JP4117049B2 - ボール式切換弁 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、台所や洗面所などの上水道の蛇口やホースの口に取り付けて、それら蛇口等から供給された水流をストレート流やシャワー流など多様な水流に切り換えたり、或いは浄水器への給水流と直接水流とに切り換えるための水流切換弁に関するもので、特に内部の流路の開閉機構にボールを用いたボール式水流切換弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、台所や洗面所などの上水道の蛇口には、同蛇口から供給される水流を、洗浄や注水などの用途に応じてストレート流やシャワー流などの多様な水流に切り換えるため、或いは浄水器への給水流と直接水流とに切り換えるために水流切換弁が取り付けられる。
【０００３】
図８は弁開閉機構に球体を用いた従来のボール式水流切換弁４０の一例を示す。このボール式水流切換弁４０はケース体４３を備え、同ケース体４３は上壁部４３ａの中央に蛇口１から吐出された水を同ケース体４３内に取り込むための取水口４３ｂが形成されている。前記ケース体４３の前記取水口４３ｂの周囲には外ネジが切られた円筒形の固定部４３ｃが形成され、同固定部４３ｃには内ネジが切られた固定リング４１が外側からねじ込まれる。更に、前記固定部４３ｃの内側には、同固定部４３ｃの内径と同一の外径を有すると共に中央に前記取水口４３ｂと同一径の開口４２ａが形成されたリングプレート４２が嵌め込まれている。
【０００４】
前記ケース体４３の一側壁（図８における右側の壁部、なお以下の説明においても同様に、図８に基づき上下左右と称す。）４３ｄには中央に切換軸挿通孔４３ｅが形成されており、前記同挿通孔４３ｅから前記ケース体４３の内部に水平方向に切換軸４５が挿入されている。前記挿通孔４３ｅの内側周縁には環状シール材４３ｅ′を取り付けて、同挿通孔４３ｅと前記切換軸４５との間をシールし、それらの隙間から内部の水が漏出するのを防いでいる。
【０００５】
前記切換軸４５の挿入端は左側壁部４３ｆの内面に突設された軸支持部４３ｇに回転自在に支持されると共に、前記切換軸４５の露出端には同軸４５を回動させるための切換レバー４４が一体に形成されている。更に前記切換軸４５には、その長手方向に所定の間隔をおいて３枚の円板４５ａ，４５ｂ，４５ｃが同軸４５に直交して一体に成形されており、各円板４５ａ〜ｃ間が取り込まれた水の流路となる。
【０００６】
前記ケース体４３の下壁部４３ｈには、左側の円板４５ａと中央の円板４５ｂとの間、及び中央の円板４５ｂと右側の円板４５ｃとの間に相当する部位に吐水口４８ａ，４８ｂが形成されており、同吐水口４８ａ，４８ｂの内側周縁には環状シール材４８ｃが取り付けられている。更に、左側の円板４５ａと中央の円板４５ｂとの間、及び中央の円板４５ｂと右側の円板４５ｃとの間にはそれぞれ、前記吐水口４８ａ，４８ｂの直径よりも大きな直径を有するステンレス製の球体４７ａ，４７ｂが配されている。また、中央の円板４５ｂと右側の円板４５ｃの縁部には、左右の前記吐水口４８ａ，４８ｂに向けて、同開口部４８ａ，４８ｂの中心まで延在する突起４５ｄ，４５ｅがそれぞれ互いに９０度の位相差をもって突設されている。そのため、図８に示すように、中央円板４５ｂの前記突起４５ｄが左側の前記吐水口４８ａの直上で同開口部４８ａの中心に向けて突出した状態にある場合には、右側の前記突起４５ｅは前記切換軸４５の高さ位置にある。
【０００７】
この従来のボール式切換弁４０は、蛇口から吐出された水が前記取水口４３ｂから前記ケース体４３に取り込まれ、３枚の前記円板４５ａ〜ｃ間に形成された流路にそれぞれ分流される。このとき、例えば図８に示すように中央円板４５ｂの前記突起４５ｄが左側の前記吐水口４８ａの直上で、同開口部４８ａの中央に向けて突出している場合には、前記突起４５ｄにより前記球体４７ａが前記吐水口４８ａから外れた位置に押しのけられており、左側の前記吐水口４８ａが開放されて水が流出される。一方、右側の前記吐水口４８ｂには前記突起４５ｅが突出していないので、前記ケース体４３内の水流により前記球体４７ｂが前記吐水口４８ｂへと押しつけられて閉塞し、右側の同開口部４８ｂからの水の流出が不能となる。
【０００８】
なお、前記切換レバー４４を９０°手前側に回動させると、上述とは逆に、右側の前記突起４５ｅが右側の前記吐水口４８ｂの直上で同開口部４８ｂの中心に向けて突出し、同突起４５ｅにより球体４７ｂが押しのけられて右側の前記吐水口４８ｂから水が流出する。一方、左側の前記吐水口４８ａには前記球体４７ａが水流により押し付けられて同開口部４８ａが閉塞される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、台所や洗面所の蛇口下端に取り付けて使用される水流切換弁は、その蛇口下方のスペースをできるだけ広く確保するために、水流切換弁自体の上下寸法を小さくすることが望まれている。しかしながら、従来のボール式切換弁４０においては、上述したようにケース体４３の中央に水平方向に切換軸４５を挿通して、同軸４５に直交して配された円板４５ａ〜ｃ間に形成された流路内の、前記軸４５とケース体４３の下壁部４３ｈとの間に球体４７ａ，４７ｂを配して、前記下壁部４３ｈに形成された吐水口４８ａ，４８ｂを前記球体４７ａ，４７ｂにより開閉するといった構造を有しているため、同切換弁４０の上下寸法には前記軸体４５及びボール４７ａ，４７ｂの径寸法が上下壁部４３ａ，４３ｈの肉厚に加算されることになる。更には、前記球体４７ａ，４７ｂが前記切換軸４５と下壁部４３ｈとの間で移動可能とし、また、同球体４７ａ，４７ｂにケース体４３内の水流を効果的に作用させるためには、前記切換軸４５と下壁部４３ｈとの間にある程度の寸法が必要となり、従来のボール式切換弁４０では十分な薄型化が困難である。
【００１０】
また、上述のボール式水流切換弁４０は取水口４２ｂから取り込まれた水が、３枚の円板４５ａ〜ｃ間に形成された流路に分流され、更に各吐水口４８ａ，４８ｂへと向かう水流により、球体４７ａ，４７ｂを同吐水口４８ａ，４８ｂに押し付けて閉塞させる方式である。しかしながら、前記円板４５ａ〜ｃを前記ケース体４３の内部で回転可能とするために、同円板４５ａ〜ｃとケース体４３の壁部との間には間隙が形成されており、前記ケース体４３の内部が前記円板４５ａ〜ｃにより完全に仕切られてはいない。
【００１１】
そのため、前記ケース体４３の内部には、前記球体４７ａ，４７ｂを前記吐水口４８ａ，４８ｂに押し付けるために必要である前記取水口４２ｂから吐水口４８ａ，４８ｂへと向かう上下の水流の他にも、前記円板４５ａ〜ｃとケース体４３の壁部との間隙を通って回り込む水流も生じ、ケース体４３内部の水流に乱れが生じることになる。特に、前記円板４５ａ〜ｃと下壁部４３ｈとの間隙から回り込む水流が前記球体４７ａ，４７ｂに作用すると、同球体４７ａ，４７ｂは水平方向に揺れ動かされ、前記吐水口４８ａ，４８ｂを確実に閉塞することができない。
【００１２】
また、このような水流の乱れの他に、例えば蛇口から吐出される水の勢いが小さい場合にも水圧が低くなり、前記球体４７ａ，４７ｂによる前記吐水口４８ａ，４８ｂへの十分な押し付け力が得られずに水封性能が低下し、閉塞されるはずの吐水口４８ａ，４８ｂから水漏れが発生するという不具合が生じていた。
【００１３】
本発明は上述した問題点に鑑みなされたものであり、蛇口からの水の吐出量に関係なく、閉塞された吐水口からの水の漏出を完全になくして優れた水封性能を発揮でき、なおかつ蛇口の下方に十分なスペースを確保すべく、上下方向の寸法の小さい薄型のボール式切換弁を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、本発明は、取水口と複数の吐水口とが複数の流路を介して連通されてなるケース体と、同ケース体の取水口を給水口に着脱自在に固定する固定部材と、一端が前記ケース体の内部で回転自在に支持され他端がケース体外に突出している切替軸と、前記切替軸の他端に形成された切換レバーと、複数の前記流路にそれぞれ配され、前記切換軸の回転により各流路を開閉する複数の球体と、を備えてなるボール式水流切換弁において、複数の前記流路は仕切壁により区画され、各流路はそれぞれに同流路への導入口と前記吐水口とを有しており、前記球体は前記導入口と前記切換軸との間に配され、前記切換軸はその周面上に、前記球体の一部を密嵌させることが可能な位相差をもつ位置に形成された複数の凹部または突出部を有し、前記突出部の頂部には、前記球体の一部を密嵌させることが可能な球体案内溝が形成されていることを特徴とするボール式水流切換弁を主要な構成としている。
【００１５】
前記切換弁はその流路が前記仕切壁により区画され、隙間なく完全に仕切られているため、水流の乱れが生じることがなく、同流路を開閉する球体に水流を効率よく作用させることができる。しかも前記流路への導入口と切換軸との間に前記球体を配し、その球体を前記軸により前記導入口へ押し付けて前記流路を閉塞する構成であるため、前記球体は水流の勢いに関係なく常に所定の押圧力で前記導入口に押し付けられ、同導入口を確実に閉塞することができる。
【００１６】
また、上述のように前記流路が完全に仕切られ、効率よく水流を前記球体に作用させることができるため、前記球体が配されている前記切換軸と導入口との間の寸法を最小限にすることができる。
【００１７】
前記仕切壁により区画された前記複数の各流路の水流方向が前記ケース体内で水平方向であり、前記切換軸とが前記流路に直交して配することが好ましい。この場合には、前記流路内において前記切換軸と前記球体とが水流方向である水平方向に並んで配置されるため、前記切換弁の上下寸法はそのケース体の上下壁部の肉厚に前記切換軸又は前記球体いずれかの径寸法が加算されるに過ぎず、前記上下寸法を更に削減することができる。
【００１８】
或いは、前記仕切壁により区画された前記複数の各流路の水流方向が前記ケース体内で上下方向であり、前記切換軸とが前記流路に直交して配することもできる。この場合には、前記流路内において前記切換軸と前記球体とが上下方向に並んで配置されるため、切換弁は前述のように水流方向が水平である場合に比べてその上下寸法は若干大きくなるが、前後寸法を小さくできるものである。
【００１９】
前記導入口に環状シール材を取り付けることが望ましく、その場合、前記球体による前記導入口のシール機能が著しく向上する。
【００２０】
切換軸が、その周面上に前記球体の一部を密嵌させることが可能な位相差をもつ位置に形成された複数の凹部を有する場合には、前記切換軸と前記導入口との間の寸法は前記球体の径よりも僅かに小さい値に設定され、その寸法を必要最小限に抑えることができる。１の流路にある前記凹部が前記導入口の側に向けて位置する場合、同流路に配された前記球体は水流により前記切換軸の方向に押圧されて前記凹部に密嵌し、前記導入口が開放される。一方、他の流路では前記切換軸の周面により前記球体が前記導入口に向けて押し付けられ、同導入口が閉塞される。
【００２１】
或いは、前記複数の凹部に代えて、切換軸が、その頂部に、前記球体が密嵌する球体案内溝が形成された突出部を有してなる場合には、前記突出部が前記導入口の側に向けて位置する場合、その流路に配された前記球体は前記突出部の頂部に形成された凹部により前記導入口に向けて押し付けられ、同導入口が閉塞される。一方、他の流路では前記切換軸の周面と前記導入部との間にある前記球体は水流により前記切換軸の側へ移動し、前記導入口が開放される。なお、前記突出部の頂部に形成された前記凹部は、前記切換軸に沿ってらせん状に形成され一端に向けて収束する球体案内溝からなることが望ましい。その場合には、前記球体が左右にずれることなく前記突出部の頂部に正確に案内され、前記導入口を確実に閉塞することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図示実施例を参照して具体的に説明する。図１は本発明の代表的な第１実施例であるボール式水流切換弁１０の蛇口１への取付時における外観斜視図、図２は前記ボール式水流切換弁１０の上面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿った横断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線に沿った横断面図である。
【００２３】
前記ボール式水流切換弁１０はケース体１３を備え、同ケース体１３は上壁部１３ａの中央に、給水口である蛇口１から吐出された水を同ケース体１３内に取り込むための取水口１３ｂが形成されている。前記ケース体１３は、前記取水口１３ｂにおいて、同取水口１３ｂと同一径の開口１２ａが形成されたリングプレート１２を介して蛇口１の直下に固定リング１１により固定される。前記ケース体１３及び固定リング１１は、耐圧性及び成形の容易性を考慮して、ＡＢＳ樹脂やＰＰ樹脂等のプラスチック材料を使用することが好ましい。なお、この切換弁１０の蛇口１への固定構造は上述したような従来の固定構造と同様であり、その詳細な説明は省略する。
【００２４】
前記ケース体１３は上下の２層構造をなしており、その上層部分の構造は図３に、下層部分の構造は図４にそれぞれ示されている。ケース体１３の前壁部１３ｃの側（図３における下側）には前記上下２層にまたがる分流室１３ｄが形成されている。
【００２５】
前記ケース体１３の上層部分には、図３に示すように、前記取水口１３ｂと前記分流室１３ｄとに連通し、前記取水口１３ｂから取り込まれた水を前記分流室１３ｄに導入するための取水路１３ｅが形成されている。
【００２６】
前記ケース体１３の下層部分は、図４に示すように、ケース体１３の左右壁部１３ｆ，１３ｇを連結して前記分流室１３ｄを仕切る第１仕切壁１３ｉと、同第１仕切壁１３ｉと後壁部１３ｈ（図４における上側）を連結する第２仕切壁１３ｊとが逆Ｔ字状に形成され、前記ケース体１３の下層部分には、前記第１及び第２仕切壁１３ｉ，１３ｊにより完全に仕切られて、第１及び第２流路１６ａ，１６ｂが形成される。同流路１６ａ，１６ｂの水流方向はケース体１３の内部で前方から後方へと向かう水平方向である。同第１及び第２流路１６ａ，１６ｂはそれぞれ、前記後壁部１３ｈに形成された第１及び第２吐水口１８ｂ，１８ｂと、前記第１仕切壁１３ｉに形成されて前記分流室１３ｄと連通する第１及び第２導入口１９ａ，１９ｂとを有している。前記第１及び第２導入口１９ａ，１９ｂの流路側周縁には環状シール材１９ｃ，１９ｃが取り付けられている。この環状シール材１９ｃの材質としてはシリコンやＮＢＲ等が挙げられ、市販の水封用Ｏリングを使用することができる。
【００２７】
前記ケース体１３の右壁部１３ｇと前記第２仕切壁１３ｊとには、前記第１及び第２流路１６ａ，１６ｂの中央に相当する部位に軸挿通孔１３ｋが形成されている。同挿通孔１３ｋからは前記第１及び第２流路１６ａ，１６ｂの上下寸法よりも小さな径寸法をもつ切換軸１５が、同第１及び第２流路１６ａ，１６ｂを横断して水平方向に挿入されている。前記軸挿通孔１３ｋの内側周縁と前記切換軸１５との間には環状シール材１３ｋ′を介装し、両者間をシールして水の漏出を防ぐと共に、前記軸挿通孔１３ｋ及び切換軸１５の磨耗を防止している。この環状シール材１３ｋ′も上述の環状シール材１６ｃと同様に、シリコン、ＮＢＲ等の材質からなり適度な弾性を有する市販の水封用Ｏリングを使用できる。
【００２８】
前記切換軸１５の挿入端は左壁部１３ｆの内面に形成された軸支持凹部１３ｌに回転自在に支持されると共に、前記切換軸１５の露出端には同軸１５を回動させるための切換レバー１４が形成されている。前記切換レバー１４は、耐圧性や成形の容易性を考慮して、ＡＢＳ樹脂やＰＰ樹脂等のプラスチック材料を、前記切換軸１５には、耐圧性及び成形容易性に加えて耐磨耗性を考慮し、ポリアセタール樹脂やポリカーボネート樹脂等のエンジニアリングプラスチック材料を使用することが好ましい。
【００２９】
前記第１及び第２流路１６ａ，１６ｂには、前記切換軸１５と前記第１仕切壁１３ｉとの間に、球体１７ａ，１７ｂが配されている。同球体１７ａ，１７ｂの径寸法は、前記流路１６ａ，１６ｂの幅の１／２よりも大きく、且つ、前記切換軸１５と前記第１仕切壁１３ｉとの間の寸法よりも僅かに大きな値に設定されている。更に前記球体１７ａ，１７ｂは硬度、耐磨耗性及び防錆性を考慮してステンレス金属を採用する。
【００３０】
前記切換軸１５には、前記球体１７ａ，１７ｂの一部が密嵌する２つの凹部１５ａ，１５ｂが、互いに９０度の位相差をもって形成されている。従って、例えば図４に示すように、前記切換軸１５の前記第１流路１６ａ側に形成された凹部１５ａが、前記切換弁１０の手前側に向けて位置し、同第１流路１６ａに配された球体１７ａの一部が前記凹部１５ａに嵌合している場合には、前記第２流路１６ｂ側に形成された凹部１５ｂは前記切換弁１０の上方に向けて位置し、同第２流路１６ｂの球体１７ｂは前記切換軸１５の周面により前記第２導入口１９ｂに押し付けられる。このとき、上述したように前記球体１７ｂの径寸法が前記切換軸１５と前記第１仕切壁１３ｉとの間の寸法よりも僅かに大きく設定され、更に、前記第２導入口１９ｂには環状シール材１９ｃが取り付けられているため、前記第２導入口１９ｂは前記球体１７ｂにより隙間なく完全に閉塞シールされるものである。このように、凹部１５ａ，１５ｂを採用することで、前記切換軸１５の周面と前記導入口１９ａ，１９ｂとの間の寸法を必要最小限に
抑えることができるものである。
【００３１】
以下、上述した第１実施例のボール式水流切換弁１０の切換機構について水の流れとともに説明する。なお、図において矢印は水の流れを示している。
蛇口１から下方に向けて吐出され、ボール式水流切換弁１０のケース体１３に取り込まれた水は、取水路１３ｅに導かれて前記切換弁１０の中央から前方へ向かう水平方向に流れを変える。その後、取水路１３ｅから分流室１３ｄへ導入された水は、同分流室１３ｄで下方に向けて流れを変更する。
【００３２】
ここで前記分流室１３ｄに導入された水は、第１及び第２流路１６ａ，１６ｂの各第１及び第２導入口１９ａ，１９ｂから同流路１６ａ，１６ｂ内に流れ込もうとする。このとき、前記ボール式水流切換弁１０が上述したように図４に示す状態にある場合、即ち第２流路１６ａに形成された第２導入口１９ｂが完全に閉塞シールされている場合には、前記第１導入口１９ｂから前記第２流路１６ｂへと水が流入することはない。一方、第１流路１６ａは、前記分流室１３ｄからの水流により、同流路１６ａの第１導入口１９ａ近傍にある前記球体１９ａが後方の切換軸１５へと押しやられ、同球体１９ａが前記軸１５に形成された凹部１５ａへ嵌合される。そのため、前記第１導入口１９ａが開放され、水が前記第１流路１６ａへと流れ込む。このとき、水は再度、前記切換弁１０の前方から後方へと水平方向の流れに変更され、前記第１流路１６ａに形成された第１吐水口１８ａから水が吐出される。
【００３３】
この第１吐水口１８ａから吐出している水流を、第２吐水口１８ｂから吐出するよう切り換えるには、前記切換レバー１４を図４に示す状態から９０°手前に回動させる。それにより切換軸１５が回転して、図５に示すように第１流路１６ａ側の凹部１５ａは前記切換弁１０の下方に向けて位置すると共に、第２流路１６ｂ側の凹部１５ｂが同切換弁１０の手前側に向けて位置する。従って、前記第１流路１６ａの球体１７ａが前記切換軸１５の周面により前記第１導入口１９ａに向けて押し付けられると共に、前記第２流路１６ｂの球体１７ｂが前記凹部１５ｂに嵌合可能な状態となり、水流により前記球体１７ｂを後方の凹部１５ｂに押し付けて、前記第２導入口１９ｂが開放されて前記第２流路１６ｂへと水が流入し、前記第２吐水口１８ｂから水が吐出される。
【００３４】
このように、本第１実施例のボール式水流切換弁１０は、前記取水口１３ｂから前記ケース体１３に取り込まれた水は、一旦、分流室１３ｄへと導入された後、第１及び第２仕切壁１３ｉ，１３ｊにより隙間なく完全に仕切られた第１流路１６ａ又は第２流路１６ｂのいずれか一方へと流入されて、第１又は第２吐水口１８ａ，１８ｂから吐出される。そのため、従来のように流路が完全に仕切られていない切換弁のように、ケース体の内部で水流に乱れが生じるといった問題はなく、前記分流室１３ｄからの水流を前記球体１７ａ，１７ｂに効率よく作用させることができる。
【００３５】
しかも、前記第１及び第２流路１６ａ，１６ｂを開閉するために、第１及び第２導入口１９ａ，１９ｂを前記球体１７ａ，１７ｂにより閉塞する際に、水流を利用するのではなく、前記切換軸１５により前記球体１７ａ，１７ｂを前記導入口１９ａ，１９ｂに対して押し付けて閉塞するため、前記球体１７ａ，１７ｂには水流の勢いに関係なく、所定の押し付け力を作用させることができ、常に優れた水封性能を発揮することができ、水漏れが生じることもない。
【００３６】
また、本第１実施例のボール式切換弁１０は、前記第１及び第２流路１６ａ，１６ｂが隙間なく完全に仕切ると共に、その導入口１９ａ，１９ｂと切換軸１５との間に球体１７ａ，１７ｂを配しているため、従来のように、切換軸と吐水口との間に球体を配する場合のように、前記球体に水流を作用させるために同軸と吐水口との間に大きなスペースを設ける必要がない。そのため、前記切換弁１０を薄型化することができ、蛇口１の下方に広いスペースを確保することができる。
【００３７】
しかも、上述の実施例では前記第１及び第２流路１６ａ，１６ｂは、水流方向がケース体１３の前方から後方へ向かう水平方向であり、同流路１６ａ，１６ｂ内の前記切換軸１５及び球体１７ａ，１７ｂも水平方向に並んで配置されるため、前記切換弁１０の上下寸法には上下壁部の肉厚に前記軸１５又は球体１７ａ，１７ｂのいずれかの径寸法が加算されるにすぎず、前記切換弁１０の更なる薄型化が可能となる。
【００３８】
次に、本発明の第２実施例であるボール式水流切換弁２０について説明する。図６は前記ボール式水流切換弁２０の縦断面図である。前記ボール式水流切換弁２０は、上述した第１実施例と同様に、上壁部２３ａの中央に蛇口からの水を取り込むための取水口２３ｂが形成されたケース体２３を備え、同ケース体２３は前記取水口２３ｂと同一径の開口２２ａが形成されたリングプレート２２を介して固定リング２１により蛇口１の直下に固定される。
【００３９】
第２実施例において、前記ケース体２３には前記取水口２３ｂの直下に同取水口２３ｂと連通する分流室２３ｄが形成されており、更に、同分流室２３ｄの下方には前記ケース体２３の左右壁部２３ｆ，２３ｇを連結して前記分流室２３ｄを仕切る第１仕切壁２３ｉと、同第１仕切壁２３ｉと下壁部２３ｍを連結する第２仕切壁２３ｊとがＴ字状に形成されている。従って、本第２実施例では、前記ケース体２３に前記第１及び第２仕切壁２３ｉ，２３ｊにより完全に仕切られて形成された第１及び第２流路２６ａ，２６ｂは、その水流方向がケース体２３の上下方向である点で上述の第１実施例とは異なるものである。
【００４０】
前記第１及び第２流路２６ａ，２６ｂはそれぞれ、前記下壁部２３ｍに形成された第１及び第２吐水口２８ｂ，２８ｂと、前記第１仕切壁２３ｉに形成されて前記分流室２３ｄと連通する第１及び第２導入口２９ａ，２９ｂとを有している。前記第１及び第２導入口２９ａ，２９ｂの流路側周縁には環状シール材２９ｃ，２９ｃが取り付けられている。
【００４１】
前記ケース体２３の左壁部２３ｆと前記第２仕切壁２３ｊとには軸挿通孔２３ｋが形成され、同挿通孔２３ｋからは前記第１及び第２流路２６ａ，２６ｂの前後幅寸法よりも小さな径寸法をもつ切換軸２５が、同第１及び第２流路２６ａ，２６ｂを横断して水平方向に挿入されている。前記軸挿通孔２３ｋの内側周縁と前記切換軸２５との間には環状シール材２３ｋ′を介装し、両者間をシールして水の漏出を防ぐと共に、前記軸挿通孔２３ｋ及び切換軸２５の磨耗を防止している。前記切換軸２５の挿入端は右壁部２３ｇの内面に形成された軸支持凹部２３ｌに回転自在に支持されると共に、前記切換軸２５の露出端には同軸２５を回動させるための切換レバー２４が形成されている。
【００４２】
前記第１及び第２流路２６ａ，２６ｂには、前記切換軸２５と前記第１仕切壁２３ｉとの間には、両者間の寸法よりも僅かに大きな径寸法を有するステンレス金属製の球体２７ａ，２７ｂが配されており、前記切換軸２５と球体２７ａ，２７ｂとはケース体２３の上下方向に配列されている。前記切換軸２５には、前記球体２７ａ，２７ｂの一部が密嵌する２つの凹部２５ａ，２５ｂが、互いに９０度の位相差をもって形成されている。
【００４３】
第２実施例によるボール式水流切換弁２０では、蛇口から下方に向けて吐出された水は、直接、ケース体２３の分流室２３ｄへと導入される。同分流室２３ｄへと導入された水は、第１及び第２流路２６ａ，２６ｂの各第１及び第２導入口２９ａ，２９ｂから同流路２６ａ，２６ｂ内に流れ込もうとする。このとき、前記ボール式水流切換弁２０が図６に示す状態にある場合、即ち第２流路２６ａに形成された第２導入口２９ｂが完全に閉塞シールされている場合には、前記第１導入口２９ｂから前記第２流路２６ｂへと水が流入することはない。一方、第１流路２６ａは、前記分流室２３ｄからの水流により、同流路２６ａの第１導入口２９ａ近傍にある前記球体２９ａが下方の切換軸２５へと押しやられ、同球体２９ａが前記軸２５に形成された凹部２５ａへ嵌合して前記第１導入口２９ａが開放され、水が前記第１流路２６ａへと流れ込み、第１吐水口２８ａから吐出する。なお、本第２実施例においては、本切換弁２０の内部における一連の水の流れにおいて、その流れの方向は常に切換弁２０の上下方向である。
【００４４】
なお、この第１吐水口２８ａから吐出している水流を、第２吐水口２８ｂから吐出するよう切り換えるには、前記切換レバー２４を９０°回動させるだけであり、その操作に伴う切換機構は上述した第１実施例と同一である。
【００４５】
このように、本第２実施例のボール式水流切換弁２０においても、第１実施例と同様に、第１流路２６ａ及び第２流路２６ｂが第１及び第２仕切壁２３ｉ，２３ｊにより隙間なく完全に仕切られているため、ケース体の内部で水流に乱れが生じるといった問題はなく、前記分流室２３ｄからの水流を前記球体２７ａ，２７ｂに効率よく作用させることができる。そのため、従来のように球体に水流を作用させるべく切換軸と吐水口との間に大きなスペースを設ける必要がなく、前記切換弁２０の上下寸法を従来の切換弁と比べ大幅に削減することができる。
【００４６】
また、前記第１及び第２流路２６ａ，２６ｂを開閉するために、第１及び第２導入口２９ａ，２９ｂを前記球体２７ａ，２７ｂにより閉塞する際に、水流を利用するのではなく、前記切換軸２５により前記球体２７ａ，２７ｂを前記導入口２９ａ，２９ｂに対して押し付けて閉塞するため、前記球体２７ａ，２７ｂには水流の勢いに関係なく、所定の押し付け力を作用させることができ、常に優れた水封性能を発揮することができ、水漏れが生じることもない。
【００４７】
また、本第２実施例のボール式切換弁２０は、前記第１及び第２流路２６ａ，２６ｂの水流方向が上下方向であるため、前記切換軸２５と球体２７ａ，２７ｂとが上下方向に並んで配置されている。そのため同切換弁２０の上下寸法は上述した第１実施例よりは大きくなるものの、その前後方向の寸法を小さくすることができる。
【００４８】
なお、上述の第１及び第２実施例においては、第１仕切壁と第２仕切壁とにより２つの流路に仕切られているが、更に多数の仕切壁により多数の流路に仕切ることも可能である。
【００４９】
更に、上述した実施例は、いずれも球体の一部が密嵌する凹部を採用し、球体の径寸法を切換軸と導入口との間の寸法よりも僅かに大きく設定し、流路を閉塞する場合には前記切換軸の周面により前記球体を前記導入口へ押し付け、一方、流路を開放する場合には同凹部に前記球体が密嵌させる構造としている。この構造によれば、上述したように前記切換軸と導入口との間の寸法を必要最小限に抑えることができるため、水流切換弁の寸法をコンパクトに刷る上で最も効果的である。
【００５０】
しかしながら、図７に示すように、切換軸３５に、その頂部３５ｂに球体３７の一部が密嵌する突出部３５ａを形成することもできる。前記突出部３５ａは、前記切換軸３５に沿ってらせん状に形成され、一端に向けて収束する球体案内溝３５ｃが形成されている。
【００５１】
突出部３５ａの頂部３５ｂが導入口３９に対向する位置にあるときに、前記頂部３５ｂに密嵌している前記球体３７は前記導入口３９を閉塞している。その状態で切換軸３５を回転させると、前記球体３７は図７において仮想線で示す位置まで前記球体案内溝３５ｃに沿って横方向にずれ、前記導入口３９との間に間隙が形成されて前記導入口３９が開放される。このように、前記球体案内溝３５ｃを形成することにより、球体３７は正確に前記頂部３５ｂへと案内されるため、前記導入口３９を確実に閉塞することができる。
【００５２】
【発明の効果】
上述したように、本発明のボール式切換弁は、ケース体の内部に形成された複数の流路が、隙間なく完全に仕切られているため、水流の乱れが生じることがなく、同流路を開閉する球体に水流を効率よく作用させることができる。しかも前記流路への導入口と切換軸との間に前記球体を配し、その球体を前記軸により前記導入口へ押し付ける構成であるため、前記球体は水流の勢いに関係なく常に所定の押圧力で前記導入口に押し付けられ、同導入口を確実に閉塞することができる。
【００５３】
また、上述のように前記流路が完全に仕切られ、効率よく水流を前記球体に作用させることができるため、前記球体が配されている前記軸と導入口との間の寸法を小さく構成することができる。更に前記流路の水流方向が水平方向である場合には、前記切換軸と球体とを水平に配列することができるため、前記切換弁の上下寸法を極めて小さくでき大幅な薄型化が可能となる。一方、前記水流方向が上下方向であり、前記切換軸と球体とが上下に配列されている場合には、切換弁の前後の寸法を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例によるボール式水流切換弁の蛇口への取付時における外観斜視図である。
【図２】前記ボール式水流切換弁の上面図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ線に沿った横断面図である。
【図４】図１におけるＢ−Ｂ線に沿った横断面図である。
【図５】図４とは異なる切換状態にあるＢ−Ｂ線に沿った横断面図である。
【図６】第２実施例によるボール式水流切換弁の縦断面図である。
【図７】球体離間手段の変形例を示す斜視図である。
【図８】従来のボール式切換弁の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 蛇口
１０ ボール式水流切換弁
１１ 固定リング
１２ リングプレート
１２ａ 開口
１３ ケース体
１３ａ 上壁部
１３ｂ 取水口
１３ｃ 前壁部
１３ｄ 分流室
１３ｅ 取水路
１３ｆ 左壁部
１３ｇ 右壁部
１３ｈ 後壁部
１３ｉ 第１仕切壁
１３ｊ 第２仕切壁
１３ｋ 軸挿通孔
１３ｋ′ 環状シール材
１３ｌ 軸支持凹部
１４ 切換レバー
１５ 切換軸
１５ａ，１５ｂ 凹部
１６ａ，１６ｂ 第１及び第２流路
１７ａ，１７ｂ 球体
１８ｂ，１８ｂ 第１及び第２吐水口
１９ａ，１９ｂ 第１及び第２導入口
１９ｃ 環状シール材
２０ ボール式水流切換弁
２１ 固定リング
２２ リングプレート
２２ａ 開口
２３ ケース体
２３ａ 上壁部
２３ｂ 取水口
２３ｄ 分流室
２３ｆ 左壁部
２３ｇ 右壁部
２３ｉ 第１仕切壁
２３ｊ 第２仕切壁
２３ｋ 軸挿通孔
２３ｋ′ 環状シール材
２３ｌ 軸支持凹部
２３ｍ 下壁部
２４ 切換レバー
２５ 切換軸
２５ａ，２５ｂ 凹部
２６ａ，２６ｂ 第１及び第２流路
２７ａ，２７ｂ 球体
２８ａ，２８ｂ 第１及び第２吐水口
２９ａ，２２ｂ 第１及び第２導入口
２９ｃ 環状シール材
３５ 切換軸
３５ａ 突出部
３５ｂ 頂部
３５ｃ 球体案内溝
３７ 球体
３９ 導入口
４０ ボール式水流切換弁
４１ 固定リング
４２ リングプレート
４２ａ 開口
４３ ケース体
４３ａ 上壁部
４３ｂ 取水口
４３ｃ 固定部
４３ｄ 右壁部
４３ｅ 切換軸挿通孔
４３ｅ′ 環状シール材
４３ｆ 左壁部
４３ｇ 軸支持部
４３ｈ 下壁部
４４ 切換レバー
４５ 切換軸
４５ａ〜ｃ 円板
４５ｄ，４５ｅ 突起
４７ａ，４７ｂ 球体
４８ａ，４８ｂ 吐水口
４８ｃ 環状シール材
【産業上の利用分野】
本発明は、台所や洗面所などの上水道の蛇口やホースの口に取り付けて、それら蛇口等から供給された水流をストレート流やシャワー流など多様な水流に切り換えたり、或いは浄水器への給水流と直接水流とに切り換えるための水流切換弁に関するもので、特に内部の流路の開閉機構にボールを用いたボール式水流切換弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、台所や洗面所などの上水道の蛇口には、同蛇口から供給される水流を、洗浄や注水などの用途に応じてストレート流やシャワー流などの多様な水流に切り換えるため、或いは浄水器への給水流と直接水流とに切り換えるために水流切換弁が取り付けられる。
【０００３】
図８は弁開閉機構に球体を用いた従来のボール式水流切換弁４０の一例を示す。このボール式水流切換弁４０はケース体４３を備え、同ケース体４３は上壁部４３ａの中央に蛇口１から吐出された水を同ケース体４３内に取り込むための取水口４３ｂが形成されている。前記ケース体４３の前記取水口４３ｂの周囲には外ネジが切られた円筒形の固定部４３ｃが形成され、同固定部４３ｃには内ネジが切られた固定リング４１が外側からねじ込まれる。更に、前記固定部４３ｃの内側には、同固定部４３ｃの内径と同一の外径を有すると共に中央に前記取水口４３ｂと同一径の開口４２ａが形成されたリングプレート４２が嵌め込まれている。
【０００４】
前記ケース体４３の一側壁（図８における右側の壁部、なお以下の説明においても同様に、図８に基づき上下左右と称す。）４３ｄには中央に切換軸挿通孔４３ｅが形成されており、前記同挿通孔４３ｅから前記ケース体４３の内部に水平方向に切換軸４５が挿入されている。前記挿通孔４３ｅの内側周縁には環状シール材４３ｅ′を取り付けて、同挿通孔４３ｅと前記切換軸４５との間をシールし、それらの隙間から内部の水が漏出するのを防いでいる。
【０００５】
前記切換軸４５の挿入端は左側壁部４３ｆの内面に突設された軸支持部４３ｇに回転自在に支持されると共に、前記切換軸４５の露出端には同軸４５を回動させるための切換レバー４４が一体に形成されている。更に前記切換軸４５には、その長手方向に所定の間隔をおいて３枚の円板４５ａ，４５ｂ，４５ｃが同軸４５に直交して一体に成形されており、各円板４５ａ〜ｃ間が取り込まれた水の流路となる。
【０００６】
前記ケース体４３の下壁部４３ｈには、左側の円板４５ａと中央の円板４５ｂとの間、及び中央の円板４５ｂと右側の円板４５ｃとの間に相当する部位に吐水口４８ａ，４８ｂが形成されており、同吐水口４８ａ，４８ｂの内側周縁には環状シール材４８ｃが取り付けられている。更に、左側の円板４５ａと中央の円板４５ｂとの間、及び中央の円板４５ｂと右側の円板４５ｃとの間にはそれぞれ、前記吐水口４８ａ，４８ｂの直径よりも大きな直径を有するステンレス製の球体４７ａ，４７ｂが配されている。また、中央の円板４５ｂと右側の円板４５ｃの縁部には、左右の前記吐水口４８ａ，４８ｂに向けて、同開口部４８ａ，４８ｂの中心まで延在する突起４５ｄ，４５ｅがそれぞれ互いに９０度の位相差をもって突設されている。そのため、図８に示すように、中央円板４５ｂの前記突起４５ｄが左側の前記吐水口４８ａの直上で同開口部４８ａの中心に向けて突出した状態にある場合には、右側の前記突起４５ｅは前記切換軸４５の高さ位置にある。
【０００７】
この従来のボール式切換弁４０は、蛇口から吐出された水が前記取水口４３ｂから前記ケース体４３に取り込まれ、３枚の前記円板４５ａ〜ｃ間に形成された流路にそれぞれ分流される。このとき、例えば図８に示すように中央円板４５ｂの前記突起４５ｄが左側の前記吐水口４８ａの直上で、同開口部４８ａの中央に向けて突出している場合には、前記突起４５ｄにより前記球体４７ａが前記吐水口４８ａから外れた位置に押しのけられており、左側の前記吐水口４８ａが開放されて水が流出される。一方、右側の前記吐水口４８ｂには前記突起４５ｅが突出していないので、前記ケース体４３内の水流により前記球体４７ｂが前記吐水口４８ｂへと押しつけられて閉塞し、右側の同開口部４８ｂからの水の流出が不能となる。
【０００８】
なお、前記切換レバー４４を９０°手前側に回動させると、上述とは逆に、右側の前記突起４５ｅが右側の前記吐水口４８ｂの直上で同開口部４８ｂの中心に向けて突出し、同突起４５ｅにより球体４７ｂが押しのけられて右側の前記吐水口４８ｂから水が流出する。一方、左側の前記吐水口４８ａには前記球体４７ａが水流により押し付けられて同開口部４８ａが閉塞される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、台所や洗面所の蛇口下端に取り付けて使用される水流切換弁は、その蛇口下方のスペースをできるだけ広く確保するために、水流切換弁自体の上下寸法を小さくすることが望まれている。しかしながら、従来のボール式切換弁４０においては、上述したようにケース体４３の中央に水平方向に切換軸４５を挿通して、同軸４５に直交して配された円板４５ａ〜ｃ間に形成された流路内の、前記軸４５とケース体４３の下壁部４３ｈとの間に球体４７ａ，４７ｂを配して、前記下壁部４３ｈに形成された吐水口４８ａ，４８ｂを前記球体４７ａ，４７ｂにより開閉するといった構造を有しているため、同切換弁４０の上下寸法には前記軸体４５及びボール４７ａ，４７ｂの径寸法が上下壁部４３ａ，４３ｈの肉厚に加算されることになる。更には、前記球体４７ａ，４７ｂが前記切換軸４５と下壁部４３ｈとの間で移動可能とし、また、同球体４７ａ，４７ｂにケース体４３内の水流を効果的に作用させるためには、前記切換軸４５と下壁部４３ｈとの間にある程度の寸法が必要となり、従来のボール式切換弁４０では十分な薄型化が困難である。
【００１０】
また、上述のボール式水流切換弁４０は取水口４２ｂから取り込まれた水が、３枚の円板４５ａ〜ｃ間に形成された流路に分流され、更に各吐水口４８ａ，４８ｂへと向かう水流により、球体４７ａ，４７ｂを同吐水口４８ａ，４８ｂに押し付けて閉塞させる方式である。しかしながら、前記円板４５ａ〜ｃを前記ケース体４３の内部で回転可能とするために、同円板４５ａ〜ｃとケース体４３の壁部との間には間隙が形成されており、前記ケース体４３の内部が前記円板４５ａ〜ｃにより完全に仕切られてはいない。
【００１１】
そのため、前記ケース体４３の内部には、前記球体４７ａ，４７ｂを前記吐水口４８ａ，４８ｂに押し付けるために必要である前記取水口４２ｂから吐水口４８ａ，４８ｂへと向かう上下の水流の他にも、前記円板４５ａ〜ｃとケース体４３の壁部との間隙を通って回り込む水流も生じ、ケース体４３内部の水流に乱れが生じることになる。特に、前記円板４５ａ〜ｃと下壁部４３ｈとの間隙から回り込む水流が前記球体４７ａ，４７ｂに作用すると、同球体４７ａ，４７ｂは水平方向に揺れ動かされ、前記吐水口４８ａ，４８ｂを確実に閉塞することができない。
【００１２】
また、このような水流の乱れの他に、例えば蛇口から吐出される水の勢いが小さい場合にも水圧が低くなり、前記球体４７ａ，４７ｂによる前記吐水口４８ａ，４８ｂへの十分な押し付け力が得られずに水封性能が低下し、閉塞されるはずの吐水口４８ａ，４８ｂから水漏れが発生するという不具合が生じていた。
【００１３】
本発明は上述した問題点に鑑みなされたものであり、蛇口からの水の吐出量に関係なく、閉塞された吐水口からの水の漏出を完全になくして優れた水封性能を発揮でき、なおかつ蛇口の下方に十分なスペースを確保すべく、上下方向の寸法の小さい薄型のボール式切換弁を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、本発明は、取水口と複数の吐水口とが複数の流路を介して連通されてなるケース体と、同ケース体の取水口を給水口に着脱自在に固定する固定部材と、一端が前記ケース体の内部で回転自在に支持され他端がケース体外に突出している切替軸と、前記切替軸の他端に形成された切換レバーと、複数の前記流路にそれぞれ配され、前記切換軸の回転により各流路を開閉する複数の球体と、を備えてなるボール式水流切換弁において、複数の前記流路は仕切壁により区画され、各流路はそれぞれに同流路への導入口と前記吐水口とを有しており、前記球体は前記導入口と前記切換軸との間に配され、前記切換軸はその周面上に、前記球体の一部を密嵌させることが可能な位相差をもつ位置に形成された複数の凹部または突出部を有し、前記突出部の頂部には、前記球体の一部を密嵌させることが可能な球体案内溝が形成されていることを特徴とするボール式水流切換弁を主要な構成としている。
【００１５】
前記切換弁はその流路が前記仕切壁により区画され、隙間なく完全に仕切られているため、水流の乱れが生じることがなく、同流路を開閉する球体に水流を効率よく作用させることができる。しかも前記流路への導入口と切換軸との間に前記球体を配し、その球体を前記軸により前記導入口へ押し付けて前記流路を閉塞する構成であるため、前記球体は水流の勢いに関係なく常に所定の押圧力で前記導入口に押し付けられ、同導入口を確実に閉塞することができる。
【００１６】
また、上述のように前記流路が完全に仕切られ、効率よく水流を前記球体に作用させることができるため、前記球体が配されている前記切換軸と導入口との間の寸法を最小限にすることができる。
【００１７】
前記仕切壁により区画された前記複数の各流路の水流方向が前記ケース体内で水平方向であり、前記切換軸とが前記流路に直交して配することが好ましい。この場合には、前記流路内において前記切換軸と前記球体とが水流方向である水平方向に並んで配置されるため、前記切換弁の上下寸法はそのケース体の上下壁部の肉厚に前記切換軸又は前記球体いずれかの径寸法が加算されるに過ぎず、前記上下寸法を更に削減することができる。
【００１８】
或いは、前記仕切壁により区画された前記複数の各流路の水流方向が前記ケース体内で上下方向であり、前記切換軸とが前記流路に直交して配することもできる。この場合には、前記流路内において前記切換軸と前記球体とが上下方向に並んで配置されるため、切換弁は前述のように水流方向が水平である場合に比べてその上下寸法は若干大きくなるが、前後寸法を小さくできるものである。
【００１９】
前記導入口に環状シール材を取り付けることが望ましく、その場合、前記球体による前記導入口のシール機能が著しく向上する。
【００２０】
切換軸が、その周面上に前記球体の一部を密嵌させることが可能な位相差をもつ位置に形成された複数の凹部を有する場合には、前記切換軸と前記導入口との間の寸法は前記球体の径よりも僅かに小さい値に設定され、その寸法を必要最小限に抑えることができる。１の流路にある前記凹部が前記導入口の側に向けて位置する場合、同流路に配された前記球体は水流により前記切換軸の方向に押圧されて前記凹部に密嵌し、前記導入口が開放される。一方、他の流路では前記切換軸の周面により前記球体が前記導入口に向けて押し付けられ、同導入口が閉塞される。
【００２１】
或いは、前記複数の凹部に代えて、切換軸が、その頂部に、前記球体が密嵌する球体案内溝が形成された突出部を有してなる場合には、前記突出部が前記導入口の側に向けて位置する場合、その流路に配された前記球体は前記突出部の頂部に形成された凹部により前記導入口に向けて押し付けられ、同導入口が閉塞される。一方、他の流路では前記切換軸の周面と前記導入部との間にある前記球体は水流により前記切換軸の側へ移動し、前記導入口が開放される。なお、前記突出部の頂部に形成された前記凹部は、前記切換軸に沿ってらせん状に形成され一端に向けて収束する球体案内溝からなることが望ましい。その場合には、前記球体が左右にずれることなく前記突出部の頂部に正確に案内され、前記導入口を確実に閉塞することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図示実施例を参照して具体的に説明する。図１は本発明の代表的な第１実施例であるボール式水流切換弁１０の蛇口１への取付時における外観斜視図、図２は前記ボール式水流切換弁１０の上面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿った横断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線に沿った横断面図である。
【００２３】
前記ボール式水流切換弁１０はケース体１３を備え、同ケース体１３は上壁部１３ａの中央に、給水口である蛇口１から吐出された水を同ケース体１３内に取り込むための取水口１３ｂが形成されている。前記ケース体１３は、前記取水口１３ｂにおいて、同取水口１３ｂと同一径の開口１２ａが形成されたリングプレート１２を介して蛇口１の直下に固定リング１１により固定される。前記ケース体１３及び固定リング１１は、耐圧性及び成形の容易性を考慮して、ＡＢＳ樹脂やＰＰ樹脂等のプラスチック材料を使用することが好ましい。なお、この切換弁１０の蛇口１への固定構造は上述したような従来の固定構造と同様であり、その詳細な説明は省略する。
【００２４】
前記ケース体１３は上下の２層構造をなしており、その上層部分の構造は図３に、下層部分の構造は図４にそれぞれ示されている。ケース体１３の前壁部１３ｃの側（図３における下側）には前記上下２層にまたがる分流室１３ｄが形成されている。
【００２５】
前記ケース体１３の上層部分には、図３に示すように、前記取水口１３ｂと前記分流室１３ｄとに連通し、前記取水口１３ｂから取り込まれた水を前記分流室１３ｄに導入するための取水路１３ｅが形成されている。
【００２６】
前記ケース体１３の下層部分は、図４に示すように、ケース体１３の左右壁部１３ｆ，１３ｇを連結して前記分流室１３ｄを仕切る第１仕切壁１３ｉと、同第１仕切壁１３ｉと後壁部１３ｈ（図４における上側）を連結する第２仕切壁１３ｊとが逆Ｔ字状に形成され、前記ケース体１３の下層部分には、前記第１及び第２仕切壁１３ｉ，１３ｊにより完全に仕切られて、第１及び第２流路１６ａ，１６ｂが形成される。同流路１６ａ，１６ｂの水流方向はケース体１３の内部で前方から後方へと向かう水平方向である。同第１及び第２流路１６ａ，１６ｂはそれぞれ、前記後壁部１３ｈに形成された第１及び第２吐水口１８ｂ，１８ｂと、前記第１仕切壁１３ｉに形成されて前記分流室１３ｄと連通する第１及び第２導入口１９ａ，１９ｂとを有している。前記第１及び第２導入口１９ａ，１９ｂの流路側周縁には環状シール材１９ｃ，１９ｃが取り付けられている。この環状シール材１９ｃの材質としてはシリコンやＮＢＲ等が挙げられ、市販の水封用Ｏリングを使用することができる。
【００２７】
前記ケース体１３の右壁部１３ｇと前記第２仕切壁１３ｊとには、前記第１及び第２流路１６ａ，１６ｂの中央に相当する部位に軸挿通孔１３ｋが形成されている。同挿通孔１３ｋからは前記第１及び第２流路１６ａ，１６ｂの上下寸法よりも小さな径寸法をもつ切換軸１５が、同第１及び第２流路１６ａ，１６ｂを横断して水平方向に挿入されている。前記軸挿通孔１３ｋの内側周縁と前記切換軸１５との間には環状シール材１３ｋ′を介装し、両者間をシールして水の漏出を防ぐと共に、前記軸挿通孔１３ｋ及び切換軸１５の磨耗を防止している。この環状シール材１３ｋ′も上述の環状シール材１６ｃと同様に、シリコン、ＮＢＲ等の材質からなり適度な弾性を有する市販の水封用Ｏリングを使用できる。
【００２８】
前記切換軸１５の挿入端は左壁部１３ｆの内面に形成された軸支持凹部１３ｌに回転自在に支持されると共に、前記切換軸１５の露出端には同軸１５を回動させるための切換レバー１４が形成されている。前記切換レバー１４は、耐圧性や成形の容易性を考慮して、ＡＢＳ樹脂やＰＰ樹脂等のプラスチック材料を、前記切換軸１５には、耐圧性及び成形容易性に加えて耐磨耗性を考慮し、ポリアセタール樹脂やポリカーボネート樹脂等のエンジニアリングプラスチック材料を使用することが好ましい。
【００２９】
前記第１及び第２流路１６ａ，１６ｂには、前記切換軸１５と前記第１仕切壁１３ｉとの間に、球体１７ａ，１７ｂが配されている。同球体１７ａ，１７ｂの径寸法は、前記流路１６ａ，１６ｂの幅の１／２よりも大きく、且つ、前記切換軸１５と前記第１仕切壁１３ｉとの間の寸法よりも僅かに大きな値に設定されている。更に前記球体１７ａ，１７ｂは硬度、耐磨耗性及び防錆性を考慮してステンレス金属を採用する。
【００３０】
前記切換軸１５には、前記球体１７ａ，１７ｂの一部が密嵌する２つの凹部１５ａ，１５ｂが、互いに９０度の位相差をもって形成されている。従って、例えば図４に示すように、前記切換軸１５の前記第１流路１６ａ側に形成された凹部１５ａが、前記切換弁１０の手前側に向けて位置し、同第１流路１６ａに配された球体１７ａの一部が前記凹部１５ａに嵌合している場合には、前記第２流路１６ｂ側に形成された凹部１５ｂは前記切換弁１０の上方に向けて位置し、同第２流路１６ｂの球体１７ｂは前記切換軸１５の周面により前記第２導入口１９ｂに押し付けられる。このとき、上述したように前記球体１７ｂの径寸法が前記切換軸１５と前記第１仕切壁１３ｉとの間の寸法よりも僅かに大きく設定され、更に、前記第２導入口１９ｂには環状シール材１９ｃが取り付けられているため、前記第２導入口１９ｂは前記球体１７ｂにより隙間なく完全に閉塞シールされるものである。このように、凹部１５ａ，１５ｂを採用することで、前記切換軸１５の周面と前記導入口１９ａ，１９ｂとの間の寸法を必要最小限に
抑えることができるものである。
【００３１】
以下、上述した第１実施例のボール式水流切換弁１０の切換機構について水の流れとともに説明する。なお、図において矢印は水の流れを示している。
蛇口１から下方に向けて吐出され、ボール式水流切換弁１０のケース体１３に取り込まれた水は、取水路１３ｅに導かれて前記切換弁１０の中央から前方へ向かう水平方向に流れを変える。その後、取水路１３ｅから分流室１３ｄへ導入された水は、同分流室１３ｄで下方に向けて流れを変更する。
【００３２】
ここで前記分流室１３ｄに導入された水は、第１及び第２流路１６ａ，１６ｂの各第１及び第２導入口１９ａ，１９ｂから同流路１６ａ，１６ｂ内に流れ込もうとする。このとき、前記ボール式水流切換弁１０が上述したように図４に示す状態にある場合、即ち第２流路１６ａに形成された第２導入口１９ｂが完全に閉塞シールされている場合には、前記第１導入口１９ｂから前記第２流路１６ｂへと水が流入することはない。一方、第１流路１６ａは、前記分流室１３ｄからの水流により、同流路１６ａの第１導入口１９ａ近傍にある前記球体１９ａが後方の切換軸１５へと押しやられ、同球体１９ａが前記軸１５に形成された凹部１５ａへ嵌合される。そのため、前記第１導入口１９ａが開放され、水が前記第１流路１６ａへと流れ込む。このとき、水は再度、前記切換弁１０の前方から後方へと水平方向の流れに変更され、前記第１流路１６ａに形成された第１吐水口１８ａから水が吐出される。
【００３３】
この第１吐水口１８ａから吐出している水流を、第２吐水口１８ｂから吐出するよう切り換えるには、前記切換レバー１４を図４に示す状態から９０°手前に回動させる。それにより切換軸１５が回転して、図５に示すように第１流路１６ａ側の凹部１５ａは前記切換弁１０の下方に向けて位置すると共に、第２流路１６ｂ側の凹部１５ｂが同切換弁１０の手前側に向けて位置する。従って、前記第１流路１６ａの球体１７ａが前記切換軸１５の周面により前記第１導入口１９ａに向けて押し付けられると共に、前記第２流路１６ｂの球体１７ｂが前記凹部１５ｂに嵌合可能な状態となり、水流により前記球体１７ｂを後方の凹部１５ｂに押し付けて、前記第２導入口１９ｂが開放されて前記第２流路１６ｂへと水が流入し、前記第２吐水口１８ｂから水が吐出される。
【００３４】
このように、本第１実施例のボール式水流切換弁１０は、前記取水口１３ｂから前記ケース体１３に取り込まれた水は、一旦、分流室１３ｄへと導入された後、第１及び第２仕切壁１３ｉ，１３ｊにより隙間なく完全に仕切られた第１流路１６ａ又は第２流路１６ｂのいずれか一方へと流入されて、第１又は第２吐水口１８ａ，１８ｂから吐出される。そのため、従来のように流路が完全に仕切られていない切換弁のように、ケース体の内部で水流に乱れが生じるといった問題はなく、前記分流室１３ｄからの水流を前記球体１７ａ，１７ｂに効率よく作用させることができる。
【００３５】
しかも、前記第１及び第２流路１６ａ，１６ｂを開閉するために、第１及び第２導入口１９ａ，１９ｂを前記球体１７ａ，１７ｂにより閉塞する際に、水流を利用するのではなく、前記切換軸１５により前記球体１７ａ，１７ｂを前記導入口１９ａ，１９ｂに対して押し付けて閉塞するため、前記球体１７ａ，１７ｂには水流の勢いに関係なく、所定の押し付け力を作用させることができ、常に優れた水封性能を発揮することができ、水漏れが生じることもない。
【００３６】
また、本第１実施例のボール式切換弁１０は、前記第１及び第２流路１６ａ，１６ｂが隙間なく完全に仕切ると共に、その導入口１９ａ，１９ｂと切換軸１５との間に球体１７ａ，１７ｂを配しているため、従来のように、切換軸と吐水口との間に球体を配する場合のように、前記球体に水流を作用させるために同軸と吐水口との間に大きなスペースを設ける必要がない。そのため、前記切換弁１０を薄型化することができ、蛇口１の下方に広いスペースを確保することができる。
【００３７】
しかも、上述の実施例では前記第１及び第２流路１６ａ，１６ｂは、水流方向がケース体１３の前方から後方へ向かう水平方向であり、同流路１６ａ，１６ｂ内の前記切換軸１５及び球体１７ａ，１７ｂも水平方向に並んで配置されるため、前記切換弁１０の上下寸法には上下壁部の肉厚に前記軸１５又は球体１７ａ，１７ｂのいずれかの径寸法が加算されるにすぎず、前記切換弁１０の更なる薄型化が可能となる。
【００３８】
次に、本発明の第２実施例であるボール式水流切換弁２０について説明する。図６は前記ボール式水流切換弁２０の縦断面図である。前記ボール式水流切換弁２０は、上述した第１実施例と同様に、上壁部２３ａの中央に蛇口からの水を取り込むための取水口２３ｂが形成されたケース体２３を備え、同ケース体２３は前記取水口２３ｂと同一径の開口２２ａが形成されたリングプレート２２を介して固定リング２１により蛇口１の直下に固定される。
【００３９】
第２実施例において、前記ケース体２３には前記取水口２３ｂの直下に同取水口２３ｂと連通する分流室２３ｄが形成されており、更に、同分流室２３ｄの下方には前記ケース体２３の左右壁部２３ｆ，２３ｇを連結して前記分流室２３ｄを仕切る第１仕切壁２３ｉと、同第１仕切壁２３ｉと下壁部２３ｍを連結する第２仕切壁２３ｊとがＴ字状に形成されている。従って、本第２実施例では、前記ケース体２３に前記第１及び第２仕切壁２３ｉ，２３ｊにより完全に仕切られて形成された第１及び第２流路２６ａ，２６ｂは、その水流方向がケース体２３の上下方向である点で上述の第１実施例とは異なるものである。
【００４０】
前記第１及び第２流路２６ａ，２６ｂはそれぞれ、前記下壁部２３ｍに形成された第１及び第２吐水口２８ｂ，２８ｂと、前記第１仕切壁２３ｉに形成されて前記分流室２３ｄと連通する第１及び第２導入口２９ａ，２９ｂとを有している。前記第１及び第２導入口２９ａ，２９ｂの流路側周縁には環状シール材２９ｃ，２９ｃが取り付けられている。
【００４１】
前記ケース体２３の左壁部２３ｆと前記第２仕切壁２３ｊとには軸挿通孔２３ｋが形成され、同挿通孔２３ｋからは前記第１及び第２流路２６ａ，２６ｂの前後幅寸法よりも小さな径寸法をもつ切換軸２５が、同第１及び第２流路２６ａ，２６ｂを横断して水平方向に挿入されている。前記軸挿通孔２３ｋの内側周縁と前記切換軸２５との間には環状シール材２３ｋ′を介装し、両者間をシールして水の漏出を防ぐと共に、前記軸挿通孔２３ｋ及び切換軸２５の磨耗を防止している。前記切換軸２５の挿入端は右壁部２３ｇの内面に形成された軸支持凹部２３ｌに回転自在に支持されると共に、前記切換軸２５の露出端には同軸２５を回動させるための切換レバー２４が形成されている。
【００４２】
前記第１及び第２流路２６ａ，２６ｂには、前記切換軸２５と前記第１仕切壁２３ｉとの間には、両者間の寸法よりも僅かに大きな径寸法を有するステンレス金属製の球体２７ａ，２７ｂが配されており、前記切換軸２５と球体２７ａ，２７ｂとはケース体２３の上下方向に配列されている。前記切換軸２５には、前記球体２７ａ，２７ｂの一部が密嵌する２つの凹部２５ａ，２５ｂが、互いに９０度の位相差をもって形成されている。
【００４３】
第２実施例によるボール式水流切換弁２０では、蛇口から下方に向けて吐出された水は、直接、ケース体２３の分流室２３ｄへと導入される。同分流室２３ｄへと導入された水は、第１及び第２流路２６ａ，２６ｂの各第１及び第２導入口２９ａ，２９ｂから同流路２６ａ，２６ｂ内に流れ込もうとする。このとき、前記ボール式水流切換弁２０が図６に示す状態にある場合、即ち第２流路２６ａに形成された第２導入口２９ｂが完全に閉塞シールされている場合には、前記第１導入口２９ｂから前記第２流路２６ｂへと水が流入することはない。一方、第１流路２６ａは、前記分流室２３ｄからの水流により、同流路２６ａの第１導入口２９ａ近傍にある前記球体２９ａが下方の切換軸２５へと押しやられ、同球体２９ａが前記軸２５に形成された凹部２５ａへ嵌合して前記第１導入口２９ａが開放され、水が前記第１流路２６ａへと流れ込み、第１吐水口２８ａから吐出する。なお、本第２実施例においては、本切換弁２０の内部における一連の水の流れにおいて、その流れの方向は常に切換弁２０の上下方向である。
【００４４】
なお、この第１吐水口２８ａから吐出している水流を、第２吐水口２８ｂから吐出するよう切り換えるには、前記切換レバー２４を９０°回動させるだけであり、その操作に伴う切換機構は上述した第１実施例と同一である。
【００４５】
このように、本第２実施例のボール式水流切換弁２０においても、第１実施例と同様に、第１流路２６ａ及び第２流路２６ｂが第１及び第２仕切壁２３ｉ，２３ｊにより隙間なく完全に仕切られているため、ケース体の内部で水流に乱れが生じるといった問題はなく、前記分流室２３ｄからの水流を前記球体２７ａ，２７ｂに効率よく作用させることができる。そのため、従来のように球体に水流を作用させるべく切換軸と吐水口との間に大きなスペースを設ける必要がなく、前記切換弁２０の上下寸法を従来の切換弁と比べ大幅に削減することができる。
【００４６】
また、前記第１及び第２流路２６ａ，２６ｂを開閉するために、第１及び第２導入口２９ａ，２９ｂを前記球体２７ａ，２７ｂにより閉塞する際に、水流を利用するのではなく、前記切換軸２５により前記球体２７ａ，２７ｂを前記導入口２９ａ，２９ｂに対して押し付けて閉塞するため、前記球体２７ａ，２７ｂには水流の勢いに関係なく、所定の押し付け力を作用させることができ、常に優れた水封性能を発揮することができ、水漏れが生じることもない。
【００４７】
また、本第２実施例のボール式切換弁２０は、前記第１及び第２流路２６ａ，２６ｂの水流方向が上下方向であるため、前記切換軸２５と球体２７ａ，２７ｂとが上下方向に並んで配置されている。そのため同切換弁２０の上下寸法は上述した第１実施例よりは大きくなるものの、その前後方向の寸法を小さくすることができる。
【００４８】
なお、上述の第１及び第２実施例においては、第１仕切壁と第２仕切壁とにより２つの流路に仕切られているが、更に多数の仕切壁により多数の流路に仕切ることも可能である。
【００４９】
更に、上述した実施例は、いずれも球体の一部が密嵌する凹部を採用し、球体の径寸法を切換軸と導入口との間の寸法よりも僅かに大きく設定し、流路を閉塞する場合には前記切換軸の周面により前記球体を前記導入口へ押し付け、一方、流路を開放する場合には同凹部に前記球体が密嵌させる構造としている。この構造によれば、上述したように前記切換軸と導入口との間の寸法を必要最小限に抑えることができるため、水流切換弁の寸法をコンパクトに刷る上で最も効果的である。
【００５０】
しかしながら、図７に示すように、切換軸３５に、その頂部３５ｂに球体３７の一部が密嵌する突出部３５ａを形成することもできる。前記突出部３５ａは、前記切換軸３５に沿ってらせん状に形成され、一端に向けて収束する球体案内溝３５ｃが形成されている。
【００５１】
突出部３５ａの頂部３５ｂが導入口３９に対向する位置にあるときに、前記頂部３５ｂに密嵌している前記球体３７は前記導入口３９を閉塞している。その状態で切換軸３５を回転させると、前記球体３７は図７において仮想線で示す位置まで前記球体案内溝３５ｃに沿って横方向にずれ、前記導入口３９との間に間隙が形成されて前記導入口３９が開放される。このように、前記球体案内溝３５ｃを形成することにより、球体３７は正確に前記頂部３５ｂへと案内されるため、前記導入口３９を確実に閉塞することができる。
【００５２】
【発明の効果】
上述したように、本発明のボール式切換弁は、ケース体の内部に形成された複数の流路が、隙間なく完全に仕切られているため、水流の乱れが生じることがなく、同流路を開閉する球体に水流を効率よく作用させることができる。しかも前記流路への導入口と切換軸との間に前記球体を配し、その球体を前記軸により前記導入口へ押し付ける構成であるため、前記球体は水流の勢いに関係なく常に所定の押圧力で前記導入口に押し付けられ、同導入口を確実に閉塞することができる。
【００５３】
また、上述のように前記流路が完全に仕切られ、効率よく水流を前記球体に作用させることができるため、前記球体が配されている前記軸と導入口との間の寸法を小さく構成することができる。更に前記流路の水流方向が水平方向である場合には、前記切換軸と球体とを水平に配列することができるため、前記切換弁の上下寸法を極めて小さくでき大幅な薄型化が可能となる。一方、前記水流方向が上下方向であり、前記切換軸と球体とが上下に配列されている場合には、切換弁の前後の寸法を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例によるボール式水流切換弁の蛇口への取付時における外観斜視図である。
【図２】前記ボール式水流切換弁の上面図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ線に沿った横断面図である。
【図４】図１におけるＢ−Ｂ線に沿った横断面図である。
【図５】図４とは異なる切換状態にあるＢ−Ｂ線に沿った横断面図である。
【図６】第２実施例によるボール式水流切換弁の縦断面図である。
【図７】球体離間手段の変形例を示す斜視図である。
【図８】従来のボール式切換弁の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 蛇口
１０ ボール式水流切換弁
１１ 固定リング
１２ リングプレート
１２ａ 開口
１３ ケース体
１３ａ 上壁部
１３ｂ 取水口
１３ｃ 前壁部
１３ｄ 分流室
１３ｅ 取水路
１３ｆ 左壁部
１３ｇ 右壁部
１３ｈ 後壁部
１３ｉ 第１仕切壁
１３ｊ 第２仕切壁
１３ｋ 軸挿通孔
１３ｋ′ 環状シール材
１３ｌ 軸支持凹部
１４ 切換レバー
１５ 切換軸
１５ａ，１５ｂ 凹部
１６ａ，１６ｂ 第１及び第２流路
１７ａ，１７ｂ 球体
１８ｂ，１８ｂ 第１及び第２吐水口
１９ａ，１９ｂ 第１及び第２導入口
１９ｃ 環状シール材
２０ ボール式水流切換弁
２１ 固定リング
２２ リングプレート
２２ａ 開口
２３ ケース体
２３ａ 上壁部
２３ｂ 取水口
２３ｄ 分流室
２３ｆ 左壁部
２３ｇ 右壁部
２３ｉ 第１仕切壁
２３ｊ 第２仕切壁
２３ｋ 軸挿通孔
２３ｋ′ 環状シール材
２３ｌ 軸支持凹部
２３ｍ 下壁部
２４ 切換レバー
２５ 切換軸
２５ａ，２５ｂ 凹部
２６ａ，２６ｂ 第１及び第２流路
２７ａ，２７ｂ 球体
２８ａ，２８ｂ 第１及び第２吐水口
２９ａ，２２ｂ 第１及び第２導入口
２９ｃ 環状シール材
３５ 切換軸
３５ａ 突出部
３５ｂ 頂部
３５ｃ 球体案内溝
３７ 球体
３９ 導入口
４０ ボール式水流切換弁
４１ 固定リング
４２ リングプレート
４２ａ 開口
４３ ケース体
４３ａ 上壁部
４３ｂ 取水口
４３ｃ 固定部
４３ｄ 右壁部
４３ｅ 切換軸挿通孔
４３ｅ′ 環状シール材
４３ｆ 左壁部
４３ｇ 軸支持部
４３ｈ 下壁部
４４ 切換レバー
４５ 切換軸
４５ａ〜ｃ 円板
４５ｄ，４５ｅ 突起
４７ａ，４７ｂ 球体
４８ａ，４８ｂ 吐水口
４８ｃ 環状シール材
Claims (6)
- 取水口と複数の吐水口とが複数の流路を介して連通されてなるケース体と、
同ケース体の取水口を給水口に着脱自在に固定する固定部材と、
一端が前記ケース体の内部で回転自在に支持され他端がケース体外に突出している切替軸と、
前記切替軸の他端に形成された切換レバーと、
複数の前記流路にそれぞれ配され、前記切換軸の回転により各流路を開閉する複数の球体と、を備えてなるボール式水流切換弁において、
複数の前記流路は仕切壁により区画され、各流路はそれぞれに同流路への導入口と前記吐水口とを有しており、
前記球体は前記導入口と前記切換軸との間に配され、
前記切換軸はその周面上に前記球体の一部を密嵌させることが可能な位相差をもつ位置に形成された複数の凹部を有してなる、
ことを特徴とするボール式水流切換弁。 - 取水口と複数の吐水口とが複数の流路を介して連通されてなるケース体と、
同ケース体の取水口を給水口に着脱自在に固定する固定部材と、
一端が前記ケース体の内部で回転自在に支持され他端がケース体外に突出している切替軸と、
前記切替軸の他端に形成された切換レバーと、
複数の前記流路にそれぞれ配され、前記切換軸の回転により各流路を開閉する複数の球体と、を備えてなるボール式水流切換弁において、
複数の前記流路は仕切壁により区画され、各流路はそれぞれに同流路への導入口と前記吐水口とを有しており、
前記球体は前記導入口と前記切換軸との間に配され、
前記切換軸はその周面上に前記球体の一部を密嵌させることが可能な位相差をもつ位置に形成された複数の突出部を有し、
前記突出部の頂部には、前記球体の一部を密嵌させることが可能な球体案内溝が形成されている、
ことを特徴とするボール式水流切換弁。 - 前記球体案内溝は、切替軸の一端に収束されるようにらせん状に形成されている請求項２記載のボール式水流切換弁。
- 前記切換軸が前記複数の流路に対して直交して配されてなる請求項１〜３のいずれかに記載のボール式水流切換弁。
- 前記仕切壁により区画された前記複数の各流路の水流方向が前記ケース体内で水平方向である請求項４記載のボール式水流切換弁。
- 前記導入口に環状シール材を取り付けてなる請求項１〜５のいずれかに記載のボール式水流切換弁。
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