JP2001227674A - ディスクバルブ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摺接面の機械的強度を高くし、且つ加工が容
易で量産加工が可能なディスクバルブ機構を提供するこ
と。 【解決手段】 板状体からなる２枚のディスクを摺接さ
せて流路の開通、遮断を行うようにしたディスクバルブ
機構において、ディスクを、予めＴｉＣ、ＴｉＮ、ある
いはＤＬＣなどの低摺動薄膜をドライコーティングした
合成樹脂製フィルムに、通水路を形成する合成樹脂部材
を融着し、低摺動薄膜部分を摺接面としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シングルレバー式
の湯水混合栓などで用いられるディスクバルブ機構に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】シングルレバー式の湯水混合栓などにお
いては、例えば特開平６−１７４１１４号公報に見られ
るように、固定ディスクと可動ディスクを互いに摺接し
た状態で相対移動させることによって、各ディスクに形
成した流体通路の開通、遮断を行うようにしたディスク
バルブ機構が一般的に用いられている。例えば、固定デ
ィスクと可動ディスクを、互いの摺接面で接した状態と
しておいて、レバー操作で可動ディスクを移動させるこ
とによって、湯水の開閉、切替え、調節、混合等の制御
を行うことができるようになっている。

【０００３】また、このようなディスクに対しては、水
漏れがなく耐食性に優れるとともに、長期間の摺動にお
いても異音の発生や摩耗が少なく、また、滑らかな摺動
特性を備えることが要求されていることから、今日では
ディスクを、耐食性、耐摩耗性に優れ、且つ高い寸法精
度が得られるセラミックスにより形成したものが一般に
用いられている。

【０００４】しかし、一般にセラミックスは自己潤滑性
に劣る場合が多く、セラミックスからなるディスク同士
の摺動では滑らかな摺動特性が得難いことから、摺接面
間にシリコーングリスなどの潤滑剤を塗布した状態で使
用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記ディス
クのように、摺接面間に潤滑剤を介在させたものでは、
数千回程度の摺動により潤滑剤が流出してしまい、これ
に伴ってディスクの操作力が増大してしまうとともに、
さらに酷くなると摺動抵抗にバラ付きを生じるスティッ
クスリップやディスク同士が引っ付いて動かなくなる疑
着などの現象を生じ、レバー操作ができなくなるといっ
た課題があった。

【０００６】その為、セラミック製ディスクとの良好な
摺動特性を長期間にわたり維持させるために、互いに摺
動する少なくとも一方のディスクに非晶質硬質炭素膜を
被覆したディスクが提案されている（実開平４−１０８
６５４号公報参照）。

【０００７】しかし、このようなディスクにおいても、
双方のディスクが共に高硬度材からなるために、双方の
摺接面を摩耗させてしまうといった課題があった。

【０００８】しかも、非晶質硬質炭素膜はセラミック製
ディスクとの密着性がそれほど良くないために薄膜の状
態で被覆されており、その結果、高硬度を有するセラミ
ック製のディスクとの摺動により短期間で摩滅し、摺動
抵抗を増大させると共に水漏れを生じるうえ、予め成形
したセラミックディスクを蒸着チャンバーに入れてバッ
ジ処理で非晶質硬質炭素膜を形成しているため、生産効
率が悪く、しかも非晶質硬質炭素膜厚がディスクの中央
部と周縁部でばらついたり、生産ロットでばらつき、ロ
スが多かった。

【０００９】さらに、双方の摺接面は非常に平滑な面に
仕上げられているために互いの摺接面を引っ掻き、この
引っ掻きによりキーキーといった異音を生じるといった
課題もあった。その為、人に不快感を与えてしまうな
ど、非晶質硬質炭素膜を被覆したディスクを組み合わせ
てなるディスクバルブ機構においても未だ上述のような
課題を満足することはできなかった。

【００１０】そこで、互いに摺動する一方のディスクを
高い機械強度を持ったステンレスや真鍮などの金属、あ
るいはアルミナ質、ジルコニア質、窒化珪素質、炭化珪
素質などのセラミックスより形成しその摺接面を非晶質
硬質炭素膜で被覆するとともに、他方のディスクをＰＡ
Ｉ、ＰＩ、あるいはＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＰＡ、ＰＴＦ
Ｅ、ＰＯＭ、ＰＰＯなどの熱可塑性樹脂で形成したもの
が提案されている（特開平８−１５９３０４号公報参
照）。

【００１１】しかしながら、高い機械強度のディスクと
比較的低い機械強度の樹脂製ディスクを組み合わせてい
るために、どうしても機械的強度の低い樹脂製ディスク
が摩耗し漏水する不具合が生じる上、高い機械強度のデ
ィスクに、これを貫通する通路を設けたり、摺接面の平
滑度を確保するためのラッピング加工や、摺接面とは反
対側の面にシール部材を装着するための段部あるいはレ
バーとの係合部を設けたりするための後加工が大変で、
しかも非晶質硬質炭素膜の形成は上述と同様にバッジ処
理であって非晶質硬質炭素膜のばらつきは解消できず、
量産加工が困難でコストアップになってしまう。

【００１２】本発明はこれらの不都合を解決し、摺接面
を均一の厚さに出来、且つ加工が容易で量産加工が可能
なディスクバルブ機構を提供することを目的としてい
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明では、板状体からなる２枚のディスクを摺接
させて流路の開通、遮断を行うようにしたディスクバル
ブ機構において、上記ディスクを、予めＴｉＣ、Ｔｉ
Ｎ、あるいはＤＬＣなどの低摺動薄膜をドライコーティ
ングした合成樹脂製フィルムに、通水路を形成する合成
樹脂部材を融着し、上記低摺動薄膜部分を摺接面とした
ことを特徴としている。

【００１４】このようにすることで、摺接面は均一の厚
さの低摺動膜となり、安定した作動のディスクバルブ機
構が実現でき、しかも合成樹脂部材を成形する際に、貫
通する通路を設けたり、摺接面とは反対側の面にシール
部材を装着するための段部あるいはレバーとの係合部な
どを加工でき、量産加工が可能なり、コストも安く出来
る。

【００１５】合成樹脂部材を合成樹脂製フィルムに２色
成形することにより融着すれば、２色成形すると同時
に、低摺動膜付きのディスクバルブを製作でき、生産性
が一層向上し、コストが安くなる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基いて本発明を説明
すると、図１は本発明ディスクバルブ機構を用いた湯水
混合水栓の一部を切り欠いた側面図、図２は同ディスク
バルブ機構の組み付け状況を示す分解斜視図、図３は同
可動ディスクの断面図、図４は同固定ディスクの断面
図、図５は同固定ディスクの側面図、図６は合成樹脂製
フィルムの断面を示す模式図、図７は合成樹脂製フィル
ムをドライコーティングする方法を示す模式図、図８は
ディスクバルブ機構の他の実施例を示す分解斜視図、図
９は同固定ディスクの断面図である。

【００１７】図中１は本発明のディスクバルブ機構を使
用し、レバーハンドル２操作で湯水の混合比、流量調整
及び開閉が行えるシングルレバー式の湯水混合水栓であ
って、その本体３内には可動ディスク４と固定ディスク
５を収納したディスクバルブ機構６が取り付けられてい
る。

【００１８】ディスクバルブ機構６は、略円筒状をした
カートリッジケース７と、このケース７内に収納配置さ
れる可動ディスク４、固定ディスク５および固定ディス
ク５が固定保持されるディスク保持プレート８とから構
成されている。

【００１９】カートリッジケース７内には、可動ディス
ク４の中央に穿設された係合溝９に嵌挿される脚部１０
を有する十字継手１１が、回転および半径方向に揺動可
能に配設され、この十字継手１１に湯水混合水栓１の操
作用レバーハンドル２が接続されている。

【００２０】可動ディスク４は、図３に示すように略円
盤状を呈し、下面の摺接面１２を、合成樹脂製フィルム
１３に２色成形して形成したＰＡＩ、ＰＩ、あるいはＰ
ＰＳ、ＰＥＥＫ、ＰＡ、ＰＴＦＥ、ＰＯＭ、ＰＰＯなど
の熱可塑性合成樹脂部材１４で形成しており、下面略中
央部には窪み部１５が設けられている。

【００２１】固定ディスク５は、図４に示すように、可
動ディスク４より大径の形状寸法をしており、可動ディ
スク４と同様に可動ディスク４の摺接面１２が当接摺動
する上方摺接面１６を、合成樹脂製フィルム１７に２色
成形して形成したＰＡＩ、ＰＩ、あるいはＰＰＳ、ＰＥ
ＥＫ、ＰＡ、ＰＴＦＥ、ＰＯＭ、ＰＰＯなどの熱可塑性
合成樹脂部材１８で形成しており、この摺接面１６と相
対向する側に形成された底面部１９とを備えている。

【００２２】固定ディスク５には、底面部１９から摺接
面１６に連なる水流入孔２０、湯流孔２１、混合水流出
孔２２がそれぞれ貫通して設けられ、これら水流入孔２
０、湯流孔２１、混合水流出孔２２の底面部１９側は円
形のパッキン装着用凹部２３が設けられている。

【００２３】また底面部１９には、底面部１９の輪郭線
より内側の面部に円形をした小直径の位置決め穴２４が
厚さ方向の途中まで設けられている。

【００２４】又、固定ディスク５の側面部２５には、２
つの位置決め部２６が、側面部２５を一部切り欠くこと
によって摺接面１６に直交して形成されている。

【００２５】ディスク保持プレート８は、カートリッジ
ケース７の下端部に形成された切り欠き部２７に係合す
る一対の突部２８を有する略平板状を呈し、このディス
ク保持プレート８には、固定ディスク５の水流入孔２
０、湯流入孔２１および混合水流出孔２２に対応する位
置に、それぞれ水流入口２９、湯流入口３０および混合
水流出口３１が設けられている。

【００２６】そして、これら水流入口２９、湯流入口３
０および混合水流出口３１にはシールパッキン３２が装
着され、このシールパッキン３２の上方端部は固定ディ
スク５の凹部２３に嵌着される。

【００２７】また、ディスク保持プレート８には、保持
体の平面部に直交して一対の突起３３が上方に向けて設
けられている。この一対の突起３３の間隔は、固定ディ
スク５側面部２５に設けた２つの位置決め部２６の間隔
と同一寸法とされている。

【００２８】また、ディスク保持プレート８には、保持
体の平面部に直交して小円柱状の突部３４が上方に向け
て設けられている。この突部３４の直径は、固定ディス
ク５の位置決め穴２４の直径と略同一寸法とされてい
る。

【００２９】固定ディスク５は、ディスク保持プレート
８の上に重ね合せて配置され、２つの位置決め部２６
が、２つの突起３３間に挾持されることにより、固定デ
ィスク５の回転方向への位置決めがなされ、また、位置
決め穴２４が突部３４に嵌合されることにより、固定デ
ィスク５の半径方向の位置決めがなされる。このように
して、固定ディスク５は、ディスク保持プレート８上に
正確かつ強固に固定される。

【００３０】可動ディスク４は、カバープレート３５を
介して十字継手１１の脚部１０に取付けられる。

【００３１】続いてディスク保持プレート８を、カート
リッジケース７の下端部に、切り欠き部２７と突起２８
とを係合させて組付けることにより、ディスクバルブ機
構６が組立てられる。

【００３２】可動ディスク４、及び固定ディスク５の合
成樹脂製フィルム１３、１７は、図６に示すようにポリ
カーボネイト等の樹脂フィルム素材３６表面にＴｉＣ、
ＴｉＮ、あるいはＤＬＣなどの低摺動薄膜３７をスパッ
タリングやイオンプレーティングなどのドライコーティ
ングによって形成している。

【００３３】即ち、図７に示すようにロール状に巻回し
た厚さ０．００５〜０．１ｍｍの樹脂フィルム素材３６
を、アルゴンガスなどの不活性ガスを封入した略真空状
態のチャンバー３８に連続供給しながらチャンバー３８
内に電界を印加して不活性ガスイオンを加速し、この不
活性ガスイオンをＴｉＣなどの基材３９に衝突させ、こ
れにより放出した基材３９の原子を樹脂フィルム素材３
６表面に堆積させて２０μｍ〜５００μｍの低摺動薄膜
３７を連続的に形成させている。

【００３４】この低摺動薄膜３７の厚さは電界強度や樹
脂フィルム素材３６の供給スピードなどによって任意の
厚さに設定できる。

【００３５】そして、樹脂フィルム素材３６に低摺動薄
膜３７をドライコーティングした合成樹脂製フィルム１
３、１７をプレス加工後、合成樹脂を射出成形して合成
樹脂製フィルム１３、１７を融着し、この射出成形と同
時に係合溝９、窪み部１５、水流入孔２０、湯流入孔２
１、混合水流出孔２２、位置決め穴２４、位置決め部２
６を設けるなどして、可動ディスク４及び固定ディスク
５の摺接面１２、１６を形成する。

【００３６】このようにして形成された可動ディスク４
及び固定ディスク５を用いて組立てられたディスクバル
ブ機構６においては、固定ディスク５が、正確かつ強固
に固定されているので、可動ディスク４を固定ディスク
５に当接させて摺動しても、固定ディスク５はガタつき
を生じることがなく、しかも互いの摺接面１２、１６に
はＴｉＣ、ＴｉＮ、あるいはＤＬＣ薄膜３７が設けられ
摺動性、対摩耗性が良く、湯水混合水栓１の良好な吐出
作用を得ることができる。

【００３７】勿論、可動ディスク４においては係合溝
９、窪み部１５を合成樹脂部材１４成形時に同時に形成
でき、固定ディスク５においては水流入孔２０、湯流入
孔２１、混合水流出孔２２、位置決め穴２４、位置決め
部２６を合成樹脂部材１８成形時に同時に形成でき、ま
た、これらディスク４、５の摺接面１２、１６となる合
成樹脂製フィルム１３、１７も樹脂フィルム素材３６に
ＴｉＣ、ＴｉＮ、あるいはＤＬＣなどの低摺動薄膜３７
をドライコーティングすることで、大量生産が可能にな
る。

【００３８】次に図８、図９に示すディスクの他の実施
例について説明すると、この実施例においてはそれぞれ
通水口４０を有する可動ディスク４１と固定ディスク４
２とを備え、軸４３を回転することにより上方の可動デ
ィスク４１が軸４３と共に回転しするが下方の固定ディ
スク４２は固定しており、通水口４０同志との重なり具
合が変わることで開閉と流量調整を行うディスクバルブ
機構４４である。

【００３９】これらの可動ディスク４１と固定ディスク
４２は、前述の実施例と同様に、ディスク４１、４２
を、その摺接面４５、４６を、合成樹脂製フィルム４
７、４８と合成樹脂部材４９、５０とを２色成形するこ
とにより形成している。

【００４０】可動ディスク４１の中央部には異形の軸挿
通孔５１が貫通して設けられると共に固定ディスク４２
の中央部には円形の軸挿通孔５２が合成樹脂部材４９、
５０を成形する際に開設されている。

【００４１】合成樹脂製フィルム４７、４８も同様に樹
脂フィルム素材３６表面にＴｉＣ、ＴｉＮ、あるいはＤ
ＬＣなどの低摺動薄膜３７をスパッタリングやイオンプ
レーティングなどのドライコーティングによって形成し
ている。

【００４２】従って、このディスクバルブ機構４４にお
いても、可動ディスク４１と固定ディスク４２の摺接面
４５、４６にはＴｉＣ、ＴｉＮ、あるいはＤＬＣなどの
低摺動薄膜３７が設けられ摺動性、対摩耗性が良く、円
滑に可動ディスク４１を回転し得、開閉及び流量調整が
軽やかに行える。

【００４３】本発明は上述の実施例に限定されること無
く種々の変形が可能であり、ディスクバルブ機構として
ゲートバルブなどに用いても良い。

【００４４】また、樹脂フィルム素材の材質として、Ｐ
ＭＭＡ、ＰＳ、ＰＡ、シリコーン、などの樹脂を用いて
も良い。

【００４５】更に、低摺動薄膜を施した合成樹脂製フィ
ルムを合成樹脂部材に接着剤を用いて融着したり、ホッ
トスタンプして融着するなどしても良い。

【００４６】更にまた、固定ディスクあるいは可動ディ
スクの一方を、本発明のディスク構造を用い、他方をア
ルミナなどのディスク構造を用い、これらを組み合わせ
たディスクバルブ機構であっても良い。

【００４７】又、樹脂製カートリッジケースのディスク
保持プレートを固定ディスクと兼用し、このディスク保
持プレートに水流入孔、湯流入孔、混合水流出孔を設け
ると共にこの表面に低摺動薄膜を施した合成樹脂製フィ
ルムを融着しても良く、この様にすれば大幅にコストを
削減できる。

【００４８】

【発明の効果】本発明は、以上のように板状体からなる
２枚のディスクを摺接させて流路の開通、遮断を行うよ
うにしたディスクバルブ機構において、上記ディスク
を、予めＴｉＣ、ＴｉＮ、あるいはＤＬＣなどの低摺動
薄膜をドライコーティングした合成樹脂製フィルムに、
通水路を形成する合成樹脂部材を融着し、上記低摺動薄
膜部分を摺接面としたので、摺接面は均一の厚さの低摺
動膜となり、安定した作動のディスクバルブ機構が実現
でき、しかも合成樹脂部材を成形する際に、貫通する通
路を設けたり、摺接面とは反対側の面にシール部材を装
着するための段部あるいはレバーとの係合部などを加工
でき、量産加工が可能なり、コストも安く出来る。

【００４９】合成樹脂部材を合成樹脂製フィルムに２色
成形することにより融着すれば、２色成形すると同時
に、低摺動膜付きのディスクバルブを製作でき、生産性
が一層向上し、コストが安くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明ディスクバルブ機構を用いた湯水混合水
栓の一部を切り欠いた側面図である。

【図２】同ディスクバルブ機構の組み付け状況を示す分
解斜視図である。

【図３】同可動ディスクの断面図である。

【図４】同固定ディスクの断面図である。

【図５】同固定ディスクの側面図である。

【図６】合成樹脂製フィルムの断面を示す模式図であ
る。

【図７】合成樹脂製フィルムをドライコーティングする
方法を示す模式図である。

【図８】ディスクバルブ機構の他の実施例を示す分解斜
視図である。

【図９】同固定ディスクの断面図である。

【符号の説明】

１：湯水混合水栓 ２：レバーハンドル ３：本体 ４：可動ディスク ５：固定ディスク ６：ディスクバルブ機構 ７：カートリッジケース ８：ディスク保持プレート ９：係合溝 １０：脚部 １１：十字継手 １２：摺接面 １３：合成樹脂製フィルム １４：合成樹脂部材 １５：窪み部 １６：摺接面 １７：合成樹脂製フィルム １８：合成樹脂部材 １９：底面部 ２０：水流入孔 ２１：湯流入孔 ２２：混合水流出孔 ２３：凹部 ２４：位置決め穴 ２５：側面部 ２６：位置決め部 ２７：切り欠き部 ２８：突部 ２９：水流入口 ３０：湯流入口 ３１：混合水流出口 ３２：シールパッキン ３３：突起 ３４：突部 ３５：カバープレート ３６：樹脂フィルム素材 ３７：低摺動薄膜 ３８：チャンバー ３９：基材 ４０：通水口 ４１：可動ディスク ４２：固定ディスク ４３：軸 ４４：ディスクバルブ機構 ４５：摺接面 ４６：摺接面 ４７：合成樹脂製フィルム ４８：合成樹脂製フィルム ４９：合成樹脂部材 ５０：合成樹脂部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大島 浩 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 Ｆターム(参考） 2D060 BB01 BD03 BE15 3H053 AA22 AA25 AA26 BA38 BA39 BB03 BB04 BB12 BB38 BB39 DA02 3H063 AA04 AA08 BB37 DA03 DA05 GG06

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状体からなる２枚のディスクを摺接さ
   せて流路の開通、遮断を行うようにしたディスクバルブ
   機構において、上記ディスクを、予めＴｉＣ、ＴｉＮ、
   あるいはＤＬＣなどの低摺動薄膜をドライコーティング
   した合成樹脂製フィルムに、通水路を形成する合成樹脂
   部材を融着し、上記低摺動薄膜部分を摺接面としたこと
   を特徴とするディスクバルブ機構。
2. 【請求項２】 上記合成樹脂部材を上記合成樹脂製フィ
   ルムに２色成形することにより融着したことを特徴とす
   る請求項１記載のディスクバルブ機構。