(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気が流入する蒸気入口と、
冷水が流入する冷水入口と、
前記蒸気と冷水を混合して温水を作る混合室と、
前記混合室へ蒸気を導入する導入口の開度を調節する蒸気弁と、
冷水の一部を導入して、その圧力により前記蒸気弁を駆動する蒸気弁駆動部材と、
前記冷水入口から流入した冷水を前記混合室へ導入する冷水流入孔と、
前記蒸気弁駆動部材と連動して移動し、蒸気弁の開度の増大に応じて冷却水流入孔の開度を絞る冷水弁と、
温度調節部材の操作に応じて蒸気弁駆動用の冷水圧力を調整することにより蒸気弁を駆動するパイロット弁と、
温水に接触してその温度変化に応じてパイロット弁の開度を変化させる感温駆動体と、
前記蒸気弁駆動部材に設けられて、前記冷水弁によって前記冷水流入孔の開度が設定された上限温度に対応した開度よりも小さくなったとき、前記蒸気弁の通路面積を絞って、温水の温度を低下させる絞り弁を備えた混合弁装置。
【請求項２】
請求項１において、前記蒸気弁駆動部材は、パイロット弁を経て冷水が導入される感圧室と前記混合室とを仕切るダイヤフラムと、このダイヤフラムに固定されて先端部で蒸気弁を押圧するロッドとを有し、
前記ロッドに円錐形の前記絞り弁が設けられている混合弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気と冷水を混合室に導入して混合することにより温水を作る混合弁装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の混合弁装置は図６に示すような構成になっている。すなわち、装置本体１には相対向する位置に冷水入口２と蒸気入口３とがそれぞれ開口している。冷水入口２には、冷水配管（図示せず）を通じて矢印Ａのように冷水が導入される。導入された冷水は、円筒状弁座部材４の周面に設けられた複数個の冷水流入孔７を通って混合室８内に流入する一方、図示しない内部通路とパイロット弁とを通じて上蓋９とその下側のダイヤフラム１０との間の感圧室２１に流入して、後述の蒸気弁１２および冷水弁２０を駆動するための駆動圧力として作用する。
【０００３】
蒸気入口３には、蒸気配管（図示せず）を通じて矢印Ｂのように蒸気（または高温水）が流入し、この蒸気は、弁座部材４に設けられた蒸気導入口１１および蒸気弁１２を経て混合室８内に導入され、冷水と混合される。この蒸気と冷水とを混合して作られた温水は、図示しない温水吐出弁（蛇口）が開かれたときに、温水流出口１８から図示しない温水配管を通じて導出される。
【０００４】
蒸気弁１２は、前記弁座部材４に形成された弁座１３と、弁体１４と、リターンスプリング１７とを有している。図７は、蒸気弁１２の全開状態を示しており、この状態からダイヤフラム１０により弁棒１９を介して弁体１４が図の上方に移動して弁座１３に着座すると、蒸気弁１２が全閉状態となる。
【０００５】
ダイヤフラム１０は、上方の感圧室２１から作用する冷水の駆動圧力と下方から作用する温水の圧力および復帰ばね３０のばね力との差が下向きの作動力である場合に、弁棒１９を介して弁体１４を押し下げ、逆に上向きの作動力である場合には、弁棒１９を持ち上げるとともにリターンスプリング１７が弁体１４を上昇させる。また、弁棒１９には放射状のステー５を介して円筒状の冷水弁２０が取り付けられており、この冷水弁２０は蒸気弁１２と一体的に移動して各冷水流入孔７を開閉する。したがって、ダイヤフラム１０が弁棒１９を押し下げたときには、蒸気弁１２が開いて蒸気流入量が増大する。蒸気弁１２が全開に近づくと、冷水弁２０により冷水流入孔７の開口面積が減少するように絞られて冷水流入量が減少し、逆に、弁棒１９が上昇したときには、蒸気流入量が減少し、かつ冷水流入量が増大する。
【０００６】
一方、前記パイロット弁は、混合室８で作られる温水の温度を常時感知して、感知した温水温度が設定温度よりも高温になったときに、感圧室２１への冷水の流入量を抑制する。それにより、ダイヤフラム１０が蒸気弁１２を閉弁方向に、かつ冷水弁２０を開弁方向にそれぞれ作動させる。逆に、設定温度よりも低温になったときに、冷水の流入量を増大させ、ダイヤフラム１０が蒸気弁１２を開弁方向に、かつ冷水弁２０を閉弁方向にそれぞれ作動させる。すなわち、パイロット弁は、感圧室２１に作用する冷水の駆動圧力を温水設定温度に応じて調整し、それにより設定温度の温水が作られる。
【０００７】
また、前記温水温度を可変設定するために、前記パイロット弁の開度は、温度調節ハンドルの操作で可変調節できるようにされている。すなわち、温度調節ハンドルの操作でパイロット弁の開度を大きくすると、感圧室２１への冷水の流入量が増大して、蒸気弁１２が開弁方向に、かつ冷水弁２０が閉弁方向にそれぞれ調節され、温水温度が高温となる。逆に、温度調節ハンドルの操作でパイロット弁の開度を小さくすると、感圧室２１への冷水の流入量が減少して、蒸気弁１２が閉弁方向に、かつ冷水弁２０が開弁方向にそれぞれ調節され、温水温度が低温となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記混合弁装置では、前記パイロット弁が開弁状態のときに、例えば温調用のバイメタルのような感温駆動体に異物がかみ込むなどして、開弁状態のまま制御不良に陥った場合、感圧室２１に作用する駆動圧力が冷水圧力まで上昇して、蒸気弁１２の開度が最大に、かつ冷水弁２０の開度が最小になるため、温水流出口１８から導出される温水の温度が過度に上昇するという問題点がある。
【０００９】
また、パイロット弁が正常であっても、温度調節ハンドルの操作を誤って、温水温度が所望の上限温度以上の値になるように設定した場合には、やはり感圧室２１に作用する駆動圧力が上昇するので、温水温度が上限温度のときよりも、蒸気弁１２の開度が大きく、かつ冷水弁２０の開度が小さくなり、温水流出口１８から熱水が吹き出すことになるという問題点がある。
【００１０】
本発明は、このような課題を解消し、パイロット弁が開弁状態で制御不能に陥ったり、温度調節ハンドルの操作を誤って、温水温度が所望の上限温度以上の値になるように設定した場合でも、温水温度が上限温度を越えてしまうのを防止できる安全性の高い混合弁装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の混合弁装置は、蒸気が流入する蒸気入口と、冷水が流入する冷水入口と、前記蒸気と冷水を混合して温水を作る混合室と、前記混合室へ蒸気を導入する導入口の開度を調節する蒸気弁と、冷水の一部を導入して、その圧力により前記蒸気弁を駆動する蒸気弁駆動部材と、前記冷水入口から流入した冷水を前記混合室へ導入する冷水流入孔と、前記蒸気弁駆動部材と連動して移動し、蒸気弁の開度の増大に応じて冷却水流入孔の開度を絞る冷水弁と、温度調節部材の操作に応じて蒸気弁駆動用の冷水圧力を調整することにより蒸気弁を駆動するパイロット弁と、温水に接触してその温度変化に応じてパイロット弁の開度を変化させる感温駆動体と、前記蒸気弁駆動部材に設けられて、前記冷水弁によって前記冷水流入孔の開度が設定された上限温度に対応した開度よりも小さくなったとき、前記蒸気弁の通路面積を絞って、温水の温度を低下させる絞り弁を備えている。
【００１２】
この混合弁装置によれば、パイロット弁が開弁状態のまま制御不良に陥った場合、蒸気弁駆動部材への冷水の導入量が増大し、冷水流入孔の開度が冷水弁により上限温度に対応した開度よりも小さく絞られるが、このとき蒸気弁の通路も絞り弁により小さく絞られるため、混合室で作られる温水の温度が低下し、温水温度が上限温度を越えてしまうのを防止できる。
【００１３】
また、温度調節部材の操作を誤って、パイロット弁の開度を上限温度に対応する開度より大きく設定した場合にも、蒸気弁駆動部材への冷水の導入量が増大し、冷水弁により絞られる冷水流入孔の開度が上限温度に対応した開度よりも小さくなるが、このときも蒸気弁の通路は絞り弁により小さく絞られるため、混合室で作られる温水の温度が低下し、温水温度が上限温度を越えてしまうのを防止できる。
【００１４】
前記発明においては、前記蒸気弁駆動部材は、パイロット弁を経て冷水が導入される感圧室と混合室とを仕切るダイヤフラムと、このダイヤフラムに固定されて先端部で蒸気弁を押圧するロッドとを有するものとし、前記ロッドに円錐形の前記絞り弁を設けることが好ましい。このようにすれば、蒸気弁１２からの蒸気が、円錐形のロッドに沿って通常の流れを妨げられることなく、混合室内に導入される。また、蒸気弁駆動部材に連動して、絞り弁により蒸気弁の通路を絞る機構を簡単に構成できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る混合弁装置を示す縦断面図で、図７と同一もしくは同等のものには同一の符合を付してその説明を省略する。
【００１６】
図７と相違する構成は、ボール状の弁体１４を押し下げる弁棒（ロッド）１９の下部に、蒸気弁（メイン弁）１２の通路を絞る絞り弁２２を一体形成によって設けたことにある。この絞り弁２２は下方に向かって小径となる円錐形状とされ、弁座部材４の前記絞り弁２２に対応する第２の弁座面２３も、下方に向かって小径となるテーパ面とされている。なお、弁座部材４に設ける複数の冷水流入孔７は、上下に変位して配設されている。また、従来と同様に、弁座部材４には、弁座部材４を装置本体１に固定するためのねじ部２８や、冷水弁２０を摺動させるための冷水弁摺動部２９が設けられている。
【００１７】
図１の感圧室２１内の冷水の駆動圧力と吐出圧力（混合室８内の温水圧力）との差に応じて弁棒１９を介して蒸気弁１２を駆動するダイヤフラム１０は、その周縁部を上蓋９と装置本体１の上端部とで挟持固定されているとともに、復帰用スプリング３０により上方へ付勢されている。前記弁棒１９の感圧室２１内に臨む上端部には、感圧室２１内に流入する冷水の一部を混合室８側に逃がすための、オリフィス１５ａを有する逃がし通路１５が形成されている。前記ダイヤフラム１０と弁棒１９とにより、蒸気弁１２を駆動する蒸気弁駆動部材２４が構成される。
【００１８】
感圧室２１に作用する冷水の駆動圧力は、図１のIII-III 線断面図である図３に示すパイロット弁３１により、設定温水温度に応じて調節される。図１の冷水入口２からの冷水は、図３のスクリーン２６で塵埃を除去されたのちに、パイロット用の第１ないし第３通路３２ａ，３２ｂ，３２ｃを通じてパイロット弁３１内に導入される。第３通路３２ｃの奥部では、ボールからなる弁体３３がばね３４により弁座３７の方向に付勢されて、固定スリーブ３８内に挿通された感温制御ロッド３９の先端ピン４０に押し付けられている。弁体３３と弁座３７との隙間により形成された冷水通路４１は、温度調節ハンドル（温度調節部材）４２の回転操作により、通路面積を調節できるようになっている。すなわち、温度調節ハンドル４２の回転により、これに固定され、かつ固定スリーブ３８にねじ部３６で螺合されたアジャスト部材３５を回転させ、このアジャスト部材３５に形成された弁座３７を、アジャスト部材３５の軸方向に合致した矢印Ｘ−Ｙ方向に移動させることにより、前記隙間で形成された冷水通路４１の通路面積を調節できるようになっており、それにより温水の温度を所望に設定できる。
【００１９】
弁座３７の左側の空間から固定スリーブ３８を貫通した連通路４３が図１の感圧室２１に連通しており、第１ないし第３通路３２ａ，３２ｂ，３２ｃを通じて流入した冷水が冷水通路４１および連通路４３を通って感圧室２１内に流入する。一方、感圧室２１内の冷水は、ダイヤフラム１０が押し上げられるときに、図４に示すように、逆止弁５３を押し開いて冷水入口２（図１）側に戻される。また、固定スリーブ３８における左側の内部空間４７が、固定スリーブ３８の周壁に開口した通孔４４を通じて、図１の混合室８内に連通し、さらに、図１の温水流出口１８に連通している。
【００２０】
図３の感温制御ロッド３９の外周には、前記内部空間４７に位置して環状のバイメタルからなる感温駆動体４８が配列され、かつロッド３９がばね４９によりＹ方向に付勢されて、自動温調機構が構成されている。すなわち、バイメタル４８は、高膨張合金層と低膨張合金層とを貼り合わせたものを１組として、複数組が軸方向に沿って配置されており、通孔４４から内部空間４７に流入する温水の温度を常時感知している。バイメタル４８は、高温を感知したときに図４に示す膨らんだ皿ばね状となり、かつ低温のときに図３に示す平板状となり、その変形に伴う力が、ロッド３９に固定されたリング状の受け部材５５を介して、ロッド３９に作用する。
【００２１】
パイロット弁３１の弁体３３は、前記バイメタル４８の変形に連動して軸方向Ｘ−Ｙに移動する感温制御ロッド３９により、ばね３４の付勢力に抗して軸方向Ｘ−Ｙに移動される。これによって、弁体３３と弁座３７との隙間からなる冷水通路４１の大きさが調整されて、感圧室２１に入る冷水の圧力、つまり蒸気弁駆動圧力が、温水流出口１８の温水温度に応じて調節される。それに応じて蒸気弁１２および冷水弁２０の作動が制御されて、温水が設定温度に保持される。
【００２２】
なお、固定スリーブ３８の端部にはガイドケース５１が螺合され、このガイドケース５１が感温制御ロッド３９における後端部３９ａを、挿通孔５２を介して進退自在に支持している。
【００２３】
図５は、蒸気弁１２・冷水弁２０の下動変位量（蒸気弁駆動部材２４の下動変位量）と、蒸気弁１２の通路面積、および冷水流入孔７の開口面積との関係を示すグラフであり、図中の実線は蒸気弁１２の通路面積の変化を表し、破線は冷水流入孔７の開口面積の変化を表している。
【００２４】
同図において、蒸気弁１２の通路面積のピーク値に対応する蒸気弁１２および冷水弁２０の下動位置Ｐでは、図１の混合室８で作られる温水温度が所定の上限温度となるように蒸気弁１２の通路や冷水流入孔７が形成されており、この下動位置Ｐに達するまでは蒸気弁１２の通路面積が増大して、より多くの蒸気を混合室８内に導入し、下動位置Ｐを越えて蒸気弁１２および冷水弁２０が一体的に下動すると、それに応じて絞り弁２２が蒸気弁１２の通路を塞ぎ、最終的に蒸気弁１２の通路が閉じられる。また、冷水流入孔７も、蒸気弁１２および冷水弁２０が前記下動位置Ｐに近付くあたりから、図２（Ａ）に示すように冷水弁２０で次第に塞がれ始め、それ以上の下動により、冷水流入孔７の開口面積が次第に小さくなって温水温度が上昇していくように、冷水弁２０と冷水流入孔７との高さ関係が設定されている。
【００２５】
つぎに、上記混合弁装置の作動について説明する。図１の温水吐出口１８に接続された外部の温水吐出弁（蛇口）が温水使用のために開けられると、混合室８の圧力が低下する。一方、冷水入口２から図３のパイロット弁３１に導入された冷水が、冷水通路４１から連通路４３を通って感圧室２１内に流入している。この感圧室２１内の冷水の圧力、つまり駆動圧力が、復帰ばね３０のばね力と混合室８の圧力との合計よりも大きくなると、ダイヤフラム１０が下動し、ロッド１９により弁体１４が押し下げられて第１の弁座面１３から離れ、蒸気弁１２が開かれる。これにより、蒸気が蒸気導入口１１から混合室８内に流入するとともに、冷水が冷却流入孔７から混合室８内に流入し、この蒸気と冷水とが混合室８で混合して作られた温水が、温水流出口１８から温水配管により外部に取り出される。前記ロッド１９の下動により、蒸気弁１２の通路面積が増大して蒸気の混合室８への流入量が増加する一方で、冷水弁２０が下動して冷水流入孔７を徐々に塞ぎ、その開口面積を小さくしていくので、冷水の混合室８への流入量が減少していく。これにより、混合室８内の温水温度が上昇していく。
【００２６】
この温水の温度は、通孔４４を通じてバイメタル４８が常時感知しており、温度調節ハンドル４２により設定された設定温度よりも高温になると、バイメタル４８は図４に示すように、軸方向の幅が大きくなる形状に変形して感温制御ロッド３９を図４のＸ方向に移動させる。これにより、弁体３３で調整される冷水通路４１が狭くなって図１の感圧室２１内への冷水の流入を抑制し、ダイヤフラム１０を上動させて蒸気弁１２の開度を絞るようにして蒸気の混合室８への流入量を減少させ、温水の温度を低下させる。つぎに、外部の温水吐出弁を閉じて温水の吐出を止めると、混合室８内の圧力が高くなる。ここで、冷水圧力が蒸気圧力に対して同等または低い場合、混合室８の圧力上昇によってダイヤフラム１０は押し上げられ、蒸気弁１２が閉弁方向に作動する。図２（Ａ）は、前記温度調節ハンドル４２により、温水温度が先述した上限温度になるように設定したときの蒸気弁１２、冷水弁２０および絞り弁２２の状態を示す。
【００２７】
ところで、前記混合弁装置において、図３に示すパイロット弁３１における固定スリーブ３８の内部空間４７に配置されているバイメタル４８のロッド挿通孔４８ａと感温制御ロッド３９の外周面との間に、たとえばゴミなどが付着するなどして、バイメタル４８が感温制御ロッド３９にかみ付いた状態となる結果、温水温度が高温となっても図４に示すように皿ばね状に変形できなくなった場合、すなわちパイロット弁３１が開弁状態で制御不能に陥った場合には、冷水入口２（図１）からの冷水がパイロット弁３１を経て感圧室２１内に流入し続けるので、これに伴うダイヤフラム１０の下動により、図１の蒸気弁１２および冷水弁２０は、温水温度が上限温度となる先述した下動位置Ｐよりも下方（図５の右方）へ変位することになる。すなわち、冷水流入孔７の開度が、設定された上限温度に対応した開度よりも小さくなる。ところが、これに伴い、蒸気弁１２の通路も、絞り弁２２によって、図２（Ｂ）に示すように、前記下動位置Ｐのときよりも急速に絞られて塞がれるために、混合室８への蒸気の流入が遮断され、温水は熱水にまで温度上昇することなく、冷水温度付近まで低下する。
【００２８】
また、混合弁装置の使用者が、図３に示す温度調節ハンドル４２による温水温度の設定操作を誤って、パイロット弁３１における弁座３７の位置を、上限温度に対応する位置よりも高温側、すなわち、図３のＸ方向に移動させた場合には、温水温度が高温となってバイメタル４８が図４に示す皿ばね状に変形しても、パイロット弁３１の開弁状態が続くので、冷水がパイロット弁３１を経て感圧室２１内に流入し続ける。その結果、これに伴うダイヤフラム１０の下動により、蒸気弁１２および冷水弁２０は、温水温度が上限温度となる先述した下動位置Ｐよりも下方へ変位して、冷水流入孔７の開度が、上限温度に対応した開度よりも小さくなる。しかし、この場合も、蒸気弁１２の通路が、絞り弁２２によって、前記下動位置Ｐのときよりも急速に絞られて塞がれるために、混合室８への蒸気の流入が遮断され、温水は熱水にまで温度上昇することなく、冷水温度付近まで低下する。
【００２９】
なお、この実施形態では、前記のごとくダイヤフラム１０に固定されて先端部で蒸気弁１２を押圧する弁棒１９に、円錐形の絞り弁２２を設けているので、絞り弁２２により蒸気弁１２の通路を絞る機構を簡単に構成できる。特に、絞り弁２２を弁棒に一体形成した場合、部品点数の増加を招かない。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、冷水弁によって冷水流入孔の開度が、設定された上限温度に対応した開度よりも小さくなったとき、蒸気弁の通路面積を絞り弁で絞って、温水の温度を低下させるようにしたので、パイロット弁が開弁状態のまま制御不良に陥って、蒸気弁駆動部材への冷水の導入量が増大しても、温水温度が上限温度を越えてしまうのを防止できる。
また、温度調節部材の操作を誤って、パイロット弁の開度を上限温度に対応する開度より大きく設定した場合も、蒸気弁駆動部材への冷水の導入量が増大するが、この場合も、蒸気弁の通路は絞り弁により小さく絞られるため、温水温度が上限温度を越えてしまうのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る混合弁装置を示す縦断面図である。
【図２】（Ａ）および（Ｂ）は、同上装置における絞り弁の動作を示す要部の縦断面図である。
【図３】同上装置におけるパイロット弁の開弁状態を示す、図１のIII-III 線に沿った断面図である。
【図４】同上装置におけるパイロット弁の開弁状態を示す断面図である。
【図５】同上装置における蒸気弁の変位量と蒸気弁の通路面積および冷水流入孔の開度との関係を示す特性図である。
【図６】従来装置の縦断面図である。
【符号の説明】
２…冷水入口、３…蒸気入口、７…冷水流入孔、８…混合室、１０…ダイヤフラム、１１…蒸気導入口、１２…蒸気弁、１９…弁棒（ロッド）、２０…冷水弁、２２…絞り弁、２４…蒸気弁駆動部材、３１…パイロット弁、４２…温度調節ハンドル（温度調節部材）、４８…バイメタル（感温駆動体）
【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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【図６】
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