JP7076978B2 - 混合弁及び混合水栓 - Google Patents

Description

本発明は、混合弁及び混合弁を備えた混合水栓に関する。

特許文献１には、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、湯流入口８１、水流入口８２、並びに、湯と水の混合水が流出する流出口８３を備えるケーシング８４と、ケーシング８４の内部に摺動可能に配置されて、湯流入口８１及び水流入口８２を開閉する弁部材８５とを有する混合弁８０について記載されている。混合弁８０は、ケーシング８４の一端側から弁部材８５を付勢しつつ、弁部材８５の位置を調整して流出口８３から流出する混合水の温度を調整する温調部材８６を有している。また、混合弁８０は、ケーシング８４の他端側から弁部材８５を付勢しつつ、設定された温度の混合水が流出口８３から流出するように弁部材８５の位置を自動調整する感温ばね８７を有している。また、弁部材８５と感温ばね８７との間に旋回流発生手段としての混合部材８８が配置されている。

図１３（ｂ）に示すように、混合部材８８は、円筒状のばね受け部８８ａと、ばね受け部８８ａの一端側から複数本突設された旋回流発生部材としてのフィン８８ｂとを備えている。ばね受け部８８ａの内部は貫通流路８８ｃとなっており、フィン８８ｂは、フィン８８ｂの延長線が貫通流路８８ｃの中心に集まるように形成されている。水流入口８２から流入した水は、フィン８８ｂに当たることによって貫通流路８８ｃの中心に向かう旋回流を形成する。この旋回流が貫通流路８８ｃを通過する湯の周りを取り囲むようにして混合水が形成される。

特開２０００－２８３３２９号公報

ところで、特許文献１等の混合弁では、感温ばねが収容される部分に新たに流入してきた湯や水の温度に感温ばねが過敏に反応して感温ばねの動作が不安定になる場合があった。本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、感温部材を安定して動作させることのできる混合弁を提供することにある。

上記課題を解決するための混合弁は、湯及び水の一方が流入する第１流入口、湯及び水の他方が流入する第２流入口、並びに湯と水の混合水が流出する流出口を備えるケーシングと、前記ケーシングの内部の流路に摺動可能に配置されて、前記第１流入口及び前記第２流入口を開閉する弁部材と、前記弁部材を前記第１流入口からの流入量が増加する方向へ付勢しつつ、当該弁部材の位置を変更して前記流出口から流出する混合水の温度を調整する温調部材と、前記ケーシング内における湯と水の混合領域に配置され、前記混合領域内の混合水の温度に基づいて変化する付勢力により、前記弁部材を前記第２流入口からの流入量が増加する方向へ付勢する感温部材とを有する混合弁において、前記弁部材よりも下流側の流路には、前記混合領域を流れる混合水の流速を低下させる干渉部材が設けられていることを要旨とする。

この構成によれば、干渉部材が設けられていることにより、混合水が感温部材を通過するのに要する時間を長くすることができる。これにより、混合領域に流入する湯水の割合変化に対する、感温部材の周囲に存在する混合水の温度変化が緩慢になる。その結果、新たに流入してきた湯や水の温度に感温部材が敏感に反応して動作することが抑制され、感温部材の動作が安定する。

上記課題を解決するための混合弁は、湯及び水の一方が流入する第１流入口、湯及び水の他方が流入する第２流入口、並びに湯と水の混合水が流出する流出口を備えるケーシングと、前記ケーシングの内部の流路に摺動可能に配置されて、前記第１流入口及び前記第２流入口を開閉する弁部材と、前記弁部材を前記第１流入口からの流入量が増加する方向へ付勢しつつ、当該弁部材の位置を変更して前記流出口から流出する混合水の温度を調整する温調部材と、前記ケーシング内における湯と水の混合領域に配置され、前記混合領域内の混合水の温度に基づいて変化する付勢力により、前記弁部材を前記第２流入口からの流入量が増加する方向へ付勢する感温部材とを有する混合弁において、前記弁部材よりも下流側の流路には、干渉部材が設けられており、前記干渉部材は、前記弁部材よりも下流側の流路における前記感温部材が配置されている範囲又は前記感温部材よりも下流側に設けられていることを要旨とする。

この構成によれば、干渉部材は、弁部材よりも下流側の流路における感温部材が配置されている範囲又は感温部材よりも下流側に設けられていることにより、混合領域を流れる混合水の速度を効率良く低下させることができる。これにより、新たに流入してきた湯や水の温度に感温部材が敏感に反応して動作することを効率良く抑制し、感温部材の動作を安定させることができる。

上記混合弁について、前記干渉部材は、前記弁部材よりも下流側の流路における前記感温部材が配置されている範囲又は前記感温部材よりも下流側に設けられていることが好ましい。この構成によれば、混合領域を流れる混合水の速度を効率良く低下させることができる。これにより、新たに流入してきた湯や水の温度に感温部材が敏感に反応して動作することを効率良く抑制し、感温部材の動作を安定させることができる。

上記混合弁について、前記干渉部材は、前記感温部材よりも下流側の流路に設けられていることが好ましい。
上記混合弁について、前記干渉部材は、板状の部材で構成されていることが好ましい。この構成によれば、干渉部材の厚さを薄くすることができるため、混合弁を小型化することができる。

上記混合弁について、上記混合弁を備えた混合水栓であることが好ましい。この構成によれば、上記混合弁の機能を奏する混合水栓とすることができる。

本発明の混合弁によれば、感温部材を安定して動作させることができる。

本実施形態の混合水栓の斜視図。 図１の混合水栓におけるボデーと混合弁と切換弁の斜視図。 図１の混合水栓におけるボデーと混合弁と切換弁の正面図。 図１の混合水栓におけるボデーと混合弁と切換弁の部分断面図。 本実施形態の混合弁の断面図。 本実施形態の混合弁の分解斜視図。 変更例の混合弁の断面図。 変更例の干渉部材の斜視図。 別の変更例の干渉部材の斜視図。 別の変更例の混合弁の断面図。 （ａ）は、さらに別の変更例の混合弁の断面図、（ｂ）は、（ａ）の混合弁における他端側の側面図、（ｃ）は、さらに別の変更例における他端側の側面図。 さらに別の変更例の混合弁の断面図。 （ａ）は、従来技術の混合弁の断面図、（ｂ）は、従来技術の弁部材、混合部材及び感温ばねの斜視図。

以下、本発明の一実施形態を説明する。
図１、２に示すように、混合水栓１０は、浴室の壁面１１に設置されている。浴室には、壁面１１から突出するように湯用配管１２と水用配管１３とが設けられている。混合水栓１０は、金属製（例えば、銅合金製）のボデー２０を備えている。ボデー２０は、第１の吐出口３３Ａ及び第２の吐出口３３Ｂを有する管部３０と、管部３０の周面から管部３０に湯を流入させる給湯管３１と、管部３０の周面から管部３０に水を流入させる給水管３２とが一体に形成された鋳造体で構成されている。

図２に示すように、ボデー２０の管部３０は、混合水栓１０が壁面１１に設置された状態で、水平方向に延びるように設けられている。管部３０の第１の吐出口３３Ａは、混合水栓１０が壁面１１に設置された状態で、管部３０から水平方向に吐出するように設けられるとともに、エルボ管１４を介してシャワー用のホースに接続されている。第２の吐出口３３Ｂは、混合水栓１０が壁面１１に設置された状態で、管部３０から鉛直方向に吐出するように設けられるとともに、集中吐水用の吐水管１５に接続されている。

給湯管３１及び給水管３２はそれぞれ、一端側が開口するとともに他端側が管部３０と一体に構成されている。ボデー２０は、図１に示すように、給湯管３１の一端側が湯用配管１２に接続されるとともに、給水管３２の一端側が水用配管１３に接続されることにより、壁面１１に固定されている。

混合水栓１０は、混合水の温度を調整する混合弁４０と、第１の吐出口３３Ａ及び第２の吐出口３３Ｂからの吐止水を切り換える切換弁５０とを備えている。管部３０の一方側（図面の紙面左側）の端部には、混合弁４０を操作して、混合水の温度を調節する温調ハンドル２１が取り付けられている。また、管部３０の他方側（図面の紙面右側）の端部には、切換弁５０を操作して、混合水の吐止水を切り換える切換ハンドル５１が取り付けられている。ボデー２０はカバー２２によって覆われており、カバー２２の一方側から温調ハンドル２１が露出しているとともに、カバー２２の他方側から切換ハンドル５１が露出している。

図３、４に示すように、混合弁４０は、管部３０の一方側の端部に設けられた開口部に挿入されることによって管部３０に取付けられ、固定具３４によって管部３０に固定されている。

次に、混合水栓１０の内部構造について説明する。
図４に示すように、給水管３２から流入した水は、矢印で示すように、管部３０の側面に沿って一方側に向かって流れた後、管部３０の一方側に設けられた混合弁４０に流入する。給湯管３１から流入した湯は、管部３０の径方向内側に流れた後、混合弁４０に流入する。混合弁４０で水と湯が混合されて混合水が形成され、この混合水が、切換弁５０の通水部５２に流入する。通水部５２の内部に設けられた弁体を通過することにより、混合水は、管部３０の径方向外側に延びる第１の吐出口３３Ａ、又は、管部３０の径方向外側に延びる第２の吐出口３３Ｂから吐出される。切換ハンドル５１の操作により、吐止水を切り換えることができるとともに、第１、第２の吐出口３３Ａ、３３Ｂへの流路を切り換えることができる。また、温調ハンドル２１の操作により、混合弁４０を操作することができる。そして、混合弁４０を操作することにより、湯と水との混合割合を調整して、混合水の温度を調整することができる。

次に、混合弁の構成について説明する。
図５、６に示すように、混合弁４０は、ケーシングとして、第１筒体４１と第２筒体４２とを有する。第１筒体４１は、一端側に底壁４１ａを有するとともに、他端側は開放され、他端側内周にネジ溝４１ｂが形成されている。第１筒体４１の底壁４１ａは、中央部に第１開口孔４１ｃを備える。第２筒体４２は、一端側は開放され、一端側外周にネジ溝４２ｂが形成されているとともに、他端側に底壁４２ａを有している。第２筒体４２の底壁４２ａは、中央部に第２開口孔４２ｃを備える。

第２筒体４２の内部は、一端側の第１空間Ｓ１と、第１空間Ｓ１よりも他端側に位置する第２空間Ｓ２とで構成される。第２空間Ｓ２は、第１空間Ｓ１よりも内径が小さく構成されており、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２の境界部分に段部４３が設けられている。

第２筒体４２の周面には、第１空間Ｓ１に連通する位置に、湯及び水の一方が流入する第１流入口としての湯流入口４４と、湯及び水の他方が流入する第２流入口としての水流入口４５とが備えられている。湯流入口４４と水流入口４５は、それぞれ、第２筒体４２の周方向に沿って延びており、湯流入口４４は、水流入口４５よりも第２筒体４２の一端側に位置する。また、第２筒体４２の底壁４２ａに設けられた第２開口孔４２ｃは、湯と水の混合水が流出する流出口として機能する。

図５に示すように、第１筒体４１のネジ溝４１ｂと第２筒体４２のネジ溝４２ｂとが螺合した状態で、第１筒体４１と第２筒体４２は接合されている。第１筒体４１と第２筒体４２の内部には、第１筒体４１の一端側から順に、軸部材４６と、筒状の摺動部材４７と、バイアスばね４８と、筒状の弁部材６０と、感温部材としての感温ばね４９と、干渉部材としての網材７０とが配置されている。

軸部材４６は、第１筒体４１の第１開口孔４１ｃから一端側が突出した状態で配置されている。軸部材４６の突出した部分は、温調ハンドル２１を取り付ける取付部４６ａとして機能する。軸部材４６の他端側には、外周にネジ溝４６ｂが形成されている。

筒状の摺動部材４７は、一端側の内周にネジ溝４７ａが形成されているとともに、他端側には底壁４７ｂが設けられている。軸部材４６のネジ溝４６ｂに摺動部材４７のネジ溝４７ａが螺合した状態で、軸部材４６と摺動部材４７は接合されている。そして、軸部材４６を回転させることによって、摺動部材４７はケーシングの軸方向に摺動可能に構成されている。

バイアスばね４８は、摺動部材４７の他端側に配置されている。バイアスばね４８は、第１ばね４８ａと、第１ばね４８ａの内側に配置されて第１ばね４８ａよりも長さ方向と径方向の寸法が小さい補助ばねとしての第２ばね４８ｂとを有する。

弁部材６０は、バイアスばね４８の他端側に配置されており、バイアスばね４８の第１ばね４８ａによって付勢されている。弁部材６０は、筒状の本体部６０ａと、本体部６０ａの他端側に設けられて、感温ばね４９の一端側を収容する筒状の収容部６０ｂとを有する。収容部６０ｂは、軸方向に延びる筒状の第１壁部６１と、第１壁部６１の一端側から径方向内側に延びる第２壁部６２とで構成される。第２壁部６２の中央部には、開口孔が形成されている。弁部材６０の本体部６０ａの外径は、第１空間Ｓ１の内径と略同じ寸法となるように構成され、弁部材６０の収容部６０ｂの外径は、本体部６０ａの外径よりも若干小さく構成され、第２空間Ｓ２の内径と略同じ寸法となるように構成されている。すなわち、弁部材６０の本体部６０ａは、第１空間Ｓ１の内部を摺動可能に構成されており、弁部材６０の収容部６０ｂは、第２空間Ｓ２の内部を摺動可能に構成されている。

感温ばね４９は、一端側が弁部材６０の収容部６０ｂにおける第１壁部６１の内側に収容されるとともに、第２壁部６２に当接した状態で配置される。感温ばね４９の他端側は、網材７０を介して第２筒体４２の底壁４２ａに当接しており、感温ばね４９の一端側が弁部材６０を付勢する状態で配置されている。すなわち、感温ばね４９は、大部分が第２筒体４２の内部における第２空間Ｓ２に位置する状態で配置されている。また、感温ばね４９は、形状記憶合金（ＳＭＡともいう。）で構成されている。

干渉部材としての網材７０は、弁部材６０よりも下流側の流路において、感温ばね４９の他端側に配置されている。網材７０は、板状に構成され、感温ばね４９と、第２筒体４２の底壁４２ａとの間に挟まれた状態となっている。網材７０の直径は、底壁４２ａの第２開口孔４２ｃの内径よりも大きく構成されており、網材７０は第２開口孔４２ｃから抜け落ちないように構成されている。網材７０の構成としては特に限定されないが、例えば、３０～７０メッシュの金属製の網材を用いることができる。

次に、混合弁の弁機構について説明する。
図４、５に示すように、軸部材４６の取付部４６ａに取り付けられた温調ハンドル２１を操作すると、軸部材４６の回転に伴って、摺動部材４７が摺動する。摺動部材４７の位置を調整することにより、弁部材６０を付勢するバイアスばね４８を介して、弁部材６０の位置を変更することができる。弁部材６０は、他端側から感温ばね４９によっても付勢されており、バイアスばね４８と感温ばね４９との付勢が釣り合った状態で弁部材６０の位置は変更される。

弁部材６０の本体部６０ａが、第１空間Ｓ１の一端側の所定の位置にあるとき、弁部材６０の本体部６０ａによって湯流入口４４は閉鎖されるとともに、水流入口４５は開放される。また、弁部材６０の本体部６０ａが、第１空間Ｓ１の一端側の所定の位置から他端側に移動すると、湯流入口４４が徐々に開放され、水流入口４５が徐々に閉鎖される。そして、弁部材６０の本体部６０ａが第１空間Ｓ１の他端側の所定の位置にあるとき、湯流入口４４は開放されるとともに、水流入口４５は閉鎖される。このように、弁部材６０の本体部６０ａの位置を変更することによって、湯流入口４４及び水流入口４５の開閉状態を調整し、湯と水との混合割合を調整することができる。すなわち、軸部材４６と、摺動部材４７と、バイアスばね４８とにより、弁部材６０を湯流入口４４からの流入量が増加する方向へ付勢し、流出口から流出する混合水の温度を調整する温調部材が構成されている。また、感温ばね４９は、弁部材６０を水流入口４５からの流入量が増加する方向へ付勢している。そして、湯流入口４４及び水流入口４５から流入した湯水は、第２筒体４２の第２空間Ｓ２において混合され、第２筒体４２の第２開口孔４２ｃから流出する。よって、第２空間Ｓ２は、混合水の混合領域として機能する。

ここで、混合水の混合中に、湯の流入量が減少すると、感温ばね４９が混合水の温度変化を感知して、弁部材６０を付勢する付勢力を減少させる。これにより、弁部材６０の位置が他端側に移動して、湯流入口４４からの湯の流入量が多くなるため、混合水の温度を自動調整して、温度低下を抑制することができる。また、湯水の混合中に、水の流入量が減少すると、感温ばね４９が混合水の温度変化を感知して、弁部材６０を付勢する付勢力を増大させる。これにより、弁部材６０の位置が一端側に移動して、水流入口４５からの水の導入量が多くなるため、混合水の温度を自動調整して、温度上昇を抑制することができる。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）感温ばね４９と、第２筒体４２の底壁４２ａとの間に網材７０が配置されているため、網材７０の上流側に位置する混合領域を流れる混合水の流速が低下する。これにより、混合領域に流入する湯水の割合変化に対する、感温ばねの周囲に存在する混合水の温度変化が緩慢になる。その結果、新たに流入してきた湯や水の温度に感温ばねが敏感に反応して動作することが抑制され、感温ばねの動作が安定する。

（２）干渉部材は、網材７０で構成されている。網材７０は、内部に略均一に気孔が形成されているため、網材７０の内部を混合水は略均一に流通する。したがって、混合領域を流れる混合水の流速を安定的に低下させることができる。また、干渉部材の厚さを薄くすることが容易になるため、混合弁４０を小型化することができる。また、干渉部材が網材７０で構成されていることにより、混合弁４０の構造を簡素化することができる。

本実施形態は、次のように変更して実施することも可能である。また、上記実施形態の構成や以下の変更例に示す構成を適宜組み合わせて実施することも可能である。
・干渉部材の位置は、感温ばねよりも下流側に限定されない。干渉部材は、弁部材６０よりも下流側の流路に設けられていればよく、例えば、図７に示すように、一端側に干渉部材７６が設けられた筒体７７を感温ばね４９の内側に配置することにより、感温ばね４９が配置されている範囲に、干渉部材７６を配置してもよい。干渉部材７６が、感温ばね４９が配置されている範囲に配置された場合であっても、干渉部材７６を通過する混合水の流速が低下することによって、混合領域における混合水の流速を低下させることができる。

・本実施形態では、第１流入口が湯流入口４４であり、第２流入口が水流入口４５であったが、この態様に限定されない。第１流入口が水流入口であり、第２流入口が湯流入口であってもよい。

・干渉部材は、網材に限定されない。例えば、図８に示すように、厚さ方向に貫通する多数の貫通孔７１を有する板状の部材７２であってもよいし、図９に示すように、板材７３全体がスポンジ状の多孔体で構成されたものであってもよい。さらに、図１０に示すように、第２筒体４２の第２開口孔４２ｃの他端側に、板状の干渉部材７４が螺合して取付けられていてもよいし、図１１（ａ）に示すように、第２筒体４２の第２開口孔４２ｃに、干渉部材７５が一体に形成されていてもよい。第２開口孔４２ｃに干渉部材７５が一体に形成されている場合は、例えば、図１１（ｂ）に示すように、第２開口孔４２ｃが、複数の貫通孔７５ａによって構成されていてもよいし、図１１（ｃ）に示すように、第２開口孔４２ｃの内側に突出する凸状部７５ｂを有していてもよい。

・干渉部材は、板状の部材に限定されず、柔軟性を有するシート状の部材であってもよい。柔軟性を有するシート状の部材であっても、使用時に板状の部材と同様に固定して使用することができれば、干渉部材として用いることができる。

・干渉部材の形状は、円形に限定されず、楕円形や、多角形であってもよい。
・干渉部材は、複数の干渉部材が積層されて配置されていてもよい。複数の干渉部材が積層されて配置されている場合、個々の干渉部材が、厚さや、多孔度等が異なる部材で構成されていてもよい。また、複数の干渉部材は互いに離間して配置されていてもよい。また、図１２に示すように、干渉部材は螺旋状の部材７８で構成されていてもよい。

・本実施形態における感温部材は、感温ばね４９に限定されない。感温ばね４９以外の感温部材としては、例えば、温度変化に応じて膨張収縮する板状の感温体（バイメタル）を用いることができる。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下に記載する。
（イ）前記軸部材の取付部に温調ハンドルが取り付けられている混合弁。

１０…混合水栓、４０…混合弁、４２ｃ…流出口（第２開口孔）、４４…湯流入口、４５…水流入口、４９…感温部材（感温ばね）、７０…干渉部材（網材）。

Claims (3)

1. 湯及び水の一方が流入する第１流入口、湯及び水の他方が流入する第２流入口、並びに湯と水の混合水が流出する流出口を備えるケーシングと、
   前記ケーシングの内部の流路に摺動可能に配置されて、前記第１流入口及び前記第２流入口を開閉する弁部材と、
   前記弁部材を前記第１流入口からの流入量が増加する方向へ付勢しつつ、当該弁部材の位置を変更して前記流出口から流出する混合水の温度を調整する温調部材と、
   前記ケーシング内における湯と水の混合領域に配置され、前記混合領域内の混合水の温度に基づいて変化する付勢力により、前記弁部材を前記第２流入口からの流入量が増加する方向へ付勢する感温部材とを有する混合弁において、
   前記ケーシングは筒状に構成され、軸方向の他端側に底壁を有しており、前記流出口は、前記底壁に設けられており、
   前記ケーシングの軸方向において、前記弁部材、及び前記感温部材よりも下流側の流路には、前記混合領域を流れる混合水の流速を低下させる干渉部材が設けられていることを特徴とする混合弁。
2. 前記干渉部材は、板状の部材で構成されている請求項１に記載の混合弁。
3. 請求項１又は２に記載された混合弁を備えた混合水栓。

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