| 【発明の名称】 |
混合弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】広田 久寿
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| 【要約】 |
【課題】吐水温度および吐水量の調整を同時に実現した低コストの混合弁を目的とする。
【解決手段】混合弁ユニット１０は、作動棒１３の回動により弁座本体１５の中で水と湯との混合比を調節する機能と、作動棒１３の先端に回動自在に設けられた弁体１４の上下移動により弁座２７と協働して止水および流量調節を行う機能とを有している。レバー１２により作動棒１３が回動されると、その回動位置に応じた混合比で水導入室３２および湯導入室３３に導入された水および湯が作動棒１３の半円の切欠き空間からなる混合室にて混合され、その後、レバー１２を傾動させることによる作動棒１３の上下方向の高さ位置に応じた開度で混合水が吐水され、そして吐水口へと導かれる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 湯および水の混合比の調整機能と、吐水流量の調整機能と、止水機能とを有する混合弁において、湯および水を導入する二つの入口と導入された湯および水を混合する混合室とを有する弁座本体内にて軸上で第１の弁体が回動されることにより前記二つの入口の開口比が連続的に変化される第１の弁と、前記第１の弁の下流側に配置されて前記第１の弁体に保持された第２の弁体が軸方向に往復運動されることにより前記弁座本体の弁座との間の間隔を調整して前記混合室の混合水が止水または流量調整される第２の弁と、前記第２の弁体が保持された側と反対側から前記第１の弁体に対してその軸回りの回動運動および軸方向への往復運動を与える弁体駆動部と、前記第１および第２の弁体を前記第２の弁の弁閉方向に付勢するばねと、を備えていることを特徴とする混合弁。
【請求項２】 前記弁体駆動部は、中間部に形成された球部にてシール状態で軸支されるとともに内側端部にカム部を有するレバーと、前記第１の弁体と一体に形成され、前記球部を中心とした前記レバーの揺動運動に従って前記カム部が前記第２の弁体を軸方向に往復運動させ、前記レバーの回動運動に対して前記カム部が前記第１の弁体を軸回りに回動させるようにする運動伝達部とを有することを特徴とする請求項１記載の混合弁。
【請求項３】 前記運動伝達部は、前記カム部と当接する位置に回転軸によって軸支されたローラを有することを特徴とする請求項２記載の混合弁。
【請求項４】 前記第２の弁体は、前記第１の弁体に回動自在に保持されていることを特徴とする請求項１記載の混合弁。
【請求項５】 前記第１の弁体に固設されたピストンと、前記ピストンが挿入されるよう形成されたシリンダとを有し、前記第２の弁体の弁閉位置近傍における急激な弁開閉動作を緩和するダンパ機構を備えていることを特徴とする請求項１記載の混合弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は混合弁に関し、特に給水および給湯の水栓を一体化した混合水栓に適用することができる混合弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】混合水栓は、湯および水を適当に混合して温度調節された温水を一つの蛇口から所望の流量で吐出することができるもので、湯と水との混合比率の調整の仕方、バルブの数、あるいは操作ハンドルの形状などにより、各種方式の混合水栓が存在している。
【０００３】これら混合水栓の中で、シングルレバー式の湯水混合水栓がある。これは、バルブの開閉、吐水量、吐水温度の調整を１本のレバーハンドルの操作で可能にするものであり、これらの操作を片手で同時に行うことが容易であることから広く使用されている。
【０００４】図１１はシングルレバー式湯水混合水栓に使用されている混合弁の動作原理を示す図である。この混合弁は、二つのセラミックディスク１，２から構成されている。下側のセラミックディスク１は、細長い弧状の湯導入口３および水導入口４と混合水流出口５とを有し、上側のセラミックディスク２は、その中央部に大きな開口部６を有している。
【０００５】これら二つのセラミックディスク１，２は、それぞれ対向する面が鏡面研削されており、下側のセラミックディスク１は固定され、上側のセラミックディスク２は図示しないレバーハンドルによってセラミックディスク１上を摺動できるようにされている。セラミックディスク１の湯導入口３は図面の面の下方部にて給湯配管に連結され、水導入口４は給水配管に連結され、混合水流出口５は吐水口に連結されている。セラミックディスク２の開口部６はその空間にて湯水混合室を構成している。
【０００６】ここで、上側のセラミックディスク２が図示の位置にあるとすると、下側のセラミックディスク１の湯導入口３から湯が開口部６へ流入し、水導入口４から水が開口部６へ流入する。流入した湯水は開口部６の空間にて混合され、温水となって下側のセラミックディスク１の混合水流出口５より吐水する。次に、レバーハンドルによって上側のセラミックディスク２が回動されると、湯導入口３および開口部６を連通する流水路の断面積と水導入口４および開口部６を連通する流水路の断面積との比率が変化するため、開口部６へ流入する湯量および水量が変化し、これによって吐水温度の調整を行うことができる。たとえば、上側のセラミックディスク２が図示に位置から時計方向に回転されると、湯量が減って水量が増えることで、温水温度が低下し、逆に、図示の位置から反時計方向に回転されると、湯量が増えて水量が減ることにより、温水温度が上昇する。
【０００７】さらに、レバーハンドルによって上側のセラミックディスク２を図示の位置から図の下方に摺動させると、セラミックディスク１の湯導入口３および水導入口４はセラミックディスク２によって閉止され、これにより止水が行われる。逆に、上側のセラミックディスク２を図示の位置から図の上方に摺動させていくと、その移動に伴ってセラミックディスク１の湯導入口３および水導入口４の開口面積が拡大していき、これによって混合水の吐水量が増えていくことになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、湯量および水量を調節することによる温度調整、止水、および吐水量調整を行う部分は耐摩擦性の高いセラミックディスクを用いているが、このセラミックディスクは、摺動面を鏡面研削しなければならないこともあって、混合弁の構成部材の中で非常に高価な部材となっており、混合弁、さらにはこの混合弁を組み込んだ湯水混合水栓のコストアップの要因となっているという問題点があった。
【０００９】本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、吐水温度および吐水量の調整を同時に実現できる低コストの混合弁を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明では上記問題を解決するために、湯および水の混合比の調整機能と、吐水流量の調整機能と、止水機能とを有する混合弁において、湯および水を導入する二つの入口と導入された湯および水を混合する混合室とを有する弁座本体内にて軸上で第１の弁体が回動されることにより前記二つの入口の開口比が連続的に変化される第１の弁と、前記第１の弁の下流側に配置されて前記第１の弁体に保持された第２の弁体が軸方向に往復運動されることにより前記弁座本体の弁座との間の間隔を調整して前記混合室の混合水が止水または流量調整される第２の弁と、前記第２の弁体が保持された側と反対側から前記第１の弁体に対してその軸回りの回動運動および軸方向への往復運動を与える弁体駆動部と、前記第１および第２の弁体を前記第２の弁の弁閉方向に付勢するばねと、を備えていることを特徴とする混合弁が提供される。
【００１１】このような混合弁によれば、二つの入口から導入された湯および水は、第１の弁の回動位置によって決まる混合比にてそれぞれ第１の弁体を通過し、混合室にて湯水混合される。その後、混合室の混合水は、第２の弁の往復運動の位置によって決まる流量にて第２の弁体を通過し、吐水される。これにより、弁駆動部が一体に形成された第１の弁体および第２の弁体を、まず、回動することにより吐水温度の調整が可能になり、同時に、軸方向に往復運動させることにより、温度調節された混合水の止水および吐水流量の調整が可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、シングルレバー式湯水混合水栓に適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】図１は本発明による混合弁を適用した湯水混合水栓用の混合弁ユニットの構成を示す縦断面図である。混合弁ユニット１０は、円筒状のケーシング１１と、このケーシング１１の中に配置されたレバー１２、作動棒１３、弁体１４、弁座本体１５、ばね１６およびばね受け部１７とを備えている。
【００１４】レバー１２は、図示しないレバーハンドルによって駆動されるもので、その一部にレバー球体１８が一体に形成されている。このレバー球体１８は、ケーシング１１の上端に一体に形成された上部軸受１９とケーシング１１内に設置された下部軸受２０とによって、レバー球体１８の中心を通るレバー１２の長手方向中心線を中心にして回動可能に支持され、かつレバー球体１８の中心を支点として揺動可能に支持されている。また、レバー球体１８、上部軸受１９および下部軸受２０で囲まれた空間にパッキン２１が配置されていて、レバー球体１８からの水漏れを防止している。
【００１５】作動棒１３は、その上部に作動棒頭部２２を有し、この作動棒頭部２２にレバー１２の下端部が挿入されていて、レバー１２の回転運動および揺動運動の動きが伝えられるようになっている。
【００１６】図２は作動棒の平面図である。作動棒１３の作動棒頭部２２は、中央に矩形の凹部２３が形成され、その底部に回転軸２４を持ったローラ２５が遊転自在に収容されていて、レバー１２の動作を受け止める運動伝達部を構成している。凹部２３のローラ２５が収容されている空間の上部には、レバー１２の下端部が嵌合されている。このため、レバー１２をその長手方向中心線を中心にして回動させることにより、その回動運動は作動棒頭部２２を介して作動棒１３に伝えられ、これによって作動棒１３が回動させられ、混合水の温度調整を可能にしている。また、凹部２３の長手方向に対しては、レバー球体１８の中心を支点としたレバー１２の揺動運動を許容するようになっており、その揺動運動により、レバー１２の下端部がローラ２５を介して作動棒１３の上下運動を可能にし、これにより、止水および吐水量調整を可能にしている。
【００１７】作動棒１３の下方部分は、弁座本体１５の中央部を貫通して収容されている。この作動棒１３は、弁座本体１５の上方位置に対応する位置に溝が周設され、そこにＶリング２６が嵌合されている。
【００１８】また、作動棒１３の下方先端部は、縮径されていて、そこに弁体１４が作動棒１３に対して回動自在に支持されている。弁体１４は、弁座本体１５の弁座２７に対向する面にゴム２８が固着され、下側には、Ｏリング２９および保持リング３０が設けられている。この弁体１４は、作動棒１３の下方先端部に周設された溝に嵌合されているカラー３１によって作動棒１３から抜けないようにされている。なお、弁体１４の図示の位置は、ゴム２８が弁座２７から少し離れた中開状態を示している。
【００１９】混合弁ユニット１０の下端部には、弁座本体１５に固着されたばね受け部１７が配置されており、そのばね受け部１７と作動棒１３に嵌合されたカラー３１との間にばね１６が設けられている。これにより、作動棒１３は常に上方に、すなわち弁閉方向に付勢されている。
【００２０】弁座本体１５は、その中央部に作動棒１３と交差する中空部が設けられ、作動棒１３を挟んで水導入室３２および湯導入室３３が形成されている。水導入室３２は弁座本体１５およびばね受け部１７に形成された水導入通路３４に連通され、湯導入室３３は湯導入通路３５に連通されている。
【００２１】図３は混合弁ユニットの底面図である。この混合弁ユニット１０の底面において、ばね受け部１７には、水導入通路３４および湯導入通路３５が形成され、ばね受け部１７のない開口部分は、混合水出口通路３６を構成している。これら水導入通路３４、湯導入通路３５および混合水出口通路３６は、図示しない連結部材を介して、それぞれ給水配管、給湯配管、および湯水混合水栓の吐水口に連結される。
【００２２】図４は図１のａ−ａ矢視断面図である。レバー１２は、その下端がカム部３７になっており、その下端面はローラ２５と当接している。したがって、レバー１２を図の左右方向に傾動させることにより、作動棒１３を昇降させることができる。
【００２３】弁座本体１５に形成された中空部と交差する位置の作動棒１３は、断面がほぼ半円に形成されていて湯水の混合比を変える回転弁を構成している。作動棒１３が挿通されている弁座本体１５のシリンダ部分において、断面半円の作動棒１３を除く空間が水と湯とを混合する混合室３８を形成し、ここで混合された混合水は、弁座２７と弁体１４のゴム２８との間の隙間を通って、混合水出口通路３６に導かれる。この作動棒１３が挿通されている弁座本体１５のシリンダ部分の上側は、Ｖリング２６によって止水される。また、弁体１４の有効受圧面積とこの弁体１４と対向するＶリング２６の有効受圧面積とを等しくしてある。これにより、混合室３８にかかる一次圧は、作動棒１３を上下方向に等しく移動させようとするため、水圧によって、作動棒１３が開閉してしまうことはない。また、弁座本体１５には、混合水出口通路３６と作動棒１３の作動棒頭部２２を収容する部屋とを連通する連通孔３９が設けられている。
【００２４】さらに、作動棒頭部２２を収容する部屋は、ダンパ構造になっている。すなわち、作動棒頭部２２はピストンになっており、下部軸受２０の下部円筒部４０はシリンダになっている。その下部円筒部４０の内壁には、ダンパ効果を調節するための溝４１がいくつか周設されている。これにより、急激な全閉操作をしたときには、作動棒１３は、ばね１６の付勢力により急上昇しようとするが、ダンパ機構により、弁体１４が全閉になる直前で、作動棒１３の上昇が減速される。もちろん、全閉状態から急激な弁開操作をしたときにも、作動棒１３は、ばね１６の付勢力に抗して急降下しようとするが、ダンパ機構によりその降下開始時は緩慢動作になる。このように、急激な開閉動作が行われたとしても、弁体１４の実質的な開閉動作は行われないため、急激な開閉動作で発生するウオーターハンマ現象が発生しにくくなり、流体通路を構成する部分がウオーターハンマによる破壊から防止することができる。
【００２５】図５は図４のｂ−ｂ矢視断面図、図６は図４のｃ−ｃ矢視断面図である。混合弁ユニット１０は、混合水の温度調節機能および混合水の止水および吐水流量の調整機能を有している。
【００２６】まず混合水の止水および吐水流量の調整機能は、図５に示したように、弁座本体１５の中央にて作動棒１３が挿通される穴の周りに形成された弁座２７と作動棒１３の下方部分に設けられた弁体１４とが接離することにより、止水および吐水流量の調整が可能になる。
【００２７】混合水の温度調節は、図６に示す回転弁の部分において行われる。すなわち、ほぼ半円の断面形状を有する作動棒１３は、その中心線を中心に回動することによって、水導入室３２から混合室３８へ流れる水の通路の面積と、湯導入室３３から混合室３８へ流れる湯の通路の面積との比が連続的に変化する。これにより、水と湯との混合比が変化し、混合水の温度調節が可能になる。
【００２８】次に、混合弁ユニットの動作について詳細に説明する。まず、混合弁ユニットが行う吐水量調整および止水に関する動作から説明する。図７は弁閉状態を示す混合弁ユニットの縦断面図である。ここで、弁閉操作をすることにより、レバー１２の上端は、図の右方向に傾動される。すると、ばね１６の付勢力によりローラ２５を介してレバー１２のカム部３７に当接している作動棒１３は、レバー１２のカム部３７の下端面の形状に倣って次第に上昇され、最後は、図示のように、カム部３７はローラ２５から外れる。これにより、作動棒１３は、ばね１６の付勢力によって上方へ移動され、弁体１４のゴム２８が弁座本体１５の弁座２７に圧接したところで停止する。このように、ゴム２８が弁座２７に圧接することにより、混合水の出口通路は遮断され、混合水は止水されることになる。
【００２９】この止水状態のとき、レバー１２が操作されて、作動棒１３が回動運動させられることがある。この場合、弁体１４は作動棒１３に対して回動可能に取り付けられているので、弁体１４はゴム２８によって弁座本体１５の弁座２７に圧接状態のまま、作動棒１３のみ回動される。
【００３０】図８は弁開状態を示す混合弁ユニットの縦断面図である。次に、弁開操作をすると、レバー１２の上端は、図の左方向に傾動される。作動棒１３はばね１６の付勢力により常時上方へ付勢されているので、ローラ２５はカム部３７の下端面に倣って相対移動し、作動棒１３は次第に押し下げられる。レバー１２が図示のように最も左側に倒されたとき、作動棒１３は最も低い位置となる。したがって、弁座本体１５の弁座２７と弁体１４のゴム２８との間隔が最も広くなり、この混合弁ユニット１０は吐水流量が最大の全開状態となる。混合室３８で混合された混合水は、弁座２７とゴム２８との間を通って混合水出口通路３６に導かれることになる。
【００３１】このようにして、レバー１２の傾動操作に追従して作動棒１３に保持された弁体１４が昇降動作をすることにより、混合水の止水および流量調節が行われる。次に、混合弁ユニットの温度調整に関する動作について説明する。
【００３２】図９は温度調整機能を説明するための混合弁ユニットの横断面図である。作動棒１３の回転弁を構成する部分は、ほぼ半円の断面形状に形成されており、レバー１２をその長手方向の中心線を中心に回動することによって、矢印４２で示したように、回動されるようになっている。弁座本体１５に設けられた水導入通路３４は水導入室３２に連通しており、湯導入通路３５は湯導入室３３に連通している。作動棒１３の半円状に切り欠かれた空間によって作られる弁座本体１５内の混合室３８は水導入室３２および湯導入室３３にそれぞれ連通している。したがって、水導入室３２に導入された水および湯導入室３３に導入された水はそれぞれ、矢印４３，４４で示したように、混合室３８に流れ込むことになる。
【００３３】ここで、作動棒１３が図示のような回転位置にあるとき、水導入室３２および湯導入室３３から混合室３８へ水および湯が流れる通路の面積は同じである。したがって、水および湯の混合比は１：１になる。作動棒１３が図の時計回りの方向に回転された場合は、水導入室３２から混合室３８へ水の流れる通路の面積が増加し、逆に、湯導入室３３から混合室３８へ湯の流れる通路の面積は減少する。これにより、水の混合比は大きくなり、その混合比で水および湯がそれぞれ混合室３８に流れ込んでいくため、混合室３８から弁座２７とゴム２８との間の隙間を介して混合水出口通路３６に流れてくる混合水は、低い温度に調整されることになる。
【００３４】逆に、作動棒１３が図の反時計回りの方向に回転されると、水導入室３２から混合室３８へ水が流れる通路の面積が減少し、湯導入室３３から混合室３８へ湯が流れる通路の面積は増加して、水の混合比は小さくなり、吐水される混合水は高い温度に調整される。このように、作動棒１３の回転位置によって吐水温度を調整することができる。
【００３５】以上の実施の形態では、作動棒頭部２２と下部軸受２０の下部円筒部４０とでダンパ機構を構成したが、このダンパ機構を別の位置に配置することができ、その例を以下に示す。
【００３６】図１０は混合弁ユニットの別の実施の形態を示す縦断面図である。この実施の形態によれば、作動棒１３は、その下端がばね受け部１７を貫通するよう延長されており、下端部にリング状のピストン４５が固定されている。また、ばね受け部１７には、その下面側よりピストン４５が嵌合されるシリンダ４６が設けられている。これにより、弁閉近傍にて急激な作動棒１３の急激な往復運動を規制するダンパ構造を構成している。したがって、この実施の形態では、下部円筒部４０は、その内壁に溝はなく、内径が作動棒頭部２２の外形よりも大きな円筒形状に形成されている。
【００３７】混合弁ユニット１０の図示の位置は、全閉状態を示しており、このときピストン４５はシリンダ４６内にある。ここで、レバー１２の操作によって急激な弁開操作が行われた場合、ピストン４５およびシリンダ４６によるダンパ効果により、その動作が緩和され、その結果、弁体１４は弁座２７より低速で離れるようになる。ピストン４５がシリンダ４６より抜け出ると、ダンパ効果はなくなる。
【００３８】同様に、弁開状態から弁閉操作が行われて、ピストン４５がシリンダ４６に嵌合開始すると、ダンパ効果が効いて、低速で弁体１４のゴム２８が弁座２７に圧接されるようになる。
【００３９】なお、以上の二つの実施の形態では、作動棒１３を弁閉方向に付勢するばね１６を弁体１４の下流側端部に配置したが、本発明ではこの位置に限定されるものではない。たとえば弁座本体１５と作動棒頭部２２との間にばねを配置することができ、これによっても同様の効果を得ることができる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、吐水量の調整および止水を行う弁体を作動棒に回動可能に保持し、吐水温度の調整を行う部分を回転弁の構造にし、かつこれらの弁構造が一つのレバーで一体に動作するように構成にした。これにより、吐水温度および吐水量の調整と止水とを行う部分に高価なセラミックディスクを使うことなく混合弁を実現することができるため、低コストの混合弁を提供することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１３３６５２
【氏名又は名称】株式会社テージーケー
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月１３日（１９９９．１０．１３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９２１５２
【弁理士】
【氏名又は名称】服部 毅巖
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１０８１２１（Ｐ２００１−１０８１２１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月２０日（２００１．４．２０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２９１０７４ |
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