JPH08270810A - 湯水混合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 湯水混合による温度調節性能に優れ、かつ、
耐久性を確保する湯水混合装置の実現。 【構成】 せん断ひずみ規制手段８７により感温コイル
バネ８１のせん断ひずみγが１％以下に規制される。こ
れによって小さいヒステリシスできめ細かな混合温度制
御ができ、かつ優れた耐久性を確保することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、湯と水の混合比率を調
節して適温を得る湯水混合装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の湯水混合装置を（例えば
特開平６−１５９５３２号公報）を、図６に示す。同図
において、湯水混合装置１０のハウジング１２は、ほぼ
円筒形の本体１４と、この本体に螺合などにより液密に
締結された出口金具１６と、同様に本体１４に液密に締
結されたキャップ１８とで構成されている。

【０００３】ハウジング１２には入口２０および２２が
形成してあり、入口２０は湯入口として作用し、入口２
２は水入口として作用する。ハウジング１２には中央ボ
ア２４が形成してあり、このボア２４には受圧ピストン
２６が摺動自在に嵌合してある。ハウジング１２の内部
にはこの受圧ピストン２６によって湯側一次圧力室２８
と水側一次圧力室３０とに分割されている。湯水入口２
０および２２は、それぞれ一次圧力室２８および３０に
連通しており、一次圧力をもった湯水が一次圧力室２８
および３０にそれぞれ供給されるようになっている。

【０００４】受圧ピストン２６は所定の半径方向クリア
ランスをもってボア２４に嵌合され、ボア２４内で摺動
する。湯側一次圧力室２８および水側一次圧力室３０
は、それぞれ弁座３２および３４を介して湯側弁室３６
および水側弁室３８と連通している。湯側弁座３２と水
側弁室３４とは同軸的に整列してあり、互いに対称的に
配置してある。水側弁室３８はキャップ１８に形成され
た複数の開口４０と本体１４に形成された通路４２とを
介して湯側弁室３６に連通してあり、水側弁座３４を通
過した水が湯側弁室３６内に流入するようになってい
る。したがって、湯側弁室３６は湯水混合室として作用
し、その湯水混合室３６で形成された湯水混合物は、出
口金具１６の混合物出口４４から吐出される。

【０００５】ハウジング１２の内部には可動弁体ユニッ
ト４６が軸方向に移動可能である。この弁体ユニット４
６は、弁軸４８と、ナットにより弁軸４８の両端にそれ
ぞれ固定された湯側弁体５０および水側弁体５２を有す
る。弁軸４８は受圧ピストン２６と一体的に形成してあ
り、可動弁体ユニット４６と受圧ピストン２６が連動す
る。湯側弁体５０および水側弁体５２は同軸的に整列し
てあり、湯側弁座３２および水側弁座３４とそれぞれ協
動して湯水の流れが制御される。受圧ピストン２６と湯
側弁体５０と水側弁体５２の有効受圧面積は互いに等し
くしてあり、湯側一次圧力室２８内の一次圧力は湯側弁
体５０に開弁方向に作用すると共に、受圧ピストン２６
に反対方向に作用する。

【０００６】受圧ピストン２６の有効受圧面積と湯側弁
体５０の有効受圧面積とは等しいので、湯側一次圧力室
２８内の一次圧力により湯側弁体５０に作用する力はそ
の一次圧力により受圧ピストン２６に作用する力と相殺
される。同様にして、水側一次圧力室３０内の一次圧力
により水側弁体５２に作用する力とその一次圧力により
受圧ピストン２６に作用する力とは互いに相殺される。
したがって、可動弁体ユニット４６には、湯水の一次圧
力に起因する偏奇力は作用しない。

【０００７】また、湯水混合室３６と水側弁体３８とは
互いに連通しており、両者内の二次圧力は等しいので、
二次圧力に起因する偏奇力が可動弁体ユニット４６に作
用することもない。したがって、可動弁体ユニット４６
は、湯水の圧力の過渡的変動の影響を受けることなく、
互いに相反する方向に作用する２種の機械的な付勢力の
釣り合いによって位置決めされる。すなわち、湯水混合
室３６内および水側弁室３８内には、コイルばね５４お
よび５６が圧縮状態でそれぞれ配置してある。

【０００８】一方のコイルばね５４は感温素子として作
用するもので、温度に応じてばね定数が変化する特性を
有するニッケル・チタン系の形状記憶合金で形成されて
いる。この形状記憶合金製感温コイルばね５４は、混合
室３６内の湯水混合物の温度に応じて線形（リニア）に
変化するばね力を発生し、可動弁体ユニット４６に作用
させる。感温コイルばね５４を形成する形状記憶合金
は、温度に応じて弾性係数が変化し、その結果、コイル
バネ５４のばね定数、ひいてはばね力を温度に応じて変
化させる。この形状記憶合金製の感温コイルばね５４の
一端は湯側弁体５０に支承され、他端は出口金具１６に
支承されている。したがって、形状記憶合金製感温コイ
ルばね５４は、可動弁体ユニットを左右に付勢してい
る。

【０００９】他方のコイルばね５６は、バイアスばねと
して作用するもので、通常のばね材料で形成されてお
り、そのばね定数は温度に関しほぼ一定である。したが
って、バイアスばね５６が発生する付勢力は、それに加
えられた予荷重に比例する。バイアスばね５６の一端は
水側弁体５２に支承され、その他端は、キャップ１８に
摺動自在に装着された可動ばね受け５８に支承されてい
る。この可動ばね受け５８には、キャップ１８に螺合さ
れた調節ねじ６０が係合させてあり、調節ねじのハンド
ル６２を回転させることによりバイアスばね５６の予荷
重を調節できる。バイアスばね５６は、可動弁体ユニッ
ト４６を左右に付勢している。

【００１０】つまり、従来の湯水混合装置である特開平
６−１５９５３２号公報においては、感温素子５４が温
度変化に応じてばね定数が線形（リニア）に変化するよ
うな特性領域を備えた形状記憶合金により形成されてお
り、その線形特性領域において形状記憶合金製コイルば
ね５４の付勢力とバイアスばね５６の付勢力とを均衡さ
せることにより、可動弁体４６を作動させ、オーバーシ
ュートやアンダーシュートを伴うことなく、きめ細かな
温度調節を行うことができるという湯水混合装置につい
て提案されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
ような従来の湯水混合装置は、形状記憶合金で心配され
る耐久性を向上させる構成や、温度変化によって付勢力
が変化する形状記憶合金ばねに接触する湯水混合物の温
度分布の均一化を向上させる構成などについては特別に
は示されておらず、耐久性および不均一混合物温度によ
る温度ずれの不安があるという課題があった。

【００１２】本発明は上記課題を解決するものであり、
感温コイルばねの繰り返したわみに対する耐久性を確保
する湯水混合装置を提供することを第一の目的としてい
る。

【００１３】第二の目的は、感温コイルばねの動作温度
および保存温度範囲において、繰り返したわみに対する
耐久性の確保と、ヒステリシスが小さい湯水混合装置を
提供することにある。

【００１４】第三の目的は、湯と水が撹拌混合されなが
ら感温コイルばねに接触し、的確な湯水混合制御ができ
る湯水混合装置を提供することにある。

【００１５】第四の目的は、流量変更や水圧変動や設定
温度変更などによる温度ズレのない優れた温度制御機能
を有する湯水混合装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記第一の目的を達成す
るために本発明の湯水混合装置は、湯と水の混合比を調
節する弁体を有する湯水混合弁と、温度に応じてばね定
数が変化する感温材料からなり、前記混合弁から流出す
る湯水混合物の温度上昇に伴い湯の割合を減少させる方
向に前記弁体を付勢する感温コイルばねと、前記弁体を
反対方向に付勢するバイアスコイルばねと、前記二つの
コイルばねの少なくとも一方の付勢力を調節する付勢力
調節手段と、前記感温コイルばねのせん断ひずみγを１
％以下に規制するせん断ひずみ規制手段を設けたもので
ある。

【００１７】上記第二の目的を達成するために本発明の
湯水混合装置は、湯と水の混合比を調節する弁体を有す
る湯水混合弁と、温度に応じてばね定数が変化し−３０
℃から＋１００℃の温度範囲においてＲ(Rhombohedral)
相ないし母相の相変態をする形状記憶合金からなり、前
記混合弁から流出する湯水混合物の温度上昇に伴い湯の
割合を減少させる方向に前記弁体を付勢する感温コイル
ばねと、前記弁体を反対方向に付勢するバイアスコイル
ばねと、前記二つのコイルばねの少なくとも一方の付勢
力を調節する付勢力調節手段を設けたものである。

【００１８】上記第三の目的を達成するために本発明の
湯水混合装置は、湯と水の混合比を調節する弁体を有す
る湯水混合弁と、温度に応じてばね定数が変化する感温
材料からなり、前記混合弁から流出する湯水混合物の温
度上昇に伴い湯の割合を減少させる方向に前記弁体を付
勢する感温コイルばねと、前記弁体を反対方向に付勢す
るバイアスコイルばねと、前記二つのコイルばねの少な
くとも一方の付勢力を調節する付勢力調節手段と、前記
感温コイルばねの巻方向と同じ方向に湯水混合物を旋回
する旋回混合手段を設けたものである。

【００１９】上記第四の目的を達成するために本発明の
湯水混合装置は、湯と水の混合比を調節する弁体を有す
る湯水混合弁と、温度に応じてばね定数が変化する感温
材料からなり、前記混合弁から流出する湯水混合物の温
度上昇に伴い湯の割合を減少させる方向に前記弁体を付
勢する感温コイルばねと、前記弁体を反対方向に付勢す
るバイアスコイルばねと、前記二つのコイルばねの少な
くとも一方の付勢力を調節する電気的付勢力調節手段
と、前記感温コイルばねの巻方向と同じ方向に湯水混合
物を旋回する旋回混合手段と、前記湯水混合物の温度を
検出する温度検出手段と、湯水混合物温度の目標値を設
定する温度設定手段と、前記温度検出手段により検出さ
れた温度と前記温度設定手段により設定された目標値と
に基づいて前記電気的付勢力調節手段を制御する電子制
御手段を設けたものである。

【００２０】

【作用】本発明の湯水混合装置は上記した構成により、
湯水の混合比を調節する弁体に感温コイルばねの付勢力
と、その感温コイルばねの付勢方向とは反対方向の付勢
力がバイアスばねによってそれぞれ前記弁体に作用し
て、それら２つのコイルばねの付勢力が釣り合う位置に
前記弁体が位置決めされ、湯水混合弁に流入した湯と水
は、前記弁体の開度位置に応じた混合比の湯水混合物と
なって、前記感温コイルばねの周囲を通過して流出す
る。前記２つのコイルばねの少なくとも一方の付勢力を
調節する付勢力調節手段によって、目標の混合温度を設
定することになる。

【００２１】ここでその付勢力調節手段の調節範囲を、
感温コイルばねのせん断ひずみγが１％を越えない範囲
内に規制するせん断ひずみ規制手段が設けられており、
感温コイルばねは、せん断ひずみγが１％以内の範囲内
での繰り返したわみとなり、感温コイルばねの耐久性を
損なうことなく、湯水混合物温度が制御される。

【００２２】また本発明の湯水混合装置は上記した構成
により、湯水の混合比を調節する弁体に温度に応じてば
ね定数が変化し−３０℃から＋１００℃の温度範囲にお
いてＲ(Rhombohedral)相ないし母相の相変態をする形状
記憶合金からなる感温コイルばねの付勢力と、その感温
コイルばねの付勢方向とは反対方向の付勢力がバイアス
ばねによってそれぞれ前記弁体に作用して、それら２つ
のコイルばねの付勢力が釣り合う位置に前記弁体が位置
決めされ、湯水混合弁に流入した湯と水は、前記弁体の
開度位置に応じた混合比の湯水混合物となって、前記感
温コイルばねの周囲を通過して流出する。前記２つのコ
イルばねの少なくとも一方の付勢力を調節する付勢力調
節手段によって、目標の混合温度を設定することにな
る。

【００２３】ここで前記感温コイルばねは、−３０℃か
ら＋１００℃の温度範囲においてＲ(Rhombohedral)相と
母相とを繰り返す相変態しかしないように作用する。し
たがって、感温コイルばねの動作温度および保存温度範
囲において、繰り返したわみに対する耐久性が損なわれ
ることがなく、かつヒステリシスが小さく高い応答性で
湯水混合物温度が制御される。

【００２４】また本発明の湯水混合装置は上記した構成
により、湯水の混合比を調節する弁体に感温コイルばね
の付勢力と、その感温コイルばねの付勢方向とは反対方
向の付勢力がバイアスばねによってそれぞれ前記弁体に
作用して、それら２つのコイルばねの付勢力が釣り合う
位置に前記弁体が位置決めされ、湯水混合弁に流入した
湯と水は、前記弁体の開度位置に応じた混合比の湯水混
合物となって、前記感温コイルばねの周囲を通過して流
出する。このとき、前記感温コイルばねの巻方向と同じ
方向に湯水混合物を旋回する旋回混合手段により、湯水
混合物は旋回作用により撹拌混合が促進され、温度が混
合均一化されながら感温コイルばねに接触しながら通過
する。

【００２５】したがって、不均一な温度で混合平均温度
から上下にずれた温度が感温コイルばねに作用して、温
度制御ずれを生じることなく的確に湯水混合物の温度が
制御される。

【００２６】また本発明の湯水混合装置は上記した構成
により、感温コイルばねの巻方向と同じ方向に湯水混合
物を旋回する旋回混合手段により、湯水混合物は旋回作
用により撹拌混合が促進され、温度が混合均一化され感
温コイルばねに接触しながら通過し、混合平均温度を的
確に感温コイルばねに熱伝達され機械的にフィードバッ
ク制御され、電子制御手段は温度検出手段によって検出
された混合物温度と、温度設定手段により設定された目
標値とに基づいて電気的付勢力調節手段を駆動し、混合
物温度を目標値に電気的にフィードバック制御する。し
たがって、形状記憶合金のヒステリシスや水圧変動およ
び流量変更などによる温度偏差は、電気的フィードバッ
ク制御により補正される。

【００２７】このように、湯水混合物の過渡的温度変動
は旋回混合手段により撹拌混合された湯水混合物が形状
記憶合金製の感温コイルばねに接触しながら、機械的フ
ィードバック制御により迅速に適合され、定常的オフセ
ットは、旋回混合手段で撹拌された混合温度を検知して
電気的フィードバック制御されるので、ハンチングを防
止でき応答性に優れ、しかも、高精度に温度制御をする
ことの可能な湯水混合装置が得られる。

【００２８】

【実施例】以下本発明の実施例を図面にもとづいて説明
する。

【００２９】図１は本発明の第一の実施例を示す構成図
である。図１において７０は、温水を供給する給湯管で
あり、給湯管７０は混合弁７１に連通している。混合弁
７１には、給湯管７０と、給水管７２からそれぞれ湯と
水が供給される。混合弁７１は、ハウジング７３に設け
られた湯入口７４および水入口７５から湯水が供給さ
れ、弁体７６の可動によって湯側弁座７７および水側弁
座７８とのスキマの距離が反比例的に変わり、湯水の混
合比が調節される構成である。弁体７６は、湯と水が周
囲から内側に流入する筒状形で、バイアスコイルばね７
９によって図１において右側方向に付勢されているとと
もに、混合流路８０に設けられた温度に応じてばね定数
が変化する感温コイルばね８１によっても図１において
左側方向に付勢されている。感温コイルばね８１は温度
に応じてばね定数が変化することから、同じ拘束長さで
あれば付勢力が変化することになり、弁体７６は、バイ
アスばね７９と感温コイルばね８１の付勢力が釣り合う
位置へ押されて移動する。また、バイアスばね７９の付
勢力および感温コイルばね８１の付勢力を加減調節する
付勢力調節手段８２は、付勢力調節操作部８３を回転す
ることにより、付勢力調節軸８４および雄ねじ軸８５が
回転し、雌ねじを有する可動ばね受け８４が進退する構
成である。さらに、せん断ひずみ規制手段８７として、
付勢力調節軸８３にはピン８８が設けられ、その周囲を
回転範囲規制部材８９が覆った構成で、雄ねじ軸８５の
回転範囲および可動ばね受け８６の進退範囲が規制さ
れ、結果的に感温コイルばね８１の最大圧縮長さが規制
され、感温コイルばね８１のせん断ひずみγが１％を越
えない範囲に規制される構成である。なお、コイルばね
のせん断ひずみγは、コイルばねの線径ｄとコイルばね
のたわみδの積を、コイルばねの有効巻数ｎとコイルば
ね平均径Ｄの２乗とπとの積でわり算して百分率で表し
たもので、式で示すと、γ＝（ｄ×δ）÷（π×ｎ×Ｄ
²）×１００％となる。

【００３０】また、混合弁７１の流出口９０は、流調切
換弁９１の入口９２と連通している。流調切換弁９１
は、球状弁体９３を弁軸９４を介して流調切換操作部９
５で回転し、シャワー９６またはカラン９７の切り換え
および各々の流量調節ができる構成である。なお、９８
はバイアスコイルばね７９と可動ばね受け８６との間に
設けたリング状のシート部材で、相互のすべりを良くし
バイアスコイルばね７９の不自然なねじれが防止でき
る。また、感温コイルばね８１の当接部に設けられたリ
ング状のシート部材９９も、同様に感温コイルばね８１
の不要なねじれ作用を防止でき、湯水混合による良好な
温度調節性能の確保のために有効である。

【００３１】以上の構成において本実施例の動作を説明
する。付勢力調節手段８２の付勢力調節操作部８３によ
り、希望する混合温度を設定した状態で、流調切換操作
部９５を操作して図１のようにシャワー９６から出湯す
ると、給湯管７０および給水管７２から混合弁７１の湯
入口７４および水入口７５から、弁体７６と湯側弁座７
７および水側弁座７８とのスキマの距離に応じて湯と水
がそれぞれ弁体７６の周囲から内側に流入し、混合流路
８０で混合され湯水混合物が感温コイルばね８１に接触
しながら通過する。

【００３２】このとき、弁体７６は湯水混合物の温度に
対応した感温コイルばね８１の付勢力と、設定温度に対
応したバイアスコイルばね７９の付勢力との機械的な付
勢力の釣り合いによって位置決めされる。つまり、付勢
力調節手段８２によって設定された希望温度に見合うバ
イアスコイルばね７９の付勢力に対して実際の湯水混合
物温度が低い場合は、感温コイルばね８１の付勢力の方
が小さく、湯側弁座７７と弁体７６とのスキマ距離が拡
がり、水側弁座７８と弁体７６とのスキマの距離が狭ま
る方向に弁体７６を移動する。

【００３３】逆に、付勢力調節手段８２によって設定さ
れた希望温度に見合うバイアスコイルばね７９の付勢力
に対して実際の湯水混合物温度が高い場合は、感温コイ
ルばね８１の付勢力の方が大きく、湯側弁座７７と弁体
７６とのスキマ距離が狭まり、水側弁座７８と弁体７６
とのスキマの距離が拡がる方向に弁体７６を移動する。
このように、感温コイルばね８１の作用によって、付勢
力調節手段８２で設定された希望温度に常に保持される
ように、機械的なフィードバック制御が機能し、弁体７
６が作動し、自動的に温度調節ができる。

【００３４】図２は上記のような、本実施例における感
温コイルばね８１とバイアスコイルばね７９および弁体
７６について、変位と力の関係を図に示したものであ
る。感温コイルばね８１は、図のように各温度と変位に
応じて付勢力が変化する。またバイアスコイルばね７９
は、温度に関係なく変位に応じて付勢力が直線的に変化
する。バイアスコイルばね７９と感温コイルばね８１の
変位は、弁体７６の変位移動と共に反比例的に変化する
構成なので、図２の各温度における感温コイルばね特性
の線とバイアスコイルばね特性の線との各交点が、動作
点となる。

【００３５】また、湯全開いいかえれば水全閉の弁体位
置で、最高温設定点が、感温コイルばね８１のせん断ひ
ずみγが最大となる点であるが、図２にも示したように
本実施例では、この位置でせん断ひずみγが１％以下に
なるように、せん断ひずみ規制手段８７を備えた構成な
ので、感温コイルばね８１には、１％をこえるせん断ひ
ずみが作用することはない。このせん断ひずみが１％以
下の場合と、２〜３％の場合の湯水混合装置の自動温度
調節性能を試作して実験したところ、差が認められ１％
以下であれば実用上問題がない性能を得ることができ
た。

【００３６】以上のように本実施例によれば、感温コイ
ルばね８１は、せん断ひずみγが１％以内の範囲内での
繰り返したわみとなり、感温コイルばね８１の耐久性を
損なうことなく、湯水混合物温度が制御され、耐久性の
よい自動温調の湯水混合装置が得られる。

【００３７】本発明の第二の実施例は、図３に領域で示
したように、−３０℃から＋１００℃の温度範囲におい
てＲ(Rhombohedral)相ないし母相の相変態をする形状記
憶合金からなる感温コイルばね８１を、図１で示した湯
水混合装置に装着したもので、湯水の混合比を調節する
弁体７６に温度に応じてばね定数が変化し−３０℃から
＋１００℃の温度範囲においてＲ(Rhombohedral)相ない
し母相の相変態をする形状記憶合金からなる感温コイル
ばね８１の付勢力と、その感温コイルばね８１の付勢方
向とは反対方向の付勢力がバイアスばね７９によってそ
れぞれ弁体７６に作用して、それら２つのコイルばね７
９，８１の付勢力が釣り合う位置に弁体７６が位置決め
され、湯水混合弁７１に流入した湯と水は、弁体７６の
開度位置に応じた混合比の湯水混合物となって、感温コ
イルばね８１の周囲を通過して流出する。前記２つのコ
イルばね７９，８１の少なくとも一方の付勢力を調節す
る付勢力調節手段８２によって、目標の混合温度を設定
することになる。

【００３８】ここで感温コイルばね８１は、ニッケル・
チタン２元系合金やニッケル・チタン３元系合金で熱処
理温度４００〜５００℃した形状記憶合金のコイルばね
で、−３０℃から＋１００℃の温度範囲において、図３
のようにＲ(Rhombohedral)相ないし母相の相変態しかし
ないように、図１の構成において感温コイルばね８１の
変位領域が規制されている。

【００３９】つまり、弁体７６がバイアスコイルばね７
９に付勢されて水側弁座７８に当接した状態のとき、感
温コイルばね８１が最も圧縮側に変位した点であり、そ
の反対方向に弁体７６が湯側弁座７８に当接した状態の
とき、感温コイルばね８１は最も伸長変位した点であ
る。

【００４０】すなわち、感温コイルばね８１はこの２点
の間に変位量が規制される構成であり、このような変位
領域および−３０℃から＋１００℃の温度範囲において
は、図３のようにＲ(Rhombohedral)相ないし母相の相変
態しかしないわけである。このことにより図３でも歴然
なように、Ｍ（マルテンサイト）相の領域まで相変態さ
せた場合に較べ、ヒステリシスが圧倒的に小さい。第一
の実施例で説明した機械的フィードバックによる自動温
度調節動作において、温度ヒステリシスがきわめて小さ
く、きめ細かな温度制御が可能となるほか、マルテンサ
イト変態が生じないことから、繰り返したわみに対して
も耐久寿命が劣化しない効果がある。

【００４１】以上のように本実施例によれば、感温コイ
ルばね８１は、Ｒ(Rhombohedral)相と母相とを繰り返す
相変態しかしないように作用し、感温コイルばね８１の
動作温度および保存温度範囲において、繰り返したわみ
に対する耐久性を損なうことなく、かつヒステリシスが
小さく高精度で温度調節ができる湯水混合装置が得られ
る。

【００４２】図４は本発明の第三の実施例を示す湯水混
合装置の構成図であり、図１の湯水混合装置の構成との
相違は、雄ねじ軸８５の先端付近に旋回混合手段１００
を備えるべく、雄ねじ軸８５を長く形成し、その雄ねじ
軸８５の先端付近の旋回混合手段１００が感温コイルば
ね８１の内側に挿入された形態で、その旋回混合手段１
００は感温コイルばね８１の巻方向と同じ方向の螺旋条
を有した構成である。図４において、湯水の混合比を調
節する弁体７６に感温コイルばね８１の付勢力と、その
感温コイルばね８１の付勢方向とは反対方向の付勢力が
バイアスコイルばね７９によってそれぞれ弁体７６に作
用して、それら２つのコイルばね７９，８１の付勢力が
釣り合う位置に弁体７６が位置決めされ、湯水混合弁７
１に流入した湯と水は、弁体７６の開度位置に応じた混
合比の湯水混合物となって、感温コイルばね８１の周囲
を通過して流出する。このとき、感温コイルばね８１の
巻方向と同じ方向の螺旋条を有した旋回混合手段１００
が感温コイルばね８１の内側に挿入された構成なので、
湯水混合物は、螺旋状の感温コイルばね８１と旋回混合
手段１００の螺旋状の条との間の流路が螺旋状に形成さ
れ、湯入口７４から入った湯と水入口から入った水とが
旋回されながら撹拌混合され温度が均一化が促進され、
かつ感温コイルばね８１に接触する混合流体がその旋回
流れによって流速が速まり境界層剥離等による伝熱促進
の作用効果を生じる。このとき感温コイルばね８１の巻
方向と違う方向に旋回させようとする旋回混合手段で
は、流体の旋回が阻害され上記効果が弱まる。つまり、
本実施例の旋回混合手段１００により、湯水混合物は旋
回作用により撹拌混合が促進され、温度が混合均一化さ
れ、かつ感温コイルばね８１への伝熱が促進される。

【００４３】したがって、不均一な温度で混合平均温度
から上下にずれた温度が感温コイルばね８１に作用し
て、温度制御ずれを生じるような不具合がなく、的確に
湯水混合物の温度を制御することができる。

【００４４】以上のように本実施例によれば、感温コイ
ルばね８１の巻方向と同じ方向に湯水混合物を旋回する
旋回混合手段１００により、不均一温度による温度制御
ずれを防止でき、高い応答性で的確に温度調節ができる
湯水混合装置が得られる。

【００４５】図５は本発明の第四の実施例を示す湯水混
合装置の構成図であり、図４の湯水混合装置の構成との
相違は、バイアスコイルばね７９の付勢力を調節するス
テッピングモータにてなる電気的付勢力調節手段１０１
と、湯水混合物の温度を検出するサーミスタにてなる温
度検出手段１０２と、湯水混合物温度の目標値を設定す
る温度設定手段１０３と、温度検出手段１０２により検
出された温度と温度設定手段１０３により設定された目
標値とに基づいて電気的付勢力調節手段１０１を制御す
る電子制御手段１０４とを備え、カランまたはシャワー
の吐出口選択スイッチ１０５および流量加減スイッチ１
０６からの指示により電子制御手段１０４を介して流調
切換弁９１の球状弁体９３を駆動するステッピングモー
タにてなる電気的弁体駆動手段１０７が設けられている
点である。図５において、感温コイルばね８１の巻方向
と同じ方向に湯水混合物を旋回する旋回混合手段１００
により、湯水混合物は旋回作用により撹拌混合が促進さ
れ、温度が混合均一化され感温コイルばね８１に接触し
ながら通過し、混合平均温度を的確に感温コイルばね８
１に熱伝達され機械的にフィードバック制御され、電子
制御手段１０４は温度検出手段１０２により検出された
混合物温度と、温度設定手段１０３により設定された目
標値とに基づいて電気的付勢力調節手段１０１を駆動
し、混合物温度を目標値に電気的にフィードバック制御
する。したがって、形状記憶合金のヒステリシスや水圧
変動および流量変更などによる温度偏差は、電気的フィ
ードバック制御により補正される。

【００４６】以上のように本実施例によれば、湯水混合
物の過渡的温度変動は旋回混合手段１００により撹拌混
合された湯水混合物が形状記憶合金製の感温コイルばね
８１に接触しながら、機械的フィードバック制御により
迅速に適合され、定常的オフセットは、旋回混合手段１
００で撹拌された混合温度を温度検出手段１０２によっ
て検出して電子制御手段１０４によって電気的フィード
バック制御されるので、温度オフセットやハンチングが
なく、応答性に優れ、高精度に温度制御できる湯水混合
装置を提供できる。

【００４７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の湯水混合装
置は、感温コイルばねのせん断ひずみγを１％以下に規
制するせん断ひずみ規制手段を備えた構成なので、温度
たわみにおける力のヒステリシスが小さくきめ細かな温
度調節ができるとともに、せん断ひずみγが１％以内の
範囲内での繰り返したわみとなり、湯水中における厳し
い環境においても感温コイルばねの耐久性を損なうこと
なく、長年にわたり変わらない性能で湯水混合による自
動温度調節ができる。

【００４８】また本発明の湯水混合装置は、温度に応じ
てばね定数が変化し−３０℃から＋１００℃の温度範囲
においてＲ(Rhombohedral)相ないし母相の相変態をする
形状記憶合金の感温コイルばねを備えた構成なので、動
作温度および保存温度範囲において、繰り返したわみに
対する耐久性を損なうことなく、かつヒステリシスが小
さく高精度で温度調節ができる。

【００４９】また本発明の湯水混合装置は、感温コイル
ばねの巻方向と同じ方向に湯水混合物を旋回する旋回混
合手段を備えた構成により、旋回流れの撹拌効果によっ
て不均一温度による温度制御ずれが防止でき、旋回高速
流で境界層剥離等による伝熱促進効果を生じ、高い応答
性で的確に温度調節ができる。

【００５０】また本発明の湯水混合装置は、電気的付勢
力調節手段と、感温コイルばねの巻方向と同じ方向に湯
水混合物を旋回する旋回混合手段と、湯水混合物の温度
を検出する温度検出手段と、湯水混合物温度の目標値を
設定する温度設定手段と、温度検出手段により検出され
た温度と温度設定手段により設定された目標値とに基づ
いて電気的付勢力調節手段を制御する電子制御手段とを
備えた構成なので、湯水混合物の過渡的温度変動は旋回
混合手段により撹拌混合された湯水混合物が形状記憶合
金製の感温コイルばねに接触しながら、機械的フィード
バック制御により迅速に適合され、定常的オフセット
は、旋回混合手段で撹拌された混合温度を温度検出手段
によって検出して電子制御手段によって電気的フィード
バック制御されるので、温度オフセットやハンチングが
なく、応答性に優れ、高精度に温度制御できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示す湯水混合装置の構
成図

【図２】同湯水混合装置の感温コイルばねとバイアスコ
イルばねの各変位と温度における発生付勢力の特性図

【図３】本発明の第二の実施例を示す湯水混合装置の感
温コイルばねの特性図

【図４】本発明の第三の実施例を示す湯水混合装置の構
成図

【図５】本発明の第四の実施例を示す湯水混合装置の構
成図

【図６】従来の湯水混合装置の構成図

【符号の説明】

７１ 混合弁 ７６ 弁体 ７９ バイアスコイルばね ８１ 感温コイルばね ８２ 付勢力調節手段 ８７ せん断ひずみ規制手段 １００ 旋回混合手段 １０１ 電気的付勢力調節手段 １０２ 温度検出手段 １０３ 温度設定手段 １０４ 電子制御手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】湯と水の混合比を調節する弁体を有する湯
   水混合弁と、温度に応じてばね定数が変化する感温材料
   からなり、前記混合弁から流出する湯水混合物の温度上
   昇に伴い湯の割合を減少させる方向に前記弁体を付勢す
   る感温コイルばねと、前記弁体を反対方向に付勢するバ
   イアスコイルばねと、前記二つのコイルばねの少なくと
   も一方の付勢力を調節する付勢力調節手段と、前記感温
   コイルばねのせん断ひずみγを１％以下に規制するせん
   断ひずみ規制手段とを備えてなる湯水混合装置。
2. 【請求項２】湯と水の混合比を調節する弁体を有する湯
   水混合弁と、温度に応じてばね定数が変化し−３０℃か
   ら＋１００℃の温度範囲においてＲ(Rhombohedral)相な
   いし母相の相変態をする形状記憶合金からなり、前記混
   合弁から流出する湯水混合物の温度上昇に伴い湯の割合
   を減少させる方向に前記弁体を付勢する感温コイルばね
   と、前記弁体を反対方向に付勢するバイアスコイルばね
   と、前記二つのコイルばねの少なくとも一方の付勢力を
   調節する付勢力調節手段とを備えてなる湯水混合装置。
3. 【請求項３】湯と水の混合比を調節する弁体を有する湯
   水混合弁と、温度に応じてばね定数が変化する感温材料
   からなり、前記混合弁から流出する湯水混合物の温度上
   昇に伴い湯の割合を減少させる方向に前記弁体を付勢す
   る感温コイルばねと、前記弁体を反対方向に付勢するバ
   イアスコイルばねと、前記二つのコイルばねの少なくと
   も一方の付勢力を調節する付勢力調節手段と、前記感温
   コイルばねの巻方向と同じ方向に湯水混合物を旋回する
   旋回混合手段とを備えてなる湯水混合装置。
4. 【請求項４】湯と水の混合比を調節する弁体を有する湯
   水混合弁と、温度に応じてばね定数が変化する感温材料
   からなり、前記混合弁から流出する湯水混合物の温度上
   昇に伴い湯の割合を減少させる方向に前記弁体を付勢す
   る感温コイルばねと、前記弁体を反対方向に付勢するバ
   イアスコイルばねと、前記二つのコイルばねの少なくと
   も一方の付勢力を調節する電気的付勢力調節手段と、前
   記感温コイルばねの巻方向と同じ方向に湯水混合物を旋
   回する旋回混合手段と、前記湯水混合物の温度を検出す
   る温度検出手段と、湯水混合物温度の目標値を設定する
   温度設定手段と、前記温度検出手段により検出された温
   度と前記温度設定手段により設定された目標値とに基づ
   いて前記電気的付勢力調節手段を制御する電子制御手段
   とを備えてなる湯水混合装置。