JP4938794B2 - 湯水混合栓 - Google Patents

Description

本発明は、湯水混合栓の技術に関する。

従来から、温度によりばね係数が変化する形状記憶合金製ばねにより、湯と水との混合比を変化させる可動弁体を付勢することで湯水混合物の温度を制御する湯水混合栓が利用されている。このような湯水混合栓は、例えば、特許文献１に開示されている。
特許文献１には、形状記憶合金製ばねを感温アクチュエータとして利用する湯水混合栓において、形状記憶合金製ばねの外側に混合水を通過させる構成が開示されている。また、特許文献１には、形状記憶合金製ばねの一端に発生荷重を受ける座面部を形成し、座面部の動きに応じて可動弁体を移動させる構成も開示されている。

ここで、上述した従来から知られている湯水混合栓の構成を図１を用いて説明する。図示する湯水混合装置Ｗは、軸筒状に形成したケーシング１と、ケーシング１の一端部に螺合せる調節ネジ３と、ケーシング１の他端側に螺合せる栓蓋１２と備える。
ケーシング１の周壁には、湯流入口ａと水流入口ｂとを軸方向に並列させて開設し、これに湯を導く湯流入管１０と水を導く水流入管１１とを接続する。また、ケーシング１内には制御弁体２を、円筒状またはスプール状に形成し、軸方向に可動に装入する。制御弁体２の軸方向の一端には、ケーシング１の一端部に螺合せる調節ネジ３に支承させた、温度に関しばね定数が一定の通常の付勢体４を当接させる。また、制御弁体２の軸方向の他端には、ケーシング１の他端側に螺合せる栓蓋１２に支承させた、温度に応じばね定数が変化する材質の金属・合成樹脂材よりなる感温ばね５を当接させる。制御弁体２は、感温ばね５と前記付勢体４とで均り合う状態に保持せしめておく。
ケーシング１内には、湯流入口ａから流入してくる湯と水流入口ｂから流入してくる水とを混合させる混合室１３と、混合室１３で混合した混合水を、ケーシング１に設けた混合水出口ｃに導く吐出室１４とを設ける。また、制御弁体２には、湯流入口ａと水流入口ｂの口縁部に形設しておく湯弁座１０ａおよび水弁座１０ｂに対向する湯弁２ａおよび水弁２ｂを形設しておく。

これにより、調節ネジ３により所望の設定温度に設定した状態において、水圧の低下などで流入してくる水の流量が減少し、それにより混合室１３内における混合水の温度が上昇してくると、それを感知する感温ばね５が発生荷重を大きくするよう作動する。そして、感温ばね５が発生荷重を大きくするよう作動すると、付勢体４を押し縮めて制御弁体２を左方に動かし、湯弁２ａと湯弁座１０ａとの間隔を狭めて湯流入口ａの開度を絞り湯の流入量を少なくして、混合水の温度を低下させ、同時に制御弁体２を、混合水の湯と水との混合比率と混合水温度とがバランスした位置に安定させる。
また、水圧の上昇などで流入してくる水の流量が増大し、混合室１３内の混合水の温度が低下してきた場合には、感温ばね５がそれの感知作動により発生荷重を小さくするように作動する。そして、感温ばね５が発生荷重を小さくするよう作動すると、減少した荷重分だけ付勢体４が伸び出して制御弁体２を右方に動かし、水弁２ｂと水弁座１０ｂとの間隔を狭めて水流入口ｂの開度を絞って流入してくる水の流量を少なくする。それにより低下してきた混合水の温度を上昇させ、制御弁体２が、湯と水との混合比率と混合水温度とがバランスした位置に安定するようになって、吐出する混合水の温度を、設定した温度に保持するようにしてある。
特開２００６−３０７９７１号公報

ところで、上述した従来の湯水混合栓では、湯水混合栓に流入する湯圧や水圧の大きさによって、湯と水とが十分に混合されていないままの混合水が感温ばねの周りを到達してしまうことがある。そして、従来の湯水混合栓で用いられている感温ばねは、温度変化に対する応答性が良好であるため、十分に混合されていない状態の混合水が感温ばねの周りを通過すると、感温ばねの温度変化に応じた伸縮動作が頻発してしまう。その結果、ハンチング現象が発生して、安定した温度制御ができなくなる。
なお、湯水混合栓の内部に、湯と水とを混合するスペースを十分に確保することも考えられる。しかし、湯水混合栓は、設置環境等から装置自体の大きさが制限される。そのため、湯水混合栓内部に、湯と水とを混合するスペースを十分に確保することは困難である。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、湯水混合栓において、精度の高い温度制御を実現し、またハンチング現象の発生を防止することにある。

上記課題を解決するための本発明に係る湯水混合栓は、温度調節の操作を受け付ける温調ダイヤルと、前記温調ダイヤルの操作により湯水の温度を調整する制御弁機構と、湯流入口および水流入口が形成され、前記制御弁機構が収蔵されるケーシングとを備えた本体部とを備える。
そして、前記本体部は、ばね定数が一定の材質の素材よりなる付勢体と、
温度変化に応じて伸縮作動するアクチュエータと、一方の端部に前記付勢体からの荷重を受け、他方の端部に前記アクチュエータからの荷重を受け、前記付勢体および前記アクチュエータから受ける荷重のバランスにより、前記湯流入口および前記水流入口の開閉割合を変化させ、前記湯流入口から流入する湯と、前記水流入口から流入する水との混合比を調節する制御弁体と、一方が前記温調ダイヤルに固定され、他方が前記制御弁体を付勢する前記付勢体に当接され、前記温調ダイヤルの回転に応じて前記制御弁体に荷重を加えて前記制御弁体の位置を設定する温調手段とを備え、前記ケーシング内部には、前記湯流入口からの湯および前記水流入口からの水を混合する混合室が設けられ、前記アクチュエータは、前記混合室内に配置され、前記温調手段の前記制御弁体側の端部は、前記湯流入口から前記混合室までの間に配置されており、前記湯流入口から前記混合室までの間の流路面積を絞るよう径方向に広がっていることを特徴とする。

このように、本発明の湯水混合栓は、温調手段の制御弁体側の端部が、湯流入口から混合室までの間に配置され、且つ当該湯流入口から前記混合室までの間の流路面積を絞るよう径方向に広がっている。そのため、本発明によれば、湯流入口から混合室に至る湯路通路に障害物が配置されるようになる。すなわち、上記構成により、湯水が混合する前に乱流を起こさせることができる。これにより、その後の湯水の混合が促進され、その結果、アクチュエータの感知温度の適正化を図ることができる。
また、本発明では、温調手段の制御弁体側の端部の形状により、混合室に向かう湯の勢い（圧力）を低下させることができる。そのため、本発明によれば、湯流入口からの流入する湯の圧力が急激に上昇しても、前記温調手段の制御弁体側の端部により、混合室に流入する湯量の増加が抑制されるため、制御弁体が水弁側を広げるために移動する距離を短くすることができる（温度調節を短時間で行えるようになる）。すなわち、本発明によれば、湯圧変動による影響を軽減でき、その結果、温調性能が向上する。
また、前記温調手段の制御弁体側の端部の形状により、混合室へ流入する湯量を制限することができる。したがって、湯圧が急激に上昇した場合であっても、前記温調手段の制御弁体側の端部と、ケーシング内壁間の面積が一定であるため、所定流量以上の湯が混合室に流れ込まないため、急激な湯量の増大によるアクチュエータの急作動を防止することができる。これにより、本発明によれば、オーバーシュート及びアンダーシュートを繰り返すようなハンチングを起こし難くなり、温度制御の精度が向上する。

また、前記湯水混合栓において、前記制御弁体側の端部は、前記湯流入口から前記混合室に向かって徐々に径方向に広がるテーパ状のスカート部であることが望ましい。
このように、湯流入口から混合室までの間にスカート部を設けることにより、湯水が混合する前に乱流を起こさせることができる。これにより、その後の湯水の混合が促進され、その結果、アクチュエータの感知温度の適正化を図ることができる。
また、湯流入口から混合室までの間に、流水抵抗（圧力損失）となるスカート部を設けることにより、混合室に向かう湯の勢い（圧力）を低下させることができる。そのため、本発明によれば、湯流入口からの流入する湯の圧力が急激に上昇しても、スカート部により、混合室に流入する湯量の増加が抑制されるため、制御弁体が水弁側を広げるために移動する距離を短くすることができる（温度調節を短時間で行えるようになる）。すなわち、本発明によれば、流水抵抗（圧力損失）となるスカート部を設けることにより、湯圧変動による影響を軽減でき、その結果、温調性能が向上する。
また、スカート部により、混合室へ流入する湯量を制限することができる。したがって、湯圧が急激に上昇した場合であっても、スカート部の先端部と、ケーシング内壁間の面積が一定であるため、所定流量以上の湯が混合室に流れ込まないため、急激な湯量の増大によるアクチュエータの急作動を防止することができる。これにより、本発明によれば、オーバーシュート及びアンダーシュートを繰り返すようなハンチングを起こし難くなり、温度制御の精度が向上する。

このように、本発明の湯水混合栓によれば、ハンチングが防止できるとともに温度制御の精度を向上させることができる。

従前の感温ばねに形状記憶合金を用いた湯水混合栓の一部破断した斜視図である。 本発明の第１実施形態の湯水混合栓の制御弁体の縦断正面図である。 本発明の第２実施形態の湯水混合栓の要部の縦断正面図である。 本発明の第２実施形態の湯水混合栓の主要な構成部品の概略図である。 本発明の第２実施形態のばねホルダと感温ばねとの関係を説明するための図である。 本発明の第２実施形態のケーシングを構成する弁座部材を下面から見た斜視図である。 本発明の第２実施形態の湯水混合栓の制御弁体の変形例を説明するための図である。

符号の説明

Ｗ…湯水混合栓
ａ…湯流入口
ｂ…水流入口
ｃ…混合水出口
１…ケーシング
１ａ…筒状の本体
１ｂ…蓋体
１ｃ…弁座部材
１ｄ…中間ケース部品
１０…湯流入管
１０ａ…湯弁座
１０ｂ…水弁座
１１…水流入管
１２…栓蓋
１３…混合室
１４…吐出室
１５…雄ネジ
１６…雌ネジ
１７…保護盤
１８…ガイド穴
１９…スプライン溝
２…制御弁体
２ａ…湯弁
２ｂ…水弁
２０…軸筒部
３…調節ネジ
４…付勢体（バイアスばね）
５…感温ばね
５ａ…大径のコイルばね
５ｂ…小径のコイルばね
６…支持部材
５０…外筐
６０・６１・６２…係止部材
７…カバー
７０・７１…ばね受座
７２・７３…ばね受座
８…調整ネジ
９…調整ネジ軸
９０・９１…衝合部
９２…雄ネジ
９３…孔
９４…スカート部
１７０…弁座保持部
３００…リング部材
７００…ばねホルダ
９００…調整ネジ軸
１０００…筒状部

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。

先ず、本発明の第１実施形態について、図２を用いて説明する。
図２は、本発明の第１実施形態の湯水混合栓を示している。第１実施形態の湯水混合栓は、図示しないが、外箱となる外筺と、その外筐内に装脱自在に嵌挿されるカートリッジ状の本体部とを備える。本体部は、筒状のケーシング１に、制御弁機構Ａを収蔵せしめるように組み立てられている。

ケーシング１は、筒状の本体１ａと、本体１ａの一端側に螺合する有底のキャップ状の蓋体１ｂと、筒状の弁座部材１ｃとを備える。本体１ａの他端側には、筒状の中間ケース部品１ｄが取り付けられている。
そして、ケーシング１は、筒状の本体１ａに蓋体１ｂを螺合させるとともに、本体1ａに取り付けられた中間ケース部品１ｄに弁座部材１ｃを螺合わせることにより、中空の筒状に形成される。
具体的には、本体１ａは、樹脂材・金属材等を加工して成形した上半側の筒体と下半側の筒体とを接合部において螺合して組み立てた筒状に形成されている。本体１ａの一端側（図２において上端側）の外周面には、雄ネジ１５が形成されている。また、本体１ａの他端側（図２において下端側）に取り付けられた中間ケース部品１ｄの内周面には、雌ネジ１６が形成されている。
蓋体１ｂの開放されている側（図２において下端側）の内周面には、本体１ａに形成された雄ネジ１５に螺合する雌ネジが形成されている。弁座部材１ｃの一端側（図２において上端側）の外周面には、本体１ａに取り付けられた中間ケース部品１ｄに形成された雌ネジ１６に螺合する雄ネジが形成されている。
さらに、ケーシング１の筒壁には、湯流入口ａと水流入口ｂとが軸方向に並列して形設してあり、その湯流入口ａの内側位置には湯弁座１０ａが形設してある。水流入口ｂの内側に形成する水弁座１０ｂは、本体１ａに取り付けられた中間ケース部品１ｄに螺合する弁座部材１ｃの内端縁に形設してある。

弁座部材１ｃは、外端側が、軸芯部位に円盤状の保護盤１７を具備する篭状に形成してあって、それの四周に開放する目穴が混合水の混合水出口ｃを形成している。また、弁座部材１ｃは、筒状部の内腔が、湯流入口ａ及び水流入口ｂから流入する湯と水とを混合する混合室１３を形成している。
また、弁座部材１ｃに設けられた円盤状の保護盤１７の軸芯部位には、軸線方向に沿うガイド穴１８が形成されている。また、保護盤１７の内面側にばね受座７１が設けられている。

制御弁機構Ａは、制御弁体２と、ばね受座７２、７３と、２つのばね受座７２、７３の間に介装される付勢体４と、ばね受座７０と、ばね受座７０に当接して制御弁体２を付勢する感温ばね５と、軸杆状の支持部材６とを備える。

制御弁体２は、筒状弁体に形成され、それの筒壁の一端縁（図６において上端縁）に湯弁２ａを形成され他端縁に水弁２ｂを形成されている。また、制御弁体２の軸芯部位には軸筒部２０が形成されている。

付勢体４は、ばね定数が一定の材質の素材により形成されている。付勢体４は、ばね受座７２を介し、制御弁体２を水弁座１０ｂ側に付勢する。なお、付勢体４は、感温ばね５とバランスする付勢体であれば、どんな形状でもよいが、本実施形態では、線状のばね材をコイル状に成形したバイアスばねを用いる。

感温ばね５は、温度に応じてばね定数が変化する材質の素材より形成されている。そして、感温ばね５は、ばね受座７０を介し、制御弁体２を湯弁座１０ａ側に付勢する。なお、感温ばね５の材質について特に限定しないが、例えば、感温ばね５に、形状記憶合金により成形されたものを用いることができる。
また、本実施形態では、感温ばね５には、線材を大径に巻いたコイルばね５ａと、線材を小径に巻いたコイルばね５ｂとにより構成されるものを用いる。そして、感温ばね５は、２つのコイルばねを同軸状に並列する２重のコイル状に組み合わせた状態で利用される。具体的には、感温ばね５は、２重のコイル状に組み合わせた状態で、ばね受座７０と、弁座部材１ｃに形成されたばね受座７１とに挟持される。

制御弁体２の軸筒部２０に、軸状に形成した支持部材６を摺動自在に嵌挿する。そして、支持部材６の下端側を、弁座部材１ｃの外端側に設けた円盤状の保護盤１７の軸芯部位に形設せる軸線方向に沿うガイド穴１８に摺動自在に嵌装せしめる。これにより、制御弁体２は、ケーシング１に対し軸方向にだけ動くよう規制される。

また、この支持部材６と前述の制御弁体２の軸筒部２０とを、Ｅ型止め輪等の係止部材６０により、制御弁体２が上昇作動したときは支持部材６と共に上方に動き、下降作動したときは、支持部材６にガイドされて下方に動くよう係止する。この支持部材６の、軸筒部２０から下方に突出する下端側に、円盤状に形成したばね受座７０を、軸方向に摺動自在に、かつ、上方への動きで、その上面が制御弁体２の軸芯部の軸筒部２０の下端面に衝合するように嵌装する。
また、弁座部材１ｃの外端側に設けた円盤状の保護盤１７の内面側には、ばね受座７１が形成されている。そして、このばね受座７１と前述のばね受座７０との間に、前述の２重コイル状に組み合わせた大径のコイルばね５ａと小径のコイルばね５ｂとを装填する。このように装填されたコイルばね５ａおよびコイルばね５ｂは、そのばね圧によりばね受座７０を介して、制御弁体２を付勢する。

なお、本実施形態では、大径のコイルばね５ａの応答性と、小径のコイルばね５ｂの応答性とに差異を持たせるようにしている。
具体的には、図示するように、外側に位置する大径のコイルばね５ａと内側に位置する小径のコイルばね５ｂとの間に、円筒状に形成したカバー７を配設する。この円筒状のカバー７により、小径のコイルばね５ｂを、混合室１３内を経て混合水出口ｃから流出していく混合水の流れから遮蔽し、小径のコイルばね５ｂの応答性が外側の大径のコイルばね５ａのそれよりも遅れるように差異をもたせている。

小径のコイルばね５ｂの外周を断熱的に囲う円筒状のカバー７は、ばね受座７０と別体に形成して、それの基端側をばね受座７０に設けた嵌合部に嵌着することで、ばね受座７０に一体的に結合した状態としてケーシング１に対し取付け保持せしめているが特にこれに限定しない。
例えば、ばね受座７０を樹脂材の成形により形成し、その成形の際、この円筒状のカバー７を、樹脂材によりばね受座７０と一緒に成形するなどで、ばね受座７０と一体に連続させて形成するようにしてもよい。このように一体に成形することで、この円筒状のカバー７は、ケーシング１に対し揺動がないよう固定状態に保持されるようになる。これにより、小径のコイルばね５ｂの応答性を混合水の流れに露出する大径のコイルばね５ａの応答性より遅らせるだけでなく、２重コイル状に組み合わせた大径のコイルばね５ａと小径のコイルばね５ｂとが、温度変化により伸縮して制御作動を行うときに、そのばねの伸縮作動を軸方向に正しく案内するガイドの役割を果たすようになって、制御弁体２の制御作動を正確にするようになる。
なお、上記説明では、筒状のカバー７を、ばね受座７０と一体に連続させて形成する場合を示したが特にこれに限定されるものではない。例えば、筒状のカバー７を、ばね受座７１と一体に連続させて形成するようにしてもよい。

また、制御弁体２の一端側（図２において上端側）を付勢するバイアスばね４は、支持部材６に取り付けられた２つのばね受座７２・７３の間に介装される。
具体的には、制御弁体２の軸筒部２０から上方に突出する支持部材６の上半側には、下位のばね受座７２が嵌装され、そのばね受座７２の下側（制御弁体２側）に係止部材６１が取り付けられている。下位のばね受座７２は、バイアスばね４の支持部材６に対する下方への動きを規制する。
また、制御弁体２の軸筒部２０から上方に突出する支持部材６の上半側には、上位のばね受座７３が嵌装され、そのばね受座７３の上側（調整ネジ８側）に係止部材６２が取り付けられている。上位のばね受座７３は、バイアスばね４の支持部材６に対する上方への動きを規制する。そして、これら上位及び下位のばね受座７３・７２の間にバイアスばね４を張架するよう介装する。なお、係止部材６１、６２には、Ｅ型止め輪等を用いるとよい。

また、ばね受座７３の上面側（バイアスばね４の支持面と反対側の面）に、調整ネジ８および調整ネジ軸９を配置する。調整ネジ軸９は、調整ネジ８の回転内周面に設けた雌ネジと螺合するとともに、本体１ａの内周面に設けたスプライン溝１９により回転方向の動きが規制される。なお、調整ネジ８は、筒状の本体１ａ内の上端部に温調ダイヤル（図示しない）の操作により自在に回転するよう配置されている。また、調整ネジ軸９は、上端側に衝合部９０が形成され、下端側に衝合部９１が形成されている。
調整ネジ軸９が調整ネジ８の回転により本体１ａ内を昇降作動したとき、その調整ネジ軸９の上端側の衝合部９０が上位のばね受座７３を押さえ込んだ状態になる。この状態において、そのばね受座７３に支承された状態のバイアスばね４が、下位のばね受座７２と、それに衝合する係止部材６１と、それにより連結する支持部材６と、その支持部材６に設けられて制御弁体２の軸筒部２０の上端面に衝合する係止部材６０とを介して制御弁体２を付勢する。

そして、これらにより構成される制御弁機構Ａは、温調ダイヤル（図示しない）の操作により調整ネジ軸９が引き上げられている状態のときには、制御弁体２が湯流入口ａを閉め切り、冷水が吐出される設定となる。また、調整ネジ軸９が押し下げられている状態のときには、制御弁体２が水流入口ｂを閉め切り、高温の湯を吐出する設定となるようにしてある。

また、制御弁機構Ａは、温調ダイヤル（図示しない）の操作により、利用者が望む温度の混合水が吐出されるように、湯流入口ａおよび水流入口ｂの開閉割合を変化させ、湯流入口ａから流入する湯と、水流入口ｂから流入する水との混合比を調節する。
そして、制御弁機構Ａが、利用者が望む設定温度の混合水を吐出させるように制御弁体２の位置を設定している状態において（なお、湯流入口ａおよび水流入口ｂの開閉割合は設定温度による）、水圧の低下などで流入してくる水の流量が減少し、それにより混合室１３内における混合水の温度が上昇したとすると、制御弁機構Ａは、以下のように制御弁体２を制御する。
具体的には、上述のような状態において、混合室１３内における混合水の温度が上昇してくると、それを感知する感温ばね５が発生荷重を大きくするよう作動する。感温ばね５が発生荷重を大きくするよう作動すると、付勢体４が押し縮められ制御弁体２が湯弁座１０ａ側に付勢される。これにより、湯弁２ａと湯弁座１０ａとの間隔が狭くなり湯の流入量を減少させる。また、これにより、湯弁２ｂと水弁座１０ｂとの間隔が広くなり水の流入量を増加させる。この結果、制御弁機構Ａは、混合水の温度を低下させる。

また、制御弁機構Ａが、所望の設定温度の混合水を吐出させるように制御弁体２の位置を設定している状態において、水圧の上昇などで流入してくる水の流量が増大し、混合室１３内の混合水の温度が低下したとすると、制御弁機構Ａは、以下のように制御弁体２を制御する。
具体的には、水圧の上昇などで流入してくる水の流量が増大し、混合室１３内の混合水の温度が低下してきた場合、感温ばね５がそれの感知作動により発生荷重を小さくするように作動する。そして、感温ばね５が発生荷重を小さくするよう作動すると、減少した荷重分だけ付勢体４が伸び出して制御弁体２を湯弁座１０ｂ側に付勢する。これにより、湯弁２ａと湯弁座１０ａとの間隔が広くなり湯の流入量を増加させる。また、これにより、湯弁２ｂと水弁座１０ｂとの間隔が狭まくなり水の流入量を減少させる。これにより低下してきた混合水の温度を上昇させる。

なお、制御弁体２の制御作動は、大径のコイルばね５ａと小径のコイルばね５ｂとに分けて２重のコイル状に組み合わせた感温ばね５により行われる。本実施形態では、小径のコイルばね５ｂの応答性を大径のコイルばね５ａのそれより遅らせてあることで、弁の閉め切りの行程の終期が段階的になって脈流の抑止が効果的に行われる。また、小径のコイルばね５ｂが微調整を行うようになって正確な制御が可能となる。即ち、カバー７に覆われていない感温ばね５ａが先に動作することで、制御弁体２を所定の位置に近付け、その後、カバー７に覆われた感温ばね５ｂの動作で、制御弁体２を所定位置に正確に位置させ、位置決めさせる。従って、ハンチング等がなく正確な制御が可能となる。

なお、上記の実施形態の説明では、大径のコイルばね５ａの応答性と、小径のコイルばね５ｂの応答性とに差異を持たせるため、小径のコイルばね５ｂを遮蔽するカバー７を設けた例を示しているが特にこれに限定するものではない。
大径のコイルばね５ａと小径のコイルばね５ｂとは、それらの表面に樹脂材・メッキ等によるコーティングにより、応答性を変化させる処理を、差異をもたせて施し、応答性に差が生ずるようにしてもよい。
例えば、外側に位置する大径のコイルばね５ａには樹脂材等によるコーティングを施さず、内側に位置する小径のコイルばね５ｂの表面にだけコーティングを施すようにしてもよい。これにより、小径のコイルばね５ｂを、混合室１３内を経て混合水出口ｃから流出していく混合水の流れから断熱的に遮蔽して、その小径のコイルばね５ｂの応答性が外側の大径のコイルばね５ａのそれよりも遅れるように差異を持たせることができる。

また、例えば、感温ばね５を以下のように構成にすることで、大径のコイルばね５ａおよび小径のコイルばね５ｂのそれぞれの応答性に差異を持たせるようにしてもよい。すなわち、２個のばねのうちの一方のばねの素材に変態温度範囲が０〜７０℃となる合金を用い、他方のばねの素材に変態温度範囲が５０℃〜８０℃となる合金を用いることで、２個のばねの応答性に差異をもたせる。この構成を採用した場合も、一方のばねが動作した後に他方のばねが遅れて動作するようになる。

続いて、本発明の第２実施形態について、図３〜図６を用いて説明する。第２実施形態は、第１施形態の一部の構成を変形したものである。なお、第２実施形態の説明では、上述した第１実施形態と同じ構成には同じ符号を付ける。また、第２実施形態では、上述した第１実施形態と異なる構成を中心に説明する。

図３は、本発明の第２実施形態の湯水混合栓の縦断面図である。図４は、本発明の第２実施形態の湯水混合栓の主要部品の概略図である。図５は、本発明の第２実施形態のばねホルダと感温ばねとの関係を説明するための図である。図６は、本発明の第２実施形態のケーシングを構成する弁座部材を下方から見た概略斜視図である。

第２実施形態は、調整ネジ軸９００の制御弁体２側の端部に、下端が径方向に広がるテーパ状のスカート部９４を備えるようにした点に特徴がある（図３、図４参照）。なお、調整ネジ軸９００の軸方向の寸法は、ケーシング１に調整ネジ軸９００に組み込んだ際、スカート部９４が、少なくとも、湯流入口ａから混合室１３に至る湯側通路に配置する長さになされている。
この調整ネジ軸９００のスカート部９４により、湯流入口ａから混合室１３に至る湯側通路の湯流入面積が徐々に絞られ、湯路通路の流水抵抗（圧力損失）が上がり流量が小さくなる。これにより、流入された湯による制御弁体の動作への影響が小さくなるため、湯水混合栓の温度制御の精度が向上する。

また、第２実施形態では、弁座部材１ｃに形成された筒状部１０００の先端を、感温ばね５の端部（感温ばね５のばね受座７１と対向する側の端部）まで延長する構成を採用した点に特徴がある（図３参照）。
この構成により、混合水は、感温ばね５の端部を通過してから混合水出口ｃに流れていくため、混合水が感温ばね５に感温されないで吐出されることを防ぐことができる。これにより、感温ばね５の温度検知の精度を向上させられる。また、本実施形態の湯水混合栓は、円周方向への吐出も可能な為、上記の構成により、装置全体の長手方向（軸方向）を小さくでき、十分な流量も確保できる。

以下、第２実施形態について詳細に説明する。
先ず、第２実施形態の全体の構成を説明する。図３に示すように、湯水混合栓は、上述した第１実施形態と同様、カートリッジ状の本体部と、その本体部の外箱となる外筺５０とを備える。本体部は、筒状のケーシング１（本体１ａ、蓋体１ｂ、弁座部材１ｃ）に、制御弁機構を収蔵せしめるように組み立てられている。また、本体部は、外筺５０に嵌挿されて利用される。

図３に示すように、外筐５０は、上蓋部材５１０、および底面部５３０を備える筒状部材５２０により構成されている。本体部は、弁座部材１ｃが底面部５３０に対向するように、筒状部材５２０に嵌挿され、蓋体１ｂが上蓋部材５１０に覆われてネジ留めされる。そして、上蓋部材５１０の上に温調ダイヤルＤが取り付けられる。
また、筒状部材５２０の底面部５３０側には、湯水混合栓の混合室出口ｃから吐出された混合水を流すための流路が形成されている。具体的には、流路は、弁座部材１ｃと対向する底面部５３０と、その底面部５３０の上側（弁座部材１ｃと対向する側）の側面部に、略円周状に形成されている溝５４０とにより構成されている。外筺５０をこのような構成にすることにより、湯水混合栓の軸方向と直交する方向（湯水混合栓の円周方向）に、弁座部材１ｃの混合室出口ｃから吐出された混合水が吐出される。また、この構成により、湯水混合栓の長手方向の長さ寸法を小さくすることができる。

つぎに、第２実施形態のケーシング１の構成のうち、第１実施形態から変更した弁座部材１ｃの構成について説明する。

図３、６に示すように、弁座部材１ｃは、筒状部１０００と、弁座部材１ｃの一方の端部に形成された弁座保持部１７０とを有する。また、弁座保持部１７０は、弁座部材１ｃの軸芯部位に配置された、円盤状のばね受座７１と、ばね受座７１の直径方向に延びるリブ１００１と、ばね受座７１の外周側に形成された複数の混合水出口ｃとにより構成されている。リブ１００１は、弁座部材１ｃの筒状部１０００に連結されている。
そして、弁座部材１ｃは、筒状部１０００の先端部が、ばね受部７１ａのコイルばね５ａの支持面と略平行する位置にくるように形成されている。すなわち、筒状部１０００の先端部とばね受座７１の底面との隙間寸法（ケーシング１の軸方向における隙間寸法）は、ばね受け座７１の感温ばね５ａの支持面の高さ寸法（ばね受座７１の底面から感温ばね５ａの支持面までの高さ寸法）と、略同じ長さ寸法に形成されている。
この構成により、混合室１３に流入した湯および水は、混合室１３で混合され、ばね受座７１に配置された感温ばね５の端部を通過してから、混合水出口ｃから吐出されるようになる。すなわち、この構成により、混合水が感温ばね５に感温されることなく、混合水出口ｃから吐出されることを防ぐことができる。また、上記構成によれば、筒状部１０００の長さを可変することにより、感温ばね５への混合水の接触量（時間）を変化させられるため、感温ばね５の感温性を可変することも可能になる。

次に、第２実施形態の湯水混合栓の主要部品を説明する。
図４に示すように、湯水混合栓は、ケーシング１（本体１ａ、蓋体１ｂ、弁座部材１ｃ）を備える。そして、ケーシング１には、蓋体１ｂおよび調整ネジ８の間に挟持されるワッシャー１００と、調整ネジ８と、調整ネジ８に螺合する調整ネジ軸９００と、筒状弁体に形成してそれの筒壁の一端縁（図４において上端縁）に湯弁２ａを形成し他端縁に水弁２ｂを形成した制御弁体２と、付勢体４と、付勢体４を支持する２つのばね受座７２、７３と、感温ばね５と、感温ばね５の一端（図４において上側）を保持するばねホルダ７００と、支持部材６とが組み込まれる。
なお、第２実施形態の説明では、第１実施形態と同じ構成である、調整ネジ８、制御弁体２、付勢体４、感温ばね５、支持部材６の説明は省略する。

次に、本実施形態の特徴的な構成である調整ネジ軸９００を説明する。
調整ネジ軸９００は、円筒状に形成されている。調整ネジ軸９００は、一端が開放され、他端には、付勢体４を支持するばね受座７３に当接する支持部９０が形成されている。支持部９０の中心部には、孔９３が開口されている。
また、調整ネジ軸９００は、他端の外周面に調整ネジ８の円筒状の内周に形成された雌ネジ８５（図３）と螺合する雄ネジ９２が形成されている。また、調整ネジ軸９００は、軸方向の略中心の外周面に、本体１ａの内周面に形成されたスプライン溝１９と嵌合する溝部９１が形成されている。また、調整ネジ軸９００の一端には、下端が径方向に広がるテーパ状のスカート部９４が形成されている。
そして、調整ネジ軸９００の軸方向の寸法は、図３に示すように、ケーシング１に組み込まれた際、スカート部９４が、湯流入口ａから混合室１３に至る湯側通路に配置する長さになされている。

このようにスカート部９４を湯路通路に配置するようにしたのは、湯路通路に障害物を設け、制御弁体２に直接当たる湯量を少なくするためである。これにより、流入された湯による制御弁体の動作への影響を少なくでき、温度制御の精度を向上させることができる。
また、スカート部９４を湯路通路に配置することにより、湯水が混合する前に乱流を起こさせることができる。そのため、その後の湯水の混合が促進され、その結果、感温ばね５の感知温度の適正化を図ることができる。
また、湯路通路に、流水抵抗（圧力損失）となるスカート部９４を設けることにより、混合室１３に向かう湯の勢い（圧力）を低下させることができる。そのため、本実施形態によれば、湯流入口ａからの流入する湯の圧力が急激に上昇しても、スカート部９４により、混合室１３に流入する湯量の増加が抑制されるため、制御弁体２が水弁側を広げるために移動する距離（水弁２ｂと水弁座１０ｂとの間隔を広げるために移動する距離）を短くすることができる（温度調節を短時間で行えるようになる）。すなわち、本実施形態によれば、流水抵抗（圧力損失）となるスカート部９４を設けることにより、湯圧変動による影響を軽減でき、その結果、温調性能が向上する。
また、湯路通路に、流水抵抗（圧力損失）となるスカート部９４を設けることにより、混合室１３へ流入する湯量を制限することができる（スカート部９４の先端部と、ケーシング１の内壁間の面積が一定であるため）。したがって、湯圧が急激に上昇した場合であっても所定流量以上の湯が混合室１３に流れ込まないため、急激な湯量の増大による感温ばね５の急作動を防止することができる。これにより、本実施形態によれば、オーバーシュート及びアンダーシュートを繰り返すようなハンチングを起こし難くなり、温度制御の精度が向上する。

次に、図３、および図４を参照しながら、ばねホルダ７００の構成について説明する。
ばねホルダ７００は、感温ばね５を支持するばね受座７０を備え、ばね受座７０の一方の面（感温ばね５を支持する面）には、円筒状のカバー７が形成されている。この円筒状のカバー７は、樹脂材によりばね受座７０と一緒に成形するなどして、ばね受座７０と一体に連続させて形成されている。
ばねホルダ７００は、制御弁体２の軸筒部２０に嵌挿する軸杆状の支持部材６に、摺動自在、且つばね受座７０の上面（感温ばね５の支持面と反対側の面）が制御弁体２の軸芯部の軸筒部２０の下端面に衝合するように嵌装される（図３参照）。そして、ばね受座７０の上面が制御弁体２の軸芯部の軸筒部２０の下端面に衝合する状態で、制御弁体２およびばねホルダ７００と、支持部材６とがＥ型止め輪等の係止部材６０により係止される。

ここで、ばねホルダ７００と感温ばね５との関係を図５に示して説明する。図示するように、ばねホルダ７００のカバー７の外周側に大径のコイルばね５ａを挿入され、カバー７の内周側に小径のコイルばね５ｂが挿入される。そして、ばね受座７０と、弁座部材１ｃの受座７１との間に、コイルばね５ａと小径のコイルばね５ｂとを装填することで、コイルばね５ａとコイルばね５ｂは、ばね圧によりばね受座７０を介して制御弁体２を付勢する。

なお、本発明の第２実施形態の制御弁体２の軸筒部２０を図７に示す形状に変更してもよい。
図７は、本発明の第２実施形態の制御弁体２の形状の変形例を示す図である。
図示するように、制御弁体２の軸筒部２０の一端側のばね受座７２との当接面２０ａの外周部を平面で面取りし、いわゆるＣ面を形成した。また、軸筒部２０の他端側のばね受座７０との当接面２０ｂの外周部を平面で面取りし、いわゆるＣ面を形成した。このような構成を採用したのは以下の理由による。

具体的には、湯水混合栓では、制御弁体２の開閉動作の際、支持部材６が傾くことがある。この支持部材６が傾くと、それに伴い、支持部材６に支持されている、制御弁体２、ばね受座７２、およびばね受座７０も傾く。また、制御弁体２は、ばね受座７２を介して付勢体４からの荷重を受け、ばね受座７０を介して感温ばね５からの荷重を受けているため、ばね受座７２やばね受座７０が傾くと、傾いた方向からの荷重を受けてしまう。すなわち、制御弁体２は、支持部材が傾くと、それに伴い傾くだけでなく、第１ばね受座および第２ばね受座からの荷重の影響も受けてしまう。
そして、湯水混合栓には、湯弁座１０ａ（又は水弁座１０ｂ）を閉じる場合に、制御弁体２が、ばね受座７２およびばね受座７０から傾いた方向の荷重を受けてしまうと、湯弁２ａ（又は水弁２ｂ）と、湯弁座１０ａ（又は水弁１０ｂ）とが均一に当接できなくなり、湯漏れ（または水漏れ）が発生するという課題があった。

そこで、本発明では、上記の構成により、制御弁体２がばね受座７２と当接する面積、および制御弁体２がばね受座７０と当接する面積を小さくし、制御弁体２の支持部材６の傾きにより受ける影響を軽減させるようにした。これにより、本発明によれば、湯弁座１０ａ（又は水弁座１０ｂ）を閉じる場合、湯漏れ（または水漏れ）が発生する可能性を軽減させることができる。
なお、制御弁体２は、ケーシング１の内周面により移動規制されるため、支持部材６が傾き、ばね受座（７０、７２）が傾いても影響を受けない。

なお、上記説明においては、当接面２０ａ、２０ｂの外周部を平面で面取りした場合について説明したが、当接面２０ａ、２０ｂの外周部を曲面で面取りし、いわゆるＲ面に形成してもよい。
また、上記説明では、当接面２０ａ、２０ｂの外周部を面取りした場合について説明したが特にこれに限定されるものではない。前記当接面（２０ａ、２０ｂ）に、ばね受座（７２、７０）との接触面積を小さくする加工が施されていればよい。また、例えば、制御弁体２の当接面２０ａ、２０ｂは、予め成形段階で、ばね受座（７２、７０）との接触面積を小さくするような形状に成形されていてもよい。

以上説明したように、本発明の第１〜２実施形態によれば、温度によりばね係数が変化する感温ばねにより、湯と水との混合比を変化させる可動弁体を付勢することで湯水混合物の温度を制御する混合栓装置において、ハンチングを防止し、且つ温度制御の精度を向上させることができるようになる。

なお、本発明は以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、感温アクチュエータとして感温ばね５を利用した例を示したが特にこれに限定するものではない。温度変化に応じて伸縮作動するものであればよい。

Claims (2)

1. 温度調節の操作を受け付ける温調ダイヤルと、
   前記温調ダイヤルの操作により湯水の温度を調整する制御弁機構と、湯流入口および水流入口が形成され、前記制御弁機構が収蔵されるケーシングとを備えた本体部と、
   を備えた湯水混合栓において、
   前記本体部は、
   ばね定数が一定の材質の素材よりなる付勢体と、
   温度変化に応じて伸縮作動するアクチュエータと、
   一方の端部に前記付勢体からの荷重を受け、他方の端部に前記アクチュエータからの荷重を受け、前記付勢体および前記アクチュエータから受ける荷重のバランスにより、前記湯流入口および前記水流入口の開閉割合を変化させ、前記湯流入口から流入する湯と、前記水流入口から流入する水との混合比を調節する制御弁体と、
   一方が前記温調ダイヤルに固定され、他方が前記制御弁体を付勢する前記付勢体に当接され、前記温調ダイヤルの回転に応じて前記制御弁体に荷重を加えて前記制御弁体の位置を設定する温調手段とを備え、
   前記ケーシング内部には、前記湯流入口からの湯および前記水流入口からの水を混合する混合室が設けられ、前記アクチュエータは、前記混合室内に配置され、
   前記温調手段の前記制御弁体側の端部は、前記湯流入口から前記混合室までの間に配置されており、前記湯流入口から前記混合室までの間の流路面積を絞るよう径方向に広がっていることを特徴とする湯水混合栓。
2. 前記温調手段の前記制御弁体側の端部は、前記湯流入口から前記混合室に向かって徐々に径方向に広がるテーパ状のスカート部であることを特徴とする請求項１に記載の湯水混合栓。

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