが、これに限らず、混合弁を一つのみとしたり、三つ以上の混合弁を一体に組込んで配設する構成とすることもでき、混合弁の数に関わりなく、水が水減圧弁に達しないような異常状態には、前記実施形態同様、湯減圧弁が混合弁への湯の流入を抑え、高温の湯が混合弁から下流側に流出する事態を防止できる。

また、前記実施形態に係る混合弁システムにおいて、水側隔壁部及び湯側隔壁部としては、各弁ばね一端部と当接する硬質の板状部分と、変形する可撓性材質部分とを備えるダイヤフラム構造を採用する構成としているが、これに限らず、図９に示すように、各隔壁部を、各弁体と一体化した略鍔状の受圧部２５、３５と、この受圧部２５、３５外周とハウジング間に配設されて受圧部２５、３５で仕切られる各空間をさらに水密を維持しつつ隔離するＯリング２６、３６とからなる構成とするなど、他の構成を用いることもでき、前記実施形態同様、ハウジングにおける各減圧弁部分の各空間を隔離して、一方の空間内の流体が他方の空間側へ漏れないようにしつつ、各空間でそれぞれ圧力を受けて一体の弁体を移動させる一種のアクチュエータの役割を果すこととなる。

また、前記実施形態に係る混合弁システムにおいては、混合弁４１、４２における混合水温度調整のための弁体４３の回転角度調整をアクチュエータ４４により行う構成としているが、これに限らず、弁体の連結軸部に取付けたハンドル等を使用者が直接動かすなど、手動で弁体の回転角度調整を行う構成とすることもできる。

１混合弁システム
１０ハウジング
１１一次側水流路
１２二次側水流路
１３一次側湯流路
１３ａ突出部
１４二次側湯流路
１５第一空間
１６第二空間
１７第三空間
１８第四空間
１９通水路
２０水減圧弁
２１水側弁体
２２水側ダイヤフラム部
２３水側弁ばね
２４、３４圧力設定部
２５、３５受圧部
２６、３６Ｏリング
３０湯減圧弁
３１湯側弁体
３１ａ貫通孔
３２湯側ダイヤフラム部
３３湯側弁ばね
４１、４２混合弁
４３弁体
４３ａ連結軸部
４４アクチュエータ
４５孔
５１、５２、５３、５４逆止弁
６１水流入口
６２湯流入口
６３混合部
６４流出口

Claims

内部に互いに連通する一次側流路と二次側流路を設けられるハウジングと、当該ハウジングにおける一次側流路と二次側流路の連通度合を調整可能に配設される弁体とを有する減圧弁が、水と湯のそれぞれについて配設され、各減圧弁で流入状態をそれぞれ制御される水と湯の混合割合を、さらに混合弁で調整して所定温度の混合水を得る混合弁システムにおいて、
前記水の減圧弁が、
前記ハウジング内の前記二次側水流路に通じた第一の空間と他の第二の空間とを隔離する配置として配設され、前記水側弁体と一体に連結されて、前記第一の空間における水の圧力を受けて水側弁体を移動可能とする水側隔壁部と、
前記ハウジング内に水側弁体を前記一次側水流路と二次側水流路の連通度合を大きくする向きに付勢する配置で配設され、当該付勢力を超えて前記水側隔壁部に水の圧力が加わった状態では、水側隔壁部及び水側弁体の前記一次側水流路と二次側水流路の連通度合を小さくする向きへの移動を許容する水側弁ばねとを備えてなり、
前記湯の減圧弁が、
前記ハウジング内の前記二次側水流路に通じた第三の空間と前記二次側湯流路に通じた他の第四の空間とを隔離する配置として配設され、前記湯側弁体と一体に連結されて、前記第三の空間における水の圧力と前記第四の空間における湯の圧力をそれぞれ受けて湯側弁体を移動可能とする湯側隔壁部と、
前記ハウジング内に湯側弁体を前記一次側湯流路と二次側湯流路の連通度合を小さくする向きに付勢する配置で配設され、当該付勢力と前記第四の空間における湯の圧力との合力を超えて前記湯側隔壁部に水の圧力が加わった状態では、湯側隔壁部及び湯側弁体の前記一次側湯流路と二次側湯流路の連通度合を大きくする向きへの移動を許容する湯側弁ばねとを備えてなり、
前記湯側弁体が、前記二次側水流路への水の流入停止で前記湯側隔壁部で受ける水の圧力が低下すると、湯側弁ばねの付勢により移動して前記一次側湯流路と二次側湯流路との間を閉鎖して非連通状態とし、混合弁側への湯の流入を止めることを
特徴とする混合弁システム。
前記請求項１に記載の混合弁システムにおいて、
水の減圧弁における前記二次側水流路から前記第一の空間に至る水通路と、前記二次側水流路から湯の減圧弁における前記第三の空間に至る水通路とが、共通の通路部分を有すると共に、共通でない通路部分を互いに対称形となる通路形状として前記共通通路部分から分岐形成されることを
特徴とする混合弁システム。
前記請求項１又は２に記載の混合弁システムにおいて、
前記水の減圧弁と湯の減圧弁が、一つのハウジングに水側弁体と湯側弁体をそれぞれ配設されて一体に形成されると共に、
前記ハウジングが前記混合弁におけるハウジングも兼ねて、各減圧弁と混合弁とが一つのハウジングに一体化されることを
特徴とする混合弁システム。
前記請求項３に記載の混合弁システムにおいて、
前記ハウジング内における前記水の減圧弁と混合弁との間、及び前記湯の減圧弁と混合弁との間の各流路に、逆止弁がそれぞれ配設されることを
特徴とする混合弁システム。