JP4015203B2 - 改良されたサーモスタット式混合バルブ - Google Patents

Description

本発明は衛生設備（手洗器、シャワー、湯船など）において温水及び冷水を混合する給水栓に関し、特に、一定水温を保持するに適したサーモスタット装置を備えたカートリッジ式混合バルブに関する。
従来の単一制御混合給水栓が、給水栓本体内に着脱可能に挿入されたカートリッジ式混合バルブ（以下、単にカートリッジ）と、温水及び冷水の流れを調節する一対のセラミック・ディスクから成るカートリッジ内のバルブ群を制御する制御レバーとを備える給水栓本体を有することは知られている。流量及び温度の両方における水の調節は、下側載置された固定ディスク上における可動ディスクの移動及び回転により行われる。この様にして、温水及び冷水の通路のために両ディスクに形成されたポートの開口度合は変更されると共に、給水栓口への移送の前に混合される温水及び冷水の割合も変更される。
従来の給水栓では、二つの給水栓開口間及び同一開口内のいずれにおいても、供給される水の温度を一定に保持すべくサーモスタット装置を取り入れることが可能である。斯かる装置は、夫々のポートを介しての混合室内への温水及び冷水の流入を制御することによりバルブ群の下流で作用する。以下にさらに説明する様に、この制御は感熱球体により自動的に行われ、この感熱球体が、混合室内において、各ポートの開口を変更するに適した滑り部材の移動を引き起こす。
可能な第一解決策は、一般的な単一制御混合器の底部、即ちバルブ群の下方にサーモスタット装置を載置することである。しかしながら、この解決策は、設置と、使用及び保守との両方において幾つかの欠点を有している。先ず第一に給水栓本体の内側に収納されるべき要素組立体、すなわちカートリッジの下側部分は、従来のカートリッジにおけるよりも高く、標準高さよりも高い給水栓本体を必要とする。第二に、温度及び流量に対して単一制御を行うということは、二つの開口間における温度の再現が困難であることを意味している。さらに、単一制御は、一般的に給水栓口の回りで９０°（±４５°）の最大回転移動を有し、この限られた移動の故に温度調節の精度は低い。
第三の欠点は、保守のためにサーモスタット装置に到達することが必要なときに生ずる。実際問題として最も多い要求は、装置の正しい作動を損ない得る堆積物及び／又は析出物を混合室から清掃除去することである。この要求は、滑り部材の移動が数１０分の１ミリメートル（通常は最大０．６ｍｍ）であることから僅かな大きさの不純物でさえも不都合となり得るという事実に依るものである。しかるに、サーモスタット装置のこの位置は、カートリッジを完全な分解を必要とし、それにより、バルブ群も分解する必要がある。このことは、汎用バルブなどで給水栓上流の温水及び冷水の両者を遮断する必要性を意味する。
上述した欠点の幾つかを克服するに適した別の公知の解決策は、温度制御器から流量制御器を分離し、サーモスタット装置をバルブ群の上方に載置することである。二つの別体の制御器を使用することにより、大きな円弧（３６０°に匹敵する）に沿ったリングの回転により、再現性の問題なしに、二つの開口の間における温度をさらに正確に調節し得る。さらに、カートリッジの下部は標準的サイズの給水栓本体内に十分収納されるほど小さい。しかしながら、この第二解決策もまた、程度の差こそあれ、設置と、使用及び保守とに関して前述のものと同様の欠点を免れない。
先ず第一に、流量制御器は、温度調節用のリングの上方に配置された水平回転レバーである。このことは依然として、流量制御器の位置が従来の給水栓より高位置にあり、それにより、標準的な給水栓本体を使用したとしても給水栓の全体高さが大きくなることを意味している。さらに、使用者は自身の手を給水栓口と上方のレバーとの間に挿入せねばならないために、この配置構成では温度調節のためにリングに到達することは困難である。
第二に、サーモスタット装置は、流量制御器と流量制御器により制御されるバルブ群との間に配置される。結果として、流量調整は、サーモスタット装置を貫通すると共に伝達手段として直接的に使用され得る接続手段により伝達されることが必要となる。いずれにせよ、流量制御器と温度制御器との間の近接結合は多少なりとも相互干渉をもたらし、この装置の作動に影響し得る。換言すると、流量を変更するときに温度も変更されてしまい、また、その逆も起こる。このサーモスタット装置は、さらに、その特定作動に依存しない負荷によっても抑圧される。
最後に、サーモスタット装置の清掃及び保守に関する限り、前述の三種類の欠点は依然として存在する。実際、サーモスタット装置に到達するには流量を伝える連鎖を取り外さねばならないことから、カートリッジを完全に分解して給水栓上流の水を遮断することが依然として必要である。
従って、本発明の目的は、上述した欠点を克服するに適した改良カートリッジを提供することである。
この目的は、請求項１に開示された特徴を有するカートリッジにより達成される。
本発明のカートリッジの第一の利点は、カートリッジの完全分解及び給水栓の上流における水の遮断を必要とせずにサーモスタット装置に容易に到達し得ることである。
本発明に係るカートリッジの第二の利点は、流量及び温度の制御器が完全に独立とされることにより相互干渉があり得ないことである。
本カートリッジの第三の利点は、頂部における温度制御器の結合配置に由来するものであり、これは温度の調節を相当に容易化すると共に給水栓の全体高さを低減する結果をもたらす。
本発明のさらにもう一つの利点は、関連制御器が、他の部材を移動すること無く、それにより低摩擦で、可動ディスクに直接的に作用するために、流量の調節を相当に容易化することである。
本カートリッジのさらなる利点は、少ない部品数により簡素な構造で製造されることであり、これは、製造及び組立のコストの削減をもたらす。
本発明に係るカートリッジのこれらの及び他の利点ならびに特徴は、添付図面を参照して、実施形態の以下の詳細な説明から当業者に明らかとなる。
図１は、本発明に係るカートリッジを有する給水栓を示す概略側面図である。
図２は、本給水栓のカートリッジを構成する各部材の部分断面分解側面図である。
図３は、組立状態にある図２の部材を示す部分断面概略側面図である。
図４は、図３のカートリッジの組立体を示す部分断面概略側面図である。
図５は、図２の部材の幾つかの変更例における部分断面分解側面図である。
図６は、可動ディスクを制御する部材の正面図である。
図７ａ、図７ｂ及び図７ｃは、バルブ群を構成するディスクの平面図である。
図１を参照すると、本発明に係るサーモスタット・カートリッジＣＴは、従来の給水栓本体ＣＲに挿入されると共に、カートリッジＣＴの下側部分のケースの頂部に当接する固定リングＧＢにより給水栓本体内に固定される。本体ＣＲから外方に突出するカートリッジＣＴの上側部分には、温度調節用のノブＭＴ及び流量調節用のレバーＬＰが取付けられている。
ノブＭＴは、カートリッジＣＴの頂部に固定された球形ボウル部材から成り、このボウル部材は、その外周縁部に沿って参照ノッチを有し、この参照ノッチは、ボウル部材の下方にキー止めされた固定参照リングＧＦと協働して温度設定を示す。３８°Ｃの設定箇所には、停止ボタンＰＦも配備され、この停止ボタンは、火傷防止機能、すなわち、過剰温度の偶発的設定を防止する機能を備えている。一方、給水栓を開閉するレバーＬＰは、リングＧＦの下方においてカートリッジＣＴにキー止めされて、リングＧＦと給水栓本体ＣＲとの間に回転可能に挿入される。
次に、図２、図３及び図４を参照すると、サーモスタット・カートリッジＣＴを構成する部材が詳細に示されている。以下にさらに説明されるように、カートリッジは、二つの組立体に分割され、第一組立体は１から１０の番号（図４）が付された部材を有しており、第二組立体は１１から２４の部材を有している。
第一組立体は、スリーブ４の第一外側上部ネジによって、スリーブ４の頂部において、適切な円形ガスケット（Ｏリング）３と共に溝付きカバー２を回転可能に保持するように、内側にネジ形成されたリング１を有している。もう一つのＯリング５は、適切な着座部において、スリーブ４の外側に挿入される。スリーブ４には、カバー２の対応内側ネジと係合する外側ネジを頂部に備えた調節バー６が適切なＯリング７共に挿入される。調節バー６は中空であるが頂部にて閉塞され、インサート１０により下方から保持されたスプリング８及びキャップ９を内部に受け入れる。インサート１０は、調節バー６の対応内側ネジと係合するような外側ネジが形成されており、それにより、キャップ９を押圧するスプリング８の圧縮力を調節することによりサーモスタット装置を較正することが可能となる。
図４に明示されているように、この一群の部材は、以下において“スタッド”と称される第一組立体を構成する。図１を参照すると、このスタッドには、カバー２の外側溝２ａにおいてノブＭＴが、多角形結合部４ａにおいて参照リングＧＦが取り付けられる。この結合部４ａは、Ｏリング５及び第二外側ネジ４ｂの直上においてスリーブ４の外側に形成され、第二外側ネジ４ｂは、以下に記述されるカートリッジＣＴの第二組立体に対するスタッドの連結を行うものである。
第二組立体は、以下に詳細に記述される制御部材１１と、サーモスタット装置及びバルブ群のような他の部材を収納する筒状ケース１２とを有している。特に、サーモスタット部材１３は、適切な外部Ｏリング１５を備えたディスク形状孔付滑り部材１４を通して上方から挿入され、その全体が下方スプリング１６と共に本体１７内に挿入される。本体１７の下方には、以下に詳細に記述されるバルブ群が配置され、このバルブ群は、上側ガスケット１８、上側固定ディスク１９、可動中央ディスク２０、下側固定ディスク２１及び下側ガスケット２２（ガスケット１８と同一）を有している。ケース１２は、下側において基部２３により閉塞され、この基部の下方には、給水栓本体ＣＲへの取付けのために適切なガスケット２４が配置される。
三枚のディスク１９，２０，２１の存在は、同一材料から成る相互移動部材の間の水密シールの実現を意図する一方、固定部材間のシールは異なる材料によっても提供され得る。実際的に、ディスク２０は、ディスク１９，２１に関して可動であり、それらは全てセラミック材料により構成され、ディスク１９，２１は一般的には真鍮である金属製の本体１７及び基部２３に対して（ガスケット１８，２２により）固定的にシールされる。金属部材１７，２３に対してセラミックの可動ディスク２０を直接的に可動シールすることはそれほど効果的でない。
上述した本発明に係るカートリッジＣＴは僅か二十四の部材から構成され、その内の四つの部材は単なるＯリング（３，５，７，１５）であり、三つの部材は他のガスケット（１８，２２，２４）であり、他の二つの部材は単純な螺旋スプリング（８，１６）であり、一方、サーモスタット部材１３は市販されている。それにより、金属又はセラミックにより注文生産されるべき部材は１４のみであり、製造コストに関して相当の利点が得られる。
部材数をさらに減ずるために、図５に示された変更例を採用することが可能であり、バルブ群の五つの部材１８〜２２が、案内インサート２５を備えた可動ディスク２０のみに減少される。実際的に、上下の固定ディスク１９及び２１は、それぞれ、広げられた本体１７’及び高くされた基部２３’内に組み込まれるために、ガスケット１８及び２２は省略される。この様にして、ガスケット１８，２２の摩耗及び／又は誤取付に依る漏出の危険性が防止される。しかしながら、この解決策は、上述した同一材料による部材間の可動シールを実現すべく、ディスク２０と同一のセラミック材料で本体１７’及び基部２３’を製造することを意味する。
最後に、図６から７ｃを参照すると、制御部材１１及びバルブ群の三つのディスク１９，２０，２１が詳細に示されている。
制御部材１１は、上部に外側溝が形成された筒状カラー１１ａを有し、この外側溝に沿って、筒状カラーの円周部の一部は、ステム１１ｂへ下方に延在している。カラー１１ａの溝は制御レバーＬＰ（図１）が取付けられる溝である一方、ステム１１ｂは可動ディスク２０に対して回転運動を直接的に伝達する要素である。
この直接的な伝達を実現するために、上側ディスク１９は、温水、冷水及び混合水のための一般的な通路ポート１９ａ，１９ｂ，１９ｃだけでなく、ステム１１ｂの通過のための弧状スロット１９ｄも有している。このスロット１９ｄは、閉塞位置（図７ｂに示されている）と完全開放位置との間における制御部材１１の４５°の角度移動を許容するのに十分な角度に沿って延在している。
同様に、可動ディスク２０は、三つの水ポート２０ａ，２０ｂ，２０ｃに加えて、ディスクの回転を制御するように、ステム１１ｂの先端が挿入される弧状スロット２０ｄも有している。このスロット２０ｄの角度範囲は、ステム１１ｂの角度範囲と同じであるが、その挿入を容易にすべく僅かな遊びがあることが注記される。これに反して、下側ディスク２１には、基部２３と同様な三つの水通路ポート２１ａ，２１ｂ，２１ｃだけが設けられることは明らかである。
流量調節を伝達するための前述の構成は、従来の給水栓よりも相当に“軽い”流量制御器を実現可能とすることが注記される。この場合において、実際、制御器が克服すべき摩擦は、その全てが低摩擦係数を有するセラミック材料から形成された可動ディスク２０と近傍の固定ディスク１９及び２１との間、又は、本体１７’と基部２３’との間の摩擦のみである。これに反して、従来の給水栓は、調節を伝達するために数個の部材を有し、これらの部材はカートリッジケース内で回転しなければならず、種々の部材間のシールを確実にする上で必要な取り付け圧力により引き起こされる摩擦を克服しなければならない。
上述の如く、本カートリッジの確実に新規な態様は、カートリッジＣＴを容易に分離可能な二つの組立体に分割したことである。実際、サーモスタット装置に接近するためには、ノブＭＴ及び参照リングＧＦを取り外して多角形結合部４ａに工具を係合するだけで十分である。その様にすることで、ネジ４ｂを介して係合する本体１７の頂部に形成されたネジ座部からスタッド（図４）を緩めて外すことが容易になる。この様にして、サーモスタット部材１３、滑り部材１４、及びスプリング１６は、本体１７から取り外されて清掃される。この作業を行う間において、バルブ群は閉塞位置にあり、給水栓本体ＣＲ内にケース１２を固定するレバーＬＰ、制御部材１１、リングＧＢのいずれも取り外されないために、流量制御器は作動可能である。
この結果、給水栓の上流における水の遮断を要することなく、サーモスタット装置の容易な保守を可能とする本目的は、完全に達成される。
また、制御部材１１は、サーモスタット装置と一切干渉しないことも注記される。実際に、カラー１１ａは、スロット１９ｄの角度と等しい角度に沿って延在する周縁スロットを有する本体１７の上側部分の外側に挿入される。この様にして、ステム１１ｂはスロット１９ｄを貫通することによりスロット２０ｄと係合することが可能であり、カラー１１ａにキー止めされたレバーＬＰの直接作用の基で可動ディスク２０を回転可能である。この調節が、本体１７の内側に収納されたサーモスタット部材１３に影響を与えないのは明らかである。
本カートリッジのサーモスタット装置の動作は、従来のサーモスタットカートリッジと同様であることから、以下においては図３に関して簡単に記述する。
サーモスタット部材１３に基づき、このサーモスタット部材１３は、底部感熱球体１３ａにより検出された混合水温度に依り、キャップ９に対して上側ロッド１３ｂを押すことにより、本体１７内に形成された混合室内で滑り部材１４の移動を引き起こす。滑り部材１４の移動は、バルブ群のポート１９ｃ，２０ｃ，２１ｃを介して混合水が流下する混合室内への温水及び冷水の流入ポート１７ａ，１７ｂの開口の範囲を変化させる。調節バー６の位置及び下側スプリング１６の圧縮は、ノブＭＴを介してカバー２を回転することで設定される。この場合において、温度調整は、本体１７の外側の部材１１により調整された流量に対して明らかに影響しない。
この様にして、温度制御器と流量制御器との間の所望の完全分離が実現される。
本発明に係る上述及び図示した実施形態が種々の変更を可能とする一例に過ぎないことは明らかである。例えば、前述したように、ケース１２内に収納された部材、特にディスク１９，２０，２１ならびに基部２３及び本体１７の厳密な形状及び個数は、変更可能である。さらに、溝２ａ及び１１ａが他の種類の回転結合とされ得るなど、全ての部材は他の機械的に均等な部材により置換され得る。

Claims (8)

1. 給水栓本体（ＣＲ）に挿入されて、固定手段（ＧＢ）によって前記給水栓本体内に固定されるのに適したカートリッジ式混合バルブであって、一つ以上のセラミック・ディスクを備えたバルブ群を介して流量を調節してサーモスタット装置を介して温度を調節するための二つの別体の制御器（ＬＰ，ＭＴ）が設けられ、前記サーモスタット装置が、本体（１７）内に形成された温水及び冷水のための混合室内で可動なサーモスタット部材（１３）と滑り部材（１４）と弾性対抗手段（１６）とを有するカートリッジ式混合バルブ（ＣＴ）において、前記カートリッジ式混合バルブ（ＣＴ）は、前記温度の調節を伝達する部材から構成された上側の第一組立体と、前記流量の調節を伝達する部材及び前記流量の調節を実行するバルブ群を有する下側の第二組立体とに分割され、前記第一組立体は、組立状態において、前記第二組立体から取り外し可能であり、前記第二組立体は、前記第一組立体の取り外し中において前記固定手段（ＧＢ）により所定位置に保持されるのに適しており、それにより、前記第二組立体は流量調整可能であり、前記第一及び第二組立体は、前記第二組立体から前記第一組立体の取り外しが、前記第二組立体からの前記サーモスタット部材（１３）と前記滑り部材（１４）と前記弾性対抗手段（１６）との取り外しを可能とする形状であることを特徴とするカートリッジ式混合バルブ。
2. 流量及び温度を調節するための前記制御器（ＬＰ，ＭＴ）が、給水栓本体（ＣＲ）から突出する前記カートリッジ式混合バルブの上側部分に固定され、温度の前記制御器（ＭＴ）に対する結合部は、固定参照部材（ＧＦ）のための結合表面（４ａ）の上側で前記カートリッジ式混合バルブ（ＣＴ）の頂部に形成され、前記結合表面は、流量の前記制御器（ＬＰ）に対する結合部の上側で前記カートリッジ式混合バルブ（ＣＴ）の外側に形成されることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ式混合バルブ。
3. 温度の前記制御器（ＭＴ）は、過剰温度の偶発的設定を防止するのに適した停止ボタン（ＰＦ）と共に参照ノッチを外周縁部に沿って備えた３６０°回転可能なノブであり、流量の前記制御器（ＬＰ）は、少なくとも４５°の角度に渡り水平面内を回転可能なレバーであることを特徴とする請求項２に記載のカートリッジ式混合バルブ。
4. 取り外し可能な前記第一組立体は、スリーブ（４）の外側上部の第一ネジによって前記スリーブ（４）の頂部において適切なＯリング（３）と共に溝付きカバー（２）を回転可能に保持するように内側にネジ形成されたリング（１）を有し、前記スリーブ（４）を通して、適切なＯリング（７）と共に、前記カバー（２）の対応内側ネジと係合するのに適した外側ネジを頂部に備える調節バー（６）が挿入され、前記調節バー（６）は、中空であると共に頂部にて閉塞されて、前記調節バー（６）の対応内側ネジと係合するように外側にネジ形成されたインサート（１０）により下方から保持されるスプリング（８）及びキャップ（９）を受け入れ、前記スリーブ（４）は、Ｏリング（５）のための座部と、前記第二組立体の上側部分に形成された対応内側ネジと係合するに適した外側の第二ネジ（４ｂ）とを外側に備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のカートリッジ式混合バルブ。
5. 前記流量の調節は、流量の前記制御器（ＬＰ）から、流量の前記制御器（ＬＰ）と結合するための外側表面を備える筒状カラー（１１ａ）を有する制御部材（１１）を介して、前記バルブ群の可動ディスク（２０）へ伝達され、前記外側表面に沿って前記筒状カラーの周縁部の一部はステム（１１ｂ）へ下方へ延在し、前記筒状カラー（１１ａ）は前記本体（１７）の外側に挿入され、前記本体内に混合室が形成され、前記本体は、前記ステム（１１ｂ）の少なくとも４５°の角度移動を可能とするのに十分な角度に渡る周縁スロットを有し、前記可動ディスク（２０）には前記ステム（１１ｂ）を受け入れるのに適した対応スロット（２０ｄ）が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のカートリッジ式混合バルブ。
6. 前記バルブ群は前記可動ディスク（２０）の近傍に上側固定ディスク（１９）及び下側固定ディスク（２１）を有し、前記上側固定ディスク（１９）には、前記ステム（１１ｂ）の通過のための弧状スロット（１９ｄ）が形成され、前記弧状スロットは、前記制御部材（１１）が挿入される前記本体（１７）の前記周縁スロットの角度と実質的に等しい角度に渡り延在することを特徴とする請求項５に記載のカートリッジ式混合バルブ。
7. 前記バルブ群における前記可動ディスク（２０）は、下側においてセラミック材料の基部（２３’）と接触し、上側においてセラミック材料の案内用インサート（２５）及び本体（１７）と接触することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のカートリッジ式混合バルブ。
8. 給水栓本体（ＣＲ）と、温度を調節する第一制御器（ＭＴ）と、流量を調節する第二制御器（ＬＰ）とを有する混合給水栓において、前記混合給水栓は、請求項１から７のいずれかに記載のカートリッジ式混合バルブを有することを特徴とする混合給水栓。

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