TWI428525B - 水壓管理 - Google Patents

Description

水壓管理

本發明係有關於水壓的調節，特別是家用設施中的水壓管理。可以想像得到，其可供用於有許多使用者連接於同一水供應源的情形中，例如在公寓大樓內或旅館內，用來調節淋浴的水壓。

在有一位以上的使用者連接至單一水壓源的情形中，要保持恆定的水壓是有其困難的。此種問題通常會發生在有數個淋浴器連接至單一水壓源的情形中。一般而言，使用者會將他們淋浴的水壓設定於所需的強度上。當後來的一位使用者打開來自同一來源的淋浴器時，第一位使用者所能取得的壓力就會掉下來。此一問題會在每次有一後續的淋浴器被開啟時重覆發生。同樣的，關閉此系統內的一淋浴器則會造成其他淋浴器內的壓力上升。

因此，有需要能提供一種閥，以供設置於每一淋浴器，用來減低上游側水壓之改變對於淋浴器輸出壓力的影響。

本申請人在他們的國際專利申請案PCT/SG2007/000400號中企圖解決此一問題，該案的內容藉著參照而併入本文。此解決方案是將一平截頭體構件設置於一互補形狀的水流路徑內，而該平截頭體構件係受彈性驅使而脫離於與該水流路徑間的密封嚙合。此種配置是 讓該平截頭體構件的軸向位置，因此也同時讓其與水流路徑間的間隙，成為流入水壓的函數。當水壓下降時，水流路徑的大小就會加大，因此可以保持大致上恆定的水流流率通過該閥。

雖然此裝置在許多的設施均被證實是有效的，但其受限於其對於上游壓力改變的回應，並無法配合於淋浴器在實際上所使用的方式。淋浴器的使用者常常會希望調整淋浴器的水壓及流率，而恆定流率式的裝置在這方面上是相當困難的。因此吾人需要一種淋浴器閥，其可對水壓和流率進行微調，但此微調是藉由維持大致上恆定的水流而對入口水壓的階段式變化(step change)做出回應。

本發明意圖在於能滿足這些需求。

根據本發明的第一態樣，其提供一種水流調節裝置，包含一水流限制構件，可於一水流腔室內軸向移動，該水流限制構件與該水流腔室的內壁之間的間隙大小(size of gap)會隨著該水流限制構件的軸向位置而改變，該水流腔室具有至少一第一區域及一第二區域，藉此該水流限制構件自該第一區域移動至該第二區域的動作會造成該水流限制構件與該水流腔室的內壁之間的該間隙大小的階段式變化。

最好，該水流調節裝置包含一偏置裝置，其將驅使該水流限制構件朝向流入的水流驅使。最好，該偏置裝置的 彈性會因該水流限制構件自該第一區域移動至該第二區域而呈現階段式的變化。這可藉由使用多個具有不同長度或直徑的彈簧來達成，因此該水流限制構件的軸向位置會決定出有多少個彈簧是呈伸張或壓縮狀態，藉此決定出作用於該水流靠置構件上的總彈力。

在一較佳的實施例中，該水流腔室具有三個區域，每一者均大致上呈圓柱狀，而在連續的區域之間具有半徑上的階段式變化。此種配置是讓最大半徑區域鄰接於水入口，而最小半徑區域則鄰接於水出口。

在此實施例中，該水流限制構件具有至少三個沿著一共同軸線的部位，包括一圓柱狀桿部、一第一截頭圓錐部位、以及一第二截頭圓錐部位。在這些部位的每一者之間，在半徑上具有階段式變化。

下文將配合於本發明的水流調節裝置的較佳實施例來方便地說明本發明。但其他的實施例也是可行的，因此可以理解，下面說明的細節並非是用以限制本發明之說明的普遍應用性。

第1圖至第3圖顯示出一種水流調節裝置10。此裝置係設置於一外側殼體12內，該殼體係設置成能螺合於一水流路徑內。外側殼體12係繞著一中心軸線設置的，而在一軸向末端處設有一水入口14。外側殼體12具有一大致上圓柱狀的內壁16，其係沿著軸向自水入口14延伸 出，並終止於一內肩部18。

一水流集中器20自該外側水流殼體12沿著遠離水入口14的方向延伸出。集中器20具有一大致上圓柱狀的外壁22，其具有一上唇部24。上唇部24的大小係可嚙合於外側殼體12的內肩部18。

集中器20具有一內壁，其具有一第一部位26及一第二部位28。第一部位26係自上唇部24沿著遠離於水入口14的方向做軸向延伸，並係大致上呈圓柱狀而具有小於外側殼體內壁16的半徑。第二部位28係自第一部位26沿著遠離於水入口14的方向軸向延伸，並係大致上呈圓柱狀而具有小於第一部位26的半徑。第二部位28係終止於一水出口30，該水出口係包含一圓形末端件，其在一恆定的設置半徑上設有多個環繞之間隔開的孔洞29，以及一位於中心的孔口32。

因此在水入口14與水出口30可形成一水流腔室。該水流腔室具有三個大致上呈圓柱狀的區域：第一區域34是位於水入口14與集中器上唇部24之一邊緣之間，該第一區域的半徑是由殼體內壁16界定的；第二區域36是位於集中器的第一部位26內；而第三區域38則是位於集中器的第二部位28內而終止於該水出口30處。在每一區域之間，在半徑上均有階段式變化，而第一區域34具有最大的半徑，第三區域38具有最小的半徑。

水流調節裝置10亦具有一水流限制構件40。水流限制構件40係沿著一軸線設置的，具有一相當長的桿部42 ，接合於一第一截頭圓錐部位44，而該第一截頭圓錐部位則接合於一第二截頭圓錐部位46。

此配置是使桿部42具有大致上和水出口30之中心孔口32相同的半徑，且是配置成置於中心孔口32內。第二截頭圓錐部位46係自一與第三區域38半徑相同的基礎半徑往第一截頭圓錐部位44向內漸縮至約為基礎半徑之90%的內側半徑。第一截頭圓錐部位44則是自一約為第二截頭圓錐部位46半徑75%的基礎半徑往桿部42向內漸縮至約為第二截頭圓錐部位半徑的80%的內側半徑。

在第5圖所示的實施例中，第一截頭圓錐部位44在二側軸向側上設有圓柱狀延伸部。

因此，在第一及第二截頭圓錐部位之間，同時也在第一截頭圓錐部位44與桿部42之間，在半徑上均具有階段式變化。

水流調節裝置10進一步包含一偏置裝置，其包含二個獨立的壓縮彈簧，即第一彈簧50和第二彈簧52。第二彈簧52在未受壓時的軸向長度是等於集中器內壁之第二部位28的軸向長度。第一彈簧50未受壓時的軸向長度是等於整個集中器20之內壁的軸向長度。第一彈簧50的半徑係小於第一截頭圓錐部位44的內側半徑，但大於桿部42的半徑。第二彈簧52的半徑是小於第二截頭圓錐部位46的內側半徑，但大於第一截頭圓錐部位44的基礎半徑。第二彈簧52的半徑是相當於孔洞29的設置半徑。

此配置是使用水流限制構件40設置於該水流腔室內 ，而桿部42則位於水出口30的中心孔口32內。因此，水流限制構件40會被限制於僅能在水流腔室內做軸向移動。第一彈簧50係繞著桿部42設置而位在第一截頭圓錐部位44與水出口30之間，而第二彈簧52是繞著桿部42及第一截頭圓錐部位44設置而位在第二截頭圓錐部位46與水出口30之間。

在使用時，水流限制構件40會受到將其往水出口30驅使的水壓及抵抗此水壓的彈簧50、52的作用。水流限制構件40的軸向位置是由這些力量間的平衡來決定的。

水出口30處的動態水壓及水流速度是流入水壓，以及水流在水流腔室內及流出水流腔室時的最小截面積二者的函數。減小該最小水流截面積，會具有加速噴嘴的效果，會增加水流腔室內水的速度及動態壓力二者。

當流入水壓較高時，如第1圖所示，水流限制構件40會被驅使至第一位置上，因此該二彈簧50、52都會被壓縮而作用於水流限制構件40上。在此位置上，該水流腔室內的最小水流截面積是位在集中器內壁的第二部位28與第二截頭圓錐部位46之間。當流入水壓增大時，水流限制構件會往水出口30移動，緩慢地抵抗該二彈簧50、52的阻力。集中器內壁之第二部位28的邊緣與第二截頭圓錐構件之間的截面積會減小，藉此限制流經此裝置的水流。另外，當第二彈簧52被壓縮時，其會部分地遮蓋住水出口30的孔洞29。這會對水流造成額外的緊縮作用，有助於增加水出口30處的水流速度。

在流入水壓突然掉落的情形時，例如因為有第二個裝置加入之故，彈簧50、52將驅使水流限制構件朝向第二位置，如第2圖中所示。在此位置上時，僅有第一彈簧50被壓縮，因此水流限制構件能夠以比位在第一位置上時更自由地回應輸入水壓的變化而移動。在此位置上，最小水流截面積是位在集中器內壁的第一部位26與第二截頭圓錐部位46之間。其係遠大於第一位置處的最小截面積，因此流入水壓上的階段式變化會大部分被此截面積上的階段式變化抵消掉。另外，第二彈簧52也不再遮蓋住孔洞29，因此而消除該額外的緊縮作用。當水壓增加時，水流限制構件會往水出口30移動，而僅需抵抗第一彈簧50的阻力。集中器內壁之第一部位26的邊緣與第二截頭圓錐構件46間的截面積會減小，藉此限制流經此裝置的水流。

在流入水壓進一步下降的情形下，例如因為有再一裝置加入之故，第一彈簧50將驅使水流限制構件朝向第三位置，如第3圖中所示。第二彈簧52脫離開/懸浮於孔洞29上，不會對於水流腔室內的水流造成壓力或緊縮。在此位置上時，最小水流截面積是位在集中器內壁的第一部位26與第一截頭圓錐部位44之間。這遠大於第二位置處的最小截面積，因此同樣的，流入水壓上的階段式變化會大部分被此截面積上的階段式變化抵消掉。當水壓增加時，水流限制構件會往水出口30移動。集中器內壁之第一部位26的邊緣與第一截頭圓錐構件44間的截面積會減 小，藉此限制流經此裝置的水流。

對於熟知此技術之人士所能顯而易知得知的變化及修改，當應視為屬於本發明的範圍。

10‧‧‧水流調節裝置

12‧‧‧外側殼體

14‧‧‧水入口

16‧‧‧內壁

18‧‧‧內肩部

20‧‧‧集中器

22‧‧‧外壁

24‧‧‧上唇部

26‧‧‧第一部位

28‧‧‧第二部位

29‧‧‧孔洞

30‧‧‧水出口

32‧‧‧孔口

34‧‧‧第一區域

36‧‧‧第二區域

38‧‧‧第三區域

40‧‧‧水流限制構件

42‧‧‧桿部

44‧‧‧第一截頭圓錐部位

46‧‧‧第二截頭圓錐部位

50‧‧‧第一彈簧

52‧‧‧第二彈簧

第1圖是根據本發明之水流調節裝置位於第一位置時的示意剖面圖。

第2圖是根據本發明之水流調節裝置位於第二位置時的示意剖面圖。

第3圖是根據本發明之水流調節裝置位於第三位置時的示意剖面圖。

第4圖是設於第1圖之水流調節裝置內的水流集中器的外觀圖。

第5圖是設於第1圖之水流調節裝置內的水流限制構件的外觀圖。

10‧‧‧水流調節裝置

12‧‧‧外側殼體

14‧‧‧水入口

16‧‧‧內壁

18‧‧‧內肩部

20‧‧‧集中器

22‧‧‧外壁

24‧‧‧上唇部

26‧‧‧第一部位

28‧‧‧第二部位

30‧‧‧水出口

34‧‧‧第一區域

36‧‧‧第二區域

38‧‧‧第三區域

42‧‧‧桿部

44‧‧‧第一截頭圓錐部位

46‧‧‧第二截頭圓錐部位

50‧‧‧第一彈簧

52‧‧‧第二彈簧

Claims (11)

1. 一種水流調節裝置，包含一水流限制構件，可於一水流腔室內軸向移動，該水流限制構件與該水流腔室的內壁之間的間隙大小會隨著該水流限制構件的軸向位置而改變，該水流腔室具有至少一第一區域及一第二區域，藉此該水流限制構件自該第一區域移動至該第二區域的動作造成該水流限制構件與該水流腔室的內壁之間的該間隙大小產生階段式變化。
2. 如申請專利範圍第1項所述之水流調節裝置，其中該水流調節裝置包含一偏置裝置，其驅使該水流限制構件朝向流入的水流。
3. 如申請專利範圍第2項所述之水流調節裝置，其中該偏置裝置可在壓力作用下被驅使至一個其對於水流路徑造成緊縮作用的位置上。
4. 如申請專利範圍第2項所述之水流調節裝置，其中該偏置裝置的彈性因該水流限制構件自該第一區域移動至該第二區域而產生階段式變化。
5. 如申請專利範圍第4項所述之水流調節裝置，其中該偏置裝置包含多個具有不同長度的彈簧，因此該水流限制構件的軸向位置決定出有多少個彈簧是處於伸張或壓縮狀態。
6. 如申請專利範圍第5項所述之水流調節裝置，其中該偏置裝置包含有二彈簧。
7. 如申請專利範圍第5項所述之水流調節裝置，其 中該彈簧是壓縮彈簧。
8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之水流調節裝置，其中該水流腔室具有三個區域，每一者均大致上呈圓柱狀，而在各連續的區域之間具有半徑上的階段式變化。
9. 如申請專利範圍第8項所述之水流調節裝置，其中最大半徑區域是鄰接於水入口，而最小半徑區域則是鄰接於水出口。
10. 如申請專利範圍第9項所述之水流調節裝置，其中該水流限制構件具有至少三個沿著一共同軸線的部位，包括一圓柱狀桿部、一第一截頭圓錐部位、以及一第二截頭圓錐部位。
11. 如申請專利範圍第1項所述之水流調節裝置，其中該間隙大小的縮減造成水流速度的增加。