JP2008019951A - 流量調節弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少ないハンドル操作量の下で水の流量を大流量となすことができ、且つハンドル操作に際して意図せずハンドルを大流量域まで操作してしまうことを防止できる流量調節弁装置を提供する。
【解決手段】ハンドル２４を操作することで弁体１８を移動させ、水の流量を増大させる流量調節弁装置１０において、全閉位置から流量切替位置までの小流量域ではハンドル操作に応じて小流量で且つハンドル操作とともに流量を増大させ、流量切替位置を越えてからの大流量域では、ハンドル操作量に対する流量の増大が急拡大するようになすとともに、ハンドル２４に、流量切替位置で大流量域側へのハンドル２４の操作を阻止し、ロック解除によって大流量域側へのハンドル２４の操作を可能とするロックボタン４８を設けておく。
【選択図】 図４

Description

この発明は、ハンドルを全閉位置から全開位置に向けて操作することで弁体を位置移動させ、流体の流量を増大させる流量調節弁装置に関する。

従来より、この種流量調節弁装置が各種水栓等に広く用いられている。
ところで従来の流量調節弁装置の場合、ハンドルを全閉位置から全開位置に向けて操作したとき、ハンドルの操作量、例えば回転操作量に応じて水の流量が最大流量までほぼ比例的に増大するようになっており、この場合、大流量で水を出したいときにはハンドルを全開ないし全開に近い位置まで一杯に回転操作することとなるが、その際ハンドルの回転操作量が多くなり、操作に面倒を伴う問題があった。

例えば浴室に設置された水栓において、吐水管を浴槽側に回して湯はりを行うときには、できるだけ短時間で湯はりを終えるように大流量で水を出す（吐水する）のが普通であるが、この場合早く水の流量（吐水量）を大流量にしようとしてハンドルを操作しても、なかなか水の流量が大流量とならず苛立ちを感じたりする。

この場合、全閉位置から全開位置に到る途中の所定のハンドル位置を境として（流量切替位置として）、その流量切替位置まではハンドル操作に応じて小流量で且つハンドル操作とともに流量を増大させ、またその流量切替位置を越えてからの大流量域では、それまでの小流量域に比べてハンドル操作量に対する流量の増大を急拡大するようになしておくといったことが考えられる。

但しこの場合、小流量域から流量切替位置を越えて大流量域までハンドルを自由に操作できるようにしておくと様々な弊害が生ずる。
例えば浴室の洗い場等で小物洗いをするときには小流量で水を出して作業することとなるが、このとき、水の量をわずかに増大させようとしてハンドルを流量増大側に操作したときに、いきなりハンドルが流量切替位置を越えて大流量側まで操作されてしまうと、予期せず大量の水が出てきて小物が洗い流されてしまって、これを紛失してしまったりする問題を生ずる。

或いはまた、洗面器や手洗器等に設置される水栓にあっては、ハンドル操作したときに使用者の意図に反して予期せずいきなり大量の水が出てくると、水栓からの水が鉢面で大きく水撥ねを生じて使用者の服にかかってしまい、使用者に不快な感じを与えてしまうといった不都合を生ずる。

本発明はこのような問題点を解決すべくなされたものである。
尚、下記特許文献１には全閉位置から全開位置に向けてハンドルを操作する際に、途中の位置でハンドル操作を阻止し、ロック解除によってそこから更に全開位置に向けてのハンドル操作を可能とするロック手段をハンドルに設けた点が開示されている。

しかしながらこの特許文献１に開示のものは、ロック手段によるロック位置より小流量側と大流量側とで、ハンドル操作に対する流量の増大程度がほぼ連続的且つ同じであり、この点で本願発明とは相異なったものである。

特開平３−１８０６３０号公報

本発明は以上のような事情を背景とし、少ないハンドル操作量の下で水等の流体の流量を大流量となすことができ、且つハンドル操作に際して意図せずハンドルを大流量域まで操作してしまうのを防止できる流量調節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、ハンドルを全閉位置から全開位置に向けて操作することで弁体を位置移動させ、流体の流量を増大させる流量調節弁装置において、前記全閉位置から全開位置に到る途中の所定のハンドル位置を流量切替位置とし、該全閉位置から該流量切替位置までの小流量域ではハンドル操作に応じて小流量で且つハンドル操作とともに流量を増大させ、該流量切替位置を越えてからの大流量域では、該小流量域に比べてハンドル操作量に対する流量の増大が急拡大するようになしてあるとともに、前記ハンドルには、該流量切替位置で該大流量域側への該ハンドルの操作を阻止し、ロック解除によって該大流量域側への該ハンドルの操作を可能とするロック手段が設け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、水栓における前記流体としての水の流量を調節するもので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、全閉位置から全開位置に到る途中の流量切替位置までの小流量域では、ハンドル操作に応じて小流量で且つハンドル操作とともに流量を増大させ、またその流量切替位置を越えてからの大流量域では、小流量域に比べてハンドル操作量に対する流量の増大が急拡大するようになすとともに、そのハンドルには、流量切替位置で大流量域側へのハンドルの操作を阻止し、ロック解除によって大流量域側へのハンドルの操作を可能とするロック手段を設けたもので、本発明によれば、例えばこれを浴室の水栓に適用した場合、吐水管から浴槽に湯はりを行う際、少ないハンドル操作量の下で吐水管から大流量で吐水を行うことでき、湯はりのための操作を簡単化することができる。

また本発明では、小流量域から大流量域へのハンドル操作をロック手段によって阻止し、そのロック手段によるロックを解除することで小流量域から大流量域側へのハンドルの操作を可能となしていることから、小流量域で少ない水量の下で小物洗い等をしながら、水量をわずかに多くしようとしてハンドル操作したときに、予期せずハンドルが大流量域側まで移動してしまって、いきなり大流量で水が出てしまい、小物が流されてしまうといった不都合を防止することができる。

本発明は、水以外の流体の流量を調節する流量調節弁装置に適用可能なものであるが、特に水栓における流体としての水の流量を調節する流量調節弁装置に適用して好適なものである（請求項２）。

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は給水の流量調節弁装置であって、１２はそのケーシングであり、水の流入口１４と流出口１６とが設けられている。
１８は弁体で、この弁体１８は図１に示す閉弁状態から図中左方向に前進移動して流入口１４，流出口１６の開度、即ち弁の開度を広くし、また逆方向である図中右方向に移動することによって弁開度を小とし、最終的に図１に示す閉弁状態となる。

２０は、ばね収容室２２に収容された金属コイルばねからなるバイアスばねで、その一端（図中右端）を弁体１８に当接させ、弁体１８を閉弁方向に、即ち弁開度を小さくする方向に付勢している。
２４は回転式のハンドルで、このハンドル２４に大径の軸部２６が一体回転状態に設けられている。

この軸部２６の外周面には雄ねじ２８が形成されていて、この雄ねじ２８が進退部材３０の内周面の雌ねじ３２に螺合されている。
進退部材３０にはまた、その外周面に雄スプライン部３４が形成され、この雄スプライン部３４がケーシング１２の内周側に形成された雌スプライン部３６に噛み合わされている。
従ってこの実施形態では、ハンドル２４を回転操作すると雄ねじ２８と雌ねじ３２とのねじ送りで、進退部材３０が図中左右方向に前進後退運動する。

３８，４０は進退部材３０の前進方向（図中左方向）の力を弁体１８に固定の中間部材４２を介して弁体１８に伝え、これを開弁方向に押動する、金属コイルばねからなる押動ばねで、互いに直列に配置されている。
ここで押動ばね３８のばね定数は、押動ばね４０のばね定数よりも大とされている。

押動ばね３８は、その一端（図中右端）を進退部材３０に当接させ、他端（図中左端）を中間部材４２に当接させている。
一方往動ばね４０は、一端（図中右端）を中間部材４２に当接させ、また他端（図中左端）をばね受け４４に当接させている。

ばね受け４４は、軸方向に起立するストッパ４６を有しており、中間部材４２がストッパ４６に当接するまでは、直列に配置した押動ばね３８と４０とを合成したばね力が弁体１８に対し、図中左向きの押動力として作用せしめられる。
また押動ばね４０が収縮変形して中間部材４２がストッパ４６に当接してからは、押動ばね３８のばね力が直接ストッパ４６を介して、即ちばね受け４４を介して弁体１８に作用せしめられる。

図２に示しているように、ハンドル２４には押ボタン式のロックボタン（ロック手段）４８が、ハンドル２４と一体回転状態に設けられている。
このロックボタン４６は、ばね５０によってハンドル２４から突出する方向に付勢されている。
このロックボタン４８には当接部５２が設けられており、この当接部５２が、ハンドル２４の内側に設けられたストッパ部５４の周方向両端のストッパ面５６，５８に当接することによって、ハンドル２４の回転位置が規制させる。

この実施形態では、当接部５２がストッパ面５６に当接した状態がハンドル２４の全閉位置であり、また当接部５２がストッパ面５８に当接した位置が、後述のハンドル２４の流量切替位置となる。
この実施形態では、当接部５２がストッパ面５８に当接した状態の下でロックボタン４８を内方に押し込むと、ここにおいて当接部５２とストッパ面５８との当接によるストッパ作用（ロック作用）が外れて、ハンドル２４が更に図中反時計方向に回転操作可能となる。

この実施形態の流量調節弁装置１０においては、図３（Ｉ）に示しているように全閉位置（止水状態）にあるハンドル２４を図中反時計方向に回転操作すると、図３（II）に示しているようにある位置でロックボタン４８の当接部５２がストッパ部５４のストッパ面５８に当接し、ここにおいて更なるハンドル２４の同方向の回転が阻止される。

そこでロックボタン４８を押し込むと、当接部５２がストッパ面５８から径方向内方に外れて、ストッパ作用（ロック作用）が解除され、ここにおいてハンドル２４が更に反時計方向に回転操作可能となる。
図３（III）はこのようにしてハンドル２４を最大まで回転させた状態（ハンドル２４の全開位置）を表している。

本実施形態では、ハンドル２４の全閉位置（止水状態）からロックボタン４８の当接部５２がストッパ部５４のストッパ面５８に当接するまでの範囲が後述の小流量域となり、またそこから更にハンドル２４を反時計方向に回転操作したときが後述の大流量域となる。

即ちハンドル２４は、小流量域においてはロックボタン４８を押込操作しないままで自由に回転操作でき、そして小流量域においてハンドル２４を最大まで回して以後は、ロックボタン４８を押込操作することによって、これを大流量域まで且つその大流量域において自由に回転操作することが可能となる。
つまりロックボタン４８は、ハンドル２４が小流量域と大流量域との丁度境となる位置、即ち流量切替位置まで回ったところで、ハンドル２４の更なる回転を阻止するように設けられている。

図４及び図５は、本実施形態の流量調節弁装置の作用を表している。
この実施形態では、ハンドル２４を全閉位置から全開方向に向けて図３中反時計方向に回転操作すると、進退部材３０が図中左方向に前進し、その前進の力を図１における押動ばね３８，４０を介して弁体１８に伝達し、これを図中左方向即ち開弁方向に押動する。

このときには直列に配置された押動ばね３８及び４０の合成のばね力が弁体１８に対して作用せしめられる。この押動ばね３８と４０とを合成した全体のばね力は、それら押動ばね３８，４０が互いに直列に配置されていることから柔らかいばね力となり、従ってハンドル２４の回転操作量に対して弁体１８の移動量は小さい。

図６の流量特定線ＬにおけるＬ-１は、このときのハンドル操作量と流量との関係を表している。
このようにしてハンドル２４をある位置（流量切替位置）まで回転操作すると、そこで図４に示しているように中間部材４２がばね受け４４のストッパ４６に当接した状態となる。
このときの位置がハンドル２４の流量切替位置であって、このときハンドル２４に設けたロックボタン４８の当接部５２が、ハンドル２４の内側に設けられたストッパ部５４のストッパ面５８に当接した状態となり、そこでハンドル２４の更なる反時計方向の回転が阻止される。
尚、押動ばね４０はそのばね定数が押動ばね３８のばね定数よりも小さくされており、従ってハンドル２４を全閉位置から回転操作したとき、押動ばね３８に対し押動ばね４０の圧縮変形量（撓み量）は押動ばね３８のそれよりも大となる。

さて上記のようにハンドル２４は流量切替位置でロックボタン４８によるロック作用で更なる回転が阻止されるが、ここにおいてロックボタン４８を押込操作すると、そこから更にハンドル２４を全開位置に向けて、即ち大流量域側へ操作可能となる。
そこでロックボタン４８を押してハンドル２４を反時計方向に回転操作すると、このときには押動ばね４０は弁体１８に対する押動の作用は行わず、言わば押動ばね４０は死んだ状態となって、押動ばね３８のばね力だけが弁体１８に対する押動の力として作用する。

この押動ばね３８単体によるばね力は、押動ばね４０を合わせた全体の合成のばね力よりも大であるため、これ以後はハンドル２４の同じ回転操作量の下でも、弁体１８の移動量は大となり、従って流量切替位置を超えてからの大流量域では、小流量域に比べてハンドル２４操作量に対する流量の増大が急拡大する。
図６の流量特定線ＬにおけるＬ-２は、この大流量域における流量の増大の度合いを表している。

図５は、このようにしてハンドル２４を大流量域において回転操作し、これを全開位置に持ち来たしたときの状態、即ち弁体１８が完全に開弁したときの状態を表している。
尚このハンドル全開位置から逆方向にハンドルを操作したときの流量の減少は上記とは逆となって、図６中の最大流量から流量ゼロへと向かう方向の流量変化となる。

以上のような本実施形態によれば、例えばこれを浴室の水栓に適用した場合、吐水管から浴槽に湯はりを行う際、少ないハンドル操作量の下で吐水管から大流量で吐水を行うことでき、湯はりのための操作を簡単化することができる。

また本実施形態では小流量域から大流量域へのハンドル操作をロック手段によって阻止し、そのロック手段によるロックを解除することで、小流量域から大流量域側へのハンドル２４の操作を可能となしていることから、小流量域で少ない水量の下で洗髪等のためにシャワーヘッドからシャワー吐水したり、或いは吐水口からの吐水にて小物洗い等をしながら水量をわずかに多くしようとしてハンドル操作したときに、予期せずハンドル２４が大流量域側まで移動してしまって、いきなり大流量で水が出てしまうといった不都合を防止することができる。

図７は、本発明の他の実施形態を示している。
この例は弁体１８に固定の中間部材４２と進退部材３０との間に、金属コイルばねからなる押動ばね６０と６２とを並列に配置し、そして一方の押動ばね６０については、ハンドル２４の全閉位置の下で一端（図中右端）と他端（図中左端）とを進退部材３０とばね受け６４とに当接させた状態とし、また今一方の押動ばね６２は押動ばね６０よりも短くして、ハンドル２４全閉位置ではばねとして働かず、そしてハンドル２４が流量切替位置まで回転操作されたところで、押動ばね６２が進退部材３０とばね受け６４とに当接した状態となって、それ以後２つの押動ばね６０，６２の合成のばね力が弁体１８に対し図中左向きの押動力として作用するようになした例である。
尚他の点については上記と同様である。

この実施形態では、ハンドル２４が流量切替位置に到るまでの小流量域では、一方の押動ばね６０のばね力だけが弁体１８に対して作用するため、ハンドルの回転操作量に対し弁体１８の移動量は少なくなる。
一方流量切替位置以後においては、２つの押動ばね６０，６２のばね力が弁体１８に対して並列に作用するため、このときにはハンドル２４の操作量に対し弁体１８の移動量は大きくなり、従って大流量域においては第１の実施例と同様に図６に示す流量特定線Ｌ-２に従ってハンドル操作量に対する流量の増大が急拡大する。

図８は本発明の更に他の実施形態を示している。
この実施形態では、バイアスばねとして超弾性合金ばね６６を用いた例である。
尚、弁体１８に固定のプレート４２と進退部材３０との間には、金属コイルばねからなる単一の押動ばね６８が配置されている。
ここで超弾性合金ばね６６は、使用温度域で且つ最大流量に到るまでの範囲内で、応力誘起マルテンサイト相変態に基づく超弾性を発現するように、その変態温度が定められている。即ちこの超弾性合金ばね６６は、使用温度域で母相であるオーステナイト相となるようにその変態温度が定められている。

図１０は超弾性合金ばね６６の荷重−歪特性を表している。
この超弾性合金ばね６６は、通常の使用温度域で母相であるオーステナイト状態にあり、この状態でこれに力を加えると、具体的には弁体１８を図１中左方向に押して超弾性合金ばね６６に力を加えると、初期には超弾性合金ばね６６はマルテンサイトサイト変態を伴わない通常の弾性域（図中Ｏ〜Ａ）で弾性変形する。

更に弁体１８を介して超弾性合金ばね６６に図中左向きの力（荷重）が加わると、通常の弾性域である限界Ａを超えたところで超弾性合金ばね６６が応力誘起マルテンサイト変態によって超弾性を発現し、かかる超弾性合金ばね２０がその超弾性を伴って変形する。
図６中Ａ〜Ｂはその超弾性域での変形を表しており、図に示しているようにこのとき、超弾性合金ばね６６はわずかな荷重増加によって大きく圧縮方向に弾性変形する。

図６中Ｂは、ハンドル２４を最大開度まで回転させた状態、即ち超弾性合金ばね６６を設定された範囲内で最大まで圧縮させた状態であり、この状態からハンドル２４を逆方向、即ち閉方向に回転操作すると、超弾性合金ばね６６の変形量は図６中Ｂ〜Ｃへと変化し、更にＣ〜Ｄへと変化したうえで通常の弾性域に戻り、そして荷重−歪特性のＤ〜Ｏに沿って変形量が減少し、最終的に元の形状へと復元する。

具体的には、図８（Ａ）に示す弁体１８の閉弁状態の下で、ハンドル２４を図３中反時計方向に回転操作すると、図８（Ｂ）に示しているように進退部材３０が図中左方向に前進して、超弾性合金ばね６６を通常の弾性域で圧縮弾性変形させつつ弁体１８が押動ばね６８を介して図中左向きに押され、弁体１８が開弁方向に移動して水の流入口１４，流出口１６を開かせ且つその開度（弁開度）を増大させる。
そして超弾性合金ばね６６が図１０の通常の弾性域の限界Ａまで達すると、丁度このときロックボタン４６の当接部５０がストッパ部５２のストッパ面５６に当接して、ハンドル２４の更なる回転が阻止される。ここまでの領域が小流量域となる。

そこでロックボタン４６を押し込んでロック解除し、更にハンドル２４を反時計方向に回転操作すると、超弾性合金ばね６６が超弾性変形し、図１０の荷重−歪特性のＡ〜Ｂに従って変形を生じる。
このとき、超弾性合金ばね６６はわずかな力の増大によって容易に且つ大きく変形するために、このＡ〜Ｂの範囲内においては、ハンドル２４をわずかに回転操作するだけで弁体１８が大きく開弁方向に移動して流量は急激に増大し、最終的に図９に示す最大開弁状態、即ち最大流量に達する（図１０のＢに相当する状態）。
その後ハンドル２４を逆方向に回転操作すると、超弾性合金ばね６６は図１０の荷重−歪特性のＢ〜Ｃ，Ｃ〜Ｄに沿って変形量が変化して、流量域が小流量域へと移行し、その後更にハンドル２４を閉位置まで回すことで給水が停止する。

図１１はハンドル２４の回転操作量と給水の流量との関係を表したもので、このハンドル操作量と流量との関係は図１０の荷重−歪特性に対応したものとなる。
この図１１において０，ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ図１０における０，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにそれぞれ対応している。

図に示しているように、ハンドル２４を回転操作してａの位置までくると、そこからは流量が急激に変化し、同じハンドル２４の回転操作量の下でも流量が急激に増大変化する。
この図１１の原点０〜ａまでの領域が小流量域であり、ａを超えたところで大流量域に移行する。
図１１において、ｂの位置はハンドル２４を最大開度まで回転操作した状態であり、この状態からハンドル２４を今度は逆方向の時計方向に回転操作すると、流量がｂ〜ｃ更にはｃ〜ｄへと変化して小流量域へと移行する。
この実施形態においても、流量調節弁装置に上記実施形態と同様の作用を行わせることができる。

以上本発明の実施形態を詳述したがこれら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。

本発明の一実施形態である流量調節弁装置の断面図である。 同実施形態におけるハンドルをロックボタンとともに示した図である。 同実施形態におけるハンドルの操作状態を示す図である。 同実施形態の流量調節装置の一作用状態を示した断面図である。 同実施形態の図４とは異なる一作用状態を示した断面図である。 同実施形態におけるハンドル操作量と流量との関係を示した図である。 本発明の他の実施形態の図である。 本発明の更に他の実施形態の図である。 図８の実施形態の図８に続く作用状態を示した図である。 図８の実施形態における超弾性合金ばねの荷重−歪特性を表した図である。 図８の実施形態のハンドル操作量と流量との関係を示した図である。

符号の説明

１０ 流量調節弁装置
１８ 弁体
２４ ハンドル
４８ ロックボタン

Claims (2)

1. ハンドルを全閉位置から全開位置に向けて操作することで弁体を位置移動させ、流体の流量を増大させる流量調節弁装置において
   前記全閉位置から全開位置に到る途中の所定のハンドル位置を流量切替位置とし、該全閉位置から該流量切替位置までの小流量域ではハンドル操作に応じて小流量で且つハンドル操作とともに流量を増大させ、該流量切替位置を越えてからの大流量域では、該小流量域に比べてハンドル操作量に対する流量の増大が急拡大するようになしてあるとともに、前記ハンドルには、該流量切替位置で該大流量域側への該ハンドルの操作を阻止し、ロック解除によって該大流量域側への該ハンドルの操作を可能とするロック手段が設けてあることを特徴とする流量調節弁装置。
2. 請求項１において、水栓における前記流体としての水の流量を調節するものであることを特徴とする流量調節弁装置。

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