JP3643122B2 - 圧力平衡装置 - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、水圧系統および機器の圧力平衡装置に関するものである。
発明の背景
温水および冷水供給管路を包含する水圧系統では、しばしば可成りの圧力変動に遭遇する。これらの圧力変動は、温水または冷水供給圧力の、目に見えない大きな低下によるものである。圧力低下は、別の水栓、皿洗い器、洗濯機などが始動され若しくはトイレットが洗い流される際に発生する。この圧力低下により水温の急速な変化がもたらされる。この外乱現象（disturbing phenomenon）を防止すべく、系統内に圧力平衡装置が配置され、それが、高圧を伴った管路からの流れを制限することにより冷水および温水供給管路間の圧力変動を補償する。
圧力平衡装置には一般に２つの主要形式、即ち変形可能な膜を備えた圧力平衡装置と、スライドボックスを備えた圧力平衡装置とがある。これらの圧力平衡弁の形式の双方は、若干の特徴的な利点および不利点を呈している。
膜を備えた圧力平衡弁には、強く張った変形可能な膜に支えられ且つ、更に高い圧力を伴った管路を部分的に塞ぐ若しくは絞るべく、供給管路間に圧力差がある場合に動く可動ユニットが含まれる。膜の存在により、供給管路間の分離が確保される。しかし膜自体は、この装置を不安定にする。膜は容易に振動を生起し、ある条件のしたではかなりの外乱強さに達する可能性がある。更にまた、膜は比較的に大きい直径を備え得るが、これらの装置の構造に鑑みて、装置の作動のために圧力が作用する有効な作用断面が可成り限定されるようになり、従って適切な作動を達成するためには、これらの装置を比較的大きくすることが必要である。
スライドボックスを備えた圧力平衡装置には、供給管路を包有する本体の内腔内に取り付けられたピストン・ボックスが含まれる。それらは不安定性や大きい振動に左程遭遇しないが、それらが供給管路間に分離をもたらすことはなく、そのため、供給管路間に逆止め弁を必要とする。更にピストン・ボックスは装置の一般的寸法に比べて小さい直径を有し、ボックス上に加えられる圧力の力は小さい。その結果ボックスには保持パッキングやシールを備えることができないが、それは、装置の作動を損なう過度の摩耗や引裂きがそれにより生起されるためである。従ってボックスおよび関連内腔は精密に機械加工されなければならないが、それは経費がかかり、容易に目詰まりをもたらす。最後に、精密に機械加工するための必要条件は、主要部に金属構造を必要とし、このことが作動を妨げるカルシウム付着物の形成を招き、装置の閉塞に致る可能性がある。
上記に鑑みて、本発明の主目的は、不安定現象や振動に遭遇しない圧力平衡装置にて、特に高価な機械加工を必要とせず、供給管路間に分離を確保し、小さい本体やカートリッジへのその取付けを可能とする縮小された寸法を備えた実施例の生成を許容すべく、圧力を受ける有効断面が装置の外部寸法に対して極力大となるようにした装置をもたらすことにある。
発明の要約
本発明の圧力平衡装置は、２組の排出管路と連通する円筒状内腔、前記円筒状内腔内を軸線方向に移動でき且つそれに対してシールで保持される可動ユニット、および本体の前記内腔と同軸をなし且つ前記内腔の両端部を占有しその内側へ延在するように配置された２組の水入口部材を含み、各入口部材が供給管路と連通すべく意図された空洞を有し、内部で背壁に終わり、前記背壁の付近に外部円筒面を貫いて延びる半径方向通路を有し、２組の部材の前記背壁が前記可動ユニットの２面の反対側に隔置され、１対の円筒シェルが前記可動ユニットの２面から延伸して２組の入口部材の前記外部円筒面と協働し、前記シェルの各々が連続壁部分および通路開口部を有し、各円筒シェルの連続壁および通路開口部の部分が、可動ユニットが２組の入口部材の前記背壁に対して中央に位置付けられた場合に通路開口部が対応的な入口部材の前記半径方向通路と連通し、可動ユニットが関連する入口部材に接近すべく移動された場合に円筒シェルの前記連続壁部分が前記入口部材内の前記半径方向通路の１つを覆い若しくは部分的に閉塞するように配置される。
本発明の装置は不安定性および振動に対する傾向を何ら有さず、いかなる高価な機械加工も必要としない。本圧力平衡装置は装置の外部寸法に極めて近い寸法を有する。供給管路の圧力は、可動ユニットの全面に力を及ぼし、従って、装置の全体的寸法を減少することを可能にさせる比較的に強い力を生起させる。この装置の全体的設計は、製造上の観点および組立て上の観点の双方から、経済的な実施に役立つものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の圧力平衡装置の軸線方向断面図、
第２図は、本発明の第二実施例の軸線方向断面図、
第３図は、第２図の実施例に用いられる円筒シェルの斜視図、
第４図ないし第６図は、第２図に示す可動ユニットの代替実施例の保持シールの配置を示す部分断面図、
第７図は、混合本体内または混合弁カートリッジ内のカートリッジとして用いるのに適した本発明の装置の実施例の断面図、
第８図は、第７図の線VIII−VIIIに沿って截断した図、
第９図は、第７図の圧力平衡装置を構成する部分の分解図である。
好適な実施例の詳細な説明
第１図について説明すると、参照数字１は、内腔２に対し垂直に延在する２組の出口管路３および４を備えた内腔２を有する本体を示す。内腔２の端部領域には、ねじ込みリング９で保持された２組の水入口部材５がある。入口部材５は中空で、温水および冷水供給管路へ接続されるようになっている。各入口部材５は、外部円筒面を有する部分６との若干の軸線方向距離だけ内腔２内へ延びている。各入口部材５は、その内端部で背壁７により止水されている。各背壁７に隣接して、半径方向通路８が円筒面６を貫いている。入口部材５の背壁７間の空間の内腔２の内側には、ほぼ円盤形状の可動ユニット10が配置されている。可動ユニット10は、内腔２の表面と接触する周辺シール11を有する。可動ユニット10は軸線方向に移動できる。可動ユニット10の２面から２組の円筒形殻体12が延び、その両端に連続する壁部分13があり、その内側には通路開口部14がある。各円筒形殻体12は分配部材５の外部円筒面６と接触する。こうした配列のため、分配部材５の背壁に対して可動ユニット10が中央に位置付けられた場合に、円筒形殻体12の通路開口部14は入口部材５の半径方向通路６と連通し、且つそれに関して中央に位置付けられる。更にまた通路開口部14は、可動ユニット10が、中央に位置付けられた休止位置から移動されて部材５の一方または他方に接近する場合にも、入口部材５の半径方向通路６と依然連結するに足りる程に広い。第１図には、右側の分配部材５の半径方向通路６が部分的に閉塞された際、左側の入口部材５の半径方向通路６が通路開口部14と十分な連通をするよう、左方に移動されて示されている。
この装置は次の態様で作動する。可動ユニット10が当初、中央に位置付けられた休止位置にあり且つ、入口部材５に接続された２組の供給管路内の圧力が互いに等しいと仮定すれば、圧力により可動ユニット10の２面上に等しい力が加えられ、可動ユニット10は中央に位置付けられた位置から移動しない。これらの条件下では半径方向通路６が妨げられず、入口部材５から来る水は、これらの半径方向通路を経て排出管路３および４内へ流れる。しかし例えば、左側の入口部材５に接続された管路内の圧力が降下し若しくは右側の入口部材に接続された管路内の圧力が上昇した場合、可動ユニット10に加えられる圧力はもはや同等ではなく、第１図に示す位置に左方へ強いて移動される。可動ユニット10の全面に圧力が作用するので、シール11の不可避な抵抗や摩擦にも拘わらず、生成される力は大きく、可動ユニット10の移動モーメントを困難なく生起させることができる。左方への可動ユニット10の移動により、右側の入口部材５の半径方向通路６は右側の円筒形殻体12の連続壁部分13で少なくとも部分的に覆われ、従って、前記半径方向通路を流過する水は減少される。これにより、排出管路４における圧力の減少と、左方に向けて可動ユニット10に加えられる力の対応的な減少とがもたらされるが、排出管路３における圧力および、従って、左方に向けて可動ユニット10に加えられる力には変化がない。可動ユニット10の移動が継続され、排出管路３および４内の圧力がほぼ等しくなるまで右側の半径方向の通路の閉塞のために強められる。この時点で可動ユニットがその左方への運動を停止し、装置は、排出管路内の圧力を平衡させるという目的を達成する。右の供給管路内の圧力が左の供給管路の圧力よりも大である場合、同じ現象が逆に発生することは明らかである。従って、供給管路内の圧力が変動しても、この装置により排出圧力が連続的に平衡を保たれる。
ここに説明した実施例の場合、円筒シェル12は、可動ユニットの円盤10と一体部片になされている。この部片はプラスチック材料から型打ちすることができるが、その型打ちは恐らく若干困難である。更にまた、適正な作動を行うためには、分配部材５の円筒面６と本体１の内腔２の面との間に同心性が必要である。この同軸性は、製造および組立ての際に一定の精度を必要とする。これらの難点は、第２図に示された実施例により除去される。
第２図に示された実施例においては、可動ユニット10がその２面に溝15を有し、円筒形殻体12の半径方向フランジ16がそこに挿入されている。円筒シェル12は、ユニット10からの分離部片である。この実施例の殻体12は第３図に示されている。部品12は、可動ユニット10の対応的な溝15内へその半径方向フランジ16を挿入すべく殻体を拡張することを可能にさせる切り口17を有する円筒形殻体12は、可動ユニット10と軸線方向に連接されてはいるが、それに対してわずかな半径方向移動を行うことができ、従って、内腔２と円筒面６との間の同心性の何等かの不足を補償することができる。更にまた、可動ユニット10のため、および殻体12のために種々の材料を使用することが可能である。
これまで説明した実施例においては、可動ユニット10を構成する材料が、単独でその周辺部分に支承縁11を形成する。これは、可動ユニット10を付形すべく用いられる材料がシール11を構成するに適した特性を有する場合に有利である。これが実情でない場合には、第４図および第６図に示す如く、シール11を分離して作り、可動ユニットに接続することができる。第４図の場合、シール11は、第１図および第２図において可動ユニットの部分として示されたもののように、２組のリップを備えた形式である。しかし、第５図および第６図に示された実施例においては、シールが、軸線方向または半径方向（第６図）の何れかに、溝へかたく挿入され得るＯリングから成っている。言うまでもなく、他の形状のシールも選び得ることが推測される。
第７図および第８図には、本発明の圧力平衡装置の本体１が、混合本体へ挿入され若しくは混合カートリッジへ組み込まれるカートリッジの形態に、いかにして容易になされ得るかが示されている。この場合、装置の本体１はシールの介在により隣接する２部分に作られ、双方の部分は、平衡装置の本体１を受容するようにされた混合本体またはカートリッジへの本体１の導入により互いに隣接して保持される。本体１は、エラストマ材料で作られた、カップ・シールのための２組のシートを有し、分配部材５の内側の空間と、外部供給管路（図示せず）との間の接続部を構成している。有利なことに、内腔２がジャケットの特性を帯び、それもまた、それが挿入される本体１の如く２部分となる。第９図で明らかにわかるように、この装置を構成する全ての部分は、１つの同じ軸線方向での相互的構成により取り付けることができる。これにより装置の組立てが容易になる。この実施例の装置は可成り縮小された寸法に作ることができ、それにより、現在入手可能な在来の圧力平衡装置を取り付けることが不可能な用途にそれを取り付けることが可能となる。本発明の平衡装置の特別の利点は、その装置の全ての主要部分をプラスチック材料で有利に作ることができ、それ故、コストを低減させるのみならず、カルシウム堆積物が形成され、従って装置の作動を妨げ得る可能性もほとんど完全に除去される、という事実にある。
本発明およびクレイムの範囲を逸脱することなく、例示のために説明され且つ呈示された本平衡装置において種々の変更を行うことができる。

Claims (3)

1. 水圧系統の圧力平衡装置にして、
   両端で開口した円筒状内腔を有する本体を含み、温水出口部材および冷水出口部材が前記内腔と連通し、
   その一端を前記内腔の一端に配置した、中空内部を有する温水入口部材と、その一端を前記内腔の他端に配置した、中空内部を有する冷水入口部材とを含み、前記温水および冷水入口部材が、前記内腔内に配置された前記端部を閉じる側壁および端壁を有し、前記温水および冷水入口部材の前記側壁が、該側壁を貫いて前記円筒状内腔 の半径方向に延びる入口開口を有し、それにより、前記中空内部が前記入口開口によって前記内腔と連通し、
   前記温水および冷水入口部材の前記端壁の間に配置された、前記内腔の軸線方向に移動し得る可動部材を含み、前記可動部材が前記温水および冷水入口部材の前記端壁に対し前後に移動でき、且つ該可動部材の反対両側に円筒形殻体部材を配置し、前記円筒形殻体部材が、該殻体 部材の半径方向に延びる開口部を有する側壁を備え、ま た前記円筒形殻体部材は、前記温水および冷水入口部材の２組の端壁間の中心に前記可動部材が配置された場合に前記殻体部材の半径方向に延びる開口部が前記温水および冷水入口部材の前記入口開口と整合して連通し、前 記可動部材が中心を外れて転置された場合に一方の殻体部材の半径方向に延びる開口部が前記入口開口の一方と整合して連通する一方、前記入口開口の他方が前記殻体部材の前記側壁により少なくとも部分的に塞がれるような寸法とされた圧力平衡装置において、
   前記可動部材が、前記両側の各々に、前記殻体部材の半 径方向を向いた半径方向溝を有し、前記円筒形殻体の各 々が、前記半径方向溝へ挿入されるようになされた半径 方向フランジを有していることを特徴とする圧力平衡装置。
2. 請求項１に記載の圧力平衡装置において、前記円筒形殻体が軸線方向切り口を有し、それにより前 記半径方向溝に前記半径方向フランジを挿入するために 殻体が一時的に拡張され得るようにした圧力平衡装置。
3. 請求項１に記載の圧力平衡装置において、該圧力平衡装置がカートリッジ形式に構成され、該カー トリッジの本体が、前記内腔の軸線方向に並置されて連 接されるようになされた２部分から構成されている圧力平衡装置。

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