JPH0960760A - 湯水混合栓 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 混合水を撹拌するための撹拌部材を設けて
も、圧力損失が大きくならないようにする。 【解決手段】 湯弁座５ｄおよび水弁座７ａに着離座す
る制御弁体８の両側に、バイアススプリング９および形
状記憶合金性の感温スプリング１０を取付ける。感度調
節ハンドル３の回転力を、スピンドル５ａおよび５ｃを
介してスライドブロック５ｂに伝え、スライドブロック
５ｂおよび保持座１１を軸方向に移動させる。両スプリ
ング９，１０および制御弁体８の中心部に、中心軸１７
と撹拌部１８とからなる撹拌部材１６を設ける。中心軸
１７の上流端を保持座１１に連結し、温度調節ハンドル
３に連動して撹拌部材１６が軸方向に移動するようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、形状記憶合金製の
コイル状をなす感温スプリングを感温素子として用いた
湯水混合栓に係り、特に感温スプリング周囲の温度分布
を均一にするための撹拌部材を備えた湯水混合栓に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】湯と水とを混合して吐出する湯水混合栓
においては、予め設定した混合水の温度が、給水および
給湯圧の変動等によって変化してしまうため、これを自
動的に調節して元の設定温度に復帰させる自動温度調節
機能を備えたものがサーモスタットミキシングバルブし
て旧来から利用されている。

【０００３】このような湯水混合栓では、混合水の温度
を検知するための手段として、例えば実公昭６１−４４
０６２号公報に示されているように、形状記憶合金を素
材とする感温スプリングが用いられている。この感温ス
プリングは、特定の温度下で一定の形状に設定すると、
この温度域以外の範囲で形状を変化させても、先の特定
の温度になれば元の形状に復元するという形状記憶合金
の特性を利用したものである。

【０００４】ところで、この種の感温スプリングは、そ
れ自体が感温素子であるため、感温スプリング周囲の温
度分布が均一でない場合には、温度変化に対して軸線が
湾曲して変形し、制御弁体の押圧力が正規に発生しない
という問題がある。

【０００５】そこで、本願発明者等は先に、特願平６−
２０７２８３号において、感温スプリングの上流側に湯
水を撹拌するための撹拌部材を設け、感温スプリング周
囲の温度分布を均一にすることができるようにした湯水
混合装置を提案した。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本願発明者等が先に提
案した湯水混合装置においては、撹拌部材によって湯水
を撹拌混合できるため、感温スプリング周囲の温度分布
を均一にすることができるという大きな利点を有してい
るが、撹拌部材の設定位置が固定された構造であるた
め、水のみが流れる場合のように撹拌の必要のない場合
には撹拌部材が流れ抵抗となるだけで、かえって圧力損
失が増大するという問題がある。またその反作用として
制御弁体に加わる圧力が増大するため、大きな受圧荷重
によって制御弁体が動いてしまい、吐出性能および温度
安定性が損なわれるという問題がある。

【０００７】本発明は、このような点を考慮してなされ
たもので、感温スプリング周囲の温度分布を均一にする
ことができ、しかも撹拌部材を設けたことに伴う圧力損
失の増大を抑えることができる湯水混合栓を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】本発明の他の目的は、温度調節ハンドルに
連動させて撹拌部材を確実に軸方向に移動させることが
できる湯水混合栓を提供するにある。

【０００９】本発明の他の目的は、混合水に回転渦流を
加えてより確実に湯水を撹拌混合することができる湯水
混合栓を提供するにある。

【００１０】本発明のさらに他の目的は、感温スプリン
グ部の流速を速くして感温スプリングの応答性を向上さ
せることができる湯水混合栓を提供するにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、上流端に湯弁座が形成されるとともに下流端
に水弁座が形成される筒状の制御弁体と、形状記憶合金
を用いてコイル状に形成され前記制御弁体を上流側に押
圧付勢する感温スプリングと、制御弁体を介して感温ス
プリングと反対側に配設され前記制御弁体を下流側に押
圧付勢するバイアススプリングと、バイアススプリング
への押圧力を調節して湯，水の切換えおよび混合水の設
定温度の調節を行なう温度調節ハンドルと、前記制御弁
体の近傍位置に設けられ混合水を撹拌する撹拌部材とを
具備する湯水混合栓において、前記撹拌部材を、温度調
節ハンドルに連動させて軸方向に移動させて軸方向に移
動させることができるようにしたことを特徴とする。

【００１２】ところで、撹拌部材による撹拌が必要とな
るのは、混合吐出時のみであり、水吐出および湯吐出の
際には撹拌は不用である。

【００１３】そこで本発明においては、温度調節ハンド
ルに連動させて撹拌部材を軸方向に移動させ、混合吐出
時のみの撹拌を可能としている。そしてこれにより、撹
拌部材を設けたことに伴なう圧力損失の増大を抑えるこ
とが可能となる。

【００１４】本発明はまた、撹拌部材を、上流端が温度
調節ハンドルに連動して軸方向にスライドする部材に連
結されるとともに下流端が軸方向にスライド自在に支持
された中心軸と、この中心軸の中間部に固設され混合水
を撹拌する撹拌部とから構成するようにしたことを特徴
とする。そしてこれにより、温度調節ハンドルに連動さ
せて撹拌部材を確実に軸方向に移動させることが可能と
なる。

【００１５】本発明はまた、撹拌部材を、水吐出時に
は、湯水混合ポイントよりも上流側に位置させるととも
に、湯吐出時には、湯水混合ポイントよりも下流側に位
置させ、かつ混合吐出時には、湯水混合ポイントで感温
スプリングの上流端内部に位置させるようにしたことを
特徴とする。そして、撹拌部材を撹拌スプリングの内部
に位置させることで、感温スプリング部の混合水の流速
が増し、応答性を向上させることが可能となり、また撹
拌部材を感温スプリングの上流端内部に位置させること
で、感温スプリングの脈動を防止することが可能とな
る。

【００１６】本発明はまた、軸流水車形状の撹拌部を用
いるようにしたことを特徴とする。そしてこれにより、
混合水に回転渦流が加えられ、撹拌効果をより向上させ
ることが可能となる。

【００１７】本発明はさらに、上流端から下流端に向か
って次第に拡径する截頭円錐形状の撹拌部を用いるよう
にしたことを特徴とする。そしてこれにより、感温スプ
リング部の混合水の流速をより速くすることが可能とな
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の態
様に係る湯水混合栓を示すもので、図中、符号１は、内
部に給湯室１ａ，給水室１ｂおよび混合室１ｃを有する
本体であり、この本体１内には円筒状の断熱ブシュ２が
組込まれ、また本体１の図中左端部には、温度調節ハン
ドル３が設けられている。

【００１９】この温度調節ハンドル３には、自動温度調
整機能を有する温度調節ユニット４が連接されており、
この温度調節ユニット４は、前記本体１内に着脱可能に
挿入配置されている。また、この温度調節ユニット４
は、温度調節ハンドル３側から順に、第１，第２および
第３の各ハウジング５，６，７をそれぞれねじ接合によ
り一体化した外部構造を有しており、第１および第２の
各ハウジング５，６は、断熱ブシュ２内にシール下で嵌
合固定され、また第３ハウジング７は、水室１ｂと混合
室１ｃとの間の隔壁に嵌込まれて固定されている。

【００２０】第１ハウジング５には、一端を温度調節ハ
ンドル３に連結したスピンドル５ａが回転自在に組込ま
れているとともに、このスピンドル５ａにねじ５ｃを用
いて接合したスライドブロック５ｂが組込まれている。
このスライドブロック５ｂは、キー接合等により第１ハ
ウジング５に対し軸方向にのみ移動し軸廻りには回転し
ないようになっていて、スピンドル５ａとの間にねじ機
構を構成している。そして、この第１ハウジング５の先
端面には、後述する制御弁体８の上流端が着離座する環
状の湯弁座５ｄが形成されている。

【００２１】また、第２ハウジング６には、軸方向両端
面が給湯室１ａおよび給水室１ｂに臨む配置の制御弁体
８が軸方向に移動可能に組込まれており、この制御弁体
８は、軸方向中間部に隔壁８ａを設けてこれに流路孔８
ｂを設けた筒状の断面形状をなしている。そして、この
制御弁体８は、前記湯弁座５ｄと、第３ハウジング７の
上流端に形成されて給水室１ｂ内に位置する水弁座７ａ
との間を移動し、これら各弁座５ｄ，７ａとの間の弁開
度を設定することにより、混合水の温度を調整するよう
になっている。

【００２２】このような制御弁体８を有する流路構造で
は、給湯室１ａからの湯は図中に実線で示す矢印方向に
湯が供給され、制御弁８の流路孔８ｂを通して第３ハウ
ジング７側へ向かい、一方給水室１ｂからの水は、図中
に破線で示す矢印方向に流れ、第３ハウジング７内の混
合ポイントＰで湯と混合され、その後混合室１ｃ側に送
り出されることになる。なお、図１においては、制御弁
体８が湯弁座５ｄに着座し水弁座７ａ側が開放された水
吐出時の状態を示している。

【００２３】本体１内には、制御弁体８を温度調節ハン
ドル３によって軸方向に移動させて混合水の温度を調節
設定するため、および給水、給湯の温度変動等による混
合水温度の変化に対応して設定温度になるよう制御弁体
８を作動させるため、制御弁体８の両側にバイアススプ
リング９および感温スプリング１０がそれぞれ組込まれ
ている。

【００２４】バイアススプリング９は、その自然長に対
してこれよりも短くし、予め圧縮変形させたユニットと
して第１ハウジング５内に収められており、このユニッ
ト化のため、第１ハウジング５内を軸廻りに回転しない
で軸方向にのみ移動可能な外形を有する保持座１１，制
御弁体８に突当たるヘッド１２および保持座１１とヘッ
ド１２との間を連結するフック１３を備えている。

【００２５】保持座１１は、その一端面がスライドブロ
ック５ｂに突当たり、このスライドブロック５ｂの移動
とともに軸方向に動作するようになっており、この中央
部には、図２に示すように、２個の孔１１ａが開設さ
れ、その中にはほぼＵ字状の平面形状を有するフック１
３が挿通されている。そしてこの保持座１１の前面に
は、バイアススプリング９の端面を受けるためのスプリ
ングワッシャ１４が配設され、バイアススプリング９が
軸廻りに回転した際にその力を逃がし、フック１３等で
の悪影響を防止できるようになっている。

【００２６】一方、感温スプリング１０は、形状記憶合
金を用いコイル状に形成されて第３ハウジング７内に収
容されており、この感温スプリング１０と制御弁体８と
の間には、合成樹脂製の断熱スペーサ１５が介装されて
いる。

【００２７】前記感温スプリング１０は、第３ハウジン
グ７内を通過する混合水の温度変動に応じてばね定数を
変化させてバイアススプリング９との間で制御弁体８の
位置を調整し、予め設定した温度の混合水が継続して得
られるように自動温度調節する機能を有している。すな
わち、混合水温度が設定値よりも高くなると、軸線長と
が大きくなるように変形し、制御弁体８を図１において
左方に移動させる。これにより、湯弁座５ｄとの間の弁
開度が小さくなるとともに、水弁座７ａとの間の弁開度
が大きくなり、水の流量比が増えて混合水温度を設定値
まで下げるように動作する。逆に、混合水温度が低下す
れば、感温スプリング１０は収縮変形して水弁座７ａの
側の弁開度を小さくし、湯弁座５ｄの側の弁開度を大き
くすることにより湯の流量比を増やし、混合水温度を同
様に設定値に復帰させる。

【００２８】この感温スプリング１０、バイアススプリ
ング９および制御弁体８の軸心部には、図１に示すよう
に、中心軸１７とその中間部に設けられた撹拌部１８と
からなる撹拌部材１６が配設されており、この撹拌部材
１６は、混合水と撹拌して感温スプリング１０周囲の温
度分布を均一にすることができるようになっている。

【００２９】中心軸１７は、図１および図２に示すよう
に、上流端が保持座１１に連結されるとともに、下流端
が前記第３ハウジング７の下流端に設けた軸受部７ｂに
軸方向にスライド自在に支持されており、スライドブロ
ック５ｂに連動する保持座１１と一体で軸方向に移動す
るようになっている。

【００３０】図３は、中心軸１７と保持座１１との連結
部の詳細を示すもので、保持座１１の中心部には、挿入
穴１９が設けられており、この挿入穴１９の周面には、
図３および図４（ａ），（ｂ）に示すように、Ｃ溝状の
止めピン装着側１９ａが設けられている。そしてこの止
めピン装着溝１９ａ内には、Ｃリング状をなす止めピン
２０が装着されている。この止めピン２０は、図
（ａ），（ｂ）に示すように、押しつぶした状態で止め
ピン装着溝１９ａの開口端側から押込むことにより、止
めピン装着溝１９ａに装着されるようになっている。

【００３１】一方、中心軸１７の上流側端部周面には、
図３に示すように、リング溝状の係止溝１７ａが設けら
れており、中心軸１７の上流端を前記挿入穴１９に圧入
することにより、止めピン２０が係止溝１７ａにスナッ
プ係止されて中心軸１７が保持座１１に連絡されるよう
になっている。

【００３２】一方、撹拌部１８は、図５（ａ），（ｂ）
に示すように、軸流水車形状をなしており、混合水に回
転渦流を発生させるようになっている。そしてこれによ
り、混合水がより迅速かつ完全に撹拌されるようになっ
ている。

【００３３】以上の構成を有する撹拌部材１６は、前述
のようにスライドブロック５ｂ、すなわち温度調節ハン
ドル３に連動して軸方向にスライドするが、その際、撹
拌部１８は、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように
位置移動する。

【００３４】すなわち、水吐出時には、図６（ａ）に示
すように、撹拌部１８は混合ポイントＰよりも上流側の
制御弁体８内部に位置しており、符号Ｃで示す水に対し
圧力損失をまったく与えることがないようになってい
る。また混合吐出時には、図６（ｂ）に示すように、撹
拌部１８は混合ポイントＰに位置しており、符号Ｈで示
す湯と水Ｃとを効率よく混合させるようになっている。
この際の撹拌部１８の位置である混合ポイントＰは、感
温スプリング１０の上流端内部であり、撹拌部１８を感
温スプリング１０の上流端内部に位置させることによ
り、感温スプリング１０部分の混合水の流速が速くな
り、感温スプリング１０の応答性を向上させることがで
きる。さらに湯吐出時には、図６（ｃ）に示すように、
撹拌部１８は混合ポイントＰよりも下流側に位置してい
る。

【００３５】次に、本実施例の作用について説明する。
温度調節ハンドル３を操作して水吐出の状態にすると、
制御弁体８の上流端が湯弁座５ｄに着座して水のみが混
合室１ｃ側に供給されることになる。

【００３６】ところでこの際、撹拌部材１６の撹拌部１
８は、図６（ａ）に示すように、混合ポイントＰよりも
上流側の制御弁体８内部に位置しているので、水Ｃに対
して圧力損失を与えることがない。

【００３７】また、温度調節ハンドル３を操作して混合
吐出の状態にすると、湯と水とが混合ポイントＰで混合
されて混合室１ｃ側に供給されることになる。

【００３８】ところでこの際、撹拌部材１６の撹拌部１
８は、図６（ｂ）に示すように、混合ポイントＰに位置
しているので、湯Ｈと水Ｃとが撹拌部１８により効率よ
く撹拌され、感温スプリング１０周囲の温度分布が均一
となる。この撹拌部１８は軸流水車形状をなしているの
で、混合水が撹拌される際に回転渦流となり、迅速かつ
完全に撹拌することが可能となる。

【００３９】さらに、温度調節ハンドル３を操作して湯
吐出の状態にすると、制御弁体８の下流端が水弁座７ａ
に着座して湯のみが混合室１ｃ側に供給されることにな
る。

【００４０】なおこの際、撹拌部材１６の撹拌部１８
は、図６（ｃ）に示すように、混合ポイントＰよりも下
流側に位置しており、湯Ｈは撹拌部１８を通過する際に
回転渦流となって混合室１ｃ側に供給されることにな
る。

【００４１】ところで、前記混合吐出時には、撹拌部１
８が感温スプリング１０の内部に位置しているので、感
温スプリング１０部分の混合水の流速が速くなり、これ
により感温スプリング１０の応答が過敏となる。そし
て、感温スプリング１０の応答が過敏になると、脈動し
易くなり好ましくない。したがって、混合吐出の際に
は、撹拌部１８が感温スプリング１０の上流端内部、少
なくとも感温スプリング１０の半分よりも上流側の内部
に位置するようにすることが好ましい。

【００４２】このように、温度調節ハンドル３に連動さ
せて撹拌部材１６を軸方向に移動させるようにしている
ので、撹拌部材１６を設置したことに伴なう圧力損失を
可能な限り抑えることができる。また、制御弁体８に加
わる圧力を低く抑えることができるので、吐出性能およ
び温度安定性を向上させることもできる。

【００４３】なお、前記第１の実施の態様においては、
撹拌部１８が軸方向にのみ移動し、回転しない構造の場
合について説明したが、混合水や湯の流れによって撹拌
部１８が回転するようにしてもよい。この際、撹拌部１
８のみが回転するようにしてもよく、また撹拌部１８と
中心軸１７とがともに回転するようにしてもよい。

【００４４】図７および図８は、本発明の第２の実施の
態様を示すもので、前記第１の実施の態様における撹拌
部１８に代え、撹拌部２８を用いるようにしたものであ
る。

【００４５】すなわち、この撹拌部２８は、上流端から
下流端に向かって次第に拡径する截頭円錐形状をなして
おり、その上流端の直径Ｄ₁ と下流端の直径Ｄ₂ との関
係は、次式のように設定されている。 Ｄ₁ ≦ Ｄ₂ なお、その他の点については、前記第１の実施の態様と
同一構成となっており、作用も同一である。

【００４６】この撹拌部２８を用いた場合には、感温ス
プリング１０部分の流路面積が小さくなって混合水の流
速が速くなり、感温スプリング１０の応答性をより向上
させることができる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、撹拌部材
を温度調整ハンドルに連動させて軸方向に移動させるこ
とができるようにしているので、撹拌が必要な混合吐出
時にみの撹拌が可能となり、撹拌部材を設けたことに伴
なう圧力損失の増大を可能な限り抑えることができる。
また、吐出性能および温度安定性を向上させることがで
きる。

【００４８】本発明はまた、撹拌部材を中心軸と撹拌部
とから構成し、中心軸の上流端を、温度調節ハンドルに
連動して軸方向にスライドする部材に連結するともに、
下流端を軸方向にスライド自在に支持するようにしてい
るので、温度調節ハンドルに連動させて撹拌部材を確実
に軸方向に移動させることができる。

【００４９】本発明はまた、撹拌部材を、水吐出時には
湯水混合ポイントよりも上流側に位置させるとともに、
湯吐出時には、湯水混合ポイントよりも下流側に位置さ
せ、かつ混合吐出時には、湯水混合ポイントで感温スプ
リングの上流端内部に位置させるようにしているので、
感温スプリング部分における混合水の流速が増し、応答
性を向上させることができる。また、応答性が過敏にな
ることで発生する脈動は、撹拌部材を感温スプリングの
上流端内部に位置させることで防止することができる。

【００５０】本発明はまた、軸流水車形状の撹拌部を用
いるようにしているので、混合水に回転渦流が加えら
れ、撹拌効果を圧力損失を増大させることなく向上させ
ることができる。

【００５１】本発明はさらに、上流端から下流端に向か
って次第に拡径する截頭円錐形状の撹拌部を用いるよう
にしているので、感温スプリング部分の混合水の流速を
より速くし、感温スプリングの応答性をより向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の態様に係る湯水混合栓の
要部構成を示す断面図。

【図２】図１の撹拌部材の支持構造を示す要部斜視図。

【図３】撹拌部材の中心軸と保持座１１との連結部の詳
細を示す断面図。

【図４】（ａ）は止めピン装着溝に止めピンを装着した
状態を示す説明図、（ｂ）は止めピン装着溝に止めピン
を装着する前の状態を示す説明図。

【図５】（ａ）は図１の撹拌部の詳細を示す側面図、
（ｂ）は（ａ）の正面図。

【図６】（ａ）は水吐出時の撹拌部の位置を示す説明
図、（ｂ）は混合吐出時の撹拌部の位置を示す説明図、
（ｃ）は湯吐出時の撹拌部の位置を示す説明図。

【図７】本発明の第２の実施の形態を示す要部構成図。

【図８】図７の撹拌部の詳細を示す説明図。

【符号の説明】

１ 本体 １ａ 給湯室 １ｂ 給水室 １ｃ 混合室 ３ 温度調節ハンドル ４ 温度調節ユニット ５ｄ 湯弁座 ７ａ 水弁座 ７ｂ 軸受部 ８ 制御弁座 ９ バイアススプリング １０ 感温スプリング １６ 撹拌部材 １７ 中心軸 １８，２８ 撹拌部 Ｐ 混合ポイント

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両端に湯弁座及び水弁座がそれぞれ形成さ
   れた筒状の制御弁体と、形状記憶合金を用いてコイル状
   に形成され前記制御弁体を一方向側に押圧付勢する感温
   スプリングと、制御弁体を介して感温スプリングと反対
   側に配設され前記制御弁体を他方向側に押圧付勢するバ
   イアススプリングと、バイアススプリングへの押圧力を
   調節して混合水の設定温度の調節を行なう温度調節ハン
   ドルと、前記制御弁体の近傍位置に設けられ混合水を撹
   拌する撹拌部材とを具備する湯水混合栓において、前記
   撹拌部材を、温度調節ハンドルに連動させて軸方向に移
   動可能としたことを特徴とする湯水混合栓。
2. 【請求項２】撹拌部材は、上流端が温度調節ハンドルに
   連動して軸方向にスライドする部材に連結されるととも
   に下流端が軸方向にスライド自在に支持された中心軸
   と、この中心軸の中間部に固設され混合水を撹拌する撹
   拌部とを備えていることを特徴とする請求項１記載の湯
   水混合栓。
3. 【請求項３】撹拌部は、水吐出時には、湯水混合ポイン
   トよりも上流側に位置するとともに、湯吐出時には、湯
   水混合ポイントよりも下流側に位置し、かつ混合吐出時
   には、湯水混合ポイント付近で感温スプリングの上流端
   内部に位置していることを特徴とする請求項２記載の湯
   水混合栓。
4. 【請求項４】撹拌部は、軸流水車形状をなしていること
   を特徴とする請求項２または３記載の湯水混合栓。
5. 【請求項５】撹拌部は、上流端から下流端に向かって次
   第に拡径する截頭円錐形状をなしていることを特徴とす
   る請求項２または３記載の湯水混合栓。