JP2003035375A - 流体制御弁および流体駆動シャワー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摺動部分の磨耗が起こり難く、流体中の異物
による障害の生じず、水道水のような非潤滑性の流体に
対しても良好に適用できる流体制御弁を提供する。 【解決手段】 複数の流体ポート１２の一端が外面に開
口する弁本体２０と、弁本体２０の内部に配置され、各
流体ポート１２の他端が開口する円周面１４を有する制
御空間と、制御空間の内部で円周面１４との間に間隔を
あけて配置され、円周面１４に沿って回動する弁軸４０
と、円周面１４と弁軸４０との間に介装され、流体ポー
ト１２の開口を含む円周面１４の内側を覆い弾力的に変
形可能な弁膜３０と、弁軸４０の外周に突出し弁膜３０
の内側面に当接して摺動し弁膜３０を円周面１４に圧接
する圧接凸部４２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体制御弁および
流体駆動シャワー装置に関し、詳しくは、水などの潤滑
性に乏しい流体の流れを制御するのに適した流体制御弁
と、そのような流体制御弁で制御される流体で駆動する
シャワー装置とを対象にしている。

【０００２】

【従来の技術】流体制御弁には、方向制御弁や仕切り
弁、流量制御弁、圧力制御弁など、様々な機能を有する
ものがあり、目的とする機能や制御する流体の種類、使
用環境などの条件に合わせて、各種機構を備えたものが
知られている。

【０００３】流体の流れ方向を切り換え制御する方向制
御弁の構造として、円筒状の空間と、この円筒空間を外
面に連通する複数の流路とを備えた弁ケースに対して、
ケースの円筒空間内を摺動しながら回動し、弁ケースの
流路同士を選択的に連通させる流路を備えた弁作動体を
装着したものが提案されている。弁作動体の回動位置で
選択的に連通される弁ケースの流路の組み合わせによっ
て、流体の流れる方向が制御される。具体的には、特開
平８−１２１６２１号公報、特開平１１−２８０９２６
号公報に記載された技術がある。

【０００４】さらに、方向制御弁に関する別の技術とし
ては、円筒状の弁ケースの内部を弁作動体である軸状の
スプールが摺動しながら直線方向に往復し、スプールに
設けられた流路を、弁ケースに設けられた複数の流路と
選択的に連通させることによって、前記同様の流体制御
を行なう技術も知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来の流体制
御弁で、水道水などの流れを制御しようとすると、弁ケ
ースと弁作動体との摺動部分に異物を噛み込んで動作不
良を起こしたり、摺動部分の磨耗が甚だしくて水漏れを
起こしたりし易いという問題がある。

【０００６】制御する流体が、油圧配管で使用される作
動油のように潤滑性のある流体であれば、前記摺動部分
が潤滑性の流体で自動的に潤滑されるので、摺動部分の
磨耗はそれほど酷くはならない。また、油圧配管などで
は、精製された油が使用されたり、濾過器が装着された
りすることで、油に異物が混入することが阻止されてい
る。また、空圧配管などでは、弁ケースと弁体との摺動
部分にグリースなどの潤滑剤を塗工しておくことで、摺
動部分の磨耗や異物の侵入を阻止している。

【０００７】ところが、水道水は、潤滑性の乏しい流体
であり、粉塵などの微細な異物が混入している可能性も
ある。しかも、水質を維持するためには、グリースなど
の潤滑剤を流体と直接に接触する可能性のある摺動部分
に使用することはできない。

【０００８】前記した摺動部分には、Ｏリングやパッキ
ンなどの封止部材を設けることで、摺動部分における流
体の漏れを防ぐことが行なわれている。これらの封止部
材には弾力的な変形性に優れたゴムなどが使用される
が、ゴムなどの弾性材料は、単純な圧縮や伸長には十分
に耐えることができるが、摺動に伴って擦られるような
外力に対しては磨耗し易い。特に、異物を噛み込んだ状
態で摩擦されると、磨耗するだけでなく、裂けたり破断
したりして、比較的容易に損傷してしまうことが起こ
る。

【０００９】本発明の課題は、摺動部分の磨耗が起こり
難く、流体中の異物による障害が生じず、水道水のよう
な非潤滑性の流体に対しても良好に適用できる流体制御
弁を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる流体制御
弁は、複数の流体ポート間における流体の流れを制御す
る流体制御弁であって、前記複数の流体ポートの一端が
外面に開口する弁本体と、前記弁本体の内部に配置さ
れ、前記各流体ポートの他端が開口する円周面を有する
制御空間と、前記制御空間の内部で前記円周面との間に
間隔をあけて配置され、円周面に沿って回動する弁軸
と、前記制御空間の円周面と前記弁軸との間に介装さ
れ、前記流体ポートの開口を含む円周面の内側を覆い弾
力的に変形可能な弁膜と、前記弁軸の外周に突出し前記
弁膜の内側面に当接して摺動し弁膜を前記制御空間の円
周面に圧接する圧接凸部とを備える。

【００１１】〔流体制御弁〕複数の流体ポート間におけ
る流体の流れを制御する機能を果たす各種用途および目
的の流体制御弁に適用できる。

【００１２】流体としては、基本的には液体および気体
の何れにも適用できる。例えば、油圧機器を作動させる
作動油、空圧機器を作動させる高圧空気、ヘリウムなど
の各種機能ガス、水力機器を作動させる流水などが挙げ
られる。化学製品の製造プロセスにおける各種化合物の
気体および液体、建築土木分野における泥水や自然水な
ども挙げられる。特に、水のように、構造材料の摺動部
分を磨耗させ易い非潤滑性流体に適用することで優れた
機能が発揮できる。

【００１３】流体ポートの数や配置構造は、従来の流体
制御弁と同様に、制御目的によって、任意の数および構
造が採用できる。

【００１４】〔弁本体〕通常の流体制御弁と同様に、鋼
やステンレスなどの金属、合成樹脂、セラミックス、ガ
ラスその他の構造材料で構成される。制御する流体に合
わせて材料が選択される。本発明では、摺動部分におけ
る磨耗や損傷をそれほど留意する必要がないので、比較
的に耐摩擦性に劣る材料や軟質の材料も使用できる。摺
動部分のみに特別な耐磨耗材料を使用するということも
要求されない。より具体的な弁本体の材料として、耐食
性を考慮してＳＵＳ３０４等が使用できる。軽量面から
ＰＯＭ等の樹脂材を使用することもできる。

【００１５】弁本体の外面には、必要とされる数の流体
ポートの一端が開口している。流体ポートは、弁本体の
平坦な外面の一つに間隔をあけて並んでいてもよいし、
弁本体の対向面にそれぞれ設けられていてもよいし、弁
本体の円筒状をなす外周面に周方向あるいは軸方向に並
んで設けられていてもよい。その他、流体ポートと外部
配管などとの連結や、弁本体の内部における流路の設計
などの要求に合わせて、適切な場所に流体ポートが設置
される。最も一般的には、弁本体の外面に周方向に等間
隔で４方向に配置することができる。

【００１６】弁本体は、内部に制御空間を設けたり、弁
軸や弁膜を収容したりするため、通常は複数の部材に分
割して作製され、各部材を組み立てて構成される。弁本
体を構成する複数の部材の形状や分割構造は、内部に収
容する部品の形状構造や必要な機能に合わせて適切に設
定すればよい。

【００１７】弁本体を構成する部材として、流体ポート
および円周面を有する筒体と、筒体の両面を閉塞して内
部に制御空間を構成する端面材とを有することができ
る。

【００１８】筒体は、内外周ともが円周面であってもよ
いし、円周面となる内周面だけが円筒面で、外面は角筒
面や楕円周面等であっても構わない。流体ポートは、通
常、筒体のみに設けられるが、端面材にも流体ポートを
設ける場合もある。流体ポートが全て、端面材に配置さ
れる場合もある。

【００１９】上記構造で、片側の端面材と筒体とを一体
成形しておき、残りの端面材と組み立てるような構造も
採用できる。

【００２０】弁本体の全体を、中心軸を含む平面で複数
の部材に分割しておくこともできる。例えば、左右の半
円筒体を合わせて円筒形の弁本体を構成することができ
る。

【００２１】複数の部材からなる弁本体の組み立ては、
ボルトやネジ釘による締結、突起や溝などによる凹凸嵌
合や係合、弁本体とは別の締結金具の使用、溶接や接着
などの手段を適宜に組み合わせて行なうことができる。

【００２２】〔制御空間〕弁本体の内部に配置され、各
流体ポートの他端が開口する円周面を有する。

【００２３】流体は流体ポート以外では制御空間に出入
りしないので、制御空間は基本的には密閉構造になって
いる。

【００２４】制御空間は、円周面を備えていて、弁軸や
弁膜が収容でき、弁軸の制御動作が可能であれば、それ
以外の形状や構造は特に制限されない。

【００２５】制御空間は、通常は、外周が円周面となる
円柱状をなす。制御空間は、円錐状であってもよいし、
段差を有していてもよい。

【００２６】流体ポートは、通常、円周面の周方向に等
間隔で配置されるが、制御目的によっては、周方向に不
等間隔で配置される場合もある。円周面の軸方向に複数
段で流体ポートを設けることもできる。

【００２７】流体ポートは、制御空間の円周面の開口か
ら、弁本体の外面の開口までの流路が、直線であるもの
が作製容易である。制御機能によっては、弁本体の内部
で流路が屈曲していたり、湾曲していたり、複数の流路
が食い違い交差していたりすることもある。流路を分岐
させておくこともできる。

【００２８】〔弁軸〕流体制御を行なう部材である。制
御空間の内部で円周面との間に間隔をあけて配置され、
円周面に沿って回動する。

【００２９】弁軸の外周と制御空間の円周面との間に
は、弁膜が配置されるとともに流体通路にもなるので、
弁軸の基本的な外周形状は制御空間の円周面よりも一回
り小さい。

【００３０】弁軸は、弁本体の外部から回転駆動され
る。弁軸が弁本体を貫通する個所には、パッキンやＯリ
ングなどの封止構造を配置しておくことが好ましい。例
えば、弁軸の一端を弁本体の外部まで延長し、弁軸の延
長部分を回転駆動することができる。弁軸の回動を滑ら
かにするために、軸受部材を配置しておくこともでき
る。

【００３１】弁軸は、通常は流体と接触することがない
ので、弁軸の材料としては、流体の種類に合わせて耐腐
蝕性などの特別な機能を有する材料を選択する必要はな
い。流体と接触した状態での摺動に伴う耐磨耗性や強度
なども特別には要求されない。通常は、鋼やステンレ
ス、合成樹脂などの一般的な構造材料が使用できる。具
体的な材料として、ＳＵＳ３０４や銅合金が使用でき
る。鋳鉄を使用したり、鋳鉄の表面にクロームメッキな
どの耐食処理を施しておいたりしてもよい。

【００３２】弁軸は、弁本体の内部に配置され圧接凸部
が設けられる部分、弁本体の外部に突出する部分など一
体成形しておくこともできるし、複数の部材に分割作製
して組立一体化させることもできる。

【００３３】〔弁膜〕制御空間の円周面と前記弁軸との
間に介装され、流体ポートの開口を含む円周面の内側を
覆う。

【００３４】弁膜の材料は、弾力的に変形可能であれ
ば、通常の各種弁や流体機器に使用されている弾性膜材
料が使用できる。例えば、各種ゴム材料が挙げられる。
合成ゴム材料として、エチレン・プロピレン・ジエンゴ
ム、エチレン・プロピレンゴム、シリコーンゴム、水素
添加ニトリル．ブタジエンゴム、ニトリル・ブタジエン
ゴム、イソプレンゴム、フッソゴム等が使用できる。操
作性を考慮した場合、圧縮弾性率が低く、耐屈曲性が優
れ、圧縮永久ひずみが小さいことが材料選定の重要な要
素である。また水道水を作動流体とする場合は、耐次亜
塩素性も考慮する必要があり、こうした理由で、エチレ
ン・プロピレン・ジエンゴムが適した材料となる。

【００３５】弁膜の材料として、補強布などで補強され
たゴム材料を使用すれば、耐久性が向上できる。補強材
料としては、柔軟性に富み、かつ、強度や屈曲疲労性に
優れた材料が好ましい。具体的には、ポリアミド繊維、
芳香族ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維が挙げられ
る。

【００３６】弁膜は、制御空間の円周面との間に、複数
の流体ポートを連通する流路を構成する。具体的には、
流体ポートからの流体圧で、弁膜が制御空間の円周面側
から弁軸の外周面側へと弾力的に変形させられること
で、流体の通路が形成される。

【００３７】このとき、弁膜は、弁膜の内側空間側への
流体の漏れを防止しながら弾力的に変形することが要求
される。そのために、弁膜は、流体ポート間の流路を構
成する個所が自由に変形でき、その外側は弁本体に封止
状態で固定されていることが望ましい。

【００３８】したがって、弁膜の構造としては、少なく
とも、制御空間の円周面に対応する円周形状の部分を有
する。また、必要に応じて、弁膜を弁本体に固定するた
めの構造部分も有する。

【００３９】弁膜のうち、流路を形成するために弾力的
に変形する部分の厚みによって、応答性や流量の制御機
能、耐久性などの性能に影響を及ぼす。通常は、流路構
成部分の厚みを、０．５〜１．５ｍｍの範囲に設定する
ことができる。

【００４０】弁膜を弁本体に固定する手段としては、接
着や熱融着、金具による止定、部材間の挟着、縫着など
が採用できる。

【００４１】弁本体が、前記した筒体と端面材とを有す
る場合、弁膜の構造として、弁本体の筒体の円周面に沿
う円筒部と、円筒部の両端から外周方向に張り出し前記
筒体と端面材との間に挟み込まれる周鍔部とを有するも
のが採用できる。

【００４２】このような構造であれば、弁膜の円筒部
が、複数の流体ポート間で筒体の円周面に沿って確実に
流体の通路を構成できるとともに、円筒部の両側の周鍔
部が弁本体に確実に固定され、弁膜からの流体の漏れも
生じ難い。

【００４３】〔圧接凸部〕制御空間の円周面と弁膜との
間で流体ポート間を連通させる流路の機能を果たし、流
路の連通および遮断を制御する。

【００４４】圧接凸部は弁軸の外周に突出して設けられ
る。圧接凸部は弁膜の内側面に当接する。弁軸の回動に
伴って、圧接凸部は、弁膜の内面に沿って摺動する。弁
軸の外周に突出する圧接凸部は、弁膜を制御空間の円周
面に圧接する。圧接凸部が弁膜を制御空間の円周面に圧
接している個所では、弁膜と円周面との間の流路が遮断
される。圧接凸部による流路の遮断位置を変更すること
で、各流体ポート間における流体の流れが制御される。

【００４５】圧接凸部は、前記した圧接機能が果たせ、
弁膜に対してスムーズに摺動できる形状構造を備えてお
くことが望ましい。例えば、圧接凸部の断面形状とし
て、先端が滑らかな半円形や楕円形などが挙げられる。
台形や三角形、矩形の角部を丸めた形もある。

【００４６】圧接凸部の突出高さによって、弁膜に対す
る圧接量や弁膜と弁本体との間に構成される流路の幅が
決まる。例えば、圧接凸部の底における弁軸の外径が、
圧接凸部の先端をつなぐ最外径に対して、約０．８〜
０．９の範囲になるように設定することができる。

【００４７】圧接凸部は、弁軸と同じ材料で一体成形さ
れていてもよいし、弁軸とは別の部材で作製して弁軸に
接合してもよい。弁軸に対して着脱自在に取り付けてお
くこともできる。圧接凸部の材料として、弁膜に対する
付着性が少なく、摺動抵抗の少ない材料が好ましい。前
記弁軸の好ましい材料として挙げたＳＵＳ３０４や銅合
金は、圧接凸部の材料としても好ましい。圧接凸部の表
面に、低摩擦材料を層形成しておくこともできる。

【００４８】圧接凸部は、前記した流体ポート間の連通
遮断が必要な個所で、弁軸に配置しておけばよい。必要
な制御機能および流体ポートの配置によって、圧接凸部
の配置構造は違ってくる。

【００４９】例えば、円周面に隣接して配置された一対
の流体ポートの開口に対して、その周方向の外側を挟む
間隔で一対の圧接凸部が配置されてれば、一対の流体ポ
ート間のみを連通させる状態が構成できる。この場合、
一対の流体ポートがなす角度よりも広い角度で一対の圧
接凸部が配置されていればよい。より具体的には、流体
ポート間の角度が９０°であれば、圧接凸部間の角度は
９０°よりも大きい角度、例えば、１２０°や１８０°
に設定することができる。

【００５０】１個所の流体ポートの開口に対して、一対
の圧接凸部を開口の外側を挟む間隔で配置することがで
きる。一対の圧接凸部が、流体ポートの両側で流路を遮
断するので、この流体ポートは流体の出入りが全く遮断
される。

【００５１】上記のような、流体ポートを挟む一対の圧
接凸部を、複数組で弁軸に配置しておくことができる。
これによって、複数個所の流体ポートに対して、両側の
流路を遮断したり、弁軸の少ない回動量で、任意個所の
流体ポートに対して、両側の流路を遮断する動作が迅速
に行なえたりする。

【００５２】前記した流体ポートを挟む一対の圧接凸部
の組を、弁軸の直径方向で２個所に配置しておくことが
できる。この場合、直径方向に配置された一対の流体ポ
ートを同時に流路遮断することが可能になる。

【００５３】圧接凸部として、弁軸に対して回転可能に
軸支された円筒状のローラが使用できる。ローラは、弁
膜に対して回転摺動するので、摩擦抵抗が低減され、弁
軸の回動がスムーズになり、弁膜の磨耗損傷も防止でき
る。その結果、大型あるいは大容量の流体制御弁に適し
た構造となる。ローラの材質としては、前記圧接凸部の
材料と同様でよい。弁膜との当接を柔らかくするには、
比較的に軟質の材料が適している。

【００５４】圧接凸部を、バネ鋼などの弾力的に変形可
能な材料あるいは構造にしておけば、弁膜を制御空間の
円周面に弾力的に圧接することができる。

【００５５】〔弁軸の駆動〕前記した弁軸の駆動は、レ
バーやハンドルなどの通常の弁装置と同様の駆動手段で
駆動することができる。

【００５６】操作レバーやハンドルを使用する場合、特
定の操作位置で位置決めするための、位置決め機構を備
えておくことができる。具体的には、通常の機械装置の
おける操作部材の位置決め機構が適用される。例えば、
バネやボールを組み合わせた位置決めノッチ装置が使用
できる。

【００５７】レバーなどの手動操作の代わりに、モータ
や電磁アクチュエータなどの機械的手段で駆動すること
もできる。油圧や空圧などの流体による駆動機構も採用
できる。具体的には、ステッピングモータ等の正逆回転
モータが使用できる。

【００５８】〔パイロット操作弁〕弁軸の駆動を流体で
行なう場合、駆動用流体の流れを制御するパイロット弁
を備えておくことができる。パイロット弁で供給遮断あ
るいは方向が制御された流体を、本発明の流体制御弁か
らなる主弁の弁軸を駆動する主弁操作部に導入して、弁
軸を駆動する。このようなパイロット弁および主弁操作
部が組み込まれた流体制御弁を、パイロット操作弁ある
いはパイロット操作流体制御弁と呼ぶ。

【００５９】主弁操作部で弁軸を駆動する流体として
は、主弁で制御する流体の一部あるいは別の流体の何れ
を使用することもできる。

【００６０】主弁操作部の動作機構や構造には、通常の
流体制御機器におけるロータリーアクチュエータと同様
の技術が適用できる。

【００６１】パイロット弁の動作機構や構造は、通常の
流体機器におけるパイロット弁と同様の技術が適用でき
る。例えば、２位置４ポートの方向制御弁が使用でき
る。パイロット弁は、主弁に比べて小容量のものでも十
分に機能が果たせる。パイロット弁の駆動は、手動式や
電磁式など、通常の駆動機構が採用できる。本発明の流
体制御弁からなる主弁に、同じ構造で小容量の流体制御
弁からなるパイロット弁を組み合わせることもできる。
但し、小容量のパイロット弁は、従来の通常の弁構造を
採用しても、磨耗や損傷は生じ難い。

【００６２】パイロット操作弁は、大流量の流体制御に
適している。手動あるいは比較的に小さな駆動装置では
駆動できないような大容量の流体制御弁である主弁を、
小容量のパイロット弁で、容易かつ迅速に動作させるこ
とが可能になる。主弁とは別の位置に設け流体配管で連
結されたパイロット弁で主弁を駆動すれば、主弁の遠隔
操作が容易に行なえる。

【００６３】〔流体制御動作〕弁本体の内部の制御空間
において、弁本体の円周面と弁膜との間に、流体が流れ
る流路が構成される。円周面に開口する各流体ポートに
流体圧が加わると、弁本体と弁膜の隙間に流体圧が加わ
る。弁膜は弾力的に変形できるので、流体は弁本体の弁
膜との間を流れる。弁膜は、弁軸の外周面に接触する状
態まで変形できるので、この状態における弁膜と弁本体
との間隔に相当する流路が構成される。

【００６４】弁軸の外周面のうち、圧接凸部の位置で
は、圧接凸部が弁膜を弁本体の円周面に圧接するので、
この部分では前記流路が遮断される。

【００６５】弁軸の回動によって、圧接凸部による流路
の遮断位置が変わる。複数の流体ポートを連通する流路
の、何れの位置を圧接凸部で遮断するかによって、各流
体ポートにおける流体の流れが制御できる。

【００６６】上記制御動作では、弁膜は、その一部が弁
本体の円周面に当接したり離れたりする動作を行なうだ
けで、強く擦りつけられたままで滑らせられる、いわゆ
る摺動現象は生じないので、摺動に伴う問題が生じな
い。その結果、非潤滑性の流体が弁膜に接触していて
も、弁膜の過大な磨耗は生じない。異物の噛み込みによ
る弁膜の損傷も生じ難い。

【００６７】弁膜が、弁本体に接離する際に、弁膜と弁
本体との間に異物が噛み込まれる可能性はある。その場
合でも、弁膜が弁本体の円周面から離れて、流体が流れ
る状態になったときに、異物は流体によって流されてし
まうので、弁膜が異物によって損傷したり、漏れが生じ
たりすることは起こり難い。

【００６８】弾力的に変形する弁膜によって、流路の遮
断および連通を切り換えるので、弁軸および圧接凸部と
弁本体との寸法精度や表面加工精度などはそれほど要求
されない。

【００６９】流体制御を果たす部品の構造が比較的に簡
単で部品点数も少ないので、流体制御弁の製造は容易
で、小型化にも適している。

【００７０】弁本体や弁膜、弁軸の基本構造は同じで、
圧接凸部および流体ポートの配置を変えるだけで、様々
な制御形態が容易に実現できるので、制御形態毎に弁構
造の全体を設計変更する手間はかからず、低コストで多
品種に対応することが可能である。

【００７１】流体の特性に合わせて弁膜の材料を変える
だけで、様々な流体の制御に対応させることができ、利
用分野および用途の拡大が果たせる。

【００７２】摺動部分が腐食して性能低下することも起
こり難いので、高湿度環境での稼動にも適している。

【００７３】〔流体駆動シャワー装置〕前記した流体制
御装置の具体的用途として、浴室やプール、競技場更衣
室などに設置されるシャワー装置が挙げられる。

【００７４】シャワー装置は、水が噴出するシャワーヘ
ッドを、使用形態や使用者の身長などに合わせて昇降さ
せる。シャワーヘッドは移動体に保持され、室内壁面な
どに固定された支持軸に沿って移動する。移動体を支持
軸に沿って移動させる駆動手段として、流体の供給によ
って駆動される流体駆動手段を採用する。この流体駆動
手段への流体の供給を、前記本発明の流体制御弁で制御
する。

【００７５】ここで流体として、水道水を利用する場
合、従来の流体制御弁では、非潤滑性流体である水が摺
動部分の磨耗を進行させたり、水に混入する異物が摺動
部分を損傷したりする問題がある。しかし、前記本発明
の流体制御弁であれば、そのような問題が解消される。

【００７６】流体駆動手段の駆動流体として、水道水を
使用すれば、油圧ポンプや空気圧縮機などの複雑で高価
な装置が不要であり、保守管理は容易であり、事故など
による油漏れや高圧空気の噴出などの問題も生じない。
水道水であれば、一般家庭でも使用できる。

【００７７】流体駆動手段としては、流体の圧力を、シ
ャワーヘッドを昇降させる動作に変換することができれ
ば、通常の流体機器における昇降機構が採用できる。

【００７８】流体駆動手段として以下の装置が使用でき
る。

【００７９】支持軸の内部に流体通路を設ける。流体通
路内を摺動するピストンを設ける。ピストンに磁性部を
配置する。シャワーヘッドを保持する移動体には、ピス
トンの磁性部に対して着磁する磁性部を設ける。ピスト
ンの磁性部と移動体の磁性部との着磁作用で、支持軸の
内外に隔離されたピストンと移動体とが連動して昇降す
る。流体通路に導入した流体の圧力でピストンが昇降す
れば、移動体およびシャワーヘッドが昇降する。

【００８０】支持軸の流体通路への流体の供給制御を、
流体制御弁で行なう。

【００８１】流体通路の両端をそれぞれ、流体制御弁に
有する流体ポートに連通させる流体供給路を設ける。流
体制御弁は、圧力流体が供給される流体ポートである入
力ポートと、流体供給路に連通する流体ポートである２
個所の出力ポートとを有する。弁軸をレバーなどで回動
させて、入力ポートを何れか一方の出力ポートに接続す
る状態および何れの出力ポートにも接続しない状態とに
制御することで、前記ピストンの上昇動作、下降動作お
よび停止状態を切り換え制御できる。

【００８２】流体制御弁の切り換え駆動は、レバーなど
を手動操作するほか、モータなどで電気的に制御するこ
ともできる。

【００８３】

【発明の実施形態】〔流体制御弁の構造〕 ＜全体構造＞図１、２に示す流体制御弁１０は、円筒状
をなし、外周面の四方に流体ポート１２が開口する弁本
体２０と、弁本体２０の内部で回動し、先端４４が弁本
体２０から外部に延びる弁軸４０を有する。各流体ポー
ト１２間における流体の流れを、弁軸４０の回動操作に
よって、切り換え制御する。

【００８４】図４には、流体制御弁１０を組み立てる前
の、各部品に分解された状態を表している。

【００８５】弁本体２０は、前記流体ポート１２を備え
る円筒状の筒体２２と、筒体２２の両面を塞ぐ端面材２
４，２４を有する。筒体２２および端面材２４，２４
は、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼で作製されている。

【００８６】図１に示すように、筒体２２の外面から中
央の円形空間すなわち制御空間に面する内周面１４ま
で、流体ポート１２となる放射方向の貫通孔が形成され
ている。流体ポート１２の外周端は雌ねじが切られてい
て、外部の配管部材とねじ込み連結できるようになって
いる。

【００８７】図４に示すように、筒体２２と端面材２
４，２４とは、全体を貫通する複数本のボルトｂで締め
付け固定される。その結果、筒体２２の中央には、流体
ポート１２以外の部分では外部と隔離された円柱状の制
御空間が構成される。

【００８８】＜弁膜＞図２に示すように、筒体２２の内
側には弁膜３０が装着されている。弁膜３０は、エチレ
ン・プロピレン・ジエンゴムからなり、円筒状をなす筒
体部３２と、筒体部３２の軸方向の両端から外周に張り
出す円環状の周鍔部３４，３４とを有する。筒体部３２
の外径は３０．５ｍｍ、厚みは１．０ｍｍである。

【００８９】弁膜３０の筒体部３２は、弁本体２０の円
周面１４に沿って配置され、各流体ポート１２の開口を
塞いでいる。周鍔部３４、３４は、弁本体２０の筒体２
２と端面材２４との間に挟みこまれている。端面材２４
の内面側には段差が設けられているので、この段差部分
に周鍔部３４が収容されて、位置決めがされる。前記ボ
ルトｂは、弁膜３０の周鍔部３４に貫通形成されたボル
ト孔をも貫通して取り付けられており、周鍔部３４は弁
本体２０に強固に固定されている。

【００９０】＜弁軸＞図１に示すように、弁膜３０の内
側には、弁軸４０が配置されている。弁軸４０の基本外
形は、弁膜３０の内周径よりも少し小さな円筒形をな
す。弁軸４０の外周面には、断面半円状をなし軸方向に
連続する圧接凸部４２が設けられている。

【００９１】圧接凸部４２の半径は、弁本体２０の円周
面１４の内径に対して、約１０％程度に設定されてい
る。また、圧接凸部４２の底における弁軸４０の外径
は、圧接凸部４２の先端を結ぶ最外径に対して、０．８
〜０．９程度に設定されている。具体的には、円周面１
４の内径３０．０ｍｍに対して、圧接凸部４２の最外径
２８．６ｍｍ、圧接凸部４２の底における弁軸４０の外
径２４．６ｍｍに設定できる。

【００９２】圧接凸部４２は、比較的狭い間隔で２個一
対の圧接凸部４２が隣接して配置されている。このよう
な圧接凸部４２の組が、弁軸４０の直径方向の両端にそ
れぞれ配置されている。

【００９３】圧接凸部４２の外周先端は、弁膜３０の内
周面に当接し、弁膜３０を弁本体２０の円周面１４に押
し付け、密着させている。弁膜３０は、その厚みが１５
〜３０％減じる程度に、圧接凸部４２で圧接されてい
る。圧接凸部４２による弁膜３０の圧接量が多過ぎる
と、弁軸４０の回動抵抗が過大になり、操作性が低下す
る。弁膜３０の傷みも増える。弁膜３０の圧接量が少な
すぎると、圧接凸部４２による流路の遮断性能が悪くな
り、流体の漏れが起こる。

【００９４】図２に示すように、弁本体２０の内部空間
で、弁軸４０の両端面と端面材２４，２４の内面との間
には、鋼やステンレスからなる円板状のスペーサ６０が
配置されている。スペーサ６０を配置することで、弁本
体２０の内部での弁軸４０の回動をスムーズにできる。
スペーサ６０は、外周端が弁膜３０の筒体部３２の両端
部に当接することで、弁膜３０の密封性を向上させる機
能もある。

【００９５】＜弁膜の封止構造＞図３は、弁膜３０の内
周縁部分における詳細構造と組み立て状態を示してい
る。

【００９６】図３(a)に示すように、弁膜３０には、軸
方向の外側に張り出す断面半円形状の小さな突条３６、
筒体部３２と周鍔部３４とが交差する外周隅部に設けら
れた断面四半円形状の凸部３８を有する。弁本体２０の
筒体２２で、凸部３８に対応する個所には、段差凹部２
８が設けられている。凸部３８の裏側になる筒体部３２
と周鍔部３４との角部には、面取りを施されている。

【００９７】図３(b)に示すように、組み立て状態で
は、弁膜３０の周鍔部３４は、筒体２２と端面材２４と
の間で締め付けられ、押しつぶされる。また、弁膜３０
の凸部３８が、筒体２２の段差凹部２８に２面で当接す
る。これにより、凸部３８と段差凹部２８との間で全周
にわたってシールラインが形成され、流体の漏洩が阻止
される。

【００９８】弁膜３０の突条３６が端面材２４に当接し
押しつぶされることで、過剰な締め付けをしなくても、
突条３６と端面材２４との間に高い応力が発生し、この
部分にシールラインが形成される。このシールライン
は、流体漏れに直接関係するものではないが、バルブ外
部から水、塵埃などの異物が侵入することを阻止する機
能がある。また、弁軸４０と弁膜３０との間にグリース
等が注入されている場合には、このグリース等がバルブ
外部に漏出するのを防止する機能もある。

【００９９】さらに、突条３６は、凸部３８と向かい合
う位置で端面材２４と当接することで、凸部３８による
弁膜３０と弁本体２０との間の封止をより効果的に作用
させることができる。すなわち、周鍔部３４を挟んで、
凸部３８のちょうど裏側になる位置に突条３６が存在し
ているので、突条３６の位置で発生した高い応力が、凸
部３８の押しつぶしに有効に作用し、優れて安定したシ
ール性が発揮されることになる。

【０１００】このような構造を備えていることで、流体
ポート１２に流体圧が加わると、図３(b)に示すよう
に、弁膜３０のうちの筒体部３２のみが内側に湾曲する
ようにして弾力的に変形して、筒体部３２と弁本体２０
の円周面１４との間に流路が形成される。筒体部３２の
外周端から周鍔部３４は、強固に固定されているので、
ほとんど変形せず、流体圧が周鍔部３４と筒体２２の隙
間から漏れることがない。

【０１０１】＜弁軸の操作＞弁軸４０は、端面材２４の
中心を貫通している。弁軸４０の貫通部分では、端面材
２４と弁軸４０との間に軸受シール材２６が装着されて
いて、弁軸４０の回動を滑らかにしたり、外部から塵埃
などが侵入するのを防いだりしている。

【０１０２】弁軸４０の一端４４は、弁本体２０から外
部に突出し、この突出端４４に、操作レバー５０が取り
付けられている。図１に示すように、操作レバー５０
を、揺動操作することで、弁軸４０が回動する。

【０１０３】〔流体制御弁の動作〕図５に示すように、
操作レバー５０で弁軸４０を回動させると、弁軸４０に
備えた圧接凸部４２の配置が変わる。

【０１０４】＜中立位置＞図５(a)では、図の上下左右
に９０°間隔で配置された４方の流体ポート１２（それ
ぞれＡ，Ｐ，Ｂ，Ｒと呼ぶ）に対して、弁軸４０の２組
の圧接凸部４２が、上下方向に配置されている。この状
態は、図１で、操作レバー５０をの位置に配置した状
態である。

【０１０５】狭い間隔で隣接する一対の圧接凸部４２
が、流体ポート１２〔Ｐ〕の開口の両側で、弁膜３０の
円筒部３２を弁本体２０の円周面１４に強く圧接してい
る。流体ポート１２〔Ｐ〕に流体圧を加えたとしても、
流体は圧接凸部４２，４２の間で弁膜３０の円筒部３２
を弁軸４０側に押しやるだけで、別の流体ポート１２へ
流れることはできない。これが中立位置である。流体ポ
ート１２〔Ｒ〕についても、その両側で流路が遮断され
ている。その結果、流体ポート１２〔Ａ〕〔Ｂ〕と流体
ポート１２〔Ｐ〕〔Ｒ〕との間も遮断状態である。

【０１０６】＜Ｐ−Ａ流通状態＞図５(b)では、弁軸４
０の２組の圧接凸部４２が、右肩上がりの斜め方向に配
置されている。この状態は、図１で、操作レバー５０
を、前記中立位置から４５°傾けての位置に操作し
た状態である。

【０１０７】弁軸４０が回動すると、弁膜３０の内周面
に対して、圧接凸部４２が摺動しながら移動する。但
し、圧接凸部４２と弁膜３０との摺動部分に、流体は存
在していないので、摺動部分に流体に混入する異物を噛
み込んだり、摺動にともなって過剰に磨耗したりするこ
とはない。

【０１０８】このとき、弁軸４０および圧接凸部４２の
外面や弁膜３０の内周面に、潤滑剤を塗工しておいた
り、シリコーングリースを充填したりしておくと、弁軸
４０および圧接凸部４２と弁膜３０とがスムーズに摺動
する。しかも、潤滑剤やグリースは、弁膜３０によっ
て、流体と確実に隔離されるので、流体が汚されること
がない。

【０１０９】流体ポート１２〔Ｐ〕の右側に一つの圧接
凸部４２が配置され、流体ポート１２〔Ａ〕の下側に別
の圧接凸部４２が配置され、その間には圧接凸部４２は
存在しない。

【０１１０】流体ポート１２〔Ｐ〕に流体圧を加える
と、流体は弁膜３０の円筒部４２を弁軸４０側に押しや
りながら、弁膜３０と弁本体２０の円周面１４との間
を、流体ポート１２〔Ａ〕へと流れる。圧接凸部４２よ
りも外側の流体ポート１２〔Ｒ，Ｂ〕には流体が漏れる
ことはない。これがＰ−Ａ流通状態である。

【０１１１】なお、このとき、流体ポート１２〔Ｒ〕と
流体ポート１２〔Ｂ〕との間にも、別個の流路が構成さ
れる。

【０１１２】＜Ｐ−Ｂ流通状態＞図５(c)では、弁軸４
０の２組の圧接凸部４２が、左肩上がりの斜め方向に配
置されている。この状態は、図１で、操作レバー５０
を、前記中立位置から、前記とは逆方向に４５°傾
けての位置に操作した状態である。

【０１１３】流体ポート１２〔Ｐ〕の左側に一つの圧接
凸部４２が配置され、流体ポート１２〔Ｂ〕の下側に別
の圧接凸部４２が配置され、その間には圧接凸部４２は
存在しない。

【０１１４】流体ポート１２〔Ｐ〕に流体圧を加える
と、流体は弁膜３０の円筒部４２を弁軸４０側に押しや
りながら、弁膜３０と弁本体２０の円周面１４との間
を、流体ポート１２〔Ｂ〕へ流れる。圧接凸部４２より
も外側の流体ポート１２〔Ｒ，Ａ〕へ流体が漏れること
はない。これがＰ−Ｂ流通状態である。

【０１１５】なお、流体ポート１２〔Ｒ〕と流体ポート
１２〔Ａ〕との間にも、別個の流路が構成される。

【０１１６】以上のようにして、流体ポート１２〔Ｐ〕
への入力を、流体ポート１２〔Ａ〕に出力するか、流体
ポート１２〔Ｂ〕に出力するか、何れにも出力しないか
を、任意に切り換え制御することができる。

【０１１７】弁膜３０は、筒体部３２が、弁本体２０の
円周面１４に対して当接したり離れたりする動作を行な
うだけで、円周面１４との間で強く擦られた状態で移動
するような摺動は生じないので、流体が非潤滑性流体で
あっても、弁膜３０の過大な磨耗や損傷は生じない。

【０１１８】弁軸４０の回動によって、弁膜３０の筒体
部３２が、弁本体２０の円周面１４に当接したり離れた
りする際に、弁膜３０と弁本体２０との間に異物が噛み
込まれる可能性はある。しかし、弁膜３０が弁本体２０
の円周面１４から離れて、流体が流れる状態になったと
きに、異物は流体によって流されてしまうので、弁膜３
０が異物によって損傷したり、漏れが生じたりし難い。

【０１１９】〔流量制御〕前記実施形態の流体制御弁１
０は、方向制御に加えて流量制御を行なうこともでき
る。

【０１２０】図６に示すように、弁軸４０の回動位置
を、圧接凸部４２の一つが、入力側の流体ポート１２
〔Ｐ〕の開口範囲の途中の位置に配置される状態にす
る。

【０１２１】この状態では、圧接凸部４２に沿って外側
に膨れた弁膜３０が、流体ポート１２〔Ｐ〕の開口の一
部だけを覆った状態であり、流体は狭い隙間を通過し
て、出力側の流体ポート１２〔Ｂ〕へと流れる。流体ポ
ート１２〔Ｂ〕は全面が開口している。

【０１２２】その結果、流体の流量は、流体ポート１２
〔Ｐ〕の全体が開口している場合に比べて、少なくな
り、流量の制御が果たされる。流体ポート１２〔Ｐ〕に
対する圧接凸部４２の位置を周方向でずらせば、開口面
積が連続的に変化し、それに伴って流量も連続的に変化
させることができる。

【０１２３】さらに、流体ポート１２〔Ｐ〕の入力を、
前記中立状態などから、流体ポート１２〔Ｂ〕に出力さ
せるように切り換える際に、弁軸４０をゆっくりと回動
させると、流体ポート１２〔Ｐ〕の開口面積を徐々に増
やすことで、流体ポート１２〔Ｂ〕の出力流量を、０か
ら徐々に増やすような操作が可能である。また、弁軸４
０の回動角度を変えれば、流体ポート１２〔Ｂ〕の流量
を調整することができる。

【０１２４】上記流量制御においては、圧接凸部４２の
形状や半径の設定によって、流体ポート１２〔Ｐ〕にお
ける流量の変化の仕方を変えることができる。例えば、
圧接凸部４２の半径が大きいほど、弁軸４０の回動位置
が同じときの流量は少なくなる。回動角度の変化量に対
する流量の変化率は小さくなる。

【０１２５】〔ローラ圧接凸部〕図７に示す実施形態
は、前記実施形態における固定型の圧接凸部４２の代わ
りに、ローラ状の圧接凸部７０を用いる。

【０１２６】流体制御弁１０の基本的な構造は前記実施
形態と共通するので、相違点を主に説明する。

【０１２７】図７(a)に示すように、前記実施形態で圧
接凸部４２が配置されていた弁軸４０の外周位置に、円
柱状のローラ７０が取り付けられている。ローラの材質
は、銅合金などの軟質金属材料が用いられる。ローラ７
０は、弁軸４０に設けられた円弧状の凹みの内部に大部
分が埋め込まれ、一部の外周のみが弁軸４０の外周に突
出した状態で、弁軸４０に対して回転可能に取り付けら
れている。

【０１２８】図７(b)に示すように、ローラ７０を支持
する中心軸７２が、弁軸４０の両面に配置されたスペー
サ６０に支持されている。弁軸４０の回動にしたがっ
て、ローラ７０、中心軸７２およびスペーサ６０が回動
する。

【０１２９】ローラ７０の先端が弁膜３０の内周面に当
接して弁膜３０を弁本体２０の内周面１４に圧接する。

【０１３０】弁軸４０を回動させると、弁膜３０に対す
るローラ７０の当接位置がずれるが、このとき、ローラ
７０は弁膜３０に対して回転摺動するので、摩擦抵抗は
極めて少なくなり、スムーズな回動が可能になる。弁膜
３０に過大な摩擦力な応力が発生し難くなるので、弁膜
３０の耐久性を向上させることができる。

【０１３１】したがって、この実施形態は、大型の流体
制御弁や大容量の流体制御弁を、手動で操作したり、比
較的に小さな駆動源で駆動操作したりするのに適してい
る。

【０１３２】〔制御形態〕本発明の流体制御弁１０は、
前記図５に示す制御形態のほかにも、様々な制御形態で
使用することができる図８、９は、ポートの設定、切換
位置の数、流路の機能などを様々に変更した制御形態を
例示している。それぞれの制御形態をＪＩＳ記号で表示
している。

【０１３３】例えば、図８の第１欄に示すように、Ｐポ
ートとＡポートを用いて、２ポート２位置の、ＯＮ−Ｏ
ＦＦ切り換えができる。第２欄は、３ポート２位置の切
り換えであり、Ａポートを出力および入力の両方に切り
換えて使用できる。第３欄は、オールポートブロックの
状態も実現している。これらの制御形態は、流体制御弁
１０の４個あるポートのうちの２個または３個のポート
だけを使用することで対応できる。流体制御弁１０とし
て、最初から必要な個所のポートだけを設けておくこと
もできる。

【０１３４】図９は、４ポート全てを利用する制御形態
である。第１欄は、図５で示した制御形態と類似してい
る。但し、ここでは、入力Ｐ−出力Ａの流れと、入力Ｂ
−出力Ｒの流れを同時に実現している。別の切り換え位
置では、入力Ｐ−出力Ｂの流れと、入力Ａ−出力Ｒの流
れを同時に実現している。第２欄では、オールポートブ
ロックの状態（図５の中立位置）も実現している。

【０１３５】図９の第３欄では、弁軸４０の圧接突起４
２を、直径方向の２個所で、一対の圧接凸部４２を片側
の一つだけにしている。この場合、流路の機能２で示す
ように、Ａポート、Ｂポート、Ｒポートの３ポートを互
いに連通させることができる。その結果、Ａポートの入
力とＢポートの入力とを合わせてＲポートに出力でき
る。逆に、Ｒポートの入力を、ＡポートとＢポートとへ
分割することもできる。

【０１３６】〔パイロット操作方向制御弁〕図１０に示
す実施形態は、前記実施形態と基本的な構造が共通する
流体制御弁１０を主弁として用い、この主弁１０の弁軸
４０をパイロット操作するパイロット操作方向制御弁で
ある。

【０１３７】図１０(b)に示すように、主弁１０の外部
に延びている弁軸４０の延長端４４が、主弁操作部８０
の作動軸になる。

【０１３８】主弁操作部８０は、ベーン形式のロータリ
ーアクチュエータであり、主弁１０で制御する流体の一
部を抜き出した流体あるいは制御する流体とは別の圧力
空気など、流体で駆動されるようになっている。

【０１３９】図１０(a)に示すように、作動軸４４から
直径方向に延びるベーン８２が、平面扇形の制御空間８
４に収容されている。ベーン８２の表裏両側で、制御空
間８４には流路８３が接続されている。流路８３から制
御空間８４に導入される流体の圧力でベーン８２を押
し、作動軸４４を回動させる。

【０１４０】主弁操作部８０の各流路８３は、別に備え
たパイロット弁８６を介してポンプ８８に接続されてい
る。

【０１４１】パイロット弁８６で、流路８３に流れる流
体の向きが正逆に変更され、ベーン８２および作動軸４
４が正逆に回動する。作動軸４４の正逆回動は、主弁１
０の流体方向切換作動を果たす。

【０１４２】上記実施形態では、比較的に簡単な構造あ
るいは小型のパイロット弁８６および主弁操作部８０
で、より大型あるいは大容量の流体制御弁である主弁１
０を駆動することができる。パイロット弁８６で制御さ
れる低圧あるいは小流量の流体で主弁操作部８０を駆動
して、主弁１０では、高圧あるいは大流量の流体を制御
することができる。

【０１４３】また、例えば、パイロット弁８６で制御さ
れる空気流で主弁操作部８０を駆動して、水の流れを制
御する主弁１０を駆動するなど、駆動流体と被制御流体
とを別個に設定することができる。

【０１４４】〔ノッチ位置決め〕図１１に示す実施形態
は、弁軸４０の回動位置を位置決めするノッチ位置決め
機構を備えている。

【０１４５】図１１(b)に示すように、流体制御弁１０
から突出する弁軸４０の延長端４４に、弁本体２０の端
面との間に間隔をあけて、円盤状の支持板９２が取り付
けられている。

【０１４６】支持板９２には、ノッチ位置決め部材９４
を有する。ノッチ位置決め部材９４は、シリンダの先端
にシリンダ内のバネで付勢されたボールが配置されてい
る。

【０１４７】ノッチ位置決め部材９４の先端のボール
が、弁本体２０の表面に当接する。

【０１４８】弁本体２０の表面には、ノッチ位置決め部
材９４のボールが嵌入する位置決め凹部９６が設けられ
ている。

【０１４９】図１１(a)に示すように、位置決め凹部９
６は、操作レバー５０が、直立する中立位置と、左右に
４５°傾斜させた切換位置とにそれぞれ回動されたとき
に、ノッチ位置決め部材９４が当たる位置に設けられて
いる。

【０１５０】したがって、操作レバー５０を回動させる
と、ノッチ位置決め部材９４のボールが位置決め凹部９
６に出入りする際の抵抗、いわゆるノッチ感が手元に感
じられることで、それぞれの位置に設定されたことが確
認できる。

【０１５１】ノッチ位置決め部材９４のボールが位置決
め凹部９６に嵌入している状態では、外部から振動や少
しの力が加わっても、ノッチ位置決め部材９４が外れる
ことはないので、切換状態が自然に解除されたり変更さ
れてしまったりすることが防止できる。

【０１５２】〔流体制御シャワー装置〕図１２は、前記
実施形態の流体制御弁１０を利用した流体制御シャワー
装置１００を示している。

【０１５３】シャワー装置１００は、浴室の壁面などに
支持板１０２を取り付けることで設置される。支持板１
０２には、中空状の支持管１２０の両端が支持される。

【０１５４】支持管１２０の上下端は、端部ブロック１
２４、１３０を介して支持板１０２に支持される。端部
ブロック１２４、１３０の内部には、支持管１２０の内
部の流体通路に連通する流路が設けられている。

【０１５５】支持管１２０と平行して、上下の端部ブロ
ック１２４，１３０の間には補助管１３２が配置されて
いる。上側の端部ブロック１２４の内部には、支持管１
２０の内部空間と補助管１３２とを連通する流路が設け
られている。

【０１５６】支持管１２０に対して、移動体１６０が昇
降自在に取り付けられている。移動体１６０は補助管１
３２に対しても嵌挿されていて、支持管１２０に対する
回り止めを果たす。

【０１５７】移動体１６０には、シャワーヘッド１１０
が支持されている。シャワーヘッド１１０には可撓性の
あるシャワーホース１１２が連結され、水や湯がシャワ
ーヘッド１１０に供給される。

【０１５８】下側の端部ブロック１３０には、制御用水
の供給管１４０と排水管１５０とが取り付けられてい
る。制御用水は、通常の水道水が使用される。流体制御
弁２１０も取り付けられている。流体制御弁２１０は、
操作レバー２５０で操作される。流体制御弁２１０の内
部構造は、前記図１〜５に示されたものである。

【０１５９】図１４に配管系統を示すように、流体制御
弁２１０の制御構造は、図９の中段に示された４ポート
３位置（フルポートブロック）の制御形態において、Ｐ
ポートが供給管１４０に連結され、Ｒポートが排水管１
５０に連結されている。Ａポートは、端部ブロック１３
０の内部流路を経て支持管１２０の内部流路に連結さ
れ、Ｂポートは、補助管１３２に連結されている。

【０１６０】図１５に示すように、支持管１２０の外周
に挿通された移動体１６０は、支持管１２０を囲んで天
然磁石などからなる環状の磁性体１６５が複数段にわた
って配置されている。支持管１２０の内部には、昇降自
由なピストン１６２が収容されている。ピストン１６２
の外周にも多段の磁性体１６３が配置されている。支持
管１２０の管壁を挟んで、移動体１６０の磁性体１６５
とピストン１６２の磁性体１６３が対面して、互いに着
磁している、したがって、ピストン１６２を昇降させる
と、上記した着磁作用によって、移動体１６０もピスト
ン１６２とともに昇降する。

【０１６１】図１２に示す中立位置では、支持管１２０
には流体は送られない。この状態では、移動体１６０
は、支持管１２０の一定位置で止まっている〔図９中段
（２）の状態〕。

【０１６２】流体制御弁２１０を切り換えて、Ｐポート
−Ａポート、Ｂポート−Ｒポートを連通させる〔図９中
段（１）〕。供給管１４０の水が、支持管１２０の下方
に流入し、支持管１２０の内部に収容されたピストン１
６２を上昇させる。ピストン１６２に上昇によって、ピ
ストン１６２の上方で支持管１２０内に存在する水は、
端部ブロック１２４から戻し管１３２を経て、Ｂポート
−Ｒポートを通過して排水管１５０から排出される。

【０１６３】この状態が、図１３(b)に示す状態であ
る。ピストン１６２の上昇に伴って、移動体１６０が上
昇する。図示を省略しているが、移動体１６０とともに
シャワーヘッド１１０も上昇する。シャワーヘッド１１
０が所望の位置まで上昇すれば、流体制御弁２１０を前
記中立位置に戻すことで、ピストン１６２、移動体１６
０およびシャワーヘッド１１０の上昇は止まり、その位
置で停止する。支持管１２０の内部には水が溜まったま
まで流体制御弁２１０のＡポートは遮蔽されているの
で、ピストン１６２などが自重で下がってしまうことは
ない。

【０１６４】次に、シャワーヘッド１１０を下降させる
には、図１４で、Ｐポート−ＢポートおよびＲポート−
Ａポートを連通させるように、流体制御弁２１０を切り
換える〔図９中段（３）〕。供給管１４０の水は、Ｂポ
ートから補助管１３２に供給され、上端側から支持管１
２０に送られる。その結果、図１３(a)に示すように、
ピストン１６２は下降し、移動体１６０およびシャワー
ヘッド１１０も下降する。ピストン１６２よりも下方の
支持管１２０内の水は、Ａポート−Ｒポートを経て配水
管１５０から排出される。

【０１６５】以上に説明した制御機構によって、シャワ
ーヘッド１１０を任意の高さ位置に配置することができ
る。

【０１６６】前記図６について説明したように、操作レ
バー２５０の回動位置を調整して、各ポート間に流す水
道水の流量あるいは流速を徐々に増減したり調節したり
すれば、移動体１６０およびシャワーヘッド１１０の昇
降速度を制御することもできる。

【０１６７】上記実施形態では、シャワーヘッド１１０
および移動体１６０の昇降駆動を、電気モータなどを使
用せず、水道水の供給で果たしている。

【０１６８】モータなど電気で駆動する装置を、浴室な
どの高湿度環境下で使用するには、特別な防水構造を採
用しなければならず、コスト的に高くつく。万一漏電し
た場合には、感電や火災事故等の危険性もある。

【０１６９】水道水を利用して駆動するのであれば、上
記のような問題は全くない。

【０１７０】移動体１６０の上昇、下降および停止を、
流体制御弁２１０で果たすので、移動体１６０の作動制
御が簡単かつ確実に行なえる。流体制御弁２１０は、高
湿環境や水濡れ環境でも何ら問題なく作動する。構造が
簡単で小型であるから、一般住宅の浴室などにも設置す
ることが可能になる。

【０１７１】

【発明の効果】本発明にかかる流体制御弁は、弁本体に
設けられた複数の流体ポートの連通状態を、弁膜の内側
で流体とは接触しない弁軸の当接凸部で弁膜を弁本体に
圧接することで制御する。弁膜は流体との接触個所で弁
本体に摺動することがないので、摺動部分が流体と接触
することで生じる各種の問題が全て解消できる。摺動部
分の著しい磨耗や、異物の噛み込みが生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態を表す流体制御弁の断面図

【図２】 前図と直交する方向の断面図

【図３】 弁膜の要部周辺の拡大断面図

【図４】 分解斜視図

【図５】 動作説明図

【図６】 別の動作状態を示す要部断面図

【図７】 別の実施形態を示す断面図

【図８】 種々の制御形態を示す表図

【図９】 別の制御形態を示す表図

【図１０】 パイロット弁を用いる実施形態の概略構造
図

【図１１】 位置決め機構を備えた実施形態の概略構造
図

【図１２】 シャワー装置の正面図(a)および側面図(b)

【図１３】 シャワー装置の動作状態図

【図１４】 配管系統図

【図１５】 移動体の駆動構造を示す断面図

【符号の説明】

１０ 流体制御弁 １２ 流体ポート １４ 円周面 ２０ 弁本体 ２２ 筒体 ２４ 端面材 ３０ 弁膜 ３２ 筒体部 ３４ 周鍔部 ４０ 弁軸 ４２ 圧接凸部 ５０ 操作レバー ６０ スペーサ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D032 FA02 FA08 3H067 AA12 CC02 CC23 CC54 DD03 DD33 EB04 FF11 GG13 3H071 AA01 CC26 DD11

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の流体ポート間における流体の流れを
   制御する流体制御弁であって、 前記複数の流体ポートの一端が外面に開口する弁本体
   と、 前記弁本体の内部に配置され、前記各流体ポートの他端
   が開口する円周面を有する制御空間と、 前記制御空間の内部で前記円周面との間に間隔をあけて
   配置され、円周面に沿って回動する弁軸と、 前記制御空間の円周面と前記弁軸との間に介装され、前
   記流体ポートの開口を含む円周面の内側を覆い弾力的に
   変形可能な弁膜と、 前記弁軸の外周に突出し前記弁膜の内側面に当接して摺
   動し弁膜を前記制御空間の円周面に圧接する圧接凸部と
   を備える流体制御弁。
2. 【請求項２】前記弁本体が、前記流体ポートおよび円周
   面を有する筒体と、筒体の両面を閉塞して前記制御空間
   を構成する端面材とを有し、 前記弁膜が、前記弁本体の筒体の円周面に沿う円筒部
   と、円筒部の両端から外周方向に張り出し前記筒体と端
   面材との間に挟み込まれる周鍔部とを有する請求項１に
   記載の流体制御弁。
3. 【請求項３】前記圧接凸部が、前記流体ポートの前記円
   周面における開口を周方向で挟む間隔で配置された一対
   の圧接凸部の組を有する請求項１または２の何れかに記
   載の流体制御弁。
4. 【請求項４】前記流体ポートが、前記弁軸の回動方向に
   沿って前記弁本体に等間隔で４方向に配置され、 前記一対の圧接凸部の組が、前記弁軸の直径方向で２個
   所に配置されている請求項１〜３の何れかに記載の流体
   制御弁。
5. 【請求項５】前記圧接凸部が、前記弁軸に対して回転可
   能に軸支されたローラである請求項１〜４の何れかに記
   載の流体制御弁。
6. 【請求項６】前記弁軸が、パイロット弁で制御される流
   体によって駆動される請求項１〜５の何れかに記載の流
   体制御弁。
7. 【請求項７】前記流体が、非潤滑性流体である請求項１
   〜６の何れかに記載の流体制御弁。
8. 【請求項８】水が噴出するシャワーヘッドを保持し、支
   持軸に沿って移動する移動体と、 前記移動体を前記支持軸に沿って移動させ、流体の供給
   によって駆動される流体駆動手段と、 前記流体駆動手段への流体の供給を制御する前記請求項
   １〜７の何れかに記載の流体制御弁とを備える流体駆動
   シャワー装置。
9. 【請求項９】前記流体駆動手段が、 前記支持軸の内部に設けられた流体通路内を摺動するピ
   ストンと、 前記ピストンに配置された磁性部と、 前記移動体に配置され、前記ピストンの磁性部に対して
   着磁する磁性部と、 前記流体通路の両端をそれぞれ、前記流体制御弁に有す
   る流体ポートに連通させる流体供給路とを備え、 前記流体制御弁が、圧力流体が供給される流体ポートで
   ある入力ポートと、前記流体通路に連通する流体ポート
   である２個所の出力ポートとを有し、入力ポートを何れ
   か一方の出力ポートに接続する状態および何れの出力ポ
   ートにも接続しない状態とに制御される請求項８に記載
   の流体駆動シャワー装置。