JP6210372B2

JP6210372B2 - 弁装置

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Publication number: JP6210372B2
Application number: JP2013211300A
Authority: JP
Inventors: 朋弘穐田; 伊藤　良泰; 良泰伊藤; 尚紀柴田; 恭子久和; 貞彦若葉
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-10-08
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2017-10-11
Anticipated expiration: 2033-10-08
Also published as: JP2015075161A

Description

本発明は、弁装置に関する。

給水源及び給湯源からの水及び湯を混合する混合弁体と、当該混合弁体によって得られた混合水を複数の流路方向へ切り換えると同時に流量調整する切換弁体とを本体内に備えた湯水混合栓が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。この湯水混合栓では、混合弁体及び切換弁体の開閉を別個の駆動装置によって行う。

特開昭６４−６５３７８号公報特開昭６４−５８８９５号公報

上記した湯水混合栓は、混合弁体及び切換弁体の開閉を別個の駆動装置によって行うので、給水源及び給湯源からの水及び湯を混合比の調整（混合水の温度の調整）と、混合水の流路方向の切り換えとを独立して行うことができる。しかしながら、混合弁体及び切換弁体を開閉させる駆動装置を複数要するなど部品点数が多くなることから、コスト高という課題や小型化が難しいという課題がある。

本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、水栓装置の低コスト化及び小型化が可能な弁装置を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するために、本発明の弁装置は、筒状の外筒と、この外筒に周方向に回転可能に内装される円筒状の内筒とを備え、前記外筒には、側壁部に、第１流体が流入する第１流体側流入口、第２流体が流入する第２流体側流入口、前記第１流体と前記第２流体との混合流体が流出する第１の混合流体側流出口及び第２の混合流体側流出口が軸方向に互いに離れて設けられ、前記内筒には、側壁部に、前記第１流体側流入口に対応する第１流体側開口、前記第２流体側流入口に対応する第２流体側開口、前記第１の混合流体側流出口に対応する第１の混合流体側開口及び前記第２の混合流体側流出口に対応する第２の混合流体側開口が軸方向に互いに離れて設けられ、前記第１流体側流入口と前記第１流体側開口との対、前記第２流体側流入口と前記第２流体側開口との対、前記第１の混合流体側流出口と前記第１の混合流体側開口との対、及び前記第２の混合流体側流出口と前記第２の混合流体側開口との対は、前記内筒の周方向の回転によって各々連通状態又は非連通状態とされ、かつ、前記混合流体が前記第１の混合流体側流出口又は前記第２の混合流体側流出口から流出可能に、前記第１の混合流体側流出口と前記第１の混合流体側開口との対が連通状態のとき前記第２の混合流体側流出口と前記第２の混合流体側開口との対は非連通状態とされ、前記第２の混合流体側流出口と前記第２の混合流体側開口との対が連通状態のとき前記第１の混合流体側流出口と前記第１の混合流体側開口との対は非連通状態とされており、前記内筒は、第１流体側開口と第２流体側開口とからなる組を複数有し、前記第１流体側開口と前記第２流体側開口の開口断面積が組毎に異なることを特徴とする。

本発明の弁装置によれば、水栓装置の低コスト化及び小型化が可能である。

本発明の弁装置の一実施形態を示す断面図である。図１の弁装置の内筒を周方向に展開した模式図である。図１の弁装置の内筒の回転動作を説明するための弁装置の断面図である。図１の弁装置の内筒の回転動作を説明するための弁装置の断面図である。第１流体側開口の開口部分の開口断面積と第２流体側開口の開口部分の開口断面積との断面積比率が一定であることを説明するための模式図である。図１の弁装置の内筒に、第１流体側開口と第２流体側開口とからなる組をさらに追加した内筒を周方向に展開した模式図である。

本発明の弁装置の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の弁装置の一実施形態を示す断面図である。

図１の弁装置１は、筒状の外筒２と、この外筒２に周方向に回転可能に内装される円筒状の内筒１０とを備える。外筒２には、側壁部７に、第１流体が流入する第１流体側流入口３、及び第２流体が流入する第２流体側流入口４が設けられている。また、第１流体と第２流体との混合流体が流出する第１の混合流体側流出口５及び第２の混合流体側流出口６も設けられている。これら第１流体側流入口３、第２流体側流入口４、第１の混合流体側流出口５及び第２の混合流体側流出口６は軸方向に互いに離れて設けられている。内筒１０には、側壁部１１に、第１流体側流入口３に対応する第１流体側開口１２、及び第２流体側流入口４に対応する第２流体側開口１３が設けられている。また、第１の混合流体側流出口５に対応する第１の混合流体側開口６０、及び第２の混合流体側流出口６に対応する第２の混合流体側開口６１も設けられている。これら第１流体側開口１２、第２流体側開口１３、第１の混合流体側開口６０、及び第２の混合流体側開口６１は軸方向に互いに離れて設けられている。ここで、次の４つの対は、内筒１０の周方向の回転によって各々連通状態又は非連通状態とされている。４つの対は、第１流体側流入口３と第１流体側開口１２との対、第２流体側流入口４と第２流体側開口１３との対、第１の混合流体側流出口５と第１の混合流体側開口６０との対、及び第２の混合流体側流出口６と第２の混合流体側開口６１との対、である。さらに、混合流体が第１の混合流体側流出口５又は第２の混合流体側流出口６から流出可能に、第１の混合流体側流出口５と第１の混合流体側開口６０との対が連通状態のとき第２の混合流体側流出口６と第２の混合流体側開口６１との対は非連通状態とされている。第２の混合流体側流出口６と第２の混合流体側開口６１との対が連通状態のとき第１の混合流体側流出口５と第１の混合流体側開口６０との対は非連通状態とされている。以下、詳細に説明する。

弁装置１は、図１に示されるように、円筒状の外筒２と、この外筒２に周方向に回転可能に内装される円筒状の内筒１０とを備える。弁装置１はさらに筒状のケーシング８を備えていてもよく、外筒２及び内筒１０はケーシング８に水密に収納される。

外筒２は、弁装置本体として構成される。外筒２は、第１流体（例えば、水）が流入する第１流体側流入口３、第２流体（例えば、湯）が流入する第２流体側流入口４、第１流体と第２流体との混合流体（例えば、湯水混合流体）が流出する第１の混合流体側流出口５及び第２の混合流体側流出口６を有する。これら第１流体側流入口３、第２流体側流入口４、第１の混合流体側流出口５及び第２の混合流体側流出口６は、外筒２の主体を構成する側壁部７に、内外に貫通する開口部として形成され、軸方向に互いに離れて設けられている。「軸方向に互いに離れて設けられている」とは、第１流体側流入口３、第２流体側流入口４、第１の混合流体側流出口５及び第２の混合流体側流出口６が側壁部７の周方向の一の位置において軸方向にずれて設けられていることのみを意図しない。第１流体側流入口３、第２流体側流入口４、第１の混合流体側流出口５及び第２の混合流体側流出口６それぞれが側壁部７の周方向の異なる位置において軸方向にずれて設けられていることも含むことを意図する。図１の弁装置１では、第１流体側流入口３及び第１の混合流体側流出口５が側壁部７の周方向の一の位置に設けられている。第２流体側流入口４及び第２の混合流体側流出口６は、側壁部７に、第１流体側流入口３及び第１の混合流体側流出口５の周方向１８０°の位置に設けられている。

図１の弁装置１は、第１流体側流入口３、第２流体側流入口４、第１の混合流体側流出口５及び第２の混合流体側流出口６が、側壁部７に、紙面の上から下方向に向かって順に設けられているが、その配置の順序はこれに限定されない。第１流体及び第２流体を流入させる１次側の配管、混合流体を流出させる２次側の配管の位置などを考慮して適宜設定すればよい。第１流体側流入口３、第２流体側流入口４、第１の混合流体側流出口５及び第２の混合流体側流出口６が設けられる側壁部７の周方向の位置も本実施形態に限定されるものではなく、上記した配管の位置などを考慮して適宜設定すればよい。

ケーシング８は、外筒２の第１流体側流入口３に対応した開口４０と、外筒２の第２流体側流入口４に対応した開口４１を有する。また、ケーシング８は、外筒２の第１の混合流体側流出口５に対応した開口４２と、外筒２の第２の混合流体側流出口６に対応した開口４３も有する。ケーシング８には、第１流体を供給する第１流体供給配管、第２流体を供給する第２流体供給配管、混合流体を供給する第１の混合流体供給配管及び第２の混合流体供給配管がそれぞれ、ケーシング８の開口４０、４１，４２，４３と連通可能に接続されている。第１流体は、第１流体供給配管を通じて第１流体側流入口３から外筒２内の内筒１０に導入される。第２流体は、第２流体供給配管を通じて第２流体側流入口４から外筒２内の内筒１０に導入される。内筒１０に導入された流体は、混合流体として第１の混合流体側流出口５又は第２の混合流体側流出口６から吐出される。第１の混合流体側流出口５から吐出される混合流体は、第１の混合流体供給配管を通じて所望の箇所に供給される。第２の混合流体側流出口６から吐出される混合流体は、第２の混合流体供給配管を通じて所望の箇所に供給される。

内筒１０は、弁体として構成される。内筒１０の主体を構成する側壁部１１には、第１流体側流入口３に対応する第１流体側開口１２と、第２流体側流入口４に対応する第２流体側開口１３とが内外に貫通して設けられている。第１流体側開口１２、第２流体側開口１３、後述する第１の混合流体側開口６０及び第２の混合流体側開口６１は、軸方向に互いに離れて設けられている。「第１流体側流入口３に対応する第１流体側開口１２」とは、内筒１０の周方向の回転によって第１流体側流入口３に重なる第１流体側開口１２を意図する。また、「第２流体側流入口４に対応する第２流体側開口１３」とは、内筒１０の周方向の回転によって第２流体側流入口４に重なる第２流体側開口１３を意図する。

第１流体側流入口３と第１流体側開口１２とが重なり連通すると、第１流体側流入口３と第１流体側開口１２とからなる第１流体側流路１４が形成される。第１流体は、第１流体側流路１４を流通して内筒１０内に導入される。第２流体側流入口４と第２流体側開口１３とが重なり連通すると、第２流体側流入口４と第２流体側開口１３とからなる第２流体側流路１５が形成される。第２流体は、第２流体側流路１５を流通して内筒１０内に導入される。

内筒１０の側壁部１１には、さらに、第１の混合流体側流出口５に対応する第１の混合流体側開口６０と、第２の混合流体側流出口６に対応する第２の混合流体側開口６１とが内外に貫通して設けられている。「第１の混合流体側流出口５に対応する第１の混合流体側開口６０」とは、内筒１０の周方向の回転によって第１の混合流体側流出口５に重なる第１の混合流体側開口６０を意図する。また、「第２の混合流体側流出口６に対応する第２の混合流体側開口６１」とは、内筒１０の周方向の回転によって第２の混合流体側流出口６に重なる第２の混合流体側開口６１を意図する。

第１の混合流体側流出口５と第１の混合流体側開口６０とが重なり連通すると、後述する内部流路１６を流通する混合流体は、第１の混合流体側流出口５から吐出される。第２の混合流体側流出口６と第２の混合流体側開口６１とが重なり連通すると、内部流路１６を流通する混合流体は、第２の混合流体側流出口６から吐出される。

内筒１０の側壁部１１の内部には、第１流体側流路１４及び第２流体側流路１５から導入された第１流体及び第２流体（第１流体と第２流体との混合流体）が流通する内部流路１６が形成されている。

内筒１０の軸方向一端には、側壁部１１の中心軸と一致するように回転軸１８が形成されている。回転軸１８は、ステッピングモータなどのモータに連結可能とされ、モータの回転駆動によって内筒１０を周方向に回転させることができる。

本実施形態では、次の４つの対は、内筒１０の周方向の回転によって各々連通状態又は非連通状態とされる。４つの対とは、第１流体側流入口３と第１流体側開口１２との対、第２流体側流入口４と第２流体側開口１３との対、第１の混合流体側流出口５と第１の混合流体側開口６０との対、及び第２の混合流体側流出口６と第２の混合流体側開口６１との対、である。「内筒１０の周方向の回転によって各々連通状態又は非連通状態とされる」とは、特定の条件が明記されている場合を除き、内筒１０を周方向に所定角度回転させたとき、各対が別個に連通状態又は非連通状態となっていることを意図する。つまり、内筒１０の周方向の回転によって、各対は、異なる開口度で連通状態になっていてもよいことを意図する。内筒１０を周方向に回転させると、各対の開口度に応じて第１流体及び第２流体が内筒１０に流入し混合流体が内筒１０から吐出するので、混合流体における第１流体と第２流体との混合比の調整や、混合流体の流量の調整が可能となる。

本実施形態では、第１の混合流体側流出口５と第１の混合流体側開口６０との対（以下、単に、対Ａともいう）と、第２の混合流体側流出口６と第２の混合流体側開口６１との対（以下、単に、対Ｂともいう）とが次の関係を有して形成される。すなわち、混合流体を第１の混合流体側流出口５から流出させることができるように、対Ａが連通状態のとき対Ｂは非連通状態とされている。また、混合流体を第２の混合流体側流出口６から流出させることができるように、対Ｂが連通状態のとき対Ａは非連通状態とされている。つまり、混合流体を第１の混合流体側流出口５のみから吐出させたいときには対Ａの開口度を全開し対Ｂの開口度を全閉し、第２の混合流体側流出口６のみから吐出させたいときには対Ｂの開口度を全開し対Ａの開口度を全閉する構成としておく。このように、対Ａと対Ｂとが上記した関係を有して形成されることで、混合流体の吐出口（弁装置１から吐出される混合流体の流路方向）を切り替えることができる。

したがって、本実施形態では混合流体における第１流体と第２流体との混合比の調整、混合流体の流量の調整、混合流体の吐出口の切り替えなどを一つの弁装置１で行うことができ、水栓装置の低コスト化及び小型化が可能となる。

第１流体側流路１４の断面積と第２流体側流路１５の断面積はそれぞれ、内筒１０の周方向の回転に従って変化する。すなわち、内筒１０の周方向の回転に従って第１流体側流入口３に対する第１流体側開口１２の重なり度合いが変わり、第１流体側開口１２の開口度（第１流体側流入口３と第１流体側開口１２との対の開口度）が変わる。本実施形態では、第１流体側開口１２の開口部分の開口断面積（周面方向の断面積）を第１流体側流路１４の断面積としている。ここで、「第１流体側開口１２の開口部分」とは、第１流体側流入口３に対して第１流体側開口１２が重なっている部分を意図する。第２流体側流路１５の断面積の変化についても同様である。内筒１０の周方向の回転に従って第２流体側流入口４に対する第２流体側開口１３の重なり度合いが変わり、第２流体側開口１３の開口度（第２流体側流入口４と第２流体側開口１３との対の開口度）が変わる。第２流体側開口１３の開口部分の開口断面積を第２流体側流路１５の断面積としている。ここで、「第２流体側開口１３の開口部分」とは、第２流体側流入口４に対して第２流体側開口１３が重なっている部分を意図する。

図１の弁装置１は、第１流体側流路１４の断面積と第２流体側流路１５の断面積との断面積比率が一定となる関係を有して形成されていてもよい。このような弁装置１は、第１流体側流路１４の断面積と第２流体側流路１５の断面積が変化する内筒１０の回転の範囲内において、第１流体と第２流体との混合比が一定であって流量が異なる混合流体を吐出させることができる。

上記した関係を有する弁装置１では、第１流体側開口１２と第２流体側開口１３とが、例えば、周方向長さが同一で軸方向長さも同一の同一形状の開口、または周方向長さが同一で軸方向長さが異なる軸方向に引き伸ばした相似形状の開口を有していればよい。

図２（ａ）（ｂ）はそれぞれ、図１の弁装置１の内筒１０を周方向に展開した模式図である。図２（ａ）（ｂ）にはそれぞれ、外筒の第１流体側流入口３、第２流体側流入口４、第１の混合流体側流出口５、及び第２の混合流体側流出口６を付している。図２（ｂ）は、図２（ａ）の内筒１０を周方向に１２０°回転させた状態を、内筒１０を基準に示している。図２（ｂ）の外筒の第１流体側流入口３、第２流体側流入口４、第１の混合流体側流出口５、及び第２の混合流体側流出口６の位置はそれぞれ図２（ａ）の位置から周方向に１２０°ずれている。図２では、図１に示した実施形態と同じ部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

内筒１０の第１流体側開口１２と第２流体側開口１３はともに、周方向長さが同一で略三角形状の開口を有している。この開口は、軸方向に対称な形状である。すなわち、紙面において上下対称な形状となっている。第２流体側開口１３は、その開口の軸方向長さが第１流体側開口１２よりも長くなっており、第２流体側開口１３の大きさは第１流体側開口１２の大きさよりも大きい。これら第１流体側開口１２と第２流体側開口１３の大きさは、対応する第１流体側流入口３と第２流体側流入口４の開口の大きさよりも小さい。第１流体側開口１２は、内筒１０の回転によって略三角形状の開口の頂部が最先に外筒の第１流体側流入口に重なるように形成されている。第２流体側開口１３も、内筒１０の回転によって略三角形状の開口の頂部が最先に外筒の第２流体側流入口に重なるように形成されている。こうすることで、後述する図３（ａ）の状態から内筒１０の回転を開始した際、小流量の流体を内筒１０に導入し、第１の混合流体側流出口５又は第２の混合流体側流出口６から小流量の流体を吐出することができる。したがって、大流量の流体の急激な吐出を抑えることができる。

第１流体側開口１２及び第２流体側開口１３は、第１流体側開口１２の開口度が全開（又は全閉）状態のとき第２流体側開口１３の開口度が全開（又は全閉）状態となるような位置に形成される。さらに、第１流体側開口１２及び第２流体側開口１３は、内筒１０の回転に伴い、全閉（又は全開）状態の第１流体側開口１２の開口度が増加（又は減少）し、全閉（又は全開）状態の第２流体側開口１３の開口度が増加（又は減少）するような位置に形成される。つまり、外筒の側壁部の周方向での第１流体側流入口３と第２流体側流入口４の相互の位置関係と同じ位置関係となるように、第１流体側開口１２と第２流体側開口１３は側壁部１１に互いに周方向にずれて形成される。この実施形態は、第２流体側流入口４が外筒の側壁部の第１流体側流入口３の周方向１８０°の位置に形成されている例であり、第２流体側開口１３は側壁部１１の第１流体側開口１２の周方向１８０°の位置に形成される。

また、第１の混合流体側開口６０及び第２の混合流体側開口６１は、側壁部１１に、対Ａが連通状態のとき対Ｂが非連通状態となり対Ｂが連通状態のとき対Ａが非連通状態となるような位置に形成される。より詳細には、第１流体側開口１２と第２流体側開口１３とからなる組に加えて、別途、第１流体側開口１２’と第２流体側開口１３’とからなる組を側壁部１１に設ける。第１流体側開口１２’と第２流体側開口１３’とからなる組は、第１流体側開口１２と第２流体側開口１３とからなる組に対して、周方向１２０°ずれた位置に設けられている。ここで、第１流体側開口１２の開口度及び第２流体側開口１３の開口度が開状態のとき、対Ｂが連通状態、対Ａが非連通状態となるような位置に、第２の混合流体側開口６１が側壁部１１に設けられる。また、第１流体側開口１２’の開口度及び第２流体側開口１３’の開口度が開状態のとき、対Ａが連通状態、対Ｂが非連通状態となるような位置に、第１の混合流体側開口６０が側壁部１１に設けられる。

こうして、内筒１０の側壁部１１には、第１流体側開口１２と第２流体側開口１３と第２の混合流体側開口６１とからなる組と、第１流体側開口１２’と第２流体側開口１３’と第１の混合流体側開口６０とからなる組の２つの組が設けられる。このような２つの組を設けることで混合流体の吐出口の切り替えが可能になる。すなわち、図２（ａ）に示すように、混合流体を第２の混合流体側流出口６のみから吐出させることができ、内筒１０を周方向に例えば１２０°回転させれば、図２（ｂ）に示すように、混合流体を第１の混合流体側流出口５のみから吐出させることができる。

この弁装置の内筒の回転動作を図３及び図４に基づいて説明する。

図３及び図４には、紙面の上から順に、図１の弁装置のＡ−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図、Ｃ−Ｃ線断面図、及びＤ−Ｄ線断面図が示されている。内筒１０を一方向に回転させた様子を図３（ａ）−（ｄ）及び図４（ｅ）−（ｇ）それぞれに示す。ここで、図４（ｅ）−（ｇ）は図３（ａ）−（ｄ）の後に内筒１０をさらに一方向に回転させた様子を示している。図３及び図４では、図１−図２に示した実施形態と同じ部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図３（ａ）は、第１流体側流入口３と第１流体側開口１２が重なっていない状態であり、第２流体側流入口４と第２流体側開口１３が重なっていない状態を示す。つまり、第１流体側開口１２の開口度と第２流体側開口１３の開口度がともに全閉の状態である。図３（ａ）の状態では、第１流体と第２流体はともに内筒１０内に導入されない。また、第１の混合流体側流出口５と第１の混合流体側開口６０とが重なっていない状態（非連通状態）であり、第２の混合流体側流出口６と第２の混合流体側開口６１とが重なっていない状態（非連通状態）を示している。図３（ａ）の状態から内筒１０を周方向（矢印で示す方向）に回転させていくと、第１流体側開口１２の開口度が内筒１０の回転に従って増加する。第２流体側開口１３の開口度も、内筒１０の回転に従って増加する。

図３（ｂ）は、内筒１０の回転によって、第１流体側開口１２の開口度が全開状態の１／３程度になった状態を示す。このとき、第２流体側開口１３の開口度も全開状態の１／３程度になっている。第１の混合流体側流出口５と第１の混合流体側開口６０との対は非連通状態であるが、第２の混合流体側流出口６と第２の混合流体側開口６１との対は一部重なって連通状態となっている。図３（ｂ）の状態において、第１流体と第２流体が内筒１０内に導入され、内筒１０の内部流路に流通し、混合流体として外筒２の第２の混合流体側流出口６から吐出される。第１の混合流体側流出口５からは混合流体は吐出されない。図３（ｂ）の状態から内筒１０をさらに周方向に回転させていくと、第１流体側開口１２の開口度は内筒１０の回転に従ってさらに増加し、全開の状態となる。第２流体側開口１３の開口度も内筒１０の回転に従ってさらに増加し、全開の状態となる。第１の混合流体側流出口５と第１の混合流体側開口６０との対は依然として非連通状態であるが、第２の混合流体側流出口６と第２の混合流体側開口６１との対は完全に重なり連通状態となっている。

図３（ｃ）は、内筒１０の回転によって、第１流体側開口１２の開口度と第２流体側開口１３の開口度がともに全開になった状態を示す。図３（ｃ）の状態も図３（ｂ）の状態と同様に、第２の混合流体側流出口６から混合流体が吐出されるが、図３（ｃ）の状態の方が吐出される混合流体の流量は多い。第１の混合流体側流出口５からは混合流体は吐出されない。図３（ｃ）の状態から内筒１０をさらに周方向に回転させていくと、第１流体側開口１２の開口度は内筒１０の回転に従って減少し、全閉の状態となる。第２流体側開口１３の開口度も内筒１０の回転に従って減少し、全閉の状態となる。第１の混合流体側流出口５と第１の混合流体側開口６０との対は依然として非連通状態である。第２の混合流体側流出口６と第２の混合流体側開口６１との対は非連通状態となる。

図３（ｄ）は、内筒１０の回転によって、第１流体側開口１２の開口度と第２流体側開口１３の開口度がともに全閉になった状態を示す。この状態では、第１流体と第２流体はともに内筒１０内に導入されない。図３（ｄ）の状態から内筒１０を周方向に回転させていくと、第１流体側開口１２’の開口度が内筒１０の回転に従って増加する。第２流体側開口１３’の開口度も、内筒１０の回転に従って増加する。

図４（ｅ）は、内筒１０の回転によって、第１流体側開口１２’の開口度が全開状態の１／３程度になった状態を示す。このとき、第２流体側開口１３’の開口度も全開状態の１／３程度になっている。第２の混合流体側流出口６と第２の混合流体側開口６１との対は非連通状態であるが、第１の混合流体側流出口５と第１の混合流体側開口６０との対が一部重なって連通状態となっている。図４（ｅ）の状態において、第１流体と第２流体が内筒１０内に導入され、内筒１０の内部流路に流通し、混合流体として外筒２の第１の混合流体側流出口５から吐出される。第２の混合流体側流出口６からは混合流体は吐出されない。図４（ｅ）の状態から内筒１０をさらに周方向に回転させていくと、第１流体側開口１２’の開口度は内筒１０の回転に従ってさらに増加し、全開の状態となる。第２流体側開口１３の開口度も内筒１０の回転に従ってさらに増加し、全開の状態となる。第２の混合流体側流出口６と第２の混合流体側開口６１との対は依然として非連通状態であるが、第１の混合流体側流出口５と第１の混合流体側開口６０との対は完全に重なり連通状態となっている。

図４（ｆ）は、内筒１０の回転によって、第１流体側開口１２’の開口度と第２流体側開口１３’の開口度がともに全開になった状態を示す。図４（ｆ）の状態も図４（ｅ）の状態と同様に、第１の混合流体側流出口５から混合流体が吐出されるが、図４（ｆ）の状態の方が吐出される混合流体の流量は多い。第２の混合流体側流出口６からは混合流体は吐出されない。図４（ｆ）の状態から内筒１０をさらに周方向に回転させていくと、第１流体側開口１２’の開口度は内筒１０の回転に従って減少し、全閉の状態となる。第２流体側開口１３’の開口度も内筒１０の回転に従って減少し、全閉の状態となる。第２の混合流体側流出口６と第２の混合流体側開口６１との対は依然として非連通状態であり、第１の混合流体側流出口５と第１の混合流体側開口６０との対は非連通状態となる。

図４（ｇ）は、内筒１０の回転によって、第１流体側開口１２’の開口度と第２流体側開口１３’の開口度がともに全閉になった状態を示す。この状態では、第１流体と第２流体はともに内筒１０内に導入されない。

図３（ａ）の状態から図４（ｇ）の状態に至るまで、第１流体側開口１２の開口度と第２流体側開口１３の開口度はともに内筒１０の回転に従って変化する。第１流体側開口１２と第２流体側開口１３はそれぞれ、周方向長さが同一で軸方向に対称な形状の開口を有し、しかも大きさの異なる開口を有する。このため、図３（ａ）の状態から図４（ｇ）の状態に至るまでの内筒１０の回転の範囲内では、第１流体側開口１２の開口部分の開口断面積と第２流体側開口１３の開口部分の開口断面積との断面積比率が一定となっている。

図５は、第１流体側開口の開口部分の開口断面積と第２流体側開口の開口部分の開口断面積との断面積比率が一定であることを説明するための模式図である。

図５（ａ）の上段の図は、図３（ｂ）の状態の弁装置１をケーシング８の開口４０から見た外筒２の模式図である。図５（ａ）の下段の図は、図３（ｂ）の状態の弁装置１をケーシング８の開口４１から見た外筒２の模式図である。図３（ａ）は、第１流体側開口１２の開口度が全開状態の１／３程度になった状態を示している。また、第２流体側開口１３の開口度も全開状態の１／３程度になった状態を示している。

図５（ｂ）の上段の図は、図３（ｃ）の状態の弁装置１をケーシング８の開口４０から見た外筒２の模式図である。図５（ｂ）の下段の図は、図３（ｃ）の状態の弁装置１をケーシング８の開口４１から見た外筒２の模式図である。図５（ｂ）は、第１流体側開口１２の開口度が全開になった状態を示している。また、第２流体側開口１３の開口度も全開になった状態を示している。この図において、第１流体側開口１２の開口部分の開口断面積と第２流体側開口１３の開口部分の開口断面積との断面積比率は、図５（ａ）の第１流体側開口２２の開口部分の開口断面積と第２流体側開口２３の開口部分の開口断面積との断面積比率と等しい。

このように第１流体側開口１２の開口度と第２流体側開口１３の開口度が変化する内筒１０の回転の範囲内では、第１流体側開口１２の開口部分の開口断面積と第２流体側開口１３の開口部分の開口断面積との断面積比率が一定となっている。

第１流体側開口１２の開口部分の開口断面積は第１流体側流路１４の断面積に相当し、第２流体側開口１３の開口部分の開口断面積は第２流体側流路１５の断面積に相当する。このため、弁装置１は、第１流体側流路１４の断面積と第２流体側流路１５の断面積が変化する内筒１０の回転の範囲内において、第１流体側流路１４の断面積と第２流体側流路１５の断面積との断面積比率が一定となっている。

上記した実施形態の弁装置は、第１流体側流路の断面積と第２流体側流路の断面積が変化する内筒の回転の範囲内において、第１流体と第２流体の混合比が一定であり、流量の異なる混合流体を第１の混合流体側流出口又は第２の混合流体流出口から吐出することができる。したがって、例えば、第１流体として水（又は湯）、第２流体として湯（又は水）を採用した場合には、内筒を所定の範囲内で回転させることで、温度が一定で流量の異なる湯水を吐出することができる。しかも、湯水の吐出口を切り替えることができる。このように、一つの弁装置で湯水の流量の調整や湯水の吐出口を切り替えることができるので、部品点数を低減でき、水栓装置の低コスト化及び小型化を図ることができる。

上記実施形態では、内筒の第１流体側開口と第２流体側開口はともに略三角形の形状の開口を有しているが、これに限定されず、各々同一又は別異に、かまぼこ状、矩形状、楕円状、三角形状、十字状又はこれらを組み合わせた形状等の開口とすることができる。

図１−図５に示した弁装置１は、第１流体側開口１２と第２流体側開口１３とからなる組と、この組と開口断面積が等しい第１流体側開口１２’と第２流体側開口１３’とからなる組とを有しているが、開口断面積が異なる組をさらに設けることができる。これによって、各組の開口断面積に応じた流量で混合流体の流量や第１流体と第２流体との混合比を変えることができ、混合流体の段階的な流量調整や混合比の調整を行うこともできる。

図６は、弁装置の内筒を周方向に展開した模式図である。図６では、図１の弁装置１の内筒１０に、さらに、第１流体側開口２２と第２流体側開口２３とからなる組と、第１流体側開口２２’と第２流体側開口２３’とからなる組とを追加している。この図には、外筒の第１流体側流入口３、第２流体側流入口４、第１の混合流体側流出口５、及び第２の混合流体側流出口６を付している。図６では、図１−図５に示した実施形態と同じ部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図６（ｂ）は、図６（ａ）の内筒１０を周方向に１８０°回転させた状態を、内筒１０を基準に示している。図６（ｂ）の外筒の第１流体側流入口３、第２流体側流入口４、第１の混合流体側流出口５、及び第２の混合流体側流出口６の位置はそれぞれ図６（ａ）の位置から周方向に１８０°ずれている。

第１流体側開口２２と第２流体側開口２３はともに、略三角形状の開口を有している。第１流体側開口２２の大きさは第１流体側開口１２の大きさよりも大きいが、第２流体側開口２３の大きさは第２流体側開口１３の大きさよりも小さくなっている。第１流体側開口２２と第２流体側開口２３の大きさはそれぞれ第１流体側流入口３と第２流体側流入口４の開口の大きさよりも小さくなっている。第１流体側開口２２は、内筒１０の回転によって略三角形状の開口の頂部が最先に第１流体側流入口３に重なるように形成されている。第２流体側開口２３も、内筒１０の回転によって略三角形状の開口の頂部が最先に第２流体側流入口４に重なるように形成されている。こうすることで、第１の混合流体側流出口又は第２の混合流体側流出口から大流量の流体が急激に吐出されることを抑えることができる。

第１流体側開口２２’と第２流体側開口２３’はともに、略三角形状の開口を有している。第１流体側開口２２’の大きさは第１流体側開口１２’の大きさよりも大きいが、第２流体側開口２３’の大きさは第２流体側開口１３’の大きさよりも小さくなっている。第１流体側開口２２’と第２流体側開口２３’の大きさはそれぞれ第１流体側流入口３と第２流体側流入口４の開口の大きさよりも小さくなっている。第１流体側開口２２’は、内筒１０の回転によって略三角形状の開口の頂部が最先に第１流体側流入口３に重なるように形成されている。第２流体側開口２３’も、内筒１０の回転によって略三角形状の開口の頂部が最先に第２流体側流入口４に重なるように形成されている。こうすることで、第１の混合流体側流出口又は第２の混合流体側流出口から大流量の流体が急激に吐出されることを抑えることができる。

本実施形態でも混合流体の吐出口の切り替えが可能に形成されるので、第１の混合流体側開口６０’及び第２の混合流体側開口６１’が側壁部１１に形成されている。したがって、内筒１０の側壁部１１には、第１流体側開口２２と第２流体側開口２３と第２の混合流体側開口６１’とからなる組と、第１流体側開口２２’と第２流体側開口２３’と第１の混合流体側開口６０’とからなる組の２つの組がさらに設けられている。

本実施形態では、各組の第１流体側開口の開口度と第２流体側開口の開口度が変化する内筒１０の回転の範囲内において、各組の第１流体側開口の開口部分の開口断面積と第２流体側開口の開口部分の開口断面積との断面積比率が一定となっている。このため、各組の第１流体側流路の断面積と第２流体側流路の断面積が変化する内筒の回転の範囲内において、第１流体と第２流体の混合比が一定の混合流体を流量を変えて第１の混合流体側流出口又は第２の混合流体側流出口から吐出することができる。さらに、第１流体側開口と第２流体側開口とからなる組は、組毎に第１流体側開口の開口部分の開口断面積と第２流体側開口の開口部分の開口断面積との断面積比率が異なっている。すなわち、第１流体側開口１２と第２流体側開口１３とからなる組、第１流体側開口２２と第２流体側開口２３とからなる組は組毎に、第１流体側開口の開口部分の開口断面積と第２流体側開口の開口部分の開口断面積との断面積比率が異なっている。このため、各組の開口断面積に応じた流量で、例えば「高」「低」の温度の混合流体を吐出することができる。したがって、本実施形態の弁装置は、断面積比率に応じた混合比で第１流体と第２流体との混合流体の流量および温度を変えることが可能となり、各組間で混合流体の段階的な混合比の調整が可能となる。

別の実施形態として、弁装置は、第１流体側流路の断面積と第２流体側流路の断面積が変化する内筒の回転の範囲内において、第１流体側流路の断面積と第２流体側流路の断面積との合計が一定となる関係を有して形成されていてもよい。

より詳細には、第１流体側開口及び第２流体側開口は、側壁部に、第１流体側開口の開口度が全開（又は全閉）状態となる位置にあるときに第２流体側開口の開口度が全閉（又は全開）状態となる位置に形成される。しかも、第１流体側開口及び第２流体側開口は、内筒の回転に伴い、全開（又は全閉）状態の第１流体側開口の開口度が減少（又は増加）し、全閉（又は全開）状態の第２流体側開口の開口度が増加（又は減少）する位置に形成される。つまり、第１流体側開口が第１流体側流入口と整合する位置に配置されているとき、第２流体側開口は、第２流体側流入口と整合する位置から第１流体側開口の周方向の長さの分だけ内筒の回転方向とは逆の回転方向にずれて配置される。こうすることで、弁装置は、第１流体側流路の断面積と第２流体側流路の断面積が変化する内筒の回転の範囲内において、第１流体側流路の断面積と第２流体側流路の断面積との合計が一定となる関係を有して形成される。これによって、第１流体と第２流体の混合比が異なる流量の一定の混合流体を第１の混合流体側流出口又は第２の混合流体側流出口から吐出することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変更が可能である。例えば、第１流体及び第２流体として水及び湯以外の組み合わせ以外に、他の異なる２種の流体を用いてもよい。また、上記した弁装置は水栓装置に適用可能であるが、このような水栓装置は洗面化粧台をはじめ、流し台などの様々な水回り装置に組み込むことができる。

１弁装置
２外筒
３第１流体側流入口
４第２流体側流入口
５第１の混合流体側流出口
６第２の混合流体側流出口
７側壁部
１０内筒
１１側壁部
１２、１２’、２２、２２’ 第１流体側開口
１３、１３’、２３、２３’ 第２流体側開口
６０、６０’ 第１の混合流体側開口
６１、６１’ 第２の混合流体側開口

Claims

筒状の外筒と、この外筒に周方向に回転可能に内装される円筒状の内筒とを備え、
前記外筒には、側壁部に、第１流体が流入する第１流体側流入口、第２流体が流入する第２流体側流入口、前記第１流体と前記第２流体との混合流体が流出する第１の混合流体側流出口及び第２の混合流体側流出口が軸方向に互いに離れて設けられ、
前記内筒には、側壁部に、前記第１流体側流入口に対応する第１流体側開口、前記第２流体側流入口に対応する第２流体側開口、前記第１の混合流体側流出口に対応する第１の混合流体側開口及び前記第２の混合流体側流出口に対応する第２の混合流体側開口が軸方向に互いに離れて設けられ、
前記第１流体側流入口と前記第１流体側開口との対、前記第２流体側流入口と前記第２流体側開口との対、前記第１の混合流体側流出口と前記第１の混合流体側開口との対、及び前記第２の混合流体側流出口と前記第２の混合流体側開口との対は、前記内筒の周方向の回転によって各々連通状態又は非連通状態とされ、かつ、前記混合流体が前記第１の混合流体側流出口又は前記第２の混合流体側流出口から流出可能に、前記第１の混合流体側流出口と前記第１の混合流体側開口との対が連通状態のとき前記第２の混合流体側流出口と前記第２の混合流体側開口との対は非連通状態とされ、前記第２の混合流体側流出口と前記第２の混合流体側開口との対が連通状態のとき前記第１の混合流体側流出口と前記第１の混合流体側開口との対は非連通状態とされており、
前記内筒は、第１流体側開口と第２流体側開口とからなる組を複数有し、前記第１流体側開口と前記第２流体側開口の開口断面積が組毎に異なることを特徴とする弁装置。