(57)【要約】  既存の家庭用電子制御ミキシングバルブの２つの問題は、そのサイズと、それらのアクセスおよび修理が難しいことである。そのサイズは、ミキシングバルブが壁ライニングの背後に隠れることが多いことを意味し、さらに、家のパイプにそれらが配管される方法に起因して、ミキシングバルブは、修理や交換のためにアクセスして取り外すことが困難である。本発明で提案する解決策は、家のパイプに恒久的に配管される固定継手に係合することができるコンパクトで交換可能なミキシングバルブカートリッジである。そのコンパクトなサイズにより、カートリッジは、既存の手動ミキシングバルブに取り付けられることが多いタイプの取り外し可能なフェースプレートの後ろに配置することが可能となる。簡素化されたバルブアクチュエータと、コンパクトな混合および温度検知構成により、コンパクトなサイズが実現されている。バルブカートリッジは、大規模な配管の再作業を必要とせずに、容易にアクセスして、外して、取り除くことができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子制御可能なミキシングバルブカートリッジであって、
・少なくとも２の流体入口および少なくとも１の流体出口と、
・少なくとも１の温度センサと、
・少なくとも１の可動バルブ部材、および可動バルブ部材を移動させるように構成された少なくとも１のアクチュエータと、
・入力装置からの入力を受信するように構成されるとともに、温度センサからの入力を受信して、アクチュエータの動作を制御するように構成された電子制御システムとを備えることを特徴とするバルブカートリッジ。
【請求項２】
請求項１に記載のバルブカートリッジにおいて、
アクチュエータには電気モータが含まれることを特徴とするバルブカートリッジ。
【請求項３】
請求項２に記載のバルブカートリッジにおいて、
流体入口および流体出口を通る流体の流れの方向が、電気モータの回転軸に実質的に沿った流れの方向であることを特徴とするバルブカートリッジ。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載のバルブカートリッジにおいて、
アクチュエータには線形アクチュエータが含まれることを特徴とするバルブカートリッジ。
【請求項５】
請求項４に記載のバルブカートリッジにおいて、
流体入口および流体出口を通る流体の流れの方向が、可動バルブ部材の移動方向に実質的に一致する流れの方向であることを特徴とするバルブカートリッジ。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載のバルブカートリッジにおいて、
バルブカートリッジは、配管設備のパイプに接続可能な相補的な固定式バルブ継手であって、相補的な流体出口および１または複数の流体入口を有する相補的な固定式バルブ継手と係合するように構成されていることを特徴とするバルブカートリッジ。
【請求項７】
請求項６に記載のバルブカートリッジにおいて、
バルブカートリッジは、バルブカートリッジの各流体入口および流体出口と固定式バルブ継手との間に密封接続を確立するように構成された１または複数の係合特徴部を含むことを特徴とするバルブカートリッジ。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載のバルブカートリッジにおいて、
バルブカートリッジが、２以上の流体の流れを混合するように構成された混合チャンバを含み、この混合チャンバが、可動バルブ部材の下流かつ少なくとも１の温度センサの上流に位置することを特徴とするバルブカートリッジ。
【請求項９】
請求項８に記載のバルブカートリッジにおいて、
バルブカートリッジは、流体が混合チャンバに近付く際に流体が流れる移送通路を含み、この移送通路が、混合チャンバ内で渦運動を生成するように構成されていることを特徴とするバルブカートリッジ。
【請求項１０】
請求項９に記載のバルブカートリッジにおいて、
混合チャンバが実質的に円筒形であり、移送通路が、円筒形の混合チャンバの外周を規定する円の実質的に接線方向に流体をそれぞれ導くように構成されていることを特徴とするバルブカートリッジ。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載のバルブカートリッジにおいて、
移送通路の断面積が、混合チャンバに向かう流れの方向に沿って減少することを特徴とするバルブカートリッジ。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか一項に記載のバルブカートリッジにおいて、
バルブカートリッジが、流量検知手段も含むことを特徴とするバルブカートリッジ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のバルブカートリッジにおいて、
流量検知手段が、混合チャンバ内の渦巻く流体によって回転する回転要素を含むことを特徴とするバルブカートリッジ。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載のバルブカートリッジにおいて、
温度センサの温度検知素子が、プローブまたはシャフトに支持されており、回転要素が、シャフトまたはプローブと同軸の軸を中心に回転することを特徴とするバルブカートリッジ。
【請求項１５】
請求項４乃至１４の何れか一項に記載のバルブカートリッジにおいて、
線形アクチュエータがリードスクリューアセンブリを含むことを特徴とするバルブカートリッジ。
【請求項１６】
請求項１乃至１５の何れか一項に記載のバルブカートリッジにおいて、
可動バルブ部材がセラミックバルブ部材であることを特徴とするバルブカートリッジ。
【請求項１７】
請求項１乃至１６の何れか一項に記載のバルブカートリッジにおいて、
可動バルブ部材が細長い形状であり、可動バルブ部材の直線運動が、細長い形状の長さ方向に沿うことを特徴とするバルブカートリッジ。
【請求項１８】
請求項１乃至１７の何れか一項に記載のバルブカートリッジにおいて、
少なくとも２の流体入口および少なくとも１の流体出口はすべて、単一の実質的に平坦な面上に位置することを特徴とするバルブカートリッジ。
【請求項１９】
請求項１乃至１８の何れか一項に記載のバルブカートリッジにおいて、
機械的固定システムがバルブカートリッジを固定式バルブ継手に対してしっかりと保持できるように、バルブカートリッジが構成されていることを特徴とするバルブカートリッジ。
【請求項２０】
電子制御可能なミキシングバルブアセンブリであって、
請求項１乃至１９の何れか一項に記載の電子制御可能なミキシングバルブカートリッジと、固定式バルブ継手とを含み、
電子制御可能なミキシングバルブカートリッジが、機械的固定システムにより固定式バルブ継手に接続可能であり、
固定式バルブ継手が、建物の配管システムに接続可能であり、バルブカートリッジの少なくとも２の流体入口に流体を導き、バルブカートリッジの少なくとも１の流体出口から流体を受け入れるように構成されるとともに、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジの係合特徴部と、固定式バルブ継手の相補的な係合特徴部との間に漏れ防止シールを確立するように構成されていることを特徴とする電子制御可能なミキシングバルブアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子制御可能なミキシングバルブに関し、特に、衛生目的に適した電子制御可能なミキシングバルブに関するが、これに限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
何年もの間、様々なバルブ製造業者や他のイノベータが、衛生ミキシングバルブとして使用するための種々のタイプの電子制御可能なバルブを開発している。それらのバルブは、例えば、シャワーヘッドや洗面台に均一な温度の温水を供給するために使用されている。
【０００３】
バルブは、通常、電子制御システム、アクチュエータおよび温度検出素子などを含むハウジング内に収容される。また、ハウジングは、温水と冷水の別々の入口と、混合水出口も有する。
【０００４】
ミキシングバルブパッケージは、リモート制御パネルから制御されることが多く、サーモスタットで制御された水をシャワーヘッドまたは蛇口に供給する。
【０００５】
それらのデバイスは非常に大きくなることがあり、このため、多くの場合、住居の壁の空洞、食器棚、ロフトまたは天井のスペースに取り付けられる。現在利用可能なデバイスの一般的なサイズは、２５０×２００×７０ｍｍ程度である。デバイスは通常非常に高価であり、それらの一部は重大な信頼性の問題を抱えている。デバイスは住居の配管に直接接続され、その接続には、通常、水密ネジ接続のアセンブリが必要とされる。
【０００６】
取り外しを促進するために、例えばネジおよび密封ジョイントなどの多くの水密配管接続を切断しなければならないのに加えて、デバイスの狭い場所によって、多くの場合、デバイスの交換が困難で費用がかかる。或いは、例えば、食器棚やロフトなど、簡単にアクセスできるエリアにそれらが配置されている場合、シャワーからある程度離れているため、所望の温度に設定してからシャワーヘッドでその温度の水を受け取るまでの時間差が大きくなる可能性がある。
【０００７】
信頼性の問題、交換コスト、デバイスへのアクセスの困難さや、デバイスの取り外しと交換の困難さによって、それらの製品の消費者の支持や購入の速度が遅くなっている。
【０００８】
必要なのは、より小さく、より容易に設置でき、問題が発生した場合の修理または交換がより簡単である、電子制御可能なミキシングバルブ構成である。サイズを小さくすると、ミキシングバルブをより望ましい場所、例えばシャワーヘッドの近傍や、インターフェースユニットのカバープレートの下方に配置することができる。電子制御可能なミキシングバルブがよりシンプルで信頼性が高く、製造コストが低いことも、有用であると考えられる。
【０００９】
本明細書では、反対のことが明示的に述べられていない限り、文書、行為または知識項目が引用または検討されている場合、その引用または検討は、文書、行為または知識項目、またはそれらの組合せが、優先日に、公表され、公知であり、共通の一般知識の一部であるか、あるいは本明細書が対象とする何れかの問題を解決する試みに関連していることが知られていることを認めるものではない。
【発明の概要】
【００１０】
目的
本発明の目的は、少なくとも上述した問題の１または複数を克服する方向に向かうか、あるいは公衆に有用な選択を提供する、電子制御可能なバルブまたはバルブカートリッジまたはその一部を提供することである。
【００１１】
発明の記述
第１の態様において、本発明は、流体制御バルブアセンブリであって、
・可動バルブ部材と、
・少なくとも１の固定バルブ部材と、
・バルブ作動装置とを有し、
使用時に、可動バルブ部材が、バルブ作動装置により、固定バルブ部材に対して直線運動で作動されて、流体制御バルブアセンブリを通る流体の流れを制御するように構成された流体制御バルブアセンブリからなると広く言うことができる。
【００１２】
好ましくは、可動バルブ部材および少なくとも１の固定バルブ部材は、セラミック系材料で作られたバルブ部材である。
【００１３】
好ましくは、流体制御バルブアセンブリは２つの固定バルブ部材を含み、可動バルブ部材が２つの固定バルブ部材の間に挟まれる。
【００１４】
好ましくは、可動バルブ部材および少なくとも１の固定バルブ部材はそれぞれ通路を含み、この通路を通る流体の流れが流体制御バルブアセンブリによって制御される。
【００１５】
好ましくは、可動バルブ部材は細長い形状であり、可動バルブ部材の直線運動が、細長い形状の長さ方向に沿ったものとなる。
【００１６】
バルブ作動装置は、手動で操作されるレバーまたは回転可能なノブ若しくはハンドル、または電動アクチュエータを含むことができるが、好ましくは、バルブ作動装置が、電気モータを含む電動アクチュエータである。
【００１７】
好ましくは、バルブ作動装置は、電気モータおよび線形アクチュエータを含み、線形アクチュエータが可動バルブ部材に結合されている。
【００１８】
好ましくは、線形アクチュエータはリードスクリューアセンブリを含み、可動バルブ部材がリードスクリューアセンブリに結合される。
【００１９】
好ましくは、電気モータは、リードスクリューアセンブリのネジ付きスピンドルを回転させる。
【００２０】
好ましくは、ネジ付きスピンドルは、電気モータの主軸の一体的部分である。
【００２１】
好ましくは、リードスクリューアセンブリは、被駆動ナットまたはスリーブを含み、そのナットまたはスリーブが、ネジ付きスピンドル上のネジ山と相補的なネジ山を有する。
【００２２】
好ましくは、被駆動ナットまたはスリーブは、可動バルブ部材に連結または結合される。
【００２３】
好ましくは、可動バルブ部材は、線形アクチュエータの相補的な結合特徴部を受け入れるように構成されたスロットまたは突起を含み、そのスロットまたは突起は、線形アクチュエータの相補的な結合特徴部がスライドしてスロットまたは突起と係合することを可能にするとともに、流体制御バルブアセンブリの使用中に、可動バルブ部材に対する線形アクチュエータの相補的な特徴部の回転を防ぎ、かつ、可動バルブ部材の意図した移動方向への可動バルブ部材に対する線形アクチュエータの相補的な特徴部の直線運動を防ぐように構成される。
【００２４】
好ましくは、スロットまたは突起は、「Ｔ」形状の外形を有するスロットまたは突起である。
【００２５】
好ましくは、流体制御バルブアセンブリは、可動バルブ部材を固定バルブ部材と密封接触状態に保持するように構成されたバルブ部材ハウジングを含む。
【００２６】
好ましくは、バルブ部材ハウジングは、可動バルブ部材の直線運動を案内するように構成されたガイドを含む。
【００２７】
好ましくは、バルブ部材ハウジングは、ボックス部材および蓋部材を備え、それら２つのハウジング部材はともにプラスチック材料で作られ、可動バルブ部材および固定バルブ部材の周囲で、一緒に溶接される。任意選択的には、２つのハウジング部材は、機械的留め具で一緒に保持することができ、それらを、例えば真鍮などの金属で作ることができる。
【００２８】
好ましくは、電気モータは、バルブ部材ハウジングに対して固定保持される。
【００２９】
任意選択的には、少なくとも１の固定バルブ部材は、バルブ部材ハウジングに形成されたバルブシートの形態である。
【００３０】
第２の態様では、本発明は、電子制御可能な流体ミキシングバルブ用の混合および検知モジュールであって、本体と温度検知手段を備え、本体が、２以上の入口領域、混合チャンバおよび出口領域を有し、各入口領域が、関連する移送通路によって混合チャンバに接続されており、混合チャンバが、入口領域および出口領域と連通し、各移送通路が、流体が混合チャンバに入るときに流体に渦運動を生じさせるように構成され、温度検知手段の温度検知素子が、流体が出口領域に向かうときまたは出口領域を通るときに流体の温度を検知することができるように配置されている、混合および検知モジュールであると広く言える。
【００３１】
好ましくは、混合チャンバは円筒形混合チャンバであり、移送通路はそれぞれ、円筒形混合チャンバの外周を規定する円に実質的に接する方向に流体を導く。
【００３２】
好ましくは、移送通路は、入口領域に隣接する断面積が、混合チャンバに隣接する断面積よりも大きい。
【００３３】
好ましくは、混合および検知モジュールは、流量検知手段も含む。
【００３４】
好ましくは、流量検知手段は、混合チャンバ内で流体を旋回させることにより回転する回転要素を含む。
【００３５】
好ましくは、回転要素は、パドルホイールの形態である。
【００３６】
好ましくは、温度検知素子は、プローブまたはシャフト上に支持され、回転要素が、シャフトまたはプローブと同軸の軸を中心に回転する。
【００３７】
好ましくは、流量検知手段は近接検知トランスデューサを含む。
【００３８】
好ましくは、流量検知手段の回転要素は、近接検知トランスデューサによって検知されるように構成された１または複数の磁気検知物体を含む。
【００３９】
好ましくは、入口領域に流入する流体の流れと、出口領域から流出する流体の流れはすべて、単一の平面を通る流れである。
【００４０】
好ましくは、混合および検知モジュールは２つの入口領域を有する。
【００４１】
好ましくは、本体は２つの実質的に平行な面、すなわち、入口領域および出口領域を含む第１の面と、温度検知素子が設置される第２の面とを有し、混合チャンバが第１の面と第２の面の間に位置する。
【００４２】
好ましくは、本体は、２以上の流体入口供給部から流体を受け入れ、混合流体を混合流体水路に導くように構成される。
【００４３】
第３の態様では、本発明は、本明細書で実質的に特定される２以上の流体制御バルブアセンブリを有するミキシングバルブアセンブリからなると広く言うことができる。
【００４４】
好ましくは、ミキシングバルブアセンブリは、本明細書で実質的に特定される少なくとも１の混合および検知モジュールも含む。
【００４５】
好ましくは、ミキシングバルブアセンブリは、各混合および検知モジュールから入力を受け取って、各流体制御バルブアセンブリの電動アクチュエータの動作を制御するように構成された制御システムを有する電子制御可能なミキシングバルブアセンブリである。
【００４６】
好ましくは、ミキシングバルブアセンブリは、交換可能なバルブカートリッジの形態である。
【００４７】
好ましくは、ミキシングバルブアセンブリは、２つの入口ポートと１つの出口ポートを有し、それらポートのすべてが単一の実質的に平坦な面に位置する。
【００４８】
好ましくは、交換可能なバルブカートリッジは、機械的固定システムが交換可能なバルブカートリッジを固定式バルブ継手にしっかりと保持できるように構成される。
【００４９】
第４の態様では、本発明は、バルブアセンブリであって、
・可動バルブ部材と、
・バルブシートと、
・電気モータと、
・リードスクリューアセンブリと、
・バルブメンバハウジングとを有し、
バルブ部材ハウジングが、可動バルブ部材をバルブシートに対して保持し、バルブシートに対する可動バルブ部材の直線運動のみを許容するように構成され、リードスクリューアセンブリが電気モータにより駆動されるようにバルブアセンブリが構成され、リードスクリューアセンブリが、可動バルブ部材を移動させて可動バルブ部材の直線運動を生じさせ、バルブアセンブリを通る流体の流れを制御するように構成される、バルブアセンブリからなると広く言うことができる。
【００５０】
好ましくは、可動バルブ部材およびバルブシートはセラミック材料で作られている。
【００５１】
好ましくは、バルブ部材ハウジングは、上部部材および底部部材を備え、それら２つの部材がともにプラスチック材料で作られ、可動バルブ部材およびバルブシートの周囲で、一緒に溶接される。任意選択的には、２つのハウジング部材は、機械的留め具で一緒に保持することができ、それらを、例えば真鍮などの金属で作ることができる。
【００５２】
好ましくは、バルブアセンブリは、セラミック材料からなるトッププレートをさらに含み、可動バルブ部材が、トッププレートとバルブシートとの間に挟まれる。
【００５３】
好ましくは、リードスクリューアセンブリのスクリューシャフトまたはリードスクリューは、電気モータによって駆動される。
【００５４】
好ましくは、リードスクリューアセンブリの被駆動ナットは、可動バルブ部材に接続される。
【００５５】
好ましくは、被駆動ナットは、被駆動スリーブの長さ方向の少なくとも一部に沿って雌ネジを有する被駆動スリーブの形態である。
【００５６】
好ましくは、被駆動スリーブは、被駆動スリーブが可動バルブ部材に対して回転できないように可動バルブ部材に接続される。
【００５７】
好ましくは、可動バルブ部材は「Ｃ」字形通路を含み、バルブアセンブリが開いた構成にあるときに、「Ｃ」字形通路の第１の開口端はバルブシート部材の第１の通路と連通し、「Ｃ」字形通路の第２の開口端はバルブシート部材の第２の通路と連通する。
【００５８】
任意選択的には、可動バルブ部材は、可動バルブ部材の一方の側から他方の側に至る貫通通路を含み、バルブアセンブリが開いた構成にあるときに、貫通通路が、バルブシートの通路および上部部材の通路と連通する。
【００５９】
好ましくは、バルブ部材ハウジングは、流体入口ポートおよび流体出口ポートを有する。
【００６０】
第５の態様では、本発明は、本明細書で実質的に特定される２以上のバルブアセンブリを含むバルブモジュールアセンブリから構成されると広く言うことができる。
【００６１】
第６の態様では、本発明は、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジであって、
・少なくとも２の流体入口および少なくとも１の流体出口と、
・少なくとも１の温度センサと、
・少なくとも１の可動バルブ部材、および可動バルブ部材を移動させるように構成された少なくとも１のアクチュエータと、
・入力装置および温度センサからの入力を受信して、アクチュエータの動作を制御するように構成された電子制御システムとを備え、
バルブカートリッジが、相補的な固定式バルブ継手と係合するように構成され、固定式バルブ継手が、１または複数の支持部材に固定可能であり、配管設備のパイプに接続可能であり、かつ相補的な流体出口および流体入口を有し、カートリッジと固定式バルブ継手との間の係合によって、バルブカートリッジの各流体入口および各流体出口と、固定式バルブ継手の相補的な流体出口および流体入口との間に密閉接続を確立することができる、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジからなると広く言うことができる。
【００６２】
好ましくは、流体入口および各流体出口を通る流体の流れの方向は、可動バルブ部材の移動方向と実質的に一致する流れ方向である。
【００６３】
好ましくは、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジは、本明細書で実質的に特定される少なくとも１のバルブモジュールアセンブリを含む。
【００６４】
好ましくは、アクチュエータは電動アクチュエータである。
【００６５】
好ましくは、バルブカートリッジの各流体入口および各流体出口と、固定式バルブ継手の相補的な流体出口および流体入口との間の密封接続は、バルブカートリッジの表面と固定式バルブ継手の表面との間に流体密封シールを提供するエラストマーシールを含む。
【００６６】
好ましくは、バルブカートリッジは、交換可能なバルブカートリッジの形態である。
【００６７】
好ましくは、バルブカートリッジは、機械的固定システムがバルブカートリッジを固定式バルブ継手にしっかりと保持できるように構成される。
【００６８】
好ましくは、機械的固定システムは、差込式固定システム、または１または複数の機械的固定具、例えば小ネジを含む。
【００６９】
好ましくは、可動バルブ部材は、セラミックバルブ部材である。
【００７０】
好ましくは、バルブカートリッジは、セラミック可動バルブ部材と係合するように構成されたセラミックバルブシートを含む。
【００７１】
好ましくは、電動アクチュエータは電気モータを含む。
【００７２】
好ましくは、電動アクチュエータは線形アクチュエータを含む。
【００７３】
好ましくは、線形アクチュエータはリードスクリューアセンブリを含む。
【００７４】
好ましくは、流体入口および流体出口を通る流体の流れの方向は、線形アクチュエータの動作方向と実質的に一致する流れの方向である。
【００７５】
好ましくは、電子制御システムは、電磁信号を介して、例えば、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈまたは誘導データ転送を介して、ローカルまたはリモート入力装置またはユーザインターフェースからの入力を受信するように構成される。
【００７６】
任意選択的には、電子制御システムは、手動操作ノブ、レバーまたは同様の手動制御デバイスを有するローカル入力装置またはユーザインターフェースから機械的入力を受け取るように構成されている。
【００７７】
任意選択的には、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジはユーザインターフェースを含む。
【００７８】
好ましくは、電子制御システムは閉ループ制御システムである。
【００７９】
好ましくは、温度センサは、バルブカートリッジの流体出口内に配置される。
【００８０】
好ましくは、バルブカートリッジの流体出口に通じる１または複数の水路は、流体出口を通って流れる流体に渦を引き起こすように構成される。
【００８１】
好ましくは、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジは、流体混合チャンバを含む。
【００８２】
好ましくは、流体混合チャンバは、
・２以上の別々の供給源から流体の流れを受け入れ、
・流体の流れを組み合わせ、かつ、
・流体の流れが出会ったときにそれらを能動的に混合する
ように構成された流体混合モジュール内に位置する。
【００８３】
好ましくは、流体混合モジュールは、流体の流れが出会う領域で流体の流れを旋回させることにより、流体の流れを能動的に混合する。
【００８４】
好ましくは、流体混合モジュールは、流体の流れが出会う混合チャンバを含み、混合チャンバは、流入する流体の流れが混合チャンバに入る領域に第１の直径を有し、混合流体が混合チャンバから出る位置に、第２のより小さい直径を有する。
【００８５】
好ましくは、混合チャンバは、第１の直径から第２の直径への移行部に丸みを帯びた漏斗状部分を含む。
【００８６】
好ましくは、流体混合モジュールは、２つの流体の流れを混合するように構成され、２つの流体の流れはそれぞれ、混合チャンバの反対側から混合チャンバに入る。
【００８７】
好ましくは、流体混合モジュールは、流体の流れがそれぞれ、第１の直径によって規定される混合チャンバの一部の外周に実質的に接する方向から、混合チャンバに入るように構成される。
【００８８】
好ましくは、流路が混合チャンバに近付くに連れて、混合チャンバに入る流体用の流体混合モジュール内の流路が狭くなる。
【００８９】
好ましくは、流体混合モジュールは、少なくとも１の温度センサを収容するように構成される。
【００９０】
好ましくは、流体混合モジュールは、混合流体が流出するモジュールの出口部分内に少なくとも１の温度センサを収容する。
【００９１】
好ましくは、流体混合モジュールによって収容される少なくとも１の温度センサは、流体が混合モジュールを出るときに流体温度を検知するように配置される。
【００９２】
任意選択的には、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジは、１または複数の流量センサを含む。
【００９３】
好ましくは、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジは、蓄積された電気エネルギーを保持するための手段、例えば、コンデンサまたは１または複数のバッテリ用の設備を含む。
【００９４】
任意選択的には、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジは、流体がバルブカートリッジを通って流れるときに電気エネルギーを生成するように構成されたタービン発電機を含む。
【００９５】
任意選択的には、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジは、緊急遮断弁、例えば、選択温度を超える流体がバルブカートリッジから出るのを防ぐように構成されたワックスチューブ作動シャットオフまたはダイバータバルブを含む。
【００９６】
好ましくは、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジは、バルブカートリッジの各流体入口および各流体出口が単一の合わせ面に位置し、固定式バルブ継手の単一の合わせ面上の流体出口および流体入口と係合するように構成される。
【００９７】
任意選択的には、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジは、バルブカートリッジの流体入口がバルブカートリッジの第１の合わせ面に位置し、バルブカートリッジの各流体出口がバルブカートリッジの第２の合わせ面に位置するように構成されるとともに、バルブカートリッジは、固定式バルブ継手のソケットまたはキャビティの２つの別々の面に位置する流体出口および流体入口と係合するように構成される。
【００９８】
任意選択的には、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジは、バルブカートリッジの第１の流体入口がバルブカートリッジの第１の側に位置し、第２の流体入口がバルブカートリッジの反対の第２の側に位置し、バルブカートリッジの流体出口が、バルブカートリッジの第１の側と第２の側との間に位置するように構成され、バルブカートリッジは、固定式バルブ継手のハウジング内に収まるように構成され、固定式バルブ継手のハウジングは、ハウジングの第１の端部にある第１の流体出口と、ハウジングの反対側の第２の端部にある第２の流体出口と、固定式バルブ継手のハウジング第１の端部と第２の端部との間の位置に配置される流体入口とを有する。
【００９９】
好ましくは、固定式バルブ継手は、例えば、ネジ込み管接続または接着管接続を使用して、配管設備のパイプに恒久的に接続可能である。
【０１００】
任意選択的には、固定式バルブ継手は、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジを収容するように構成されたハウジングを含む。
【０１０１】
第７の態様では、本発明は、本明細書で実質的に特定される少なくとも１の電子制御可能なミキシングバルブカートリッジと、少なくとも１の相補的な固定式バルブ継手とを含むミキシングバルブアセンブリからなると広く言える。
【０１０２】
好ましくは、固定式バルブ継手は、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジの一つの面のみと係合して、流体密封シールを形成するように構成される。
【０１０３】
任意選択的には、固定式バルブ継手は、ソケットの異なる面に位置する流体出口および流体入口を有するソケットを含み、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジの相補的な舌部と係合するように構成される。
【０１０４】
任意選択的には、固定式バルブ継手は、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジを完全に収容するように構成されたハウジングを含む。
【０１０５】
第８の態様では、本発明は、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジであって、
・少なくとも２の流体入口および少なくとも１の流体出口と、
・少なくとも１の温度センサと、
・少なくとも１の可動バルブ部材、および可動バルブ部材を移動させるように構成された少なくとも１のアクチュエータと、
・入力装置からの入力を受信するように構成されるとともに、温度センサからの入力を受信してアクチュエータの動作を制御するように構成された電子制御システムとを有する
電子制御可能なミキシングバルブカートリッジからなると広く言うことができる。
【０１０６】
好ましくは、アクチュエータは電気モータを含む。
【０１０７】
好ましくは、流体入口および流体出口を通る流体の流れの方向は、電気モータの回転軸に実質的沿った流れの方向である。
【０１０８】
好ましくは、アクチュエータは線形アクチュエータを含む。
【０１０９】
好ましくは、流体入口および流体出口を通る流体の流れの方向は、線形アクチュエータの動作方向と実質的に一致する流れの方向である。
【０１１０】
好ましくは、流体入口および流体出口を通る流体の流れの方向は、可動バルブ部材の移動方向と実質的に一致する流れ方向である。
【０１１１】
好ましくは、バルブカートリッジは、配管設備のパイプに接続可能でかつ相補的な流体出口および１または複数の流体入口を有する相補的な固定式バルブ継手と係合するように構成される。
【０１１２】
好ましくは、バルブカートリッジは、バルブカートリッジの各流体入口および各流体出口と固定式バルブ継手との間の密封接続を確立するように構成された１または複数の係合特徴部を含む。
【０１１３】
好ましくは、バルブカートリッジは、混合チャンバを含み、この混合チャンバが、２以上の流体の流れを混合するように構成されるとともに、各可動バルブ部材の下流かつ少なくとも１の温度センサの上流に配置される。
【０１１４】
好ましくは、バルブカートリッジは、流体が混合チャンバに近付くときに流体が流れる移送通路を含み、移送通路は、混合チャンバ内で渦運動を作り出すように構成される。
【０１１５】
好ましくは、混合チャンバは形状が実質的に円筒形であり、移送通路はそれぞれ、円筒形混合チャンバの外周を規定する円のほぼ接線方向に流体を導くように構成される。
【０１１６】
好ましくは、移送通路の断面積は、混合チャンバに向かう流れの方向に沿って減少する。
【０１１７】
好ましくは、バルブカートリッジは、流量検知手段も含む。
【０１１８】
好ましくは、流量検知手段は、混合チャンバ内で流体を旋回させることにより回転する回転要素を含む。
【０１１９】
好ましくは、回転要素は、パドルホイールの形態である。
【０１２０】
好ましくは、温度センサの温度検知素子は、プローブまたはシャフト上に支持され、回転要素が、シャフトまたはプローブと同軸の軸を中心に回転する。
【０１２１】
好ましくは、流量検知手段は、磁気または近接検知トランスデューサを含む。
【０１２２】
好ましくは、流量検知手段の回転要素は、ホール効果検知トランスデューサによって検知されるように構成された１または複数の磁気検知物体を含む。
【０１２３】
好ましくは、線形アクチュエータがリードスクリューアセンブリを含む。
【０１２４】
好ましくは、可動バルブ部材は、セラミックバルブ部材である。
【０１２５】
好ましくは、可動バルブ部材は細長い形状であり、可動バルブ部材の直線運動が、細長い形状の長さ方向に沿ったものとなる。
【０１２６】
好ましくは、バルブカートリッジは、可動バルブ部材に関連する２つの固定バルブ部材を含み、可動バルブ部材が、関連する２つの固定バルブ部材の間に挟まれる。
【０１２７】
好ましくは、少なくとも２の流体入口および少なくとも１の流体出口はすべて、単一の実質的に平坦な面に位置する。
【０１２８】
好ましくは、バルブカートリッジの係合特徴部は、１または複数のエラストマーシールを保持するように構成された１または複数の構造を含む。
【０１２９】
好ましくは、バルブカートリッジは、機械的固定システムがバルブカートリッジを固定式バルブ継手にしっかりと保持できるように構成される。
【０１３０】
第９の態様では、本発明は、電子制御可能なミキシングバルブアセンブリであって、本明細書で実質的に特定される電子制御可能なミキシングバルブカートリッジと固定式バルブ継手とを含み、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジが、機械的固定システムを使用して固定式バルブ継手に接続可能であり、固定式バルブ継手が、建物の配管システムに接続可能であり、かつバルブカートリッジの少なくとも２の流体入口に流体を導くとともに、バルブカートリッジの少なくとも１の流体出口から流体を受け入れるように構成され、さらに、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジの係合特徴部と固定式バルブ継手の相補的な係合特徴部との間に漏れ防止シールを確立できるように構成されている、電子制御可能なミキシングバルブアセンブリからなると広く言うことができる。
【０１３１】
第１０の態様では、本発明は、電子制御可能なバルブを修理する方法であって、
・正常に動作しない、実質的に本明細書で特定される電子制御可能なミキシングバルブカートリッジを固定式バルブ継手から取り外すステップと、
・交換用の電子制御ミキシングバルブカートリッジを固定式バルブ継手に取り付けるステップとを含む方法からなると広く言うことができる。
【０１３２】
本発明は、個別または集合的に、本明細書で言及または示される部品、要素および特徴、並びに、それら部品、要素および特徴の２以上の任意またはすべての組合せから構成されると広く云うことができ、既知の均等物を有する特定の整数が本明細書で言及される場合、そのような均等物は、あたかもそれらが個々に記載されているかのように本明細書に組み込まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
本発明の更なる態様は、単なる例として与えられ、添付の図面を参照する以下の説明から明らかになるであろう。
【図１】図１は、本発明に係る電子制御可能なミキシングバルブカートリッジの第１の実施例の斜視図である。
【図２】図２は、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジの第１の実施例の分解斜視図である。
【図３】図３は、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジの第１の実施例のバルブモジュールアセンブリの斜視図である。
【図４】図４は、バルブモジュールアセンブリの分解斜視図である。
【図５】図５は、バルブモジュールアセンブリの断面図である。
【図６】図６は、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジの第１の実施例を組み込んだ第１のミキシングバルブアセンブリの斜視図である。
【図７】図７は、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジの第２の実施例を示す斜視図である。
【図８】図８は、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジの第２の実施例の分解斜視図である。
【図９】図９は、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジの第２の実施例を組み込んだ第２のミキシングバルブアセンブリの斜視図である。
【図１０】図１０は、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジの第２の実施例の流体混合モジュールの斜視図である。
【図１１】図１１は、流体混合モジュールの平面図である。
【図１２】図１２は、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジの第３の実施例を示す斜視図である。
【図１３】図１３は、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジの第３の実施例の分解斜視図である。
【図１４】図１４は、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジの第３の実施例を組み込んだ第３のミキシングバルブアセンブリの斜視図である。
【図１５】図１５は、第３のミキシングバルブアセンブリの分解斜視図である。
【図１６】図１６は、第４のミキシングバルブアセンブリの斜視図である。
【図１７】図１７は、第４のミキシングバルブアセンブリの分解斜視図である。
【図１８】図１８は、ミキシングバルブアセンブリの第５の実施例の斜視図である。
【図１９】図１９は、ミキシングバルブアセンブリの第５の実施例の分解斜視図である。
【図２０】図２０は、ミキシングバルブアセンブリの第５の実施例の背面図であり、断面図ＡＡおよびＢＢが規定されている。
【図２１】図２１は、ミキシングバルブアセンブリの第５の実施例のＡＡ断面図である。
【図２２】図２２は、ミキシングバルブアセンブリの第５の実施例のＢＢ断面図である。
【図２３】図２３は、ミキシングバルブアセンブリの第５の実施例の混合および検知モジュールの正面斜視図である。
【図２４】図２４は、ミキシングバルブアセンブリの第５の実施例の混合および検知モジュールの背面斜視図である。
【図２５】図２５は、ミキシングバルブアセンブリの第５の実施例の混合および検知モジュールの分解斜視図である。
【図２６】図２６は、ミキシングバルブアセンブリの第５の実施例のバルブハウジング用の代替的なボックス部材の斜視図である。
【図２７】図２７は、代替的なバルブ部材構成の分解斜視図である。
【図２８】図２８は、代替的なバルブ部材構成の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０１３４】
図１〜図１５および図１８〜図２６を参照して、本発明に係る取り外し可能な電子制御可能なミキシングバルブカートリッジの４つの実施例を以下に説明する。図１６および図１７は、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジと同様の特徴を有するが、取り外し可能なカートリッジの特徴を持たないミキシングバルブアセンブリに関する。図２７および図２８は、よりコンパクトでアクチュエータのみを使用するミキシングバルブの代替的なバルブ部材構成を示している。
【０１３５】
最初の３つの実施例の各々および第５の実施例では、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジが、ミキシングバルブアセンブリ、例えば、所望の安全な温度の水などの流体をシャワーヘッド、手洗器、工業プロセスなどに供給するために使用されるミキシングバルブアセンブリと係合するか、またはそのようなミキシングバルブアセンブリとともに使用するように構成された交換可能または取り外し可能なユニットとして設計されている。
【０１３６】
ミキシングバルブアセンブリには、通常、相補的な固定式バルブ継手と係合するように構成された１つの交換可能な電子制御可能なミキシングバルブカートリッジが含まれる。固定式バルブ継手は、通常、住宅、商業用または工業用不動産または建物の配管設備に恒久的または半恒久的に取り付けられる継手またはハウジングである。
【０１３７】
電子制御可能なミキシングバルブカートリッジと固定式バルブ継手はともに、互いに係合して、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジと固定式バルブ継手との間の接触面に流体密封シールを形成するように構成されている。バルブカートリッジの係合特徴部は、固定式バルブ継手の相補的な係合特徴部と係合するように構成されている。ここで説明するカートリッジの３つの実施例の動作上の特徴はほぼ同じであるが、各場合における主な違いは、カートリッジがそれぞれの固定式バルブ継手と係合する方法である。
【０１３８】
例えば、いくつかのカートリッジは、固定式バルブ継手の一面のみと係合または流体密封シールを形成するように構成されている。別のカートリッジは、固定式バルブ継手の相補的なソケットと係合するように構成された舌部を有し、舌部が、固定式バルブ継手のソケットの２つの内面と流体密封シールを形成する。さらに別の例では、固定式バルブ継手が、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジを完全に収容するように構成されたハウジングを含み、流体密封シールがカートリッジの３つの面に形成されている。
【０１３９】
電子制御可能なミキシングバルブカートリッジは、機能不良の電子制御可能なバルブを簡単に修理する方法を提供するように設計されている。電子制御可能なミキシングバルブカートリッジは、通常は資格のある配管工を必要とする電子制御可能なバルブアセンブリ全体の交換の代わりに、機能不良の電子制御可能なミキシングバルブカートリッジを固定式バルブ継手から簡単に取り外し、または取り除いて、交換用の電子制御可能なミキシングバルブカートリッジを、空になった固定式バルブ継手に取り付けることができるように設計されている。その目的は、簡単かつ迅速に、理想的には、修理を行うのに資格のある配管工を必要とせずに、交換できるカートリッジを提供することである。
【０１４０】
第１の実施例
図１〜図６を参照して、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（１１）の第１の実施例について説明する。電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（１１）の第１の実施例は、２つの流体入口（１３）と、１つの流体出口（１５）と、温度センサ（１７）とを備えている。さらに、カートリッジ（１１）は、２つの可動バルブ部材（１９）と、各可動バルブ部材（１９）を動かすように構成されたアクチュエータ（２１）とを有する。この例では、アクチュエータ（２１）が電動アクチュエータである。
【０１４１】
また、カートリッジ（１１）は、プリント回路基板の形態の一体型電子制御システム（２３）も含む。電子制御システム（２３）は、温度センサ（１７）からの入力またはフィードバックおよび入力装置（図示省略）からの入力を受信して、アクチュエータ（２１）の動作を制御するように構成されている。入力装置は、リモート制御パネルとすることができ、例えば、１または複数のプッシュボタン、タッチスクリーンまたは制御ノブ（２４）スタイルの入力パネルを有し、理想的にはシャワーモジュールの目の高さに位置するパネルとすることができる。
【０１４２】
上述したように、カートリッジ（１１）の特徴は、相補的な固定式バルブ継手（２５）と係合して第１のミキシングバルブアセンブリ（２６）を形成するように構成されていることである。バルブカートリッジ（１１）は、交換可能なバルブカートリッジの形態である。
【０１４３】
固定式バルブ継手（２５）は、支持部材に固定することができ、例えば、建物の骨組み材に固定することができる。固定式バルブ継手（２５）は、建物の配管設備のパイプに恒久的または少なくとも半恒久的に接続できる。固定式バルブ継手（２５）は、例えば、ネジ込み管接続または接着管接続を使用して接続できる。
【０１４４】
固定式バルブ継手（２５）は、２つの相補的な流体出口（２７）と、流体入口（２９）とを備える。カートリッジ（１１）と固定式バルブ継手（２５）との間の係合により、カートリッジ（１１）の流体入口（１３）および流体出口（１５）と固定式バルブ継手（２５）の相補的な流体出口（２７）および流体入口（２９）との間に流体密封シール接続を確立することができる。
【０１４５】
バルブカートリッジ（１１）の各流体入口（１３）および流体出口（１５）と、固定式バルブ継手（２５）の相補的な流体出口（２７）および流体入口（２９）との間のシール接続には、エラストマーシール（３１）、例えば、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンモノマー）ゴムＯリング（図示省略）が含まれる。各エラストマーシール（３１）は、バルブカートリッジ（１１）のカートリッジ合わせ面（３３）と、固定式バルブ継手（２５）の固定合わせ面（３５）との間の接触面で流体密封シールを提供する。バルブカートリッジ（１１）の流体入口（１３）および流体出口（１５）は、カートリッジのカートリッジ合わせ面（３３）にそれぞれ配置され、それらが、固定式バルブ継手（２５）の固定合わせ面（３５）にある流体出口（２７）および流体入口（２９）と係合する。
【０１４６】
可動バルブ部材（１９）はセラミックバルブ部材であり、各々が固定セラミックバルブシート（３７）と係合する。可動バルブ部材（１９）の各々は、可動バルブ部材（１９）が完全に開いた位置にあるときに、係合するバルブシート（３７）の２つのポートに跨って接続する「Ｃ」字形のブリッジ通路（３６）を有する。「Ｃ」字形のブリッジ通路（３６）は、可動バルブ部材（１９）が完全に閉じた位置にあるとき、係合するバルブシート（３７）の２つのポートを接続しない。可動バルブ部材（１９）は、完全に開いた位置と完全に閉じた位置との間の中間位置にあるときに流量を制御する。
【０１４７】
図４および図５に示すように、各可動バルブ部材（１９）が、関連する固定バルブシート（３７）と固定セラミックトッププレート（３８）との間に挟まれている。各バルブ「サンドイッチ」は、１つのトッププレート（３８）、中央にある１つの可動バルブ部材（１９）および１つのバルブシート（３７）により構成され、このバルブサンドイッチは、バルブハウジング本体（３９）とバルブハウジングベース（４０）との間にしっかりと保持されている。製造中、バルブハウジング本体（３９）とバルブハウジングベース（４０）が一緒にクランプされて、バルブサンドイッチに所望の圧縮荷重がもたらされ、その後、溶接や接着などの適切な固定方法を使用して、バルブハウジングベース（４０）がバルブハウジング本体（３９）に恒久的に固定される。
【０１４８】
電動アクチュエータ（２１）はそれぞれ、電気モータ（４２）およびリードスクリューまたはスクリュージャッキ（４４）を含む。各リードスクリュー（４４）は、関連する電気モータ（４２）によって駆動されるネジ山付き駆動シャフト（４６）と、相補的なネジ山付き被駆動ナットまたはスリーブ（４７）とを含む。各リードスクリュー（４４）は、理想的には電気モータ（４２）の一部であり、リードスクリュー（４４）は、電気モータ（４２）の主軸の一部または延長部である。
【０１４９】
各被駆動スリーブ（４７）は、可動バルブ部材（１９）の１つに接続されるとともに、直線方向に移動することができ、それにより、関連する可動バルブ部材（１９）を移動させることができるが、関連する可動バルブ部材（１９）との接続によって、回転が防止されている。各被駆動スリーブ（４７）と、それに関連する可動バルブ部材（１９）との間の接続では、各被駆動スリーブ（４７）の端部にある正方形または長方形のキー（５８）が、各可動バルブ部材（１９）の相補的な正方形または長方形のソケット（５９）内に嵌るようなサイズとされている。
【０１５０】
トッププレート（３８）、可動バルブ部材（１９）、バルブシート（３７）、電動アクチュエータ（２１）、バルブハウジング本体（３９）およびバルブハウジングベース（４０）を含む、図４に示す構成要素は、組み立てたときに、図３に示すように、バルブモジュールアセンブリ（４９）を形成する。バルブモジュールアセンブリ（４９）は、図２に示すように、６本の小ネジ（５０）を使用して、カートリッジ（１１）のカートリッジ本体（４１）に固定されている。カートリッジ本体（４１）とバルブモジュールアセンブリ（４９）との間の流体密封接続は、カートリッジ本体（４１）の上面とバルブシート（３７）の下面との間にわたるように構成された４つのシールリング（５１）を使用して達成されている。
【０１５１】
上述したように、電子制御システム（２３）は、ローカルまたはリモートの入力装置またはユーザインターフェースからの入力を受信するように構成されている。電子制御システム（２３）は、電磁信号を介して、例えばＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈまたは誘導データ転送を介して、入力を受信することができる。
【０１５２】
温度センサ（１７）は、バルブカートリッジ（１１）の流体出口（１５）内に配置されて、閉ループ電子制御システムを容易にする温度データを提供し、カートリッジから出る流体の温度を所望の範囲内にカートリッジが制御することを可能にする。
【０１５３】
流体出口（１５）につながる２つの中間水路（６１）は、流体出口（１５）を通って流れる流体に渦を引き起こすように構成されている。この渦作用は、例えば温水の流れと冷水の流れの混合など、流体の混合を加速するために重要であると考えられ、これにより、流体がカートリッジ（１１）を離れる前に十分に正確な混合流体温度測定を行うことができる。
【０１５４】
この混合作用を促進するために、カートリッジ（１１）は流体混合チャンバ（６３）を含み、この流体混合チャンバ（６３）がカートリッジ（１１）の流体混合モジュール（６５）内に配置されている。流体混合モジュール（６５）の原理は、後述する第２の実施例の説明でより詳細に説明することとする。
【０１５５】
バルブカートリッジ（１１）は、機械的な固定システムによってバルブカートリッジ（１１）を固定式バルブ継手（２５）にしっかりと保持できるように構成されている。この例では、外側ハウジング（５３）を使用して、バルブカートリッジ（１１）を固定式バルブ継手（２５）に固定している。外側ハウジング（５３）の雌ネジは、固定バルブ部材（２５）の雄ネジ（５４）と噛み合い、外側ハウジング（５３）が雄ネジ（５４）の上で回されると、外側ハウジング（５３）の内側肩部（図示省略）がカートリッジ（１１）の外側肩部（５５）を支える。このようにして、外側ハウジング（５３）を使用して、カートリッジ合わせ面（３３）を固定バルブ部材（２５）の固定合わせ面（３５）に向けて押圧し、それによりＯリングを圧縮して、流体接続からの漏れを防いでいる。
【０１５６】
この第１の実施例では、入力装置が、外側ハウジング（５３）の自由端に取り付けられた回転制御ノブ（２４）である。回転制御ノブ（２４）からの手動入力は電子信号に変換されて、例えば、電気接点、誘導データ転送、ＷｉＦｉなどを介してカートリッジ（１１）の内蔵電子制御システムのプリント回路基板（２３）に伝えられる。
【０１５７】
プリント回路基板（２３）は、本体（６９）のスロット（６７）内に配置され、キャップ（７１）は、プリント回路基板（２３）と電気モータ（４２）を取り囲んで、それらアイテムを保護する。
【０１５８】
電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（１１）は、理想的には、主電源システムに対する接続から給電される。その接続は、接続プラグを介した有線接続とすることができ、あるいは誘導電力伝送または代替的な非接触手段を介した電気接続でも実現することができる。また、カートリッジ（１１）は、蓄積された電気エネルギーを保持するための手段、例えばコンデンサまたは１または複数のバッテリ用の設備を含むこともできる。貯蔵された電気エネルギーを保持する能力は、例えば主電源の停電の場合に、カートリッジ（１１）がシャワーへの水の流れを遮断するように構成することができるという点で有利である。この安全機能により、カートリッジ（１１）の制御が失われたことにより人が非難を受ける可能性を最小限に抑えることができる。
【０１５９】
本明細書に記載のバルブカートリッジまたはバルブアセンブリの各々において、同じスタイルの電源および電気貯蔵またはバックアップを使用することができる。
【０１６０】
電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（１１）の実施例は、固定配管継手または固定バルブ部材（２５）に嵌合する方向から見たときに、比較的小さな外形を持つように構成されている。この比較的小さな外形を実現できる特徴の１つは、流体入口（１３）および流体出口（１５）を通る流体の流れの方向が、電気モータ（４２）の回転軸に実質的に整列した流れの方向であるという特徴である。入口ポート（１３）および出口ポート（１５）を通る流れの方向は、線形アクチュエータまたはリードスクリュー（４４）の動作方向および可動バルブ部材（１９）の移動方向とも一致する。
【０１６１】
比較的小さな外形により、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（１１）を壁の比較的小さな開口部に取り付けることが可能となる。理想的には、バルブカートリッジ（１１）は直径１６０ミリメートル未満の開口部に収めることができ、これまでに試用およびテストされた一部のバルブカートリッジは直径１２０ミリメートル未満の開口部に収めることができる。このような小さなサイズにより、バルブカートリッジ（１１）を、フェースプレートまたは手動制御ノブ（２４）により、または電子制御パネルまたは他のユーザインターフェイスにより容易に覆うことができる。
【０１６２】
第２の実施例
図７〜図１１を参照して、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（８１）の第２の実施例について説明する。電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（８１）の第２の実施例は、以下に概説することを除いて、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（１１）の第１の実施例と同様である。
【０１６３】
第１の実施例とこの第２の実施例との大きな違いは、この第２の実施例が、第２の固定式バルブ継手（８３）の２つの面の流体接続部と係合することである。バルブカートリッジの流体入口（８５）は、バルブカートリッジ（８１）の第１の合わせ面（８７）上に位置し、バルブカートリッジ（８１）の流体出口（８９）は、第２の合わせ面（９１）上に位置する。バルブカートリッジ（８１）は、固定式バルブ継手（８３）のソケットまたはキャビティ（９７）の２つの別々の面または異なる面に位置する流体出口（９３）および流体入口（９５）と係合するように構成されている。第１の合わせ面（８７）および第２の合わせ面（９１）はカートリッジ（８１）の舌部（９９）に位置し、舌部（９９）はソケット（９７）内に取り付けられて、ソケットと相補的である。
【０１６４】
この実施例では、バルブカートリッジ（８１）の舌部（９９）が、一本の小ネジ（１０１）によって固定式バルブ継手（８３）のソケット（９７）内にしっかりと保持されている。小ネジ（１０１）は、固定式バルブ継手（８３）のネジ山付きボス（１０３）と螺合する。
【０１６５】
バルブカートリッジ（８１）のこの第２の実施例のバルブモジュールアセンブリ（１０５）は、第１の実施例で使用されるバルブモジュールアセンブリ（４９）と同じ基本構成要素を有するが、それら構成要素には僅かな違いがある。それらの違いは主に、この実施例では、流体がバルブモジュールアセンブリ（１０５）の一方の側から反対側に出るという事実に関連している。
【０１６６】
バルブモジュール（１０５）は、２つのトッププレート（１０７）、２つの可動バルブ部材（１０９）、２つのバルブシート（１１１）、２つの電動アクチュエータ（１１３）、バルブハウジング本体（１１５）およびバルブハウジングベース（１１７）を含む。バルブハウジング本体（１１５）とバルブハウジングベース（１１７）はともに２つの流体ポートを有している。バルブハウジング本体（１１５）は２つの流体入口ポート（８５）を含み、バルブハウジングベース（１１７）は２つの出口ポート（１１９）を含む。２つの出口ポート（１１９）は、後述する流体混合モジュール（１２１）の通路と連通する。
【０１６７】
トッププレート（１０７）、可動バルブ部材（１０９）およびバルブシート（１１１）はそれぞれ貫通通路を含む。可動バルブ部材（１０９）の１つの貫通通路が、その関連するトッププレート（１０７）およびバルブシート（１１１）の貫通通路と部分的または完全に整列すると、流体はその可動バルブ部材（１０９）を通って流れる。各可動バルブ部材（１０９）は、関連するバルブシート（１１１）に対してアクチュエータ（１１３）により直線方向に移動し、流体の流れが停止する位置まで、または所望の流体流量を達成する位置の範囲まで移動することができる。
【０１６８】
カートリッジ（８１）のこの第２の実施例は、第１の実施例の流体混合モジュール（６５）と同様に動作する流体混合モジュール（１２１）を含む。流体混合モジュール（１２１）は、２つの中間水路（１２３）を有し、各水路が、流体を一体の流体混合チャンバ（１２５）へと導く。混合チャンバ（１２５）は、各中間水路（１２３）からの流体の流れが出会う領域に位置する。
【０１６９】
流体混合モジュール（１２１）は、２つの別個の供給源から流体の流れを受け入れて、流体の流れを合わせ、流体の流れが出会ったときに能動的に混合するように構成されている。この場合、流体は、それぞれバルブモジュール（１０５）の２つの出口ポート（１１９）から中間水路（１２３）の各々に受け入れられる。流体混合モジュール（１２１）は、流体混合チャンバ（１２５）内で各流体を一緒に回転させることにより、２つの流体の流れを能動的に混合する。
【０１７０】
混合チャンバ（１２５）は、流入する流体が混合チャンバ（１２５）に入る領域に第１の直径（１２６）を有し、混合チャンバ（１２５）は、混合流体が混合チャンバ（１２５）から出る位置に第２のより小さい直径（１２７）を有する。混合チャンバ（１２５）は、第１の直径（１２６）から第２の直径（１２７）への移行部に丸みを帯びた漏斗状部分を含む。
【０１７１】
２つの流体の流れはそれぞれ、混合チャンバ（１２５）の両側から混合チャンバ（１２５）に入る。流体混合モジュール（１２１）、より具体的には中間水路（１２３）は、第１の直径により規定される混合チャンバ（１２５）の一部の外周のほぼ接線方向に沿って流体の流れがそれぞれ混合チャンバに入るように構成されている。
【０１７２】
図１０および図１１に示すように、流路または中間水路（１２３）は、混合チャンバ（１２５）に近付くに連れて狭くなる。これにより、流体が混合チャンバ（１２５）に入るときに流体が加速され、混合作用が強化される。
【０１７３】
流体混合モジュール（１２１）は、バルブカートリッジ（８１）の流体出口（８９）内に温度センサ（１２９）を保持するように構成されたソケット（１２８）を含む。流体出口（２８）は、本質的に流体混合モジュール（１２５）の出口部分である。温度センサ（１２９）は、流体が流体混合モジュール（１２１）を出るときに流体温度を検知するように配置されている。
【０１７４】
流体混合モジュール（１２１）は、ミキシングバルブモジュール（１０５）によって生成される混合水の正確な温度測定を可能にし、それにより電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（８１）内の閉ループ制御を可能にするため、バルブカートリッジ（８１）の重要な部分である。
【０１７５】
電動アクチュエータ（１１３）およびプリント回路基板（１３１）を含む電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（８１）の電気部品は、円筒形キャップ（１３３）内に収容されている。円筒形キャップ（１３３）は、バルブカートリッジ（８１）の本体（１３５）に取り付けられ、小ネジ（１０１）によって定位置に保持されている。この実施例では円筒形のキャップが使用されているが、キャップ（１３３）は任意の形状にできることが想定される。
【０１７６】
電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（８１）のこの第２の実施例には、一体型の入力装置は含まれていない。リモート入力装置、例えば、タッチスクリーンまたは手動操作ノブを備えたリモート装置を使用して、所望の水温を提供することができ、この入力が、配線またはＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈまたは誘導データ転送などの非接触方式を介してバルブカートリッジ（８１）に中継される。代替的には、タッチスクリーンまたは手動操作ノブを電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（８１）に組み込むことができる。
【０１７７】
第３の実施例
図１２〜図１５を参照して、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（１６１）の第３の実施例を説明する。電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（１６１）の第３の実施例は、以下に概説することを除いて、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（１１）および（８１）の第１および第２の実施例と同様である。
【０１７８】
この第３の実施例（１６１）との大きな違いは、この第３の実施例が円筒形のハウジング内に収まるように設計され、第３の固定式バルブ継手（１６３）の３つの面の流体接続と係合することである。バルブカートリッジ（１６１）の１つの流体入口（１６５）は、バルブカートリッジ（１６１）の一面または一端の第１の合わせ面（１６７）に位置し、第２の流体入口（１６５）は、バルブカートリッジ（１６１）の他面または他端の第２の反対側の合わせ面（１６９）に位置する。そして、バルブカートリッジ（１６１）の流体出口（１７１）は、第１の合わせ面（１６７）と第２の合わせ面（１６９）の間に位置する第３の合わせ面であって、それら面に対して垂直な方向を向く第３の合わせ面（１７３）に位置する。
【０１７９】
バルブカートリッジ（１６１）は、固定式バルブ継手（１６３）の中央ハウジング（１８１）内のキャビティ（１７９）の３つの別個または異なる面に位置する流体出口（１７５）および流体入口（１７７）と係合するように構成されている。第１の合わせ面（１６７）および第２の合わせ面（１６９）は、カートリッジ（１６１）の実質的に円筒形本体（１８３）の両端に位置する。そして、第３の合わせ面（１７３）は、円筒形本体（１８３）の側面上の平坦なベース部（１８５）上に位置する。円筒形本体（１８３）は、キャビティ（１７９）内に収まるように構成され、キャビティ（１７９）と相補的である。
【０１８０】
バルブカートリッジ（１６１）は、円筒形本体（１８３）の第２の平坦部（１８９）上に位置する表示画面（１８７）を有する。第２の平坦部（１８９）は、平坦なベース部（１８５）の位置と比較すると、実質的に円筒形の本体（１８３）の反対側に位置する。バルブカートリッジ（１６１）の制御システムのプリント回路基板（１９１）は、表示画面（１８７）の下に位置する。
【０１８１】
バルブカートリッジ（１６１）は、固定式バルブ継手（１６３）の中央ハウジング（１８１）内に収まるように構成されている。この実施例の固定式バルブ継手（１６３）は、壁の温水パイプ接続部と冷水パイプ接続部まで接続するように構成され、それら接続部は通常、約１５０〜２５０ミリメートル離れている。このようにして、固定式バルブ継手（１６３）は、建物の配管システムに固定することができる。
【０１８２】
図１４および図１５を参照すると、固定式バルブ継手（１６３）が３つの主要部品、第１の端部継手（１９３）および第２の端部継手（１９５）を含み、それぞれが中央ハウジング（１８１）の両端に取り付けられていることが分かる。第１の端部継手（１９３）は、建物の一対の水道管接続部の一方に接続するように構成された管継手を含み、第２の端部継手（１９５）も、一対の水道管接続部の他方に接続するように構成された管継手を含む。
【０１８３】
第１の端部継手（１９３）は、固定式バルブ継手（１６３）の流体出口（１７５）の１つも含み、それらが、カートリッジ（１６１）の流体入口（１６５）と係合するとともに、その流体入口と流体密封シールを形成するように構成されている。第２の端部継手（１９５）は、カートリッジ（１６１）の他の流体入口（１６５）と流体密封シールを形成するように同様に構成されている。中央ハウジング（１８１）は、固定式バルブ継手（１６３）の流体入口（１７７）を含み、この流体入口（１７７）は、カートリッジ（１６１）の流体出口（１７１）と係合して流体密封シールを形成するように構成されている。このようにして、流体入口（１７７）は、固定式バルブ継手のハウジングの２つの端部間の中央位置に配置されている。固定式バルブ継手（１６３）の流体入口（１７７）は、カートリッジ（１７７）から温度制御された水を受け入れ、通常はシャワーヘッドに接続されている。
【０１８４】
電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（１６１）のこの第３の実施例は、カートリッジバルブ（８１）の第２の実施例を参照して説明した流体混合モジュール（１２５）と同様に機能する流体混合モジュール（図示省略）を有する。電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（１６１）の第３の実施例の流体混合モジュールは、円筒形本体（１８３）内に一体的に形成され、バルブ構成要素の真下に位置する。
【０１８５】
電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（１６１）の第３の実施例のバルブモジュール（１９７）は、殆どの点で、本明細書に記載の電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（１１）の第１の実施例のバルブモジュールと同様である。最も顕著な違いは、２つの電動アクチュエータ（１９９）がそれぞれ円筒形本体（１８３）の両端に配置されていることである。このようにして、バルブモジュール（１９７）の２つのバルブサンドイッチアセンブリは、バルブモジュール（４９）の２つの同一のバルブアセンブリと比べると、他方の鏡像である。
【０１８６】
また、円筒形本体（１８３）は、バルブモジュール（１９７）のバルブハウジング本体およびバルブハウジングベースも形成することに留意されたい。バルブモジュールのトッププレート（２０１）は、４本の小ネジ（２０３）を使用して円筒形本体（１８３）に取り付けられ、バルブサンドイッチの固定部分と可動部分を互いにクランプした状態で維持する。
【０１８７】
温度センサ（２０５）は、バルブモジュールのトッププレート（２０１）の中心にある穴を通して取り付けられ、バルブ構成要素間を通り、円筒形本体（１８３）の平坦なベース部（１８５）に位置する流体出口（１７１）へと下方に延びている。
【０１８８】
代替的な構成では、第３の固定式バルブ継手（１６３）を、壁の温水および冷水パイプ接続部に接続される単一部品として作成することができる。そして、第３の固定式バルブ継手（１６３）は、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（１６１）の修正版を取付可能な合わせ面を含むことができる。カートリッジは、独自のクロームメッキを施したカバーおよびユーザインターフェイスを含むことができる。このように、カートリッジは、何れにしても固定式バルブ継手を分解する必要なく、交換することができる。
【０１８９】
第４の実施例
図１６および図１７を参照して、本発明の別の態様に係るミキシングバルブアセンブリ（２４１）を以下に説明する。この実施例では、ミキシングバルブアセンブリ（２４１）は取り外し可能なカートリッジの特徴部を含まないが、ミキシングバルブアセンブリは、本明細書に記載の取り外し可能なカートリッジの実施例で使用されるものと同様のバルブモジュールアセンブリ（２４３）を含む。
【０１９０】
ミキシングバルブアセンブリ（２４１）は、バルブモジュールアセンブリ（２４３）が取り付けられるバルブ本体（２４５）を本質的に含む。バルブ本体（２４５）は、２つの流体入口ポートと１つの混合流体出口ポートを含む。バルブモジュールアセンブリ（２４３）を介する場合を除き、流体入口ポートまたは出口ポートは何れも他方と連通していない。
【０１９１】
第１の流体入口ポート（２４７）は第１のバルブ入口ポート（２４９）と連通し、同様に、第２の流体入口ポート（２５１）は第２のバルブ入口ポート（２５３）と連通する。そして、２つのバルブ出口ポート（２５５）は、バルブ本体（２４５）の流体出口ポート（２５７）と連通する。
【０１９２】
バルブモジュールアセンブリ（２４３）は、バルブ本体（２４５）の機械加工面（２６１）と係合する平坦なベースを有している。第１のバルブ入口ポート（２４９）、第２のバルブ入口ポート（２５３）および２つのバルブ出口ポート（２５５）は、機械加工面（２６１）上に位置する。６本の小ネジ（２６３）を使用してバルブモジュールアセンブリ（２４３）をバルブ本体（２４５）に取り付けると、ポート（２４９）、（２５３）、（２５５）の各々と、バルブモジュールアセンブリ（２４３）の底面の対応するポートとの間に、４つのエラストマーシール（２６５）を使用して、流体密封シールが作成される。
【０１９３】
バルブモジュールアセンブリ（２４３）の構造および機能は、本明細書の第１の実施例を参照して説明したバルブモジュールアセンブリ（４９）と同様である。バルブモジュールアセンブリ（２４３）は、可動バルブ部材（２６７）、バルブシート（２６９）、バルブトッププレート（２７１）、電気モータ（２７３）およびリードスクリューアセンブリを有し、リードスクリューアセンブリが、ネジ付き駆動シャフト（２７５）およびネジ付き被駆動スリーブ（２７７）を備える。
【０１９４】
バルブモジュールアセンブリ（２４３）はやや長方形のハウジング部材（２７９）に取り付けられ、電気モータ（２７３）とプリント回路基板（２８１）は、長方形のハウジング部材（２７９）にスナップ留めされるキャップ（２８３）内に収容されている。
【０１９５】
温度センサ（２８５）は、バルブ本体（２４５）に取り付けられ、流体出口ポート（２５７）から流出する流体に曝される。温度センサ（２８５）により、ミキシングバルブアセンブリが閉ループ温度制御を実現することができる。２つのバルブ出口ポート（２５５）に流入する流体は、円形通路を規定する円に接する角度で流体出口ポート（２５７）に至る円形通路に入るように導かれる。それにより、円形通路に流入する流体は渦巻き、これが、流体または水の２つの流れの迅速な混合の助けとなる。この混合は、温度センサ（２８５）のすぐ上流で生じる。
【０１９６】
代替例として、温度センサ（２８５）は、本明細書に記載の第１、第２、および第３の実施例のように、バルブモジュールアセンブリ（２４３）内に含まれて、流体混合チャンバ内に取り付けられるようにしてもよい。
【０１９７】
温度入力は、リモート入力装置から受信され、本明細書に記載のカートリッジと同様に有線または無線の方法を使用して、ミキシングバルブアセンブリ（２４１）の制御システムに中継することができる。
【０１９８】
ミキシングバルブアセンブリ（２４１）は、閉ループ温度制御が可能なコンパクトな構成であり、建物の配管用パイプに容易に設置でき、必要なのは、３つのパイプ接続部と電力およびデータ接続部のみである。そのサイズにより、壁の空洞内や、配管の設置に適した場所に容易に設置することが可能になる。
【０１９９】
第５の実施例
図１８〜図２６を参照して、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（３１１）の第５の実施例について説明する。電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（３１１）の第５の実施例は、多くの点で、本明細書に記載の電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（８１）の第２の実施例に類似している。電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（３１１）の第５の実施例と電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（８１）の第２の実施例との間の主な違いは、混合流体がバルブカートリッジ（３１１）を出るときの経路である。バルブカートリッジ（３１１）では、混合流体は、第１の流体制御バルブアセンブリ（３１５）と第２の流体制御バルブアセンブリ（３１７）との間に位置する混合流体出口水路（３１３）を通って出る。
【０２００】
混合流体の新しい流れ方向により、２つの入口ポート（３１９）と出口ポート（３２１）がすべてバルブカートリッジ（３１１）の片側に配置され、実際にはすべてが単一の平坦合わせ面（３２３）に配置された構成が提供される。単一の合わせ面（３２３）により、バルブカートリッジ（３１１）を固定バルブ部材（３２５）の単一の合わせ面に係合させて取り付けることが可能となる。この実施例では、バルブカートリッジ（３１１）が、バルブ部材ハウジング（３２９）の外縁近くにある小ネジ穴（３２７）を通る２本の小ネジ（図示省略）を使用して、固定バルブ部材（３２５）に留められている。バルブ部材ハウジング（３２９）は、第１の流体制御バルブアセンブリ（３１５）と第２の流体制御バルブアセンブリ（３１７）の両方によって共有されている。
【０２０１】
電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（３１１）の第５の実施例と電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（８１）の第２の実施例のもう１つの顕著な違いは、温度検知手段（３３１）の位置と、流量検知手段（３３３）の追加である。温度検知手段（３３１）および流量検知手段（３３３）はそれぞれ、混合および検知モジュール（３３７）の後面を通して取り付けられている。
【０２０２】
各流体制御バルブアセンブリ（３１５、３１７）は、可動バルブ部材（３３９）および２つの固定バルブ部材（３４１）、およびバルブ作動装置（３４３）を有する。各流体制御バルブアセンブリ（３１５、３１７）は、使用時に、関連する可動バルブ部材（３３９）がバルブ作動装置（３４３）によって、２つの固定バルブ部材（３４１）に対して直線運動で移動し、それにより各流体制御バルブアセンブリを通る流体の流れを制御するように構成されている。
【０２０３】
可動バルブ部材（３３９）は、２つの固定バルブ部材（３４１）の間に挟まれており、バルブ部材（３３９、３４１）のすべてはセラミック系材料で作られている。すべてのバルブ部材（３３９、３４１）は細長い形状であり、真っ直ぐな側面と丸みを帯びた端部を有し、長さが幅の約２倍となっている。可動バルブ部材（３３９）の直線運動は、細長い形状の長さ方向に沿っている。
【０２０４】
可動バルブ部材（３３９）および２つの固定バルブ部材（３４１）はそれぞれ、通路（３４５）を含み、この通路を通る流体の流れが、２つの固定バルブ部材（３４１）に対する可動バルブ部材（３３９）の位置によって制御される。可動バルブ部材（３３９）の通路（３４５）が２つの固定バルブ部材（３４１）の通路（３４５）と完全に整列したときに、最大流体流量が生じることとなる。通路（３４５）が全く重なり合わない場合には流れがゼロとなり、通路（３４５）が完全な整列に向けて移動するにつれて流れが増加し、その間のポイントで一定範囲の流れが発生する。
【０２０５】
バルブ作動装置（３４３）は、手動で操作されるレバーまたは回転可能なノブまたはハンドル、または電動アクチュエータなどを含むことができ、この実施例では、バルブ作動装置（３４３）が、電気モータ（３４７）および線形アクチュエータ（３４９）を含む動力式アクチュエータである。線形アクチュエータ（３４９）は、可動バルブ部材（３３９）に結合されている。この実施例では、線形アクチュエータ（３４９）が単純なリードスクリューアセンブリの形態となっている。
【０２０６】
リードスクリューアセンブリのネジ付きスピンドル（３５１）は、電気モータ（３４７）の主軸の一体的部分であり、それにより、ネジ付きスピンドル（３５１）は電気モータによって直接駆動される。リードスクリューアセンブリは、被駆動ナットまたはスリーブ（３５３）も含み、ナットまたはスリーブ（３５３）が、ネジ付きスピンドル（３５１）のネジ山と相補的なネジ山を有する。
【０２０７】
スリーブ（３５３）は、可動バルブ部材（３３９）に接続されているか、または直接結合されている。この実施例では、スリーブ（３５３）の自由端の「Ｔ」字形の突起（３５５）を可動バルブ部材（３３９）の一端の相補的な「Ｔ」字形のスロット（３５７）と係合させることにより、その結合が達成されている。「Ｔ」字形スロット（３５７）は、相補的な突起（３５５）がスライドしてスロット（３５７）と係合することを可能にすると同時に、可動バルブ部材（３３９）に対する突起（３５５）の回転を防止するように構成されている。使用中の可動バルブ部材（３３９）の意図された移動方向での可動バルブ部材（３３９）に対するスリーブ（３５３）の直線運動も、突起（３５５）とスロット（３５７）間の「Ｔ」字形ジョイントによって防止されている。
【０２０８】
各流体制御バルブアセンブリ（３１５、３１７）は、可動バルブ部材（３３９）を固定バルブ部材（３４１）と密封接触状態に保持するように構成されたバルブ部材ハウジング（３２９）を含む。この実施例では、単一のバルブ部材ハウジング（３２９）が流体制御バルブアセンブリ（３１５、３１７）の両方を収容し、バルブ部材ハウジング（３２９）が、可動バルブ部材（３３９）の直線運動を案内して、固定バルブ部材（３４１）を定位置に保持するように構成されたガイド（３６１）を含む。
【０２０９】
この実施例では、バルブ部材ハウジング（３２９）が、ボックス部材（３６３）および蓋部材（３６４）を備え、そらら２つのハウジング部材（３６３）、（３６４）がどちらも比較的剛性の高いプラスチック材料で作られており、可動バルブ部材（３３９）と２つの固定バルブ部材（３４１）を保持および密閉すべく、互いに溶接されている。また、バルブ部材ハウジング（３２９）は、流体入口ポート（３１９）と、流体出口ポート（３２１）で終わる混合流体出口水路（３１３）とを含む。
【０２１０】
電気モータ（３４７）は、バルブ部材ハウジング（３２９）の外側に取り付けられ、バルブ部材ハウジング（３２９）に対して固定された状態で保持されている。電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（３１１）で使用される２つの電気モータ（３４７）は、モータベースプレートハウジング部材（３６５）とモータカバーハウジング部材（３６６）とを含むモータハウジング内に収容されている。
【０２１１】
電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（３１１）の第５の実施例は、混合および検知モジュール（３３７）も含む。混合および検知モジュール（３３７）は、本体（３７１）、温度検知手段（３３１）および流量検知手段（３３３）を有する。本体（３７１）は、２つの入口領域（３７７）、混合チャンバ（３７９）および出口領域（３８１）を有する。混合チャンバ（３７９）は、可動バルブ部材（３３９）の下流かつ温度検知手段（３３１）の上流に位置する。
【０２１２】
この実施例では、２つの入口領域（３７７）と出口領域（３８１）がすべて、本体（３７１）の同じ側にある。このように、混合および検知モジュール（３３７）は、バルブ部材ハウジング（３２９）から２つの個別の流体の流れを受け入れて、２つの流体の流れを結合または混合し、その後、混合流体をバルブ部材ハウジング（３２９）の混合流体出口水路（３１３）を介して戻すように導くことができる。
【０２１３】
混合チャンバ（３７９）は、２つの入口領域（３７７）と連通するとともに、出口領域（３８１）と連通している。２つの入口領域（３７７）はそれぞれ、関連する移送通路（３８３）によって混合チャンバ（３７９）に接続されている。各移送通路（３８３）は、先細であり、流れの方向に沿って狭くなり、流体が混合チャンバ（３７９）に入るときに、流体に渦運動を引き起こすように構成されている。
【０２１４】
混合チャンバ（３７９）は、円筒形混合チャンバであり、移送通路（３８３）はそれぞれ、円筒形混合チャンバ（３７９）の外周を規定する円のほぼ接線方向に流体を導く。移送通路（３８３）の断面積は、流れが混合チャンバ（３７９）に向かう方向に沿って減少する。移送通路（３８３）は、混合チャンバ（３７９）に隣接する断面積よりも入口領域（３７７）に隣接する断面積が大きく、流体は狭いギャップを通って移動するように強制されるため、流体は、混合チャンバ（３７９）に向かって移動するときに加速される。
【０２１５】
温度検知手段（３３１）は、流体が出口領域（３８１）に向かう又は通るとき、あるいは混合流体出口水路（３１３）内にあるときに流体の温度を検知できるように配置された温度検知素子（３８５）を含む。
【０２１６】
流量検知手段（３３３）は、混合チャンバ（３７９）内の渦巻く流体によって回転する回転要素（３８７）を含む。回転要素（３８７）は、パドルホイールの形態である。温度検知素子（３８５）はプローブまたはシャフト（３８９）に支持され、回転要素（３８７）はシャフト（３８９）に支持され、シャフト（３８９）と同軸の軸を中心に回転する。回転要素（３８７）は、固定輪（３９０）によってシャフト（３８９）にしっかりと保持されている。回転要素（３８７）は、流量検知手段（３３３）の磁気または近接検知トランスデューサ（３９１）、例えばホール効果トランスデューサによって検知されるように構成された１または複数の磁気検知物体を含む。
【０２１７】
モジュール本体（３７１）は、２つの実質的に平らで平行な面、すなわち、入口領域（３７７）と出口領域（３８１）を含む第１の面（３９３）と、温度検知素子（３８５）が取り付けられる第２の面（３９５）とを有する。混合チャンバ（３７９）は、第１の面（３９３）と第２の面（３９５）との間に位置する。入口領域（３７７）に流入する流体の流れおよび出口領域（３８１）から流出する流体の流れはすべて、第１の面（３９３）の単一面を通る流れである。
【０２１８】
この実施例では、２つの流体制御バルブアセンブリ（３１５、３１７）と混合および検知モジュール（３３７）とを組み合わせて、電子制御可能なミキシングバルブアセンブリが形成されている。ミキシングバルブアセンブリは、交換可能なバルブカートリッジ（３１１）の重要な部分である。交換可能なバルブカートリッジ（３１１）は、集積回路（３９７）を含む制御システムをさらに含み、集積回路が、混合および検知モジュール（３３７）から入力を受け取って、各流体制御バルブアセンブリ（３１５、３１７）の電気モータ（３４７）の動作を制御するように構成されている。集積回路（３９７）は、モジュール本体（３７１）に固定された制御ボックスハウジング（３９９）および制御ボックス蓋（４０１）内に収容されている。本明細書に記載の他の実施例と同様に、制御システムは、様々な手段、例えば手動回転ノブ、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈまたは他のデータ送信などからコマンド入力を受け取るように構成されている。
【０２１９】
上述したように、交換可能なバルブカートリッジ（３１１）は２つの入口ポートと１つの出口ポートとを有し、それらがすべて、ほぼ平坦な合わせ面（３２３）の形態の単一の係合特徴部に位置している。実質的に平坦な合わせ面（３２３）は、エラストマーＯリングシールを保持するように構成されたＯリング溝の形態の構造を含む。エラストマーシールは、固定式バルブ継手（３２５）に対する各入口ポートと出口ポート（３１９、３２１）の接続部の周りに配置され、漏れ防止シールを生成するために使用されている。漏れ防止シールは、バルブカートリッジ（３１１）の合わせ面（３２３）と固定式バルブ継手（３２５）の相補的な係合特徴部との間に確立され、固定式バルブ継手（３２５）の相補的な係合特徴部が、エラストマーシールに接触して圧縮する実質的に平坦な面となっている。
【０２２０】
交換可能なバルブカートリッジ（３１１）は、機械的な固定システムによって、交換可能なバルブカートリッジを固定式バルブ継手（３２５）にしっかりと保持できるように、またはそれを可能にするように構成されている。この実施例では、２本の小ネジ（図示省略）が、２つの小ネジ穴（３２７）に通され、固定式バルブ継手（３２５）の２つの内部ネジ穴にネジ込まれ、さらに、エラストマーＯリングシールを圧縮して漏れ防止シールを形成すべく、バルブカートリッジ（３１１）を固定式バルブ継手（３２５）に固定するように締め付けられている。この取付とシーリング方法により、必要に応じて交換可能なバルブカートリッジ（３１１）を簡単かつ迅速に交換でき、その交換を、特別な配管訓練を受けることなく、実行することができる。
【０２２１】
固定式バルブ継手（３２５）は、配管システムに恒久的に設置し、建物の構造に固定することができる配管ハードウェア装置である。固定式バルブ継手（３２５）は、２つの流体供給部、例えば温水と冷水の供給部に恒久的に接続されるとともに、出口パイプ、例えば温度調節された水をシャワーローズに供給するパイプに恒久的に接続される。この構成により、恒久的な配管接続部を切断することなく、バルブカートリッジ（３１１）を交換または修理することができる。
【０２２２】
バルブカートリッジ（３１１）または固定式バルブ継手（３２５）には、必要に応じてフィルタおよび逆止弁を取り付けることができる。
【０２２３】
バルブカートリッジ（３１１）には、電源への有線接続によって電力を供給することができるが、代替的には、誘導電力伝送によってバルブカートリッジ（３１１）に電力を供給することが想定される。例えば、誘導電力伝送モジュールを固定式バルブ継手（３２５）に提供するとともに、対応する誘導電力伝送モジュールをバルブカートリッジ（３１１）に提供し、バルブカートリッジ（３１１）を固定式バルブ継手（３２５）に接続したときに、２つの誘導電力伝送モジュールを互いに隣接させることができる。
【０２２４】
バルブカートリッジ（３１１）の動作モデルは、発明者によって構築され、テストされている。構築されたバルブカートリッジ（３１１）は、サイズが９０×８０×６４ｍｍであり、毎分約１４リットルの流量を処理することができ、これは、殆どの家庭用シャワーに十分なものである。このカートリッジのサイズは、現在市場に出ている２４０×１８０×６８ｍｍのサイズの競合する電子制御可能なミキシングバルブモジュールと比べることができる。この劇的な全体サイズの縮小により、バルブカートリッジ（３１１）を遥かに便利でアクセス可能な場所に取り付けることができ、例えば、バルブカートリッジ（３１１）を、手動シャワーミキシングバルブを収容するように現在設計されているシャワー制御モジュール、継手またはハウジング内に取り付けることができる。
【０２２５】
図２６には、バルブ部材ハウジング（３２９）の代替的なボックス部材（３６３Ａ）が示されている。この代替的なボックス部材（３６３Ａ）では、交互に配置された入口ポート（３１９Ａ）と交互に配置された出口ポート（３２１Ａ）に繋がる通路が、直角に曲がった部分を有する通路であり、入口ポート（３１９Ａ）および出口ポート（３２１Ａ）が、線形アクチュエータ（３４９）の動作方向に対して垂直な面上に位置するようになっている。
【０２２６】
この代替的な構成では、流体入口（３１９Ａ）および流体出口（３２１Ａ）を通る流体の流れの方向が、電気モータ（３４７）の回転軸の方向と実質的に一致する流れの方向である。入口ポート（３１９Ａ）および出口ポート（３２１Ａ）を通る流れの方向は、線形アクチュエータ（３４９）の動作方向および可動バルブ部材（３３９）の移動方向とも一致している。
【０２２７】
この代替的な構成により、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（３１１）を、バルブカートリッジ（３１１）が固定式バルブ継手（３２５）と係合する方向において見たときの外形が小さくなるように構築することができる。すなわち、この代替的な構成では、バルブカートリッジ（３１１）を、固定式バルブ継手（３２５）に取り付けるときに、より小さい外形の結果として、壁またはシャワーライニングのより小さな開口部に取り付けることができる。このようにして、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（３１１）は、図６に示す電子制御可能なミキシングバルブカートリッジ（１１）の第１の実施例と同様の方法で使用することができる。
【０２２８】
第６の実施例
図２６および図２７を参照して、代替的なバルブ部材構成（４１１）について説明する。この代替的なバルブ部材構成（４１１）は、単一のアクチュエータのみを使用して混合を制御するために使用される単一セットのバルブ部材に２つの入口供給を提供するようにバルブ部材ハウジングを適切に変更することで、本明細書に記載のタイプの電子制御式ミキシングバルブカートリッジで使用することができる。
【０２２９】
単一のアクチュエータは、本明細書の他の実施例に示されているアクチュエータと同様の電気モータ（４１３）およびリードスクリューアセンブリ（４１５）を含む。代替的なバルブ部材構成（４１１）との大きな違いは、単一の可動バルブ部材（４１７）を使用して、第１の固定部材（４１９）に設けられた２つの入口ポートを制御することである。入口固定部材（４１９）の第１の入口ポート（４２１）は、例えば冷水供給部に接続することができ、入口固定部材（４１９）の第２の入口ポート（４２３）は、温水供給部に接続することができる。
【０２３０】
本明細書に記載の他の実施例と同様に、可動バルブ部材（４１７）は２つの固定バルブ部材の間に挟まれ、バルブ部材のすべてがセラミック材料で作られている。この場合、可動バルブ部材（４１７）は、第１の固定部材（４１９）と第２の固定部材（４２５）との間に挟まれている。第２の固定部材（４２５）は、出口ポート（４２７）を有する。出口ポート（４２７）は、組み合わされた第１および第２の入口ポート（４２１、４２３）の外周と同様の全体サイズを有する。可動バルブ部材（４１７）は、出口ポート（４２７）のサイズの約半分である制御ポート（４２９）を有する。
【０２３１】
可動バルブ部材（４１７）は、アクチュエータによって、４つの領域に移動して、それら領域を通過すると言える。その４つの領域は、
・制御ポート（４２９）が第１の固定部材の中実領域で完全に覆われる第１の領域であって、流体がバルブ部材アセンブリを全く通過しない第１の領域と、
・制御ポート（４２９）が第１の固定部材の第１の入口ポート（４２１）の上にある第２の領域であって、第１の入口ポート（４２１）からの流体のみがバルブ部材アセンブリを通過できる第２の領域と、
・制御ポート（４２９）が第１の固定部材の第１の入口ポート（４２１）と第２の入口ポート（４２３）の両方の上にある第３の領域であって、第１の入口ポート（４２１）と第２の入口ポート（４２３）の両方からの流体がバルブ部材アセンブリを通過できる第３の領域と、
・制御ポート（４２９）が第１の固定部材の第２の入口ポート（４２３）の上にある第４の領域であって、第２の入口ポート（４２３）からの流体のみがバルブ部材アセンブリを通過できる第４の領域である。
【０２３２】
このようにして、代替的なバルブ部材構成（４１１）は、単一のアクチュエータのみを使用して２つの流体の流れの混合を制御することができる。代替的なバルブ部材構成（４１１）は、温度センサおよび電子制御システムと組み合わせて使用して、本明細書に記載のタイプの電子制御可能なミキシングバルブカートリッジをもたらすことができる。
【０２３３】
変形例
本発明の態様は、単なる例として説明しているだけであり、その範囲から逸脱することなく、それらに変更および追加を加えることができることを理解されたい。
【０２３４】
本明細書に記載のいくつかのミキシングバルブアセンブリは、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジを１つのみ含むが、複数のカートリッジ、例えば、別々の入力パネルから複数のシャワーヘッドを供給するアセンブリを使用することが想定される。
【０２３５】
本明細書に記載のバルブモジュールアセンブリは、直線的に移動する可動バルブ部材を含む。代替的な実施形態では、バルブモジュールアセンブリが、回転可能な可動バルブ部材、例えば、手動ミキシングバルブで一般的に使用される四分の一回転セラミックバルブディスクを含むことが想定される。
【０２３６】
同様に、本明細書に記載の実施例はすべて、２つの電動アクチュエータおよびバルブ部材の２つの係合ペアを含むが、バルブが１つの係合ペアのみを含み、単一のアクチュエータで操作されることも想定される。
【０２３７】
本明細書に記載のバルブは、２つの流体入口と１つの流体出口を含むが、２つより多い流体入口と任意の数の流体出口を管理するために同じ動作原理と構成要素が使用されることも想定される。同様に、代替的な実施形態に適合させるために、複数の温度センサを使用することも可能である。
【０２３８】
可動バルブ部材および固定バルブ部材は、セラミック材料で作られており、各々を、摩擦を減らすために異なるセラミック材料で作ることが可能であり、例えば、一対の係合バルブ部材のうちの一方をアルミナ、他方をジルコニア、炭化ケイ素または窒化ケイ素で作ることが可能である。
【０２３９】
本明細書に記載の実施例では、２つのハウジング部材がプラスチック材料で作られて、互いに溶接されている。しかしながら、２つのハウジング部材を、機械的な留め具で一緒に保持して、それらを例えば真鍮などの金属で作ることも想定される。
【０２４０】
本明細書に記載の実施例はすべて、電動アクチュエータを備えている。アクチュエータに動力を供給する他の手段、例えば、液圧駆動アクチュエータ（例えば、水圧を使用）または空気圧駆動アクチュエータを使用することも想定される。
【０２４１】
バルブカートリッジまたはミキシングバルブアセンブリの何れかの電子制御システムは、手動操作ノブ、レバー、または同様の手動制御デバイスを有するローカル入力装置またはユーザインターフェイスから機械的入力を受け取るように構成することができる。
【０２４２】
電子制御可能なミキシングバルブカートリッジは、必要に応じて、例えば、水の使用量の管理に使用するために、または温度を制御する代替的方法として、１または複数の流量センサを含むことができる。
【０２４３】
任意選択的には、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジは、流体がバルブカートリッジを通って流れるときに電気エネルギーを生成するように構成されたタービン発電機を含むことができる。
【０２４４】
電子制御可能なミキシングバルブカートリッジは、緊急遮断バルブ、例えば、特に停電時の安全性を高めるために、選択した温度を超える流体がバルブカートリッジから流出するのを防ぐように構成されたワックスチューブ作動シャットオフバルブまたはダイバータバルブも含むことができる。
【０２４５】
電子制御可能なミキシングバルブカートリッジは、安全性を向上させ、アクチュエータによる作業を減らすために、手動の流量制御およびシャットオフバルブを含むこともできる。このオプションでは、アクチュエータは流量のみを制御し、シャットオフの役割を制御することはなく、それにより、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジで使用される電力を削減することができる。
【０２４６】
電気モータと可動バルブ部材との間の結合は、様々な形態をとることが考えられる。例えば、代替的な実施形態では、可動バルブ部材が、ネジ継手を介して、それぞれの電気駆動モータに直接結合することができる。可動バルブ部材の一部である、あるいは可動バルブ部材に連結されるネジ付きシャフトは、１つの選択肢として、電気モータの主軸に形成された雌ネジと係合することができる。
【０２４７】
係合する「Ｔ」字形スロットおよび突起を含む、線形アクチュエータと可動バルブ部材との間の機械的接続部は、代替的には、可動バルブ部材に突起を有し、線形アクチュエータにスロットを有することもできる。
【０２４８】
１または複数の固定バルブ部材は、バルブ部材ハウジングに形成されたバルブシートの形態をとることが考えられる。本明細書に記載のバルブ技術を使用して、流量制御バルブ、例えば、１つの入口、１つの出口および流量センサを有する流量制御バルブを製造することも考えられる。
【０２４９】
定義
本明細書全体を通じて、「comprise（含む）」という単語および「comprises（含む）」および「comprising（含む）」などのその変化形は、他の付加、成分、整数またはステップを除外することを意図するものではない。
【０２５０】
利点
少なくとも本発明の好ましい形態は、より簡単かつ容易に設置および交換することができ、それにより人件費を削減することができる、電子制御可能なミキシングバルブカートリッジを提供することがわかる。バルブカートリッジのサイズが比較的小さいことは、現在使用されている手動操作のミキシングバルブと同じ場所に設置することができ、同じスタイルの継手に連結することができることを意味している。
【０２５１】
カートリッジの設計は、一部を形成する電子制御可能なバルブの予想される信頼性を損なうことなく、バルブサイズとバルブコストを削減することも意図している。
【０２５２】
ミキシングバルブアセンブリも同様にシンプルで小型であるため、製造コストを削減し、設置の柔軟性を高めることができる。
【０２５３】
ミキシングバルブで２つのバルブアセンブリを使用することにより、合計流量と混合の両方を個別に調整または制御することができる。
【０２５４】
セラミック製のバルブ部材を使用することにより、信頼性の高いシーリングと長寿命を実現することができる。
【０２５５】
可動バルブ部材の直線運動により、比較的小型の電気モータとリードスクリューとを組み合わせて使用して、作動させることが可能となり、その作動手段は、低コストであり、可動バルブ部材が部分的に固定された場合、例えばバルブ乾燥で固定された場合でも、確実に可動バルブ部材を動かすのに十分強力である。
【０２５６】
本明細書に記載の混合および検知モジュールにより、非常にコンパクトなバルブカートリッジ内で温度と流量に関する有用なフィードバックを取得することができる。混合チャンバ内の渦巻き動作は、２つの流体の流れを急速に混合し、混合チャンバは、フロー検知パドルホイールに適した場所を提供する。
【０２５７】
信頼性の高いバルブ動作と正確なフィードバックの組合せにより、簡単に着脱できるように容易に構成することができる、非常に好都合な電子制御可能なミキシングバルブカートリッジが提供されるものとなる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【国際調査報告】
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