JP2008267439A

JP2008267439A - 流量調節弁装置

Info

Publication number: JP2008267439A
Application number: JP2007108642A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Hashimoto; 衛橋本
Original assignee: Inax Corp
Current assignee: Inax Corp
Priority date: 2007-04-17
Filing date: 2007-04-17
Publication date: 2008-11-06

Abstract

【課題】止水に近い状態の最小流量域に到るまで滑らか且つ安定した流量調節特性が得られ、且つ主弁の不規則振動及びこれによる異音の発生を防止することのできる流量調節弁装置を提供する。
【解決手段】主弁２０を主弁座２５に対し進退移動させて主水路の流量調節を行う流量調節弁装置１６において、主弁２０に突出部１２８を設けて突出部１２８に、主弁座２５側の雌テーパ面から成る当接面１３２と協働して主水路の水流を絞る主弁２０側の雄テーパ面から成る当接面１３０を設け、主弁２０の進退移動に伴う当接面１３０と当接面１３２との間の隙間の変化により、一対の当接面１３０，１３２が当接する直前の最小流量域に到るまでの流量域に亘って流量調節を行うようにする。
【選択図】図２

Description

この発明は、主水路に設けた主弁を主弁座に対し接近離間方向に進退移動させて流量調節を行う流量調節弁装置に関する。

従来より、主水路に設けたダイヤフラム弁，ピストン弁等から成る主弁を主弁座に対し接近離間方向に進退移動させ、主水路の流量調節を行う流量調節弁装置が広く用いられている。
またこの流量調節弁装置として、流調パイロット弁の進退移動に追従して主弁を移動させることで流量調節を行うようになした流量調節弁装置、詳しくは、(イ)主弁の背後に形成され、内部の圧力を主弁に対して閉弁方向の押圧力として作用させる背圧室と、(ロ)主水路における一次側の流入水路の水を背圧室に導いて背圧室の圧力を増大させる導入小孔と、(ハ)背圧室と主水路における２次側の流出水路とを連通させる状態に主弁を貫通して設けられ、背圧室の水を流出水路に抜いて背圧室の圧力を減少させるパイロット水路と、(ニ)主弁の進退移動の方向に進退移動してパイロット水路の開度を制御する流調パイロット弁とを備え、その流調パイロット弁の進退移動に追従して主弁を進退移動させて、主水路の流量調節を行うパイロット式の流量調節弁装置が知られている。
例えば下記特許文献１に、この種パイロット式の流量調節弁装置が開示されている。

ところで、パイロット式であると否とを問わず、主弁の進退移動に伴うダイヤフラム膜等の主弁本体と主弁座との間の隙間（距離）の大小変化によって直接に流量調節を行う流量調節弁装置にあっては、水圧が高いと流量が急変して正確な流量調節がし難い問題がある。
そこで本出願人は、先の特許願（特願２００６−１００５０１：未公開）において、主弁に突出形状の主弁ガイドを設け、この主弁ガイドを、先端部が主弁座とされた円筒部の内部に嵌入させて、かかる主弁ガイドにて主弁の進退移動の際の案内を行わせるとともに、かかる主弁ガイドを補助弁となして、かかる補助弁により流れを絞り、流量調節を行わせるようになしたものを提案している。

図１５はその具体例を示している。
同図において、２００は先端部が主弁座２０２とされた円筒部で、２０４はこの主弁座２０２に対し接近離間方向に進退移動するダイヤフラム弁から成る主弁で、この主弁２０４には主弁ガイド２０６が主弁座２０２側に突出する形状で設けられている。

主弁ガイド２０６は、主弁２０４の進退移動時に円筒部２００内部に嵌入して主弁２０４の移動案内をなす。
この主弁ガイド２０６は軸方向、即ち図中上下方向に所定肉厚を有する円板状をなしていて、円筒部２００への嵌入状態でその外周面と円筒部２００の内周面との間に所定の環状隙間Ｓ_２（図１５（Ｂ）参照）を形成する。

この主弁ガイド２０６は、主弁座２０２を乗り越えて下流側（２次側）へと流出する水の流れを絞り、流量を調節する補助弁としても働く。
詳しくは、図１５（Ａ）に示すように主弁２０４が主弁座２０２から図中上向きに離間した状態では、主水路の１次側の流入水路２０８Ａから２次側の流出水路２０８Ｂに流出する水の流量が、主弁ガイド２０６による水流の絞り作用により、主弁ガイド２０６と主弁座２０２との間の隙間Ｓ_１によって定まる。

この隙間Ｓ_１は、図１５（Ａ）に示す状態から主弁ガイド２０６が主弁２０４とともに図中下向きに前進移動するに従って小さくなり、これに伴って主水路を流れる水の流量も減少する。
そして図１５（Ｂ）に示しているように、主弁ガイド２０６が円筒部２００内部に僅かでも嵌入すると、その時点で主水路における開度が、即ち１次側の流入水路２０８Ａから２次側の流出水路２０８Ｂに流出する水の流量が、主弁ガイド２０６の外周面と円筒部２００の内周面との間の微小な環状隙間Ｓ_２によって定まる状態となる。

この環状隙間Ｓ_２は、主弁２０４の更なる閉弁運動、即ち主弁ガイド２０６の更なる図中下向きの前進移動によっても変化はなく、従って主弁２０４が更に閉弁運動しても主水路の流量、即ち１次側の流入水路２０８Ａから２次側の流出水路２０８Ｂに流出する水の流量はほぼ一定且つ微小水量に保持される。

ところがこの図１５に示す流量調節弁装置にあっては、図１５（Ｂ）に示す状態から、主弁２０４が更に閉弁方向に前進移動すると、ある位置で主弁ガイド２０６と円筒部２００との間の環状隙間Ｓ_２よりも、主弁座２０２と主弁２０４における主弁本体（ここではダイヤフラム膜）２０５との間の図中上下方向の隙間Ｓ_３（図１５（Ｃ）参照）の方が小さくなり、以後は１次側の流入水路２０８Ａから２次側の流出水路２０８Ｂに流出する水の流量は、この隙間Ｓ_３によって定まり、その隙間Ｓ_３が小さくなるに連れて流量は減少する。

即ちこの図１５に示す流量調節弁装置にあっては、主弁２０４の閉弁方向の前進移動時に、図１５（Ａ）の隙間Ｓ_１による流量調節域から、図１５（Ｂ）の隙間Ｓ_２による流量調節域に、更には図１５（Ｃ）の隙間Ｓ_３による流量調節域に流量調節が不連続的に切り換わってしまう。

そして流用調節域が切り換わることによって、特に小流量域での流量調節のときに主弁２０４の開弁方向で流量が急激に増したり、或いは閉弁方向で流量が急激に減少したりし、流量調節を円滑且つ滑らかに連続的に行うことが難しいといった問題があった。

図１０は、図１５に示す流量調節弁装置における流量調節特性を表したものである。
但し図１０では、主弁２０４を進退移動させるための操作部であるハンドルの回転角度を横軸に、また流量を縦軸にとって示してある。
図中Ｂが図１５に示す流量調節弁装置の流量調節の特性曲線を表したもので、Ｂ-１は図１５（Ａ）の隙間Ｓ_１による流量調節特性を、Ｂ-２は図１５（Ｂ）の隙間Ｓ_２による流量調節特性を、更にＢ-３は図１５（Ｃ）の隙間Ｓ_３による流量調節特性をそれぞれ表している。

図１０に示しているように、図１５（Ａ）に示す状態では流量が隙間Ｓ_１の変化によってほぼ直線的に変化するが、図１５（Ｂ）に示す状態では環状隙間Ｓ_２が主弁ガイド２０６の移動によって変化しないために、流量は殆ど変化を生じない。
そして図１５（Ｂ）に示す状態から（Ｃ）に示す状態への切り換わりによって流量調節特性が急激に変化し、主弁２０４の僅かな前進又は後退移動によって流量が大きく変化する。

尚、図１５（Ａ）に示す状態において、主弁ガイド２０６が図中上方に大きく離間していくと流量がこれに伴って大きく増大していくが、ここではあるところで流量の増大が停止するように別途に弁が設けてある。図中Ｂ-４はそのときの一定流量状態（流量調節特性）を表している。

以上のように図１５に示す流量調節弁装置にあっては、特に流量調節域が小流量域のときに、主弁２０４の開弁方向及び閉弁方向の移動に連れて流量が急激に変化して流量調節特性が安定しない問題があり、その改善が望まれていた。

図１５に示す流量調節弁装置にはまた、次のような問題も内在していた。
即ち、止水間際の領域で流量変化が大きく生じたときに主弁２０４が不規則振動が生じて、これが異音発生の原因になるといった問題が内在していた。
この現象は、上記のパイロット式の流量調節弁装置、詳しくは流調パイロット弁の進退移動に伴って、背圧室の圧力と１次側の流入水路の圧力との圧力バランスをとるように主弁が流調パイロット弁に追従して同方向に進退移動する形式の流量調節弁装置において特に顕著である。

図９（Ａ）はその現象を模式的に表したものである。
図中２１０は、内部の圧力を主弁２０４に対し閉弁方向の圧力として作用させる背圧室，２１２は背圧室２１０と２次側の流出水路２０８Ｂとを連通させる状態に主弁２０４を貫通して設けられたパイロット水路、２１４はパイロット水路２１２の開度を変化させる流調パイロット弁である。

この図９（Ａ）に示す流量調節弁装置においては、流調パイロット弁２１４が図中下向きに前進移動すると、パイロット水路２１２の開度が小となって、背圧室２１０から２次側の流出水路２０８Ｂへと抜ける水の量が少なくなり、背圧室２１０の圧力が増大する。
その結果、主弁２０４に作用する背圧室２１０の圧力と１次側の流入水路２０８Ａの圧力とに圧力差が生じて、主弁２０４が圧力バランスを取るように流調パイロット弁２１４の前進移動に追従して図中下向きに前進移動する。これにより主弁２０４の開度が小となって、主水路の流量即ち流入水路２０８Ａから流出水路２０８Ｂへと流出する水の流量が減少する。

図９（Ａ）において、主弁２０４には水の流動圧に基づいて図中上向きの力Ｆが作用する。その力Ｆに基づいて主弁２０４が図中上向きに移動させられると、流調パイロット弁２１４と主弁２０４との間の距離Ｘ、即ちパイロット水路の開度が小さくなる方向に変化する。すると背圧室２１０の圧力が増大して、主弁２０４に対し図中下向きに押す力が増大する。

特に小流量域においては主弁２０４に対して働く上向の力Ｆと下向きの力とが交互且つ不規則に発生し、そしてこのことが主弁２０４が静止状態を維持できずに不規則振動を起こし、これが異音発生の原因になるものと考えられる。

特開２００６−２２６３８号公報

本発明は以上のような事情を背景とし、止水に近い状態の小流量域に到るまで滑らか且つ安定した流量調節特性が得られ、且つ主弁の不規則振動及びこれによる異音の発生も防止することのできる流量調節弁装置を提供することを目的としてなされたものである。

而して請求項１のものは、主水路に設けた主弁を主弁座に対し接近離間方向に進退移動させて、該主水路の流量調節を行う流量調節弁装置において、該弁装置は、(イ)前記主弁の背後に形成され、内部の圧力を該主弁に対して閉弁方向の押圧力として作用させる背圧室と、(ロ)前記主水路における一次側の流入水路の水を該背圧室に導いて該背圧室の圧力を増大させる導入小孔と、(ハ)該背圧室と前記主水路における２次側の流出水路とを連通させる状態に前記主弁を貫通して設けられ、該背圧室の水を該流出水路に抜いて該背圧室の圧力を減少させるパイロット水路と、(ニ)前記主弁の前記進退移動の方向に進退移動して前記パイロット水路の開度を制御する流調パイロット弁とを備え、該流調パイロット弁の進退移動に追従して前記主弁を進退移動させることにより前記主水路の流量調節を行うパイロット式の弁装置となしてあるとともに、前記主弁には前記主弁座側に突出する突出部を設けて該突出部に、該主弁座側の硬質の絞り部と協働して前記主水路の水流を絞る主弁側の硬質の絞り部を設け、且つそれら一対の絞り部のうちの少なくとも一方を前記主弁の前記進退移動の方向に径変化するテーパ面となして、該主弁の該進退移動に伴い該主弁側の絞り部と該主弁座側の絞り部との間の隙間をそれら一対の絞り部が当接する直前の最小流量域に到るまで連続的に変化させて、該最小流量域に到るまで該隙間の連続的な変化により流量調節を行うようになしたことを特徴とする。

請求項２のものは、請求項１において、前記主弁側の絞り部と前記主弁座側の絞り部との何れもがテーパ面となしてあることを特徴とする。

請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記弁装置が、前記一対の絞り部を互いに当接させて止水を行う止水弁も兼ねていることを特徴とする。

請求項４のものは、請求項２において、前記弁装置が、前記一対の絞り部を互いに当接させて止水を行う絞り弁を兼ねており、且つ該絞り部をなす該一対のテーパ面の少なくとも一方に、該テーパ面の周方向に環状を成す弾性シールリングが環状の保持溝内部に保持させてあるとともに、該弾性シールリングは、テーパ面同士の当接時に該弾性シールリングを保持させた側の一方のテーパ面の他部とともに、相手側の他方のテーパ面に当接するものとなしてあることを特徴とする。

請求項５のものは、請求項４において、前記弾性シールリングは、前記主弁側の絞り部をなすテーパ面の側に且つ前記突出部の基端側に設けてあることを特徴とする。

発明の作用・効果

以上のように請求項１のものは、パイロット式の流量調節弁装置において、主弁に突出部を設けてその突出部に、主弁座側の硬質の絞り部と協働して主水路の水流を絞る主弁側の硬質の絞り部を設け、これら主弁側の絞り部と主弁座側の絞り部との間の隙間の連続的な変化により流量調節を行うようになすとともに、一対の絞り部のうちの少なくとも一方を、主弁の進退方向に径変化するテーパ面となしたものである。

本発明では、主弁側の絞り部と主弁座側の絞り部とが当接する直前の最小流量域に到るまで、テーパ面を成す一方の絞り部と他方の絞り部との隙間（距離）の連続的な変化によって流量調節を行う。
従って、図１５に示す流量調節弁装置と異なって流量域に応じて流量調節が切り換わるといったことがなく、それ故連続的で安定した流量調節特性を得ることができる。

加えて本発明では、硬質の絞り部同士が当接するため、給水圧が高い場合であっても、閉弁時に主弁側の絞り部及び主弁座側の絞り部が給水圧によって弾性変形することを有効に抑えることができる。
このため、閉弁時に主弁が押し込まれ、止水位置がずれることを防止することができ、これによって更に安定した流量調節特性を得ることができる。

またテーパ面の作用により、一対の絞り部が当接する直前の最小流量域で主弁が不規則振動を起して、これが異音の原因になるといった問題も併せて解決することができる。

本発明では、請求項２に従い主弁側の絞り部と主弁座側の絞り部との何れもテーパ面となしておくことができる。
また請求項３に従い、一対の絞り部を互いに当接させて止水を行う止水弁も兼ねて流量調節弁装置を構成しておくことができる。
このようにすれば、流量調節と止水とを同じ弁装置を用いて行うことができる。

次に請求項４は、止水弁を兼ねて流量調節弁装置を構成しておくとともに、絞り部をなす一対のテーパ面の少なくとも一方に弾性シールリングを環状の保持溝内部に保持させておき、且つその弾性シールリングを、テーパ面同士の当接時に弾性シールリングを保持させた側の一方のテーパ面の他部とともに、相手側の他方のテーパ面に当接させるようになしたものである。
本発明に従って、絞り部をなす一方のテーパ面に弾性シールリングを保持させておき、これを相手側のテーパ面に当接させるようになすことで、給水圧が低い場合においても良好に止水を行うことができる。

またこの請求項４では止水時において弾性シールリングのみによりシールを行うのではなく、これを保持させた側の一方のテーパ面の他部とともに、弾性シールリングを相手側の他方にテーパ面に当接させるようになしていることから、弾性シールリングを弾性変形させてシールを行う際の弾性シールリングの変形量を少なく抑えることができる。
従って弾性シールリングの１回ごとの大きな変形量に基づいて、長期の間に弾性シールリングがヘタリを生じ、そのことによって弾性シールリングが永久変形を起して流量調節特性が変化してしまうのを有効に抑止することが可能となる。

この場合において、弾性シールリングは主弁側の絞り部を成すテーパ面の側に且つ突出部の基端側に設けておくことが望ましい（請求項５）。
このようにしておけば、弾性シールリングを設けた基端側とは反対側の先端側の部分が平坦なテーパ面となり（弾性シールリングが突出していない）、従ってその弾性シールリングの突出による影響を抑えて、小流量域における流量調節特性をより安定したものとなすことができる。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、本実施形態の流量調節弁装置を示したもので、図中１０は水栓のボデーであり、その内部に主水路を形成する１次側の流入水路１２，２次側の流出水路１４が形成されている。
１６は本実施形態の流量調節弁装置で、この例では流量調節弁装置１６全体が単一のユニットとして着脱可能な弁カートリッジとして構成されている。

同図中１８はその弁カートリッジのカートリッジケース（弁ケース）で、このカートリッジケース１８は、上部１８-１と下部１８-２とに分割されており、そしてそれらがカートリッジケース１８の中間部をなす後述の背圧室形成部材５４にて弾性的に連結されている。
流量調節弁装置１６は、ボデー１０内部に挿入された状態で、ボデー１０への固定ナット１９のねじ込みにより抜止状態に固定されている。

図１において、２０は主水路上に設けられたダイヤフラム弁からなる主弁で、樹脂製の硬質の保持部材２２と、これにより保持されたゴム製のダイヤフラム膜２４とからなっている。

この実施形態において、流量調節弁装置１６は止水弁（吐止水弁）を兼ねて構成されており、主弁２０は、樹脂製の硬質の円筒部２７の先端部（図中上端部）に形成された主弁座２５に対して図中上下方向に進退移動して主水路を開閉し、また主水路の開度を変化させる。
詳しくは、主弁座２５への着座によって主水路を遮断し、また主弁座２５から図中上向きに離間することによって主水路を開放する。
また主弁座２５からの離間量に応じて主水路の開度を大小変化させ、主水路を流れる水の流量即ち吐水部からの流量を調節する。

この主弁２０の図中上側の背後には背圧室２６が形成されている。
背圧室２６は、内部の圧力を主弁２０に対して図中下向きの閉弁方向の押圧力として作用させる。
主弁２０には、これを貫通して１次側の流入水路１２と背圧室２６とを連通させる導入小孔２８が設けられている。
この導入小孔２８は、流入水路１２からの水を背圧室２６に導いて背圧室２６の圧力を増大させる。

主弁２０にはまた、これを貫通して背圧室２６と２次側の流出水路１４とを連通させる水抜水路としてのパイロット水路３０が設けられている。
このパイロット水路３０は、背圧室２６内の水を流出水路１４に抜いて、背圧室２６の圧力を減少させる。

図１に示しているように、主弁２０にはその中心部においてこれを軸心方向に貫通する貫通孔が設けられており、そこに吐止水パイロット弁及び流調パイロット弁を兼ねた共通のパイロット弁３４が挿通され、このパイロット弁３４の外周面と貫通孔の内周面との間に、通路幅が狭小な環状をなす上記パイロット水路３０が形成されている。

この主弁２０には、図５及び図６にも示しているように貫通孔の内周面に沿って主弁２０の軸心周りに環状をなすパイロット弁座３６が一体に設けられている。
３８はこのパイロット弁座３６におけるシール部で、環状溝内部に環状をなす弾性シールリングとしてのＯリング４０を保持ししている。

上記パイロット弁３４は、このパイロット弁座３６に対し主弁２０の軸心に沿って図中上下方向に進退移動可能に嵌合するようになっている。
詳しくは、このパイロット弁３４は、断面円形をなし且つ図中上下方向即ち進退方向において外径が同径のシール部４２と、その下側（図中下側）の環状の凹所４４とを有している。
環状の凹所４４の軸方向の各端部は、凹所４４の最小径部に向かって漸次小径となるテーパ面とされており、そのテーパ面の大径側の各端部に段付部４８，５０が形成されている。

尚、図１はパイロット弁３４の止水時の状態を表しており、このときパイロット弁３４は、シール部４２をＯリング４０を介してパイロット弁座３６に対し全周に亘って径方向に弾性接触させ、パイロット弁３４とパイロット弁座３６との間を水密にシールした状態にある。
またこのとき主弁２０、詳しくは主弁２０に設けた後述の突出部１２８が主弁座２５に着座（当接）した状態にあって、主水路は閉鎖された状態にある。

図５，図６はパイロット弁３４の移動による流調（流量調節）時の作用を表している。
この実施形態では、流調の際にパイロット弁３４はパイロット水路３０を閉鎖することはなく、その移動によってパイロット水路３０の開度だけを変化させる。
後述の回転スリーブ８４に対する回転操作量がそのように規制されている。

この実施形態では、主弁２０が図５（Ｉ）に示す状態の下でパイロット弁３４が図中上向きに後退移動すると、パイロット弁３４とパイロット弁座３６との間の隙間が大となり、背圧室２６内の水がパイロット水路３０を通じて流出水路１４側に多く抜け出して背圧室２６の圧力が減少する。
そこで主弁２０が流入水路１２との圧力差により図中上向きに後退移動し、そして図５（II）に示しているように、流入水路１２の圧力と背圧室２６の圧力とがバランスする位置で主弁２０の後退移動が停止する。
即ち、主弁２０がパイロット弁３４の後退移動に追従するようにして共に後退移動し、そしてパイロット弁３４の停止とともに主弁２０もまた停止する。

この主弁２０の後退移動によって主弁２０（詳しくは突出部１２８）と主弁座２５との間の隙間が大となり、流入水路１２から流出水路１４への水の流出量が増大する。

この状態からパイロット弁３４が更に図中上向きに後退移動させられると、背圧室２６の圧力と流入水路１２との圧力をバランスさせるようにして、主弁２０がパイロット弁３４の後退移動に追従して後退移動し、主水路の開度を更に広くして主水路を流れる水の流量を増大させる（図５(III)参照）。

一方パイロット弁３４が、図６（Ｉ）に示しているように図中下向きに前進移動すると、パイロット弁３４とパイロット弁座３６との間、詳しくはパイロット弁３４におけるシール部４２とパイロット弁座３６に保持されたＯリング４０との間の隙間が小さくなって、即ちパイロット水路３０の開度が小さくなって、背圧室２６から流出水路１４に抜ける水の量が少なくなり背圧室２６の圧力が増大する。

このため、その増大した圧力により主弁２０が今度は図中下向きに前進移動して、背圧室２６の圧力と流入水路１２との圧力をバランスさせる位置で停止する。
このとき主弁２０（詳しくは突出部１２８）と主弁座２５との間の隙間は小さくなって、即ち主水路の開度が小さくなって、主水路を流れる水の流量が減少する（図６（II）参照）。

そしてこの状態から更にパイロット弁３４が図中下向きに前進移動すると主水路の開度が更に小さくなり、主水路を流れる水の流量が更に減少する（図６（III）参照）。

図１において、５４は背圧室形成部材で逆カップ状を成しており、その内側に上記の背圧室２６を形成している。
この背圧室形成部材５４はまた、主弁押えとしての働きもなしている。

この背圧室形成部材５４には、一対の弾性を有する環状のシールリングとしてのＯリング５２が保持されている。
これらＯリング５２は、後述の作用軸６０における第１軸部６２の外周面に全周に亘り弾性接触して、第１軸部６２と背圧室形成部材５４との間、即ち背圧室２６との間を水密にシールする。
尚、カートリッジケース１８における下部１８-２にもまたその外周面にＯリング５６が保持されており、このＯリング５６にてボデー１０との間が水密にシールされている。

図１において、６０は加えられた操作力に基づいてパイロット弁３４を作用させる作用軸で、この作用軸６０は、一様な円形断面且つ一様な外径で軸方向に延びる制御軸部としての第１軸部６２と、筒状をなす第２軸部６４とに軸方向に２分割されている。
そしてその制御軸部としての働きをなす第１軸部６２の図中下部に上記のパイロット弁３４が一体に構成されている。
この筒状の第２軸部６４には、その内周面に雌ねじ６６が設けられている。

一方第１軸部６２は、その上端部にボールジョイント６７にて３次元的に相対移動可能な大径の頭部６８を有しており、その頭部６８の外周面に雄ねじ７０が設けられている。
そしてこの第１軸部６２の雄ねじ７０が第２軸部６４の雌ねじ６６に螺合されている。

この作用軸６０は、雌ねじ６６と雄ねじ７０とのねじ送り作用で第１軸部６２が図中上下方向に進退移動する。
即ち、作用軸６０全体が雌ねじ６６と雄ねじ７０とのねじ送りによって全体的に伸縮するようになっている。

尚第１軸部６２側の頭部６８には、図３に示しているように互いに平行をなす平坦な係合面７２が形成されており、この係合面７２を回止め部材７６の一対の挟持片７４が挟持しており、これら挟持片７４の挟持作用によって、第１軸部６２が回転防止されている。
即ちこの回止め部材７６の回転防止作用によって、第２軸部６４の回転により第１軸部６２が図中上下方向に進退移動させられる。
そしてこの第１軸部６２の図中上下方向の進退移動に伴って、その先端側に一体に構成された上記のパイロット弁３４が一体に図中上下方向に進退移動させられ、これによりパイロット弁３４の位置が同方向に変化せしめられる。

ここで回止め部材７６は円形の台座部７８を有しており、この台座部７８が、その下側の背圧室形成部材５４に固定されている。

図１において８０は、作用軸６０における第１軸部６２、即ちそこに一体に構成されたパイロット弁３４を駆動する働きをなす駆動機構で、有底円筒形状をなす押ボタン（駆動子）８２と、回転スリーブ（ロック部）８４及びスラストロック機構の要素を成す回転子８６とを有している（図３参照）。
回転スリーブ８４は、回転によりパイロット弁３４を図５及び図６に示しているように前進及び後退運動させることにより、主弁２０をこれに追従して移動させ流量調節を行う部分で、また押ボタン８２は、１回の押込みごとにパイロット弁３４を前進位置である閉弁位置と上昇位置である開弁位置とに位置切換えするための部分である。

回転スリーブ８４は、図１に示しているようにその下部がカートリッジケース１８における上部１８-１に内嵌状態で回転可能且つ抜止状態に組み付られている。
押ボタン８２は、回転スリーブ８４に内嵌されて回転スリーブ８４に対し軸方向即ち図中上下方向に移動可能とされている。
この押ボタン８２の外周面には縦の突条８７が設けられていて、この突条８７が回転スリーブ８４の内面の縦の凹条８８に嵌り込んでおり、押ボタン８２が回転スリーブ８４の回転とともに一体に回転するようになっている。
即ち回転スリーブ８４の回転運動が押ボタン８２に伝えられるようになっている。

尚この押ボタン８２にはまた、その内周面に縦の凹条９０が形成されていて、そこに作用軸６０における雌ねじ部材としての第２軸部６４の外周面に設けられた縦の突条９１が嵌り込んでおり、第２軸部６４が押ボタン８２と一体に回転するようになっている。
即ち回転スリーブ８４を回転させると、その回転運動が押ボタン８２を介して第２軸部６４に伝えられて、第２軸部６４が回転運動する。
尚、押ボタン８２の外周面にはガイド突起９２が設けられている。
このガイド突起９２は、回転スリーブ８４の嵌入溝９４に嵌入して押ボタン８２の上下方向の摺動時の案内をなす。

押ボタン８２の下端には、図４にも示しているように山形状をなす係合歯９６が周方向に沿って所定ピッチで連設されている。
この係合歯９６の下面には、直下の回転子８６を押ボタン８２の上下動即ち下向きの前進移動と上向きの後退移動とによってカム作用で回転させるための駆動カム面９８が形成されている。

回転子８６はリング状の部材から成るもので、周方向の複数箇所（ここでは４箇所）に、図中上向きに山形状に突出する係合歯１００が設けられている。
また周方向の同じ箇所においてその外側に突出する形態で鋸歯状をなす係合歯１０２が、同じく上向きに設けられている。

内側の係合歯１００は、一方の斜辺に沿った上面が押ボタン８２の駆動カム面９８に対応した第１従動カム面１０４とされている。
ここで第１従動カム面１０４の傾斜角度θ_１は、ここでは押ボタン８２側の駆動カム面９８と同一角度とされている。

一方外側の係合歯１０２においてもまた、その斜辺に沿った上面が角度θ_２で傾斜した第２従動カム面１０６とされている。
この実施形態では、第１従動カム面１０４と第２従動カム面１０６との傾斜角度が異ならせてあり、第２従動カム面１０６の傾斜角度θ_２が急角度をなし、これに対して第１従動カム面１０４の傾斜角度θ_１が小角度とされている。
この回転子８６は、図３及び図１に示しているようにその下面を第２軸部６４の外向きのフランジ部１０８の上面にて支持されており、かかるフランジ部１０８の上面を図４で示す矢印方向に回転摺動する。

図１及び図３に示しているように、第２軸部６４のフランジ部１０８の下面には金属製のコイルスプリング（付勢手段）１１０の上端が当接させられており、かかるコイルスプリング（以下単にスプリングとする）１１０による付勢力が第２軸部６４に対して上向きに及ぼされている。即ちこの第２軸部６４を介して回転子８６、押ボタン８２に対して、更には第２軸部６４に螺合された第１軸部６２に対し、スプリング１１０による付勢力が後退方向の上向きに及ぼされている。

上記回転スリーブ８４には、図４に詳しく示しているようにその上部内周面にガイド部１１２が内方に突出する状態で設けられている。
このガイド部１１２は下端に係合歯１１４を有している。
この係合歯１１４の下面にもまた、回転子８６をカム作用で回転させるための、回転子８６の第２従動カム面１０６に対応した傾斜形状の案内カム面１１６が形成されている。
ここで案内カム面１１６の傾斜角度は、回転子８６の第２従動カム面１０６と同じ傾斜角度とされている。
このガイド部１１２にはまた、上記のように上下方向に延びる嵌入溝９４が周方向に所定間隔で形成されている。回転子８６は外方への突出形状をなす係合歯１０２を嵌入溝９４に位置させる回転位置となったとき、かかる係合歯１０２を嵌入溝９４の内部に嵌入させることによって図中上方への後退運動が許容される。

一方係合歯１１４は、係合歯１０２に噛み合ってこれをその前進状態、即ち図中下降状態に保持してロックする働きをなす。即ちパイロット弁３４を閉弁位置に保持してロックする働きをなす。
本実施形態では、図４に示すガイド部１１２及びこれを備えた回転スリーブ８４、下端に係合歯９６及び駆動カム面９８を備えた押ボタン８２、その直下の回転子８６、更にこれらを上向きに付勢するスプリング１１０等にてスラストロック機構が構成されている。

本実施形態では、回転スリーブ８４を直接に又は別途に設けた操作部材を介して回転させると、これと一体に作用軸６０における第２軸部６４が回転し、そしてその回転により雌ねじ６６と雄ねじ７０とのねじ送りにて作用軸６０の第２軸部６２が、即ちパイロット弁３４が図１中上下方向に進退移動し、これにより流量調節が行われる。
一方押ボタン８２を押込操作すると、1回の押し込みごとにパイロット弁３４が図１に示す下降位置である閉弁位置と、図２に示す上昇位置である開弁位置とに位置切換えされ、且つスラストロック機構によりそれぞれの位置に位置保持される。

図７及び図８は、押ボタン８２に対する１回の押し込みごとに、パイロット弁３４を閉弁位置と開弁位置とに位置切換えし且つそれぞれに位置保持するスラストロック機構の作用を具体的に表している。
図７（Ｉ）はパイロット弁３４の閉弁状態即ち止水状態を表しており、このとき回転子８６における係合歯１０２が回転スリーブ８４のガイド部１１２の係合歯１１４に噛み合った状態にあって、回転子８６は図１中の下降位置即ち前進位置にロック状態に保持される。即ちパイロット弁３４が閉弁状態に保持される。

この状態で（II）に示しているように押ボタン８２を図中下向に押し込むと、回転子８６がスプリング１１０による上向きの付勢力に抗して下向きに押し下げられ、回転子８６の係合歯１０２とガイド部１１２の係合歯１１４との係合が外れる。
すると押ボタン８２の駆動カム面９８と回転子８６の第１従動カム面１０４とのカム作用で、回転子８６が図中左方向に所定角度回転させられ、そして押ボタン８２の係合歯９６と回転子８６の係合歯１００とが丁度噛み合った位置（第１ストッパ位置）で回転停止させられる。図８（III）（Ａ）はこのときの状態を表している。

このとき、（III）（Ｂ）に示しているように回転子８６の第２従動カム面１０６はガイド部１１２の回転方向の次の案内カム面１１６に対向した状態となり、そこで（IV）に示しているように回転子８６に加えていた押込力を除くと、スプリング１１０の付勢力で回転子８６が押ボタン８２及び第２軸部６４即ち作用軸６０とともに微小距離上昇して係合歯１０２の第２従動カム面１０６が、ガイド部１１２の案内カム面１１６に当接する。

そしてそれら案内カム面１１６と第２従動カム面１０６とのカム作用で回転子８６が更に同図中矢印で示す方向に回転移動して、図７（Ｖ）（Ｂ）に示すように係合歯１０２がガイド部１１２の嵌入溝９４の位置に至る。
ここにおいて係合歯１０２が嵌入溝９４に嵌入するに至って、回転子８６が押ボタン８２及び作用軸６０とともにスプリング１１０の付勢力によって上向きに後退運動させられ（図８（VI））、パイロット弁３４が開弁状態（吐水状態）となって主水路に水の流れが生じ、水栓における吐水部からの吐水が行われる。

この開弁状態から再び押ボタン８２を押し込むと、回転子８６が上昇位置から下降せしめられ、そして係合歯１０２が嵌入溝９４から外れると、回転子８６が駆動カム面９８と第１従動カム面１０４とのカム作用で、図８（VII）中矢印方向（左方向）に回転移動して、回転子８６の係合歯１００が押ボタン８２の回転方向の次の係合歯９６に噛み合うに至って、ここに回転子８６の次の１ピッチの回転運動がそこで停止せしめられる（図８（VIII））。

この状態で押ボタン８２に対する押込力を除くと、スプリング１１０の付勢力で回転子８６が最下位置から微小距離上昇して、係合歯１０２の第２従動カム面１０６がガイド部１１２の案内カム面１１６に当接するに至り（図８(IX)）、更にそれらのカム作用で回転子８６が引き続いて図中左方向に回転移動して、回転子８６の係合歯１０２がガイド部１１２の次の係合歯１１４に噛み合う位置（第２ストッパ位置）となり、ここに回転子８６の回転動がそこで停止させられる（図８（Ｘ））。
この図８（Ｘ）に示す状態は、図７（Ｉ）に示すのと同じ状態であって、ここに水栓が止水状態となる。

図１，図５及び図６に示しているように、この実施形態では主弁２０、詳しくは樹脂製の硬質の保持部材２２に弁座２５側に向って突出する突出部１２８が設けられており、そして図５及び図６に示しているようにこの突出部１２８と、同じく樹脂製の硬質の弁座２５とに、雄テーパ面から成る当接面（主弁２０側の絞り部）１３０と、雌テーパ面から成る当接面（主弁座２５側の絞り部）１３２（当接面１３０，１３２は何れもゴム製のダイヤフラム膜２４よりは硬質）とがそれぞれの当接部として設けられている。

ここで当接面１３０を成す雄テーパ面，当接面１３２を成す雌テーパ面は何れも主弁２０の後退方向、即ち図中上方向に漸次大径化するテーパ面とされており、且つそれぞれのテーパ面は互いに平行をなすように同じテーパ角度で形成されている。
この実施形態では、図に示しているように突出部１２８が円筒部２７内部に嵌入するように、突出部１２８及び円筒部２７の形状が定めてある。

これら当接面１３０と１３２とは、押ボタン８２の押込みによる止水時において互いに当接した状態となって主水路を閉鎖する。
また回転スリーブ８４の回転操作による流量調節時においては、主弁２０側の当接面１３０が主弁座２５側の当接面１３２に当接する直前の最小流量域に到るまで、主弁２０の進退移動に伴う当接面１３０，１３２間の隙間（距離）の変化により流量調節を行う。

即ち主弁２０の後退移動の際、図５に示しているように当接面１３０が主弁座２５側の当接面１３２から図中上向きに離間し、それら当接面１３０と１３２との間の隙間を大きくし、流量を増大せしめる。
また逆に主弁２０の前進移動の際には、図６に示しているように主弁２０側の当接面１３０が主弁座２５側の当接面１３２に図中下向きに接近し、それらの間の隙間を小さくして流量を減少せしめる。

即ちこの実施形態では、最大流量時から最小流量時に到る全流量域において、主弁側の当接面１３０と主弁座２５側の当接面１３２との間の隙間自体によって流量が調節される。
また押ボタン８２の押込みによる止水時においては、主弁２０側の当接面１３０と主弁座２５側の当接面１３２との当接によって、即ちそれらの間の隙間がゼロとなることによって止水が行われる。
従って本実施形態では、流量調節に際して流量を調節する部分が流量の大小によって切り換わることはなく、全て同じ部分によって流量の調節が行われることとなる。
従って本実施形態によれば、最小流量域から最大流量域に到るまでの全流量域に亘って流量調節が連続的に且つ円滑に安定して行われる。

図１０はこれを具体的に表したものである。
図１０中（Ａ）は、本実施形態の流量調節弁装置１６の流量調節の特性曲線で、この流量調節の特性曲線Ａから明らかなように、本実施形態によれば、最小流量域から最大流量域にかけて連続的に流量調節を行うことができる。
尚、図中Ａ-２で示す部分（流量調節特性）は、連続的に流量変化するＡ-１の部分（流量調節特性）に対し折れ曲って寝た線となっているが、これは主弁２０が閉じた後、即ち主弁２０側の当接面１３０が主弁座２５側の当接面１３２に当接した後にパイロット弁３４が閉じるまでの間、若干のパイロット流（水流）が残留することにより生じる部分であって、主弁２０自体による流量調節の特性を表したものではない。

以上のように本実施形態では、主弁２０側の当接面１３０と主弁座２５側の当接面１３２とが当接する直前の最小流量域に到るまで、テーパ面を成す当接面１３０と１３２との隙間の連続的な変化によって流量調節を行う。
従って図１５に示す流量調節弁装置と異なって、流量域に応じて流量調節が切り換わることがなく、それ故連続的で安定した流量調節特性を得ることができる。

加えて本実施形態では、突出部１２８及び主弁座２５が硬質であって、それらに形成された硬質の当接面１３０，１３２同士が当接するため、給水圧が高い場合であっても、閉弁時に主弁２０側の当接面１３０及び主弁座２５側の当接面１３２が給水圧によって弾性変形するのを有効に抑えることができる。
このため、閉弁時に給水圧によって弾性変形を伴って主弁２０が押し込まれ、止水位置がずれることを防止することができ、これにより更に安定した流量調節特性を得ることができる。
またテーパ面の作用により、一対の当接面１３０，１３２が当接する直前の最小流量域で主弁２０が不規則振動を起こして、これが異音の原因になるといった問題も併せて解決することができる。

因みに図９（Ｂ）は、主弁２０が閉弁直前或いは開弁直後の最小流量域で異常振動を起すのが効果的に抑制されることの理由を模式的に表している。
尚図９（Ｂ）は、主弁２０側、詳しくは突出部１２８の当接面１３０のみをテーパ面とし、主弁座２５側の当接部１３４についてはこれをテーパ形状の当接面としていない場合の例で表している。

図９（Ｂ）に示しているように主弁２０側の当接面１３０をテーパ面となした場合、最小流量域において水の流動圧による力は突出部１２８に対し図中上向きではなく、斜め方向に作用する。
そのため主弁２０に対する図中上向き、即ち主弁２０を背圧室２６側に押し上げる力は小さく、その結果として最小流量域においても主弁２０は安定して動作することが可能となり、主弁２０に対する図中上向きの力と下向きの力とが不規則に働いて主弁２０が不規則振動し、そのことによって異音を発生させる問題を効果的に抑制することができる。

また本実施形態では、一対の当接面１３０，１３２を互いに当接させて止水を行う止水弁も兼ねて流量調節弁装置１６を構成してあるため、流量調節と止水とを同じ弁装置を用いて行うことができる。

図１１は本発明の他の実施形態を示している。
図１１（Ａ）の例は、主弁座２５側については雌テーパ面から成る当接面とせずに、略直角の角状の当接部１３４となし、主弁２０側についてだけテーパ面から成る当接面１３０を設けた例である。
この例は、図９（Ｂ）の模式図で表した例と基本的に同じである。
他方図１１（Ｂ）の例は、主弁座２５側についてだけ雌テーパ面から成る当接面１３２となし、主弁２０側については角状の当接部１３６となした例である。

図１２は本発明の更に他の実施形態を示している。
この例は、主弁２０側に雄テーパ面からなる当接面１３０を設ける一方、主弁座２５側にも雌テーパ面からなる当接面１３２を設けた上、当接面１３０側に周方向に環状を成す保持溝１３８を設けて、そこに弾性シールリングとしてのＯリング１４０を保持させ、止水時即ち当接面１３０と１３２との当接時において、かかるＯリング１４０を当接面１３２に当接させ、これを弾性変形させてシール性を高めるようになした例である。

この例は、図１２（Ｂ）に示しているようにＯリング１４０の弾性変形だけによりシールを行うのではなく、Ｏリング１４０を当接面１３２に当接させたときに、当接面１３０のＯリング１４０以外の部分も相手側の当接面１３２に当接させることにより、止水を行うようになしている。

従って止水時におけるＯリング１４０の弾性変形は、当接面１３０と１３２との当接により一定量以下に自動的に抑制される。
この実施形態ではまた、Ｏリング１４０が突出部１２８の大径側即ち基端側に設けられている（テーパ面１３０のテーパ方向中央位置よりも突出部１２８の基端側）。

本実施形態によれば、主弁２０側の当接面１３０にＯリング１４０を保持させておき、これを主弁座２５側の当接面１３２に当接させるようになすことで、給水圧が低い場合においても良好に止水を行うことができる。

またこの実施形態では、Ｏリング１４０を弾性変形させてシールを行う際のＯリング１４０の弾性変形量を少なく抑えることができ、従ってＯリング１４０の１回ごとの大きな弾性変形量に基づいて、長期の間にＯリング１４０がヘタリを生じ、そのことによってＯリング１４０が永久変形を起こして流量調節特性が変化してしまうのを有効に抑止することができる。

またＯリング１４０は、主弁２０側の当接面１３０且つ突出部１２８の基端側に設けてあるため、Ｏリング１４０を設けた基端側とは反対側の先端側の部分は平坦なテーパ面となり、Ｏリング１４０の突出による影響を抑えて、小流量域における流量調節特性をより安定したものとなすことができる。

尚、図１２に示した実施形態においては、ゴム製のダイヤフラム膜２４とは別体のＯリング１４０を用いる構成であったが、図１３に示す実施形態のようにダイヤフラム膜２４とＯリング１４０を一体に形成することも可能である。
この実施形態においては、ダイヤフラム膜２４とＯリング１４０とを連結部１４８で連結する形態でＯリング１４０をダイヤフラム膜２４と一体に成形し、そして連結部１４８の外周側に硬質の樹脂製（他の材質であっても良い）の、突出部１２８とは別体をなす拘束リング１４６を装着して、突出部１２８の保持溝１３８に弾性シールリングとしてのＯリング１４０を保持している。
尚他の点については、図１２に示した実施形態と同様である。

以上の例は何れも主弁２０をダイヤフラム弁にて構成した場合の例であるが、本発明は図１４に示しているようにピストン弁にて主弁２０を構成した場合においても適用可能なものである。
同図において１４２はピストン弁から成る主弁を表しており、この主弁１４２の図中上側に背圧室２６が形成されている。
尚、１４４はピストン弁から成る主弁１４２の外周面と背圧室形成部材５４との間をシールするシールリングである。
尚他の点については基本的に上記実施形態と同様である。

以上本発明の実施形態を詳述したが、これはあくまで一例示である。
例えば本発明は止水を行わない流量調節だけを行う流量調節弁装置にも適用可能なものであるなど、本発明はその趣旨をを逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。

本発明の一実施形態の流量調節弁装置を示す図である。図１とは異なる状態の流量調節弁装置を示す図である。同実施形態の流量調節弁装置を各部材に分解して示す図である。図３の要部を拡大して示す図である。同実施形態の作用説明図である。図５に続く作用説明図である。同実施形態におけるスラストロック機構の作用説明図である。図８に続く作用説明図である。同実施形態の作用を比較例と比較して模式的に表した図である。同実施形態の流量調節弁装置における流量調節特性を比較例と比較して示した図である。本発明の他の実施形態の要部を示した図である。本発明の更に他の実施形態の要部を示した図である。本発明の更に他の実施形態の要部を示した図である。本発明の更に他の実施形態の要部を示した図である。先願に係る流量調節弁装置の流量調節の動作を示した図である。

符号の説明

１６流量調節弁装置
２０主弁
２５主弁座
２６背圧室
２８導入小孔
３０パイロット水路
３４パイロット弁
１２８突出部
１３０当接面（主弁側の絞り部）
１３２当接面（主弁座側の絞り部）
１３４，１３６当接部
１３８保持溝
１４０Ｏリング（弾性シールリング）

Claims

主水路に設けた主弁を主弁座に対し接近離間方向に進退移動させて、該主水路の流量調節を行う流量調節弁装置において、
該弁装置は、(イ)前記主弁の背後に形成され、内部の圧力を該主弁に対して閉弁方向の押圧力として作用させる背圧室と、(ロ)前記主水路における一次側の流入水路の水を該背圧室に導いて該背圧室の圧力を増大させる導入小孔と、(ハ)該背圧室と前記主水路における２次側の流出水路とを連通させる状態に前記主弁を貫通して設けられ、該背圧室の水を該流出水路に抜いて該背圧室の圧力を減少させるパイロット水路と、(ニ)前記主弁の前記進退移動の方向に進退移動して前記パイロット水路の開度を制御する流調パイロット弁とを備え、該流調パイロット弁の進退移動に追従して前記主弁を進退移動させることにより前記主水路の流量調節を行うパイロット式の弁装置となしてあるとともに、
前記主弁には前記主弁座側に突出する突出部を設けて該突出部に、該主弁座側の硬質の絞り部と協働して前記主水路の水流を絞る主弁側の硬質の絞り部を設け、且つそれら一対の絞り部のうちの少なくとも一方を前記主弁の前記進退移動の方向に径変化するテーパ面となして、該主弁の該進退移動に伴い該主弁側の絞り部と該主弁座側の絞り部との間の隙間をそれら一対の絞り部が当接する直前の最小流量域に到るまで連続的に変化させて、該最小流量域に到るまで該隙間の連続的な変化により流量調節を行うようになしたことを特徴とする流量調節弁装置。
請求項１において、前記主弁側の絞り部と前記主弁座側の絞り部との何れもがテーパ面となしてあることを特徴とする流量調節弁装置。
請求項１，２の何れかにおいて、前記弁装置が、前記一対の絞り部を互いに当接させて止水を行う止水弁も兼ねていることを特徴とする流量調節弁装置。
請求項２において、前記弁装置が、前記一対の絞り部を互いに当接させて止水を行う絞り弁を兼ねており、且つ該絞り部をなす該一対のテーパ面の少なくとも一方に、該テーパ面の周方向に環状を成す弾性シールリングが環状の保持溝内部に保持させてあるとともに、該弾性シールリングは、テーパ面同士の当接時に該弾性シールリングを保持させた側の一方のテーパ面の他部とともに、相手側の他方のテーパ面に当接するものとなしてあることを特徴とする流量調節弁装置。
請求項４において、前記弾性シールリングは、前記主弁側の絞り部をなすテーパ面の側に且つ前記突出部の基端側に設けてあることを特徴とする流量調節弁装置。