专利名称：流道切换阀及淋浴系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种流道切换阀及淋浴系统。
背景技术：
以往，作为流道切换阀，例如，公知有在专利文献1中公开的结构。该流道切换阀包括感温弹簧，其根据流入流道切换阀内部的流体的温度，形状发生可逆的变化；阀芯，其被该感温弹簧施力。当伴随感温弹簧的形状变化而对阀芯施加载荷时，阀芯以在这样两种状态之间进行切换的方式移动，即针对适当温度的流体的排出口与流道连通的状态，所述适当温度流体是温度在规定温度范围内的流体；和针对非适当温度的流体的排出口与流道连通的状态，所述非适当温度的流体是温度在规定温度范围外的流体。
在将这种流道切换阀应用在例如浴缸中使用的淋浴系统的情况下，可具有这样的结构使作为适当温度的水的温水从淋浴头排出，作为非适当温度的水的冷水或热水，从淋浴头以外的排出口排出。在这样的情况下，用户不会因从淋浴头突然排出冷水或热水而感到不舒服。
但是，在上述的流道切换阀中，用户不能根据自己的意志，故意地使非适当温度的水从淋浴头排出。例如，在夏季需要冷水的情况下，或者在冬季需要热水的情况下，用户不能使冷水或热水从淋浴头排出。
专利文献2为了解决上述不便而公开了进行了这样的改良后的淋浴系统不仅是适当温度的水，根据必要，还可以使非适当温度的水从淋浴头排出。该淋浴系统包括非适当温度水的逃逸机构，其用于使非适当温度的水不会从淋浴头排出；旁路流道，其设置成绕过该逃逸机构；切换阀，其用于开闭该旁路流道。在该淋浴系统的情况下，在想要从淋浴头排出非适当温度的水时，用户只要操作切换阀使旁路流道打开即可。这样，非适当温度的水并不通过逃逸机构，而是通过旁路流道从淋浴头排出。
但是，在专利文献2的淋浴系统中，必须分开设置用于使适当温度的水从淋浴头排出的流道，以及用于使非适当温度的水从淋浴头排出的流道(上述旁路流道)。因此，该淋浴系统比较大型，需要有大的设置空间。从而，在浴缸空间小的情况下，有时就不能安装该淋浴系统。
专利文献1日本专利公报特开平10-299926号专利文献2日本专利公报特开2003-24232号发明内容本发明的目的在于，实现这样的流道切换阀的小型化，其从用于排出适当温度流体的排出口，不仅能够排出适当温度的流体，还可以根据需要，排出非适当温度的流体。此外，本发明的目的还在于提供一种具有上述的流道切换阀的淋浴系统。
为达到上述目的，在本发明的一个方式中，提供一种流道切换阀。该流道切换阀具有阀壳(valve casing)、阀芯和阀芯驱动单元。阀壳包括流体供给口，其用于将向阀壳内供给流体；第1排出口，其排出通过流体供给口供给到阀壳内的、温度在规定温度范围以外的流体；第2排出口，其排出通过流体供给口供给到阀壳内的、温度在规定温度范围内的流体；第1流道，其将流体供给口连接到第1排出口；第2流道，其将流体供给口连接到第2排出口；第1阀孔，其设置在第1流道的中途；第2阀孔，其设置在第2流道的中途；第1阀座，其与第1阀孔对应地设置；第2阀座，其与第2阀孔对应地设置。阀芯在第1位置和第2位置之间移动，所述第1位置是阀芯与第1阀座抵接以使第1阀孔关闭的位置；所述第2位置是阀芯与第2阀座抵接以使第2阀孔关闭的位置。阀芯驱动单元根据流体的温度，使阀芯配置在第1位置或第2位置。第1流道的一部分和第2流道的一部分是共用的。流道切换阀还具有锁定单元，该锁定单元强制性地使阀芯移动到第1位置，并将阀芯保持在第1位置。
在本发明的另一个方式中，提供一种淋浴系统。该淋浴系统包括上述流道切换阀；软管；以及淋浴头。淋浴头通过软管与流道切换阀的第1排出口连接。
本发明还提供下述的另一种流道切换阀。该流道切换阀包括主体，其形成有流体通过的流道；出水孔，其在阀主体上开口，以便向后续的部件供给流体；排水孔，其在阀主体上开口，以便在流体的温度是规定温度范围以外的温度的情况下进行排水；阀芯，其容纳在上述流道中，用于开闭流道的与出水孔连通的部分、或流道的与排水孔连通的部分中的任一方；第1感温元件，其以对该阀芯向规定方向施力的方式容纳在流道中；偏压弹簧和第2感温元件，它们以对阀芯向所述规定方向的相反方向施力的方式容纳在流道中。第1感温元件和第2感温元件的作用力分别根据流体的温度而变化。当流体的温度在上述规定温度范围以外的情况下，由于偏压弹簧的作用力与第2感温元件的作用力之和，超过第1感温元件的作用力，阀芯以使流体从排水孔排出的方式移动。在阀芯上连接有手柄，该手柄用于强制性地使阀芯在流道内移动。通过操作该手柄，阀芯以封闭流道的与排水孔连接的部分的方式移动。
图1是配置在混合水龙头与淋浴头之间的第1实施方式的流道切换阀的示意图。
图2是从出水孔吐出适当温度的水的状态的图1所示的流道切换阀的截面图。
图3是从排水孔排出非适当温度的水的状态的图1所示的流道切换阀的截面图。
图4是从出水孔吐出非适当温度的水的状态的图1所示的流道切换阀的截面图。
图5是从出水孔吐出适当温度的水的状态的第2实施方式的流道切换阀的截面图。
图6是从排水孔排出非适当温度的水的状态的第2实施方式的流道切换阀的截面图。
图7是从出水孔吐出非适当温度的水的状态的第2实施方式的流道切换阀的截面图。
图8是表示交替开闭第2实施方式的流道切换阀的排水孔和出水孔的锁定(latch)机构的分解立体图。
图9是图8所示的锁定机构的一部分的展开图。
图10是从出水孔吐出适当温度的水的状态的第3实施方式的流道切换阀的截面图。
图11是从排水孔排出低温的非适当温度的水的状态的第3实施方式的流道切换阀的截面图。
图12是从排水孔排出高温的非适当温度的水的状态的第3实施方式的流道切换阀的截面图。
图13是从出水孔强制地吐出低温的非适当温度的水的状态的第3实施方式的流道切换阀的截面图。
图14是从出水孔强制地吐出高温的非适当温度的水的状态的第3实施方式的流道切换阀的截面图。
图15是表示第1和第2蜡热电偶(wax thermoelement)的温度特性的曲线图。
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的第1实施方式进行说明。
如图1所示，本实施方式的流道切换阀A，例如安装在浴室的混合水龙头1与淋浴头2之间。在调节作为流体的水的温度和流量的混合水龙头1上，连接有供给管5。混合水龙头1具有切换阀4，温度和流量进行调节后的水通过切换阀4的操作，有选择地提供给出水管5和混合水龙头1的出水管3中的任一方。供给管5通过流道切换阀A与软管6连通。在软管6的末端安装有淋浴头2。流道切换阀A、淋浴头2、以及软管6构成淋浴系统。
如图2所示，流道切换阀A具有中空的主体10。在主体10的一端(在图2中为下端)设置有第1开口孔12。在第1开口孔12安装有第1盖部件24。第1盖部件24具有作为流体供给口的温水供给口24b。在主体10的另一端(在图2中为上端)设置有第2开口孔13。在第2开口孔13安装有第2盖部件25。主体10、第1盖部件24、以及第2盖部件25构成阀壳(valve casing)。阀壳在其内部具有流道11。从混合水龙头1提供给供给管5的水通过温水供给口24b，流入流道11内。
在主体10的周壁，设置有作为第1排出口的排水孔15、以及作为第2排出口的出水孔14。在来自混合水龙头1的水的温度在规定温度范围内的情况下，即，在来自混合水龙头1的水为适当温度的情况下，来自混合水龙头1的水从出水孔14吐出。在来自混合水龙头1的水的温度在规定温度范围以外的情况下，即，在来自混合水龙头1的水不是适当温度的情况下，来自混合水龙头1的水从排水孔15排出。即，来自混合水龙头1的水根据该水的温度，有选择地从出水孔14和排水孔15中的任一方吐出或排出。在本实施方式的情况下，高于35℃且低于45℃的温度是适当温度，小于等于35℃或大于等于45℃的温度是非适当温度。出水孔14和排水孔15相对于在流道11中流动的水的流通方向，配置在互不相同的位置。具体地讲，出水孔14相比于排水孔15位于下游侧。出水孔14和排水孔15均通过流道11与温水供给口24b连通。即，流道11包括从温水供给口24b至排水孔15的第1流道(在图3中用双点划线表示的箭头)、以及从温水供给口24b至出水孔14的第2流道(在图2中用双点划线表示的箭头)，第1流道的一部分和第2流道的一部分是共用(重复)的。
在流道11的从温水供给口24b至排水孔15的部分的中途，设置有第1阀孔33a。在流道11的从温水供给口24b至出水孔14的部分的中途，设置有第2阀孔33b。第1阀孔33a和第2阀孔33b相对于在流道11中流动的水的流通方向，配置在互不相同的位置。具体地讲，第2阀孔33b相比于第1阀孔33a位于下游侧。
在流道11中容纳有大致为圆筒形状的阀芯16。在阀芯16的外周中央，设置有沿周向延伸的环状槽17。在环状槽17中安装有密封部件18，以使阀芯16的外表面与流道11的内表面紧密接触。
阀芯16在其一端(在图2中为下端)具有位置接近第1盖部件24的环状的第1端面19a，在其另一端(在图2中为上端)具有位置接近第2盖部件25的环状的第2端面19b。阀芯16可以在图2所示的第1位置P1与图3所述的第2位置P2位置之间移动，所述第1位置P1，是阀芯16的第1端面19a与作为第1阀座24a发挥功能的第1盖部件24的上端面抵接的位置；所述第2位置P2，是阀芯16的第2端面19b与作为第2阀座25a发挥功能的第2盖部件25的下端面抵接的位置。在阀芯16位于第1位置P1时，如图2所示，第2阀孔33b被打开。因此，来自混合水龙头1的水从出水孔14吐出。另一方面，在阀芯16位于第2位置P2时，如图3所示，第1阀孔33a被打开。因此，来自混合水龙头1的水从排水孔15排出。
在流道11中容纳有对阀芯16朝向第1位置P1(朝向下游侧)施力的第1感温元件23a、以及对阀芯16朝向第2位置P2(朝向上游侧)施力的第2感温元件23b、以及偏压弹簧(bias spring)22。第1感温元件23a和第2感温元件23b是由形状记忆合金制成的螺旋弹簧，其根据来自混合水龙头1的水的温度，在轴线方向进行伸缩变形。相比于阀芯16处于下游侧(在图2中为上方)的第1感温元件23a，在来自混合水龙头1的水的温度在规定的温度范围内时会伸长。相比于阀芯16处于上游侧(在图2中为下方)的第2感温元件23b，在来自混合水龙头1的水的温度处于与上述规定的温度范围不同的温度范围内时会伸长。从而，第1感温元件23a和第2感温元件23b的作用力，分别根据来自混合水龙头1的水的温度而发生变化。另一方面，配置在第2感温元件23b内的偏压弹簧22的作用力，并不会受到来自混合水龙头1的水的温度的影响。偏压弹簧22、第1感温元件23a、以及第2感温元件23b构成了这样的阀芯驱动单元，其根据来自混合水龙头1的水的温度，使阀芯16配置在第1位置P1或第2位置P2。
第1感温元件23a的一端(在图2中为下端)与设置在阀芯16内周中央的凸缘部20抵接。第1感温元件23a的另一端(在图2中为上端)与旋合在第2盖部件25上的塞子28抵接。偏压弹簧22和第2感温元件23b的一端(在图2中为上端)与凸缘部20抵接。偏压弹簧22和第2感温元件23b的另一端(在图2中为下端)与第1盖部件24抵接。
在通过流道11的水的温度小于等于35℃时，第1和第2感温元件23a、23b都不伸长。在该情况下，由第1感温元件23a施加到阀芯16上的载荷，低于由偏压弹簧22和第2感温元件23b施加到阀芯16上的载荷。换言之，对阀芯16朝向上游侧(在图2中为下方)施力的第1感温元件23a的作用力，低于对阀芯16朝向下游侧(在图2中为上方)施力的偏压弹簧22的作用力与第2感温元件23b的作用力之和。从而，阀芯16朝向上方移动，因而如图3所示，阀芯16配置在第2位置P2。
在通过流道11的水的温度大于等于45℃时，只有第2感温元件23b伸长，第1感温元件23a并不伸长。在此情况下，对阀芯16朝向下方施力的第1感温元件23a的作用力，低于对阀芯16朝向上方施力的偏压弹簧22的作用力与第2感温元件23b的作用力之和。由此，阀芯16朝向上方移动，从而配置在第2位置P2。
在通过流道11的水的温度高于35℃且低于45℃时，只有第1感温元件23a伸长，第2感温元件23a并不伸长。在此情况下，由第1感温元件23a施加到阀芯上的载荷，超过由偏压弹簧22和第2感温元件23b施加到阀芯16上的载荷。换言之，对阀芯16朝向下方施力的第1感温元件23a的作用力，超过对阀芯16朝向上方施力的偏压弹簧22的作用力与第2感温元件23b的作用力之和。由此，阀芯16朝向下方移动，如图2所示，阀芯16配置在第1位置P1。
第2盖部件25大致为圆筒状，并具有沿轴心方向延伸的通孔26。在通孔26的内周面，设置有内螺纹部27。塞子28具有对应于内螺纹部27的外螺纹部29。在第2盖部件25的内螺纹部27上接合有塞子28的外螺纹部29的状态下，塞子28的一部分插入在通孔26内。在塞子28的末端连接有手柄31。塞子28在内周具有环状的支承部30，第1感温元件23a的上端与支承部30抵接。当旋转操作手柄31以使塞子28拧入第2盖部件25中，即，使塞子28向下方移动时，阀芯16移动到第1位置P1，并保持在该第1位置P1。塞子28和手柄31构成锁定单元，该锁定单元强制性地使阀芯16移动到第1位置P1，并将阀芯16保持在第1位置P1。
接下来，对流道切换阀A的作用进行说明。
当从混合水龙头1供给到流道切换阀A的水的温度，高于35℃且低于45℃时，只有第1感温元件23a伸长，第2感温元件23b并不伸长。因此，如图2所示，第1感温元件23a的作用力的大小超过偏压弹簧22的作用力与第2感温元件23b的作用力之和，通过该第1感温元件23a的作用力，阀芯16朝向下方移动，并配置在第1位置P1。其结果，阀芯16的第1端面19a落座(抵接)于第1盖部件24的第1阀座24a，第1阀孔33a被关闭。从而，流道11中的水通过第2阀孔33b，从出水孔14吐出并供给到软管6。这样，高于35℃且低于45℃的适当温度的水从淋浴头2吐出。
当从混合水龙头1供给到流道切换阀A的水的温度小于等于35℃时，第1和第2感温元件23a、23b都不伸长。因此，如图3所示，偏压弹簧22和第2感温元件23b的作用力的大小，超过第1感温元件23a的作用力，通过该偏压弹簧22和第2感温元件23b的作用力，阀芯16朝向上方移动，并配置在第2位置P2。其结果，阀芯16的第2端面19b落座(抵接)于第2盖部件25的第2阀座25a上，第2阀孔33b被关闭。从而，流道11中的水通过第1阀孔33a，从排水孔15排出到外部。从而，温度小于等于35℃的非适当温度的水不会从淋浴头2吐出。
当从混合水龙头1供给到流道切换阀A的水的温度大于等于45℃时，只有第2感温元件23b伸长，第1感温元件23a并不伸长。因此，如图3所示，偏压弹簧22和第2感温元件23b的作用力的大小超过第1感温元件23a的作用力，通过该偏压弹簧22和第2感温元件23b的作用力，阀芯16朝向上方移动，并配置在第2位置P2。其结果，阀芯16的第2端面19b落座(抵接)于第2盖部件25的第2阀座25a上，第2阀孔33b被关闭。从而，流道11内的水通过第1阀孔33a，从排水孔15排出到外部。从而，温度大于等于45℃的非适当温度的水也不会从淋浴头2吐出。
当希望使温度小于等于35℃或大于等于45℃的非适当温度的水从淋浴头2吐出时，旋转操作手柄31，以使塞子28向下方移动。于是，通过塞子28，第1感温元件23a被压缩，如图4所示，阀芯16通过第1感温元件23a被朝向下方施力，从而移动到第1位置P1。由此，阀芯16的第1端面19a落座于第1盖部件24的第1阀座24a上，第1阀孔33a被关闭。通过被压缩而增强了的第1感温元件23a的作用力为这样的大小即使在第2感温元件23b伸长的情况下，也可以充分地将阀芯16继续保持在第1位置P1上。因此，来自混合水龙头1的水并不从排水孔15排出，而是从出水孔14吐出。于是，并不只是适当温度的水，根据需要，也可以从出水孔14吐出非适当温度的水。
本实施方式具有以下优点。
(1)在图1所示的流道切换阀A中，用于使适当温度的水从淋浴头2排出的第1流道的一部分、以及用于使非适当温度的水从淋浴头2排出的第2流道的一部分是共用的。因此，与第1流道和第2流道完全分开设置的情况相比，流道切换阀A更为紧凑。
(2)即使在流道11中流过非适当温度的水的情况下，通过旋转操作手柄31，阀芯16移动到第1位置P1。从而，根据需要，可以使非适当温度的水从淋浴头2吐出。
(3)由形状记忆合金制成的第1、第2感温元件23a、23b根据来自混合水龙头1的水的温度而伸缩，由此不必依赖电力就可使阀芯16移动。所以，即使在不能确保电源的情况下，只要设置空间允许，即可设置流道切换阀A。此外，由于不需要电源，因此，在流道切换阀A中不需要具有漏电对策用的结构。这很有助于流道切换阀A的小型化和低成本化。此外，根据不必依赖电力就可以使阀芯16移动的第1感温元件23a以及第2感温元件23b，当使阀芯16移动时，不会产生动作噪音。
(4)由于在阀壳内的流道11中配置阀芯16，因此，可以实现主体10的节省空间化，可以使流道切换阀A更加紧凑。
(5)为了将从温水供给口24b流入的水导入到出水孔14，阀芯16形成为筒状，因此，可以实现阀芯16的轻量化。从而，由于阀芯16移动时的应答性提高，因此，可以使出水孔14和排水孔15的开闭切换高速化。此外，阀芯16的轻量化还有助于流道切换阀A的轻量化。
接下来，参照附图对本发明的第2实施方式进行说明。以下，以与第1实施方式不同的部分为中心进行说明，对于相同或类似的结构，赋予与第1实施方式相同的标号，并省略其说明。
如图5和图8所示，在流道切换阀A的第2盖部件25上，旋合有筒体38。在筒体38的内周面上，以隔开相等间隔并且沿轴向方向延伸的方式形成有3个突条39。在这些突条39之间，形成纵槽40。在各突条39的端部分别形成有锯齿面41。通过这些锯齿面41，形成有位于相邻的纵槽40的中间部的止挡部42。
在筒体38内，以从筒体38的上端面突出的方式插入有操作轴43。在操作轴43的上端部安装有手柄31。在操作轴43的下端中央形成有支承孔44。在操作轴43的下端外周形成有凸缘部45。在操作轴43的凸缘部45与筒体38之间，介入安装有螺旋弹簧46。通过螺旋弹簧46的作用力，操作轴43被向外方施力。
在操作轴43的凸缘部45的外周面上，等间隔地突出设置有3个卡合突起47。在凸缘部45的端面上，等间隔地形成6个山形凸轮面48。通过使操作轴43的各卡合突起47可滑动地与筒体38的各纵槽40卡合，操作轴43可以向筒体38的轴线方向移动。
在操作轴43的支承孔44中，以能够相对旋转并且能够向轴线方向相对移动的方式贯穿插入地支承有旋转体49。在旋转体49的中央外周，形成有凸缘部50。在凸缘部50的外周面上，等间隔地突出设置有3个接合突起51，所述卡合突起51可以与筒体38的纵槽40和止挡部42卡合。在凸缘部50中，在与位于上述操作轴43的凸缘部45对置的端面上，等间隔地形成有可与操作轴43的山形凸轮面48接合的6个倾斜面52。
在筒体38内的下端部，通过支承筒54，以能够沿轴线方向移动的方式贯穿插入地支承有旋转体49。旋转体49的末端部通过形成于第2盖部件25的通孔53(参照图7)，配置在流道11内，并且可以与载置在第1感温元件23a的端部的按压板56抵接。在旋转体49上，从外部插入有按压弹簧55。按压弹簧55的一端部与旋转体49的凸缘部50卡定，另一端与支承筒54卡定。通过按压弹簧55，旋转体49被施力，以便向外方移动，从而使得旋转体49的倾斜面52与操作轴43的山形凸轮面48接合。
对本实施方式的流道切换阀A的作用进行说明。
如图5所示，在旋转体49的末端部离开按压板56、第1感温元件23a没有被从外部强制压缩的状态下，当从混合水龙头1向流道切换阀A的主体10供给适当温度的水时，阀芯16移动到第1位置P1，阀芯16的第1端面19a落座(抵接)于位于第1盖部件24的第1阀座24a上。从而，流道11与排水孔15之间的连通被阻止，并且，由于流道11与出水孔14之间的连通被允许，因此，适当温度的水从出水孔14吐出。
如图6所示，在旋转体49的末端部离开按压板56、第1感温元件23a没有被从外部强制压缩的状态下，当从混合水龙头1向流道切换阀A的主体10供给非适当温度的水时，阀芯16移动到第2位置P2，阀芯16的第2端面19b落座于位于第2盖部件25的第2阀座25a上。从而，出水孔14被关闭，同时，排水孔15被打开，因此，适当温度的水从排水孔15排出。
接下来，对强制性地使流过主体10的流道11的非适当温度的水，从出水孔14吐出的情况进行说明。当推动操作手柄31时，操作轴43克服螺旋弹簧46的作用力而向下侧移动，旋转体49与操作轴43同方向地移动。在此情况下，伴随操作轴43的移动，通过山形凸轮面48与倾斜面52的接合，旋转体49转过规定的角度，如图9所示，位于该旋转体49的卡合突起51从筒体38的纵槽40脱出，与止挡部42卡合。
从而，在该状态下，即使释放手柄31的推动操作，通过螺旋弹簧46的作用力，尽管手柄31和操作轴43恢复移动到上侧位置，但旋转体49仍保持在下侧位置。从而，如图7所示，通过按压板56，第1感温元件23a保持在压缩状态，阀芯16被强制性地移动到第1位置P1。在该状态下，即使在任一方的感温元件23a、23b上产生载荷的情况下，由于第1感温元件23a因被压缩而产生的强作用力施加在阀芯16上，因此，阀芯16不会返回到第2位置P2。从而，第2阀孔33b保持在打开状态，继续从出水孔14吐出非适当温度的水。
当再次推动操作手柄31时，操作轴43向下侧移动，通过山形凸轮面48与倾斜面52的接合，旋转体49又转过规定的角度。由此，位于旋转体49的卡合突起51脱离筒体38的止挡部42，而插入卡合到纵槽40内。此后，当释放手柄31的推动操作时，通过螺旋弹簧46的作用力，手柄31和操作轴43恢复移动到上侧位置，同时，通过按压弹簧55的作用力，旋转体49也恢复移动到下侧位置。
由此，如图6所示，按压板56从按压状态被释放，通过偏压弹簧22和第2感温元件23b的作用力，阀芯16移动到第2位置P2。但是，由于在流道11中流入有非适当温度的水，因此，阀芯16仍旧配置在第2位置P2，第1阀孔33a保持在打开状态。从而，非适当温度的水从排水孔15排出。
从而，每当对手柄31进行推动压操作时，可以交替切换以下两中状态锁定状态，将阀芯16保持在第1位置P1，使两个感温元件23a、23b以及偏压弹簧22的动作无效；以及解锁状态，解除阀芯16的保持，使两个感温元件23a、23b以及偏压弹簧22的动作有效。因此，这与第1实施方式中所示的通过转动手柄31以切换锁定状态与解锁状态的情况相比，可以通过一次触摸(one touch)进行切换。
在本实施方式中，塞子28、手柄31、操作轴43、旋转体49、按压弹簧55、以及按压板56构成锁定单元。
接下来，参照附图对本发明的第3实施方式进行说明。以下，以与第1实施方式不同的部分为中心进行说明，对于相同或类似的结构，赋予与第1实施方式相同的标号，并省略其说明。
如图10所示，在主体10与第1盖部件24之间，设置有筒状的容纳壳体60。在容纳壳体60内，在其上游侧与下游侧之间容纳有隔开间隔配置的作为第1感温元件的第1蜡热电偶61、以及作为第2感温元件的第2蜡热电偶62。各蜡热电偶61、62具有活塞杆61a、62a，所述活塞杆61a、62a的突出量根据蜡的体积而变化，所述蜡的体积根据淋浴水的温度而变化。另外，在本实施方式中，由主体10、第1盖部件24、以及第2盖部件25构成阀壳。
蜡热电偶61、62的活塞杆61a、62a朝向相互相反的方向。朝向下侧的第2蜡热电偶62的活塞杆62a的末端部，由可通过淋浴水的第1盖部件24的中央部支承。引导该活塞杆62a的导向筒62b形成在容纳壳体60的中间附近。导向筒62b可滑动地贯穿插入在可通过淋浴水的导向部63的中央。从而，第2蜡热电偶62以可向上下方向移动的方式支承。
在第2蜡热电偶62的上部，通过偏压弹簧22，支承由第1蜡热电偶61。蜡热电偶61、62可以相互接近或分离。引导第1蜡热电偶61的活塞杆61a的导向筒61b，旋合在上述阀芯16的中央部。从而，第1蜡热电偶61与阀芯16一体地移动。由偏压弹簧22、第1蜡热电偶61、以及第2蜡热电偶62构成阀芯驱动单元。
在本实施方式中，当阀芯16配置在第1位置P1时，与该第1端面19a接触的第1阀座64a成为容纳壳体60的端部。此外，当阀芯16配置在第2位置P2时，与该第2端面19b接触的第2阀座64b成为阀座底座66的周缘部，该阀座底座66通过旋合在第2盖部件25上的夹持部件65，而安装在第2盖部件25上。在夹持部件65的中央部，可滑动地贯穿插入有从阀芯16的中央部突出设置的杆支承部16a。这样构成的原因在于，为了使安装有第1蜡热电偶61的阀芯16，可在第1位置P1与第2位置P2之间稳定地移动。
在上述第2盖部件25上，可进退地旋合有一体地安装在手柄31上的塞子67。在该塞子67的内部空间67a内，容纳有补偿螺旋弹簧68。补偿螺旋弹簧68的一端与内部空间67a的底部抵接，另一端与移动体70接合，该移动体70设置于旋合在塞子67的下端面的调节器69上。补偿螺旋弹簧68的弹簧常数被设定成大于偏压弹簧22，并且，可通过改变调节器69的旋合位置来调节作用力。在形成于调节器69的中央部的通孔69a中，可以与移动体70抵接地插入有第1蜡热电偶61的活塞杆61a的末端部。
对上述各蜡热电偶61、62的温度特性进行说明。各蜡热电偶61、62的活塞杆61a、62a设定成根据淋浴水的温度而使得突出量不同。即，如图15所示，当淋浴水的温度低于45℃时，第1蜡热电偶61的活塞杆61a的突出量，大于第2蜡热电偶62的活塞杆62a的突出量。当淋浴水的温度超过45℃时，第2活塞杆62a的突出量大于第1活塞杆61a的突出量。此外，第1蜡热电偶61的活塞杆61a设定成在淋浴水的温度为45℃时，突出量达到最大，并到达行程终点。与此相对，第2蜡热电偶62的活塞杆62a设定成在淋浴水的温度为高于45℃的温度时，到达行程终点。
从而，如图10所示，当适当温度的水流入流道切换阀A的流道11时，第1蜡热电偶61的活塞杆61a在到达行程终点的中途碰到移动体70，在该状态下，到达行程终点。这样，由于补偿螺旋弹簧68的弹簧常数设定大于偏压弹簧22，因此，第1蜡热电偶61通过活塞杆61a的推力(载荷)，以压缩偏压弹簧22的方式向与活塞杆61a的突出方向相反的方向移动，从而，阀芯16被配置于第1位置P1。由此，第1阀孔33a被关闭，另一方面，第2阀孔33b被打开，所以流入流道11的适当温度的水通过第2阀孔33b，从出水孔14吐出。
如图11所示，当小于等于35℃的非适当温度的水流入流道切换阀A的流道11时，由于第1蜡热电偶61的活塞杆61a不会碰到移动体70，因此通过偏压弹簧22的弹力，阀芯16被配置于第2位置P2。由此，第2阀孔33b被关闭，另一方面，第1阀孔33a被打开，所以流入流道11的非适当温度的水通过第1阀孔33a，从排水孔15排出。
如图12所示，当大于等于45℃的非适当温度的水流入流道切换阀的流道11时，在第1蜡热电偶61的活塞杆61a到达行程终点后，只通过第2蜡热电偶62的活塞杆62a，使向上方的推力(负荷)起作用，因此，偏压弹簧22被进一步压缩，偏压弹簧22的作用力就变得大于补偿螺旋弹簧68的作用力。因此，第1蜡热电偶61被推向上方，阀芯16被配置于第2位置P2。由此，第2阀孔33b被关闭，另一方面，第1阀孔33a被打开，所以，流入流道11的非适当温度的水通过第1阀孔33a，从排水孔15排出。
接下来，对强制性地使流过流道11的非适当温度的水从出水孔14吐出的情况进行说明。在小于等于35℃的非适当温度的水流入图11所示的流道切换阀A的流道11中时，当旋转压入手柄31时，如图13所示，塞子67一边转动一边接近第1蜡热电偶61，移动体70碰到该第1蜡热电偶61的活塞杆61a的末端部。在该状态下，当移动体70进一步移动时，第1蜡热电偶61整体克服偏压弹簧22的作用力被压向下方，阀芯16被强制性地移动到第1位置P1。由此，第1阀孔33a被强制性地关闭，并且第2阀孔33b被打开，因此尽管流道11中流动的是非适当温度的水，非适当温度的水也从出水孔14吐出到淋浴头2侧。
当在图12所示的流道切换阀A的流道11中流入有大于等于45℃的非适当温度的水时，当旋转压入手柄31时，如图14所示，保持第1蜡热电偶61的活塞杆61a的末端部碰到移动体70的状态，同时，阀芯16被强制性地配置到第1位置P1。由此，第1阀孔33a被强制性地关闭，并且第2阀孔33b被打开，因此尽管流道11中流动的是非适当温度的水，非适当温度的水也会从出水孔14向淋浴头2侧吐出。
因此，在因第1蜡热电偶61的装配误差等，即使阀芯16被配置到第1位置P1，而第1蜡热电偶61的活塞杆61a未到达行程终点、还存在进一步突出的余地时，通过压缩补偿螺旋弹簧68，可以补偿活塞杆61a的突出。因此，可以防止在第1蜡热电偶61与阀芯16的连接部分上施加很大的拉力，可以实现可靠性的提高。并且，可以在不受第1蜡热电偶61的装配精度影响的情况下，良好地开闭第1阀孔33a和第2阀孔33b。
上述实施方式也可以作以下变更。
·在第1和第2实施方式中，第1感温元件23a配置在偏压弹簧22的外侧，代替该配置方法，也可以将该第1感温元件23a配置在偏压弹簧22的内侧。第1和第2感温元件23a、23b是螺旋弹簧，代替这种结构，第1和第2感温元件23a、23b也可以是板簧或弹簧钢丝(wire)等。
·在第1和第2实施方式中，第1感温元件23a在淋浴水温度高于35℃且低于45℃时伸长，第2感温元件23b在淋浴水温度大于等于45℃时伸长，但也可以使用在与这些温度不同的温度区域内伸长的其它感温元件，变更看作适当温度的水的温度范围。对于第3实施方式，也可以改变各蜡热电偶61、62的活塞杆61a、62a突出时的温度特性，变更看作适当温度的水的温度范围。
·在上述第1至第3实施方式中，使用由形状记忆合金构成的各感温元件23a、23b，或使用各蜡热电偶61、62，机械性地使阀芯16在第1位置P1和第2位置P2之间移动，但例如也可以通过电磁阀等，电气地使阀芯16移动。在此情况下，在主体10中设置有温度传感器，根据由该温度传感器检测到的温度检测信号，来驱动电磁阀。
·在上述实施方式中，在流道的上游侧设置有排出非适当温度的水的第2排出口，在下游侧设置有排出适当温度的水的第1排出口，但也可以改变第1和第2排出口之间的位置关系。
·流体并不仅限于水(淋浴水)，例如也可以是润滑油等其它液体或空气等气体。
·代替在浴缸的淋浴系统中的应用，流道切换阀A也可以应用在例如厕所的温水清洗马桶座圈系统等。
权利要求
1.一种流道切换阀，包括阀壳(10、24、25)；阀芯(16)；阀芯驱动单元(22、23a、23b)，其特征在于，所述阀壳包括流体供给口(24b)，其用于向阀壳内供给流体；第1排出口(15)，其排出通过流体供给口供给到阀壳内的、温度在规定温度范围以外的流体；第2排出口(14)，其排出通过流体供给口供给到阀壳内的、温度在规定温度范围以内的流体；第1流道(11)，其将流体供给口连接到第1排出口；第2流道(11)，其将流体供给口连接到第2排出口；第1阀孔(33a)，其设置在第1流道的中途；第2阀孔(33b)，其设置在第2流道的中途；第1阀座(24a)，其与第1阀孔对应地设置；第2阀座(25a)，其与第2阀孔对应地设置，所述阀芯在第1位置和第2位置之间移动，所述第1位置是阀芯与第1阀座抵接以使第1阀孔关闭的位置；所述第2位置是阀芯与第2阀座抵接以使第2阀孔关闭的位置，所述阀芯驱动单元根据流体的温度，使阀芯配置在第1位置或第2位置，第1流道的一部分和第2流道的一部分是共用的，流道切换阀还具有锁定单元(28、31)，该锁定单元强制性地使阀芯移动到第1位置，并将阀芯保持在第1位置。
2.根据权利要求1所述的流道切换阀，其特征在于，所述阀芯具有第1端面(19a)和第2端面(19b)，当阀芯位于第1位置时，第1端面落座于第1阀座，当阀芯位于第2位置时，第2端面落座于第2阀座，阀芯配置在所述第1流道和第2流道内。
3.根据权利要求1或2所述的流道切换阀，其特征在于，所述阀芯驱动单元包括第1感温元件(23a)，其对阀芯朝向第1位置施力；第2感温元件(23b)和偏压弹簧(22)，它们对阀芯朝向第2位置施力，第1感温元件和第2感温元件的作用力，分别根据流体的温度而发生变化，偏压弹簧的作用力与流体的温度无关，当流体的温度在所述规定温度范围内的情况下，第1感温元件的作用力超过偏压弹簧的作用力与第2感温元件的作用力之和，当流体的温度在所述规定温度范围之外的情况下，第1感温元件的作用力小于偏压弹簧的作用力与第2感温元件的作用力之和。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的流道切换阀，其特征在于，所述锁定单元具有手柄，每当用户操作该手柄时，阀芯可在锁定状态和解锁状态之间切换，所述锁定状态是阀芯保持在第1位置的状态；所述解锁状态是解除对第1位置的保持的状态。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的流道切换阀，其特征在于，所述第1感温元件和所述第2感温元件由形状记忆合金制成，其根据流体的温度，可逆地产生变形。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的流道切换阀，其特征在于，所述第1感温元件和第2感温元件是蜡热电偶。
7.一种淋浴系统，其特征在于，包括权利要求1至6中的任一项所述的流道切换阀；软管(6)；以及淋浴头(2)，淋浴头通过软管与流道切换阀的第1排出口连接。
8.一种流道切换阀，其特征在于，包括主体(10)，其形成有流体通过的流道；出水孔(14)，其在主体上开口，以便向后续的部件(2)供给流体；排水孔(15)，其在主体上开口，以便当流体的温度在规定温度范围以外的情况下进行排水；阀芯(16)，其容纳在所述流道中，用于开闭流道的与出水孔连通的部分(33a)、或流道的与排水孔连通的部分(33b)中的任一方；第1感温元件(23a)，其以对该阀芯向规定方向施力的方式容纳在流道中；偏压弹簧(22)和第2感温元件(23b)，其以对阀芯向所述规定方向的相反方向施力的方式容纳在流道中，第1感温元件和第2感温元件的作用力分别根据流体的温度而发生变化，当流体的温度在所述规定温度范围以外的情况下，由于偏压弹簧的作用力与第2感温元件的作用力之和，超过第1感温元件的作用力，阀芯以使流体从排水孔排出的方式移动，在所述阀芯上连接有手柄(31)，该手柄强用于制性地使阀芯在流道内移动，通过操作该手柄，阀芯以封闭流道的与排水孔连通的部分的方式移动。
全文摘要
本发明的流道切换阀(A)具有吐出适当温度的水的出水孔(14)；排出非适当温度的水的排水孔(15)。从温水供给口(24b)至出水孔的第1流道(11)的一部分、与从温水供给口至排水孔的第2流道(11)的一部分是共用的。由此，可以使流道切换阀紧凑。
文档编号E03C1/04GK1860319SQ200480028268
公开日2006年11月8日 申请日期2004年9月29日 优先权日2003年9月30日
发明者长野聪之, 进藤孝彦, 加纳忍 申请人:株式会社喜多村合金制作所