JPH06119060A

JPH06119060A - 湯水混合装置

Info

Publication number: JPH06119060A
Application number: JP26584792A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Shirai; 白井　　滋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-10-05
Filing date: 1992-10-05
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2017-09-09
Also published as: JP3321847B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ピストンを有した混合弁体の駆動手段の低電
力化および小型化ができる湯水混合装置を提供する。【構成】湯側弁体２６、水側弁体２７と、湯側流路２
３と水側流路２４を仕切る仕切りピストン２９と、水側
流路２４から湯側弁体２６に連結された湯側圧力ピスト
ン３０および水側弁体２７に連結された水側圧力ピスト
ン３１に至る湯側パイロット圧導入路３４および水側パ
イロット圧導入路３５の流路面積を可変するパイロット
圧可変手段３９を備えている。そして、混合湯温を温度
検出器４１で検出して、制御器４２で設定手段４３の設
定温度と比較フィードバック制御し適温を得るものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、湯と水を混合して適温
を得る、給湯用の湯水混合装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の湯水混合装置には、図３に
示すようなものがあった（例えば、特開平１−３１２２
７９号公報）。

【０００３】図３において、湯流路１と水流路２を経て
供給される湯と水は、自動調圧弁３によって、減圧され
るとともに湯と水の混合比が調節される。自動調圧弁３
は、湯流路１の１次圧力ＰＨ１を減圧する湯側弁体４、
湯側弁座５と、水流路２の１次圧力ＰＣ１を減圧する水
側弁体６、水側弁座７と、湯側弁体４と水側弁体６を連
結する弁軸８と、シリンダ９内に設けられた湯と水の１
次圧ＰＨ１，ＰＣ１の圧力差で動作するピストン９ａと
で構成されており、湯または水の圧力が急変してもその
圧力で自動調圧弁３が左右に移動し、湯側弁体４と水側
弁体６の２次圧ＰＨ２とＰＣ２とが常に等しく保たれる
ように作用する。さらに、弁軸８にバイアス駆動手段１
０が設けられ、バイアス駆動手段１０は、弁軸８の端部
に結合されたボビン１１と、そのボビン１１上に巻回さ
れ絶縁されたコイル１２、およびコイル１２をはさむよ
うに設けられた永久磁石１３を有し、前記コイル１２
は、可撓部１４を介して制御手段１８に接続されてい
る。制御手段１８からコイル１２に電流を流すと、その
電流は永久磁石１３によって発生している磁界を横切る
ので、フレミングの法則によって弁軸８にバイアス力が
付与される。このためバイアス力の分だけ自動調圧点が
ずれ、例えば湯と水の２次圧ＰＨ２とＰＣ２とが２：１
の点で常に調圧されるようになり、結果的に出湯温度が
高くなる。このように、コイル１２への電流を変化する
ことにより混合湯温を変える。１９は湯と水の混合部で
あり、混合後は流量調節開閉弁２０を介して出湯される
が、その温度は混合湯温検出手段（例えばサーミスタ）
１５によって、またその流量は流量検出手段１６によっ
て検出され、設定手段１７の値に一致させるべく制御手
段１８がバイアス駆動手段１０と流量調節開閉弁駆動手
段２１を付勢し温度調節を行なう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、次のような課題を有していた。

【０００５】例えば湯側と水側の供給１次圧、すなわち
ＰＨ１とＰＣ１との圧力差が大きい場合、湯と水の混合
比を可変するためのバイアス駆動手段１０の必要駆動力
が大きくなり、バイアス駆動手段１０の容量の増大およ
び消費電力が増大するという課題を有していた。例え
ば、湯側の供給１次圧が１kg／cm²（９.8×１０⁴Ｐ
ａ）で、水側の供給１次圧が２kg／cm²（１９.6１×１
０⁴Ｐａ）で、仕切りピストン９ａの直径が１５mmの場
合、バイアス駆動手段１０は約１.8kgｆ（＝１７.3Ｎ）
以上の力を発生できなくてはならない。したがって、バ
イアス駆動手段１０は外形寸法が大型化し、消費電力も
大きくならざるを得なかった。

【０００６】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、ピストンを有した構造の混合弁において湯と水の供
給圧の差が大きい場合にも対応でき、かつ駆動手段の低
電力、および小型化を実現できる湯水混合装置を提供す
ることを第１の目的としている。

【０００７】本発明の第２の目的は、ピストンを有した
構造の混合弁において特に小型で低電力のモータ１個で
駆動できる湯水混合装置を提供することにある。

【０００８】本発明の第３の目的は、ピストンを有した
構造の混合弁において組立工数を低減するとともに、制
御のズレが少なく、かつ小型化ができる湯水混合装置を
提供することにある。

【０００９】本発明の第４の目的は、ピストンを有した
構造の混合弁において、弁位置を確実に把握でき、迅速
な制御をし易い湯水混合装置を提供することにある。

【００１０】本発明の第５の目的は、ピストンを有した
構造の混合弁における駆動手段の低電力、および小型化
を実現できると共に、特にゴミ噛みを防止しつつ混合比
の可変制御範囲の広い湯水混合装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の第１の目的を達成
するために本発明の湯水混合装置は、湯側流路に設けら
れた湯側弁座および湯側弁体と、水側流路に設けられた
水側弁座および水側弁体と、前記湯側弁体と前記水側弁
体に弁軸を介して連結された湯側流路と水側流路とを仕
切る仕切りピストンと、前記水側弁体と連結された水側
圧力ピストンと、前記湯側弁体と連結された湯側圧力ピ
ストンと、前記水側弁体の１次側流路の水圧を前記湯側
圧力ピストンへ導入する湯側パイロット圧導入路と、前
記水側弁体の１次側流路の水圧を前記水側圧力ピストン
へ導入する水側パイロット圧導入路と、前記湯側圧力ピ
ストンへの導入圧を前記湯側弁体の２次側流路へ排出す
る湯側パイロット圧排出路と、前記水側圧力ピストンへ
の導入圧を前記水側弁体の２次側流路へ排出する水側パ
イロット圧排出路と、前記湯側パイロット圧導入路の流
路面積および前記水側パイロット圧導入路の流路面積を
加減するパイロット圧可変手段と、湯と水が合流する混
合流路に設けた温度検出器と、混合湯温を設定する設定
手段と、この設定手段と前記温度検出器の信号を比較し
て前記パイロット圧可変手段を制御する制御器とを備え
て構成するものである。

【００１２】また第２の目的を達成するために本発明の
湯水混合装置は、湯側流路に設けられた湯側弁座および
湯側弁体と、水側流路に設けられた水側弁座および水側
弁体と、前記湯側弁体と前記水側弁体に弁軸を介して連
結された湯側流路と水側流路とを仕切る仕切りピストン
と、前記水側弁体と連結された水側圧力ピストンと、前
記湯側弁体と連結された湯側圧力ピストンと、前記水側
弁体の１次側流路の水圧を前記湯側圧力ピストンへ導入
する湯側パイロット圧導入路と、前記水側弁体の１次側
流路の水圧を前記水側圧力ピストンへ導入する水側パイ
ロット圧導入路と、前記湯側パイロット圧導入路および
前記水側パイロット圧導入路とに交又する１本のパイロ
ット弁軸と前記パイロット弁軸を回転制御する１個のモ
ータからなるパイロット圧可変手段と、湯と水が合流す
る混合流路に設けた温度検出器と、混合湯温を設定する
設定手段と、この設定手段と前記温度検出器の信号を比
較して前記パイロット圧可変手段を制御する制御器とを
備えて構成するものである。

【００１３】また第３の目的を達成するために本発明の
湯水混合装置は、パイロット弁軸は、モータの出力軸の
表面の一部に切り欠きとＯリング溝を形成し、前記モー
タの出力軸が前記パイロット弁軸を兼用した構成を備え
たものである。

【００１４】また第４の目的を達成するために本発明の
湯水混合装置は、パイロット圧可変手段は、パイロット
弁軸と、前記パイロット弁軸が水側弁体の１次側流路と
湯側パイロット圧導入路との連通を閉ざし、前記水側弁
体の１次側流路と水側パイロット圧導入路との連通開度
を全開する回転位置から、前記水側弁体の１次側流路と
前記水側パイロット圧導入路との連通を閉ざし、前記水
側弁体の１次側流路と前記湯側パイロット圧導入路との
連通開度を全開する回転位置までの回転範囲を越えよう
とする位置に、前記パイロット弁軸の回転を規制する回
転規制部材を設けたステッピングモータとを備えて構成
するものである。

【００１５】また第５の目的を達成するために本発明の
湯水混合装置は、湯側流路に設けられた湯側弁座および
周囲に旋回翼を形成した湯側弁体と、水側流路に設けら
れた水側弁座および水流により周囲に前記湯側弁体と同
じ方向に回転力を発生する旋回翼を形成した水側弁体
と、前記湯側弁体と前記水側弁体に弁軸を介して連結さ
れた湯側流路と水側流路とを仕切る仕切りピストンと、
前記水側弁体と連結された水側圧力ピストンと、前記湯
側弁体と連結された湯側圧力ピストンと、前記水側弁体
の１次側流路の水圧を前記湯側圧力ピストンへ導入する
湯側パイロット圧導入路と、前記水側弁体の１次側流路
の水圧を前記水側圧力ピストンへ導入する水側パイロッ
ト圧導入路と、前記湯側圧力ピストンへの導入圧を前記
湯側弁体の２次側流路へ排出する前記湯側圧力ピストン
外周に設けた４０〜９０マイクロメートルの湯側径方向
隙間と、前記水側圧力ピストンへの導入圧を前記水側弁
体の２次側流路へ排出する前記水側圧力ピストン外周に
設けた３０〜８０マイクロメートルの水側径方向隙間
と、前記湯側パイロット圧導入路の流路面積および前記
水側パイロット圧導入路の流路面積を加減するパイロッ
ト圧可変手段と、湯と水が合流する混合流路に設けた温
度検出器と、混合湯温を設定する設定手段と、この設定
手段と前記温度検出器の信号を比較して前記パイロット
圧可変手段を制御する制御器とを備えて構成するもので
ある。

【００１６】

【作用】本発明の湯水混合装置は上記した構成によっ
て、湯側パイロット圧可変手段および水側パイロット圧
可変手段を、制御器からの信号で駆動することにより、
湯側圧力ピストンおよび水側圧力ピストンに作用する圧
力が変化する。それにともなって、圧力バランス作用に
より、連結してなる湯側弁体と仕切りピストンおよび水
側弁体を移動させ、湯と水の混合比を可変するように作
用する。しかも、湯側および水側パイロット圧導入路の
流路面積は、湯側および水側弁体や仕切りピストンの受
圧面積と比較して桁違いに小さいため、パイロット圧可
変手段に必要な駆動力は桁違いに小さくできるものであ
る。

【００１７】また、本発明の湯水混合装置は前記構成に
より、湯側パイロット圧導入路および水側パイロット圧
導入路とに交又する１本のパイロット弁軸をモータで回
転制御することによって、水側弁体の１次側流路の水圧
を湯側圧力ピストンに導いたり、水側圧力ピストンに導
いたりの切替えや、湯側パイロット圧導入路および水側
パイロット圧導入路の流路面積が変化するように作用す
る。したがって例えば、パイロット弁軸をモータが回転
し、そのパイロット弁軸に形成された切り欠きが湯側パ
イロット圧導入路に背を向け、水側パイロット圧導入路
にかかり始めその度合が増して行くと、水側弁体の１次
側流路と湯側パイロット圧導入路とは連通を閉ざされ、
水側パイロット圧導入路の通路面積が増大して行く。す
ると湯側弁体が湯側弁座に近ずく方向に押そうとする湯
側圧力ピストンへの作用圧は低下し、水側弁体が水側弁
座に近ずく方向に押そうとする水側圧力ピストンへの作
用圧が増大する。逆にパイロット弁軸をモータが回転
し、そのパイロット弁軸に形成された切り欠きが水側パ
イロット圧導入路に背を向け、湯側パイロット圧導入路
にかかり始めその度合が増して行くと、水側弁体の１次
側流路と水側パイロット圧導入路とは連通を閉ざされ、
湯側パイロット圧導入路の通路面積が増大して行く。す
ると水側弁体が水側弁座に近ずく方向に押そうとする水
側圧力ピストンへの作用圧は低下し、湯側弁体が湯側弁
座に近ずく方向に押そうとする湯側圧力ピストンへの作
用圧が増大する。以上にともなって、圧力バランス作用
により、連結してなる湯側弁体と仕切りピストンおよび
水側弁体を移動させ、湯と水の混合比を可変するように
作用する。このように細い１本のパイロット弁軸を回転
制御するだけなので、小さい回転駆動力があればよく、
小型で低電力のモータ１個で湯水混合制御を可能にする
ものである。

【００１８】また、本発明の湯水混合装置は前記構成に
より、モータの出力軸がパイロット弁軸であるため、モ
ータの出力軸の回転がそのままパイロット弁軸の回転と
なるように作用し、モータの出力軸とパイロット弁軸を
連結する自在継手などの部品やそのスペースおよび組立
工数などのすべてが不要であり、組立工数の低減，構成
スペースの削減による小型化ができ、さらに自在継手部
分等のあそびガタによるバックラッシ等がなく、そのバ
ックラッシやあそびガタによる正逆転時の制御のズレも
少なくできるものである。

【００１９】また、本発明の湯水混合装置は前記構成に
より、ステッピングモータでパイロット弁軸を回転して
湯水の混合比を可変する際、湯側弁体が全開して水側弁
体が全閉するパイロット弁軸の回転位置までパイロット
弁軸が回転すると、それ以上ステッピングモータに回転
電流パルスを送っても回転規制部材によってパイロット
弁軸の回転が制止され、逆回転させた場合も水側弁体が
全開して湯側弁体が全閉するパイロット弁軸の回転位置
までパイロット弁軸が回転すると、それ以上ステッピン
グモータに回転電流パルスを送っても回転規制部材によ
ってパイロット弁軸の回転が制止されるように作用し、
パイロット弁軸の回転両端位置のいずれにも確実に制止
することができる。したがってそのどちらかの位置を零
点として認識して、ステッピングモータへ制御器から送
る回転パルスによって正確にパイロット弁軸の位置を確
実に把握しつつ回転が制御できるため、迅速かつ的確な
制御をやり易くできるものである。たとえステッピング
モータが脱調した場合でも両端位置にきた時に、零点補
正ができるため問題がない。

【００２０】また、本発明の湯水混合装置は前記構成に
より、湯側弁体および水側弁体の周囲に、湯水の流れを
受けて同じ方向に回転力を発生する旋回翼を形成してあ
り、湯や水が流れると湯側圧力ピストン，湯側弁体，仕
切りピストン，水側弁体，水側圧力ピストンが旋回す
る。この旋回によってゴミ等の異物も同時に旋回し、一
部に集中することなく分散されて流れ去りゴミ噛みが防
止でき、旋回によって水垢等の堆積も防止できるように
作用する。しかも旋回によって、弁軸の軸心方向へ移動
するとき、摺動抵抗が小さく円滑に動作する。しかも湯
側圧力ピストンおよび水側圧力ピストンの外周に数十マ
イクロメータの径方向隙間を設け、湯側および水側のパ
イロット圧排出路は別には設けることなく、前記の湯側
および水側圧力ピストン外周の径方向隙間が兼ねる構成
により、構造も簡単になると共に別途にパイロット圧排
出路を形成した時よりも、最小混合洩れ量を少なくでき
湯水混合比の広い可変制御範囲を可能にするものであ
る。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１において混合弁本体２２には、湯側流路２３と
水側流路２４があって、湯側流路２３および水側流路２
４から供給される湯と水は、混合弁体２５に至る。混合
弁体２５は、湯側弁体２６と水側弁体２７と、これに弁
軸２８を介して連結された湯側流路２３と水側流路２４
を仕切る仕切りピストン２９、さらに湯側弁体２６と連
結された湯側圧力ピストン３０および水側弁体２７と連
結された水側圧力ピストン３１から成っている。湯側弁
体２６と水側弁体２７は、それぞれ湯側流路２３の湯側
弁座３２、水側流路２４の水側弁座３３に臨んで設けら
れており、湯と水の流量比を反比例的に変えるように構
成されている。

【００２２】さらに混合弁体２５には、水側弁体２７の
１次側流路２４の水圧を湯側圧力ピストン３０へ導入す
る湯側パイロット圧導入路３４と、水側弁体２７の１次
側流路２４の水圧を水側圧力ピストン３１へ導入する水
側パイロット圧導入路３５と、湯側圧力ピストン３０へ
の導入圧を湯側弁体の２次側流路３６へ排出する湯側パ
イロット圧排出路３７と、水側圧力ピストン３１への導
入圧を水側弁体２７の２次側流路３６へ排出する水側パ
イロット圧排出路３８と、湯側パイロット圧導入路３４
および水側パイロット圧導入路３５の流路面積を加減す
るパイロット圧可変手段３９が設けられている。混合弁
体２５を経て混合比率を調節された湯と水は、混合流路
４０で合流して混ざり、温度検出器４１に至り混合湯温
が検出される。この温度検出器４１で検出された混合湯
温の信号は制御器４２に取り込まれ、制御器４２で設定
手段４３で設定された信号と比較され、温度偏差を無く
すように、制御器４２がパイロット圧可変手段３９を制
御する。なお、設定手段４３では温度の設定のほか、給
湯の開始、停止の設定、流量の設定ができるようになっ
ている。また流量検出器４４は、混合弁体２５の混合流
路４０の下流で、かつ流量制御兼切替弁４５の上流に設
けられ、検出した流量信号を制御器４２へフィードバッ
クする構成にしてある。設定手段４３での給湯の湯温、
流量、開始、停止等の設定指示に従って、制御器４２を
介して混合弁体２５および流量制御兼切替弁４５が制御
される。流量制御兼切替弁４５を経た混合湯は、カラン
４６やシャワー４７などの給湯対象に供給される。

【００２３】次に、パイロット圧可変手段３９について
さらに詳述する。パイロット圧可変手段３９は、水側弁
体２７の１次側流路２４の水圧を湯側圧力ピストン３０
および水側圧力ピストン３１へ導入する湯側パイロット
圧導入路３４および水側パイロット圧導入路３５とに交
又するように１本のパイロット弁軸４８が設けてあり、
かつパイロット弁軸４８には図２に示すように一部に切
り欠き４９およびＯリング溝５０が形成されており、そ
のパイロット弁軸４８を回転させるモータ５１を設けた
構成である。したがってパイロット弁軸４８の回転角度
位置を制御器４２の指示にてモータ５１を制御すること
によって、水側弁体２７の１次側流路２４の水圧を湯側
圧力ピストン３０に導いたり、水側圧力ピストン３１に
導いたりの切替えや、湯側パイロット圧導入路３４およ
び水側パイロット圧導入路３５の流路面積の可変ができ
る構成である。

【００２４】次に、パイロット弁軸４８についてさらに
詳述する。パイロット弁軸４８は、モータ５１の出力軸
の表面の一部に切り欠き４９とＯリング用Ｏリング溝５
０を形成し、モータ５１の出力軸がパイロット弁軸４８
を兼用した構成である。

【００２５】次に、パイロット圧可変手段３９について
さらに詳述する。パイロット圧可変手段３９は、パイロ
ット弁軸４８と、そのパイロット弁軸４８が水側弁体２
７の１次側流路２４と湯側パイロット圧導入路３４との
連通を閉ざし、水側弁体２７の１次側流路２４と水側パ
イロット圧導入路３５との連通開度を全開する回転位置
から、水側弁体２７の１次側流路２４と水側パイロット
圧導入路３５との連通を閉ざし、水側弁体２７の１次側
流路２４と湯側パイロット圧導入路３４との連通開度を
全開する回転位置までの回転範囲を越えようとする位置
に、パイロット弁軸４８の回転を規制する回転規制部材
５６を設けたステッピングモータ５１とを備えた構成で
ある。

【００２６】次に、湯側弁体２６および水側弁体２７や
湯側圧力ピストン３０および水側圧力ピストン３１につ
いてさらに詳述する。

【００２７】湯側弁体２６および水側弁体２７の周囲に
は、湯水の流れを受けて同じ方向に回転力を発生するよ
うに、それぞれ旋回翼５２，５３を形成してある。これ
ら旋回翼５２，５３は、湯側弁体２６および水側弁体２
７の外周に、弁軸２８の軸心に対して約４０度の角度傾
斜して数枚の羽根を固着形成したものである。つまり湯
側流路２３および水側流路２４からの湯水の流れの力に
より、湯側圧力ピストン３０，湯側弁体２６，仕切りピ
ストン２９，水側弁体２７，水側圧力ピストン３１，弁
軸２８が共に旋回する構成である。また、湯側圧力ピス
トン３０および水側圧力ピストン３１の外周にはそれぞ
れ４０〜９０マイクロメータおよび３０〜８０マイクロ
メータの径方向隙間５４，５５を設け、湯側および水側
のパイロット圧排出路３７，３８は別には設けることな
く、前記の湯側圧力ピストン３０および水側圧力ピスト
ン３１の外周の径方向隙間５４，５５が兼ねる構成であ
る。５７はシリンダである。

【００２８】次に上記実施例の作用、動作について説明
する。まず、湯側流路２３から供給された湯の圧力は、
湯側弁体２６および仕切りピストン２９に作用する。一
方、水側流路２４から供給された水の圧力は、水側弁体
２７および仕切りピストン２９に作用する。そこで湯側
パイロット圧導入路３４および水側パイロット圧導入路
３５の流路面積を可変するパイロット圧可変手段３９
を、制御器４２からの信号でモータ５１を駆動すること
により、湯側圧力ピストン３０および水側圧力ピストン
３１に作用する圧力が変化する。それにともなって、圧
力バランス作用により、湯側圧力ピストン３０および水
側圧力ピストン３１が連結してなる湯側弁体２６と仕切
りピストン２９および水側弁体２７を移動させ、湯と水
の混合比を可変するように作用する。

【００２９】例えば、パイロット圧可変手段３９が水側
流路２４と水側パイロット圧導入路３５との連通開度を
増すと、水側流路２４から水が水側パイロット圧導入路
３５を通って入り、水側圧力ピストン３１に作用する圧
力が、水側弁体２７の１次圧に近づいて大きくなり、そ
の圧力が水側圧力ピストン３１を押して、水側弁体２７
を閉じる方向に動かす力が増大することになる。そこで
力のバランスとしては、湯側弁体２６を閉じ水側弁体２
７を開ける方向の力よりも、湯側弁体２６を開き水側弁
体を閉じる方向の力が勝り、結果として図１のように水
に対して湯を多く混合する状態になる。逆に、パイロッ
ト圧可変手段３９が水側流路２４と水側パイロット圧導
入路３５との連通開度を減少させ、水側流路２４と湯側
パイロット圧導入路３４との連通開度を増大させると、
水側流路２４から水が湯側パイロット圧導入路３４を通
って入り、湯側圧力ピストン３０に作用する圧力が、水
側弁体２７の１次圧に近づいて大きくなり、その圧力が
水側圧力ピストン３０を押して、湯側弁体２６を閉じる
方向に動かす力が増大することになる。一方、水側圧力
ピストン３１に作用する圧力は減少するため、この場
合、湯側弁体２６を閉じ水側弁体２７を開ける方向に移
動し、結果として湯に対して水を多く混合する状態にな
る。このように、制御器４２からの信号により、モータ
５１でパイロット圧可変手段３９のパイロット弁軸３８
を回転し、湯側と水側の各パイロット圧導入路３４，３
５の流路面積を制御することによって、湯と水の混合比
を可変制御することができる。しかも、湯側パイロット
圧導入路３４および水側パイロット圧導入路３５の流路
面積は、湯側弁体２６および水側弁体２７や仕切りピス
トン２９の受圧面積と比較して桁違いに小さいため、パ
イロット圧可変手段３９に必要な駆動力は桁違いに小さ
くできる。ちなみに従来例で必要駆動力が約１.8kgｆ
（１７.3Ｎ）と説明したときと水と湯の圧力を同じ条件
で比較すると、本実施例で湯側パイロット圧導入路３４
および水側パイロット圧導入路３５の流路径が２mmの場
合、必要駆動力は約１／５０と極めて小さくできる。し
たがって、パイロット圧可変手段３９は、低消費電力で
小型コンパクトにすることができる。

【００３０】つまり、パイロット圧可変手段３９を、制
御器４２からの信号で駆動することにより、湯側圧力ピ
ストン３０および水側圧力ピストン３１に作用する圧力
が変化する。それにともなって、圧力バランス作用によ
り、連結してなる湯側弁体２６と仕切りピストン２９お
よび水側弁体２７を移動させ、湯と水の混合比を可変で
きる。しかも低消費電力で小型コンパクトな湯水混合装
置が可能になる。

【００３１】また、上記実施例の湯水混合装置は前記構
成により、パイロット弁軸４８の回転角度位置を制御器
４２の指示にてモータ５１を制御することによって、水
側弁体２７の１次側流路２４の水圧を湯側圧力ピストン
３０に導いたり、水側圧力ピストン３１に導いたりの切
替えや、湯側パイロット圧導入路３４および水側パイロ
ット圧導入路３５の流路面積の可変ができる。例えば、
パイロット弁軸４８をモータ５１が回転し、そのパイロ
ット弁軸４８に形成された切り欠き４９が湯側パイロッ
ト圧導入路３４に背を向け、水側パイロット圧導入路３
５にかかり始めその度合が増して行くと、水側弁体２７
の１次側流路２４と湯側パイロット圧導入路３４とは連
通を閉ざされ、水側弁体２７の１次側流路２４と水側パ
イロット圧導入路３５との通路面積が増大して行く。す
なわち水側流路２４からの水がパイロット弁軸４８の切
り欠き４９を通り、さらに水側パイロット圧導入路３５
を通り、水側圧力ピストン３１に達する流路開度がパイ
ロット弁軸４８の切り欠き４９が水側パイロット圧導入
路３５の方へ向くにしたがって拡大するためである。す
ると湯側弁体２６が湯側弁座３２に近ずく方向に押そう
とする湯側圧力ピストン３０への作用圧は低下し、水側
弁体２７が水側弁座３３に近ずく方向に押そうとする水
側圧力ピストン３１への作用圧が増大する。逆にパイロ
ット弁軸４８をモータ５１が回転し、そのパイロット弁
軸４８に形成された切り欠き４９が水側パイロット圧導
入路３５に背を向け、湯側パイロット圧導入路３４にか
かり始めその度合が増して行くと、水側弁体２７の１次
側流路２４と水側パイロット圧導入路３５とは連通を閉
ざされ、湯側パイロット圧導入路３４の通路面積が増大
して行く。すると水側弁体２７が水側弁座３３に近ずく
方向に押そうとする水側圧力ピストン３１への作用圧は
低下し、湯側弁体２６が湯側弁座３２に近ずく方向に押
そうとする湯側圧力ピストン３０への作用圧が増大す
る。以上にともなって、圧力バランス作用により、連結
してなる湯側弁体２６と仕切りピストン２９および水側
弁体２７を移動させ、湯と水の混合比を可変するように
作用する。このように直径が約２〜３mm程度の細い１本
のパイロット弁軸４８を回転制御するだけなので、Ｏリ
ングシールしていてもトルク約０.1kgcm程度の極めて小
さい回転駆動力があればよく、アクチュエータとしては
低電力で小型のモータ５１を１個設けるだけで湯水混合
制御を可能にすることができる。

【００３２】また、上記実施例の湯水混合装置は前記構
成により、モータ５１の出力軸がパイロット弁軸４８で
あるため、モータ５１の出力軸の回転がそのままパイロ
ット弁軸４８の回転となるように作用し、モータ５１の
出力軸とパイロット弁軸４８を連結する自在継手などの
部品やそのスペースおよび組立工数などのすべてが不要
であり、組立工数の低減，構成スペースの削減による小
型化ができ、さらに自在継手部分等のあそびガタによる
バックラッシ等がなく、そのバックラッシやあそびガタ
による正逆転時の制御のズレも少なくできるものであ
る。

【００３３】また、上記実施例の湯水混合装置は前記構
成により、ステッピングモータ５１でパイロット弁軸４
８を回転して湯水の混合比を可変する際、湯側弁体２６
が全開して水側弁体２７が全閉するパイロット弁軸４８
の回転位置までパイロット弁軸４８が回転すると、それ
以上ステッピングモータ５１に回転電流パルスを送って
も回転規制部材５６によってパイロット弁軸４８の回転
が制止され、逆回転させた場合も水側弁体２７が全開し
て湯側弁体２６が全閉するパイロット弁軸４８の回転位
置までパイロット弁軸４８が回転すると、それ以上ステ
ッピングモータ５１に回転電流パルスを送っても回転規
制部材５６によってパイロット弁軸４８の回転が制止さ
れるように作用し、パイロット弁軸４８の回転両端位置
のいずれにも確実に制止することができる。したがっ
て、そのどちらかの位置を零点として認識して、ステッ
ピングモータ５１へ制御器４２から送る回転パルスによ
って正確にパイロット弁軸４８の位置を確実に把握しつ
つ回転が制御できるため、迅速かつ的確な制御をやり易
くできるものである。たとえ、ステッピングモータ５１
が脱調した場合でも両端位置にきた時に、零点補正がで
きるため問題がない。

【００３４】また、上記実施例の湯水混合装置は前記構
成により、パイロット圧可変手段３９にて、湯側パイロ
ット圧導入路３４および水側パイロット圧導入路３５の
流路面積を可変すると、湯側圧力ピストン３０および水
側圧力ピストン３１に作用する圧力が変化し、湯側弁体
２６および水側弁体２７が駆動され、湯水の混合比が変
化する。しかも、一般的に水側流路２４の圧力は湯側流
路２３の圧力よりも高く、湯側圧力ピストン３０および
水側圧力ピストン３１へは、湯側パイロット圧導入路３
４および水側パイロット圧導入路３５を介していずれに
も圧力の高い水側流路２４の水圧を導き、その湯側パイ
ロット圧導入路３４および水側パイロット圧導入路３５
に設けたパイロット圧可変手段３９を制御する構成にし
たことによって、例えばパイロット圧可変手段３９にて
湯側パイロット圧導入路３４の流路面積を全閉し、水側
パイロット圧導入路３５の流路面積を全開すると、水側
弁体２７が水側弁座３３を全閉し、湯側弁体２６が湯側
弁座３２を全開するように作用し、逆にパイロット圧可
変手段３９にて湯側パイロット圧導入路３４の流路面積
を全開し、水側パイロット圧導入路３５の流路面積を全
閉すると、水側弁体２７が水側弁座３３を全開し、湯側
弁体２６が湯側弁座３２を全閉するように作用する。つ
まり、湯水の混合比を広範囲に大きく変化させることが
可能となる。

【００３５】もう少し詳しく説明すると、まず湯側流路
２３からの湯の圧力は、ほぼ同じ受圧面積の湯側弁体２
６および仕切りピストン２９にそれぞれ逆向きに作用し
て、相互の力でほぼ打ち消し合う。一方、水側流路２４
からの水の圧力は、仕切りピストン２９およびそれとほ
ぼ同じ受圧面積の水側弁体２７とにそれぞれ逆向きに作
用して、相互の力でほぼ打ち消し合う。そこで、湯側圧
力ピストン３０および水側圧力ピストン３１に、湯側パ
イロット圧導入路３４および水側パイロット圧導入路３
５を介していずれにも水側流路２４の水圧が導かれる
が、その湯側パイロット圧導入路３４および水側パイロ
ット圧導入路３５に設けたパイロット圧可変手段３９を
制御器４２で行うことにより、圧力バランス作用によっ
て、湯側弁体２６および水側弁体２７の開度を任意に可
変できる。つまり、湯と水の混合比は、ほとんど水だけ
の状態からほとんど湯だけの状態まで、パイロット圧可
変手段３９の小さい駆動力によって、広範囲に大きく任
意に制御することができる。

【００３６】なお、上記実施例の湯水混合装置は、湯水
が流れると湯側弁体２６，仕切りピストン２９，水側弁
体２７，湯側圧力ピストン３０，水側圧力ピストン３１
が旋回する。それは、湯側弁体２６および水側弁体２７
の周囲に、湯水の流れを受けて同じ方向に回転力を発生
する旋回翼５２，５３を形成してあることによる。すな
わち、旋回翼５２，５３は、湯側弁体２６および水側弁
体２７の外周に、弁軸２８の軸心に対して約４０度の角
度傾斜して数枚の羽根を固着形成してあるため、湯や水
が湯側流路２３および水側流路２４から混合流路４０へ
流れる際、旋回翼５２，５３へ当りながら流れるので、
この湯水の流れの力によって、湯側弁体２６，仕切りピ
ストン２９，水側弁体２７，湯側圧力ピストン３０，水
側圧力ピストン３１，弁軸２８が共に旋回する。この旋
回をすることによって、仕切りピストン２９とシリンダ
５７との間のゴミ噛み等による混合弁体２５の固着が防
止できる。これは仕切りピストン２９等が旋回すること
によって、ゴミなどの異物も同時に旋回し、一部に集中
することなく分散されて流れ去ったり、旋回することに
よって水垢等の堆積も防止できることなどの理由が考え
られる。模擬的なゴミ混入によるゴミ詰まり耐久実験に
おいても、旋回による混合弁体２５の固着防止効果は顕
著である。またそれだけではなく、旋回翼５２，５３を
設けた構成により、湯側弁体２６，仕切りピストン２
９，水側弁体２７，弁軸２８，湯側圧力ピストン３０，
水側圧力ピストン３１等が共に旋回することによって、
弁軸２８の軸心方向に移動するときの摺動抵抗が極小に
でき、パイロット圧可変手段３９の制御に忠実で、かつ
円滑な混合比制御が可能になるといった効果もある。

【００３７】つまり上記実施例の湯水混合装置は前記構
成により、湯側弁体２３および水側弁体２４の周囲に、
湯水の流れを受けて同じ方向に回転力を発生する旋回翼
５２，５３を形成してあり、湯や水が流れると湯側圧力
ピストン３０，湯側弁体２６，仕切りピストン２９，水
側弁体２７，水側圧力ピストン３１が旋回する。この旋
回によってゴミ等の異物も同時に旋回し、一部に集中す
ることなく分散されて流れ去りゴミ噛みが防止でき、旋
回によって水垢等の堆積も防止できる。しかも旋回によ
って、弁軸２８の軸心方向へ移動するときの摺動抵抗が
小さく、円滑に動作できる。しかも湯側圧力ピストン３
０および水側圧力ピストン３１の外周にそれぞれ４０〜
９０マイクロメータおよび３０〜８０マイクロメータの
径方向隙間５４，５５を設けてあるので、湯側および水
側のパイロット圧排出路３７，３８は別には設けること
なく、高くなったパイロット圧を２次側流路３６へ排出
できる。かつ湯側流路２３と水側流路２４の入口に３０
マイクロメータ以上のゴミの通過を阻止するフィルター
を設けておけば、３０マイクロメータ以下のゴミや異物
は湯側圧力ピストン３０および水側圧力ピストン３１の
部分で詰まることなく通過させることができる。また前
記の湯側圧力ピストン３０および水側圧力ピストン３１
の外周の径方向隙間５４，５５が兼ねる構成により、構
造も簡単になると共に別途にパイロット圧排出路３７，
３８を形成した時よりも、最小混合洩れ量を少なくでき
湯水混合比の可変制御範囲を広くできる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明の湯水混合装置によ
れば、次の効果が得られる。（１）湯側パイロット圧導入路および水側パイロット圧
導入路の流路面積を可変するパイロット圧可変手段を、
制御器からの信号で駆動し、湯側圧力ピストンおよび水
側圧力ピストンに作用する圧力を変化させる構成なの
で、極めて小さい駆動力で、湯と水の混合比を可変でき
る。したがって、低消費電力で小型コンパクトな湯水混
合装置が得られる。

【００３９】（２）湯側パイロット圧導入路および水側
パイロット圧導入路に交叉する細い１本のパイロット弁
軸を回転して、湯側および水側のパイロット圧を可変す
る構成で、極めて小さい回転駆動力があればよく、アク
チュエータとしては桁違いに低電力で小型のモータを１
個設けるだけの簡単な構成でかつ小型の湯水混合装置が
得られる。

【００４０】（３）モータの出力軸がパイロット弁軸を
兼ねた構成なので、モータの出力軸の回転がそのままパ
イロット弁軸の回転となるように作用し、モータの出力
軸とパイロット弁軸を連結する自在継手などの部品やそ
のスペースおよび組立工数などのすべてが不要であり、
組立工数の低減，構成スペースの削減による小型化がで
き、さらに自在継手部分等のあそびガタによるバックラ
ッシ等がなく、そのバックラッシやあそびガタによる正
逆転時の制御のズレも少なくできる。

【００４１】（４）ステッピングモータでパイロット弁
軸を回転し、そのパイロット弁軸の回転範囲を規制する
回転規制部材を設けた構成なので、ステッピングモータ
へ制御器から送る回転パルスによって正確にパイロット
弁軸の位置を確実に把握しつつ回転が制御でき、迅速か
つ的確な制御ができる。

【００４２】（５）湯側弁体および水側弁体の周囲に、
湯水の流れを受けて同じ方向に回転力を発生する旋回翼
を形成し、湯や水が流れると湯側圧力ピストン，湯側弁
体，仕切りピストン，水側弁体，水側圧力ピストンが旋
回する構成で、かつその湯側圧力ピストンおよび水側圧
力ピストンの外周に数十マイクロメータの径方向隙間を
設けた構成なので、ゴミ噛みや水垢等の堆積が防止で
き、円滑な動作が得られ、湯側および水側のパイロット
圧排出路は別には設ける必要がなく、前記の湯側および
水側圧力ピストン外周の径方向隙間が兼ねる構成によ
り、構造が簡単で、最小混合洩れ量が少なく湯水混合比
の可変制御範囲の広い湯水混合装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における湯水混合装置の断面図

【図２】同湯水混合装置のパイロット圧可変手段の斜視
図

【図３】従来の湯水混合装置の断面図

【符号の説明】

２３湯側流路２４水側流路２６湯側弁体２７水側弁体２８弁軸２９仕切りピストン３０湯側圧力ピストン３１水側圧力ピストン３２湯側弁座３３水側弁座３４湯側パイロット圧導入路３５水側パイロット圧導入路３６２次側流路３７湯側パイロット圧排出路３８水側パイロット圧排出路３９パイロット圧可変手段４０混合流路４１温度検出器４２制御器４３設定手段４８パイロット弁軸４９切り欠き５０Ｏリング溝５１モータ５２旋回翼５３旋回翼５４径方向隙間５５径方向隙間５６回転規制部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】湯側流路に設けられた湯側弁座および湯側
弁体と、水側流路に設けられた水側弁座および水側弁体
と、前記湯側弁体と前記水側弁体に弁軸を介して連結さ
れた湯側流路と水側流路とを仕切る仕切りピストンと、
前記水側弁体と連結された水側圧力ピストンと、前記湯
側弁体と連結された湯側圧力ピストンと、前記水側弁体
の１次側流路の水圧を前記湯側圧力ピストンへ導入する
湯側パイロット圧導入路と、前記水側弁体の１次側流路
の水圧を前記水側圧力ピストンへ導入する水側パイロッ
ト圧導入路と、前記湯側圧力ピストンへの導入圧を前記
湯側弁体の２次側流路へ排出する湯側パイロット圧排出
路と、前記水側圧力ピストンへの導入圧を前記水側弁体
の２次側流路へ排出する水側パイロット圧排出路と、前
記湯側パイロット圧導入路の流路面積および前記水側パ
イロット圧導入路の流路面積を加減するパイロット圧可
変手段と、湯と水が合流する混合流路に設けた温度検出
器と、混合湯温を設定する設定手段と、この設定手段と
前記温度検出器の信号を比較して前記パイロット圧可変
手段を制御する制御器を備えた湯水混合装置。
【請求項２】湯側流路に設けられた湯側弁座および湯側
弁体と、水側流路に設けられた水側弁座および水側弁体
と、前記湯側弁体と前記水側弁体に弁軸を介して連結さ
れた湯側流路と水側流路とを仕切る仕切りピストンと、
前記水側弁体と連結された水側圧力ピストンと、前記湯
側弁体と連結された湯側圧力ピストンと、前記水側弁体
の１次側流路の水圧を前記湯側圧力ピストンへ導入する
湯側パイロット圧導入路と、前記水側弁体の１次側流路
の水圧を前記水側圧力ピストンへ導入する水側パイロッ
ト圧導入路と、前記湯側パイロット圧導入路および前記
水側パイロット圧導入路とに交又する１本のパイロット
弁軸と前記パイロット弁軸を回転制御する１個のモータ
からなるパイロット圧可変手段と、湯と水が合流する混
合流路に設けた温度検出器と、混合湯温を設定する設定
手段と、この設定手段と前記温度検出器の信号を比較し
て前記パイロット圧可変手段を制御する制御器を備えた
湯水混合装置。
【請求項３】パイロット弁軸は、モータの出力軸の表面
の一部に切り欠きとＯリング溝を形成した請求項２記載
の湯水混合装置。
【請求項４】パイロット圧可変手段は、パイロット弁軸
と、前記パイロット弁軸が水側弁体の１次側流路と湯側
パイロット圧導入路との連通を閉ざし、前記水側弁体の
１次側流路と水側パイロット圧導入路との連通開度を全
開する回転位置から、前記水側弁体の１次側流路と前記
水側パイロット圧導入路との連通を閉ざし、前記水側弁
体の１次側流路と前記湯側パイロット圧導入路との連通
開度を全開する回転位置までの回転範囲を越えようとす
る位置に、前記パイロット弁軸の回転を規制する回転規
制部材を設けたステッピングモータから成る請求項２記
載の湯水混合装置。
【請求項５】湯側流路に設けられた湯側弁座および周囲
に旋回翼を形成した湯側弁体と、水側流路に設けられた
水側弁座および水流により周囲に前記湯側弁体と同じ方
向に回転力を発生する旋回翼を形成した水側弁体と、前
記湯側弁体と前記水側弁体に弁軸を介して連結された湯
側流路と水側流路とを仕切る仕切りピストンと、前記水
側弁体と連結された水側圧力ピストンと、前記湯側弁体
と連結された湯側圧力ピストンと、前記水側弁体の１次
側流路の水圧を前記湯側圧力ピストンへ導入する湯側パ
イロット圧導入路と、前記水側弁体の１次側流路の水圧
を前記水側圧力ピストンへ導入する水側パイロット圧導
入路と、前記湯側圧力ピストンへの導入圧を前記湯側弁
体の２次側流路へ排出する前記湯側圧力ピストン外周に
設けた湯側径方向隙間と、前記水側圧力ピストンへの導
入圧を前記水側弁体の２次側流路へ排出する前記水側圧
力ピストン外周に設けた水側径方向隙間と、前記湯側パ
イロット圧導入路の流路面積および前記水側パイロット
圧導入路の流路面積を加減するパイロット圧可変手段
と、湯と水が合流する混合流路に設けた温度検出器と、
混合湯温を設定する設定手段と、この設定手段と前記温
度検出器の信号を比較して前記パイロット圧可変手段を
制御する制御器を備えた湯水混合装置。