JPH10299939A - 差圧バランサー付き温度調節弁又は湯水混合水栓 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】湯と水との流入口の開口面積比にのみ一義的に
対応し、供給側の圧力変動とは無関係に、混合水の温度
を常に一定温度に自動調節することのできる温度調節弁
及び湯水混合水栓を提供する。 【解決手段】スプール弁体の内周面側にスライド自在な
差圧バランス弁を配設し、湯と水との供給圧力の変動に
対応させてスプール弁体の湯と水の各流入口の前後の圧
力差が等しくなるようにする。また差圧バランス弁は、
湯の供給圧力が作用する湯圧室を有し、水の供給圧力が
作用する水圧室を有する。湯と水の供給圧力をそれぞれ
差圧バランス弁へ作用させて平衡を保持させることによ
り、湯と水の供給量の比を湯と水の流入口の開口面積比
に一義的に対応させることができる。このような差圧バ
ランス弁の構成は、スプール弁体を有しない湯水混合水
栓へも適用可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、混合水の温度が、
湯と水の供給圧力の変動に影響して変化することのない
ようにした差圧バランサー付きの温度調節弁及び湯水混
合水栓に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の湯水混合水栓に用いられる温度調
節弁は、例えば、図３の半縦断面図に示す通りである。
同図に示す如く、この温度調節弁１は、弁本体ケース２
に湯の流入口３と、水の流入口４と、混合水の流出口５
とが形成されている。そして、弁本体ケース２内の前記
湯と水の流入口３及び４に臨む位置には、スプール弁体
６が軸方向スライド自在に配設されている。このスプー
ル弁体６の一端側は、感温素子７に連結されている。感
温素子７は、混合室８内の混合水の温度を感知してこれ
に応じて突出子９の突出量が変化し、スプール弁体６の
軸方向位置を微調節するようになっている。なお、図３
において、符号１０は、弁本体ケース２の一端側を閉塞
する端板である。この端板１０とスプール弁体６との間
には、スプール弁体６を同図の右方向へ付勢するスプリ
ング１１が配設されている。

【０００３】このように構成された温度調節弁１にあっ
ては、温調ハンドルを回転操作して吐出される混合水の
温度が所望する温度になるように設定すると、図示しな
い温調スピンドルを介して感温素子７及びスプール弁体
６の軸方向位置が決定され、湯の流入口３と水の流入口
４との開口面積比が決定される。これにより、湯の流入
口３及び水の流入口４から混合室８内へ流入する湯と水
の流量比が決定され、ここで混合撹拌されて所望する温
度の温水となり、流出口５から湯水混合水栓の吐水口等
を経て吐出される。

【０００４】而して、何らかの原因で温水の温度が所望
する温度からズレた場合には、この温度変化を感温素子
７が感知し、突出子９の突出量を変化させてスプール弁
体６を軸方向移動させ、湯の流入口３と水の流入口４と
の開口面積比を混合水の温度のズレを是正する方向へ変
化させる。例えば、混合水の温度が設定温度よりも高い
場合は、感温素子７は突出子９を更に突出させ、スプー
ル弁体６を図３の左方向へ移動させて湯の流入口３の開
口面積を小さくし、水の流入口４の開口面積を大きくす
る。そのため、補正前の状態よりも水の流入する比率が
増大し、混合水の温度は低くなる方向へ是正される。こ
のようにして、混合水の温度は自動的に設定温度まで自
動補正される。従って、湯水混合水栓は、常に設定温度
の温水を得ることが可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
温度調節弁にあっては、供給する湯側又は水側の圧力に
変動があると、ある開口面積比で開口している流入口３
及び４から流入する湯と水の流量比が変化し、混合水の
温度変化となる。そのため、その都度、感温素子７によ
る温度の補正が行われるが、完全に補正されることはな
く、温度変化を伴ってしまうという問題があった。

【０００６】例えば、水側の圧力が上昇した場合、流入
口４の流量が増加し、混合水の温度は低下する。この時
感温素子７は弁体６を湯側が開き、水側が閉じるような
方向に移動させて混合水の温度を補正しようとし、水側
の圧力が上昇する以前の状態よりも湯側が開き、水側が
閉じるような弁体位置で収束する。感温素子７による混
合水の温度と弁体位置との関係は、温調ハンドルの位置
を変化させない限り、ほぼ１対１の関係にあるから、得
られる混合水の温度は必ず低くなってしまうという欠点
があった。これは、湯側の圧力か上昇した場合も同様に
して、得られる混合水の温度は高くなるという欠点があ
った。

【０００７】また湯の流量が増加するに連れ、弁体６両
端間の圧力差が増大するために見かけ上、水側の圧力が
上昇し、湯側の圧力が低下したのと同様に混合水の温度
が低下してしまうという問題があった。

【０００８】更に、感温素子７による温度補正はいわゆ
るフィードバック方式であり、実際の吐出される温水の
温度変化があった後に行われるため、感温素子７の応答
速度は十分速い必要があり、感温素子７の熱伝達の遅れ
分だけ温度補正に遅れが生じるという問題があり、感温
素子７の応答速度によっては湯又は水側の供給圧力の変
動が固定的ではなく、絶えず圧力変動を起こしている場
合には、これに対する感温素子７がハンチングを起こ
し、吐出される温水の温度が脈動するという欠点もあっ
た。

【０００９】更にまた、感温素子７が装着されていない
通常の湯水混合水栓にあっては、前記湯側又は水側の圧
力変動により、混合水の温度が変化し、その都度設定温
度を再調節しなければならないという問題があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は従来の前記課題
に鑑みてこれを改良除去したものであって、湯と水との
流入口の開口面積比にのみ一義的に対応し、供給側の圧
力変動とは無関係に、混合水の温度を常に一定温度に自
動調節することのできる温度調節弁及び湯水混合水栓を
提供せんとするものである。

【００１１】而して、前記課題を解決するために本発明
が採用した請求項１の手段は、湯の流入口と水の流入口
との開口面積比を設定すべく、弁本体ケース内に軸方向
移動自在に配設されたスプール弁体を有し、混合水の温
度を設定温度にして吐出する温度調節弁において、スプ
ール弁体の内周面側にスライド自在な差圧バランス弁を
配設し、湯と水との供給圧力の変動に対応させてスプー
ル弁体の湯と水の各流入口の前後の圧力差が等しくなる
ようにしたことを特徴とする差圧バランサー付き温度調
節弁である。

【００１２】また本発明が採用した請求項２の手段は、
湯の流入口と水の流入口との開口面積比を設定すべく、
弁本体ケース内に軸方向移動自在に配設されたスプール
弁体を有し、混合水の温度を設定温度にして吐出する温
度調節弁において、スプール弁体の内周面側にスライド
自在な差圧バランス弁を配設し、該差圧バランス弁とス
プール弁体との間の湯流入口に面する部分に湯の供給圧
力が差圧バランス弁へ作用する湯圧室を設けると共に、
前記差圧バランス弁とスプール弁体の水流入口に面する
部分に水の供給圧力が差圧バランス弁へ作用する水圧室
を設け、湯と水の各流入口の前後の圧力差が等しくなる
ように前記差圧バランス弁を自動的に移動させてスプー
ル弁体内の湯と水の流路面積を調節し、常に一定温度の
混合水を吐出するようにしたことを特徴とする差圧バラ
ンサー付き温度調節弁である。

【００１３】更に、本発明が採用した請求項３の手段
は、湯の混合弁体の一次側及び二次側の差圧と、水の混
合弁体の一次側及び二次側の差圧との圧力差が一定の値
を示すように動作することによって、湯及び水の流路面
積を調整する差圧バランス弁を備えたことを特徴とする
湯水混合水栓である。

【００１４】更にまた、本発明が採用した請求項４の手
段は、湯室に設けた湯の流入口と水室に設けた水の流入
口との開口面積を、それぞれの流量調節ハンドルによっ
て調節することにより湯と水の量を決定し、混合室で混
合して所望する温度の温水にしたあと吐出する湯水混合
水栓において、湯水の各流入口と混合室への連通孔との
間に湯室と水室とを区画する隔壁を貫通して差圧バラン
ス弁を配設し、差圧バランス弁の一端側を湯室に連通さ
せると共に他端側を水室に連通させ、湯と水との供給圧
力の変動に対応させて差圧バランス弁を移動させ、湯と
水の各流入口の前後の圧力差が等しくなるようにしたこ
とを特徴とする湯水混合水栓である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の構成を図面に示
す発明の実施の形態に基づいて説明すると次の通りであ
る。なお、従来の場合と同一符号は同一部材である。図
１は本発明の一の実施の形態に係る温度調節弁１２を示
すものであり、図（Ａ）は（ＰＨ−Ｐｈ）＝（ＰＣ−Ｐ
ｃ）となる平衡状態のときの縦断面図、図（Ｂ）は同平
衡状態のときのスプール弁体６の拡大縦断面図、図
（Ｃ）はバランス弁がなければ（ＰＣ−Ｐｃ）＞（ＰＨ
−Ｐｈ）となる様な条件のときにバランスしたときのス
プール弁体６の拡大縦断面図である。

【００１６】同図に示す如く、この実施の形態にあって
は、スプール弁体６の両端側に端板１３及び１４を配設
し、端板１３を閉塞板とし、端板１４は混合室８へ通じ
る連通孔１５を有している。而して、スプール弁体６の
内周面側には、差圧バランス弁１６が軸方向移動自在に
嵌合装着されている。差圧バランス弁１６は、湯側流入
口３に臨んだ外周面に環状の凹部に形成された圧力室１
７を有し、連通孔１８を介して湯側流入口３と連通して
いる。また差圧バランス弁１６は、水側流入口４に臨ん
だ外周面に環状の凹部に形成された圧力室１９を有し、
連通孔２０を介して水側流入口４と連通している。更
に、差圧バランス弁１６の左端側は、端板１３との間の
湯流路２１の開口面積を決定し、右端側は端板１４との
間で水流路２２の開口面積を決定するようになってい
る。その他の構成については、前述した図２に示す従来
の場合と同じである。

【００１７】次に、このように構成された温度調節弁１
２の動作態様を説明する。今、湯の供給量をＱＨとし、
湯の供給圧力をＰＨとし、流入口３を通過した直後の湯
の圧力をＰｈとする。また水の供給量をＱＣとし、水の
供給圧力をＰＣとし、流入口４を通過した直後の水の圧
力をＰｃとする。更にまた、湯の流入口３の開口面積を
ＳＨとし、水の流入口４の開口面積をＳＣとする。

【００１８】混合水の温度を決定する湯と水の供給量の
比ＱＨ／ＱＣは、

【００１９】

【数１】

【００２０】で表され、差圧バランス弁１６のバランス
状態においては、（ＰＨ−Ｐｈ）＝（ＰＣ−Ｐｃ）であ
るため、ＱＨ／ＱＣ＝ＳＨ／ＳＣとなり、前記流入口３
及び４の開口面積比によって湯と水の供給量の比が決定
されることになる。すなわち、ある一組の湯と水の温度
において、いかなる湯と水の供給圧力の組合せに対して
も所望の混合温度に対する弁体位置は同じになる。例え
ば、混合水栓では温調ハンドルを操作してスプール弁体
６の軸方向位置を決定し、流入口３及び４の開口面積比
を決定することで所望する温度の温水が得られることに
なる。

【００２１】次に、このようなバランス状態から、例え
ば、水の供給圧力ＰＣが上昇した場合を仮定すると、差
圧バランス弁１６は圧力室１９により同図の右方向への
付勢力が増加するので、湯の流路２１の開口面積を広く
し、水の流路２２の開口面積を狭くするように移動する
ため、Ｐｈが低下し、Ｐｃが上昇することになり、（Ｐ
Ｈ−Ｐｈ）＝（ＰＣ−Ｐｃ）が成立する位置で停止する
（図１の図（Ｃ）の状態参照）。このとき、ＱＨ／ＱＣ
＝ＳＨ／ＳＣとなり、開口面積比によって湯と水の供給
量の比が決定されることになり、混合された温水の温度
変化を伴わないものとなる。

【００２２】また図１の図（Ａ）に示すように、湯と水
を撹拌してよく混合するための部材２３を弁体内中央部
に設置したときは、湯の流量の増加によって部材２３の
前後の圧力差が増大する。そのため、給水圧力、給湯圧
力を制御するだけの圧力バランス弁では流入口３及び４
前後の圧力差が変化することになり、温水の温度変化を
伴うという欠点がある。ところが、本発明の差圧バラン
ス弁１６においては、以下のように動作するので、この
ような欠点はない。すなわち、流量の増加によって部材
２３の前後の圧力差が増大した場合、まずＰｈが上昇
し、差圧バランス弁１６は同図の右方向への付勢力が増
加するので、湯の流路２１の開口面積を広くし、水の流
路２２の開口面積を狭くするように移動する。これによ
り、Ｐｈが低下し、Ｐｃが上昇するようになり、差圧バ
ランス弁１６は（ＰＨ−Ｐｈ）＝（ＰＣ−Ｐｃ）が成立
する位置で停止する（図１の図（Ｃ）の状態）。このと
き、ＱＨ／ＱＣ＝ＳＨ／ＳＣとなり、開口面積比によっ
て湯と水の供給量の比が決定されることになり、混合さ
れた温水の温度変化を伴うことはない。

【００２３】要するに、この温度調節弁１２にあって
は、湯側又は水側のいずれか一方若しくは双方の供給圧
力の変動があった場合でも、また弁体内の部材２３によ
って流入口３及び４以降の圧力に変動があった場合で
も、前記差圧バランス弁１６が流入口３及び４の前後の
圧力差が等しくなる方向へ移動してバランスさせるた
め、それぞれの供給量ＱＨとＱＣとは一義的にその開口
面積比によってのみ決定されることになり、湯と水の供
給側の温度変化がない限りにおいては、常に、設定され
た温度の温水を得ることが可能である。尚、湯と水の供
給側の温度変化があった場合には、この温度調節弁１２
では、感温素子７が作動してそれによる温度補正を行
い、流出口５から吐出される温水の温度を一定に保つよ
うに作動する。

【００２４】図２は、本発明の一実施の形態に係るツー
ハンドル式の湯水混合水栓２４を示す断面図である。こ
の混合水栓２４は、湯室２５と水室２６とが隔壁２７に
よって区画されており、湯室２５に設けられた流入口２
８には、湯の流量調節弁２９がハンドル３０によって開
閉自在に取り付けられている。また水室２６に設けられ
た流入口３１には、水の流量調節弁３２がハンドル３３
によって開閉自在に取り付けられている。流入口２８及
び３１の下流側には、混合室３４へ連通する連通孔３
５，３６が設けられている。

【００２５】而して、湯水の流入口２８及び３１と、連
通孔３５及び３６との間には、隔壁２７を貫通して差圧
バランス弁３７が取り付けられており、その一端面３７
ａは湯室２５へ連通し、他端面３７ｂは水室２６へ連通
している。なお、同図において、符号３８は吐水管であ
る。

【００２６】吐水管３８から吐出される湯の温度は、流
入口２８及び３１から混合室３４へ流れる湯と水の供給
量の比ＱＨ／ＱＣによって決定される。通常は、（ＰＨ
−Ｐｈ）＝（ＰＣ−Ｐｃ）であるため、ＱＨ／ＱＣ＝Ｓ
Ｈ／ＳＣとなり、流量調節弁２９及び３２の開度を調節
して流入口２８及び３１の開口面積比ＳＨ／ＳＣを決定
することで、吐出水の温度を設定している。

【００２７】而して、このようなバランス状態から、例
えば、水の供給圧力ＰＣが上昇した場合を仮定すると、
差圧バランス弁３７はその右端面３７ｂが前記圧力の作
用を受け、同図の左方向への付勢力が増加する。そのた
め、水側の連通孔３６の開口面積を広くし、湯側の連通
孔３５の開口面積を狭くするように移動するようにな
り、Ｐｈが低下し、Ｐｃが上昇し、（ＰＨ−Ｐｈ）＝
（ＰＣ−Ｐｃ）が成立する位置で停止する。このとき、
ＱＨ／ＱＣ＝ＳＨ／ＳＣとなり、開口面積比によって湯
と水の供給量の比が決定されることになり、混合された
温水の温度変化を伴わないものとなる。つまり、この湯
水混合水栓２４の場合も、前述した図１に示す温度調節
弁１２と同じ作用を有するものである。

【００２８】ところで、本発明は上述した実施の形態に
限定されるものではなく、適宜の変更が可能である。例
えば、温度調節弁１２は、感温素子７が装着されないタ
イプのものであってもよい。この場合でも、湯または水
の温度が変化しない限り、同じ温度調節ハンドルの位置
で同じ温度の温水が得られるようになり、使用感が格段
に向上する。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明にあっては、
スプール弁体の内周面側にスライド自在な差圧バランス
弁を配設し、湯と水との供給圧力の変動に対応させてス
プール弁体の湯と水の各流入口の前後の圧力差が等しく
なるようにしたから、湯と水の供給量とはそれぞれ各流
入口の開口面積にのみ一義的に対応するようになる。そ
のため、湯と水を混合して得られる混合水の温度は、前
記湯と水の各流入口の開口面積の比率に対応したものと
なり、温調ハンドル等で前記開口面積比を設定した後
は、供給側の圧力変動等があったとしても常に一定の温
度の温水を吐出することが可能である。

【００３０】また本発明の湯水混合水栓にあっては、湯
の混合弁体の一次側及び二次側の差圧と、水の混合弁体
の一次側及び二次側の差圧との圧力差が一定の値を示す
ように動作することによって、湯及び水の流路面積を調
整する差圧バランス弁を設けたから、湯と水の供給量と
はそれぞれ流路面積にのみ一義的に対応するようにな
り、上述と同じ効果を得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る温度調節弁を示す
ものであり、図（Ａ）は（ＰＨ−Ｐｈ）＝（ＰＣ−Ｐ
ｃ）となる平衡状態のときの縦断面図、図（Ｂ）は同平
衡状態のときのスプール弁体の拡大縦断面図、図（Ｃ）
はバランス弁がなければ（ＰＣ−Ｐｃ）＞（ＰＨ−Ｐ
ｈ）となる様な条件のときにバランスしたときのスプー
ル弁体の拡大縦断面図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係る湯水混合水栓の断
面図である。

【図３】従来の温度調節弁の半縦断面図である。

【符号の説明】

２…弁本体ケース ３…湯の流入口 ４…水の流入口 ５…温水の流出口 ６…スプール弁体 ７…感温素子 ８…混合室 １２…温度制御弁 １３…端板 １４…端板 １５…連通孔 １６…差圧バラン
ス弁 １７…湯の圧力室 １８…連通孔 １９…水の圧力室 ２０…連通孔 ２１…湯側のスプール弁体内の流路 ２２…水側のスプ
ール弁体内の流路 ２４…湯水混合水栓 ２５…湯室 ２６…水室 ２７…隔壁 ２８…湯の流入口 ２９…湯の流量調
節弁 ３１…水の流入口 ３２…水の流量調
節弁 ３４…混合室 ３５…連通孔 ３６…連通孔 ３７…差圧バラン
ス弁 ３７ａ…差圧バランス弁の一端側 ３７ｂ…差圧バラ
ンス弁の他端側

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】湯の流入口と水の流入口との開口面積比を
   設定すべく、弁本体ケース内に軸方向移動自在に配設さ
   れたスプール弁体を有し、混合水の温度を設定温度にし
   て吐出する温度調節弁において、スプール弁体の内周面
   側にスライド自在な差圧バランス弁を配設し、湯と水と
   の供給圧力の変動に対応させてスプール弁体の湯と水の
   各流入口の前後の圧力差が等しくなるようにしたことを
   特徴とする差圧バランサー付き温度調節弁。
2. 【請求項２】湯の流入口と水の流入口との開口面積比を
   設定すべく、弁本体ケース内に軸方向移動自在に配設さ
   れたスプール弁体を有し、混合水の温度を設定温度にし
   て吐出する温度調節弁において、スプール弁体の内周面
   側にスライド自在な差圧バランス弁を配設し、該差圧バ
   ランス弁とスプール弁体との間の湯流入口に面する部分
   に湯の供給圧力が差圧バランス弁へ作用する湯圧室を設
   けると共に、前記差圧バランス弁とスプール弁体の水流
   入口に面する部分に水の供給圧力が差圧バランス弁へ作
   用する水圧室を設け、湯と水の各流入口の前後の圧力差
   が等しくなるように前記差圧バランス弁を自動的に移動
   させてスプール弁体内の湯と水の流路面積を調節し、常
   に一定温度の混合水を吐出するようにしたことを特徴と
   する差圧バランサー付き温度調節弁。
3. 【請求項３】湯の混合弁体の一次側及び二次側の差圧
   と、水の混合弁体の一次側及び二次側の差圧との圧力差
   が一定の値を示すように動作することによって、湯及び
   水の流路面積を調整する差圧バランス弁を備えたことを
   特徴とする湯水混合水栓。
4. 【請求項４】湯室に設けた湯の流入口と水室に設けた水
   の流入口との開口面積を、それぞれの流量調節ハンドル
   によって調節することにより湯と水の量を決定し、混合
   室で混合して所望する温度の温水にしたあと吐出する湯
   水混合水栓において、湯水の各流入口と混合室への連通
   孔との間に湯室と水室とを区画する隔壁を貫通して差圧
   バランス弁を配設し、差圧バランス弁の一端側を湯室に
   連通させると共に他端側を水室に連通させ、湯と水との
   供給圧力の変動に対応させて差圧バランス弁を移動さ
   せ、湯と水の各流入口の前後の圧力差が等しくなるよう
   にしたことを特徴とする湯水混合水栓。