JP6063149B2 - 冷温水調節用カートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、操作ハンドルが中央に位置する時、冷水だけが吐出されるようにし、冷水および温水の混合区間で操作ハンドルをオフにしても操作ハンドルが中央位置に復帰可能にすることにより、温水の浪費を減らせるようにした冷温水調節用カートリッジに関する。なお、本明細書においては、「湯」、「湯水」及び「温水」のことを「温水」ということにする。

一般的に、冷温水調節用バルブは、水道蛇口などに広く使用可能なものであって、冷水および温水、そして冷温混合水を適当な温度に調節して供給するために設けられる。

すなわち、冷水の供給と温水の供給が選択的になされるようにするとともに、必要に応じて適当な温度調節がなされた混合水の供給がなされることができるようになる。

このような冷温水調節用バルブは、核心部品としてカートリッジが設けられる。カートリッジの大部分は操作ハンドルの操作を通じて冷水および温水、そして混合水が吐出されるように構成されている。

つまり、操作ハンドルを上げたり下げたりしてオンにした後、いずれかの方向に回転させると、冷水が吐出され、反対方向に回転させると、温水が吐出される。

また、操作ハンドルの回転角度を適当に調節するようになると、冷水と温水の混合水が吐出される。

ところで、従来の冷温水バルブ用カートリッジは、使用者が操作ハンドルを正面中央に位置させた後、場所を移動して、次の使用者が操作ハンドルをオンにすると、操作ハンドルの位置が正面に位置していて操作ハンドルのオンと同時に冷水および温水の混合水が吐出される。

従って、使用者が冷水だけを使用しようとする場合にも温水が冷水に混合されて吐出されることによって、不必要に温水を浪費する問題点がある。

このような温水の不必要な浪費を補完するために、最近では操作ハンドルが正面中央に位置した場合、冷水だけを吐出させるようにした水道蛇口が提案されている。

特開２０１０−１８５５６９号公報、特開２０１２−２３４６号公報、特開２０１１−２５６６０５号公報、特開平９−４７３６号公報、特開２０１１−２５６９５９号公報など(以下、「従来発明」という)には、操作ハンドルが正面中央に位置した場合、冷水だけが吐出されるようにした構成が開示されている。

しかし、従来発明では、混合水の排出を減らすために、温水と冷水の混合区間を冷水区間に比べて相対的に非常に小さい区間に設定し、操作ハンドルが正面中央で冷水が排出されるように構成してはいるが、これは使用者が使用後に操作ハンドルの位置をいつも念頭に置いた状態で操作ハンドルの位置を正面中央位置まで移動させなければならないため、非常に不便である。

また、使用者によっては混合水を使用してから操作ハンドルをオフにする時、操作ハンドルを温水と冷水の混合区間にそのまま放置する傾向がある。すなわち、操作ハンドルが操作されたその位置である混合区間にそのまま位置されるため、次の使用者が冷水を使用しようとする時には、操作ハンドルを混合区間から冷水区間に移した後、操作ハンドルを操作しなければならない不便さもある。

また、温水はボイラーのような発熱装置に連結されているため、操作ハンドルの正面中央の位置から混合水が吐出されるように設計された水道蛇口の場合、操作ハンドルをオンにする時や、冷水使用のために混合区間に置かれた操作ハンドルを再び冷水区間に移す過程で少しの間でもボイラーが可動して不必要に温水が吐出されることがあり得る。

特開２０１０−１８５５６９号公報 特開２０１２−２３４６号公報 特開２０１１−２５６６０５号公報 特開平９−４７３６号公報 特開２０１１−２５６９５９号公報

本発明は、冷水および温水が混合される区間で操作ハンドルをオフにしても操作ハンドルが正面中央に復帰するようにすることによって、不必要な温水の浪費を防止することに目的がある。

このような目的を効果的に達成するために、本発明は、内部に収容空間を備えるカートリッジボディーと、冷水、温水および混合水を前記カートリッジボディーの外側に吐出するように前記カートリッジボディーの収容空間に備えられた吐出ユニットと、前記吐出ユニットを通じて排出される水の量を調節するように前記カートリッジボディーの収容空間の内部に設けられたレバーと、前記レバーに結合された操作ハンドルと、前記レバーの移動によって前記レバーの移動方向と反対方向に移動される回転体と、前記レバーのオフ操作時、前記レバーを冷水区間に移動させるように前記カートリッジボディーの内部に設けられた復帰部材と、を含むことを特徴とする。

前記吐出ユニットは、冷水流入口、温水流入口および吐出口を備える固定ディスクと、前記固定ディスクに密着配置されて前記冷水流入口および前記温水流入口の開閉程度を調節する可動ディスクと、を含んでもよい。

この時、前記可動ディスクは、操作ハンドルが正面中央に配置される時、前記固定ディスクと前記冷水流入口だけが通水されるように配置されていてもよい。

また、前記復帰部材は、前記回転体に弾性復元力を提供するスプリングから構成することができる。

そして、前記復帰部材は、加圧ピンと、前記加圧ピンの移動によって圧縮および弛緩されるスプリングと、前記加圧ピンを加圧および解除するように前記レバーに形成された突出カムとから構成することができる。

また、前記カートリッジボディーは、内壁面に設けられた固定ラッチと、前記固定ラッチと分離可能に結合されて前記固定ラッチに沿って移動する可動ラッチとをさらに含んでもよい。

また、前記復帰部材は、回転体の回転によって圧縮および弛緩され、前記操作ハンドルが混合水および温水の位置でオフにする時、前記回転体が元の位置になるように弾性復元力を提供する復帰スプリングをさらに含んでもよい。

一方、本発明の復帰部材は、レバーと回転体に各々形成されたガイドボールとガイド溝とを含み、前記レバーの垂直移動によってガイドボールがガイド溝の内壁面に沿って移動して前記レバーが常に初期位置に向かって移動するように構成することもできる。

また、前記復帰部材は、前記レバーのガイドボールが前記回転体のガイド溝の内壁面に沿って安定的に移動することができるようにガイドブロックをさらに備えてもよい。

本発明の冷温水調節用カートリッジは、冷水および温水が混合される区間で操作ハンドルをオフにしても復帰部材を通じて操作ハンドルが正面中央に復帰可能なため、不必要な温水の浪費を防止できる効果を提供する。

本発明の冷温水調節用カートリッジに操作ハンドルが結合された状態を示す図面である。 本発明の一実施例に係る冷温水調節用カートリッジの斜視図である。 固定ディスクと可動ディスク間の相互作用による通水状態を示す図面である。 図１に示された操作ハンドルの動作範囲を示す斜視図である。 弾性部材の動作を示す部分横断面図である。 図２の縦断面図であって、レバーの操作がオフになった状態の図面である。 図２の縦断面図であって、レバーの操作がオンになった状態の図面である。 固定ラッチと可動ラッチ間の相互作用による動作を示す図７のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 本発明に係る復帰部材の他の実施例を示す概略図である。 本発明に係る復帰部材の他の実施例を示す断面図である。 本発明に係る復帰部材の他の実施例を示す作用状態図である。

以下、本発明の好ましい実施例を、添付の図面を参照して詳細に説明すると、次の通りである。

本発明の実施例は、様々な形態に変形することができ、本発明の範囲は、以下で説明する実施例に限定されるものと解釈してはならない。本実施例は、当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に本発明をより詳細に説明するために提供されるものである。従って、図面に示された各要素の形状は、より明確な説明を強調するために誇張され得る。

第１、第２等の用語は、多様な構成要素を説明するのに使用され得るが、構成要素は用語によって限定されてはならない。用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使用される。

本出願において使用する用語は、単に特定の実施例を説明するために使用されたものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は文脈上明白に異なるように意味しない限り、複数の表現を含む。本出願において、「含む」、または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたのが存在することを指定しようとするものであって、一つまたは、それ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品または、これらを組み合わせたものの存在または、付加の可能性をあらかじめ排除しないものと理解されるべきである。

これら図面を参照すると、本実施例の冷温水調節用カートリッジは、冷水と温水を調節することができる、例えば水道蛇口などに使用可能である。

本発明は、図１〜図８に示すように、カートリッジボディー１０と、カートリッジボディーに結合された吐出ユニット２０と、カートリッジボディーに設けられたレバー３０と、レバーに結合された操作ハンドル８１と、レバーの移動によって移動する回転体４０、および復帰部材５０を含む。

カートリッジボディー１０は、図１及び図２に示すように、本実施例の冷温水調節用カートリッジの外観を形成する。カートリッジボディー１０の内部には収容空間が形成されている。図面にはカートリッジボディー１０が概略的な円筒状の構造になっているが、円筒状でなく四角形または、多角形の形状でも製造されることができることはいうまでもない。

吐出ユニット２０は、図２に示すように、カートリッジボディー１０の下端部の領域に設けられる。吐出ユニット２０は冷水、温水および混合水をカートリッジボディー１０内部に流入させた後、外側に吐出させる役割をする。

このような吐出ユニット２０は、図３に示すように、カートリッジボディー１０の収容空間に固定設置される固定ディスク２１と、固定ディスク２１にスライド可能に配置された可動ディスク２２を含む。

固定ディスク２１には、図２及び図３に示すように、冷水が流入される冷水流入口２１ｂと、温水が流入される温水流入口２１ａと、混合水が吐出される混合水吐出口２１ｃがカートリッジボディー１０の端部に形成される。

そして、固定ディスク２１に密着配置される可動ディスク２２は、図３に示すように、レバー３０の操作による回転体４０の回転動作に連動されて回転しながら固定ディスク２１の冷水流入口２１ｂ、温水流入口２１ａおよび混合水吐出口２１ｃの開放度を調節する。

固定ディスク２１に形成された冷水流入口２１ｂおよび温水流入口２１ａは、操作ハンドルがカートリッジボディー１０の正面中央に位置する場合、一定の角度(略１０°)だけ傾いて配置されることによって、冷水流入口２１ｂだけが通水されるように構成される（図３（ａ）参照。）。

この時、冷水流入口２１ｂは、温水流入口２１ａより相対的に小さい口径で形成することができる。すなわち、冷水流入口２１ｂが温水流入口２１ａより相対的に小さく構成される場合は、製品により冷水区間を混合水と温水区間に比べて相対的に小さく構成する製品が発売され得るためである。

レバー３０は、カートリッジボディー１０の内部に回転可能に設けられて吐出ユニット２０を通じて吐出される冷水、温水および混合水を選択的に調節する役割をする。

レバー３０の上部には操作ハンドル８１が結合されていて、下部には回転体４０が連結されている。従って、操作ハンドル８１を回転する場合、回転体４０が移動して吐出ユニットの可動ディスク２２が移動するようになる。

このような原理によって、操作ハンドル８１を冷水位置方向に回転すると、可動ディスク２２が移動しながら温水流入口２１ａを遮断することによって冷水だけが吐出される（図３（ａ）参照。）。

反対に、操作ハンドル８１を温水位置方向に回転させると、可動ディスク２２が冷水流入口２１ａを遮断して温水だけが吐出される（図３（ｃ）及び図３（ｄ）参照。）。

また、操作ハンドル８１の回転角度を冷水区間と温水区間の間で適切に調節するようになると、冷水と温水が混ざった一定温度の混合水が吐出される（図３（ｂ）参照。）。

本発明の実施例に係る冷温水調節用カートリッジは、図４に示すように、冷水が吐出されるカートリッジボディー１０の正面(中央)位置を基準として時計方向に１０°区間まで冷水区間に拡張設定し、冷水区間の最大値を反時計方向に６０°まで設定している。また、時計方向では略６０°までを混合区間に設定し、混合区間の最大値から最大１０°までを温水区間に設定している。このような各設定区間は、販売される商品によりさらに拡張されたり、縮小され得ることはいうまでもない。

本実施例の場合、操作ハンドル８１に結合されたレバー３０は、棒状に適用されているが、これも他のものに代替され得る。

一方、回転体４０は、カートリッジボディー１０にヒンジ結合されたレバー３０の下端と連結されている。

本発明の復帰部材５０は、図６及び図７に示すように、レバー３０の周囲に形成された突出カム６５と、突出カム６５の移動によって前後往復移動する加圧ピン６３と、加圧ピン６３の移動によって圧縮および弛緩されるスプリング６４を含む。

このような復帰部材５０は、操作ハンドルのオフ操作時、レバー３０を冷水区間に自動移動させる役割をする。

より詳細に説明すると、突出カム６５はレバーの移動によって加圧ピン６３を加圧および解除するが、吐出ユニット２０を通じて水を吐出させようとする場合、図７に示すように、操作ハンドル８１を垂直に移動させると突出カム６５が加圧ピン６３を押し出すようになる。

加圧ピン６３が突出カム６５により移動すると、加圧ピン６３がスプリング６４を圧縮するようになり、その後、レバー３０を元の位置に移動させると、突出カム６５が加圧ピン６３と摺動しながらスプリング６４の弾性復元力によって加圧ピン６３が元の位置に移動する。

この時、レバー３０の下端は、回転体４０の中心と回転可能に結合されているため、レバー３０を初期位置に移動すると、加圧ピン６３が元の位置に移動する。

このようにレバーが復帰部材５０により元の位置に復帰する過程では、カートリッジボディー１０の内部に設けられた復帰スプリング８０も弾性復元されながら回転体４０を元の位置に復帰させる。

復帰スプリング８０は、図５に示すように、回転体４０の回転時に圧縮され（図５（ａ）参照。）、回転体４０が元の位置（図５（ｃ）参照。）になる過程で回転体４０に復帰力を提供する役割をする。なお、図５は、図１の下方側から上方側に向かって当該部分を見たときの部分横断面図である。

すなわち、復帰スプリング８０は、レバー３０の操作がオフになると、結局レバー３０が元の冷水位置に自動復帰するように回転体４０に弾性復元力を提供する役割をする。

復帰スプリング８０は、捻りコイル圧縮スプリングが適用され、カートリッジボディー１０の内壁面にアーク状に配置される。

従って、カートリッジボディー１０の内壁面には復帰スプリング８０が配置される溝が形成され、スプリング６４が位置を離脱しないようにキャップ５１がさらに設けられる。

また、カートリッジボディー１０の内壁面には、回転体４０が冷水区間の最大点を越えて回転することを阻止する冷水側ストッパー１５と混合区間の最大点を越えて回転することを阻止する温水側ストッパー１６が設けられる。

冷水側ストッパー１５と温水側ストッパー１６は、ともに回転体４０の突出部４１が引っかかり支持される場所を形成する。

一方、本発明では温水の使用のためにレバー３０を冷水区間から混合区間に回転する場合、ラッチ(latch)等の鋸歯状構造によってレバー３０の回転操作時に一定の揺動運動(凹凸運動)が手に感じられると、使用者はバルブに表記された冷水表示(青色)または、温水表示(赤色)を目で確認しなくても温水が吐出される状態を認知できるため、使用上の便利性を提供することができる。

このため、本実施例の冷温水調節用カートリッジには、固定ラッチ６１、可動ラッチ６２が設けられる。これらの構成に対しては図８を参照して説明する。

固定ラッチ６１は、冷温水の混合区間に対応するようにカートリッジボディー１０の内壁面に設けられる。

可動ラッチ６２は、固定ラッチ６１の上面と密着するように配置されて固定ラッチ６１と相互作用する。すなわち、レバー２０を回転させる場合、可動ラッチ６２が固定ラッチ６１に沿って揺動運動(凹凸運動)をすることになる。

可動ラッチ６２と固定ラッチ６１は、互いに柔軟に噛み合って凸と凹を往来することができるように加工される。

可動ラッチ６２は、復帰部材５０の加圧ピン６３の前後移動によって固定ラッチ６１と結合または分離される。

つまり、図７に示すように、加圧ピン６３がレバーの突出カム６５により移動すると、加圧ピン６３がスプリング６４を圧縮するようになる。すると、図８（ａ）に示すように、スプリング６４が弾性復元力によって可動ラッチ６２を押して可動ラッチ６２が固定ラッチ６１と噛み合うようになる。

その後、図６に示すように、レバー３０を元の位置にすると、加圧ピン６３に対する突出カム６５の外力が解除されながら加圧ピン６３がスプリング６４の弾性復元力によって元の位置に移動する。従って、図８（ｂ）および図８（ｃ）に示すように、可動ラッチ６２もスプリング６４の弾性復元力によって固定ラッチ６１と分離されながら元の位置に移動する。

このような本発明の冷温水調節用カートリッジは、使用者が操作ハンドル８１を握ってオンにすると、冷水が吐出され始める。

その後、操作ハンドル８１の正面中央位置から混合区間に向かってレバー３０を回転させると、突出カム６５が加圧ピン６３のヘッド部を加圧することによって可動ラッチ６２が固定ラッチ６１と噛み合うようになる（図８（ａ）参照。）。

このような状態でレバー３０をオフにすると、混合水の吐出が中断されながら操作ハンドル８１が正面中央位置に復帰する（図８（ｃ）参照。）。

前述の過程は、図７に示された作用をするようになるが、この時、図８は図７の作動が進行される過程で、レバーの配置状態と可動ラッチおよび固定ラッチの相互作動関係を示したものである。

図８（ａ）は、可動ラッチ６２が固定ラッチ６１に噛み合った状態としてレバー３０が混合区間の最大点、すなわち一番熱い温水が排出される地点にレバー３０が配置された状態を示す。

図８（ｂ）は、混合区間に沿ってレバー３０が回転しながら混合水が吐出される状態を示す。この時もレバー３０は混合区間で回転される状態であるため、可動ラッチ６２が固定ラッチ６１に噛み合った状態で可動ラッチ６２が固定ラッチ６１に沿って揺動運動(凹凸運動)するようになる。従って、レバー３０を操作する使用者の手にその振動を感じることができる。

図８（ｃ）は、混合水の調節途中に操作ハンドル８１をオフにし、これによってレバー２０の操作がオフになった場合を示す。すなわち、レバー３０を元の位置に戻しておけばカム部６５によって加圧ピン６３を加圧した力が除去されるため、スプリング６４により加圧ピン６３は元の位置に復帰され、これによって可動ラッチ６２と固定ラッチ６１は噛み合いが解除される。

図８（ｄ）は、レバー３０が冷水区間の最大点、すなわち冷水が排出される地点にレバー３０が配置された状態を示し、この時も可動ラッチ６２と固定ラッチ６１が互いに噛み合わない状態を維持する。

上述した実施例においては、操作ハンドル８１の冷水区間復帰を復帰部材５０であるスプリング６４および復帰スプリング８０の弾性復元力によって自動で行うことを説明したが、弾性復元力を用いることなく操作ハンドル８１を手動でオフにする場合にも適用され得る。

すなわち、本発明の復帰部材５０は、レバー３０の下端が扇状の移動経路を有するように回転体４０の上面にガイド溝４２を構成する形態にも適用され得る。

図９〜図１１には、復帰部材５０を手動で操作する場合に対する実施例が図示されている。

図９〜図１１に示すように、本発明の復帰部材は、レバー３０の下端に球状からなる ガイドボール３２が形成され、回転体４０にガイド溝４２が形成される。ガイドボール３２はレバー３０の移動によってガイド溝４２の内壁面に沿って移動するようになる。

より詳細に説明すると、使用者が操作ハンドル８１を操作して冷水位置または温水位置で操作ハンドル８１をそのままオフにする場合、レバー３０の下端に形成されたガイドボール３２が回転体４０に形成されたガイド溝４２の内壁面に沿って移動して初期位置に復帰するようになる（図９の上から１番目の図及び図９の上から３番目の図参照。）。

従って、冷水位置または温水位置で操作ハンドル８１をオフにする場合、操作ハンドル８１の位置が常に同じ初期位置を維持することができるようになる。

この時、レバー３０の位置に対する回転体４０の位置はレバー３０がカートリッジボディー１０とヒンジ結合されているため、レバー３０を温水区間または冷水区間および混合区間に移動させると、てこの原理によってレバー３０の移動方向と反対方向に回転体４０が移動するようになる。

従って、回転体４０の移動を通じて可動ディスク２２も回転体４０とともにレバー３０の方向と反対方向に移動しながら固定ディスク２１の冷水流入口、温水流入口および混合水吐出口を通じて排出される水の量を調節できるようになる。

また、カートリッジボディー１０の内部には、ガイドボール３２がガイド溝４２に沿って移動する過程でレバー３０の移動をより安定的に維持させることができるようにガイドブロック９０が構成されている。

ガイドブロック９０は、内部が貫通されていて、レバー３０が貫通された中央に挟まれている。ガイドブロック９０の設置位置は、回転体４０の上部に設けられ、製造される構造によって位置が可変されることもあり得る。

このようにガイドブロック９０内部にレバー３０が挟まれると、レバー３０のガイドボール３２が回転体のガイド溝４２の内部で移動してもレバー３０が流動されないため、非常に安定した作動が可能になる。

以上、本発明の実施例に係る冷温水調節用カートリッジについて説明したが、本発明はこれに限定されず、多様な形態として実施され得ることはいうまでもない。

１０ カートリッジボディー
１５ 冷水側ストッパー
１６ 温水側ストッパー
２０ 吐出ユニット
２１ 固定ディスク
２２ 可動ディスク
３０ レバー
３２ ガイドボール
４０ 回転体
４２ ガイド溝
５０ 復帰部材
６１ 固定ラッチ
６２ 可動ラッチ
６３ 加圧ピン
６４ スプリング
６５ 突出カム
８０ 復帰スプリング
９０ ガイドブロック

Claims (4)

1. 内部に収容空間を備えるカートリッジボディーと、
   冷水、温水および混合水を前記カートリッジボディーの外側に吐出するように前記カートリッジボディーの収容空間に備えられた吐出ユニットと、
   前記吐出ユニットを通じて排出される水の量を調節するように前記カートリッジボディーの収容空間の内部に設けられたレバーと、
   前記レバーに結合された操作ハンドルと、
   前記レバーの移動によって前記レバーの移動方向と反対方向に移動される回転体と、
   前記レバーのオフ操作時、前記レバーを冷水区間に移動させるように前記カートリッジボディーの内部に設けられた復帰部材と、を含み、
   前記復帰部材は、レバーと回転体に各々形成されたガイドボールとガイド溝とを含み、前記レバーの垂直移動によって前記ガイドボールがガイド溝の内壁面に沿って移動して前記レバーが、常に初期位置を維持するように構成されたことを特徴とする冷温水調節用カートリッジ。
2. 前記吐出ユニットは、冷水流入口と温水流入口および吐出口を備える固定ディスクと、前記固定ディスクに密着配置されて前記冷水流入口および温水流入口の開閉程度を調節する可動ディスクとを含むことを特徴とする、請求項１に記載の冷温水調節用カートリッジ。
3. 前記可動ディスクは、操作ハンドルが正面中央に配置される時、前記固定ディスクと前記冷水流入口だけが通水されるように配置されたことを特徴とする、請求項２に記載の冷温水調節用カートリッジ。
4. 前記復帰部材は、前記レバーのガイドボールが前記回転体のガイド溝の内壁面に沿って安定的に移動することができるようにガイドブロックをさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の冷温水調節用カートリッジ。