(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のハウジング部に、このハウジング部の周壁に、軸線方向に間隔をおいて設けた水流入口及び湯流入口と、前記水流入口と湯流入口との間で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、前記水弁座の下流側のハウジングの周壁に開けた混合水流出口と、前記水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前記湯弁座側に付勢する感温素子と、温度設定用の操作部に連接して前記弁体を前記水弁座側に付勢するばねとを備え、このハウジング部を湯水混合栓の本体にカートリッジ状に装着する湯水混合栓において、前記水流入口と前記湯流入口との間で前記ハウジングを軸線方向に垂直に分割し、分割された各々の端面を軸線方向に一定間隔を置いて対峙させ、該端面に挟まれた位置に前記弁体を配置すると共に、前記弁体の外周面に前記水流入口と前記湯流入口とを遮断するシール材を配置すると共に、分割した各ハウジングを前記弁体の内径部を通じて連結する連結部材を備えていることを特徴とする湯水混合栓。
【請求項２】
前記分割された各々のハウジングが、前記温度設定用スピンドルと一体またはこれに連結された軸棒を介して連結されたことを特徴とする請求項１に記載の湯水混合栓。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動温度調整機能を有する湯水混合栓に係り、特に感温素子により弁体の位置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】
従来の技術において、弁体の径方向の大きさに影響を与えている弁体及びハウジングの湯流路と水流路を遮断するシール部の構造は、例えば特開平８−７５０３７に記載されているように、ハウジング及び弁体の周方向のほぼ同一面に、直径の異なる２個のＯリングが中心を同じくして各々装着されている。図５に従来例による縦断面図を示す。ハウジング１においては、このハウジング１の外周壁上であって、ハウジング１の軸線方向に鉛直に設けられた溝１８に収められたＯリング１９が、前記溝１８の底周面および水栓本体３０の内壁面１７と当接して、ハウジング１内に流入する水流入口ａと湯流入口ｂを遮断し、湯と水がハウジング１の外側で混合するのを防止している。
【０００３】
一方、弁体４内に流入する水と湯を仕切る遮断構造は、弁体４の外壁上に、弁体の長さの軸方向の概略中心かつ軸線方向に鉛直に設けられた溝２０に収められたＯリング２１が、この溝２０の底周面と前記ハウジング１の内周面とに当接して弁体４内に流入する湯と水を遮断する構造となっている。
【０００４】
すなわち、従来の技術における水流路と湯流路を遮断する目的で設けられたハウジング及び弁体の構造は、弁体４の長さの概略中心位置で弁体４の軸を中心とする鉛直周面上に、２個の異なるＯリング２０と２１が配置されている。
【０００５】
図４に従来の弁体とハウジングの構成を示した要部断面図を示す。ここで、弁体４回りにおけるハウジング１の外径寸法Ａを構成する部品の要素で言えば、弁体４の外壁に設けられたＯリング溝の内径寸法Ｂ、及びこのＯリング溝２０の深さ寸法Ｃ、及び弁体４の外径とハウジング１に設けられたＯリング溝１８との間の肉厚寸法Ｄ、及び該ハウジングのＯリング溝１８の深さ寸法Ｅの４つの要素から構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に自動温度調節機能を有し湯水の量を調節する弁体が中空円筒形状をした湯水混合栓においては、その吐出流量に影響する圧力損失の最も大きい箇所は、弁体と湯弁座および水弁座との間に設けられた円筒形状の隙間の総面積であることが多く、本件で取り上げた従来例もこれに該当する。ここで弁体と湯弁座および水弁座との間に設けられた、湯と水が弁体内に流入するための円筒形状の隙間の総面積を開口面積として、吐出流量との関係を以下概念的に図４を用いて説明する。図４では弁体４は水弁座２に着座されている状態である。開口面積とは、弁体の外径Ｆの円周長さと、弁体が湯水流入量を調節するために軸線方向に移動しうるストロークＧとの積で表すものとする。ここで弁体の外径について言えば、弁体の軸線に垂直で弁体の両端面に設けられて弁体内に流入する湯及び水を遮断する約１ｍｍ幅の環形状から成るシート部２２の外径と等しいものとする。
弁体の最大径Ｆの円周長さＬは、下記の（１）式で表される。
【０００７】
Ｌ＝Ｆ×π                    ・・・・・・・（１）
【０００８】
開口面積Ｓは前記数１に、弁体のストロークのＧを乗じた、（２）式で表わされる
【０００９】
Ｓ＝Ｌ×Ｇ＝Ｆ×π×Ｇ        ・・・・・・・（２）
【００１０】
開口面積Ｓ、すなわち弁体内に湯と水が流入しうる面積となる。すなわちこの面積が大きいほど、弁体の圧力損失が緩和されより多くの流量が弁体を通過し、湯水混合栓からの吐出流量の増加につながる。
【００１１】
この従来の構造では、湯水混合栓の本体を同一のままハウジングだけ取り替えて、より吐出流量の多いものにしようとした場合、すなわちハウジングの外径寸法が決まっている場合には、前述した弁体４の外壁に設けられたＯリング溝の内径寸法Ｂ、及びこのＯリング溝２０の深さ寸法Ｃ、及び弁体４の外径とハウジング１に設けられたＯリング溝１８との間の肉厚寸法Ｄ、及び該ハウジングのＯリング溝１８の深さ寸法Ｅの４つの部品の構成要素が必要なため、前記開口面積を拡大するために弁体の外径Ｆを拡径して、吐水量を多くすることは構造的に困難であった。
【００１２】
本発明の目的は、湯水混合栓本体に設けられた自動温度調節機能を有するハウジングの取り付け固定寸法を変えずに、すなわち従来のハウジングと外径寸法を変えることなく、湯水混合栓から吐出する流量をより多くできる自動温度調節機能を有するハウジングを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本発明は、筒状のハウジング部に、このハウジング部の周壁に、軸線方向に間隔をおいて設けた水流入口及び湯流入口と、前記水流入口と湯流入口との間で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、前記水弁座の下流側のハウジングの周壁に開けた混合水流出口と、前記水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前記湯弁座側に付勢する感温素子と、温度設定用の操作部に連接して前記弁体を前記水弁座側に付勢するばねとを備え、このハウジング部を湯水混合栓の本体にカートリッジ状に装着する湯水混合栓において、前記水流入口と前記湯流入口との間で前記ハウジングを軸線方向に垂直に分割し、分割された各々の端面を軸線方向に一定間隔を置いて対峙させ、該端面に挟まれた位置に前記弁体を配置すると共に、前記弁体の外周面に前記水流入口と前記湯流入口とを遮断するシール材を配置すると共に、分割した各ハウジングを前記弁体の内径部を通じて連結する連結部材を備えていることを特徴とした。
【００１４】
これにより、ハウジング内に流入する湯と水を遮断するシール材と、弁体の外周面に接して弁体内に流入する湯と水を遮断するシール材とを同一部品としたため、従来例にある弁体に装着されたシール材に接するハウジングの周壁の肉厚Ｄが必要なくなり、必要でなくなった肉厚分を弁体の外周径に加えて拡径することが可能となる。
【００１５】
これにより従来のハウジングの外径寸法を変えることなく、弁体の外径を大きくすることができ、前述したように湯と水が弁体内に流入する開口面積が大きくなり、湯水混合栓から吐出する流量を多くできる。
【００１６】
さらに、前記シール材が前記弁体の外周面に装着されていることにより、ハウジングに流入する湯と水を遮断するシール材が弁体に装着されているため、弁体の外径そのものをハウジングの外径とほぼ同一の寸法まで大きくすることが可能で、これにより弁体の外径をさらに大きくすることができる。
【００１７】
また、本発明は、前記分割された各々のハウジングが、前記温度設定用スピンドルと一体またはこれに連結された軸棒を介して連結されたことを特徴とした。これにより分割された各ハウジングを連結するための部材である軸棒が、ハウジングのほぼ中心軸線付近に位置するため、各々のハウジングが対峙して設けられてシール材が位置する環形状の場所には何ら影響することはない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施例を示した湯水混合栓の構造を示す正面縦断面図である。図１において湯水混合栓の本体３０の中に組み込まれる湯側ハウジング１ａと水側ハウジング１ｂとから成るハウジング１の周壁には軸線方向に間隔をおいて水流入口ａ及び湯流入口ｂをそれぞれ開けると共に、これらの流入口ａ，ｂに連通する下流側には混合水流出口ｃを開けている。水流入口ａはハウジング１の中の水室ｄに連通し、同様に湯流入口ｂと混合水流出口ｃはそれぞれ湯室ｅ及び混合室ｆに連通し、この混合室ｆを経由して混合水が吐出端から吐出される。
【００１９】
ハウジング１の内部には、水流入口ａ側及び湯流入口ｂ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、湯側ハウジング１ａと水側ハウジング１ｂとに挟まれた位置であって弁体４の周りには環状のシール材５を組み込み、このシール材５を本体３０の内壁に密着させて水側と湯側とを遮断している。
【００２０】
ハウジング１の内部は、弁体４によって水室ｄ及び湯室ｅに区画され、これらの下流に混合室ｆが形成される。そして、混合室ｆから水室ｄ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ｄ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と連通し、水室ｄ及び湯室ｅと混合室ｆ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ｆへ供給される。
【００２１】
混合室ｆには水側ハウジング１ｂ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、混合室ｆ内を通過する混合水の温度に感応して長さが変化し、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。
【００２２】
弁体４の位置設定は、湯側ハウジング１ａに挿入されたスピンドル９に連結されたハンドル１１によって行う。ハンドル１１の回転操作によりスピンドル９は連動回転し、この回転力を軸力に変換するためにネジ連結されたガイド２０およびこれに当接するバイアススプリング１０を介して弁体４に連結している。
【００２３】
湯室ｅに組み込まれたバイアススプリング１０は、感温素子８の伸長方向と反対方向に弁体４を付勢する。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、混合温度に応じて弁体４を湯弁座３側に移動させる感温素子８に対して弁体４の位置をバランスさせる。
【００２４】
図２は図１の構成部品を分解した斜視図である。湯側ハウジング１ａの一端に設けられた開放部２３よりスピンドル９を挿入して、スピンドル９と一体に形成されたスピンドル軸９ａに、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、及びワッシャ１２を組み込む。次にシール材５を周囲に取付けて、このシール材５周囲に潤滑剤を塗布した弁体４をスピンドル軸９ａに通し入れる。さらに感温素子８、ワッシャ１３及びスリーブ７を組み込んだ水側ハウジング１ｂを、スピンドル軸９ａに通し、水側ハウジング１ｂの端面より、スピンドル軸９ａの溝部９ｂを貫通させて、この溝部９ｂに止め輪１４を挿入固定して、湯側ハウジング１ａと水側ハウジング１ｂを連結してハウジング１と成る。ここで、シール材５は、湯側ハウジング１ａと水側ハウジング１ｂとが対峙する端面とに挟まれた構成となり、ハウジング１本来の水流入口ａと湯流入口ｂとを遮断する機能、及び弁体４外周面においての水と湯を遮断する機能という二つの機能を持つ。
【００２５】
図３は第二の発明による縦断面図であり、分割されたハウジング１ａ及び１ｂに挟まれる位置に弁体４を配置して、この弁体４の中心軸に鉛直でこの軸上に中心を有する環状の溝１５を設け、この溝１５の底周面に当接し、また本体３０の内壁面１７に当接し摺動する環形状のシール材１６を配置したものである。このシール材１６は弁体４内に流入する湯及び水を遮断する機能と、ハウジング１に流入する湯流入口ｂと水流入口ａを遮断する機能をもつ。このように弁体４そのものを分割したハウジングの間に挟むことによって弁体４の外径をさらに大きくすることができ、第１の発明で述べた構成よりも通水面積を大きく確保でき圧力損失が小さくなり、さらに吐水量を増大させることができる。
【００２６】
本発明で説明した分割されたハウジングが対峙して設けられた環状のスペースに配置するシール材は、必ずしも湯流路と水流路を完全に遮断する必要はなく、シール材が例えば樹脂製であってスリット溝が設けられていて多少の湯と水が逆流するものであっても良い。
【００２７】
また、分割された各ハウジングを連結する軸棒は、必ずしも温度設定用スピンドルと一体でなくてもよく、例えばスピンドルに対して軸棒が、螺や樹脂爪などにより連結されていても良い。
【００２８】
【発明の効果】
第一の発明により、ハウジングに流入する湯と水を遮断するシール材と、弁体に接して弁体内に流入する湯と水を遮断するシール材とを同一部品としたため、従来例にあるように弁体に装着されたシール材に接するハウジングそのものの周壁の肉厚が必要なくなり、必要でなくなった肉厚分を弁体の外周径に加えることが可能となり、従来のハウジングの外周寸法すなわち湯水混合栓本体への挿入固定に必要な寸法を変えることなく、弁体の外径を大きくすることが可能となる。よって弁体の外径が大きくなると、前述したように湯と水が弁体内に流入しうる通水面積が大きくなり、湯水混合栓から吐出する流量を多くできる。
【００２９】
第二の発明により、ハウジングに流入する湯と水を遮断するシール材が弁体に装着されているため、弁体の外径をおよそハウジングの外径とほぼ同一の寸法まで大きくすることが可能で、これにより弁体の外径を第一の発明よりもさらに大きくすることができ吐水量が増やせる。
【００３０】
第三の発明により、ハウジングのほぼ中心軸線付近に配置されたスピンドルに連結された軸棒を介して分割したハウジングを連結しているため、分割されたハウジングが対峙してシール材が位置する環形状の場所には何ら影響することはなく、本発明の第一項及び第二項の構成を満足させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の発明の実施例を示した縦断面図。
【図２】図１の実施例の構成部品の分解斜視図。
【図３】第二の発明の実施例を示した縦断面図。
【図４】従来例による要部の断面図。
【図５】従来例を示した縦断面図。
【符号の説明】
ａ：水流入口
ｂ：湯流入口
ｃ：混合水流出口
ｄ：水室
ｅ：湯室
ｆ：混合室
ｇ：内壁ガイド
Ａ：ハウジングの外径寸法
Ｂ：弁体のＯリング溝の内径寸法
Ｃ：弁体のＯリング溝の深さ寸法
Ｄ：ハウジングのＯリング装着部の肉圧寸法
Ｅ：ハウジングのＯリング溝の深さ寸法
Ｆ：弁体の外径
Ｇ：ストローク
１：ハウジング
１ａ：湯側ハウジング
１ｂ：水側ハウジング
２：水弁座
３：湯弁座
４：弁体
４ａ：隔壁
４ｂ：連絡口
５：シール材
７：スリーブ
７ａ：フィン状の部位
７ｂ：水用の開口
８：感温素子
９：スピンドル
９ａ：スピンドル軸
９ｂ：溝部
１０：バイアススプリング
１１：ハンドル
１２：ワッシャ
１３：ワッシャ
１４：止め輪
１５：弁体のＯリング取り付け溝
１６：シール材
１７：本体内壁面
１８：溝
１９：Ｏリング
２０：溝
２１：Ｏリング
２２：シート部
２３：開放部
３０：湯水混合栓本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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