JP2017053176A - 水栓 - Google Patents

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直和 大西
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Abstract

【課題】弁座の経年変化により、その表面が変形すると、水栓を閉じて弁座に弁部材が接触した状態でもこれらの間に隙間を生じ、その隙間から水が漏れ出す懸念がある。水栓において弁構造の経年変化を抑制した水栓を提供する。
【解決手段】開口30が設けられる隔壁部20と、弁体80によって開閉される通孔52が設けられるカバー50と、を備える。カバー50は、隔壁部20の一方の面側において開口30の周縁を覆う鍔部54と、開口30に進入する進入部56と、を有する。
【選択図】図3

Description

本発明は、水栓に関する。
従来、水道水や温水、その他液体を運ぶ配水管の末端に取り付け、ハンドルやレバーを操作して液体の流れの開閉や流量を調整する水栓が知られている。このような水栓は室内では洗面所、台所、浴室などに設置されており、屋外では庭、公園など水を必要とする各所に設置されている。このような水栓には一層の長寿命化が求められている。
例えば、特許文献1には、入口流路部と出口流路部を有する弁箱に貫開口を有する弁座と、貫開口を塞ぐ弁体を備え、弁体が弁座に密着・離間させられることで、止水・吐水を行う水栓が記載されている。このような水栓は、スピンドルの上端部に取り付けられたハンドルを反時計回りに操作するとスピンドルが上がり、弁体と弁座にすき間ができて吐水し、ハンドルを時計回り操作するとスピンドルが下がり、弁体が弁座に押しつけられて止水する。
特開2001−263501号公報
ところで、このような水栓では、弁座に対して弁体が接触・非接触を繰り返しすると、たとえば磨耗や溶出しなどにより弁座の表面が変形する経年変化を生じることがある。弁座の表面が変形すると、水栓を閉じて弁座に弁部材が接触した状態でもこれらの間に隙間を生じ、その隙間から水が流出し止水不良となる懸念がある。このような背景から、本発明者は、水栓において弁構造の経年変化を抑制した水栓を提供することが課題であると認識した。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的の一つは、弁構造の経年変化を抑制した水栓を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様の水栓は、開口が設けられる隔壁部と、弁体によって開閉される通孔が設けられるカバーと、を備える。カバーは、隔壁部の一方の面側において開口の周縁を覆う鍔部と、開口に進入する進入部と、を有する。
この態様によると、カバーが進入部を含み、開口に嵌合することによってカバーを隔壁部に固定できる。
本発明によれば弁構造の経年変化を抑制した水栓を提供することができる。
本発明の実施形態に係る水栓の上面図である。 図1の水栓の側面図である。 図1の水栓の開状態を示す拡大断面図である。 図1の水栓の閉状態を示す拡大断面図である。 カバーの斜視図である。 カバーの側面図である。 カバーの下面図である。 カバーのD−D線に沿った側断面図である。 カバーのE−E線に沿った側断面図である。 カバーの鍔部の周辺を拡大して示す左半分の断面図である。 カバーにかかる水圧を説明する左半分の模式図である。 比較例のカバーにかかる水圧を説明する左半分の模式図である。
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図1〜12を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
図1は、本発明の実施形態に係る水栓100の上面図である。図2は、水栓100の側面図である。図3は開状態の水栓100の拡大断面図である。図4は閉状態の水栓100の拡大断面図である。
図2に示す様に、水栓100の左右方向をX軸と、水栓100の上下方向をY軸、奥行き方向をZ軸と定める。X軸正方向を「右方向」、X軸負方向を「左方向」とする。特に、Y軸方向であって後述するカバー50の通孔52の中心を通る直線を中心軸とする。また中心軸に沿った方向を軸方向と、軸方向に垂直な平面において中心軸を通る方向を半径方向とする。これらの表記は水栓100の使用姿勢を制限するものではなく、水栓100は任意の姿勢で使用できる。
水栓100は、水栓本体12と、吐水管104と、吐水管リング108と、ハンドル90と、ビス92と、キャップ110と、を含む。
(水栓本体)
水栓本体12は、上流側の配管(不図示)と下流側の吐水管104との間に介在して水流の流量を調節する。ハンドル90は水栓本体12の後述するスピンドル120を回転して流量を調節する。吐水管リング108は水栓本体12の出口側に螺合されることによって、吐水管104を水栓本体12の出口側に接続する。
ビス92は、ハンドル90の貫通孔を貫通してスピンドル120に設けた雌ねじ部に螺合されることによって、ハンドル90をスピンドル120に固定する。キャップ110は水栓本体12のスピンドル120が設けられる開口に螺合されることによって水栓本体12の上部側をシールする。
(胴部)
水栓本体12は、胴部102と、カバー50と、水栓コマ40と、スピンドル120と、を含む。胴部102はX軸方向(図2では左右方向)に延在する略管状の弁室部114と、弁室部114の内部に水平方向に延在して上流側と下流側を区画する略板状の隔壁部20と、弁室部114の右側(上流側)に設けられる配管接続部106と、弁室部114の左側(下流側)に設けられる吐水管接続部116と、弁室部114の上部に設けられるスピンドル支持部118と、を含む。
胴部102は、弁室部114と、隔壁部20と、配管接続部106と、吐水管接続部116と、スピンドル支持部118と、が青銅や黄銅などの金属材料から鍛造や鋳造などの方法によって一体に形成される。胴部102は、金属材料に代わって樹脂材料から形成される部分を含んでもよい。胴部102は、他の種類の方法によって形成されてもよい。
胴部102は、所定の寸法精度を得るために切削加工や研磨などが施されてもよい。胴部102は、所定の表面にニッケルクロムメッキ層などの表面層を有してもよい。胴部102は、弁室部114と、隔壁部20と、配管接続部106と、吐水管接続部116と、スピンドル支持部118のいずれかが別体に形成されてもよい。
(配管接続部)
配管接続部106は、胴部102の右端からX軸方向に延設される管状の部分である。配管接続部106は、外周面に雄ねじが形成される管状部122と、管状部122の外周から外側に向かって張り出すフランジ部112とを有する。
(吐水管接続部)
吐水管接続部116は胴部102の左端からX軸方向に延設される管状の部分である。吐水管接続部116の外周面には雄ねじ(不図示)が形成され、吐水管リング108が螺合される。
(スピンドル支持部)
スピンドル支持部118は弁室部114の上部に設けられる中空円筒状の部分で、その内周部には雌ねじが形成され、後述するスピンドル120の雄ねじ部120cと螺合することによってスピンドル120を支持する。スピンドル支持部118の内周上側には所定のシール部材(不図示)が収容され、上端部にはキャップ110が固定される。
(隔壁部)
図3は水栓100の開状態を示す拡大断面図である。図4は水栓100の閉状態を示す拡大断面図である。隔壁部20は、周縁が弁室部114に固定され略水平方向に延在する板状に設けられる。隔壁部20は上面20aと下面20bとを有する。隔壁部20には上下方向に貫通する開口30が形成される。隔壁部20は胴部102において上流側と下流側とを隔てる。上面20aの開口30の周縁には後述するカバー50の鍔部54が載置され、開口30には後述するカバー50の進入部56が進入する。
(水栓コマ)
水栓コマ40は、円筒状の軸部42と、円盤状の支持部44と、リング状の弁体80と、下端が半球面状の出張部46と、を含む。軸部42と、支持部44と、出張部46と、はこの順で中心軸に同軸に、例えば黄銅などの金属材料から一体に形成される。
(弁体)
弁体80は、弾性を有するゴム様の素材からリング状に形成され、支持部44の下面に接着などによって固定される。弁体80の下面は平坦に形成され、後述するカバー50と軸方向に対向する。図3に示すように、弁体80が上昇するとカバー50と弁体80との間に隙間126が形成され、カバー50の通孔52と隙間126を通じて下流側に向かう水流124が形成される。つまり、弁体80がカバー50から離隔することによって、水栓100は開状態になる。
図4に示すように、弁体80が降下してカバー50の鍔部54に密着すると、通孔52は塞がれて水流124は停止する。つまり、弁体80がカバー50に密着することによって水栓100は閉状態になる。
(スピンドル)
図2に戻る。スピンドル120は、中心軸に沿って延伸する円柱状の枢軸部120aと、120aの下側に延伸する円筒状の筒部120bとが、黄銅などの金属材料から一体に形成される。筒部120bの外周面には雄ねじ部120c形成され、筒部120bには下端側に開口する孔部120dが穿設される。120aの上端面にはビス92を螺合するための雌ねじ部が形成される。
スピンドル120は、雄ねじ部120cの作用によって、上端に結合されるハンドル90を回すことによって上下に移動する。スピンドル120が上下に移動することに伴って水栓コマ40も上下に移動し、水栓100を開閉する。
(カバー)
次に、カバー50について説明する。図5はカバー50の斜視図で、図6はカバー50の側面図で、図7は、カバー50の下面図である。また、図8はカバー50のD−D線に沿った鉛直面で切断した断面図で、図9はカバー50のE−E線に沿った鉛直面で切断した断面図である。E−E線はX軸に沿った線で、D−D線は上面視でE−E線から45度回転した線である。
カバー50は、中心軸Mに沿って貫通する通孔52を囲む中空環状の部材で、上から鍔部54と進入部56とが一体に形成される。鍔部54は、通孔52の周囲に半径方向外側に張り出すフランジ形状を有する。進入部56は隔壁部20の開口30の内径より僅かに小さい外径に形成される。進入部56が開口30に嵌合することで、鍔部54が開口30の上面20a側の周縁をカバーし、進入部56が開口30の内周面をカバーする。鍔部54については後述する。通孔52は、隔壁部20の開口30と略同軸に形成される、水栓100はカバー50に弁体80が押しつけられることよって止水される。
経年変化を抑制する観点で、カバー50は隔壁部20を形成する材料と異なる材料から形成される。隔壁部20と別々に形成できるから、形状や材料に設計自由度が高い。カバーは、例えば、ABS樹脂、ポリアセタール、PBT、フッ素系樹脂、ポリイミド系樹脂及びその他の樹脂材料からモールド成型により形成できる。強度を向上する観点で、カバーは10wt%から40wt%の範囲のグラスファイバーなどの骨材を含んでもよい。カバーはモールド成型後に切削加工を施した部分を含んでもよい。
水栓100のカバー50は、PPS樹脂を含む材料から形成され、グラスファイバーを30wt%〜40wt%含んでいる。この結果、カバー50は、水栓100に熱湯が流れる場合にも変形や割れなどの発生を抑え、低温下でも後述する係合部62の柔軟性を失わないから、水栓100の使用温度範囲を広くすることができる。カバー50は切削等の加工部分を有しないから、製造コストを抑制できる。
(進入部)
進入部56は、通孔52を囲む中空円筒形状を有し、鍔部54から下向きに延伸して開口30に進入する。進入部56は隔壁部20の下面20b側に突出する円筒状の突出部58を有する。
(係合部)
図8に示すように、カバー50の突出部58には、隔壁部20の下面20b側で開口30の縁に係合する係合部62が設けられる。係合部62は、突出部58の外周面から半径方向外側に突出する部分が隔壁部20の下面20bに係合するように形成される。係合部62は、下面20bに係合することによって、隔壁部20の開口30からカバー50の抜け落ちを防止している。
係合部62は半径方向に所定の力を加えると内側に移動する柔軟性と、当該力を解放すると元の状態に復帰する復元力とを備える。カバー50を開口30に挿入する場合に、係合部62は、開口30の中を通過するときには半径方向内側に後退しており、隔壁部20の下面20b側に出ると、半径方向外側に突出して下面20b側に係合する。係合部62は鍔部54と協働して隔壁部20の開口30の縁を挟む。換言すると、隔壁部20は開口30の縁に係合部62と鍔部54の間に挟まれる部分を有する。
係合部62は種々の弾性手段によって支持することができる。係合部62は、例えば固定端から延設されるアームの可動端に設けてもよい。可動端は、固定端に対して上下左右または斜め方向側に形成されてもよい。水栓100では、突出部58の突出側の基部66を固定端として、隔壁部20の下面20bに向かって上方に延伸する短冊状のアーム部64が設けられる。係合部62は、アーム部64の上側の延伸端に可動に設けられ、爪形状を有する。
アーム部64のアーム部64の固定端を下方側に設けることによって、固定端を上方側に設ける場合より、アーム部64を長く形成することが容易である。アーム部64を長く形成することによって、係合部62に所望の柔軟性と復元力を容易に実現できる。
係合部62が一つである場合は、水圧や水勢によってカバー50に偏荷重が加わると、係合部62が下面20bから外れて、カバー50が隔壁部20に対して傾斜することが考えられる。カバー50が傾斜して隔壁部20との間に隙間ができると、その隙間から水が流出し水栓としての機能を損なう恐れがある。これに対して周方向に複数の係合部62を設けることによって、係合部62が下面20bから外れる可能性を小さくすることができる。特に、水栓100は、周方向を4等分した位置に4個の係合部62を設けているから、係合部62が下面20bから外れる可能性を一層小さくできる。
突出部58には、4個のアーム部64のそれぞれの両側に軸方向に長いスリット68が形成される。スリット68を設けることによってアーム部64は周方向の幅形状の自由度が向上し、所望の柔軟性を得やすくなる。また、基部66のスリット68に対応する部分には、アーム部64の基部66を周方向につなぐ接続部74が設けられる。接続部74はねじりバネとして作用し、アーム部64の柔軟性を向上する。
図8に示すように、進入部56の隔壁部20に環囲される領域には、環状の弾性体78が嵌る周状凹部70が設けられる。弾性体78は開口30と進入部56の間の隙間を塞ぐことによって水漏れを防ぐシールとして作用する。また、弾性体78により進入部56を開口30にがたつきなく嵌合させる作用もある。弾性体78には例えばOリングを用いることができる。
(鍔部)
図10は、図9のカバー50の鍔部54の周辺を拡大して示す左側の半断面図である。鍔部54の上端面には、上向きに隆起する環状の凸部60aと、凸部60aの半径方向内側に下向きに窪むように形成される環状の凹部60bとが設けられる。凸部60aの頂部には、弁体80が当接する環状の当接部76が設けられる。図9に示すように、当接部76は、その直径D1が開口30の直径D2と等しいかまたは大きく形成される。特に、当接部76は、半径方向において、開口30の縁の位置または当該縁の外側の位置に形成される。
図11は、カバー50にかかる水圧を説明する模式図である。図12は比較例のカバー250にかかる水圧を説明する模式図である。図11と図12は、カバーの左側半分の断面を中心に示している。先に比較例のカバー250について説明する。カバー250は弁体80に当接する当接部276がカバー50に設けられる当接部76より半径方向で内側に形成されている。つまり、カバー250の当接部276は、半径方向において、開口30の内側に位置する。
水栓が閉じているとき、隔壁部20の上流側(下側)は所定の水圧の水300で満たされ、隔壁部20の下流側は大気圧状態である。この状態で、カバー250には、水300に触れる面の全てに水圧が加わる。ここで、上下方向について説明すると、下面部272には下面部272の面積に水圧を乗じた上向きの力Fu2が加わる。一方、上側の凹部260bには凹部260bの上面視の面積に水圧を乗じた下向きの力Fd2が加わる。
凹部260bの上面視の面積は下面部272の面積より小さいから、Fd2はFu2より小さく、結果としてカバー250はFu2とFd2の差分力を上向きに受けることになる。カバー250が、上向きの差分力を常に受けていると、この状態から、弁体80が僅かに上昇して開くと、カバー250は上側の押さえがなくなり、差分力によって抜け落ちる可能性がある。
図11に示すように、カバー50の場合は、凹部60bの面積は下面部72の面積と等しいかまたは大きいから、下向きの力Fd1は上向きの力Fu1と等しいかまたは大きい。この結果、カバー50には上下方向の力を殆ど受けないか、または下向きの差分力を受けることになる。したがって、水圧によりカバー50が抜け落ちる可能性が大幅に小さくなる。
次に、本実施の形態にかかる水栓100の特徴を説明する。
例えば、特許文献1に記載の水栓は、水栓本体とは別体の弁座部材を設けているが水栓本体の構造が特殊なために水栓の形状に制約がある。これに対して本実施の形態の水栓100は、開口30にカバー50を嵌合する構成で、水栓の形状に制約は少なく、製造の手間も少なくてすむ。また、胴部102には安価な材料を使用することも可能で、カバー50を用いることで耐潰食性に優れた水栓100を提供することができる。
水栓100は、本体に弁座部材をねじ込む特許文献1に記載の水栓と比較して、弁座部材に関するねじ部の加工やねじ部の緩み止めといった作業をなくすことも可能である。また、カバー50を嵌め込む簡便な作業により製造できるから,製造コストを抑制することもできる。
また、胴部を黄銅から製造する場合は、弁座も黄銅から製造されることになる。黄銅製の弁座は比較的表面が軟化しやすく経年変化を早めることが考えられる。これに対して水栓100は、胴部の材料とは別に耐潰食性に優れた樹脂や青銅など所望の特性を有する材料から形成できるカバー50を備えることで、経年変化を抑制することができる。
また、胴部を青銅から製造する場合は、鋳造後の冷却速度の遅い砂型鋳造を用いることが多い。しかし、水栓は世界中で生産されるものであって、できるだけ幅広い製造方法で製造できることが望ましい。水栓100の胴部102は、砂型鋳造、金型鋳造及び鍛造その他の幅広い製法に対応した黄銅などの材料を用いることができる。このため、水栓100はワールドワイドに生産展開する場合に有利である。
カバーを隔壁部に例えば接着固定すると、水流による振動や衝撃によって、接着が徐々に剥がれてカバーが脱落する可能性がある。これに対して水栓100は、進入部56は、隔壁部20の下面20b側に突出する突出部58に、隔壁部20の下面20b側に係合する係合部62が設けられる。この結果、係合部62が下面20bに係合することによって、隔壁部20の開口30から水流によるカバー50の脱落を抑制できる。
カバーの突出部を開口に挿入するときに、突出部から出っ張っている係合部が開口の縁に当たることで変形することが考えられる。これに対して水栓100は、係合部62が、突出部58が開口30の中を通過するときに半径方向内側に後退するように構成されるから、係合部62が変形する可能性を小さくできる。
係合部の柔軟性が低いと、カバーの突出部を開口に挿入する際にその挿入抵抗が大きくなり、作業性を損なう恐れがある。これに対して水栓100は、係合部62は、突出部58から隔壁部20に向かって軸方向に延伸するアーム部64の延伸端に設けられるから、固定端を広い空間のある下方に設けることによって、アーム部64を長くして所望の柔軟性を得ることができる。
水圧による上向きの力によってカバーが弁体に長期間の圧着状態が続くと、弁体が変形する可能性がある。これに対して水栓100は、カバー50は、弁体80が当接する当接部76が、半径方向において、開口30の縁の位置または当該縁の外側の位置に形成されるから、下向きの力は上向きの力と平衡することによって、弁体が変形する可能性は小さくなる。
カバーに弾性体を嵌めた状態で開口に取り付ける作業において、弾性体の脱落を防止するため、慎重に作業することで生産性が低下することが考えられる。これに対して水栓100は、進入部56の隔壁部20に環囲される外周面に、弾性体78が嵌る凹部が設けられるから、弾性体78は容易には脱落せず、カバー50の取り付け作業が容易になり生産性の低下を抑制できる。
水栓100は、カバー50が樹脂を含む材料から形成されてもよい。この場合、例えばモールド成型で製造することによって製造が容易になる。また、寸法精度が向上するから容易に薄肉化することができる。
カバーに弁体が繰り返し圧着されることによって、カバーが変形する懸念がある。これに対して水栓100は、カバー50がPPS樹脂を含む材料から形成されるから、カバー50の強度が高く、弁体80が繰り返し圧着しても良好な耐久性を得ることができる。
水栓に種々の薬品を含む液体を流す場合に、その薬品によってカバーが変質や変形をする恐れがある。これに対して水栓100は、カバー50がPPS樹脂を含む材料から形成されるから、耐薬品性が向上し、水栓100の使途を広げることができる。
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。
12 水栓本体、 20 隔壁部、 30 開口、 40 水栓コマ、
42 軸部、 44 支持部、 46 出張部、 50 カバー、
52 通孔、 54 鍔部、 56 進入部、 58 突出部、
60 上面部、 60a 凸部、 60b 凹部、 62 係合部、
64 アーム部、 66 基部、 68 スリット、 70 周状凹部、
72 下面部、 74 接続部、 76 当接部、 78 弾性体、
80 弁体、 90 ハンドル、 92 ビス、 100 水栓、
102 胴部、 104 吐水管、 106 配管接続部、
108 吐水管リング、 110 キャップ、 112 フランジ部、
114 弁室部、 116 吐水管接続部、 118 スピンドル支持部、
120 スピンドル、 120a 枢軸部、 120b 筒部、
120c 雄ねじ部、 122 管状部、 124 水流、 126 隙間。

Claims (7)

  1. 開口が設けられる隔壁部と、
    弁体によって開閉される通孔が設けられるカバーと、
    を備え、
    前記カバーは、前記隔壁部の一方の面側において前記開口の周縁を覆う鍔部と、前記開口に進入する進入部と、を有することを特徴とする水栓。
  2. 前記進入部は、前記隔壁部の他方の面側に突出する突出部に、前記隔壁部の他方の面側に係合する係合部が設けられることを特徴とする請求項1に記載の水栓。
  3. 前記係合部は、前記突出部が前記開口中を通過するときに半径方向内側に後退するように構成されることを特徴とする請求項2に記載の水栓。
  4. 前記係合部は、前記突出部から前記隔壁部に向かって軸方向に延伸するアーム部の延伸端に設けられることを特徴とする請求項2または3に記載の水栓。
  5. 前記カバーは、前記弁体が当接する当接部が、半径方向において、前記開口の縁の位置または当該縁の外側の位置に形成されることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の水栓。
  6. 前記進入部の前記隔壁部に環囲される外周面に、弾性体が嵌る凹部が設けられることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の水栓。
  7. 前記カバーは、樹脂を含む材料から形成されることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の水栓。
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