JPH08511607A - 蛇口用補助弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 標準タイプの蛇口のゲート（１３）に組み込まれ、主要弁（１０）が十分に解除されている時には、流体の供給減からの遮断を行い、貫通孔（１６）が円錐台形となっていると共に、補助弁の面が円錐形になっているので、円錐台形の貫通孔内の流体通路によって生じるベンチュリ効果と共に、前記補助弁の面の表面積の差に基づいて流体の通路による上昇の結果、弁を円滑に、且つがたつきなく受動的に作動させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 蛇口用補助弁発明の概要 本発明は、蛇口コック及び止め弁、詳細にはメンテナンス時に蛇口内の水の流 れを自動的に遮断し、作用する水の量を減少させて水の節約を図ることにより、 流体若しくは水の流れを制御するための、ネジ締めによって作用する蛇口及び弁 に対して取り替えられ若しくは組み込まれる蛇口用補助弁に関する。発明の背景 おびただしい数の、液体や気体の流れや給送を制御する弁やコック、蛇口が存 在している。 このような装置は、気体や液体の流れを制御するために、供給ライン内の気体 や液体の流れを遮断し、入力及び出力供給ラインと回動的に位置を合わせること のできるホールの設けられた遮断栓（transverse plug）を有する単純な栓コッ クや、多数の部品からなる複雑な仕切弁など多義に亘る。 水の供給及び制御、特に家庭用に水を供給・制御するために、蛇口のコックに ネジ締め止め弁を組み込むことが一般的で、この場合、ワッシャが水の通るオリ フィスに対し て押圧状態となるよう取り付けられる。このような装置は、単純な栓コックと複 雑な弁の中間に属し、水の供給を制御するに於いて広く応用されている。 ネジ締め止め弁は、ワッシャの活性手段（activating means）としてネジ作動 スピンドルを有しており、ワッシャ、従ってオリフィスを通過する水流に対し高 い度合いで制御を行うことができる。このようなネジ締め止め弁は、一般には水 栓として知られているものであり、家庭用の水の制御に於いて幅広く使用される ものである。 水栓は、内部ゲートを介して水が流れる本体部を有しており、内部ゲートはス ピンドルのネジ運動により開閉され、そしてスピンドルの該バネ運動は、ゲート のオリフィスの座部にワッシャを押圧することにより水の供給を遮断する。しか し、当然のこととして、もしワッシャがうまく機能しないか又は磨耗した場合に は、新たなワッシャと取り替えるまで対象蛇口への水の供給を停止しなければな らない。 メンテナンスを行う前に水の供給を遮断する必要があり、共通の水源から水の 供給を受けている他の加入者はしばしば不便を感じ、時には危険でさえある。例 えば長屋又はアパートにあっては、一つの蛇口を修理するのに長屋全体への水の 供給をストップしなければならないことが多い。商業的使用にあっては、蛇口の メンテナンスが必要な場合、 時間のかかることが予想され、また主要な水制御蛇口の位置を発見することが難 しいことが多い。加えて産業界にあっては、水又はその他の液体を常時供給する ことが必要とされ、シフト又は営業時間の終りまで供給をストップすることがで きない。このような状況においては蛇口に欠陥があっても、蛇口を修理するため に主要な供給をストップさせることは不可能乃至は非常に難しい。 数多くの装置が上述の状況に於ける中間的な弁として機能するものとして提案 されている。 例えばオーストラリア特許出願第５９７５２／８０に於いては、水の供給を停 止することなく修理作業を行える弁アッセンブリーが開示されている。同様にオ ーストラリア特許出願第７０２１９／７４に於いては、メンテナンスを用にする ために蛇口への主な水の供給を閉鎖することができるようにされた弁部材及びバ ネを複雑に配置した改良型流体弁が開示されている。 現在入手可能な装置は以下の２通りの何れか一方の態様で作動する； ａ） 弁を付勢して閉鎖するバネ状の機械的部材である補助弁に能動的にバイ アスを掛ける（poisitive bias）か、又は； ｂ） 流体の流れによる背圧に基づく受動的作用により 流体の流れ方向に従わせ弁を作動・付勢して閉鎖状態にするかのいずれかである 。 上記何れかの機構に基づいて作動する現行の装置は、多くの重大な欠点がある 。正のバイアスを掛けた（positively biased）装置の信頼性はバネににかかっ ているが、バネはうまく作動しないこともあり得るし、またメンテナンスの多く をバネにさかねばならない。さらにこうしたバネ装置の製造・組立は複雑で、機 構改造には制限があることばかりでなく、複雑さに応じた高コストも余儀なくさ れるものである。 他方受動装置の方は、流体供給源（上流）から上部ゲートを介してアウトレッ ト（下流）方向への流体の流れによって生じる背圧を利用して弁を封鎖するもの であるが同様に問題を抱えており、主なものにとして蛇口のゲート領域に乱流が 発生した場合、弁作動の円滑さ、及び能動性の点に問題が生ずる。特に弁を、蛇 口のゲートに特別に載置しない場合には、流体の背圧は弁の下面若しくは上面に 均一若しくは正に負荷されず弁を閉鎖することができず、また弁上面にも負荷さ れ中和力を生じさせて弁を開いたままの状態としてしまう。発明の目的及び説明 本発明の目的は、上述の問題点の幾つかを解決するよう にされた改良型蛇口弁を提供することにある。 従って本発明は、スリーブ本体を有する蛇口用補助弁であって、前記スリーブ 本体は、補助弁座部と、該補助弁座部と係合して前記弁内を流れる流体の流れを 閉鎖することができるよう前記スリーブ本体内で支持された補助弁部材とを有し 、前記蛇口用補助弁は蛇口の流路と相互接続し、該補助弁が前記蛇口の主要弁部 材により駆動されて開放されるようになっており、前記補助弁部材は、前記流体 の流れの下流側に実質的に面する第１面と、前記流体の流れの上流側に実質的に 面する第２面とを有しており、該第２面は第１面より大きい表面積を有して流体 に流れにさらされており、前記スリーブ本体は、弁内を流れる流体の流れを制限 し限定する為の収束部材を有しており、前記補助弁部材の前記第１及び第２面の 表面積の差によって生じる上昇と共に、該補助弁部材の下流側面上の組み合わさ れたベンチュリ圧力低下により、該補助弁部材が流体の流れている間前記主要弁 部材を押圧し、前記補助弁を付勢して閉鎖し、もって乱流によるがたつきを低減 し、前記蛇口用補助弁部材を能動的に作動させることを特徴とする蛇口用補助弁 を提供する。 好ましくは前記補助弁部材の前記第２面は、形状が実質的に円錐状となってお り、前記第１面は実質的に平坦とな っており、円錐状面を流れる上流側の流体に流れは、弁を上昇する働きを行うば かりでなく、同時に生ずる平坦面上の下流側の流体の流れは、他方の側からの正 の上昇と同じ方向へ吸引又は負の上昇を行う。 加えてスリーブ本体は、スリーブ本体の流路としての収束部材又は制限部を有 し、流体はこれらを介して蛇口ゲートを横切らなければならない。 前記流路は、補助弁を吸引し、その結果スリーブ本体の前後間に圧力の低下を 起こす最適なベンチュリ効果を得るために、種々に寸法及び形状とすることがで きる。加えて前記流路の寸法は、狂句書の水圧を補償し、水の節約を促進するた め調節することができる。 好ましくは前記通路は、補助弁部材の心棒を支持するために用いられる中心開 口部を囲むようにスリーブ本体のスパイダ内に設けられている。 好ましくは前記流路は、補助弁部材の心棒を実質的に取り囲む半円形の対とし ての形状を有している。該流路は、一部円錐台形で、スリーブ本体内の流体の流 れに沿う方向にテーパー状となっており、流路の幅広部は、水の流れの上流側に 位置しており、補助弁の心棒が収容される横断バーにより架橋されたスリーブ本 体のスパイダ内の実質的に同軸の円錐台形貫通孔を形成している。 最も好ましくは主要弁部材は、標準的蛇口ワッシャであり、蛇口を通常の態様 で機能させる時に補助弁を押圧することによりこれと係合できるような形状とさ れている。 好ましくは前記弁は、主軸のベアリング及びシールを取り除いてできるホール に嵌入させることにより必要に応じて標準的な蛇口に改装取付することが可能な 寸法となっている。該弁はまた新規の蛇口に対して予め組み込んだり取り付けた りすることも可能である。発明の詳細な説明 以下図面を参照しつつ本発明をより詳細に説明する：− 図１は、蛇口用補助弁の断面を示しし； 図２は、蛇口用補助弁の平面を示し； 図３−５は、蛇口用補助弁を組み込んだ標準タイプの蛇口の断面を示し； 図３は、標準タイプの蛇口用弁が一般的な閉鎖状態にあることを示し； 図４は、標準タイプの蛇口用弁が一般的な一部開放状態にあることを示し； 図４ａは、蛇口が通常の一部開放状態にある場合の、蛇口用補助弁の詳細を示 し； 図５は、標準タイプの蛇口が完全に開放され、蛇口用補助弁が流体の流れを停 止した状態にあることを示す。 はじめに図１を参照して説明するに、本発明は、取り替え型の補助弁として説 明される。該蛇口用補助弁は、蛇口本体へ弁の取り替えを容易にするための外側 ネジ１ａを必要に応じて有するスリーブ本体２を備えていることが分かる。或い は該補助弁を新たに製造し、外側ネジが必要ないよう新たに設計された蛇口に取 り付けることとしてもよい。スリーブ本体には主要弁部材（見えない）を受け入 れこれにシール可能に当接するようにされた代用的な主要弁座部３を設けること ができる。スリーブ本体には更に、該主要弁座部の反対方向に位置する補助弁座 部３ａが設けられており、蛇口本体に取り付けられた場合、主要及び補助弁座部 は、蛇口の流路若しくは内部ゲート１３（図３参照）の両側に位置決めされるこ ととなる（図３参照）。弁には更に、スリーブ本体内に同軸状に支持された補助 弁部材４が設けられている。該補助弁部材は、心棒５と、下流側若しくは水流か ら離れる方向に面した実質的に平坦状の第１面６と、上流側若しくは水流方向に 面した円錐形の第２面７とを備えており、該補助弁部材は、スリーブ本体内に於 いて制限されるが自由な流体移動を可能とする開放状態から、弁の第１面６が補 助弁座部３ａに当接して弁を閉鎖する閉鎖状態に軸方向に自由移動することがで きる。第１面６は縁部を面取りして、弁座にすべりばめし易くするようにす ることもできる。心棒５ａの上部延長部分は、主要弁部材との相互作用が可能と なる位置に設けられている。該主要弁座部３の下面には、布製若しくは他のタイ プのワッシャ１２を設けて蛇口の内部ゲートに対する流体シール状態を確実にす ることができる。 スリーブ本体２は、弁の心棒５を収容する為の中央スパイダ１５と、弁内の流 体移動を可能とする流路を形成する為の貫通孔１６とが設けられた実質的に中実 の構造体である。 様々なレヴェルで流れを制限することを可能とするために前記貫通孔は、種々 のものとすることができ、また貫通孔内の流れを制限することにより、補助弁の 下流側直近で局所的な流体圧の低下を引き起こし、これにより補助弁部材に吸引 力が生じて付勢により閉鎖を行なう。加えて上流側の圧力が高いことより、補助 弁が付勢されて主要弁に抗して閉鎖を行なう。 貫通孔は、補助弁の心棒５を取り囲む、逓減状乃至はテーパー状の半円孔とし てスリーブ本体のスパイダ内に設けられている。該貫通孔は一部円錐状の形状と されており、該貫通孔により水の量は減少するが、該貫通孔がスパイダの肉厚部 を貫通するに従い寸法が逓減してことによりさらに減少することとなる。貫通孔 がこのように逓減的に形成 されているので、弁の下流側への水の流れに加速が附き、その結果、弁の直後で 圧力の低下が発生するのである。圧力が低下すると、閉鎖される方向に補助弁部 材がますます“吸い上げ”られ、その結果該弁は、心棒延長部５ａで主要弁に密 に押圧するよう付勢される。加えて（図２に示される）貫通孔は、半円形状とな っているので、乱流を最小とすることにより弁内の水の流を更に円滑にする。こ のようにして弁の設計は、補助弁の受動的閉鎖作用を促進するする第１の手段を 提供する。 さらに補助弁部材の上流側面６ａと下流側面７とを異なる形状としたことによ り、より広い表面積が、下流側よりも圧力の大きい上流側の流体の流れにさらさ れることとなる。圧力がより高くしかも、表面積がより広いので、弁は常に主要 弁方向に押し上げられこれを押圧する状態となり、他方主要弁は開いた状態とな ることが確保される。弁を主要弁に対して常に付勢することで、流体が弁を通過 するときにゲートの開口部で発生していた乱流により弁ががたつくことが確実に なくなる。 図２は、流体の流れを制限する貫通孔１６を有する補助弁の平面を示す。貫通 孔の寸法及び形状は、必要とされる流れの規制量に応じて種々のものとすること ができる。心棒５ａを取り巻く半円形状としたことにより、弁を更に滑 らかに作動させ、乱流をさらに低減することができる。 図３、４、４ａ及び５は、補助弁装置を構成するために標準的な蛇口に取り付 けられた蛇口用補助弁の３つの進行段階を詳細に示すものである。該蛇口用補助 弁は、あらかじめ新規な設計の蛇口ゲートにあらかじめ取り付けて挿入すること ができ、また既存の蛇口に対し取り替えを行なう場合であってもよい。 先ず図３を参照するに標準的蛇口１１は、“閉められた”状態となっており、 該蛇口１１の主要弁部材１０は、遮断されて主要弁座部３に係合し蛇口の流路若 しくはゲート１３を閉鎖している。この状態にあるとき主要弁部材は、補助弁部 材４の上部延長部５ａと協働して該補助弁部材４を十全に押し下げている。この 段階の補助弁は、全く作動効果を及ぼしていない。 図４及び４ａは、一般的な作動状態で主要弁部材１０が部分的に開放されて、 流体が弁及び蛇口本体内を流れることができる状態にある標準的蛇口を詳細に示 している。 この作動状態にあるとき蛇口の主要弁部材１０は、蛇口ハンドル１８を回動す ることにより開放されており、主要弁部材１０は、主要弁座部３から離反した上 昇位置にある。主要弁部材が開放されると、すぐに流体が弁を介して上流側から 下流側へ移動し、移動中、補助弁本体１及び貫通孔 １６によりゲート１３内で収束して収束部を形成する。流体の流れを制限するこ とにより、補助弁の下流側の流体（下流側流体２０）圧力は、補助弁の上流側の 流体（上流側流体２１）の圧力に比し低下する。補助弁のすぐ回りの２つの領域 に於いて圧力差が生じることにより、ベンチュリ効果が発生し、その結果補助弁 はゲート１３内に吸い上げられ主要弁部材１０に押しつけられる。この効果に加 え、流体の上流側の流れに接触する補助弁の面、即ち第２若しくは上流面７を、 他方の面、即ち第１若しくは下流面６よりも広い表面積を有する円錐形状となる ように補助面の面は特別に構成されている。第２面を円錐形にし、より広い表面 積としたので、補助弁を通過する流体の流れにより補助弁が上方に持ち上げられ る。これにより補助弁の主要弁１０に対する押圧力が更に上昇する。ベンチュリ 吸引効果と流体の物理的上昇の組み合わせにより補助弁は、主要弁部材１０に対 して隙間なく押圧保持され、乱流よるがたつきが発生せず、また乱流による“降 下”傾向もなくなる。 この“通常”作動状態に於いて補助弁は、蛇口内を流れる水流を減少させて機 能を担い、よって水を節約する手段となる。貫通孔１６による水流の制限の度合 いを変化させることにより、水量の大きい又は水圧の大きい領域（areas）に於 いては大きく減少させ、水量の小さい又は水圧の 小さい領域（areas）に於いては貫通孔を広げて制限の限定をすることが可能で ある。 図５は、（水の節約の点以外の）補助弁の主要な目的について詳細に示すもの である。主要蛇口弁部材１０は、補助弁部材４が補助弁座部３ａに係合して蛇口 内の流体の流れが停止されるよう、十分引き込まれた状態となっている。これに より主軸及び主軸用ベアリングを蛇口から取り外してメンテナンス若しくは取り 替えのために主要弁部材１０に触れることができる。その間補助弁部材４は、主 要供給蛇口に触れることなく又は欠陥蛇口以外の他の流体供給源を停止する必要 なく、蛇口内の流体の流れを実質的に遮断している。状況によっては、補助弁を 完全にシール状態にせすに滴りを生じさせ、欠陥のある主要弁を修理しないで補 助弁を主要弁として酷使することを避けることが望ましい。主要弁部材を戻すと 同時に、主軸を蛇口本体ないに挿入することができる。そして主軸が回動される と、主要弁部材が補助弁の心棒５ａに係合して、補助弁を開放し蛇口内の通常の 流れを復活させる。さらに主要弁部材を押し下げることにより、蛇口は通常の態 様で閉められることとなる。 本発明はまた、従来型の弁蛇口のようには作動しないセラミック製蛇口に取り 付けることも可能である。セラミッ ク製弁蛇口の例では、弁は単一平面内で回動することにより作動する。補助弁は メンテナンス時に作動状態となる。すなわちこの時にセラミック製弁附き蛇口が 取り除かれ、セラミック製弁が上昇し補助弁を“解除”して供給源からの遮断を 行なう。 本発明については他の実施例を数多く構成することができる。例えば補助弁を 内蔵する完全な弁装置の構成を有し、既存の蛇口や十全に組み立てられた蛇口に 取り替え装着される補助弁が考えられる。補助弁部材の装着は、主要蛇口弁を単 に弁シャフト載置することにより補助弁のスリーブ内に保持されるブッシュとし て前述した。しかし他の実施例として主要及び補助弁を固定して取り付けること により軸方向ブッシュを補助弁に設けないようにすることも可能である。 本発明は、多くの既存の蛇口に対して簡単に改装取り付けされ、後の蛇口のメ ンテナンスを容易にする、高度に革新的で効率的な蛇口弁を提供するものである ことが理解されよう。 当業者であれば、本発明の思想及び範囲内で修正を加えることができるので、 本発明は例として述べた上述の個々の実施例に限定されるものでないことを理解 されたい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｆ１６Ｋ 47/14 0380−3Ｋ Ｆ１６Ｋ 47/14 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ， ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，Ｓ Ｅ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 キャリュー，ミカエル デイヴィッド オーストラリア 3103 ヴィクトリア バ ルウィン キャリギャル ストリート 17 (72)発明者 レニー，ステファン ジェイムズ オーストラリア 3134 ヴィクトリア ワ ランウッド ブリジット コート 24

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． スリーブ本体を有する蛇口用補助弁であって、前記スリーブ本体は、 補助弁座部と、該補助弁座部と係合して前記弁内を流れる流体の流れを遮断する ことができるよう前記スリーブ本体内で支持された補助弁部材とを有し、前記蛇 口用補助弁は、蛇口の流路と相互接続して、前記補助弁部材が前記蛇口の主要弁 部材の作用により駆動されて開放されるようになっており、前記補助弁部材は、 前記流体の流れの下流側に実質的に面する第１面と、前記流体の流れの上流側に 実質的に面する第２面とを有しており、該第２面は第１面より大きい表面積を有 して流体の流れにさらされており、前記スリーブ本体は、弁内を流れる流体の流 れを制限し限定する為の収束部材を有しており、前記補助弁部材の前記第１及び 第２面の表面積の差によって生じる上昇と共に、該補助弁部材の下流側のベンチ ュリ圧力低下の組み合わせにより、該補助弁部材が流体の流れている間、前記主 要弁部材を押圧し、もって乱流によるがたつきを低減し、前記蛇口用補助弁部材 を能動的に作動させることを特徴とする蛇口用補助弁。 ２． 前記補助弁部材の前記第２面は、形状が実質的 に円錐状となっており、該円錐の頂部は、上流側の流体の流れ内に突出しており 、前記補助弁部材の前記第１面は、実質的に平坦となっていることを特徴とする 請求項１に記載の蛇口用補助弁。 ３． 前記収束部材は、前記スリーブ本体のスパイダ内に形成された１又は 複数の貫通孔によって形成されており、該貫通孔は、前記スパイダ内を貫通する テーパを採用していることを特徴とする請求項１に記載の蛇口用補助弁部材。 ４． 前記収束部材は、前記スリーブ本体のスパイダ内に形成された１又は 複数の貫通孔によって形成されており、該貫通孔は、前記スパイダ内を貫通する テーパを採用していることを特徴とする請求項２に記載の蛇口用補助弁部材。 ５． 前記貫通孔は、前記スリーブ本体のスパイダ内の、横断バー（traver sing bar）によって架橋された実質的に同軸の円錐台を形成する全体的に半円形 の２つの流路であることを特徴とする請求項３に記載の蛇口用補助弁。 ６． 前記貫通孔は、前記スリーブ本体のスパイダ内の、横断バー（traver sing bar）によって架橋された実質的に同軸の円錐台を形成する全体的に半円形 の２つの流路であることを特徴とする請求項４又は５に記載の蛇口用補助弁。 ７． 標準的な蛇口のゲートに対して取り替え装着することのできる請求項 １または６に記載の蛇口用補助弁。 ８． 蛇口のゲートの一体的部分を形成する請求項１から６の何れか一つに 記載の蛇口用補助弁。 ９． 実質的に上述したような蛇口用補助弁。