JP3476955B2 - 弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、弁孔を有する弁座に
弁体を摺動状態で接触させて弁孔を開閉するスライド型
の弁装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、湯と水とを混合させるスライド型
の弁装置として、図６に示すものが知られている。

【０００３】この弁装置は、弁箱３０の下部に取付けた
底板３１に二つの環状パッキン３２（図では一方を省略
してある）を取付けて各環状パッキン３２の内側を流入
口３３とし、底板３１上に設けた弁座３４に上記流入口
３３のそれぞれと連通する２つの弁孔３５（一方を省
略）を設け、上記弁座３４の上面に接触させた弁体３６
上にレバーホルダ３７を回転自在に取付け、そのレバー
ホルダ３７にピン３８を介して摺動自在に支持されたレ
バー軸３９の下端部を弁体３６に連結し、上記レバー軸
３９を上下左右に揺動する操作によって弁体３６を弁座
３４の上面に沿って摺動させて２つの弁孔３５を開閉さ
せるようにしている。

【０００４】ここで、２つの弁孔３５を開放すると、一
方の流入口３３に供給される湯と他方の流入口３３に供
給される水は弁孔３５から弁体３６に形成された流路４
０に流れて混合室４１に流入し、その混合室４１で混合
されて弁箱３０に形成した出口４２から吐出される。

【０００５】また、上記弁装置においては、レバーホル
ダ３７の下面にリング状のシール部材４３を取付け、そ
のシール部材４３を弁体３６の上面に接触させて、弁体
３６とレバーホルダ３７の対向面間からレバーホルダ３
７に形成された軸挿入孔４４を通して外部に漏水するの
を防止し、かつレバーホルダ３７と弁箱３０との間にシ
ール部材４５を取付けて、両部材３７、３０間からの漏
水を防止している。

【０００６】上記のような弁装置の弁体３６と弁座３４
の一方をセラミックスで形成し、他方をフッ素樹脂、超
高分子ポリエチレンなどの自己潤滑性を有する樹脂又は
二硫化モリブデン、カーボンなどの潤滑性を高めるフィ
ラーを充填した樹脂で形成して弁体３６の摺動性を向上
させることが提案されている（実開昭６３−３６７６５
号公報参照）。

【０００７】また、本願の出願人は、特開平３−２６５
７６９号において、弁体をポリフェニレンサルファイド
樹脂（ＰＰＳ樹脂）またはこれを含むポリマーアロイ
に、充填剤を含ませた合成樹脂組成物で形成し、さらに
レバーホルダの下面のパッキンを高分子量ポリエチレン
（ＨＭＷＰＥ）で形成することによって、弁体と弁座、
および弁体と前記パッキンの摺動特性を良好にした弁装
置を開示した。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な弁装置の弁座３４を合成樹脂で形成し、弁体をセラミ
ックスで形成した場合、止水時、水漏れを生じ、レバー
操作が軽快でなくなるという不都合がある。

【０００９】その理由として、環状パッキン３２に作用
する給水圧により、その環状パッキン３２が弁座３４の
外径部を押し上げ、その押圧により弁座３４の外径部が
上方に変形し、弁座３４と弁体３６の接触部間に隙間が
生じるからであると考えられる。

【００１０】この発明の課題は止水時における水漏れを
防止することができると共に、弁体を摺動させる際のレ
バー操作を長期にわたって良好に維持し得るようにした
弁装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明においては、弁孔を有する弁座を合成樹
脂で形成し、その弁座に重ね合わせた弁体をセラミック
スで形成し、上記弁体をレバー操作により弁座に対して
摺動させて上記弁孔を開閉させるようにした弁装置にお
いて、前記弁座の弁体と対向する面の中央部に弁体摺接
用の円形突出部を形成し、その突出部を弁体の外径より
小径とした構成としたのである。

【００１２】または、弁孔を有する弁座を合成樹脂で形
成し、その弁座に重ね合わせて弁体を設けると共に、こ
の弁体は弁箱内でシール部材に摺接させ、その状態で上
記弁体を弁座に対して摺動させて弁孔を開閉させるよう
にした弁装置において、前記弁座の弁体に対向する面の
中央部に弁体摺接用の円形突出部を形成し、その突出部
を弁体の外径より小径とし、前記弁体は弁座に対向する
摺接面をセラミックスで形成し、前記弁体の前記シール
部材に対向する摺接面は合成樹脂で形成した構成とした
のである。

【００１３】ここで、弁体の摺動抵抗を小さくし、レバ
ー操作力をさらに小さくするため、突出部の弁体摺動面
に孔を設けておくのがよい。

【００１４】

【作用】上記のように、弁座の弁体と対向する面に、弁
体より小径の突出部を設けたことにより、止水時、弁座
に作用する給水圧により弁座が変形しても、弁座は外径
部のみが変形するだけであり、突出部は弁体と接触状態
に保持され、水漏れを生じることはない。

【００１５】弁体の弁座に対向する摺接面をセラミック
スで形成し、弁体のシール部材に対向する摺接面をセラ
ミックスに比べて摺動性のよい合成樹脂で形成した弁装
置は、上記作用に加えて弁体とシール部材との摺動性が
改善されるので、弁体は弁箱内で長期間安定して液密に
シールされて漏れがなく、弁体を移動させるレバー操作
もより軽快になる。

【００１６】弁座の突出部の弁体摺動面に孔を設けた弁
装置は、弁座と弁体との接触面積を小さくして、弁体の
摺動抵抗を小さくでき、レバー操作はさらに軽快にな
る。

【００１７】

【実施例】

〔実施例１〕以下、この発明の実施例１を図１乃至図３
に基づいて説明する。図示のように、筒状の弁箱１の内
側下部には底板２を取付けている。底板２には２つのパ
ッキン３が取付けられ、各パッキン３の内側が流入口４
ａ、４ｂとされている。

【００１８】底板２上には円板状の弁座６が重ね合せら
れている。また、弁座６の外周には軸方向に延びる溝８
が設けられ、一方、底板２の外周には突条９が形成さ
れ、その突条９と溝８との係合によって弁座６は回り止
めされている。この弁座６には、上記流入口４ａ、４ｂ
と連通する二つの弁孔１０ａ、１０ｂが設けられてい
る。

【００１９】上記弁座６はポリフェニレンサルファイド
樹脂（ＰＰＳ）８０重量％と炭素繊維２０重量％の組成
からなる合成樹脂で形成されている。なお、他に利用可
能な合成樹脂としては、フッ素樹脂や超高分子ポリエチ
レンなどの自己潤滑性を有する樹脂又は二硫化モリブデ
ン、カーボン等の潤滑性を高めるフィラーを充填した樹
脂を挙げることができる。

【００２０】弁座６の上方にはアルミナ質のセラミック
ス製で円形の弁体１１が設けられ、その弁体１１と対向
する上記弁座６の上面には弁体摺動用の円形突出部１２
が形成され、この突出部１２は弁座６より小径とされて
いる。

【００２１】弁体１１上に設けられたレバーホルダ１４
は弁箱１に対して回転自在に支持され、その外周下部に
取付けたシール部材１５ａは弁箱１の内径面に接触して
漏水を防止している。また、レバーホルダ１４の下面に
は高密度ポリエチレン（ＨＭＷＰＥ）製でリング状のシ
ール部材１５ｂが取付けられ、シール部材１５ｂは弁体
１１の上面に接触してレバーホルダ１４と弁体１１間を
シールしている。

【００２２】レバーホルダ１４には上下に貫通して軸挿
入孔１６が形成され、その軸挿入孔１６に挿通されたレ
バー軸１７の中途はピン１８を介してレバーホルダ１４
に回動自在に支持されている。

【００２３】レバー軸１７の下部には連結軸部１９が設
けられ、弁体１１の上面に形成された挿入孔２１にスラ
イド自在に挿入されている。

【００２４】このため、ピン１８を中心にレバー軸１７
を揺動させると、弁体１１は弁座６の上面に沿って摺動
する。このとき、レバー軸１７をその軸心を中心に回転
させると、レバーホルダ１４が回転し、レバー軸１７を
支持するピン１８の向きが変化するため、レバー軸１７
を任意の方向に揺動させることができ、そのレバー軸１
７の揺動方向に弁体１１を摺動させることができる。

【００２５】前記弁体１１はセラミックスで形成され、
その外径面と弁箱１の内径面間に形成された混合室２２
の周壁一部に出口２３が設けられている。

【００２６】また、弁体１１の下面には流路２４が形成
され、この流路２４は弁体１１の摺動によって弁座６の
弁孔１０ａ、１０ｂと連通し、又は遮断する。

【００２７】実施例１で示す混合栓は上記の構造から成
り、給湯に際しては、レバー軸１７の揺動および回動に
より弁体１１を突出部１２の上面に沿って摺動させ、そ
の弁体１１に形成された流路を弁座６に設けられた二つ
の弁孔１０ａ、１０ｂに連通させる。

【００２８】流路２４と弁孔１０ａ、１０ｂの連通によ
り、座板２の２つの流入口４ａ、４ｂの一方から供給さ
れた湯と他方の流入口から供給された水は、弁孔１０
ａ、１０ｂおよび流路２４から混合室２２に流入し、そ
の混合室２２で混合されたのち出口２３から吐出され
る。

【００２９】したがって、出口２３にシャワー設備を接
続しておくことにより、そのシャワー設備に給湯するこ
とができる。

【００３０】給湯停止に際しては、レバー軸１７の操作
により弁体１１を摺動させて流路２４と弁孔１０ａ、１
０ｂの連通を遮断する。

【００３１】上記のような止水時、底板２のパッキン３
に作用する給水圧および給湯圧により弁座６の外径部が
上方に押し上げられて上方に変形したとしても、弁座６
は外径部のみが変形するだけであり、突出部１２は弁体
１１の下面と接触する状態に保持され、止水時において
水漏れすることはなかった。

【００３２】また、弁装置の止水性と操作性について使
用耐久性を考慮した機能性耐久試験を以下の要領で行な
い、結果を表１に示した。

【００３３】［機能性耐久試験］ 止水性：レバーを中央下部（第５図のＣｄの位置）に
し、ポンプによって水圧を１７．５ｋｇｆ／ｃｍ² にし
て３０秒間通水状態を保持し、３０秒後に漏水による圧
力降下量（ｋｇｆ／ｃｍ² ）を測定した。このとき圧力
降下量が初期および耐久試験後で０．３ｋｇｆ／ｃｍ²
以下であれば良好と判定した。

【００３４】操作性：レバーの上下（止水、吐水、流
量調節）、左右（湯温調節）のトルクをトルク測定器
（シンボ工業社製：ＤＦＧ−２Ｋ）を用いて測定した。
このときのトルク測定値（操作力）が３００〜１０００
ｇｆであれば良好と判定した。トルクが３００ｇｆより
小さい場合は使用中にハンドルが自重で下がる不具合が
あり、トルクが１０００ｇｆを越えると円滑な操作性が
得られないからであり、より好適な範囲は４００〜８０
０ｇｆである。

【００３５】上記の止水性と操作性についての試験条件
は、試験前に初期の止水性とハンドルトルク（操作性）
を測定する初期試験を行ない、初期試験後の弁体を使用
して、図５に示すような耐久試験機（ＮＴＮ精密樹脂社
製）にレバー（初期試験に用いた同じもの）を装着し、
レバーを右端上部Ｒｕ（止水）から右端下部Ｒｄ（冷
水）→左端下部Ｌｄ（熱湯９０℃）→左端上部Ｌｕ（止
水）→左端下部Ｌｄ（熱湯９０℃）→中央下部Ｃｄ（温
水４５℃）→中央上部Ｃｕ（止水）→中央下部Ｃｄ（温
水４５℃）→右端下部Ｒｄ（冷水）→右端上部Ｒｕ（止
水）を１サイクル（所要時間約２５秒）として、２０万
サイクル後の止水性と操作性を初期試験と同様の方法に
て測定した。

【００３６】

【表１】

【００３７】〔実施例２〕この発明の実施例２を図４に
基づいて説明する。実施例２は、弁体２５の弁座２６に
対向する摺接面をアルミナ質のセラミックス層２５ａで
形成すると共に、弁体２５のシール部材２７ｂに対向す
る摺接面をポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）
８０重量％と炭素繊維２０重量％の組成からなる合成樹
脂層２５ｂで形成したこと以外は、実施例１と同じ構成
で弁装置を構成したものである。

【００３８】セラミックス層２５ａと合成樹脂層２５ｂ
を重ねて一体化するには、セラミックスを凸型に成形す
ると共に、合成樹脂を凹型に成形して圧入で一体化する
方法、セラミックスを配置した金型内に合成樹脂を射出
成形する、いわゆるインサート成形、または両部品を接
着剤を用いて接着するか、超音波などによる熱融着法に
よって一体化すればよい。

【００３９】上記構成の実施例２の弁装置は、部品を図
４に示すように組み立てて、実施例１と全く同様にして
給水圧および給湯圧による止水時の漏れを調べたが、実
施例１同様に全く水漏れすることはなかった。

【００４０】また、止水性と操作性について使用耐久性
を考慮した機能性耐久試験を前記した方法と全く同様に
して行ない、結果を表１に併記した。

【００４１】〔実施例３〕弁体の全体をアルミナ質セラ
ミックスで形成し、図１〜３に鎖線で示すように、突出
部１２に孔１３を形成して弁体１１との摺動抵抗を低減
したこと以外は、実施例２と全く同様にして弁装置を製
造した。

【００４２】なお、孔１３は弁体６を軸方向に貫通した
ものを図示したが、貫通しない窪み状のものであっても
よく、また図示した円孔以外の周知形状であってもよ
く、さらには形成する数が複数であってもよいのは勿論
である。

【００４３】得られた弁装置に対して、実施例１と全く
同様に給水圧および給湯圧による止水時の漏れを調べた
が、水漏れすることはなかった。

【００４４】また、機能性耐久試験を前記した方法と全
く同様にして行ない、結果を表１に併記した。

【００４５】〔比較例１〕弁体の全体をアルミナ質セラ
ミックスで形成し、突出部１２を形成しなかったこと以
外は、実施例１と全く同様にして弁装置を製造した。

【００４６】得られた弁装置に対して、実施例１と全く
同様に給水圧および給湯圧による止水時の漏れを調べ、
機能性耐久試験を前記した方法と全く同様にして行な
い、結果を表１に併記した。

【００４７】表１の結果からも明らかなように、弁体に
突出部を形成しなかった比較例１に比べて、実施例１〜
３の止水性と操作性は共に優れており、これらの実施例
の耐水圧（１７．５ｋｇｆ／ｃｍ² ）時の圧力低下量は
０．３ｋｇｆ／ｃｍ² 以下であり、またハンドルトルク
（操作性）も３００〜１０００ｇｆの範囲内にあった。
特に弁体をセラミックス層と合成樹脂層の２層で形成し
た実施例２の操作性はよく、長期使用による安定性にも
優れたものであった。

【００４８】

【効果】以上のように、この発明に係る弁装置において
は、弁座の弁体と対向する面に弁体摺動用の突出部を設
け、その突出部を弁体の外径より小径としたので、止水
時に弁座が給水圧により変形しても、弁座の変形部は外
径部のみであるため、突出部は弁体と接触する状態に保
持され、弁体と弁座間より漏水するのを防止することが
できる。

【００４９】また、弁体をセラミックスとし、弁座を合
成樹脂で形成し、その弁座に形成された弁体摺動用の突
出部を弁体の外径より小径としたことにより、弁体の摺
動時における抵抗はきわめて小さく、しかも弁座の摩耗
による弁体の食い付きが防止され、弁体を摺動させる際
のレバー操作を長期にわたって良好に維持することがで
きる。

【００５０】また、弁体の弁座に対向する摺接面をセラ
ミックスで形成し、弁体のシール部材に対向する摺接面
を合成樹脂で形成した弁装置は、弁体とシール部材との
摺動性が改善されるので、漏れがなく、弁体を移動させ
るレバー操作もより軽快になる。

【００５１】さらに、突出部の弁体摺動面に孔を形成し
たことにより弁体の摺動抵抗をさらに減少させることが
でき、弁体をより円滑に摺動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の縦断正面図

【図２】図１のII−II線に沿った断面図

【図３】同上の部品分解斜視図

【図４】実施例２の縦断正面図

【図５】使用耐久試験に用いた弁装置を示す斜視図

【図６】従来の弁装置を示す縦断正面図

【符号の説明】

１ 弁箱 ６、２６ 弁座 １０ａ、１０ｂ 弁孔 １１、２５ 弁体 ２５ａ セラミックス層 ２５ｂ 合成樹脂層 １２ 突出部 １３ 孔 １５ａ、１５ｂ、２７ａ、２７ｂ シール部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 11/00 - 11/24 F16K 3/314

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁箱の底板に取り付けた環状パッキンの
   内側を流入口とし、この流入口を前記底板上に設けた弁
   座の弁孔に連通させ、この弁座を合成樹脂で形成すると
   共に弁座に重ね合わせた弁体をセラミックスで形成し、
   この弁体をレバー操作により弁座に対して摺動させて上
   記弁孔を開閉させる弁装置において、 前記弁座の弁体と対向する面の中央部に弁体摺接用の円
   形突出部を形成し、その突出部を弁体の外径より小径と
   したことを特徴とする弁装置。
2. 【請求項２】 弁箱の底板に取り付けた環状パッキンの
   内側を流入口とし、この流入口を前記底板上に設けた弁
   座の弁孔に連通させ、この弁座を合成樹脂で形成すると
   共に弁座に重ね合わせて弁体を設け、この弁体は弁箱内
   でシール部材に摺接させ、その状態で上記弁体を弁座に
   対して摺動させて弁孔を開閉させるようにした弁装置に
   おいて、 前記弁座の弁体に対向する面の中央部に弁体摺接用の円
   形突出部を形成し、その突出部を弁体の外径より小径と
   し、前記弁体は弁座に対向する摺接面をセラミックスで
   形成し、前記弁体の前記シール部材に対向する摺接面は
   合成樹脂で形成したことを特徴とする弁装置。
3. 【請求項３】 前記突出部の弁体摺接面に孔を形成した
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の弁装置。