JPH0475435B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流体混合弁、更に特定的には熱水及び
冷水混合弁に関する。

混合弁は定置弁プレート上に滑動可能に取付け
られた可動弁プレートで構成されている。可動弁
プレートは定置弁プレートに対して並進及び回転
運動するように構成されている。可動弁プレート
は大抵は定置弁プレートを通る高温ポート及び低
温ポートに対して整列することができ又は不整列
であることができる貫通孔（apertures）を有す
る。或いは可動弁プレートは定置弁プレートにお
ける弧状の開口に対して整列することができ又は
不整列であることができるその周囲におけるノツ
チを有することができる。制御機構は可動弁プレ
ートに作用的に接続されているノブ又は操作レバ
ーを含む。

これらの回転及び並進可能に可動弁プレートの
すべてに関する問題は実際に高温水及び低温水を
混合する範囲が狭い角度であることにある。普通
は、可動弁プレート回転角度は高温水のみが流れ
る位置から低温水のみが流れる位置までほぼ40°
である。相対的に限定された混合角度の故に、制
御機構の僅かな角度位置は水における相対的に大
きい温度変動を引き起こす。大きい温度変動は高
温位置と快適ゾーン（comfort zone）と普通呼
ばれる低温位置との間の中間点付近で普通はより
厳しくなる。制御機構の僅かな角度変位に対応す
る大きい温度変動の故に、快適ゾーン付近で温度
を精密に制御することは困難である。

必要なものは可動弁プレートの増加した角度変
位により混合を許容するように構成されている混
合弁である。角度変位は２つのポートからの混合
水を制御するためほぼ約180°の大きさであること
ができる。やはり必要なものは、快適ゾーン内に
あるとき可動弁プレートの角度変位に対して温度
変化の速度を遅くするように定置弁プレートと共
同同作する形状を有する弁プレートである。

本発明に従えば、混合弁はそれぞれ第１流体及
び第２流体のための第１ポート及び第２ポートを
有するハウジングを有する。普通は第１流体及び
第２流体はそれぞれ高温水及び低温水であること
ができる。弁プレートは第１ポート及び第２ポー
トの頂部に滑動可能に座しそして並進及び回転運
動をするように取付けられている。弁プレートは
該第１ポート及び第２ポートのまわりの座に面し
且つ当接する表面をゆうする。当接表面は孔又は
凹みの何れも含まない。表面は前記ポートからの
流体がそのまわりを流れる周囲（perimeter）を
有する。周囲により規定された表面は、低温水及
び高温水が種々の部分で相互に混合するところの
混合角度が90度より大きいようなポートの形状及
び位置と共同動作する形状を有する。

本発明の１つの態様においては、第１ポート及
び第２ポートのまわりの座は、第１及び第２貫通
開口を有する定置弁プレートを含む。該可動弁プ
レートは並進及び回転運動のために定置弁プレー
トの頂部に滑動に取付けられている。

弁プレートは凸形状であり、そして凹縁
（concave angles）を持たない中心部分を有す
る。可動弁プレートは弁プレート中心部の周囲の
まわりに180度より多くにまたがつている中心部
から延びている半径方向突起を含まない。

可動弁プレートは下部表面における孔又はチヤ
ンネルによつてではなく、その周囲の定置弁プレ
ートを通る開口を開閉するので、高温水と低温水
間の実際の混合が起こるところの角度回転は大き
く増加しそして180°の値に近づくことができる。
更に、可動弁プレートは所定位置における高温水
及び低温水の特定の混合比を許容するように予め
選ばれた形状を有することができる。換言すれば
混合プロフイルはポート及び可動弁プレートの形
状及び寸法の適正な選択により選択的に制御する
ことができる。

好ましくは、混合プロフイルの変化の速度は高
温位置及び低温位置、即ち快適ゾーン間のほぼ中
間点で減少させられる。これはそれが快適部に対
して混合されるとき水温の十分な制御を確実にす
る。好ましくは、快適ゾーンにおける混合プロフ
イルが可動弁プレートの中心部から半径方向に延
びている歯によつて制御される。歯は可動弁プレ
ートの周囲（perimeter）の少ない部分、たとえ
ば可動弁プレートの中心部分の周囲40度にまたが
ることができる。

本発明に従う混合弁は混合が起こる角度を増加
することによつて混合割合の制御範囲を増加す
る。更に、混合プロフイルは変えることもでき
る。可動弁プレートは慣用されているプレートと
歯は比較して減少した寸法であることができる。
結果として全体弁ハウジングは流速を犠牲にする
ことなくより小さい直径を有することができる。

第１図を参照すると、単一ハンドル制御混合弁
１０はハンドル１２及び操作レバー１４を有す
る。高温水及び低温水のための２つの導管はハウ
ジング１２の２つのポート１７及び１９に接続さ
れている。導管１６及び１８より上には、ハウジ
ング１２内に取付けられそしてそれぞれのポート
１７及び１９と連通している開口２４及び２６を
有する定置弁プレート２２を含むカートリツジ本
体２０がある。更に、可動弁プレート２８がその
表面２９がプレート２２に当接するように定置弁
プレート２２の表面部に滑動可能に取付けられて
いる。制御機構３０はレバー１４により動作され
て定置弁プレート２２に対して可動弁プレート２
８を回転可能に且つ並進的に動かす。制御機構３
０は可動弁プレート２８に固定的に取付けられた
制御ヘツド３２を含む。制御ヘツド３２は第３図
から明らかに示された如くカートリツジ本体２０
内に回転可能に取付けられている回転可能なガイ
ドリング３６におけるスロツト３４内に滑動可能
に嵌合されている。

制御ヘツド３２は駆動レバー４４の下端４２を
受け入れるキヤビテイ４０を有する。駆動レバー
４４はハウジング１２のカートリツジ本体２０及
びキヤツプ４８により形成されたソケツト４７に
座つている一体的に形成された球形部分４６を有
する。駆動レバー４４に垂直な操作レバー１４は
第１図に示された如く閉位置にあることができ
る。この位置において、駆動レバー４４の軸線は
弁プレート２２及び２８に垂直である。操作レバ
ー１４は、第２図に示された如く球形部分４６の
中心５０を通る水平軸線のまわりに駆動レバー４
４を枢軸で旋回させる（pivot）ように上向きに
持ち上げることができる。駆動レバー４４の下端
４２は移動し、これは制御ヘツド３２をスロツト
３４内で並進的に動かす。制御ヘツド３２は定置
弁プレート３２に対して可動弁プレート２８を動
かす。レバー１４は左方から右方へ揺動すること
もでき、これは中心５０を通る鉛直方向軸線５２
のまわりに駆動レバー４４を回転せしめ、これは
可動弁プレート２８を同じ鉛直方向軸線５２のま
わりに回転させる。

第４図乃至１１図を参照すると、弁プレートの
詳細はより明らかに示される。第４図に示された
如き定置弁プレート２２は軸線５２上にある点５
６に中心を合わされたその２つの開口２４及び２
６を有する。開口２４は高温水のためのものであ
り、開口２６は低温水のためのものである。開口
２４及び２６はＺとして示された半径上にある外
線５３及び５４を有する。２つの開口２４及び２
６はブリツジ区域５８により分離され、ブリツジ
区域５８は環状区域６０の対向する端部から延び
ている。環状区域６０はＸとして示された外側半
径を有する。ブリツジ区域５８及び環状区域６０
は底部表面２９と密接に当接接触（abutting
contact）している。環状区域の外側周辺はノツ
チ６２を有し、これはカートリツジ本体２０内に
定置弁プレート２２を位置づける。

第５図に示された如く、可動弁プレート２８は
円形中心部分６４及び半径方向に延びている歯６
６を有する。中心部分６４はＹとして示された半
径を有し、これは開口２４及び２６の半径Ｚより
大きいが半径Ｘよりは小さい。可動弁プレート２
８が第６図に示された如く閉位置にあるとき、円
形中心部分６４の中心点６８は軸線５２上の定置
弁プレート２２の中心部５６の点上に整列されて
いる。故に、閉位置において、レバー１４は、可
動弁プレート２８が第２図に示された如くレバー
１４の上向き運動により並進的に動かされる前
に、第６図に示された如く、予め選ばれた位置へ
と可動弁プレート２８を回転するように移動させ
ることができる。レバー１４が上向きに動かされ
るとき、制御機構３０は、その中心点６８が第７
図に示された如く軸線５２から量Ｅ変位するよう
に可動プレート２８を並進的に動かす。この変位
が起こると、高温水開口２４は部分的に露出され
て高温水を注ぎ口（spout）（示されていない）へ
と流れさせる。

歯部６６は変位距離Ｅより大きい距離中心部分
６４の周囲から半径方向に延びる。このようにし
て、歯部の外縁６７は弁プレートが第７図乃至１
１図に示された如く十分に開いているときですら
定置弁プレート２２の環状区域６０上に常に座し
たままである。

開位置にあるとき、可動弁プレートは第８図に
Ａとして示された角度にわたり回転することがで
きるが、この角度内においては開口２６は覆われ
る。その角度Ａは好ましくは約15度であることが
決定されている死角（dead angle）として示さ
れる。更に枢軸旋回軸線（pivot axis）５２のま
わりの可動弁プレート２８は中心部分６４の中心
点６８が枢軸旋回軸線５２のまわりの軌道をまわ
る（orbit）ことを引き起こす。第９図に示され
た如く、開口２６は開口２４が露出されている間
に部分的に露出され、従つて低温水は高温水入り
混じることになる。更に、第９図に示された位置
から第１０図に示された位置への時計方向回転は
開口２６を更に開かしめ、この間開口２４はほぼ
不変である。何故ならば可動弁プレート２８の部
分７２が開口２４のより多くの部分を覆うにつれ
て、歯部６６はほぼ等しい面積を露出し始める。
結果として、歯部６６が開口２４を滑り走るとき
開口２４の露出した部分は形を変えるのみであつ
て寸法は変えない。

更に、第１０図に長点線で示された如く、可動
弁プレート２８が第７図に示された位置から90度
より多く動かされるとき、歯部６６は部分７４が
開口２６を露出するにつれて開口２６を覆い始め
る。結果として、開口２６は可動弁プレート２８
の回転のこの期間中同じ寸法であり、一方開口２
４はますます絞られる。

第１１図を参照すると、歯部６６が開口２６上
の位置に回転すると、更なる回転は開口２６を更
に開き、一方開口２４は更に絞られ、最後に完全
に閉じられる。容易にわかる通り、定置弁プレー
ト２２に対する可動弁プレート２８の機械的運動
は図面に示された如く左右に関して対称な性質を
有する。

かくして混合プロフイルは、最初の15度の回転
に対して水の混合を伴なわず高温水のみが開口２
４を通過して流れる。ほぼ15度からほぼ60度の回
転まで、開口２４は徐々に閉じ、その間開口２６
は徐々に開く。第９図に示された如くほぼ60度か
ら90度の位置まで、開口２６は開かれ続け、その
間開口２４の露出した区域は同じ寸法である。90
度を越えると、次の如く対称な関係が生じる。開
口２６は90度からほぼ120度まで変化しないまま
であり、その間開口２４は徐々に更に絞られ、最
後に完全に閉じられる。165度から180度までは更
には混合は起こらない。

第１２図乃至第１４図を参照すると、可動弁プ
レートの第２態様は定量弁プレート２２と共に開
示されている。可動弁プレート１２８は、第１２
図に示された如く閉位置にあるとき開口２４及び
２６を覆うのに十分大きい半径Ｙを有する円形形
状を有する。第１の態様に関して、可動弁プレー
トは180度回転することができる。第１３図にお
いて示される角度Ａにより示された最初の15度の
作用は熱水及び冷水の混合を引き起こさない。可
動弁プレート１２８が回転するにつれて、可動弁
プレート１２８の部分１７２は開口２４の区域を
覆い、その間可動弁プレート１２８の第２部分１
７５は、覆われている開口２４の正味の面積が増
加されるように開口２４のより小さな区域を露出
する。部分１７２は軸線５２及び中心１６８を通
過する軸線１７６によつて部分１７５から分離さ
れる。可動弁プレート１２８が第１４図に示され
た如く中間位置に達するとき、連続した回転は、
部分１７２が開口２４を更に覆うことを引き起こ
し、その間部分１７５は開口２６を露出し続け
る。可動弁プレートは円形であることによつて、
非常につくるのが簡単である。それは第１態様に
対して示された如き歯部の正しい作用はもたない
としても、可動弁プレート１２８は開口２４及び
２６の大きい面を露出して大量の流れを与えるこ
とができる。第１態様に関して、円形の可動弁プ
レート１２８はやはり120度にわたる混合範囲を
有する。

可動弁プレートの形状は混合プロフイルを決定
するのみならず、定置弁プレートを通る開口の形
状は混合プロフイルに影響を与えることができ
る。第１５図は他の定置弁プレート１２２を開示
し、定置弁プレート１２２は前記した可動弁プレ
ート２８又は１２８の何れかと共に使用すること
ができる。定置弁プレート１２２は２つの高温水
開口１２４及び１２５及び一つの低温水開口１２
６を有する。定置弁プレートは開口１２４及び１
２５を開口１２６から分割する中心ブリツジ部分
１５８を有する。定置弁プレート１２２は開口１
２４及び１２５間に対称に位置した中心バー１５
９を有する。バー１５９並びにブリツジ１５８及
び環状区域１６０はすべて可動弁プレートの下部
表面に対して密接な当接関係（close abutting
relation ship）にある。開口１２４，１２５及
び１２６は第４図に示された如く同じ半径Ｚ内に
すべて規定されている。しかしながら、バー１５
９は流速及び低温水と高温水の混合速度に影響を
与えて定置弁プレート１２２を定置弁プレート２
２から区別する。バー５９は可動弁プレート１２
８に対する支持体も与える。

第１６図は定置弁プレートの他の態様を開示し
ており、該定置弁プレート２２２は中心点２５６
に関して対称に位置しそして低温水開口２２４及
び２２５間に間置された中心バー２５９を開示す
る。更にバー２６１は中心点２５６に関して非対
称に位置づけられており、そして２つの低温水開
口２２６及び２２７間に間置されている。更に、
低温水開口２２６及び２２７並びに高温水開口２
２４及び２２５は種々の異なつた寸法を有する。
バー２５９及び２６１の位置及び巾は、可動弁プ
レートが定置弁プレート２２２上で回転するにつ
れて混合物プロフイルを修正する。更に、第１６
図に示された如きバー２５９及び２６１は可動弁
プレートに対する支持体を与える。

可動弁プレートは円形形状を持つ必要はない。
定置弁プレートを通る開口は所定の半径で規定さ
れた弧状外縁を持つ必要はない。第１７図は定置
弁プレート３２２におけるスロツト付き開口３２
４及び３２６が半径Ｚで規定されていない外縁３
５３及び３５４を有する。半径方向外側の点のみ
は半径Ｚまで延びており、前記開口の残りは半径
Ｚの円内に規定されている態様を開示する。可動
弁プレート３２８は卵形縁３６７と半径Ｙに又は
半径Ｙの外側にすべて位置した他の半円形縁３６
９を有することができる。

第１８図は、可動弁プレート３２８が半径Ｚの
円内に位置した２つの卵形開口４２４及び４２６
を有する定置弁プレート４２２の上部表面部に位
置している態様を開示する。

更に、もし全高温位置（full hot position）と
全低温位置（full cold position）との間にまた
がつている孤が180度より小さいならば、可動弁
プレートは或る半径の外側にその外周囲のすべて
を有する必要はない。第１９図において、可動弁
プレート５２８は弁プレートがほぼ120度回転す
ることを許容する弁内に取付けられている。可動
弁プレート５２８は２つの弧状縁５６７及び５６
９並びにそれらの間の縁５７１を有する。更に、
弧状縁５７３は縁５６７及び５６７間に位置して
いる。定置弁プレート５２２は半径Ｚの円内に規
定された２つの開口５２４および５２６を有す
る。

弧状縁５７３は完全に半径Ｚの外側にあるので
はないことが留意される。しかしながら、閉位置
にある間可動弁プレート５２８が受ける第２０図
に示された如き中間位置から60度の回転にもな
り、開口５２４又は５２６の何れも露出されな
い。

操作においては、可動弁プレート５２８は第２
１図に示された如く開口たとえば開口５２４の１
つを開くように並進運動する。可動弁プレート５
２８は、同時に第２２図に示された如く開口５２
６は露出されながら開口５２４は部分的に閉じる
ようになつている他の態様に記載されたのと同じ
方式で回転される。

この方式においては、90度に近づく大きい回転
角度にわたり高温水及び低温水の種々の異なつた
割合を積極的に混合することができる受口
（faucet）のための混合弁が構成される。回転の
角度は90度を越えることができそして180度まで
調節することができる。

第２には、定置弁プレートにおける開口の形
状、寸法及び位置との組合わせにおける可動弁プ
レートの輪郭は混合プロフイル及び弁の回転の各
端部における死角を決定するように共同動作する
ことができる。

第３には、可動弁プレートは定置弁プレートに
当接するその表面に凹みを持たなければ、貫通す
る孔ももたない。これらの弁プレートの各々は形
状において凸状であり、そして中心部分のまわり
に180度より多くにまたがる（span）半径方向に
延びている突起（projections or prtrusions）を
何ら持たない中心部分を有する。これの品質は可
動弁プレートを製造するのを容易ならしめる。

第４に水が可動弁プレートを通つてではなく可
動弁プレートのまわりを流れるという事実は可動
弁プレートをより小さくし、従つてより安価にす
ることを可能とする。更に、可動弁プレートはよ
り小さく且つ弁プレートを開くために必要な運動
はより小さい室を必要とするので、弁ハウジング
は弁を通る流速を減じることなくより小さい直径
を有することができる。

更に、定置弁プレート及び可動弁プレートはカ
ートリツジ本体内に囲うことができ、カートリツ
ジ本体は弁ハウジング内にはめ込むことができ又
は他のプレートが別個の部材として弁ハウジング
内に取付けられている如きものであることができ
る。

本発明の変更及び修正は特許請求の範囲に記載
の範囲及び精神から逸脱することなく可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は閉位置で示された本発明に従う流体混
合弁側面断面図である。第２図は開位置にうる流
体混合弁を示す第１図と同様な図である。第３図
は第２図に示された線―に沿つて取られた断
面図である。第４図は第１図に示された定置弁プ
レートの頂面図である。第５図は第１図に示され
た可動弁プレートの頂面図である。第６図は閉位
置で示された定置及び可動弁プレートの頂面図で
ある。第７図は開位置及び完全高温位置にあると
きの弁プレートの頂面図である。第８図は混合範
囲の１端に回転された可動弁プレートを示す第７
図と同様な図である。第９図は可動弁プレートが
快適ゾーンの１端に回転されている第８図と同様
な図である。第１０図は可動弁プレートが快適ゾ
ーン内で示された第９図と同様な図である。第１
１図は可動弁プレートが快適ゾーンの他端に回転
されていることを示す第１０図と同様な図であ
る。第１２図は定置弁プレートに対して閉位置に
おいて示された可動弁プレートの第２の態様の頂
面図である。第１３図は閉位置へ移動され且つ混
合範囲の１端にある可動弁プレートを示す第１２
図と同様な図である。第１４図は高温位置市及び
低温位置間の中間位置にある可動弁プレートを示
す第１３図と同様な図である。第１５図は定置弁
プレートの第２の態様の頂面図である。第１６図
は定置弁プレートの第３の態様の頂面図である。
第１７図は本発明の他の態様を示す頂面図であ
る。第１８図は本発明の他の態様を示す頂面図で
ある。第１９図は本発明の他の態様を示す頂面図
である。第２０図は閉位置にあり且つ端部位置へ
と回転された可動弁プレートを示す第１９図と同
様な図である。第２１図は閉位置に移動された弁
プレートを示す第１９図と同様な図である。第２
２図は高温位置と低温位置との間の中間位置へと
回転された可動弁プレートを示す第２１図と同様
な図である。 図において、１０……単一ハンドル制御流体混
合弁、１２……ハウジング、１４……操作レバ
ー、１６，１８……導管、１７，１９……ポー
ト、２０……カートリツジ本体、２２……定置弁
プレート、２８……弁プレート、３０……制御機
構、３２……制御ヘツド、３６……ガイドリン
グ、４０……キヤビテイ、４４……駆動レバー、
４６……球形部分、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハウジングと、該ハウジング内に固定され
   た、上部表面を有し且つそれぞれ第１流体及び第
   ２流体の通過のための少なくとも２つの開口を有
   する定置弁プレートと、定置弁プレートの上部表
   面と滑り接触するように位置づけられた下部表面
   を有し、そして、第１流体及び第２流体の流れを
   調節するために定置弁プレートの前記開口と共同
   動作する可動弁プレートと、可動弁プレートに接
   続されて可動弁プレートを並進運動及び回転運動
   の両方により動かすための制御機構とを具備し、 可動弁プレートは孔及び凹みを含まない平らな
   下部表面を有するとともに、凹縁を有しない中心
   部分を有し、しかも、該中心部分は弁が閉位置に
   あるとき定置弁プレートの前記開口を覆うような
   大きさであり、そして、可動弁プレートは、可動
   弁プレートの中心部分の周囲のほぼ半分より多く
   にまたがる突起を含まないことを特徴とする流体
   混合弁。 ２ 該可動弁プレートは該弁が閉位置にあるとき
   該定置弁プレートの前記開口を覆う円形中心部分
   を有するとともに、歯部が該中心部分から延びて
   おり、歯部は、弁が閉位置にあるとき上記開口の
   １つの一部を覆うことを更に特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の流体混合弁。 ３ 該定置弁プレートの前記開口の各々は、半円
   形形状で、しかも、該可動弁プレートの中心部分
   の半径より小さい半径を有する円内に位置してい
   る外縁を有することを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の流体混合弁。 ４ 該定置弁プレートは該第１流体のための少な
   くとも１つの開口と、該第２流体のための２つの
   開口を有し、該２つの開口はバーによつて分割さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第３項
   記載の流体混合弁。 ５ 該バーは該第２流体のための該２つの開口を
   対称に分割し、該第２開口の各々はほぼ寸法が等
   しいことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載
   の流体混合弁。 ６ 該バーは該第２流体のための該２つの開口を
   非対称に分割し、該２つの開口の各々は異なつた
   寸法を有することを特徴とする特許請求の範囲第
   ４項記載の流体混合弁。 ７ 該制御機構は枢軸を中心に旋回可能であり、
   該可動弁プレートは弁が閉位置にあるとき、その
   中心点が該制御機構の該枢軸による旋回点及び該
   定置弁プレートの中心点と整列しているように中
   心を合わされたその中心部分を有することを更に
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の流体混合
   弁。 ８ 該制御機構は、弁が閉位置にあるとき該可動
   弁及び定置弁プレートの表面に実質的に垂直であ
   る駆動レバーを含むことを更に特徴とする特許請
   求の範囲第７項記載の流体混合弁。 ９ 該制御機構は該駆動レバーに垂直に接続され
   た操作レバーを含むことを特徴とする特許請求の
   範囲第８項記載の流体混合弁。