WO2017110213A1

WO2017110213A1 - 湯水混合水栓用流体制御弁装置

Info

Publication number: WO2017110213A1
Application number: PCT/JP2016/080040
Authority: WO
Inventors: 栄治関; 功根岸
Original assignee: 日本サーモスタット株式会社
Priority date: 2015-12-26
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2017-06-29
Also published as: JP6697875B2; JP2017116082A; DE112016006072T5; CN108474486A; CN108474486B

Abstract

本体ボディ（１０）内に軸線方向に移動可能に配置される筒状弁体（２０）と、この筒状弁体（２０）内に配置されこの筒状弁体（２０）を、水入口（２）の開口量を増大させる方向に付勢する感温ばね（３０）と、筒状弁体（２０）に一体的に連設され感温ばね（３０）の自由端を支持するばね受け部（２１）を備える。さらに、本体ボディ（１０）の一端を湯と水を混合させて吐出させる混合水出口（２４）側に設けた混合室とし、その他端に本体ボディ（１０）の上端部に螺合調整可能に設けられた調整ねじ部材（３４）と、本体ボディ（１０）および筒状弁体（２０）を貫通して配置される弁軸（３２）とを設ける。この弁軸（３２）の一端をばね受け部（２１）に連結固定するとともに、他端を調整ねじ部材（３４）内に弾性的に連結支持する。

Description

湯水混合水栓用流体制御弁装置

　本発明は、給湯施設から送給される湯と水道栓から送給される水とを、形状記憶合金製のコイルばね（いわゆるＳＭＡばね）による感温ばねの作動により所定温度以下の混合水（湯）として取出せるようにした湯水混合水栓用ミキシングバルブとして用いて好適な湯水混合水栓用流体制御弁装置に関する。

　水道水と給湯設備からの湯とを混合させ、調整ねじで適宜変更できる所定温度の混合水を給湯するにあたって、サーモエレメントを感温アクチュエータとして用いることにより、一定温度の給湯を行えるようにした自動混合水栓となる自動ミキシングバルブが従来から知られている（特許文献１参照）。

　また、上記のようなサーモエレメントに代えて、形状記憶合金製のコイルばねによる感温ばねを感温アクチュエータとして用いた自動混合水栓も従来から知られている（特許文献２参照）。

　上述したようにサーモエレメント、感温ばねを感温アクチュエータとして用いてなる自動混合水栓では、感温アクチュエータによる温度制御機能によって蛇口から設定温度以上の湯が出ないようにすることができるから、給湯器に接続した場合に熱湯がいきなり出て火傷する事故の防止を図ることができる。

特許第４３９９２３７号公報特開２０１２－５７７７９号公報

　しかし、感温アクチュエータとしてサーモエレメントを用いた前者の装置では、感温してから弁体が進退動作するまでの応答性に難点があり、また温度調節性能を向上させることが課題であった。また、サーモエレメントのオーバストロークを吸収するためのバイアススプリングをサーモエレメントに付設することが必要で、部品点数が多く、構造も複雑化するという課題もある。

　これに対し、感温ばねを感温アクチュエータとして用いると、サーモエレメントに比べて構成部品点数が少なくなり、構造が簡素化し、組込み作業も比較的簡単に行える。しかし、このような感温ばねを用いた従来装置では、既存の混合水栓には容易にそのまま採用できなかった。

　すなわち、従来の感温ばねを用いた装置では、上記の特許文献２から明らかなように、筒状弁体の上部に湯流入口が、筒状弁体の下部に水流入口が配置されている構造となっている。

　一方、既存の湯水混合水栓では、水と湯の流入口が逆の配列になっていることが多く、レイアウトが異なるため、そのままの構造での採用は困難であり、配管あるいは混合水栓内通路を変更する必要が生じ、結果として装置全体の構造が複雑化し、また大型化してしまうという課題がある。

　特に、この種の湯水混合水栓用として用いる流体制御弁装置には、サーモエレメントを感温アクチュエータとして用いる代わりに、応答性能を向上させ、小型化を図るために、感温ばねを用いた構造に変更することが求められているが、そのためには湯と水の流入口を変更せざるを得ないという課題を解決することが望まれている。

　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、全体構造の簡素化と小型化を図り、既存の混合水栓での水と湯の流入配管を変更することなく、そのままでの組込みが容易に行え、感温応答性を向上させることができる、浴室やシャワールーム用のミキシングバルブ等のような湯水混合水栓用流体制御弁装置を得ることを目的とする。

　このような目的に応えるために本発明（請求項１記載の発明）に係る湯水混合水栓用流体制御弁装置は、本体ボディ内に軸線方向に移動可能に配置される筒状弁体を備え、この筒状弁体の軸線方向への動きで水入口または湯入口を開閉制御し混合した混合水を吐出するように構成されてなる流体制御弁装置において、前記筒状弁体内に配置されこの筒状弁体を、前記水入口の開口量を増大させる方向に付勢する感温ばねと、前記筒状弁体に一体的に連設され前記感温ばねの自由端を支持するばね受け部と、前記本体ボディの一端を湯と水を混合させて吐出させる混合水出口側に設けた混合室とし、その他端に螺合調整可能に設けられた調整ねじ部材と、前記本体ボディおよび前記筒状弁体を貫通して配置される弁軸とを備え、この弁軸の一端を前記ばね受け部に連結固定するとともに、他端を前記調整ねじ部材内に弾性的に連結支持したことを特徴とする。

　本発明（請求項２記載の発明）に係る湯水混合水栓用流体制御弁装置は、請求項１において、前記感温ばねは、前記筒状弁体内で前記本体ボディと前記ばね受け部との間に介在され、前記筒状弁体を、所定温度にて前記水入口の開口量を増大させ、かつ前記湯入口の開口量を減少させる方向に付勢するように構成されていることを特徴とする。

　本発明（請求項３記載の発明）に係る湯水混合水栓用流体制御弁装置は、請求項１または請求項２において、前記調整ねじ部材内にバイアスばねが内蔵され、前記弁軸を引上げ方向に移動させることにより、前記筒状弁体を、所定温度にて前記湯入口の開口量を増大させ、かつ前記水入口の開口量を減少させる方向に移動させるように構成されていることを特徴とする。

　本発明（請求項４記載の発明）に係る湯水混合水栓用流体制御弁装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記筒状弁体のボディ側の端部で前記水入口を開閉し、該筒状弁体の中腹部に設けた段部で前記湯入口を開閉するように構成されていることを特徴とする。

　本発明（請求項５記載の発明）に係る湯水混合水栓用流体制御弁装置は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記筒状弁体の前記混合水出口側に一体的に設けられた前記ばね受け部は、複数の流通口を有す有底円筒形状からなる円筒体、または多数のフィン（羽）形状からなるかご体によって構成されていることを特徴とする。

　本発明（請求項６記載の発明）に係る湯水混合水栓用流体制御弁装置は、請求項１ないし請求項５において、前記感温ばねは、形状記憶合金製コイルばねからなることを特徴とする。

　以上説明したように本発明に係る湯水混合水栓用流体制御弁装置によれば、水入口の開口量を増大させる方向に筒状弁体を付勢する感温ばねの自由端を支持するように筒状弁体に一体的に連設されたばね受け部に弁軸の一端を連結固定するとともに、本体ボディの上端部に螺合調整可能に設けた調整ねじ部材内に前記弁軸の他端をバイアスばねにより弾性的に連結支持するように構成したので、簡単な構成であるにもかかわらず、以下に列挙する種々優れた効果を奏する。

１．既存の混合水栓に変更を加えることなく、感温アクチュエータをサーモエレメントからＳＭＡばねに変更できるため、既存の混合水栓への組み込みが容易であり、応答性を向上させることができるから、温度調節性能が向上する。

２．可動部分を支持するオーバストローク用のばねを不要とし、装置自体の部品点数を減少させることができ、構造の簡素化、さらには全体の小型化を図ることができる。

３．調整ねじ部材を回動操作することによる湯全閉時に、バイアスばねの荷重が小さくなるため、その反力を受けないで、感温ばねが筒状弁体を付勢できるため、水入口を完全に締切るのに必要な感温ばねのばね荷重を小さくでき、これによる小型化も可能となる。

４．調整ねじ部材を回動操作することによる水全閉時に、感温ばねのばね荷重が小さくなることから、その反力を受けないで、バイアスばねが筒状弁体を付勢できるため、湯入口を完全に締切るのに必要なバイアスばねの荷重を小さくでき、これによる小型化も可能となる。

本発明に係る湯水混合水栓用流体制御弁装置の一実施形態を示す概略断面図である。本発明に係る湯水混合水栓用流体制御弁装置において水、湯を適宜の割合で混合させるための筒状弁体と感温ばねのばね受け部とからなるシリンダバルブを示し、（ａ），（ｂ），（ｃ）は断面図、側面図および底面図である。図１の湯水混合水栓用流体制御弁装置において、調整ねじ部材を湯全開状態に操作したときの概略断面図である。本発明に係る湯水混合水栓用流体制御弁装置において、筒状弁体に一体に設けたばね受け部の変形例を示し、（ａ），（ｂ），（ｃ）は断面図、側面図および底面図である。

　図１ないし図３は本発明に係る湯水混合水栓用流体制御弁装置の一実施形態を示す。

　これらの図において、符号１は、混合水栓の水栓本体（図示せず）に内蔵されるミキシングバルブとしての湯水混合水栓用流体制御弁装置であり、全体をほぼ筒状を呈する本体ボディ１０を備えている。前記本体ボディ１０の下側には、本体ボディ１０の外周方向の外側から水、湯が流入する水入口２、湯入口３が、本体ボディ１０の軸線方向に並んで設けられている。また、前記本体ボディ１０の最下部には、軸線方向に向かって吐水（混合水）を吐出する混合水出口４が設けられている。

　２０は、図１、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示されるように、前記本体ボディ１０内に軸線方向に移動可能に配置され前記水入口２、湯入口３を選択的に開閉する筒状弁体であり、この筒状弁体２０の軸線方向の動きで水入口２、湯入口３の開口量を開閉制御することにより、筒状弁体２０内に流入する水、湯の流入量を制御しし、所定温度の吐水（混合水）を筒状弁体２０内部を通して吐出するように構成されている。

　ここで、この筒状弁体２０はその上端、つまりボディ１０側の端部で前記水入口２を開閉し、下端、つまり後述するばね受け部２１側の端部で前記湯入口３を開閉するように構成されている。

　３０は前記筒状弁体２０内でこの筒状弁体２０に対し前記水入口２を全開し、前記湯入口を全閉する方向に付勢力を与えるように配置された形状記憶合金製のコイルばねからなる感温ばねであり、筒状弁体２０内に湯入口３から流入する湯の温度が所定の設定温度に達したときに筒状弁体２０を付勢方向に移動させ、湯入口３を全閉状態にすることができるように形状変更可能に形成されている。

　すなわち、前記感温ばね３０は、前記本体ボディ１０において前記筒状弁体２０内に突設された内側ボス部１２の先端と後述するばね受け部２１の底部との間に介在され、前記筒状弁体２０を、前記水入口２の開口量を増大させ、かつ前記湯入口３の開口量を減少させる方向に付勢するように構成されている。

　２１は、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、前記筒状弁体２０の湯入口３側の端部に一体に連設されたばね受け部であり、前記筒状弁体２０よりも小径なほぼ有底筒状を呈する円筒体として形成されている。そして、この円筒体によるばね受け部２１には、連設側の端部寄りに前記湯入口３と連通する湯流入用の流通口２２が形成され、またその底部には水入口２、湯入口３から筒状弁体２０内に流入する吐水（混合水）を吐出する混合水出口４となる流通口２４が複数形成されている。

　ここで、図中１５は前記本体ボディ１０内に筒状弁体２０とこれに連設されたばね受け部２１を組み込んだ後、ボディ１０の下端部に組み付けられる筒状キャップであり、これらのボディ１０とキャップ１５とにより、装置本体が構成されるようになっている。

　一方、前記本体ボディの一端を湯と水を混合させて吐出させる混合水出口側に設けた混合室とするとともに、その他端に、外側ボス部１６が軸線方向に突設され、その内側にこの混合水栓の使用者が水栓の湯水流出量を調整するための調整ねじ部材３４が軸線方向に移動可能な状態で螺合して設けられている。この調整ねじ部材３４を螺合させ、図３に示すように、上方に最大量引き出した状態では、水入口２が全閉され、湯入口３が全開状態となっている。またこれとは逆に、調整ねじ部材３４を本体ボディ１０側に最大限ねじ込むと、バイアスばね３６の荷重が小さくなり、形状記憶合金製のコイルばね３０の荷重が勝ると水入口２が全開され、湯入口３が全閉された状態となるように構成されている。

　図中３２は前記本体ボディ１０、筒状弁体２０を貫通して配置される弁軸であり、この弁軸３２の一端が前記ばね受け部２１の底部中央に設けたボス部２３に一体に連結固定され、他端が前記調整ねじ部材３４内にバイアスばね３６により弾性的に連結支持されるように構成されている。このバイアスばね３６は、前記弁軸３２を最大限引上げ方向に移動させることにより、前記筒状弁体２０を、前記水入口２を全閉する方向に移動させ得るように構成されている。

　以上の構成による湯水混合水栓用流体制御弁装置１は、調整ねじ部材３４の螺合調整度合いに応じて、水入口２、湯入口３からの水、湯を所定の割合で混合させ、混合水出口４から所定温度の混合水を給湯するようになっている。このとき、感温ばね３０は、混合水温度に応じて筒状弁体２０を上下動させ、一定温度の混合水を給湯するようになっている。

　また、所定温度以上の湯が湯入口３から導入されると、感温ばね３０が伸張方向に形状変更され、筒状弁体２０を水入口２を全開、湯出口３を全閉するように動作する。これにより、所定温度以上の湯が吐出されるのを防止することができる。

　なお、上述した以外の湯水混合水栓用流体制御弁装置１の詳細な構造、動き等については、従来から周知の通りであり、ここでの具体的な説明は省略する。

　以上の構成によれば、水入口２の開口量を増大させる方向に筒状弁体２０を付勢する感温ばね３０の自由端を支持するように筒状弁体２０に一体的に連設されたばね受け部２１に弁軸３２の一端を連結固定するとともに、本体ボディの一端を湯と水を混合させて吐出させる混合水出口側に設けた混合室とし、その他端に螺合調整可能に設けた調整ねじ部材３４内に前記弁軸３２の他端をバイアスばね３６により弾性的に連結支持するように構成しているので、簡単な構成であるにもかかわらず、以下に列挙する種々優れた効果を奏する。

１．湯水混合水栓用流体制御弁装置１における感温アクチュエータとして、部品点数の増大、大型化等の問題があったサーモエレメントに代えて、ＳＭＡばね等の感温ばねを用いるにもかかわらず、水入口２、湯出口３の位置関係を既存の混合水栓と同じレイアウトとすることができ、既存の混合水栓に変更を加える必要がなくなり、これにより既存の混合水栓への組み込みが容易であり、応答性を向上させることができるから、温度調節性能が向上する。

２．可動部分を支持するオーバストローク用のばねを不要とし、バルブ自体の部品点数を減少させることができ、構造の簡素化、さらには全体の小型化を図ることができる。

３．調整ねじ部材３４を回動操作することによる湯全閉時に、バイアスばね３６の荷重が小さくなるため、その反力を受けないで、感温ばね３０が筒状弁体２０を付勢できるため、水入口を完全に締切るのに必要な感温ばね３０のばね荷重を小さくでき、これによる小型化も可能となる。

４．調整ねじ部材３４を回動操作することによる水全閉時に、感温ばね３０のばね荷重が小さくなることから、その反力を受けないで、バイアスばね３６が筒状弁体２０を付勢できるため、湯入口３を完全に締切るのに必要なバイアスばね３６の荷重を小さくでき、これによる小型化も可能となる。

　なお、本発明は上述した実施の形態で説明した構造には限定されず、湯水混合水栓用流体制御弁装置１を構成する各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいうまでもない。

　例えば、上述した実施形態では、筒状弁体２０に一体的に設けたばね受け部２１を、複数の流通孔２２，２４を設けた有底筒状を呈する円筒体形状で構成した場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば図４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、多数のすり割り部２５からなるすり割り形状によるかご体として形成してもよいことは容易に理解されよう。

　また、感温ばね３０として、形状記憶合金製コイルばねを用いた場合を説明したが、これに限定されず、同等の機能をもつ感温アクチュエータであれば、採用することは自由である。

　１　湯水混合水栓用流体制御弁装置
　２　水入口
　３　湯入口
　４　混合水出口
１０　本体ボディ
１２　内側ボス部
１５　筒状キャップ
１６　外側ボス部
２０　筒状弁体
２１　ばね受け部
２２　湯流入口
２３　ボス
２４　吐水（混合水）流出口
２５　すり割り部
３０　感温ばね
３２　弁軸
３４　調整ねじ部材
３６　バイアスばね

Claims

　本体ボディ内に軸線方向に移動可能に配置される筒状弁体を備え、この筒状弁体の軸線方向への動きで水入口または湯入口を開閉制御し混合した混合水を吐出するように構成されてなる流体制御弁装置において、
　前記筒状弁体内に配置されこの筒状弁体を、前記水入口の開口量を増大させる方向に付勢する感温ばねと、前記筒状弁体に一体的に連設され前記感温ばねの自由端を支持するばね受け部と、前記本体ボディの一端を湯と水を混合させて吐出させる混合水出口側に設けた混合室とし、その他端に螺合調整可能に設けられた調整ねじ部材と、前記本体ボディおよび前記筒状弁体を貫通して配置される弁軸とを備え、
　この弁軸の一端を前記ばね受け部に連結固定するとともに、他端を前記調整ねじ部材内に弾性的に連結支持したことを特徴とする湯水混合水栓用流体制御弁装置。
　請求項１記載の湯水混合水栓用流体制御弁装置において、
　前記感温ばねは、前記筒状弁体内で前記本体ボディと前記ばね受け部との間に介在され、前記筒状弁体を、所定温度にて前記水入口の開口量を増大させ、かつ前記湯入口の開口量を減少させる方向に付勢するように構成されていることを特徴とする湯水混合水栓用流体制御弁装置。
　請求項１または請求項２記載の湯水混合水栓用流体制御弁装置において、
　前記調整ねじ部材内にバイアスばねが内蔵され、前記弁軸を引上げ方向に移動させることにより、前記筒状弁体を、所定温度にて前記湯入口の開口量を増大させ、かつ前記水入口の開口量を減少させる方向に移動させるように構成されていることを特徴とする湯水混合水栓用流体制御弁装置。
　請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の湯水混合水栓用流体制御弁装置において、
　前記筒状弁体のボディ側の端部で前記水入口を開閉し、該筒状弁体の中腹部に設けた段部で前記湯入口を開閉するように構成されていることを特徴とする湯水混合水栓用流体制御弁装置。
　請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の湯水混合水栓用流体制御弁装置において、
　前記筒状弁体の前記混合水出口側に一体的に設けられた前記ばね受け部は、複数の流通口を有す有底円筒形状からなる円筒体、または多数のフィン（羽）形状からなるかご体によって構成されていることを特徴とする湯水混合水栓用流体制御弁装置。
　請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の湯水混合水栓用流体制御弁装置において、
　前記感温ばねは、形状記憶合金製コイルばねからなることを特徴とする湯水混合水栓用流体制御弁装置。