JP2001271947A - バルブカートリッジ - Google Patents

バルブカートリッジ

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JP2001271947A
JP2001271947A JP2000083397A JP2000083397A JP2001271947A JP 2001271947 A JP2001271947 A JP 2001271947A JP 2000083397 A JP2000083397 A JP 2000083397A JP 2000083397 A JP2000083397 A JP 2000083397A JP 2001271947 A JP2001271947 A JP 2001271947A
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JP
Japan
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valve
fluid
outlet
storage container
opening
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JP2000083397A
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English (en)
Inventor
Yasuhide Kimura
安秀 木村
Kenta Kuwayama
健太 桑山
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Toto Ltd
Original Assignee
Toto Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、弁座と、該弁座に密着し進
退、回動することにより流体通過口の開口面積を変える
平面を有する弁体とで構成されるバルブカートリッジに
おいて、圧力損失の増加を極力抑えつつ、過去使用され
ていたバルブカートリッジへ置換が可能な程度の大きさ
まで小型化することにある。 【解決手段】 本発明では、流体通過口を設けた平面を
有する弁座と、該弁座に密着し進退または回動すること
により、前記通過口の開口面積を変える平面を有する弁
体と、該弁体を動かす駆動手段と、前記弁座と前記弁体
と前記駆動手段を収納するとともに、前記流体の流入口
と、流体の流出口を設けた収納容器と、前記駆動手段と
前記収納容器の間を水密に保つための駆動部シール手段
で構成している。更に、前記流体通過口を前記収納容器
内へ開放し、前記収納容器内部を流出口へ導出する流路
として使用すると同時に、前記流体の流入口と流出口を
前記収納容器の底面に開口した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、流路を構成する2
平板の相対的な移動によって、流体の流量を変更するバ
ルブカートリッジの小型化に関する発明である。特に水
栓においては、湯水の開閉、混合用として多用されてい
るレバー操作式いわゆるシングルレバー混合栓に使用さ
れるバルブカートリッジに関する発明である。
【0002】
【従来の技術】代表的な例として、特開平06−272
774等に開示されるシングルレバー混合栓に使用され
ているバルブカートリッジに関して説明する。流路を構
成する2平板の相対的な移動によって、2種類の流体の
混合比や流量を変更するバルブカートリッジについて
は、該先願が開示している図15、16に示すような、
流出口を収納容器側面に設けたオープンタイプと、底面
に設けたクローズドタイプがあった。
【0003】前者は、水栓の収納凹部周壁とシールされ
た状態で組み付けられ、収納容器全体が混合流体の流路
として使用されると共に、水栓の収納凹部自体も吐水管
へ連絡する流路として使用される。
【0004】後者は、弁体内部に流入した流体の混合空
間が構成されており、該混合空間は収納容器の流出口へ
連絡している。更に流入口、流出口は、水栓の収納凹部
底面において、水栓の相当する流路へそれぞれシール手
段を介して水密に連接されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のような従来技術
の構成を取った場合、オープンタイプにおいては、流体
が通過口を通過した後の圧力損失の低減が可能である
が、水栓の収納凹部周壁とのシールが必要であり、水栓
の構成上の制約となっていた。特に、クローズドタイプ
を使用している水栓への置換は、極めて難しかった。
【0006】クローズドタイプにおいては、前述のオー
プンタイプのような水栓への制約がない半面、混合室を
弁体内に設けるため、圧力損失を小さくするためには弁
体そのものを大きくせざるを得ず、オープンタイプに比
べ小型化が困難であった。デザインや水栓への搭載の自
由度を大きくしたり、過去使用されていたバルブカート
リッジへ置換したりするためには、より小型であること
が必須になることは自明であるが、クローズドタイプで
小型化した場合は、圧力損失がきわめて大きくなる。
【0007】本発明の目的は、圧力損失の増加を極力抑
えつつ、過去使用されていたバルブカートリッジへ置換
が可能な程度の大きさまで小型することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段および作用】本発明では、
流体通過口を設けた平面を有する弁座と、該弁座に密着
し進退または回動することにより、前記通過口の開口面
積を変える平面を有する弁体と、該弁体を動かす駆動手
段と、前記弁座と前記弁体と前記駆動手段を収納すると
ともに、前記流体の流入口と、流体の流出口を設けた収
納容器と、前記駆動手段と前記収納容器の間を水密に保
つための駆動部シール手段で構成している。更にオープ
ンタイプと同様に、前記流体通過口を前記収納容器内へ
開放し、前記収納容器内部を流出口へ導出する流路とし
て使用することで、圧力損失の増加を無くすと同時に、
前記流体の流入口と流出口を前記収納容器の底面に開口
して、前述のクローズドタイプと同等の水栓への搭載性
を確保した。
【0009】
【発明の実施の形態】好適な事例として、シングルレバ
ー混合栓におけるバルブカートリッジについて詳細実施
内容を説明する。図1に示すバルブカートリッジ30
は、ケース1とキャップ7が各部材を収納する容器を構
成している。ケース1の上部開口1Eには、駆動手段と
してのレバー2の操作部2Aが露出しており、この操作
部2Aを揺動、回転させることにより、吐水、止水、混
合を調節する。図2に示すように、下面には第一の流体
としての水の流入口30A、第二の流体としての湯の流
入口30Bおよび混合された混合水の流出口30Cが開
口している。図3はバルブカートリッジの構成部品の分
解斜視図である。以下各部について、詳述する。
【0010】図4、図5に示す弁座としてのステーター
6は以下のように構成される。第一の流体通過口の水側
通水路6Aと第二の流体通過口の湯側通水路6Bが設け
られている平面に相当するステーター側密着面6Eに
は、後述するローター側密着面5Aが水密に密着し、進
退、回動することにより両通過口の開口面積を変え、混
合比と吐水量の調節を行う。水側通水路6Aと湯側通水
路6Bは三日月型の形状から徐々に形状変化しつつ、円
筒形状の水側流入口6F、湯側流入口6Gとしてカート
リッジ30の下面にそれぞれ水の流入口30A、湯の流
入口30Bとして開口している。下面のパッキン当て面
6Dにはパッキン8が当接され、湯水それぞれの流路を
シールすると同時に、パッキン8が押し縮められる反力
を受け、ステーター6をローター5に密着させている。
混合水通水路6Cは混合水の流出路の一部であり、混合
水の流出口30Cの直上に連通している。
【0011】図6に示すように、弁体20は、ホールダ
ー4とローター5で構成される。ホールダー4はロータ
ー凹部5Dにはめ込まれており、レバー2の揺腕部2C
からの入力を被駆動部4A、4Bで受け、ローター5に
伝えている。また、図14に示すホールダー4とロータ
ー5の隙間Dを通水路として使用している。本実施例で
は、弁体20をホールダー4及びローター5で構成して
いるが、一体的に形成してもよい。
【0012】図7に示すように、通水開口5Cは略六角
形の入水部と矩形の出水部を連続させた形状である。図
8は弁部の止水直前の通水開口を示す平面図である。
【0013】図9に示すように、駆動手段であるレバー
2の各部構成は以下のようになっている。操作部2A
は、ケース1の上部より外面に突出し、水栓のレバーが
固定され、操作の入力を受ける。球状部2Bは、3軸方
向の回転が可能なように、ケース1の軸受け面1Bとサ
ポート3の軸受け面3Aで支持される。レバー2が全開
位置まで揺動した際、ケースの突き当て面1Aがストッ
パとなる。図10のように、球状部2Bとシール用溝1
Cとシール用溝(下面)3Bの間にはシール10が挟着
され、駆動手段であるレバー2と収納容器であるケース
1の間を水密に保っている。
【0014】図10は、バルブカートリッジの止水位置
での縦断面図、図11は、バルブカートリッジの吐水位
置での縦断面図である。
【0015】図10、図11に示すように、揺腕部2C
の先端は、弁体の開、閉方向への力の作用部を構成して
いる被駆動部4A、4B間に陥入しており、揺動により
各被駆動部4A、4Bを押している。このように弁体の
混合室内部に被駆動部を設けることで、バルブ収納部1
Fを浅くすることができ、カートリッジを上下方向に小
型化することが可能である。
【0016】図11に示すように、被駆動部4A、4B
は、ステーター側密着面6Eとケース側摺動面1Dとの
間に位置する。弁体20の厚みをLとし、密着面5A、
6E間と、摺動面5B、1D間での摩擦力をそれぞれR
1、R2として求められる摩擦力の中立面Hの位置は、
密着面5A側からL・R2/(R1+R2)の位置にあ
る。当該実施例では、駆動力の作用点が、この中立面H
を通過するか、または中立面Hと摩擦力の大きな面の間
に位置するよう、駆動軸の揺動範囲を定めている。その
ため揺動範囲全域において、駆動力と摩擦力の合力との
偏心量dがきわめて小さく、弁体20を進退方向に転回
させるモーメントMを小さく抑えることができる。また
ローター5の位置によって、パッキン反力や水圧などに
起因する密着力が変化するため、中立面Hの位置も変化
する。望ましくは、密着力が大きくなる位置において、
中立面Hからの偏心量が小さくなるように揺動範囲を選
定することが、モーメントMを低減するのに効果的であ
る。
【0017】このように構成することで、モーメントM
に起因する弁体の進行方向先端荷重の局所的な上昇や、
駆動力の増加が低減できるため、摺動面の摩耗、損傷や
潤滑面の破壊を軽減することが可能となった。
【0018】また図11に示すように、円筒形状をなす
揺腕部2Cの先端は、揺動時にステーター側密着面6E
よりも下方へ突出し、混合側通水路6Cの入り口側開口
内部まで進入する。これにより、中立面がステーター側
密着面6Eにきわめて近くなるような条件においても、
偏心量を十分に小さくできる。
【0019】グリス、オイル等の流体潤滑剤について
は、流出や耐久的な劣化など品質的に不安定な現象を起
こすのみならず、近年では人体への安全性を疑問視する
傾向もある。よって、水没環境下で摺動性の良い材料の
組み合わせでローター5とステーター6を前述のように
構成すれば、摺動面の損耗が軽減され流体潤滑材を使用
せずにバルブを構成することが可能となる。
【0020】駆動軸の回動方向入力は、ローター5の通
水開口5Cに陥入した揺腕部2Cの先端より、図7に示
す通水開口の側壁5Eに作用する。
【0021】収容する容器の底面となるキャップ7及び
パッキン8を図12に示す。該キャップ7には、パッキ
ン8の水側流路8A湯側流路8Bが貫通する穴7Bと、
混合水流出路7Aが開口している。またリブ7Cとケー
ス1の内壁との間に図10に示すようにOリング9を介
装し水密にしている。故に混合水は、ローター内部の通
水開口5Cを経由して直接混合水流出路7Aから流出す
るだけでなく、ケース内部全体を流れローター5の後方
まで回り込んで流出することが可能となり、流入後の圧
力損失が低減される。
【0022】図13にキャップの下方斜視図を示す。混
合水流出路7Aの周囲にはパッキン8の流出口シール8
Cが陥入している。底面に突出するボス7Dは、水栓へ
の組み付けの際、位置決めや回り止めに使用する 。
【0023】図15の従来の技術に示されるように、オ
ープンタイプは、通常カートリッジ側面にも流出口11
aを設け、水栓本体とカートリッジの隙間も流路として
使用しているが、図2のように流出口をカートリッジの
底面のみとすれば、図16に示すクローズドタイプと同
様の使い方が可能となる。
【0024】
【発明の効果】本発明は、流体通過口を有する弁座と、
該弁座に密着し進退、回動することにより、流体通過口
の開口面積を変える平面を有する弁体とで構成されるバ
ルブカートリッジにおいて、弁体の混合室を収納容器内
に開放すると共に、駆動軸と収納容器を水密にすること
で、容器内全体を流路として使用し、更に、流入口及び
流出口共収納容器の下面に設置することで、圧力損失を
増加させることなく、従来技術で述べたクローズドタイ
プと同様の使い方が可能な小型のバルブカートリッジを
構成できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】バルブカートリッジの上方斜視図
【図2】バルブカートリッジの下方斜視図
【図3】バルブカートリッジの構成部品の分解斜視図
【図4】ステーターの上方斜視図
【図5】ステーターの下方斜視図
【図6】弁体の分解断面図
【図7】ローターの平面図
【図8】弁部の止水直前の通水開口を示す平面図
【図9】レバー部の分解断面図
【図10】バルブカートリッジの止水位置での縦断面図
【図11】バルブカートリッジの吐水位置での縦断面図
【図12】キャップ及びパッキンの上方斜視図
【図13】キャップの下方斜視図
【図14】弁体の斜視図
【図15】従来の技術(特開平06−272774)オ
ープンタイプの断面図
【図16】従来の技術(特開平06−272774)ク
ローズドタイプの断面図
【符号の説明】
1…ケース 1A…突き当て面 1B…軸受け面 1C…シール用溝 1D…ケース側摺動面 1E…上部開口 1F…バルブ収納部 2…レバー 2A…操作部 2B…球状部 2C…揺腕部 2E…切り欠き部 2F…突出部 2G…弁体との接触面 2H…凸部 3…サポート 3A…軸受け面 3B…シール用溝(下面) 4…ホールダー 4A…被駆動部(開方向) 4B…被駆動部(閉方向) 4C…ホールダー上面 5…ローター 5A…ローター側密着面 5B…ローター側摺動面 5C…通水開口 5D…ローター凹部 5E…側壁 6…ステーター 6A…水側通水路 6B…湯側通水路 6C…混合水通水路 6D…パッキン当て面 6E…ステーター側密着面 6F…水側流入口 6G…湯側流入口 7…キャップ 7A…混合水流出路 7B…穴 7C…リブ 7D…ボス 8…パッキン 8A…水側流入路 8B…湯側流入路 8C…流出口シール 9…Oリング 10…シール 20…弁体 30…バルブカートリッジ 30A…水の流入口 30B…湯の流入口 30C…混合水の流出口

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体通過口を設けた平面を有する弁座
    と、該弁座に密着し進退または回動することにより、前
    記通過口の開口面積を変える平面を有する弁体と、該弁
    体を動かす駆動手段と、前記弁座と前記弁体と前記駆動
    手段を収納するとともに、前記流体の流入口と、流体の
    流出口を設けた収納容器と、前記駆動手段と前記収納容
    器の間を水密に保つための駆動部シール手段で構成され
    たバルブカートリッジであって、開口された前記流体通
    過口を前記収納容器内へ開放し、前記収納容器内部を流
    出口へ導出する流路として使用するとともに、前記流体
    の流入口と流出口を前記容器の底面に開口したことを特
    徴とするバルブカートリッジ。
  2. 【請求項2】 第一の流体通過口と第二の流体通過口と
    を設けた平面を有する弁座と、該弁座に密着し進退、回
    動することにより、前記第一及び第二の流体通過口の開
    口面積を変える平面を有する弁体と、前記弁体を動かす
    駆動手段と、該弁体を動かす駆動手段と、前記弁座と前
    記弁体と前記駆動手段を収納するとともに、前記第一お
    よび前記第二の流体の流入口と混合された流体の流出口
    を設けた収納容器と、前記駆動手段と前記容器間を水密
    に保つための駆動部シール手段で構成されたバルブカー
    トリッジであって、開口された前記第一及び第二の流体
    通過口を前記収納容器内へ開放し、前記収納容器内部を
    流出口へ導出する流路として使用するとともに、前記第
    一および前記第二の流体の流入口と前記混合された流体
    の流出口を、前記収納容器の底面のみに開口したことを
    特徴とするバルブカートリッジ。
  3. 【請求項3】 少なくとも前記弁座の流入口と前記収納
    容器の底面開口部間を水密に保つ開口部シール手段をそ
    なえた請求項1又は請求項2記載のバルブカートリッ
    ジ。
  4. 【請求項4】 前記開口部シール手段が、水栓側流路と
    連接する流入口シール手段を兼ねる請求項1乃至請求項
    3のいずれかに記載のバルブカートリッジ。
  5. 【請求項5】 前記容器の底面に開口された前記流出口
    の周囲に、水栓側流路と連接するための流出口シール手
    段を配設した、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載
    のバルブカートリッジ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007518033A (ja) * 2004-01-14 2007-07-05 ハンスグローエ アーゲー 衛生装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62233576A (ja) * 1986-03-28 1987-10-13 ラフ・ルビネツテリエ・エツセ・ピ−・ア− 単一操作式混合栓
JPH11294629A (ja) * 1998-03-13 1999-10-29 Friedrich Grohe Ag 水 栓

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