JP4019426B2 - 開閉弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、開閉弁装置に係わり、特に、湯と水を適温に混合された混合水を止水及び吐水する湯水混合水栓等に使用される開閉弁装置に関する。

従来から、主弁と、この主弁を開閉するためのパイロット弁とから構成されるパイロット式開閉弁が知られており、多くの形式のパイロット式開閉弁が提案されている。
特許第３６３２９７６号公報（特許文献１）には、このようなタイプの開閉弁装置が記載されている。図１７に示すように、特許第３６３２９７６号公報記載の開閉弁装置３００は、使用者の操作により下方に押される操作部３０２と、操作部３０２にその基端が結合された押し棒３０４と、この押し棒３０４の先端に設けられたパイロット弁３０６とを備えている。ここで、押し棒３０４の先端とパイロット弁３０６との間には緩衝用のコイルバネ３０８が設けられている。開閉弁装置３００は、さらに，パイロット弁口３１０を備えパイロット弁３０６がこのパイロット弁口３１０に当接及び解離するダイヤフラム式の主弁３１２と、この主弁３１２の背面に形成された押し棒３０４、パイロット弁３０６及びコイルバネ３０８を収納する圧力室３１４を形成するためのハウジング３１６と、主弁３１２の表面が着座及び離座する弁座３１８とを備えている。また、ハウジング３１６の押し棒３０４が挿通される部分には、シール部材３２０が設けられている。さらに、主弁３１２の外周側には、小穴３２２が形成されている。

この開閉弁装置３００においては、圧力室３１４内に設けられたパイロット弁３０６を、主弁３１２のパイロット弁口３１０に当接及び解離させることで、パイロット弁３０６を開閉させ、止水と吐水を切り替えている。
先ず、吐水状態から止水状態に切り替えるときは、操作部３０２を押圧操作して押し棒３０４及びパイロット弁３０６を下降させ、主弁３１２のパイロット弁口３１０を、パイロット弁３０６によって閉鎖させる。この際、押し棒３０４とパイロット弁３０６の間に介在されているコイルバネ３０８は、パイロット弁３０６が下降してパイロット弁口３１０に当接するまでは伸長した状態にある。次いで、パイロット弁３０６がパイロット弁口３１０に当接すると、コイルバネ３０８は押し棒３０４によって圧縮され、パイロット弁３０６をパイロット弁口３１０に押し付ける。パイロット弁口３１０が閉鎖されると、小穴３２２を通って圧力室３１４内に流入した水の圧力により圧力室３１４内の圧力が上昇する。この圧力上昇に伴い、主弁３１２が、弁座３１８に向って移動する。これにより、主弁３１２が弁座３１８に着座し、止水状態に切り替わる。止水状態においては、押し棒３０４とパイロット弁３０６の間に介在されているコイルバネ３０８は、圧縮された状態に維持される。

また、止水状態から吐水状態に切り替えるときは、再び操作部３０２を押すことにより、操作部３０２は上方の吐水位置に移動され、その位置に維持される。操作部３０２及び押し棒３０４が上方に移動されると、パイロット弁３０６は主弁３１２のパイロット弁口３１０から解離し、それにより、圧力室３１４内の圧力が低下して主弁３１２が弁座３１８から離座し、吐水状態となる。

この開閉弁装置３００では、緩衝用のコイルバネ３０８のバネ定数を小さく設計することが可能であり、コイルバネ３０８を圧縮させるために必要な力を小さくすることができる。このため、パイロット弁３０６がパイロット弁口３１０に当接する前と、パイロット弁３０６がパイロット弁口３１０に当接した後、コイルバネ３０８を圧縮させている場合との間で、操作部３０２を押圧操作する操作力が大きく変化することはなく、操作感は良好なものになる。

特許第３６３２９７６号公報

しかしながら、特許第３６３２９７６号公報記載の開閉弁装置では、緩衝用のコイルバネのバネ定数を小さく設計することが可能であるものの、依然として、パイロット弁がパイロット弁口に当接する前後で操作力が不連続に変化し、操作感が悪化するという問題がある。また、操作力の変化を小さくするために、緩衝用のコイルバネのバネ定数を小さく設計すると、コイルバネが非常に小型化し、その取り扱いが困難になると共に、開閉弁装置の組立てが難しくなるという問題がある。

さらに、特許第３６３２９７６号公報記載の開閉弁装置では、開閉弁装置が止水状態にされたとき、緩衝用のコイルバネは最も圧縮された状態にある。このため、コイルバネは、圧縮された状態で長時間維持されるので、バネの耐久性が低下するという問題がある。

また、特許第３６３２９７６号公報記載の開閉弁装置では、緩衝用のコイルバネが押し棒の下端に係合するように配置されているため、パイロット弁を移動させるための機構が縦長になり、開閉弁装置全体が大型化するという問題がある。

従って、本発明は、操作力の変化が滑らかな、操作感の良い開閉弁装置を提供することを目的としている。
また、本発明は、耐久性の高い開閉弁装置を提供することを目的としている。
さらに、本発明は、小型に構成することができる開閉弁装置を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明は、湯と水を適温に混合し、この混合水を止水及び吐水する湯水混合水栓に使用される開閉弁装置であって、圧力開放穴を備えたダイヤフラム式の主弁体と、この主弁体の表面が着座及び離座する弁座と、圧力開放穴を開閉するパイロット弁と、このパイロット弁が内部に配置され、パイロット弁が圧力開放穴を閉鎖すると内部の圧力が上昇して主弁体を弁座へ向かって移動させる圧力室と、この圧力室内に配置され、パイロット弁が圧力開放穴を閉鎖するように、パイロット弁を付勢するパイロット弁付勢手段と、使用者の押圧操作により、吐水位置と止水位置の間で移動される操作部と、この操作部が吐水位置に移動されたとき、パイロット弁をパイロット弁付勢手段の付勢力に抗して圧力開放穴から引き離すパイロット弁開放手段と、を有し、パイロット弁開放手段は、パイロット弁と摺動可能に係合する棒部材を備え、この棒部材は、操作部と連動し、操作部が吐水位置に移動されるとき、パイロット弁と係合してパイロット弁を圧力開放穴から引き離し、棒部材は平行に２本配置されており、パイロット弁付勢手段は、これらの棒部材の間に配置されていることを特徴としている。

このように構成された本発明においては、止水位置にある操作部を、使用者が１回押圧操作すると、操作部は吐水位置に移動される。操作部が吐水位置に移動されると、パイロット弁開放手段は、パイロット弁をパイロット弁付勢手段の付勢力に抗して圧力開放穴から引き離す。パイロット弁が圧力開放穴から引き離され、圧力開放穴が開放されると、圧力室内の圧力が低下して主弁体の表面が弁座から離座する。これにより、開閉弁装置は吐水状態となる。開閉弁装置を止水状態にするには、操作部を再度押圧操作し、吐水位置にある操作部を止水位置に移動させる。操作部が止水位置に移動されると、パイロット弁開放手段はパイロット弁を圧力開放穴から引き離すように作用しなくなり、パイロット弁付勢手段の付勢力によって、パイロット弁は圧力開放穴を閉鎖する位置に移動される。圧力開放穴が閉鎖されると、圧力室内の圧力が上昇して主弁体は弁座に着座され、止水状態となる。

このように構成された本発明によれば、パイロット弁は、パイロット弁付勢手段による付勢力を常に受けているので、操作部を押圧操作するための操作力にムラが生じにくく、開閉弁装置の操作性を向上させることができる。また、このように構成された本発明によれば、パイロット弁付勢手段による付勢力に抗してパイロット弁が移動されている期間が吐水状態の間だけであるため、パイロット弁付勢手段に大きな力が作用する時間は短く、パイロット弁付勢手段の耐久性を向上させることができる。さらに、このように構成された本発明によれば、簡単な構造によりパイロット弁開放手段を構成することができると共に、棒部材とパイロット弁付勢手段を直列に配置した場合よりも、開閉弁装置を短く構成することが可能になり、開閉弁装置を小型化することができる。

また、本発明は、湯と水を適温に混合し、この混合水を止水及び吐水する湯水混合水栓に使用される開閉弁装置であって、圧力開放穴を備えたダイヤフラム式の主弁体と、この主弁体の表面が着座及び離座する弁座と、圧力開放穴を開閉するパイロット弁と、このパイロット弁が内部に配置され、パイロット弁が圧力開放穴を閉鎖すると内部の圧力が上昇して主弁体を弁座へ向かって移動させる圧力室と、この圧力室内に配置され、パイロット弁が圧力開放穴を閉鎖するように、パイロット弁を付勢するパイロット弁付勢手段と、使用者の押圧操作により、吐水位置と止水位置の間で移動される操作部と、この操作部が吐水位置に移動されたとき、パイロット弁をパイロット弁付勢手段の付勢力に抗して圧力開放穴から引き離すパイロット弁開放手段と、を有し、パイロット弁開放手段は、パイロット弁と摺動可能に係合する棒部材を備え、この棒部材は、操作部と連動し、操作部が吐水位置に移動されるとき、パイロット弁と係合してパイロット弁を圧力開放穴から引き離し、棒部材はパイロット弁付勢手段の内側に配置されていることを特徴としている。
このように構成された本発明によれば、簡単な構造によりパイロット弁開放手段を構成することができると共に、棒部材とパイロット弁付勢手段を直列に配置した場合よりも、開閉弁装置を短く構成することが可能になり、開閉弁装置を小型化することができる。

本発明において、好ましくは、パイロット弁付勢手段はコイルバネであり、このコイルバネは操作部が吐水位置にあるとき圧縮され、止水位置にあるとき伸長する。
このように構成された本発明によれば、コイルバネは操作部が吐水位置にあるとき圧縮され、止水状態においては伸長して、吐水状態の場合よりもコイルバネの自然長に近い状態に復帰する。このため、コイルバネが自然長に近い状態に維持される期間が圧縮される期間よりも非常に長いので、コイルバネの耐久性を向上させることができる。

本発明の開閉弁装置によれば、操作力の変化を滑らかにし、操作感を向上させることができる。
また、本発明の開閉弁装置によれば、その耐久性を向上させることができる。
さらに、本発明によれば、開閉弁装置を小型に構成することができる。

次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態の開閉弁装置を説明する。
まず、図１乃至図４を参照して、本発明の第１実施形態による開閉弁装置を説明する。図１は、本発明の第１実施形態による開閉弁装置を内蔵した湯水混合水栓の斜視図である。また、図２は本発明の第１実施形態による開閉弁装置の止水状態を示す斜視断面図であり、図３は吐水状態を示す斜視断面図である。図４はラッチ機構であるハートカム機構に使用されているハートカム溝を示す側面図である。

図１に示すように、本発明の第１実施形態による開閉弁装置を内蔵した湯水混合水栓１は、湯水混合水栓１の設置面である壁面２から突出して設けられている。この湯水混合水栓１は、水栓本体の一部である板状の断熱カバー４を備え、この断熱カバー４に、温度調整用ダイヤル６、カラン吐水用のカラン用押し釦８、シャワー吐水用のシャワー用押し釦１０がそれぞれ設けられている。また、湯水混合水栓１は、下面側が断熱カバー１２で被われている。

温度調整用ダイヤル６により所望の水温が設定され、湯水の混合比が調整されて、適温の吐水がなされる。また、カラン用押し釦８を操作することでカランから吐水され、シャワー吐水用押し釦１０を操作することでシャワーヘッドからシャワー吐水がなされる。
さらに、カラン用押し釦８及びシャワー用押し釦１０にはそれぞれ凸部等を持つ滑り止め１４が設けられている。

湯水混合水栓１の前方下面側付近には、カラン吐水口１６及びシャワー吐水口１８がそれぞれ設けられている。シャワー吐水口１８には図示しないシャワーヘッドに連通したシャワーホース２０が接続されている。
また、湯水混合水栓１の右側面及び左側面には、図２にそれらの一部が示されているが、止水栓２２の調整部、並びに、フィルター及び逆止弁（夫々図示せず）のメンテナンス口が設けられている。右側面のものは湯水混合水栓１に流入する水用のものであり、左側面のものは湯用のものである。

湯水混合水栓１の壁固定面には、給水管（図示せず）及び給湯管（図示せず）を接続する接続部（図示せず）がそれぞれ設けられている。
使用者は、温度調整用ダイヤル６により所望の温度を設定するとともに、カラン吐水を得たい場合はカラン用押し釦８を、シャワー吐水を得たい場合はシャワー用押し釦１０を押すことにより、直ちに、所望の温度の混合水の吐水を得ることができる。そして、各押し釦８、１０を再度押すと、止水されるようになっている。

このときの湯水混合水栓１内における湯水の流れを説明すると、先ず、給水管、給湯管（夫々図示せず）から湯水混合水栓１内に流入した湯水は、湯用、水用それぞれに設けられた止水栓２２により適当な流量に絞られ、湯用、水用それぞれに設けられたフィルターおよび逆止弁（夫々図示せず）を通過し、温度調節弁（図示せず）に流入する。温度調節弁はサーモスタット式の湯水混合弁であり、湯と水は所望の設定された温度に自動調整され、湯水混合水が温度調節弁から流出する。その後、湯水混合水はカラン用、シャワー用それぞれに設けられた本発明の実施形態による開閉弁装置（図１には図示せず）を経て、カランおよびシャワーノズルから吐水される。

次に、図２及び図３を参照して、上述した湯水混合水栓１に内蔵されている本発明の第１実施形態による開閉弁装置を説明する。
図２及び３に示すように、開閉弁装置３２は、操作部３６と、この操作部３６の内側に嵌め込まれた操作力伝達部材３７と、この操作力伝達部材３７の内側に配置されたパイロット弁支持部材３９と、を有する。さらに、開閉弁装置３２は、パイロット弁支持部材３９の下側に配置され、圧力室を形成する主弁体押え部材４１と、この主弁体押え部材４１の下側に配置されたバルブ台座部材５２と、以上の部材を包囲して、各部材を所定の位置に拘束するカバー６０と、を有する。

また、主弁体押え部材４１とバルブ台座部材５２の間には、主弁体４６が挟み込まれ、主弁体４６を所定の位置に位置決めしている。また、操作力伝達部材３７の中心軸線上には、パイロット弁開放手段である棒部材３８が下方に向かって取り付けられており、この棒部材３８は操作部３６と連動して上下に移動する。また、棒部材３８は、操作力伝達部材３７の内側に配置されたパイロット弁支持部材３９の中に挿入されている。棒部材３８の下端には、棒部材３８に摺動可能に係合するパイロット弁４０が設けられている。パイロット弁４０は、パイロット弁支持部材３９によって摺動可能に支持されており、その先端にはパッキン４０ａが取り付けられている。

操作部３６は、上端部が閉鎖された概ね円筒状の形状であり、頂部にはカラン用押し釦８又はシャワー用押し釦１０の背面が当接する凸部３６ａが形成されている。また、操作部３６の下部外周には、段部３６ｂが形成され、操作部３６の下部内周には、肩部３６ｃが形成されている。
操作力伝達部材３７は概ね円筒状の形状を有し、操作部３６の内部に受け入れられて、操作部３６と共に上下に移動する。また、操作力伝達部材３７の内部には、パイロット弁支持部材３９の上部が受け入れられている。さらに、操作力伝達部材３７の上端面には、ハートカム機構を構成するピン部材６４が取り付けられている。ラッチ機構であるハートカム機構については後述する。

パイロット弁支持部材３９は、概ね長方形の断面を有する上側部と、この上側部の下に形成された概ね円板状の鍔部と、を有する。上側部は、操作力伝達部材３７の中に摺動自在に受け入れられている。また、上側部の両側側面には、概ね門形に折り曲げられたピン部材６４の端部６４ａを受け入れるためのハートカム溝３９ａが形成されている。パイロット弁支持部材３９の中心軸線上には、パイロット弁支持部材３９の下端から上方に向かって延びるボア３９ｂが形成されている。さらに、パイロット弁支持部材３９の鍔部と操作部３６の肩部３６ｃとの間には、付勢用バネ６９が配置されており、操作部３６をパイロット弁支持部材３９に対して上方に付勢している。

主弁体押え部材４１は、概ね円筒状の形状を有し、上端面にはパイロット弁支持部材３９の下部を受け入れるための穴が形成されている。パイロット弁支持部材３９と主弁体押え部材４１の間には、パッキン４１ａが配置され、圧力室内の水密性を保持している。また、さらに、主弁体押え部材４１の下端面には、主弁体４６を押さえるための環状の溝４１ｂが形成されている。

主弁体４６は概ね円板状であり、その中心部には圧力開放穴４４が形成され、外周部にはダイヤフラム部４６ａが構成されている。ダイヤフラム部４６ａの最外周部は、主弁体押え部材４１の下端面に形成された環状の溝４１ｂの中に受け入れられ、主弁体４６と主弁体押え部材４１の間の水密性が確保されている。また、主弁体４６の円周上の１箇所には、クリーニングピン５８を通す穴４６ｂが形成されている。クリーニングピン５８は、主弁体４６の穴４６ｂを貫通するように配置され、穴４６ｂの詰まりを防止する。

バルブ台座部材５２は、下部で連結された二重の円筒状の形状を有し、主弁体押え部材４１の下側に配置される。外側の円筒の側面には、水が流入する流入口５２ａが４つ形成されており、外側の円筒の上端部と主弁体押え部材４１の下端面との間に主弁体４６が挟まれる。また、内側の円筒の上端は、主弁体４６が着座する弁座５２ｂとして形成されている。流入口５２ａから流入した水は、一旦上方へ上り、弁座５２ｂと主弁体４６との間を通って内側の円筒の中に入り、内側の円筒の下端から流出するように構成されている。

カバー６０は、下側が拡張した段付きの円筒状の形状を有する。カバー６０の上端には縁部６０ａが形成されており、この縁部６０ａには、カバー６０の内部に受け入れられた操作部３６の外側の段部３６ｂが係合するようになっている。また、カバー６０の側面２箇所には、長孔６０ｂが形成されており、パイロット弁支持部材３９の側面２箇所から外方に突出した爪部３９ｃを受け入れるようになっている。さらに、カバー６０の下方２箇所にも長孔６０ｃが形成されている。この長孔６０ｃは、バルブ台座部材５２の上部側面２箇所から外方に突出した爪部５２ｃを受け入れるようになっている。各長孔６０ｂ、６０ｃが各爪部３９ｃ、５２ｃを夫々受け入れることにより、パイロット弁支持部材３９、主弁体押え部材４１及びバルブ台座部材５２は、カバー６０の中の適所に保持される。

操作部３６は、カバー６０によって、上下方向の平行移動可能に保持される。また、操作力伝達部材３７も、操作部３６と共にカバー６０に対する上下方向の平行移動が許容される。また、操作力伝達部材３７の中に受け入れられたパイロット弁支持部材３９は、カバー６０に対する移動が拘束されている。従って、操作部３６を押圧操作すると、操作部３６と共に操作力伝達部材３７が下方に下がり、操作部３６とパイロット弁支持部材３９の間に配置された付勢用バネ６９が圧縮される。

棒部材３８は、その上端が操作力伝達部材３７の中心に取り付けられ、下端は、パイロット弁支持部材３９のボア３９ｂの中へ延びている。棒部材３８とパイロット弁支持部材３９の間には、Ｏリング５４が配置され、圧力室内部の水密性が確保されている。棒部材３８の下端には拡張部３８ａが形成されている。

パイロット弁４０は概ね円柱状の形状を有し、パイロット弁支持部材３９のボア３９ｂの中に配置されている。パイロット弁４０の内部には中空部４０ｂが形成されており、中空部４０ｂは、棒部材３８下端の拡張部３８ａを摺動可能に受け入れている。また、パイロット弁４０の上部外周には、パイロット弁付勢手段であるパイロット弁付勢バネ４２が配置されており、パイロット弁４０をパイロット弁支持部材３９に対して下方に付勢している。パイロット弁付勢バネ４２は、コイルバネとして構成され、その内側にパイロット弁４０及び棒部材３８が配置されている。また、パイロット弁４０の下端には、パッキン４０ａが取り付けられている。パイロット弁４０が下方に押し下げられると、パッキン４０ａが主弁体４６に当接して、圧力開放穴４４を閉鎖するように構成されている。

なお、本実施形態においては、主弁体４６の上側の面、主弁体押え部材４１の内壁面、及びパイロット弁支持部材３９のボア３９ｂの内壁によって囲まれた空間が、圧力室として作用する。主弁体４６と主弁体押え部材４１の間は、主弁体４６のダイヤフラム部４６ａの最外周部が、主弁体押え部材４１の環状の溝４１ｂの中に嵌め込まれることによって水密性が確保されている。また、主弁体押え部材４１とパイロット弁支持部材３９の間の水密性はパッキン４１ａによって、パイロット弁支持部材のボア３９ｂと棒部材３８の間の水密性はＯリング５４によって確保されている。

次に、図４を参照して、ハートカム機構について説明する。ハートカム機構はパイロット弁支持部材３９の上側部の両側面に形成されたハートカム溝３９ａと、操作力伝達部材３７に保持されたピン部材６４によって構成される。図４は、パイロット弁支持部材３９の上側部の両側面に形成されたハートカム溝３９ａの拡大図である。ハートカム機構は、ピン部材６４の下端の内側に折り曲げられた両端部６４ａが、ハートカム溝３９ａ内の種々の位置を取ることによって、操作部３６を所定の位置に保持するものである。まず、開閉弁装置３２が止水状態ある場合には、ピン部材６４の端部６４ａは、ハートカム溝３９ａのＡの位置に保持されている。

次いで、付勢用バネ６９の付勢力に抗して、操作部３６を最大押し込み位置まで押し込むと、ピン部材６４は操作部３６と共に押し下げられ、ピン部材６４の端部６４ａは、ハートカム溝３９ａの下方のＢの位置に移動する。この状態で操作部３６から手を放すと、操作部３６は、付勢用バネ６９の付勢力によって、操作部３６の外側の段部３６ｂとカバー６０の縁部６０ａが係合する位置まで押し上げられる。このとき、ピン部材６４の端部６４ａは、ハートカム溝３９ａの上方のＣの位置に移動し、開閉弁装置３２は、吐水状態となる。この吐水状態から、付勢用バネ６９の付勢力に抗して、操作部３６を最大押し込み位置まで押し込むと、ピン部材６４は操作部３６と共に押し下げられ、ピン部材６４の端部６４ａは、ハートカム溝３９ａの下方のＤの位置に移動する。この状態で操作部３６から手を放すと、操作部３６は、付勢用バネ６９の付勢力によって上方に押し上げられるが、この際、ピン部材６４の端部６４ａが、ハートカム溝３９ａのＡの位置に保持されるため、操作部３６もこの位置に保持され、止水状態となる。

次に、本発明の第１実施形態による開閉弁装置３２を内蔵した水栓装置１の作用を説明する。
まず、図２に示す開閉弁装置３２の止水状態においては、ピン部材６４の端部６４ａは、ハートカム溝３９ａのＡの位置に保持されており、この止水位置では、操作部３６及びそれに当接するカラン用押し釦８又はシャワー用押し釦１０は、引っ込んだ状態にある。また、この位置では、パイロット弁４０のパッキン４０ａは、主弁体４６に当接して、圧力開放穴４４を閉鎖している。圧力開放穴４４が閉鎖された状態においては、流入口５２ａから穴４６ｂを通って圧力室内に流入した水は、流出することができないので、圧力室内の圧力が高くなり、主弁体４６は弁座５２ｂに押し付けられて、開閉弁装置３２は閉鎖状態となる。

次に、カラン用押し釦８を一旦押圧して手を放すと、カラン用押し釦８の下側に配置されている開閉弁装置３２の操作部３６も同様に押圧操作される。この押圧操作により、開閉弁装置３２のピン部材６４の端部６４ａは、ハートカム溝３９ａのＣの位置に移動し、図３に示すように、操作部３６も上方の吐水位置に移動する。このとき、操作部３６に当接しているカラン用押し釦８も突出した状態になる。この状態では、操作力伝達部材３７に取り付けられた棒部材３８も操作部３６と共に上方に引き上げられる。棒部材３８が上方に引き上げられると、棒部材３８の下端の拡張部３８ａと係合するパイロット弁４０も、パイロット弁付勢バネ４２の付勢力に抗して棒部材３８と共に上方に引き上げられる。パイロット弁４０が上方に引き上げられると、パイロット弁４０のパッキン４２は、主弁体４６から引き離され、圧力開放穴４４が開放される。圧力開放穴４４が開放された状態では、穴４６ｂを通って圧力室内に流入した水は、圧力開放穴４４を通って流出するので、圧力室内の圧力は低下する。圧力室内の圧力が低下すると、主弁体４６を弁座５２ｂに押し付ける力が作用しなくなり、主弁体４６は上方に移動する。主弁体４６が弁座５２ｂから離れて開閉弁装置３２が開くと、流入口５２ａから流入した水は、弁座５２ｂを通って下方に流出し、カラン吐水口１６から吐水される。

次に、吐水状態において、カラン用押し釦８を再び押圧操作すると、ピン部材６４の端部６４ａは、ハートカム溝３９ａのＡの位置に移動し、図２に示すように、操作部３６も下方の止水位置に移動する。このとき、操作部３６に当接するカラン用押し釦８も引っ込んだ状態になる。この状態では、棒部材３８も操作部３６と共に大きく下方に押し下げられるので、棒部材３８の拡張部３８ａと係合していたパイロット弁４０も、パイロット弁付勢バネ４２の付勢力によって下方に移動される。パイロット弁４０が下方に移動されると、パイロット弁４０のパッキン４０ａによって主弁体４６の圧力開放穴４４が閉鎖される。止水操作により、操作部３６が大きく下方に下がった状態では、パイロット弁付勢バネ４２の付勢力によってパッキン４０ａが主弁体４６に押し付けられた状態になるので、主弁体４６が下方に移動したとしてもパッキン４０ａと主弁体４６の間に隙間ができることはなく、圧力開放穴４４が閉鎖された状態が維持される。圧力開放穴４４が閉鎖されると、圧力室内の圧力が高くなるので、主弁体４６は下方に押されて弁座５２ｂに完全に着座し、止水状態となる。
また、シャワー用押し釦１０を押圧操作した場合には、シャワー用押し釦１０の下側に配置されている開閉弁装置が、同様に作用してシャワーヘッド（図示せず）からの止水と吐水が切替えられる。

次に、図４を参照して、ハートカム機構の作用を説明する。まず、開閉弁装置３２が、図２に示す止水状態にあるときは、ピン部材６４の端部６４ａは、ハートカム溝３９ａのＡの位置に保持されている。この状態では、棒部材３８の拡張部３８ａとパイロット弁４０は係合しておらず、パイロット弁４０はパイロット弁付勢バネ４２の付勢力によって主弁体４６に当接される。この際、パイロット弁付勢バネ４２は、その自然長よりも僅かに圧縮された状態にある。次に、操作部３６を押圧操作して、操作部３６を最大に押し込んだ状態では、ピン部材６４の端部６４ａは、ハートカム溝３９ａのＢの位置に移動される。この状態では、棒部材３８は最も下方に下がった位置に移動するが、パイロット弁４０は移動しないため、パイロット弁付勢バネ４２の長さに変化はない。即ち、操作部３６と共に下方に移動する棒部材３８のストロークは、パイロット弁４０に対して棒部材３８が摺動することによって吸収されるので、棒部材３８が主弁体４６を直接押すことはない。

次に、操作部３６を押圧する力を除去すると、操作部３６は、付勢用バネ６９の付勢力によって上方に押し上げられ、ピン部材６４の端部６４ａは、ハートカム溝３９ａのＣの位置に移動される。この状態に移行する途中で、棒部材３８の拡張部３８ａとパイロット弁４０が係合し、棒部材３８は、パイロット弁付勢バネ４２を圧縮しながらパイロット弁４０を上方に引き上げる。この状態では、図３に示すように、棒部材３８は最も上方に上がった位置に移動し、パイロット弁付勢バネ４２はパイロット弁４０とパイロット弁支持部材３９の間で最大限圧縮され、パイロット弁４０は主弁体４６から離れ、吐水状態となる。

ピン部材６４の端部６４ａがハートカム溝３９ａのＣの位置にある状態において、止水状態にするために操作部３６を押圧操作すると、操作部３６と共に操作力伝達部材３７が下方に移動される。これに伴い、棒部材３８は下方に下がり、パイロット弁４０もパイロット弁付勢バネ４２の付勢力によって下方に移動される。棒部材３８と共に下方に移動するパイロット弁４０が主弁体４６に当接すると、棒部材３８の拡張部３８ａとパイロット弁４０の間の係合が外れ、棒部材３８のみが下方に移動するようになる（ただし、この状態では、パイロット弁４０は、主弁体４６の移動に追従するように主弁体４６に当接しながら下方に移動する）。さらに操作部３６を押圧して、操作部３６を最大に押し込んだ状態では、ピン部材６４の端部６４ａは、ハートカム溝３９ａのＤの位置に移動される。この状態においては、棒部材３８は最も下方に下がった位置に移動するが、棒部材３８はパイロット弁４０に対して摺動するので、主弁体４６が棒部材３８によって直接押されることはない。次に、操作部３６を押圧する力を除去すると、操作部３６は、付勢用バネ６９の付勢力によって上方に押し上げられ、ピン部材６４の端部６４ａは、ハートカム溝３９ａのＡの位置に移動して保持され、止水状態が維持される。

本発明の第１実施形態による開閉弁装置によれば、パイロット弁は、パイロット弁付勢バネによる付勢力を常に受けているので、操作部を押圧操作するための操作力にムラが生じにくく、開閉弁装置の操作性を向上させることができる。
また、本実施形態の開閉弁装置によれば、パイロット弁付勢バネは開閉弁装置が吐水状態にあるとき圧縮され、止水状態においては、パイロット弁付勢バネは伸長してより自然長に近い状態に維持される。このため、パイロット弁付勢バネを大きく圧縮する時間は短く、パイロット弁付勢バネの耐久性を向上させることができる。
さらに、本実施形態の開閉弁装置によれば、パイロット弁付勢バネの内側に棒部材が配置されているので、棒部材とパイロット弁付勢バネを直列に配置した場合よりも、開閉弁装置を短く構成することが可能になり、開閉弁装置を小型化することができる。

次に、図５乃至図１６を参照して、本発明の第２実施形態による開閉弁装置を内蔵した水栓装置を説明する。本発明の第２実施形態による開閉弁装置は、主に吐水流量を調節できる点が、第１実施形態とは異なる。

図５は、本発明の第２実施形態による開閉弁装置を内蔵した水栓装置全体を示す斜視図である。また、図６は本実施形態による開閉弁装置を内蔵したヘッド部の斜視図であり、図７はその断面図である。図８はヘッド部に組み込まれた開閉弁装置の上面図であり、図９は図８におけるIX−IX線に沿って切断した断面図であり、図１０は図８におけるX−X線に沿って切断した断面図である。また、図１１及び図１２は、開閉弁装置の分解斜視図である。

図５に示すように、本発明の第２実施形態による開閉弁装置を内蔵した水栓装置２００は、シンクや洗面台（図示せず）上に据え付けられる本体部２０１ａと、この本体部２０１ａから上方に延びるネック部２０１ｂと、このネック部２０１ｂの先端に配置されたヘッド部２０２と、を有する。また、本体部２０１ａには吐出される湯の温度を調節するための温度調整部２０６が設けられ、ヘッド部２０２には止水、吐水を切替え、吐出流量を調整するための操作ツマミ２０４が設けられている。ネック部２０１ｂは、本体部２０１ａから鉛直上方に延びた後、湾曲して下方に延びる、所謂グースネック状に形成されている。

さらに、本体部２０１ａの下部には、本体部２０１ａに水道水を供給するための水用供給管２０８ａ及び湯を供給するための湯用供給管２０８ｂが接続されている。また、水用供給管２０８ａ及び湯用供給管２０８ｂの途中には、調圧弁２１０ａ、２１０ｂ、及び逆止弁２１２ａ、２１２ｂが夫々配置されている。

水用供給管２０８ａ及び湯用供給管２０８ｂから供給された水及び湯は、温度調整部２０６の設定によって、本体部２０１ａ内で適宜混合され、ヘッド部２０２の先端から吐出されるようになっている。また、ヘッド部２０２の操作ツマミ２０４を押圧操作することによって、ヘッド部２０２からの止水及び吐水の切替えを行うことができるようになっている。さらに、操作ツマミ２０４を回転操作することにより、吐水流量を調整することができるようになっている。

また、ヘッド部２０２の基端には、フレキシブルホース（図示せず）が接続されており、使用者がヘッド部２０２を掴んでネック部２０１ｂからフレキシブルホースを引き出すことにより、ヘッド部２０２を自由に動かすことが可能になる。また、ヘッド部２０２の下端のシャワー切替え操作部２０５ａを回転させることにより、ヘッド部２０２からの吐水をシャワー又は直流に切替えることができる。

次に、図６乃至図１２を参照して、水栓装置２００のヘッド部２０２及びそれに内蔵されている開閉弁装置を説明する。
図６及び図７に示すように、ヘッド部２０２は、水栓本体であるヘッド本体部２０３と、このヘッド本体部２０３の中に受け入れられた開閉弁装置２２０と、この開閉弁装置２２０の操作部を操作するための操作ツマミ２０４と、開閉弁装置２２０を通過した湯をシャワー又は直流で流出させるシャワー切替え部２０５と、を有する。なお、本実施形態において、シャワー切替え部２０５は、スパウト部及びシャワーヘッドとして機能する。

ヘッド本体部２０３は、湾曲した管状部分から円柱状の操作部分を突出させた形態を有する。湾曲した管状部分の基端２０３ａにはフレキシブルホース（図示せず）が接続され、この基端２０３ａから湯水混合水を流入させるようになっている。また、湾曲した管状部分の先端２０３ｂにはシャワー切替え部２０５が取り付けられている。さらに、湾曲した管状部分から突出する円柱状の操作部分には、開閉弁装置２２０を受け入れるための開閉弁装置受入部２０３ｃが形成されている。また、開閉弁装置受入部２０３ｃの底には、開閉弁装置２２０の主弁体２３４を着座させるための弁座である弁座２０３ｄが形成されている。ヘッド本体部２０３の基端２０３ａから流入した湯は、開閉弁装置受入部２０３ｃに受け入れられている開閉弁装置２２０の主弁体２３４と弁座２０３ｄの間を通って先端２０３ｂに到達し、シャワー切替え部２０５によってシャワー又は直流にされて吐出される。

操作ツマミ２０４は、概ね円筒キャップ状の形状を有し、開閉弁装置２２０の操作部２２２に取り付けられ、使用者が操作部２２２を押圧操作及び回転操作できるように構成されている。
シャワー切替え部２０５は、ヘッド本体部２０３の先端に取り付けられており、リング状のシャワー切替え操作部２０５ａを回転操作することにより、吐出される湯をシャワー又は直流に切替えることができるように構成されている。また、シャワー切替え部２０５は、開閉弁装置２２０の上流側の圧力が異常上昇した場合に、開閉弁装置２２０をバイパスして湯を流出させるためのバイパス弁２０５ｂを備えている。

次に、図７乃至図１２を参照して、本発明の第２実施形態による開閉弁装置２２０を説明する。開閉弁装置２２０は、操作部２２２と、この操作部２２２の外側を包囲する操作部押え部材２２３と、操作部２２２の内側に配置され、操作部２２２の操作に伴って移動する操作力伝達部材２２４と、この操作力伝達部材２２４の内側に配置された中間部材２２８と、この中間部材２２８の内壁面に沿うように配置される圧力室形成部材２２６と、操作部押え部材２２３の外側に配置されたカバー２３２と、を有する。

また、開閉弁装置２２０は、操作力伝達部材２２４に取り付けられたパイロット弁開放手段である２本の棒部材２３８と、これらの棒部材２３８と摺動可能に係合するパイロット弁２４０と、このパイロット弁２４０の先端に取り付けられたパッキン２４２と、パイロット弁２４０によって開閉される圧力開放穴２３４ａが設けられた主弁体２３４と、を有する。さらに、開閉弁装置２２０は、主弁体２３４を中間部材２２８との間に挟んで固定するための台座部材２３０を有する。なお、本実施形態において、操作力伝達部材２２４、及び棒部材２３８は、パイロット弁移動機構を構成する。

操作部２２２は、上端が閉鎖した概ね円筒状の形状に形成され、その上端面には十字形の隆起部２２２ａと、隆起部２２２ａの間に配置された４つの爪部２２２ｂが形成されている。この爪部２２２ｂによって操作部２２２は操作ツマミ２０４にスナップ止めされ、また、隆起部２２２ａが操作ツマミ２０４の裏側に形成された溝（図示せず）に受け入れられることによって、操作ツマミ２０４と操作部２２２の相対的な回転が阻止されるようになっている。また、操作部２２２の下端には外方に突出したフランジ部２２２ｃが形成され、このフランジ部の円周上の２箇所にストッパー突起２２２ｄが夫々形成されている。

また、操作部押え部材２２３は、概ね円筒状の形状を有し、操作部２２２を包囲するように配置されている。操作部押え部材２２３の下端にはフランジ部２２３ａが、上端には２つの突起２２３ｂが夫々形成されている。また、操作部押え部材２２３の上端には内方に張り出した張り出し部２２３ｃ（図１０）が形成されており、この張り出し部２２３ｃが操作部２２２のフランジ部２２２ｃと係合することによって、操作部２２２が上方に飛び出すのを防止している。また、操作部押え部材２２３の内壁面には、上下方向に延びる細長い突起であるストッパー当接部２２３ｄ（図１０）が、２箇所に形成されている。このストッパー当接部２２３ｄは、操作部２２２のフランジ部２２２ｃに形成されたストッパー突起２２２ｄと係合することにより、操作部２２２の回転を所定範囲に規制している。なお、本実施形態において、ストッパー突起２２２ｄ及びストッパー当接部２２３ｄは、回転規制手段を構成する。

操作力伝達部材２２４は、切欠を設けた円板状の上部分２２４ａと、この上部分２２４ａから下方に延びる４本の脚部２２４ｂと、を有し、操作部２２２の内側に配置されている。上部分２２４ａの上面は、操作部２２２の内壁面上部に形成されたカム２２２ｆ（図９）と係合されており、操作部２２２が回転されると、このカム２２２ｆに摺動する操作力伝達部材２２４が上下に移動されるように構成されている。また、上部分２２４ａには、門型に曲げられたピン部材２４４が取り付けられている。さらに、２本の棒部材２３８が、上部分２２４ａから下方に延びるように、取り付けられている。さらに、付勢用バネ２４６が、上部分２２４ａの下面に当接するように配置されており、操作力伝達部材２２４及び操作部２２２を中間部材２２８に対して上方に押し上げるように付勢している。

中間部材２２８は、操作力伝達部材２２４の下側に、操作力伝達部材２２４の脚部２２４ｂの間に受け入れられるように配置されている。中間部材２２８は、長円形断面の筒状の上部分２２８ａと、外周にスプラインが形成された円筒状の第２段部２２８ｂと、第２段部２２８ｂよりも直径が大きい第３段部２２８ｃと、を有する。上部分２２８ａは、操作力伝達部材２２４の脚部２２４ｂの間に摺動可能に受け入れられており、これにより、中間部材２２８と操作力伝達部材２２４は上下方向に相対移動可能であるが、それらの間の相対的な回転は拘束される。また、上部分２２８ａの平面状の両側面には、ラッチ機構であるハートカム機構の一部を構成するハートカム溝２２８ｄが形成されている。このハートカム溝２２８ｄの中にピン部材２４４の先端が受け入れられ、ハートカム溝２２８ｄに沿って操作力伝達部材２２４が移動することによって、操作力伝達部材２２４は所定の高さに保持される。また、第２段部２２８ｂに形成されたスプラインは、操作部押え部材２２３の下端内周部に形成されたスプラインと係合し、操作部押え部材２２３と中間部材２２８の相対的な回転位置が調整できるように構成されている。

圧力室形成部材２２６は、長円形断面の筒状の上部分２２６ａと、この下側に形成された円筒状の下部分２２６ｂと、を有し、中間部材２２８の内壁面に沿うように配置されている。圧力室形成部材２２６の上面と中間部材２２８の天井面の間には、２つのＯリング２５２が配置されている。これらのＯリング２５２は、操作力伝達部材２２４から中間部材２２８及び圧力室形成部材２２６を貫通して延びる２本の棒部材２３８と中間部材２２８の間の水密性を確保するために配置されている。

主弁体２３４は、中間部材２２８及び圧力室形成部材２２６の下端と、台座部材２３０の上端との間に挟まれて位置決めされ、圧力室形成部材２２６の内壁面との間に圧力室を形成するように構成されている。主弁体２３４は、概ね円板状のダイヤフラム式の弁体であり、その中央には圧力開放穴２３４ａが設けられ、外周部にはダイヤフラム部２３４ｂが設けられている。また、主弁体２３４には、上流側の水を流入させるための穴２３４ｃが形成されており、この穴２３４ｃには、クリーニングピン２５０が貫通されている。

パイロット弁２４０は、概ねＴ字形の部材であり、その中心部にはパイロット弁付勢バネ２５４を受け入れるための凹部２４０ａが形成されている。また、Ｔ字形の両側のアーム部２４０ｂには穴が夫々形成され、その中に棒部材２３８が夫々貫通されている。従って、コイルバネとして構成されるパイロット弁付勢バネ２５４は、平行に配置された２本の棒部材２３８の間に配置される。パイロット弁付勢手段であるパイロット弁付勢バネ２５４は、その上端が圧力室形成部材２２６の天井面に当接し、その下端が凹部２４０ａの底面に当接しているため、パイロット弁２４０は、パイロット弁付勢バネ２５４によって常に下方に付勢されている。この付勢力により、パイロット弁２４０の先端のパッキン２４２が、主弁体２３４の圧力開放穴２３４ａに当接され、圧力開放穴２３４ａは閉鎖される。

また、パイロット弁２４０は、それを貫通している２本の棒部材２３８に沿って上下方向に摺動することができるように配置されている。さらに、棒部材２３８の先端には、直径が拡張された拡張部２３８ａが形成されており、棒部材２３８が上方に引き上げられると拡張部２３８ａとパイロット弁２４０が係合される。このため、棒部材２３８が操作力伝達部材２２４と共に上方に上昇されると、棒部材２３８の拡張部２３８ａとパイロット弁２４０が係合し、パイロット弁２４０がパイロット弁付勢バネ２５４の付勢力に抗して上方に引き上げられる。これにより主弁体２３４の圧力開放穴２３４ａが開放される。

カバー２３２は、概ね円筒状であり、操作部押え部材２２３の周囲を取り囲むように配置されている。カバー２３２の外周上部には、多数の縦方向の溝であるクリック溝２３２ａが形成されている。また、カバー２３２の外周下部には、雄ネジ山が形成されており、この雄ネジ山がヘッド本体部２０３の開閉弁装置受入部２０３ｃに形成された雌ネジ山に螺合されることにより、開閉弁装置２２０をヘッド本体部２０３に固定している。一方、操作ツマミ２０４の内側の側面には、筒状の板バネ２５６が取り付けられており、この板バネ２５６は、クリック溝２３２ａに対向する位置でカバー２３２を包囲している。板バネ２５６の円周上の２箇所には、内方に突出するように曲げられた隆起部２５６ａが形成されており、これら隆起部２５６ａは、カバー２３２のクリック溝２３２ａに夫々受け入れられている。この構成により、操作ツマミ２０４をカバー２３２に対して上下方向に移動させるときは、弱い力で操作ツマミ２０４を移動させることができるが、操作ツマミ２０４を回転させるには、板バネ２５６を弾性変形させてクリック溝２３２ａを乗り越える必要があるため、ある程度の操作力が必要になる。このため、使用者が操作ツマミ２０４を回転させる際にはクリック感があり、操作ツマミ２０４の偶発的な回転は阻止される。なお、本実施形態において、クリック溝２３２ａ及び板バネ２５６は、回転抵抗手段を構成する。

また、カバー２３２の内周上部には、スプライン２３２ｂが形成されている。さらに、カバー２３２の上部には、環状の押え部材２４８が嵌め込まれており、この押え部材２４８の外周に形成されたスプライン２４８ａが、カバー２３２のスプライン２３２ｂと係合するように構成されている。また、押え部材２４８の円周上の２箇所には、切欠部２４８ｂが形成されており、これらの切欠部２４８ｂの中に操作部押え部材２２３の上端の突起２２３ｂが受け入れられるようになっている。この構成により、押え部材２４８、カバー２３２及び操作部押え部材２２３の間の相対的な回転は阻止される。

次に、図１３及び図１４を参照して、開閉弁装置２２０のパイロット弁移動機構を説明する。図１３は、主弁体２３４と弁座２０３ｄの間の距離と、開閉弁装置２２０を流れる湯の流量の関係を示すグラフである。また、図１４は、開閉弁装置２２０における操作ツマミ２０４の回転角度とパイロット弁２４０の位置の関係を実線に、回転角度と流量の関係を破線に示すグラフである。

本実施形態において使用されている開閉弁装置２２０は、パイロット弁移動機構によってパイロット弁２４０を上下に連続的に移動させ、主弁体２３４をその移動に追従させることによって流量を調整している。図１３に示すように、開閉弁装置２２０から流出する湯の流量は、主弁体２３４と弁座２０３ｄの間の距離には比例していない。即ち、主弁体２３４と弁座２０３ｄが近接している領域では、それらが離れると流量は急激に増加し、主弁体２３４と弁座２０３ｄが離れている領域では、それらの間の距離が変化してもあまり流量は変化しない。従って、パイロット弁移動機構が操作ツマミ２０４の回転角度に比例してパイロット弁２４０を移動させたとすると、最少流量付近では操作ツマミ２０４の所定の回転角度に対して大きく流量が変化し、最大流量付近では所定の回転角度に対して殆ど流量が変化しなくなる。このような構成では、吐出流量の微調整が困難となる。

そこで、本実施形態においては、図１４の実線に示すように、操作ツマミ２０４の回転角度に対するパイロット弁２４０の移動を、図１３の曲線とは逆の傾向の特性を持つように、即ち、操作部２２２を所定の回転角度操作したときのパイロット弁２４０の移動距離が、パイロット弁２４０の位置により異なるように構成されている。従って、本実施形態においては、最少流量付近では操作ツマミ２０４の所定の回転角度に対するパイロット弁２４０の移動距離が小さく、最大流量付近では所定の回転角度に対する移動距離が大きくなる。この構成により、図１４の破線に示すように、操作ツマミ２０４の回転角度と吐出流量はほぼ比例するようになる。従って、操作ツマミ２０４の所定の回転角度に対する吐出流量の増加量はほぼ一定となり、吐出流量の微調整が可能になる。具体的には、操作部２２２の内壁面に形成されたカム２２２ｆの曲線を、図１４の実線のように形成する。即ち、本実施形態においては、カム２２２ｆを平面に展開すると、その曲線は図１４の実線のようになっている。

次に、図５、図７、図１５、及び図１６を参照して、本発明の第２実施形態による開閉弁装置２２０を内蔵した水栓装置２００の作用を説明する。図７は、水栓装置２００に内蔵されている開閉弁装置２２０が止水状態にある場合を示している。また、図１５は開閉弁装置２２０を吐水状態とし、吐出流量を最大にした場合、図１６は吐出流量をある程度絞った場合を夫々示している。

まず、図７に示す開閉弁装置２２０の止水状態においては、操作部２２２はハートカム機構により下降した止水位置に保持されており、操作部２２２と連動する棒部材２３８も下降した位置にある。なお、ハートカム機構の作用は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。棒部材２３８が下降した状態では、その拡張部２３８ａとパイロット弁２４０のアーム部２４０ｂは係合せず、パイロット弁２４０のパッキン２４２は、パイロット弁付勢バネ２５４の付勢力によって主弁体２３４に押し付けられる。パッキン２４２が主弁体２３４に押し付けられ、主弁体２３４の圧力開放穴２３４ａが閉鎖された状態では、穴２３４ｃを通って流入する湯の圧力により圧力室内の圧力が高くなる。この圧力により主弁体２３４は下方に移動され、弁座２０３ｄに着座する。これにより止水状態が維持される。

次に、操作ツマミ２０４を１回押圧操作すると、ハートカム機構による保持が解除され、操作力伝達部材２２４及びこれと連動する操作部２２２、棒部材２３８は、付勢用バネ２４６の付勢力により上方の吐水位置に移動される（図１５）。棒部材２３８が引き上げられると、その先端の拡張部２３８ａとパイロット弁２４０のアーム部２４０ｂが係合し、パイロット弁付勢バネ２５４の付勢力に抗してパイロット弁２４０も上方に引き上げられる。パイロット弁２４０が引き上げられると、パッキン２４２が主弁体２３４から離れ、圧力開放穴２３４ａが開放される。これにより、圧力室内の圧力が低下し、主弁体２３４は弁座２０３ｄから離座する。

主弁体２３４が離座すると、水用供給管２０８ａに供給された水道水は、調圧弁２１０ａ及び逆止弁２１２ａを通って温度調整部２０６に流入する。一方、湯用供給管２０８ｂに供給された水道水は、調圧弁２１０ｂ及び逆止弁２１２ｂを通って温度調整部２０６に流入する。温度調整部２０６では、そのダイヤルの設定により、水及び湯を流入させる流路断面積を変化させ、これにより水と湯の混合割合が変化される。温度調整部２０６に流入した水及び湯は、温度調整部２０６のダイヤルの設定に応じた割合で混合され、適温に調整される。なお、水栓装置２００においては、水及び湯が夫々調圧弁２１０ａ、２１０ｂを通って温度調整部２０６に流入するため、水及び湯の供給圧力がほぼ等しく、水及び湯が流入する流量の割合は、それらの流路断面積の割合に比例する。このため、温度調整部２０６により設定することができる温度調整範囲は非常に広くなる。

温度調整部２０６により適温に調整された湯は、ネック部２０１ｂを通ってヘッド部２０２に至り、ヘッド本体部２０３内の弁座２０３ｄと主弁体２３４の間を通過する。弁座２０３ｄと主弁体２３４の間を通った湯は、シャワー切替え部２０５に流入し、シャワー又は直流としてヘッド部２０２から吐出される。

吐出流量を調整する場合には、操作ツマミ２０４を回転操作する。図１５は、開閉弁装置２２０の吐出流量を最大にした状態を示しているが、この状態から吐出流量を減少させる場合には、操作ツマミ２０４を時計回りに回転操作する。操作ツマミ２０４を回転させると、それに固定されている操作部２２２も同様に回転される。操作部２２２の内壁面のカム２２２ｆに係合されている操作力伝達部材２２４は、上下方向に摺動可能であるが、その回転は拘束されている。このため、操作力伝達部材２２４は、操作部２２２が時計回りに回転されるとカム２２２ｆに沿って下方に移動される。操作力伝達部材２２４が下方に移動されると、これに取り付けられている棒部材２３８も下降する。棒部材２３８が下降すると、パイロット弁２４０は、そのアーム部２４０ｂと棒部材２３８の拡張部２３８ａが係合した状態を維持しながら、パイロット弁付勢バネ２５４の付勢力により下降される（図１６）。このパイロット弁２４０の下降に追従して、主弁体２３４も下降し、吐出流量が減少する。

ここで、主弁体２３４が、パイロット弁２４０の移動に追従するように移動される作用を説明する。操作部２２２を回転させることにより、パイロット弁２４０を下方に移動させると、パイロット弁２４０のパッキン２４２が、主弁体２３４の圧力開放穴２３４ａに接近するので、圧力室内に流入した水が、圧力開放穴２３４ａを通って流出しにくくなる。圧力室内の水が流出しにくくなると、圧力室内の圧力は上昇するので、圧力室内の圧力によって主弁体２３４は下方に押され、移動される。さらに、パイロット弁２４０を下方に移動させると、再びパイロット弁２４０のパッキン２４２と圧力開放穴２３４ａの間の隙間が小さくなるので、圧力室内の圧力が上昇し、主弁体２３４は下方に移動される。なお、本明細書において、パイロット弁２４０のパッキン２４２と圧力開放穴２３４ａの間の隙間の大小の度合いを、圧力開放穴２３４ａの開度と呼んでいる。

このように、操作部２２２を回転させることにより、パイロット弁２４０を連続的に下方に移動させていくと、主弁体２３４は、パイロット弁２４０のパッキン２４２との間に微小な隙間を維持しながら、連続的に下方に移動される。また、操作部２２２を急激に回転させ、パイロット弁２４０を急激に下方に移動させた場合には、パイロット弁２４０のパッキン２４２が圧力開放穴２３４ａと当接することも考えられる。この場合には、圧力室内の圧力も上昇し、これにより主弁体２３４は下方に移動されるので、パッキン２４２と圧力開放穴２３４ａの間に再び隙間が形成される。従って、操作部２２２を回転させパイロット弁２４０を下方に移動させたとき、主弁体２３４は、パイロット弁２４０によって下方に押されるのではなく、主に圧力室内の圧力による力によって下方に移動される。このため、非常に小さな操作力によってパイロット弁２４０を下方に移動させることができる。

また、操作部２２２を逆方向に回転させることにより、パイロット弁２４０を上方に移動させた場合には、パイロット弁２４０のパッキン２４２と圧力開放穴２３４ａの間の隙間が大きくなるので、圧力室内の圧力が低下し、主弁体２３４は上方に移動される。従って、パイロット弁２４０を上方に連続的に移動させた場合には、主弁体２３４は、パイロット弁２４０のパッキン２４２との間に微小な隙間を維持しながら、連続的に上方に移動される。なお、カム２２２ｆは図１４の実線に示す曲線に形成されているため、操作ツマミ２０４の回転角度と吐出流量はほぼ比例する。

図１６に示す状態から、操作ツマミ２０４を時計回りにさらに回転操作すると、操作部２２２の外周に形成されたストッパー突起２２２ｄと、操作部押え部材２２３の内壁面に形成されたストッパー当接部２２３ｄが係合し、操作ツマミ２０４の回転が阻止される。本実施形態においては、操作ツマミ２０４を回転操作し、吐出流量を最少に絞った場合でも、毎分１リットル程度吐水されるように構成されている。なお、このような少量の吐水を実現するためのパイロット弁２４０の位置決めは、図１３に示した主弁体−弁座間距離と流量の関係からも明らかなように、高い精度が要求される。

本実施形態における開閉弁装置２２０では、最少流量時のパイロット弁２４０の位置決めを調整可能としている。即ち、中間部材２２８と操作部押え部材２２３は、それらに形成されているスプラインによって係合され、操作部押え部材２２３の回転位置が拘束されている。このため、スプラインによる係合位置を変化させ、中間部材２２８に対する操作部押え部材２２３の回転位置を調整することによって、その内壁面に形成されたストッパー当接部２２３ｄの位置を調整することができる。従って、パイロット弁２４０が適切な位置まで下降したとき、ストッパー当接部２２３ｄと操作部２２２のストッパー突起２２２ｄが当接するように、ストッパー当接部２２３ｄの位置を、開閉弁装置２２０の組み立て時等において調整して最少流量を設定しておく。本実施形態において、中間部材２２８及び操作部押え部材２２３に形成されているスプラインは、最少吐水流量設定手段として機能する。

逆に、吐出流量を増加させる場合には、操作ツマミ２０４を反時計回りに回転操作し、パイロット弁２４０を上昇させることによって主弁体２３４を上昇させる。また、止水状態に切替える場合には、再度操作ツマミ２０４を押圧操作し、操作部２２２を下降した止水位置に保持させる。これにより、主弁体２３４の圧力開放穴２３４ａは閉鎖され、主弁体２３４は弁座２０３ｄに着座し、止水状態となる。なお、この際、操作部２２２の回転位置は変化しないため、開閉弁装置２２０を次回吐水状態に切替えたときは、前回設定された流量で吐水される。さらに、操作ツマミ２０４には、操作ツマミ２０４に取り付けられた板バネ２５６とカバー２３２に形成されたクリック溝２３２ａによるクリックストップ機構が設けられているため、操作ツマミ２０４の偶発的な回転が阻止される。また、操作部２２２の押圧操作した際に、操作力伝達部材２２４に係合しているカム２２２ｆの作用により、操作部２２２が回転されるのを防止することができる。

本発明の第２実施形態による開閉弁装置によれば、パイロット弁は、パイロット弁付勢バネによる付勢力を常に受けているので、操作部を押圧操作するための操作力にムラが生じにくく、開閉弁装置の操作性を向上させることができる。
また、本実施形態の開閉弁装置によれば、パイロット弁付勢バネは開閉弁装置が吐水状態にあるとき圧縮され、止水状態においては、パイロット弁付勢バネは伸長してより自然長に近い状態に維持される。このため、パイロット弁付勢バネを大きく圧縮する時間は短く、パイロット弁付勢バネの耐久性を向上させることができる。
さらに、本実施形態の開閉弁装置によれば、２本の棒部材の間にパイロット弁付勢バネが配置されているので、棒部材とパイロット弁付勢バネを直列に配置した場合よりも、開閉弁装置を短く構成することが可能になり、開閉弁装置を小型化することができる。

また、本実施形態の開閉弁装置によれば、操作ツマミを所定の角度回転操作したときのパイロット弁の移動距離がパイロット弁の位置により異なるように構成されているので、主弁体と弁座の間の距離と吐水流量が比例しない場合においても、操作部の回転角度と吐水流量をほぼ比例させることができる。
さらに、本実施形態による水栓装置によれば、操作部の偶発的な回転を防止するための回転抵抗手段が設けられているので、操作部の押圧操作等により、偶発的に操作部が回転してしまい、吐水流量の設定が変化するのを防止することができる。
また、本実施形態による水栓装置によれば、吐水流量を最少にした場合における吐水流量を設定する最少吐水流量設定手段が設けられているので、最少の吐水流量を正確に設定することができる。

本発明の第１実施形態による開閉弁装置を内蔵した湯水混合水栓の斜視図である。 本発明の第１実施形態による開閉弁装置の止水状態を示す斜視断面図である。 本発明の第１実施形態による開閉弁装置の吐水状態を示す斜視断面図である。 ハートカム機構に使用されているハートカム溝を示す側面図である。 本発明の第２実施形態による開閉弁装置を内蔵した水栓装置全体を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態による開閉弁装置を内蔵した水栓装置のヘッド部の斜視図である。 本発明の第２実施形態による開閉弁装置を内蔵した水栓装置のヘッド部の断面図である。 ヘッド部に組み込まれた開閉弁装置の上面図である。 図８におけるIX−IX線に沿って切断した断面図である。 図８におけるX−X線に沿って切断した断面図である。 開閉弁装置の分解斜視図である。 開閉弁装置の分解斜視図である。 主弁体−弁座間距離と湯の流量の関係を示すグラフである。 操作ツマミの回転角度とパイロット弁の位置の関係を実線に、回転角度と流量の関係を破線に示すグラフである。 開閉弁装置を吐水状態とし、吐出流量を最大にした状態を示す断面図である。 開閉弁装置を吐水状態とし、吐出流量をある程度絞った状態を示す断面図である。 従来のパイロット式開閉弁の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 湯水混合水栓
２ 壁面
４ 断熱カバー
６ 温度調整用ダイヤル
８ カラン用押し釦
１０ シャワー用押し釦
１２ 断熱カバー
１４ 滑り止め
１６ カラン吐水口
１８ シャワー吐水口
２０ シャワーホース
２２ 止水栓
３２ 本発明の第１実施形態による開閉弁装置
３６ 操作部
３６ａ 凸部
３６ｂ 段部
３６ｃ 肩部
３７ 操作力伝達部材
３８ 棒部材
３８ａ 拡張部
３９ パイロット弁支持部材
３９ａ ハートカム溝
３９ｂ ボア
３９ｃ 爪部
４０ パイロット弁
４０ａ パッキン
４０ｂ 中空部
４１ 主弁体押え部材
４１ａ パッキン
４１ｂ 溝
４２ パイロット弁付勢バネ
４４ 圧力開放穴
４６ 主弁体
４６ａ ダイヤフラム部
４６ｂ 穴
５２ バルブ台座部材
５２ａ 流入口
５２ｂ 弁座
５２ｃ 爪部
５４ Ｏリング
５８ クリーニングピン
６０ カバー
６０ａ 縁部
６０ｂ 長孔
６０ｃ 長孔
６４ ピン部材
６４ａ 端部
６９ 付勢用バネ
２００ 本発明の第２実施形態による開閉弁装置を内蔵した水栓装置
２０１ａ 本体部
２０１ｂ ネック部
２０２ ヘッド部
２０３ ヘッド本体部
２０３ａ 基端
２０３ｂ 先端
２０３ｃ 開閉弁装置受入部
２０３ｄ 弁座
２０４ 操作ツマミ
２０５ シャワー切替え部
２０５ａ シャワー切替え操作部
２０５ｂ バイパス弁
２０６ 温度調整部
２０８ａ 水用供給管
２０８ｂ 湯用供給管
２１０ａ、２１０ｂ 調圧弁
２１２ａ、２１２ｂ 逆止弁
２２０ 開閉弁装置
２２２ 操作部
２２２ａ 隆起部
２２２ｂ 爪部
２２２ｃ フランジ部
２２２ｄ ストッパー突起
２２２ｆ カム
２２３ 操作部押え部材
２２３ａ フランジ部
２２３ｂ 突起
２２３ｃ 張り出し部
２２３ｄ ストッパー当接部
２２４ 操作力伝達部材
２２４ａ 上部分
２２４ｂ 脚部
２２６ 圧力室形成部材
２２８ 中間部材
２２８ａ 上部分
２２８ｂ 第２段部
２２８ｃ 第３段部
２２８ｄ ハートカム溝
２３０ 台座部材
２３２ カバー
２３２ａ クリック溝
２３２ｂ スプライン
２３４ 主弁体
２３４ａ 圧力開放穴
２３４ｂ ダイヤフラム部
２３４ｃ 穴
２３８ 棒部材
２３８ａ 拡張部
２４０ パイロット弁
２４０ａ 凹部
２４０ｂ アーム部
２４２ パッキン
２４６ 付勢用バネ
２４８ 押え部材
２４８ａ スプライン
２５０ クリーニングピン
２５２ Ｏリング
２５４ パイロット弁付勢バネ
２５６ 板バネ
２５６ａ 隆起部

Claims (3)

1. 湯と水を適温に混合し、この混合水を止水及び吐水する湯水混合水栓に使用される開閉弁装置であって、
   圧力開放穴を備えたダイヤフラム式の主弁体と、
   この主弁体の表面が着座及び離座する弁座と、
   上記圧力開放穴を開閉するパイロット弁と、
   このパイロット弁が内部に配置され、上記パイロット弁が上記圧力開放穴を閉鎖すると内部の圧力が上昇して上記主弁体を上記弁座へ向かって移動させる圧力室と、
   この圧力室内に配置され、上記パイロット弁が上記圧力開放穴を閉鎖するように、上記パイロット弁を付勢するパイロット弁付勢手段と、
   使用者の押圧操作により、吐水位置と止水位置の間で移動される操作部と、
   この操作部が吐水位置に移動されたとき、上記パイロット弁を上記パイロット弁付勢手段の付勢力に抗して上記圧力開放穴から引き離すパイロット弁開放手段と、
   を有し、
   上記パイロット弁開放手段は、上記パイロット弁と摺動可能に係合する棒部材を備え、この棒部材は、上記操作部と連動し、上記操作部が吐水位置に移動されるとき、上記パイロット弁と係合して上記パイロット弁を上記圧力開放穴から引き離し、
   上記棒部材は平行に２本配置されており、上記パイロット弁付勢手段は、これらの棒部材の間に配置されていることを特徴とする開閉弁装置。
2. 湯と水を適温に混合し、この混合水を止水及び吐水する湯水混合水栓に使用される開閉弁装置であって、
   圧力開放穴を備えたダイヤフラム式の主弁体と、
   この主弁体の表面が着座及び離座する弁座と、
   上記圧力開放穴を開閉するパイロット弁と、
   このパイロット弁が内部に配置され、上記パイロット弁が上記圧力開放穴を閉鎖すると内部の圧力が上昇して上記主弁体を上記弁座へ向かって移動させる圧力室と、
   この圧力室内に配置され、上記パイロット弁が上記圧力開放穴を閉鎖するように、上記パイロット弁を付勢するパイロット弁付勢手段と、
   使用者の押圧操作により、吐水位置と止水位置の間で移動される操作部と、
   この操作部が吐水位置に移動されたとき、上記パイロット弁を上記パイロット弁付勢手段の付勢力に抗して上記圧力開放穴から引き離すパイロット弁開放手段と、
   を有し、
   上記パイロット弁開放手段は、上記パイロット弁と摺動可能に係合する棒部材を備え、この棒部材は、上記操作部と連動し、上記操作部が吐水位置に移動されるとき、上記パイロット弁と係合して上記パイロット弁を上記圧力開放穴から引き離し、
   上記棒部材は上記パイロット弁付勢手段の内側に配置されていることを特徴とする開閉弁装置。
3. 上記パイロット弁付勢手段はコイルバネであり、このコイルバネは上記操作部が吐水位置にあるとき圧縮され、止水位置にあるとき伸長する請求項１又は２記載の開閉弁装置。

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