JP2969998B2 - 吐水切換水栓 - Google Patents

吐水切換水栓

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JP2969998B2 JP3037603A JP3760391A JP2969998B2 JP 2969998 B2 JP2969998 B2 JP 2969998B2 JP 3037603 A JP3037603 A JP 3037603A JP 3760391 A JP3760391 A JP 3760391A JP 2969998 B2 JP2969998 B2 JP 2969998B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、吐水切換水栓に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、水栓において、たとえば台所水栓
やシャワーヘッドやシャワータワー等には、多種類の吐
水形態を得ることができるようにしたものがある。
【0003】たとえば、スプレー状のもの、スポット状
のもの、うたせ湯状のもの、気泡含有の吐水等を切換え
て使用できるようにしている。
【0004】そして、かかる吐水切換の操作は、主に手
動によって各種ノズルへの流路を切換えて行うものや、
ノズルの取換えによって行うようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、手動による吐
水形態の切換は操作が煩雑であり、ノズル取替時に一た
ん水栓吐水が中断される不快感を生じ、更には、シャワ
ー浴に利用する場合、吐水形態の切換によって一定の生
理的効果を人体に付与するためには、手動による切換え
では、自動的な吐水変化のプログラミングができず、シ
ャワー吐水の利用範囲を減少させている。
【0006】ところが、吐水形態を電気的に変更するも
のは従来存在せず、たとえ水栓内に電気的駆動部を内蔵
させて電動で吐水形態の変更を行うようにするとして
も、電気的駆動部と吐水切換部との間に所要の連動機構
を介在させて動力を伝達しなければならない。
【0007】しかし、この間の連動機構は、狭い水栓本
体の空間内で多数の部品との組付けによって配設される
ものであるため、部品のわずかな誤差でも、組付けに支
障を生じたり、連動機構の動きに円滑さを欠くおそれが
あり、更には駆動時に傾動したり、上下微動したりする
場合の不都合を予め解消しておくためには、非常に精度
の高い駆動機構を要求されるため、高価になり、かつ機
構も複雑となるおそれがある。しかも吐水切換部には、
湯水の水圧がかかるために、切換作動部に予見しない偏
奇荷重が生じて、軸ずれを生じ、駆動部からの作動が正
確に吐水切換部に伝達されないおそれもある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、水栓本体
と、同水栓本体に配設され、複数の異なる吐水形態、吐
水量、吐水温度の任意の吐水状態を切換選択可能な吐水
切換部と、同吐水切換部に至る前記水栓本体中心部に空
間を保持しつつ水栓本体の周壁に沿って形成された流路
と、前記水栓本体内の空間部に内蔵され、所定の制御信
号に従って前記吐水切換部を作動させる電気的駆動部
と、を具備することを特徴とする吐水切換水栓、及び、
水栓本体に、複数の異なる吐水形態を切換選択できる吐
水切換部を設け、同吐水切換部に、回転軸を介して切換
部作動のための電気的駆動部を吊下連設することによ
り、駆動時の捩じり以外の応力を吸収可能としてなる吐
水切換水栓に係るものであり、前記回転軸の中途に、ス
トッパー用フランジを、水栓本体の当接部に下方より当
接自在に固設して、同フランジより下方の回転軸に不要
の応力がかからないように構成したことにも特徴を有す
る。
【0009】
【実施例】この発明の実施例を図面にもとづき詳説す
る。
【0010】まず、水栓本体としては吐水機能を有した
各種の水栓構造を指称しており、例えば、浴室シャワー
に使用するシャワーヘッド本体や、台所に使用する水栓
や庭に散水する散水ノズルやその他、要するに吐水機能
を有するノズル、カラン等のすべてに適用できるもので
あり、本実施例では、このうち、浴室シャワーの一例と
してのシャワーヘッドに関し説明する。
【0011】図1は本発明の吐水切換水栓の一例として
のシャワーヘッドAを有した浴室Rの説明図であり、カ
ランn部分には湯水混合栓Mが内蔵されており、浴室壁
面にはシャワーヘッドAが装着自在となって、同湯水混
合栓MとシャワーヘッドAは、シャワーホースhを介し
て連通されている。rは浴槽を示す。
【0012】湯水混合栓Mは図2に示すように、水と湯
との流入部1,2と、それぞれに設けた調節バルブ3,
4と、各バルブ3,4に連設したアクチュエータ5,6
と、各アクチュエータ5,6を制御するための制御機能
部7と、流路に設けた流量及び湯温を検出するための水
量センサー8及びサーミスタ9と、流路の終端に設けた
湯水吐出接続管10等より構成されている。
【0013】そして、湯水混合栓Mの湯水吐出接続管10
にはシャワーホースh始端が連結されており、同ホース
hの先端には、水栓の一例としてのシャワーヘッドAが
連結されている。
【0014】シャワーヘッドAは図5に示すように先端
部分から順に、吐水部B、吐水シール部C、シャワーヘ
ッド本体D、ホース連結部Eのように構成されており、
それぞれを組立て自在に連結できるようにしている。以
下順次説明する。
【0015】まず吐水部Bについて説明する。
【0016】図5に示すように、吐水部Bは、上端面を
閉塞した筒状の吐水ケース21と、同ケース21中に収納し
た吐水切換部22とよりなり、吐水切換部22は、具体的に
は回転自在の回転吐水体23からなり、この回転吐水体23
は、吐水ケース21にて被覆されている。
【0017】回転吐水体23は、複数の異なる吐水形態を
形成し、例えばスプレー状の吐水、シャワー孔からの直
線水を一点に集めたスポット状の吐水、シャワー水に気
泡を混入した泡末状の吐水、棒状のうたせ吐水、霧状の
ミスト吐水、回転羽根を内蔵したマッサージ吐水等の吐
水形態から4種の任意の組み合わせにより構成してい
る。
【0018】これらの各吐水ノズル24,25,26,27 は、図
5に示すように回転吐水体23の下底面にそれぞれノズル
連通路28を開口しており、いずれか一つの連通路28が、
回転吐水体23の回転駆動に伴なって後述する湯水流路62
に連通する。
【0019】同回転吐水体23の中心には、回転軸29が一
体に垂設されており、同回転軸29は、後述するモータ66
に連動連結されている。
【0020】吐水ケース21の周側壁の一部には、吐水窓
30が吐水ノズル24〜27の高さの位置に対応して開口され
ており、回転吐水体23の回転位置を制御することによっ
て、所望の形態のシャワー吐水が行えるようにしてい
る。
【0021】シャワーヘッド本体Dは、図5に示すよう
に筒状のヘッドケース61中に、湯水流路62と、電気的駆
動部64とを内蔵するように構成されており、湯水流路62
は図10に示すように、電装部を多く内蔵でき、かつ、流
量が多く確保できるようにヘッドケース61の内周壁に沿
って一側に偏った状態に形成されている。
【0022】吐水シール部Cについて説明する。
【0023】図6、図7に示すように、同シール部Cは
吐水シール基盤C1と、圧着シール盤C2とよりなる。吐水
シール基盤C1は吐水ケース21の下端開部に水密に嵌着さ
れた円盤状の一定厚みを有した基盤である。同シール基
盤C1の中央には、回転軸29を挿通するための軸孔41が穿
設されており、上側面には、軸孔41を含んで偏心した位
置に円形凹部42が形成され、縦孔44を経由し、下底面に
形成された環状溝43と連通されている。同環状溝43は、
シャワーヘッド本体D中の湯水流路62上端開口端に連通
されている。
【0024】また、吐水シール基盤C1の円形凹部42を除
いた上側面には三カ月状の浅溝45が形成され、回転吐水
体23底面と吐水シール基盤C1上面との接触面積を小さく
し、回転時に生じる摩擦を可及的に小さくしている。
【0025】圧着シール盤C2は、図6、図7に示すよう
に円形凹部42中に嵌入した状態で吐水シール基盤C1と上
面が面一となるように構成されており、中心より左側端
寄りには、上部軸孔46が、また、右側端寄りには、長孔
形状の上部縦孔47がそれぞれ穿設されて、吐水シール基
盤C1の軸孔41及び縦孔44とそれぞれ相一致するように構
成されている。
【0026】圧着シール盤C2の周側面には、シール溝48
a,48b が形成されて、その中にシール部材49a,49b を嵌
入しており、圧着シール盤C2が吐水シール盤C1に対し、
上下摺動可能となるようにし、かつ円形凹部42に嵌着す
る際のシール機能を果すようにしている。図中、50は圧
着シールC2の上側面に装着したシール用Oリングであ
る。
【0027】次に、シャワーヘッド本体Dについて説明
する。
【0028】シャワーヘッド本体Dは、図5および図10
に示すように湯水流路62, 電気的駆動部64,バルブスイ
ッチ73,切換スイッチ74,圧力センサ75および制御部67
よりなる制御基板とからなっている。
【0029】ここで電気的駆動部64とは、回転吐水体23
に連結される回転軸29, 回転軸29の回転位置検出を行な
うポテンショメータ65および同ポテンショメータ65の下
方に配置されたギヤドモータ66から構成されている。回
転軸29の中途にはストッパ用フランジ68を連設してお
り、同フランジ68はヘッドケース61の上側壁69に当接す
べく構成している。
【0030】ポテンショメータ65の替わりにエンコー
ダ、ギヤドモータ66の替わりにステッピングモータ、超
音波モーターなど種類は問わない。
【0031】電気的駆動部64は、回転軸29を介してつり
下げ状態で支持されており、回転防止片70をヘッドケー
ス61の内周壁の係合凹部71と係合して回転しないように
構成されている。
【0032】圧力センサ75は、湯水流路62内の中途部に
配設され、シャワーヘッドAの通水圧力を検出してい
る。
【0033】切換スイッチ74は吐水ノズル切り替え用の
スイッチであり、バルブスイッチ73は図示しないシャワ
ーの吐水・止水用バルブの開閉スイッチである。
【0034】制御部67は、切換スイッチ74または図示し
ない制御部本体から切り替え信号を受信し、ギヤドモー
タ66を駆動し、かつ、ポテンショメータ64からの信号を
検出し位置の制御を行う。また、圧力センサ75の検出信
号およびバルブスイッチ73の操作信号を検出し、所定の
処理を加えて図示しない制御部本体へ送信する。
【0035】次にホース連結部Eについて説明する。
【0036】シャワーヘッド本体Dのヘッドケース61の
下端部には、湯水混合栓Mからのシャワーホースhが連
結されている。すなわち、図5に示すようにヘッドケー
ス61の下端に、ホース継手体81を連設し、同継手体81の
下端にシャワーホースhの先端を被覆嵌着して、その外
周を締付け筒体82にて締付け固定すると共に、ホース継
手体81の外周はヘッドケース61下端に接続したホース連
結ケース83にて被覆している。
【0037】図中、84はパイプ、85は継手本体、86は通
水路、87は通水環路、88はコード通路、89は通信コー
ド、90はコネクターを示す。
【0038】本発明の水栓の一例としてのシャワーヘッ
ドの制御機能について説明する。
【0039】水栓の一例としてのシャワーヘッドAの制
御機能において最も特徴を有するのは、圧力センサー75
をシャワーヘッド本体Dの湯水流路62に組込んだことに
ある。
【0040】すなわち、圧力センサー75をシャワーヘッ
ド本体Dの湯水流路62中途部に配設したことによって、
吐水ノズル24〜27に可及的近い位置、すなわち最終の無
変化通水路での圧力測定を可能として、シャワーヘッド
Aの上下作動にかかわらず、ヘッド差による圧力の誤検
知がなく、また、流量変化による応答速度が速い効果を
有する。
【0041】かかる圧力センサー75による流圧検出は、
流量に換算されるものであり、次の式で説明される。
【0042】吐水ノズル24〜27からの流量Qは、単位補
正定数Kと、流量係数Cvと、吐水ノズル内の圧力P2から
ノズル外の大気の圧力Poを差引いた圧力△Pとの関数と
して表わされる。
【0043】すなわち、
【0044】
【数1】
【0045】ここで、流量係数Cvは、吐水ノズル24〜27
の吐水形態、すなわち、ノズルの穴の大きさ、形状等に
よって予め定められている流量係数である。
【0046】従って、圧力△Pが圧力センサー75により
検出されると、制御部67にCv値が予め記憶されているの
で、自ずと流量Qが判明する。
【0047】このように、圧力センサー75による検出信
号が制御部67に送信されると、制御部67のマイコンによ
り自動的に流量が演算されることになる。
【0048】このように、圧力センサー75により流量係
数のCv値を介して正確に流量を検出できることから、種
々の付随的制御が可能となる。
【0049】上記のように構成された水栓の一例として
のシャワーヘッドAにおいて、特に本発明の要旨となる
のは、駆動部内蔵水栓とすることにあり、水栓本体と、
同水栓本体に配設され、複数の異なる吐水形態、吐水
量、吐水温度の任意の吐水状態を切換選択可能な吐水切
換部と、同吐水切換部に至る前記水栓本体中心部に空間
を保持しつつ水栓本体の周壁に沿って形成された流路
と、前記水栓本体内の空間部に内蔵され、所定の制御信
号に従って前記吐水切換部を作動させる電気的駆動部と
を具備させ、さらに、吐水切換部に、回転軸を介して切
換部作動のための電気的駆動部を吊下連設することによ
り、駆動時の捩じり以外の応力を吸収可能とし、また、
前記回転軸の中途に、ストッパー用フランジを、水栓本
体の当接部に下方より当接自在に固設して、同フランジ
より下方の回転軸に不要の応力がかからないように構成
したことにある。
【0050】詳説すると、シャワーヘッド本体Dを構成
するヘッドケース61中には図5及び図10に示すように、
湯水流路62を除いた空間部分を、電気的駆動部64を収納
するための空間63としており、この空間63中央部に、回
転吐水体23を駆動するための電気的駆動部64を配設内蔵
している。
【0051】ここで、電気的駆動部64とは、回転吐水体
23に垂設されて、ヘッドケース61中にまで延設された回
転軸29に装着され、回転軸29の回転位置検出を行うポテ
ンショメータ65及び同ポテンショメータ65下方に配置さ
れて回転軸29に回転駆動力を付与するギヤドモータ66か
ら構成されている。66' はモータに結合した減速ギヤ部
である。
【0052】また、ギヤドモータ66は、図5及び図10
に示すように、ヘッドケース61の中央に配設されている
ので、その周辺空間を有効に利用でき、例えば、ギヤド
モータ66の一側方向空間に湯水流路62を形成い、他側方
向空間に各種スイッチ73,74を配設することが可能とな
り、ヘッドケース61の内部空間を有効利用できる。
【0053】このように、回転軸29に装着したポテンシ
ョメータ65によって回転軸方向の位置を検出し、検出信
号を制御部67に送信し、その制御出力によってギヤドモ
ータ66を制御駆動せしめて吐水ノズルの切換選択が行え
るようにしている。
【0054】かかる構成によって、制御部67を介して、
ギヤドモータ66に所望の回転位置(所望の吐水形態)を
指示することにより、回転吐水体23を指定された位置ま
で回転させて吐水窓30に所望の吐水ノズル24〜27の一つ
を位置せしめることができるものである。
【0055】また、ギヤドモータ66の回転方向をワンウ
エイに制約するノンバックラッシュ方式を採用すれば、
正確な回転位置決めができるようになる。
【0056】また、回転軸29の中途にはストッパー用フ
ランジ68を連設しており、同フランジ68は、ヘッドケー
ス61の上側壁69に当接すべく構成しており、湯水の流圧
で圧着シール盤C2と共に回転吐水体23が浮上して、回転
軸29を介してポテンショメータ65、ギヤドモータ66等が
持ち上げられるためそのストッパーとしてはたらく。す
なわち、吐水時において、吐水切換部22に下方より水圧
がかかった場合に、吐水切換部22が持ち上がると回転軸
29も電気的駆動部64と共に持ち上がるが、ストッパー用
フランジ68がヘッドケース61の上側壁69に当接して持ち
上がりを阻止することができる。更に、回転軸29におい
ては、水圧によってストッパー用フランジ68上方にのみ
引張応力がかかるが、それより下方の回転軸29には、か
かる応力が全くかからず、従って電気的駆動部64に引張
りにともなう荷重がかからないようにすることができ
る。
【0057】そして、ギヤドモータ66は、ポテンショメ
ータ65と共に、回転吐水体23に回転軸29を介して吊下状
態で支持されているものであり、従って、ヘッドケース
61の空間63中ではギヤドモータ66はポテンショメータ65
と共に吊下状態で回転軸方向にフリーに配設されている
ことになり、更には図10に示すように、ギヤドモータ66
の周側に設けた回転防止片70は、ヘッドケース61の内周
壁の係合凹部71と係合して吊下状態だが回転しないよう
に構成されている。すなわち、電気的駆動部64のギヤド
モータ66、ポテンショメータ65は、駆動時に生じる回転
捩り応力以外の応力、例えば、回転軸29の傾動や、上下
微動等の応力を吊下構造によって吸収できるようにして
いるものであり、要するに、電気的駆動部64が吊下状態
であると、傾動等の動きに対しても、回転軸とギヤドモ
ータ66、ポテンショメータ65等との接合部分に何ら無理
が生じないようになっている。
【0058】更には、このような吊下支持構造とするこ
とによって、シャワー組立て時の回転軸29の軸ずれを解
消し、組付時や部品の誤差の許容幅が大きくなり、軸ず
れ等にともなう摩擦負荷を減少してモータの負荷を少な
くすることができるものであり、他方、吊下支持構造に
おいて、電気的駆動部64に回動阻止片70を連設して、係
合凹部71と係合させることによって、ギヤドモータ66が
回転吐水体23と共廻りせずに、上記した吊下支持の機能
を最大限に発揮しうるものである。
【0059】なお、ギヤドモータ66の駆動制御に、公知
のPD制御やPID制御を適用することで、回転吐水体
23の回転作動を円滑に行える。また、ギヤドモータ66の
消費電力を抑えるために起動時の駆動速度を徐々に立ち
上げる方策も考えられる。
【0060】この発明の実施例は、上記のように構成さ
れているものであり、その使用方法及びそれにともなう
機能を説明すると、まず、各種吐水形態のうちから、あ
る吐水形態を切換選択する場合には、シャワーヘッド本
体Dのバルブスイッチ73を押すことによって、電気的駆
動部64を回転駆動せしめ、回転軸29を介して回転吐水体
23を回動する。
【0061】そして、所望の吐水ノズルが所定位置に来
ると吐水シール部Cの上部縦孔47が回転吐水体23のノズ
ル連通路28と一致し、シャワーヘッド本体D内の湯水流
路62から吐水シール部Cの縦孔44、及び上部縦孔47を介
して吐水ノズル24に湯水流通のための流路が形成される
ことになり、湯水混合栓Mから供給された湯水は、吐水
ノズルの吐水形態に応じて吐水される。
【0062】そして、かかる電気的駆動及びこれに付随
する制御は、湯水混合栓M部分に配設した電池mにて作
動するものであり、かかる吐水形態の切換選択時に回転
吐水体23がどの位置に切換えられるかは、ポテンショメ
ータ65によって検出される。
【0063】また、吐水作動時には、吐水シール部Cに
おいて、水圧により吐水シール基盤C1に嵌着した圧着シ
ール盤C2が回転軸29に沿って上昇し、回転吐水体23と圧
着してシール機能を果し、水漏れなく湯水を湯水流路62
からノズル連通路28に流通するものであり、他方、吐水
形態の切換の為に、電気的駆動部64を駆動せしめると、
止水信号が湯水混合栓Mに至り、湯水の流通が停止して
水圧がなくなり、回転吐水体23の回転が容易に行われモ
ータに負荷をかけない。
【0064】しかも、回転吐水体23を駆動する電気的駆
動部64は回転軸29を介して吊下されて軸方向にフリーで
あり、しかも電気的駆動部64には回動阻止片70を設けて
いることから、駆動時の捩り応力以外の傾動等多種の応
力を吸収することができることになり、更には軸ずれを
解消してモータの負荷を軽減し、円滑な吐水切換を実現
すると共に、電気的駆動部64のギヤドモータ66が、回転
吐水体23に吊下支持されているにもかかわらず、同吐水
体23と共廻りすることもなく吊下されて、駆動部として
の機能を充分に発揮することが可能となるものである。
【0065】
【発明の効果】この発明は、水栓本体と、同水栓本体に
配設され、複数の異なる吐水形態、吐水量、吐水温度の
任意の吐水状態を切換選択可能な吐水切換部と、同吐水
切換部に至る前記水栓本体中心部に空間を保持しつつ水
栓本体の周壁に沿って形成された流路と、前記水栓本体
内の空間部に内蔵され、所定の制御信号に従って前記吐
水切換部を作動させる電気的駆動部とを具備させたの
で、所要の吐水形態を選択する場合には、手動ではなく
電気的駆動部を駆動させて切換作動させることができる
ので、操作性が向上し、円滑な吐水形態の移行が行える
高機能の水栓となすことができる。また、シャワー浴に
利用した場合には中断等の不快感も解消でき、更には吐
水形態切換制御の電気的プログラミングが可能となるた
め、人体への生理的効果を目的としたシャワー吐水の有
効利用が行える。また、電気的駆動によってリモートコ
ントローラ機能等の電気的制御機能も負荷することが可
能となって操作性をより向上させることができる。
【0066】更には、電気的駆動部を吐水切換部に、回
転軸を介して吊下支持しているので、回転軸方向には、
駆動部がフリー状態となって軸ずれを生じることはな
く、またたとえ軸ずれを生じたとしてもその許容範囲を
大きくとることができ、更には回転駆動時に捩り以外の
応力を吸収するために、回転軸の傾動等を生じてもこれ
らを吸収してモータ等の電気的駆動部に無理な負荷をか
けることがないことから、省電力化になると共に組付時
の誤差や部品の寸法誤差があってもこれを吸収して、駆
動部に無理な負荷をかけず、更には、水圧等による偏奇
荷重があってもこれを解消しうることとなり、従って、
駆動部と吐水切換部との連動機構が円滑に作動して吐水
形態の切換が正確に、かつ確実に行える効果を有する。
【0067】また、水栓からの吐水時において、吐水切
換部に下方より水圧がかかった場合に、吐水切換部が持
ち上がると回転軸も電気的駆動部と共に持ち上がるが、
回転軸中途に固設したストッパー用フランジが水栓本体
の当接部に下方より当接して持ち上がりを阻止すること
ができ、簡単な構造で電気的駆動部の持ち上がり防止を
実現できる。更に、モータの回転軸においては、水圧に
よってフランジ上方にのみ引張応力がかかるが、それよ
り下方の回転軸には、かかる応力が全くかからず、従っ
て電気的駆動部に引張りにともなう荷重がかからないよ
うにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の水栓を有する浴室の説明図。
【図2】本発明の水栓の概略説明図。
【図3】同側面図。
【図4】本発明の水栓の正面図。
【図5】本発明の水栓の断面側面図。
【図6】吐水シール部の分解説明図。
【図7】吐水シール部の断面説明図。
【図8】吐水シールの底面図。
【図9】図5I−I線の端面図。
【図10】図5II−II線の端面図。
【図11】図5III −III 線の端面図。
【符号の説明】
M 湯水混合栓 A シャワーヘッド B 吐水部 C 吐水シール部 21 吐水ケース 22 吐水切換部 61 ヘッドケース 64 電気的駆動部

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水栓本体と、 同水栓本体に配設され、複数の異なる吐水形態、吐水
    量、吐水温度の任意の吐水状態を切換選択可能な吐水切
    換部と、 同吐水切換部に至る前記水栓本体中心部に空間を保持し
    つつ水栓本体の周壁に沿って形成された流路と、 前記水栓本体内の空間部に内蔵され、所定の制御信号に
    従って前記吐水切換部を作動させる電気的駆動部と、 を具備することを特徴とする吐水切換水栓。
  2. 【請求項2】水栓本体に、複数の異なる吐水形態を切換
    選択できる吐水切換部を設け、同吐水切換部に、回転軸
    を介して切換部作動のための電気的駆動部を吊下連設す
    ることにより、駆動時の捩じり以外の応力を吸収可能と
    してなる吐水切換水栓。
  3. 【請求項3】回転軸の中途に、ストッパー用フランジ
    を、水栓本体の当接部に下方より当接自在に固設して、
    同フランジより下方の回転軸に不要の応力がかからない
    ように構成したことを特徴とする請求項2記載の吐水切
    換水栓。
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