KR20200010065A - 온·냉수 혼합 수전 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 온수 온도 조절 성능을 저하시키지 않고, 이음을 억제할 수 있는 온·냉수 혼합 수전을 제공하는 것을 목적으로 한다. 온수 유입구(A)와 냉수 유입구(B)와 온·냉수를 혼합하는 혼합실(C)과 혼합수를 토출하는 혼합수 출구(D)를 갖는 통형의 케이싱(1)과, 상기 케이싱 내에 수용되는 액추에이터(4)와, 상기 온수 유입구와 냉수 유입구의 개도를 조정하는 제어 밸브체(2)를 적어도 가지며, 상기 액추에이터의 신축에 의해 제어 밸브체가 케이싱의 축선 방향으로 진퇴하여, 온·냉수 혼합수의 온도가 설정 온도가 되도록, 온수와 냉수의 비율이 조절되는, 온·냉수 혼합 수전에 있어서, 상기 케이싱(1)과 제어 밸브체(2) 사이이자 상기 온수 유입구(A)와 냉수 유입구(B) 사이에 배치되는, 하나의 O-링(11)을 구비하고, 상기 O-링(10)은, 이 육불화프로필렌-불화비닐리덴 공중합체(FKM), 혹은 부틸고무로 형성된다.

Description

온·냉수 혼합 수전{HOT AND COLD WATER MIXING FAUCET}

본 발명은 온·냉수 혼합 수전에 관한 것으로, 특히 이음(異音)의 발생을 억제한 온·냉수 혼합 수전에 관한 것이다.

종래부터, 온·냉수 혼합 수전은, 온수와 냉수를 혼합하여, 사용자가 설정한 소정 온도의 혼합수를 생성하는 것으로서, 샤워, 욕조, 세면대용 위생 장비품 등에서 널리 이용되고 있다.

일반적으로, 온·냉수 혼합 수전은, 온수와 냉수를 혼합하는 혼합실을 갖는 케이싱과, 상기 케이싱에 설치되는 온수 유입구 및 냉수 유입구와, 상기 케이싱 내에 수용되는, 온수 유입구의 개도(開度), 냉수 유입구의 개도를 조정하는 제어 밸브체를 구비하고 있다.

또한, 상기 혼합실 내부에는, 형상 기억 합금으로 이루어진 감온(感溫) 스프링(액추에이터)이 설치되고, 이 감온 스프링은 온수 유입구의 개도를 좁히고, 냉수 유입구의 개도를 넓히는 방향으로 제어 밸브체를 편향시키고 있다.

더욱이, 케이싱 내부에는 바이어스 스프링(편향체)이 수용되고, 상기 제어 밸브체에 대하여, 감온 스프링과 반대 방향으로 편향시키고 있다.

그리고, 온수 유입구와 냉수 유입구로부터 유입되는 온수와 냉수의 혼합수 온도가, 설정 온도보다도 높은 경우에는, 형상 기억 합금으로 이루어진 감온 스프링(액추에이터)이 형상 변형하여, 스프링력이 커짐으로써, 제어 밸브체가 온수 유입구 방향으로 이동하여, 온수 유입구의 개도를 좁히고, 한편 냉수 유입구의 개도를 넓힌다.

이에 따라 온수의 유입량이 감소하고, 한편 냉수의 유입량이 증대하여, 혼합수 온도가 낮아진다. 그리고 최종적으로, 혼합수 온도가 설정 온도가 되었을 때, 제어 밸브체가 균형을 이루어 그 위치에 정지한다.

한편, 온수와 냉수의 혼합수 온도가, 설정 온도보다도 낮은 경우에는, 형상 기억 합금으로 이루어진 감온 스프링이 형상 변형하여, 스프링력이 작아짐으로써, 제어 밸브체가 냉수 유입구 방향으로 이동하여, 온수 유입구의 개도를 넓히고, 한편, 냉수 유입구의 개도를 좁힌다.

이에 따라 온수의 유입량이 증대하고, 한편 냉수의 유입량이 감소하여 혼합수 온도가 높아진다. 그리고 최종적으로, 혼합수 온도가 설정 온도가 되었을 때, 제어 밸브체가 균형을 이루어 그 위치에 정지한다.

그런데, 이 온·냉수 혼합 수전에 있어서는, 고압 조건 하에서, 온수 유입구의 개도가 극단적으로 좁은 경우에, 온수 유입구에 있어서의 유속이 극단적으로 빨라짐으로써, 유량을 제어하는 제어 밸브가 진동하고, 이음이 발생하는 것이 알려져 있다.

이 문제를 해결하기 위해 여러 가지 제안이 이루어지고 있다.

예컨대, 일본 특허 공개 제2016-125663호 공보에는, 물의 공급로 내에 압력 서지가 생기는 것을 회피한 서모 스탯 카트리지가 개시되어 있다.

구체적으로는, 온수와 냉수의 혼합비를 조정하기 위한 조정체가, 카트리지 하우징과 함께, 감쇠 영역을 포함하는 수 환형 갭을 형성하고, 이 수 환형 갭이 수 조정 갭에 연통되는 서모스탯 카트리지가 개시되어 있다.

또한, 일본 실용신안 공개 평성 제6-010681호 공보, 실용신안 등록 제2558665호 공보에는, 3 ㎏/㎠ 이상의 높은 급탕압일 때, 온수의 흐름에 따른 힘에 의해 밸브체가 흔들려, 주변의 밸브체 유지부의 내주나 리턴 스프링에 충돌함으로써, "부-"라든가 "삐-"라는 이음을 발생하는 것을 억제하기 위해서, (1) 밸브체의 외주부를 유지하는 밸브체 유지부에 설치하는 복수의 O-링의 경도를 85∼95로 하고, (2) 밸브체 외주부의 양단 직경을 중앙부의 직경보다 가늘게 하여 밸브체 유지부의 내주와의 사이에 간극을 확보하며, (3) 밸브체 통형부의 리턴 스프링에 둘러싸이는 부분의 직경을 통형부 선단의 엔드 캡 삽입부의 직경보다 가늘게 하고, (4) 밸브체를 축선 방향으로 편향시키는 리턴 스프링의 단부를 지지하는 밸브체와 엔드 캡에, 스프링의 반경 방향의 이동을 저지하는 시트를 마련한, 서모스탯식 혼합 밸브의 밸브체 지지 구조가 개시되어 있다.

또한 일본 특허 공개 평성 제10-292872호 공보에는, 가동 밸브체와 하우징 사이에서 시일 작용을 행하는 O-링의 붕괴 여유분(collapse allowance)을 작게 하고, 시일 부재를 변경하거나 하여 마찰력을 작게 하면, 감온 스프링(액추에이터)의 신축에 대한 가동 밸브체의 추종성이 높아져서, 가동 밸브체가 높은 주파수로 진동을 일으키고, 이음을 발생시키는 것이 개시되어 있다.

그런데, 일본 특허 공개 제2016-125663호 공보에 기재되어 있는 바와 같은, 수 조정 갭과 연통되는 수 환형 갭을 설치하여, 이 수 환형 갭에 감쇠 영역을 마련하는 것은, 수 조정 갭이 저항이 되어, 유량이 저하한다고 하는 과제가 있었다.

또한, 일본 실용신안 공개 평성 제6-010681호 공보, 실용신안 등록 제2558665호 공보에 기재되어 있는 바와 같은, 밸브체의 외주부를, 복수의 O-링을 이용하여 유지하는 것은, 슬라이딩 저항이 증대하기 때문에, 밸브체의 슬라이딩을 방해하여, 온도 조절 성능을 저하시킨다고 하는 과제가 있었다.

더욱이, 일본 특허 공개 평성 제10-292872호 공보에는, 상기한 바와 같이, 이음의 발생을 억제하기 위해서는, O-링의 붕괴 여유분을 작게 하고, 시일 부재를 변경하거나 하여 마찰력을 작게 하는 것은 바람직하지 못한 것이 개시되어 있다. 그러나, O-링의 붕괴 여유분을 크게 하고, 또한 마찰력을 크게 하는 것은, 감온 스프링(액추에이터)의 신축에 대한 가동 밸브체(제어 밸브체)의 추종성이 낮아, 온도 조절 성능을 저하시킨다고 하는 과제가 있었다.

본 연구자들은, 온도 조절 성능을 저하시키지 않고, 상기 이음의 발생을 억제하는 온·냉수 혼합 수전에 대해서 예의 연구하였다. 이 연구에 있어서, 일본 특허 공개 제2016-125663호 공보에 기재되는 바와 같은, 감쇠 영역을 갖는 수 환형 갭을 설치하지 않는 것을 전제로 하였다. 또한 일본 실용신안 공개 평성 제6-010681호 공보, 일본 실용신안 등록 제2558665호 공보에 기재되어 있는 바와 같은, 밸브체의 외주부를 복수의 O-링을 이용하여 유지하는 것은, 슬라이딩 저항이 증대하기 때문에(마찰력이 증대하기 때문에), 밸브체의 외주부를 하나의 O-링을 이용하여 유지하는 것을, 전제로 하였다. 그리고, 일본 특허 공개 평성 제10-292872호 공보의 기재와는 서로 달라서, O-링의 붕괴 여유분을 작게 하고, 제어 밸브체와 O-링 사이의 마찰력이 작은 경우여도, 특정한 재질로 이루어진 O-링으로 제어 밸브체를 지지함으로써, 온도 조절 성능을 저하시키지 않고, 이음을 억제할 수 있는 것을 인지 및 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명은, 상기 상황 하에 이루어진 것으로, 온도 조절 성능을 향상시킴과 더불어, 이음의 발생을 억제할 수 있는 온·냉수 혼합 수전을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 온·냉수 혼합 수전은, 온수 유입구와, 냉수 유입구와, 온·냉수를 혼합하는 혼합실과, 혼합수를 토출하는 혼합수 출구를 갖는, 통형의 케이싱과, 상기 케이싱 내에 수용되는 액추에이터와, 상기 온수 유입구와 냉수 유입구의 개도를 조정하는 제어 밸브체를 적어도 가지며, 상기 액추에이터의 신축에 의해 제어 밸브체가 케이싱의 축선 방향으로 진퇴하여, 온·냉수 혼합수의 온도가 설정 온도가 되도록 조절되는, 온·냉수 혼합 수전에 있어서, 상기 케이싱과 제어 밸브체 사이이자 상기 온수 유입구와 냉수 유입구 사이에 배치되는, 하나의 O-링을 구비하고, 상기 O-링은, 육불화프로필렌-불화비닐리덴 공중합체(FKM), 또는 부틸고무로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이, 케이싱과 제어 밸브체 사이이자 온수 유입구와 냉수 유입구 사이에, 하나의 O-링이 배치되기 때문에, 복수의 O-링을 배치한 경우에 비하여, 밸브체의 슬라이딩 저항은 작아지고, 액추에이터의 신축에 대한 제어 밸브체의 추종성이 좋아, 온도 조절 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 육불화프로필렌-불화비닐리덴 공중합체(FKM), 또는 부틸고무는, 반발 탄성이 작은 재질이기 때문에, 충격 흡수성이 우수하다.

그 때문에, 육불화프로필렌-불화비닐리덴 공중합체(FKM)로 이루어진 O-링, 또는 부틸고무로 이루어진 O-링은, 제어 밸브체의 진동을 흡수할 수 있어, 이음의 발생을 보다 억제할 수 있다.

더욱이, 반발 탄성이 작은 재질인, 육불화프로필렌-불화비닐리덴 공중합체(FKM), 혹은 부틸고무는, 반발력이 작기 때문에, O-링으로부터의 반발력을 작게 할 수 있어, 제어 밸브체의 슬라이딩 저항을 보다 작게 할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 온·냉수 혼합 수전은, 밸브체의 슬라이딩 저항은 작아지고, 액추에이터의 신축에 대한 제어 밸브체의 추종성이 좋아, 온도 조절 성능을 향상시킬 수 있어, 이음의 발생을 억제할 수 있다.

여기서, 상기 O-링의 붕괴율이 8.3% 이하인 것이 바람직하다.

이 O-링의 붕괴율을 크게 하면, O-링으로부터의 반발력이 커지고, 제어 밸브체의 슬라이딩 저항이 커져서 바람직하지 못하다.

한편, 붕괴율을 작게 함으로써, O-링의 충격 흡수성이 보다 발휘되고, 제어 밸브체의 진동을 보다 흡수할 수 있어, 이음의 발생을 보다 억제할 수 있다.

또한, 붕괴율 0%는 O-링이 변형되지 않는 상태이며, 시일성의 점에서 보아 바람직하지 못하다. 시일성을 고려하면, 이 붕괴율은 3%∼8.3% 정도가 가장 바람직하다.

또한, 상기 O-링이, 상기 온수 유입구와 냉수 유입구의 중간 지점으로부터 온수 유입구 사이의 영역에 배치되는 것이 바람직하고, 보다 제어 밸브체의 선단부(온수 밸브)에 가까운 곳을 지지하도록, 상기 O-링이 배치되는 것이 좋다.

제어 밸브체의 선단부(온수 밸브)가 가장 진동하는 부분이며, 이러한 부분을 O-링으로 지지함으로써, 이음의 발생을 보다 억제할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 온도 조절 성능을 향상시킴과 더불어, 이음의 발생을 억제할 수 있는 온·냉수 혼합 수전을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시형태를 나타낸 종단면도이다.
도 2는 제어 밸브체의 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제어 밸브체의 측면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 제어 밸브체의 I-I 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 제어 밸브체의 II-II 단면도이다.
도 6은 도 1의 요부 확대도이다.
도 7은 O-링의 붕괴율을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 비교예 1에 있어서의 O-링의 배치 위치를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도 1 내지 도 7에 기초하여 설명한다. 우선, 도 1에 기초하여, 온·냉수 혼합 수전의 개략 구성에 대해서 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 온·냉수 혼합 수전(1)은, 외부 케이스가 되는 통형으로 형성되는 케이스(도시하지 않음) 내에 내장되기 때문에, 도 1에 도시된 바와 같이 카트리지형으로 형성된다.

상기 온·냉수 혼합 수전(1)의 외주면에 설치되는 O-링(11, 12, 13)은, 케이스 내에 내장되었을 때, 온·냉수 혼합 수전(1)과 케이스 사이의 기밀성을 유지하기 위해서, 설치된다.

또한, 케이스에는, 예컨대, 토출 파이프, 샤워 호스 등이 부착되고, 온·냉수 혼합 수전(1)에 의해 생성되는, 설정된 온도의 온·냉수 혼합수가 토출되도록 구성된다.

상기 온·냉수 혼합 수전(1)은, 통형의 케이싱(1)에, 제어 밸브체(2)를 포함하는 제어 밸브 기구를 수용하여 조립된다.

이 케이싱(1)은, 통형의 제1 본체(1a)와, 제2 본체(1b)를 구비하고, 상기 제1 본체(1a)의 일단측에서, 통형의 제1 본체(1a)와 제2 본체(1b)를 나사 결합함(나사 결합부(1c))으로써, 전체 형상으로서 원통형으로 형성된다.

상기 케이싱(1)의 통벽에는, 온수가 유입되는 온수 유입구(A)와, 냉수가 유입되는 냉수 유입구(B)가 축 방향으로 병렬로 형성된다. 또한, 케이싱(1)의 온수 유입구(A) 내측으로부터 케이싱(1)의 한쪽 단부(도 1에서는 우측부)를 향해서는, 온수 유입구(A) 및 냉수 유입구(B)에 연통하는 혼합실(C)이 형성된다.

혼합실(C)의 단부에는, 온·냉수 혼합수를 토출하기 위한 혼합수 출구(D)가 형성된다. 온수 유입구(A)로부터 유입된 온수와, 냉수 유입구(B)로부터 유입된 냉수는, 각각, 혼합실(C)로 흘러, 혼합실(C) 내에서 냉수와 온수가 혼합되고, 혼합수 출구(D)로부터 토출된다.

또한, 제1 본체(1a)에는, 온수 유입구(A)의 내측 위치에 온수 밸브 시트(1d)가 형성되고, 냉수 유입구(B)의 내측 위치에 냉수 밸브 시트(1e)가 형성된다.

그리고, 케이싱(1)에 형성되는 온수 밸브 시트(1d)와 냉수 밸브 시트(1e) 사이에는, 케이싱(1)의 축 방향으로 이동 가능한, 제어 밸브체(2)가 내장된다. 이 제어 밸브체(2)는, 통형으로 형성되고, 그 통벽의 일단 가장자리(도 1 좌단 가장자리)에 온수 밸브(2a)가 형성되며, 타단 가장자리(도 1 우단 가장자리)에 냉수 밸브(2b)가 형성된다.

이 제어 밸브체(2)는, 온수 유입구(A)와 냉수 유입구(B) 사이에 설치되는, 특정한 재질로 이루어진, 하나의 O-링(10)에 의해 지지된다. 이 O-링(10) 및 O-링(10)의 지지 구조에 대해서는 뒤에 상세히 설명한다.

또한, 케이싱(1)의 내부에는, 제어 밸브체(2)를 냉수 밸브 시트(1e)측으로 편향시키는 편향체(3)와, 제어 밸브체(2)를 온수 밸브 시트(1d) 측으로 편향시키는 액추에이터(4)가 내장된다.

상기 편향체(3)는, 스프링 정수가 일정한 재질의 소재에 의해 형성된다. 이 편향체(3)로는, 예컨대, 스테인리스제의 코일 스프링을 들 수 있지만, 구체적인 구성에 대해서 특별히 한정되지 않는다.

또한, 액추에이터(4)는, 온도 변화에 따라 신축 작동을 하는 것이다. 이 액추에이터(4)로는, 예컨대, 온도에 따라 스프링 정수가 변화되는 재질의 소재에 의해 형성되는 형상 기억 합금제 스프링(SMA(Shape memory alloy) 스프링)이나 왁스 엘리먼트를 들 수 있지만, 구체적인 구성에 대해서 특별히 한정되지 않는다.

이 액추에이터(4)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 본체(1b)의 내부(혼합실(D)의 내부)에 형성되는 스프링 시트(7)와, 제어 밸브체(2)의 바닥부(2D)의 외면 사이에서 지지된다.

그리고, 제어 밸브체(2)는, 편향체(3) 및 액추에이터(4)로부터 받는 하중의 균형에 의해, 온수 밸브(2a)와 온수 밸브 시트(1d)의 간격과, 냉수 밸브(2b)와 냉수 밸브 시트(1e)의 간격을 조정한다. 이 구성에 의해, 온·냉수 혼합 수전(1)은, 온수 유입구(A)로부터 유입되는 온수와, 냉수 유입구(B)로부터 유입되는 물의 혼합비를 조절한다.

또한, 케이싱(1)의 내부에는, 온도 조절 다이얼(손잡이(5))로부터의 회전 동작을 받아, 그 회전 동작에 따라, 편향체(3)에 부여하는 축 방향의 하중을 변경하고, 제어 밸브체(2)의 축 방향의 위치를 조정하는 온도 조절 수단(조정 나사(5a), 조정 나사축(6))이 내장된다. 즉, 온도 조절 다이얼이 부착되는 손잡이(5)를 회전시킴으로써, 조정 나사(5a)가 회전하고, 조정 나사축(6)을 축선 방향으로 슬라이딩시키며, 편향체(3)를 통해, 제어 밸브체(2)를 이동시킨다.

이에 따라, 사용자는, 온도 조절 다이얼을 조작함으로써, 소망하는 온도의 혼합수가 토출되도록, 제어 밸브체(2)의 위치를 설정하고, 또한 변경할 수 있다.

또한, 도 1 중, 부호 8은 상기 조정 나사축(6)의 리턴 스프링이며, 일단이 고정 부재(9)에 걸리고, 타단은 상기 조정 나사축(6)에 걸린다. 이 리턴 스프링(8)에 의해, 조정 나사축(6)은, 덜거덕거리지 않고, 축선 방향으로 이동할 수 있다.

또한, 제어 밸브체(2), O-링(10), O-링(10)의 지지 구조에 대해서, 도 2 내지 도 7에 기초하여 설명한다.

제어 밸브체(2)는, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 원통형으로 형성되는 밸브체(2A)와, 상기 밸브체(2A)의 내부에 설치되는 바닥이 있는 원통형으로 형성되는 편향체 수용부(2B)와, 상기 밸브체(2A)와 편향체 수용부(2B)를 연결하기 위해서, 축선 방향으로 연장되는 리브(2C)와, 편향체 수용부(2B)의 바닥부(2D)로부터 외측을 향해 축선 방향으로 연장되는 축부(2E)가 설치된다.

이 축부(2E)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 본체부(1a)에 형성되는 축 안내 구멍(1f) 내에 슬라이딩 가능하게 삽입되어, 제어 밸브체(2)의 이동을 가이드하도록 구성된다. 또한, 이 제어 밸브체(2)는, 내열성을 갖는, 예컨대, PPS(폴리페닐렌술파이드) 수지, PSF(폴리술폰) 수지에 의해 성형으로 형성된다.

밸브체(2A)는, 이미 설명한 바와 같이, 그 통벽의 일단 가장자리(도 4의 상단 가장자리)에 온수 밸브(2a)가 형성되고, 타단 가장자리(도 4의 하단 가장자리)에 냉수 밸브(2b)가 형성된다.

이 밸브체(2A)의 외주면은, 도 1, 도 6에 도시된 바와 같이, 하나의 O-링(10)에 의해 지지되고, 온수 밸브(2a)와 냉수 밸브(2b) 사이를 기밀하게 함과 더불어, 밸브체(2A)가 축선 방향으로 슬라이딩 가능하게 구성된다.

편향체 수용부(2B)의 내부에는 편향체(3)가 수용되고, 그 편향체(3)의 일단부가 편향체 수용부(2B)의 바닥부(2D)의 내면에 걸린다. 이에 따라 편향체(3)의 반발력을 받아, 제어 밸브체(2)를 냉수 밸브(2b) 측으로 슬라이딩시킬 수 있다.

또한, 편향체 수용부(2B)의 바닥부(2D)의 외면에는, 상기 액추에이터(4)의 일단부가 걸린다. 이에 따라 액추에이터(4)의 반발력을 받아, 제어 밸브체(2)를 온수 밸브(2a) 측으로 슬라이딩시킬 수 있다.

또한, 편향체 수용부(2B)의 바닥부측 통벽, 및 바닥부(2D)에는, 도 3, 도 5, 도 6에 도시된 바와 같이, 연통 구멍(2c)이 형성된다. 이 연통 구멍(2c)은, 편향체 수용부(2B)의 내부에 진입한 온수, 냉수(주로 온수)를 혼합실(C)로 유도하는 것이다.

또한, 상기 밸브체(2A)와 편향체 수용부(2B)를 연결하는 리브(2C)는, 둘레 방향으로 6지점에 설치되고, 축선 방향으로 연장된다.

이에 따라, 밸브체(2A)와 편향체 수용부(2B)가 연결됨과 더불어, 밸브체(2A)의 내주면과 편향체 수용부(2B)의 외주면 사이에 유통로(2d)가 형성된다. 이 유통로(2d)는, 온수, 냉수(주로 온수)를 혼합실(C)로 유도하는 것이다.

다음에, O-링(10)에 대해서 설명한다.

온수의 공급이 고압이 되면, 온수의 흐름에 따른 힘에 의해, 밸브체(2A)가 진동을 일으키고, 이것에 기인하여, 이음이 발생한다. 이 이음을 억제하기 위해서, O-링(10)의 재질로서, 육불화프로필렌-불화비닐리덴 공중합체(FKM), 혹은 부틸고무가 이용된다.

이 육불화프로필렌-불화비닐리덴 공중합체(FKM)는, 내열성, 반발 탄성이 작고 충격 흡수성이 우수하다는 성질을 갖추고 있다. 또한 부틸고무도, 육불화프로필렌-불화비닐리덴 공중합체(FKM)와 마찬가지로, 내열성, 반발 탄성은 작고 충격 흡수성이 우수한 성질을 갖추고 있다.

특히, 이 불화프로필렌-불화비닐리덴 공중합체(FKM), 부틸고무는, 반발 탄성이 작기 때문에, O-링의 붕괴율이 동일한 경우, 반발력을 작게 할 수 있고, 밸브체의 슬라이딩 저항을 작게 할 수 있다.

일반적으로 이용되고 있는, 밸브체(2A)를 지지하는 O-링의 재질인, EPDM(에틸렌프로필렌디엔고무)은, 충격 흡수성이 뒤떨어져, 반발 탄성이 크기 때문에 적합하지 않다. 그렇게 때문에, 일반적인, EPDM(에틸렌프로필렌디엔고무)의 반발 탄성률은 약 61%, 경도는 약 70°이며, 불화프로필렌-불화비닐리덴 공중합체(FKM)의 반발 탄성률은, 약 14%, 경도는 약 70°이다.

또한, 실리콘 고무도, EPDM(에틸렌프로필렌디엔고무)과 마찬가지로, 충격 흡수성이 뒤떨어져, 반발 탄성이 크기 때문에 적합하지 않다.

더욱이, 부틸고무와 불화프로필렌-불화비닐리덴 공중합체(FKM)를 비교하면, 내염소성, 내열성, 내유성의 관점에서 불화프로필렌-불화비닐리덴 공중합체(FKM) 쪽이 보다 바람직하다.

그리고, 또한 O-링(10)은, 붕괴율이 8.3% 이하가 되도록, 밸브체(2A)와 제1 본체(1a) 사이에 배치된다.

충격 흡수성이 우수한 육불화프로필렌-불화비닐리덴 공중합체(FKM), 또는 부틸고무를 이용하여, O-링(10)의 붕괴율을 작게 함으로써, 이음의 발생을 억제할 수 있음과 더불어, 밸브체의 슬라이딩 저항을 작게 할 수 있고, 액추에이터(4)의 신축에 대한 제어 밸브체의 추종성이 좋아, 온도 조절 성능을 향상시킬 수 있다.

여기서, 붕괴율이란, 도 7에 도시된 바와 같이 무부하의 경우의 직경이 X, 하중이 작용한 경우의 직경을 Y로 한 경우, X/Y×100을 의미한다.

또한, 반발 탄성이 작은 O-링(10)으로서, 붕괴율이 작을수록, 반발력이 작기 때문에, 밸브체(2A)의 슬라이딩 저항은 작아지고, 액추에이터(4)의 신축에 대한 제어 밸브체(2)의 추종성이 좋아, 온도 조절 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 붕괴율 0%는 O-링이 변형되지 않는 상태이며, 시일성의 점에서 보아 바람직하지 못하다. 따라서, 시일성을 고려하면, 이 붕괴율은 3%∼8.3% 정도가 가장 바람직하다.

또한, 도 1, 도 6에 도시된 바와 같이, 제어 밸브체(2)는, 하나의 상기 O-링(10)에 의해 지지된다. 구체적으로는, 밸브체(2A)의 외주부를 하나의 O-링을 이용하여 유지하고 있다.

상기 제어 밸브체(2)를, 복수의 O-링(10)에 의해 지지하는 것도 생각할 수 있지만, 슬라이딩 저항이 증대하고, 온도 조절성이 저하할 우려가 있기 때문에, 본 발명에 있어서는, 밸브체(2A)의 외주부를 하나의 O-링을 이용하여 유지하고 있다.

또한, 상기 O-링은, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 온수 유입구(A)의 중심(C1)과 냉수 유입구(B)의 중심(C2)의 중간 지점(P)으로부터 온수 유입구(A) 사이의 영역(E)에 배치된다. 즉, 상기 O-링(10)은, 밸브체(2A)의 축선 방향의 중간보다도 온수 밸브(2a) 측을 지지하도록, 제1 본체(1a)의 내주면에 설치된다.

바람직하게는, 도 6에 기재된 바와 같이, 상기 온수 유입구(A)의 중심(C1)과 냉수 유입구(B)의 중심(C2)의 중간 지점(P)과, 상기 온수 유입구(A)의 중심(C1)과의 중간을 중간 지점(Q)이라고 하면, O-링(10)은, 상기 중간 지점(P)과 상기 중간 지점(Q) 사이의 영역(F) 내에 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 이 영역(F)의 길이 치수는, 온수 유입구(A)의 중심(C1)과 냉수 유입구(B)의 중심(C2) 사이의 길이 치수에 따라 다르지만, 일반적으로는, 3 ㎜∼4 ㎜ 정도이다.

이와 같이, 제어 밸브체(2)를 지지하는 O-링(10)이, 특정한 재질로 구성되기 때문에, 그 충격 흡수성(반발 탄성이 작기 때문에)에 의해, 밸브체(2)의 진동을 보다 흡수할 수 있어, 이음의 발생을 보다 억제할 수 있다. 또한 반발 탄성이 작기 때문에, 제어 밸브체(2)의 슬라이딩 저항은 작아지고, 액추에이터(4)의 신축에 대한 제어 밸브체의 추종성이 좋아, 온도 조절 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 이 제어 밸브체(2)를 지지하는 O-링(10)의 붕괴율을 8.3% 이하로 한 경우에도, 충격 흡수성을 보다 발휘하여, 밸브체(2)의 진동을 보다 흡수할 수 있다. 또한, O-링(10)의 붕괴율을 8.3% 이하로 하였기 때문에, 밸브체(2A)의 슬라이딩 저항은 작아지고, 액추에이터(4)의 신축에 대한 제어 밸브체의 추종성이 좋아, 온도 조절 성능을 향상시킬 수 있다.

더욱이, 상기 특정한 재질의 O-링(10)이, 온수 유입구(A)의 중심과 냉수 유입구(B)의 중심을 연결하는 거리의 중간 지점보다 온수 밸브 시트측에 설치되고, 이 하나의 O-링(10)에 의해 제어 밸브체(2)를 지지하고 있다. 그 때문에, 밸브체(2)의 진동을 보다 흡수할 수 있어, 이음의 발생을 보다 억제할 수 있다. 또한 하나의 O-링(10)에 의해 지지하기 때문에, 밸브체(2A)의 슬라이딩 저항은 작아지고, 액추에이터(4)의 신축에 대한 제어 밸브체의 추종성이 좋아, 온도 조절 성능을 향상시킬 수 있다.

실시예

(비교예 1)

제어 밸브체를 지지하는 O-링의 재질을 EPDM(경도 70°, 반발 탄성률 61%)으로 하고, 붕괴율 8.3%가 되도록, 도 8에 도시된 바와 같이, O-링(10)을 온수 유입구(A)의 중심(C1)과 냉수 유입구(B)의 중심(C2)을 연결하는 거리의 중간 지점(선상)(P)에 배치하였다.

그리고, 온수 온도 80도, 냉수 온도 20도, 온수 유입구(A) 및 냉수 유입구(B)에서의 유입 압력을 같은 압력으로 하고, 표 1에 나타낸 바와 같이 상기 유입 압력을 변화시켰을 때의 이음의 발생을 조사하였다. 또한, 수전은 완전 개방으로 하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 1)

비교예 1에 있어서, 제어 밸브체를 지지하는 O-링을, 육불화프로필렌-불화비닐리덴 공중합체(FKM)(경도 70°, 반발 탄성률 14%)로 한 것 이외에, 비교예 1과 동일한 조건으로 이음의 발생을 조사하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 2)

실시예 1에 있어서의 O-링(10)의 붕괴율을 3.3%로 한 것 이외에, 실시예 1과 동일한 조건으로 이음의 발생을 조사하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 3)

실시예 1에 있어서의 O-링(10)의 배치를, 도 6에 도시된 바와 같이, 중간 지점(P)보다 온수 유입구(A) 측으로(영역 F 내로) 변경한 것 이외에, 실시예 1과 동일한 조건으로 이음의 발생을 조사하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 4)

실시예 4는, 제어 밸브체(2)를 지지하는 O-링(10)을, 육불화프로필렌-불화비닐리덴 공중합체(FKM)로 하고, 붕괴율을 3.3%로 하며, 도 6에 도시된 바와 같이, O-링(10)을 중간 지점(P)보다 온수 유입구(A) 측에(영역 F 내에) 설치하여, 실시예 1과 동일한 조건으로 이음의 발생을 조사하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

이 표 1로부터 밝혀진 바와 같이, 실시예 1과 비교예 1을 비교하면, 비교예 1의 압력이 0.3 MPa에서 이음이 발생한 데 반하여, 실시예 1에서는, O-링이 충격 흡수성이 우수하기(반발 탄성이 작은 재질이기) 때문에, 압력이 0.65 Mpa까지 이음의 발생이 억제되었다.

또한, 실시예 2에 나타낸 바와 같이, 밸브체를 지지하는 O-링(10)의 붕괴율이 작은 경우에는, 압력이 보다 고압인 0.75 Mpa까지 이음의 발생이 억제되었다.

또한, 실시예 3에 도시된 바와 같이, 밸브체를 지지하는 O-링(10)의 지지 위치를 온수 유입구 근방에 설치한 경우에는, 실시예 2와 마찬가지로, 압력이 0.75 Mpa까지 이음의 발생이 억제되었다.

또한, 실시예 4에 있어서는, 압력이 0.75 Mpa까지 이음의 발생이 억제되었다.

또한, 이 0.75 Mpa는, JIS 규격에 정해진 최대 사용 압력이며, 이 이상의 사용은 상정되고 있지 않다.

이상과 같이, 충격 흡수성이 우수한(반발 탄성이 작은) 재질의 O-링을 이용함으로써, 보다 고압의 압력까지 이음의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 붕괴율을 작게 하는 것, 또한 O-링에 의한 밸브체의 지지 위치를 중앙으로부터 온수 유입구측에 설치함으로써, 이음의 발생을 보다 억제할 수 있다. 덧붙여, 충격 흡수성이 우수한 (반발 탄성이 작은) 재질의 O-링을 이용함으로써, 밸브체의 슬라이딩 저항은 작아지고, 액추에이터의 신축에 대한 제어 밸브체의 추종성이 좋아, 온도 조절 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 부틸고무의 성질도, 육불화프로필렌-불화비닐리덴 공중합체(FKM)와 마찬가지로, 충격 흡수성이 우수하기(반발 탄성이 작기) 때문에, 상기 실시예와 동일한 결과가 되는 것으로 생각된다. 또한, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지의 범위 내에서 여러 가지 변형이 가능하다.

1: 케이싱 1a: 제1 본체
1b: 제2 본체 1d: 온수 밸브 시트
1e: 냉수 밸브 시트 A: 온수 유입구
B: 냉수 유입구 C: 혼합실
D: 혼합수 출구
E: 온수 유입구와 냉수 유입구의 중간 지점으로부터 온수 유입구 사이의 영역
2: 제어 밸브체 2A: 밸브체
2B: 편향체 수용부 2C: 리브
2D: 바닥부 2E: 축부
2a: 온수 밸브 2b: 냉수 밸브
3: 편향체 4: 액추에이터
10: O-링
P: 온수 유입구의 중심과 냉수 유입구의 중심의 중간 지점

Claims (3)

1. 온수 유입구와, 냉수 유입구와, 온·냉수를 혼합하는 혼합실과, 혼합수를 토출하는 혼합수 출구를 갖는, 통형의 케이싱과,
   상기 케이싱 내에 수용되는 액추에이터와,
   상기 온수 유입구와 냉수 유입구의 개도를 조정하는 제어 밸브체를 적어도 가지며, 상기 액추에이터의 신축에 의해 제어 밸브체가 케이싱의 축선 방향으로 진퇴하여, 온·냉수 혼합수의 온도가 설정 온도가 되도록 조절되는, 온·냉수 혼합 수전에 있어서,
   상기 케이싱과 제어 밸브체 사이이자 상기 온수 유입구와 냉수 유입구 사이에 배치되는, 하나의 O-링을 구비하고,
   상기 O-링은, 육불화프로필렌-불화비닐리덴 공중합체(FKM), 또는 부틸고무로 이루어지는 것을 특징으로 하는 온·냉수 혼합 수전.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 O-링의 붕괴율이, 8.3% 이하인 것을 특징으로 하는 온·냉수 혼합 수전.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 O-링이, 상기 온수 유입구와 냉수 유입구의 중간 지점으로부터 온수 유입구 사이의 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 온·냉수 혼합 수전.

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