JPH02266172A - 流体切り換え装置及び給水栓組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、給水栓（カラン）用の流体切り換え機構の分
野に関する。

シンク／給水栓システム（装置）においては、しばしば
、−炊出口すなわち給水栓蛇口に加えてスプレーノズル
が設けられている。一般に、スプレーノズル（二次出口
）は可撓性ホースに連結されていて、給水栓蛇口からの
給水が届かない領域内で、水洗（ずずぎ）し又は水を噴
霧させるのに使用される。

このようなシンク／給水栓システムでは、スプレーノズ
ルを使用するときに、給水栓蛇口からの給水が自動的に
停止されることが望まれている。

また、スプレーノズルを使用しなくなったときには、給
水栓蛇口による給水に自動的に切り換えられるようにな
っている。従来技術では、このような−炊出口から二次
出口への切り換え及び二次出口から一次出口への切り換
えは、流体切り換え弁を用いて行っていた。

一般に、給水栓は、住宅用又は業務用の給水システムの
ような流体源に連結されている。給水栓の主制御装置が
開放されると、水は混合チャンバすなわち「シャトル」
チャンバ内に流入し、ここから一次給水出口又は二次給
水出口へと流れることができるようになっている。従来
技術においては、ｒＴＪ字形のシャトルチャンバから２
つの流路が分岐しており、これらの流路の間にはポペッ
ト弁が配置されていて、シャトルチャンバからの水の流
れを制御するようになっている。一般に、ポペット弁は
その弁座が一次流路に配置されていて、給水栓の主制御
装置がオフになると、ポペット弁が座合し、一次流路が
閉鎖されるようになっている。ポペット弁のステム（弁
軸）は二次流路内に延入しており、該二次流路内で摺動
自在のピストンのような可撓性のシール手段を備えてい
る。

給水栓の制御装置が開放されると、シャトルチャンバ内
の増大した水圧により、ポペット弁がその弁座から離れ
る方向に押圧され、これにより、水が一次流路を通って
給水栓蛇口へと流れることができるようになる。

スプレーノズルが使用されると、二次流路内の水圧が低
下する。その結果生じるシャトルチャンバと二次流路と
の間の圧力差がピストンに作用して、ポペット弁が閉鎖
される。これにより一次流路がシールされ、給水栓蛇口
からスプレーノズルへと水流が切り換えられる。ピスト
ンと二次流路との間にはクリアランスが設けられていて
、スプレーノズルが使用されている限り、水がスプレー
ノズルに流れ続けることができるようになっている。

この従来技術による切り換え機構の欠点は、スプレーノ
ズルが使用されているときにポペット弁を制御できるよ
うにするためには、二次流路内に配置されたピストンの
面積を充分に大きくしなければならないというだけでな
く、二次流路内のクリアランスを充分に大きくして、ス
プレーノズルに充分な流量の水が流れ得るようにしなげ
ればならないことである。住宅用及び業務用の一般的な
給水システムにおいては、二次流路の内壁とピストンと
の間に、供給水中の粒子がしばしば引っ掛かることがあ
る。もしもこれらの粒子がきつく食い込んだりすると、
ポペット弁が動かなくなったり、給水栓蛇口に水が流れ
なくなったり、スプレーノズルの使用時に給水栓蛇口が
自動的に遮断されなくなったりする。このため、しばし
ば、ポペット弁組立体又は給水栓全体のメインテナンス
及び／又は交換が必要になる。

従来のカートリッジ形の切り換え組立体の成るものは、
切り換え組立体のピストンを通ることなくして水がスプ
レーノズルに流れることを可能にするバイパス流路を備
えている。そのような切り換え装置の１つが米国特許第
２，５８７，９６１号に開示されている。この米国特許
に開示の装置も小さな横断面積をもつバイパス流路を必
要とするが、このバイパス流路も粒状物による詰まりの
問題がある。

従って本発明の目的は、粒状物によるポペット弁の詰ま
りを防止できる流体切り換え装置を提供することにある
。

本発明の他の目的は、スプレーノズルへの二次流路がピ
ストンをバイパス（迂回）している構成の流体切り換え
装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、シャトルチャンバと一次及び二次
出口との間に適正な流体バランスを維持できる切り換え
弁を提供することにある。

本発明は、２つの出口すなわち一次出口及び一次出口の
一方に流体を配向させる切り換え弁に関するものである
。本発明の給水栓組立体はシャトルチャンバを備えてい
て、該シャトルチャンバから、水が２つの出口流路のい
ずれかに流れることができるようになっている。本発明
によれば、ポペット弁のピストン及び二次出口へのバイ
パスチャンネルを確実にシールすることができる。この
バイパスチャンネルは二次出口への流路を形成している
ため、ポペット弁のピストンを通って水が流れることは
なく、従って、ポペット弁が粒状物により詰まる可能性
を無くずことができる。

このバイパスチャンネルは、切り換え機構の適正な作動
を行わせるのに必要な流体圧カバランスを維持できるよ
うに設計された正確なサイズのオリフイスを備えている
。このオリフィスの下流側のバイパスチャンネルの直径
はオリフィスの直径よりも大きく、このため、オリフィ
スを通るいかなる粒状物も、バイパスチャンネル又は二
次流路内で捕捉されることはない。

本発明によれば、給水栓の一次出口からの水をスプレー
ノズルのような二次出口に切り換える機構が提供される
。水を二次出口に切り換えるのにバイパスチャンネルを
使用しているため、従来技術による切り換え装置のよう
に、ピストンの周囲を水が流れるようにする必要はない
。

作動に際し、給水栓ハウジングの混合チャンバすなわち
「シャトル」ヂャンバに水が供給される。

一次流路及び二次流路が、「Ｔ」字形をなしてシャトル
チャンバから分岐している。一次流路及び二次流路は、
それぞれ、給水栓蛇口及びスプレーノズルに連通してい
る。

シャトルチャンバと一次及び二次流路との接続部にはポ
ペット弁組立体が配置されている。ポペット弁組立体の
第１端部は一次流路内に延入しており、かつ弁座の直径
よりも大きな直径をもつテーバ状の弁座部材を備えてい
る。ポペット弁組立体の第２端部は、第２流路内に延入
しているピストンを備えている。給水栓制御装置が開放
されると、シャトルチャンバ（フルライン圧力）と一次
出口（大気に連通している）との間の圧力差により、ポ
ペット弁の第１端部が弁座から離され、これにより、水
がシャトルチャンバから一次出口へと流れることができ
るようになる。

スプレーノズルが使用されると、二次流路内の水圧が低
下する。この結果としてピストンの前後に生じる圧力差
によりピストンが下方に引っ張られ、これにより一次流
路がポペット弁によりシールされるため、給水栓蛇口へ
の流れが遮断される。

本発明の好ましい実施例におＩＪるピストンはカップ状
の弾性ピストンであり、該ピストンはシャトルチャンバ
に面する開目端を備えているため、流体がピストンの周
囲を通って下流側方向に流れることが防止される。この
ため、ピストンと二次流路の内壁との間に粒状物が捕捉
される可能性を無くすことができる。バイパスチャンネ
ルにより、シャトルチャンバからピストンの下流側の二
次流路への流路が形成される。

（従来技術） 本発明は、従来の一般的な給水栓組立体を参照すること
により最も良く理解できるであろう。ごのような給水栓
組立体は、従来技術にも本発明にも等しく適用できるも
のであり、その全体を第１図及び第２図において番号８
で示しである。先ず第１図に示すように、給水栓蛇口１
１のような一次出口がシンク１０の上に配置されている
。給水栓８は、給水栓ハンドル１２によって操作される
。

給水栓８の一部としてスプレーノズルＩ３が設けられて
おり、該スプレーノズル１３はレバー１４によって操作
される。

第２図には、給水栓８を後方から見たところが示されて
いる。熱水供給ライン１６及び冷水供給ライン１７によ
って、熱水及び冷水が給水栓組立体８に供給される。給
水栓組立体８の水連結部（コネクタ）１８が可撓性ホー
ス１５に連結されており、該可撓性ポース１５の終端部
はスプレーノズル１３に連結されている。前にも述べた
ように、スプレーノズル１３を使用するときには、給水
栓蛇口１１への流れが遮断されるようにすることが望ま
れる。同様に、スプレーノズル１３が使用されなくなっ
たときには、自動的に給水栓蛇口１１への給水が再開さ
れるようにすることが望まれる。

第３図及び第４図には従来技術による切り換え弁組立体
が示されている。給水源からの水は、供給流路２３を通
して給水栓ハウジングに導入される。水は、給水栓本体
４２と外側ハウジング２７との間に形成されたシャトル
チャンバ２６に流入する。外側ハウジング２７とシャト
ルチャンバ２６との間は、Ｏリング２８．２９によりシ
ールされている。一次流路２１及び二次流路２２の各々
が、「Ｔ」字形をなしてシャトルチャンバ２６から分岐
している。

給水栓組立体内にはポペット弁２０が配置されており、
該ポペット弁２０は、一次流路２１を通って二次流路２
２内に延入している。ポペット弁２０は、弁座１９をシ
ールするテーパ状の端部２０ａを備えており、このポペ
ット弁２ｏのテーパ状端部２０ａと弁座１９とにより、
給水栓の出口流路３７から一次流路２１を遮断する流体
シールが形成される。

ホヘソ＋−弁２０のステム（弁軸）２０ｂが、シャトル
チャンバ２６を通って二次流路２２内に延入しており、
該ステム２０ｂにはピストン２４が取り付けられている
。従来技術による切り換え弁組立体には、二次流路２２
の内壁とピストン２４との間に大きなギヤツブ２５が存
在している。このギャップ２５ば、シャトルチャンバ２
６がら一次流路２２への水の流路を形成している。二次
流路２２は水連結部１８に導かれていて、該水連結部１
８はスプレーノズル１３に導かれている。

作動に際し、給水栓ハンドル１２を開放すると、ライン
圧力を受けている水がシャトルチャンバ２６内に導入さ
れる。これにより、シャトルチャンバ２６と給水栓の出
口流路３７との間に圧力差が発生する。シャトルチャン
バ２６内の圧力が大きくなると、ポペット弁２０が持ち
上げられ、該ポペット弁２０の端部２０ａが弁座１９か
ら引き離される。これにより、一次流路２１を通って給
水栓出口（出口流路）３７に向かう流体連通が形成され
るようになる。この状況下では、ピストン２４の下の領
域３５における流体圧力は、ピストン２４の上の領域３
４における流体圧力に等しい。

制御レバー１４を押し下げてスプレーノズル１３を使用
すると、ピストン２４の下の領域３５と上の領域３４と
の間に圧力差が発生ずる。この圧力差と相俟って、′テ
ーパ状端部２０ａに対してピストン２４の表面積の方が
大きいことにより、ポペット弁２０が下に押し下げられ
て端部２０ａが弁座１９に座合し、これにより一次流路
２１がシールされる。従って、シャトルチャンバ２６か
らの水はギャップ２５を通って二次流路２２へと流れ、
更にここからコネクタ１８を通ってスプレーノズル１３
へと流れる。

（本発明の好ましい実施例） 第５図及び第６図には、本発明の好ましい実施例が示さ
れている。本発明は、従来技術のもつ粒状物の捕捉の問
題を解決するものであり、このため本発明によれば、シ
ャトルチャンバ２６かう水コネクタ１８　（該水コネク
タ１８はスプレーノズル１３に通じている）に至るバイ
パス流路３２が設げられている。

本発明のポペット弁２０は従来技術のポペット弁と同じ
であるが、本発明のピストン３０は、幾つかの点におい
て、従来技術のピストン２４とは異なっている。すなわ
ち、本発明のピストン３０は全体としてカップ状をなし
ており、シャトルチャンバ２６に面した開口端部を備え
ている。この点からすれば、本発明のピストン３０は、
従来技術のピストン２４とは反対方向に向いているとい
える。本発明のピストン３０は弾性材料で作られており
、僅かなりリアランスをもって二次流路２２内に嵌入で
きるサイズを有している。以下に詳しく説明するけれど
も、本発明の場合は、二次流路２２内でビスＩ・ン３０
を通って水が流れるようにする必要はないので、第６図
に示す本発明の実施例においては、第４図に示す従来技
術のクリアランス２５のような大きなりリアランスを設
けることは必要でもないし、それが望ましいことでもな
い。唯一の条件は、ピストン３０が二次流路２２内で自
由に移動できることである。

一次流路２１に関しては、本発明の場合も、従来技術の
切り換え弁組立体について前述したように作動する。本
発明の付随する相違点及び利点については、二次流路２
２の作動に関連して明らかになるであろう。

スプレーノズル１３が使用されると、コネクタ１８内の
水圧が低下する。このため、領域３５．３９内の圧力が
シャトルチャンバ２Ｇ内の圧力よりも低くなり、水はオ
リフィス３１を通ってバイパス流路３２へと流れ、更に
、コネクタ１８を通ってスプレーノズル１３へと流れる
。ピストン３０の上の領域３４の圧力は、ピストン３０
の下の領域３５の圧力よりも大きい。ピストン３０の表
面積（テーパ状の端部２０ａより大きい）に作用するこ
の圧力差によりポペット弁２０が下方に押し下げられて
弁座１９がシールされ、これによりチャンバ（出口流路
）３７及び給水栓蛇口１１への流れが遮断される。また
、水圧によりピストン３０が二次流路２２の内壁に対し
て押し拡げられ、流体シールが形成される。この流体シ
ールにより、スプレーノズル１３の使用中に、水がピス
トン３０を通って流れることが防止される。このように
本発明では、二次出口が開放しているときにピストン３
０を通って水が流れることが防止されるため、粒状物が
集められて、二次流路２２の内壁とピストン３０との間
に粒状物が捕捉される可能性を無くすことができる。

本発明は、一次流路２１及び二次流路２２に対して実質
的に平行なバイパス流路３２を給水栓本体４４にドリル
穿孔することにより、従来の形式の給水栓組立体を用い
て実施することができる。

このとき、バイパス流路３２の上端部（第５図）におい
てバイパス流路３２をシールするのにプラグ３３が使用
される。流路（領域）３９を介してバイパス流路３２と
流体連通されるまで、二次流路２２に対して実質的に垂
直にトリル穿孔することにより、バイパス流路３２をノ
ズルコネクタ１８に連結することができ、このとき、プ
ラグ３８を用いてバイパス流路３２を形成しかつシルす
る。

好ましい実施例においては、シャトルチャンバ２６と水
供給路２３との間に逆止弁４６（第５ａ図）が設けられ
る。水の供給圧力が突然降下するようなことがあると、
この逆止弁４６が作動して、汚れた水が、サイホンの原
理により、スプレーノズル１３からシャトルチャンバ２
６を通って給水源に逆流することが防止される。従来技
術によるピストン２４は、この逆流防止機能と同様な機
能を遂行することができる。なぜならば、領域３４内の
圧力よりも大きな領域３５内の圧力により、ピストン２
４が二次流路２２内で拡げられ、これにより、シャトル
チャンバ２６を通って水供給路２３へと逆流することが
阻止されるからである。

これに対し、本発明の好ましい実施例においては、コネ
クタ１８とシャトルチャンバ２６との間がバイパスチャ
ンネル（バイパス流路）３２により常に流体連通されて
いるため、ピストン３０が逆流防止機能を遂行すること
はできないのである。

図示の実施例においては、給水栓組立体が実質的に円筒
状に形成されていて、直径の異なる領域によりシャトル
チャンバ２６のような種々のチャンバが形成されている
。オリフィス３１を、シャトルチャンバ２６により形成
される円筒体に対して実質的に接線方向に形成すること
により、オリフィス３１はセルフフラッシュ作用をもつ
ものとなる。このため、オリフィス３１の近傍に何らか
の粒状物が引っ掛かるようなことがあっても、これらの
粒状物は、給水栓組立体の通常の作動により押し流され
てしまうであろう。

本発明の好ましい実施例において、オリフィス３１は、
バイパスチャンネル３２の中で最も小さな横断面積を有
している。このため、バイパスチャンネルに流入する粒
子であってバイパスオリフィス３１よりも小さい全ての
粒子は、バイパスチャンネル３２を詰まらせることなく
該バイパスチャンネルを通り、スプレーヘッドへと導か
れる。

本発明の好ましい実施例においては、バイパスチャンネ
ル３２は給水枕木？４４と一体に形成されている。しか
しながら、バイパスチャンネルを給水栓ハウジングの外
部に設けることもできる。

また、本発明の切り換え弁は、給水栓を通る水流に関連
して説明したが、本発明は、切り換え弁が使用されるあ
らゆる形式の流体の流れに対し等しく適用できるもので
ある。

以上の説明は、本発明の原理のみを説明したものである
と解するべきである。当業者には、図示の実施例に種々
の変更を加えることが可能である。

従って、本発明は、図示しかつ説明した正確な構造及び
作動に限定されるものではなく、適当な変更を加えかつ
均等物で置換することもできようが、それらは全て本発
明の範囲内のものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用できる一般的なシンク／給水栓
組立体を示す平面図である。 第２図は、第１図の給水栓組立体の背面図である。 第３図は、第２図の従来技術による切り換え弁組立体を
、第２図の３−３線に沿って断面した平面図である。 第４図は、従来技術による切り換え給水栓組立体を第３
図の４−４′ｉａに沿って断面した側面図である。 第５図は、本発明による切り換え給水栓組立体を示す平
面図である。 第５ａ図は、第５図の５ａ−５ａ綿に沿って断面した、
本発明の好ましい実施例を示す部分断面図である。 第６図は、第５図の６−６線に沿って断面した、本発明
の好ましい実施例に係る切り換え給水栓組立体を示す側
面図である。 １８・・・水連結部（コネクタ） １９・・・弁座、　　　　　２０・・・ポペット弁、２
１・・・一次流路、　　　２２・・・二次流路、２４・
・・ピストン、　　　　２５・・・ギャップ、２６・・
・シャトルチャンバ、 ３０・・・ピストン、　　　　３１・・・オリフィス、
３２・・・バイパス流路（バイパスチャンネル）、３３
・・・プラグ、 ３４・・・ピストンの上の領域、 ３５・・・ピストンの下の領域、 ３７・・・出口流路、　　　３８・・・プラグ、４２．
４４・・・給水栓本体、 ４６・・・逆止弁。 ８・・・給水栓組立体、　　　１１・・・給水栓蛇口、
１２・・・給水栓ハンドル、１３・・・スプレーノズル
、１４・・・制御レバー 手 続 補 正 書 （方式） １、事件の表示 平成１年特許願第３２４８７６号 ２、発明の名称 流体切り換え装置及び給水栓組立体 ３、補正をする者 事件との関係 出 願 人 ４、代 理 人 ５補正命令の日付 自 発 ６Ｊｍ正の対象 図 面 ７、補正の内容 別紙のとおり

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体供給源からの流体を、一次出口又は二次出口
   のいずれか一方に切り換える装置において、前記流体供
   給源に連結された第１チャンバと、該第１チャンバに流
   体連通している第１端部及び前記一次出口に流体連通し
   ている第２端部を備えた一次流路と、 前記第１チャンバに連通している第３端部及び前記二次
   出口に連通している第４端部を備えた二次流路と、 前記一次流路及び前記二次流路内に配置されたそれぞれ
   第１端部及び第２端部を備えた弁手段とを有しており、
   該弁手段の前記第１端部が前記一次流路の前記第２端部
   と選択的に係合して、前記第１チャンバと前記一次流路
   との間に流体シールを形成し、前記弁手段の前記第２端
   部にはピストン手段が連結されており、該ピストン手段
   が前記二次流路内で摺動自在に係合していて、該二次流
   路内で前記第１チャンバと前記二次出口との間に流体シ
   ールを形成しており、前記第１チャンバに流体連通して
   いる第５端部及び前記二次出口に流体連通している第６
   端部を備えたバイパス流路を更に有していることを特徴
   とする流体切り換え装置。
2. （２）前記流体供給源が水供給源であることを特徴とす
   る請求項１に記載の流体切り換え装置。
3. （３）前記一次出口が給水栓蛇口であることを特徴とす
   る請求項１に記載の流体切り換え装置。
4. （４）前記二次出口がスプレーノズルであることを特徴
   とする請求項１に記載の流体切り換え装置。
5. （５）前記ピストン手段がカップ状の弾性ピストンから
   なり、該弾性ピストンが前記第１チャンバに面して開口
   している内容積を有していることを特徴とする請求項１
   に記載の流体切り換え装置。
6. （６）流体の逆流を防止すべく前記第１チャンバと前記
   流体供給源との間に配置された逆止弁手段を更に有して
   いることを特徴とする請求項１に記載の流体切り換え装
   置。
7. （７）給水栓組立体のシャトルチャンバからの水を給水
   栓出口とスプレーノズル出口との間で切り換える装置に
   おいて、 第１端部及びステムを備えたポペット弁と、前記シャト
   ルチャンバと前記給水栓出口との間に配置されていて、
   前記ポペット弁の前記第１端部とシール係合することが
   できる弁座と、前記シャトルチャンバと前記スプレーノ
   ズル出口とを連結する円筒状チャンバと、 前記ポペット弁の前記ステムに連結されていて、前記円
   筒状チャンバ内で摺動自在に係合しているピストンと、 前記ピストンを迂回する水の流路を形成すべく前記シャ
   トルチャンバと前記スプレーノズル出口とを連結してい
   るバイパスチャンネルとを有しており、 前記スプレーノズルを使用すると、前記シャトルチャン
   バと前記給水栓出口との間の流体連通が遮断され、同時
   に、前記シャトルチャンバから前記バイパスチャンネル
   を通って前記スプレーノズル出口に水が流れるように構
   成されていることを特徴とする水流切り換え装置。
8. （８）前記バイパスチャンネルがオリフィスを介して前
   記シャトルチャンバに連通しており、前記オリフィスは
   、前記シャトルチャンバから前記スプレーノズル出口へ
   の水の流れを充分に制限して、前記シャトルチャンバと
   前記給水栓出口との間の流体連通を遮断できる状態に前
   記ポペット弁を維持できる直径を有していることを特徴
   とする請求項７に記載の水流切り換え装置。
9. （９）全体として円筒状をなす給水栓本体と、外側ハウ
   ジングと、前記給水栓本体と外側ハウジングとの間に形
   成されたシャトルチャンバと、給水栓蛇口に通じる一次
   流路と、スプレーノズルに通じる二次流路と、前記シャ
   トルチャンバと前記二次流路とを連結している円筒状チ
   ャンバと、前記シャトルチャンバと前記一次流路との間
   の流体連通を選択的に遮断できるポペット弁とを有して
   いる給水栓組立体において、 前記ポペット弁のステムに連結されたカップ状の弾性ピ
   ストンを有しており、該弾性ピストンが前記シャトルチ
   ャンバに面して開口している内容積を有しておりかつ前
   記円筒状チャンバ内で摺動自在に係合しており、 前記シャトルチャンバと前記二次流路との間を流体連通
   させるバイパスチャンネルであって、オリフィスを介し
   て前記シャトルチャンバに連通しているバイパスチャン
   ネルを更に有していることを特徴とする給水栓組立体。
10. （１０）前記オリフィスの軸線が、前記シャトルチャン
    バに対してほぼ接線方向に配置されていることを特徴と
    する請求項９に記載の給水栓組立体。