阅读说明：本技术 冷热水混合阀 (Cold and hot water mixing valve ) 是由 川岛拓麻 根岸功 丸山善太 畠山七海 于 2019-07-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供不降低热水调温性能,而可抑制噪音的冷热水混合阀。本发明涉及冷热水混合阀,其至少具有：具有热水流入口A、冷水流入口B、混合冷热水的混合室C和排出混合水的混合水口D的筒状的壳体1,收纳在所述壳体内的作动器4,和调节所述热水流入口和冷水流入口的开度的控制阀体2；控制阀体通过所述作动器的伸缩而在壳体的轴线方向进退,按照冷热水混合的温度为设定温度来调节热水和冷水的比例；其中,具备在所述壳体1与控制阀体2间、并且在所述热水流入口A与冷水流入口B之间所配置的一个O型圈10,所述O型圈10由六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(FKM)或丁基橡胶形成。(The present invention relates to a hot and cold water mixing valve capable of suppressing noise without deteriorating hot water temperature regulation performance, and at least comprises a cylindrical housing 1 having a hot water inlet A, a cold water inlet B, a mixing chamber C for mixing hot and cold water, and a mixing water port D for discharging mixed water, an actuator 4 housed in the housing, and a control valve body 2 for adjusting the opening degrees of the hot water inlet and the cold water inlet, wherein the control valve body is advanced and retreated in the axial direction of the housing by the expansion and contraction of the actuator, and the ratio of the hot water and the cold water is adjusted so that the temperature of the hot and cold water mixture is a set temperature, wherein O-rings 10 are provided between the housing 1 and the control valve body 2 and between the hot water inlet A and the cold water inlet B, and the O-rings 10 are formed of hexafluoropropylene-vinylidene fluoride copolymer (FKM) or butyl rubber.)

冷热水混合阀

技术领域

本发明涉及冷热水混合阀(湯水混合栓)，特别是涉及抑制噪音(異音)的产生的冷热水混合阀。

背景技术

一直以来，冷热水混合阀作为混合热水和冷水，以生成使用者所设定的规定温度的混合水的器件，而被广泛用于淋浴、浴缸、洗面台用的卫生设备(サニタリー装備品)等。

通常，冷热水混合阀具备：具有混合热水和冷水的混合室的壳体，设置在所述壳体上的热水的流入口和冷水的流入口，和收纳在所述壳体内的调节热水的流入口的开度、冷水的流入口的开度的控制阀体。

另外，在所述混合室内部，设置由形状记忆合金构成的感温弹簧(作动器)，该感温弹簧在缩小热水的流入口的开度、扩大冷水的流入口的开度的方向对控制阀体加偏压(付勢)。

此外，在壳体内部收纳有偏置弹簧(偏压体(付勢体))，相对于所述控制阀体，在与感温弹簧相反方向加偏压。

而且，在从热水的流入口和冷水的流入口流入的热水与冷水的混合水的温度比设定温度高的情况下，由形状记忆合金构成的感温弹簧(作动器)形状变形，弹力变大，由此控制阀体向热水的流入口方向移动，从而缩小热水的流入口的开度，另一方面，扩大冷水的流入口的开度。

由此，热水的流入量减少，另一方面，冷水的流入量增大，使混合水温度降低。而且，最终在混合水温度为设定温度时，控制阀体平衡并停止在该位置。

另一方面，在热水与冷水的混合水的温度比设定温度低的情况下，由形状记忆合金构成的感温弹簧形状变形，弹力变小，由此控制阀体向冷水的流入口方向移动，从而扩大热水的流入口的开度，另一方面，缩小冷水的流入口的开度。

由此，热水的流入量增大，另一方面，冷水的流入量减少，使混合水温度升高。而且，最终在混合水温度为设定温度时，控制阀体平衡并停止在该位置。

然而，对于该冷热水混合阀而言，已知在高压条件下，在热水的流入口的开度非常狭窄的情况下，热水的流入口的流速变得非常快，由此控制流量的控制阀振动，产生噪音。

为了解决该问题，提出了各种的提案。

例如，在日本特开2016-125663号公报中，公开了避免在冷水的供给通路内产生压力波动(サージ)的恒温阀芯(サーモスタットカートリッジ)。

具体而言，公开了恒温阀芯，其中，用于调节热水和冷水的混合比的调节体与阀芯外壳(カートリッジハウジング)一同形成含有阻尼区域的水环状间隙(ギャップ)，该水环状间隙与水调节间隙连通。

另外，在日本实开平6-010681号公报、日本实用新型注册第2558665号公报中，为了抑制在3kg/cm²以上的较高的热水供给压力时，阀体因热水流动所产生的力而振动，从而与周边的阀体保持部的内周或复位弹簧碰撞，产生“噗”或“噼”的噪音，公开了恒温式混合阀的阀体支撑结构，其中，(1) 使在保持阀体的外周部的阀体保持部所设置的多个O型圈的硬度为85~95，(2) 使阀体外周部的两端直径比中央部的直径细以在与阀体保持部的内周之间确保空隙，(3) 使阀体筒状部的复位弹簧所包围的部分的直径比筒状部前端(先端)的端盖***部(エンドキャップ挿入部)的直径细，(4) 于支撑在轴线方向对阀体加偏压的复位弹簧的端的阀体和端盖设置阻止弹簧(スプリング)在半径方向移动的座。

另外，在日本特开平10-292872号公报中，公开了若减小在可动阀体与外壳之间进行密封作用的O型圈的压缩余量(つぶし代)、且变更密封部件以减小摩擦力，则可动阀体相对于感温弹簧(作动器)的伸缩的追随性提高，可动阀体在高频率下发生振动，从而产生噪音。

然而，如日本特开2016-125663号公报所记载地设置与水调节间隙连通的水环状间隙，并在该水环状间隙设置阻尼区域，这有水调节间隙成为阻力，从而降低流量的课题。

另外，如日本实开平6-010681号公报、日本实用新型注册第2558665号公报所记载地用多个O型圈保持阀体的外周部，这有由于滑动阻力增大，所以阻碍阀体的滑动，从而降低调温性能的课题。

此外，在日本特开平10-292872号公报中，如上所述，公开了为了抑制噪音的产生，不优选减小O型圈的压缩余量且变更密封部件以减小摩擦力。但是，增大O型圈的压缩余量且增大摩擦力，这有可动阀体(控制阀体)相对于感温弹簧(作动器)的伸缩的追随性低，从而降低调温性能的课题。

发明内容

本研究者对不降低调温性能，而抑制上述噪音的产生的冷热水混合阀进行了深入研究。在该研究中，以不设置如日本特开2016-125663号公报所记载的具有阻尼区域的水环状间隙为前提。另外，由于如日本实开平6-010681号公报、日本实用新型注册第2558665号公报所记载地使用多个O型圈保持阀体的外周部会增大滑动阻力(由于摩擦力增大)，所以以使用一个O型圈保持阀体的外周部为前提。而且，不同于日本特开平10-292872号公报的记载，发现即使在减小O型圈的压缩余量、控制阀体与O型圈之间的摩擦力小的情况下，通过用由特定材质构成的O型圈支撑控制阀体，也不降低调温性能，而可抑制噪音，从而完成了本发明。

本发明是基于上述情况而完成的发明，其目的在于，提供在提高调温性能的同时，可抑制噪音的产生的冷热水混合阀。

用于解决上述课题的本发明所涉及的冷热水混合阀至少具有：具有热水流入口、冷水流入口、混合冷热水的混合室和排出混合水的混合水口的筒状的壳体，收纳在所述壳体内的作动器，和调节所述热水流入口和冷水流入口的开度的控制阀体；控制阀体因所述作动器的伸缩而在壳体的轴线方向进退，按照冷热水混合水的温度为设定温度来进行调节；所述冷热水混合阀的特征在于，具备在所述壳体与控制阀体间、并且在所述热水流入口与冷水流入口之间所配置的一个O型圈，所述O型圈由六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(FKM)或丁基橡胶构成。

如上所述，由于在壳体与控制阀体间、并且在热水流入口与冷水流入口之间所配置一个O型圈，所以与配置有多个O型圈的情况相比，阀体的滑动阻力变小，控制阀体相对于作动器的伸缩的追随性良好，从而可提高调温性能。

另外，由于六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(FKM)或丁基橡胶是回弹性小的材质，所以冲击吸收性优异。

因此，由六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(FKM)构成的O型圈或由丁基橡胶构成的O型圈可吸收控制阀体的振动，从而可进一步抑制噪音的产生。

此外，由于作为回弹性小的材质的六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(FKM)或丁基橡胶的斥力(反発力)小，因此可减小来自O型圈的斥力，从而可进一步减小控制阀体的滑动阻力。

如上所述，本发明所涉及的冷热水混合阀的阀体的滑动阻力变小，控制阀体相对于作动器的伸缩的追随性良好，从而可提高调温性能，可抑制噪音的产生。

在这里，所述O型圈的压缩率优选为8.3%以下。

若增大该O型圈的压缩率，则来自O型圈的斥力变大，控制阀体的滑动阻力变大而不优选。

另一方面，通过减小压缩率，可进一步发挥O型圈的冲击吸收性，从而可进一步吸收控制阀体的振动，可进一步抑制噪音的产生。

需说明的是，压缩率为0%是O型圈不变形的状态，从密封性的观点出发不优选。若考虑密封性，则该压缩率最优选3%~8.3%左右。

另外，希望将所述O型圈配置在从所述热水流入口与冷水流入口的中间点至热水流入口之间的区域，可按照支撑与控制阀体的前端部(热水阀)更接近的部位，来配置所述O型圈。

控制阀体的前端部(热水阀)是振动最强的部分，通过用O型圈支撑所述部分，可进一步抑制噪音的产生。

如上所述，根据本发明，可得到在提高调温性能的同时，可抑制噪音的产生的冷热水混合阀。

附图说明

图1是显示本发明所涉及的实施方式的纵向截面图。

图2是控制阀体的平面图。

图3是图2所示的控制阀体的侧视图。

图4是图2所示的控制阀体的I-I截面图。

图5是图2所示的控制阀体的II-II截面图。

图6是图1的主要部分放大图。

图7是用于说明O型圈的压缩率的图。

图8是表示比较例1中的O型圈的配置位置的图。

具体实施方式

以下，基于图1至图7说明本发明的实施方式。首先，基于图1，对冷热水混合阀的大致结构进行说明。

如图1所示，由于将冷热水混合阀1装入(***)作为外筐的形成为筒状的壳(未图示)内，所以如图1所示，形成为阀芯状。

在所述冷热水混合阀1的外周面所设置的O型圈11、12、13是为了在装入壳内时保证冷热水混合阀1与壳间的气密性而设置。

需说明的是，在壳上例如安装排出管、淋浴软管等，按照排出由冷热水混合阀1生成的、所设定的温度的冷热水混合水来构成。

所述冷热水混合阀1是在筒状的壳体1中收纳包含控制阀体2的控制阀机构而组装。

该壳体1具备筒状的第1主体1a和第2主体1b，在所述第1主体1a的一端侧，通过螺纹连接筒状的第1主体1a和第2主体1b(螺纹连接部1c)，作为整体形状形成为圆筒状。

在所述壳体1的筒壁，在轴向并列形成流入热水的热水流入口A和流入冷水的冷水流入口B。另外，从壳体1的热水流入口A内侧向壳体1的一侧的端部(图1中右侧部)，形成与热水流入口A和冷水流入口B连通的混合室C。

在混合室C的端部，形成用于排出冷热水混合水的混合水出口D。从热水流入口A流入的热水和从冷水流入口B流入的冷水分别流入混合室C，在混合室C内使冷水和热水混合，从混合水出口D排出。

另外，对于第1主体1a，在热水流入口A的内侧的位置形成热水阀座1d，在冷水流入口B的内侧的位置形成冷水阀座1e。

而且，在壳体1上形成的热水阀座1d与冷水阀座1e之间，装入可在壳体1的轴向移动的控制阀体2。将该控制阀体2形成为筒状，在其筒壁的一侧端部(图1左侧端部)形成热水阀2a，在另一侧端部(图1左侧端部)形成冷水阀2b。

该控制阀体2通过在热水流入口A与冷水流入口B之间设置的由特定材质构成的一个O型圈10来支撑。对于该O型圈10和O型圈10的支撑结构，在下文中详细描述。

另外，在壳体1的内部，装入在冷水阀座1e侧对控制阀体2加偏压的偏压体3和在热水阀座1d侧对控制阀体2加偏压的作动器4。

所述偏压体3由弹簧常数恒定的材质的原材料形成。作为该偏压体3，例如可列举出不锈钢制的螺旋弹簧，但对具体的构成无特殊限定。

另外，作动器4是根据温度变化而发挥伸缩作用的结构。作为该作动器4，例如可列举出由弹簧常数根据温度而变化的材质的原材料形成的形状记忆合金制弹簧(SMA(Shapememory alloy)弹簧)或蜡制元件，但对具体的构成无特殊限定。

如图1所示，在第2主体1b的内部(混合室D的内部)形成的弹簧托座7与控制阀体2底部2D外面之间支撑该作动器4。

而且，控制阀体2利用从偏压体3和作动器4受到的负荷的平衡，调节热水阀2a与热水阀座1d的间隔和冷水阀2b与冷水阀座1e的间隔。利用该构成，冷热水混合阀1调节从热水流入口A流入的热水和从冷水流入口B流入的冷水的混合比。

另外，在壳体1的内部，装入受到来自调温转盘(旋钮5)的旋转操作，根据该旋转操作，变更对偏压体3给予的轴向的负荷，从而调节控制阀体2的轴向位置的调温器件(调节螺栓5a、调节螺栓轴6)。即，通过旋转安装有调温转盘的旋钮5，调节螺栓5a旋转，使调节螺栓轴6在轴线方向滑动，通过偏压体3，移动控制阀体2。

由此，用户可通过操作调温转盘，按照排出所希望的温度的混合水，来设定或变更控制阀体2的位置。

需说明的是，在图1中，符号8为所述调节螺栓轴6的回位弹簧，将一端锁定在固定部件9上，将另一端锁定在所述调节螺栓轴6上。利用该回位弹簧8，调节螺栓轴6可不摇动(がたつき)而在轴线方向移动。

接下来，基于图2至图7对控制阀体2、O型圈10、O型圈10的支撑结构进行说明。

如图2至图5所示，控制阀体2设置有：形成为圆筒状的阀体2A，在所述阀体2A的内部设置的形成为有底圆筒状的偏压体收纳部2B，为了连接所述阀体2A和偏压体收纳部2B而在轴线方向延设的肋部(リブ)2C，和从偏压体收纳部2B的底部2D向外侧在轴线方向延设的轴部2E。

如图1所示，将该轴部2E可滑动地***在第1主体部1a中形成的轴导向孔1f内，按照引导控制阀体2的移动来构成。

需说明的是，该控制阀体2通过利用具有耐热性的例如PPS(聚苯硫醚)树脂、PSF(聚砜)树脂成型来形成。

如上所述，阀体2A在其筒壁的一侧端部(图4的上端部)形成热水阀2a，在另一侧端部(图4的下端部)形成冷水阀2b。

如图1、图6所示，利用一个O型圈10支撑该阀体2A的外周面，在使热水阀2a与冷水阀2b之间气密地形成的同时，阀体2A构成为可在轴线方向滑动。

在偏压体收纳部2B的内部收纳偏压体3，将该偏压体3的一侧端部锁定在偏压体收纳部2B的底部2D的内面。由此受到偏压体3的斥力，可使控制阀体2向冷水阀2b侧滑动。

需说明的是，在偏压体收纳部2B的底部2D的外面锁定所述作动器4的一侧端部。由此受到作动器4的斥力，可使控制阀体2向热水阀2a侧滑动。

此外，如图3、图5、图6所示，在偏压体收纳部2B的底部侧的筒壁和底部2D设置连通孔2c。该连通孔2c是将进入偏压体收纳部2B内部的热水、冷水(主要是热水)引导至混合室C的结构。

另外，将连接所述阀体2A和偏压体收纳部2B的肋部2C在圆周方向设置6处，并在轴线方向延设。

由此，在连接阀体2A和偏压体收纳部2B的同时，在阀体2A的内周面与偏压体收纳部2B的外周面之间形成流动通道2d。该流动通道2d是将热水、冷水(主要是热水)引导至混合室C的结构。

接下来，对O型圈10进行说明。

若热水的供给为高压，则阀体2A因热水流动所产生的力而发生振动，由此产生噪音。为了抑制该噪音，作为O型圈10的材质，使用六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(FKM)或丁基橡胶。

该六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(FKM)具备耐热性、回弹性小且冲击吸收性优异的性质。另外，丁基橡胶也与六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(FKM)同样地具备耐热性、回弹性小且冲击吸收性优异的性质。

特别是，该六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(FKM)、丁基橡胶由于回弹性小，所以在O型圈的压缩率相同的情况下，可减小斥力，从而可减小阀体的滑动阻力。

作为通常使用的支撑阀体2A的O型圈的材质的EPDM(乙烯丙烯二烯橡胶)由于冲击吸收性差，且回弹性大，所以不适用。顺便说一下，通常的EPDM(乙烯丙烯二烯橡胶)的回弹率为约61%，硬度为约70°，六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(FKM)的回弹率为约14%，硬度为约70°。

另外，硅橡胶也与EPDM(乙烯丙烯二烯橡胶)同样地由于冲击吸收性差，且回弹性大，所以不适用。

此外，若比较丁基橡胶和六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(FKM)，则从耐氯性、耐热性、耐油性的观点出发，更优选六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(FKM)。

而且，进一步将O型圈10按照压缩率为8.3%以下来配置在阀体2A与第1主体1a之间。

通过使用冲击吸收性优异的六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(FKM)或丁基橡胶来减小O型圈10的压缩率，从而在可抑制噪音的产生的同时，可减小阀体的滑动阻力，控制阀体相对于作动器4的伸缩的追随性良好，从而可提高调温性能。

在这里，如图7所示，在将无负荷的情形的直径计为X、且将作用负荷的情形的直径计为Y的情况下，压缩率是指X/Y×100。

需说明的是，对于回弹性小的O型圈10而言，由于压缩率越小，斥力越小，所以阀体2A的滑动阻力变小，控制阀体2相对于作动器4的伸缩的追随性良好，从而可提高调温性能。另外，压缩率为0%是O型圈不变形的状态，从密封性的观点出发不优选。因此，若考虑密封性，则该压缩率最优选3%~8.3%左右。

另外，如图1、图6所示，利用一个所述O型圈10支撑控制阀体2。具体而言，使用一个O型圈保持阀体2A的外周部。

虽然也考虑利用多个O型圈支撑所述控制阀体2，但由于有滑动阻力增大，从而调温性降低之虞，所以对于本发明而言，使用一个O型圈保持阀体2A的外周部。

此外，如图6所示，将所述O型圈配置在从所述热水流入口A的中心C1与冷水流入口B的中心C2的中间点P至热水流入口A之间的区域E。即，将所述O型圈10按照与阀体2A的轴线方向的中间相比支撑热水阀2a侧来设置于第1主体1a的内周面。

如图6所记载，优选：若将所述热水流入口A的中心C1和冷水流入口B的中心C2的中间点P与所述热水流入口A的中心C1的中间计为中间点Q，则优选将O型圈10设置在所述中间点P与所述中间点Q之间的区域F内。

需说明的是，该区域F的长度尺寸因热水流入口A的中心C1与冷水流入口B的中心C2之间的长度尺寸而不同，但通常为3mm~4mm左右。

如上所述，由于支撑控制阀体2的O型圈10由特定的材质构成，所以利用其冲击吸收性(由于回弹性小)，可进一步吸收阀体2的振动，从而可进一步抑制噪音的产生。另外，由于回弹性小，所以控制阀体2的滑动阻力变小，控制阀体相对于作动器4的伸缩的追随性良好，从而可提高调温性能。

另外，即使在将支撑该控制阀体2的O型圈10的压缩率设为8.3%以下的情况下，也可进一步发挥冲击吸收性，从而可进一步吸收阀体2的振动。另外，由于将O型圈10的压缩率设为8.3%以下，所以阀体2A的滑动阻力变小，控制阀体相对于作动器4的伸缩的追随性良好，从而可提高调温性能。

此外，与连接热水流入口A的中心和冷水流入口B的中心的距离的中间点相比，将所述特定材质的O型圈10设置在热水阀座侧，利用该一个O型圈10支撑控制阀体2。因此，可进一步吸收阀体2的振动，从而可进一步抑制噪音的产生。另外，由于利用一个O型圈10来支撑，所以阀体2A的滑动阻力变小，控制阀体相对于作动器4的伸缩的追随性良好，从而可提高调温性能。

实施例

(比较例1)

将支撑控制阀体的O型圈的材质设为EPDM(硬度为70°，回弹率为61%)，按照压缩率为8.3%，如图8所示，将O型圈10配置在连接热水流入口A的中心C1和冷水流入口B的中心C2的距离的中间点(线上)P。

而且，将热水温度设为80度，将冷水温度设为20度，将热水流入口A和冷水流入口B的流入压力设为相同压力，如表1所示，研究变化所述流入压力时的噪音的产生。需说明的是，阀(カラン)设为全开。将其结果示出于表1中。

(实施例1)

在比较例1中，将支撑控制阀体的O型圈设为六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(FKM)(硬度为70°，回弹率为14%)，除此之外，在与比较例1相同的条件下研究噪音的产生。将其结果示出于表1中。

(实施例2)

将实施例1中的O型圈10的压缩率设为3.3%，除此之外，在与实施例1相同的条件下研究噪音的产生。将其结果示出于表1中。

(实施例3)

如图6所示，将实施例1中的O型圈10的配置从中间点P变更为热水流入口A侧(区域F内)，除此之外，在与实施例1相同的条件下研究噪音的产生。将其结果示出于表1中。

(实施例4)

实施例4将支撑控制阀体2的O型圈10设为六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(FKM)，将压缩率设为3.3%，如图6所示，将O型圈10从中间点P设置在热水流入口A侧(区域F内)，在与实施例1相同的条件下研究噪音的产生。将其结果示出于表1中。

[表1]

由该表1可知，若比较实施例1和比较例1，则比较例1在压力为0.3MPa下产生噪音，与之相对的是，在实施例1中，由于O型圈的冲击吸收性优异(为回弹性小的材质)，所以噪音的产生被抑制到0.65Mpa的压力。

另外，如实施例2所示，在支撑阀体的O型圈10的压缩率小的情况下，噪音的产生被抑制到0.75Mpa的更高压的压力。

此外，如实施例3所示，在支撑阀体的O型圈10的支撑位置设置在热水流入口附近的情况下，与实施例2同样，噪音的产生被抑制到0.75Mpa的压力。

另外，对于实施例4而言，噪音的产生被抑制到0.75Mpa的压力。

需说明的是，该0.75Mpa是JIS规格中所规定的最大使用压力，没有设想在该压力以上的压力下使用。

如上所述，通过使用冲击吸收性优异的(回弹性小的)材质的O型圈，可以将噪音的产生抑制到更高压的压力。此外，通过减小压缩率、且通过将O型圈对阀体的支撑位置从中央设置在热水流入口侧，从而可进一步抑制噪音的产生。此外，通过使用冲击吸收性优异的(回弹性小的)材质的O型圈，阀体的滑动阻力变小，控制阀体相对于作动器的伸缩的追随性良好，从而可提高调温性能。

需说明的是，丁基橡胶的性质也与六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(FKM)同样，由于冲击吸收性优异(回弹性小)，所以认为会得到与上述实施例同样的结果。另外，本发明并不限定于所述的实施方式，可在本发明的要点的范围内进行各种的变形。

符号说明

1 壳体

1a 第1主体

1b 第2主体

1d 热水阀座

1e 冷水阀座

A 热水流入口

B 冷水流入口

C 混合室

D 混合水出口

E 从热水流入口与冷水流入口的中间点至热水流入口之间的区域

2 控制阀体

2A 阀体

2B 偏压体收纳部

2C 肋部

2D 底部

2E 轴部

2a 热水阀

2b 冷水阀

3 偏压体

4 作动器

10 O型圈

P 热水流入口中心与冷水流入口中心的中间点。