JPH0356346B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はバルブアツセンブリ、例えば家庭用
給水栓に関する。

家庭用のピラー給水栓は、放水口へ流れる水が
通過するチヤンバーを有する。チヤンバー内に設
けられたバルブは、弁座からの水の圧力によりチ
ヤンバーを水で満たし、そして放水口から水が放
出するように強制する。給水栓を閉じるために、
ねじを切つた棒のような機構を回転し、水の圧力
に抗してバルブを弁座に接触させる。そしてチヤ
ンバーへの水の供給が断たれる。この装置の欠点
は栓を閉じるために、かなり大きいエネルギーが
必要であり、さらに、バルブを開閉するためにね
じを切つた棒を回転するには、ある程度の器用さ
が要求されることである。

この発明によれば、同じ流体源に接続された主
流路及び制御流路、主流路を開閉するため主流路
中に配置されたバルブ部材、及びバルブ部材を開
いた状態と閉じた状態との間で変位させるために
制御流路中に配置された流体制御のための制御手
段からなるバルブアツセンブリを提供する。

さらに、この発明によれば、チヤンバー、チヤ
ンバーを第１と第２の分離した部分に分割するダ
イアフラム、共に第１の部分に連通した主インレ
ツト及び主アウトレツト、主インレツトと主アウ
トレツト間の連通を開閉するようにダイアフラム
によつて変位可能に搬送されるバルブ部材、２つ
の部分の流体圧が等しくバルブ部材が閉じられた
状態にあるときダイアフラム上の正味の力がバル
ブ部材を閉じられた位置に保持する装置、主イン
レツトに連通し蛇口に延びる制御流路、制御流路
中に位置するインレツト及びアウトレツトバル
ブ、チヤンバーの第２の部分と２つのバルブ間に
位置する制御流路の部分との間を連通する手段、
及び、主インレツトと主アウトレツトとの間の流
路を開くためにインレツトバルブを閉じてアウト
レツトバルブを開き第２の部分の圧力を下げてダ
イアフラムがバルブ部材を開いた状態に移動し、
主インレツトと主アウトレツトとの間の流路を閉
じるためにインレツトバルブを開きアウトレツト
バルブを閉じるように２つのバルブを制御するた
めの制御手段からなるバルブアツセンブリを提供
する。

この発明を具現化する家庭用ピラー給水栓を、
給水栓の断面を示す添付した模式図を参照して、
例示として以下に説明する。

図示された給水栓は、使用に際して家庭給水シ
ステムに接続されるインレツト１を含む。給水栓
の本体はインレツト１と蛇口２０との間を連通す
る一般に円筒形のチヤンバー１６を形成してい
る。蛇口２０はチヤンバー１６の下端に延びる環
状の弁座を形成する上流部分、及び放水口２で終
端する下流部分を有する。

チヤンバー内に位置するダイアフラム１５は、
チヤンバーを水密状態で上方及び下方の部分に分
離する。ダイアフラム１５はプラグ（栓）状のバ
ルブ部材１４を支持し、チヤンバー内でバルブが
弁座方向及び反対方向に移動するように強制す
る。プラグの下側には弁座にプラグを案内するよ
うに設けられた突出したガイド１４ａを備えてい
る。ガイド１４ａはバルブが開かれるにつれて、
バルブを通過する流速が非線形な関係で；すなわ
ち、最初ゆつくりとそして漸次速くなるように、
階段状又は溝が彫られた側面を有する。

一般的に円筒形のチヤンバー１６の上方に位置
する上方チヤンバー４は通路３を経てインレツト
１に連通している。流路３中のバルブ部材８は通
路３を通過する水流を制御する。上方チヤンバー
４はチヤンバー１６の屋根の開口を通じて円筒形
のチヤンバー１６に連通している。もう１つの流
路５によつて上方チヤンバー４とアウトレツト２
の下流部とが連通されている。流路５中に位置す
るバルブ部材９は通路への流れを開閉する。流路
５中の調節可能な制限装置６は流路５を通る流体
の流速を制御する。

軸で支持されたレバー７が上方チヤンバー４内
に収容されている。軸１７は上方チヤンバー４の
屋根の開口を通つて延在している。軸１７と屋根
との間のＯリングシールは壁と軸１７との間を水
密封止するだけでなく、屋根に対して軸１７を揺
動可能に支持する。

２つのバルブ部材８及び９にはそれぞれ制御棒
が設けられている。各制御棒は断面の細くなつた
中心部を有する。制御レバー７の対向する腕は、
それぞれ一方の制御棒の断面の細くなつた部分に
擢動可能に係合している。このようにして、レバ
ーと２つのバルブ部材の制御棒との間の結合にお
ける、ある程度の遊びが生じる。

軸１７は、その上端でレバー１０を支持してい
る。一対の“オン”“オフ”押しボタン１２及び
１３がレバー１０の２つの腕のそれぞれに隣接し
て、レバー１０の上方に配置されている。

各押しボタン１２及び１３はレバー１０から遠
ざかる方向にばねで付勢されており、対応するボ
タンが押されたとき、レバー１０に係合し傾斜せ
しめるレバー方向に延在した作動ピンをそれぞれ
有する。

制限装置６は、貫通ねじ２８によつて流路５の
方向へ付勢されて圧縮部を形成する柔軟なフラツ
プ２６からなる。貫通ねじ２８を調整して圧縮部
の大きさを増減して流路５を通過する流れに影響
を及ぼす。オフ状態の給水栓を操作する際、“オ
ン”ボタンを押すと、漸次増加する水流を発生す
る。“オン”ボタンを離すと水の流速のそれ以上
の増加が止まり給水栓を通過する水の流れは一定
の速さで持続する。“オフ”ボタンを押すと、給
水栓を通過する水流を阻止し、給水栓を閉じる。
もし、“オン”ボタンが部分的にのみ押された場
合、小さな水流が生じ、“オン”ボタンが解放さ
れると直ちに遮断される。給水栓を通過する水流
が形成された後、給水栓を閉じることなく流れを
小さくするには“オフ”ボタンを部分的に押せば
よい。給水栓からの流速が所望の速さになつた後
で“オフ”ボタンを解放すると流れは再び一定に
維持される。

図において、給水栓は“オフ”状態として示さ
れている。この状態において、バルブ８は重力の
作用によつて、開かれている。さらに、バルブは
他の手段により開かれた状態へ付勢されている。
係止機構（図示されていない）が、強制的に閉じ
た状態に切り換えられるまでバルブを開いた状態
に保持する。給水栓のインレツト１からの水圧は
上方チヤンバー４、流路３、及びインレツトバル
ブ８を通じて、チヤンバー１６の上部に伝達され
る。上方チヤンバー４から延びる流路５中のアウ
トレツトバルブ９は上方チヤンバー４の水圧によ
り閉じた状態を保つ。この水圧に加えて、バルブ
９はばね（図示されていない）又は浮きにより閉
じた状態を保つ。

この状態において、ダイアフラム１５の両側
は、供給源から同じ圧力を受ける。しかし、ダイ
アフラムの上方の圧力を受ける面積はその下の面
積より大きいから、ダイアフラムは弁座に向かつ
てプラグ１４を付勢し、チヤンバー１６の下方の
部分から蛇口２へのいかなる水流をも阻止する。

“オン”ボタンを押圧するとレバー７が傾斜し
従つて軸１７がＯリングシール１１の回りに傾斜
する。これは、次にレバー７を変位し、バルブ９
を開きバルブ８を閉じる。そして、バルブ８はイ
ンレツト１からの水圧により弁座に対して保持さ
れる。小量の水が制限装置６を通り流路５を介し
てアウトレツト２に流れる。これはチヤンバー１
６の上方部分の圧力を減じ、ダイアフラム１５
は、アウトレツトバルブ９を通じて失なわれた水
量に応じた量だけゆつくりと傾く。プラグ１４は
水圧により持ち上げられ、インレツト１からチヤ
ンバー１６の下方の部分を通じてアウトレツト２
に流れる流れが生じる。“オン”ボタンを押圧し
て保持する時間を長くすればするほど、バルブを
通じて放出される水の量が多くなり、従つて給水
栓を通過する流れは大きくなる。給水栓を通過す
る流速の増加は開く過程においていつでも、“オ
ン”ボタンを解放することにより停止することが
できる。“オン”ボタンを解放することにより、
次に“オン”ボタン又は“オフ”ボタンが押され
るまで、水は所望の一定の速度で給水栓を流れ
る。

最大速度でない一定の速さで給水栓を流れてい
るとき、給水栓を通過する流速は、流れが所望の
速さになるまで“オン”ボタンを押し続けること
により増加する。所望の流速が得られると“オ
ン”ボタンを解放すれば、増加した一定の速さで
水が給水栓を流れる。

給水栓を一度に閉じることなく水の流速を減じ
るために、機構が次のように作動する。最初に
“オフ”ボタンは２つの動作圧力を有する点に注
意しなければならない。第１の圧力はボタンを部
分的に押し下げたとき生じ、第２の圧力はボタン
を十分に押し下げたときに生じる。給水栓を閉じ
ることなく給水栓の水流を減ずるためには、“オ
フ”ボタンを第１の動作圧力まで部分的に押し下
げる。これによりインレツトバルブ８を部分的に
開き、一方、アウトレツトバルブ９は閉じたまま
にする。この状態で、水がダイアフラムの上方の
チヤンバー１６に流入し、プラグ１４を下方へ変
位せしめる。従つて、給水栓の水流は減少する。
バルブ８は部分的にのみ開いているので、“オフ”
ボタンが解放されると直ちに通路３内の水圧によ
つてインレツトバルブ８が弁座に向かつて持ち上
げられ、これにより給水栓の遮断が防がれる。給
水栓からの水流は、次に“オン”ボタン又は“オ
フ”ボタンが押し下げられるまで一定に保たれ
る。

一定の速さで流れている給水栓の蛇口２からの
流れを完全に止めるためには、“オフ”ボタンを
第２の圧力位置まで押し下げる。これにより、レ
バー７を傾けてインレツトバルブ８を開く。アウ
トレツトバルブ９の係合部間に設けられた遊びに
より、レバー７はアウトレツトバルブ９を変位す
ることなく腕が上昇し、アウトレツトバルブ９は
閉じたままに保たれる。インレツトバルブ８が十
分に開くと、チヤンバー４及びチヤンバー１６の
上方部分は急速に水で満たされ、給水栓を急速に
閉じる。インレツトバルブは通過した水流がバル
ブを開いた状態に保持するようにその側面が形成
されている。給水栓が閉じられると、その後水は
インレツトバルブを通らず、バルブは重力により
開かれる。しかし、給水栓が開かれ、インレツト
バルブを通過する水流が存在しない場合、バルブ
は以下で説明するように閉ざされる。

給水栓が閉じられると、“オン”ボタンを押し
下げることにより極めて小さな流れが形成され
る。これによつてアウトレツトバルブ９が開かれ
るがインレツトバルブ８は十分に開かれた状態が
保たれる。インレツトバルブが開いていると、ダ
イアフラムはプラグを閉じた状態に保持するが、
アウトレツトバルブ９が開くと制限装置６及び流
路５を通じて放水口２に到る小さな流れが形成さ
れる。これは小量の水を分配するためのドリツプ
制御機構を給水栓に付与する。“オン”ボタンを
解放すると、この場合、インレツトバルブは十分
開いた位置に復帰しアウトレツトバルブは再び閉
じられるために“オフ”ボタンを押し下げること
なく自動的に給水栓を閉じる。

給水栓が開かれたときの流速は上方チヤンバー
から制限装置６を通つて流れる水流の速さによつ
て支配される。これは水源の圧力によつて影響さ
れる。水源の圧力変化を補償するために、制限装
置６を通過する水流が調整され、給水栓が開かれ
たときの流速を変化する。

空気を保つた空気チヤンバー（図示されていな
い）が流路３に結合されている。これは給水栓を
急速に閉じたときのウオーターハンマーに起因す
るインレツト内のいかなる圧力変動をも吸収す
る。

一定の流速で流れている給水栓において、弁座
を横切る小さな圧力の低下が生じてダイアフラム
が下降する傾向がある。これはチヤンバー１６の
上方部分の小さな圧力低下をもたらし、流路３か
らの圧力によりインレツトバルブ８をその弁座に
向かつて保持するように作用する。このようにし
て、ダイアフラムはプラグを開いた位置に保つこ
とが可能となり、安定な水流の状態を維持でき
る。しかし、インレツトバルブ８が開かれると直
ちにプラグをその弁座に強制するようにダイアフ
ラムが移動する。

“オン”“オフ”ボタンとレバー７との間を封
止するだけのＯリングは回転又は擢動によつてい
かなる摩擦も受けず、バルブレバー軸１７の揺動
運動により歪むだけである。この特徴は、密着Ｏ
リングを使用する場合に押しボタンの操作を軽く
する。

変形例において、２つの押しボタンは、レバー
１０に結合されるか又は置き変える、単一の揺動
レバーに置き換えることができる。

説明した給水栓はフルユニツトであるが、主イ
ンレツト、主アウトレツト及び弁座を持たず、通
常のタイプの給水栓のインレツト、アウトレツト
及び弁座からなる下部からねじで取りはずしでき
る上部の代わりに取り付けられる部分アツセンブ
リとして変形できることが分るであろう。

また、説明した給水栓は“フエールセーフ”と
して作用することが分るであろう。アウトレツト
バルブ９を通過する水の漏れは、開いたインレツ
トバルブ８を通つて流れる水により補償され、ダ
イアフラムの上方の圧力を給水栓を閉じるように
維持する。たとえ、ダイアフラムが破損しても給
水栓は開かれず、破損したダイアフラムを交換す
るまで閉じた状態に保つ。

詳述した給水栓の機構は、モータ制御のための
流体回路、及び水圧回路のジヤツキに組み込むこ
とができる。

給水栓の制御機構は給水栓の本体内に配置する
よう説明したが、代わりに給水栓から離して、例
えば流しユニツト、浴槽、又はシヤワーを制御す
る壁に組込まれた制御パネルに設けることもでき
る。

ウオーターハンマーの影響を緩和するために給
水栓のインレツトに連通した空気チヤンバーを設
けるという特徴は、例えば家庭用給水システム又
は家庭用洗濯機に利用される。柔軟な膜によりシ
ステムから分離された空気チヤンバーの作用によ
り、例えば圧力変動が緩和される。

【図面の簡単な説明】

図は本発明を説明するための家庭用ピラー給水
栓の断面を模式的に示す。 １…主流路（インレツト）、２…放水口（アウ
トレツト）、３，５…制御流路、４…チヤンバー、
６…制限装置、７…レバー（機構）、８…インレ
ツト（制御）バルブ、９…アウトレツト（制御）
バルブ、１０…レバー、１１…Ｏリングシール、
１２，１３…“オン”ボタン，“オフ”ボタン、
１４…バルブ部材（プラグ）、１４ａ…ガイド、
１５…ダイアフラム、１６…チヤンバー、１７…
軸（レバー機構）、２０…アウトレツトダクト
（蛇口）、２６…フラツプ、２８…貫通ねじ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ チヤンバー１６、チヤンバーを２つの分離し
   た部分に分割するチヤンバー１６内に配置された
   ダイアフラム１５、一方の部分に接続された主流
   路１及び他方の部分に接続された制御流路３から
   ５を形成する容器からなり、主及び制御流路１及
   び３から５が共通の流体源に接続されており、さ
   らに、ダイアフラム１５に支持され主流路の開閉
   のために２つの部分の間の相対的圧力変化に応答
   して変位可能なバルブ部材１４、該バルブ部材１
   ４による主流路１の開閉を制御するために制御流
   路を通る流体の流れを制御するように制御流路中
   に配置された制御機構からなるバルブアツセンブ
   リにおいて、制御機構は制御流路３から５中にそ
   れぞれ配置されたインレツト及びアウトレツト制
   御バルブ８及び９からなり、制御流路３から５は
   その上流及び下流で前記他方の部分に接続され、
   ２つの制御バルブ８及び９は前記他方の部分の流
   体量を変化させることを特徴とするバルブアツセ
   ンブリ。 ２ アウトレツトダクト２０は、チヤンバー１６
   の前記一方の部分に延びバルブ部材１４のための
   弁座を形成する上流端を有し、バルブ部材１４が
   着座したときダクト２０はダイアフラム１５の前
   記一方の部分の流体圧が加わる表面積を減少して
   ダイアフラム１５上に正味の力を加えて、ある程
   度バルブ部材を閉じた状態に保つことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のバルブアツセンブ
   リ。 ３ レバー機構７，１７はインレツト制御バルブ
   ８及びアウトレツト制御バルブ９の両方に接続さ
   れ、レバー機構７，１７を一方へ傾けてアウトレ
   ツトバルブ９を開きインレツトバルブ８を閉じる
   ことによりダイアフラム１５を通じて作用する圧
   力に起因してチヤンバーの前記他方の部分から流
   体を放出し、レバー機構７，１７を反対側へ傾け
   てアウトレツトバルブ９を閉じインレツトバルブ
   ８を開くことにより制御流路内の圧力がダイアフ
   ラム上に作用してバルブ部材１４を閉じた状態に
   変位させることを特徴とした特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載のバルブアツセンブリ。 ４ レバー機構７とインレツト及びアウトレツト
   バルブ８及び９との間には遊びが設けられてお
   り、レバー機構７が特別の姿勢に傾いたときイン
   レツト及びアウトレツトバルブ８及び９が同時に
   開き、前部制御流路３から５を通じて連続した流
   れが形成されることを特徴とする特許請求の範囲
   第３項記載のバルブアツセンブリ。 ５ 前記レバー機構７を前記一方へ傾けるため、
   及び前記レバー機構７を前記反対側へ傾けるため
   にばねで付勢された“オン”ボタン１２及びばね
   で付勢された“オフ”ボタン１３を有することを
   特徴とする特許請求の範囲第３項又は第４項記載
   のバルブアツセンブリ。 ６ レバー機構７の傾きを制御するための揺動レ
   バーを有することを特徴とする特許請求の範囲第
   ３項又は第４項記載のバルブアツセンブリ。 ７ 制御流路３から５、インレツト及びアウトレ
   ツトバルブ８及び９及びレバー機構７は本体に収
   容されており、レバー機構７は前記本体から延び
   た軸１７によつて支持され、本体と軸１７との間
   を封止してレバー機構７の揺動可能な軸を形成す
   るＯリングシール１１を含むことを特徴とする特
   許請求の範囲第３項ないし第６項のいずれか１項
   記載のバルブアツセンブリ。 ８ 制御流路３から５を通る流れを制限するため
   の調節可能な制限装置６を有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第７項のいずれか
   １項記載のバルブアツセンブリ。 ９ 主流路１に連通した気体を満たしたチヤンバ
   ーにより圧力の急速な変動の悪影響を減ずること
   を特徴とした前記第１項ないし第８項のいずれか
   １項記載のバルブアツセンブリ。