JPS6140871B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は住宅用衛生工事管例えば台所、水道蛇
口、シヤワー及び浴槽弁等に用いられる混合弁に
関し、さらに詳細には、弁を流れる水流を制御す
る可動ステムがほぼ零の内圧を受けるようにされ
た弁構造に関するものである。

単一の把手が水量と水温の両方を加減する種類
の混合弁は、これまでに次のような問題を抱えて
いた。即ちその問題とは、弁部材が開放及び閉鎖
位置でしばしば管路の圧力を受け、もし圧力の制
約を受けなければ、弁の形状のいかんによつては
弁部材はその圧力で開放位置又は閉鎖位置の何れ
かに動かされることである。各種の形状のものが
これまでに用いられ、弁部材を圧力平衡させるこ
とにより開閉両位置で弁部材に働く水によつて生
じた力が平衡し、従つて弁がひとりでに開いた
り、閉じたりするようなことがなくなる。しか
し、従来の自己平衡弁（例えば米国特許第
3415280号及び同第3726317号）においては、特に
開弁状態では弁が確実に平衡するとは言い難かつ
た。

本発明は、上記従来技術の欠点を解消するため
になされたものであり、その主な目的は、弁の閉
鎖時にはスリーブの引入口側の圧力がステムに作
用せず、弁の開放時には弁から排出される水の量
と温度を制御するステムが確実に圧力平衡する混
合弁を提供することにある。

本発明の他の目的は、スリーブに対し相対的な
位置に固定され、かつ内圧が加えられる圧力部材
を備えた混合弁を提供することにある。

本発明の他の目的は、圧力部材が温水と冷水の
流路を別にした仕切りをもち、これが冷温水用の
不等量の流路をなし、弁解放時に温水圧を冷水圧
とを等しくする種類の混合弁を提供することにあ
る。

上記目的を達成するために、本発明において
は、混合弁が温水及び冷水の引入口及び引出口を
有するスリーブと、スリーブ内において可動とさ
れ、スリーブの引出口から流出する水の量及び温
度を制御するステムと、スリーブ内に配置されス
テムと同心的に位置している圧力部材と、を含
み、ステムは圧力部材のまわりにこれと同心的に
延びその内部に入口及び出口を有する円筒状のピ
ストンと、スリーブの引入口に設けられ可動なピ
ストンとシール接触する弁閉鎖シール手段とを含
み、圧力部材はスリーブに対して固定されその引
入口から引出口に延びる流路内において弁閉鎖シ
ール手段の下流に位置するとともに、温水の引入
口に通ずる第１の流路及び冷水の引入口に通ずる
第２の流路を画定する仕切りをその内部に有して
おり、さらに、ステムと圧力部材との間に配置さ
れ引入口側の圧力がステムにかかることを防止し
ている第１の環状シールと、ステムに担持されス
リーブの内部とシール接触している第２の環状シ
ールと、を含み、第１のシールと第２のシールと
は外径が等しくされて、ステム上の圧力をバラン
スさせるようにしたのである。

なお、ここに記載される本発明の原理は単一の
把手を操作することによつて、流出する水の量及
び温度の両方を制御する混合弁として市場で知ら
れているものに実施される。

以下、本発明の実施例について図面をもとに説
明する。

第１図および第２図を参照すると、そこには混
合弁構造が示されている。この混合弁構造には、
温水引入口１２と冷水引入口１４とをもつた円筒
形のハウジング１０がある。ハウジングの排出口
すなわち引出口は符号１５で示され、これは従来
通り直接蛇口構造における流水管、シヤワー又は
浴槽排管に連結される。

混合弁構造はハウジング１０内に位置決めさ
れ、かつカートリツジ形をなしている。カートリ
ツジ形の弁構造にあつては、弁部材のすべては、
もし弁が洩れを生じるようなことがあれば手早く
簡単に取替えられるようにユニツトに組立てられ
る。カートリツジにされている弁構造は温冷水の
引入口１８と、符号２０で示す複数の排出口すな
わち引出口を有するスリーブ１６からなつてい
る。引出口はスリーブと、ハウジング１０との間
の空間に開口し、ハウジングの引出口１５と連通
している。スリーブ１６は、その内部に形成した
みぞ２４内にあるＯリング２２と、符号２６で示
されるシールとによつてハウジング１０に対して
シールされており、これらの詳細は米国特許第
3840048号に開示されている。

シール２６はリング型のシールで、ハウジング
１０の内部と密着関係にある複数のリブまたは玉
ぶち２６ｂを設けた円筒形の本体２６ａからなつ
ている。シールには入口シール部２６ｃが設けて
あり、これがスリーブの引入口に延びて、内部に
ある弁ステムと密着関係にある。入口シール部２
６ｃの周囲には符号２６ｄで示す小さな圧力室が
設けられ、これが水で発生した力を入口シール部
に与えて、内部の弁ステムに対し更に確実なシー
ルを施している。

スリーブ１６の内部には、可動弁ステム２８と
静止即ち固定された圧力部材３０とからなる弁部
材が位置決めされている。圧力部材の詳細は第５
図から第１２図までに示され、他方弁ステムにつ
いては第３図と第４図に示されている。

弁ステム２８はスリーブ１６にはまる外径をも
つた円筒部３２を含み、この円筒部は弁ステムの
外部の大部分をそのまわりを周むスリーブに対し
シールするためのＯリング３４を有している。円
筒部３２上のＯリング３４から内方に離れたとこ
ろには、ストツパおよびリテナーとして働く外方
にのびる肩部３６が設けられる。肩部３６は、薄
板の金属スリーブから成る中空ピストン４０のか
しめ上端を入れる小さい凹所３８に接して設けら
れている。凹所３８の領域に接してピストン４０
は内方にひだよせ、またはかしめられてピストン
を強固に弁ステムに固着し、これによつて可動の
弁部材を構成している。シールリング４２は、凹
所３８に接して設けられ円筒部３２の端面４６に
接する内部のみぞ４４内に位置決めされる。通気
路４１は従来と同様弁ステムの内部を大気につな
いでいる。

前述したように、ピストン４０は中空で薄い、
望ましくは金属製のスリーブ形状にされており、
閉じた位置においてスリーブのほぼ全長にわたつ
てのび、圧力部材の一部にその底部をおいてい
る。ピストン４０には、ハウジングの温水、冷水
引入口１２，１４と整合するように配置される温
水、冷水引入開口４８，５０がある。従つて、ス
リーブの整合する引入口は水をピストンの内部に
向けている。ピストンには、さらに、第３図、第
４図に示すように複数の引出口５２が設けてあ
り、これは弁が第２図の開放位置にあるときスリ
ーブの引出口２０と整合する。従つて公知の方法
で弁部材を回転、往復動させると、ピストン４０
が動いてスリーブの引入口と引出口に完全または
部分的に整合し、弁を流れる水の量と温度とを制
御する。

圧力部材３０は、一つの形状が第５図と第６図
に、また他の形状が第７図から第１２図までに示
されており、圧力部材は弁が第１図の閉鎖位置に
あるとき弁ステムの面４６と圧接関係となる端面
５６をもつたおおむね円筒形の上方部分５４を備
える。この上方部分に形成されたみぞにはシール
５８が設けてあり、これが圧力部材の外部のピス
トン４０の内部に対するシールを行ない、これに
より入口の内圧で水が可動なる弁ステムに作用し
ないようにしている。圧力部材は上方部分に接す
るところにかなり大きな寸法で彎曲した２つのみ
ぞ６０，６２を有している。これらのみぞはそれ
ぞれピストン４０の温水、冷水引入開口４８，５
０と連通しており、温水、冷水を独立してピスト
ンの引出口５２に移送する手段となつている。圧
力部材３０の最内奥部すなわち底部に接して、ス
リーブの対応するみぞ６６と係合する外向きの脚
部６４を設けてあり、これが圧力部材をスリーブ
に固定するか、または圧力部材とスリーブとの間
で相対運動がおきないようにしている。

ピストン４０は最小の内水圧を受けるが、これ
は互いに平衡する圧力を受ける２つのおおむね等
しい領域上で行なわれる。ピストン４０の内側は
Ｏリング３４と同じ外径をもつＯリング５８によ
つてシールされるので弁ステムは平衡する。

作動時における弁の閉鎖位置は第１図に示さ
れ、弁ステムは圧力部材に圧接される。シール２
６はどんな圧力も弁ステムに達することがないよ
うにし、従つて弁ステムに加わる内水圧は零であ
る。弁が開くと、弁ステムは第２図の位置に往復
動し、弁は回転し引出口１５で所望の混合割合の
温冷水を得ることができる。水圧はピストン４０
のみに加えられるものであり、かかる圧力は等し
い大きさのＯリング５８とＯリング３４によつて
平衡する。すべて実用の目的に供するため弁ステ
ムに加わる内水圧は零である。

これまで水道蛇口の弁の大半は金属で作られて
いたが、現在ではこれらの部品の多くを適当なプ
ラスチツクで作ることが広く行なわれている。従
つて、スリーブ、弁ステムおよび圧力部材はすべ
てプラスチツクで作られることになる。ピストン
は用途によつてはプラスチツクになることもある
が、薄いゲージメタルで作るのがよい。

第６図に示すように、みぞ６０，６２は同じ大
きさであるので等量の温水、冷水を運ぶ。しかし
領域によつては、冷水の圧力が使われている温水
の圧力よりずつと高く、従つてもし温水通路と温
冷水通路とが同じ大きさであれば、弁の引出口で
所望の水温を得ることが困難になる。また洗面所
が水で溢れ出て、冷水圧が突然減少するような場
合には、この分野で公知の種類の圧力平衡スプー
ルを用いても、シヤワーを用いる者はしばらくの
間は不愉快な思いをすることになる。従つて、こ
れらの領域にとつては温水、冷水に対し等量また
は同じ流路をもたない圧力部材があるのが望まし
い。第１０図および第１１図にはそのように構成
された圧力部材の変形例が示される。第１０図で
は温水流路は符号７２で示され、冷水流路は符号
７４で示される。温水流路は相当に大きく、冷水
圧が温水圧より高いと仮定すれば、等しくない流
路または等しくない流量が弁内で比較的一定した
が等量の温水、冷水を供給することになる。第１
１図には温水流路が符号７６で示され、冷水流路
が符号７８で示される同じ構造のものが示され
る。第１１図の弁構造は第１０図のものより多少
乱流が少なくなつている。

第７図、第８図および第９図はおおむね同じ流
路を備えた圧力部材の変形例を示す。この構造で
は、圧力部材は前述したようにスリーブの最内奥
部にできたみぞ６６と整合する外方にのびる２つ
の脚部８２をもつたおおむね中央にある羽根８０
を備える。羽根８０は第８図に示すように中心か
ら外方に向けて大きさを減じていくテーパ側部８
４がある断面形状をもつ。

第１２図は内部通路８６，８８が互いに大きさ
はおおむね等しいが、容量は第６図に図示のみぞ
６０，６２より大きい圧力部材の変形例が示され
る。

圧力部材は全体の弁部材の一部ではあるが、別
個にされた要素でかつプラスチツクで作られてい
るので製造が容易であり、流路設計に関し各種の
異なつた寸法と形状で貯蔵される。特定の領域に
用いられる特定の圧力部材は水圧によつて決めら
れる。

圧力部材に設けた内部通路には、ふるい、流量
制御羽根や、凹凸状又はのこ歯状の面があつて弁
内の騒音を減少または除去している。

ピストンは一定の直径をもつたものとして図示
されているが、ピストンは前述した漏止リング間
の関係が重量なものとして扱われることもある。

以上本発明の望ましい実施例のみを示したが、
様々な変更または修正を、なんら本発明の趣旨を
逸脱することなく加えることができる。

このように、本発明によれば、弁が閉鎖位置に
ある時には水圧がステム内部に加わることが防止
され、弁が開放位置にある時は、二つの大きさの
等しいシールによつてステムが圧力的に平衡され
て不用意に移動することがなくなる効果が奏され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は閉鎖位置にある本発明の弁構造の軸方
向断面図、第２図は開放位置にある第１図と同様
の軸方向断面図、第３図は弁部材を一部断面で示
す平面図、第４図は弁部材の一部を第３図から90
度隔てて示す平面図、第５図は圧力部材の平面
図、第６図は第５図の６−６線に沿つた断面図、
第７図は圧力部材の変形例の平面図、第８図は圧
力部材の端面図、第９図は第７図から90゜隔てて
見た第７図および第８図の圧力部材の平面図、第
１０図は圧力部材の変形例の半径方向断面図、第
１１図は圧力部材の別の変形例を示す第１０図と
同様の半径方向断面図、第１２図は圧力部材の更
に別の変形例を示す第１０図および第１１図と同
様の半径方向断面図である。 主要部分の符号の説明、１０……ハウジング、
１２，１４……引入口、１５……引出口、１６…
…スリーブ、１８……引入口、２０……引出口、
２６……弁閉鎖シール手段、３０……圧力部材、
３２……可動ステム、３４……第１のシール、５
８……第２のシール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 温水の引入口及び引出口並びに冷水の引入口
   及び引出口を有するスリーブと；該スリーブ内に
   おいて可動とされ、前記スリーブの引出口から流
   出する水の量及び温度を制御するステムと；前記
   スリーブ内に配置され前記ステムと同心的に位置
   している圧力部材と；を含み、 前記ステムは前記圧力部材のまわりに該圧力部
   材と同心的に延びその内部に入口及び出口を有す
   る円筒状の可動なピストンと、前記スリーブの引
   入口に設けられ前記ピストンとシール接触する弁
   閉鎖シール手段とを含み、 前記圧力部材は前記スリーブに対して固定され
   前記引入口から前記引出口に延びる流路内におい
   て前記弁閉鎖シール手段の下流に位置するととも
   に、前記温水の引入口に通ずる第１の流路及び前
   記冷水の引入口に通ずる第２の流路を画定する仕
   切りをその内部に有しており、 さらに、前記ステムのピストンの内部と前記圧
   力部材の外部との間に配置され前記ステムが閉鎖
   位置にある時前記引入口側の圧力が前記ステムに
   かかることを防止している第１のシールと；前記
   ステムに担持され前記スリーブの内部とシール接
   触している第２のシールと；を含み、該第１のシ
   ールと該第２のシールとは外径が等しくされて前
   記ステム上の圧力をバランスさせていることを特
   徴とする混合弁。 ２ 前記仕切りは前記ピストン内部の空間を不均
   等に分割して、温水用の第１の流路と冷水用の第
   ２の流路とを異なつた容積としている特許請求の
   範囲第１項に記載の混合弁。 ３ 前記温水用の第１の流路の容積の方が冷水用
   の第２の流路の容積よりも大きくされている特許
   請求の範囲第２項に記載の混合弁。