特許 7597804 楔形の渦体を備えた混合カートリッジ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-02

(45)【発行日】2024-12-10

(54)【発明の名称】楔形の渦体を備えた混合カートリッジ

(51)【国際特許分類】

   F16K 11/044 20060101AFI20241203BHJP

   E03C 1/044 20060101ALI20241203BHJP

【ＦＩ】

F16K11/044 B

E03C1/044

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022525088

(86)(22)【出願日】2020-09-18

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-01-18

(86)【国際出願番号】 EP2020076105

(87)【国際公開番号】W WO2021083576

(87)【国際公開日】2021-05-06

【審査請求日】2023-08-28

(31)【優先権主張番号】102019129058.9

(32)【優先日】2019-10-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】513228719

【氏名又は名称】グローエ アクチエンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ｇｒｏｈｅ ＡＧ

【住所又は居所原語表記】５８６７５ Ｈｅｍｅｒ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】オーレ ベネディクト コストアツ

(72)【発明者】

【氏名】ヨナス キック

【審査官】北村 一

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５５－１４５５７６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００８－２０２７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第９７／０３２１４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１０２８５２５５（ＣＮ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第２４０７８４９（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ １１／００－１１／２４

Ｆ１６Ｋ ７／００－ ７／２０

Ｆ１６Ｋ ３１／１２－３１／１６５；３１／３６－３１／４２

Ｆ１６Ｋ ３１／４４－３１／６２

Ｆ１６Ｋ ２１／００－２４／０６

Ｅ０３Ｃ １／００－ １／１０

Ｇ０５Ｇ １／００－２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

衛生器具用の混合カートリッジ（１）であって、少なくとも、
－温水用の少なくとも１つの温水流入部（３）と、冷水用の少なくとも１つの冷水流入部（４）とを備えた混合室（２）と、
－該混合室（２）内で温水と冷水とを少なくとも部分的に渦動させる渦部材（５）であって、該渦部材（５）は、複数の半径方向外側の楔形の渦体（６）と、前記複数の半径方向外側の楔形の渦体（６）の半径方向内側に配置された複数の半径方向内側の楔形の渦体（７）とを有している、渦部材（５）と
を有しており、
前記複数の半径方向外側の楔形の渦体（６）と前記複数の半径方向内側の楔形の渦体（７）とは、それぞれ、先の尖ったヘッド（２８）を有しており、前記複数の半径方向外側の楔形の渦体（６）と前記複数の半径方向内側の楔形の渦体（７）とは、それぞれ、前記先の尖ったヘッド（２８）から出発してＶ字形に延びる２つの脚部（２９）から形成されており、前記２つの脚部（２９）の間に、前記混合カートリッジ（１）の周方向（９）で所定の角度が形成されている、
混合カートリッジ（１）。

【請求項2】

前記半径方向外側の楔形の渦体（６）と前記半径方向内側の楔形の渦体（７）とは、スリーブ（８）に形成されている、請求項１記載の混合カートリッジ（１）。

【請求項3】

前記半径方向外側の楔形の渦体（６）及び前記半径方向内側の楔形の渦体（７）は、環状に配置されている、請求項１または２記載の混合カートリッジ（１）。

【請求項4】

前記複数の半径方向外側の楔形の渦体（６）は、前記周方向（９）に互いに間隔をあけて配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の混合カートリッジ（１）。

【請求項5】

前記複数の半径方向内側の楔形の渦体（７）は、前記周方向（９）に互いに間隔をあけて配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の混合カートリッジ（１）。

【請求項6】

前記半径方向外側の楔形の渦体（６）と前記半径方向内側の楔形の渦体（７）とは、前記周方向（９）において互いにずらされて配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の混合カートリッジ（１）。

【請求項7】

前記半径方向内側の楔形の渦体（７）は、前記半径方向外側の楔形の渦体（６）に取り付けられている、請求項１から６までのいずれか１項記載の混合カートリッジ（１）。

【請求項8】

前記渦部材（５）は、混合水の混合水温度を調節する調節部材（１０）を取り囲んでいる、請求項１から７までのいずれか１項記載の混合カートリッジ（１）。

【請求項9】

前記渦部材（５）は、前記調節部材（１０）と当該混合カートリッジ（１）のケーシング（１２）との間のリングギャップ（１１）内に配置されている、請求項８記載の混合カートリッジ（１）。

【請求項10】

前記温水流入部（３）を通る温水の流量と、前記冷水流入部（４）を通る冷水の流量とを調節する調節スライダ（１３）を有しており、該調節スライダ（１３）は、前記調節部材（１０）により当該混合カートリッジ（１）の軸線方向（１４）に移動可能であり、前記調節スライダ（１３）内には、冷水用の第１の数の冷水通路（１５）と、温水用の第２の数の温水通路（１６）とが形成されており、前記第１の数および前記第２の数は、前記半径方向外側の楔形の渦体（６）の第３の数および前記半径方向内側の楔形の渦体（７）の第４の数と相違している、請求項８または９記載の混合カートリッジ（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷水と温水とを所望の混合水温度を有する混合水に混合可能な、衛生器具用の混合カートリッジに関する。衛生器具は、特に必要に応じて、洗面台、流し、シャワーまたは浴槽に混合水を供給するために用いられる。

【0002】

伸長材料部材により混合水の混合水温度を調節可能な混合カートリッジが知られている。冷水と温水とが伸長材料部材まで進む距離は極めて短いため、冷水と温水とは伸長材料部材に到達しても良好に混合されていないことが多い。混合カートリッジ内の流れ特性に基づき、伸長材料部材における温度は部分的に、（完全に混合された）混合水の混合水温度とは明らかに異なっているため、混合水温度を、伸長材料部材により最適に調節することができない。

【0003】

したがって本発明の課題は、従来技術に関して述べた問題を少なくとも部分的に解決すると共に、特に、混合水の混合水温度をより良好に調節可能な、衛生器具用の混合カートリッジを提供することにある。

【0004】

この課題は、独立特許請求項に記載の特徴に基づく混合カートリッジにより解決される。混合カートリッジの別の有利な構成は、従属特許請求項に記載されている。従属特許請求項に個別に記載された特徴は、それぞれ技術的に有意な任意の形式で互いに組み合わせられてよく、本発明の別の構成を規定する、ということを指摘しておく。さらに、特許請求項に記載の特徴は、本明細書中でより詳細に規定かつ説明され、この場合、本発明の別の好適な構成も説明される。

【0005】

このためには、少なくとも以下のコンポーネント、すなわち：
－温水用の少なくとも１つの温水流入部と、冷水用の少なくとも１つの冷水流入部とを備えた混合室、および
－混合室内で温水と冷水とを少なくとも部分的に渦動させる渦部材であって、渦部材は、複数の外側の楔形の渦体と、複数の内側の楔形の渦体とを有している、渦部材
を有する、衛生器具用の混合カートリッジが寄与する。

【0006】

混合カートリッジは、特に必要に応じて、洗面台、流し、シャワーまたは浴槽に混合水を供給するために用いられる衛生器具と共に使用可能である。このために混合カートリッジには、特に所定の冷水温度を有する冷水と、所定の温水温度を有する温水とが供給可能であってよい。冷水と温水とは、混合カートリッジにより、所望の混合水温度を有する混合水に混合可能である。混合水温度は、特に混合カートリッジの、例えば伸長材料部材の形式の調節部材により調節可能である。冷水温度は、特に最高２５℃（摂氏）、好適には１℃～２５℃、特に好適には５℃～２０℃でありかつ／または温水温度は、特に最高９０℃、好適には２５℃～９０℃、特に好適には５５℃～６５℃である。混合カートリッジは、例えば衛生器具の器具ケーシング内に配置されていてよい。器具ケーシングは、特に少なくとも部分的にプラスチックおよび／または（鋳造）金属、例えば黄銅等から成っている。器具ケーシングは、支持体、例えば調理台、流し、洗面台、浴槽またはシャワーに取付け可能であってよい。

【0007】

混合カートリッジは、内部で温水と冷水とが混合可能な混合室を有している。混合室は、特に混合カートリッジの、特に（実質的に）管状のかつ／または長手方向軸線に沿って延在するケーシングの内部に形成されている。混合室内へは、温水用の少なくとも１つの温水流入部と、冷水用の少なくとも１つの冷水流入部とが開口している。混合室内には、混合室内で温水と冷水とを少なくとも部分的に渦動させるために用いられる渦部材が配置されている。このために渦部材は、複数の外側の楔形の渦体と、複数の内側の楔形の渦体とを有している。「外側」および「内側」という用語は、特に混合カートリッジもしくは渦部材の半径方向、すなわち特に長手方向軸線に直交する方向に関係する。つまり外側の楔形の渦体は、半径方向において、内側の楔形の渦体よりもさらに外側に配置されている。ただし、外側の楔形の渦体と内側の楔形の渦体とは、半径方向において特にすぐ隣り合って配置されているかもしくは接触し合っている。「楔形」とは、ここでは特に、渦体が先の尖ったヘッドもしくは先の尖った縁部または領域を有していることを意味する。渦体は、先の尖ったヘッドもしくは先の尖った縁部または先の尖った領域から、特に冷水および温水の流れ方向にかつ／または混合カートリッジの長手方向に広幅になる。この場合、渦体の幅は、特に混合カートリッジの周方向に増大する。半径方向における渦体の厚さは、特に（実質的に）一定である。長手方向は、特に長手方向軸線に対して平行に延びている。渦体はそれぞれ、先の尖ったヘッド（もしくは先の尖った縁部または先の尖った領域）から出発してＶ字形に延びる２つの脚部もしくは足から形成されていてよい。脚部もしくは足は、それらのヘッドとは反対の側に位置する端部においてフットで終わっていてよい。個々の外側の楔形の渦体と、個々の内側の楔形の渦体とは、特に同一に形成されている。さらに渦部材は、例えば２～２０の外側の楔形の渦体および／または２～２０の内側の楔形の渦体を有していてよい。外側の楔形の渦体と内側の楔形の渦体とは、混合室内で温水と冷水とを少なくとも部分的に（半径方向に）渦動させる。これにより、（例えば温水から成る）内側の流動層が調節部材により剥離させられ、（例えば冷水から成る）外側の流動層と共に少なくとも部分的に渦動させられてよい。これにより、調節部材における温度の平均値が、温水と冷水との完全な混合後の混合水温度により正確に相応することになり、これにより、混合カートリッジの調節特性が改良される。

【0008】

外側の楔形の渦体と内側の楔形の渦体とは、スリーブに形成されていてよい。スリーブは、特に少なくとも部分的に管状に形成されている。さらに、外側の楔形の渦体と内側の楔形の渦体とは、特にスリーブの内周面に形成されている。

【0009】

外側の楔形の渦体及び内側の楔形の渦体は、環状に配置されていてよい。

【0010】

複数の外側の楔形の渦体は、周方向に互いに間隔をあけて配置されていてよい。このことは、個々の外側の楔形の渦体の間に、温水と冷水とが通流可能な通路が形成されている、ということを意味し得る。

【0011】

複数の内側の楔形の渦体は、周方向に互いに間隔をあけて配置されていてよい。このことは、個々の内側の楔形の渦体の間に、温水と冷水とが通流可能な通路が形成されている、ということを意味し得る。

【0012】

外側の楔形の渦体と内側の楔形の渦体とは、周方向において互いにずらされて配置されていてよい。このことは特に、外側の楔形の渦体と内側の楔形の渦体とは、半径方向において互いに（完全には）整合していない、ということを意味し得る。

【0013】

内側の楔形の渦体は、外側の楔形の渦体に取り付けられていてよい。特に内側の楔形の渦体は、外側の楔形の渦体に材料結合式に結合されていてよい。さらに、内側の楔形の渦体は、特に外側の楔形の渦体に設けられた脚部のフットに（のみ）取り付けられている。

【0014】

渦部材は、混合水の混合水温度を調節する調節部材を取り囲んでいてよい。このことは特に、調節部材が渦部材を貫通して延びている、ということも意味し得る。調節部材は、特に伸長材料部材の形式で形成されている。

【0015】

渦部材は、調節部材と混合カートリッジのケーシングとの間のリングギャップ内に配置されていてよい。この場合、外側の楔形の渦体は、半径方向において特にケーシングに接触していてよくかつ／または内側の楔形の渦体は、半径方向において特に調節部材に接触していてよい。

【0016】

混合カートリッジは、温水流入部を通る温水の流量と、冷水流入部を通る冷水の流量とを調節する調節スライダを有していてよく、この場合、調節スライダは、調節部材により混合カートリッジの軸線方向に移動可能であり、調節スライダ内には、冷水用の第１の数の冷水通路と、温水用の第２の数の温水通路とが形成されており、第１の数および第２の数は、外側の楔形の渦体の第３の数および内側の楔形の渦体の第４の数と相違している。調節スライダにより、温水流入部もしくは温水調節ギャップと、冷水流入部もしくは冷水調節ギャップとが少なくとも部分的に開閉され得、これにより、温水と冷水との間の混合比を、混合水温度を調節するために制御することができる。外側および内側の楔形の渦体の数とは異なる冷水通路および温水通路の数は、外側および内側の楔形の渦体と、冷水通路および温水通路との間で異なるピッチをもたらす。これにより、温水および冷水の渦動が大幅に改良される。

【0017】

以下に、本発明ならびに技術的な環境を、図面に基づきより詳細に説明する。図面は、本発明の１つの特に好適な実施形態を示すものであるが、本発明は、これに限定はされない、ということを指摘しておく。この場合、図面において同一の構成部材には、同一の符号を付してある。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】混合カートリッジを概略的に例示する縦断面図である。

【図2】渦部材を備えた混合カートリッジのスリーブを概略的に例示する図である。

【図3】混合カートリッジを概略的に例示する詳細図である。

【図4】混合カートリッジのスリーブと調節スライダとを概略的に例示する横断面図である。

【0019】

図１には、冷水と温水とを所定の混合水温度を有する混合水にすることができる混合カートリッジ１が縦断面図で示されている。混合カートリッジ１はケーシング１２を有しており、ケーシング１２は（実質的に）管状に形成されており、混合カートリッジ１の長手方向軸線１７に沿って延在している。ケーシング１２内には、少なくとも１つの温水流入部３と、少なくとも１つの冷水流入部４とが形成されている。ここに示す混合カートリッジの実施形態は、複数の温水流入部３と冷水流入部４とを有しており、これらは図２に示すケーシング１２の周方向９に配分されて配置されている。温水流入部３を介して温水を、かつ冷水流入部４を介して冷水を、混合カートリッジ１の混合室２内へ案内可能である。つまり混合室２は、水の流れ方向において温水流入部３および冷水流入部４の下流側に配置されている。混合室２は、温水と冷水とが互いに出会う領域内で始まる。混合室２内で、温水と冷水とを少なくとも部分的に、所定の混合水温度を有する混合水に混合可能である。水の流れ方向において混合室２の下流側には混合水流出部１８が配置されており、混合水流出部１８を通って、混合水温度を有する混合水が混合カートリッジ１から流出することができるようになっている。混合水流出部１８から、混合水は例えば衛生器具に供給可能である。

【0020】

混合水の混合水温度は、温水と冷水との間の混合比ならびに温水の温水温度と冷水の冷水温度との間の混合比により決定される。混合水温度の調節用に、混合カートリッジ１は、ねじ締結によりねじ部材２０に結合された操作部材１９を有している。操作部材１９の回転により、ねじ部材２０はねじ締結に基づき軸線方向１４に、すなわち長手方向軸線１７に対して平行に移動させられる。ねじ部材２０の軸線方向１４への移動は、調節部材１０に伝達され、調節部材１０もやはり、調節スライダ１３を軸線方向１４に移動させる。軸線方向における調節スライダ１３の位置に応じて、温水調節ギャップ２２と冷水調節ギャップ２３とを交互に開閉することができる。調節スライダ１３の位置に応じて、相応する量の温水と冷水とが、温水調節ギャップ２２と冷水調節ギャップ２３とを通って混合カートリッジ１内に導入され、これらの温水と冷水とから、相応する混合水温度を有する混合水が混合される。混合カートリッジ１の本実施形態では、温水調節ギャップ２２および冷水調節ギャップ２３は、混合カートリッジ１の周方向９（図２参照）に延在している。調節部材１０は、少なくとも部分的に熱膨張材料から成っていてよい。これにより、調節部材１０が加熱されると、調節部材１０は特に軸線方向１４に膨張し、調節部材１０が冷却されると、調節部材１０は特に軸線方向１４に収縮することになる。これにより、調節部材１０は混合水を（実質的に）一定の混合水温度に保つことができるようになっている。例えば極度に多量の温水または極度に少量の冷水が混合カートリッジ１に流入した場合には、調節部材１０が加熱されて伸長し、これにより、調節部材１０は調節スライダ１３を軸線方向１４で混合水流出部１８に向かって移動させ、その結果、温水調節ギャップ２２が縮小されると共に冷水調節ギャップ２３は拡大される。これにより混合室２内には、より少ない温水と、より多くの冷水とが流入することになる。例えば極度に多量の冷水または極度に少量の温水が混合カートリッジ１に流入した場合には、調節部材１０が収縮し、これにより、調節部材１０は調節スライダ１３を混合水流出部１８から離反させ、その結果、温水調節ギャップ２２が拡大されると共に冷水調節ギャップ２３は縮小される。これにより混合室２内には、より多くの温水と、より少ない冷水とが流入することになる。調節部材１０は、軸線方向１４において混合水流出部１８の方向に向けられた第１の端部２４と、軸線方向１４において第１の端部２４とは反対の側に位置しておりかつねじ部材２０と協働する第２の端部２５とを有している。調節部材１０とケーシング１２との間のリングギャップ１１内には、渦部材５を備えたスリーブ８が配置されており、渦部材５は、混合室２内で温水と冷水とを少なくとも部分的に渦動させるために用いられる。

【0021】

図２には、渦部材５を備えたスリーブ８が斜視図で示されている。渦部材５は、スリーブ８の長辺の第１の端部２６に形成されており、半径方向２７に、すなわち長手方向軸線１７に対して直交する方向に、複数の外側の楔形の渦体６と、複数の内側の楔形の渦体７とを有している。各渦体６，７は、ヘッド２８と、ヘッド２８から延びる２つの脚部２９とを有しており、（周方向９において）脚部２９の間には、所定の角度３０が形成されている。脚部２９は、それぞれそのヘッド２８とは反対側の端部にフット３１を有している。個々の外側の楔形の渦体６と、個々の内側の楔形の渦体７とは（実質的に）同一である。外側の楔形の渦体６は、スリーブ８の内周面３２に形成されているのに対し、内側の楔形の渦体７は、それらのフット３１でもって、外側の楔形の渦体のフット３１に取り付けられている。

【0022】

スリーブ８と、外側の楔形の渦体６と、内側の楔形の渦体７とは、ここでは一体であり、例えばプラスチック射出成形構成部材として形成されている。

【0023】

さらに、外側の楔形の渦体６及び内側の楔形の渦体７は、長手方向軸線１７の周りに環状に配置されている。さらに、複数の外側の楔形の渦体６は、周方向９に互いに間隔をあけて配置されており、これにより、冷水と温水とが個々の外側の楔形の渦体６の間を通流することができるようになっている。また複数の内側の楔形の渦体７も、周方向９に互いに間隔をあけて配置されており、これにより、冷水と温水とが個々の内側の楔形の渦体７の間を通流することができるようになっている。さらに、外側の楔形の渦体６と内側の楔形の渦体７とは、周方向９において互いにずらされて配置されている。これは特に、内側の楔形の渦体７は、半径方向２７において外側の楔形の渦体６と整合していない、ということを意味する。内側の楔形の渦体７は内側で、図１に示した調節部材１０の外周面３３に（半径方向２７で）接触しており、これにより内側の楔形の渦体７は、半径方向２７においてリングギャップ１１を塞いでいる。

【0024】

よって、混合室２内に流入する冷水と温水とは、混合室２内でまず、外側の楔形の渦体６および内側の楔形の渦体７のヘッド２８にぶつかる。次いで、外側の楔形の渦体６および内側の楔形の渦体７の脚部２９が、長手方向軸線１７の方向で流れ横断面を先細にし、これにより、外側の楔形の渦体６の領域に流れ込む冷水および温水が、内側の楔形の渦体７の領域に流れ込む冷水および温水と共に、少なくとも部分的に（半径方向２７に）渦動させられる。次いで、渦動させられた冷水と温水とは、個々の外側の楔形の渦体６と内側の楔形の渦体７との間に周方向９に形成された通路３４を介して、渦部材５から流出する。

【0025】

図３には、図１に円でしるしを付けた領域の混合カートリッジ１が拡大図で示されている。ここでは、ケーシング１２の温水流入部３と冷水流入部４とが認められる。温水は、温水流入部３から出発して温水調節ギャップ２２と調節スライダ１３の温水通路１６とを通り、混合室２内に流入する。これに相応して冷水も、冷水流入部４から出発して冷水調節ギャップ２３と調節スライダ１３の冷水通路１５とを通り、混合室２内に流入する。温水および冷水の流動コースは、図３に矢印で示されている。混合室２内で、温水と冷水とは渦部材５にぶつかり、外側の楔形の渦体６と内側の楔形の渦体７とにより、半径方向２７に少なくとも部分的に渦動させられる。

【0026】

図４にはスリーブ８と調節スライダ１３とが、図３に示した断面線ＩＶ－ＩＶに沿った断面図で示されている。ここでは、調節スライダ１３内に８つの冷水通路１５が形成されており、冷水は、図３に示した冷水調節ギャップ２３から冷水通路１５を介して渦部材５に流れ込む、ということが認められる。個々の冷水通路１５は、リブ２１により互いに隔離されている。図３に示した調節スライダ１３の温水通路１６は、図４に示した冷水通路１５と実質的に同一に形成されている。特に調節スライダ１３は同様に、８つの冷水通路１５も有している。さらに図４では、渦部材５は５つの外側の楔形の渦体６と、５つの内側の楔形の渦体７とを有している、ということが認められる。したがって、冷水通路の数と温水通路の数とは、外側の楔形の渦体６の数もしくは内側の楔形の渦体７の数と相違している。これにより、渦体６，７と調節スライダ１３との間に異なるピッチが形成されており、これにより、温水および冷水のより高度な渦動が達成される。

【0027】

本発明により、混合カートリッジの調節特性が改良される。

【符号の説明】

【0028】

１ 混合カートリッジ
２ 混合室
３ 温水流入部
４ 冷水流入部
５ 渦部材
６ 外側の楔形の渦体
７ 内側の楔形の渦体
８ スリーブ
９ 周方向
１０ 調節部材
１１ リングギャップ
１２ ケーシング
１３ 調節スライダ
１４ 軸線方向
１５ 冷水通路
１６ 温水通路
１７ 長手方向軸線
１８ 混合水流出部
１９ 操作部材
２０ ねじ部材
２１ リブ
２２ 温水調節ギャップ
２３ 冷水調節ギャップ
２４ 第１の端部
２５ 第２の端部
２６ 長辺の第１の端部
２７ 半径方向
２８ ヘッド
２９ 脚部
３０ 角度
３１ フット
３２ 内周面
３３ 外周面
３４ 通路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】