JP4471587B2

JP4471587B2 - 流路切り替え装置

Info

Publication number: JP4471587B2
Application number: JP2003141895A
Authority: JP
Inventors: 哲男大関; 裕人湯浅; 浩一徳久
Original assignee: Osaka Gas Chemicals Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Chemicals Co Ltd
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2023-05-20
Also published as: JP2004346964A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弁室に１つの流入口と複数の流出口を設け、前記複数の流出口の夫々に、弁座と、弁室内に位置して前記弁座に対して密接及び離間自在な弁体とを設けた流路切り替え装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記流路切り替え装置は、例えば水道の蛇口に取り付けて、流入口から弁室内に流入させた水道水の流路を浄水部に通流させる浄水用流出口や、水道水をそのまま直流状態もしくはシャワー状態で排出させる原水用流出口に切り替えるのに用いられるが、第１の従来技術では、弁体としてのボールを水流及び自重で各弁座に密接させるとともに、弁室の横壁から弁室内に複数の操作棒を挿入して各弁座上に位置している各ボールを横向きに押圧可能に配置し、複数の操作棒を択一的に操作して各弁体を各弁座から離間させて、その弁体を備えた流出口に流路を切り替えるように構成していた（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
また、第２の従来技術では、複数の流出口に夫々連なる複数の出口側流路を横切る状態で挿入した１つの操作棒を棒長手軸芯周りに回転自在に保持するとともに、異なる回転角度位置で各弁体に接当して弁座から離間させる複数のカム部を操作棒に備え、この操作棒を回転操作して各流出口の弁座上に位置している各弁体を各カム部で押し上げて弁座から離間させ、流路切り替えを行うように構成していた（特許文献３、特許文献４参照）。なお、この特許文献には、弁体を水流及び自重で弁座に密接させるものと、弁体を圧縮バネで押して弁座に密接させるものが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特公平５−３１０３６号公報（第１−４頁、第１図−第６図）
【特許文献２】
実開平６−４１８８７号公報（第１−７頁、図１−図３）
【特許文献３】
特許第３２１８８５６号公報（第１−３頁、図１−図４）
【特許文献４】
特開平９−１４４９１３号公報（第１−６頁、図１−図６）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記第１の従来技術では、水道水の静圧が高圧状態で加わっている弁室内に操作棒を挿入しているため、操作棒と弁室横壁との摺動箇所をシールするシール部を高圧に耐える構造にする必要があり、その結果、操作棒を押し引き操作するときの上記シール部の摺動抵抗が大きくなって、流路の切り替え操作に大きな力を要するとともに、操作棒の押し引き操作の繰り返しによってシール部が磨耗し、耐久性が低下するという問題があった。又、弁体を弁座に対して側方に押圧してずらすので、その操作により、弁座が偏磨耗し、シール性低下の原因ともなっていた。
【０００６】
一方、第２の従来技術では、操作棒が出口側流路に配置されているため、流れ状態での比較的低い圧力の動圧が操作棒の各出口側流路に対するシール部に加わるが、高圧の水道水の静圧がそのまま加わる不利はない。しかし、操作棒が複数の出口側流路を横切って配置されているので、隣接する出口側流路間での漏れを相互にシールするためのシール材として、摺動抵抗の大きいＯ−リング等を使用する必要があり、さらに、上記シール部は切り替え流路数に応じて複数箇所（例えば３つの出口側流路に切り替える場合は３箇所）設けられるので、流路の切替操作時に複数箇所全てのシール部の摺動抵抗が負荷となる。加えて、操作棒が基端側で受けた回転力を棒のねじり剛性を利用して先端側に伝達する構造であるため、操作棒の上記摺動抵抗に対するねじり強度（曲げ強度）を高くする必要から操作棒の直径が太くなり重量が重くなるとともに、上記シール部の外径も大きくなり、一層摺動抵抗が大きくなっていた。そして、上記各理由のために摺動抵抗が過大になり、シール部の耐久性が低下するおそれがあった。その結果、全体構造が大型化する不利があるとともに、流路切り替え操作時の操作抵抗を小さくし耐久性を向上させることが困難であった。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化しながら、流路切り替え時の操作抵抗を小さくし、耐久性を向上させることが可能となる流路切り替え装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を実現するための本発明に係る流路切り替え装置の第１の特徴構成は、請求項１に記載したように、前記各弁体を前記各弁座に密接するように前記各流出口側へ向けて弾性付勢する弾性付勢手段と、前記各流出口に連なる各出口側流路内に、前記各弁体を押圧して前記各弁座から離間可能な弁体押圧位置と前記各弁体を押圧しない弁体非押圧位置とに移動自在に保持された複数の押し部材と、前記弾性付勢手段の弾性付勢力に抗して前記各弁体が択一的に前記各弁座から離間するように、前記複数の押し部材を択一的に前記弁体押圧位置に移動させる移動操作手段が設けられ、前記移動操作手段が、異なる回転角度位置において前記複数の押し部材の夫々に接当して前記弁体押圧位置に移動させるカム部を備えた回転操作式の単一の操作具で構成され、前記複数の押し部材が、互いに平行に、且つ、その軸心方向視において、一直線上に位置するように並列配置され、前記単一の操作具の回転軸心が、前記複数の押し部材と平行に配置され、且つ、前記単一の操作具の回転軸心が、前記複数の押し部材の軸心方向視において、その複数の押し部材の並列配置方向である前記一直線に対して直交する方向で、前記一直線から離れた位置に配置されている点にある。
【０００９】
すなわち、各流出口に連なる各出口側流路内に弁体押圧位置と弁体非押圧位置とに移動自在に保持された複数の押し部材のいずれかを、移動操作手段によって上記弁体押圧位置に移動させると、その押し部材によって押圧された弁体が弾性付勢手段の弾性付勢力に抗して弁座から離間し、この弁体に対応する流出口と１つの流入口とが連通するように流路が切り替えられる。
【００１０】
上記流路の切り替え操作において、各押し部材は互いに分離した各出口側流路内に個別に保持されているので、各押し部材の各出口側流路に対するシール部を通して隣接する出口側流路間で漏れが発生するおそれは全くなく、上記シール部のシール性はそれほど高くする必要はないため、各出口側流路内から外部への一方向の漏れをシールする断面Ｕ字型パッキン等の摺動抵抗の小さいシール材を使用することができる。同時に、各押し部材の操作負荷が１つのシール部の摺動抵抗になるため、第２の従来技術の項で述べた複数の出口側流路を横断する操作棒では、各出口側流路で操作棒をシールする複数箇所のシール部の摺動抵抗が操作負荷となるのに比べて、操作負荷を小さくすることができる。その結果、各押し部材のシール部における摺動抵抗を小さくすることができるとともに、各押し部材の移動操作の繰り返しによるシール部の磨耗も少なくして耐久性を向上させることができる。しかも、各出口側流路が各押し部材の保持部を兼用しているので、専用の保持部を設ける必要もなく、全体構造が小型に構成できる。
従って、小型化しながら、流路切り替え時の操作抵抗を小さくし、耐久性を向上させることが可能となる流路切り替え装置を提供することができる。
更に、上記単一の操作具を回転操作すると、異なる回転角度位置において、操作具に備えたカム部が複数の押し部材の夫々に接当して弁体押圧位置に移動させ、弁体押圧位置に移動した複数の押し部材の夫々で押圧された各弁体が各弁座から離間して、その弁体が設けられた流出口に流路が切り替えられる。
従って、単一の操作具の回転操作によって目的の流出口への流路切り替え操作を簡単に行うことができ、流路切り替え装置の好適な実施形態が提供される。
そして、第２の特徴構成は、請求項２に記載したように、第１の特徴構成において、前記流出口及び押し部材が、３つずつ設けられている点にある。
【００１１】
第３の特徴構成は、請求項３に記載したように、第１又は第２の特徴構成において、前記押し部材が、直線状に形成された前記各出口側流路内に流路方向に沿って移動自在に保持され且つ前記各流出口側へ移動して前記弁体押圧位置に位置する点にある。
すなわち、押し部材が直線状に形成された各出口側流路内で直線的に移動して弁体を押圧する構造であるため、押し部材を小径に形成して小型軽量化しても、所望の押し強度を確保することができ、同時に、シール部の外径も小さくなって、一層摺動抵抗が小さくなる。
従って、より一層の小型化、操作抵抗の低減及び耐久性の向上が可能となる流路切り替え装置の好適な実施形態が提供される。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
同第４の特徴構成は、請求項４に記載したように、第１の特徴構成において、前記流入口が原水の流入口であり、前記複数の流出口が、前記原水を浄化部に通流させる浄化用流出口と、前記原水をそのまま外部へ排出させる原水用流出口とで構成されている点にある。
すなわち、流入口から流入させた原水を浄化するときは、複数の流出口のうちの浄化用流出口に流路を切り替え、原水を浄化せずにそのまま外部に排出するときは、複数の流出口のうちの原水用流出口に流路を切り替える。
従って、例えば原水である水道水を浄化するかあるいは浄化せずそのまま使用するような選択を行う場合に用いることができる流路切り替え装置の好適な実施形態が提供される。
そして、第５の特徴構成は、請求項５に記載したように、第４の特徴構成において、前記原水用流出口として、直流用流出口とシャワー用流出口の２つが設けられている点にある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る流路切り替え装置の発明の実施の形態について、図１に示すように、水道の蛇口Ｊに取り付けて浄水部２０への流路切り替えを行う場合を例にして、以下、図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１〜図５に示すように、本発明の流路切り替え装置は、弁室１に１つの流入口２と複数の流出口３を設け、複数の流出口３の夫々に、弁座４と、弁室１内に位置して前記弁座４に対して密接及び離間自在な弁体としての金属（ＳＵＳ）製ボール５を設けている。弁座４は各流出口３に相当する位置に円形開口を有するゴムパッキンで構成されている。なお、図３は図２のＡ−Ａ位置での縦断面図、図４は図２のＢ−Ｂ位置での縦断面図、図５（ロ）は図２のＣ−Ｃ位置での縦断面図、図２は図３のＤ−Ｄ位置での平面断面図を夫々示す。
【００１９】
流入口２は、原水（水道水）の流入口であって弁室１の上部に設けられ、流入口２の縁部に水栓取り付け用の環状パッキン２Ａが設けられている。そして、先端外周部にネジが形成された水道の蛇口Ｊの端部をパッキン２Ｂでシールしながら、水栓取り付けリング７を被せた状態のアダプタ７Ａを蛇口Ｊにネジ止めした後、このアダプタ７Ａを上記流入口２の環状パッキン２Ａに押し当てながら、水栓取り付けリング７をケーシング６に螺合させて締め付けて、流入口２を水道の蛇口Ｊに接続している。
【００２０】
一方、複数の流出口３は、水道水を浄化部２０に通流させる浄化用流出口３Ａと、水道水をそのまま外部へ排出させる原水用流出口３Ｂ，３Ｃとで構成され、この原水用流出口３Ｂ，３Ｃには、直流排出口２１に連通した直流用流出口３Ｂと、多数の小孔を備えたシャワー排出口２２に連通したシャワー用流出口３Ｃの２つが設けられている。なお、上記浄化部２０については詳述しないが、水道水を浄化する円筒状の濾過カートリッジ２０Ａを内蔵して、流路切り替え装置の横側に配置されている。
【００２１】
前記各ボール５を各弁座４に密接するように各流出口３側へ向けて弾性付勢する弾性付勢手段としての複数のスプリング８が設けられている。各スプリング８は圧縮状態で設置され、復元力で各ボール５を弁座４の正面方向に沿って押して縦姿勢の弁座４に密接させる。従って、水圧が低い場合でも良好に閉弁状態を維持できる。そして、弁室１の下部は、仕切り壁によって３つの小弁室１Ａ，１Ｂ，１Ｃに区画され、各小弁室１Ａ，１Ｂ，１Ｃにボール５とスプリング８を対にして収容し、ボール５とスプリング８の可動範囲を規制している。
【００２２】
前記各流出口３に連なる各出口側流路９内に、各ボール５を押圧して前記各弁座４から離間可能な弁体押圧位置と各ボール５を押圧しない弁体非押圧位置とに移動自在に保持された複数の押し部材１０が設けられている。具体的には、前記押し部材としてのプッシュロッド１０が、直線状に形成された前記各出口側流路９内に流路方向に沿って移動自在に保持され且つ前記各流出口３側へ移動して前記弁体押圧位置に位置する。なお、上記各出口側流路９の流路方向は各弁座４の正面方向に沿っており、また、出口側流路９の内径は、流出口３に近い前側部分が後側部分よりも小径に形成されている。各プッシュロッド１０は、軽量化とともに流路確保のために、大部分を小径の棒体に形成するとともに、出口側流路９の前側部分の内壁と微小間隙を隔てる状態で断面が十字形状の前支持部１０ａと、出口側流路９の後側部分の内壁と微小間隙を隔てる状態で円形断面の後支持部１０ｂを設け、この後支持部１０ｂの周部に断面Ｕ字型の環状パッキン１１を配置している。ここで、断面Ｕ字型のパッキン１１は圧力がかかっていないときの摺動抵抗が小さい特徴があり、出口側流路９の内部から外部への流体の漏れをシールする状態にシール方向を設定している。また、プッシュロッド１０の前面はボール５に接当するために平面に形成され、後面は半球面に形成されている。
なお、図示の実施形態では、流出口３Ａ，３Ｂ，３Ｃ及びプッシュロッド１０が、３つずつ設けられている。
【００２３】
前記スプリング８の弾性付勢力に抗して前記各ボール５が択一的に各弁座４から離間するように、複数のプッシュロッド１０を択一的に前記弁体押圧位置に移動させる移動操作手段１００が設けられている。具体的には、この移動操作手段１００は、異なる回転角度位置において複数のプッシュロッド１０の夫々に接当して前記弁体押圧位置に移動させるカム部１５Ａを備えた回転操作式の単一の操作具１５で構成されている。ここで、スプリング８の弾性付勢力の方向とプッシュロッド１０が各ボール５を押圧する方向は共に弁座４の正面方向に沿って反対向きであるので、各ボール５は弁座４の正面方向に向かって密接及び離間する。従って、弁座４のゴムパッキンのシール箇所の劣化（圧縮ひずみ）が均一となり、長期のシール維持性能が高くなる。
そして、複数のプッシュロッド１０が、互いに平行に、且つ、その軸心方向視において、一直線上に位置するように並列配置され、前記単一の操作具１５の回転軸心が、複数のプッシュロッド１０と平行に配置され、且つ、その単一の操作具１５の回転軸心が、前記複数の押し部材の軸心方向視において、その複数のプッシュロッド１０の並列配置方向である前記一直線に対して直交する方向で、前記一直線から離れた位置に配置されている。
【００２４】
図６に示すように、上記操作具１５は、ハンドル１５Ｂと、ハンドル１５Ｂが回転軸に取り付けられる半円形状の円盤部１５Ｃを備え、カム部１５Ａは円盤部１５Ｃの表面に形成されている。そして、図５（イ）に示すように、ハンドル１５Ｂを中央位置（垂直方向に向いた位置）にすると、カム部１５Ａが中央のプッシュロッド１０に接当し、スプリング８の弾性付勢力に抗して中央のプッシュロッド１０を押圧移動させて、直流用流出口３Ｂのボール５を弁座４から離間させ、直流排出口２１から水道水が排出される。この位置からハンドル１５Ｂを右側又は左側に４５度回転させると、円盤部１５Ｃが回転して、カム部１５Ａが右側又は左側の各プッシュロッド１０に接当して、浄化用流出口３Ａ又はシャワー用流出口３Ｃのボール５を弁座４から離間させ、浄化部２０へ通流させるか又はシャワー排出口２２から水道水が排出される。カム部１５Ａの中央頂部箇所には、各流路の切り替え操作位置（適正回転角度）を認識し易くするために、プッシュロッド１０の後端球面を落し込むための凹部ｈｂが形成されている。
【００２５】
上記のようにハンドル１５Ｂを回転操作して流路切替を行うときに、開弁位置と閉弁位置の間で反対方向に移動する２つのプッシュロッド１０のシール材（断面Ｕ字型のパッキン１１）の摺動抵抗が操作負荷となるが、開弁位置から閉弁位置に移動するプッシュロッド１０（図２で左右の流入口３Ａ，３Ｃのいずれかに対応する）のＵ字型パッキン１１の摺動抵抗は小さくなり、閉弁位置から開弁位置に移動するプッシュロッド１０（図２で真中の流入口３Ｂに対応する）のＵ字型パッキン１１の摺動抵抗だけが実質的な負荷となる。そのため、本発明においては、第２の従来技術の項で述べたカム部付きの操作棒を回転して流路切替操作を行う場合に、操作棒をシールする３つのＯ−リング等の全ての摺動抵抗が操作負荷となるのに比べて、操作負荷を小さくすることができる。
【００２６】
なお、図示はしないが、別の操作具の形態として、上記ハンドル１５Ｂの中央位置（直流流出位置）を水平方向に向いた位置として、この水平位置からハンドル１５Ｂを上側又は下側に４５度回転させて流路切り替えを行う構成でもよい。
【００２７】
上記のようにプラスマイナス４５度（合計で９０度の回転範囲）と比較的小さな回転角度操作で流路切り替えが可能になるので、操作距離が短くなり操作が容易となる。なお、上記回転操作具１５については、上記のようにプラスマイナス４５度の範囲で回転操作する構成の他に、４５度回転ごとにエンドレスで順次流路切り替えを行うものや、４５度刻みで３６０度の範囲で回転操作する等種々変形できる。また、１つの流路から次の流路に切り替えるときの必要回転操作角度も、４５度以外の角度に設定することができる。
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【００３６】
〔別実施の形態〕
上記実施形態では、弁体５をボールで構成したが、ボール以外の各種形状の弁体を用いることができる。
【００３７】
上記実施形態では、弾性付勢手段８をコイルスプリングで構成したが、これ以外に、板バネ等のバネ類や、硬質ゴム等の弾性材料等で構成してよい。なお、板バネの場合には、複数のバネを一体化した金属製の板バネや、複数のバネを一体化した樹脂製の板バネなどに構成することが可能である。
【００３８】
上記実施形態では、押し部材１０を直線状に形成された出口側流路９内に流路方向に沿って移動自在に保持されたロッド状部材に形成したが、これ以外の各種形状の押し部材を用いることができる。
【００３９】
【００４０】
上記実施形態では、本発明の流路切り替え装置を、水道水を原水として浄化部（浄水器）への流路切り替えを行う場合に適用したが、これ以外の流体を対象として流路切り替えを行う用途に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】流路切り替え装置と浄水器の外観を示す側面図と底面図
【図２】実施形態の流路切り替え装置を示す平面断面図
【図３】実施形態の流路切り替え装置と浄水器を示す正面縦断面図
【図４】実施形態の流路切り替え装置を示す正面縦断面図
【図５】実施形態の流路切り替え装置の切り替え操作の説明図と側面縦断面図
【図６】実施形態の流路切り替え装置に用いる回転操作具の正面図、平面図及び斜視図
【符号の説明】
１弁室
２流入口
３流出口
３Ａ浄化用流出口
３Ｂ原水用流出口としての直流用流出口
３Ｃ原水用流出口としてのシャワー用流出口
４弁座
５弁体
８弾性付勢手段
９出口側流路
１０押し部材
１５単一の操作具
１５Ａカム部
１００移動操作手段

Claims

弁室に１つの流入口と複数の流出口を設け、前記複数の流出口の夫々に、弁座と、弁室内に位置して前記弁座に対して密接及び離間自在な弁体とを設けた流路切り替え装置であって、
前記各弁体を前記各弁座に密接するように前記各流出口側へ向けて弾性付勢する弾性付勢手段と、
前記各流出口に連なる各出口側流路内に、前記各弁体を押圧して前記各弁座から離間可能な弁体押圧位置と前記各弁体を押圧しない弁体非押圧位置とに移動自在に保持された複数の押し部材と、
前記弾性付勢手段の弾性付勢力に抗して前記各弁体が択一的に前記各弁座から離間するように、前記複数の押し部材を択一的に前記弁体押圧位置に移動させる移動操作手段が設けられ、
前記移動操作手段が、異なる回転角度位置において前記複数の押し部材の夫々に接当して前記弁体押圧位置に移動させるカム部を備えた回転操作式の単一の操作具で構成され、
前記複数の押し部材が、互いに平行に、且つ、その軸心方向視において、一直線上に位置するように並列配置され、
前記単一の操作具の回転軸心が、前記複数の押し部材と平行に配置され、且つ、前記単一の操作具の回転軸心が、前記複数の押し部材の軸心方向視において、その複数の押し部材の並列配置方向である前記一直線に対して直交する方向で、前記一直線から離れた位置に配置されている流路切り替え装置。
前記流出口及び押し部材が、３つずつ設けられている請求項１記載の流路切り替え装置。
前記押し部材が、直線状に形成された前記各出口側流路内に流路方向に沿って移動自在に保持され且つ前記各流出口側へ移動して前記弁体押圧位置に位置する請求項１又は２記載の流路切り替え装置。
前記流入口が原水の流入口であり、前記複数の流出口が、前記原水を浄化部に通流させる浄化用流出口と、前記原水をそのまま外部へ排出させる原水用流出口とで構成されている請求項１記載の流路切り替え装置。
前記原水用流出口として、直流用流出口とシャワー用流出口の２つが設けられている請求項４記載の流路切り替え装置。