JPH09170671A

JPH09170671A - 改良流動率と取つ手操作を有するボール弁水栓

Info

Publication number: JPH09170671A
Application number: JP8312610A
Authority: JP
Inventors: Daniel A Pickerrell; ダニエル・エイ・ピツカレル; Larry Shock; ラリー・シヨツク
Original assignee: Masco Corp
Current assignee: Masco Corp
Priority date: 1995-11-09
Filing date: 1996-11-11
Publication date: 1997-06-30
Anticipated expiration: 2016-11-11
Also published as: US5810050A; JP3183835B2

Abstract

(57)【要約】【課題】温度調整、流量調整のための操作を容易にす
る。【解決手段】取っ手レバーがボール弁をオフ位置に置
く後上方位置と、ボール弁要素をオン位置に置くための
容易に接近可能な前下方位置に移動される如く、筺体に
取付けたボール弁要素を有する単独ボール弁水栓。制御
板は、オフ条件にある時ボール弁の制御弁棒を収容する
ための後向き頂点と、ボール弁要素が全流量オン条件に
ある時、水の温度混合を調整するために弁棒の横動作を
許容するための広い前縁とを備えた制御孔を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】この発明の分野は、ボール弁水栓に関し、
さらに詳細には、水栓用の単独混合弁に関する。

【０００２】

【従来技術及びその課題】熱水と冷水の両方の流量を制
御する一般に混合弁と呼ばれる単独水栓は、広く消費者
に受け入れられた。水栓は、一般に、熱水と冷水の混合
を調整し、体積又は流量率、即ち、流量を調整するため
に、取っ手又はノヴが２つの異なる方向において可動な
如く構成される。取っ手は、手で握ることにより、ある
いは腕又は肘の側部の突き合わせにより容易に調整され
る。

【０００３】広く商用的に受入れられた一つの基本形式
の混合弁は、ボール弁である。ボール混合弁は、高信頼
性の小型、耐久構造を提供する。望ましいボール弁駆動
機構は、２つの軸の周りにボール旋回支軸を有する。一
方の軸は、水栓本体又は筺体に関して固定され、そして
第二の軸は、ボールに関して固定された可動軸である。
可動軸は、水平固定軸にほぼ垂直である。ボールが固定
軸の周りを動く時、回転可動軸は、固定軸の周りの垂直
平面内で旋回する。この形式のボール駆動機構の例は、
１９６２年１０月２日付けのＡｄａｍｓ他に付与された
米国特許３、０５６、４１８において開示される。この
水栓は、前下方位置に移動された時、ボールの円筒形入
口ボアを弁体の入口ポ−トに整列させ、入口ボアを通っ
てボール弁における出口ボアへ、そして水栓から外に水
流を許容する取っ手を開示する。しかし、水栓における
制御板は、全流量率において温度変化が不可能な如く、
順方向において頂点を有する制御孔を配置される。全流
量率は、このようにして、等部分の熱水と冷水を含む。
等部分の熱水と冷水以外の水の混合は、熱水及び冷水供
給の間の温度混合を高める小流量の部分流量条件におい
てのみ発生する。多数の板弁水栓と同様に、このボール
弁は、オフ位置にある時、水栓がオンにされる前に温度
混合があらかじめ設定される如く、温度記憶を有する。

【０００４】Ａｄａｍｓの特許において開示されたボー
ル弁移動に基づいた他の水栓構造が開発され、商用的な
成功をおさめた。Ｃｈｒｉｓｔｏへの米国特許４、０４
３、３５９は、２つの軸の周りに同一動作を有し、改良
された流量及び混合特性を有するボール弁を開示する。
この水栓の三角状制御板アパーチュアは、なお、吐水口
に向かって前方を向く順方向頂点を有する。しかし、ボ
ール要素における入口孔は、取っ手が前下方位置にある
時、水栓がオフ位置にあり、そして上後方に引上げられ
た時、オン位置にある如く位置付けられる。取っ手が全
オン位置にある時、制御弁棒は、三角状アパーチュアの
広い後方直線縁に突き当たる。後方に位置付けられた取
っ手の左右への横移動は、水栓を通った熱水と冷水の流
量混合を調整する。この水栓は、全流量条件において水
の温度混合を設けるが、取っ手は、取っ手に触るために
数センチメートル又はインチの特別の到達を必要とする
ことにより、不便な後方位置にある。この特別な到達
は、子供、あるいは手を占有され、肘又は腕を用いて温
度制御のために取っ手を調整する操作者の届かない所に
取っ手を置く。入口孔は、ボール弁要素の制御スロット
があるボール弁要素の同一の大円と実質的に整列され
る。スロットと入口孔が単一の大円に沿って整列される
という事実は、スロットがどれほど長いか、入口孔が相
互にどれほど分離されるか、及び入口孔の特定輪郭に関
して制約と妥協を提示する。これらの制約は、水栓の混
合プロフィルと快適ゾーンに悪影響を及ぼす。

【０００５】必要なものは、引上げ後上方位置において
オフ位置を有し、オフ位置に関して前下方位置において
全オン位置を有し、混合制御のために取っ手に容易に達
せられ、同時に、全及び部分流量条件において改良され
た混合特性を提供するボール弁混合水栓である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明の一つの見地によ
り、液体用の水栓混合弁が、筺体の空洞に旋回可能に取
付けたボール弁要素を有する。空洞は、複数の入口ポ−
ト及び少なくとも一つの出口ポ−トと流体連通する。ボ
ール弁は、少なくとも、部分的な球面とその表面におけ
る複数の入口孔を有する。孔は、入水の流量率と温度混
合の両方において、流体流を制御するために、入口ポ−
トと協働する。弁筺体は、制御孔を有する制御板を収容
する接近孔を有する。ボール弁は、制御孔を通過する制
御弁棒を有する。取っ手は、弁棒に作動可能に連結され
る。密封用ガスケットは、制御板の下に着座され、可動
なボール弁要素を密閉する。

【０００７】制御板における制御アパーチュアは、広い
前縁と狭い後頂点を有する。ボール弁要素における孔
は、取っ手の後上方動作により、弁棒を後頂点に移動さ
せる時、筺体におけるポ−トとボール弁要素における孔
が、完全に位置をずらされる如く配置され、そしてポー
ト内のシールは、水栓がオフ条件にある如く、水栓を通
った流体の漏れを防止する。

【０００８】取っ手が前下方に移動された時、ポ−ト
は、少なくとも一つの孔と整列される。弁棒が、制御ア
パーチュアの前縁に突き当たる時、筺体におけるポ−ト
とボール要素における孔は、最大流量を許容するように
整列される。

【０００９】温度調整は、取っ手が下前方位置にある
時、全流量中に行われる。取っ手は、都合よく到達され
るように操作者に向って前方に伸長する。弁棒は、一方
の端部から他方の端部へ前縁に沿って移動され、全熱か
ら全冷への温度混合を調整する。中間位置は、全冷と全
熱の間の中間の温度混合を許容する。これにより、容易
な温度混合が、全流量条件中行われ、取っ手の上方動作
によって水栓を閉じる水栓構造をなお維持する。言い替
えれば、取っ手の前下方動作は、全流量率を生じさせ、
容易な温度混合が、取っ手を容易に達せられる前方位置
において、全流量中発生する。

【００１０】一実施態様において、ボール弁は、ボール
の大円とほぼ整列された制御用の制御スロットを有す
る。ピンが、筺体の基部において固定され、ボールのス
ロットを通って伸長する。ボール弁は、ピンがスロット
を通って伸長する点において、ピンの固定軸の周りで回
転可能である。

【００１１】スロットは、好ましくは、制御弁棒に添着
されたレバーハンドルの遠位端部の近接において平面を
規定するボール弁における大円に従うように輪郭を付け
られる。平面は、ボール弁が２つの方向において移動
し、一方の方向は、ピンの固定軸の周りであり、そして
第２方向は、ボール弁要素とともに移動する法線軸の周
りである如く、ピンに垂直な法線軸を有する。

【００１２】孔は、ボール弁要素の左右に対して中平面
の周りで対称的に位置付けられ、相互の鏡像である。各
入口孔の主要部分は、弁棒を通って伸長するボール弁の
前後平面の前側に位置付けられる。各入口孔は、前後平
面に達する狭い端部区分を有する。各孔の２つの凹縁
は、狭幅区分を主要部分と融合する。主要及び狭幅区分
の端部は、各々、凸縁を有する。

【００１３】凹縁を有するボール弁要素における入口孔
の輪郭により、全流量率は、全冷から全熱へ、制御孔の
前縁に沿った弁棒の動作中、及びすべての中間混合位置
を通して、おおよそ一定に維持される。入口孔は、拘束
する制御スロットから横に離間されるために、入口孔の
形状において以前に必要とされた妥協は除去される。入
口孔の輪郭付き縁は、制御孔の前縁に沿った水栓弁棒の
中間の中央位置の近接において、広い快適ゾーンを増進
する。いろいろな温度混合と広い快適ゾーンに対する全
流量一定率は、広い前縁と入口孔の特定形状の輪郭縁の
組合せによって達成される。

【００１４】以下で、添付の図面が参照される。

【００１５】

【実施例】図１〜図３を参照すると、混合弁１０が、筺
体基部部材１４と、基部部材１４にねじ込められた閉鎖
キャップ部材１６から形成した従来の弁筺体１２を有す
る。基部部材１４は、ほぼ半球形の下面２１を形成され
た空洞２２を有する。冷及び熱水用の２つの入口ポ−ト
１８と１９は、下面２１に皿孔をあけた下流端部を有
し、ボール弁要素２４に対して管状エラストマ−密封要
素２５を偏向させる２つの押圧バネ２３の座を形成す
る。ポ−ト１８と１９は、垂直縦軸２８を含む水栓の前
後に対する中間平面３８に沿って実質的に位置する。出
口通路２０は、下面２１から基部の１４の側面円筒壁２
７を通って、空洞２２から混合水を通過させる。出口通
路２０は、水栓の左右に対する中間平面３５に沿って実
質的に位置する。

【００１６】従来の管状の盾形シェル１７は、下方の基
部部材１４の周りに密封して滑り可能に取り付けられ、
出口通路２０と流体連通にある環状室１５を形成する。
吐水口２９は、盾形シェルに取り付けられ、シェル１７
におけるアパーチュア１３を通って環状室１５と流体連
通する。

【００１７】図５において明確に示された如くボール弁
要素２４は、適切に成形及び配置された冷入口孔３
２、熱入口孔３４と出口孔３６を有するほぼ球面の弁表
面３１を有する。表面３１の形状は、空洞２２の下面２
１の凹形状を実質的に補足する。孔３２と３４は、それ
ぞれの入口ポ−ト１８と１９と協働する。出口孔３６
は、出口通路２０と流体連通し、水の混合比と流量率、
即ち、入口ポ−ト１８と１９から出口通路２０への単位
時間当りの全水体積を調節する。孔３２と３４は、図示
された如く、ボール弁が中温度位置にある時、ボール弁
要素２４の左右に対する中間平面３５の周りに対称的に
位置付けられる。孔３２と３４は、相互の鏡像であり、
このようにして、各孔のそれぞれの各区分は、同様に番
号を付けられる。各入口孔３２と３４の主要部分３９
は、図１に示された如く、弁棒６０を通過するボール弁
の前後平面３７の前側に位置付けられる。各入口孔３２
と３４は、前後平面３７に達する狭い端部区分３３を有
する。２つの凹縁４１と４３は、狭幅区分３３を主要部
分３９となめらかに融合させる。主要及び狭幅区分の端
部は、各々、それぞれの凸縁４５と４７を有する。

【００１８】図１と図２において明確に示された如く、
ボール弁要素２４はまた、ボール弁２４の弁表面３１の
周りに弧をなす少なくとも一つのスロット６０を有す
る。スロット６０は、一般に、ボールの左及び／又は右
側において位置付けられ、入口孔３２と３４の中央部分
を横切る大円６４に関して、少なくとも４５°、好まし
くは約６０°の角度にあるボール弁の周りの大円６２の
一部を形成する中央縦軸を有する。角度は、”θ”とし
て図５に示される。望ましくは、２つの上記の大円は、
ボール弁要素２４の赤道６１を横切る。

【００１９】ピン６５と呼ばれる円筒形シャフトは、基
部１４において固定され、スロットを通って伸長する。
ピン６５とスロット６０は、図１と図２に示された如
く、可動軸９２の周りの限定回転を設けるために滑り可
能に嵌合し、図３に示された如く、ピンの固定水平軸９
４の周りの回転を設けるために回転可能であるが、スロ
ットの幅と一般に呼ばれる方向に沿ったピンに関するボ
ール弁の大きな回転を防止するような大きさにされる。
スロット６０は、スロット６０におけるピン６５のすべ
り移動を許容するために十分な隙間を形成する幅を有す
る。望ましくは、スロット６０とピン６５の間に横間隔
は存在しない。

【００２０】キャップ部材１６は、ねじ付き接近孔５０
を有する。調整リング５２は、相対垂直調整のための中
央の接近孔５０に螺合される。制御孔部材５４は、基部
部材１４の相補的ノッチ５Ｂにキー５６を介して適所に
締められる。密封用ガスケット６６は、制御板部材５４
の下に着座し、流体シールを設けるために、ボール弁表
面３１に支えられる。シールガスケット６６における摩
損は、部材５４を下方に押すために、中央接近孔４０へ
下方にねじ込められる調整リング５２への適切な調整に
より補償される。代替的に、ピン６５は、全ボールを横
切って伸長し、両方のスロット６０を貫通する。ボール
は、ＰＣＴ公開ＷＯ９６／２４７９３において開示さ
れ、参照としてここに取り入れられた装置で支持され
る。

【００２１】図４において明確に示された如く、制御孔
７０は、制御板５４を貫通する。孔７０は、一般に、三
角形として形状付けられる。三角孔７０は、閉又は締切
り位置頂点７２が、一般に、水栓の背面を指す如く位置
付けられる。混合全流量縁７４は、一般に制御孔７０の
前方を横断する。２つの斜めの多分湾曲した側縁７６と
７８は、後頂点７２から全流量前縁７４の端部７７と７
９まで伸長する。

【００２２】制御弁棒８０は、ボール弁要素２４に固定
結合される。制御弁棒８０は、中央の接近孔４０と、平
面３７に沿って整列された制御孔７０を貫通する。制御
弁棒８０は、取っ手８２を通過し、弁棒８０における平
坦部８６に突き当たる止めねじ８４を介して従来の方式
で水栓レバー取っ手８２に装着されるように構成され
る。取っ手８０の遠位端部８８は、スロット６０の大円
６２を含む前後平面に近接し、交差する。平面９０は、
弁の温度混合を調整する回転可動軸９２に直交する。

【００２３】取っ手８２の手動操作は、水の流量率及び
温度混合を制御する。図１に示された後方上位置への取
っ手の動作により、弁棒８０は、後頂点７２において位
置付けられる。この後方位置において、入口孔３２と３
４は、入口ポ−ト１６と１９から完全に位置をずれさ
れ、そして水栓は、弁表面３１に突き当たり、漏れを防
止するシールで２５で遮断される。取っ手は、弁棒８０
が、図２に示された如く制御孔７０の前縁７４に突き当
たるまで、任意の様式で前後に揺動又は旋回される。こ
の点において、入口孔３２と３４は、ポ−ト１８と１９
の上に整列され、流量は最大である。もちろん、取っ手
は、任意の所望の部分流量条件に対して任意の点におい
て位置付けられる。

【００２４】温度調整は、取っ手が、図１と図２に示さ
れた如く、都合よく位置した下前方位置にある時、全流
量中行われる。弁棒は、点９５に示された如く中央混合
位置から、温度混合をそれぞれ全熱又は冷のいずれかに
変化させる端部７７又は７９までの任意の点に前縁７４
に沿って移動される。全冷から全熱への給水の温度調整
は、孔７０の前側に三角制御孔７０の広縁７４を据える
ことにより達成され、取っ手の上向き動作による水栓の
閉鎖をなお維持する。言い替えれば、取っ手の前下方動
作は、両全流量率を生ずる。取っ手は、部分及び全流量
条件中容易な温度混合のために、便利で容易な接近を許
容する前方位置にある。取っ手は、所望の温度混合を獲
得するために、操作者によって左又は右に単に移動され
る。前方に位置付けられた取っ手は、容易な温度調整の
ために左又は右に引かれるように、人の肘によって都合
よく探られる。

【００２５】輪郭縁を有する入口孔３２と３４の輪郭
は、全流量率が、全冷から全熱への前縁に沿った弁棒７
４の動作中、及びすべての中間混合位置を通して、おお
よそ一定に維持される。さらに、輪郭付き縁４１と４３
は、制御孔の前縁７４に沿った水栓弁棒の中間の中央位
置９４の近接において、広い快適ゾーンを促進する。い
ろいろな温度混合と広い快適ゾーンにおける全流量一定
率は、入口孔３２と３４の特定形状の輪郭縁４１と４３
と広い前縁７４の組み合わせによって達成される。

【００２６】スロット６０の大円６２に関して実質的に
傾斜された大円６４に沿った入口の位置付けは、スロッ
ト６０の周りの作用による妥協の必要なしに、任意の所
望の混合プロフィルの入口輪郭の自由度をずっと高め
る。それ自体、広い快適ゾーンが利用可能であり、シャ
ワ止水せんのために特に望ましい。

【００２７】他の変形及び修正が、本発明の範囲及び精
神に反することなく可能である。

【００２８】本発明の主なる特徴及び態様は、以下のと
おりである。

【００２９】１．空洞と、少なくとも一つの入口ポ−ト
と少なくとも一つの出口ポ−トとを有し、該入口ポ−ト
と出口ポ−トは該空洞と流体連通している筺体と、該空
洞において旋回可能に取付けた、少なくとも部分的な球
面を有するボール弁要素であり、該球面は、複数の入口
孔を有し、該ボール弁の該球面における該入口孔は、該
孔と該ポ−トの間の選択的流体連通のために該入口及び
出口ポ−トと協働するボール弁要素と、該ボール弁に作
動可能に取り付けられ、外側に伸長する制御弁棒と、基
部部分と遠位端部を有する取っ手であり、該基部部分
は、該制御弁棒に作動可能に取り付けられ、該遠位端部
は、該基部部分から該操作者に向って前方に伸びる取っ
手と、該空洞に取付けた該ボール弁要素に接近するため
の該筺体における接近孔と、該接近孔に取付けた制御板
であり、該制御板は、該制御弁棒が通過する制御孔を有
し、該制御孔は、広い前縁と狭い後頂点を有する制御板
と、該制御板と可動なボール弁要素の間に配設したシー
ルと、該筺体に作動可能に取り付けた吐水口であり、該
水栓から手洗器への流体流を許容するために、該筺体の
該出口ポ−トと流体連通にある孔を有し、該筺体から前
方位置において方向付けられた吐水口とを具備し、該水
栓混合弁は、オフ位置において、該弁棒が該制御孔の該
狭い後頂点に当接し、該取っ手の該基部部分は、後方引
上げ位置において方向付けられ、該取っ手の該遠位端部
は、上方引上げ方向である第一位置において方向付けら
れ、該水栓混合弁は、全流量オン位置において、該弁棒
が該制御孔の該広い前縁に突き当たり、全流量オン位置
にある間、温度を調整するために、全流量オン位置にお
いて側部から側部に取っ手を移動させることができ、該
取っ手の該基部部分は、前方位置において方向付けら
れ、該取っ手の該遠位端部は、該第一位置に関して下方
前方向にある第２位置において方向付けられる水栓混合
弁。

【００３０】２．該ボール弁要素の右側と左側に対する
中平面の周りに対称的に位置付けられた該入口孔をさら
に具備し、その結果、該右側と該左側は相互の鏡像であ
る上記１に記載の水栓混合弁。

【００３１】３．水栓の前後平面の前側に位置する主要
部分と、前後平面に伸びる狭い端部区分とを有する該入
口孔をさらに具備し、狭い端部区分は、該狭い端部区分
と該主要部分を融合する凹縁に少なくとも伸びる上記２
に記載の水栓混合弁。

【００３２】４．該主要部分と凸縁を有する該狭い端部
区分をさらに具備する上記３に記載の水栓混合弁。

【００３３】５．該ボール弁は、該ボール弁の大円と実
質的に整列されたスロットを有し、該筺体は、基部を有
し、該基部は、作動可能に装着したピンを有し、該ピン
は、該ボール弁要素の該スロットを通って伸長し、該ボ
ール弁要素は、ピンが該スロットを通って伸長する該ピ
ンの軸の周りで回転可能である上記１に記載の水栓混合
弁。

【図面の簡単な説明】

【図１】オフ位置にある弁を示す発明の一実施態様によ
る水混合弁の側面区分図である。

【図２】全オン混合位置において弁を示す図１に類似す
る拡大断片図である。

【図３】図２において示された線３ー３に沿って取った
部分区分図である。

【図４】制御板とアパーチュアを明確に例示する図３に
おいて示された線４ー４に沿って取った頂面図である。

【図５】ボール弁要素におけるスロットと入口及び出口
孔の形状と位置を明確に例示する図１において示された
ボール要素の図である。

【符号の説明】

１０混合弁１２弁筺体１４筺体基部部材１６閉鎖キャップ部材１８入口ポート１９入口ポート２０出口通路２２空洞２４ボール弁要素

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空洞と、少なくとも一つの入口ポ−トと
少なくとも一つの出口ポ−トとを有し、該入口ポ−トと
出口ポ−トは該空洞と流体連通している筺体と、該空洞
において旋回可能に取付けた、少なくとも部分的な球面
を有するボール弁要素であり、該球面は、複数の入口孔
を有し、該ボール弁の該球面における該入口孔は、該孔
と該ポ−トの間の選択的流体連通のために該入口及び出
口ポ−トと協働するボール弁要素と、該ボール弁に作動
可能に取り付けられ、外側に伸長する制御弁棒と、基部
部分と遠位端部を有する取っ手であり、該基部部分は、
該制御弁棒に作動可能に取り付けられ、該遠位端部は、
該基部部分から該操作者に向って前方に伸びる取っ手
と、該空洞に取付けた該ボール弁要素に接近するための
該筺体における接近孔と、該接近孔に取付けた制御板で
あり、該制御板は、該制御弁棒が通過する制御孔を有
し、該制御孔は、広い前縁と狭い後頂点を有する制御板
と、該制御板と可動なボール弁要素の間に配設したシー
ルと、該筺体に作動可能に取り付けた吐水口であり、該
水栓から手洗器への流体流を許容するために、該筺体の
該出口ポ−トと流体連通にある孔を有し、該筺体から前
方位置において方向付けられた吐水口とを具備し、該水
栓混合弁は、オフ位置において、該弁棒が該制御孔の該
狭い後頂点に当接し、該取っ手の該基部部分は、後方引
上げ位置において方向付けられ、該取っ手の該遠位端部
は、上方引上げ方向である第一位置において方向付けら
れ、該水栓混合弁は、全流量オン位置において、該弁棒
が該制御孔の該広い前縁に突き当たり、全流量オン位置
にある間、温度を調整するために、全流量オン位置にお
いて側部から側部に取っ手を移動させることができ、該
取っ手の該基部部分は、前方位置において方向付けら
れ、該取っ手の該遠位端部は、該第一位置に関して下方
前方向にある第２位置において方向付けられる水栓混合
弁。