(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体入口と、流体出口と、これら流体入口及び流体出口間を連通させる弁座とを有する弁用の弁カートリッジにおいて、
該弁カートリッジは、
軸方向に延びる第１キャビティを備え、前記弁に結合されるハウジングと；
前記弁を通過する流体の流れを制御すべく前記第１キャビティ内で移動自在なベースを有するピストンと；
前記ハウジングの一端に設けられて前記ピストンが走行する流体チャンバであって、
前記流体チャンバは、前記弁座に対してシールする第１シールと、前記第１シールの下流に設けられて前記流体チャンバを流体が流れるのを防ぐべく前記ピストンをシールするためのピストンシールを有し、
前記流体チャンバは更に、前記流体チャンバの一端の周囲に間隔をあけて形成された複数のラグを有し、前記複数のラグは前記ハウジングの一端に当接するように軸方向に延びており、
これらラグはさらに前記ピストンの前記ベースがそれ以上移動するのを停止すべく前記第１キャビティ内に内方に半径方向に延び、円周方向に隣接するラグ同士の間隔は、流体が前記入口から前記出口へ流れるときに流体が通過することができる開口部を形成し、流体の圧力が前記ピストンを前記ピストンシールに対して押しつける方向に作用させるべく前記ピストンと前記流体チャンバは前記弁座に関して位置付けられている前記流体チャンバと；
前記流体チャンバを流体が通過するのを防ぐべく前記ピストンが前記ピストンシールに所定の圧力で当接する閉鎖位置と、記流体チャンバを最大量の流体が通過するように前記ピストンが前記ピストンシールから変位し、前記ピストンの前記ベースが前記ラグに当接する完全な開口位置との間で前記ピストンを回転させずに軸方向に移動させるアクチュエータと；よりなり、
前記ハウジングが前記弁に結合した時に、前記第１シールは前記弁座に当接して前記アクチュエータは前記ピストンが前記閉鎖位置と前記完全な開口位置との間で前記第１キャビティを軸方向に貫通して移動するよう作動して前記入口から前記出口への流体の流れを制御することを特徴とする弁用の弁カートリッジ。
【請求項２】
前記流体チャンバは前記ハウジングとは別個に形成されて前記ハウジングの前記一端に摩擦結合されることを特徴とする、請求項１記載の弁カートリッジ。
【請求項３】
前記ハウジングの前記一端には前記ラグを受容するための周方向のリベートが形成されることを特徴とする、請求項２記載の弁カートリッジ。
【請求項４】
前記流体チャンバを前記ハウジングに保持すべく前記周方向のリベートと前記ラグとの間にプレス嵌めが形成されるように、前記周方向のリベートの外径は前記ラグの外径より小さいことを特徴とする、請求項３記載の弁カートリッジ。
【請求項５】
前記流体チャンバは前記ラグと前記ピストンシールとを有する第１の部分と、前記第１シールを有する第２の部分とを有し、前記第１及び第２の部分は互いにプレス嵌めされることを特徴とする、請求項１記載の弁カートリッジ。
【請求項６】
前記第１及び第２の部分は互いの間に第２キャビティを画成し、該第２キャビティ内には、前記出口から前記入口への方向に流体が前記流体チャンバを通過するのを防ぐための逆止弁が収納されることを特徴とする、請求項５記載の弁カートリッジ。
【請求項７】
前記アクチュエータはソレノイドコイル及びプッシュロッドを有するソレノイドを備え、前記プッシュロッドは前記ピストンに結合されていることを特徴とする、請求項６記載の弁カートリッジ。
【請求項８】
前記ハウジング内における前記プッシュロッドの直線的な位置は、前記弁を通過する流体の流れを漸進的に変化させるために前記ピストンの位置を変化させるべく可変可能であることを特徴とする、請求項７記載の弁カートリッジ。
【請求項９】
前記アクチュエータは前記ハウジングに回転自在に支持されて前記第１キャビティを貫通して延びるスピンドルを有し、第１の方向に前記スピンドルが所定の回数回転すると、前記ピストンと前記スピンドルが第１の方向へ軸方向に相対移動し、前記スピンドルが前記第１の方向に更に回転しても前記スピンドルと前記ピストンとの軸方向の相対位置が変化せず、また、前記スピンドルが反対の方向に所定回数回転すると、前記ピストンと前記スピンドルが反対方向へ軸方向に相対移動して、前記スピンドルが前記反対の方向に更に回転しても前記ピストンと前記スピンドルとの軸方向の相対位置が変化しないように、前記スピンドルが前記ピストンに結合されることを特徴とする、請求項６記載の弁カートリッジ。
【請求項１０】
前記スピンドルと前記ピストンとを結合するための結合手段を更に有し、前記結合手段はノブを備え、前記ピストンは前記ノブが前記ピストンと前記結合手段との相対回転を許容するように回転可能に受け入れられるような舌部を備えることを特徴とする、請求項９記載の弁カートリッジ。
【請求項１１】
前記スピンドルが前記所定回数回転する間に、前記結合手段の回転に抵抗すべく、前記結合手段と前記ハウジングとの間で作用する回り止め手段或いはラチェット機構を更に有することを特徴とする、請求項１０記載の弁カートリッジ。
【請求項１２】
前記回り止め手段或いはラチェット機構は前記第１キャビティの周面に形成された軸方向に延びる複数の溝と、前記結合手段に結合されてこれらの溝の１つに受容される少なくとも１つの突起とを有することを特徴とする、請求項１１記載の弁カートリッジ。
【請求項１３】
前記結合手段は、上に前記突起の１つが形成された少なくとも１つの延びた指部を備えることを特徴とする、請求項１２記載の弁カートリッジ。
【請求項１４】
前記結合手段は前記ピストンに形成された舌部に係合する周方向の溝を更に備え、これにより前記ピストンと前記結合手段との前記相対回転を容易にしたことを特徴とする、請求項１３記載の弁カートリッジ。
【請求項１５】
流体入口と、流体出口と、これら流体入口及び流体出口間を連通させる弁座とを有する弁用の弁カートリッジにおいて、
該弁カートリッジは、
軸方向に延びる第１キャビティを備え、前記弁に結合されるハウジングと；
前記弁を通過する流体の流れを制御すべく前記第１キャビティ内で移動自在なベースを有するピストンと；
前記ハウジングの一端に設けられて前記ピストンが走行する流体チャンバであって、
前記流体チャンバは、前記弁座に対してシールする第１シールと、前記第１シールの下流に設けられて前記流体チャンバを流体が流れるのを防ぐべく前記ピストンをシールするためのピストンシールを有し、
前記流体チャンバは、前記弁座に対してシールする第１シールと、前記第１シールの下流に設けられて前記流体チャンバを流体が流れるのを防ぐべく前記ピストンをシールするためのピストンシールを有し、
前記流体チャンバは更に、前記流体チャンバの一端の周囲に間隔をあけて形成された複数のラグを有し、前記複数のラグは前記ハウジングの一端に当接するように軸方向に延びており、
これらラグはさらに前記ピストンの前記ベースがそれ以上移動するのを停止すべく前記第１キャビティ内に内方に半径方向に延び、円周方向に隣接するラグ同士の間隔は、流体が前記入口から前記出口へ流れるときに流体が通過することができる開口部を形成し、流体の圧力が前記ピストンを前記ピストンシールに対して押しつける方向に作用させるべく前記ピストンと前記流体チャンバは前記弁座に関して位置付けられている前記流体チャンバと；
前記流体チャンバを流体が通過するのを防ぐべく前記ピストンが前記ピストンシールに所定の圧力で当接する閉鎖位置と、前記流体チャンバを最大量の流体が通過するように前記ピストンが前記ピストンシールから変位し、前記ピストンの前記ベースが前記ラグに当接する完全な開口位置との間で前記ピストンを回転させずに軸方向に移動させるソレノイドと；よりなり、
前記ハウジングが前記弁に結合した時に、前記第１シールは前記弁座に当接して前記アクチュエータは前記ピストンが前記閉鎖位置と前記完全な開口位置との間で前記第１キャビティを軸方向に貫通して移動するよう作動して前記入口から前記出口への流体の流れを制御することを特徴とする弁用の弁カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は弁に嵌合するための弁カートリッジに関し、より詳細には、専用ではないが、家庭用タップに嵌合するための弁カートリッジに関する。
発明の背景
家庭用タップは典型的には水パイプに連結するために適用される入口と、弁座と弁カートリッジとが中に配置された球茎体と、その中を水が流れる噴出口の形をした出口とを持っている。弁カートリッジには一端に本体の外側に位置するハンドルを持った軸部と、弁座に対してシールするための反対の端の本体内にあるワッシャーとが設けてある。ハンドルを回すことによって、軸はタップの本体の中で軸方向に回転するように、その長手軸線の回りに回転する。タップを閉じるには、軸部をネジで下がるように第１の方向にハンドルを回して、弁座に対してワッシャーを押すようにする。タップを開くには、ハンドルを反対方向に回して、流体の圧力にょってワッシャーを上方へ変位するようにして、水が弁座を通って流れて出口から出ることが出来るようにする。
そのようなタップの水漏れの主因はワッシャーの摩耗によるものである。この摩耗は通常ハンドル及び軸部を締めすぎることによって起こり、これはワッシャーの裂け、切れ、又は破砕を来す。ワッシャーは通常、その二つが互いに対して回転出来るように、軸部の底部内に緩く保持されている。しかし、軸部が締めすぎになると、ワッシャーもまた軸と共に回転して、弁座に対して摩耗を促進する。
発明の概要
本発明は、絞め過ぎによる上述の問題点を実質的に解消した家庭用蛇口等の弁に挿入するための弁カートリッジを提供することを目的とする。
本発明の１つの態様によれば、流体入口と、流体出口と、これら流体入口及び流体出口間を連通させる弁座とを有する弁用の弁カートリッジにおいて、
該弁カートリッジは、
軸方向に延びる第１キャビティを備え、前記弁に結合されるハウジングと；
前記弁を通過する流体の流れを制御すべく前記第１キャビティ内で移動自在なベースを有するピストンと；
前記ハウジングの一端に設けられて前記ピストンが走行する流体チャンバであって、
前記流体チャンバは、前記弁座に対してシールする第１シールと、前記第１シールの下流に設けられて前記流体チャンバを流体が流れるのを防ぐべく前記ピストンをシールするためのピストンシールを有し、
前記流体チャンバは更に、前記流体チャンバの一端の周囲に間隔をあけて形成された複数のラグを有し、前記複数のラグは前記ハウジングの一端に当接するように軸方向に延びており、
これらラグはさらに前記ピストンの前記ベースがそれ以上移動するのを停止すべく前記第１キャビティ内に内方に半径方向に延び、円周方向に隣接するラグ同士の間隔は、流体が前記入口から前記出口へ流れるときに流体が通過することができる開口部を形成し、流体の圧力が前記ピストンを前記ピストンシールに対して押しつける方向に作用させるべく前記ピストンと前記流体チャンバは前記弁座に関して位置付けられている前記流体チャンバと；
前記流体チャンバを流体が通過するのを防ぐべく前記ピストンが前記ピストンシールに所定の圧力で当接する閉鎖位置と、記流体チャンバを最大量の流体が通過するように前記ピストンが前記ピストンシールから変位し、前記ピストンの前記ベースが前記ラグに当接する完全な開口位置との間で前記ピストンを回転させずに軸方向に移動させるアクチュエータと；よりなり、
前記ハウジングが前記弁に結合した時に、前記第１シールは前記弁座に当接して前記アクチュエータは前記ピストンが前記閉鎖位置と前記完全な開口位置との間で前記第１キャビティを軸方向に貫通して移動するよう作動して前記入口から前記出口への流体の流れを制御することを特徴とする弁用の弁カートリッジが提供される。
前記流体チャンバは前記ハウジングとは別個に形成されて前記ハウジングの前記一端に摩擦結合されるのが好ましい。
前記ハウジングの前記一端には前記ラグを受容するための周方向のリベートが形成されるのが好ましい。
前記流体チャンバを前記ハウジングに保持すべく前記周方向のリベートと前記ラグとの間にプレス嵌めが形成されるように、前記周方向のリベートの外径は前記ラグの外径より小さいのが好ましい。
前記流体チャンバは前記ラグと前記ピストンシールとを有する第１の部分と、前記第１シールを有する第２の部分とを有し、前記第１及び第２の部分は互いにプレス嵌めされるのが好ましい。
前記第１及び第２の部分は互いの間に第２キャビティを画成し、該第２キャビティ内には、前記出口から前記入口への方向に流体が前記流体チャンバを通過するのを防ぐための逆止弁が収納されるのが好ましい。
前記アクチュエータはソレノイドコイル及びプッシュロッドを有するソレノイドを備え、前記プッシュロッドは前記ピストンに結合されていることが好ましい。
前記ハウジング内における前記プッシュロッドの直線的な位置は、前記弁を通過する流体の流れを漸進的に変化させるために前記ピストンの位置を変化させるべく可変可能であるのが好ましい。
別の実施態様では、前記アクチュエータは前記ハウジングに回転自在に支持されて前記第１キャビティを貫通して延びるスピンドルを有し、第１の方向に前記スピンドルが所定の回数回転すると、前記ピストンと前記スピンドルが第１の方向へ軸方向に相対移動し、前記スピンドルが前記第１の方向に更に回転しても前記スピンドルと前記ピストンとの軸方向の相対位置が変化せず、また、前記スピンドルが反対の方向に所定回数回転すると、前記ピストンと前記スピンドルが反対方向へ軸方向に相対移動して、前記スピンドルが前記反対の方向に更に回転しても前記ピストンと前記スピンドルとの軸方向の相対位置が変化しないように、前記スピンドルが前記ピストンに結合される。
この実施態様は前記スピンドルと前記ピストンとを結合するための結合手段を更に有し、前記結合手段はノブを備え、前記ピストンは前記ノブが前記ピストンと前記結合手段との相対回転を許容するように回転可能に受け入れられるような舌部を備える。
前記スピンドルが前記所定回数回転する間に、前記結合手段の回転に抵抗すべく、前記結合手段と前記ハウジングとの間で作用する回り止め手段或いはラチェット機構を更に有するのが好ましい。
前記回り止め手段或いはラチェット機構は前記第１キャビティの周面に形成された軸方向に延びる複数の溝と、前記結合手段に結合されてこれらの溝の１つに受容される少なくとも１つの突起とを有するのが好ましい。
前記結合手段は、上に前記突起の１つが形成された少なくとも１つの延びた指部を備えるのが好ましい。
前記指部は半径方向に屈曲自在であるのが好ましい。
前記結合手段は前記スピンドルに螺合するねじ山を更に備えるのが好ましい。
前記結合手段は前記ピストンに形成された舌部に係合する周方向の溝を更に備え、これにより前記ピストンと前記結合手段との前記相対回転を容易にするのが好ましい。
前記結合手段は前記指部と前記溝との間に周シールを備えているのが好ましい。
本発明の別の態様によれば、流体入口と、流体出口と、これら流体入口及び流体出口間を連通させる弁座とを有する弁用の弁カートリッジにおいて、
該弁カートリッジは、
軸方向に延びる第１キャビティを備え、前記弁に結合されるハウジングと；
前記弁を通過する流体の流れを制御すべく前記第１キャビティ内で移動自在なベースを有するピストンと；
前記ハウジングの一端に設けられて前記ピストンが走行する流体チャンバであって、
前記流体チャンバは、前記弁座に対してシールする第１シールと、前記第１シールの下流に設けられて前記流体チャンバを流体が流れるのを防ぐべく前記ピストンをシールするためのピストンシールを有し、
前記流体チャンバは、前記弁座に対してシールする第１シールと、前記第１シールの下流に設けられて前記流体チャンバを流体が流れるのを防ぐべく前記ピストンをシールするためのピストンシールを有し、
前記流体チャンバは更に、前記流体チャンバの一端の周囲に間隔をあけて形成された複数のラグを有し、前記複数のラグは前記ハウジングの一端に当接するように軸方向に延びており、
これらラグはさらに前記ピストンの前記ベースがそれ以上移動するのを停止すべく前記第１キャビティ内に内方に半径方向に延び、円周方向に隣接するラグ同士の間隔は、流体が前記入口から前記出口へ流れるときに流体が通過することができる開口部を形成し、流体の圧力が前記ピストンを前記ピストンシールに対して押しつける方向に作用させるべく前記ピストンと前記流体チャンバは前記弁座に関して位置付けられている前記流体チャンバと；
前記流体チャンバを流体が通過するのを防ぐべく前記ピストンが前記ピストンシールに所定の圧力で当接する閉鎖位置と、前記流体チャンバを最大量の流体が通過するように前記ピストンが前記ピストンシールから変位し、前記ピストンの前記ベースが前記ラグに当接する完全な開口位置との間で前記ピストンを回転させずに軸方向に移動させるソレノイドと；よりなり、
前記ハウジングが前記弁に結合した時に、前記第１シールは前記弁座に当接して前記アクチュエータは前記ピストンが前記閉鎖位置と前記完全な開口位置との間で前記第１キャビティを軸方向に貫通して移動するよう作動して前記入口から前記出口への流体の流れを制御することを特徴とする弁用の弁カートリッジが提供される。
【図面の簡単な説明】
本発明の実施態様を添付の図面を参照して例示のためだけに以下に記述する。
図１は本発明の第１の実施態様による弁カートリッジの縦断面図である。
図２は図１に示した弁カートリッジの展開し、一部を切り欠いた斜視図である。
図３は弁カートリッジの第２の実施態様の縦断面図である。
図４はその中で弁カートリッジの実施態様を用いることができる弁の概略図である。
好ましい実施態様の詳細な説明
家庭用タップの形をした弁１０（図４）は一端に入口１４と、反対側端に出口１６とを持った弁体１２を備える。弁座１８は入口１４と出口１６との間の流体の連通を与える。流体が弁１０を通って流れるか否かは、スピンドル２２と関連したハンドル２４の回転によって弁座１８をシール結合するようにその中へ動いて入ることができるワッシャー２０の位置に依存する。ワッシャー２０はスピンドル２２に形成されたブラインドホール内に受けられる軸部２６を含む。スピンドル２２はそれぞれ反時計回り又は時計回りに回転するにつれて軸方向に上又は下に動くように本体１２内に取付けられる。こうして、弁１０を閉じるには、スピンドル２２を時計回りに回してワッシャー２０を弁座１８に押し付ける。ワッシャー２０の下向きの圧力はスピンドル２２を一層強く回すことによって増大させることが出来る。かけられる圧力はワッシャー２０をスピンドル２２と共に回転させるようにすれば十分である。上述のように、過大な圧力をかけるとワッシャーがもはや弁座１８でシールを形成しなくなる程度までワッシャー２０を損傷することがあり、弁１０を閉じることを意図したのとは別に流体は入口１６から漏れることがある。スピンドル２２は本体１２にネジ止めされたクラウン２８内に回転可能に保持される。
第１〜３図に示した本弁カートリッジ３０の実施態様は、従来のタップ又は弁１０の、ワッシャー２０、スピンドル２２、及びクラウン２８を取り替えることを目的として開発された。しかし、これら及び他の実施態様は異なった形式の弁に、また異なった用途に（例えばホワイトグッヅの弁に、又は部品洗浄機械の弁に）用いられることがある。
図１及び図２に示した実施態様では、弁カートリッジ３０はハウジング３２の上部長さ方向の外周面の回りに設けられたネジ山によってタップ１０に連結するように取付けられたハウジング３２を備える。軸方向に延びるキャビティ３６が、ハウジング３２を通って中央に形成されている。キャビティ３６の中に少なくとも部分的に配置されているのはピストン３８で、これは、以下により詳細に説明するように、軸方向に移動してカートリッジ３０がその中に設置されている弁１０を開いたり閉じたりすることが出来る。ネジ山３４を持ったハウジング３２の端部には流体チャンバ４０が設けられている。流体チャンバ４０は弁１０の弁座１８に対してシールするための第１のシール４２を含む。また、流体チャンバ４０内に入れてあるのはピストンシール４４で、流体（例えば水）が流体チャンバを通って流れるのを防止するために、それに対してピストン３８は当接している。ピストン３８がシール４４から移動すると、水はチャンバ４０を通って流れ、そして弁１０を通って流れることができる。
ピストン３８は、それがシール４４と当接する閉鎖位置と、それがシール４４から最大の所定の距離だけ間隔をおいた完全な開口位置との間を、回転することなく、アクチュエータによって軸方向に動かされる。
図１及び図２に示した実施態様では、アクチュエータは回転可能なスピンドル４６の形になっている。図３に示した実施態様では、アクチュエータはプッシュロッド５０を持ったソレノイド４８の形になっている。より詳細に説明するように、スピンドル４６およびソレノイド／プッシュロッド５０は、何ら回転することなく軸方向にピストン３８を動かし、また所定の圧力でピストン３８をシール４４の上に閉めるように作用する。
カートリッジ３０を利用するためには、ハウジング３２はネジ山３４によって弁体１２ににネジ止め結合される。第１のシール４２は弁座１８に対してシールする。入口１４と出口１６との間にタップ１０を通る水の流れを制御するためには、ピストン３８をハウジング３２と流体チャンバ４０の中で、それがシール４４と当接する閉鎖位置と、それがシール４４から最大のある距離だけ間隔をおいた完全な開口位置との間を、軸方向に動かされて最大の水流を与えるようにする。
ここで、本実施態様を幾らかより詳細に検討することにする。
流体チャンバ４０は互いにプレス嵌めされた二つの主部品５２と５４とから作られている。カートリッジ３０の離れた端部にある部品５４は上流端で増大した直径の部分５６（図２参照）を持った、形が実質的に円筒形をしている。増大した直径の部分５６にはシール４２を置くための環状の凹部５８が設けてある。第１の部分５２もまた形が実質的に円筒形であるが、ハウジング３２に隣接する端部に半径方向に内側に延びる壁６０を設けてある。キャビティ３６と同軸になっていてピストン３８がそれを通って延びるホール６２が壁６０に形成されている。ピストンシール４４は壁６０の内側表面に配置されている。間隔の空いたラグ６４の形になったストップ手段が、ピストン・シール４４の反対側の壁６０の側に第一の部品５２の円周の回りに形成されている。ラグ６４はピストン３８のベース６６に当接することが出来るようにキャビティ３６内に半径方向内側に延びている。
第２の部品５４は、それがピストン・シール４４を支承する程度まで第１の部品５２の中へプレス嵌めしている。第１と第２の部品５２と５４とが共にプレス嵌めすると、それらはその中に逆止弁７０が収容されているキャビティ６８を作る。逆止弁７０は出口１６から入口１４への方向に水の流れを妨げるように配置されている。流体チャンバ４０の構成部品は、例えピストン３８が完全に開いた位置（即ち、最大の変位でシール４４から間隔を空けている）にあっても、それは逆止弁７０が流体チャンバ４０を閉じさせることはない。
ピストン３８はピストンシール４４に当接する側の軸７４の方へ先細りになった円盤状のヘッド７２から成る。軸７４はベース６６と一体に形成されている。ベース６６は円盤状で、Ｏ−リング７８を受ける円周溝７６が形成してある。軸方向に延びる壁８０が、軸７４と反対の側にベース６６の円周の回りに部分的に設けてある。内側へ延びる舌部８２が、壁８０の円周端に沿って形成されている。
ピストン３８はカップリング８４によってスピンドル４６に連結されている。カップリング８４は一端につまみ８６を含み、これはピストン３８とカップリング８４とを、その間に相対回転ができるような方法で連結するように舌部８２によって受けることが出来るようにしてある。円周の溝８８はＯ−リング９０（図１に示す）を受けるように、カップリング８４の外部表面の回りに形成されている。スピンドル４６のネジ山８７と係合するべく、ブラインドネジ山ホール８５がカップリング８４内に軸方向に切ってある、。軸方向に延びる多数の間隔をおいた指部９２が、つまみ８６の反対側の端にカップリング８４の円周の回りに設けてある。突起９４が、キャビティ３６の円周壁に面する側の各指部の先端に形成されている。
ハウジング３２には、ネジ山３４の内端に隣接する環状のフランジ９６が設けられている。フランジ９６はＯ−リング９８のシートを形成する。カートリッジ３０が弁１０にねじ込まれると、フランジ９６はＯ−リング９８を本体１２に押し付けて流体シールを形成する。ラグ６４を受けるためネジ山３４の反対側のハウジング３２にリベート１００が形勢されている。リベート１００の外径はラグ６４の外径よりも僅かに小さくして、チャンバ４０とハウジング３２とがプレス嵌めするようにしてある。
リベート１００と反対側の端のキャビティ３６の円周表面には複数の間隔をおいた軸方向に延びる溝１０２が設けられている。溝１０２は指部９２及び突起９４と共に止め金手段又はシステムを形成し、あるいは多分一層正確にはスピンドル４６が時計方向に又は反時計方向に回されたときカップリング８４、ひいてはピストン３８、の回転に抵抗するためのラッチェット機構を形成する。
スピンドル４６は回転するように保持され、本体３２の外側にあるスピンドル４６の一部の回りに形成された円周の溝１０６内に入ったサーク舌部又はロック・ワッシャー１０４によってハウジング３２内に軸方向に固定されている。本体３２の外側のスピンドル４６の残りの長さ部分は従来の方法で形成され、そして図４に示すハンドル２４のような従来のハンドルを受けるための節をつけたボス１０８及びネジ山をつけた長方形のセクションポスト１１０を含む。
カートリッジ３０が図２に示すように完全に組立てられると、スピンドル４６のネジ山８７はカップリング８４のブラインドホール８５のネジ山と係合して、つまみ８６は舌部８２によって受けられ、ピストン３８のヘッド７２はキャビティ６８内に配置され、そして流体チャンバ４０は本体３２にプレス嵌めされる。ハウジング３２はネジ山３４によって弁１０に連結され、第１のシール４２は弁座１８に対してシールする。ピストン３８が閉止位置にあってヘッド７２がピストンシール４４に当接した状態を想定する。この形状では、スピンドル４６は出来るだけカップリング８４のブラインドホール８５にねじ込まれている。もし人がスピンドル６４を時計方向に回すことによって弁１０を「より閉じる」ように試みたとすれば、生じることのすべては、ピストン３８は静止状態のままで、スピンドル４６とカップリング８４とは一緒にハウジング３２の中を回る（突起９４は溝１０２を横切ってラチェットして）。つまみ８６は舌部８２の内部で単に回るだけであるので、ピストン３８は静止状態のままである。それゆえ、たとえどれほど一つがスピンドル４６を時計方向に回転させ続けたとしても、ピストン３８の軸及び回転の（角度の）位置は不変のままである。それゆえ、ピストン３８はそれ以上の圧力をシール４６にかけることが出来なくなり、そしてピストンヘッド７２とシール４４との間に相対回転運動がなくなる。
弁１０を開くにはスピンドル４６を反時計方向に回転させればよい。スピンドル４６はハウジング３２に軸方向に固定されているので、この回転によってカップリング８４に力を与えてピストン３８をスピンドル４６から軸方向に離れるようにする。これによりピストンヘッド７２をシール４４から持ち上げて、水が流体チャンバ４０、ホール６２及びラグ６４の間の空間を通って流れることが出来るようにする。ピストン３４がその完全な開口位置まで動かされるより前にカップリング８４が回転することが、突起９４が溝１０２のそれぞれの一つの中にあることによって、妨げられる。（もしカップリング８４がこのときスピンドル４６と共に回転するとすれば、ピストンは軸方向に動かず、一個所に固定した状態になる。）
スピンドル４６はラグ６４がピストン３８のベース６６と当接することによってカップリング８４から外れるのが防止される。この当接もまた、カートリッジ３０の完全開口位置を示す。スピンドル４６が更に時計方向に回転すると、カップリング８４がスピンドル４６と一緒に回転して、つまみ８６が舌部８２の内側で回転する。この時点で、突起９４は溝１０２の外側にあるか、又は指部９２がラチェット溝１０２の内側に曲り、それによってカップリング８４が回ることが出来るようにする。
図３に示すカートリッジ１３０の第二の実施態様では、同様の特徴を示すためには同様の数字を用いた。図１と２図とに示したカートリッジ３０とカートリッジ１３０との主要な相違は、スピンドル４６がソレノイド４８及びプッシュロッド５０に代わっていることである。更に、プッシュロッド５０だけが軸方向に動くので、指部９２、突起９４、及び溝１０２で構成される止め金手段は本実施態様では必要としない。プッシュロッド５０は決まった方法でカップリング８４に接続されているので、その間に軸方向にも回転方向にも相対移動は起こらない。
流体チャンバ４０と反対側のハウジング３２’もまた、ソレノイド４８との接続が出来るようにするため、僅かに異なった形状となっている。この端部にはソレノイド４８の取付けネジ山１１４を受けるためのねじボス１１２が設けてある。円周の凹部１１６もまた、ボス１１２の自由端の回りに形成されて、ソレノイド・ハウジング１１８を受けるようになっている。ハウジング１１８内に入っているのはソレノイドコイル１２０とソレノイド戻りばね１２２である。戻りばね１２２はプッシュロッド５０離れハウジング３２’とワッシャー１２４からハウジング３２’の方へ間隔をおいた基板１２６との間に結ばれている。基板１２６はハウジング１１８の内部円周面上に形成された肩部１２８に置かれている。コイル１２０に通電するための電流を運ぶ線はハウジング１１８を通過するが、この図には示してない。
ソレノイド４８が通電されると、プッシュロッド５０は流体チャンバ４０の方へ直線的に動いてシール４４からピストン３８を引き揚げる。これによって水が入口１４から出口１６へ、流体チャンバ４０を通って流れることが出来るようになる。ソレノイド４８を電源を切ると、戻りばね１２０はプッシュロッド５０に力をかけてこれを流体チャンバ４０から直線的に離れる方向に動かし、それによってピストン３８と特にピストンヘッド７２をシール４４に対して押し付ける。これにより流体チャンバ４０が閉じて、水が入口１４から出口１６へ流れるのを防止する。ピストンによってシール４４へかけられる圧力は戻りばね１２２によって固定される。
カートリッジ３０の場合のように、カートリッジ１３０でそれ以上の又は過度の力又は圧力をシール４４にかけることは不可能である。更に、プッシュロッド５０が単独に回転することなく軸方向に動くので、ピストン３８は回転しない。例え何らかの理由で軸方向へ動いている間にプッシュロッド５０が回転することがあっても、つまみ８６と舌部８２との間の連結によって回転運動はピストン３８には与えられないことが保証される。実際、プッシュロッド５０の回転が起こることは実際には極めてあり得ないので、例えそれが起こったとしてもそれは無視できることになる、カップリング８４’は完全に無しですませ、そしてプッシュロッド５０は直接ピストン３８に接続されるからである。しかし、互換性および製造の簡素化という目的のためには、カップリング８４’をカートリッジ１３０に一体化することが好ましい。
更に、ソレノイド４８を通電したときピストンヘッド７２の弁座４４からの空間隔をとることが、ベース６６とラグ６４との当接によって制御されることが更に認めらるであろう。
以上、弁カートリッジの実施態様について詳細に説明したので、関連技術の当業者にとっては基本的な概念から外れることなく無数の変更及び改変を行うことができることが明らかとなるであろう。例えば、図１及び図２に示したカートリッジ３０ではスピンドル４６の軸方向の位置は固定されていて、一方カップリング８４の軸方向の位置はスピンドル４６の回転に呼応して変化し得る。しかし、スピンドル４６の軸方向の位置は変化させておいてカップリング８４の実際の位置は固定しておくように、これを逆にすることもできる。
また、ピストン３８とカップリング８４との間に回転カップリングを設けるためのつまみ８６と舌部８２との配置を同様の効果を達成する機械的な同等物と取り替えることも出来る。スピンドル４６はピストン３８のラグ６４とベース６６との間の当接のために全くカップリング８４からねじ外しをすることは出来ないことが想起されるであろう。しかし、以前の動作の複製では、スピンドル４６とカップリング８４との間の接続はネジ山８７に隣接するスピンドル４６の回りに円周フランジを設け、またフランジを掴むことができるカップリング８４の上に直径が対向する爪を設けることによって達成された。爪はカップリング８４の円周の周りに部分的に延びる立位のラグの形をしていて、各にはフランジの上に載せるための半径方向に内側に延びるその内表面に舌部を設けてあった。立位のラグは曲げ易い材料で作るか又はカップリング８４上に曲げられる状態で取付けて、スピンドル４６が最初にカップリング８４にねじ込まれたときにそれらがフランジによって押されて離れるようにする。この配置によって、スピンドルを反時計方向に所定の回転数回転させて、ピストン３８を完全な開口位置まで動かしたとき、スピンドル４６の回りのフランジは立位のラグの上の舌部と当接する。ラグはキャビティ３６内に納めてあるので、それらはスピンドル４６のさらなる反時計回りの回転に呼応して半径方向に外側へ外れることを妨げられる。このようにしてカップリング８４とスピンドル４６とは効果的に共にロックされて、カップリング８４は反時計方向へのさらなる回転に呼応してスピンドル４６と共に回転するようになる。
キャリッジ１３０ではピストンヘッド７２とシール４４との間の分離の量を変えることが出来るように変更を行うことができる。これによってソレノイドで作動する弁カートリッジ１３０の可変流れ制御が出来るようになる。これは機械的にまたは電気的に、何れかによって達成できる。
本発明の実施態様はもちろんガス及びその他の流体の流れを制御するための弁にも用いることも出来る。
弁カートリッジ３０と１３０との組合わせ部品をプラスチック材料及び／又は真鋳のような金属合金で作ることもできる。
すべてのそのような変更及び改変は本発明の範囲内のものと見なされ、その性質は前述の説明及び添付のクレームから定められるべきものである。
【図１】
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【図４】
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