JPH11505643A - サーモスタット温度制御混和水用カランバッテリーカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、公知の方法でセラミック製の入口ディスク(6)、セラミック製の調節ディスク（7）が設けられ、調節ディスク（7）の中に同様に公知の方法で温水戻り流チャンバ（41）および冷水戻り流チャンバ（42）が形成され、入口ディスク（6）には温水上部流路(33)、温水戻り流路(34)、冷水上部流路（37）および冷水戻り流路（38）が形成されている。冷水流入流路（35）が冷水上部流路（37）に接続され、冷水流出流路（36）が冷水戻り流路（38）に接続され、温水流入流路（31）が、温水上部流路（33）に接続され、温水流出流路（32）が温水戻り流路（34）に接続されている。温水流出流路（32）および冷水流出流路（36）の他端は調節ピストン（9）側にとされ、前記調節ピストン（9）は熱膨張パッド（12）と好ましくは機械的接続とされ、この熱膨張パッド（12）の一端に位置決め機構、好ましくは設定スピンドル（8）に達する昇降棒（15）の一端があり、この昇降棒（15）の他端には設定スピンドル（8）内に配設されるのが好ましいカウンタースプリング（14）が設けられ、冷水上部流路(37)、冷水戻り流路(38)、温水上部流路(33)、温水戻り流路（34）は調節ディスク（7）に接触する部分に於いて好ましくは円形アーチ、または類似の構造とされ、調節ディスク（7）は直接または間接的にセラミック−可動レバー（5）に接続され、しかもレバー（5）は直接または間接的に位置決め機構に−例えば設定スピンドル（8）を介して−ドライビング接続されている混和水用カランバッテリーカートリッジである。

Description

【発明の詳細な説明】 サーモスタット温度制御混和水用カランバッテリーカートリッジ 本発明の対象物は、サーモスタットによる温度制御可能な混和水用カランバッ テリーカートリッジである。 従来より、冷水または温水が混和領域に流入することが個別のカランにより保 障されている冷温水の混和に用いられる混和水用カランが知られている。そして 、これによりこれらのカランにより流入する冷水および温水が混和されて適切な 水温とされる。単一のハンドルにより操作することのできる混和水用カランバッ テリーは、次第に高まる快適さへのユーザーの要求により実現された。これらは 1960年半ばにセラミック平型ディスクを用いて登場した(例えば、米国特許出願 第423,534 05.01.1965を参照のこと)。 セラミック平型ディスクを備えたこれらの単一ハンドル混和水用カランバッテ リーは、改造、改善および部分的な更新の後でも構造および機能に関して原理的 に初期のものと変わるところはない。相互の間の平面−シーリングを形成する、 表面を磨かれた硬質の２つのセラミックの相対運動により唯一つのハンドルを動 かすだけで、冷温水の混和比および流量の調節が可能である。一般に、垂直運動 により開閉が、また回転することにより温度調節が夫々可能となる。前記のセラ ミックディスクには、適切な流入および流出開口ならびに混和領域が好適に形成 される。 ２つのセラミックディスクの移動−回転エレメントならびに操作レバーを有し 、カランがその上に固定されている上部に操作ハンドルが組付けられている調節 ユニットは、完全ユニットとしてカートリッジと呼ばれる。 前記とは別に出口水温を精密に調節することのできる混和水用カランバッテリ ーが主として外科手術の要求に応えるために出現した。それら はサーモスタティック混和水用カランバッテリーと呼ばれる。 これらの混和水用カランバッテリーの中では、２つの独立した操作エレメント が設けられていた。その一つにより混和された水流の開閉が行われるが、これは 伝統的にゴムパッキンによりなされているが、今日ではセラミックの平面シール バルブによりなされるのが一般的である。他の操作エレメントは、出口水温の精 密な設定および調節に用いられる。後者の機能は、精密に調整された熱膨張エレ メントに基づいている。 熱膨張するエレメントの膨張によりピストンが動かされることにより冷温水の 流入量が調節される。このピストンおよびそれに取り付けられている膨張エレメ ントは、ねじが切られた上昇スピンドルの端末にスプリングの一定の力により押 し付けられる。このねじが切られたスピンドルには、力の大きいカウンタースプ リングが設けられていて、温度調節スピンドル（温度回転ノブが温水から冷水に 設定されている時の最初のライン）が突然動いた場合に、ストロークの極めて短 いピストン（0.8−1mm）が延びることを阻止する。 回転ノブは、温度調節スピンドルの端部の細分されたリブ上の、設定水温（38 −40℃）に於いて温度スケールの該当値がベース標識と整合する位置に取り付け られることができる。 温度スケールは、一般に回転ノブ上に設けられているのに対し、ベース標識は 混和水用カランバッテリーのハウジング上に位置する。ただし、他の方法を用い ることも可能ではあるが。サーモスタティック混和水用カラバッテリーの出口水 温は、冷温水の温度、圧力および流量とは無関係に温度スケール上に示される温 度を維持する。サーモスタティック混和水用カランバッテリーのコストは、セラ ミックディスクを有する単一ハンドル混和水用カランバッテリーのコストよりも 遥かに高い。 単一ハンドル混和水用カランバッテリーの最も不利な点は、出口水温が操作ハ ンドルの設定値とは無関係に温冷水温度および圧力、さらに設定された流量にも 影響されることである。この事は、特定の角度で全開 されているカランが突然閉じられることにより経験される。出口水温は変動し、 一定ではない。 公知のサーモスタティック混和水用カランバッテリーもまた多くの短所を持つ 故に、しばしば欠陥的とさえ言われることがある。最大の不利な点の一つは、出 口の開閉が別個の冷水、または温水入口を通して行われずサーモスタティック温 度調節の後に行われることである。調節ピストンは、冷水分岐と温水分岐を互い に対して完全に閉じることができないために、冷水および温水流路網は、互いに 相手に関して閉じられた状態であっても連通しており、そのため圧力に僅かな差 があっても２つの流路の間で温水と冷水が混じり合うことになる。 この現象を防止する為に逆流バルブを、かかる混和水用カランバッテリーの各 冷水および温水入口に設けることが必要である。かかる逆流バルブに於いては、 微細な汚物粒子によるだけでも完全な閉止は阻止されることがあるため、バルブ の前に微細なスクリーンを設置することが必要である。さらに別に短所は、流量 と温度調節に別個の独立した調節ユニットが必要であり、このために過大な資材 の使用と不便な構造と形状のハウジングが必要となる。 本発明の課題は、サーモスタティック混和水用カランバッテリーの前記の不利 な点の回避と使用および構造を単純化し、ならびにこれらの信頼性を高めること に在る。 本発明は、混和水用カランバッテリーカートリッジを設置することにより出口 温度と流量を同じ操作エレメントにより、できればハンドルだけで設定すること を可能にする有利さを提供するものである。すなわちハンドルを回すことにより 出口水温を設定し、また公知の垂直運動により出口流量を設定することを可能に するものである。 本発明によれば前記の課題は、公知の方法でセラミック製の入口ディスクおよ びセラミック製の調節ディスクが設けられ、調節ディスクの中に同様に公知の方 法で冷水および温水戻りチャンバが形成され、入口デ ィスクには温水上部流路、同様に温水戻り流路および冷水上部流路、ならびに冷 水戻り流路が形成され、前記冷水上部流路に冷水流入流路が、冷水戻り流路には 冷水流出流路が、さらに温水上部流路には温水流入流路が、また温水戻り流路に は温水流出流路が接続されているのに対し、温水流出流路および冷水流出流路の 他端は調節ピストン側に位置し、しかも前記調節ピストンは、熱膨張パッドと適 宜に機械的接続がなされ、この熱膨張パッドの一端の隣に位置決め機構の一端が あり、しかもこの位置決め機構は、設定スピンドルに達成する昇降棒に設けられ るのが好ましく、またこの昇降棒の他端にはカウンタースプリングがあり、この カウンタースプリングも設定スピンドルに設置されることが望ましく、入口ディ スクの中の冷水上部流路および冷水戻り流路、ならびに温水上部流路および温水 戻り流路は、調節ディスクに接触する部分に於いて基本的に円形アーチ、または 類似の構造を備え、調節ディスクは直接または間接にセラミック可動レバーに接 続され、しかもレバーは位置決め機構に−例えば設定スピンドルを通して−直接 または間接にドライビング接続している混和水用カランバッテリーカートリッジ により解決される。 本発明によれば前記課題は、熱膨張パッドの周りに設定スプリングが設けられ 、しかもこのスプリングは、その一端で調節ピストンを、また他端でロッキング スクリューを押し付けている混和水用カランバッテリーカートリッジにより解決 される。 さらに前記課題は、微調整ケーシングが設定スピンドルの中に入れられている 混和水用カランバッテリーカートリッジにより解決される。 さらに前記課題は、その中で設定スピンドルが操作ハンドルにロッキングキャ ップを介して接続されている混和水用カランバッテリーカートリッジにより解決 される。 本発明の前記課題は、設定スピンドルがレバー保持エレメントとドライブ接続 されている混和水用カランバッテリーカートリッジにより解決される。 本発明の構造および機能は、本文の終わりに添付された図を用いて詳述される 。 図１は、サーモスタティック混和水用カランバッテリーカートリッジ一実施形 態の断面を示す。 図２は、図１に断面で示されている混和水用カランバッテリーカートリッジの セラミック調節ディスクの底面図および側面図を示す。 図３は、セラミック入口ディスクの平面図を示す。 図４および図５は、２つのセラミックディスクの異なった角度での相対位置を 示す説明図である。 図６は、混和水用カランバッテリーカートリッジの操作ハンドルと調節スピン ドルの接続方法の一形態の図示説明図である。 図７は、微調整ケーシングを有する混和水用カランバッテリーカートリッジの 異なった機械的接続の一実施形態を断面で示す説明図である。 図１によれば本発明の一実施形態の混和水用カランバッテリーカートリッジは 、ハウジング１の中に納められ、蓋２により覆われた構造とされている。摺動リ ング10は、レバー保持エレメント４とセラミック可動エレメント３との間に配設 されている。 設定スピンドル８は、ハウジング１の中心孔に螺合されている。 昇降棒15は、設定スピンドル８とハウジング１の同心孔の中に配設され、第４ リングパッキン21によりハウジングに対してシールされている。 設定スピンドル８のハウジング１と反対側の端部は、波形の形態とされいる。 さらに設定スピンドル８の入口には、昇降棒15を付勢している底面片24および底 面片24とスプリング調節スクリュー17との間に設けられているカウンタスプリン グ14が配設されている。ハウジング１の中には、温水流入流路31、温水流出流路 32、冷水流入流路35および冷水流出流路36が設けられている。 ハウジング１の空洞に同心的に熱膨張パッド12が設けられ、しかも調節ピスト ン９に機械的に接続されている。熱膨張パッド12の昇降棒15と 反対側の端部には、ロッキングスクリュー16により支持された設定スプリング13 が設けられている。 調節ピストン９は、第２リングパッキン19によりハウジング１に対してシール されている。ハウジング１の外側は、第３リングパッキン20によりシールされて いる。 入口ディスク６は、ハウジング１のロッキングスクリュー16および混和水出口 40と反対側の端部に位置する。この中には温水上部流路33が温水流入流路31に対 応させて配設されている。温水流出流路32に対応させて、温水戻り流路34が配設 されている。冷水流出流路36に対応させ冷水戻り流路38が配設され、また冷水流 入流路35には冷水上部流路37が配設されている。面シールパッキン22は、入口デ ィスク６とハウジング１との間に配設されている。 入口ディスク６のハウジング１と反対側の端部には、調節ディスク７が配設さ れ、またこの上にはセラミック可動エレメント３が配設されている。セラミック 可動エレメント３の上には、摺動プレート10が配設され、またこの上にはレバー 保持エレメント４が配設され、その中にはセラミック可動レバー５のピン23が内 蔵されている。 図２には、調節ディスク７の側面断面図および底面図が示されている。図示に よれば、温水戻り流チャンバ41および冷水戻り流チャンバ42が調節ディスク７に 形成されている。 図３は、入口ディスク６の平面図を示す。この中には、温水上部流路33、温水 戻り流路34、冷水上部流路37および冷水戻り流路38がある。 入口ディスク６と調節ディスク７の異なる角度における相対位置は、図４およ び図５から知ることができる。 図６は、セラミック可動レバー５と設定スピンドル８の間の機械的な接続構造 の一実施形態を示す。図６によれば、セラミック可動レバー５と設定スピンドル ８は、操作ハンドル26とハウジング１にダブルエッジ付きリング27を有するロッ キングキャップ25を介して接続されている一方、 ロッキングキャップ25には操作ハンドル26の取出口（キャリヤースロット）28が 設けられている。 ロッキングキャップ25は、閉鎖蓋29により覆われている。 図７に示す実施形態の温度調節式混和水用カランバッテリーカートリッジは、 図１のものとは、設定スピンドル８がレバー保持エレメント４に回転方向に設定 スピンドル８の端末にあるリブ付きの成型体を介して接続されている点に於いて 異なっている。図６に示されているロッキングキャップ25は、従って設定スピン ドル８とセラミック可動レバー５との間のキャリヤー接続を必ずしも保障する必 要はなく、さらに微調整ケーシング43が設定スピンドル８に設けられている。 図１−７に図示された混和水用カランバッテリーカートリッジの機能は、下記 に詳述される。 図１に示された混和水用カランバッテリーカートリッジの実施形態によれば、 温水は温水流入流路31を通して入口ディスク６の温水上部流路33に到達する。こ こから温水は先ず−図１には示されていない−温水戻り流チャンバ41を通って温 水戻り流路34に到達し、しかも流量はその時点での入口ディスク６および調節デ ィスク７の相対位置によって決まり、そこから温水は温水流出流路32を通って調 節ピストン９の底部に達する。ここで、前記調節ピストン９の底部は、熱膨張パ ッド12に機械的に接続されている。 冷水は、冷水流入流路35を通り、次に冷水上部流路37を通り、図１には示され ていない冷水戻り流チャンバ42を通り、次に冷水戻り流路38および冷水流出流路 36を通って調節ピストン９の上部に達する。 調節ディスク７は、蓋２内で回すことのできるようにレバー保持エレメント４ の中に保持されているセラミック可動レバー５を有する入口ディスク６に沿うこ とができ、そして一方で回転軸に直角に移動し得ると同時に、他方では図４−５ に示されている如く回転することができる。 回転軸に直角な移動により冷水、または温水の貫流のための回転角度 範囲の中の任意の位置に於いて−しかし水平方向の移動量に応じて変化するが− 相互間で比較すると同じ断面積が得られることになる。即ち、調節ピストン９の 下端および上端には、等しい断面の温水および冷水流入流路が得られることにな る。 セラミック可動レバー５の任意の回転の際に入口ディスク６と調節ディスク７ との間の温水および冷水のそれそれの流入に対する流路断面積がセラミック可動 レバー５の垂直位置のみによって決まることを考えると、セラミック可動レバー ５の回転は、後述の如く温度調節の設定に用いることができる。 セラミック可動レバー５、または他の実施形態に於いては、セラミック可動レ バー５にさらに接続されている他のエレメントに接続されている設定スピンドル ８は、カウンタースプリング14により付勢されている底面片24を介して昇降棒15 の位置を決定する。昇降棒15の他の端には、熱膨張パッド12が設けられている。 この熱膨張パッド12の一端は調節ピストン９に接続されている一方、他端は混和 水出口40に位置する。混和水出口40から流出する水の温度は−勿論供給された温 水と冷水との間に於いてのみではあるが−設定スピンドル８に接続された調節ピ ストン９の位置により設定することができる。 休止位置では調節ピストン９およびそれに接続された熱膨張パッド12は、設定 スプリング13により押し上げられるために、調節ピストン９はたとえ冷水と温水 のセラミック可動レバー５の持ち上げによる調節ディスク７を通る流入が自由状 態に設定されていても冷水流出流路36を閉じ、温水のみが設定スピンドル８の回 転により設定された調節ピストン９の温度に流出水温が達しなくなる迄、温水流 出流路32を通して混和領域39に送られる。 この温度では熱膨張パッド12は、その膨張により昇降棒15の端末を付勢し、ま たカウンタースプリング14の加圧力の故に設定スプリング13の加圧力を大幅に上 回るため、調節ピストン９は移動し、これにより一方 では冷水流出流路36が開かれ、他方では温水流出流路32が、混和領域39および混 和水出口40のそれぞれの流出水温度が設定温度に達しなくなる迄、僅かに閉じら れる。 図６によればセラミック可動レバー５、特にそれに接続された操作ハンドル26 を持ち上げることにより、冷水および温水の流路断面積は、セラミック可動レバ ー５、または操作ハンドル26の希望の角度の設定により調節ディスク７の垂直運 動と同じ範囲に変えることが可能であり、２種の温度の水の流入量は一定である 。混和水の温度、従ってセラミック可動レバー５の移動により正確には操作ハン ドル26により設定された設定スピンドル８の角度、すなわちそれにより決められ る昇降棒15のそれにより決められる位置により専ら決められる。 設定スピンドル８に配設されている底面片24、並びにスプリング調節スクリュ ー17およびその間に延ばされているカウンタースプリング14により設定される温 度は、困難なく下方に変更されることができる。このためには設定スピンドル８ 、または寧ろ昇降棒15が下方に移動されるが、接続が強すぎる場合には熱膨張パ ッド12が膨張するので、ロッキングスクリュー16の上の調節ピストン９を上方に 移動させ、これによりブロッキングまたは損傷が起こるおそれがある。しかし、 上方への移動が調節ピストン９の下部に起きる故に、設定スピンドル８がさらに 回るならば、構造の損傷は、昇降棒15がカウンタースプリング14に対面する底面 片24を持ち上げることにより避けることができる。 図７の実施形態によれば、構造は回転方向にレバー保持エレメント４に直接キ ャリヤー接続する設定スピンドル８により簡単にされることができる。それに加 えて、設定スピンドル８の中に組み込まれたねじが切られた微調整ケーシング43 も配設されている。これを用いることにより温度調節カートリッジの最適の温度 調整が簡単となるとともに、設定スピンドル８の定められた回転角により微調整 ケーシング43の回転が出口水温の精密な設定も可能になる。 本発明のサーモスタット混和水用カランバッテリーカートリッジの利点は、従 来のセラミックカートリッジおよびサーモスタティック温度調節ユニットが一つ の完全なユニットに収められることである。これによりサーモスタティック温度 調節の利用範囲を拡げることが可能となり、サーモスタティック温度調節を単一 ハンドルの混和水用カランバッテリーにおいて保障する。オリジナルセラミック カートリッジと比較した場合における本カートリッジの顕著な利点は、流量調節 および開閉がサーモスタティック温度調節の前に行われることである。温冷水の 開閉は、特別に開発された２つのセラミックディスクのスロット調節を用いて行 われ、それにより逆流バルブが不要となる。水流方向のサーモスタティック温度 調節は、開閉に用いられるセラミックディスクの後で行われ、その後水は直ちに 混和水出口に流れ込む。 エレメントの索引 参照符号 摘要 1 ハウジング 2 蓋 3 セラミック可動エレメント 4 レバー保持エレメント 5 セラミック可動レバー 6 入口ディスク 7 調節ディスク 8 設定スピンドル 9 調節ピストン 10 摺動プレート 11 摺動リング 12 熱膨張パッド 13 設定スプリング 14 カウンタースプリング 15 昇降棒 16 ロッキングスクリュー 17 スプリング調節スクリュー 18 第１リングパッキン 19 第２リングパッキン 20 第３リングパッキン 21 第４リングパッキン 22 面シールパッキン 23 ピン 24 底面片 25 ロッキングキャップ 26 操作ハンドル 27 ダブルエッジ付きリング 28 キャリヤースロット 29 閉鎖蓋 31 温水流入流路 32 温水流出流路 33 温水上部流路 34 温水戻り流路 35 冷水流入流路 36 冷水流出流路 37 冷水上部流路 38 冷水戻り流路 39 混和領域 40 混和水出口 41 温水戻り流チャンバ 42 冷水戻り流チャンバ 43 微調整ケーシング

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 路(33)、温水戻り流路（34）は調節ディスク（7）に接 触する部分に於いて好ましくは円形アーチ、または類似 の構造とされ、調節ディスク（7）は直接または間接的 にセラミック−可動レバー（5）に接続され、しかもレ バー（5）は直接または間接的に位置決め機構に−例え ば設定スピンドル（8）を介して−ドライビング接続さ れている混和水用カランバッテリーカートリッジであ る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1.セラミック製の入口ディスクおよび調節ディスクが公知の方法で設けられ、 前記調節ディスクには、同様に公知の方法で冷水および温水戻り流チャンバが形 成され、入口ディスクには温水上部流路ならびに温水戻り流路、冷水上部流路お よび冷水戻り流路が形成され、冷水上部流路には冷水流入流路が接続され、冷水 戻り流路には冷水流出流路が接続され、さらに温水上部流路には温水流入流路が 接続され、また温水戻り流路には温水流出流路が接続されてなる混和水用カラン バッテリーカートリッジであって、温水流出流路（32）および冷水流出流路（36 ）の他端が、熱膨張パッド（12）と適宜に機械的に接続されている調節ピストン （9）側にあり、前記熱膨張パッド（12）の一端には位置決め機構の一端が続き 、しかも前記位置決め機構は設定スピンドル（8）に達する昇降棒（15）に好適 に設けられる一方、昇降棒（15）の他端には設定スピンドル（8）に配設されて いるカウンタースプリング（14）が同様に設けられており、入口ディスク（6） の冷水上部流路（37）、冷水戻り流路（38）、および温水上部流路（33）および 戻り温水戻り流路（34）は、調節ディスク（7）に少なくとも接触する部分が基 本的に円形アーチ状または類似の構造とされ、前記調節ディスク（7）は位置決 め機構と直接的または間接的にドライビング接続とされているセラミック可動レ バー（5）と直接的または間接的に接続されてなることを特徴とする混和水用カ ランバッテリーカートリッジ。 2.一端で調節ピストン（9）を付勢し他端でロッキングスクリュー（16）を付 勢する設定スプリング（13）が熱膨張パッド（12）の周囲に配設されてなること を特徴とする請求項１記載の混和水用カランバッテリーカートリッジ。 3.微調整ケーシング（43）が設定スピンドル（8）の中に配設されていること を特徴とする請求項１または２記載の混和水用カランバッテリー カートリッジ。 4.設定スピンドル（8）が操作ハンドル（26）にロッキングキャップ（25）を 介して接続されていることを特徴とする請求項１、２または３記載の混和水用カ ランバッテリーカートリッジ。 5.設定スピンドル（8）とレバー保持エレメント（4）との間にドライビング接 続が形成されていることを特徴とする請求項１、２または３記載の混和水用カラ ンバッテリーカートリッジ。