JPH10160037A - サーモスタットミキシングバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度調整時での弁開度の変化を緩やかにし、
混合水温度のハンティングやオーバーシュートの発生を
抑えるサーモスタットミキシングバルブを提供するこ
と。 【解決手段】 水用孔２ａ及び湯用孔２ｂを開けた中空
円筒状の弁体２をハウジング１の中に軸線方向に設け、
ハウジング側の水流入口１ａと湯流入口１ｂとの整合度
に応じて水と湯との混合比を設定可能とし、混合水の流
路中にリング状の形状記憶素子４を弁体２に同調させて
作動させることができるように組み込み、混合水が設定
温度から上昇するとリングによって湯側の弁開度が小さ
くなるように、又、下降すると水側の弁開度が小さくな
るように、それぞれ弁体を駆動可能とするサーモスタッ
トミキシングバルブ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動温度調整機能
を持つサーモスタットミキシングバルブに関し、特に弁
開度変化をゆるやかにして温度設定時や変動時のハンテ
ィングやオーバーシュート等を防止するようにした装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術について説明する。

【０００３】本発明のサーモスタットミキシングバルブ
に用いられる形状記憶合金としては、例えば、ＴｉＮｉ
系合金があり、これらのＴｉＮｉ合金をはじめとする種
々の形状記憶合金は、その逆変態に伴い顕著な形状記憶
効果を示すことがよく知られている。

【０００４】また、ＴｉＮｉ系合金は、オーステナイト
相での変形に伴うマルテンサイトの誘起による超弾性の
特性を有することもよく知られている。

【０００５】ＴｉＮｉ系合金は、実用合金として形状記
憶効果を利用した感温駆動素子、超弾性を利用したアン
テナ素子等に幅広く使われている。

【０００６】一方、従来の自動温度調整機能を持つサー
モスタットミキシングバルブは、例えば、浴室用のシャ
ワー設備や洗面化粧台等に備える湯水混合栓として利用
されている。

【０００７】このサーモスタットミキシングバルブの基
本構造は、本体の内部流路に感温機能材を組み込み、こ
れによって温度変動を生じた時に、水と湯との混合比を
変えるために弁体を移動させ、混合水の温度を設定した
温度に維持するというものである。

【０００８】この感温機能部の例として、例えば、実開
昭６２−５０３８５号公報に記載されているように、熱
膨脹・収縮性のワックスを封入した感温体を用い、この
感温体の一端から出没するピンの動きによって弁体の位
置を変更するものがある。

【０００９】また、このようなワックスの、熱膨脹・収
縮性を利用するのに代えて、混合水流路内に形状記憶合
金のコイルスプリングを収納し、混合水温度の変動に基
づくスプリングの膨脹及び収縮によって温度コントロー
ルするようにしたものもある。

【００１０】これらの何れにおいても、本体の内部流路
を流れる混合水に感温部を晒し、この感温部の膨脹・収
縮により弁体を移動させ、湯側と水側の弁開度を変更す
ることによって、自動温度調整を行う。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、温度調整用
の弁体は、中空の円筒体状であって、その軸線方向の一
端を水弁座への着座面とし、他端を湯弁座への着座面と
したものである。このため、水側及び湯側のそれぞれの
弁開度は、それぞれの弁座と弁体の端部との距離と弁体
の外周面の長さの積となる。従って、弁体が大きいほ
ど、その軸方向の移動が僅かであっても、弁開度は大き
く変化することになる。

【００１２】このように、弁体を軸線方向に移動させて
弁開度を調整し、湯と水との混合比を変えて温度調整す
る構造の場合、操作時に湯側と水側の弁開度が急激に変
わってしまうため、調整した直後には設定温度を挟んで
上下に温度が変動するハウジング現象を生じやすい。

【００１３】また、温度設定するときでも、ハンドルの
回転角度に比べて弁開度の増減が急激に行われる傾向に
あることから、設定値を超えてオーバーシュートするこ
とも多い。

【００１４】また、形状記憶合金コイルスプリングの場
合、水圧に抗して弁を作動させる必要性からφ１.５〜
２.０ｍｍ程度の太い線材を用いなければならず、反応
性に欠けるという欠点があった。更に、コイルばねの性
格上、混合槽の内筒近傍にばねは配されるため、槽の代
表温度を検知し難いという欠点もあった。

【００１５】本発明において解決すべき課題は、サーモ
スタットミキシングバルブにおいて、温度調整時での弁
開度の変化を緩やかにし、混合水温度のハンティングや
オーバーシュートの発生を抑えるサーモスタットミキシ
ングバルブを提供することにある。

【００１６】

【問題を解決するための手段】本発明は、水流入口と湯
流入口とを軸線方向に間隔をおいて周壁に開け、更に下
流側に混合水流出口を備えたハウジング内に、前記水流
入口及び湯流入口にそれぞれ整合可能な水用孔及び湯用
孔を周壁に開けた中空円筒状の弁体を調整するために、
前記水用孔及び湯用孔からの水と湯が混合する流路の中
心部にリング状の形状記憶素子を２個以上数珠状に連結
させ設ける。又、該リング状の形状記憶素子は、前記弁
体と前記ハウジングとの間に連接され、温度変化に基づ
く形状変化により、混合水が設定温度より上昇変動した
ときや前記湯用孔側の弁開度を小さく且つ下降変動した
ときには前記水用孔側の弁開度を小さくする向きに前記
弁体を作動する系としたことを特徴とする。

【００１７】リング状の形状記憶素子は、低温側から高
温側への温度変化に対して形状記憶効果を有するものと
する。

【００１８】また、前記リング状の形状記憶素子は、水
圧による荷重に応じて、数珠状に連結させ、必要に応じ
て複数列設けてもよい。

【００１９】すなわち、本発明によれば、水流入口及び
湯流入口を設け且つ弁体の下流に混合水流出口を備えた
ハウジングと、該ハウジングの内部に往復運動可能に組
み込まれた前記水流入口及び湯流入口を同時に開閉及び
開度調整する前記弁体と、前記混合水流出口に向かう混
合水の流路中に組み込まれた温度変動によって前記弁体
の位置を変更させる感温機能部とを備え、前記感温機能
部が形状記憶合金製リングからなり、混合水の温度変化
に対して前記リングが可逆的に径方向変化をすることを
特徴とするサーモスタットミキシングバルブが得られ
る。

【００２０】また、本発明によれば、上記サーモスタッ
トミキシングバルブにおいて、前記ハウジング内の前記
弁体は水流入口及び湯流入口で混合水温度変化に対して
水流入口及び湯流入口の大きさを調整することにより、
それぞれ流量を変更可能であることを特徴とするサーモ
スタットミキシングバルブが得られる。

【００２１】また、本発明によれば、前記感温機能部の
形状記憶合金製リングが２個以上数珠状に連結されてい
ることを特徴とする上記サーモスタットミキシングバル
ブが得られる。

【００２２】また、本発明によれば、前記形状記憶合金
製リングがＴｉＮｉ系合金であることを特徴とする上記
サーモスタットミキシングバルブが得られる。

【００２３】また、本発明によれば、前記形状記憶合金
製リングがチューブ状の部材よりなることを特徴とする
上記サーモスタットミキシングバルブが得られる。

【００２４】ハウジングの中に設けた弁体は円筒状であ
って、その軸線方向に移動させることによって、弁体の
水用及び湯用の孔をハウジングの水及び湯流入口に対し
て弁開度を設定できる。

【００２５】このため、数個の上記リングを数珠状に軸
線方向に設け、これらの水用、湯用の孔及び流入口の形
状や大きさを適切にしておけば、弁開度の変化を緩やか
にすることができる。

【００２６】従って、急激な弁開度の変化がなく、温度
設定時等でのハンティングやオーバーシュートが防止さ
れる。

【００２７】また、リング状の形状記憶素子は、混合水
の温度に感応して膨脹・収縮変形し、温度上昇時には湯
側の弁開度を絞れるように、また温度下降時には、水側
の弁開度を絞るように弁体を移動させることができ、こ
れによって、使用中での温度変動に対する自動調整が行
われる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のサーモスタット
ミキシングバルブについて説明する。

【００２９】図１は、サーモスタットミキシングバルブ
の要部の構造と動作を示す模式図である。

【００３０】図１において、湯水混合栓の本体の中に組
み込まれるハウジング１の周壁には、軸線方向に間隔を
おいて水流入口１ａ及び湯流入口１ｂをそれぞれ開口す
ると共に、これらの水流入口１ａ、湯流入口１ｂに連通
する下流側には混合水流出口１ｃを開いている。

【００３１】水流入口１ａは、湯水混合栓の本体の中の
給水室に連通し、同様に湯流入口１ｂと混合水流出口１
ｃはそれぞれ湯室及び混合室に連通し、この混合室を経
由して混合水が吐出端から吐出される。

【００３２】ハウジング１の内部には、中空円筒状の弁
体２をその軸壁周りに組み込み、この弁体２をハウジン
グ１にねじ接合したスピンドル３の回転に連動して移動
可能とし温度調整の際には、ハウジング１から突き出し
て湯水混合栓の本体の外部に位置するハンドル３ａを回
転操作する。

【００３３】弁体２とスピンドル３の端面との間には、
スピンドル３の回転を弁体２に伝えるバイアススプリン
グ３ｃを設け、また、スピンドル３の端面と弁体２の端
面との間にバイアススプリング３ｂ、混合水の温度下降
時に湯用孔２ｂ側の弁開度が大きくなる方向に弁体２を
付勢するリング状の形状記憶素子４を組み込む。

【００３４】このリング状の形状記憶素子４は、中心軸
を備え、弁体２とハウジング端末１ｄとの間に設ける。

【００３５】用いたリング状の形状記憶素子４は、素子
１個当たりの変形量と反応性から外径の１０％未満のも
のが用いられる。

【００３６】具体的には、外径８ｍｍ×肉厚０.３〜０.
５ｍｍを３〜５個で良い。

【００３７】以上の構成において、混合水の温度の設定
はハンドル３ａの回転操作によって行われる。

【００３８】これにより、弁体２の水用及び湯用の孔２
ａ，２ｂのハウジング１の水及び湯の流入口１ａ，１ｂ
に対する整合度が決められる。

【００３９】図１（ａ）に、４０度に設定した状態の模
式図を示した。ここで、供給された水は、連絡孔２ｄを
経由して弁体２の下流側に流れ込み、この部分で湯と混
合して混合水流出口１ｃ側へ流れ去る。

【００４０】そして、混合水が４０度以上になった場
合、リング状の形状記憶素子４は、その形状記憶効果に
よる動作によって弁体２を移動させ、混合水温度を設定
値となるように自動調整することができる。その様子を
図１（ｂ）に示す。

【００４１】リング状の形状記憶素子４は、数珠状に複
数個設定しており、従来の弁開度の設定に比べると、開
度の変更が緩やかに行われる。

【００４２】このため、温度設定のときや混合水の急な
温度変動に対しても、急激に水側及び湯側の弁開度が変
化しないので、設定温度の維持及び設定値に対するハン
ティング現象が防止可能である。

【００４３】

【発明の効果】本発明では、感温部として混合水の流路
に位置させたリング状の形状記憶素子によって弁体を移
動させるように付勢し、形状記憶素子製の上記チューブ
が複数個設けられているので、弁体の周壁に開けた水用
及び湯用の孔を供拾側の流路に整合が、従来構造に比べ
容易であり、弁開度の変更が緩やかに行われる。このた
め、温度設定時や温度変更時の自動調整の際のハンティ
ングや大きなオーバーシュートがなくなり、設定した温
度の混合水を確実に供拾できる。また、感温部として機
能する上記チューブは、混合水の流れの中に晒されてい
るので、たとえば容器の中に熱収縮性のワックスを封入
した感温部に比べると応答性が高く、温度変動に対して
速やかに自動温度調整が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサーモスタットミキシングバルブを示
す説明図。図１（ａ）本発明のサーモスタットミキシン
グバルブを示す断面図。図１（ｂ）本発明のサーモスタ
ットミキシングバルブで混合水が４０度以上になった場
合の動作を示す断面図。

【符号の説明】

１ ハウジング １ａ 水流入口 １ｂ 湯流入口 １ｃ 混合水流出口 １ｄ ハウジング端末 ２ 弁体 ２ａ 水用孔 ２ｂ 湯用孔 ３ スピンドル ３ａ ハンドル ３ｂ，３ｃ バイアススプリング ４ リング状の形状記憶素子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水流入口及び湯流入口を設け且つ弁体の
   下流に混合水流出口を備えたハウジングと、該ハウジン
   グの内部に往復運動可能に組み込まれた前記水流入口及
   び湯流入口を同時に開閉及び開度調整する前記弁体と、
   前記混合水流出口に向かう混合水の流路中に組み込まれ
   た温度変動によって前記弁体の位置を変更させる感温機
   能部とを備え、前記感温機能部が形状記憶合金製リング
   からなり、混合水の温度変化に対して前記リングが可逆
   的に径方向変化をすることを特徴とするサーモスタット
   ミキシングバルブ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のサーモスタットミキシン
   グバルブにおいて、前記ハウジング内の前記弁体は水流
   入口及び湯流入口で混合水温度変化に対して水流入口及
   び湯流入口の大きさを調整することにより、それぞれ流
   量を変更可能であることを特徴とするサーモスタットミ
   キシングバルブ。
3. 【請求項３】 前記感温機能部の形状記憶合金製リング
   が２個以上数珠状に連結されていることを特徴とする請
   求項１又は２記載のサーモスタットミキシングバルブ。
4. 【請求項４】 前記形状記憶合金製リングがＴｉＮｉ系
   合金であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
   か記載のサーモスタットミキシングバルブ。
5. 【請求項５】 前記形状記憶合金製リングがチューブ状
   の部材よりなることを特徴とする請求項１ないし４のい
   ずれか記載のサーモスタットミキシングバルブ。