JP4164977B2 - 湯水混合栓 - Google Patents
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Description
【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湯水混合栓に係り、特に感温部による弁体の作動を適正化して混合水温度の安定を図るようにした装置構成に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動温度調整機能を持つ湯水混合栓は、たと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。
【0003】
この湯水混合栓の基本構造は、本体の内部流路に感温機能部を組み込み、これによって温度変動を生じたときに水と湯との混合比を一軸上で変える弁体を移動させ、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。
【0004】
この感温機能部の例としては、熱膨張・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や、混合水流路内に金属又は合成樹脂を素材とした形状記憶素子製の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軸線方向への膨張及び収縮によって弁体の位置を変更し、温度調整するようにしたものもある。
【0005】
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曝し、この感温部の熱膨張・収縮を変換手段として弁体を移動させ、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ものである。
【0006】
また、特開平6−147333号では、この弁体の安定作動を確保するための手段として、水室と湯室を仕切るOリングをハウジング側すなわち固定側に構成し、給水圧と給湯圧の差による発生力を、可動弁体に伝えないような手段が挙げられている。
【0007】
図9は弁体4に作用する荷重の発生を説明するための図である。
【0008】
弁体4を保持するハウジング1の内壁ガイド1gの内径をD,Oリング5のシール面外径をdとし、水流入口1aからの給水圧をPC、湯流入口1bからの給湯圧をPHとするとき、次式のFで与えられる作用力がOリング5に作用する。
【0009】
【数1】
【0010】
この作用力Fは、Oリング5が弁体4に一体的となっていることから弁体4を押す力となり、弁体4を水弁座2及び湯弁座3に対する設定位置での安定性に影響を及ぼす。すなわち、作用力Fは給水圧PCと給湯圧PHを変数とするので、これらの値の変動によって弁体4が図において左又は右側へ押され、水側及び湯側の弁開度が変動してしまい、混合水温度が設定した値から外れる結果となる。
【0011】
このような作用力Fの発生による弁体4の不安定さを解消するため、従来例の特開平6−147333では、次の例が考えられている。
【0012】
図10は、前述の従来例にて挙げられている、内壁ガイド1gに環状の凹部1hを設け、この凹部1hの中にOリング5を嵌め込んで保持した例である。
【0013】
この構造では、移動する弁体4の外径dに対して、前記の数式におけるDの値はOリング5のシール面である。このため、D=dの関係が成立し、前記の数式によるFの値は零となり、弁体4に作用する外力はない。
【0014】
しかし、この構造ではハウジング1の内壁ガイド1g部にOリング5が埋め込まれた構造となっているため、図9に示す構造に比べると、組立の際にOリング5を先ず内壁ガイド1gに取付けた後、弁体4を通すように組み立てる必要があり、この弁体4の角部がOリング5に引っかかり、Oリング5を傷つける恐れがある。また、万が一Oリング5にキズ等を生じた場合も、組立後は外側から容易にOリング5を確認することはできず、このOリング5のキズ等によりシール力が不十分となり、水室1dと湯室1eの間に漏れが生じ、結果混合室1f内で感温素子8が感知する温度が変化し、自動温度制御性能に影響を及ぼしてしまう、といった場合が懸念される。
【0015】
また、前項のような不具合を生じ、Oリング5を交換する必要がある場合にも、再び前記同様の不具合を生じる恐れがある。
【0016】
さらに、内壁ガイド1gに凹溝1hを設ける場合、この凹溝1hは通常機械加工にて切削を施すのが一般的である。しかし近年、樹脂材料による成形部品を用いて二次的な加工を省き、各部品の製造コストを抑える方法が広く行われているが、前述の凹溝1hは金型成形による形状出しができず、ハウジング1を樹脂成形部品で作った場合も、機械加工によって切削する必要があり、加工コストがかかり、また生産性もその分劣ってしまう。
【0017】
加えて、この凹溝1hを機械加工にて設けた場合は、切削時の材料屑、切り粉などが凹溝1hに溜まってしまい、これを除去する際にも内径側の溝のため、除去が困難で作業時間もかかり、その作業によるコスト増、生産性・品質の低下といった問題も考えられる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述の特開平6−147333号に挙げられている例では、ハウジング内壁の可動弁体周囲に環状に凹状のOリングの溝を設けるする必要があるため、ハウジングを樹脂成形した場合においても二次加工が必要となり、コスト増につながる。更にハウジング内壁側へOリングを組み込む際に、組立作業がしづらい、また、万が一Oリングへキズ等が発生し、自動温度調整性能に悪影響が見られた場合、バルブ外部から容易に発見がしづらい、また仮に発見した場合においてもOリングの交換がしづらい、といった不具合が懸念される。
【0019】
また、前記内壁ガイドに環状の凹溝を設ける場合、この凹溝は通常機械加工にて切削を施すのが一般的である。しかし近年、樹脂材料による成形部品を用いて二次的な加工を省き、各部品の製造コストを抑える方法が広く行われているが、前述の凹溝は金型成形による形状出しができないため、ハウジングを樹脂成形部品で作った場合も、機械加工によって切削する必要があり、加工コストがかかり、また生産性もその分劣ってしまう。
【0020】
加えて、この凹溝を機械加工にて設けた場合は、切削時の材料屑、切り粉などが凹溝に溜まってしまい、これを除去する際にも内径側の溝のため、除去が困難で作業時間もかかり、その作業によるコスト増、生産性・品質の低下といった問題も考えられる。
【0021】
本発明において解決すべき課題は、形状記憶素子製のスプリングまたは熱膨張・収縮性のワックスを封入した感温体を感温機能として用いる湯水混合栓において、弁体の安定作動を確保して自動温度調整機能を確実に実行できるようにすることを目的とした弁体周りをシールするOリングの取付構造を、安価で実現し、また生産性・組立性・メンテナンス性を向上させることにある。
【0022】
本発明では、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取り付けたハウジングと、
前記水流入口と湯流入口との間の前記ハウジングの内壁をシール面として軸線方向に移動可能に組み込んだほぼ中空円筒状の弁体と、
前記水流入口側で前記弁体の軸線方向の一端面に対向する水弁座と、
前記湯流入口側で前記弁体の軸線方向の他端面に対向する湯弁座と、
前記水弁座又は前記湯弁座の下流側のハウジングに開けた混合水流出口と、
前記水弁座又は前記湯弁座から混合水流出口までの混合水流路中に組み込まれ前記弁体を温度設定用の操作部に連接し且つ該弁体を前記湯弁座側に付勢する感温素子と、を備えた湯水混合栓であって、
前記ハウジング内壁に弁体周りをシールするОリングを固定したものにおいて、
前記ハウジング内壁に、前記Оリング及びOリングを押えるOリング押えを収納する空間を前記水弁座又は前記湯弁座と対向するように一方向より設け、該Oリング押えは平板で環状の部位とこの環状の部位から軸線方向に伸びる複数個の柱状の部位とから構成され、この柱状の部位の端部が前記空間と対向する前記水弁座又は前記湯弁座に当接した状態で前記水流入口又は前記湯流入口からの通水路を確保し、前記環状の部位によって前記Oリングを前記空間に組み込むことを特徴とする。
【0023】
前項に示されるOリング押えの前記柱状の部位に、前記水流入口又は前記湯流入口に嵌合する、抜け止め、ガタ防止用のつめ部を設けてもよい。
【0024】
ハウジングのシール面に、水流入口の周囲と嵌合可能に環状のOリング押え部品を構成してもよい。
【0025】
更に、ハウジングの外周面且つ水流入口近傍に嵌合用の溝部を構成し、前述のOリング押え部品を嵌めあわせることもできる。
【0026】
そして更に、ハウジングのシール面端部に雌ねじ部を設け、前述のOリング押え部品を螺着させてもよい。
【0027】
ハウジング内壁に、前記Oリング及びOリングを押える部品を収納する空間を一方向より設け、該部にOリング及びOリング押えを組み込むことによって、前記水流入口及び湯流入口からの給水圧及び給湯圧の差による前記弁体への軸線方向の負荷を零とすることができる。
【0028】
【実施例】
図1は湯水混合栓の要部の構造の概略を示す正面縦断面図である。
【0029】
図1において、湯水混合栓の本体A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をそれぞれ開けると共に、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を開けている。水流入口1aは湯水混合栓の本体Aの中の水室1dに連通し、同様に湯流入口1bと混合水流出口1cはそれぞれ湯室1e及び混合室1fに連通し、この混合室1fを経由して混合水が吐出管から吐出される。
【0030】
ハウジング1の内部には、水流入口1a側及び湯流入口1b側にそれぞれ水弁座2及び湯弁座3を設ける。そして、これらの水弁座2と湯弁座3との間には、軸線方向に移動可能なほぼH状の縦断面を持つ温度調整用の弁体4を組み込む。この弁体4は、その軸線方向の両端を水弁座2及び湯弁座3との着座面とし、水側と湯側とを区画する隔壁4aに連絡口4bを開けたものである。そして、ハウジング1の内壁であって弁体4の周りには環状のOリング5を組み込み、このOリング5をハウジング1の内壁に密着させて水側と湯側とを遮断している。
【0031】
ハウジング1の内部は、弁体4によって水室1d及び湯室1eに区画され、これらの下流に混合室1fが形成される。そして、混合室1fから水室1dにかけて、一端が弁体4の隔壁4aに突き当たるスリーブ7を組み込む。このスリーブ7は水室1dに臨む周壁にフィン状の部位7aによって水用の開口7bを開け、隔壁4aの連絡口4bを包囲する内径を持つ。そして、スリーブ7によって水室1d及び湯室1eと混合室1fとが連通し、弁体4の水弁座2及び湯弁座3に対する弁開度に応じた量比の水と湯が混合室1fへ供給される。
【0032】
混合室1fにはハウジング1の内壁に一端が突き当たり他端をスリーブ7の端面に嵌め込んだ感温素子8を組み込む。この感温素子8は従来例でも述べたように、混合室1f内を通過する混合水の温度に感応して膨張、収縮し、吐出される混合水の温度が設定温度に保持されるように弁体4をシフトさせる機能を持つ。なお、感温素子8は形状記憶合金製に限らず、合成樹脂製の形状記憶素子を素材とするものや熱膨張・収縮性を持つワックスを封入した感温体であってもよい。
【0033】
弁体4の位置設定は、ハウジング1に対してネジ接合したスピンドル9のハンドル9aによって行う。このスピンドル9の一端はスリップワッシャ等を介して感温素子8に連接され、ハンドル9a操作によって弁体4を軸線方向へ移動させることにより、感温素子8を介して弁体4を設定温度値に対応した位置に設定することができる。
【0034】
更に、湯室1eには感温素子8と反対方向に弁体4を付勢するバイアススプリング10を組み込む。このバイアススプリング10は弁体4を水弁座2側に移動させる機能を持ち、温度設定用の感温素子8に対して弁体4の位置をバランスさせる。
【0035】
図2に、前記の数式におけるD=dの関係を保ってFの値を零とし、前述の生産面での問題も解消する本発明の一実施例を示す。
【0036】
内壁ガイド1gに凹溝の代わりに、一方向から環状の切欠部1i部を設け、そこにOリング5及びOリング押え6を組み込む構造とした物である。Oリング押えの形状を図5に示す。
【0037】
Oリング押え6は、Oリング5の脱落を防止する固定壁の役割を果たす平板で環状の部位6aと、前記6aを保持して水弁座2と内壁ガイド1gの間に挟み込み、且つ水流入口1aへの通水路を確保するための複数個の柱状の部位6bとから構成されており、6aの内径d10は可動弁4の外径d1より僅かに大きく、外径d11はハウジング内壁ガイド1gのOリング固定部の内径D1より僅かに小さい。またOリング押え6の高さ寸法h1は、水弁座2からOリング5までの距離H1にほぼ等しく、Oリング押え6の平板部6aの厚さh2は水流入口1aの幅H2を塞がない程度とする。
【0038】
この構造にすることにより、Oリング5を内壁ガイド1gに固定することができ、前記の数式におけるD=dの関係を保つことができるため、Oリングに発生する力Fを零とすることができる。
【0039】
同時に、ハウジング1のOリング固定部1i部は、環状の凹溝とならないため、樹脂成形も容易となり、機械加工も不要となり、生産コストを抑え、生産性を向上させることができる。またそれにより、機械加工による加工屑・切り粉残りの心配も無く、品質も安定する。
【0040】
図4に本実施例における、サーモスタットバルブユニットの組立手順を示す分解図を記す。
【0041】
ハウジング1の一端に設けられた開放部100よりスピンドル9を通し、スピンドル9をハウジング1にねじ接合してスピンドル9の回転力を軸力に変換するためガイド20、バイアススプリング10を組み込む。さらにあらかじめOリング5、及びOリング押え6を周囲に取付けた可動弁4をハウジング1に通し入れる。その後、感温素子8、スリーブ7を組み込んだ別体の水弁座2を、ハウジング1の開放部100より通し入れ、ねじ接合する。水弁座2を接合していくことにより、この水弁座2によりOリング5、Oリング押え6がハウジング1の内壁ガイド1gに設けられた環状の切欠部1iに押し込められ、切欠部1i、及びOリング押え6の平板部6aによって、環状の凹溝形状が構成され、Oリング5がハウジング1の内壁ガイド1gに固定される。
【0042】
図5は、Oリング押え16の柱部16bに嵌合用の爪部16cを設けた例である。
【0043】
この例においては、Oリング押え16は弾性体にて形成されている物とする。本例における実施例において、組立手順を図6に示すと、水弁座2によって押し入れられたOリング押え16が、ハウジング1の開放部100を通過する際、弾性体であるOリング押え16の柱部16bがたわみ、その爪部16cが開放部100を通過し、水流入口1aの一端を通過すると、柱部16のたわみが弾性体の反発力によって復帰し、水流入口1aに係止する。これにより、Oリング押え16の軸方向のガタも抑えることができる。
【0044】
また、Oリング押え16の爪部16cを図水流入口1aの軸方向の辺に係止させることにより、Oリング押え16とハウジング1を回転方向にも位置決めさせることができ、水弁座2のねじ接合時の供回りも防ぐことができる。これにより、水流入口1aにかかるOリング押え16の柱部16bの方向性をつねに一定の位置に保つことができ、結果として、水流入口1aからの流入量に、柱16bの方向性によるバラツキを抑えることができ、混合水吐水量を安定させることができる。
【0045】
図7は、水流入口1aの周りに一部嵌合用の係止部を設け、そこに嵌合用の爪部26cを持った、弾性体で平板状のOリング押え26を係止させる方法を示す分解斜視図である。
【0046】
この例においては、予めハウジング1の水流入口1aに設けられた係止部110に、開放部100から通しいれたOリング押え26の爪部26cを係止させ、それによって凹状に形成されたOリング溝にOリング5を内径側より取付け、可動弁4を通し入れる手順を用いる。
【0047】
この実施例では、Oリング押え26は、その平板部分26aが爪部26cによってハウジング1の水流入口1aに固定されるため、前述したような柱状の部位を持たない。水の流入を妨げる部位を持たないことで、前述した実施例と同様、安定した吐水量を得るものである。
【0048】
さらにまた、図8に示すように、工具を掛けて回転させるための溝部36dを持った、平板状のOリング押え36の周囲に雄ねじ部36cを設け、ハウジング1の内壁ガイド1gの端部に雌ねじ部130を設けて、ねじ接合による固定を用いてもよい。
【0049】
【発明の効果】
本発明では、給水圧と給湯圧との差による可動弁への軸線方向への負荷を、弁体自身やシール面との位置関係によって零とし、安定した可動弁の動きを維持するため、ハウジング内壁に弁体周りをシールするOリングを固定したサーモスタットバルブユニットにおいて、ハウジング内壁にOリング及びOリングを固定する部品を収納する空間を設け、該部に前記Oリング、Oリング押えを組み込むことによって、生産性・組立性・メンテナンス性を向上させることができる。
【0050】
前記Oリング押えに抜け止め、ガタ防止用のつめ部を設けたため、Oリング押え16の軸方向のガタも抑えることができ、Oリングを確実に保持できる。
【0051】
前記ハウジングの前記シール面に、前記水流入口の周囲と嵌合可能に環状のOリング押え部品を構成したため、水の流入を妨げる部位がなく安定した吐水量を得ることができる。
【0052】
前記ハウジングの前記シール面端部に雌ねじ部を設け、前述のOリング押え部品を螺着させたため、Oリング押え部品をさらに確実に固定でき、且つ、水の流入を妨げる部位を持たないことで、吐水量の安定化もはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の湯水混合栓に使用するバルブハウジングの内部構造を示す概略縦断面図である。
【図2】本発明の一実施例の要部を模式的に示した縦断面図である。
【図3】図2に示される実施例に用いられる、Oリング押えの形状を示す外観斜視図である。
【図4】図2に示される実施例における、サーモスタットバルブユニットの組立手順を示す分解斜視図である。
【図5】本発明の第二実施例を示す要部縦断面図である。
【図6】図5に示される実施例における、サーモスタットバルブユニットの組立手順を示す分解斜視図である。
【図7】本発明の第三実施例を要部示す分解斜視図である。
【図8】本発明の第四実施例を要部示すを示す分解斜視図である。
【図9】従来例の要部を模式的に示した縦断面図である。
【図10】別の従来例の要部を模式的に示した縦断面図である。
【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:水室
1e:湯室
1f:混合室
1g:内壁ガイド
1h:凹溝
2:水弁座
3: 湯弁座
4:弁体
4a:隔壁
4b:連絡口
5:Oリング
6:Oリング押え
6a:平板部
6b:柱部
7:スリーブ
8:感温素子
9:スピンドル
9a:ハンドル
10:バイアススプリング
16:Oリング押え
16b:柱部
16c:爪部
26:Oリング押え
26a:平板部
26b:柱部
26c:爪部
36:Oリング押え
36c:雄ねじ部
36d:溝部
100:開放部
110:係止部
130:雌ねじ部
Claims (2)
- 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取り付けたハウジングと、
前記水流入口と湯流入口との間の前記ハウジングの内壁をシール面として軸線方向に移動可能に組み込んだほぼ中空円筒状の弁体と、
前記水流入口側で前記弁体の軸線方向の一端面に対向する水弁座と、
前記湯流入口側で前記弁体の軸線方向の他端面に対向する湯弁座と、
前記水弁座又は前記湯弁座の下流側のハウジングに開けた混合水流出口と、
前記水弁座又は前記湯弁座から混合水流出口までの混合水流路中に組み込まれ前記弁体を温度設定用の操作部に連接し且つ該弁体を前記湯弁座側に付勢する感温素子と、を備えた湯水混合栓であって、
前記ハウジング内壁に弁体周りをシールするОリングを固定したものにおいて、
前記ハウジング内壁に、前記Оリング及びOリングを押えるOリング押えを収納する空間を前記水弁座又は前記湯弁座と対向するように一方向より設け、該Oリング押えは平板で環状の部位とこの環状の部位から軸線方向に伸びる複数個の柱状の部位とから構成され、この柱状の部位の端部が前記空間と対向する前記水弁座又は前記湯弁座に当接した状態で前記水流入口又は前記湯流入口からの通水路を確保し、前記環状の部位によって前記Oリングを前記空間に組み込むことを特徴とする湯水混合栓。 - 前記Oリング押えの前記柱状の部位に、前記水流入口又は前記湯流入口に嵌合する、抜け止め、ガタ防止用のつめ部を設けた請求項1記載の湯水混合栓。
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