JP5374778B2 - 流量制御機構 - Google Patents

Description

本発明は、水道から吐出される水の流量を制御する流量制御機構に関する。

水道から外部に水を吐出させる場合、水道使用者は、水の勢い、あるいは水とシンクとの衝突音などの情報を基にして蛇口・コックの操作を行う。しかしながら、所望の水量が水道から吐出されているか否かの判断は、水道使用者の主観によるものである。そのため、ほとんどの場合、水道使用者の感覚以上の水が吐出されている。このような問題を解決するため、水道から吐出される水の節水技術について多くの開発が行われている。

上記節水技術として、下記特許文献１に記載の発明が開示されている。特許文献１の技術は、水道から供給される水を通す通水室に、通水孔が所定数設けられた通水盤と、その通水盤に回動自在に重畳される制水盤を備える制水駒が内在され、制水盤を回転させることで通水盤の通水孔の開孔面積を調節し、水道から排出される水量を制御する流量制御弁に関するものである。

特開２００６−７７４０４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明は、通水盤及び制水盤を含む制水駒を接合金具内に固定させるのに、専用のブッシュを設けなければならず、接合金具内部の構造が複雑化し、かつ部品点数が増えるという課題を有する。また、その分、加工コストの面でも課題を有する。さらに、通水盤に設けられる通水孔の開孔面積の上限が低く、結果、流量を調節できる範囲が狭い。そのため、比較的多くの水を溜める必要のある場合などは、所望の水量を得るのに時間が掛かる等、水道使用者の使用ニーズに応じた適切な操作ができないという課題を有する。

上記課題に鑑み、本発明は、部品点数を少なくして、全体の構造を簡素化すると共に、外部に吐出される水の流量調節の範囲を広くし、水道使用者の種々の使用ニーズに適切に応えることを可能とする流量制御機構を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための本発明に係る流量制御機構は、
水道から供給される水の流量を調節する流量調節部と、
前記水道吐出口端部に取り付けられる筒状の吐出口接合部とを含み、
前記流量調節部は、
通水用孔を備える基盤と、
前記通水用孔を被覆可能であり、且つ前記通水用孔を被覆する主扇部と、前記主扇部の端縁から外側に延びる拡径部とを備える回転盤と、
前記回転盤を前記基盤に対して回転可能に係止する回転盤係止手段と、
を備え、
前記吐出口接合部は、前記流量調節部を収容可能であり、
その内部に前記基盤を支持する基盤支持部を備え、
前記基盤支持部は、入水側から出水側に向かって内径が狭くなるテーパー状の形状を有することを特徴としている。

また前記基盤支持部は、入水側から出水側に向かって内径が狭くなるテーパー状の形状を有することが好ましい。さらに、前記回転盤は、前記回転盤係止手段により、前記回転盤及び前記基盤の各々の中心が重なるよう前記基盤上に係止され、前記回転盤の形状が、その中心を原点として描かれる扇形であり、前記基盤の通水用孔の形状が、前記基盤の中心を原点として描かれる扇形であることが好ましい。

本発明によれば、流量調節部を吐出口接合部の内部に納める際、追加の専用部品を施す必要がないため、部品点数を大幅に削減することができる。結果、流量制御機構の全体構造を簡素化することができる。さらに、基盤の通水用孔及び回転盤の形状から、外部に吐出される水の流量調節の範囲を拡張させることができる。よって、水道使用者の種々のニーズに適切に応えることが可能な流量制御機構を提供することができる。

本発明に係る実施形態の使用状態を示す図。 本発明に係る実施形態の分解斜視図。 本発明に係る実施形態の垂直断面図。 本発明に係る実施形態の垂直断面図。 第一の実施形態に係る流量調節部の上面図。 本実施形態と従来技術との流量制御範囲の違いを示す図。 第二の実施形態に係る流量調節部の上面図。 回転盤を基盤に重ねた状態の第二の実施形態に係る流量調節部の上面図。 第二の実施形態に係る通水用孔の開孔面積の変化を示す図。 第二の実施形態に係る回転盤の回転角と通水用孔の開孔面積の関係を示す図。 第二の実施形態に係る流量調節部の上面図。 第二の実施形態に係る流量調節部の上面図。 動水圧毎の吐出量の変化を示すグラフ及び表。

以下、図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

図１は、本発明に係る第一の実施形態の使用状態を示す図である。本実施形態の吐出口接合部２００の端部内壁には、水道の吐出口２１に形成されるネジ溝と螺合可能なネジ溝２１２が設けられている（図２において図示）。双方のネジ溝が噛み合わさることで、図１に示すように、本発明に係る流量制御機構１０が、水道の吐出口２１に取り付けられる。なお、吐出口接合部２００の端部に設けられる水道の吐出口２１への取付手段は、前記ネジ溝２１２以外であっても、水道２０から供給される水を漏らさない構造・機構であれば、どのようなものであってもよい。

図２は、本発明に係る実施形態を構成する各部品を縦軸上に分解配置した斜視図である。図２に示すように、本発明は、流量調節部１００、吐出口接合部２００等により構成される。流量調節部１００は、通水用孔１１１を備える基盤１１０と、通水用孔１１１を被覆可能な回転盤１２０と、この回転盤１２０を基盤１１０に対して回転可能に係止する回転盤係止手段１３０とを含む構成である。

基盤１１０の略中央には、回転盤係止手段１３０の挿通孔１１２が設けられる。同様に、回転盤１２０の略中央にも、回転盤係止手段１３０の挿通孔１２１が設けられる。基盤１１０と回転盤１２０とを上下重ね合わせた状態で、これらの挿通孔１１２及び１２１に回転盤係止手段１３０を通すことで、回転盤１２０が、基盤１１０に対して回転可能に係止される。

本実施形態では、回転盤係止手段１３０をボルト及びナットの組合せとしているが、同様の機能を果たすものであればこれに限られない。例えば、基盤１１０及び回転盤１２０の挿通孔１１２，１２１に挿通される軸部と、高さ方向に対して付勢力を有する弾性体とを備える係止部材を、基盤１１０の下部に配設し、この係止部材によって、回転盤１２０を基盤１１０に係止するようにしてもよい。具体的には、係止部材の軸部の一端を回転盤１２０に留めて、基盤１１０が、弾性体と回転盤１２０の間に挟まれるような配置とする。これにより、弾性体からの付勢を受ける基盤１１０が、回転盤１２０を押圧し、回転盤１２０が基盤１１０に係止される。なお、回転盤１２０の係止を解除する場合は、回転盤１２０を高さ方向に移動させて、基盤１１０からの押圧がかからない状態とし、回転させる。

一方、吐出口接合部２００は、上面が開口する筒型の形状を有し、前記流量調節部１００を収容する流量調節部収容体２１０と、後述する泡沫を収容する泡沫収容体２２０とを含む。この二部材の接合方法としては、各々にネジ溝を設け、互いを螺合させることで接合する等の方法が考えられるが、特にこれに限定されるものではない。このような構造とすることで、泡沫で捕獲された水道水の不純物や異物を取り除く場合に、流量調節部収容体２１０の接合を解除して、泡沫収容体２２０から取り外せばよく、特段の手間がかからずに、泡沫の清掃を行うことができる。ただし、吐出口接合部２００を、流量調節部収容体２１０と泡沫収容体２２０に分けずに、一部材とする形態であってもよい。

流量調節部収容体２１０は、流量調節部１００の基盤１１０を所定の姿勢（好ましくは、吐出口接合部２００の水平断面に対して平行となる姿勢）に支持する基盤支持部２１１と、上述した水道２０の吐出口２１のネジ溝に噛み合わさるネジ溝２１２とを含む構成である。基盤支持部２１１の形状は、図３に示すように、流量調節部収容体２１０の内壁から内側方向に、階段状に立ち上がる形状としてもよいが、図４に示すような、入水側から出水側（図４の場合、図の上側から下側）に向かって狭くなるようなテーパー形状とすることが好ましい。このようなテーパー形状とすることにより、基盤支持部２１０に支持された基盤１１０に対し、その両側部から内側に向かって抗力が働き、基盤１１０をより強固に固定支持することができる。また、このような構造とすることで、基盤１１０を支持固定するための特別な部材を用いなくても、通水の際、水の圧力で基盤の位置が不安定になるなどの不具合を生じさせないため、内部構造を大幅に簡素化することが可能となる。

次に、図３及び図４を参照して、流量調節部１００が、吐出口接合部２００（流量調節部収容体２１０）に収容された状態の本実施形態について説明する。図３は、本実施形態に係る流量制御機構１０が、水道の吐出口２１に取り付けられた状態の垂直断面図である。吐出口接合部２００のネジ溝２１２が、水道２０の吐出口２１のネジ溝に噛み合わさり、全体が落下しない状態となっている。

ここで、基盤１１０の周縁が基盤支持部２１１の側面と当接することで、流量調節部１００の位置が、吐出口接合部２００（流量調節部収容体２１０）の内部に固定された状態となっている。一方で、図３及び図４に示すように、本実施形態では、水道２０の吐出口２１と基盤支持部２１１の上面との間に封止部材１９１を、また流量調節部収容体２１０と泡沫収容体２２０との間に泡沫固定部材１９２を介在させているが、このような構造とすることで、水道水を外部に吐出させる際の水漏れを防ぐことができる。ただし、本発明は、封止部材１９１及び泡沫固定部材１９２を設けたものに限定されないことはもちろんである。なお、本実施形態では、封止部材１９１及び泡沫固定部材１９２を、リング状のゴム製パッキンとしているが、同様の機能を果たすものであればこれに限定されない。

次に、第一の実施形態に係る流量調節部１００の詳細を説明する。図５は、流量調節部１００の上面図である。図５に示すように、流量調節部１００の回転盤１２０を、初期位置から所定角度回転させる（上記初期位置とは、回転盤１２０の係止位置が、通水用孔１１１をすべて覆い、外部に露出させない状態とする位置を言う。ただし、ここで述べた初期位置とは、本実施形態の場合に限られ、後述する他の実施形態では、別の初期位置が設定される。）。これにより、基盤１１０に設けられた通水用孔１１１の一部が露出し、所定面積の通水路が形成される。水道使用者は、用途に応じて、回転盤１２０を回転させ、通水用孔１１１の露出面積を変化させることで、所望の流量の水を水道から外部へ排出させることができる。なお、本実施形態に係る回転盤１２０の回転手段は、六角レンチ、ペンチ、ドライバー等を用いて、回転盤係止手段１３０の回転盤１１０の係止を解除し、回転盤１１０を回転させるようなものとするが、それに限定されるものではない。

流量調節部１００の通水用孔１１１及び回転盤１２０の形状は、例えば、図５の（ａ）、（ｂ）のようなものが考えられる。図５の（ａ）に示す通水用孔１１１の形状は、基盤１１０の中心を原点として描かれる半円である。同様に、回転盤１２０の形状も、基盤１１０の中心を原点として描かれる半円である。基盤１１０の中心（通水用孔１１１及び回転盤１２０の原点）に、回転盤１２０の上から回転盤係止手段１３０が配設される。回転盤１２０の半径を通水用孔１１１の半径より、若干長くすることで、回転盤１２０が初期位置にあるときに、通水用孔１１１の開孔面積を０とすることができる。

流量調節部１００の通水用孔１１１及び回転盤１２０を加工の容易な半円形状とすることで、従来技術に係る流量調節部材と比べて、部材加工に係る負担が軽減される。また、通水用孔１１１は半円形状であるため、複数の小径通水用孔が設けられる構造の従来技術に比べて、調節可能な流量の範囲を拡げ、且つその調整を連続的に行うことができる。それにより、節水機能を損なうことなく、水道使用者の種々の使用ニーズに適切に応えることが可能となる（本発明と従来技術との流量制御範囲については、図６に掲載）。

図５の（ｂ）に示す通水用孔１１１及び回転盤１２０の形状は、矩形状である（図面では、長方形）。図５の（ｂ）に示すように、通水用孔１１１及び回転盤１２０の一辺の中点が、基盤１１０の中心に配置される。また、当該箇所に回転盤係止手段１３０が配設される。これにより、回転盤１２０は、その一辺の中点を中心に回転可能な状態となる。なお、流量調節部１００の通水用孔１１１及び回転盤１２０の形状は、水道２０から供給される水の流量を調節可能なものであれば、これに限定されるものではない。

上述のように、本発明に係る流量制御機構１０は、流量調節部１００を吐出口接合部２００内に収容するのみの簡易な構成である。したがって、従来技術と比べて、部品点数を大幅に削減することができる。そのため、作業コスト並びに製造コストの軽減及び歩留まりの向上を図ることが可能となる。また、基盤支持部２１０の作用等により、流量調節部１００は、流量制御機構１０の内部を通過する水の圧力を受けても、強固に支持固定される。これにより、予め設定された流量を変化させることなく、安定的に水を外部に排出することができる。

次に図７を参照して、本発明に係る第二の実施形態を説明する。前記第一の実施形態と異なる主な箇所は、流量調節部に係る基盤及び回転盤である。図７は、第二の実施形態に係る基盤７１０及び回転盤７２０の上面図である。図７（ａ）に示すように、基盤７１０には、中心角が２１０°の通水用孔７１１が設けられる。通水用孔７１１は、その輪郭を形成する扇形の円弧の所定位置から、径方向中心側に向かって突出する複数の突出部７１２を備える。本実施形態では、２つの突出部７１２を設けている。また、各突出部７１２は、それぞれ径方向の長さが異なる。なお、図７（ａ）の一点鎖線は、突出部７１２がない状態の通水用孔７１１の周縁（輪郭）を示すものである。すなわち、この一点鎖線と、実線７１２Ａ、７１２Ｂとにより囲まれる領域が、突出部７１２である。

一方、図７（ｂ）に示すように、本実施形態の回転盤７２０は、基盤７１０に設けられた通水用孔７１１を被覆する主扇部７２１と、この主扇部７２１の端縁（円弧）の所定位置から外側に延びる拡径部７２２とを有する構成である。このように、拡径部７２２を設けることで、回転盤７２０の周縁と吐出口接合部２００の基盤支持部２１０との間に生ずる隙間をほぼない状態とすることができる。これにより、回転の際に回転盤７２０にかかる外力で、回転盤７２０の係止が緩む等の不具合を防ぐことができる。ただし、回転盤７２０の構成が、拡径部７２２を設けないものであっても、基盤７１０の通水用孔７１１の被覆機能を損なわないことはもちろんである。

次に、図８を参照して、流量調節部における回転盤７２０の回転と、基盤７１０に設けられた通水用孔７１１の開孔面積の変化との関係について説明する。図８の（ａ）は、回転盤７２０をＡ方向に回転させる場合を示す図である。また、図８の（ｂ）は、回転盤７２０をＢ方向に回転させる場合を示す図である。図８（ａ）、（ｂ）に描かれた点線は、通水用孔７１１のうち、回転盤７２０に被覆されている部分を示す。なお、回転盤７２０の位置を、図８（ａ）、（ｂ）にある場合を本実施形態における初期位置とする。

回転盤７２０を初期位置より回転させることで、通水用孔７１１の開孔面積が変化するが、各突出部７１２の径方向への長さが異なる（同様に各突出部７１２の面積も異なる）ため、回転盤７２０をＡ方向から回転させた場合と、Ｂ方向から回転させた場合とで、初期位置からの回転角が同じであっても、通水用孔７１１の開孔面積が異なる。そのため、通水用孔７１１の開孔面積に関して、回転盤７２０の回転角によるバリエーションだけでなく、回転方向（Ａ方向かＢ方向か）によるバリエーションを考えることができる。

具体的には、基盤７１０の周縁に記された１５°間隔の目盛毎の回転を一単位とすると、Ａ方向で１３通り、Ｂ方向で１３通りあり、重複して数えた４通りを除くと、回転盤７２０の回転角及び回転方向によって、合計２２通りの開孔面積のバリーションを有する。これらの開孔面積の一覧は、図９に示す通りである。このように、開孔面積のバリエーションを多数備えることで、図９に示すように、通水用孔７１１の開孔面積を連続的（滑らか）に変化させることができる（回転盤の回転角と開孔面積との関係は、図１０に掲載）。

ただし、本実施形態の通水用孔７１１及び主扇部７２１の中心角は、上述のものに限られるものではない。例えば、図１１に示すように、通水用孔７１１の中心角を１９５°、主扇部７２１の中心角を１８０°とする形態などが考えられる。この場合、通水用孔７１１の開孔面積のバリエーションは、回転盤７２０をＡ方向で回転させた場合に１２通り、Ｂ方向で回転させた場合に１２通りの合計２４通り存在する。この２４通りのバリエーションを上述と同様に適宜組み合わせることで、通水用孔７１１の開孔面積を連続的（滑らか）に変化させることができる。

なお、前記したように、基盤７１０の周縁には、１５°間隔で目盛が記されていることが好ましい。この目盛は、回転盤７２０がどの程度回転した状態にあるのかを、水道使用者等に示すためのものである。これにより、回転盤７２０の回転に応じて、水道から吐出される水の流量の変化量の目安を水道使用者等に提供することが可能となり、流量調整における作業負担を軽減させることができる。

また、基盤７１０の周縁に目盛を設けるのではなく、図１２に示すように、基盤７１０の表面に目印線７１３を設けてもよい。さらに、回転盤７２０の表面にも目印線７２３を設けることが好ましい。これにより、水道使用者に対して、回転盤７２０が何度回転したか、より明確に示すことが可能となる。なお、基盤７１０の表面には、どちらがＡ方向かＢ方向かを見分けるための印７１４を設けてもよい。

図１３は、本実施形態に係る流量制御機構１０を備える水道に関して、水道を流れる水の水圧（以下、「動水圧」という。）を変化させたときの吐水量（毎分）を示すものである。具体的には、通水用孔７１１に回転盤７２０が被さっていない状態の開孔面積を１００％としたときの開孔面積の割合（以下、「開度」という。）の異なる４種類の流量制御機構１０に関し、動水圧毎に吐出量を試験した結果が示されている。開度の異なるいずれの流量制御機構１０も、動水圧が高まる毎に滑らかに吐水量が増えている。

図１３のグラフの下部の表には、実際の吐出量が示される。動水圧は、病院等の施設や建物毎に定まった値であることがほとんどである。例えば、この表を水道使用者に提供し、使用される水道の動水圧が把握できるような環境を整えることで、水道使用者が、所望の吐水量を得るための開度を容易に判断することができる。それにより、更なる節水効果を図ることができる。

１０ 流量制御機構
１００ 流量調節部
１１０ 基盤
１１１ 通水用孔
１２０ 回転盤
１３０ 回転盤係止手段
１９１ 封止部材
１９２ 泡沫固定部材
２００ 吐出口接合部
２１０ 流量調節部収容体
２１１ 基盤支持部
２１２ 水道吐出口への取付用ネジ溝
２２０ 泡沫収容体
３００ 泡沫
４００ 通水室
７１０ 基盤
７１１ 通水用孔
７２０ 回転盤

Claims (4)

1. 水道の吐出口端部に取り付けられる流量制御機構であって、
   水道から供給される水の流量を調節する流量調節部と、
   前記水道吐出口端部に接合される筒状の吐出口接合部とを含み、
   前記流量調節部は、
   通水用孔を備える基盤と、
   前記通水用孔を被覆可能であり、且つ前記通水用孔を被覆する主扇部と、前記主扇部の端縁から外側に延びる拡径部とを備える回転盤と、
   前記回転盤を前記基盤に対して回転可能に係止する回転盤係止手段と、
   を備え、
   前記吐出口接合部は、前記流量調節部を収容可能であり、
   その内部に前記基盤を支持する基盤支持部を備え、
   前記基盤支持部は、入水側から出水側に向かって内径が狭くなるテーパー状の形状を有するものであり、
   水道の吐出口から吐出された水が、前記基盤の通水用孔を通って、外部に排出されることを特徴とする流量制御機構。
2. 前記回転盤は、前記回転盤係止手段により、前記回転盤及び前記基盤の各々の中心が重なるよう前記基盤上に係止され、
   前記回転盤の形状が、その中心を原点として描かれる扇形であり、
   前記基盤の通水用孔の形状が、前記基盤の中心を原点として描かれる扇形である請求項１に記載の流量制御機構。
3. 前記基盤の通水用孔は、前記通水用孔の輪郭を形成する扇形の円弧から、径方向中心側に向かって突出する突出部を備える請求項１又は２に記載の流量制御機構。
4. 前記通水用孔は、前記突出部を複数有し、前記複数の突出部の各々は、径方向の長さがそれぞれ異なる請求項３に記載の流量制御機構。
   

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