(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に湯室と水室と混合室とを形成し各室に連通する収容室が形成された本体と、該本体の収容室に装着され温度調節機能を備えたカートリッジとからなり、該カートリッジは前記本体の湯室と連通する湯入口と水室と連通する水入口とを形成し、内部を軸線方向にスライドして湯入口からの湯の供給量と水入口からの水の供給量を調節する制御弁と、該制御弁を一方側から付勢する形状記憶合金製の感温ばねと、制御弁を他方側から付勢するバイアスばねとを収容し、カートリッジとスピンドルを介して連繋した温度調節ハンドルの操作でバイアスばねの付勢力を調節し、混合水の温度を調節する混合水栓において、前記カートリッジは第１部材と第２部材を螺合締結して一体に結合する構造であり、第１部材には温度調節ハンドルに連繋するスピンドルと、該スピンドルの外周に螺着しナットを介してばね受け部材及びバイアスばねを結合した送りねじ部材とを収容し、第２部材には制御弁と感温ばねとを収容したことを特徴とする混合水栓。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湯と水を混合して自動的に混合水の温度を調節する混合水栓に係り、特に感温素子として形状記憶合金製の感温ばねを使用した混合水栓に関する。
【０００２】
【従来の技術】
湯と水を混合して混合水の温度を調節する混合水栓は、給湯圧力又は給水圧力の変動により調節される混合水の温度は変化し、一定の温度の混合水を常時吐水することができないので、これを自動的に調節して設定温度に復帰させることができるサーモスタット式混合水栓が従来から公知である。サーモスタット式混合水栓では、混合水の温度を感知する手段としてワックスエレメントを使用し、ワックスエレメントの熱膨張，収縮により制御弁を移動させて湯入口と水入口の開度を調節し、温度調節ハンドルで設定した温度の混合水を吐水するようにしているが、ワックスエレメントは混合水の熱量が直接伝達されず、温度変化に対する応答性が鈍く、給湯圧力又は給水圧力の変動や、温度調節ハンドルの操作による設定温度の変更時に、一時的に冷水や熱湯が吐水されるアンダーシュート又はオーバーシュートが大きい点に問題があり、特にオーバーシュートが大きい場合はいきなり高温の熱湯が吐水されるので、使い勝手の悪いものであった。
【０００３】
そこで最近はワックスエレメントに代えて形状記憶合金製の感温ばねを使用した混合水栓が普及している。このような形状記憶合金製の感温ばねを使用した混合水栓として公知のものに、特開平９−１５２０５０号公報の図３及び４（本願図面の図３（ａ），（ｂ））のものがある。この図３（ａ），（ｂ）について簡単に説明すると、自動温度調節機能を備えたカートリッジ５５は温度調節ハンドル５２に連接して本体５１の左端部から着脱自在に装着するもので、第１部材５６，第２部材６０及び第３部材６１をネジ接合によって一体に結合することができ、第２部材６０には軸線方向の両端面がそれぞれ給湯室５３及び水室５４に臨む配置の制御弁６３を湯弁座５９と水弁座６２の間を移動可能に組み込み、第１部材５６には一端を温度調節ハンドル５２に連結したスピンドル５７を回転自在に組み込むと共に、このスピンドル５７と第１部材５６の間には、スピンドル５７にねじ接合した送りねじ部材５８を第１部材５６に対し軸線方向のみ移動し軸線廻りには回転しないように組み込み、さらに制御弁６３を水弁座６２側に付勢するためのバイアスばね６４を収容し、第３部材６１には制御弁６３を湯弁座５９側に付勢するための形状記憶合金製の感温ばね６５を収容している。
【０００４】
従って、温度調節ハンドル５２の操作で、送りねじ部材５８及びバイアスばね６４を介して制御弁６３を移動させて、水弁座６２側及び湯弁座５９側のそれぞれの開度を調整することで、混合水の温度が設定され、水及び湯の供給圧や温度変動によって混合水の温度が変化すると、感温ばね６５が伸縮し、温度補正して混合水の温度を設定温度に維持するものである。
【０００５】
上記のものにあっては、カートリッジを組立てるには、第１部材にはスピンドル、送りねじ部材及びバイアスばねを別々に収容し、第２部材には制御弁を収容し、第３部材には感温ばねを収容し、各部材に多数の物品を収容してねじ接合する必要があり、組立て作業が面倒であり生産性が悪く、大量生産に適していないため、混合水栓を安価に製作することができなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、形状記憶合金製の感温ばねを使用し、混合水の温度を調節する混合水栓において、自動温度調節機能を備えたカートリッジの組立時の部品点数を少なくして作業性の向上を図り、安価に製作できるようにすることを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、軸線方向に湯室と水室と混合室とを形成し各室に連通する収容室が形成された本体と、該本体の収容室に装着され温度調節機能を備えたカートリッジとからなり、該カートリッジは前記本体の湯室と連通する湯入口と水室と連通する水入口とを形成し、内部を軸線方向にスライドして湯入口からの湯の供給量と水入口からの水の供給量を調節する制御弁と、該制御弁を一方側から付勢する形状記憶合金製の感温ばねと、制御弁を他方側から付勢するバイアスばねとを収容し、カートリッジとスピンドルを介して連繋した温度調節ハンドルの操作でバイアスばねの付勢力を調節し、混合水の温度を調節する混合水栓において、前記カートリッジは第１部材と第２部材を螺合締結して一体に結合する構造であり、第１部材には温度調節ハンドルに連繋するスピンドルと、該スピンドルの外周に螺着しナットを介してばね受け部材及びバイアスばねを結合した送りねじ部材とを収容し、第２部材には制御弁と感温ばねとを収容したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
この発明は図１に示すように、混合水栓Ａの本体１は横長の円筒状で、内部の軸線方向には給湯源から湯が供給される湯室２、給水源から水が供給される水室３、温度調節機能を備えたカートリッジ９が着脱自在に装着される収容室４、及びカートリッジ９で調節された混合水を外部へ供給するための混合室５とが形成されており、前記湯室２及び水室３は収容室４に連通し、図中左端にはカートリッジ９を収容室４へ挿入するために開口した開口部６が形成されている。
【０００９】
前記カートリッジ９は略円筒状で、湯側弁座部材２２を中間に挟着した状態で、第１部材１０と第２部材１４を螺合締結して一体に結合した構造であり、外周面には複数個のシール材１１，１５，１５ａを装着して、前記本体１の開口部６から収容室４に水密的に収容し、固定ナット７を開口部６に螺着することで本体１に組付けられる。
【００１０】
前記第１部材１０には一端を温度調節ハンドル８に結合したスピンドル１２が、外周面に装着したクリップ１２ａにより回転可能でかつ軸方向変位不能に収容され、このスピンドル１２の外周面に形成した雄ねじ部１２ｂは、送りねじ部材１３の内周面に形成した雌ねじ部１３ａに螺合して、該送りねじ部材１３は外周面に形成された回り止め用の凸部１３ｂが、第１部材１０の内周面の軸方向に穿設したレール溝１０ａに係合し、スピンドル１２の回転により第１部材１０の内部を軸線方向に移動するが、回転はしないように構成している。
【００１１】
前記第２部材１４は周面に本体１の湯室２と向かい合わせて、該湯室２と連通する環状の湯入口１６を形成し、本体１の水室３と向かい合わせて、該水室３と連通する環状の水入口１７を形成し、側面には本体１の混合室５と連通する出口１９を形成し、図２に示すように湯入口１６及び水入口１７の全体を隙間なく環状に覆うようにして、リング状のストレーナ２０，２０をそれぞれ装着している。該ストレーナ２０は細い金属線又は合成樹脂線等の網素材をリング状にしたもので、湯室２又は水室３からカートリッジ９の内部へ供給される湯又は水は、必ずストレーナ２０を通過することで、湯又は水に含まれている異物はストレーナ２０で捕捉され、カートリッジ９の内部へ混入しないようにしている。
【００１２】
第２部材１４の内部には制御弁２４を軸線方向にスライド自在に収容するもので、この制御弁２４は略円筒状で外周側の大径部２５と内周側の小径部２６とからなり、大径部２５の両端に、前記湯側弁座部材２２の先端面に形成された湯弁座２３に着座する湯側着座部２５ａと、水入口１７の内周側に形成された水弁座１８に着座する水側着座部２５ｂとを備え、外周面の略中央には第２部材１４の湯入口１６と水入口１７の間で内周面に水密的に摺接しているシール材２５ｃを装着している。また、前記小径部２６の一端に後述する支持部材３４を支持する支持部材着座部２６ａを備え、小径部２６の内側には湯及び水が通過する通路２７が形成され、該通路２７に湯と水の混合を促進する攪拌部材２８が一体に形成されている。そして制御弁２４は前記湯弁座２３と水弁座１８との間を軸線方向にスライド自在で、各弁座２３，１８との間の間隔を調節することにより湯と水の供給量が変更され、混合水の温度を調節するようになっている。
【００１３】
カートリッジ９の内部には制御弁２４を温度調節ハンドル８の操作で軸線方向にスライドさせて混合水の温度を調節するためと、給湯側又は給水側の圧力変動等による混合水温度の変化に対応し、設定温度になるように制御弁２４をスライドさせるために、制御弁２４の両側にバイアスばね２９と感温ばね３０とがそれぞれ収容される。バイアスばね２９は温度変化に対して一定のばね定数を有する通常のばね材料により形成され、感温ばね３０は温度変化に対してばね定数が変化するニッケル・チタン合金等の形状記憶合金により形成されており、従って制御弁２４は両側からバイアスばね２９の付勢力と感温ばね３０の付勢力を受け、その釣り合いにより軸線方向の位置が定まり、感温ばね３０が温度の変化によりばね定数が変化すると、制御弁２４を移動させるものである。
【００１４】
前記送りねじ部材１３は、制御弁２４と向かい合うように突出して形成した円筒部１３ｃの外周に前記バイアスばね２９及びばね受け部材３１を外嵌した状態で、ナット３２を円筒部１３ｃの内周に螺着すると、ばね受け部材３１の一端に形成された小径鍔部３１ａはナット３２の頭部３２ａに係合して、ばね受け部材３１は送りねじ部材１３とナット３２の間で移動自在に結合され、前記バイアスばね２９を送りねじ部材１３に形成された環状の受け部１３ｄと、ばね受け部材３１の他端に形成された環状の大径鍔部３１ｂとの間に圧縮された状態で結合するもので、ばね受け部材３１の他端は、前記制御弁２４の小径部２６に支持される。
【００１５】
前記感温ばね３０は第２部材１４に形成された感温室３３に収容された支持部材３４の鍔部３５と、第２部材１４の内周面に形成された環状の鍔部２１との間で支持されるもので、支持部材３４は感温ばね３０の付勢力で制御弁２４の支持部材着座部２６ａに弾力的に支持され、その付勢力を制御弁２４に対して水弁座１８と水側着座部２５ｂの間隔を広げる方向に及ぼし、前記バイアスばね２９との間で制御弁２４の位置を調節し、温度調節ハンドル８の操作により予め設定した温度の混合水が継続して供給できるように自動温度調節する機能を有している。
【００１６】
本実施例においてカートリッジ９を組立てる手順を説明すると、スピンドル１２を第１部材１０の内部に収容した後に、第１部材１０の外側からスピンドル１２の外周にクリップ１２ａを係止し、スピンドル１２を回転可能で軸方向変位不能とする。次に送りねじ部材１３は円筒部１３ｃの外周にバイアスばね２９及びばね受け部材３１を結合させた状態で、雌ねじ部１３ａをスピンドル１２の雄ねじ部１２ｂに螺合してスピンドル１２を回転させると、送りねじ部材１３の外周面に形成した凸部１３ｂが、第１部材１０の内周面に形成したレール溝１０ａに係合した状態で、第１部材１０の内部に向けて移動する。
【００１７】
次に第１部材１０の開口部内周面と送りねじ部材１３の外周面の間に湯側弁座部材２２を挟着させ、制御弁２４及び感温ばね３０が収容された第２部材１４を第１部材１０に螺合すれば、カートリッジ９の組立ては終了する。
【００１８】
本発明の混合水栓において、感温室３３を通過する混合水の温度が温度調節ハンドル８により設定した温度よりも高くなると、感温ばね３０はばね定数が高くなるので軸線が長くなるように変形し、支持部材３４を介して制御弁２４を図１において左方に移動させるので、湯弁座２３と湯側着座部２５ａの間隔が狭くなると共に、水弁座１８と水側着座部２５ｂの間隔が広くなり、水室３からカートリッジ９に供給される水の流量が増加して混合水の温度を設定値に復帰させる。
【００１９】
次に感温室３３を通過する混合水の温度が温度調節ハンドル８により設定した温度よりも低くなると、感温ばね３０はばね定数が低くなるので軸線が短くなるように変形し、水弁座１８と水側着座部２５ｂの間隔が狭くなり、湯弁座２３と湯側着座部２５ａの間隔が広くなり、湯室２からカートリッジ９に供給される湯の流量が増加して混合水の温度を設定温度に復帰させる。
【００２０】
上記混合水栓Ａにおいて通常の混合水を吐水する場合を説明すると、図１ではカートリッジ９の湯入口１６と水入口１７から同量の湯と水が供給され、混合された後に所定の温度の混合水が混合室５を通過して外部へ吐水される。この場合の温度設定は、温度調節ハンドル８を回転操作してスピンドル１２と連繋した送りねじ部材１３の軸方向位置を移動させ、バイアスばね２９の付勢力を変化させて感温ばね３０の付勢力とバランスさせることで、制御弁２４の軸方向位置をスライドさせ、湯弁座２３と湯側着座部２５ａの間隔と、水弁座１８と水側着座部２５ｂの間隔を調節することで行う。
【００２１】
この場合、湯側の供給圧力が上昇し、感温室３３を通過する混合水の温度が温度調節ハンドル８で設定した温度よりも高くなると、感温ばね３０はばね定数が高くなり軸線方向に長くなるように変形し、制御弁２４を図において左方にスライドさせる。これにより湯弁座２３と湯側着座部２５ａの間隔は狭くなり、水弁座１８と水側着座部２５ｂの間隔は広くなり、水入口１７から供給される水の流量が増加して混合水温度が設定値に下がるように動作する。
【００２２】
逆に水側の供給圧力が上昇し、感温室３３を通過する混合水の温度が、温度調節ハンドル８で設定した温度よりも低下すれば、感温ばね３０はばね定数が低くなり、バイアスばね２９の付勢力で軸線方向に短くなるように変形し、制御弁２４を図において右方にスライドさせる。これにより湯弁座２３と湯側着座部２５ａの間隔は広くなり、水弁座１８と水側着座部２５ｂの間隔は狭くなり、湯入口１６から供給される湯の流量が増加して混合水温度が設定値に上がるように動作する。
【００２３】
このような感温ばね３０の作用により、湯側又は水側の供給圧力が変動しても制御弁２４は湯弁座２３と水弁座１８の間をスライドすることで、混合水は目標温度となるように調節される。
【００２４】
【発明の効果】
本発明では、軸線方向に湯室と水室と混合室とを形成し各室に連通する収容室が形成された本体と、該本体の収容室に装着され温度調節機能を備えたカートリッジとからなり、該カートリッジは前記本体の湯室と連通する湯入口と水室と連通する水入口とを形成し、内部を軸線方向にスライドして湯入口からの湯の供給量と水入口からの水の供給量を調節する制御弁と、該制御弁を一方側から付勢する形状記憶合金製の感温ばねと、制御弁を他方側から付勢するバイアスばねとを収容し、カートリッジとスピンドルを介して連繋した温度調節ハンドルの操作でバイアスばねの付勢力を調節し、混合水の温度を調節する混合水栓において、前記カートリッジは第１部材と第２部材を螺合締結して一体に結合する構造であり、第１部材には温度調節ハンドルに連繋するスピンドルと、該スピンドルの外周に螺着しナットを介してばね受け部材及びバイアスばねを結合した送りねじ部材とを収容し、第２部材には制御弁と感温ばねとを収容したので、送りねじ部材にバイアスばねを結合した状態で第１部材に収容し、この第１部材と第２部材を螺合締結することでカートリッジを組立てることができ、組立時の部品点数を減らすことで作業性が大幅に向上し、作業時間が短縮され混合水栓を安価に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の混合水栓の要部を示す正面縦断面図である。
【図２】カートリッジの分解斜視図である。
【図３】従来技術の説明図で、（ａ）は要部拡大図、（ｂ）は分解斜視図である。
【符号の説明】
１                      本体
２                      湯室
３                      水室
４                      収容室
５                      混合室
８                      温度調節ハンドル
９                      カートリッジ
１０                    第１部材
１２                    スピンドル
１３                    送りねじ部材
１４                    第２部材
１６                    湯入口
１７                    水入口
２４                    制御弁
２９                    バイアスばね
３０                    感温ばね
Ａ                      混合水栓
【図１】
0003727559.tif 000002
【図２】
0003727559.tif 000003
【図３】
0003727559.tif 000004