JPH07501388A - 単一の操作機構により調整を行なう水道栓に用いる堅固な材質の板バルブを持つ水カートリッジ - 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】 単一の操作機構により調整を行なう水道栓に用いる堅固な材質の板バルブを持つ 水カートリッジ 本発明は、水の取り入れ口と取り出し口の両方が本体の下部に位置する形で、調 整部を単一操作とした水道栓に使用するために、調整部に堅固な材質の板を使用 した水カートリッジに関するものである。

温水と冷水を受け入れ混合する形式の混合水道栓において、水カートリッジが水 カートリッジ本体容器内に縦に開口を開け、この開口を通過する型式または、冷 水と温水の取り入れ口が本体下部にあり、これを通過する型式のいずれかの型式 の水道栓があり、それぞれに対して混合水道栓の水カートリッジがある。混合さ れた水の放出をするために、前者の型式の水カートリッジでは混合された水が水 カートリッジ内部を満たす。一方後者の型式の水カートリッジでは、水は水カー トリッジ本体下部の取り入れ口から入り、その後流量調整され混合される水は水 カートリッジ内部を満たすことなく、水カートリッジ本体下部に設けられた取り 出しロー・放出される。従って、後者の型式の水カートリッジは水カートリッジ の内部空洞と使用者の便利を考慮して外部に出ている調整機構との間に密閉機構 を設ける必要がない。そしてこの型式の水カートリッジではその本体を防水構造 とする必要はない。

後者の型式の水カートリッジは、冷水のみを取り入れ、その一部を流量調節し、 取り出し口へ配管を通じて送り、残りを低圧加熱タンクへ送り、これに相当する 体積の温水に置き換えて取り出し口へ配管を通じて送り、そこで混合を行ない、 最終的に排出するという前記した内容と異なった種類の水道栓にも用いることが できる。

検討している型式の水カートリッジでは、調整部として堅固な材質の板を用いる と、独特な問題点を生じる。水カートリッジが混合水道栓に接続され、水カート リッジから出る混合水が流れに対して若干の抵抗に遭遇した場合、例えば通気装 置を横切って配管された場合、結果として生じる排出の逆圧力は堅固なバルブ板 の可動板に働き、その力は可動板を固定板から引き離す方向に働く傾向がある。

最終的に可動板が固定板から引き離された場合、水が水カートリッジ内部に充満 する。水カートリッジは駆動部分と外部に対して密閉されるように設計されてい ないため、水は駆動部分付近の水道栓の外部に流出する。この現象は、いわゆる 水圧式水カートリッジと呼ばれる、水カートリッジの相互に動作する板の間に加 わる圧力が水の供給圧力に依存するような水カートリッジにおいて、特に深刻に なる。

またこの型式の水カートリッジが低圧加熱タンクと相互作用する水道栓に設置さ れた時、冷水供給系が水カートリッジに流入する流路は水の配管の高圧側に接続 されるように設計されるため、上記の問題点は非常に深刻となる。

検討している型式の水カートリッジではその水カートリッジが接続されている水 道栓の型式に依存するが、排出の逆圧力または供給側の圧力により生ずる分離が 起こり得ないほど相互圧力を高めて、水カートリッジの板をプリセットする必要 がある場合がある。水道栓におけるこの操作は、使用者を煩わせる手間が要求さ れ、さらに水カートリッジの寿命に対して部品の劣化、損傷を発生させる場合が ある。この水カートリッジの板間の高圧印加は非常に不便なものである。

従って、本発明の目的は、調整部に堅固な材質でできた板を用い、水の取り入れ 口と取り出し口の両方が水カートリッジの板の下部に位置している型式の水道栓 に対して、以上に述べたような問題点を解決するものである。

本発明のもう一つの目的は、水カートリッジを製造するコストを増加させること なく、要望された特徴を有する水カートリッジを提供し、併せて従来の水カート リッジとの互換性を確保するために従来の水カートリッジの寸法及び配置と同様 に製造することにある。

さらに、本発明のもう一つの目的は、前述した要望される特徴を持ち、従来の水 カートリッジとの互換性を確保するために、従来の水カートリッジの寸法及び配 置と同様に製造することにある。

本発明によりこれらの目的は、水カートリッジの内部と水道栓の外側に出ている 水カートリッジを操作する部分との間に密閉する手段を与え、さらに、水カート リッツ内部空洞と混合させた水の取り出し口または混合される水の取り入れ口か らなる流路につなぐ、流路伝達手段を加えることにより、水カートリッジの本体 を耐水圧性容器とすることにより得られる。

水カートリッジが混合用水道栓に取り付けられ、水流が検出できないほどの小さ い抵抗にしか遭遇しない低圧の場合、および同じ接続で水流に対して非常に高い 逆圧力が生ずる場合のいずれの場合でも、さらに水カートリッジが低圧ヒータと 相互作用して動作する水道栓に接続された場合であっても、水カートリッジの内 部空洞と混合された水の取り出し口または混合される水の取り入れ口を構成する 流路との間の接続部分が存在するため、水カートリッジの内部空洞内に発生する 圧力は前述の流路を伝達する圧力に等しい。この結果可動板の種々の部分に加わ る圧力は等しくなる。水の取り出し口または水の供給側の流路に発生する圧力は 、水カートリッジの可動板と固定板の間に発生する相互圧力が両者に問題を起こ すようなことはない。この相互圧力の値は弾性的な機構または水の流入により生 ずる圧力に依存する機構またはこれら両方の機構により決定される。しかし、ど の場合においても相互圧力は、本質的に前述の水の取り出し口または水の供給流 路に発生する水圧とは無関係である。このように、水カートリッジの正常な状態 では取り出し口における逆圧力または水供給側圧力に依存せず、水カートリッジ の堅固な材質の板の組み合わせの範囲内において、どのような場合においてもこ のような圧力が可動板を固定板から引き離すようなことは生じない。

ある圧力で水カートリッジの内部空洞に水が充満しても、本発明による水カート リッジにおいては何ら問題を生じない。これは、水カートリッジ本体が耐水性で あるので、本体からの水の散逸は生じないし、水の充填された水カートリッジの 内部空洞と外部から操作する操作機構部との間の密閉が完備しているため、この 部分から水が散逸することもあり得ないがらである。

従って、これらの特徴を有する水カートリッジは、発明の主な目的を達成してい る。一方、この水カートリッジの特徴ある構造に対して、高価な部品を追加する ことも、大規模な組立作業の必要もないため、製造コストの大きな変化は生じな い。その上、この水カートリッジの特別な特徴は、この水カートリッジがすでに 標準的な形状と寸法であり、市販の水カートリッジと互換性があり、現状の市場 への適応に関してもなんら障害にならない。

結果として、本発明の目的を達するために採用されている特徴は、混合水道栓に おいて、温水と冷水の供給圧力に依存する実効圧力を水カートリッジの固定板と 可動板の間に加えることを目的として考えられる特徴に関与しない。そのために 、従来の発明による特性的な特徴に抵触することなく、必要に応じてこの機能を 採用することができる。

より明快な理解の一助とするために、拡大して描かれた付属の図面に示された、 これに限定するものではないが、望ましい本体形状に関する以下の記述により、 本発明はよりよく理解され、このほかの特徴、手段、目的等が明瞭となる。

図１は本発明に係る水カートリッジの図３のＩ−Ｉ直径方向についての軸方向の 断面図である。

図２は図３の■−■方向についての断面図である。

図３は底面から水カートリッジを見た図である。

図４は図１と同じ断面図で、異なる操作状態を示すのものであり、水カートリッ ジが図中に部分的にしか示されていない水道栓全体に入れられている状態である 。

図５から図８は、前回に従って可動板から見た異なる操作状態における水カート リッジの固定板と可動板とにより作られる組み合わせを示している。

以下の記述においては、水カートリッジはその軸に対して垂直上向きに配置する 事とし、図１．　２及び４について調整手段は直接上方向から配置されるものと している。しかしながら、実際には他のいがなる位置に設置されてもさしつがえ ないものと考えられる。さらに、ここに記述され図示された水カートリッジは、 混合用水道栓への使用に際して特によく適合するものであるが、その一般的な構 造は低圧ヒータと共に使用される水道栓用の水カートリッジの構造でも同様であ る。それによって、いくつかの適合するが除外し得ないものでない改良点は別と して、この水カートリッジはこのようなどちらの応用例にも使用することが可能 であると言うことができる。

図示した水カートリッジは、水道栓のチャンバ内に挿入されるように設計された 主たる部分ｌと水道栓の本体にふたによって保持され、外部の調整機構部に取り 付けられる径の小さい上部２を有する外容器１−２からなる。外容器ｌは調整部 分が入るように上部に開口を持つ。また、内部用部品を設置できるように下部に も開口を有する。下部の開口は底部６により閉じるように設計されている。

この上部と下部の開口を除くと、外容器１−２は耐水性である。すなわち他に開 口部はない。さらに、水カートリラン内部空間をＯと呼ぶものとする。

底部６は外容器１−２と結合するために、対応するくぼみ３にばね式にはめ込む 突起７が付いている。この他に、突起８．９が外容器１−２にくぼみ４．５に対 応して付けられており、これらのはめ合いで、両者の相対的な位置合わせが行な われる。底部６は温水と冷水の取り入れ開口１０と１１．及び混合水を排出する 取り出し用開口１２がある。水カートリッジの内部に対する部分に、底部６は堅 固な材質でできた固定板Ｉ９を（若干の、軸上の移動は別にして）動作中正常な 位置を保持する目的で、突起１３が取り付けられでいる。また、外側に対する部 分に底部６は水道栓の本体に取り付けられた時に水カートリッジの位置を適正に 決定するために、突起１４を有する。最後に、密閉材が底部６に取り付けられる 。リング上の密閉材１５が外容器１−２に対する密閉に開口部１０〜１２を囲ん で、複合密閉材１６が水カートリッジ取り付は部に付いて水道栓の本体に作られ たチャンバの下部に対して密閉状態となるよう設計され取り付けられている。

底部６の取り入れ開口ＩＯと１１には、弾力性のある材質でできたブッシング１ ７とスプリング１８で挿入された可動板２３の方向の力を固定板１９にかけるこ とにより、開口ｌＯと１１と固定板１９の取り入れ開口２０と２１との間を密閉 するような構造により、耐圧力性の密閉材（プレックス”ｄｅｌｅｘ”と呼ばれ る）が取り付けられている。ただし、この部分は本発明の内容に含まれず、この 耐圧力性の密閉材は一例に過ぎず、他の手段により置き換えることができる。

固定板Ｊ９には、底部６の取り入れ開口１．０と１１に対応する位置に取り入れ 開口２０と２１があり、底部６の取り出し開口】２に対応する位置に取り出し開 口２２がある。固定板１９の研磨された上面に面接触している、下面が研磨され 、流路開口２４があり、固定板１９の取り入れ口２０と２１と種々の様式で重な り、取り出し開口２２は常に開放状態にある、可動バルブ板２３が取り付けられ る。これら２つの板の様々な相対的な位置関係が、図５〜図８に代表例として図 示されている。図５の位置では、可動板２３は取り入れ開口２１を除外すること により流路開口２０と取り出し開口２２との間の導通状態を作り出す。図６の位 置では、可動板２３は取り入れ開口２０と２１の両方と取り出し開口２２の間の 導通状態を作り出す。最後に図８の位置では、可動板２３は取り入れ開口２０と ２１と取り出し開口２２との間の導通を完全に遮断する。さらにここに示したそ れぞれの位置に中間状態の位置をとることが可能であり、これらの位置のそれぞ れにより排出される水量と温水・冷水の混合比の調整を行なうことができる。

可動板２３の動作は同心円状の密閉材２６が密閉する状態で、可動板２３と接続 されているスライド２５により制御され、回転部２７により直径方向の動きが案 内される。その回転時に回転部２７は水カートリッジの外容器１−２の径の小さ い部分２に取り付けられ、密閉材２８によって密閉されている。直径方向のビン ２９は、回転部２７を水カートリッジの外部にあり、使用者が水道栓を機能させ ることのできるようにする、外部レバーのような制御部と接続する外部アーム３ １につながる・レバー３０に接続される。レバー３０の内部アーム３２はスライ ド２５と結合している。水カートリッジの軸まわりのレバー３０の回転（図中の 曲線Ｆ’ｌの矢印方向）は水カートリッジの軸に対して回転部２７．スライド２ ５、可動板２３の回転運動をおこし、これにより混合比を変化させ、ピン２９（ 図中の曲線Ｆ２の矢印方向）まわりのレバー３０の回転はスライド２５と可動板 ２３の直径方向の移動を生じ、排出される水量の変化を起こす。混合水道栓用水 カートリッジのこの動作自体はよく知られている。

通常とは異なり、固定板１９と水カートリッジの底部６の間には密閉材がないた め、水カートリッジの空洞０は、固定板１９と底部６を分離する空間３３を通し て、取り出し流路１２と常に導通している。この導通部分は底部６にくぼみ３３ ′を追加してより大きくする方が好ましい。これにより、内部空洞Ｏの圧力と水 取り出し流路１２の圧力とは常に一致し、水の排出により生ずる逆圧力により、 板１９と２３を引き離そうとする応力は生じない。従って、たとえ高圧になって も、このような逆圧力は水カートリッジの性能を劣化させるような影響を及ぼす ことはなく、これらの板の間にもともと必要な両者を密着させる圧力の値に関係 なく、固定板と可動板との分離を起こすことはない。板間を密着させる圧力は、 固有値または水供給圧力に依存する値として、正常動作をする最小限度の値で、 使用者の操作を可能な限り容易とし、水カートリッジの寿命を可能な限り延長す ることを確保するように設定される。

一方、流路１２から入り、水カートリッジの内部空洞０を満たす水は、外容器１ −２の耐水性と、１５，１６．２８の密閉材の存在により外部に流出することは ない。水の漏れ出しの生ずることはない。

すでに検討したように、本発明の構造的な配置は簡素で、高価な部品を使用する ことも組み立てを複雑化することもない。これによって、水カートリッジの製造 コストを引き上げることもない。さらに、この構造は水カートリッジの寸法を大 型化することもなく、このため本発明に基づ（水カートリッジを現在入手できる 水カートリッジに対して完全な互換性を許容する形状と寸法の水カートリッジと して生産することを妨げるようなことはない。

さらなる利点が本発明から得られる。スライド２５は可動板２３に対して密閉さ れて接続されているが、その代わりに可動板２３の流路開口２４と導通ずる周囲 部分３４に対して開放状態とする。この方式では、可動板２３の流路開口２４か ら入り、固定板１９の取り出し流路２２を通って底部６の取り出し流路１２へと 向かう混合水の流れは、補助的に可動板２３の流路開口２４からスライド２５の 開放部３４を通り、水カートリッジ内部に到達し、そこから底部６から固定板１ ９を分離する空間３３及び、もし追加されているならばくぼみ３３′を通って底 部６の取り出し流路１２に達する。この方法では、他のすべての構成が同じで、 水カートリッジ内での圧力低下が減少し、水カートリッジからの排出速度を増加 させることができる。さらにこれは、取り出し開口の寸法を小さくすることも可 能にする。固定板１９の取り出し開口２２は省略することも（図５）、２２゜の 形状としてこの板の周囲にむけて開放状態とすることもできる。補助的な流れは 、主たる流れ、またはある限度はあるが、全排出流となる場合がある。

本発明の水カートリッジを混合水道栓に取り付けた例が図４に図示されている。

水道栓３５の本体は、水カートリッジの大口径の部分１を受け入れるチャンバ３ ６を有する。そして、ふた４０は、例えばねじ込み式で、水カートリッジの小さ い径の部分２の周りを取り囲むように、チャンバ３６の底部３７に対して、水カ ートリッジ自体を強（固定する。水カートリッジの底部６に取り付けた複合密閉 材１６は、チャンバ３６の底部３７との密閉をし、これにより水カートリッジの １０〜１２の流路開口を独立分離している。本体３５には水カートリッジの開口 ｌＯ〜１２の温水と冷水の取り入れ口及び流量調整され、混合された水の取り出 し口に対応して流路が作られている。最後の３８の開口についてのみ図４の断面 図に示しである。例えば、それは排出管３９または他の排出流路に結合させるこ とができる。本発明の水カートリッジが従来の水カートリッジの形状と寸法が同 一であれば、本体３５とふた４０は通常の形式で、本発明の水カートリッジを取 り付けるための改造は不要となる。

本発明に係る水カートリッジが低圧ヒータと接続して動作する水道栓に設置され た場合、冷水供給は流路１２を通じて、水カートリッジに流入する。そして他の 流路ｌＯと１１のどちらかを通って取り出し口に配管される。また流路１１と１ ２のいずれかの流路を通って低圧ヒータに配管される。公知の方法で後者の出発 点から混合用の接続により取り出し口に接続された配管は混合水の排出の流れを 作り出す。すでに分かっているように、特に水カートリッジに対する本発明の利 用有効性について、木本カートリッジの性能に本質的な問題はない。しかしなが ら、低圧ヒータとの併用のような特殊な応用では、プレックス型の密閉方法を流 路ｌＯと１．　Ｉについて適用することは適切ではなく、円形密閉材または、耐 圧接続管またはその他の適切な密閉法を用いた、はめ込み式の接続が望ましい。

もちろん、以上記述し図解した例に対して、様々な改良を水カートリッジに施す ことができる。例えば調整手段２５〜３２は、既存または特別製とを問わず、記 述したものから変更することができる。また、固定板１９と可動板２３の流路間 ０２０〜２２と２４の形状と配置は、記述したものから変更しても問題はない。

水カートリッジの外容器１−２と底部６の接続方法もばねを利用した３、７の接 続方法、位置合わせの４．５．８．９：固定板１９の取り入れ開口と底部の取り 入れ開口の接続をする１７−１８；これと同様に、固定板１９に可動板２３の方 向への力を与えるための方法もプレックスと異なるものに変更できる。これは、 すでに述べたように、この水カートリッジを特別な応用に使用した場合に限らな い。さらに流路ｌＯ〜１２のすべての流路に使われている複合密閉材１６は個々 に密閉材を取り付けるように変更可能である。特に、流路１２の周囲の密閉材は 底部６または外容器ｌの周囲に密閉材を取り付けることにより置き換えられ、水 カートリッツの底部に位置するより、これを受け入れる水道栓のチャンＩくＦＩ Ｇ、７　ＦＩＧ、８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．調整部に堅固な材質で作られたバルブ板（１９，２３）を用い本体底部に（ ６）に水の取り入れ口と取り出し口を有する形式の単一操作機構により調整する 水道栓（３５）に使用され、水カートリッジが耐水性の外容器（１−２）を持ち 、水カートリッジが内部空洞（０）と水道栓（３５）の外部から操作する調整部 （３０−３２）の間に密閉材（２６，２８）を持ち、水カートリッジが混合され た水の取り出し口または混合される水の取り入れ口の流路（１２）と水カートリ ッジの内部空洞を結合する伝達手段（３３，３３′）を持つことを特徴とする水 カートリッジ。 ２．前記水カートリッジの耐水性の外容器（１−２）、水道栓（３５）、チャン バ（３６）に導入される大きな径の円筒部（１）と、水道栓の流路を操作する部 分（３０−３２）であり、一端が開放状態になっている前記外容器を前記水道栓 本体（３５）のふた（４０）によってこの部分を押えることにより、外容器（１ −２）の底部（６）が内部部品の組み立て後十分に密閉されることになる径の小 さな円筒部（２）からなり、さらにこれ以外の開放部を持たないことを特徴とす る請求の範囲１の水カートリッジ。 ３．密閉材（２６、２８）の一方の密閉材（２６）が水カートリッジの可動板（ ２４）に接続されたスライド（２５）と該スライド（２５）を直線方向に変位さ せるために保持する回転部（２７）との間に設けられ、他方の密閉材（２８）が 前記回転部（２７）と該回転部（２７）が回転可能なように保持している水カー トリッジの外容器の小径部（２）との間に設けられていることを特徴とする請求 の範囲１の水カートリッジ。 ４．水カートリッジの内部空洞（０）と混合された水の取り出し口または混合さ れる水の取り入れ口の間の導通部（３３，３３′）が、固定板（１９）と水カー トリッジの底部（６）の間にある空間（３３）になることを特徴とする請求の範 囲１の水カートリッジ。 ５．前記導通部（３３，３３′）の断面積を増加させるために、水カートリッジ の底部（６）に少なくとも１つのくぼみ（３３′）を設けたことを特徴とする請 求の範囲１の水カートリッジ。 ６．少なくとも１つの周囲の開口（２２′）が、水カートリッジの固定板（１） に導通口（３３，３３′）の断面積を増加させるために取り付けられていること を特徴とする請求の範囲１の水カートリッジ。 ７．水カートリッジの可動板（２３）が水カートリッジの内部空洞（０）に向か って開放状態にあり、可動板（２３）流路開口（２４）とつながっている周辺部 （３４）を持つスライド（２５）に結合されていることを特徴とする請求の範囲 １の水カートリッジ。 ８．前述の記述及び図面に示され、または技術的に同等な手段に置き換えられる 特性、配置、動作を持つ、底部に流路を持つ型式の単一の操作機構により調整を 行なう水道栓に用いられる堅固な材質のバルブ板を持つカートリッジ。