JP6844452B2 - 湯水混合栓 - Google Patents

Description

本発明は、湯水混合栓に関するものであり、更に詳しくは、水栓本体内に軸線方向に移動可能に設けられた可動弁体をバイアスバネと形状記憶合金(Shape Memory alloy)よりなる感温バネ（ＳＭＡバネ）とにより軸線方向の両側から付勢するよう構成されているＳＭＡ式サーモスタットを有する湯水混合栓に関するものである。

ＳＭＡ式サーモスタットは湯側（Ｈ側）で感温バネの荷重が最大となるため、冷水側（Ｃ側）の方向へ戻そう する力が強くなり、温度調整用ハンドルの自転を起こす。

そのため、ＳＭＡ式サーモスタットではラチェット構造を設け、その抵抗力で温度調整用ハンドルの自転を効果的に防いでいる（下記特許文献１参照）。

特開２０１６−２１７４４０号公報

一方、感温バネを圧縮する方向（Ｃ側からＨ側）への操作では、バネの反力により操作が重くなるが、前述のラチェット構造によりさらに重くなることになる。

自転の防止のためにはラチェットは強くしたいが、操作の観点からはあまり強くしたくないという矛盾（課題）を抱えている。

本発明は上述の事柄を考慮に入れてなされたものであり、内側のラチェットギアと外側のラチェットリングの噛み合わせによりラチェットを構成している機構において、温度調整用ハンドルの回転時に発生する回転に抵抗するラチェットの抵抗力を、感温バネを圧縮する方向への操作では下げることができるとともに、温度調整用ハンドルの自転を起こす方向へは上げることができる湯水混合栓を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は、可動弁体を軸線方向に移動可能に収容するとともに、感温バネ及びバイアスバネを内蔵する筒状ハウジングと、
この筒状ハウジング内に収容され温度調整用ハンドルの回転操作に連動して回転する温度調整用栓棒と、
前記温度調整用栓棒の回転に伴い前記バイアスバネを伸縮させて前記可動弁体を軸線方向に移動させることによって湯水混合水の吐水温度を調整可能に構成している湯水混合栓において、
外面に波状の突起が形成されたラチェットギアが前記筒状ハウジングの一端側開口部に同軸状に外嵌される一方、このラチェットギアを掴むツメを有するツメ部が円周部の内周面に形成されたラチェットリングを設けるとともに、このラチェットリングは前記温度調整用栓棒に固定部で固定されて前記温度調整用栓棒と連動して回転するよう構成されており、
さらに、このラチェットリングは前記温度調整用栓棒の回転時に発生する回転に抵抗する力を湯側への回転時の方が水側への回転時の方よりも小としてあることを特徴とする湯水混合栓を提供する（請求項１）。

又、本発明は、前記ラチェットリングのツメの位置を前記固定部との連結部を基準として左右対称とするのではなく、回転方向にずらせてある請求項１に記載の湯水混合栓を提供する（請求項２）。

本発明で用いるラチェットリングは温度調整用栓棒の回転時に発生する回転に抵抗する力を湯側への回転時の方が水側への回転時の方よりも小となるよう構成されている。

即ち、内側のラチェットギアと外側のラチェットリングの噛み合わせによりラチェットを構成している機構において、本発明では、温度調整用ハンドルが自転を起こす湯側（Ｈ側）から冷水側（Ｃ側）への回転方向では、ラチェットの抵抗力を上げるようにラチェット構造を構成することにより、温度調整用ハンドルが自転するのを防止できる。

一方、感温バネにより温度調整用ハンドル操作が重くなる冷水側（Ｃ側）から湯側（Ｈ側）への回転方向では、逆にラチェットの抵抗力を下げるようにラチェット構造を構成することにより、ラチェットの抵抗力を下げた分だけ操作にかかる力が軽減され、操作性を向上できる。

このように、本発明では、温度調整用栓棒の回転時に発生する回転に抵抗する力を回転方向に応じて変えているので、自転の防止のためにはラチェットは強くしたいが、操作の観点からはあまり強くしたくないという矛盾（課題）を解決することができる。

又、ツメ及び連結部間に位置するチェットリングの円周部が変形しながらラチェットギアの突起（山）に噛合するツメ３は回転方向に移動することになるが、本発明では、ラチェットリングのツメの位置を固定部との連結部を基準として左右対称とするのではなく、回転方向にずらせてあり、連結部を２つ設けてある場合、連結部間にそれぞれツメを設け、ツメとその左右の連結部との距離（ツメ左右の連結部までのラチェットリングの円周部の距離）を異ならせるように構成している。

この場合、チェットリングの前記円周部に起きる変形の度合いは前記円周部の距離が長い方が短い方よりも大きくなり、前記円周部の変形が起きやすく少ない力で温度調整用栓棒を回転させることができ、逆に、短い方は前記円周部が変形しにくく回転するのに大きな力が必要になる。

そこで、ツメ３の移動が冷水側（Ｃ側）から湯側（Ｈ側）への場合は回転方向における前記円周部の距離を長く設定することにより、ラチェットの抵抗力を下げることができ、その結果、前記課題を解決することができる。

本発明の一実施形態における筒状ハウジング（ＳＭＡ式サーモスタット）を示す構成説明図である。 図１におけるＡ−Ａ矢視線方向（温度調整用ハンドル側）から見た、上記実施形態におけるラチェットリングのツメによるラチェットギアの掴み具合を示す正面図である。 上記実施形態におけるラチェットリングを示す正面図である。 上記実施形態におけるラチェットギアを示す正面図である。 （Ａ）は、上記実施形態におけるラチェットギアを示す背面図である。（Ｂ）は、図５（Ａ）におけるｂ−ｂ線断面図である。 本発明の他の実施形態におけるラチェットリングを示す正面図である。 本発明の更に他の実施形態におけるラチェットリングのツメによるラチェットギアの掴み具合を示す正面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、それによって本発明は限定されるものではない。

図１〜図５は、２個のツメが隣接した状態で設けられている２つのツメ部を外側環状内周面に設けたラチェットリングを有するとともに、連結部を２つ設け、連結部間にそれぞれ前記ツメ部を設け、そのツメ部と左右の連結部との距離を異ならせるように構成した本発明の一実施形態を示す。

図１は、湯水混合栓の水栓本体の一端に内蔵されている筒状ハウジング（ＳＭＡ式サーモスタット）の断面を示している。

図２は、図１におけるＡ−Ａ矢視線方向から見た、ラチェットリングのツメによるラチェットギアの掴み具合を示す正面図であり、例えば温度調整用ハンドルを回転させる前の中立状態（ハンドル操作前の状態）を示している。

図３は、図２から抜き出されたラチェットリングの正面図であり、図３におけるＢ−Ｂ線断面が図１に記載されている。

図４は、図２から抜き出されたラチェットギアの正面図である。

図５（Ａ）は、ラチェットギアを背面側からみた図である。

図５（Ｂ）は、図５（Ａ）におけるｂ−ｂ線断面図であり、この断面は図１に記載されているラチェットギアの断面とは逆の方向から見たものになっている。

まず始めに、本発明が適用される筒状ハウジング（ＳＭＡ式サーモスタット）を有する湯水混合栓の基本的な構成について図１を用いて説明する。

図１において、筒状ハウジング２１は、水栓本体（図示せず）の一端に内蔵されており、内部に水側弁座３１及び湯側弁座２６を有する。

そして、これら両弁座３１，２６に選択的に接離するように水栓本体内に同軸上で軸線方向（両矢印Ｐで示す方向）に可動弁体２２が移動可能に設けらている。

この可動弁体２２の上流側及び下流側の水栓本体内にそれぞれ湯流入室及び湯水混合室が形成されている。

前記可動弁体２２を湯側弁座２６と接近する方向に付勢するように前記湯水混合室の側には形状記憶合金よりなる感温バネ(Shape Memory alloy coil springs) ２７が設けられている。

一方、感温バネ２７の付勢力に対向させて可動弁体２２を水側弁座３１と接近する方向に付勢するように前記湯流入室の側にはバイアスバネ３２が設けられている。

筒状ハウジング２１は、可動弁体２２をＰ方向に移動可能に収容するとともに、感温バネ２７及びバイアスバネ３２を内蔵している。

２８は、温度調整用栓棒で、筒状ハウジング２１内に収容され温度調整用ハンドル（図示せず）の回転操作に連動して回転する。

２９は、筒状の移動部材２９で、温度調整用栓棒２８の先端側に形成された雄ねじ部３０に螺合する雌ねじ部３４を有し温度調整用栓棒２８の回転に伴い筒状ハウジング２１内をＰ方向に移動する。

さらに、移動部材２９のＰ方向移動によりバイアスバネ３２を伸縮させて可動弁体２２をＰ方向に移動させることによって湯水混合水の吐水温度を調整可能に構成されているとともに、可動弁体２２を、感温バネ２７とバイアスバネ３２とによりＰ方向の両側から付勢するように構成されている。

又、筒状ハウジング２１は、筒状の弁体収容部材２３と、筒状の固定ガイド部材２４と、筒状の接続部材２５とを有する。

弁体収容部材２３は、可動弁体２２をＰ方向に移動可能に収容している。

固定ガイド部材２４は、温度調整用ハンドル及び可動弁体２２間に水栓本体と同軸の横置き状態で設けられている。

接続部材２５は、前記両者２３，２４を内側からシール可能に接続するように設けられている。

又、バイアスバネ３２は、固定ガイド部材２４と接続部材２５間にわたり設けられており、移動部材２９の一方端面２９ａと可動弁体２２の先端面内側に取り付けたバネ受け部材３３との間に介設されている。

又、水側弁座３１は、弁体収容部材２３の段差部分である内周小径位置に形成されている。

そして、湯水混合水の設定温度調整のたびに、温度調整用ハンドル（図示せず）を回転させることにより、バイアスバネ３２をＰ方向に伸縮させて設定温度である湯水混合水の吐水温度を調整設定するように温度調整用栓棒２８と移動部材２９が設けられている。

湯流入路は、湯配管（図示せず）から水栓本体に流入し、可動弁体２２と湯側弁座２６との隙間を通り前記湯流入室から可動弁体２２に形成された中央孔を通って前記湯水混合室に至る。

以下、ラチェットリングとラチェットギアについて説明する。

図１〜図５において、１は、外面に波状の突起１ａ，１ａ，…が形成されたラチェットギアである。

ラチェットギア１は、筒状ハウジング２１の固定ガイド部材２４に形成されている一端側開口部２４ａに同軸上に外嵌されている。

２は、ラチェットリングである。

ラチェットギア１及びラチェットリング２は、いずれも背面側に形成された環状のフランジｆ〔図５（Ｂ）参照〕及びフランジｆ’（図１参照）を有する。

尚、この実施形態ではフランジｆ及びフランジｆ’が位置する側とは反対の側を正面側としている。

以下、特徴的構成について説明する。

ラチェットリング２の素材としては、軸受けにも使用されるほど耐磨耗性、摺動性に優れたＰＯＭ（ポリオキシメチレン又はポリアセタール）樹脂を挙げることができる。

ラチェットリング２は、外側を一周する外側環状円周部４を有している。

ラチェットリング２は、ラチェットリング２の取付用中央穴５を介して前記温度調整用栓棒２８の大径壁面部６に挿嵌・固定されており、これにより、ラチェットリング２は温度調整用栓棒２８と連動して回転する。

即ち、ラチェットリング２は温度調整用栓棒２８に対しラチェットリング２を固定しうる環状の固定部Ｆを内側に有しており、この実施形態では、ラチェットリング２は前記固定部Ｆを介して前記栓棒２８の回転方向にスプライン嵌合されている。

そして、ラチェットリング２は、前記フランジｆ’の端面ｎ（図１参照）が固定ガイド部材２４の大径外周端面７に当接した状態で、前記栓棒２８に抜け止め用のＣリング８が前記外側環状円周部４の正面側端面ｎ’（図１参照）に当接するまで嵌込まれている。

又、ラチェットリング２は、前記外側環状円周部４と前記固定部Ｆとを左右二箇所において連結する連結部Ｌ，Ｌ’を有している。

又、ラチェットリング２は左右一対の連結部Ｌ，Ｌ’が位置する円周上において一部切欠いて形成された上下一対の空間部分Ｓ，Ｓ’を有する。空間部分Ｓ，Ｓ’は同一形状である。そして、ラチェットリング２の外側環状円周部４は、空間部分Ｓ，Ｓ’が位置する個所において薄幅Ｈ（図２参照）に形成されている。

空間部分Ｓ，Ｓ’は、それぞれ径方向に所定幅を有して位置する外側円弧（内周面ｍを構成する）１４および内側円弧１５によって囲まれた形状をなす。

そして、ラチェットリング２は、ラチェットギア１の突起１ａに噛合するよう前記外側環状円周部４の内周面ｍに形成されたツメ３を有し、２つのツメ３を有する上下一対のツメ部１１，１２が前記外側環状円周部４に形成されている。そして、ツメ３は内周面ｍから空間部分Ｓ，Ｓ’に突出している。

ツメ部１１，１２は同一形状であり、この実施形態では、ツメ部１１，１２はそれぞれ２個のツメ３が隣接した状態で設けられている。

さらに、ツメ部１１，１２は前記外側円弧１４の中央位置から回転方向に所定角度θ（＝９°）だけずれた位置に設けられている（図３参照）。

即ち、ラチェットリング２は温度調整用栓棒２８の回転時に発生する回転に抵抗する力を湯側への回転時の方が水側への回転時の方よりも小とするため、この実施形態では、ラチェットリング２のツメ３の位置を前記固定部Ｆとの連結部Ｌ，Ｌ’を基準として左右対称とするのではなく、回転方向（矢印で示すＲ方向及びｒ方向）に所定角度だけずらせてある。

Ｒ方向は、感温バネ２７を圧縮する方向（Ｃ側からＨ側）を示し、ｒ方向は、それとは反対の方向（Ｈ側からＣ側）を示す。

この実施形態では、ツメ３の位置を、図３に示すように、ツメ一山分だけ中心線Ｊからｒ方向にずらせながら、ラチェットリング２を温度調整用栓棒２８の大径壁面部６に固定し、これをハンドル操作前の中立状態としている。

即ち、左右の連結部Ｌ，Ｌ’の中心を通る基準線Ｔに対して上下同一形状のツメ部１１，１２を重ねるような対称構造にするのではなく、温度調整用栓棒２８の回転方向（ｒ方向）に所定角度θ（＝９°）だけツメ部１１，１２をずらした状態でラチェットリング２を前記固定部Ｆを介して温度調整用栓棒２８に固定している。

而して、左右２つの連結部Ｌ，Ｌ’を設け、連結部Ｌ，Ｌ’間にそれぞれ前記ツメ部１１，１２を上下に非対称に設け、空間部分Ｓ’においては、そのツメ部１２と左右の連結部Ｌ，Ｌ’との距離を異ならせるように構成し、又、空間部分Ｓにおいては、そのツメ部１１と左右の連結部Ｌ，Ｌ’との距離を異ならせるように構成してあり、外側環状円周部４の円周部分４ａが外側環状円周部４の円周部分４ｂより長い。

そして、ラチェットリング２の外側環状円周部４の空間部分Ｓ，Ｓ’が位置する個所は、前記固定部Ｆに比べて薄幅Ｈ（図２参照）に形成されているが、ラチェットリング２は機械的強度に優れているＰＯＭを素材としているので、前記円周部分４ａ，４ｂは変形に耐えうる。

そして、ツメ３の移動が冷水側（Ｃ側）から湯側（Ｈ側）への場合（温度調整用栓棒２８をＲ方向に操作する場合）、例えば前記円周部分４ａの長さ（ツメ部１２と右の連結部Ｌ’の距離）を前記円周部分４ｂの長さ（ツメ部１２と左の連結部Ｌの距離）よりも長く設定してあるとともに、前記円周部分４ａは薄肉に形成されているので、前記円周部分４ａの変形を起こしやすくでき、ラチェットの抵抗力を下げることができる。

故に、この実施形態では、温度調整用ハンドルのＲ方向への回転操作を軽くでき、少ない力で温度調整用栓棒２８を回転操作できる。

例えば、ツメ部１２と右の連結部Ｌ’の距離をツメ部１２と左の連結部Ｌの距離よりも短く設定した場合（比較例）、Ｃ側からＨ側へ操作すると、ツメ部１２と右の連結部Ｌ’の距離に相当する円周部分の変形がこの実施形態のものよりも起きにくく、その分、温度調整用ハンドルの回転操作は重たくなり、大きな力で温度調整用栓棒２８をＲ方向に回転操作する必要がある。

図６は、２個のツメ３，３が隣接した状態で設けられている１つのツメ部１１を外側環状内周面４に設けてなるとともに、連結部Ｌを１つ設け、そのツメ部１１と連結部Ｌとの距離を異なる回転方向（Ｒ方向とｒ方向）で異ならせるようにラチェットリング２を構成した本発明の他の実施形態を示す。

尚、図６において、図１〜図５において示した符号と同一のものは同一又は相当物である。

この場合、ラチェットリング２は連結部Ｌが位置する円周上において一部切欠いて形成された１つの空間部分Ｓを有する。

空間部分Ｓは径方向に所定幅を有して位置する外側円弧１４および内側円弧１５によって囲まれた形状をなし、ツメ部１１は前記外側円弧１４の中央位置からｒ方向に所定角度だけずれた位置に設けられている。

この実施形態でも、温度調整用ハンドルのＲ方向への回転操作を軽くでき、少ない力で温度調整用栓棒２８を回転操作できるものであり、上記実施形態と同様の効果を奏する。

故に、温度調整用ハンドルの自転の防止のためにはラチェットは強くしたいが、操作の観点からはあまり強くしたくないという課題を解決できる。

さらに、本発明は、上述した二つの実施形態に限定されるものではなく、連結部を３つ設け、連結部間にそれぞれ１つツメ部を設け、そのツメ部と左右の連結部との距離を異ならせるように構成してもよく、上述した二つの実施形態と同様の効果を奏する。

上記各実施形態では、ラチェットギアを掴むツメとして、ラチェットリング２に一体に形成したものを示した。

図７は、ラチェットリング２に設けられるツメをラチェットリング２とは別体に設け、しかも、ツメ３’，３’をそれぞれ板バネで構成し、ラチェットリング２は、ラチェットギア１の突起１ａに噛合するよう前記板バネ製のツメ３’，３’を前記外側環状円周部４の内周面ｍに形成された上下一対の板バネ保持部６０，６０に嵌込むことで内周面ｍに固定するようにした本発明の更に他の実施形態を示す。

尚、図７において、図１〜図６において示した符号と同一のものは同一又は相当物である。

この実施形態と図２に示す上記実施形態との違いは、図２に示す２個のツメ３，３よりそれぞれ構成されるツメ部１１，１２に代えて、１個の板バネ製ツメ３’よりそれぞれ構成されるツメ部１１’，１２’を用いた点である。

この実施形態でも、上記各実施形態と同様の効果を奏する。即ち、温度調整用ハンドルの自転の防止のためにはラチェットは強くしたいが、操作の観点からはあまり強くしたくないという課題を解決できる。

尚、図７においては、二つの連結部Ｌ．Ｌ’を設けたものを示したが、本発明は、一つの連結部としてもよく、三つの連結部を設けてもよく、一つの連結部を設けた場合は、図６に示した実施形態に対応する効果を奏し、三つの連結部を設けた場合も、温度調整用ハンドルの自転の防止のためにはラチェットは強くしたいが、操作の観点からはあまり強くしたくないという課題を解決できる。

１ ラチェットギア
１ａ 突起
２ ラチェットリング
３，３’ ツメ
４ 円周部
１１，１２ ツメ部
２１ 筒状ハウジング
２２ 可動弁体
２４ａ 一端側開口部
２７ 感温バネ
２８ 温度調整用栓棒
３２ バイアスバネ
Ｐ 軸線方向
Ｖ 湯水混合栓
ｍ 内周面
Ｆ 固定部
Ｌ，Ｌ’ 連結部

Claims (2)

1. 可動弁体を軸線方向に移動可能に収容するとともに、感温バネ及びバイアスバネを内蔵する筒状ハウジングと、
   この筒状ハウジング内に収容され温度調整用ハンドルの回転操作に連動して回転する温度調整用栓棒と、
   前記温度調整用栓棒の回転に伴い前記バイアスバネを伸縮させて前記可動弁体を軸線方向に移動させることによって湯水混合水の吐水温度を調整可能に構成している湯水混合栓において、
   外面に波状の突起が形成されたラチェットギアが前記筒状ハウジングの一端側開口部に同軸状に外嵌される一方、このラチェットギアを掴むツメを有するツメ部が円周部の内周面に形成されたラチェットリングを設けるとともに、このラチェットリングは前記温度調整用栓棒に固定部で固定されて前記温度調整用栓棒と連動して回転するよう構成されており、
   さらに、このラチェットリングは前記温度調整用栓棒の回転時に発生する回転に抵抗する力を湯側への回転時の方が水側への回転時の方よりも小としてあることを特徴とする湯水混合栓。
2. 前記ラチェットリングのツメの位置を前記固定部との連結部を基準として左右対称とするのではなく、回転方向にずらせてある請求項１に記載の湯水混合栓。