JPH0633275Y2 - サーモスタットミキシングバルブ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、混合水を自動温度調節する機能を備えたサー
モスタットミキシングバルブに係り、特に温度制御のた
めの制御弁に関する。

〔従来の技術〕

サーモスタットミキシングバルブは、供給される水と湯
の圧力や流量の変動に伴う混合水の温度変動に対して、
設定した混合水温度に復帰させる機能を持たせたもので
ある。従来から一般に利用されているサーモスタットミ
キシングバルブの要部を第３図に示す。

湯水混合栓の本体１の内部には、給水源及び給湯源にそ
れぞれ連通する水室２及び湯室３が形成され、制御弁Ａ
を介してこれらの室が吐水流路４に連絡している。制御
弁Ａは円筒状の弁体５をその軸線方向へ移動可能とした
構成を持ち、この弁体５を水室２の水弁座2a及び湯室３
の湯弁座3aとの間に収納している。一方、感温機能部と
して、弁体５に先端が突き当たる筒状のスリーブ６と感
温体７とが備えられる。感温体７は内部にワックスを封
入したもので、このワックスの膨張収縮によって一端に
設けたピン7aを出没させ、この動作を利用して制御弁Ａ
の弁体５を軸線方向へ移動させることができる。ピン7a
は操作ハンドル（図示せず）側の部材に組み込まれた受
け体11dに差し込まれ、ピン7aと受け体11dの嵌め合い度
によってスリーブ６の位置変更のための自由度を与えて
いる。

吐水時には、スリーブ６に開けた水流入孔6aから水が及
び弁体５に開けた湯流入孔5aから湯がそれぞれスリーブ
６に流れ込んで混合される。そして、混合水は感温体７
の周りを流れてスリーブ６に開けた流出孔6bから吐水流
路４に排出される。このとき、混合水の温度が設定値よ
り高いと、感温体７内のワックスが膨張してピン7aが突
き出るようになり、これに伴ってスリーブ６が図におい
て左に移動する。このため、湯弁座3a側の弁開度が小さ
くなると同時に水弁座2a側が広がり、混合水の温度を下
げて設定温度に復帰させる。

〔考案が解決しようとする課題〕

制御弁Ａの設定はスリーブ６を軸線方向へ移動させるハ
ンドル（図示せず）の回転によって行われる。このハン
ドルによって温度設定するとき、一時的に吐水温度が急
激に変化してオーバーシュートを生じる恐れがある。こ
のことを第６図によって説明する。

第６図(a)は設定変更前の状態であり、弁体５の両端面
は湯側設定位置Ｈ及び水側設定位置Ｃに対応している。
ここでハンドルを操作して高温側に設定すると、ハンド
ル側に連接されたスリーブ６は第６図(b)のように右側
へ移動する。このとき、弁体５もスリーブ６と一体とな
って移動し、設定変更前の湯側設定位置Ｈ及び水側設定
位置に対して、弁体５は距離Ｌのストロークで移動す
る。

ところが、第６図(b)の設定後には、高温の混合水が感
温体７の周りを流れるのでワックスの膨張によってピン
7aが右側へ突き出るようになる。このため、スリーブ６
は左側へ押され、弁体５を低温側へ移動させる。このよ
うに、感温体７による混合水の温度検知によって弁体５
の位置を制御するものでは、ピン7aの突き出し量を予測
しておいた上で弁体５の初期のストロークＬを決定する
必要がある。換言すると、第６図(c)に示すように、湯
側設定位置ｈ及び水側設定位置ｃを最終的に目指す設定
位置とした場合、弁体５のストロークはｌであって、初
期のストロークＬより短い。そして、Ｌ−ｌに相当する
弁体５の低温側への移動がピン7aの突き出しによって行
われ、最終的には設定温度に合致した水側及び湯側の弁
開度に設定される。

このように、高温側に設定するときには、ピン7aの突き
出し量を見込んでスリーブ６をオーバーストロークさせ
る必要がある。このため、弁体５の最終設定に至るまで
には、第６図(b)の状態を経ることになり、第６図(c)ま
での過渡期には設定温度よりも高い混合水が吐出されて
しまう。このことがオーバーシュートの原因であり、た
とえば30℃から40℃に変更するときには、オーバーシュ
ートが60℃以上となることがある。

また、弁体５は一般に銅合金等を素材としているので、
弁体５の線膨張係数は比較的小さい。このため、混合水
の温度変動に対する外径の変化も小さく、弁体５の周囲
の本体１の内壁との嵌合度は、混合水温度が高くなった
ときでも弁体５が速やかに摺動できる程度にほぼ一様に
保たれる。したがって、弁体５は高温に曝されていても
本体１内で自由に動くことができ、第６図(b)のように
スリーブ６の動きに簡単に追従できることもオーバーシ
ュートを発生しやすいことの原因となる。

そこで、本考案は、混合水温度を高温側に設定するとき
のオーバーシュートが発生しないようにして安全に使え
るようにすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案のサーモスタットミキシングバルブは、以上の目
的を達成するために、本体内へ供給した水と湯を混合す
る一軸操作型の制御弁を備え、該制御弁の弁体を混合水
の温度に感応する感温体に連接したサーモスタットミキ
シングバルブであって、前記弁体を前記本体の内部に形
成した取付座に摺動自在に挿入すると共に、該弁体の移
動方向に形成した水弁座及び湯弁座との間の弁開度によ
って水と湯との混合比を設定可能とし、更に該弁体は前
記本体の線膨張係数より大きい合成樹脂素材としたこと
を特徴とする。

〔作用〕

弁体を線膨張係数が大きな合成樹脂製とすることによ
り、取付座に対する弁体の嵌め合い度を適正にしておけ
ば、弁体の膨張によって嵌合度が強くなる。このため、
混合水温度を上げるときには弁体が膨張して取付座にき
つく嵌まり合うので、温度設定側への弁体の移動が鈍く
なり、高温設定する場合ではオーバーシュートがない。

〔実施例〕

以下、図面に示す実施例により本考案の特徴を具体的に
説明する。

第１図は本考案の１実施例を示すサーモスタットミキシ
ングバルブの正面縦断面図、第２図は第１図のＩ−Ｉ線
矢視断面図である。なお、第３図の従来例で示したもの
と同じ部材については共通の符番で指示し、その詳細な
説明は省略する。

図において、本体１の背部には水室２及び湯室３に連通
する水用脚管1a及び湯用脚管1bがそれぞれ接続されてい
る。

水室２と湯室３との間に配置された制御弁Ａの弁体５
は、外周面８にＯリング等のシール材8aを備えたもの
で、本体１に形成した環状断面の取付座９に摺動自在に
組み込まれている。弁体５は、線膨張係数が銅合金等と
比べて大きいポリアセタール製である。また、弁体５は
円筒状に形成されてその一端を水弁座2a及び他端を湯弁
座3aに対向させ、軸線方向への移動によって水側及び湯
側の弁開度を一軸上で同時に変化させる。また、弁体５
は湯室３に収納したスプリング10によって感温体７方向
へ付勢され、このスプリング10は出没するピン7aの作動
に連動して弁体５をその軸線方向へ移動可能に保持す
る。

一方、本体１の右端には温度設定ハンドル11が設けら
れ、スピンドル11a及びスプリング11c内蔵の駆動軸11b
を介して感温体７のピン7a側に連接されている。温度設
定ハンドル11を回転操作すると、駆動軸11bがその軸線
方向へ移動し、これに連接した感温体７は第１図におい
て左右に移動する。これにより、弁体５は水弁座2aと湯
弁座3aとの間を移動し、それぞれの弁座2a,3aとの弁開
度を設定して混合水温度を調整する。

混合水の温度が設定温度よりも高い方向へずれると、感
温体７のワックスが膨張してピン7aが第１図において右
側へ移動し、その反力によってスリーブ６が左側へ動
く。このため、弁体５も左側へ移動し、湯弁座3a側の弁
開度が小さくなると同時に水弁座2a側の弁開度は大きく
なる。したがって、湯量が減って水量が増えるので混合
水温度は設定温度まで下がり、自動温度調節が行われ
る。また、設定温度よりも混合水温度が下がると、逆に
ワックスが収縮してピン7aが感温体７の中へ沈み込み、
スリーブ６が右側へ移動する。この結果、湯量が増えて
水量が減り、混合水温度は設定値まで下がる。

ここで、一般の水栓金具に利用される銅合金を弁体５の
素材としたとき、銅合金の組成が重量％でCu：82.0〜8
7.0%,Sn,Zn,Pb：4.0〜6.0％で不純物：2.0％以下の場合
では、線膨張係数は1.8×10^-5/℃程度である。これに対
し、ポリアセタールの線膨張係数は8.1×10^-5/℃程度で
あり、銅合金を素材とした場合よりも大きい。

一方、第３図に示した銅合金の弁体５の外径に等しくポ
リアセタールによって弁体５を製作し、これを第３図の
場合と同じ内径の取付座９に嵌め込むと、常温では銅合
金であってもポリアセタールであっても嵌合度は同じに
なる。そして、弁体５が加熱されて膨張すると、線膨張
係数の差によってポリアセタール製の弁体５のほうが取
付座９にきつく嵌まることになる。

このようにポリアセタールを弁体５の素材とするとき、
混合水の温度が高くなるように弁体５の位置を設定する
と、弁体５が膨張して取付座９との嵌め合いが強くな
る。このため、弁体５は取付座９の中での自由な動きが
拘束され、混合水の温度上昇に伴って湯弁座3a側から水
弁座2a側へ移動し難くなる。したがって、従来構造では
第６図で示したように、弁体５がスリーブ６の移動に追
従して移動した後に最終設定位置に戻る動作をしていた
のに対し、温度設定ハンドル11によって操作したときピ
ン7aが嵌まり込む受け体11dが先に移動し、弁体５とス
リーブ６とがオーバスロトークさせないまま最終設定値
にセットすることが可能となる。

第４図は本考案における弁体５及びスリーブ６の動きを
示すもので、同図(a)は設定前の状態である。そして、
温度設定すると同図(b)のように受け体11dのみが温度設
定ハンドル11の操作によって移動し、弁座５及びスリー
ブ６は設定前の位置に停止している。すなわち、本考案
では第６図(b)のように弁体５は移動せず、ピン7aの突
き出しによるスリーブ６の弁体５側への移動が終了した
時点に合わせて弁体５をゆっくりと移動させるようにす
ることができる（第４図(c)）。このため、湯側の弁開
度が一時的に大きくなり過ぎることはなく温度設定初期
のオーバーシュートを防ぐことができる。

第５図はオーバーシュートを従来例と比較して示すグラ
フであり、混合水温度を40℃から50℃へ高温設定した状
況を示す。第５図(b)は従来構造によるもので、40℃か
ら50℃に設定した後には最大67℃までオーバーシュート
し、その後50℃の定常状態に戻っている。第５図(a)は
本考案による場合であり、設定した後に52℃程度まで温
度上昇した後50℃の定常状態に移行している。このよう
に、従来構造のものに比べると、オーバーシュートの大
きさが格段に小さくなり、高温側に設定したときでも異
常高温の湯が吐出されることはない。

〔考案の効果〕

以上に説明したように、本考案のサーモスタットミキシ
ングバルブでは、湯と水の混合比を変える制御弁の弁体
を従来の銅合金製等に代えて線膨張係数の大きな合成樹
脂製としている。このため混合水の温度を上げるときに
は弁体が膨張して取付座との嵌め合いがきつくなり、弁
体はゆっくりと高温側設定側へ移動して最終位置に動く
ようにすることができる。したがって、感温体の動きに
弁体が追従した後に最終位置に設定されていた従来構造
に比べて、設定初期のオーバーシュートが大幅に小さく
なる。このため、高温設定したときでも、一時的に異常
高温の湯が吐出されることがなく、浴槽用やシャワー用
として安全に使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の１実施例を示すサーモスタットミキシ
ングバルブの正面縦断面図、第２図は第１図のＩ−Ｉ線
矢視断面図、第３図は従来例の要部断面図、第４図は本
考案における弁体及びスリーブの動きを示す図、第５図
はオーバーシュート量の比較を示すグラフ、第６図はオ
ーバーシュートの発生を説明するための弁体とスリーブ
の動きを示す概略断面図である。 １：本体、1a：水用脚管 1b：湯用脚管、２：水室 2a：水弁座、３：湯室 3a：湯弁座、４：吐水流路 ５：弁体、5a：湯流入孔 ６：スリーブ、6a：水流入孔 6b：流出孔、７：感温体 7a：ピン、８：外周面 8a：シール材、９：取付座 10：スプリング、11：温度設定ハンドル 11a：スピンドル、11b：駆動軸 11c：スプリング、11d：受け体 Ａ：制御弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭59−92287（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−82368（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】本体内へ供給した水と湯を混合する一軸操
   作型の制御弁を備え、該制御弁の弁体を混合水の温度に
   感応する感温体に連接したサーモスタットミキシングバ
   ルブであって、前記弁体を前記本体の内部に形成した取
   付座に摺動自在に挿入すると共に、該弁体の移動方向に
   形成した水弁座及び湯弁座との間の弁開度によって水と
   湯との混合比を設定可能とし、更に該弁体は前記本体の
   線膨張係数より大きい合成樹脂素材としたことを特徴と
   するサーモスタットミキシングバルブ。