(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水と湯の混合水の供給路の終端と、異なる供給先への２系統の流路の始端との間に組み込まれ、外部からの操作によって前記２系統の流路の始端を選択的に開閉する弁体を備え、第１の系統の流路への混合水の温度上限を第２の系統の流路への混合水の温度上限よりも低く設定した切替え弁であって、筒形状のパイロット弁体を前記第１及び第２の系統の流路の始端どうしの間で移動可能に組み込むと共に、前記パイロット弁体と前記第１の系統の流路の始端との間を形状記憶素子によって連接し、前記形状記憶素子の高温側への温度変化に応じた変形によって前記第２の系統の流路の始端から離れる向きに前記弁体を駆動可能とし、前記パイロット弁の移動によって前記混合水の供給路との連通流路を絞り操作可能としてなる温度応動切替え機構を備えた切替え弁。
【請求項２】
パイロット弁体を前記第１の系統の流路側から外挿可能な筒形状とし、前記形状記憶素子の高温側への温度変化に応じた変形時のパイロット弁体の移動により前記弁体が第１の系統の流路側に臨む端面を混合水の供給路から遮断可能とし、第１及び第２の系統の流路の間の圧力差に基づいて前記弁体を第１の系統の流路側に駆動可能としてなる請求項１記載の温度応動弁を備えた切替え弁。
【請求項３】
弁体を第１の系統の流路を閉じる向きに弾性付勢した切替え弁とした請求項１または２記載の温度応動弁を備えた切替え弁。
【請求項４】
弁体をリフト弁式とし、前記形状記憶素子の高温側への温度変化に応じた変形時のパイロット弁体による第１の系統の流路側に臨む端面を混合水の供給路から遮断されたとき、弁体自身の自重によって第１の系統の流路側を閉じる向きに移動可能としてなる請求項１記載の温度応動弁を備えた切替え弁。
【請求項５】
弁体が第２の系統の流路に臨む側の端面には、この第２の系統の流路の始端に着座して閉じているときに混合水の供給流路内に曝され且つ混合水の圧力を第１の系統の流路側に向けて受ける受圧面を形成してなる請求項４記載の温度応動弁を備えた切替え弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば湯水混合水栓において吐水口側とシャワーヘッド側とに流路を切り替えるための切替え弁に係り、特に使い始めのときに高温の湯のシャワーヘッドからの吐出を阻止するための温度応動切替え機構を備えた切替え弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
浴室に備える湯水混合水栓の一つの例として、浴槽への給水・給湯のための吐水管に加えて、シャワーヘッドをホースによって接続したものがある。この湯水混合水栓では、混合水の流量及び温度を調節するための弁の他に、吐水管側及び差シャワーヘッド側に流路を切り替えるための切替え弁を備えることが通常であり、たとえば実公昭５６−３２６７９号公報に記載されているような切替え弁が用いられている。
【０００３】
この切替え弁は操作用のハンドルにトーションスプリングを介在させて円筒状の弁体を連接したもので、通常時では弁体の中空部を吐水管側の流路に連通させると共にシャワー側への流路を遮断した状態に保たれている。そして、シャワー側に切り替えたときには、弁体はシャワー側へ向かう混合水の水圧によって吐水管側の流路の始端を形成している弁座に押し付けられ、これによって吐水管への流路を遮断するように弁体の姿勢を拘束する構成となっている。
【０００４】
このような切替え弁であれば、シャワー側に切り替えて使った後に混合水の供給を停止させると、弁体に対する混合水の水圧が下がっていくため、トーションスプリングによって弁体はハンドルと共に回転して吐水管側への流路を開きシャワー側への流路は閉じられる。したがって、シャワーを使った後には必ず吐水管側へ自動的に流路が切り替わった状態となり、次に使うときに切り替わりを全く確認しないままでもシャワーから高温の湯の吐水を避けることができ、火傷等を負うことなく安全に使用できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、湯水混合水栓を使うときには、切替え用のハンドルによってシャワー側に切替える操作をしない限り、シャワーから高温の湯が吐出されることがないため、パブリック用の設備として特に好適に使うことができる。
【０００６】
ところが、使い始めるときに誤って切替えハンドルをシャワー側に切り替えてしまったりすると、不意に高温の湯をシャワーから浴びてしまうことにもなりかねない。すなわち、吐水管を使うときには熱い湯が吐出されても指先等がこれを浴びるだけで使い勝手上にはさほど支障はないものの、シャワーヘッドからの散水であれば身体全体に熱い湯を浴びることになるので、操作に不慣れな使用者にとっては危険度は無視できない。
【０００７】
このように、使い始めのときには吐水管側に流路が切り替わっている切替え弁を備えていても、操作を誤ったときに高温の湯が不意に吐出されるような場合もあるため、混合水が高温のときにはシャワー側に流路が切り替わっても吐出されないようにすることが安全性の点ではより一層好ましいことになる。
【０００８】
本発明において解決すべき課題は、たとえば吐水管側とシャワー側との流路を切り替える弁を備えた湯水混合水栓において、混合水がシャワー使用温度を越えて高温となったときにはシャワー側から吐水管側に自動的に切り替えるようにしてシャワーを安全に使用できるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、水と湯の混合水の供給路の終端と、異なる供給先への２系統の流路の始端との間に組み込まれ、外部からの操作によって前記２系統の流路の始端を選択的に開閉する弁体を備え、第１の系統の流路への混合水の温度上限を第２の系統の流路への混合水の温度上限よりも低く設定した切替え弁であって、筒形状のパイロット弁体を前記第１及び第２の系統の流路の始端どうしの間で移動可能に組み込むと共に、前記パイロット弁体と前記第１の系統の流路の始端との間を形状記憶素子によって連接し、前記形状記憶素子の高温側への温度変化に応じた変形によって前記第２の系統の流路の始端から離れる向きに前記弁体を駆動可能とし、前記パイロット弁の移動によって前記混合水の供給路との連通流路を絞り操作可能としてなることを特徴とする。
【００１３】
この場合、パイロット弁体を第１の系統の流路側から外挿可能な筒形状とし、形状記憶素子の高温側への温度変化に応じた変形時のパイロット弁体の移動により弁体が第１の系統の流路側に臨む端面を混合水の供給路から遮断可能とし、第１及び第２の系統の流路の間の圧力差に基づいて弁体を第１の系統の流路側に駆動可能とすることができる。そして、弁体を第１の系統の流路を閉じる向きに弾性付勢した切替え弁としたり、弁体をリフト弁式として形状記憶素子の高温側への温度変化に応じた変形時のパイロット弁体による第１の系統の流路側に臨む端面を混合水の供給路から遮断されたとき、弾性付勢力や弁体自身の自重によって第１の系統の流路側を閉じる向きに移動可能な構成としてもよく、弁体が第２の系統の流路に臨む側の端面には、この第２の系統の流路の始端に着座して閉じているときに混合水の供給流路内に曝され且つ混合水の圧力を第１の系統の流路側に向けて受ける受圧面を形成したものとしてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
弁体に形状記憶素子として形状記憶合金製の温度応動スプリングを連接したものでは、第１の系統の流路を開いているときにその温度上限を越える混合水が供給されると、温度応動スプリングの形状回復によって弁体が第１の系統の流路側を閉じて第２の系統の流路側を開くように動作する。したがって、第１の系統の流路側で規制される温度上限に対応して自動的に第２の系統の流路側への切替えが行われる。また、弁体をその閉弁方向に付勢するスプリング等によって弾性付勢すれば、第１の流路から第２の流路側への切替えの際の弁体の動きを促すことができ、切替え動作が速くなる。
【００１９】
パイロット弁体を備えるものでは、第１の流路側を弁体が開いているときに上限を越える温度の混合水が供給されると形状記憶素子によってパイロット弁体が混合水の供給量を絞って弁体を含む流路内圧を降下させるので、弾性付勢された弁体は第１の系統の流路を閉じる向きに移動させられ、第２の系統の流路側が開いて流路の切替えが行われる。
【００２０】
回転式の弁体とした場合でも、高温側への温度変化によって形状回復して弁体を第１の系統の流路側を閉じ且つ第２の系統の流路側を開くようにこの弁体を回転駆動する形状記憶素子を備えることによって、高温時の流路の切替えが自動的に行われる。
【００２１】
また、弁体を第２の系統の流路側の弁座に対して浮揚可能としたものでは、高温時における形状記憶素子の形状回復を弁体が浮き上がる向きと一致させるようにすることで弁体を弁座から引き離すことができ、弁体を第２の流路側が開く向きの回転方向に付勢している弾性手段によって弁体が回転し、これによって第１の流路から第２の流路に切替えられる。
【００２２】
【実施例】
図１は本発明の切替え弁を備えた湯水混合水栓及びシャワーヘッドを示す概略図である。
【００２３】
湯水混合水栓の水栓本体１は、建屋の給水配管及び給湯配管にそれぞれ接続され、これらの配管に流路を連通させた水弁及び湯弁をそれぞれ開閉操作するための水用ハンドル１ａ及び湯用ハンドル１ｂを備え、混合水を吐出する吐出管１ｃを設けたものである。そして、水栓本体１には吐出管１ｃ側とは分岐した流路に連通させてホース２ａを接続してこれにシャワーヘッド２を連結し、吐出管１ｃ側及びシャワーヘッド２側に流路を切り替え操作するための操作ハンドル３を上面に突き出している。
【００２４】
図２は操作ハンドル３に連接された切替え弁の組み込み構造を示す要部の縦断面図である。
【００２５】
切替え弁は、水弁及び湯弁のそれぞれの下流の混合室に連通する混合水流路４ａ，吐水管１ｃ側に連通する吐出側流路４ｂ及びシャワーヘッド２側に連通するシャワー側流路４ｃが交差するチャンバ４ｄ内に収納され、図３に示すように下ハウジング５と上ハウジング６とをその外郭材として備えている。
【００２６】
下ハウジング５は、下端側に雄ネジ５ａを形成してこれをシャワー側流路４ｃの入口部分にパッキン４ｃ−１を介してネジ接合し、上端側には上ハウジング６のフック６ａを係合して一体化するための係合孔５ｂ−１を開けた固定座５ｂを４か所に立ち上げている。そして、下ハウジング５の内部には、図４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、シャワー側弁座５ｃを形成すると共にその直ぐ下流には平面形状が十字状のリブ５ｄによって弁孔５ｅを開けると共に、このリブ５ｄの中央には環状断面のボス５ｆを形成している。
【００２７】
上ハウジング６はチャンバ４ｄの内周にパッキン４ｄ−１を介してシール接合されると共に、フック６ａを固定座５ｂの係合孔５ｂ−１の中に差し込むことによって下ハウジング５に連結され、フック６ａ及び固定座５ｂのそれぞれの周方向の間隔が開いた部分を混合水流路４ａに連通する流入口６ｂとして開口させた状態で一体化される。また、上端側には平面形状が十字状のリブ６ｃを介してスリーブ６ｄを一体に形成し、４枚のリブ６ｃの間の開口部分を上ハウジング６内と吐出側流路４ｂとを連通させる流出口６ｅとしている。
【００２８】
上ハウジング６のスリーブ６ｄは、水栓本体１の上面に開けた孔１ｄを貫通して外側まで伸びる長さを持ち、操作ハンドル３に連結したスピンドル３ａをパッキン６ｄ−１によって水密状として上下に移動可能に組み込まれたものである。そして、スリーブ６ｄの下端側には弁座５ｃに接離する弁体７をスピンドル３ａに形成したリブ３ｂと止めリング３ｃとの間に狭持して一体に固定している。
【００２９】
図６はスピンドル３ａと弁体７の分解図であり、ゴム製の弁体７には金属または合成樹脂製の受圧リング８を一体に取り付けている。受圧リング８は弁体７の中に封止固定された環状の基部８ａと下方に向けて延ばした４本の脚８ｂとを形成したもので、これらの脚８ｂの下端にはそれぞれ受圧座８ｃを半径方向に突き出している。
【００３０】
図２に戻って、弁体７に取り付けた受圧リング８の受圧座８ｃと上ハウジング６との間には温度応動スプリング９を介装する。この温度応動スプリング９は、図示のように、その下端を受圧座８ｃに突き当てて４本の脚８ｂ及び弁体７周りに外挿配置され、上端部は上ハウジング６の下面に形成した環状溝６ｆの中に差し込まれて保持されている。そして、この環状溝６ｆをその外側に形成して弁体７側に臨む部分を吐出側弁座６ｇとして形成している。
【００３１】
温度応動スプリング９は、それ自身の温度によって発生荷重が変化する形状記憶特性を持ち、或る一定温度以下ではその発生荷重が低くて弾性反力は小さく抑えられ、この一定温度を超えると発生荷重が大きくなって伸長する。この温度応動スプリング９は、シャワーを使うときの上限温度よりも少し低い温度で特性が遷移するように設定したものである。
【００３２】
すなわち、シャワーを使用するときの快適温度範囲内では、混合水の供給がなくて負荷圧力が零のときにはスピンドル３ａがパッキン６ｄ−１との摺動抵抗に打ち打ち勝って図２において下に移動させることができるような温度応動スプリング９のバネ定数とすると共に、シャワーを浴びる際の吐出量の一般的な下限値の５リットル／分程度の混合水の供給圧による弁体８を上に移動させようとする作用力よりも少し小さいバネ定数として設定する。また、シャワーの快適温度を越える温度範囲内では、温度応動スプリング９は予め記憶された形状に回復していくときに、吐出側弁座６ｇに着座している弁体７をシャワー側弁座５ｃへ向けて移動させる荷重を発生可能なバネ定数として設定する。そして、このときの発生荷重は、シャワーを浴びるときの一般的な上限吐水量である１５リットル／分程度の供給圧が弁体７を吐出側弁座６ｇ側に押す向きの力よりも大きいものとする。
【００３３】
以上の構成において、図２に示すように操作ハンドル３を押し下げている期間では、弁体８がシャワー側弁座５ｃに着座し、混合水流路４ａからの混合水は流入口６ｂから開いている吐出側弁座５ｃの中を通過して流出口６ｅから吐出側流路４ｂに抜けていき、吐出管１ｃから吐出される。
【００３４】
通過していく混合水の水圧が弁体７の上面に作用するためこの弁体７はシャワー側弁座５ｃ側へ向けて付勢され、シャワー側流路４ｃを閉じた状態に維持する。そして、混合水の温度が低いときには温度応動スプリング９の発生荷重は小さいが、操作ハンドル３を押し下げさえすれば、先のような混合水の水圧を利用してシャワー側流路４ｃを閉じることができる。また、混合水の温度が高くなるにつれて温度応動スプリング９の発生荷重は大きくなるので、弁体７をシャワー側弁座５ｃに付勢する力が強くなり、混合水温度が低い場合よりも安定した閉弁状態を保つことができる。したがって、たとえば少量で高温の混合水を吐出管１ｃから吐出させる場合では、混合水の供給圧が低下して弁体７をシャワー側弁座５ｃ側に付勢する力は小さくなるが、温度応動スプリング９の発生荷重が増加するため、弁体７はシャワー側弁座５ｃに強く押し付けられることになり、閉弁状態を安定化させることができる。
【００３５】
一方、吐出管１ｃ側からシャワーヘッド２側に切り替えるには、図７に示すように操作ハンドル３を上に引き上げ、弁体７を吐出側弁座５ｇに着座させる。これにより、シャワー側弁座５ｃ側が開放されて流入口６ｂからの混合水はシャワー側流路４ｃを経由してシャワーヘッド２へ供給され、温度応動スプリング９は受圧リング８の上昇によって収縮変形する。
【００３６】
ここで、先に述べたように、シャワーの快適温度範囲の混合水の温度に対しては、温度応動スプリング９のバネ定数はシャワー吐水量の下限時に弁体７が受ける混合水の圧力による作用力よりも小さくすることによって、弁体７は混合水からの圧力によって図７の状態に維持され、シャワーヘッド２側への流路は開かれたままに保たれる。
【００３７】
また、混合水の温度が高温になってシャワーで使用する温度の上限を越える域になると、温度応動スプリング９の発生荷重が大きくなっていき、図７の収縮変形していたものが形状回復して伸長し、図１の状態に復帰する。すなわち、設定していた混合水の温度が何らかの原因で急激に上昇して高温となったときには、温度応動スプリング９がこれを感知して変形し弁体７を吐出側弁座６ｇからシャワー側弁座５ｃ側に着座させ、シャワーヘッド２からの吐出を吐出管１ｃからの吐出に自動的に切り替えることができる。
【００３８】
このような切替えにおいて、混合水の供給量がシャワー使用時の最大吐出量のときに、弁体７が上向きに受ける水圧による作用力に対しても、混合水温度に対応した温度応動スプリング９の発生荷重のほうが勝るようにしておけば、シャワーを使用していたときの吐出流量に関係なく弁体７をシャワー側弁座５ｃ側に移動させて流路を遮断することができる。
【００３９】
このように、シャワーヘッド２側に切り替えて使用している間に混合水の温度がシャワー使用の際の上限温度を越えてしまうと、温度応動スプリング９の発生荷重の増加による形状回復によって流路が吐出管１ｃ側に自動的に切り替えられる。このため、シャワーを使っている間での混合水の高温側への変動があっても高温の湯を身体に浴びることがなく、操作開始のときにはスピンドル３ａ及び弁体７がその自重によってシャワーヘッド２側への流路を常に閉じていてシャワーヘッド２からの混合水の吐出がない切替え弁を更に安全性を向上させたものとして使うことができる。
【００４０】
更に、以上の実施例においては、温度応動スプリング９を弁体７を外挿する関係として配置しているので、図２及び図７に示すように、温度応動スプリング９ををその周囲の流入口６ｂに臨ませることができる。このため、シャワー側に切り替えていたときに高温の混合水が供給されたときには、温度応動スプリング９をこの高温水に曝して素早く応動させることができ、シャワーヘッド２からの高温水の吐出の遮断を速やかに行わせることができる。また、吐出管１ｃ側に切り替えられた後に湯水混合水栓側での温度調整をやり直した後の混合水の温度低下にも同様に温度応動スプリング９を速やかに応動させることができ、再度シャワー側への切替えもきわめて短い時間で操作することが可能となる。
【００４１】
なお、温度応動スプリング９の発生荷重は弁体７が受ける混合水からの水圧を基準として設定することが必要である、一方、発生荷重は温度応動スプリング９の素材の線径に比例するので、混合水の供給圧が高いような施工条件にも対応できるようにするため、線径が大きな形状記憶合金の線材を使用することが好ましい。ところが、このような線径が大きい形状記憶合金を素材とすると、コストが高くなるだけでなく流路抵抗も大きくなってしまうため、最大吐出量にも制限を受けることになる。したがって、このような不利な条件を解消するため、混合水流路４ａまたはその上流側に適切な減圧弁を組み込むようにして混合水の供給圧を低く保つようにすれば、温度応動スプリング９の線径は小さくて済むようになり、コスト面及び最大吐出量についての問題はなくなる。
【００４２】
図８は別の例であり、これは図２及び図７に示した切替え弁において、上ハウジング６の下面と止めリング３ｃとの間に補助スプリング１０を配置したものである。
【００４３】
補助スプリング１０は鋼線材を利用した一般的な圧縮のコイルスプリングであり、そのバネ定数は温度応動スプリング９と並列配置したときの合成のバネ定数がシャワーを使用するときの下限の吐出量に相当する混合水からの水圧によって弁体７が吐出側弁座６ｄ方向に押される作用力よりも小さくしたものである。
【００４４】
図８においては操作ハンドル３の引き上げによって、弁体７は吐出側弁座６ｄに着座してシャワー側の流路が開き、供給される混合水の水圧によって図示の状態に保持されている。そして、混合水の温度がシャワー使用時の上限を越えると、温度応動スプリング９の発生荷重が大きくなって弁体７をシャワー側弁座５ｃに向けて押す。このとき、弁体７が吐出側弁座６ｇから離れると混合水の圧力は弁体７の上面側にも加わるようになり、初期の弁体７の上下面での圧力差は相殺されて平衡状態に変わっていく。したがって、弁体７は圧縮の補助スプリング１０による付勢力を受けて温度応動スプリング９の発生荷重による形状回復と共に弁体７をシャワー側弁座５ｃへ向けて一気に移動させるようになる。
【００４５】
このように補助スプリング１０を備えることにより、先の例に比較すると混合水が高温に変化したときの弁体７のシャワー側弁座５ｃへ向けての動きを速くすることができ、シャワーヘッド２からの高温水の吐出の速やかな停止が可能である。したがって、シャワーヘッド２からはシャワー側弁座５ｃから下流であってホース２ａに溜まっていた適温の混合水が押しだされる程度とすることができ、使用者は高温水を全く浴びないままで済むことになる。
【００４６】
図９は混合水の供給圧が高い設備に好適に使用できるようにしたパイロット弁式の切替え弁とした例であり、先の例と同様に湯水混合水栓の水栓本体１に設けた混合水流路４ａ，吐出側流路４ｂ及びシャワー側流路４ｃにそれぞれ連通するチャンバ４ｄに切替え弁が組み込まれている。
【００４７】
図９の例では下ハウジング５と上ハウジング６とが同軸上でネジ接合されていてフック６ａや固定座５ｂを設けていない点で先の例と相違し、図１０の上ハウジング６の斜視図に示すように、混合水流路４ａに連通する流入口６ｂは先の例よりも大きな形状として周壁に開口している点でも相違している。そして、その他のハウジング構成については先の例のものとほぼ同様であり、同じ部材については共通の符号で指示している。
【００４８】
上ハウジング６の内部にはその内周面を摺動して上下に移動可能なパイロット弁体１１を組み込む。このパイロット弁体１１は、図１１に示すように円筒状の弁環１１ａとその上端に設けた４本のスペーサ１１ｂの先端に環状のストッパ１１ｃを形成したものである。そして、弁環１１ａの内部には下ハウジング５の上面との間に温度応動スプリング１２を組み込むと共に、弁環１１ａの上面と上ハウジング６の下面との間には通常の鋼線材を素材として圧縮のバイアススプリング１３を介装する。
【００４９】
更に、スピンドル３ａの下端側に偏った部分にはリブ３ｄを形成してその上下面を被覆するようにして弁体１４が取り付けられている。そして、弁体１４と上ハウジング６との間には、図８の例と同様に圧縮の補助スプリング１５を介装して弁体１４をシャワー側弁座５ｃに向けて付勢している。
【００５０】
図９では弁体１４がシャワー側弁座５ｃに着座して吐出管１ｃ側への流路が開かれてい。このとき、混合水の水圧によって弁体１５はその閉弁位置に拘束されると共に、パイロット弁体１１もその弁環１１ａの上面に水圧を受けることで図示の位置に保持され、温度応動スプリング１２は収縮し、バイアススプリング１３及び補助スプリング１５はいずれも伸長してそれぞれ弁体１４及びパイロット弁体１１をシャワー側弁座５ｃ側に付勢している。
【００５１】
混合水の温度がシャワーに適した温度の下限よりも低い範囲であれば、温度応動スプリング１２の発生荷重は変化しないので、パイロット弁体１１は図示の位置に停止したままであり、吐出口１ｃからの混合水の吐出が継続される。
【００５２】
一方、シャワーヘッド２から吐出させるために図１２に示すように操作ハンドル３を引き上げると、弁体１４は吐出側弁座６ｇに着座する。そして、補助スプリング１５のバネ定数を図８において説明したような混合水の水圧による作用力よりも小さくしておくことで、弁体１４を図１２の位置に保持することができ、シャワーヘッド２への混合水の供給が継続される。
【００５３】
シャワーヘッド２から混合水を吐出しているときに、混合水の温度が上昇してシャワーの上限温度を越えた場合には、温度応動スプリング１２に発生荷重が増大していって形状回復する。このためバイアススプリング１３よりも温度応動スプリング１２の付勢力が勝るようになり、パイロット弁体１１が図１２の位置から上昇していく。このパイロット弁体１１の上昇によって、その弁環１１ａが上ハウジング６の流入口６ｂの開口面積を次第に絞っていき、最終的には図１３に示すようにストッパ１１ｃの上端が上ハウジング６の下面に突き当たって停止する。
【００５４】
このようなパイロット弁体１１の弁環１１ａによる流入口６ｂに対する絞りによって、パイロット弁体１１自身の内部への混合水の流入量は低下する。そして、パイロット弁体１１は図１３の位置まで上昇していて流入量の低下によってその内圧が下がり、弁体１４周りの水圧も低下する。したがって、弁体１４を上に持ち上げようとする水圧よりも補助スプリング１５の付勢力が勝るようになった段階で弁体１４はシャワー側弁座５ｃへ向けて押され、図１３のように吐出側弁座６ｇを開くと同時にシャワー側弁座５ｃを閉じて吐出管１ｃ側に流路が切り替わる。
【００５５】
このようなパイロット弁体１１を備えるものでは、シャワーヘッド２側に流路を接続していた場合に混合水が高温となったときには、温度応動スプリング１２が伸長してパイロット弁体１１を上昇させることで弁体１４周りの圧力を低下させるだけでよい。このため、図２，図７及び図８に示した例のように温度応動スプリング９によって弁体７を直接移動させるものに比べると、温度応動スプリング１２が感熱して少し伸長するだけで流路の切替え態勢に入ることができ、シャワーヘッド２からの吐出の停止動作をより速く行わせることが可能となる。
【００５６】
また、パイロット弁体１１の場合では、その内部に流入する混合水の圧力の低下を利用して弁体１４をシャワー側弁座５ｃに向けて移動させるので、混合水の供給圧が高い場合でも弁体１４に対する負荷が大幅に変動するようなことがない。したがって、弁体１４及びこれを取り付けているスピンドル３ａの動作に安定性を持たせることができ、たとえば高温発生時のシャワー側弁座５ｃへの弁体１４の着座不良等が防止され、確実な止水が可能となる。
【００５７】
以上の各例では操作ハンドル３の上下動作によって弁体３，１４を移動させるリフト弁式としているが、図１４以降に示す回転式の弁についても混合水温度に応動してシャワー側から吐出管側への切替えを自動的に行える構成とすることもでき、以下これを説明する。
【００５８】
図１４は湯水混合水栓の左側面縦断面図であって吐出管側に流路が切り替わっている状態を示し、図１５はシャワー側に切り替えたときの要部の左側面縦断面図、図１６は図１５のＡ−Ａ線矢視による縦断面図である。
【００５９】
湯水混合水栓の水栓本体２１は図１に示した例と同様に水弁及び湯弁を正面側から見てそれぞれ右側及左側に配置し、水用ハンドル２１ａ及び湯用ハンドル（図示せず）によってこれらの水弁及び湯弁を操作することによってこれらの下流に形成した混合室２１ｂで水と湯とが混合される。混合室２１ｂの下流には切替え弁室２１ｃを形成すると共に、その下端に吐出管２１ｄを及び背部にシャワーヘッド（図示せず）のホース２２を接続するための継手２１ｅをそれぞれ連結している。
【００６０】
水栓本体２１の正面に配置した流路切替え用の回転式の操作ハンドル２３は、水栓本体２１に固定したブッシュ２１ｆとの間にトーションスプリング２３ａを介して連接されたものである。そして、このトーションスプリング２３ａの付勢力によって、通常時では後述するように切替え弁が吐出管２１ｄ側に切り替わったままの状態に維持可能とする。
【００６１】
操作ハンドル２３には、図１４に示すようにスピンドル２３ｂを連結してその先端を切替え弁室２１ｃに臨ませると共に弁体２４を連接している。この弁体２４は、図１６に示すように、周面の一部を平面状とした受圧面２４ａを形成した円筒状であり、スピンドル２３ｂの軸線と直交する開口軸線を持つ弁孔２４ｂを開けたものである。そして、図１４に示すように、弁体２４の左端には突軸２４ｃを設けると共に右端にはスピンドル２３ｂに連結するための連接軸２４ｄを備えている。
【００６２】
突軸２４ｃは切替え弁室２１ｃの内壁の一部として形成した支持孔２１ｇの中に緩く差し込まれ、突軸２４ｃの外周面及び支持孔２１ｇの内周面との間に環状の隙間ができる関係として連接されている。また、スピンドル２３ｂの先端には、連接軸２４ｄの外径よりも大きな内径を持つ保持孔２３ｃを軸線方向に開けてこの連接軸２４ｄを緩く差し込めるようにする。また、支持孔２３ｃにはスプリング２３ｂの軸線と直交する向きにピン２３ｄを設け、このピン２３ｄを連接軸２４ｄに開けた連接孔２４ｅに差し込むことによって、連接軸２４ｄとスピンドル２３ｂとを連接する。そして、ピン２３ｄの外径よりも連接孔２４ｅの内径を大きくすることによって、ピン２３ｄに対して連接軸２４ｄを或る程度の位置の自由度を持たせる。
【００６３】
このような突軸２４ｃと支持孔２１ｇ及び連接軸２４ｄとスピンドル２３ｂとの間の連接関係によって、位置が固定されているこれらの支持孔２１ｇ及びスピンドル２３ｂに対して弁体２４は図１４において左右方向にも上下方向にもまたこれらを合成した方向へのガタを持たせたものとすることができ、弁体２４は或る範囲で自由に振れ回り動作することが可能である。
【００６４】
更に、切替え弁室２１ｃの内部であって継手２１ｅへの入口部分にかけて温度応動スプリング２５を組み込む。この温度応動スプリング２５はトーションスプリング２３ａと同様にコイルスプリングであり、図１４においてその左端を切替え弁室２１ｃの内壁に連結固定すると共に、右端を弁体２４に連結している。そして、高温に曝されたときの発生荷重による形状回復の際には、図１６に示すシャワー側吐水に切替えられている弁体１４を時計方向に回動させるように、温度応動スプリング２５のコイルの巻き方向及び弁体２４への連接点を設定する。
【００６５】
また、弁体２４が図１６の姿勢から時計方向に９０度回動して図１４の姿勢になったときにこれ以上回転することがないように、図１５に示すようにスピンドル２３ｂに突起２３ｂ−１を設けると共にブッシュ２１ｆにストッパ２１ｆ−１を設ける。
【００６６】
以上の構成において、止水されている期間及び吐出を終了したときには弁体２４は図１４の位置に設定され、吐出管２１ｄ側への流路に切替えられている。この状態では、混合水の温度が低いときには温度応動スプリング２５には発生荷重が生じないので、弁体２４を図１６において時計方向に回転させる作用力はなく、弁体２４は図示の姿勢に保持される。
【００６７】
また、混合水の温度が高温になって温度応動スプリング２５の発生荷重によって弁体２４が図１６において時計方向に回す作用力を及ぼしても、図１４の弁体２４の姿勢ではスピンドル２３ｂの突起２３ｂ−１がブッシュ２１ｆのストッパ２１ｆ−１に係合してこれ以上回動しないので、弁体２４は図１４の状態に保持されたまま吐出管２１ｄから混合水が吐出される。
【００６８】
シャワー側に流路を切り替えるときには、図１６において弁体２４が反時計方向に回転する方向となるように操作ハンドル２３を回す。これにより弁体２４は図１５及び図１６の姿勢となり、受圧面２４ａを混合室２１ｂ側に臨ませるようになる。そして、弁体２４は先に説明したように切替え弁室２１ｃの中でガタを持たせて配置されているので、混合室２１ｂから継手２１ｃに流れる混合水の水圧を受けて図１６に示すように弁体２４の外周面が切替え弁室２１ｃの内壁に形成した弁座２１ｃ−１に着座する。したがって、吐出管２１ｄ側への流路は閉じられ、シャワー側に流路が切り替えられる。
【００６９】
シャワー側に切り替えて使っているときに、混合水の温度がシャワーの上限温度を越えると、温度応動スプリング２５による発生荷重によって弁体２４は図１６において時計方向に回転させられる。これにより、図１４に示すように弁孔２４ｂが吐出管２１ｄ側に連通し、混合室２１ｂの出口の直下に弁孔２４ｂを整合させることにより、混合水を吐出管２１ｄ側に導いてシャワー側への供給が停止される。
【００７０】
なお、温度応動スプリング２５が弁体２４を回転させる向きは、操作ハンドル２３側のトーションスプリング２３ａの捩じりの復元方向と同じであり、このトーションスプリング２３ａの復元と共に弁体２４は速やかに回転させられることになる。
【００７１】
図１７はシャワー側で使っているときに高温の混合水が供給された場合にトーションスプリング２３ａによる捩じりを利用して操作ハンドル２３を回転させることで、シャワー側から吐出管２１ｄ側に流路を切り替える構成としたものである。
【００７２】
切替え弁室２１ｃの内部であって継手２１ｅに臨む位置には、図１８の要部拡大図に示すように、上下に一対の中空状のガイド２６，２７を配置し、これらのガイド２６，２７に弁体２４の突軸２４ｃを緩く挿入して保持するための保持ブロック２８を上下に移動可能に連接する。保持ブロック２８はその上下にガイド２６，２７の中空部分に摺動可能に差し込むピン２８ａ，２８ｂを備えたものである。
【００７３】
また、上側配置のガイド２６と保持ブロック２８との間には鋼線材を利用したコイル状のバイアススプリング２９を組み込み、下側配置のガイド２７と保持ブロック２８との間には同様にコイル状の温度応動スプリング３０を備える。この温度応動スプリング３０はシャワーを使用するときの混合水温度の上限以下では図１８に示すように収縮し、上限を越えると発生荷重に撚る形状回復して伸長する遷移特性としたものである。
【００７４】
この例においても、シャワー側に切り替えられたときには、弁体２４は図１６の姿勢に保持され、弁体２４の外周面が弁座２１ｃ−１に着座して吐出管２１ｄ側の流路を閉じている。そして、混合水の温度がシャワーを使用する際の上限温度を越えると、図１８において温度応動スプリング２８ｂが伸長して保持ブロック２８を持ち上げるようになる。したがって、弁体２４の外周面と弁座２１ｃ−１との着座が解かれて弁体２４の回転に対しての抵抗が作用しなくなり、図１６の弁体２４の姿勢から図１８の姿勢となるように弁体２４をスピンドル２３ｂを介して付勢しているトーションスプリング２３ａの捩じり方向と反対側への復元によって、弁体２４は図１８の姿勢に戻る。
【００７５】
このように、シャワーを使っている期間に混合水温度が上昇したときには、温度応動スプリング３０によって弁体２４を回転しやすい態勢に設定してトーションスプリング２３ａによる復元を利用することでシャワー側から吐出管２１ｃ側への流路の切替えが自動的に行われる。
【００７６】
図１９は更に別の例を示す要部の拡大縦断面図であって、これも弁体２４をシャワー側から吐出管１ｃ側に流路を切り替える際に温度応動スプリングによって弁体２４の回転に対する抵抗を解く構成としたものである。
【００７７】
切替え弁室２１ｃから継手２１ｅにかけての出口部分には、図において左右方向に移動可能なシフタ３１を組み込むと共に、弁体２４の突軸２４ｃにはこのシフタ３１に対峙する先端部分を先細させたテーパ２４ｃ−１を形成する。シフタ３１は突軸２４ｃのテーパ２４ｃ−１の先端の外径よりも大きく且つこのテーパ２４ｃ−１の基端側の外径よりも小さくしたスリーブ３１ａを一端側に備え、このスリーブ３１ａの下流側を大径としてその外周にフランジ３１ｂを形成したものであり、スリーブ３１ａの周壁にはシャワー側への流路を形成する流路孔３１ｃを開けている。フランジ３１ｂは鋼線材を利用したバイアススプリング３２と温度応動スプリング３３とによって挟まれ、この温度応動スプリング３３は高温の混合水によって形状回復して伸長する。
【００７８】
その他の構成は、図１４〜図１７で示したものと全く同じであり、通常時及びシャワーを使用し終えたときには、図１９に示すように弁体２４は吐出管２１ｄ側に切り替わった姿勢に保持されている。そして、シャワー側に切り替えたときには、図１５及び図１６に示したように弁体２４が図１９の状態から９０度回転して吐出管２１ｄ側の流路を閉じる。
【００７９】
シャワー側に切替えられているときに混合水の温度が上限を越えると、温度応動スプリング３３が形状回復して伸長し、シフタ３１を図１９において右側に移動させる。この移動によって、スリーブ３１ａの中に突軸２４ｃのテーパ２４ｃ−１が入り込むようになり、先に述べたテーパ２４ｃ−１の形状とスリーブ３１ａの内径との関係によって、突軸２４ｃがスリーブ３１ａに嵌合するようになる。
【００８０】
ここで、弁体２４がシャワー側に切り替わっている姿勢のときの突軸２４ｃの軸線がスリーブ３１ａの軸線よりも少し低い位置関係となるようにし、このとき図１６に示したように弁体２４の外周面が弁座２１ｃ−１に着座して吐出管２１ｄ側への流路を閉じるようにする。一方、スリーブ３１ａの高さ位置は固定されているので、シフタ３１が図１９において右側に移動してスリーブ３１ａの中にテーパ２４ｃ−１が嵌合していくにしたがって、このテーパ２４ｃ−１の傾斜により弁体２４が上に移動してその周面が弁座２１ｃ−１から外れ、図１７及び図１８の例と同様に弁体２４の回転に対する抵抗が作用しなくなる。このため、トーションスプリング２３ａの復元力によって、弁体２４は図１９の姿勢まで回転させられ、シャワー側から吐出管２１ｄ側に流路が切り替えられる。
【００８１】
図２０及び図２１はスプール弁式のパイロット弁を備える他の実施例を示す要部の縦断面図である。
【００８２】
この例は、図９〜図１３において既に述べたパイロット弁と同様の方式であり、同一の機能を持つものについては先の例におけるものと共通の符号で指示し、その詳細な説明は省略する。
【００８３】
先の例と同様に上下のハウジング５，６との間に中空円筒状のスプール弁体４１が組み込まれている。このスプール弁体４１は、図１１に示したパイロット弁体１１と同様に、弁環４１ａを形成すると共にその外周面にフランジ４１ｂを設け、このフランジ４１ｂの上側には流路を形成可能な加工を持つ部分とし、更に上端に環状のストッパ４１ｃを形成したものである。
【００８４】
このスプール弁体４１に対する流路構成は先の例と全く同様であり、混合水流路４ａから吐出側及びシャワー側流路４ｂ，４ｃに分岐するチャンバ４ｄに収納され、操作ハンドル３のスピンドル３ａの下端側に設けた弁体１４の周りをスプール弁体４１が外挿している。そして、フランジ４１ｂの下面と下ハウジング５との間には温度応動スプリング４２を組み込むと共に、フランジ４１ｂの上面と上ハウジング６との間にバイアススプリング４３を配置している。
【００８５】
このようなスプール弁体４１を備える例でも吐水及び切替え操作は先の例と全く同様であり、図２１に示すように操作ハンドル３を引いてシャワー側に切り替えると、弁体１４には水圧がかかる面が下面の方が大きいため弁体１４の上端を吐出側弁座６ｇに押し付け、シャワー側からの吐水を維持する。
【００８６】
この状態で混合水が高温になったときには、図２２に示すように温度応動スプリング４２が伸長して弁体１４の下端側がスプール弁体４１が覆って水圧が加わらなくなる。そして、混合水の水圧は弁体１４が吐出側弁座６ｇよりも混合水流路側に突き出ていて円錐面状の受圧面１４ａにしか水圧がかからなくなり、この水圧によって弁体１４を押し下げる。したがって、この押し下げの後に弁体１４が吐出側弁座６ｇから離れてしまうと、弁体１４の上面全体に水圧が加わるため、図２０に示すように弁体１４はシャワー側弁座５ｃに押し付けられてシャワー側からの吐水を止め、スパウト側からの吐水に切り替える。
【００８７】
このように、図２０〜図２２の例では弁体１４をシャワー側弁座５ｃに向けて付勢する補助スプリング等を備えていないが、シャワー使用時に混合水温度が高温になったときのスプール弁体４１の移動による弁体１４の上下面での圧力差を利用することで、シャワー側の流路を速やかに閉じることが可能である。
【００８８】
図２３は更にスプール弁式のパイロット弁を備える例であって上下のハウジングとその内部の要部の機構のみを示す縦断面図である。
【００８９】
この例では、図９〜図１３及び図２１，図２２に示したものとほぼ同様の形状の上ハウジング５１と下ハウジング５２とを備え、これらの上下ハウジング５１，５２の境界部分の周壁を開口させて混合水流路に連通させている。そして、上ハウジング５１には弁座５１ａ設けてその下流をスパウト側に連通させると共に操作ハンドルによって上下に移動可能な弁体５３を弁座５１ａに着座可能に設けている。この弁体５３は弁座５１ａに着座するパッキン５３ａを上面側にそなえると共に下面に円板状のパッキン５３ｂを備えたものであり、上ハウジング５１との間にはシャワーを使用した後に弁体５３を下降させて吐水管側に切り換えるための自動復帰スプリング５４を組み込んでいる。
【００９０】
一方、下ハウジング５２内にはシャワー側の流路に内部を連通させた円筒状の弁座５５を組み込み、この弁座５５の周りにスプール弁体５６配置する。そして、スプール弁体５６の内周側にはこのスプール弁体５６を上ハウジング５１側の弁体５３側に向けて付勢する温度応動スプリング５７を組み込むと共に、スプール弁体５６の外周側にはこのスプール弁体５６を下側に付勢するバイアススプール５８を設ける。
【００９１】
図２２の状態では弁体５３は上昇させられてその上面のパッキン５３ａが弁座５１ａに着座して吐水管側への流路が閉じ、中空であってその内部を流路とした弁座５５側の流路が開いてシャワー側に接続されている。ここで、混合水の温度が上昇したときには、図９及び図２１，図２２の例と同様に温度応動スプリング５７の伸長によってスプール弁体５６が弁体５３の下方周りの流路を閉じるようになって図において下側の内圧が低下することと、自動復帰スプリング５４の復元によって弁体５３が速やかに下降し、シャワー側から吐水管側に流路が切り替えられる。
【００９２】
【発明の効果】
本発明では、温度上限が規制されている吐出側を弁体が開いているときに、温度上限を越える混合水が供給されると弁体に連接されている形状記憶素子の形状回復を利用して弁体を先の吐出側を閉じてもう一方の吐出側を開くように操作することができる。このため、たとえば湯水混合水栓等のように高温の混合水が吐出されても支障がさほど大きくない吐出管側と高温混合水の吐出を避けたいシャワー側との切替えに適用すれば、シャワーを使っているときに混合水の温度が上昇すれば吐出管側へ流路を即時に切り替えることができ、より一層安全に使うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の切替え弁を備えた湯水混合水栓をシャワーヘッドと共に示す概略図である。
【図２】  図１の湯水混合水栓に備える切替え弁の要部を示す縦断面図である。
【図３】  切替え弁の上ハウジング及び下ハウジングの分解図である。
【図４】  下ハウジングの詳細であって、同図の（ａ）はその縦断面図、同図の（ｂ）は底面図である。
【図５】  上ハウジングの縦断面図である。
【図６】  スピンドルと弁体及び受圧リングの分解図である。
【図７】  図２の切替え弁をシャワー側に切り替えたときの縦断面図である。
【図８】  補助スプリングを備えた切替え弁の例を示す縦断面図である。
【図９】  パイロット弁体を備えた切替え弁の例を示す縦断面図である。
【図１０】  図９における切替え弁の上ハウジングの概略を示す斜視図である。
【図１１】  パイロット弁体の詳細であって、同図の（ａ）は縦断面図、同図の（ｂ）は概略斜視図である。
【図１２】  図９の切替え弁をシャワー側に切り替えたときの縦断面図である。
【図１３】  シャワー吐出時に高温の混合水によってパイロット弁体が上昇したときの縦断面図である。
【図１４】  弁体を回転させる温度応動スプリングによる切替え弁を備えた湯水混合水栓の左側面縦断面図である。
【図１５】  図１４の湯水混合水栓において、シャワー側に切り替えたときの要部の左側面縦断面図である。
【図１６】  図１５のＡ−Ａ線矢視による縦断面図である。
【図１７】  シャワー側から吐出管側への切替えの際に弁体の回転への抵抗をなくす機構とした例を示す湯水混合水栓の縦断面図である。
【図１８】  図１７の切替え機構の要部を示す縦断面図である。
【図１９】  シフタによって弁体の回転への抵抗をなくす機構とした例を示す要部の縦断面図である。
【図２０】  パイロット弁としてスプール弁体を組み込む例であって吐水管側への流路が開いているときの要部の縦断面図である。
【図２１】  図２０の例においてシャワー側に流路が切り換わったときの要部の縦断面図である。
【図２２】  図２０の例においてシャワーを使用しているときに混合水が高温になった場合のスプール弁体の移動を示す要部の縦断面図である。
【図２３】  シャワー側の流路に中空円筒状の弁座を備えると共にその周りにパイロット弁としてスプール弁体を備える例を示す要部の縦断面図である。
【符号の説明】
１  ：水栓本体
１ｃ：吐出管
２  ：シャワーヘッド
２ａ：ホース
３  ：操作ハンドル
３ａ：スピンドル
４ａ：混合水流路
４ｂ：吐出側流路
４ｃ：シャワー側流路
４ｄ：チャンバ
５  ：下ハウジング
５ｃ：シャワー側弁座
６  ：上ハウジング
６ｇ：吐出側弁座
７  ：弁体
８  ：受圧リング
８ｂ：脚
８ｃ：受圧座
９  ：温度応動スプリング
１０  ：補助スプリング
１１  ：パイロット弁体
１１ａ：弁環
１１ｂ：スペーサ
１１ｃ：ストッパ
１２  ：温度応動スプリング
１３  ：バイアススプリング
１４  ：弁体
１４ａ：受圧面
１５  ：補助スプリング
２１  ：水栓本体
２１ｂ：混合室
２１ｃ：切替え弁室
２１ｃ−１：弁座
２１ｄ：吐出管
２１ｇ：支持孔
２２  ：ホース
２３  ：操作ハンドル
２３ａ：トーションスプリング
２３ｂ：スピンドル
２３ｃ：保持孔
２３ｄ：ピン
２４  ：弁体
２４ａ：受圧面
２４ｂ：弁孔
２４ｃ：突軸
２４ｃ−１：テーパ
２４ｄ：連接軸
２４ｅ：連接孔
２５  ：温度応動スプリング
２６  ：ガイド
２７  ：ガイド
２８  ：保持ブロック
２８ａ：ピン
２８ｂ：ピン
２９  ：バイアススプリング
３０  ：温度応動スプリング
３１  ：シフタ
３１ａ：スリーブ
３１ｂ：フランジ
３１ｃ：流路孔
３２  ：バイアススプリング
３３  ：温度応動スプリング
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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