JP5736586B2 - シリンダ式弁装置 - Google Patents

Description

この発明は円筒形状のシリンダ弁体を弁ケースの内部に回転可能に嵌入させて成るシリンダ式弁装置に関し、詳しくはシール部材に損傷を与える問題を改善するための技術手段に特徴を有するものに関する。

従来、周方向の所定個所に通水用の弁体側開口を有する円筒形状のシリンダ弁体を、弁ケースの内部に回転可能に嵌入させるとともに、弁体側開口に対応して弁ケースに設けたケース側開口の周りをシールするシール部材を弁ケースに保持させ、シリンダ弁体の回転により弁体側開口とケース側開口とを重合状態として通水を行う一方、非重合状態として止水を行うようになしたシリンダ式弁装置が広く用いられている。

従来、このシリンダ式装置として弁体側開口の形状を、止水状態からシリンダ弁体を回転させて全開状態としたとき、弁体側開口の全体がシール部材の内側に入り込んだ状態となる形状となしたものが公知である。
例えば下記特許文献１に、弁体側開口の形状をこのような形状としたものが開示されている。

ところで、弁体側開口の形状をこのような形状となした場合、止水状態からシリンダ弁体を全開状態まで開弁させ、またその状態から止水状態に戻す際に、弁体側開口の開弁時における回転方向の後端縁がシール部材の外側からこれを通過してその内側に入り込み、或いはシール部材の内側からシール部材を通過してその外側に移動し、そしてシリンダ弁体の開弁及び閉弁の都度これを繰り返すことによって、シール部材への弁体側開口の後端縁の引っ掛かりによりシール部材が損傷を受けたり劣化したりし、これによりシール部材の耐久性が低下してしまう問題を生じていた。

図１０はこれを具体的に表している。
同図において、２００は円筒形状をなすシリンダ弁体で、周方向所定個所に通水用の弁体側開口２０２を有している。
ここでは弁体側開口２０２が、回転方向に長い略楕円形状（オーバル形状）をなしている。
２０４は、シリンダ弁体２００に対して回転操作力を伝達する軸体で、２０６はシリンダ弁体２００を回転可能に嵌入させる弁ケースであり、シリンダ弁体２００の弁体側開口２０２に対応したケース側開口２０８を有している。
２１０は、このケース側開口２０８周りをシールするシール部材で、弁ケース２０６に取り付けられてそこに保持されている。

弁体側開口２０２はケース側開口２０８よりも小さく、詳しくは回転方向の長さがケース側開口２０８よりも短く、止水状態から全開状態までシリンダ弁体２００を回転させたとき、回転方向の後端縁２０２ａがシール部材２１０を通過してその内側まで入り込む。
そしてその全開状態から再び止水状態にすべくシリンダ弁体２００を開弁時とは逆方向に回転させると、その後端縁２０２ａが再びシール部材２１０を通過して、シール部材２１０の外側の位置まで移動する。

而して弁体側開口２０２の後端縁２０２ａが、このようにしてシール部材２１０を内外方向に通過する度に、シール部材２１０に対して後端縁２０２ａが引っ掛かってシール部材２１０がダメージを受け、そしてそれが繰り返されることでシール部材２１０が劣化し、耐久性が低下してしまう。

尚、本発明に関連する先行技術して下記特許文献２に開示されたものがある。
この特許文献２に開示のものは、シリンダ式弁装置において、弁体側開口がケース側開口よりも回転方向に長い形状をなしているが、シリンダ弁体を開弁方向に回転させて全開状態としたときに、弁体側開口の後端縁がシール部材を通過してその内側に入り込む位置まで移動するものであり、このことによってシール部材が損傷を受ける恐れのあるもので、この点で特許文献２に開示のものは本発明とは相異なったものである。

特開２００４−１１８１３号公報 特開２００８−２６３５号公報

本発明は以上のような事情を背景とし、シリンダ弁体の開弁時における回転方向の後端縁がシール部材を開弁方向及び閉弁方向に繰り返し通過することによってシール部材が損傷する問題を効果的に改善することのできるシリンダ式弁装置を提供することを目的としてなされたものである。

而して請求項１のものは、周方向の所定個所に通水用の弁体側開口を有する円筒形状のシリンダ弁体を、弁ケースの内部に回転可能に嵌入させるとともに、該弁体側開口に対応して該弁ケースに設けたケース側開口の周りをシールするシール部材を該弁ケースに保持させ、前記シリンダ弁体の回転により前記弁体側開口と前記ケース側開口とを重合状態として通水を行う一方、非重合状態として止水を行うようになしたシリンダ式弁装置において、前記弁体側開口の形状を、前記止水状態から前記シリンダ弁体を開弁側に回転させて全開状態としたとき、該弁体側開口の回転方向の後端縁が前記シール部材より外側の位置に位置する形状となしてあることを特徴とする。

請求項２のものは、請求項１において、前記弁体側開口の、前記シリンダ弁体の回転方向に延びる側辺の形状を、該回転方向と平行をなす部分を有しないか又は有するとしてもその長さが少なくとも１ｍｍ以下の、全体として該回転方向に対し非平行をなす形状としてあることを特徴とする。

発明の作用・効果

以上のように本発明は、弁体側開口の形状を、シリンダ弁体を開弁側に回転させて全開状態としたとき、弁体側開口の回転方向の後端縁が、弁ケースのケース側開口の周りに保持されたシール部材の外側の位置にあってシール部材に掛からない形状となしたもので、本発明によれば、シリンダ弁体を全開状態まで開弁させ、またその全開状態から閉弁方向に移動させたときに、弁体側開口の後端縁がシール部材を通過して外側から内側に、或いは内側から外側に移動するといったことがなく、弁体側開口の後端縁によってシール部材が損傷を受け、耐久性が低下してしまう問題を解消することができる。

本発明では、請求項２に従って弁体側開口におけるシリンダ弁体の回転方向に延びる側辺の形状を、回転方向と平行をなす部分を有しないか又は有するとしても、その長さが少なくとも１ｍｍ以下の、全体として回転方向に対し非平行をなす形状となしておくことができる。

弁体側開口の側辺の形状が回転方向に平行な形状をなしていると、シリンダ弁体の開弁方向の回転及び閉弁方向の回転時に、弁体側開口の側辺の全体がシール部材の同じ個所を通過して移動することとなり、この場合シール部材が側辺の通過によって損傷を受け、耐久性低下してしまう恐れがある。

しかるに請求項２に従って側辺の形状を、全体としてシリンダ弁体の回転方向即ち弁体側開口の回転方向に対し非平行をなす形状となしておいた場合、シール部材の同じ個所を側辺の全体が通過するといったことがなく、側辺により擦られてシール部材が劣化するといった問題を解消することができる。

本発明の一実施形態のシリンダ式弁装置としての切替弁装置を内蔵した混合水栓の外観図である。 図１の混合水栓の内部構造を示した図である。 図２の内部構造を分解して示した図である。 図２及び図３の切替弁装置の構造を示した図である。 図４のインナケースの分解斜視図である。 （ア）図２のア−ア視断面図である。（イ）図２のイ−イ視断面図である。 同実施形態における吐水管側の弁体側開口と対応するケース側開口との位置関係の変化を示した図である。 同実施形態におけるシャワー側の弁体側開口と対応するケース側開口との位置関係の変化を示した図である。 同実施形態における切替ハンドルと軸体側との係合の位置関係の変化を示した図である。 比較例としてのシリンダ式弁装置を示した図である。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において、１０は壁付の混合水栓で、図中左右方向に長手形状をなす水栓本体１２を有している。
水栓本体１２の下面からは、先端に吐水口１４を備えた略Ｌ字状をなす吐水管１６が延び出しており、また背面からはシャワー側の流出口部１８が後方に突出して、そこにシャワーエルボ２０が接続されている。
このシャワーエルボ２０には、図示を省略するシャワーヘッドが可撓性のシャワーホースを介して接続される。

水栓本体１２の長手方向の一端側（図中左端側）には、温調ハンドル２２が設けられており、また他端側（図中右端側）には、吐水管１６の側とシャワー側とで流路の切替えを行い、且つ吐水の流量調節を行う切替ハンドル２４が設けられている。
ここで切替ハンドル２４は、吐水から止水若しくはその逆への切替えも行う。

水栓本体１２からはまた、給水管を兼ねた水側のクランク脚２６、及び給湯管を兼ねた湯側のクランク脚２８がそれぞれ後方に延び出している。
混合水栓１０は、これら一対のクランク脚２６，２８によって後方の壁に取り付けられている。

図２に示しているように、水栓本体１２は横断面の内面形状が円形をなす略円筒状の金属製の外ハウジング３０を本体ボデーとして有しており、またその内側において、同じく横断面の内面形状が円形をなす樹脂製の略円筒状の内ハウジング３２を有している。
即ちこの実施形態の混合水栓１０は、水栓本体１２が２重ハウジング構造をなしている。

内ハウジング３２の内部且つ図１中の右端側には、内ハウジング３２の内部を図中右向きに流れて来た混合水を、吐水管１６側又はシャワー側に流路切替えするための、シリンダ式弁装置から成る切替弁装置３４が設けられている。

尚、内ハウジング３２には吐水管１６側の流出開口３６が設けられていて、この流出開口３６から、吐水管１６側の流出口部３８が外ハウジング３０を貫通して突き出しており、この流出口部３８に対して、吐水管１６が締結ナット４０によって回転可能に連結されている。

上記切替弁装置３４は、図４に示しているように円筒形状をなすシリンダ弁体４２と、これを回転可能に嵌入させる弁ケース４４とを有している。
ここで弁ケース４４は、シリンダ弁体４２に対して直接接触するインナケース４６と、その外側のアウタケース４８とから成っている。

シリンダ弁体４２は、吐水管１６側の通水用の一対の弁体側開口５０，５０と、シャワー側の通水用の一対の弁体側開口５２，５２を有しており、図中右端において軸体５４を介し上記の切替ハンドル２４に一体回転状態に連結されている。

シリンダ弁体４２に対して直接外嵌状態に接触するインナケース４６は、シール保持部材としての働きを有しており、図５に示しているように一対のシール押え５６，５８と本体部６０とを有していて、それらの間に環状溝６２，６４を形成し、そこにＯリングから成るシール部材６６，６８を挟持状態に保持している。

詳しくは、本体部６０が一対のシール部材６６，６８を外周側から挟圧し、またシール押え５６，５８がシール部材６６，６８を内周側から挟圧し、それらによってシール部材６６，６８を弾性圧縮状態に挟持している。

ここで一方のシール押え５６には、シリンダ弁体４２における吐水管１６側の弁体側開口５０に対応した、一対のケース側開口７０が設けられている。
また他方のシール押え５８には、シリンダ弁体４２におけるシャワー側の弁体側開口５２に対応した、一対のシャワー側の弁体側開口７２が設けられている。

尚、シリンダ弁体４２における弁体側開口５０と５２とは、回転方向において即ち周方向において異なった位置に設けられている。
同様にシール押え５６，５８における各一対のケース側開口７０，７２もまた、同様に回転方向つまり周方向において異なった位置に設けられている。

上記シール部材６６は、ケース側開口７０（及び後述のケース側開口７４）周りをシールするもので、ケース側開口７０を取り囲む位置において、シリンダ弁体４２とアウタケース４８とで挟まれている。
他方のシール部材６８は、シャワー側のケース側開口７２（及び後述のケース側開口７６（図６及び図８参照））の周りをシールするもので、ケース側開口７２を取り囲む位置において、シリンダ弁体４２とアウタケース４８とで挟まれている。

尚、アウタケース４８にはシール押え５６におけるケース側開口７０に対応する位置に且つ対応する形状で、アウタケース側のケース側開口７４が設けられている。
また図６及び図８に示しているように、シール押え５８におけるケース側開口７２に対応する位置に且つ対応する形状で、アウタケース側のケース側開口７６が設けられている。

ここでアウタケース４８の外面には、Ｏリングから成る３つのシール部材７８-１，７８-２，７８-３が嵌着されている。
このうちシール部材７８-１，７８-２は、軸端においてアウタケース４８と内ハウジング３２との間をシールするものであり、また中間のシール部材７８-３は、吐水管１６側のケース側開口７４と、シャワー側のケース側開口７６との間をシールし遮断するものである。

図５に示しているように上記インナケース４６における本体部６０には、その外面に軸方向に延びる突条８０が設けられており、この突条８０が、図６に示しているようにアウタケース４８の対応する係合溝８２に嵌り込んで係合しており、その係合作用により、インナケース４６とアウタケース４８とが回転方向（周方向）に位置決めされている。

図３において、８４はアウタケース４８の回転規制部材で、軸方向に突出する係合片８６を有しており、この係合片８６が、アウタケース４８のフランジ部に形成された切欠部８８に係入されている。
そしてそれら係合片８６と切欠部８８との係合によって、アウタケース４８が回転規制部材８４に対し回転規制されている。

この回転規制部材８４にもまた、径方向外方に突出する係合片９０及び９２が設けられおり、これら係合片９０及び９２が、それぞれ内ハウジング３２に設けられた対応する切欠部９４及び９６に係入されている。
そしてそれら係合片９０，９２と切欠部９４，９６との係合によって、回転規制部材８４自体が内ハウジング３２に対して回転規制されている。
その状態の下で回転規制部材８４は、図２に示しているように固定ナット９８によって、内ハウジング３２に軸方向に固定されている。

回転規制部材８４には、当り部１０２が設けられており、この当り部１０２に対して、切替ハンドル２４に設けられた一対のストッパ部１００-１，１００-２が当接させられるようになっている。
切替ハンドル２４は、ストッパ部１００-１が当り部１０２に当接することによって、上向き（切替ハンドル２４における摘み１０４の上向き）の最大回転量が規定され、またストッパ部１００-２が当り部１０２に当接することによって、下向きの最大回転量が規定されるようになっている。

尚この実施形態において、切替ハンドル２４を中立位置から図６中上向きに回転操作することで、流路がシャワー側に切り替えられ、また中立位置から下向きに回転操作することで、流路が吐水管１６側に切り替えられる。

上記軸体５４には、回転係合部１０６が設けられている。
この回転係合部１０６には、雄セレーション部１０８と平坦な係合面１１０-１とを有し、更に係合面１１０-１とは周方向の異なった位置の平坦な係合面１１０-２とを有している。
他方、切替ハンドル２４の円筒部１１２の内部には、雄セレーション部１０８に対応する雌セレーション部１１４と、係合面１１０-１，１１０-２に共通に対応した平坦な係合面１１６とが設けられている。

切替ハンドル２４は、雌セレーション部１１４を雄セレーション部１０８に係合させ、また平坦な係合面１１６を、同じく平坦な係合面１１０-１又は１１０-２に係合させるようにして軸体５４に嵌め合され、組み付けられる。
上記のシリンダ弁体４２は、この切替ハンドル２４と軸体５４との回転方向の係合によって、かかる軸体５４を介し切替ハンドル２４と一体に回転せしめられる。

この実施形態において、軸体５４側に平坦な２つの係合面１１０-１と１１０-２とが、周方向の異なった２位置に設けてあるのは次のような理由による。
この実施形態では、切替ハンドル２４を中立位置（止水位置）から上向きに回転操作することで、流路をシャワー側に切り替えてシャワー吐水を行い、また切替ハンドル２４を中立位置から下向きに回転操作することで、流路を吐水管１６側に切り替えて、吐水口１４から吐水させる。

これに対して、吐水管１６を備えておらず、シャワーヘッドだけを備えている水栓の場合には、通常はハンドルを上側に回すことによってシャワー吐水させるようにする。
この場合、前者も後者も同じ切替ユニット、即ち切替弁装置３４と、軸体５４と、切替ハンドル２４のユニットを用いて対応することが可能である。

一方シャワーヘッドを備えておらず、吐水管からだけ吐水を行う水栓（例えばバス水栓）の場合には、通常はハンドルを上向きに回すことによって吐水管から吐水させるようにする。
この場合、本実施形態においては図９（Ａ）に示すように軸体５４側の平坦な係合面１００-１に対して係合状態にあった切替ハンドル２４側の係合面１１６を、図９（Ｂ）に示すように軸体５４側の平坦な係合面１１０-２に係合させることによって、同じ切替ユニットを用いて、そのまま対応することが可能となる。

尚ここでは、軸体５４側に２つの平坦な係合面１１０-１を設け、またハンドル側には１つの平坦な係合面１１６を設けているが、何れか一方の側に係合用の凸形状部を、他方の側に凹形状部を設け、そして一方の側の凸形状部に対して、他方の側に対応する凹形状部を複数設けておくことによって、ハンドルを軸体に対し複数の回転位置に位置決めするようになすこともできる。

図４（Ｂ）に示しているように、吐水管１６側の弁体側開口５０と、シャワー側の弁体側開口５２とは、その形状が同じで周方向の向きが逆向きとされている。
図７は、切替ハンドル２４の回転操作によるシリンダ弁体４２の開弁時の吐水管１６側の弁体側開口５０と、対応するケース側開口７０（及び７４）との位置関係の変化を示している。

図７（Ａ）は、切替ハンドル２４が中立位置にあるときの状態を示しており、このときシリンダ弁体４２は閉弁状態にあって、吐水管１６側の弁体側開口５０は、対応するケース側開口７０に対して非重合状態にあり、弁体側開口５０は閉鎖された状態にある。

この状態から切替ハンドル２４を下向きに回転操作すると、弁体側開口５０は図中下向きに移動して、その一部がケース側開口７０と重合するに到る。ここにおいて混合水が小量で吐水管１６側に送られ、吐水口１４から吐水される。
切替ハンドル２４を更に下向きに回転操作すると、ケース側開口７０に対する弁体側開口５０の重合面積が増大して、吐水口１４からの吐水流量が増大する。

図７（Ｃ）は、このようにして切替ハンドル２４を一杯まで下向きに回転操作した状態を表している。
このとき、弁体側開口５０はケース側開口７０に対し全開状態となり、吐水口１４から最大流量で混合水が吐水される。
図７（Ｃ）に示しているように、この全開状態の下において弁体側開口５０は、開弁側の回転方向の後端縁５０ａが、シール部材６６の外側に位置しており、後端縁５０ａがシール部材６６からはみ出した位置にある。
弁体側開口５０の形状が、予めそのように定められている。

図７（Ｃ）に示す全開状態から、切替ハンドル２４を上向きに回転操作すると、弁体側開口５０は図７（Ｃ）に示す状態からそのまま図中上向きに移動し、最終的に図７（Ａ）に示す状態となって、ここに吐水管１６側の弁体側開口５０がケース側開口７０に対し完全に非重合状態となる。即ちシリンダ弁体４２が完全閉弁状態となる。

図８は、シャワー側の弁体側開口５２と、対応するケース側開口７２との位置関係の変化を表している。
図８（Ａ）は、図７（Ａ）と同様に切替ハンドル２４が中立位置にあるときの状態を表しており、このとき弁体側開口５２はケース側開口７２（及び７６）に対して完全非重合状態にあって、シリンダ弁体４２は完全閉弁状態にある。

この状態から、切替ハンドル２４を上向きに回転操作すると、図８（Ｂ）に示しているように弁体側開口５２が、一部ケース側開口７２と重合状態となり、ここにおいて僅かな量で混合水がシャワー側に送られて、シャワーヘッドから吐水される。
この状態から更に切替ハンドル２４を上向きに一杯まで回転操作すると、シャワー側の弁体側開口５２が全開状態となり、ここにおいてシャワー側から最大流量で混合水が吐水される。

図８（Ｃ）に示しているように、本実施形態ではシャワー側の弁体側開口５２もまた、シリンダ弁体４２の全開時において後端縁５２ａがシール部材６８の外側の位置にあって、シール部材６８には掛からないように、弁体側開口５２の形状が予め定められている。

図４（Ｃ）に示しているように、弁体側開口５０の形状は、回転方向に延びる一対の側辺が、回転方向に平行に直線状に延びる第２部分５０ｂ-２を除いて、そのほぼ全体が回転方向に対して角度θ１で斜めに延びる傾斜形状とされている。即ち大部分を占める第１部分５０ｂ-１の形状が角度θ１の傾斜形状とされている。

尚この実施形態において、側辺の第１部分５０b-１の長さＬ１＝２．３ｍｍである。一方第２部分５０ｂ-２の長さＬ２＝０．８ｍｍである。
尚この実施形態では、回転方向と平行な第２部分５０ｂ-２を有しているが、側辺全体を傾斜形状となしておくことも勿論可能である。

一方後端縁５０ａは、小さな曲率で緩く湾曲した湾曲形状をなしており、また側辺から後端縁５０ａにかけての部分が大きな曲率で湾曲する湾曲部５０ｄとされている。
一方前端縁については角度θ_２で傾斜する２つの傾斜部５０ｃにて形成されている。
この実施形態において、角度θ_１はθ_１＝１２．２°であり、またθ_２＝９０°である。

以上のように本実施形態では、シリンダ弁体４２を開弁側に回転させて全開状態としたとき、弁体側開口５０，５２の回転方向の後端縁５０ａ，５２ａが、弁ケース４４のケース側開口７０，７２の周りに保持されたシール部材６６，６８の外側の位置にあって、シール部材６６，６８に掛からないため、シリンダ弁体４２を全開状態まで開弁させ、またその全開状態から閉弁方向に移動させたときに、弁体側開口５０，５２の後端縁５０ａ，５２ａがシール部材６６，６８を通過して外側から内側に、或いは内側から外側に移動するといったことがなく、後端縁５０ａ，５２ａによってシール部材６６，６８が損傷を受け、耐久性低下してしまうといったことがない。

また本実施形態では、弁体側開口５０，５２における側辺の形状が、回転方向と平行をなす部分を殆んど有しない、ほぼ全体が回転方向に対し非平行をなす形状であるため、シール部材６６，６８の同じ個所を側辺の全体が通過することがなく、側辺により擦られてシール部材６６，６８が劣化する問題を解消することができる。

以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。

３４ 切替弁装置
４２ シリンダ弁体
４４ 弁ケース
５０，５２ 弁体側開口
５０a 後端縁
６６，６８ シール部材
７０，７２，７４，７６ ケース側開口

Claims (2)

1. 周方向の所定個所に通水用の弁体側開口を有する円筒形状のシリンダ弁体を、弁ケースの内部に回転可能に嵌入させるとともに、該弁体側開口に対応して該弁ケースに設けたケース側開口の周りをシールするシール部材を該弁ケースに保持させ、前記シリンダ弁体の回転により前記弁体側開口と前記ケース側開口とを重合状態として通水を行う一方、非重合状態として止水を行うようになしたシリンダ式弁装置において
   前記弁体側開口の形状を、前記止水状態から前記シリンダ弁体を開弁側に回転させて全開状態としたとき、該弁体側開口の回転方向の後端縁が前記シール部材より外側の位置に位置する形状となしてあることを特徴とするシリンダ式弁装置。
2. 請求項１において、前記弁体側開口の、前記シリンダ弁体の回転方向に延びる側辺の形状を、該回転方向と平行をなす部分を有しないか又は有するとしてもその長さが少なくとも１ｍｍ以下の、全体として該回転方向に対し非平行をなす形状としてあることを特徴とするシリンダ式弁装置。

Images